超硬刃研削工具及び超硬工具の製造方法
【課題】 従来より製造コストを低減させることが可能な超硬工具の製造方法及び超硬刃研削工具の提供を目的とする。
【解決手段】 本発明に係る超硬刃研削工具１０は砥石部１４に溝部１５を備えているので、通常のマシニングセンターであっても、溝部１５を備えない従来の超硬刃研削工具に比べて研削加工時間を短縮することができる。しかも、超硬刃研削工具１０の先端面１４Ｃが凹面形状になっているので研削屑が効率よく排除され、加工精度を向上させることが可能である。そして、加工精度向上に基づくＮＧ品の削減及び研削加工時間の短縮により、製造コストを低減することが可能になる。
【解決手段】 本発明に係る超硬刃研削工具１０は砥石部１４に溝部１５を備えているので、通常のマシニングセンターであっても、溝部１５を備えない従来の超硬刃研削工具に比べて研削加工時間を短縮することができる。しかも、超硬刃研削工具１０の先端面１４Ｃが凹面形状になっているので研削屑が効率よく排除され、加工精度を向上させることが可能である。そして、加工精度向上に基づくＮＧ品の削減及び研削加工時間の短縮により、製造コストを低減することが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超硬刃の一部を研削して段付き状に陥没した凹部を形成し、その凹部にダイヤモンド焼結板材を埋設して超硬刃の一部とした超硬工具の製造方法及びそのような凹部を超硬刃に研削加工するための超硬刃研削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超硬刃の一部にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するためには、例えば図１３及び図１４に示した研削工具１，３が用いられていた。図１３の研削工具１は、ダイヤモンドの粉粒を電着させた円柱状の砥石部２を先端に備えた構造になっている。また、図１４の研削工具３は、図１３の研削工具１の改良品であって、砥石部２の外周面に溝部２Ａを設け、研削効率の向上を図ったものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開昭５８−１６９９５３号公報（第２，４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、超硬刃に上記凹部を研削加工する前に、その超硬刃自体は、例えば円板形砥石を用いて硬鋼材シャフトから削り出される。このとき円板形砥石は、研削盤、マシニングセンター等の工作機械に取り付けられ、例えば３０００〜５０００ｒｐｍの回転数で駆動されるが、円板形砥石の外周部の加工接触面が非常に小さいため加工が可能であった。
【０００４】
ところが、上記した研削工具１，３の砥石部２は、円板形砥石に比べると、径寸法が十分小さく、その径寸法に対する砥石部２の加工接触面が十分大きいため、円板形砥石と同等の周速を得るためには、研削工具１，３の回転数を十分に（例えば、５００００ｒｐｍ程度まで）上げる必要があった。
【０００５】
しかしながら、増速装置を備えた特種な工作機械（例えば、マシニングセンター、研削盤）を用いても回転数を十分に上げることはできず、約１２０００ｒｐｍ程度にすることが限界であった。そして、図１３の研削工具１を１２０００ｒｐｍ程度で回転駆動した場合には、超硬刃にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するために、長時間（数日間）の加工時間を要し、製造コストが高くなっていた。しかも、増速装置を備えた特殊な工作機械は高価であるため、これも製造コストが高くなる原因になっていた。また、高速エアスピンドルを用いると５００００ｒｐｍで研削工具１を回転駆動することができ、研削効率は向上するが、工具寿命が短くなると共に設備費が増加するという問題が発生する。
【０００６】
これに対し、図１４の研削工具３を用いた場合には、研削効率が向上し、例えば、８５０ｒｐｍ程度の回転数であっても（即ち、通常の工作機械を用いても）、図１３の研削工具１に比べて研削加工時間の短縮を図ることが可能になる。しかしながら、研削効率の向上に伴い、単位時間当たりの研削屑の発生量も増加するので、砥石部２の先端面２Ｂ（図１４参照）と凹部４の底面４Ａとの間に研削屑が挟まり、加工精度が低下するという問題が生じていた。そして、ＮＧ品が増え、結局、超硬工具の製造コストが高くなっていた。なお、高速エアスピンドルを用いて図１３の研削工具１を高速回転させた場合も同様に研削屑の問題が発生する。
【０００７】
上記問題に加え、従来の研削工具１，３を用いて研削加工された凹部４では、図１５に示すように、凹部４の底面４Ａと段差面４Ｂとの間の角部４Ｃにダイヤモンド焼結板材５が乗り上がることがある。これに対し、ダイヤモンド焼結板材５の底部に面取りを追加加工すればよいが、凹部４の角部４Ｃに対応した寸法になるように面取りを追加加工することは困難である。このため、ダイヤモンド焼結板材５が凹部４の角部４Ｃに乗り上がることを確実に防ぐことができず、位置決め精度等のばらつきによりＮＧ品の量が増え、これも超硬工具の製造コストが高くなる原因になっていた。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より製造コストを低減させることが可能な超硬工具の製造方法及び超硬刃研削工具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る超硬刃研削工具は、超硬刃の一部にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するためのものであって、工作機械の回転駆動軸に取り付け可能な取付軸部の先端に、ダイヤモンドの粉粒を電着させた砥石部を有してなる超硬刃研削工具において、砥石部は、先端に向かって拡径しかつ外周面が軸方向に対して３〜４度の勾配で傾斜した円錐台形状をなすと共に、砥石部の先端面は、外周縁から中心に向かうに従って徐々に窪んだ凹面形状をなし、砥石部には、外周面と先端面とに開放した溝部が形成されたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の超硬刃研削工具において、砥石部の外周面と溝部の内面との間の少なくとも一部の稜線を、砥石部の軸方向に対して６０±１０度に傾斜させたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の超硬刃研削工具において、溝部は、砥石部の軸方向と略平行な第１の内面と、砥石部の軸方向に対して傾斜した第２の内面と、それら第１及び第２の内面が交差してなる内側稜線とを有した形状であるところに特徴を有する。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の超硬刃研削工具において、砥石部の先端面は、軸方向と直交する面に対して５〜７度の勾配で傾斜したところに特徴を有する。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の超硬刃研削工具において、溝部を複数設けると共に、砥石部の先端面を軸方向から見たときに、隣り合った溝部の間における円弧状外縁部の両端間を結ぶ弦と、その弦と平行な円弧状外縁部の外接線との距離を、砥石部の先端面の外径に対して５分の１以下にしたところに特徴を有する。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の超硬刃研削工具において、砥石部のうちダイヤモンドの粉粒の電着対象物である錐形金属部の先端外縁部に、０．０２〜０．０８ｍｍの面取り処理が施されたところに特徴を有する。
【００１５】
請求項７の発明に係る超硬工具の製造方法は、超硬刃の一部を研削して段付き状に陥没した凹部を形成し、その凹部にダイヤモンド焼結板材を埋設して超硬刃の一部とした超硬工具の製造方法において、請求項１乃至６の何れかに記載の超硬刃研削工具を用いて超硬刃に凹部を研削加工しかつ凹部の段差面に、超硬刃研削工具における砥石部の外周面を押し付けることで、凹部の段差面を凹部の底面に対して覆い被せる側に傾斜させ、その段差面にダイヤモンド焼結板材の側面を突き合わせて位置決めするところに特徴を有する。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７に記載の超硬工具の製造方法において、ダイヤモンド焼結材のみからなる焼結板材本体部の裏面に超硬合金板を重ねて焼結させておき、凹部を研削加工後、その凹部の深さを計測する工程と、ダイヤモンド焼結板材全体の板厚を、凹部の深さに対応させるように超硬合金板を平面研削する工程と、ダイヤモンド焼結板材における超硬合金板を凹部の底面に鑞付けする工程とを行うところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１７】
