JP2007015085A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で，工具のエッジやその先端の加工ポイントへ確実に切削液を供給することができる切削工具を提供すること。
【解決手段】本発明の切削工具１０は，複数の面とそれらの間のエッジとで先端部が構成されており，少なくとも１つの面に溝１３が形成されているものである。さらに，溝１３が格子状に形成されているとともに，その交点位置に溜まり部１４が形成されている。また，溝１３は，掬い面１１ａと逃げ面１１ｂとの間のエッジとの間に隙間を残して形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は，工作機械等に取り付けられ，切削液が加工ポイントに供給されつつ切削を行うための切削工具に関する。さらに詳細には，光学面用高精度金型コアの加工等に用いられる微細加工用の切削工具に関するものである。

従来より，切削工具を使用した切削加工では，工具先端部に切削液を供給して，工具や加工物の冷却や切りくずの処理等を行っている。特に，光学面用高精度金型コアの加工等において，数μｍの微細構造を切削形成する場合では，加工ポイントに常に切削液が到達していることが重要である。微細部分の加工時に加工ポイントに切削液が到達していないと，工具の摩耗や破損を招くおそれがあり，その場合にはそのまま加工を継続すると，加工精度を低下させてしまう。

このような切削液を工具先端部に供給する方法として，切削工具の近傍にノズルを備えてそのノズルから切削液を吐出させる方法や，切削工具の内部に流路を設けて加工ポイント近傍の開口から噴射させる方法等が用いられている。例えば，特許文献１には，工具近傍にノズルが着脱自在に取り付けられたバイトが開示されている。また，特許文献２には，工具内部に切削液の流路が形成された旋削工具が開示されている。
特許第３４８９４１２号公報 特許第３３１７７８３号公報

しかしながら，前記した従来の各工具では，以下のような問題点があった。特許文献１に記載されているように工具の近傍に切削液用のノズルを設ける方法では，近づけるといっても限度がある。また，加工ポイントでは工具と切削対象とが近接しているため，工具と切削対象との狭い隙間に切削液が侵入しにくく，加工ポイントへ必ずしも適切に切削液が供給されないおそれがある。特に微細構造の切削加工では工具自体が小さいものであり，切削液の短時間の枯渇であっても工具に悪影響を与えるおそれがあるため，より確実な供給方法が要望されていた。

また，特許文献２に記載されているように工具内部に切削液の流路を構成する方法では，流路の形成やその流路への切削液の供給経路の構成が難しい。特に，フライカット切削等の工具を動かして加工を行う工法では，切削液供給のための専用の構成が必要となるという問題点があった。

本発明は，前記した従来の切削工具が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，簡単な構成で，工具のエッジやその先端部の加工ポイントへ確実に切削液を供給することができる切削工具を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の切削工具は，複数の面とそれらの間のエッジとで先端部が構成される切削工具であって，少なくとも１つの面に溝形状が形成されているものである。

本発明の切削工具によれば，加工ポイントとなる先端部は，複数の面とそれらの間のエッジとで構成される。その少なくとも１つの面に溝形状が形成されているので，外部から溝形状が形成されている面へ切削液等の液体が供給されれば，溝に沿って流される。この溝が，先端部へ向かうように形成されていれば，切削液は先端部へ導かれることになる。従って，簡単な構成で，工具のエッジやその先端部の加工ポイントへ確実に切削液を供給することができる。

さらに本発明では，溝形状の一部に，他の部分より幅広な溜まり形状が形成されていることが望ましい。このようになっていれば，溜まり形状部分に切削液がある程度溜められる。従って，溝内の切削液が使用された後は，溜まり形状部分に溜められていた切削液が溝へ供給されるので，溝の切削液が枯渇することが防止されている。

さらに本発明では，溝形状が格子状に形成されていることが望ましい。このようになっていれば，溝形状の一部に切削液が流された場合でも，格子状に沿って広げられる。従って，面に沿ってエッジや加工ポイント全体に広く切削液が供給される。

さらに本発明では，溝形状は，エッジとの間に隙間を残して形成されていることが望ましい。このようになっていれば，エッジの形状は変更が加えられていないので，切削精度に影響はない。

さらに本発明では，溝形状は，溜まり形状と先端の頂点とを結んで形成されていることが望ましい。このようになっていれば，溜まり形状に溜められた切削液が溝形状を通って先端部へ供給される。

