專利名稱：碳膜包覆鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能夠鋒利地加工被切削材料的碳膜包覆鉆頭。
背景技術(shù)：
在由金剛石膜包覆切削刃表面的金剛石包覆切削工具中，以往提出例如研磨加工在切削刃上形成的大致圓弧部，并以大致圓弧部的角度成40°以下的方式局部地設(shè)置倒角的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)I)。并且，還提出研磨加工上述大致圓弧部，以使后角小于原來角度的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)2)。此外，本說明書中的切削刃表示包括切削工具的刀尖、與刀尖相接的前刀面的一 部分以及與刀尖相接的后刀面的一部分的區(qū)域。作為上述金剛石膜包覆切削工具的研磨方法，提出專利文獻(xiàn)3所記載的激光研磨方法。該激光研磨方法在金剛石覆膜的表面上掃描激光焦點(diǎn)(使之移動)的同時，使金剛石覆膜本身移動。這樣，通過使激光的焦點(diǎn)與金剛石覆膜這兩者相對運(yùn)動，去除形成在金剛石覆膜表面的凸部。另外，專利文獻(xiàn)4所記載的加工工具的制造方法對金剛石覆膜垂直地照射波長為266nm的激光來對加工工具進(jìn)行加工。專利文獻(xiàn)I :日本專利第3477182號公報專利文獻(xiàn)2 :日本專利第3477183號公報專利文獻(xiàn)3 日本專利第3096943號公報專利文獻(xiàn)4 :日本專利公開第2009-6436號公報上述現(xiàn)有技術(shù)中留有以下課題。第一、在通過磨削加工形成切削刃時，由于金剛石比砂輪更硬，因此在加工過程中會產(chǎn)生砂輪的形態(tài)變化。結(jié)果難以高精度地進(jìn)行所需的形狀加工。第二、邊使激光與金剛石覆膜共同進(jìn)行相對運(yùn)動邊進(jìn)行掃描激光加工的方法進(jìn)一步需要依照加工對象物的形態(tài)所進(jìn)行的工件(被切削物)的移動。因此，激光的焦點(diǎn)及金剛石覆膜的位置控制更為復(fù)雜。第三、在對金剛石覆膜垂直地照射激光的加工方法中，加工后的形態(tài)易于反映加工前覆膜的起伏形狀。因此，加工前的覆膜需要形成為均勻的金剛石覆膜。所以，高精度的加工較難。第四、當(dāng)在鉆頭的切削刃等的刀尖上形成金剛石覆膜時，由于對應(yīng)于金剛石覆膜的厚度，覆膜在刀尖上隆起形成，因此難以加工刀尖。因此，以往難以制作用金剛石覆膜涂覆且具有鋒利的刃口的鉆頭。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是鑒于前述課題而完成的，其目的在于提供一種碳膜包覆鉆頭，其由金剛石覆膜等碳膜包覆，且具有比以往更加鋒利的刃口。本實(shí)用新型為了解決所述課題而采用以下結(jié)構(gòu)。即，本實(shí)用新型的第一方面的碳膜包覆鉆頭，其特征在于，具有工具基體，具有基體刀尖和夾著所述基體刀尖相互鄰接的基體前刀面及基體后刀面；以及碳膜，形成在所述基體刀尖、所述基體前刀面及所述基體后刀面上，在所述碳膜上，在所述基體前刀面上的區(qū)域及所述基體后刀面上的區(qū)域分別形成有向所述工具基體凹陷的前刀面?zhèn)鹊陌济婕昂蟮睹鎮(zhèn)鹊陌济?