［請求項１，２，３，４及び７の発明］
請求項１及び７の発明によれば、超硬刃研削工具の砥石部に溝部を設けたので、溝部を有しない従来の研削工具に比べ、超硬刃への凹部の研削加工時間が短縮される。しかも、増速装置を有しない通常の工作機械に取り付けて研削加工を行うことができる。さらに、本発明に係る超硬刃研削工具の砥石部における先端面は、凹面形状になっているので、砥石部の先端面と凹部の底面との間に、研削屑を収容可能なスペースが形成される。これにより、研削屑を原因とした加工精度の低下が防がれ、ＮＧ品を減らすことができる。また、砥石部の外周面が傾斜しているので超硬刃に形成される凹部の段差面も傾斜し、凹部のうち底面と段差面との間の角部を、ダイヤモンド焼結板材の側面から離すことができる。これにより、ダイヤモンド焼結板材が凹部内の角部に乗り上がることがなくなり、凹部の段差面とダイヤモンド焼結板材の側面との当接位置が安定し、位置決め精度が向上する。ここで、砥石部の外周面の勾配は３〜４度であるので、凹部の段差面と、ダイヤモンド焼結板材の側面との間のうち非当接部分の隙間を狭くすることができる。このように、本発明に係る超硬刃研削工具及び超硬工具の製造方法によれば、研削加工時間が短縮されかつＮＧ品を減らすことができ、製造コストを低減することが可能になる。
【００１８】
ここで、砥石部の外周面と溝部の内面との間の少なくとも一部の稜線を、砥石部の軸方向に対して６０±１０度に傾斜させることが好ましい（請求項２の発明）。特に、砥石部の回転方向における後方側の稜線が、砥石部の軸方向との直交する面に対して２０〜４０度で交差していることが好ましい。また、請求項３の構成のように、溝部が、砥石部の軸方向と略平行な第１の内面と、砥石部の軸方向に対して傾斜した第２の内面と、それら第１及び第２の内面とが交差してなる内側稜線とを有した形状としたことで、汎用品である錐形砥石を用いて、超硬刃研削工具を製造することができ、超硬刃研削工具自体の製造コストを低減することが可能になる。さらに、砥石部の先端面は、軸方向と直交する面に対して５〜７度の勾配で傾斜した構造にすることが好ましい（請求項４の発明）。
【００１９】
［請求項５の発明］
請求項５の超硬刃研削工具によれば、溝部を複数設けたので、溝部が１つである場合に比べて研削効率を向上させることができる。ここで、砥石部の先端面を軸方向から見たときに、隣り合った溝部の間の円弧状外縁部の両端間を結ぶ弦と、その弦と平行な円弧状外縁部の外接線との間の距離を、砥石部の先端面の外径に対して１０分の１から５分の１にすることが好ましい。
【００２０】
［請求項６の発明］
請求項６の超硬刃研削工具では、砥石部のうちダイヤモンドの粉粒の電着対象物である錐形金属部の先端外縁部に、０．０２〜０．０８ｍｍの面取り処理を施したので、ダイヤモンドの粉粒が錐形金属部材の先端外縁部に電着し易くなり、超硬刃研削工具自体の形状のばらつきが抑えられる。これにより、異なる超硬刃研削工具を用いて研削を行った場合に、それら研削部分の形状のばらつきを抑えることができる。
【００２１】
［請求項８の発明］
請求項８の超硬工具の製造方法によれば、凹部を研削加工後、その凹部の深さに対応した大きさに、ダイヤモンド焼結板材全体の板厚を調整してから、ダイヤモンド焼結板材における超硬合金板を凹部の底面に鑞付けすることで、超硬刃の表面とダイヤモンド焼結板材の表面とを確実に面一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。本実施形態の超硬刃研削工具１０は、図１に示すように取付軸部１１の先端に砥石部１４を有する。取付軸部１１の先端部１１Ａは、段付き状に外径が小さくなっており、砥石部１４の基端部分は、取付軸部１１の先端部１１Ａより段付き状に外径が大きくなっている。
【００２３】
なお、超硬刃研削工具１０は、例えば、ハイス鋼からなる硬鋼材シャフトから削り出して製造され、その硬鋼材シャフトを心出しするためのセンター孔１０Ａ，１０Ｂが超硬刃研削工具１０の両端面の中心に形成されている。また、これらセンター孔１０Ａ，１０Ｂは奥側が閉塞した形状になっている。
【００２４】
砥石部１４は、取付軸部１１に一体成形された錐形金属部１４Ｓ（図２参照）にダイヤモンドの粉粒１６（図３参照。以下、「ダイヤモンド粉粒１６」という）を電着してなり、全体として先端側（即ち、取付軸部１１から離れた側）に向かって外径が徐々に拡径した円錐台形状になっている。また、図２に示すように、砥石部１４の外周面１４Ｂは、砥石部１４の軸方向（例えば、図２の矢印Ｌ１の方向）に対して例えば３〜４度（図２の角度Ｘ）の勾配で傾斜している。さらに、砥石部１４の先端面１４Ｃは、砥石部１４の軸方向と直交する架空の面Ｓ１に対し、５〜７度（図２の角度Ｙ）の勾配で外周縁から中心に向かうに従って徐々に窪んだ凹面形状になっている。
【００２５】
図３に示すように、砥石部１４には、外周面１４Ｂと先端面１４Ｃとに開放した溝部１５が複数（例えば、３つ）形成されている。これら溝部１５は、同一形状をなし、砥石部１４の周方向に均等配置されている。各溝部１５は、例えば、砥石部１４の軸方向と略平行な第１の内面１５Ａと、砥石部１４の軸方向に対して傾斜した第２の内面１５Ｂと、それら第１及び第２の内面１５Ａ，１５Ｂが交差してなる内側稜線１５Ｃとを有してなり、第２の内面１５Ｂが、溝部１５の回転方向において第１の内面１５Ａより後側に配置されている。また、溝部１５の内側稜線１５Ｃの一端部は、図３に示すように、センター孔１０Ｂの開口縁に位置している。さらに、第２の内面１５Ｂと砥石部１４の外周面１４Ｂとの間の稜線１５Ｄは、砥石部１４の軸方向に対して６０±１０度（図９の角度Ｚ参照）で傾斜している。
【００２６】
より具体的には、図４に示すように、各溝部１５は、ダイヤモンド粉粒１６が電着される前の錐形金属部１４Ｓに対し、錐形砥石２０を押し付けて形成される。この錐形砥石２０は、端面２０Ａに対して外周面２０Ｂが略６０度の角度で傾斜している。そして、錐形砥石２０の端面２０Ａと外周面２０Ｂとによって、溝部１５の第１及び第２の内面１５Ａ，１５Ｂが研削される。このとき、錐形砥石２０における端面２０Ａが、砥石部１４の軸方向と平行になるように配置される。これにより第１の内面１５Ａが砥石部１４の軸方向と略平行になり、第２の内面１５Ｂが軸方向に対して傾斜し、前記稜線１５Ｄが軸方向に対して６０±１０度の角度で傾斜する。
【００２７】
なお、本実施形態では、溝部１５の第１及び第２の内面１５Ａ，１５Ｂが汎用品である錐形砥石２０によって一度に加工されるので、これらを別々に加工した場合に比べて超硬刃研削工具１０の製造コストを低減させることができる。
【００２８】
図５には、砥石部１４の先端面１４Ｃを、軸方向から見た状態が示されている。同図に示すように、先端面１４Ｃのうち隣り合った溝部１５，１５間の円弧状外縁部の両端間を結ぶ弦Ｇ１と、その弦Ｇ１と平行な円弧状外縁部の外接線Ｌ２との間の距離Ｗは、先端面１４Ｃの外径Ｄ（例えば、８ｍｍ）に対して１０分の１〜５分の１（具体的に、本実施形態では略１／８）になっている。
【００２９】
図６には、ダイヤモンド粉粒１６を電着させる前の状態の錐形金属部１４Ｓの先端外縁部が拡大して示されている。同図に示すように、錐形金属部１４Ｓの先端外縁部には、微細な面取り処理が施されている。この面取り処理によって錐形金属部１４Ｓに形成された面取りテーパ面１４Ｅは、軸方向に対して例えば４５度の角度をなし、その面取り寸法は、例えば０．０２〜０．０８ｍｍになっている。具体的には、錐形金属部１４Ｓの径方向（同図の左右方向）において、面取り処理前の錐形金属部１４Ｓにおける先端エッジ部１４Ｆから、面取り処理後の面取りテーパ面１４Ｅの縁部までの寸法Ｌ３が０．０２〜０．０８ｍｍになっている。
【００３０】
図３に示すように、ダイヤモンド粉粒１６は、錐形金属部１４Ｓの表面全体に電着し、図７（Ａ）に示すように、面取りテーパ面１４Ｅにも電着している。ここで、仮に錐形金属部１４Ｓに面取り処理を施していないと、図７（Ｂ）に示すように、例えば錐形金属部１４Ｓの先端エッジ部１４Ｆでダイヤモンド粉粒１６が隆起し、これにより電着後に砥石部１４の先端外縁部の形状がばらついたり、或いはダイヤモンド粉粒１６が欠け落ちる事態が生じ得る。しかしながら、本実施形態では、錐形金属部１４Ｓの先端外縁部に面取り処理が施されているので、上記した事態の発生を防ぐことができる。また、錐形金属部１４Ｓの先端エッジ部１４Ｆの欠けも防止することができる。これらにより、超硬刃研削工具１０自体の形状のばらつきが抑えられると共に、異なる超硬刃研削工具１０を用いて研削を行った場合に、それら研削部分の形状のばらつきを抑えることができる。