さらに本発明では，溝形状が形成されている面の少なくとも１つが凹面であることが望ましい。このようになっていれば，凹面で切削液を受け止め，溝形状に供給することができる。

本発明の切削工具によれば，簡単な構成で，工具のエッジやその先端部の加工ポイントへ確実に切削液を供給することができる。

「第１の形態」
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，旋盤切削やフライカット切削に使用される切削工具に本発明を適用したものである。

本形態の切削工具１０は，図１に示すように，切刃１１が台金部１２に取り付けられている。切刃１１の図中上面が掬い面１１ａであり，図中手前面が逃げ面１１ｂである。すなわち，使用時には，図中上手前角が加工ポイントＰとなる。また，逃げ面１１ｂは，凹曲面となっている。なお，図中奥側の面も逃げ面であるが，この面は曲面になっていない。切刃１１は，単結晶ダイヤモンド切刃であり，数μｍ程度の微細加工を行うためのものである。

切刃１１の逃げ面１１ｂのうち加工ポイントＰ近傍には，図１と図２に示すように，格子状に溝１３が形成されている。さらに，溝１３の交点には，所々に池状の溜まり部１４が形成されている。溝１３の断面形状は，矩形，Ｕ字型，Ｖ字型等何でも良く，その深さは，０．０１μｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。また，溝１３の開口幅は，０．０１μｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。この溝１３は，切削液が毛細管現象により伝わって流れるためのものである。なお，溝１３の開口幅は，毛細管現象を生じるものに限らず，切削液の粘度等に応じて適切な幅を選択すればよい。

また，図２に示すように，溝１３は掬い面１１ａとのエッジまでは到達しておらず，エッジとの間に隙間Ｄが設けられている。これにより，溝１３が切削加工精度に影響を与えることはない。この隙間Ｄは，溝１３の開口幅や深さと同程度以下とされている。この程度の隙間であれば，エッジへの切削液の供給には支障がない。また，図２中左下のエッジ側にも隙間を設けても良い。

また，溜まり部１４は，溝１３の交点に設けられた池状の液溜まりである。溜まり部１４の開口径は，０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。また，溜まり部１４の深さは，０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。なお，溜まり部１４の開口形状は，ここでは円で示しているが，円に限らず，楕円や多角形等所定の容積を確保できればなんでもよい。これらの溝１３と溜まり部１４とは，ダイヤモンド切刃に対して，例えばフェムト秒レーザーなどのパルスレーザーアブレーション加工によって形成することができる。

次に，本形態の切削工具１０を使う切削機の概略構成を，図３と図４に示す。図３は，旋盤切削機であり，定盤２１，駆動テーブル２２，ワーク回転部２３，切削液ノズル２４，工具保持具２５を有する。切削工具１０は，工具保持具２５に固定されて保持されている。ワークＷは，駆動テーブル２２によって位置調整が行われ，ワーク回転部２３に保持されて図中矢印で示すように回転される。切削液は，切削工具１０の近傍に設けられた切削液ノズル２４からミスト噴霧されて，切刃１１に向かって放出される。この切削液としては，水性のものでも油性のものでもどちらでも良い。このとき，切削液が，切刃１１の逃げ面１１ｂの加工ポイントＰの近傍に特に当たるように，切削液ノズル２４の配置が設定されている。

また，図４は，フライカット切削機であり，定盤２１，駆動テーブル２２，切削液ノズル２４，ワーク保持具２６，回転工具２７を有する。切削工具１０は，回転工具２７に取り付けられ，図中矢印で示すように所定の速度で回転される。ワークＷは，駆動テーブル２２によって位置調整が行われ，ワーク保持具２６に固定されて保持される。切削液は，切削工具１０の近傍に設けられた切削液ノズル２４からミスト噴霧されて，切刃１１に向かって放出される。このとき，切削液が，切刃１１の逃げ面１１ｂの加工ポイントＰの近傍に特に当たるように，切削液ノズル２４の配置が設定されている。

このような切削機によって切削加工を行うと，図５に示すように，ワークＷに切刃１１が当接して，相対的に移動することにより切削される。このとき，切削液ノズル２４からは切削液が霧状に放出され，凹面状の逃げ面１１ｂに供給される。逃げ面１１ｂが凹面状であるので，この面で切削液を受け止めることができ，他面へ流れてしまうことが防止されている。さらに，逃げ面１１ｂには溝１３と溜まり部１４とが形成されているので，溜まり部１４にある程度の量の切削液が溜まるとともに，溝１３に沿って流れ，掬い面１１ａと逃げ面１１ｂとのエッジおよび加工ポイントＰへと供給される。さらに，溝１３へ溜まり部１４を介して供給されることにより，溝１３の切削液が枯渇することが防止されている。従って，切削液ノズル２４は，切削工具１０に無理に近づける必要はなく，切削工具１０やワークＷと干渉しない位置に配置することができる。