，所述前刀面?zhèn)鹊陌济婕八龊蟮睹鎮(zhèn)鹊陌济嬖谒龌w刀尖上交叉從而在所述碳膜上形成碳膜刀尖，所述前刀面?zhèn)鹊陌济媾c所述后刀面?zhèn)鹊陌济娼徊嫘纬傻慕嵌刃∮谒龌w前刀面與所述基體后刀面所構(gòu)成的角度，所述碳膜為金剛石膜，由與所述切削刃正交的面所形成的所述前刀面?zhèn)鹊陌济?a及所述后刀面?zhèn)鹊陌济娴钠拭鏋閳A弧形狀，所述前刀面?zhèn)鹊陌济?a及所述后刀面?zhèn)鹊陌济娴钠拭娴膱A弧形狀的曲率半徑在5 μ m至3000 μ m的范圍內(nèi)。在該碳膜包覆鉆頭中，在基體前刀面上的區(qū)域及基體后刀面上的區(qū)域的碳膜上分別形成有向工具基體凹陷的前刀面?zhèn)鹊陌济婕昂蟮睹鎮(zhèn)鹊陌济?。進(jìn)而，前刀面?zhèn)鹊陌济媾c后刀面?zhèn)鹊陌济嬖诨w刀尖上交叉，從而在碳膜上形成碳膜刀尖。進(jìn)而，前刀面?zhèn)鹊陌济?與后刀面?zhèn)鹊陌济娼徊嫘纬傻慕嵌刃∮诨w前刀面與基體后刀面所構(gòu)成的角度。通過具有以上的結(jié)構(gòu)，上述碳膜包覆鉆頭具有比以往更加鋒利的刃口。S卩，通過包括碳膜刀尖的部分(切削刃)的碳膜表面相對于前刀面及后刀面的延長面塌陷而被凹面化，從而能夠尖銳地形成碳膜刀尖的碳膜。結(jié)果在上述碳膜包覆鉆頭中，能夠得到比通過現(xiàn)有方法形成的倒角更加鋒利的刃口。另外，在上述碳膜包覆鉆頭中，所述前刀面?zhèn)鹊陌济婕八龊蟮睹鎮(zhèn)鹊陌济娴脑谂c所述碳膜刀尖正交且沿各自的面的方向上的寬度可在10 μ m至2000 μ m的范圍內(nèi)。另外，在上述碳膜包覆鉆頭中，所述前刀面?zhèn)鹊陌济?a及所述后刀面?zhèn)鹊陌济?a的深度可在2μπι至15 μ m的范圍內(nèi)。另外，在上述碳膜包覆鉆頭中，所述前刀面?zhèn)鹊陌济?a及所述后刀面?zhèn)鹊陌济娴脑谂c刀尖正交的方向上的寬度可在10 μ m至2000 μ m的范圍內(nèi)，所述前刀面?zhèn)鹊陌济?a及所述后刀面?zhèn)鹊陌济?a的深度可在2μπι至15 μ m的范圍內(nèi)。根據(jù)本實(shí)用新型的方面，實(shí)現(xiàn)以下的效果。在本實(shí)用新型的第一方面的碳膜包覆鉆頭中，在基體前刀面上的區(qū)域及基體后刀面上的區(qū)域的碳膜上分別形成有向工具基體凹陷的前刀面?zhèn)鹊陌济婕昂蟮睹鎮(zhèn)鹊陌济?。進(jìn)而，前刀面?zhèn)鹊陌济婕昂蟮睹鎮(zhèn)鹊陌济嬖诨w刀尖上交叉從而在碳膜上形成碳膜刀尖。進(jìn)而，前刀面?zhèn)鹊陌济媾c后刀面?zhèn)鹊陌济娼徊嫘纬傻慕嵌刃∮诨w前刀面與基體后刀面所構(gòu)成的角度。通過具有以上的結(jié)構(gòu)，上述碳膜包覆鉆頭能夠具有比以往更加鋒利的刃口。因此，本實(shí)用新型的碳膜包覆鉆頭不僅碳膜所帶來的耐磨性優(yōu)異，而且鋒利度也很優(yōu)異，還適于作為非鐵金屬及復(fù)合材料加工用的鉆頭。

圖I是表示在本實(shí)用新型的碳膜包覆鉆頭的一實(shí)施方式中碳膜包覆鉆頭的切削刃以及激光加工工序的主要部分的放大剖視圖。圖2A是表示本實(shí)施方式的碳膜包覆鉆頭的側(cè)視圖。[0028]圖2B是表示本實(shí)施方式的碳膜包覆鉆頭的刃部的主視圖。圖3是表示在本實(shí)施方式的碳膜包覆鉆頭的制造中使用的激光加工裝置的示意性整體結(jié)構(gòu)圖。圖4是表示在本實(shí)施方式中激光束的掃描方向與激光束的剖面形狀之間關(guān)系的說明圖。圖5是表示在本實(shí)施方式中通過激光束所形成的碳膜的切除痕的示意圖。圖6A是表示本實(shí)施方式的碳膜鉆頭的側(cè)視圖；圖6B是刃部的主視圖。符號說明I碳膜包覆鉆頭2工具基體2a切削刃2b基體刀尖2c基體前刀面2d基體后刀面3 碳膜3a 凹面3b碳膜刀尖4a前刀面4b后刀面Θ O基體前刀面與基體后刀面所構(gòu)成的角度Θ I由前刀面?zhèn)鹊陌济媾c后刀面?zhèn)鹊陌济娼徊嫘纬傻慕嵌?br> 具體實(shí)施方式
