(57)【要約】従来の小さな超硬圧焼結体スローアウェイチップは，ホルダー取り付け用のねじ穴やくぼみがなく，ホルダーへの取り付けが煩雑で締め付け力も弱かった。これは超硬圧焼結体の硬度が高く、表面の加工が極めて困難なことに起因する。レーザー光の出力を調整し、ガルバノメーターによって集光度を高め、照射位置を高精度に制御しながら加工することにより、超高圧焼結体からなるスローアウェイチップの掬い面に、ホルダーへの取り付け用くぼみを設ける。これにより、小さなサイズの超高圧焼結体スローアウェイチップをクランプによりホルダーへ簡易、確実に装着でき、段取り時間の短縮、加工精度の向上，装着の信頼性を向上できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
すくい面全面が超高圧焼結体で構成されていて、すくい面の中心部に工具ホルダーへの取付け用のくぼみ又は溝を有することを特徴とする超高圧焼結体切削工具。
【請求項２】
前記超高圧焼結体のすくい面の反対面が、超硬合金で補強されていることを特徴とする請求項１に記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項３】
前記超高圧焼結体は、ｃＢＮ焼結体か又はダイヤモンド焼結体であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項４】
前記くぼみ又は溝と、前記すくい面の交わりで構成される線が直線部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項５】
前記くぼみの形状が、円錐ないしは円錐台であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項６】
前記くぼみ又は溝が、レーザーにより形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項７】
前記くぼみを有する部位の電気抵抗率が１ｍΩ・ｃｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項８】
すくい面全面が超高圧焼結体で構成されていて、すくい面の略中心部に工具ホルダーへの取付け用のくぼみ又は溝を有する超高圧焼結体切削工具を、ホルダーに取付けられた押え金の引き込み部が前記くぼみ又は溝に当たり、工具拘束面に引き込むようにしたことを特徴とする超高圧焼結体切削工具の保持機構。
【請求項９】
前記くぼみ又は溝と押え金の間に、樹脂、銅、銅合金、鉛から選ばれた材料を緩衝材として介在させることを特徴とする請求項８に記載の超高圧焼結体切削工具の保持機構。
【請求項１０】
パルス発信で、５０から１００ワットの出力のＹＡＧレーザーを用いて、すくい面全面が超高圧焼結体からなる超高圧焼結体切削工具のすくい面にくぼみ又は溝を形成することを特徴とする超高圧焼結体切削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、超高圧焼結体であるダイヤモンド焼結体や立方晶窒化硼素（以下「ｃＢＮ」と記す）焼結体からなる切削工具であって、くぼみ又は溝を有するものであり、またその製造方法を提供しようとするものである。
背景技術
超高圧焼結体を刃先とする切削工具は、大きく分類すると以下の３種類に分類することが出来る。第１は、切削工具全体が図７（ａ）に示すように超高圧焼結体１で構成されているもので特に小型の切削工具に利用されている。第２は、超高圧焼結体１を図７（ｂ）に示すように超硬合金製のバックメタル２で補強したものである。第３は、図７（ｃ）に示すように超硬合金を台金とし、その一部を切り欠いて、切り欠き部にバックメタル付きの超高圧焼結体をロウ付けしたものである。図７（ｃ）に示されている例では、中央部に取付け穴がある。
超高圧焼結体は、硬度が高く耐摩耗性に優れているが、高価なのでその使用量を極力削減しようとする努力がなされてきた。従って、内接円の直径が３．９７ｍｍ以上の大きな形状をした切削工具においては、主に、上記の第３の方式が採用されてきた。一般的に工具の大きさは、内接円で定められる場合が多い。一方、小さな形状をした切削工具においては、第１および第２の方式が採用されている。その理由は、第３の方式を採用して超高圧焼結体の使用量を削減するより、切断したままで超硬合金台金にロウ付けすることなく切削工具として使用する方が経済的に製造できるからである。また、昨今では、切削加工の高能率化に対する要求が強まっており、切り込み深さや送り速度の大きい切削加工をする場合があるが、こうした切削の際には第３の方式の切削工具では切刃の長さが不足したり、切削時の大きな発熱による刃先温度の上昇で鑞付け部が外れる恐れがあるなどの理由で、比較的大きな形状の切削工具でも第１および第２の方式が取られることもある。