【００３１】
次に、上記構成からなる本実施形態の超硬刃研削工具１０を用いて図８に示した超硬工具３０を製造する方法について説明する。この超硬工具３０は、超硬合金製の超硬シャフトを研削してなり、シャフト部３０Ｓの先端に刃部３０Ｈを備えた構造をなしている。刃部３０Ｈは、大径部３０Ｈ１の先端同軸上に小径部３０Ｈ２を備え、その小径部３０Ｈ２の先端をテーパー状に先細りにした構造になっている。また、刃部３０Ｈの周面には複数の超硬刃３１が形成され、それら各超硬刃３１が、大径部３０Ｈ１と小径部３０Ｈ２とに跨って超硬工具３０の軸方向に延びている。
【００３２】
複数の超硬刃３１のうち所定の超硬刃３１には、軸方向の２箇所に互いに形状が異なる１対の凹部３２，３２が形成されている。これら両凹部３２，３２は、超硬刃３１の平坦部分を研削して段付き状に陥没している。そして、一方の凹部３２は、平面形状が略半円形をなし、大径部３０Ｈ１の先端部から小径部３０Ｈ２に僅かに差し掛かった位置に亘って形成されている。他方の凹部３２は、平面形状が略扇形をなし、小径部３０Ｈ２の先端部からテーパー状の先端部に亘って形成されている。また、略半円形の凹部３２における円弧部は、略扇形の凹部３２における円弧部に比べて曲率半径が大きくなっている。そして、各凹部３２，３２に対応した形状のダイヤモンド焼結板材３５，３５がそれぞれ各凹部３２，３２に埋設されて超硬刃３１の一部になっている。
【００３３】
ダイヤモンド焼結板材３５は、図１１に示すように、ダイヤモンド焼結材のみからなる焼結板材本体部３５Ａの裏面に超硬合金板３５Ｂを重ねた構造になっている。具体的には、焼結板材本体部３５Ａと超硬合金板３５Ｂとを重ねて超高圧で互いに押し付け、この状態で超高温で加熱することで焼結板材本体部３５Ａと超硬合金板３５Ｂとを焼結してダイヤモンド焼結板材３５が形成されている。なお、ダイヤモンド焼結板材３５の全体の板厚は、例えば１．４ｍｍになっており、そのうち焼結板材本体部３５Ａの厚さは、０．２又は０．５ｍｍになっている。
【００３４】
さて、上記超硬工具３０を製造するためには、前記した略扇形の凹部３２用と略半円形の凹部３２用に、砥石径が異なる２種類の超硬刃研削工具１０が用意される。これら各超硬刃研削工具１０は、マシニングセンターの主軸（本発明に係る「工作機械の回転駆動軸」に相当する）に脱着可能なツールシャンク（図示せず）に固定され、マシニングセンターのマガジンラック（図示せず）に格納される。また、ワークとしては、予め複数の超硬刃３１が研削加工されかつ、両凹部３２，３２は加工されていない超硬工具３０が用意される。そして、このワークとしての超硬工具３０が、マシニングセンターのワーク治具（図示せず）に取り付けられる。
【００３５】
さらに、マシニングセンターの別のワーク治具（図示せず）には、略扇形及び略半円形の凹部３２，３２に対応させて、予め半円形状及び略扇形状に加工された各ダイヤモンド焼結板材３５，３５が固定される。具体的には、ワーク治具の平坦面にダイヤモンド焼結板材３５の焼結板材本体部３５Ａ側が接着剤で固定される。この接着剤は、特殊な接着解除液を加えることで接着効果を除去可能なものが用いられる。
【００３６】
上記準備が完了したらマシニングセンターを起動する。すると、砥石部１４の径が比較的小さい一方の超硬刃研削工具１０がツールシャンクを介してマシニングセンターの主軸に取り付けられる。そして、図９に示すように、超硬刃研削工具１０の軸方向が、超硬刃３１の平坦面３１Ｈに対して直交する方向に向けられ、刃部３０Ｈの先端部において、超硬刃３１から側方に離された位置に配置される。このとき、超硬刃研削工具１０の先端面１４Ｃは、超硬刃３１の平坦面３１Ｈに対して０．２ｍｍ（図９の寸法ｔ参照）沈んだ位置に位置決めされる。
【００３７】
次いで、超硬刃研削工具１０が、例えば約８００〜９００ｒｐｍで回転駆動されかつ回転軸と直交する方向に移動し、砥石部１４の外周面１４Ｂが超硬刃３１に押し付けられる。これにより、超硬刃３１の平坦部分が研削され、刃部３０Ｈの先端部に略扇形の凹部３２が加工される。詳細には、砥石部１４の外周面１４Ｂのうち溝部１５の稜線１５Ｄで超硬刃３１を構成する超硬合金を恰も切削するように比較的深く研削し、外周面１４Ｂにおける溝部１５以外の部分で面粗度を高めるように研削する。これにより、溝部１５を有しない従来の超硬刃研削工具に比べて効率よく超硬刃３１を研削加工することができる。そして、超硬刃３１が設定値で０．２ｍｍ研削されたら、超硬刃研削工具１０が超硬工具３０から離脱され、マシニングセンターに備えた計測器により、超硬刃研削工具１０によって研削された略扇形の凹部３２の深さが自動計測される。そして、設定値の０．２ｍｍと実測値との差を、超硬刃研削工具１０のマシニングセンターの主軸に対する取り付け誤差寸法として求める。
【００３８】
次いで、この取り付け誤差寸法を反映させて、実際の凹部３２の深さが１．４ｍｍになるように、超硬刃研削工具１０の先端面１４Ｃが、平坦面３１Ｈに対して再び所定位置に配置される。そして、超硬刃研削工具１０が回転軸と直交する方向に移動し、超硬刃３１に扇形状で深さ１．４ｍｍの凹部３２が研削加工される。
【００３９】
ところで、超硬刃研削工具１０にて研削加工している間に研削屑が発生する。しかしながら、本実施形態の超硬刃研削工具１０では、砥石部１４の先端面１４Ｃが凹面形状になっているので、砥石部１４の先端面１４Ｃと凹部３２の底面３２Ｃとの間に、研削屑を収容可能なスペースが形成される。これにより、砥石部１４の先端面１４Ｃと凹部３２の底面３２Ｃとの間に研削屑が挟まっても上記スペースに収容されると共に、砥石部１４の外周面１４Ｂと段差面３２Ｂとの隙間から研削屑が排出され、超硬刃研削工具１０の位置が軸方向でばらつくことがなくなり、研削屑を原因とした加工精度の低下が防がれる。特に、本実施形態では、砥石部１４の先端面１４Ｃの全体が超硬刃３１に重なることはないので（図９の二点鎖線参照）、研削屑が、前記したスペースを通って超硬刃３１の刃先側から効率よく排除される。
なお、別のワークにおいて、砥石部１４の先端面１４Ｃの全体がワークに重なるような加工を行った場合は、前記したスペースに収容された研削屑が砥石部１４における周面のうちワークに押し付けられた部分と反対側で、溝部１５を通して前記スペースの外部に排出される。
【００４０】
超硬工具３０に必要な略扇形の凹部３２が全て加工されたら、それら略扇形の凹部３２毎に深さが自動計測される。そして、ツール交換が行われ、砥石径が比較的大きな他方の超硬刃研削工具１０がマシニングセンターの主軸に取り付けられ、その超硬刃研削工具１０によって略半円形の凹部３２が略扇形の凹部３２と同様に加工される。
【００４１】
次いで、超硬工具３０及びダイヤモンド焼結板材３５をマシニングセンターのワーク治具から取り外す。そして、略扇形及の略円形の凹部３２，３２に各ダイヤモンド焼結板材３５を埋設する作業を行う。具体的には、ダイヤモンド焼結板材３５のうち超硬合金板３５Ｂに溶けた鑞を付け、図１０に示すように、その超硬合金板３５Ｂを凹部３２の底面３２Ｃに宛がう。そして、図１１に示すように、ダイヤモンド焼結板材３５の側面３５Ｓを凹部３２の段差面３２Ｂに押し付ける。
【００４２】
ここで、本実施形態の超硬刃研削工具１０で研削加工された凹部３２の段差面３２Ｂは、砥石部１４の外周面１４Ｂに対応して、底面３２Ｃに覆い被さる側に傾斜している。これにより、ダイヤモンド焼結板材３５は、凹部３２の底面３２Ｃと段差面３２Ｂとの間の角部３２Ｄに乗り上がらないように離され、ダイヤモンド焼結板材３５の側面３５Ｓを各凹部３２，３２の段差面３２Ｂに押し付けたときに、それら側面３５Ｓと段差面３２Ｂにおける底面３２Ｃから離れた側の縁部同士（図１１の３５Ｅ，３２Ｅ）が確実に当接する。即ち、超硬刃３１に対するダイヤモンド焼結板材３５の位置決め精度が向上する。また、砥石部１４の外周面１４Ｂの勾配は３〜４度であるので、凹部３２の段差面３２Ｂと、ダイヤモンド焼結板材３５の側面３５Ｓとの間のうち非当接部分の隙間を狭くすることができ、その隙間が鑞で埋められる。
【００４３】
このように本実施形態の超硬刃研削工具１０及び超硬工具３０の製造方法によれば、通常のマシニングセンターであっても溝部１５を備えない従来の超硬刃研削工具に比べて研削加工時間を短縮することができる。しかも、研削屑を効率よく排除して加工精度を向上させることが可能であると共に、超硬刃３１に対するダイヤモンド焼結板材３５の位置決め精度を向上させることができる。そして、これら加工精度、位置決め精度の向上に基づくＮＧ品の削減及び研削加工時間の短縮により、製造コストを低減することが可能になる。
