專利名稱：金剛石切削構(gòu)件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及簡單且低成本制造金剛石切削構(gòu)件，特別是利用人造 的技術(shù)。 5,、'，' 、 、''
背景技術(shù)：
曾有專利提出過一種以單晶金剛石為材料，設(shè)有切削刃及前傾面， 并一體地固定設(shè)置在金屬臺(tái)座或固定柄等規(guī)定的夾具上且用于切削加
工的金剛石切削構(gòu)件。專利文獻(xiàn)l、 2說明的金剛石切削刀或金剛石刀 片就是其中一例，它非常適合用于鋁、銅合金等軟質(zhì)有色金屬材料的 鏡面切削加工等。此外，還有專利提出使用人造金剛石作為這種金剛 石(參照專利文獻(xiàn)3、 4)。對于人造金剛石而言， 一般來說，雖與天 然金剛石相比，其耐磨性能稍遜，但是每個(gè)人造金剛石差別性小，可 得到穩(wěn)定的品質(zhì)(耐磨性能)。
人造金剛石基本上是具有六個(gè){100}面的六面體形狀，即相鄰的 面互成直角的立方體或長方體。圖9 (a)、 (b)就是其中一例，(a) 中的人造金剛石IO構(gòu)成單純的長方體形狀，并具有由{100}表示的 六個(gè)平面12，另外，(b)中的人造金剛石14構(gòu)成在(a)中的人造金 剛石10的角部具有倒角狀平面16的形狀。該倒角狀平面16雖然是由 人造金剛石14制造條件等導(dǎo)致的，但是本說明書將把包括這種具有倒 角狀平面16的人造金剛石14在內(nèi)的人造金剛石統(tǒng)稱為人造金剛石10 加以說明。此外，上述是晶面指數(shù)，表示原子以一定的規(guī)律 排列的晶面，對于金剛石而言，如圖12所示，除上述{100}面外， 眾所周知， 一般還有{111}面、{110}面。天然金剛石基本形狀往往 呈八面體或十二面體形狀，呈八面體時(shí)所有的面都由{111}面構(gòu)成， 呈十二面體時(shí)所有的面都由{no}面構(gòu)成。在圖12 (a) ~ (c)中，左側(cè)的圖都是為說明晶面的立體模型，右側(cè)的圖是表示各晶面中原子 排列的圖。
而且，上述人造金剛石IO用作切削構(gòu)件時(shí)，鑒于其加工困難，所 以例如如圖10 (a)所示，把其中一個(gè){100}面直接用作前傾面20， 把前端面作為前離隙面22,其前離隙面22和前傾面20相交的棱線作 為切削刃24，并把它用于例如如圖10 (b)所示，把圓柱形狀的被切 削件30—邊繞軸心旋轉(zhuǎn)， 一邊把切削刃24推向外周面，同時(shí)使兩者 向被切削件30的軸向做相對移動(dòng)以對外周面進(jìn)行切削加工的車削加 工等。這種人造金剛石10還安裝在圖中未顯示的固定柄的前端上作為 切削刀^f吏用，在圖10(b)中，該切削刀如空心箭頭所示，相對^^皮切 削件30向軸向進(jìn)給移動(dòng)。此外，前離隙面22的兩側(cè)，可4艮據(jù)需要， 設(shè)置橫離隙面26。另外，為了使其擁有規(guī)定的離隙角，最好傾斜地磨 削除去前離隙面22。
然而，上述{100}面由于原子比較密集，因此前傾面20及前離 隙面22可得到優(yōu)異的耐磨性能。切削刃24由單晶人造金剛石10的棱 線構(gòu)成，該棱線是盡量減少圖9(a)中斜線表示的面，即{110}面 而形成的線，因此實(shí)際上具有與{110}面相同的耐磨性能，可以把該 棱線，即切削刃24視為{110}面。因此，對于與切削刃24成直角方 向的背分力、主分力(參照圖10(b))，可以獲得優(yōu)異的耐磨性能， 但是相對與切削刃24平行的方向，即進(jìn)給分力的方向的載荷較弱，如 圖10 (b)所示，向被切削件30的軸向進(jìn)給移動(dòng)進(jìn)行車削加工時(shí)，未 能得到充分的耐磨性能。
另夕卜，有專利提出把由人造金剛石的外周側(cè)面構(gòu)成的{100}面向 {111}面?zhèn)葍A斜約35。16'的面，即{112}面用作前傾面(參照專利 文獻(xiàn)5)。 {112}面是圖13左圖所示的位置的晶面，具有右圖所示的 原子排列，它可以從金剛石的晶體結(jié)構(gòu)通過幾何學(xué)方法求得，同時(shí)利 用X線衍射、諾馬爾斯基(乂7^義《)分析也確認(rèn)了其存在。而且， 該{112}面的硬度僅次于{111}面，再加上{111}面或者其附近的 面作為前離隙面的話，則可獲得優(yōu)異的耐磨性能。
6專利文獻(xiàn)1:日本特開平2 - 145201號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開2000 - 107912號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:日本特開昭60- 16306號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4:日本特開2002-254212號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5:日本特開平3 - 208505號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明需解決的課題