工具の取付けには、その中央部に穴を有していてその穴の中に，ねじなどを用いてホルダーに取付ける方式が知られている。また、クランプオン方式といわれ、穴のない切削工具をその上から押え金によってホルダーに押さえ込んで取付けるクランプオン方式もよく利用される。取付け穴を設ける方式では、小型の切削工具においては、その中心部に穴をあけると工具自体の機械的強度が低下するという問題がある。またクランプオン方式では、切削工具とホルダーの摩擦にのみ依存して工具を把持するため、保持強度が取付け穴を用いる方式に比べて、相対的に弱いという問題がある。
ところで、超高圧焼結体は、超高圧・高温下で焼結され、直径２５ｍｍ以上の円板状である。そしてこれを材料に用いて切削工具を製造するためには、種々の加工の工程を経過する。しかしながら、超高圧焼結体は、硬度が極めて高く難加工性であり、加工方法に大きな制限がある。
超高圧焼結体を刃先とする一般的な切削工具は、図７（ｃ）のように主として所定の形状に切断加工した焼結体を台金にロウ付けすることによって作成される。超高圧焼結体の切断加工には、スライシングマシン、ワイヤー切断、レーザー加工、放電加工といった方法が知られている。この中で、放電加工は、導電性のある物にしか適用できない。
特開平７−２９９５７７号公報は、立方晶窒化硼素焼結体をレーザー光の照射により切断加工する方法において、それを窒素もしくは不活性雰囲気ガス中で行う方法が開示されている。この発明は、ｃＢＮ焼結体の切断に関するもので、従来の大気中の加工に比較してより低いレーザー出力でも切断等の加工が可能で、熱による変質部が少なくクラックのない切断面を得ることが出来る。また、特開平４−２４０２号公報には、ウイスカー強化セラミック製切削工具に取付け用の穴を設けたものが開示されている。
従来の超高圧焼結体からなる小型切削工具として、前記した第１又は２の方式の超高圧焼結体が使用されていた。この場合取付け方式は、クランプオン方式であった。クランプオン方式は、主としてすくい面と押さえ冶具の摩擦力により保持するが、不安定であった。
また、ネジ締め方式の場合は、切削工具のほぼ中心部に貫通穴が必要である。貫通穴の部分は強度が低下するので、過酷な条件で使用できないと言う欠点がある。
超高圧焼結体の加工は、前述のようにその硬度のため非常に困難であり、ひとつの解決法としてレーザー加工が適用されてきた。しかし、従来のレーザーによる超高圧焼結体の加工は、レーザー光がｃＢＮ焼結体を貫通する切断加工が中心であったため、加工速度を重視し、高出力レーザーを用いていた。この場合、レーザービームを絞りにくく、熱による変質相が多くなって切り代が著しく大きくなると言う問題点があった。
発明の開示
本発明は、すくい面全面が超高圧焼結体で構成されていて、すくい面の中心部に工具ホルダーへの取付け用のくぼみ又は溝を有することを特徴とする超高圧焼結体切削工具に関するものである。すくい面全体が超高圧焼結体で構成されているため、刃先近傍に鑞付け部分がないので、鑞付けが外れることがなく、また製造工程も簡単になり加工コストを低く抑えることが出来る。さらにすくい面に設けたくぼみまたは溝によって切削工具をホルダー座面へ押し付けると同時にホルダー側へ引き込むことができるため、工具がホルダー上で位置ずれを起こしたり外れてしまうこともない。
前記超高圧焼結体には、全体が超高圧焼結体で出来ているものと、すくい面の反対側が超硬合金で補強されているこものがあるが、何れにも本発明を適用できる。大きな熱負荷が発生する切削条件で使用する場合は、全体を熱伝導率の高い超高圧焼結体で構成して熱負荷を軽減することができる。また、超硬合金で補強されているものは、超硬合金の靭性により工具全体の靭性が向上し、また高価な超高圧焼結体の使用量が少ないため、工具コストを低く抑えることができる。
更に前記超高圧焼結体としては、ｃＢＮ焼結体、ダイヤモンド焼結体の何れでも使用することができる。被削材の種類によって、たとえばアルミニウム合金などにはダイヤモンド焼結体を、鋳鉄、鋼、鉄系合金などにはｃＢＮ焼結体を用いることによって最適な工具性能を発揮させることができる。