【００４４】
なお、図８に示されたワークとしての超硬工具３０に代え、図１２に示された超硬工具３０Ｘも上記したマシニングセンターを用いて製造することもできる。この超硬工具３０Ｘは、同一径で軸方向に延び、先端部がテーパ状に先細りになっている。そして、この超硬工具３０Ｘにおける所定の超硬刃３１に形成された凹部３２，３２は、略扇形と略半円形になっているが、これら略扇形と略半円形の曲率半径は同じになっている。この場合、１種類の超硬刃研削工具１０のみを使用してツール交換を行うことなく、超硬工具３０Ｘに略半円形及び略扇形の両凹部３２，３２を加工することができる。
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４５】
（１）前記実施形態の超硬刃研削工具１０には、複数の溝部１５が形成されていたが、溝部１５は１つであってもよい。
【００４６】
（２）前記実施形態では、超硬刃研削工具１０をマシニングセンターに取り付けて超硬工具３０を研削加工する場合について説明したが、研削盤に超硬刃研削工具１０を取り付けて超硬工具３０を研削加工してもよい。
【００４７】
（３）前記実施形態では、図８に示された超硬工具３０において、曲率半径が異なる凹部３２，３２を研削加工するために、砥石径が異なる２種類の超硬刃研削工具１０を用いていたが、超硬刃研削工具１０に円弧研削（即ち、超硬刃研削工具１０が回転軸と直交する方向で円弧状に移動する研削）を行わせることで、１種類の超硬刃研削工具１０で曲率半径が異なる凹部３２，３２を研削加工してもよい。また、図１２に示された超硬工具３０Ｘにおける同じ曲率の凹部を円弧研削で加工してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る超硬刃研削工具の部分側断面図
【図２】超硬刃研削工具における先端部の側断面図
【図３】超硬刃研削工具における先端部の斜視図
【図４】超硬刃研削工具の砥石部及び錐形砥石の斜視図
【図５】超硬刃研削工具を軸方向から見た砥石部の底面図
【図６】超硬刃研削工具の砥石部における先端外縁部の断面図
【図７】超硬刃研削工具の砥石部における先端外縁部の断面図
【図８】超硬工具の側面図
【図９】超硬刃研削工具を超硬工具の超硬刃に対向させた状態の側面図
【図１０】超硬工具の断面図
【図１１】超硬刃の凹部にダイヤモンド焼結板材を埋め込んだ状態の断面図
【図１２】超硬工具の側面図
【図１３】従来の研削工具の側面図
【図１４】従来の研削工具の側面図
【図１５】従来の研削工具で超硬刃を研削した場合の凹部の断面図
【符号の説明】
【００４９】
１０ 超硬刃研削工具
１１ 取付軸部
１４ 砥石部
１４Ｂ 外周面
１４Ｃ 先端面
１４Ｓ 錐形金属部
１５ 溝部
１５Ａ 第１の内面
１５Ｂ 第２の内面
１５Ｃ 内側稜線
１５Ｄ 稜線
１６ ダイヤモンド粉粒
３０ 超硬工具
３１ 超硬刃
３１Ｈ 平坦面
３２Ｉ，３２ 凹部
３２Ｂ 段差面
３２Ｃ 底面
３２Ｄ 底面側角部
３５ ダイヤモンド焼結板材
３５Ａ 焼結板材本体部
３５Ｂ 超硬合金板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超硬刃の一部を研削して段付き状に陥没した凹部を形成し、その凹部にダイヤモンド焼結板材を埋設して超硬刃の一部とした超硬工具の製造方法及びそのような凹部を超硬刃に研削加工するための超硬刃研削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超硬刃の一部にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するためには、例えば図１３及び図１４に示した研削工具１，３が用いられていた。図１３の研削工具１は、ダイヤモンドの粉粒を電着させた円柱状の砥石部２を先端に備えた構造になっている。また、図１４の研削工具３は、図１３の研削工具１の改良品であって、砥石部２の外周面に溝部２Ａを設け、研削効率の向上を図ったものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開昭５８−１６９９５３号公報（第２，４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、超硬刃に上記凹部を研削加工する前に、その超硬刃自体は、例えば円板形砥石を用いて硬鋼材シャフトから削り出される。このとき円板形砥石は、研削盤、マシニングセンター等の工作機械に取り付けられ、例えば３０００〜５０００ｒｐｍの回転数で駆動されるが、円板形砥石の外周部の加工接触面が非常に小さいため加工が可能であった。
【０００４】
ところが、上記した研削工具１，３の砥石部２は、円板形砥石に比べると、径寸法が十分小さく、その径寸法に対する砥石部２の加工接触面が十分大きいため、円板形砥石と同等の周速を得るためには、研削工具１，３の回転数を十分に（例えば、５００００ｒｐｍ程度まで）上げる必要があった。
【０００５】
しかしながら、増速装置を備えた特種な工作機械（例えば、マシニングセンター、研削盤）を用いても回転数を十分に上げることはできず、約１２０００ｒｐｍ程度にすることが限界であった。そして、図１３の研削工具１を１２０００ｒｐｍ程度で回転駆動した場合には、超硬刃にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するために、長時間（数日間）の加工時間を要し、製造コストが高くなっていた。しかも、増速装置を備えた特殊な工作機械は高価であるため、これも製造コストが高くなる原因になっていた。また、高速エアスピンドルを用いると５００００ｒｐｍで研削工具１を回転駆動することができ、研削効率は向上するが、工具寿命が短くなると共に設備費が増加するという問題が発生する。
【０００６】
これに対し、図１４の研削工具３を用いた場合には、研削効率が向上し、例えば、８５０ｒｐｍ程度の回転数であっても（即ち、通常の工作機械を用いても）、図１３の研削工具１に比べて研削加工時間の短縮を図ることが可能になる。しかしながら、研削効率の向上に伴い、単位時間当たりの研削屑の発生量も増加するので、砥石部２の先端面２Ｂ（図１４参照）と凹部４の底面４Ａとの間に研削屑が挟まり、加工精度が低下するという問題が生じていた。そして、ＮＧ品が増え、結局、超硬工具の製造コストが高くなっていた。なお、高速エアスピンドルを用いて図１３の研削工具１を高速回転させた場合も同様に研削屑の問題が発生する。
【０００７】
上記問題に加え、従来の研削工具１，３を用いて研削加工された凹部４では、図１５に示すように、凹部４の底面４Ａと段差面４Ｂとの間の角部４Ｃにダイヤモンド焼結板材５が乗り上がることがある。これに対し、ダイヤモンド焼結板材５の底部に面取りを追加加工すればよいが、凹部４の角部４Ｃに対応した寸法になるように面取りを追加加工することは困難である。このため、ダイヤモンド焼結板材５が凹部４の角部４Ｃに乗り上がることを確実に防ぐことができず、位置決め精度等のばらつきによりＮＧ品の量が増え、これも超硬工具の製造コストが高くなる原因になっていた。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より製造コストを低減させることが可能な超硬工具の製造方法及び超硬刃研削工具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る超硬刃研削工具は、超硬刃の一部にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するためのものであって、工作機械の回転駆動軸に取り付け可能な取付軸部の先端に、ダイヤモンドの粉粒を電着させた砥石部を有してなる超硬刃研削工具において、砥石部は、先端に向かって拡径しかつ外周面が軸方向に対して３〜４度の勾配で傾斜した円錐台形状をなすと共に、砥石部の先端面は、外周縁から中心に向かうに従って徐々に窪んだ凹面形状をなし、砥石部には、外周面と先端面とに開放した溝部が形成されたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の超硬刃研削工具において、砥石部の外周面と溝部の内面との間の少なくとも一部の稜線を、砥石部の軸方向に対して６０±１０度に傾斜させたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の超硬刃研削工具において、溝部は、砥石部の軸方向と略平行な第１の内面と、砥石部の軸方向に対して傾斜した第２の内面と、それら第１及び第２の内面が交差してなる内側稜線とを有した形状であるところに特徴を有する。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の超硬刃研削工具において、砥石部の先端面は、軸方向と直交する面に対して５〜７度の勾配で傾斜したところに特徴を有する。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の超硬刃研削工具において、溝部を複数設けると共に、砥石部の先端面を軸方向から見たときに、隣り合った溝部の間における円弧状外縁部の両端間を結ぶ弦と、その弦と平行な円弧状外縁部の外接線との距離を、砥石部の先端面の外径に対して５分の１以下にしたところに特徴を有する。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の超硬刃研削工具において、砥石部のうちダイヤモンドの粉粒の電着対象物である錐形金属部の先端外縁部に、０．０２〜０．０８ｍｍの面取り処理が施されたところに特徴を有する。