圖ll是表示尚未公布，但是把上述{112}面作為前傾面使用時(shí) 的制造工序的一例的圖，為了把由{100}面構(gòu)成的人造金剛石10的 任何一個(gè)側(cè)面12d的任意頂點(diǎn)13a部分，隨著從該側(cè)面12d向頂點(diǎn)13a 以約35。16'的傾斜角度e傾斜，利用車齒(skive)床等金剛石磨床進(jìn) 行磨削除去，以此把{112}面或者其附近的面形成前傾面32 (圖11 (a)、(b))。此外，同樣利用車齒床等在其前傾面32的傾斜方向的前 端側(cè)對前離隙面34進(jìn)行磨削加工以形成切削刃36,同時(shí)根據(jù)需要， 形成橫離隙面等，另一方面，通過在前傾面32相反一側(cè)與前傾面32 大致平行地設(shè)置接合面38 (圖11 ( c )),并使該接合面38與固定柄等 夾具40的安裝基準(zhǔn)面42成一體地接合，以此制造作為目的的金剛石 切削刀等金剛石切削構(gòu)件44 (圖11 (d))。此外，圖ll(a) ~ (d) 各圖的上側(cè)為正視圖，下側(cè)為平面圖(從垂直方向看前傾面32、安裝 基準(zhǔn)面42的圖)。
把人造金剛石10直接接合在夾具40上的方法，眾所周知有利用 活性金屬釬料的接合技術(shù)，但是為了利用活性金屬釬料獲得充分的接 合強(qiáng)度，需要較高的表面精度，除了與前傾面32等一樣需要利用車齒 床等高精度的磨削技術(shù)進(jìn)行磨削除去外，還需要為確保較大的接合面 積而進(jìn)行大量的磨削除去，因此存在著磨削加工費(fèi)工費(fèi)時(shí)，制造成本 較高的問題。此外，上述利用活性金屬釬料進(jìn)行的接合，是通過在脫 氧氣氛中加熱人造金剛石10使表面產(chǎn)生鈦(Ti)或鉻(Cr)等活性 金屬膜(金屬鍍敷)，利用含銀及銅的銀釬料把該人造金剛石10直接 與超硬合金等的夾具40接合。本發(fā)明基于以上的考慮實(shí)施的，其目的在于，利用可保證穩(wěn)定品
質(zhì)的人造金剛石，以簡單且低成本的方法制造把{112}面或者其附近 的面作為前傾面的、耐磨性能優(yōu)異的金剛石切削構(gòu)件。 解決課題的手段
第 一發(fā)明是有關(guān)適合制造第六發(fā)明~第九發(fā)明的金剛石切削構(gòu)件 的制造方法，其特征在于，它是把基本上具有六個(gè){100}面的六面體 形狀的單晶人造金剛石作為材料設(shè)置切削刃及前傾面，與規(guī)定的夾具 成一體地固定設(shè)置以用于切削加工的金剛石切削構(gòu)件的制造方法，具 有(a )為備好設(shè)有相對安裝基準(zhǔn)面以規(guī)定的傾斜角度oc傾斜的傾斜面 的夾具的夾具制作工序，(b)以上述人造金剛石的六個(gè){100}面的任 何一個(gè)第1側(cè)面與上述傾斜面密貼的同時(shí)，該第1側(cè)面周圍的四個(gè)棱 線分別相對該傾斜面的傾斜方向以40。~50。范圍內(nèi)的規(guī)定角度傾斜， 上述六面體形狀的八個(gè)頂點(diǎn)之一的第1頂點(diǎn)沿著該傾斜方向以從上述 安裝基準(zhǔn)面突出的姿態(tài)，使該人造金剛石與上述夾具成一體地固定設(shè) 置的固定設(shè)置工序，(c)通過對固定設(shè)置在上述夾具上的上述人造金 剛石的從上述安裝基準(zhǔn)面突出的上述第l頂點(diǎn)部分進(jìn)行磨削除去，在 上述傾斜面的傾斜方向上隨著朝向該第1頂點(diǎn)以形成以30。16' ~ 40。16'范圍內(nèi)的規(guī)定的傾斜角度6從{100}面向{111}面?zhèn)葍A斜的 前傾面，同時(shí)在該前傾面的傾斜方向的前端形成切削刃的磨削工序。
第二發(fā)明是第一發(fā)明的金剛石切削構(gòu)件的制造方法，其特征在于， 在上述固定設(shè)置工序中，利用活性金屬釬料使上述人造金剛石與上述 夾具的傾斜面成一體地接合。
第三發(fā)明是第一發(fā)明或者第二發(fā)明的金剛石切削構(gòu)件的制造方 法，其特征在于，(a)上述磨削工序，對固定設(shè)置在上述夾具上的上 述人造金剛石的從上述安裝基準(zhǔn)面突出的上述第l頂點(diǎn)部分，與該安 裝基準(zhǔn)面平行地進(jìn)行磨削除去，(b)設(shè)在上述夾具上的上述傾斜面的 傾斜角度cc與上述前傾面的傾斜角度e相等。
第四發(fā)明是第一發(fā)明~第三發(fā)明中任何 一 個(gè)金剛石切削構(gòu)件的制 造方法，其特征在于，在上述夾具的安裝基準(zhǔn)面上，設(shè)有相對應(yīng)該形
8成上述前傾面的第l頂點(diǎn)將處于對角位置的第2頂點(diǎn)進(jìn)行嵌入的三角 錐形狀的凹狀的安裝座，該第2頂點(diǎn)通過嵌入該安裝座，使上迷人造 金剛石定位為一定的姿態(tài)。
第五發(fā)明是第一發(fā)明~第四發(fā)明任何一個(gè)金剛石切削構(gòu)件的制造 方法，其特征在于，(a)上述夾具為固定柄，(b)上述金剛石切削構(gòu) 件是上述人造金剛石一體地固定設(shè)置在上述固定柄的前端部的金剛石 切削刀。
笫六發(fā)明是把基本上具有六個(gè){100}面的六面體形狀的單晶人造 金剛石作為材料設(shè)置切削刃及前傾面，與規(guī)定的夾具成一體地固定設(shè) 置以用于切削加工的金剛石切削構(gòu)件，其特征在于，(a)上述夾具設(shè) 有相對安裝基準(zhǔn)面以規(guī)定的傾斜角度oc傾斜的傾斜面，(b )上述人造 金剛石，以在六個(gè){100}面的任何一個(gè)第1側(cè)面與上述傾斜面密貼的 同時(shí)，該第1側(cè)面周圍的四個(gè)棱線分別相對該傾斜面的傾斜方向以 40。~ S0。范圍內(nèi)的規(guī)定角度傾斜，上述六面體形狀的八個(gè)頂點(diǎn)之一的 第1頂點(diǎn)沿著該傾斜方向從上述安裝基準(zhǔn)面突出的姿態(tài)，與上迷夾具 成一體地固定設(shè)置，(c)該人造金剛石的上述第l頂點(diǎn)部分，在上述 傾斜面的傾斜方向上隨著朝向該第l頂點(diǎn)以形成以30。16' ~40°16' 范圍內(nèi)的規(guī)定的傾斜角度6從{100}面向{111}面?zhèn)葍A斜的前傾面， 同時(shí)在該前傾面的傾斜方向的前端形成切削刃。
