JPH06206101A - 旋削方法 - Google Patents
旋削方法Info
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- JPH06206101A JPH06206101A JP5314634A JP31463493A JPH06206101A JP H06206101 A JPH06206101 A JP H06206101A JP 5314634 A JP5314634 A JP 5314634A JP 31463493 A JP31463493 A JP 31463493A JP H06206101 A JPH06206101 A JP H06206101A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B1/00—Methods for turning or working essentially requiring the use of turning-machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 精密旋盤または超精密旋盤を用いて、硬化鋼
ワークに極めて小さい溝を旋削する方法を提供する。 【構成】 ワークを旋盤のスピンドル上に固定し、外周
面の振れを防止するためワークの整形を予め行い、溝を
切削するワーク表面に切削工具を配置する。旋盤切削速
度及び切削工具送り速度はすべて、工具破損が生じる恐
れのある所定レベルを越えないように制御される。切削
工具は立方晶窒化ホウ素材料から成る溝形状に対応した
先端を有している。この立方晶窒化ホウ素材料は、ワー
クの鋼の炭化物分子の大きさに応じて選択される。
ワークに極めて小さい溝を旋削する方法を提供する。 【構成】 ワークを旋盤のスピンドル上に固定し、外周
面の振れを防止するためワークの整形を予め行い、溝を
切削するワーク表面に切削工具を配置する。旋盤切削速
度及び切削工具送り速度はすべて、工具破損が生じる恐
れのある所定レベルを越えないように制御される。切削
工具は立方晶窒化ホウ素材料から成る溝形状に対応した
先端を有している。この立方晶窒化ホウ素材料は、ワー
クの鋼の炭化物分子の大きさに応じて選択される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、旋削による金属加工分
野に関し、特に硬い工具鋼に極めて小さな溝を切削する
方法に関する。
野に関し、特に硬い工具鋼に極めて小さな溝を切削する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬い工具鋼からなる旋削用ワークへの小
さい溝の切削は様々の用途に適用される。一例として熱
交換器用チューブの製造時が挙げられる。チューブ表面
はその一方または両方にリブまたはフィンなどの要素が
設けられている場合が多く、これにより滑らかな表面を
有するチューブに比較して熱移送を強化することができ
る。このような要素の一例には、チューブの内部表面上
に設けられる縦リブ型があり、平な金属片を円筒形状に
ローラ形成し、かつシーム溶接するチューブの製造過程
において適用される。ローラ形成及び溶接工程に表面強
化型押し工程を加えることにより、平な金属片がチュー
ブ状にロール成形される前、及び溶接される前に、縦リ
ブを形成することが可能である。最近の装置及び技術に
おいては、このような工程により、極めて短時間で多量
のチューブが製造できる。
さい溝の切削は様々の用途に適用される。一例として熱
交換器用チューブの製造時が挙げられる。チューブ表面
はその一方または両方にリブまたはフィンなどの要素が
設けられている場合が多く、これにより滑らかな表面を
有するチューブに比較して熱移送を強化することができ
る。このような要素の一例には、チューブの内部表面上
に設けられる縦リブ型があり、平な金属片を円筒形状に
ローラ形成し、かつシーム溶接するチューブの製造過程
において適用される。ローラ形成及び溶接工程に表面強
化型押し工程を加えることにより、平な金属片がチュー
ブ状にロール成形される前、及び溶接される前に、縦リ
ブを形成することが可能である。最近の装置及び技術に
おいては、このような工程により、極めて短時間で多量
のチューブが製造できる。
【０００３】リブは２個のローラ間で金属片をプレスす
ることにより形成される。少なくともローラの一方は、
金属片に型押しされるリブ型の鏡像となる溝型を有し、
２個のローラ間に生じる圧力により金属片（通常は銅）
は溝の中に入り込み、熱効率を強化するためのリブが形
成される。空調及び冷却システムなどの外気排出冷却型
（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ ｔｏ ａｉｒ）熱交換器に
通常使用されるチューブを形成するのに必要な金属片の
幅は３ｃｍである。金属片上の前記の幅には熱効率向上
のためのリブが型押しされ、そのリブ数は約７０から８
０本で、その高さは約０．２５ｍｍであって非常に小さ