【００１５】
請求項７の発明に係る超硬工具の製造方法は、超硬刃の一部を研削して段付き状に陥没した凹部を形成し、その凹部にダイヤモンド焼結板材を埋設して超硬刃の一部とした超硬工具の製造方法において、請求項１乃至６の何れかに記載の超硬刃研削工具を用いて超硬刃に凹部を研削加工しかつ凹部の段差面に、超硬刃研削工具における砥石部の外周面を押し付けることで、凹部の段差面を凹部の底面に対して覆い被せる側に傾斜させ、その段差面にダイヤモンド焼結板材の側面を突き合わせて位置決めするところに特徴を有する。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７に記載の超硬工具の製造方法において、ダイヤモンド焼結材のみからなる焼結板材本体部の裏面に超硬合金板を重ねて焼結させておき、凹部を研削加工後、その凹部の深さを計測する工程と、ダイヤモンド焼結板材全体の板厚を、凹部の深さに対応させるように超硬合金板を平面研削する工程と、ダイヤモンド焼結板材における超硬合金板を凹部の底面に鑞付けする工程とを行うところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１７】
［請求項１，２，３，４及び７の発明］
請求項１及び７の発明によれば、超硬刃研削工具の砥石部に溝部を設けたので、溝部を有しない従来の研削工具に比べ、超硬刃への凹部の研削加工時間が短縮される。しかも、増速装置を有しない通常の工作機械に取り付けて研削加工を行うことができる。さらに、本発明に係る超硬刃研削工具の砥石部における先端面は、凹面形状になっているので、砥石部の先端面と凹部の底面との間に、研削屑を収容可能なスペースが形成される。これにより、研削屑を原因とした加工精度の低下が防がれ、ＮＧ品を減らすことができる。また、砥石部の外周面が傾斜しているので超硬刃に形成される凹部の段差面も傾斜し、凹部のうち底面と段差面との間の角部を、ダイヤモンド焼結板材の側面から離すことができる。これにより、ダイヤモンド焼結板材が凹部内の角部に乗り上がることがなくなり、凹部の段差面とダイヤモンド焼結板材の側面との当接位置が安定し、位置決め精度が向上する。ここで、砥石部の外周面の勾配は３〜４度であるので、凹部の段差面と、ダイヤモンド焼結板材の側面との間のうち非当接部分の隙間を狭くすることができる。このように、本発明に係る超硬刃研削工具及び超硬工具の製造方法によれば、研削加工時間が短縮されかつＮＧ品を減らすことができ、製造コストを低減することが可能になる。
【００１８】
ここで、砥石部の外周面と溝部の内面との間の少なくとも一部の稜線を、砥石部の軸方向に対して６０±１０度に傾斜させることが好ましい（請求項２の発明）。特に、砥石部の回転方向における後方側の稜線が、砥石部の軸方向との直交する面に対して２０〜４０度で交差していることが好ましい。また、請求項３の構成のように、溝部が、砥石部の軸方向と略平行な第１の内面と、砥石部の軸方向に対して傾斜した第２の内面と、それら第１及び第２の内面とが交差してなる内側稜線とを有した形状としたことで、汎用品である錐形砥石を用いて、超硬刃研削工具を製造することができ、超硬刃研削工具自体の製造コストを低減することが可能になる。さらに、砥石部の先端面は、軸方向と直交する面に対して５〜７度の勾配で傾斜した構造にすることが好ましい（請求項４の発明）。
【００１９】
［請求項５の発明］
請求項５の超硬刃研削工具によれば、溝部を複数設けたので、溝部が１つである場合に比べて研削効率を向上させることができる。ここで、砥石部の先端面を軸方向から見たときに、隣り合った溝部の間の円弧状外縁部の両端間を結ぶ弦と、その弦と平行な円弧状外縁部の外接線との間の距離を、砥石部の先端面の外径に対して１０分の１から５分の１にすることが好ましい。
【００２０】
［請求項６の発明］
請求項６の超硬刃研削工具では、砥石部のうちダイヤモンドの粉粒の電着対象物である錐形金属部の先端外縁部に、０．０２〜０．０８ｍｍの面取り処理を施したので、ダイヤモンドの粉粒が錐形金属部材の先端外縁部に電着し易くなり、超硬刃研削工具自体の形状のばらつきが抑えられる。これにより、異なる超硬刃研削工具を用いて研削を行った場合に、それら研削部分の形状のばらつきを抑えることができる。
【００２１】
［請求項８の発明］
請求項８の超硬工具の製造方法によれば、凹部を研削加工後、その凹部の深さに対応した大きさに、ダイヤモンド焼結板材全体の板厚を調整してから、ダイヤモンド焼結板材における超硬合金板を凹部の底面に鑞付けすることで、超硬刃の表面とダイヤモンド焼結板材の表面とを確実に面一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。本実施形態の超硬刃研削工具１０は、図１に示すように取付軸部１１の先端に砥石部１４を有する。取付軸部１１の先端部１１Ａは、段付き状に外径が小さくなっており、砥石部１４の基端部分は、取付軸部１１の先端部１１Ａより段付き状に外径が大きくなっている。
【００２３】
なお、超硬刃研削工具１０は、例えば、ハイス鋼からなる硬鋼材シャフトから削り出して製造され、その硬鋼材シャフトを心出しするためのセンター孔１０Ａ，１０Ｂが超硬刃研削工具１０の両端面の中心に形成されている。また、これらセンター孔１０Ａ，１０Ｂは奥側が閉塞した形状になっている。
【００２４】
砥石部１４は、取付軸部１１に一体成形された錐形金属部１４Ｓ（図２参照）にダイヤモンドの粉粒１６（図３参照。以下、「ダイヤモンド粉粒１６」という）を電着してなり、全体として先端側（即ち、取付軸部１１から離れた側）に向かって外径が徐々に拡径した円錐台形状になっている。また、図２に示すように、砥石部１４の外周面１４Ｂは、砥石部１４の軸方向（例えば、図２の矢印Ｌ１の方向）に対して例えば３〜４度（図２の角度Ｘ）の勾配で傾斜している。さらに、砥石部１４の先端面１４Ｃは、砥石部１４の軸方向と直交する架空の面Ｓ１に対し、５〜７度（図２の角度Ｙ）の勾配で外周縁から中心に向かうに従って徐々に窪んだ凹面形状になっている。
【００２５】
図３に示すように、砥石部１４には、外周面１４Ｂと先端面１４Ｃとに開放した溝部１５が複数（例えば、３つ）形成されている。これら溝部１５は、同一形状をなし、砥石部１４の周方向に均等配置されている。各溝部１５は、例えば、砥石部１４の軸方向と略平行な第１の内面１５Ａと、砥石部１４の軸方向に対して傾斜した第２の内面１５Ｂと、それら第１及び第２の内面１５Ａ，１５Ｂが交差してなる内側稜線１５Ｃとを有してなり、第２の内面１５Ｂが、溝部１５の回転方向において第１の内面１５Ａより後側に配置されている。また、溝部１５の内側稜線１５Ｃの一端部は、図３に示すように、センター孔１０Ｂの開口縁に位置している。さらに、第２の内面１５Ｂと砥石部１４の外周面１４Ｂとの間の稜線１５Ｄは、砥石部１４の軸方向に対して６０±１０度（図９の角度Ｚ参照）で傾斜している。
【００２６】
より具体的には、図４に示すように、各溝部１５は、ダイヤモンド粉粒１６が電着される前の錐形金属部１４Ｓに対し、錐形砥石２０を押し付けて形成される。この錐形砥石２０は、端面２０Ａに対して外周面２０Ｂが略６０度の角度で傾斜している。そして、錐形砥石２０の端面２０Ａと外周面２０Ｂとによって、溝部１５の第１及び第２の内面１５Ａ，１５Ｂが研削される。このとき、錐形砥石２０における端面２０Ａが、砥石部１４の軸方向と平行になるように配置される。これにより第１の内面１５Ａが砥石部１４の軸方向と略平行になり、第２の内面１５Ｂが軸方向に対して傾斜し、前記稜線１５Ｄが軸方向に対して６０±１０度の角度で傾斜する。