第七發(fā)明是第六發(fā)明的金剛石切削構(gòu)件，其特征在于，上述人造 金剛石利用活性金屬釬料與上述夾具的傾斜面成一體地接合。
第八發(fā)明是第六發(fā)明或者第七發(fā)明的金剛石切削構(gòu)件，其特征在 于，設(shè)在上述夾具上的上述傾斜面的傾斜角度oc與上述前傾面的傾斜
角度e相等，該前傾面與該夾具的上述安裝基準(zhǔn)面平行。
第九發(fā)明是第六發(fā)明 第八發(fā)明任何一個(gè)的金剛石切削構(gòu)件，其
特征在于，(a)上迷夾具為固定柄，(b)上述金剛石切削構(gòu)件是上述 人造金剛石一體地固定設(shè)置在上述固定柄的前端部上的金剛石切削 刀。
發(fā)明效果第一發(fā)明的金剛石切削構(gòu)件的制造方法，設(shè)有相對夾具的安裝基
準(zhǔn)面以規(guī)定的傾斜角度cc傾斜的傾斜面，人造金剛石的六個(gè){100}面的任何一個(gè)第l側(cè)面密貼在該傾斜面上，并且以相對該傾斜面的傾斜方向以約45°(40°~50°的范圍內(nèi))傾斜的姿態(tài)使人造金剛石成一體地固定設(shè)置，通過把從安裝基準(zhǔn)面突出的第l頂點(diǎn)部分以規(guī)定的傾斜角度e進(jìn)行磨削除去，使{112}面或者其附近的面(約土5。以下)形成前傾面。這時(shí)，人造金剛石的六個(gè){100}面的任何一個(gè)第l側(cè)面直接密貼夾具而成一體地固定設(shè)置，所以可以很容易確保大的接合面積，即使利用釬料接合等方法接合時(shí)也可很容易得到高的固定設(shè)置強(qiáng)度，它與磨削除去與形成前傾面的第l頂點(diǎn)相反一側(cè)的第2頂點(diǎn)部分以形成接合面的情況相比，可以大幅降低制造工時(shí)及制造成本。因此，利用該制造方法的話，如第六發(fā)明~第九發(fā)明所示，以規(guī)定的傾斜角度6從{100}面向{111}面?zhèn)葍A斜的面，即{112}面或者其附近的面為前傾面，再加上與該{112}面垂直的{111}面或者其附近的面為前離隙面的話，則可以簡單且低成本地制造具有優(yōu)異耐磨性能的金剛石切削構(gòu)件。
第二發(fā)明~第五發(fā)明由于從屬于第一發(fā)明，所以可以得到與第一發(fā)明相同的作用效果。另外，在第二發(fā)明中，利用活性金屬釬料使人造金剛石與夾具的傾斜面成一體地接合，由于能較易地確保大的接合面積，所以可以在省去麻煩的磨削作業(yè)的情況下牢固地接合。關(guān)于金剛石切削構(gòu)件的第七發(fā)明也可得到同樣的作用效果。
在第三發(fā)明中，設(shè)在夾具上的傾斜面的傾斜角度cc與前傾面的傾
斜角度e相等，由于可以把從固定設(shè)置在該夾具上的人造金剛石的安裝基準(zhǔn)面突出的第1頂點(diǎn)部分，與該安裝基準(zhǔn)面平行地磨削除去，所以可以較簡單地以高精度磨削前傾面。
在第四發(fā)明中，夾具的安裝基準(zhǔn)面設(shè)有三角錐形狀的凹狀的安裝
座，通過在該安裝座上嵌入第2頂點(diǎn)，使人造金剛石定位為一定的姿態(tài)，所以人造金剛石可以以高精度相對夾具穩(wěn)定保持為 一 定的姿態(tài)，從而可以以高精度對由{112}面或者其附近的面組成的前傾面進(jìn)行磨削加工。此外，由于是三面接觸，所以接觸面積增大，從而可以以更優(yōu)異的接合強(qiáng)度進(jìn)行接合，同時(shí)即使對于較小的安裝部，也可以以足夠的接合強(qiáng)度安裝人造金剛石。


表示本發(fā)明一實(shí)施例的金剛石切削刀的圖，(a)為正視圖，(b)為平面圖、(c)是(b)的左側(cè)視圖。單獨(dú)表示圖1中金剛石切削刀固定柄的圖，U)是以前端側(cè)局部為剖面的正視圖，(b)為平面圖，(c)為(b)的左側(cè)視圖。表示人造金剛石材料與圖2的固定柄成一體地固定設(shè)置的狀態(tài)的圖，(a)是以前端側(cè)局部為剖面的正視圖，(b)為平面圖，(c)為(b)的左側(cè)視圖。是說明對圖3的金剛石材料進(jìn)行磨削加工以形成前傾面的磨削工序的圖，(a)為磨削加工時(shí)的正視圖，(b)為設(shè)有前傾面的狀態(tài)的平面圖，(c)為(b)的左側(cè)視圖。是單獨(dú)表示圖4的磨削加工中使金剛石材料形成前傾面的過程的立體圖。是為說明使用本發(fā)明物品及現(xiàn)有物品以調(diào)查刀具壽命時(shí)的端面切削加工的概略立體圖。比較本發(fā)明物品和現(xiàn)有物品以表示圖6試驗(yàn)結(jié)果的圖。是說明本發(fā)明其他實(shí)施例的圖，(a)為夾具制作工序及固定設(shè)置工序，(b)及(c)為磨削工序。說明人造金剛石的基本形狀的圖，(a)為長方體形狀時(shí)的立體圖，(b)為(a)的長方體角部設(shè)有倒角狀平面時(shí)的立體圖。是說明對直接把圖9的人造金剛石的{100}面之一作為前傾面進(jìn)行切削加工時(shí)的使用情況的圖，(a)是進(jìn)行規(guī)定的磨削加工的人造金剛石的立體圖，(b )是表示被用于車削加工一例的立體圖。是說明對圖9的人造金剛石進(jìn)行磨削加工并把{112}面作為前傾面時(shí)的金剛石切削刀的制造工序的一例的圖。[圖12]是說明金剛石的三個(gè)晶面{111}、 {110}、 {100}的圖，