前記すくい面に設けるくぼみ又は溝は、それらとすくい面の交わりで構成される線が直線部を有するように構成することができる。本構成により、くぼみ又は溝はその面内に直線成分を持つように構成され、ホルダーに取付けられた押え金の工具への接触部分を精度良く加工することによって押え金と工具との接触が線接触もしくは面接触となって保持力が向上する。
同じく前記くぼみは、円錐ないしは円錐台の形状とすることもできる。この場合は、ホルダーに取付けられた押え金の工具への接触部分の形状を球状や回転楕円体状にすることによって安定した点接触が得られ、片当たりなどによる締結力の不安定を来たすことがない。
本発明のくぼみ又は溝の形状は、上述の他、すくい面から見て凸な形状や凹な形状のものなど種々な形状を採用できる。押え金は、締め付けるときにその先端がくぼみ等の傾斜している面にあたることで、切削工具を工具拘束面に引き込む働きを生じる。そして、その力は、くぼみ等の傾斜と密接に関係していて、急な傾斜であればあるほど，引き込み力は強くなる。実際の使用に際しては、上記の引き込み力と、ホルダーへの押し付け力のバランスで決められる。
くぼみの形状が上記の円錐の場合は、工具拘束面への引き込み力と切削工具をホルダーに締め付ける力は共に、概略一定となり安定した取付けができる。円錐の先端角は、１００度から１４０度がバランス上望ましい。なかでも１１０度から１３０度は特にバランスが良く好ましい。凸な形状の場合は、工具拘束面に切削工具をより強固に拘束することができる。
本発明によるすくい面に設けられるくぼみ又は溝は、レーザー加工によって形成されることが好ましい。本発明で用いるレーザー加工は、ｃＢＮ焼結体にもダイヤモンド焼結体にも適用できる。これらの超高圧焼結体は硬度が高く、砥石などによる研削加工では十分な加工速度が得られず、経済的な製造はできない。
このようにして加工したくぼみの内部表面には、詳細に観察すると、図１０にその一例を示すような、くぼみ状のレーザー痕（ｄｉｍｐｌｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が残ることが特徴である。回転砥石で加工した場合には必ずくぼみの中心軸に対して同心円状の、もしくはある方向に規則的にならんだ研削条痕が残る。また、全体的に見ると、前記くぼみ内の平面での断面が連続した直線で形成されていることも本件発明のくぼみ又は溝の特徴である。本願発明の方法で加工したくぼみ又は溝の断面の形状は、理論的には図８のようになるはずである。即ち、毎回異なった方向にレーザー光をスキャンさせながら、ステップ毎に徐々にスキャンの面積を小さくしながら加工が進むので、断面は階段状になる。しかしながら現実には図９に示すように傾斜した斜面が角度を変えながらつながっているような断面形状になる。しかし、加工の進捗に従った年輪状の模様が観察され、従来の加工方法とは区別できる。
また、放電加工による加工では、一般的には１ｍΩ・ｃｍ以上の電気抵抗率を有する、電気伝導性が低いまたは有さない超高圧焼結体の加工は不可能であるが本発明の方法では、１ｍΩ・ｃｍ以上の電気抵抗率を有する超高圧焼結体でも加工が可能である。
本願の他の発明は、すくい面全面が超高圧焼結体で構成されていて、すくい面の中心部に工具ホルダーへの取付け用のくぼみ又は溝を有する切削工具を、ホルダーに取付けられた押え金の引き込み部が前記くぼみ又は溝に当たり、工具拘束面に引き込むようにしてある保持機構を提供する。従来の、すくい面が平面状の切削工具を工具ホルダーに単に押さえつけて取付ける保持機構に比べて、強固で安定した保持力を発揮できる。
また、前記くぼみ又は溝と押え金の間に、樹脂、銅、銅合金、鉛、など柔らかい材料を緩衝材として介在させることができる。緩衝材の存在により、押え金と工具の接触が点または線接触から面接触になり、保持力の向上と切削工具の割れが防止できる。
また本発明は、パルス発信で、５０から１００ワットの出力のＹＡＧレーザーの局所エネルギー密度を高めて、すくい面全面が超高圧焼結体からなる切削工具のすくい面にくぼみ又は溝を形成する切削工具の製造方法を提供する。本方法をとることにより、加工時の熱による損傷が抑制でき、また、良好な加工面が得られる。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明に基づいた実施の形態について説明する。