以上詳細に説明したように本形態の切削工具１０によれば，切刃１１の逃げ面１１ｂに溝１３と溜まり部１４とが形成されているので，これらによって切削液が保持され，エッジや加工ポイントＰへ向かって流される。従って，少し離れた場所に切削液ノズル２４を配置しても，確実に加工ポイントＰへ切削液が供給される。従って，工具内部に流路を形成したり，特別な流路構成を形成する必要はなく，従来行われていたように外部から切削液を噴霧する構成が使用できる。これにより，簡単な構成で，工具のエッジやその先端部の加工ポイントへ確実に切削液を供給することができる。

「第２の形態」
以下，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，旋盤切削やフライカット切削に使用される切削工具に本発明を適用したものである。

本形態の切刃３１は，その外形形状は第１の形態の切刃１１と同様である。そして，切刃１１と同様に掬い面３１ａと逃げ面３１ｂとで加工ポイントＰが形成されている。そして，逃げ面３１ｂには，図６に示すように，溜まり部３２とその溜まり部３２から加工ポイントＰへ向かう複数の溝３３とが形成されている。本形態は，加工ポイントＰのみに集中的に切削液を供給するためのものである。

本形態においても，溝３３の断面形状や溜まり部３２の開口形状は何でも良い。一方，溜まり部３２の開口径は，第１の形態の溜まり部１４に比較して大きく，０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましい。また，溝３３は，溜まり部３２と切刃３１の先端部とを結び，先端部へ向かって次第に細くされている。先端との間にはわずかに隙間が設けられていても良い。

本形態の切削工具を旋盤切削機やフライカット切削機に取り付け，切削加工を行うと，図５に示すように，ワークＷに切刃１１が当接される。そして，溜まり部３２に切削液が溜まり，溝３３を伝って加工ポイントＰに供給される。本形態によっても，外部から切削液を噴霧する構成が使用でき，確実に加工ポイントＰに切削液が供給される。

以上詳細に説明したように本形態の切削工具によっても，第１の形態と同様に，簡単な構成で，工具のエッジやその先端部の加工ポイントへ確実に切削液を供給することができる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の各形態では，切刃の逃げ面に溝を形成するとしたが，掬い面にも形成しても良い。
また例えば，逃げ面には第１の形態の格子状溝を，掬い面には第２の形態の集中溝をというように，両形態の溝構成を使い分けても良い。
また例えば，第１の形態で溝と溝との間隔は一様であるように図示したが，先端部に近いほど細かいものとしても良い。また，溝の深さや幅も必ずしも一様でなくとも良い。
また例えば，図示の溝の数や角度等は一例であり，これに限るものではない。

第１の形態の切削工具を示す概略構成図である。 第１の形態の切削工具の先端部を示す概略構成図である。 切削工具を使用する旋盤切削機の概略構成図である。 切削工具を使用するフライカット切削機の概略構成図である。 切削工具による切削加工時の状態を示す説明図である。 第２の形態の切削工具の先端部を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ 切削工具
１１，３１ 切刃
１１ｂ，３１ｂ 逃げ面
１３，３３ 溝
１４，３２ 溜まり部

Claims (6)

1. 複数の面とそれらの間のエッジとで先端部が構成される切削工具において，
   少なくとも１つの面に溝形状が形成されていることを特徴とする切削工具。
2. 請求項１に記載の切削工具において，
   前記溝形状の一部に，他の部分より幅広な溜まり形状が形成されていることを特徴とする切削工具。
3. 請求項１または請求項２に記載の切削工具において，
   前記溝形状が格子状に形成されていることを特徴とする切削工具。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の切削工具において，
   前記溝形状は，エッジとの間に隙間を残して形成されていることを特徴とする切削工具。
5. 請求項２に記載の切削工具において，
   前記溝形状は，前記溜まり形状と先端の頂点とを結んで形成されていることを特徴とする切削工具。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の切削工具において，
   溝形状が形成されている面の少なくとも１つが凹面であることを特徴とする切削工具。