左側(cè)的圖是表示晶面位置的立體模型，右側(cè)的圖是表示各晶面中原子排列的圖。是說明金剛石的{112}晶面的圖，左側(cè)的圖是表示{112}晶面位置的立體模型，右側(cè)的圖是表示{112}晶面中原子排列的圖。符號(hào)說明
10:人造金剛石(材料)12a:第1底面(第1側(cè)面)12d:第2底面(第1側(cè)面)13a:第l頂點(diǎn) 13b:第2頂點(diǎn) 50、 100:金剛石切削刀(金剛石切削構(gòu)件)52、 96:人造金剛石(磨削加工后)54、卯固定柄(夾具)56、 92:安裝基準(zhǔn)面 62:安裝座64:安裝座面(傾斜面)70:前傾面 78:切削刃 94:傾斜面 ct:傾斜面的傾斜角度6:前傾面的傾斜角度
具體實(shí)施方式
曰/
金剛石切削刀，或者接合在規(guī)定的金屬臺(tái)座上并安裝在切削刀或其他切削刀具上使用的金剛石刀片等。人造金剛石如上述圖9 (a)所示，不僅是立方體或長方體，而且如圖9(b)所示，可以在這些立方體及長方體的角部擁有倒角狀的平面。
通過對人造金剛石的第l頂點(diǎn)部分進(jìn)行磨削除去以形成由{112}面組成的前傾面，從垂直方向看夾具的傾斜面，相對該傾斜面的傾斜方向(通常為固定柄的前后方向)，人造金剛石的第l側(cè)面周圍的四個(gè)棱線分別以45。的角度傾斜，雖然需要以第1頂點(diǎn)向傾斜方向突出的姿態(tài)固定設(shè)置，但是如果在45。土5。的范圍內(nèi)，即40。~50。的范圍內(nèi)的話，那么可以得到與{112}面相同程度的耐磨性能，但是最好在450 ±30范圍內(nèi)，能夠在45。土1。范圍內(nèi)則更好。此外，傾斜面的傾斜角度oc為35。16'的話，那么相對安裝基準(zhǔn)面從垂直方向看的平面圖中的第1側(cè)面的周圍的四個(gè)棱線的傾斜角度為50°45'，為了在這個(gè)狀態(tài)下確保在50o45'±5。、或±30、或士1。的范圍內(nèi)，還可以規(guī)定人造金
12剛石的姿態(tài)。
除去第i頂點(diǎn)部分時(shí)的傾斜角度e也是一樣的，把{112}面作為
前傾面后，雖然需要傾斜角度6 =35°16'(嚴(yán)格地應(yīng)為35°15'52〃 )，但如果在35016'±5。的范圍內(nèi)，即30。16'~40。16'的范圍內(nèi)的話，則可以得到與{112}面相同程度的耐磨性能，最好在35。16'土3。范圍內(nèi)，能夠在35。16' ± 10范圍內(nèi)則更好。
夾具的材質(zhì)比較適合使用超硬合金，也可以使用鉬等其他金屬材料。用活性金屬釬料進(jìn)行接合時(shí)，為確保接合后不因溫度變化而剝離，最好使用熱膨脹系數(shù)接近人造金剛石的材料。對于超硬合金制的夾具而言，雖然可以以真有傾斜面或第四發(fā)明的三角錐形狀的凹狀的安裝座的狀態(tài)進(jìn)行成形、燒結(jié)，但也可以利用磨削加工等從后面設(shè)置傾斜面或安裝座。對于凹狀的安裝座而言，為了避免因安裝座的底部和人造金剛石的第2頂點(diǎn)的干涉而使面接觸受到阻礙，還可以在底部設(shè)置退出口或者磨削除去第2頂點(diǎn)的前端。
在夾具上固定設(shè)置人造金剛石的手段，雖然最好是使用活性金屬釬料把人造金剛石直接接合在夾具上的方法，但是在實(shí)施第 一發(fā)明或第六發(fā)明時(shí)，也可以采用其它的接合技術(shù)及機(jī)械的固定設(shè)置手段。
在第三發(fā)明中，傾斜角度oc-e，雖然可以把從夾具的安裝基準(zhǔn)面突出的人造金剛石的第1頂點(diǎn)部分與安裝基準(zhǔn)面平行地進(jìn)行磨削除去，但是也不必一定要a-e,為了至少以傾斜角度6形成前傾面，根據(jù)需要，可以以使夾具傾斜的狀態(tài)，對前傾面進(jìn)行磨削加工等。
實(shí)施例
以下， 一邊參照附圖， 一邊對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。圖l是表示本發(fā)明一實(shí)施例的金剛石切削刀50的三面圖，(a)為正視圖，(b)為平面圖、(c)是(b)的左側(cè)視圖，即從前端側(cè)看金剛石切削刀50的圖。該金剛石切削刀50是以上述長方體形狀的人造金剛石10為材料磨削成規(guī)定形狀的人造金剛石(磨削物品)52與超硬合金制的固定柄54的前端部成一體地固定設(shè)置而制成的。固定柄54,正如圖2單獨(dú)所示那樣，形成大致長方體形狀，并開設(shè)了兩個(gè)用螺栓把它固定在車床等車刀座上用的螺栓孔60，同時(shí)在平坦的上面即安裝基準(zhǔn)面56的前端側(cè)部分，如圖3所示，設(shè)有與進(jìn)行磨削加工前的人造金剛石10 (以下稱"金剛石材料10")的一個(gè)頂點(diǎn)(第2頂點(diǎn))13b對應(yīng)的三角錐形狀的凹狀的安裝座62。在本實(shí)施例中，由于使用了剖面為正方形的扁平的正四角柱形狀的金剛石材料10，并在該金剛石材料10與固定柄54成一體地固定設(shè)置的狀態(tài)下進(jìn)行磨削加工，所以它是具有前傾面70等的人造金剛石52。圖2及圖3(a) ~ ( c )，分別是與圖l(a) ~ (c)對應(yīng)的圖，(a)是前端側(cè)局部切除的正視圖，(b)是平面圖，(c)是(b)的左側(cè)視圖。此外，金剛石切削刀50是金剛石切削構(gòu)件，固定柄54相當(dāng)于夾具。