下面，參照圖I至圖6B對本實(shí)用新型的碳膜包覆鉆頭的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。此夕卜，在以下說明中使用的各附圖中有為了使各部件成為可識別或容易識別的大小而根據(jù)需要適當(dāng)更改比例尺的部分。如圖I所示，本實(shí)施方式的碳膜包覆鉆頭I為在工具基體2的基體前刀面2c、基體后刀面2d以及基體刀尖2b上形成有碳膜3的鉆頭。在該碳膜包覆鉆頭I的碳膜3上，分別在基體前刀面2c上的區(qū)域及所述基體后刀面2d上的區(qū)域形成有向所述工具基體2凹陷的前刀面?zhèn)鹊陌济?a及后刀面?zhèn)鹊陌济?a。另外，前刀面?zhèn)鹊陌济?a及后刀面?zhèn)鹊陌济?a在基體刀尖2b上交叉，從而在碳膜3上形成碳膜刀尖3b。另外，前刀面?zhèn)鹊陌济?a與后刀面?zhèn)鹊陌济?a交叉形成的角度Θ I小于基體前刀面2c與基體后刀面2d所構(gòu)成的角度Θ0。如圖2A及圖2B所示,該碳膜包覆鉆頭I例如具有刀柄部Ia及設(shè)置在前端的一對碳膜刀尖3b。而且，還具有設(shè)置在鉆體側(cè)面的刃部lb，該刃部Ib形成有兩個螺旋狀槽。如圖6A和圖6B所示，該碳膜包覆鉆頭I還可以具備在設(shè)置于前端部的后刀面4a及前刀面4b內(nèi)開口，并沿著鉆軸連通的兩個螺旋孔5a。在切削時，通過該螺旋孔5a向切削部位供給潤滑油。 在該碳膜包覆鉆頭I中，碳膜3的膜厚并不特別限定，但優(yōu)選為5至50 μ m，更優(yōu)選為8至20 μ m。上述工具基體2由例如WC (碳化鎢)等的硬質(zhì)合金形成。上述碳膜3為利用CVD(化學(xué)氣相沉積法)等成膜形成的金剛石膜、石墨膜或DLC (類金剛石)膜等。在相鄰的前刀面4a側(cè)的碳膜3的表面與后刀面4b側(cè)的碳膜3的表面上，如上所述分別形成有向工具基體凹陷的前刀面?zhèn)鹊陌济?a及后刀面?zhèn)鹊陌济?a。而且，這些前刀面4a側(cè)與后刀面4b側(cè)的凹面3a的表面之間以碳膜刀尖3b的棱線為邊界相互接觸。因此，在形成于這一對凹面3a的邊界的碳膜3的前端(刃口，碳膜刀尖3b)的由所述前刀面?zhèn)鹊陌济?a與所述后刀面?zhèn)鹊陌济?a交叉形成的角度Θ1 (在與前刀面4a及后刀面4b正交的面中的剖面上的碳膜刀尖3b的前端角度)被形狀加工成小于基體前刀面2c與基體后刀面2d所構(gòu)成的角度Θ0。換言之，涂覆在基體2上的碳膜3被加工為“ Θ I< Θ0”。另外，形成在碳膜刀尖3b上的碳膜3的前端部被加工為曲率半徑為2μπι以下。凹面的優(yōu)選的曲率半徑根據(jù)鉆頭的大小而不同，但在鉆頭直徑為O. 5 20mm時， 曲率半徑優(yōu)選在5 μ m至3000 μ m的范圍內(nèi)。進(jìn)一步優(yōu)選的曲率半徑為15 μ m至300 μ m。在與碳膜刀尖的延伸方向正交的方向上的上述凹面的寬度根據(jù)鉆頭的大小而不同，但在鉆頭直徑為O. 5 20mm時，凹面的寬度優(yōu)選在10 μ m至2000 μ m的范圍內(nèi)。進(jìn)一步優(yōu)選的凹面的寬度為20μπι至ΙΟΟΟμπι。上述凹面的深度根據(jù)鉆頭的大小而不同，但在鉆頭直徑為O. 