い。従って型押しローラの溝も同様に小さい。
ることにより形成される。少なくともローラの一方は、
金属片に型押しされるリブ型の鏡像となる溝型を有し、
２個のローラ間に生じる圧力により金属片（通常は銅）
は溝の中に入り込み、熱効率を強化するためのリブが形
成される。空調及び冷却システムなどの外気排出冷却型
（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ ｔｏ ａｉｒ）熱交換器に
通常使用されるチューブを形成するのに必要な金属片の
幅は３ｃｍである。金属片上の前記の幅には熱効率向上
のためのリブが型押しされ、そのリブ数は約７０から８
０本で、その高さは約０．２５ｍｍであって非常に小さ
い。従って型押しローラの溝も同様に小さい。
【０００４】型押しローラは、工具鋼のように耐摩耗性
の非常に硬い材料から作られていなければならない。リ
ブ加工時には、溝を設けた型押しローラに圧縮力が作用
するだけではなく、ローラ上で互いに隣接する溝間の金
属にもせん断力が作用する。このためローラの金属にも
非常に高い強度が要求され、ローラの溝間の金属にかか
る局所的な応力の集中の発生を低減させる形状を有して
いなければならない。従って溝を設けた型押しローラに
設けられる個々の溝の外形状には、高い均一性が要求さ
れる。
の非常に硬い材料から作られていなければならない。リ
ブ加工時には、溝を設けた型押しローラに圧縮力が作用
するだけではなく、ローラ上で互いに隣接する溝間の金
属にもせん断力が作用する。このためローラの金属にも
非常に高い強度が要求され、ローラの溝間の金属にかか
る局所的な応力の集中の発生を低減させる形状を有して
いなければならない。従って溝を設けた型押しローラに
設けられる個々の溝の外形状には、高い均一性が要求さ
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】型押しローラを形成す
るのに好適な強度と硬度を十分に有する金属に、所望の
大きさの溝を形成することは一般には困難である。従来
は、一例として、適当な研磨車輪を用いて溝をローラに
研削加工する方法がある。しかしこの方法では、研磨車
輪は徐々に摩耗して溝が劣化するため、比較的頻繁に目
直しを行わなければならず、時間を要するため、結果的
にコストがかかる。また研削技術に限界があるため、こ
の方法により所望の溝形状を形成することは不可能であ
る。
るのに好適な強度と硬度を十分に有する金属に、所望の
大きさの溝を形成することは一般には困難である。従来
は、一例として、適当な研磨車輪を用いて溝をローラに
研削加工する方法がある。しかしこの方法では、研磨車
輪は徐々に摩耗して溝が劣化するため、比較的頻繁に目
直しを行わなければならず、時間を要するため、結果的
にコストがかかる。また研削技術に限界があるため、こ
の方法により所望の溝形状を形成することは不可能であ
る。
【０００６】本発明の技術的課題は、上記問題に鑑み、
非常に硬くて強い工具鋼のワークに極めて小さな溝を形
成する方法であって、さらに過度に時間が掛からず様々
な断面の溝を形成する方法を提供することである。
非常に硬くて強い工具鋼のワークに極めて小さな溝を形
成する方法であって、さらに過度に時間が掛からず様々
な断面の溝を形成する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る旋削方法
は、精密旋盤または超精密旋盤を用い、予め外周面の振
れを前記旋盤の公差限界内に収めるように整形された硬
化工具鋼ワークの円周表面に溝を旋削する方法であっ
て、立方晶窒化ホウ素材料から成る切削先端を有する切
削工具を以下の（ａ），（ｂ）の基準に従って選択し、 （ａ）ワークとなる前記硬化工具鋼が比較的大きな炭化
物分子（約２５から５０ミクロン）を有する場合には、
ジェネラル エレクトリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ）のＢ６５００などのような高い耐破損性
を有する立方晶窒化ホウ素材料を有する切削先端を選
択。
は、精密旋盤または超精密旋盤を用い、予め外周面の振
れを前記旋盤の公差限界内に収めるように整形された硬
化工具鋼ワークの円周表面に溝を旋削する方法であっ
て、立方晶窒化ホウ素材料から成る切削先端を有する切
削工具を以下の（ａ），（ｂ）の基準に従って選択し、 （ａ）ワークとなる前記硬化工具鋼が比較的大きな炭化
物分子（約２５から５０ミクロン）を有する場合には、
ジェネラル エレクトリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ）のＢ６５００などのような高い耐破損性
を有する立方晶窒化ホウ素材料を有する切削先端を選
択。
【０００８】（ｂ）前記硬化工具鋼が比較的小さい炭化
物分子（２５ミクロン以下）を有する場合には、デビア
ス社（Ｄｅｂｅｅｒｓ）のＤＢＣ５０などのような高い
硬度と耐摩耗性を有する立方晶窒化ホウ素材料を有する
切削先端を選択。
物分子（２５ミクロン以下）を有する場合には、デビア