上述安裝座62，具有構(gòu)成扁平的正四角柱形狀的金剛石材料10的正方形底面的一方(第1底面)12a密貼的安裝座面64，以及與該第1底面12a相鄰的兩個(gè)側(cè)面12b、 12c密貼的一對壁面66、 68，安裝座面64，在固定柄54的前后方向即圖2 (a)和(b)中的左右方向上，相對安裝基準(zhǔn)面56以規(guī)定的傾斜角度oc傾斜。此外， 一對壁面66、 68，相對安裝座面64的傾斜方向大致對稱設(shè)置，金剛石材料10的第2頂點(diǎn)13b嵌入安裝座62內(nèi)，第1底面12a及一對側(cè)面12b、 12c分別與安裝座62的安裝座面64及一對壁面66、 68密貼，以此以相對第2頂點(diǎn)13b使對角位置的第1頂點(diǎn)13a沿著安裝座面64的傾斜方向大致筆直地從安裝座62突出的一定的姿態(tài)，即第l底面12a的周圍的四個(gè)棱線分別相對安裝座面64的傾斜方向以約45。 ( ±1。左右的范圍內(nèi))傾斜的姿態(tài)，使第l頂點(diǎn)13a在圖3 (b)的俯視中大致沿著固定柄54的中心線定位為向前方突出的姿態(tài)。安裝座62雖然可以在形成超硬合金制的固定柄54的階段設(shè)置，但是也可以在燒結(jié)后通過磨削加工等形成。備好具有這種安裝座62的固定柄54的工序就是夾具制作工程，上述第1底面12a相當(dāng)于金剛石材料10的六個(gè){100}面的任何一個(gè)第l側(cè)面，安裝座62的安裝座面64相當(dāng)于傾斜面。
金剛石材料IO,通過第l底面12a及一對側(cè)面12b、 12c利用活性金屬釬料分別與安裝座62的安裝座面64及一對壁面66、68成一體地接合，從而與固定柄54的前端部分成一體地固定設(shè)置?；钚越饘兮F 料是含有例如2~4%左右比例的鈦(Ti)或鉻(Cr)等活性金屬的銀 釬料，通過在脫氧氣氛中把金剛石材料10加熱至800°C ~ 1000'C左右， 從而在第1底面12a及一對側(cè)面12b、 12c的表面生成鈦或鉻等活性金 屬膜(金屬鍍敷)，利用含銀及銅的銀釬料，使這些第l底面12a及側(cè) 面12b、 12c直接接合在安裝座62的安裝座面64及一對壁面66、 68 上。此外，由于把互成直角的三個(gè)面12a 12c分別相對安裝座面64、 壁面66、 68完全密貼比較困難，所以至少可以把第1底面12a相對安 裝座面64牢靠地密貼而使它們一體固定，這時(shí)，由于也可確保較大的 接合面積，所以可以獲得充分的接合強(qiáng)度。按照這種做法，利用活性 金屬釬料把金剛石材料10成一體地接合在安裝座62上的工序就是固 定設(shè)置工序。
而且，按照這種方法，以金剛石材料10以規(guī)定的姿態(tài)與固定柄 54成一體地固定設(shè)置的狀態(tài)，利用車齒床等金剛石磨削技術(shù)對該金剛 石材料IO進(jìn)行磨削處理，從而制作具有前傾面70等的人造金剛石52。 也就是說，例如如圖4所示，通過與繞中心線O旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的金剛石磨 床80大致水平的磨削面82保持平行，在上下相反方向保持固定柄54， 并且把金剛石材料10的上述第1頂點(diǎn)13a推向該磨削面82，該第1 頂點(diǎn)13a可與固定柄54的安裝基準(zhǔn)面56平行地被磨削除去，形成相 對與上述第1底面12a相反一側(cè)的第2底面12d以,斜角度e (參照 圖1)傾斜的前傾面70。由于磨削面82和固定柄54的安裝基準(zhǔn)面56 平行，所以這時(shí)的傾斜角度e，與密貼在安裝座面64上且固定設(shè)置的 金剛石材料10的傾斜角度oc相同，前傾面70則成為以傾斜角度6從 {100}面向{111}面?zhèn)冗M(jìn)行傾斜的面。本實(shí)施例的金剛石材料10, 由于是扁平的正四角柱形狀，所以第1頂點(diǎn)13a，從圖4(b)平面看， 位于固定柄54的中心線上，該第1頂點(diǎn)13a推向磨削面82進(jìn)行磨削 時(shí)的姿態(tài)穩(wěn)定。圖4 (a)是表示把固定柄54保持在上下相反方向進(jìn) 行磨削加工的狀態(tài)的圖，(b)及(c)是利用該磨削加工以形成前傾面 70的狀態(tài)的平面圖及左側(cè)視圖。此外，圖4 (a)空心箭頭表示的磨削方向和平面看時(shí)固定柄54的中心線不必保持平行，也可以根據(jù)磨削的 難易程度，以規(guī)定的角度(例如30°~40°左右的范圍內(nèi))相交傾斜進(jìn) 行磨削。
圖5是單獨(dú)表示金剛石材料10的圖，(a )是進(jìn)行磨削加工前的狀 態(tài)，該第1頂點(diǎn)13a如(b)所示，通過以使其相對第2底面12d以 傾斜角度e傾斜的方式磨削除去，以此形成如(c)所示的前傾面70。 前傾面70，形成了圖5 (b)中由虛線表示的除去部分的棱線尺寸a、 b的比例為1:1的等腰三角形，傾斜角度6是該等腰三角形中心線和 第2底面12d所夾的角度，這樣，就得到了從第2底面12d的{100} 面向{111}面方向只以傾斜角度6傾斜的面(本說明書中，把這種面 稱為{100} + 6 )。而且，上述傾斜角度6被設(shè)定在35。16'土5。的范 圍內(nèi)，即30。16'~40。16'的范圍內(nèi)，在本實(shí)施例中，設(shè)定在35。16'士1。 的范圍內(nèi)。{100} +35。16'的面大致是{112}的面，在本實(shí)施例中， 形成了 {112} ±1°左右的前傾面70。也就是說，為了形成這種前傾 面70,傾斜角度6及上述安裝座面64的傾斜角度(X^皮設(shè)定在35。16' 土1。的范圍內(nèi)。此外，{112}面，在圖5(b)中由虛線表示的除去部 分的棱線尺寸a、b的比例為l:l:l/2時(shí)，這時(shí)的傾斜角度6約為35。16' (嚴(yán)格地應(yīng)為35°15'52〃 )。這樣，為了得到{112}面，雖然需要尺 寸a和b相等，但是它們在±10%以下或±5%左右以下的范圍時(shí)，相 互有所偏差也是允許的。