本発明は、超高圧焼結体のすくい面に、図１、２、３に示すようにくぼみ３を有する切削工具である。図１は、通常丸駒チップと言われ、そのほぼ中心部にくぼみを有する。この例では、くぼみは超高圧焼結体の部分に形成されているが、使用の条件によっては、超硬合金のバックメタル部にまでくぼみを形成することもできる。図２は、よく使用されている三角形の切削工具で、そのほぼ中央部にくぼみが形成されている。図３は、直方体の各面のほぼ中央部にくぼみが形成されている。割れや、欠損など大きな欠けがない場合は、２４コーナーおよび１２辺全てを使用できる。
すくい面とくぼみの交わりにより形成される線が曲率を持つ場合は、切削工具引き込み部とくぼみが曲線となるので、接触面積が少なくなる。接触面積を増やすと、保持強度を更に高めることが出来る。図４に示すような、くぼみと、前記すくい面の交わりで構成される線が直線部を有する場合は、押え金との接触面積を増やすことができる。図５は、そのＢ−Ｂ‘断面からも明らかなように、溝の形状のくぼみが形成されている。そして、切削に用いるコーナーに対向する溝を用いて保持されるので、接触面積を増やすことが出来る。
上記のようなくぼみ又は溝を有する超高圧切削工具では、図６に示すような保持が出来、位置決め精度を高めてしかも取付け強度や信頼性を高めることができる。図６は、ホルダー４の上に超高圧焼結体切削工具１を載せ、そのくぼみ３に押え金５の先端の切削工具引き込み部７を押え金締め付け用ねじで締め付けて保持する。図に示されたように押え金締め付け用ねじを切削工具の座面に垂直な方向から、ねじの進行方向を工具の反対方向へ傾斜させておくことによって工具に対する引き込み力を強くすることができる。このような構成とすることで、例え小さくても超高圧焼結体をホルダーに強固に保持することが出来る。
該くぼみ又は溝のレーザー加工に関しては、ｃＢＮ焼結体及びダイヤモンド焼結体の場合、従来の方法により大気中でレーザー加工を行うと加工に伴って発生する熱によって加工される近傍の温度が上昇し、ｃＢＮ焼結体の場合は結合材部が、ダイヤモンド焼結体ではダイヤモンド結晶が熱的変性を受け、機械的強度が劣化する。その範囲は、２００μｍにもおよぶ。しかしながら本発明の方法によれば、レーザー出力が小さいことから、超高圧焼結体の比較的高い熱伝導率によって、加工時に発生した熱は速やかに除去され、熱的変成を受ける部分を２０〜４０μｍ程度に押さえることが出来る。
レーザー光源としては、微細加工用レーザーとして工業的に一般的に使用されている波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザーを使用するのが最も効果的である。また、同じ波長に近い発信光を持つ半導体レーザーも使用できる。切削工具の中心部に設けるくぼみは、出力を調整し、同時にガルバノメーターミラーにより集光性を高めた高出力パルスＹＡＧレーザーを用いて、出力、発信周波数、加工ピッチを制御することで、等高線状に一定の加工量で掘り進みながら加工を行う。該レーザー加工法では、レーザー光の総出力を低く押さえ、且つ集光度を高めることにより、加工面への熱影響が少なくすることができる。また三次元ＣＡＤシステムで作成した形状モデルデータを、電子データを受信可能に接続したレーザー加工機に直接送信して、該レーザー加工機に、受信した形状モデルデータから加工パスを自動生成するＣＡＤ−ＣＡＭシステムを構成することにより、一般的な線状の切断の加工のみに留まらず、微細でかつ異形曲面を持つ形状の加工も可能である。例えばＤＥＣＫＥＬ  ＭＡＨＯ社製のＤＭＬ４０を用いて本件発明を達成することが出来る。
以下、具体的な実施例で本発明をさらに詳しく説明する。
実施例１
超高圧・高温下で焼結されたｃＢＮ６０体積％とＴｉＮ２０体積％とＡｌＮ１０体積％と残部ＴｉＢの金属間化合物からなるｃＢＮ焼結体１を、超硬合金バックメタル２をもつ円板状のｃＢＮ焼結体を作製した。これを従来からの切断方法を用いて、図１に示す直径１０ｍｍ、厚さ３．１８ｍｍの円板形状の切削工具を作製した。
次に、パルス式の６０ＷのＹＡＧレーザーをもちいて、図１に示す深さ１．６ｍｍのくぼみを切削工具上に形成した。くぼみの形成後、その表面の面粗さを測定したところ、Ｒｚで１０μｍであった。同じく連続発振式の１００ＷのＹＡＧレーザーを用いて、同じ形状のくぼみを切削工具上に形成した。この場合のくぼみの表面の面粗さはＲｚ１００μｍであった。得られた切削工具を、図６に類似したホルダに装着し、切削試験を行った。被削材は、ＳＫＤ１１焼き入れ鋼（硬度ＨＲＣ５５〜５８）で、その条件は、周速１５０ｍ／ｍｉｎ、切り込み０．２ｍｍ、送り０．１ｍｍ／ｒｅｖであった。比較のために、上記と同じ焼結体を用いて、くぼみを作ることなくそのままクランプオン方式で切削工具を装着して切削試験を同じ条件で行った。
