(57)【要約】      （修正有）【課題】成形金型等の材料として用いられるタングステンやタングステン基合金を効率的に振動切削加工するための切刃等を備えた切削工具を提供する。【解決手段】タングステンやタングステン基合金を超音波振動によって切削加工するための超音波振動切削機に取り付けられる本体１と、この本体の先端部１０に取り付けられ、切削用切刃が形成された切刃部２とを有する超音波振動切削用の切削工具とした。また、切刃部２として、超微粒子超硬合金からなるものを用いた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステンやタングステン基合金を超音波振動によって切削加工するための超音波振動切削機に取り付けられる本体と、この本体の先端部に取り付けられるとともに、切削用切刃が形成された切刃部とを有する超音波振動切削用の切削工具であって、上記切刃部は、超微粒子超硬合金からなることを特徴とする超音波振動切削用の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タングステンやタングステン基合金を超音波振動切削加工するための切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属からなるモールドレンズ成形用の基金型を精密加工するための切削工具は、その先端部に形状精度の優れた単結晶ダイヤモンドからなる切刃が取り付けられている。そして、この切刃を基金型に接触させることにより、基金型を切削加工して、成形面を形成するようになっている。
【０００３】
ところで、この切削工具を用いてタングステン基金型を切削加工すると、切削部分が刃先に付着して構成刃先が形成される場合がある。この場合には、この構成刃先の形成あるいは脱落に伴い、基金型に対する切刃のすくい角が変化するために、基金型に形状精度が要求される成形面を形成すことができない。
これに対して、上記切刃を超音波振動させて、基金型を切削加工する振動切削法を用いた場合には、構成刃先が形成されることもなく、成形面の形状精度が格段に向上するため、光学ガラス素子をガラスモールド法で熱間成形する成形金型のうちでも、特に成形面の形状性度が要求されるといわれるフライアイレンズ用の成形金型等も形成することができる。
【０００４】
一方、光学ガラス素子をガラスモールド法で熱間成形する成形金型を加工するための基金型として、本発明者らは、特許文献１に示すように、タングステンを主成分とするものを提案している。この基金型によって加工されたタングステンを主成分とする成形金型は、高温においてもガラスとの反応性が極めて低いため、繰り返し熱間成形を行った場合にも、被成形材料であるガラスが付着することがない。また、成形金型の表面において、タングステンの結晶が粒成長しないため、ガラスの熱間成形に悪影響を及ぼすことがないことから、高い精度で、光学ガラス素子を加工することができるという利点がある。
【０００５】
このようなタングステンの基金型の成形面を切削加工するに際しては、通常、最も刃先輪郭形状の精度が高く、最も硬度の大きい、単結晶ダイヤモンドの切刃を用いて、上記基金型を超音波振動によって切削加工すると、切刃がタングステンに対して著しく反応性を有するため、切刃の摩耗が激しく、基金型を充分に鏡面加工することが困難であるという問題があった。
【０００６】
さらに、汎用の超硬合金の切刃を用いて、超音波振動によって切削加工した場合には、じん性が充分でなく、振動切削の際のタングステンに対する耐衝撃性が不充分であるために、チッピングが発生する恐れがあり、効率的に振動切削加工することができないという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２３９０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このため、本発明は、成形金型等の材料として用いられるタングステンやタングステン基合金を効率的に振動切削加工するための切刃を備えた切削工具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、振動切削工具の切刃部として、超微粒子超硬合金からなるものを用いた場合には、著しくチッピングの発生を低減させることができ、タングステンからなる基金型の成形面に優れた形状加工及び鏡面加工を施すことができることを見出し、本発明を完成させたものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、タングステンやタングステン基合金を超音波振動によって切削加工するための超音波振動切削機に取り付けられる本体と、この本体の先端部に取り付けられるとともに、切削用切刃が形成された切刃部とを有する超音波振動切削用の切削工具であって、上記切刃部は、超微粒子超硬合金からなることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、超硬合金とは、主成分が炭化タングステン（ＷＣ）からなる合金を意味するものである。また、超微粒子超硬合金とは、主成分が炭化タングステンからなる粉末合金を焼結させることによって得られた粉末焼結体であって、かつ硬質相粒の平均粒子が１μｍ以下のものを意味するものである
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、切削工具の切刃部は、じん性が高い超微粒子超硬合金を用いたため、耐衝撃性に優れており、振動切削加工の際に、チッピングの発生を著しく低下させることができる。また、タングステンに超微粒子超硬合金が付着するといった問題もないため、成形面を高い精度の鏡面に加工することができる。