5 20mm時，凹面的深度優(yōu)選在2μπι至15μπι的范圍內(nèi)。進(jìn)一步優(yōu)選的凹面的深度為2μπι至ΙΟμπι。接下來，參照圖I至圖6Β，對本實(shí)施方式的碳膜包覆鉆頭的制造進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的碳膜包覆鉆頭I具有基體準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備具有基體刀尖2b和夾著所述基體刀尖2b相互鄰接的基體前刀面2c及基體后刀面2d的工具基體2 ;碳膜形成工序，在所述工具基體2的所述基體前刀面2c、所述基體后刀面2d及所述基體刀尖2b上形成碳膜；以及激光加工工序，對所述碳膜3照射激光束，加工形成在所述基體前刀面2c上的區(qū)域及所述基體后刀面2d上的區(qū)域的所述碳膜3，以在前刀面?zhèn)燃昂蟮睹鎮(zhèn)确謩e形成前刀面?zhèn)鹊陌济?a及后刀面?zhèn)鹊陌济?a。如圖5所示，在上述碳膜形成工序中，將碳膜3在基體刀尖2b上預(yù)先形成為比其他部分更加隆起?；w前刀面2c與基體后刀面2d這兩個面鄰接的基體刀尖2b上是通過化學(xué)蒸鍍(CVD)形成的碳膜3容易成長的部位。因此，通過由CVD成膜較厚地涂覆碳膜3，能夠如圖5所示，將碳膜3在基體刀尖2b上形成為比其他部分更加隆起。在上述激光加工工序中使用的激光加工裝置21為如圖3所示通過對包覆于工具基體2上的碳膜3照射激光束(激光)L來進(jìn)行加工的裝置。該激光加工裝置21具備激光照射機(jī)構(gòu)22、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23、移動機(jī)構(gòu)24以及控制部25。上述激光照射激光22脈沖振蕩激光束L并以恒定的重復(fù)頻率對碳膜3進(jìn)行照射且在碳膜3上進(jìn)行掃描。上述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23具有可旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)等，且保持被碳膜3包覆的工具基體2，并對具有鉆頭形狀的被加工物賦予以鉆軸為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在上述移動機(jī)構(gòu)24上載置有上述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23。該移動機(jī)構(gòu)24能夠在載置上述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23的狀態(tài)下改變所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的位置。上述控制部25為了進(jìn)行所需的激光加工而適當(dāng)?shù)乜刂粕鲜黾す庹丈錂C(jī)構(gòu)22、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23以及移動機(jī)構(gòu)24。上述移動機(jī)構(gòu)24具備可沿與水平面平行的任意的方向即X方向移動的X軸載物臺部24x ;可沿相對于上述X方向垂直且與水平面平行的方向即Y方向移動的Y軸載物臺部24y ；以及可沿相對于水平面垂直的方向即Z方向移動的Z軸載物臺部24z。