這里，設(shè)傾斜角度ot =35°16'，那么在從垂直方向看安裝基準(zhǔn)面 56時(shí)的上述圖3 (b)所示的平面看的狀態(tài)，相對第l底面12a或第2 底面12d的周圍的四個(gè)棱線的固定柄前后方向(安裝座面64的傾斜方 向?yàn)閳D3 (b)中的左右方向)的傾斜角度為50°45'，為了可在該狀態(tài) 下在50。45'士1。范圍內(nèi)的姿態(tài)下使金剛石材料10固定設(shè)置在固定柄 54上，可以設(shè)置上述安裝座62。
金剛石材料10,如圖1所示，該前端的棱線lla (參照圖3)通 過用規(guī)定的傾斜角度d)進(jìn)行磨削除去而設(shè)置前離隙面72,同時(shí)在該前 離隙面72的兩側(cè)形成一對橫離隙面74、 76，前傾面70的傾斜方向的
16前端在與前離隙面72相交的部分設(shè)置切削刃78。前離隙面72的傾斜 角度(l)，在離隙角較大的方向?yàn)樨?fù)(-)，設(shè)前傾面70的前傾角為a°，
前離隙面72的離隙角為b。時(shí)，設(shè)定為在上述傾斜角度e加上該前傾
角a。和離隙角b。后的負(fù)的角度，例如-(6 +5°~10。)左右。該前 離隙面72，由于棱線lla為{110}面，所以由{110} -(l)表示，4) %35°16'時(shí)，大致為{111}面，前傾面70為{112}面，前傾角a。為 0°時(shí)，與作用于切削刃78的主分力的方向保持平行的面為{111},特 別是得到對側(cè)面磨耗具有優(yōu)異的耐磨性能。這即使是在為了得到規(guī)定 的離隙角b。，前離隙面72為{111} -b。時(shí)也是一樣的。此外，與主 分力的方向保持平行的面即使與{111}不完全一致，只要是該附近的 面(例如{111} 土5。左右的范圍內(nèi))的話，也可以期待獲得相同的作 用效果。
上述一對橫離隙面74、 76大致在前端側(cè)相交，并由該棱線構(gòu)成前 離隙面72，同時(shí)，切削刃78由前傾面70與一對^f黃離隙面74、 76相 交的頂點(diǎn)構(gòu)成。此外，在對該橫離隙面74、 76進(jìn)行磨削加工時(shí)，固定 柄54的前端部分也同時(shí)被磨削并形成一對前側(cè)斜面58,但是在固定 設(shè)置金剛石材料10前的上述夾具制作工序中，也可以準(zhǔn)備具有與圖1 相同形狀、或者橫離隙面74、 76從前側(cè)斜面58向外側(cè)突出那樣形狀 的固定柄54。這樣，對前傾面70、前離隙面72、橫離隙面74、 76進(jìn) 行磨削加工的工序就是磨削工序，由此，如圖1所示，可以得到具有 規(guī)定形狀的人造金剛石52的金剛石切削刀50。
這樣，在本實(shí)施例中，在固定柄54的安裝基準(zhǔn)面56上，設(shè)置具 有以規(guī)定的傾斜角度oc傾斜的安裝座面64的安裝座62，金剛石材料 10的第1底面12a密貼在該安裝座面64上，并且以該第1底面12a 周圍的四個(gè)棱線相對安裝座面64的傾斜方向以約45。 ( 土1。以下的范 圍內(nèi))傾斜的姿態(tài)，即第l頂點(diǎn)13a大致沿著固定柄54的中心線向前 方突出的姿態(tài)，使金剛石材料10—體地固定設(shè)置，通過以規(guī)定的傾斜 角度6磨削除去從安裝基準(zhǔn)面56突出的第l頂點(diǎn)13a部分，使{112} 面或者其附近的面(約±1°以下)形成前傾面70。這時(shí)，由于金剛石材料10的第1底面12a直接密貼在安裝座面64上且成一體地固定設(shè) 置，所以可以較容易確保較大的接合面積，即使利用釬料接合等方法 接合時(shí)，也可較易獲得高的固定設(shè)置強(qiáng)度，與對形成前傾面70的第1 頂點(diǎn)13a相反一側(cè)的第2頂點(diǎn)13b部分進(jìn)行磨削除去以形成接合面的 情況相比，可大幅降低制造工時(shí)及制造成本。由此，{112}面或者其 附近的面為前傾面70，再加上與該{112}面垂直的{111}面或者其 附近的面為前離隙面72的話，則可以簡單且低成本地制造具有優(yōu)異耐 磨性能的金剛石切削刀50。
此外，在本實(shí)施例中，利用活性金屬釬料使金剛石材料IO與固定 柄54的安裝座62成一體地接合，由于能較易地確保大的接合面積， 所以可以在省去麻煩的磨削作業(yè)的情況下牢固地接合。特別在本實(shí)施 例中，由于設(shè)有三角錐形狀的凹狀的安裝座62，且由三面接觸，所以 接觸面積較大，可以以更優(yōu)異的接合強(qiáng)度進(jìn)行接合，同時(shí)還可以以充 分的接合強(qiáng)度把金剛石材料10安裝在較小的安裝座62上，因此也適 合用于不能充分確保安裝座62的情況。
另外，由于可以利用把第2頂點(diǎn)13b嵌入上述三角錐形狀的凹狀 的安裝座62中，使金剛石材料10定位為一定的姿態(tài)，所以金剛石材 料10可以以較高的精度相對固定柄54穩(wěn)定保持為一定的姿態(tài)，從而 可以以較高的精度對由{112}面或者其附近的面組成的前傾面70進(jìn) 行磨削加工。