くぼみを持たない切削工具は、加工面にビビリが発生した。これに対し、パルス発振レーザーでくぼみを形成した切削工具は、その締め付け力をスラスト方向のみならずホルダー座繰りへの引き込み力を発生させるので、より安定した保持力を得ることができた。従って、加工面にビビリを発生することなく加工できた。更に押さえ金の先端部を  ｃＢＮよりも抗折力の高い超硬合金と接触させることでより強固な締め付けトルクでクランプすることが出来、切り込み量を０．３５ｍｍに大きくしてもビビルことなく安定した加工ができるようになった。
連続発振レーザーでくぼみを形成したものについては、加工途中でくぼみ部分から切削工具が割れ、それ以上の加工ができなかった。
実施例２
超高圧・高温下で焼結体されたダイヤモンド含有量９０体積％、残部がコバルトおよびタングステンからなる焼結体を準備した。この焼結体には、超硬合金の補強はない。これを図２に示す型番ＴＮＭＮ１２０４０４の形状に、ワイヤー放電加工方法により切断した。つぎにこの焼結体の中央部に、７０Ｗのレーザーを用いて、くぼみを設けた。深さは、２．１ｍｍで、直径４．２ｍｍであった。
この切削工具を用いて切削試験を実施した。被削材は、ＳＫＤ６１焼き入れ鋼（硬度ＨＲＣ６０〜６２）で、その条件は、周速２００ｍ／ｍｉｎ、きりこみ０．２ｍｍ、送り０．１５ｍｍ／ｒｅｖであった。比較のために、上記と同じ焼結体を用いて、くぼみを作ることなくそのままクランプオン方式で切削工具を装着して切削試験を同じ条件で行った。
くぼみを持たない切削工具は、加工面にビビリが発生した。これに対し、くぼみを形成した切削工具はその締め付け力をスラスト方向のみならずホルダー座繰りへの引き込み力を発生させ、より安定した保持力を得ることができるようになった。従って、加工面にビビリを発生することなく加工できた。
更に押さえ金の先端部とくぼみの接触部に厚さ０．３ｍｍの銅合金からなる板材を緩衝材として介在させさせた結果、より強固な締め付けトルクでクランプすることが出来、切り込み量を０．３ｍｍに大きくしてもビビリを起こさず、安定した加工ができた。
実施例３
超高圧・高温下で焼結されたｃＢＮ９２体積％と残部がＣｏ、Ｗ、Ｂからなる円板状のｃＢＮ焼結体を作製した。この焼結体は、超硬合金のバックメタルによって補強されている。これを図４に示すような型番ＳＮＧＮ１２０４０４の切削工具素材を作製し、切削試験を実施した。
この工具は、実施例１、２のものに比較すると負荷の高い切削なので、切削工具引き込み部とくぼみの接触面積を増やすべく以下の構造とした。すなわち、切刃に相対するくぼみの部分とすくい面の交わりで形成された線が直線となるようにして、切削工具引き込み部がくぼみと当たる面積を増加することにより、保持力を高めたものである。
被削材は、ＳＵＪ２（ＨＲＣ６２〜６４）で、その条件は、周速１８０ｍ／ｍｉｎ、切り込み０．２ｍｍ、送り０．２ｍ／ｒｅｖであった。比較のために、上記と同じ焼結体を用いて、くぼみを作ることなくそのままクランプオン方式で切削工具を装着して切削試験を同じ条件で行った。
くぼみを持たない切削工具は、加工面にビビリが発生した。これに対し、くぼみを形成した切削工具はその締め付け力をスラスト方向のみならずホルダー座繰りへの引き込み力を発生させ、より強固な保持力を得ることができるようになった結果、加工面にビビリを発生することなく安定して加工できた。
実施例４
超高圧・高温下で焼結体されたダイヤモンド含有量８５体積％、残部がコバルトからなる焼結体を準備した。この焼結体には、超硬合金の補強はない。この焼結体から型番ＴＢＧＮ０６１０２の切削工具を切り出し、すくい面に切刃に対向する部分に、図５に示すような溝を設けた。切削工具引き込み部に当たるくぼみの面積を増加させることで保持力を高めたものである。
本実施例は、高速高負荷条件下での評価である。被削材は、ＡＤＣ１２で、その条件は、周速２８０ｍ／ｍｉｎ、切り込み２．５ｍｍ、送り０．５ｍｍ／ｒｅｖであった。比較のために、上記と同じ焼結体を用いて、くぼみを作ることなくそのままクランプオン方式で切削工具を装着して切削試験を同じ条件で行った。