上述Y軸載物臺部24y設(shè)置在上述X軸載物臺部24x上。上述Z軸載物臺部24z設(shè)置在上述Y軸載物臺部24y上。在該Z軸載物臺部24z上固定有上述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23，且能夠保持工具基體2。上述激光照射機(jī)構(gòu)22具備激光光源26、檢流計掃描器27以及CXD照相機(jī)28。上述激光光源26具有將激光匯聚成點(diǎn)狀的光學(xué)系統(tǒng)，并通過Q開關(guān)的觸發(fā)信號振蕩出成為激光束L的激光。通過上述檢流計掃描器27，所照射的激光束L掃描被加工物的碳膜。上述CCD照相機(jī)28拍攝被保持狀態(tài)下的碳膜包覆工具基體2。而且，確認(rèn)工具基體2的加工位置。 由該激光照射機(jī)構(gòu)22射出的激光束L為單模，在光束剖面上的光強(qiáng)分布呈現(xiàn)為高斯分布。即，在上述剖面內(nèi)劃出通過上述光束剖面的中心的任意直線，并測定該直線上的光強(qiáng)時，在中心點(diǎn)的光強(qiáng)最強(qiáng)，且隨著朝向上述光束剖面的兩個外側(cè)，光強(qiáng)減弱。另外，如圖4所示，在聚光點(diǎn)中的光束剖面呈現(xiàn)為橢圓形狀。另外，激光照射機(jī)構(gòu)22使激光束L的掃描方向與橢圓形的光束剖面的長軸方向或短軸方向一致。這是因?yàn)槿艏す馐鳯的掃描方向不與上述具有橢圓形狀的光束剖面的長軸方向或短軸方向一致，而為相對于長軸或短軸傾斜的方向，則會導(dǎo)致在掃描末端部分，加工形狀傾斜并產(chǎn)生偏移。此外，在本實(shí)施方式中，使激光束L的掃描方向與上述光束剖面的短軸方向一致。上述激光光源26可使用能夠照射190 550nm的任一波長的激光的光源,例如在本實(shí)施方式中，使用能夠振蕩并射出波長為355nm的激光(Nd :YAG激光的三次諧波)的光源。此外，當(dāng)碳膜3為金剛石膜時，激光束L使用波長為360nm以下的紫外線激光。在激光加工工序中的激光光源26的波長更優(yōu)選為190 550nm。進(jìn)一步優(yōu)選為190 360nm。上述檢流計掃描器27配置在移動機(jī)構(gòu)24的正上方。另外，上述CXD照相機(jī)28與檢流計掃描器27鄰接設(shè)置。在上述激光加工工序中，從基體刀尖2b的前方朝向碳膜刀尖3b附近的前刀面4a側(cè)或后刀面4b側(cè)的碳膜3照射光束剖面的光強(qiáng)分布為高斯分布的激光束L，進(jìn)而沿著基體刀尖2b的延伸方向進(jìn)行掃描而形成凹面3a。這里，基體刀尖2b的前方是指在圖5的工具剖視圖中，將基體前刀面與基體后刀面交叉形成的角的二等分線延長至工具基體的外側(cè)時在該延長線上的點(diǎn)。另外，該延長線也可以以基體刀尖2b為支點(diǎn)在超過0°且不到90°的范圍內(nèi)向基體前刀面?zhèn)然蚧w后刀面?zhèn)葟澢娱L。另外，基體刀尖2b的延伸方向是指在圖5中與紙面正交的方向。另外，在激光加工工序中，從基體刀尖2b的前方照射激光束L，控制移動機(jī)構(gòu)24或檢流計掃描器27，例如相對于前刀面4a或后刀面4b以20°以下的角度照射碳膜3。另外，沿基體刀尖2b的延伸方向即在圖I中與紙面垂直的方向掃描激光束L，并如圖5所示，激光掃描線以一行以上且十行以下的格柵狀(使激光束L的掃描線滑動，并使各自的掃描線局部重疊的狀態(tài))進(jìn)行照射。