ス社（Ｄｅｂｅｅｒｓ）のＤＢＣ５０などのような高い
硬度と耐摩耗性を有する立方晶窒化ホウ素材料を有する
切削先端を選択。
【０００９】前記溝を切削するために好適な形状を形成
するよう切削先端を形成し、前記切削工具の縦軸が、正
確に前記円周表面に垂直になるように前記切削工具を前
記円周表面に向けて配置し、前記円周表面上の点の直線
速度が毎分８０メートルから２００メートルになるよう
に前記ワークの回転速度を設定し、工具送り速度がワー
クの毎回転５ミクロンから２０ミクロンにて前記円周表
面に前記溝を切削することを特徴としている。
するよう切削先端を形成し、前記切削工具の縦軸が、正
確に前記円周表面に垂直になるように前記切削工具を前
記円周表面に向けて配置し、前記円周表面上の点の直線
速度が毎分８０メートルから２００メートルになるよう
に前記ワークの回転速度を設定し、工具送り速度がワー
クの毎回転５ミクロンから２０ミクロンにて前記円周表
面に前記溝を切削することを特徴としている。
【００１０】また請求項２では、前記直線速度が毎分１
６０メートルであることを特徴とする。
６０メートルであることを特徴とする。
【００１１】また請求項３では、前記工具送り速度が毎
回転２０ミクロンであることを特徴とする。
回転２０ミクロンであることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の方法においては、非常に硬い合金鋼か
ら成る旋削用ブランクをワークとして使用する。本発明
にて使用される旋盤は精密タイプまたは超精密タイプで
あり、約数ミクロン単位の正確さを有するため、旋削ブ
ランクを正確に位置決めし回転させると同時に、旋削ブ
ランクに対する切削工具の位置を極めて精密に制御する
ことができる。
ら成る旋削用ブランクをワークとして使用する。本発明
にて使用される旋盤は精密タイプまたは超精密タイプで
あり、約数ミクロン単位の正確さを有するため、旋削ブ
ランクを正確に位置決めし回転させると同時に、旋削ブ
ランクに対する切削工具の位置を極めて精密に制御する
ことができる。
【００１３】また切削工具は非常に高い硬度及び強度を
有する立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）の先端を有している
ため、ブランクに所望の溝形状を正確に旋削できる。旋
削ブランクは旋盤内にて極めて精密に位置決めされるた
め、外れは最少限に低減され、又は防止される。また切
削工具も同様に溝を形成するブランク表面に合わせて位
置決めされるので、切削動作中、刃物の側部負荷は最少
限となる。前述のような正確な位置決めは精密タイプま
たは超精密タイプの旋盤機械によってのみ可能である。
旋盤の回転速度は精密に制御されているため、切削工具
を通過するワークの直線速度は所定の最適範囲値内であ
る。切削工具のワークへの送り速度もまた精密に制御さ
れるため、その速度は所定の最適範囲値内である。
有する立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）の先端を有している
ため、ブランクに所望の溝形状を正確に旋削できる。旋
削ブランクは旋盤内にて極めて精密に位置決めされるた
め、外れは最少限に低減され、又は防止される。また切
削工具も同様に溝を形成するブランク表面に合わせて位
置決めされるので、切削動作中、刃物の側部負荷は最少
限となる。前述のような正確な位置決めは精密タイプま
たは超精密タイプの旋盤機械によってのみ可能である。
旋盤の回転速度は精密に制御されているため、切削工具
を通過するワークの直線速度は所定の最適範囲値内であ
る。切削工具のワークへの送り速度もまた精密に制御さ
れるため、その速度は所定の最適範囲値内である。
【００１４】
【実施例】以下、添付の図面とともに本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００１５】図１、図２及び図３は本発明による旋削方
法の一実施例を図示したものである。図１には、旋削に
より得られた型押しローラ１０が示されており、ローラ
１０の円周表面１１には、ローラ１０の中心に沿って、
多数の溝の加工ゾーン１２が示されている。また図２に
は熱交換器チューブ製造ラインにおいて、ローラ型押し
部に取り付けられて動作する型押しローラ１０が図示さ
れている。加工ゾーン１２には、拡大断面図である図３
に示されるように、円周を平行に走る多数の溝１３を設
けている。チューブ用の金属片供給源（図示せず）より
供給される銅片３０は、図２のように型押しローラ１０
とバッキングロ−ラ２０との間を通過する。型押し車輪
ローラ１０とバッキングローラ２０との間の距離は銅片
３０の厚さより小さく、従って、銅片がローラ間を通過
すると同時に、銅片の金属は加工ゾーン１２における溝
１３内に押し込まれる。この工程により銅片３０上には
縦リブ型、すなわち熱効率強化部分３１が形成される。
チューブ製造工程の次工程（図示されず）では、銅片を
チューブ形状にロール成形し、銅片の２つの接合端部の