再有，由于上述安裝座62的安裝座面64的傾斜角度a與前傾面 70的傾斜角度6相等，所以在磨削工序中，如圖4(a)所示，可以使 固定柄54與磨削面82保持平行，對從安裝基準(zhǔn)面56突出的第l頂點(diǎn) 13a部分進(jìn)行磨削除去，從而可以簡單地以高精度對前傾面70進(jìn)行磨 削。
另一方面，準(zhǔn)備了上述傾斜角度6 =36°16'，傾斜角度4)= -41°16'，前傾面70大致為{112}面，前離隙面72大致為{111} -5° 的本實(shí)施例的金剛石切削刀50，以及如上述圖IO所示，直接把金剛 石材料10的{100}面作為前傾面20，把前離隙面22定為{100} -5。的現(xiàn)有的金剛石切削刀，按照以下的加工條件，如圖6所示，對繞 軸心旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的鋁合金的端面進(jìn)行切削加工，以此了解達(dá)到初始磨耗 時(shí)的切削距離，并得到了圖7所示的結(jié)果。 《加工條件》
被切削件鋁合金(JIS - A5056 ) 切削形式端面切削 切削速度300m/min 進(jìn)給(徑向進(jìn)給)0.01mm/rev
由圖7所示的結(jié)果可知，利用本發(fā)明物品的話，可以實(shí)現(xiàn)50km 以上的切削加工，與現(xiàn)有物品相比，顯著提高了刀具壽命。此外，初 始磨耗在切削刃78上產(chǎn)生了規(guī)定的微小磨耗，是一種可進(jìn)行鏡面加工 的狀態(tài)，與需要再磨削的再磨削壽命不同，由于達(dá)到初始磨耗的切削 距離與達(dá)到再磨削壽命的切削距離大致成正比，所以可以利用達(dá)到初 始磨耗的切削距離，對再磨削壽命，進(jìn)而對包括再磨削后的持續(xù)使用 在內(nèi)的刀具壽命進(jìn)行比較、判斷。
另外，在上述實(shí)施例中，曾就固定柄54的安裝基準(zhǔn)面56設(shè)有三 角錐形狀的凹狀的安裝座62，在該安裝座62上接合金剛石材料10以 制造金剛石切削刀50的情況進(jìn)行了說明，但如圖8所示，還可以在長 方體形狀的固定柄卯的前端部，設(shè)有相對安裝基準(zhǔn)面92以上述傾斜 角度oc傾斜的朝下的傾斜面94，利用活性金屬釬料把金剛石材料10 的第2底面12d與該傾斜面94成一體地接合之后(圖8 (a))，與上 述實(shí)施例一樣，通過對相對第2底面12d以傾斜角度6傾斜的前傾面 70、前離隙面72、橫離隙面74等進(jìn)行磨削，也可以以此制造具有規(guī) 定形狀的人造金剛石96的金剛石切削刀100 (圖8 (b)、 (c))。此夕卜， 根據(jù)需要，還可以使第2頂點(diǎn)13b部分與固定柄90的底面幾乎一致地 除去，特別是由于沒有精度的要求，所以可以用金剛石砂輪等粗加工 簡單地除去。但是，如果不會(huì)產(chǎn)生特別妨礙的話，也可以保留第2頂 點(diǎn)13b部分。
在該實(shí)施例中，與傾斜面94密貼且成一體接合的第2底面12d相當(dāng)于第l側(cè)面。圖8(a)相當(dāng)于夾具制作工序及固定設(shè)置工序，(b) 及(c)相當(dāng)于磨削工序。此外，(a) ~ (c)各圖的上側(cè)為正視圖， 下側(cè)為平面圖(從垂直方向看前傾面70、安裝基準(zhǔn)面92的圖)。
以上，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但這些只是 一實(shí)施形態(tài)而已，本發(fā)明可以根據(jù)本行業(yè)的知識(shí)，通過各種變更及改 良付諸實(shí)際應(yīng)用。
產(chǎn)業(yè)上利用可行性
利用本發(fā)明的金剛石切削構(gòu)件的制造方法，使金剛石材料的第1 側(cè)面直接密貼夾具的傾斜面使之成一體固定設(shè)置，并以規(guī)定的傾斜角 度6磨削除去從安裝基準(zhǔn)面突出的第l頂點(diǎn)部分，這樣由于使{112} 面或者其附近的面作為前傾面，所以可以較易確保與夾具的接觸面積， 較容易獲得高的接合強(qiáng)度，與磨削除去與形成前傾面的第l頂點(diǎn)相反 一側(cè)的第2頂點(diǎn)部分以形成接合面的情況相比，可以大幅降低制造工 時(shí)及制造成本。由此，它非常適合用于制造把{112}面或者其附近的 面作為前傾面，再加上與該{112}面垂直的{111}面或者其附近的 面為前離隙面以獲得優(yōu)異耐磨性能的金剛石切削刀時(shí)的制造方法，同 時(shí)，由于利用這種方法制造的金剛石切削刀可獲得優(yōu)異的耐磨性能， 所以適合用于各種切削加工。
權(quán)利要求
1.一種金剛石切削構(gòu)件的制造方法，其把基本上具有六個(gè){100}面的六面體形狀的單晶人造金剛石作為材料設(shè)置切削刃及前傾面，與規(guī)定的夾具成一體地固定設(shè)置以用于切削加工，其特征在于，該金剛石切削構(gòu)件的制造方法具有夾具制作工序，在該夾具制作工序中，備好設(shè)有相對安裝基準(zhǔn)面以規(guī)定的傾斜角度α傾斜的傾斜面的夾具，固定設(shè)置工序，在該固定設(shè)置工序中，以上述人造金剛石的六個(gè){100}面的任何一個(gè)第1側(cè)面與上述傾斜面密貼的同時(shí)，該第1側(cè)面周圍的四個(gè)棱線分別相對該傾斜面的傾斜方向以40°～50°范圍內(nèi)的規(guī)定角度傾斜，上述六面體形狀的八個(gè)頂點(diǎn)之一的第1頂點(diǎn)沿著該傾斜方向從上述安裝基準(zhǔn)面突出的姿態(tài)，使該人造金剛石與上述夾具成一體地固定設(shè)置，磨削工序，在該磨削工序中，通過對固定設(shè)置在上述夾具上的上述人造金剛石的從上述安裝基準(zhǔn)面突出的上述第1頂點(diǎn)部分進(jìn)行磨削除去，在上述傾斜面的傾斜方向上，隨著朝向該第1頂點(diǎn)以形成以30°16′～40°16′范圍內(nèi)的規(guī)定的傾斜角度θ從{100}面向{111}面?zhèn)葍A斜的前傾面，同時(shí)在該前傾面的傾斜方向的前端形成切削刃。