【００２７】
なお、本実施形態では、溝部１５の第１及び第２の内面１５Ａ，１５Ｂが汎用品である錐形砥石２０によって一度に加工されるので、これらを別々に加工した場合に比べて超硬刃研削工具１０の製造コストを低減させることができる。
【００２８】
図５には、砥石部１４の先端面１４Ｃを、軸方向から見た状態が示されている。同図に示すように、先端面１４Ｃのうち隣り合った溝部１５，１５間の円弧状外縁部の両端間を結ぶ弦Ｇ１と、その弦Ｇ１と平行な円弧状外縁部の外接線Ｌ２との間の距離Ｗは、先端面１４Ｃの外径Ｄ（例えば、８ｍｍ）に対して１０分の１〜５分の１（具体的に、本実施形態では略１／８）になっている。
【００２９】
図６には、ダイヤモンド粉粒１６を電着させる前の状態の錐形金属部１４Ｓの先端外縁部が拡大して示されている。同図に示すように、錐形金属部１４Ｓの先端外縁部には、微細な面取り処理が施されている。この面取り処理によって錐形金属部１４Ｓに形成された面取りテーパ面１４Ｅは、軸方向に対して例えば４５度の角度をなし、その面取り寸法は、例えば０．０２〜０．０８ｍｍになっている。具体的には、錐形金属部１４Ｓの径方向（同図の左右方向）において、面取り処理前の錐形金属部１４Ｓにおける先端エッジ部１４Ｆから、面取り処理後の面取りテーパ面１４Ｅの縁部までの寸法Ｌ３が０．０２〜０．０８ｍｍになっている。
【００３０】
図３に示すように、ダイヤモンド粉粒１６は、錐形金属部１４Ｓの表面全体に電着し、図７（Ａ）に示すように、面取りテーパ面１４Ｅにも電着している。ここで、仮に錐形金属部１４Ｓに面取り処理を施していないと、図７（Ｂ）に示すように、例えば錐形金属部１４Ｓの先端エッジ部１４Ｆでダイヤモンド粉粒１６が隆起し、これにより電着後に砥石部１４の先端外縁部の形状がばらついたり、或いはダイヤモンド粉粒１６が欠け落ちる事態が生じ得る。しかしながら、本実施形態では、錐形金属部１４Ｓの先端外縁部に面取り処理が施されているので、上記した事態の発生を防ぐことができる。また、錐形金属部１４Ｓの先端エッジ部１４Ｆの欠けも防止することができる。これらにより、超硬刃研削工具１０自体の形状のばらつきが抑えられると共に、異なる超硬刃研削工具１０を用いて研削を行った場合に、それら研削部分の形状のばらつきを抑えることができる。
【００３１】
次に、上記構成からなる本実施形態の超硬刃研削工具１０を用いて図８に示した超硬工具３０を製造する方法について説明する。この超硬工具３０は、超硬合金製の超硬シャフトを研削してなり、シャフト部３０Ｓの先端に刃部３０Ｈを備えた構造をなしている。刃部３０Ｈは、大径部３０Ｈ１の先端同軸上に小径部３０Ｈ２を備え、その小径部３０Ｈ２の先端をテーパー状に先細りにした構造になっている。また、刃部３０Ｈの周面には複数の超硬刃３１が形成され、それら各超硬刃３１が、大径部３０Ｈ１と小径部３０Ｈ２とに跨って超硬工具３０の軸方向に延びている。
【００３２】
複数の超硬刃３１のうち所定の超硬刃３１には、軸方向の２箇所に互いに形状が異なる１対の凹部３２，３２が形成されている。これら両凹部３２，３２は、超硬刃３１の平坦部分を研削して段付き状に陥没している。そして、一方の凹部３２は、平面形状が略半円形をなし、大径部３０Ｈ１の先端部から小径部３０Ｈ２に僅かに差し掛かった位置に亘って形成されている。他方の凹部３２は、平面形状が略扇形をなし、小径部３０Ｈ２の先端部からテーパー状の先端部に亘って形成されている。また、略半円形の凹部３２における円弧部は、略扇形の凹部３２における円弧部に比べて曲率半径が大きくなっている。そして、各凹部３２，３２に対応した形状のダイヤモンド焼結板材３５，３５がそれぞれ各凹部３２，３２に埋設されて超硬刃３１の一部になっている。
【００３３】
ダイヤモンド焼結板材３５は、図１１に示すように、ダイヤモンド焼結材のみからなる焼結板材本体部３５Ａの裏面に超硬合金板３５Ｂを重ねた構造になっている。具体的には、焼結板材本体部３５Ａと超硬合金板３５Ｂとを重ねて超高圧で互いに押し付け、この状態で超高温で加熱することで焼結板材本体部３５Ａと超硬合金板３５Ｂとを焼結してダイヤモンド焼結板材３５が形成されている。なお、ダイヤモンド焼結板材３５の全体の板厚は、例えば１．４ｍｍになっており、そのうち焼結板材本体部３５Ａの厚さは、０．２又は０．５ｍｍになっている。
【００３４】
さて、上記超硬工具３０を製造するためには、前記した略扇形の凹部３２用と略半円形の凹部３２用に、砥石径が異なる２種類の超硬刃研削工具１０が用意される。これら各超硬刃研削工具１０は、マシニングセンターの主軸（本発明に係る「工作機械の回転駆動軸」に相当する）に脱着可能なツールシャンク（図示せず）に固定され、マシニングセンターのマガジンラック（図示せず）に格納される。また、ワークとしては、予め複数の超硬刃３１が研削加工されかつ、両凹部３２，３２は加工されていない超硬工具３０が用意される。そして、このワークとしての超硬工具３０が、マシニングセンターのワーク治具（図示せず）に取り付けられる。
【００３５】
さらに、マシニングセンターの別のワーク治具（図示せず）には、略扇形及び略半円形の凹部３２，３２に対応させて、予め半円形状及び略扇形状に加工された各ダイヤモンド焼結板材３５，３５が固定される。具体的には、ワーク治具の平坦面にダイヤモンド焼結板材３５の焼結板材本体部３５Ａ側が接着剤で固定される。この接着剤は、特殊な接着解除液を加えることで接着効果を除去可能なものが用いられる。
【００３６】
上記準備が完了したらマシニングセンターを起動する。すると、砥石部１４の径が比較的小さい一方の超硬刃研削工具１０がツールシャンクを介してマシニングセンターの主軸に取り付けられる。そして、図９に示すように、超硬刃研削工具１０の軸方向が、超硬刃３１の平坦面３１Ｈに対して直交する方向に向けられ、刃部３０Ｈの先端部において、超硬刃３１から側方に離された位置に配置される。このとき、超硬刃研削工具１０の先端面１４Ｃは、超硬刃３１の平坦面３１Ｈに対して０．２ｍｍ（図９の寸法ｔ参照）沈んだ位置に位置決めされる。
【００３７】
次いで、超硬刃研削工具１０が、例えば約８００〜９００ｒｐｍで回転駆動されかつ回転軸と直交する方向に移動し、砥石部１４の外周面１４Ｂが超硬刃３１に押し付けられる。これにより、超硬刃３１の平坦部分が研削され、刃部３０Ｈの先端部に略扇形の凹部３２が加工される。詳細には、砥石部１４の外周面１４Ｂのうち溝部１５の稜線１５Ｄで超硬刃３１を構成する超硬合金を恰も切削するように比較的深く研削し、外周面１４Ｂにおける溝部１５以外の部分で面粗度を高めるように研削する。これにより、溝部１５を有しない従来の超硬刃研削工具に比べて効率よく超硬刃３１を研削加工することができる。そして、超硬刃３１が設定値で０．２ｍｍ研削されたら、超硬刃研削工具１０が超硬工具３０から離脱され、マシニングセンターに備えた計測器により、超硬刃研削工具１０によって研削された略扇形の凹部３２の深さが自動計測される。そして、設定値の０．２ｍｍと実測値との差を、超硬刃研削工具１０のマシニングセンターの主軸に対する取り付け誤差寸法として求める。
【００３８】
次いで、この取り付け誤差寸法を反映させて、実際の凹部３２の深さが１．４ｍｍになるように、超硬刃研削工具１０の先端面１４Ｃが、平坦面３１Ｈに対して再び所定位置に配置される。そして、超硬刃研削工具１０が回転軸と直交する方向に移動し、超硬刃３１に扇形状で深さ１．４ｍｍの凹部３２が研削加工される。
【００３９】
ところで、超硬刃研削工具１０にて研削加工している間に研削屑が発生する。しかしながら、本実施形態の超硬刃研削工具１０では、砥石部１４の先端面１４Ｃが凹面形状になっているので、砥石部１４の先端面１４Ｃと凹部３２の底面３２Ｃとの間に、研削屑を収容可能なスペースが形成される。これにより、砥石部１４の先端面１４Ｃと凹部３２の底面３２Ｃとの間に研削屑が挟まっても上記スペースに収容されると共に、砥石部１４の外周面１４Ｂと段差面３２Ｂとの隙間から研削屑が排出され、超硬刃研削工具１０の位置が軸方向でばらつくことがなくなり、研削屑を原因とした加工精度の低下が防がれる。特に、本実施形態では、砥石部１４の先端面１４Ｃの全体が超硬刃３１に重なることはないので（図９の二点鎖線参照）、研削屑が、前記したスペースを通って超硬刃３１の刃先側から効率よく排除される。
なお、別のワークにおいて、砥石部１４の先端面１４Ｃの全体がワークに重なるような加工を行った場合は、前記したスペースに収容された研削屑が砥石部１４における周面のうちワークに押し付けられた部分と反対側で、溝部１５を通して前記スペースの外部に排出される。
【００４０】