くぼみを形成しない切削工具は、保持力不足により下降中に刃先が欠損したのに対し、くぼみを形成した切削工具はその締め付け力をスラスト方向のみならずホルダー座繰りへの引き込み力を発生させ、より強固な保持力を得ることができるようになった結果、刃先の欠損は発生しなかった。
実施例５
４ＧＰａ，１２００℃の超高圧、高温条件で、平均粒径１０μｍのｃＢＮ粒子を体積で８５％を含有し、残部がＡｌＮとＡｌＢ２を主成分とするＡｌ化合物とするｃＢＮ焼結体を焼結した。本焼結体をＹＡＧレーザーで切断し、ＩＳＯ型番ＳＮＧＮ１２０４１６の工具全体がｃＢＮ焼結体で構成された切削工具（以下ソリッドｃＢＮ焼結体工具と記す）を作製した。次に、これをパルス式の６０ＷのＹＡＧレーザーを用いて深さ１．６ｍｍ直径、φ８．４ｍｍ−φ３．０ｍｍの円錐台のくぼみを形成し、ＳＮＧＸ１２０４１６のｃＢＮ焼結体切削工具を作製した。
得られた切削工具をホルダーに装着し、切削試験を行った。被削材は、ＦＣ２５０の丸棒を切削速度Ｖ＝１５００ｍ／ｍｉｎ，切り込みｄ＝５ｍｍ，送りＦ＝０．４ｍｍ／ｒｅｖ、ＷＥＴの条件で行った。比較のために、同じソリッドｃＢＮ焼結体からなるくぼみのないＩＳＯ型番ＳＮＧＮ１２０４１６、や穴付きのＩＳＯ型番ＳＮＧＡ１２０４１６、楕円状のくぼみを有するＩＳＯ型番ＳＮＧＸ１２０４１６の市販のＳｉ３Ｎ４焼結体切削工具を用いた切削評価も行った。
くぼみのないＩＳＯ型番ＳＮＧＮ１２０４１６のソリッドｃＢＮ焼結体切削工具は、切削開始後４４秒の時点では、工具に欠損などの異常な損傷は全くなかったが、送り分力方向に切削工具がずれ、加工面に段差が付き継続加工が不可能となった。
楕円状のくぼみを有するＩＳＯ型番ＳＮＧＸ１２０４１６の市販のＳｉ３Ｎ４焼結体切削工具は、切削開始後３０秒の時点では、ＶＢ量が２００μｍと発達し、３０μｍのチッピングが生じているものの継続可能であったが、その後３８秒の時点で欠損により切削工具が大破した。この切削工具の場合は、破損した工具の破面から、楕円状のくぼみに対して押え金が片当たりして、その部分から工具が割れて破損したものと推定された。
穴付きのＩＳＯ型番ＳＮＧＡ１２０４１６のソリッドｃＢＮ焼結体切削工具は、切削開始後３１５秒後の被削材丸棒への食い付き時に切削工具側面で割れが生じ継続切削が不可能となった。
本件発明である円錐台のくぼみを形成したＳＮＧＸ１２０４１６ｃＢＮ焼結体切削工具は、６００秒後も正常摩耗であり、ＶＢ量も１００μｍと小さく、継続加工が可能であった。
実施例６
実施例２で作成したダイヤモンド焼結体を用いて、図１に示す深さ１．６ｍｍのくぼみを本発明のレーザー加工方法および放電加工方法を用いて作成した。
レーザー加工は６０Ｗの出力で実施した。放電加工は、穴形状を凹凸逆にした電極を準備し、焼結体のダイヤモンド側の面から電極を当て、放電による電極の損耗がなくなり、くぼみの形状が設計どおりになるまで電極を取り替えながら実施した。
レーザー加工では１つのくぼみを形成するのに５分３０秒かかったが、放電加工では５個の電極を使い、４５分の加工時間を要した。
実施例７
実施例５で作製したｃＢＮ焼結体を用いて、深さ１．６ｍｍ直径、φ８．４ｍｍ−φ３．０ｍｍの円錐台のくぼみを本発明のレーザー加工方法および砥石による研削加工を用いて作成した。尚、同じ焼結体を用いて放電加工により前記と同形状のくぼみを加工しようとしたが、加工が進まず、作製を中止した。本焼結体の電気抵抗率を測定したところ、５ｍΩ・ｃｍであった。
レーザー加工は６０Ｗの出力で実施した。砥石加工は穴形状を凹凸逆にした回転砥石を準備し、焼結体のｃＢＮ側の面から砥石を当て、摩耗による砥石の損耗がなくなり、くぼみの形状が設計どおりになるまで砥石を取り替えながら実施した。
レーザー加工では１つのくぼみを形成するのに７分かかったが、砥石加工では２０個の砥石を使い、８０時間の加工時間を要した。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係わるくぼみを有する超高圧焼結体切削工具は、容易に、且つ寸法精度高く保持することが出来る。小さな切削工具に適用すると、特に効果が大きい。また本発明に係わる製造方法は、高速で、加工による損傷が少なく、種々の形状のくぼみを切削工具のすくい面に加工することが出来る。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ）は、本発明に係わる丸駒チップの斜視図である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）において、中央を通る断面図である。
