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明細書 :微細工具の加工方法及び微細工具

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第5459667号 (P5459667)
公開番号 特開2011-156631 (P2011-156631A)
登録日 平成26年1月24日(2014.1.24)
発行日 平成26年4月2日(2014.4.2)
公開日 平成23年8月18日(2011.8.18)
発明の名称または考案の名称 微細工具の加工方法及び微細工具
国際特許分類 B23B   1/00        (2006.01)
B23H   1/04        (2006.01)
FI B23B 1/00 Z
B23H 1/04 Z
請求項の数または発明の数 7
全頁数 10
出願番号 特願2010-021650 (P2010-021650)
出願日 平成22年2月2日(2010.2.2)
審査請求日 平成24年12月27日(2012.12.27)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】899000057
【氏名又は名称】学校法人日本大学
発明者または考案者 【氏名】李 和樹
【氏名】山田 高三
【氏名】三浦 浩一
個別代理人の代理人 【識別番号】100110629、【弁理士】、【氏名又は名称】須藤 雄一
審査官 【審査官】小川 真
参考文献・文献 特開平11-151617(JP,A)
特開2009-113143(JP,A)
特開2006-315156(JP,A)
特開2004-237438(JP,A)
ソ連国特許発明第1301563(SU,A)
調査した分野 B23B 1/00
B23B 5/12
B23H 1/04
B23H 7/22
特許請求の範囲 【請求項1】
棒状ワークの基端部をチャックに保持させ、
前記棒状ワークの先端部を、横切れ刃に負のアプローチ角をなす部分を与えた切削工具により背分力を抑制して旋削し微細な工具先端部を加工する微細工具の加工方法であって、
前記棒状ワークは、前記基端部及び先端部間に工具として使用するときの被把持部を形成するための被把持部加工部を備え、
前記棒状ワークの先端部及び被把持部加工部を前記旋削加工で共に加工し前記被把持部に対し前記工具先端部を同芯に形成する、
ことを特徴とする微細工具の加工方法。
【請求項2】
請求項記載の微細工具の加工方法であって、
前記切削工具に働く背分力を設定以上の切込み量でゼロにする、
ことを特徴とする微細工具の加工方法。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の微細工具の加工方法であって、
前記工具先端部を、軸芯方向に均一径又は異径に形成する、
ことを特徴とする微細工具の加工方法。
【請求項4】
請求項記載の微細工具の加工方法であって、
前記旋削加工を、異なる設計の複数の切削工具を用いて行わせることにより前記工具先端部を軸芯方向に異径に形成する、
ことを特徴とする微細工具の加工方法。
【請求項5】
請求項1~4の何れか1項に記載の微細工具の加工方法により形成された微細工具であって、
前記工具先端部は、軸芯方向に均一径又は異径な微細軸である、
ことを特徴とする微細工具。
【請求項6】
請求項記載の微細工具であって、
前記異径の微細軸は、段付きの微細軸、テーパ形状の微細軸のいずれかである、
ことを特徴とする微細工具。
【請求項7】
請求項5又は6記載の微細工具であって、
前記工具先端部は、放電加工用の電極である、
ことを特徴とする微細工具。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、放電加工用の電極等に供される微細工具の加工方法及び微細工具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、微細工具の製造方法として特許文献1に記載のものがある。この方法は、図13のように、棒状工具本体101を放電加工、電解加工、切削加工、研削加工などにより均一径の微細軸として形成し、この棒状工具本体101の外周部を除去成形が容易な材料のクラッド材103によって被覆し複合構造工具105を形成する。
【0003】
クラッド材103としては、例えば棒状工具本体101の材料よりも融点あるいは昇華点の低い低融点の金属、金属粉末、プラスチック樹脂、透明プラスチック、光硬化樹脂、あるいは低昇華温度材料が用いられている。
【0004】
この複合構造工具105のクラッド材103の一部を除去して棒状工具本体101を必要長さに露出させて微細工具100を製造する。
【0005】
この微細工具100を把持して軸芯周りに回転させつつ放電加工により穴加工や溝加工をするとき、クラッド材103の部分は被把持部として機能する。
【0006】