此外，根據(jù)激光束L的聚光角度或焦點(diǎn)位置，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定掃描線的個數(shù)。在本實(shí)施方式中，由于激光束L在聚光前接觸到工具基體2的壁面而難以向所希望的部位照射，因此設(shè)定為十行以下。[0072]在該激光加工工序中，由于激光束L的光束剖面上的光強(qiáng)分布具有高斯分布，因此越靠近激光束L的中心，強(qiáng)度越高，越靠近激光束L的中心，加工深度越深，并且越靠近周邊，加工深度越淺。因此，接觸于碳膜3的前端(刃口部分)的激光束L的功率密度就會減弱。此外，根據(jù)碳膜3，有可能會從加工表面至Iym左右發(fā)生金剛石變成非晶質(zhì)碳等的結(jié)構(gòu)變化。從加工表面以Iym以下的厚度形成的非晶質(zhì)碳層在切削時作為彈性層發(fā)揮功能，從而具有抑制碳膜包覆鉆頭I的切削刃3b的崩刀的作用。如此在本實(shí)施方式的碳膜包覆鉆頭I中，在碳膜3中的基體前刀面2c上的區(qū)域及基體后刀面2d上的區(qū)域分別形成有向工具基體凹陷的前刀面?zhèn)鹊陌济?a及后刀面?zhèn)鹊陌济?a。另外，前刀面?zhèn)鹊陌济?a及后刀面?zhèn)鹊陌济?a在基體刀尖2b上交叉，從而在碳膜3上形成碳膜刀尖3b。而且，前刀面?zhèn)鹊陌济?a與后刀面?zhèn)鹊陌济?a交叉形成的角度Θ I 小于基體前刀面2c與基體后刀面2d所構(gòu)成的角度Θ0。通過具有上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式的碳膜包覆鉆頭I能夠具有比以往更加鋒利的刃口。即，如圖I及圖5所示，與碳膜刀尖3b接觸的前刀面?zhèn)燃昂蟮睹鎮(zhèn)鹊奶寄?的表面相對于前刀面4a及后刀面4b的延長面塌陷而被凹面化。因此，碳膜刀尖3b部分的碳膜3被形成為尖銳的形狀，從而與形成如以往的倒角時相比能夠得到更加鋒利的刃口。另外，該碳膜包覆鉆頭I在激光加工工序中，從基體刀尖2b的前方朝向碳膜刀尖3b附近的前刀面4a側(cè)或后刀面4b側(cè)的碳膜3照射光束剖面上的光強(qiáng)分布呈現(xiàn)為高斯分布的激光束L。而且，進(jìn)一步通過沿著基體刀尖2b的延伸方向掃描上述激光束L來形成凹面3a。通過具有上述結(jié)構(gòu)，在該碳膜包覆鉆頭I的制造方法中，如圖5所示，由于從基體刀尖2b的前方照射的激光束L所形成的碳膜3的切除痕的剖面呈現(xiàn)為圓弧狀，從而能夠沿著基體刀尖2b高精度地形成凹面3a。另外，由于激光束L的外周側(cè)接觸于碳膜3的前端部(刃口部分)，因此能夠降低該前端部中的激光束L的功率密度。其結(jié)果是能夠防止碳膜3的前端部(刃口部分)被過于切除而成為鈍角。進(jìn)而，在碳膜形成工序中，通過將碳膜3在基體刀尖2b上預(yù)先形成為比其他部分更加隆起，從而能夠較大地設(shè)置激光加工工序中的碳膜3的切削余量。其結(jié)果是通過該碳膜包覆鉆頭I的制造方法，能夠形成更深的凹面3a及更加鋒利的刃口。實(shí)施例接下來，參照圖5說明通過上述本實(shí)施方式的碳膜包覆鉆頭的制造，實(shí)際制作的碳膜包覆鉆頭的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，通過能夠照射波長為262nm (Nd YLF激光(基波波長為1047nm)的四倍波)、重復(fù)頻率為10kHz、平均輸出O. Iff的激光的上述激光加工裝置，由f Θ透鏡(焦距f = 150mm)匯聚激光，并使用檢流計掃描器以25mm/s的掃描速度按照相同的軌跡掃描四次，從而對將由氣相合成所形成的金剛石覆膜作為碳膜3來實(shí)施的鉆頭I的切削刃2a進(jìn)行使其鋒利的加工。