間に形成されたシームを溶接する。
法の一実施例を図示したものである。図１には、旋削に
より得られた型押しローラ１０が示されており、ローラ
１０の円周表面１１には、ローラ１０の中心に沿って、
多数の溝の加工ゾーン１２が示されている。また図２に
は熱交換器チューブ製造ラインにおいて、ローラ型押し
部に取り付けられて動作する型押しローラ１０が図示さ
れている。加工ゾーン１２には、拡大断面図である図３
に示されるように、円周を平行に走る多数の溝１３を設
けている。チューブ用の金属片供給源（図示せず）より
供給される銅片３０は、図２のように型押しローラ１０
とバッキングロ−ラ２０との間を通過する。型押し車輪
ローラ１０とバッキングローラ２０との間の距離は銅片
３０の厚さより小さく、従って、銅片がローラ間を通過
すると同時に、銅片の金属は加工ゾーン１２における溝
１３内に押し込まれる。この工程により銅片３０上には
縦リブ型、すなわち熱効率強化部分３１が形成される。
チューブ製造工程の次工程（図示されず）では、銅片を
チューブ形状にロール成形し、銅片の２つの接合端部の
間に形成されたシームを溶接する。
【００１６】前述の方法によりローラで型押しされた銅
片の一例としては、約３ｃｍ幅の強化部分３１内に７０
本以上のリブが形成されている。従ってローラ１０に必
要な各々の溝１３は極めて狭く、互いに非常に接近して
おり、また隣接する溝１３と溝１３との間の壁部１４も
非常に狭い。銅片を加工する際に、壁部１４の金属には
非常に高い側面応力がかかる。しかしながら、溝１３の
ベースの半径Ｒが所定の許容範囲内であれば、応力によ
り溝壁部が割れる可能性は少ない。
片の一例としては、約３ｃｍ幅の強化部分３１内に７０
本以上のリブが形成されている。従ってローラ１０に必
要な各々の溝１３は極めて狭く、互いに非常に接近して
おり、また隣接する溝１３と溝１３との間の壁部１４も
非常に狭い。銅片を加工する際に、壁部１４の金属には
非常に高い側面応力がかかる。しかしながら、溝１３の
ベースの半径Ｒが所定の許容範囲内であれば、応力によ
り溝壁部が割れる可能性は少ない。
【００１７】金属の旋削ブランクに極めて小さい溝を形
成する従来の方法、すなわち研磨研削による形成方法で
は、完全に円形の溝底部を有する溝を形成することはで
きない。
成する従来の方法、すなわち研磨研削による形成方法で
は、完全に円形の溝底部を有する溝を形成することはで
きない。
【００１８】図４は研削により形成された従来の溝１
２′の断面図である。これによれば溝の底部は平らであ
り、溝底部の両側には各々非常に小さな半径Ｒ′を設け
た湾曲部が設けられている。この半径が小さいため、溝
のベースのエッジが応力を高める作用を生じることにな
り、壁部１４′が割れる可能性が高まる。また従来の方
法では溝頭部に図示するように、面取りもしくは丸い肩
部１５′を形成することはできるが、鋭い肩部を形成す
ることは不可能である。さらに研削に使用する研削車輪
は摩耗により形が崩れてしまうので、使用者が頻繁に目
直しを行わないと溝の形や切削が変化してしまう。
２′の断面図である。これによれば溝の底部は平らであ
り、溝底部の両側には各々非常に小さな半径Ｒ′を設け
た湾曲部が設けられている。この半径が小さいため、溝
のベースのエッジが応力を高める作用を生じることにな
り、壁部１４′が割れる可能性が高まる。また従来の方
法では溝頭部に図示するように、面取りもしくは丸い肩
部１５′を形成することはできるが、鋭い肩部を形成す
ることは不可能である。さらに研削に使用する研削車輪
は摩耗により形が崩れてしまうので、使用者が頻繁に目
直しを行わないと溝の形や切削が変化してしまう。
【００１９】本発明の方法を実施するには、精密旋盤ま
たは超精密旋盤の使用が必要である。精密旋盤は、ワー
クの取り付けと切削工具の位置決めとが、約５ミクロン
から１０ミクロン単位で行え、スピンドルの振れは約１
ミクロン以下の単位となる。超精密旋盤の場合、精密度
は約１／２ミクロンまたは１／１０ミクロンより小さい
単位である。これらに比較すると、通常の金属工具を製
作する旋盤の外れ精密度は５ミクロンから８ミクロンで
あるため、切削力に変化が生じ、切削工具が破損する原
因となる。本発明の実施のためには、スピンドルの振れ
が十分に小さく、ワークに合わせた正確な位置決めが可
能な精密旋盤が必要となる。
たは超精密旋盤の使用が必要である。精密旋盤は、ワー
クの取り付けと切削工具の位置決めとが、約５ミクロン
から１０ミクロン単位で行え、スピンドルの振れは約１
ミクロン以下の単位となる。超精密旋盤の場合、精密度
は約１／２ミクロンまたは１／１０ミクロンより小さい
単位である。これらに比較すると、通常の金属工具を製
作する旋盤の外れ精密度は５ミクロンから８ミクロンで
あるため、切削力に変化が生じ、切削工具が破損する原
因となる。本発明の実施のためには、スピンドルの振れ
が十分に小さく、ワークに合わせた正確な位置決めが可
能な精密旋盤が必要となる。
【００２０】本発明の方法により溝を旋削するに十分な