しかし、かかる製造方法では、棒状工具本体101にクラッド材103を被覆させるものであるため、工具として使用するときに被把持部として機能するクラッド材103の部分と棒状工具本体101の工具先端部との芯出しが難しく、微細穴や微細溝の加工精度に限界があった。
【先行技術文献】
【0007】

【特許文献1】特開2009-202320号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
解決しようとする問題点は、工具としての被把持部に対する工具先端部の芯出しが難しく、微細穴や微細溝等の加工精度に限界があった点である。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、工具としての被把持部に対する工具先端部の芯出しが容易であり、微細穴や微細溝等の加工精度をより向上させることを可能とするために、棒状ワークの基端部をチャックに保持させ、前記棒状ワークの先端部を、横切れ刃に負のアプローチ角をなす部分を与えた切削工具により背分力を抑制して旋削し微細な工具先端部を加工する微細工具の加工方法であって、前記棒状ワークは、前記基端部及び先端部間に工具として使用するときの被把持部を形成するための被把持部加工部を備え、前記棒状ワークの先端部及び被把持部加工部を前記旋削加工で共に加工し前記被把持部に対し前記工具先端部を同芯に形成することを微細工具の加工方法の特徴とする。
【0011】
工具先端部は、軸芯方向に均一径又は異径な微細軸であることを微細工具の主要な特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
棒状ワークの基端部をチャックに保持させ、前記棒状ワークの先端部を、横切れ刃に負のアプローチ角をなす部分を与えた切削工具により背分力を抑制して旋削し微細な工具先端部を加工する微細工具の加工方法であって、前記棒状ワークは、前記基端部及び先端部間に工具として使用するときの被把持部を形成するための被把持部加工部を備え、前記棒状ワークの先端部及び被把持部加工部を前記旋削加工で共に加工し前記被把持部に対し前記工具先端部を同芯に形成する。
【0016】
このため、微細工具の工具としての被把持部に対し、工具先端部を容易に同芯に形成することができる。
【0017】
また、工具先端部が異径の微細軸であっても、被把持部に対し、異径の工具先端部を容易に同芯に形成することができる。
【0018】
工具先端部は、軸芯方向に均一径又は異径な微細軸である。
【0019】
このため、均一径又は異径に応じて対象物を精度よく微細加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】微細工具の加工方法を示す説明図である。(実施例1)
【図2】微細工具の加工方法を示す説明図である。(実施例1)
【図3】工具先端部が、軸芯方向に均一径の微細軸である微細工具の要部斜視図である。(実施例1)
【図4】切削工具の一例を示す要部平面図である。(実施例1)
【図5】切削工具の他の例を示す要部平面図である。(実施例1)
【図6】背分力の値を示すグラフである。(実施例1)
【図7】背分力の値を示すグラフである。(実施例1)
【図8】微細工具の加工方法を示す説明図である。(実施例1)
【図9】工具先端部が、段付きの微細軸である微細工具の要部斜視図である。(実施例1)
【図10】微細工具の加工方法の他の例を示す説明図である。(実施例1)
【図11】工具先端部が、テーパ形状の微細軸である微細工具の要部斜視図である。(実施例1)
【図12】加工穴を示す断面図である。(実施例1)
【図13】微細工具の製造方法の製造過程を概略的に示すもので、(a)は、棒状工具本体をクラッド材によって被覆した複合構造工具の概略的断面図、(b)は、(a)の複合構造工具を加工機械の把持部で把持した状態の概略的断面図、(c)は、(b)の複合構造工具のクラッド材の一部を除去した状態の概略的断面図、(d)は、(c)のピーリング過程が終了して製造された微細工具の概略的斜視図である。(従来例)
【発明を実施するための形態】
【0021】
工具としての被把持部に対して工具先端部の芯出しが容易であり、微細穴や微細溝等の加工精度をより向上させることを可能にするという目的を、工具として使用するときの被把持部となる棒状ワークの基端部をチャックに保持させ、前記棒状ワークの先端部を、横切れ刃に負のアプローチ角をなす部分を与えた切削工具により背分力を抑制して旋削し微細な工具先端部を加工することにより実現した。
【実施例1】
【0022】
図1,図2は、本実施例に係る微細工具の加工方法を示す説明図である。
【実施例1】
【0023】
図1は、棒状ワークの基端部が微細工具として使用するときの被把持部となる場合の加工方法、図2は、被把持部も共に加工する加工方法を示す。
【実施例1】
【0024】
図1の加工方法では、例えば断面円形の棒状ワークW0の基端部1をチャックである旋盤のコレット・チャック3に保持させ、後述する切削工具であるバイトをバイト台に取り付ける。
【実施例1】
【0025】
棒状ワークW0は、加工前の外郭を二点鎖線で追記してある。
【実施例1】
【0026】