図２（ａ）は、本発明で得られた、超高圧焼結切削工具の別の例である。全体が、ダイヤモンド焼結体で構成されている三角チップである。
図２（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図３は、本発明で得られた、超高圧焼結体切削工具の斜視図である。
図４は、本発明で得られた切削工具の一例。
図５（ａ）は、本発明で得られた切削工具の一例を示す。
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ‘断面図を示す。
図６は、本発明で得られた超高圧焼結体切削工具を、ホルダーに取付けた状態を示す概念図。
図７（ａ）は、従来の超高圧焼結体切削工具であって、全体がｃＢＮ焼結体で構成されている。
図７（ｂ）は、従来の超高圧焼結体切削工具であって、超高圧焼結体と超硬合金で２層になっている。
図７（ｃ）は、従来の超高圧焼結体切削工具であって、超硬合金の台金の一部を切り欠いて超高圧焼結体をロウ付けしたものである。
図８は、本発明で用いたレーザー加工によりくぼみ加工された超高圧焼結体のくぼみ部分の理論的断面図。
図９は、本発明で用いたレーザー加工によりくぼみ加工された超高圧焼結体のくぼみ部分の実際の断面図。
図１０は、本発明で得られた超高圧焼結体切削工具のくぼみ部分表面の走査電子顕微鏡写真。
【図１（ａ）】
2003015968.tif 000003
【図１（ｂ）】
2003015968.tif 000004
【図２（ａ）】
2003015968.tif 000005
【図２（ｂ）】
2003015968.tif 000006
【図３】
2003015968.tif 000007
【図４】
2003015968.tif 000008
【図５（ａ）】
2003015968.tif 000009
【図５（ｂ）】
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【図６】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月2日(2003.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
すくい面全面が超高圧焼結体で構成されていて、すくい面の中心部に工具ホルダーへの取付け用のくぼみ又は溝がパルス発信で、５０から１００ワットの出力のＹＡＧレーザーを用いて形成され、該くぼみ又は溝の内面の面粗度が十点平均粗さ（Ｒｚ）で１００μｍ未満であることを特徴とする超高圧焼結体切削工具。
【請求項２】
前記超高圧焼結体のすくい面の反対面が、超硬合金で補強されていることを特徴とする請求項１に記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項３】
前記超高圧焼結体は、ｃＢＮ焼結体か又はダイヤモンド焼結体であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項４】
前記くぼみ又は溝と、前記すくい面の交わりで構成される線が直線部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項５】
前記くぼみの形状が、円錐ないしは円錐台であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項６】
前記くぼみ又は溝が、レーザーにより形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項７】
前記くぼみを有する部位の電気抵抗率が１ＭΩ・ｃｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の超高圧焼結体切削工具。
【請求項８】
すくい面全面が超高圧焼結体で構成されていて、すくい面の略中心部に工具ホルダーへの取付け用のくぼみ又は溝を有する超高圧焼結体切削工具を、ホルダーに取付けられた押え金の引き込み部が前記くぼみ又は溝に当たり、工具拘束面に引き込むようにしたことを特徴とする超高圧焼結体切削工具の保持機構。
【請求項９】
前記くぼみ又は溝と押え金の間に、樹脂、銅、銅合金、鉛から選ばれた材料を緩衝材として介在させることを特徴とする請求項８に記載の超高圧焼結体切削工具の保持機構。