此外，作為準(zhǔn)備，如圖5所示，通過氣相合成在硬質(zhì)合金制的工具基體2上形成平均膜厚為17 μ m的金剛石膜，并在切削刃2a即由后刀面4b和前刀面4a所構(gòu)成的棱線部(碳膜刀尖3b)上以比平均膜厚更厚的方式形成金剛石膜即碳膜3。此外，對碳膜膜質(zhì)的測定使用拉曼光譜法。另外，如上所述，切削刃2a的部分由于成膜部位比平面更多，因此成膜有較厚而圓形化的金剛石膜(碳膜3)。例如，如圖I所示，首先將從工具基體2的基體刀尖2b沿著前刀面4a距離100 μ m以上的前刀面4a上的區(qū)域的平均碳膜厚度定義為平均膜厚ta。接著，將從基體刀尖2b沿著前刀面4a距離50 μ m以內(nèi)的前刀面上的區(qū)域的平均碳膜厚度定義為平均膜厚te。該平均碳膜厚te包括激光加工前的上述較厚而圓形化的部分的一部分。在本實(shí)施例中，將上述平均膜厚ta設(shè)為5 μ m以上。進(jìn)一步地，以成為“te > ta”的關(guān)系的方式成膜金剛石膜。接著，使前刀面4a及后刀面4b相對于激光束L的照射方向傾斜10°，并從各個方 向與基體刀尖2b的棱線平行地掃描激光束L。在此情況下，激光束L與最終形成的碳膜刀尖3b的延伸方向平行地掃描。如圖5所示，最初的激光束照射目標(biāo)位置Pl設(shè)定在從前刀面4a及后刀面4b的平均高度(不包含形成在切削刃2a的部分的較厚而圓形化的部分)的延長線4d、4c和切削刃2a部分的較厚而圓形化的碳膜3表面的交點(diǎn)向碳膜刀尖3b的外側(cè)偏移4μ m的位置。在如此使用上述制造方法制作的碳膜包覆鉆頭I中，當(dāng)工具基體2的前角為28。時，在對碳膜3進(jìn)行激光加工而形成的碳膜包覆鉆頭I中，前角為30°，前角保持更大的角度。對本實(shí)用新型的實(shí)施例的碳膜包覆鉆頭進(jìn)行切削試驗(yàn)，表I示出測定鉆孔加工壽命的結(jié)果。另外，作為比較例，在表I中一并示出對未經(jīng)激光加工的由碳膜(金剛石膜)包覆的以往的鉆頭進(jìn)行同樣的測定的結(jié)果。此外，將具有碳纖維和熱硬化型環(huán)氧樹脂正交的層積結(jié)構(gòu)的CFRP (碳纖維增強(qiáng)塑料)作為工件(被切削物)來使用，鉆孔時的加工條件如表I所示。另外，壽命判定是根據(jù)發(fā)生毛刺或者層間剝離的鉆孔次數(shù)進(jìn)行的。表I
所使金剛石 Ik轉(zhuǎn)I進(jìn)給I X件’X件冷卻介丨壽命丨壽命判定用鈷膜厚速度速度厚度質(zhì)(孔)
頭的 ( μ ( rpm (mm/( mm
__直徑 m )__)__rev )___)____
本實(shí)用 4)6mm 17 7958OiCFRP 1 "僅送風(fēng) 520發(fā)生毛刺、層新31 間剝離IbiiiTlptoim Π7958 O. 06 CFRF Γ 僅送風(fēng) 350 復(fù)生毛刺、層(如同間剝離涂覆)_11111___從該結(jié)果可知，比較例的碳膜包覆鉆頭在鉆孔次數(shù)為350次時發(fā)生毛刺或者層間剝離，與此相對地，本實(shí)施例的碳膜包覆鉆頭在鉆孔次數(shù)為520次之前未發(fā)生毛刺或者層間剝離，從而確認(rèn)通過鋒利的切削刃降低切削阻力并實(shí)現(xiàn)高壽命化。此外，本實(shí)用新型的技術(shù)范圍并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更。[0093]由于實(shí)用新型的碳膜包覆鉆頭具有鋒利的刀尖形狀，因此降低了切削阻力。結(jié)果 是本碳膜包覆鉆頭的使用壽命延長。