精密さを有する入手可能な種々の旋盤は次の通りであ
る。例えばボリー（Ｂｏｌｅｙ）ＢＤＮ １６０、コン
クエスト（Ｃｏｎｑｕｅｓｔ）Ｔ ４２ ＳＰ、オクマ
（Ｏｋｕｍａ）ＬＰ １５などがあり、超精密旋盤はヘ
ンブルグ社（Ｈｅｍｂｒｕｇ）製のものがある。これら
の旋盤は従来の旋盤と同様の基本的特徴を有するが、主
に精密さにおいて従来のものと異なり、制御可能な様々
の旋盤機能を有している。
精密さを有する入手可能な種々の旋盤は次の通りであ
る。例えばボリー（Ｂｏｌｅｙ）ＢＤＮ １６０、コン
クエスト（Ｃｏｎｑｕｅｓｔ）Ｔ ４２ ＳＰ、オクマ
（Ｏｋｕｍａ）ＬＰ １５などがあり、超精密旋盤はヘ
ンブルグ社（Ｈｅｍｂｒｕｇ）製のものがある。これら
の旋盤は従来の旋盤と同様の基本的特徴を有するが、主
に精密さにおいて従来のものと異なり、制御可能な様々
の旋盤機能を有している。
【００２１】図８及び図９は、旋盤を用いて切削工具４
０によりローラ１０の円周表面１１に沿って溝を切削加
工する状態を示す旋盤要部の側面図及び上面図である。
ワークとなるローラ１０は、旋盤７０のチャック７２上
に取り付けられ、チャック７２は主軸台７１内の駆動部
（図示せず）により回転する。切削工具４０は切り込み
装置７４上に配された工具ホルダ７５に固定されてい
る。また切り込み装置７４は切削台７３上に取り付けら
れている。ローラ１０に応じた切削工具４０の位置と移
動は、切削台７３と切り込み装置７４の位置及び移動に
より規定される。精密旋盤及び超精密旋盤の場合、この
位置及び移動はコンピュータ（図示せず）により制御さ
れる。
０によりローラ１０の円周表面１１に沿って溝を切削加
工する状態を示す旋盤要部の側面図及び上面図である。
ワークとなるローラ１０は、旋盤７０のチャック７２上
に取り付けられ、チャック７２は主軸台７１内の駆動部
（図示せず）により回転する。切削工具４０は切り込み
装置７４上に配された工具ホルダ７５に固定されてい
る。また切り込み装置７４は切削台７３上に取り付けら
れている。ローラ１０に応じた切削工具４０の位置と移
動は、切削台７３と切り込み装置７４の位置及び移動に
より規定される。精密旋盤及び超精密旋盤の場合、この
位置及び移動はコンピュータ（図示せず）により制御さ
れる。
【００２２】図１０は本発明の方法を実施する際に必要
な工程を示したフローチャートである。工程１０１及び
１０２では、ワークはまず旋盤のチャックに取り付けら
れ、表面の振れを防止するために外周面を旋削して予め
整形を行う。また２０１及び２０２ではワークの組成に
適した物理的属性を有する切削工具が選択される。工具
の先端は所望の溝を切削するために必要な形に形成され
ている。工程３０１では切削される円筒状の表面に工具
の縦軸Ａが正確に垂直になるよう切削工具を配置する。
工程３０２では旋盤の回転速度が好適な速度に設定され
る。最後に工程３０３では切削工具は適度な切り込み速
度でワークへ突入し、溝を切削する。ワークに複数の溝
を切削する場合、切削工具は次の位置へ移動し、３０１
から３０３の工程が繰り返される。
な工程を示したフローチャートである。工程１０１及び
１０２では、ワークはまず旋盤のチャックに取り付けら
れ、表面の振れを防止するために外周面を旋削して予め
整形を行う。また２０１及び２０２ではワークの組成に
適した物理的属性を有する切削工具が選択される。工具
の先端は所望の溝を切削するために必要な形に形成され
ている。工程３０１では切削される円筒状の表面に工具
の縦軸Ａが正確に垂直になるよう切削工具を配置する。
工程３０２では旋盤の回転速度が好適な速度に設定され
る。最後に工程３０３では切削工具は適度な切り込み速
度でワークへ突入し、溝を切削する。ワークに複数の溝
を切削する場合、切削工具は次の位置へ移動し、３０１
から３０３の工程が繰り返される。
【００２３】ワークは旋盤のスピンドル上に正確に配置
されていなければならない。そして、ワークの軸とスピ
ンドルの回転軸とが正確に一致し、かつこれらの軸線と
外部表面上のすべての点が等距離となるように予め外部
表面（図１の符号１２部分）を円筒面に旋削し整形す
る。
されていなければならない。そして、ワークの軸とスピ
ンドルの回転軸とが正確に一致し、かつこれらの軸線と
外部表面上のすべての点が等距離となるように予め外部
表面（図１の符号１２部分）を円筒面に旋削し整形す
る。
【００２４】本発明を実施する際に用いられる切削工具
は極めて硬い切削先端を設けていなければならず、立方
晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）先端を設けた工具が用いられ
る。
は極めて硬い切削先端を設けていなければならず、立方
晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）先端を設けた工具が用いられ
る。
【００２５】図５及び図６には各々好適な工具の上面図
と側面図が示されている。図７は図５の符号ＶＩＩによ
り示される部分の詳細図である。工具４０としては、先