【請求項１０】
パルス発信で、５０から１００ワットの出力のＹＡＧレーザーを用いて、すくい面全面が超高圧焼結体からなる超高圧焼結体切削工具のすくい面にくぼみ又は溝を形成することを特徴とする超高圧焼結体切削工具の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
ていることも本件発明のくぼみ又は溝の特徴である。本願発明の方法で加工したくぼみ又は溝の断面の形状は、理論的には図８のようになるはずである。即ち、毎回異なった方向にレーザー光をスキャンさせながら、ステップ毎に徐々にスキャンの面積を小さくしながら加工が進むので、断面は階段状になる。しかしながら現実には図９に示すように傾斜した斜面が角度を変えながらつながっているような断面形状になる。しかし、加工の進捗に従った年輪状の模様が観察され、従来の加工方法とは区別できる。
また、放電加工による加工では、一般的には１ＭΩ・ｃｍ以上の電気抵抗率を有する、電気伝導性が低いまたは有さない超高圧焼結体の加工は不可能であるが本発明の方法では、１ＭΩ・ｃｍ以上の電気抵抗率を有する超高圧焼結体でも加工が可能である。
本願の他の発明は、すくい面全面が超高圧焼結体で構成されていて、すくい面の中心部に工具ホルダーへの取付け用のくぼみ又は溝を有する切削工具を、ホルダーに取付けられた押え金の引き込み部が前記くぼみ又は溝に当たり、工具拘束面に引き込むようにしてある保持機構を提供する。従来の、すくい面が平面状の切削工具を工具ホルダーに単に押さえつけて取付ける保持機構に比べて、強固で安定した保持力を発揮できる。
また、前記くぼみ又は溝と押え金の間に、樹脂、銅、銅合金、鉛、など柔らかい材料を緩衝材として介在させることができる。緩衝材の存在により、押え金と工具の接触が点または線接触から面接触になり、保持力の向上と切削工具の割れが防止できる。
また本発明は、パルス発信で、５０から１００ワットの出力のＹＡＧレーザーの局所エネルギー密度を高めて、すくい面全面が超高圧焼結体からなる切削工具のすくい面にくぼみ又は溝を形成する切削工具の製造方法を提供する。本方法をとることにより、加工時の熱による損傷が抑制でき、また、良好な加工面が得られる。
図面の簡単な説明
図１（ａ）は、本発明に係わる丸駒チップの斜視図である。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
し、３０μｍのチッピングが生じているものの継続可能であったが、その後３８秒の時点で欠損により切削工具が大破した。この切削工具の場合は、破損した工具の破面から、楕円状のくぼみに対して押え金が片当たりして、その部分から工具が割れて破損したものと推定された。
穴付きのＩＳＯ型番ＳＮＧＡ１２０４１６のソリッドｃＢＮ焼結体切削工具は、切削開始後３１５秒後の被削材丸棒への食い付き時に切削工具側面で割れが生じ継続切削が不可能となった。
本件発明である円錐台のくぼみを形成したＳＮＧＸ１２０４１６ｃＢＮ焼結体切削工具は、６００秒後も正常摩耗であり、ＶＢ量も１００μｍと小さく、継続加工が可能であった。
実施例６
実施例２で作成したダイヤモンド焼結体を用いて、図１に示す深さ１．６ｍｍのくぼみを本発明のレーザー加工方法および放電加工方法を用いて作成した。
レーザー加工は６０Ｗの出力で実施した。放電加工は、穴形状を凹凸逆にした電極を準備し、焼結体のダイヤモンド側の面から電極を当て、放電による電極の損耗がなくなり、くぼみの形状が設計どおりになるまで電極を取り替えながら実施した。
レーザー加工では１つのくぼみを形成するのに５分３０秒かかったが、放電加工では５個の電極を使い、４５分の加工時間を要した。
実施例７
実施例５で作製したｃＢＮ焼結体を用いて、深さ１．６ｍｍ直径、φ８．４ｍｍ−φ３．０ｍｍの円錐台のくぼみを本発明のレーザー加工方法および砥石による研削加工を用いて作成した。尚、同じ焼結体を用いて放電加工により前記と同形状のくぼみを加工しようとしたが、加工が進まず、作製を中止した。本焼結体の電気抵抗率を測定したところ、５ＭΩ・ｃｍであった。
レーザー加工は６０Ｗの出力で実施した。砥石加工は穴形状を凹凸逆にした回転砥石を準備し、焼結体のｃＢＮ側の面から砥石を当て、摩耗による砥石の損耗




【国際調査報告】
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