棒状ワークW0の先端部5を、横切れ刃に負のアプローチ角をなす部分を与えた切削工具である後述するバイトにより背分力を抑制して旋削し微細な工具先端部11を加工する。
【実施例1】
【0027】
この旋削加工は、切込み量t0で先端部5から長さL0の範囲で行い、被把持部7に対し工具先端部11を同芯に形成する。切込み量t0は、例えば後述のバイト13(図4)又はバイト15(図5)などにより旋削加工することができる。
【実施例1】
【0028】
図2の加工方法でも、例えば断面円形の棒状ワークWの基端部1を旋盤のコレット・チャック3に保持させ、後述する切削工具であるバイトをバイト台に取り付ける。
【実施例1】
【0029】
棒状ワークWは、前記同様加工前の外郭を二点鎖線で追記してある。この棒状ワークWは、前記基端部1及び先端部5間に工具として使用するときに把持する被把持部7を形成するための被把持部加工部9を備えている。被把持部加工部9は、長さHを有している。
【実施例1】
【0030】
前記棒状ワークWの先端部5及び被把持部加工部9をバイトによる旋削加工で共に加工し被把持部7に対し工具先端部11を同芯に形成する。
【実施例1】
【0031】
先端部5及び被把持部加工部9の間では、被把持部加工部9を先に旋削加工する。この旋削加工は、切込み量t1で先端部5から長さL1の範囲で行い、被把持部7を形成する。次に先端部5の旋削加工を行う。この旋削加工は、切込み量t2で先端部5の長さL2の範囲で行い、工具先端部11を形成する。
【実施例1】
【0032】
なお、図2の切込み量t2は、図1の切込み量t0と同一であり、図2の長さL2は、図1の長さL0と同一である。但し、これらの関係は、図3の説明上同一としているのであり、図1、図2において、それぞれ異なる切込み量、長さを選択し、旋削しても良いことはもちろんである。
【実施例1】
【0033】
切込み量t1は、例えば後述のバイト13(図4)により旋削加工し、切込み量t2は、後述のバイト15(図5)により旋削加工することができる。但し、バイトの形状設計によって単一のバイトにより切込み量t1,t2に対応させることもできる。
【実施例1】
【0034】
被把持部7及び工具先端部11の旋削加工後は、ラインCでカットする。
【実施例1】
【0035】
図3は、工具先端部が、軸芯方向に均一径の微細軸である微細工具の要部斜視図である。
【実施例1】
【0036】
図1又は図2の加工方法により、図3の微細工具T1を得ることができる。微細工具T1は、放電加工時等に把持する被把持部7と、例えば、軸芯方向に均一径の微細軸として工具先端部11とを備えている。
【実施例1】
【0037】
工具先端部11は、後述のバイト13,15を用いることにより、例えば、直径0.1mm以下、アスペクト比50以上の軸にすることもできる。
【実施例1】
【0038】
図4,図5は、旋削工具の一例と他の例とを示す要部平面図、図6,図7は、各例の背分力の値を示すグラフである。
【実施例1】
【0039】
図4,図5の切削工具であるバイト13,15は、例えば本願出願人の先の提案である特開2009-113143号に記載された方法により設計されている。
【実施例1】
【0040】
図4のように、バイト13は、円弧形のノーズ部13aと横切れ刃13bとを備えている。横切れ刃13bは、正のアプローチ角α1(例えば=9°)をなす部分A1B1と、例えばゼロのアプローチ角β1をなす部分B1C1とからなっている。
【実施例1】
【0041】
部分A1B1は、切込み量が、例えば0.91mmまでの範囲に対応し、部分B1C1は、切込み量が0.91mmを超える範囲に対応する。
【実施例1】
【0042】
したがって、切削工具であるバイト13には、横切れ刃13bに負のアプローチ角α1をなす部分A1B1を与えた構成となっている。
【実施例1】
【0043】
図5のように、バイト15は、円弧形のノーズ部15aと横切れ刃15bとを備えている。横切れ刃15bは、正のアプローチ角α2(例えば=5°)をなす部分A2B2と、負のアプローチ角β2(例えば=11°)をなす部分B2C2と、例えばゼロのアプローチ角γをなす部分C2D2とからなっている。
【実施例1】
【0044】
部分A2B2は、切込み量が、例えば0.65mmまでの範囲に対応し、部分B2C3は、切込み量が0.65mmを超え1.53mmまでの範囲に対応し、部分C2D2は、切込み量が1.53mmを超える範囲に対応する。
【実施例1】
【0045】
したがって、切削工具であるバイト15には、横切れ刃15bに負のアプローチ角β2をなす部分B2C2を与えた構成となっている。
【実施例1】
【0046】
図4のバイト13を用いた場合、切込み量に対する背分力の変化は、図6のようになる。
【実施例1】
【0047】
図6において、背分力は、当初、切込み量tの増大とともに減少し、t=0.91mmを超えると背分力がゼロとなる。
【実施例1】
【0048】
図5のバイト15を用いた場合、切込み量に対する背分力の変化は、図7のようになる。
【実施例1】
【0049】