端が３５゜の角度（角度β）を持つ国際標準化機構（Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ
ｆｏｒ ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）に規定され
る工具、ＶＮＭＡ１６０４８を使用する。工具４０のベ
ース４５は超硬合金材料により形成され、切削部分４１
は立方晶窒化ホウ素材料４２の層により形成される。立
方晶窒化ホウ素材料４２は超硬合金材料４３と銀ロー付
け材料４４の層によりベース４５に固着されている。先
端４６には研削などの好適な加工が施され、旋削すべき
溝（図３の溝１３など）に適した形状を形成する。先端
４６の寸法はかなり小さくすることができる。例えば、
型押しローラ１０上に溝を切削する際に良好な成果を示
した切削工具の一つは、その先端半径（図７のＲ）が４
０ミクロンで、角度（α）は１５゜で、切削深さ（Ｄ）
は約３００ミクロンであった。
と側面図が示されている。図７は図５の符号ＶＩＩによ
り示される部分の詳細図である。工具４０としては、先
端が３５゜の角度（角度β）を持つ国際標準化機構（Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ
ｆｏｒ ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）に規定され
る工具、ＶＮＭＡ１６０４８を使用する。工具４０のベ
ース４５は超硬合金材料により形成され、切削部分４１
は立方晶窒化ホウ素材料４２の層により形成される。立
方晶窒化ホウ素材料４２は超硬合金材料４３と銀ロー付
け材料４４の層によりベース４５に固着されている。先
端４６には研削などの好適な加工が施され、旋削すべき
溝（図３の溝１３など）に適した形状を形成する。先端
４６の寸法はかなり小さくすることができる。例えば、
型押しローラ１０上に溝を切削する際に良好な成果を示
した切削工具の一つは、その先端半径（図７のＲ）が４
０ミクロンで、角度（α）は１５゜で、切削深さ（Ｄ）
は約３００ミクロンであった。
【００２６】工具が縦軸Ａに対して正確に対称位置をな
すことは、切削工具を製造する際に重要なことである。
少しでも対象位置から外れると、旋削中に応力が発生し
て切削工具を破損する場合がある。ＣＢＮ先端の属性
は、溝が旋削される鋼の組成を基準として、最適な性能
を有するものを選択しなければならない。型押しローラ
として使用する好適な鋼は、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼学会）
によるＤ２工具鋼である。Ｄ２工具鋼は５０〜６０のロ
ックウェル硬度Ｃを有する炭化物及びクロムを多量に含
有した鋼である。Ｄ２工具鋼に含有される極めて硬い炭
化物分子は比較的大きい（約２５から５００ミクロン）
ため、分子のなかには必要な切削工具の先端直径より大
きいものがある。旋削中、工具先端が炭化物分子を通過
する際に、工具にかかる力は非常に大きいが、鋼内の非
炭化物基質を通過する際、この力ははるかに小さくな
る。工具にかかる切削力の変化は疲労破壊の可能性を招
くので、このようなタイプの鋼をワークとする場合、Ｃ
ＢＮ切削材料は高い耐破損性を有すると同時に、高い硬
度と耐摩耗性を有していなければならない。これに対
し、ワークとなる鋼が比較的ざらついた炭化物を含有し
ている場合、旋削時に別の問題が発生する。このタイプ
の鋼の一例としてＣＰＭ（るつぼ分子冶金）９Ｖが挙げ
られる。この鋼は２５ミクロン以下の炭化物分子と５３
〜５８のロックウェル硬度Ｃを有している。このタイプ
の鋼を旋削するのに必要とされる力はＤ２のような鋼に
必要とされる力よりはるかに大きいが、切削時に工具先
端にかかる力ははるかに小さい。従って疲労破壊に対す
る耐性はあまり重要ではないが、この場合、切削に用い
られる工具はさらに硬く摩耗に強くなければならない。
すことは、切削工具を製造する際に重要なことである。
少しでも対象位置から外れると、旋削中に応力が発生し
て切削工具を破損する場合がある。ＣＢＮ先端の属性
は、溝が旋削される鋼の組成を基準として、最適な性能
を有するものを選択しなければならない。型押しローラ
として使用する好適な鋼は、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼学会）
によるＤ２工具鋼である。Ｄ２工具鋼は５０〜６０のロ
ックウェル硬度Ｃを有する炭化物及びクロムを多量に含
有した鋼である。Ｄ２工具鋼に含有される極めて硬い炭
化物分子は比較的大きい（約２５から５００ミクロン）
ため、分子のなかには必要な切削工具の先端直径より大
きいものがある。旋削中、工具先端が炭化物分子を通過
する際に、工具にかかる力は非常に大きいが、鋼内の非
炭化物基質を通過する際、この力ははるかに小さくな
る。工具にかかる切削力の変化は疲労破壊の可能性を招
くので、このようなタイプの鋼をワークとする場合、Ｃ
ＢＮ切削材料は高い耐破損性を有すると同時に、高い硬