超硬工具３０に必要な略扇形の凹部３２が全て加工されたら、それら略扇形の凹部３２毎に深さが自動計測される。そして、ツール交換が行われ、砥石径が比較的大きな他方の超硬刃研削工具１０がマシニングセンターの主軸に取り付けられ、その超硬刃研削工具１０によって略半円形の凹部３２が略扇形の凹部３２と同様に加工される。
【００４１】
次いで、超硬工具３０及びダイヤモンド焼結板材３５をマシニングセンターのワーク治具から取り外す。そして、略扇形及の略円形の凹部３２，３２に各ダイヤモンド焼結板材３５を埋設する作業を行う。具体的には、ダイヤモンド焼結板材３５のうち超硬合金板３５Ｂに溶けた鑞を付け、図１０に示すように、その超硬合金板３５Ｂを凹部３２の底面３２Ｃに宛がう。そして、図１１に示すように、ダイヤモンド焼結板材３５の側面３５Ｓを凹部３２の段差面３２Ｂに押し付ける。
【００４２】
ここで、本実施形態の超硬刃研削工具１０で研削加工された凹部３２の段差面３２Ｂは、砥石部１４の外周面１４Ｂに対応して、底面３２Ｃに覆い被さる側に傾斜している。これにより、ダイヤモンド焼結板材３５は、凹部３２の底面３２Ｃと段差面３２Ｂとの間の角部３２Ｄに乗り上がらないように離され、ダイヤモンド焼結板材３５の側面３５Ｓを各凹部３２，３２の段差面３２Ｂに押し付けたときに、それら側面３５Ｓと段差面３２Ｂにおける底面３２Ｃから離れた側の縁部同士（図１１の３５Ｅ，３２Ｅ）が確実に当接する。即ち、超硬刃３１に対するダイヤモンド焼結板材３５の位置決め精度が向上する。また、砥石部１４の外周面１４Ｂの勾配は３〜４度であるので、凹部３２の段差面３２Ｂと、ダイヤモンド焼結板材３５の側面３５Ｓとの間のうち非当接部分の隙間を狭くすることができ、その隙間が鑞で埋められる。
【００４３】
このように本実施形態の超硬刃研削工具１０及び超硬工具３０の製造方法によれば、通常のマシニングセンターであっても溝部１５を備えない従来の超硬刃研削工具に比べて研削加工時間を短縮することができる。しかも、研削屑を効率よく排除して加工精度を向上させることが可能であると共に、超硬刃３１に対するダイヤモンド焼結板材３５の位置決め精度を向上させることができる。そして、これら加工精度、位置決め精度の向上に基づくＮＧ品の削減及び研削加工時間の短縮により、製造コストを低減することが可能になる。
【００４４】
なお、図８に示されたワークとしての超硬工具３０に代え、図１２に示された超硬工具３０Ｘも上記したマシニングセンターを用いて製造することもできる。この超硬工具３０Ｘは、同一径で軸方向に延び、先端部がテーパ状に先細りになっている。そして、この超硬工具３０Ｘにおける所定の超硬刃３１に形成された凹部３２，３２は、略扇形と略半円形になっているが、これら略扇形と略半円形の曲率半径は同じになっている。この場合、１種類の超硬刃研削工具１０のみを使用してツール交換を行うことなく、超硬工具３０Ｘに略半円形及び略扇形の両凹部３２，３２を加工することができる。
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４５】
（１）前記実施形態の超硬刃研削工具１０には、複数の溝部１５が形成されていたが、溝部１５は１つであってもよい。
【００４６】
（２）前記実施形態では、超硬刃研削工具１０をマシニングセンターに取り付けて超硬工具３０を研削加工する場合について説明したが、研削盤に超硬刃研削工具１０を取り付けて超硬工具３０を研削加工してもよい。
【００４７】
（３）前記実施形態では、図８に示された超硬工具３０において、曲率半径が異なる凹部３２，３２を研削加工するために、砥石径が異なる２種類の超硬刃研削工具１０を用いていたが、超硬刃研削工具１０に円弧研削（即ち、超硬刃研削工具１０が回転軸と直交する方向で円弧状に移動する研削）を行わせることで、１種類の超硬刃研削工具１０で曲率半径が異なる凹部３２，３２を研削加工してもよい。また、図１２に示された超硬工具３０Ｘにおける同じ曲率の凹部を円弧研削で加工してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る超硬刃研削工具の部分側断面図
【図２】超硬刃研削工具における先端部の側断面図
【図３】超硬刃研削工具における先端部の斜視図
【図４】超硬刃研削工具の砥石部及び錐形砥石の斜視図
【図５】超硬刃研削工具を軸方向から見た砥石部の底面図
【図６】超硬刃研削工具の砥石部における先端外縁部の断面図
【図７】超硬刃研削工具の砥石部における先端外縁部の断面図
【図８】超硬工具の側面図
【図９】超硬刃研削工具を超硬工具の超硬刃に対向させた状態の側面図
【図１０】超硬工具の断面図
【図１１】超硬刃の凹部にダイヤモンド焼結板材を埋め込んだ状態の断面図
【図１２】超硬工具の側面図
【図１３】従来の研削工具の側面図
【図１４】従来の研削工具の側面図
【図１５】従来の研削工具で超硬刃を研削した場合の凹部の断面図
【符号の説明】
【００４９】
１０ 超硬刃研削工具
１１ 取付軸部
１４ 砥石部
１４Ｂ 外周面
１４Ｃ 先端面
１４Ｓ 錐形金属部
１５ 溝部
１５Ａ 第１の内面
１５Ｂ 第２の内面
１５Ｃ 内側稜線
１５Ｄ 稜線
１６ ダイヤモンド粉粒
３０ 超硬工具
３１ 超硬刃
３１Ｈ 平坦面
３２Ｉ，３２ 凹部
３２Ｂ 段差面
３２Ｃ 底面
３２Ｄ 底面側角部
３５ ダイヤモンド焼結板材
３５Ａ 焼結板材本体部
３５Ｂ 超硬合金板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬刃の一部にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するためのものであって、工作機械の回転駆動軸に取り付け可能な取付軸部の先端に、ダイヤモンドの粉粒を電着させた砥石部を有してなる超硬刃研削工具において、
前記砥石部は、先端に向かって拡径しかつ外周面が軸方向に対して３〜４度の勾配で傾斜した円錐台形状をなすと共に、前記砥石部の先端面は、外周縁から中心に向かうに従って徐々に窪んだ凹面形状をなし、
前記砥石部には、外周面と先端面とに開放した溝部が形成されたことを特徴とする超硬刃研削工具。
【請求項２】
前記砥石部の外周面と前記溝部の内面との間の少なくとも一部の稜線を、前記砥石部の軸方向に対して６０±１０度に傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の超硬刃研削工具。
【請求項３】
前記溝部は、前記砥石部の軸方向と略平行な第１の内面と、前記砥石部の軸方向に対して傾斜した第２の内面と、それら第１及び第２の内面が交差してなる内側稜線とを有した形状であることを特徴とする請求項２に記載の超硬刃研削工具。
【請求項４】
前記砥石部の先端面は、軸方向と直交する面に対して５〜７度の勾配で傾斜したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の超硬刃研削工具。
【請求項５】
前記溝部を複数設けると共に、前記砥石部の先端面を軸方向から見たときに、隣り合った前記溝部の間における円弧状外縁部の両端間を結ぶ弦と、その弦と平行な前記円弧状外縁部の外接線との距離を、前記砥石部の先端面の外径に対して５分の１以下にしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の超硬刃研削工具。
【請求項６】
前記砥石部のうちダイヤモンドの粉粒の電着対象物である錐形金属部の先端外縁部に、０．０２〜０．０８ｍｍの面取り処理が施されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の超硬刃研削工具。
【請求項７】
超硬刃の一部を研削して段付き状に陥没した凹部を形成し、その凹部にダイヤモンド焼結板材を埋設して前記超硬刃の一部とした超硬工具の製造方法において、
前記請求項１乃至６の何れかに記載の超硬刃研削工具を用いて前記超硬刃に前記凹部を研削加工しかつ前記凹部の段差面に、前記超硬刃研削工具における前記砥石部の外周面を押し付けることで、前記凹部の段差面を前記凹部の底面に対して覆い被せる側に傾斜させ、その段差面に前記ダイヤモンド焼結板材の側面を突き合わせて位置決めすることを特徴とした超硬工具の製造方法。
【請求項８】
ダイヤモンド焼結材のみからなる焼結板材本体部の裏面に超硬合金板を重ねて焼結させておき、
前記凹部を研削加工後、その凹部の深さを計測する工程と、前記ダイヤモンド焼結板材全体の板厚を、前記凹部の深さに対応させるように前記超硬合金板を平面研削する工程と、前記ダイヤモンド焼結板材における前記超硬合金板を前記凹部の底面に鑞付けする工程とを行うことを特徴とする請求項７に記載の超硬工具の製造方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬刃の一部にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するためのものであって、工作機械の回転駆動軸に取り付け可能な取付軸部の先端に、ダイヤモンドの粉粒を電着させた砥石部を有してなる超硬刃研削工具において、