2. 如權(quán)利要求1所述的金剛石切削構(gòu)件的制造方法，其特征在于， 在上述固定設(shè)置工序中，利用活性金屬釬料使上述人造金剛石與上述夾具的傾斜面成一體地接合。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的金剛石切削構(gòu)件的制造方法，其特征 在于，上述磨削工序，對固定設(shè)置在上述夾具上的上述人造金剛石的從 上述安裝基準(zhǔn)面突出的上述第l頂點(diǎn)部分，與該安裝基準(zhǔn)面平行地進(jìn) 行磨削除去，設(shè)在上述夾具上的上述傾斜面的傾斜角度oc，與上述前傾面的傾斜角度e相等。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的金剛石切削構(gòu)件的制造方 法，其特征在于，在上述夾具的安裝基準(zhǔn)面上，設(shè)有相對應(yīng)該形成上述前傾面的第 1頂點(diǎn)將處于對角位置的第2頂點(diǎn)進(jìn)行嵌入的三角錐形狀的凹狀的安 裝座，該第2頂點(diǎn)通過嵌入該安裝座，使上述人造金剛石定位為一定 的姿態(tài)。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的金剛石切削構(gòu)件的制造方 法，其特征在于，上述夾具為固定柄，上述金剛石切削構(gòu)件是上述人造金剛石一體地固定設(shè)置在上述固 定柄的前端部的金剛石切削刀。
6. —種金剛石切削構(gòu)件，其把基本上具有六個(gè){100}面的六面 體形狀的單晶人造金剛石作為材料設(shè)置切削刃及前傾面，與規(guī)定的夾 具成一體地固定設(shè)置以用于切削加工，其特征在于，在該金剛石切削 構(gòu)件中，上述夾具設(shè)有相對安裝基準(zhǔn)面以規(guī)定的傾斜角度oc傾斜的傾斜面，另一方面，上述人造金剛石，以在六個(gè){100}面的任何一個(gè)第1 側(cè)面與上述傾斜面密貼的同時(shí)，該第1側(cè)面周圍的四個(gè)棱線分別相對 該傾斜面的傾斜方向以40°~50°范圍內(nèi)的規(guī)定角度傾斜，上述六面體 形狀的八個(gè)頂點(diǎn)之一的第1頂點(diǎn)沿著該傾斜方向從上述安裝基準(zhǔn)面突 出的姿態(tài)，與上述夾具成一體地固定設(shè)置，該人造金剛石的上述第1頂點(diǎn)部分，在上述傾斜面的傾斜方向上， 隨著朝向該第l頂點(diǎn)以形成以35。16' -5°~35°16' +5°范圍內(nèi)的規(guī) 定的傾斜角度6從{100}面向{111}面?zhèn)葍A斜的前傾面，同時(shí)在該 前傾面的傾斜方向的前端形成切削刃。
7. 如權(quán)利要求6所述的金剛石切削構(gòu)件，其特征在于， 上述人造金剛石利用活性金屬釬料與上述夾具的傾斜面成一體地接合。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的金剛石切削構(gòu)件，其特征在于， 設(shè)在上述夾具上的上述傾斜面的傾斜角度oc與上述前傾面的傾斜角度6相等，該前傾面與該夾具的上述安裝基準(zhǔn)面平行。
9. 如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的金剛石切削構(gòu)件，其特征在于，上述夾具為固定柄，上述金剛石切削構(gòu)件是上述人造金剛石 一體地固定設(shè)置在上述固 定柄的前端部上的金剛石切削刀。
全文摘要
通過在固定柄(54)的安裝基準(zhǔn)面(56)上設(shè)置具有以規(guī)定的傾斜角度α傾斜的安裝座面(64)的安裝座(62)，金剛石材料(10)的第1底面(12a)密貼在該安裝座面(64)上，并且以第1頂點(diǎn)(13a)大致沿著固定柄(54)的中心線朝前方突出的姿態(tài)，使金剛石材料(10)成一體地固定設(shè)置，并以規(guī)定的傾斜角度θ磨削除去從安裝基準(zhǔn)面(56)突出的第1頂點(diǎn)(13a)部分，以使{112}面或者其附近的面(約±1°以下)形成前傾面(70)。這時(shí)，由于金剛石材料(10)的第1底面(12a)直接密貼在安裝座面(64)上且利用活性金屬釬料成一體地接合，所以可較容易確保大的接合面積，從而較易地獲得高的接合強(qiáng)度，它與磨削除去與形成前傾面(70)的第1頂點(diǎn)(13a)相反一側(cè)的第2頂點(diǎn)(13b)部分以形成接合面的情況相比，可以大幅降低制造工時(shí)及制造成本。
文檔編號(hào)B23B27/14GK101646517SQ200780021649
公開日2010年2月10日 申請日期2007年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者下田陽一朗, 村木治一 申請人:Osg株式會(huì)社;株式會(huì)社日新金剛石制作所