このため、切刃部を用いることにより基金型を効率的に振動切削加工することができるとともに、基金型の成形面に優れた形状加工を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係る振動切削工具の最良の形態として、スローアウェイチップを用いた場合について、図を用いて説明する。
本実施形態のスローアウェイチップは、外観略正三角形の厚肉板状の本体１と、この本体１の一角部（先端部）１０に設けられた切刃部２とから概略構成されている。
【００１４】
この本体１は、各角部が平面視円弧状に形成されており、図１中において、角部１０の側面１０Ｂが上面１Ａから下面１Ｃに向けて、１０°より若干大きい傾斜角をもって漸次、内方に向けて傾斜している。また、この角部１０には、上面から所定の厚さ寸法が切り欠かれることにより段部１１が形成されている。
【００１５】
この段部１１は、その表面に、外観略正三角形であって、かつ上面１Ａまでの厚さ寸法よりも厚肉板状の切刃部２がロウ付けされている。
この切刃部２は、本体１の角部１０に対応して位置する先端角部２１の側面２１ｂが上部から下部に向けて、１０°の傾斜角をもって漸次、内方に向けて傾斜している。そして、段部１１の表面において、その先端角部２１の側面２１ｂが本体１の角部１０の側面１０Ｂ上に位置するように配設されている。
【００１６】
さらに、この切刃部２は、先端角部２１が平面視円弧状に形成されるとともに、上面２１ａと側面２１ｂとが交差する綾線が切削用の切刃とされる。
【００１７】
また、本体１は、その上面１Ａの中央部に凹部１２が形成されている。この凹部１２は、漸次、その開口円の直径が表面側から深さ方向に向けて小さくなるように１２０℃の開口角度を有して形成されている。そして、本体１は、この凹部１２が超音波振動切削機の工具本体に把持されることにより着脱自在に設けられ、使用に供される。
【００１８】
他方、切刃部２は、炭化タングステン粉末を主体とし、これに結合材としてコバルト粉末又はニッケル粉末とを混合した混合粉末を、アセトンや純水等の溶媒中に溶解させ、湿式混合した後に、乾燥させ、次いで鋳型に入れて、圧縮成形し、圧粉体とする。次いで、この圧粉体を予備焼結した後に、本焼結することにより、硬質相粒の平均粒径が１μｍ以下の粉末焼結体として得られる。
【００１９】
以下、上述のスローアウェイチップを用いて、タングステンからなる基金型ｗに対して楕円振動切削する際の作用について、図４を用いて説明する。
【００２０】
まず、基金型ｗに対して切刃部２が所定のすくい角と逃げ角を有するように、超音波振動切削機により本体１の位置及び角度を調整する。
その際、所定のすくい角は、切削抵抗の増加を防止し、形状性及び鏡面性に優れた加工を施すために、−３０°以上となるように設定するとともに、切削時の切刃部２の衝撃を減少させることによって、チッピングの発生をより一層低減させるべく２０°以下になるように設定する。すなわち、−３０°〜２０°（０°を含む）の範囲内になるように設定する。
【００２１】
また、所定の逃げ角は、切刃部２の逃げ面が基金型ｗに接触することにより、切刃部２の摩耗及び損耗することを防止するために、５°以上となるように設定するとともに、切削時の切刃部２の衝撃を減少させることによって、チッピングの発生をより一層低減させるべく１６°以下になるように設定する。
【００２２】
次いで、切刃部２が切削方向（ｘ方向）と切り込み方向（ｚ方向）との単振動を合成したｘｚ方向の楕円振動を描くように、超音波振動切削機により本体１を作動させる。又は、このｘｚ方向にｙ方向の振動を加え、さらにｘ方向及びｙ方向に各々任意の振幅と位相差とを与えたｘｙｚ空間において、切刃部２が楕円振動を描くように、超音波振動切削機により本体１を作動させる。
【００２３】
これにより、切刃部２は、少なくともｘｚ方向の楕円振動を描きつつ、所定のすくい角と逃げ角とを有し、基金型ｗを切削する。その際、チッピングの発生率が著しく低減され、基金型ｗに形状性に優れた成形面を形成する。
【００２４】
上述の実施の形態のスローアウェイチップによれば、切刃部２として、超微粒子超硬合金からなるものを用いたため、衝撃性に優れ、振動切削加工の際、著しくチッピングの発生を低減させることができる。その結果、切刃部２によって形状性に優れた成形面を加工することができる。また、切刃部２の先端角部２１を平面視円弧状に形成したため、楕円振動切削加工する場合にｘｙｚ空間内の全ての方向において、切刃部２の先端角部２１を的確な角度で基金型ｗに接触させることができ、チッピングの発生を著しく減少させることができる。
【００２５】
なお、本発明は、上述の実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、切刃部２は、段部１１の表面において、その先端角部２１の側面２１ｂが本体１の角部１０の側面１０Ｂの外方に突出して位置していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るスローアウェイチップを示す斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】図１のスローアウェイチップを用いて、基金型ｗを楕円振動切削する際の説明模式図であって、側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    本体
２    切刃部
１０  角部（先端部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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