前記砥石部には、外周面と先端面とに開放した溝部が形成され、
前記溝部は、前記砥石部の軸方向と略平行な第１の内面と、前記砥石部の軸方向に対して傾斜した第２の内面と、それら第１及び第２の内面が交差してなる内側稜線とを有してなり、その内側稜線の一端部が、前記砥石部の先端面に形成されたセンター孔の開口縁に位置し、
前記第２の内面と前記砥石部の外周面との間の稜線が、前記砥石部の軸方向に対して６０±１０度傾斜したことを特徴とする超硬刃研削工具。
【請求項２】
前記砥石部のうちダイヤモンドの粉粒の電着対象物である錐形金属部の先端外縁部に、０．０２〜０．０８ｍｍの面取り処理が施されたことを特徴とする請求項１に記載の超硬刃研削工具。
【請求項３】
前記砥石部は、先端に向かって拡径しかつ外周面が軸方向に対して３〜４度の勾配で傾斜した円錐台形状をなしたことを特徴とする請求項２に記載の超硬刃研削工具。
【請求項４】
超硬刃の一部を研削して段付き状に陥没した凹部を形成し、その凹部にダイヤモンド焼結板材を埋設して前記超硬刃の一部とした超硬工具の製造方法において、
前記請求項１乃至３の何れかに記載の超硬刃研削工具を用いて前記超硬刃に前記凹部を研削加工しかつ前記凹部の段差面に、前記超硬刃研削工具における前記砥石部の外周面を押し付けることで、前記凹部の段差面を前記凹部の底面に対して覆い被せる側に傾斜させ、その段差面に前記ダイヤモンド焼結板材の側面を突き合わせて位置決めすることを特徴とした超硬工具の製造方法。
【請求項５】
ダイヤモンド焼結材のみからなる焼結板材本体部の裏面に超硬合金板を重ねて焼結させておき、
前記凹部を研削加工後、その凹部の深さを計測する工程と、前記ダイヤモンド焼結板材全体の板厚を、前記凹部の深さに対応させるように前記超硬合金板を平面研削する工程と、前記ダイヤモンド焼結板材における前記超硬合金板を前記凹部の底面に鑞付けする工程とを行うことを特徴とする請求項４に記載の超硬工具の製造方法。
【請求項１】
超硬刃の一部にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するためのものであって、工作機械の回転駆動軸に取り付け可能な取付軸部の先端に、ダイヤモンドの粉粒を電着させた砥石部を有してなる超硬刃研削工具において、
前記砥石部は、先端に向かって拡径しかつ外周面が軸方向に対して３〜４度の勾配で傾斜した円錐台形状をなすと共に、前記砥石部の先端面は、外周縁から中心に向かうに従って徐々に窪んだ凹面形状をなし、
前記砥石部には、外周面と先端面とに開放した溝部が形成されたことを特徴とする超硬刃研削工具。
【請求項２】
前記砥石部の外周面と前記溝部の内面との間の少なくとも一部の稜線を、前記砥石部の軸方向に対して６０±１０度に傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の超硬刃研削工具。
【請求項３】
前記溝部は、前記砥石部の軸方向と略平行な第１の内面と、前記砥石部の軸方向に対して傾斜した第２の内面と、それら第１及び第２の内面が交差してなる内側稜線とを有した形状であることを特徴とする請求項２に記載の超硬刃研削工具。
【請求項４】
前記砥石部の先端面は、軸方向と直交する面に対して５〜７度の勾配で傾斜したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の超硬刃研削工具。
【請求項５】
前記溝部を複数設けると共に、前記砥石部の先端面を軸方向から見たときに、隣り合った前記溝部の間における円弧状外縁部の両端間を結ぶ弦と、その弦と平行な前記円弧状外縁部の外接線との距離を、前記砥石部の先端面の外径に対して５分の１以下にしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の超硬刃研削工具。
【請求項６】
前記砥石部のうちダイヤモンドの粉粒の電着対象物である錐形金属部の先端外縁部に、０．０２〜０．０８ｍｍの面取り処理が施されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の超硬刃研削工具。
【請求項７】
超硬刃の一部を研削して段付き状に陥没した凹部を形成し、その凹部にダイヤモンド焼結板材を埋設して前記超硬刃の一部とした超硬工具の製造方法において、
前記請求項１乃至６の何れかに記載の超硬刃研削工具を用いて前記超硬刃に前記凹部を研削加工しかつ前記凹部の段差面に、前記超硬刃研削工具における前記砥石部の外周面を押し付けることで、前記凹部の段差面を前記凹部の底面に対して覆い被せる側に傾斜させ、その段差面に前記ダイヤモンド焼結板材の側面を突き合わせて位置決めすることを特徴とした超硬工具の製造方法。
【請求項８】
ダイヤモンド焼結材のみからなる焼結板材本体部の裏面に超硬合金板を重ねて焼結させておき、
前記凹部を研削加工後、その凹部の深さを計測する工程と、前記ダイヤモンド焼結板材全体の板厚を、前記凹部の深さに対応させるように前記超硬合金板を平面研削する工程と、前記ダイヤモンド焼結板材における前記超硬合金板を前記凹部の底面に鑞付けする工程とを行うことを特徴とする請求項７に記載の超硬工具の製造方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬刃の一部にダイヤモンド焼結板材埋設用の凹部を研削加工するためのものであって、工作機械の回転駆動軸に取り付け可能な取付軸部の先端に、ダイヤモンドの粉粒を電着させた砥石部を有してなる超硬刃研削工具において、
前記砥石部には、外周面と先端面とに開放した溝部が形成され、
前記溝部は、前記砥石部の軸方向と略平行な第１の内面と、前記砥石部の軸方向に対して傾斜した第２の内面と、それら第１及び第２の内面が交差してなる内側稜線とを有してなり、その内側稜線の一端部が、前記砥石部の先端面に形成されたセンター孔の開口縁に位置し、
前記第２の内面と前記砥石部の外周面との間の稜線が、前記砥石部の軸方向に対して６０±１０度傾斜したことを特徴とする超硬刃研削工具。
【請求項２】
前記砥石部のうちダイヤモンドの粉粒の電着対象物である錐形金属部の先端外縁部に、０．０２〜０．０８ｍｍの面取り処理が施されたことを特徴とする請求項１に記載の超硬刃研削工具。
【請求項３】
前記砥石部は、先端に向かって拡径しかつ外周面が軸方向に対して３〜４度の勾配で傾斜した円錐台形状をなしたことを特徴とする請求項２に記載の超硬刃研削工具。
【請求項４】
超硬刃の一部を研削して段付き状に陥没した凹部を形成し、その凹部にダイヤモンド焼結板材を埋設して前記超硬刃の一部とした超硬工具の製造方法において、
前記請求項１乃至３の何れかに記載の超硬刃研削工具を用いて前記超硬刃に前記凹部を研削加工しかつ前記凹部の段差面に、前記超硬刃研削工具における前記砥石部の外周面を押し付けることで、前記凹部の段差面を前記凹部の底面に対して覆い被せる側に傾斜させ、その段差面に前記ダイヤモンド焼結板材の側面を突き合わせて位置決めすることを特徴とした超硬工具の製造方法。
【請求項５】
ダイヤモンド焼結材のみからなる焼結板材本体部の裏面に超硬合金板を重ねて焼結させておき、
前記凹部を研削加工後、その凹部の深さを計測する工程と、前記ダイヤモンド焼結板材全体の板厚を、前記凹部の深さに対応させるように前記超硬合金板を平面研削する工程と、前記ダイヤモンド焼結板材における前記超硬合金板を前記凹部の底面に鑞付けする工程とを行うことを特徴とする請求項４に記載の超硬工具の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−２０５３２８（Ｐ２００６−２０５３２８Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２７４８（Ｐ２００５−２２７４８）
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【出願人】（０００２０５０５２）大見工業株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【出願人】（０００２０５０５２）大見工業株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
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