度と耐摩耗性を有していなければならない。これに対
し、ワークとなる鋼が比較的ざらついた炭化物を含有し
ている場合、旋削時に別の問題が発生する。このタイプ
の鋼の一例としてＣＰＭ（るつぼ分子冶金）９Ｖが挙げ
られる。この鋼は２５ミクロン以下の炭化物分子と５３
〜５８のロックウェル硬度Ｃを有している。このタイプ
の鋼を旋削するのに必要とされる力はＤ２のような鋼に
必要とされる力よりはるかに大きいが、切削時に工具先
端にかかる力ははるかに小さい。従って疲労破壊に対す
る耐性はあまり重要ではないが、この場合、切削に用い
られる工具はさらに硬く摩耗に強くなければならない。
【００２７】Ｄ２のような鋼を切削するのに用いられる
好適なＣＢＮ材料としてはジェネラル エレクトリック
社（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）のＢ６５００
などがあり、ＣＰＭ９Ｖのような鋼に用いられる好適な
ＣＢＮ材料としてはデビアス社（Ｄｅｂｅｅｒｓ）のＤ
ＢＣ５０がある。
好適なＣＢＮ材料としてはジェネラル エレクトリック
社（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）のＢ６５００
などがあり、ＣＰＭ９Ｖのような鋼に用いられる好適な
ＣＢＮ材料としてはデビアス社（Ｄｅｂｅｅｒｓ）のＤ
ＢＣ５０がある。
【００２８】硬い鋼に極めて小さい溝を切削する場合に
重要なことはワークに対する切削工具の調心である。刃
物がワーク内に突入する際、刃物の中心（図７の縦軸
Ａ）は円周表面１２に正確に垂直に配置されていなけれ
ばならない。旋削中、刃物の軸が垂直でないと応力が働
き、刃物の先端は容易に砕ける。
重要なことはワークに対する切削工具の調心である。刃
物がワーク内に突入する際、刃物の中心（図７の縦軸
Ａ）は円周表面１２に正確に垂直に配置されていなけれ
ばならない。旋削中、刃物の軸が垂直でないと応力が働
き、刃物の先端は容易に砕ける。
【００２９】また、切削速度及び切削工具送り速度は、
所定範囲内にある必要がある。切削速度、すなわち円筒
形の表面１２上の各点の直線速度は、毎分８０〜２００
メートルでなければならず、特に毎分１６０メートルが
好ましい。この速度範囲を下回ると、切削工具の摩耗が
非常に速くなる。また反対にこの速度範囲を越えると、
加工に伴ってワークが過熱するため、鋼の構造を破壊
し、その強度及び属性を変化させてしまう。また切削工
具送り速度は、一回転につき１０〜２０ミクロンでなけ
ればならず、一回転につき２０ミクロンが好ましい。送
り速度がこの範囲を下回ると切削工具制御装置の性能の
限界を下回ってしまい、送り速度の正確な制御が非常に
困難か、あるいは、不可能となり、刃物位置決め装置が
円滑に動かずにワークに不均一な刃物送りが発生する。
この結果、刃物が破損する可能性が生じる。一方、送り
速度が上記の上限範囲を越えると、刃物に対して負荷が
生じ、刃物破損の可能性が生じる。
所定範囲内にある必要がある。切削速度、すなわち円筒
形の表面１２上の各点の直線速度は、毎分８０〜２００
メートルでなければならず、特に毎分１６０メートルが
好ましい。この速度範囲を下回ると、切削工具の摩耗が
非常に速くなる。また反対にこの速度範囲を越えると、
加工に伴ってワークが過熱するため、鋼の構造を破壊
し、その強度及び属性を変化させてしまう。また切削工
具送り速度は、一回転につき１０〜２０ミクロンでなけ
ればならず、一回転につき２０ミクロンが好ましい。送
り速度がこの範囲を下回ると切削工具制御装置の性能の
限界を下回ってしまい、送り速度の正確な制御が非常に
困難か、あるいは、不可能となり、刃物位置決め装置が
円滑に動かずにワークに不均一な刃物送りが発生する。
この結果、刃物が破損する可能性が生じる。一方、送り
速度が上記の上限範囲を越えると、刃物に対して負荷が
生じ、刃物破損の可能性が生じる。
【００３０】本発明の方法によればワークに小さな溝を
砥石での研磨により形成する従来の方法に比べ、コスト
面、時間短縮などの面ではるかに有利である。例えば本
明細書に開示される型押しローラにおける溝の旋削に要
する時間は１５分であるが、同様のことを従来の研磨法
を用いて試みると８時間から１０時間を要する。さらに
従来の研磨工程では所望の形状の溝を形成することが不
可能な場合がある。
砥石での研磨により形成する従来の方法に比べ、コスト
面、時間短縮などの面ではるかに有利である。例えば本
明細書に開示される型押しローラにおける溝の旋削に要
する時間は１５分であるが、同様のことを従来の研磨法
を用いて試みると８時間から１０時間を要する。さらに
従来の研磨工程では所望の形状の溝を形成することが不
可能な場合がある。
【００３１】以上、図面とともに本発明の実施例を説明
したが、本発明の趣旨及び範囲を逸脱しない限り、種々
の変更が行われ得るものである。
したが、本発明の趣旨及び範囲を逸脱しない限り、種々
の変更が行われ得るものである。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から分かるように、本発明に