図7において、背分力は、当初、切込み量tの増大とともにt=0.65mmまで増加し、t=0.65mmを超えてからt=1.53mmまで減少しはじめ、t=1.53mmを超えるとゼロになる。
【実施例1】
【0050】
したがって、いずれのバイト13,15による場合でも、バイト13,15に働く背分力を設定以上の切込み量でゼロにする。
【実施例1】
【0051】
図8は、微細工具の加工方法の他の例を示す説明図である。
【実施例1】
【0052】
図8の加工方法も基本的には図1と同様であり、同一又は対応する構成部分に同符号又は同符号にAを付し、重複説明は省略する。
【実施例1】
【0053】
一方、図8では、棒状ワークWの先端部5及び被把持部加工部9をバイトによる旋削加工で共に加工し被把持部7に対し工具先端部11Aを同芯に形成する。
【実施例1】
【0054】
先端部5及び被把持部加工部9の間では、被把持部加工部9を切込み量t1で先に旋削加工する。先端部5の旋削加工は、切込み量t3、長さL2の範囲、切込み量t4、長さL3の範囲で順に行い段付きの工具先端部11Aを形成する。
【実施例1】
【0055】
図9は、工具先端部が、軸芯方向に異径な微細軸である微細工具の要部斜視図である。
【実施例1】
【0056】
図9の微細工具T2は、軸芯方向に異径な微細軸であり、工具先端部11Aに、基部1Aa及び先端部11Abを段付き状に備えている。先端部11Abは、直径0.1mm以下にすることができる。
【実施例1】
【0057】
図10は、微細工具の加工方法の他の例を示す説明図である。
【実施例1】
【0058】
図10の加工方法も基本的には図1と同様であり、同一又は対応する構成部分に同符号又は同符号にBを付し、重複説明は省略する。
【実施例1】
【0059】
一方、図9では、棒状ワークWの先端部5及び被把持部加工部9をバイトによる旋削加工で共に加工し被把持部7に対し工具先端部11Bを同芯に形成する。
【実施例1】
【0060】
先端部5及び被把持部加工部9は、被把持部加工部9を切込み量t1で先に旋削加工する。先端部5の加工は、切込み量t5、長さL2の範囲を旋削し、次いで、被把持部7の端部からL2の範囲で送りながら切込み量t6まで切込みを次第に増加させ、テーパ形状の微細軸の工具先端部11Bを形成する。
【実施例1】
【0061】
図11は、工具先端部が、軸芯方向に異径な微細軸である微細工具の要部斜視図である。
【実施例1】
【0062】
図11の微細工具T3は、軸芯方向に異径な微細軸であり、工具先端部11Bがテーパ形状となっている。工具先端部11Bの基端は、直径0.1mm以下にすることができる。
【実施例1】
【0063】
図12は、加工穴を示す断面図である。
【実施例1】
【0064】
工作物17に均一断面の微細穴19a、段付きの微細穴19b、テーパ形状の微細穴19cを形成してある。微細穴19aは、前記微細工具T1を用い、微細穴19bは、前記微細工具T2を用い、微細穴19cは、前記微細工具T3を用いた。
【実施例1】
【0065】
微細工具T1,T2,T3は、放電加工機のチャックに被把持部7を把持させる。この工具を、軸回転させながら工具先端部11,11A,11Bを放電電極として微細穴19a,19b,19cを放電加工する。
【実施例1】
【0066】
この放電加工により、均一径の微細穴19aのみならず、異径の微細穴19b,19cをも正確かつ容易に形成することができる。
【実施例1】
【0067】
特に、棒状ワークWの先端部5及び被把持部加工部9を前記旋削加工で共に加工し前記工具先端部11,11A,11B及び被把持部7を同芯に形成するため、両者間の芯出しが極めて正確かつ容易となり、微細穴19a,19b,19cの放電加工の精度を確実に向上させることができる。
【実施例1】
【0068】
前記旋削加工を、異なる設計の複数のバイト13,15を用いて行わせると、異径の工具先端部11A,11Bを備えた微細工具T2,T3をより正確に形成することができる。
[その他]
微細工具T1,T2,T3は、放電加工の電極以外に、電解加工、切削加工、研削加工などにも適用することができる。
【実施例1】
【0069】
バイト13,15は、背分力を設定以上の切込み量でゼロにする設計としたが、加工する微細工具によっては、多少の配分力が働くものを使用することもできる。
【実施例1】
【0070】
微細工具T1,T2,T3を用いた放電加工等は、穴あけのみならず、溝加工等に適用することもできる。
【符号の説明】
【0071】
1 棒状ワークの基端部
3 コレット・チャック(チャック)
5 棒状ワークの先端部
7 被把持部
9 被把持部加工部
11,11A,11B 工具先端部
13,15 バイト(切削工具)
13b,15b 横切れ刃
t0~t6 切込み量
T1,T2,T3 微細工具
W0,W 棒状ワーク
α1,α2,β1,β2,γ アプローチ角
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7
【図9】
8
【図10】
9
【図11】
10
【図12】
11
【図13】
12