權(quán)利要求1.一種碳膜包覆鉆頭(I)，其特征在于，具有 工具基體(2)，具有基體刀尖(2b)和夾著所述基體刀尖(2b)相互鄰接的基體前刀面(2c)及基體后刀面(2d);以及 碳膜(3 )，形成在所述基體刀尖(2b )、所述基體前刀面(2c )及所述基體后刀面(2d)上，在所述碳膜(3)上，在所述基體前刀面(2c)上的區(qū)域及所述基體后刀面(2d)上的區(qū)域分別形成有向所述工具基體凹陷的前刀面?zhèn)鹊陌济?3a)及后刀面?zhèn)鹊陌济?3a)， 所述前刀面?zhèn)鹊陌济?3a)及所述后刀面?zhèn)鹊陌济嬖谒龌w刀尖(2b)上交叉，從而在所述碳膜(3 )上形成碳膜刀尖(3b )， 所述前刀面?zhèn)鹊陌济?3a)與所述后刀面?zhèn)鹊陌济?3a)交叉形成的角度(Θ I)小于所述基體前刀面(2c)與所述基體后刀面(2d)所構(gòu)成的角度(Θ O), 所述碳膜為金剛石膜， 由與所述切削刃正交的面所形成的所述前刀面?zhèn)鹊陌济?3a)及所述后刀面?zhèn)鹊陌济娴钠拭鏋閳A弧形狀， 所述前刀面?zhèn)鹊陌济?3a)及所述后刀面?zhèn)鹊陌济娴钠拭娴膱A弧形狀的曲率半徑在5μ m至3000 μ m的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳膜包覆鉆頭(1)，其特征在于，所述前刀面?zhèn)鹊陌济?3a)及所述后刀面?zhèn)鹊陌济娴脑谂c刀尖正交且沿各自的面的方向上的寬度在10 μ m至2000 μ m的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳膜包覆鉆頭(1)，其特征在于，所述前刀面?zhèn)鹊陌济?3a)及所述后刀面?zhèn)鹊陌济?3a)的深度在2μπι至15 μ m的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳膜包覆鉆頭(1)，其特征在于，所述前刀面?zhèn)鹊陌济?3a)及所述后刀面?zhèn)鹊陌济娴脑谂c刀尖正交的方向上的寬度在10 μ m至2000 μ m的范圍內(nèi)， 所述前刀面?zhèn)鹊陌济?3a )及所述后刀面?zhèn)鹊陌济?3a)的深度在2μπι至15μπι的范圍內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種碳膜包覆鉆頭，該碳膜包覆鉆頭由金剛石覆膜等碳膜包覆，且具有比以往更加鋒利的刃口。另外，提供一種能夠高精度地加工制作該鉆頭的制造方法。該碳膜包覆鉆頭的特征在于，在基體前刀面上的區(qū)域及基體后刀面上的區(qū)域的碳膜上分別形成凹面，這些凹面在基體刀尖上交叉而形成碳膜刀尖，這些凹面的交叉角度小于所述基體前刀面(2c)與所述基體后刀面(2d)所構(gòu)成的角度(θ0)。
文檔編號B23B51/00GK202539640SQ20112054836
公開日2012年11月21日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月26日
發(fā)明者成毛康一郎, 日向野哲, 柳田一也, 豬狩俊一, 高橋正訓(xùn) 申請人:三菱綜合材料株式會社