よれば、人髪にほぼ等しい幅を有する極めて小さな溝を
旋削によって硬い工具鋼に形成することができる。この
ような溝の形成に必要な切削工具は非常に小さく、これ
を折らずに硬い鋼に溝を旋削することは従来においては
不可能とされてきた。しかし本発明の方法によれば、非
常に小さな溝をワークに旋盤切削することが可能とな
る。またこの旋削による溝形成は比較的時間がかからな
いため、型押しローラに掛かる全体的コストを低減する
ことができる。
よれば、人髪にほぼ等しい幅を有する極めて小さな溝を
旋削によって硬い工具鋼に形成することができる。この
ような溝の形成に必要な切削工具は非常に小さく、これ
を折らずに硬い鋼に溝を旋削することは従来においては
不可能とされてきた。しかし本発明の方法によれば、非
常に小さな溝をワークに旋盤切削することが可能とな
る。またこの旋削による溝形成は比較的時間がかからな
いため、型押しローラに掛かる全体的コストを低減する
ことができる。
【図１】本発明により形成された溝部分を有する型押し
ローラの斜視図である。
ローラの斜視図である。
【図２】縦リブが金属片にローラ型押しされるローラ部
分の斜視図である。
分の斜視図である。
【図３】本発明の方法により型押しローラに切削された
典型的な溝形状の断面図である。
典型的な溝形状の断面図である。
【図４】従来技術の方法により型押しローラに加工され
た典型的な溝形状の断面図である。
た典型的な溝形状の断面図である。
【図５】本発明の方法において用いられる切削工具の上
面図である。
面図である。
【図６】本発明の方法において用いられる切削工具の側
面図である。
面図である。
【図７】図５に図示された切削工具の先端の拡大平面図
である。
である。
【図８】旋盤の要部の側面図である。
【図９】旋盤の要部の正面図である。
【図１０】本発明の方法の流れを示すフローチャートで
ある。
ある。
１０…型押しローラ １１…円周表面 １２…加工ゾーン １３…溝 １４…壁部 ２０…バッキングロ−ラ ３０…金属片 ３１…強化部分 ４０…切削工具 ４２…ＣＢＮ材料層 ４３…超硬合金 ４５…ベース ７０…旋盤 ７２…チャック ７３…往復台 ７４…切り込み装置
Claims (3)
- 【請求項１】 精密旋盤または超精密旋盤を用い、予め
外周面の振れを前記旋盤の公差限界内に収めるように整
形された硬化工具鋼ワーク（１０）の円周表面（１１）
に溝（１３）を旋削する方法であって、 立方晶窒化ホウ素材料から成る切削先端（４６）を有す
る切削工具（４０）を以下の（ａ），（ｂ）の基準に従
って選択し、 （ａ）ワークとなる前記硬化工具鋼が比較的大きな炭化
物分子（約２５から５０ミクロン）を有する場合には、
高い耐破損性を有する立方晶窒化ホウ素材料を有する切
削先端を選択。 （ｂ）前記硬化工具鋼が比較的小さい炭化物分子（２５
ミクロン以下）を有する場合には、高い硬度と耐摩耗性
を有する立方晶窒化ホウ素材料を有する切削先端を選
択。 前記溝を切削するために好適な形状を形成するよう切削
先端を形成し、 前記切削工具の縦軸が、正確に前記円周表面に垂直にな
るように前記切削工具を前記円周表面に向けて配置し、 前記円周表面上の点の直線速度が毎分８０メートルから
２００メートルになるように前記ワークの回転速度を設
定し、 工具送り速度がワークの毎回転５ミクロンから２０ミク
ロンにて前記円周表面に前記溝を切削することを特徴と
する旋削方法。 - 【請求項２】 前記直線速度が毎分１６０メートルであ
ることを特徴とする請求項１に記載の旋削方法。 - 【請求項３】 前記工具送り速度が毎回転２０ミクロン
であることを特徴とする請求項１に記載の旋削方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/991,605 US5331871A (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Method of turning grooves |
| US991,605 | 1992-12-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06206101A true JPH06206101A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=25537381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5314634A Pending JPH06206101A (ja) | 1992-12-16 | 1993-12-15 | 旋削方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5331871A (ja) |
| EP (1) | EP0603109B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06206101A (ja) |
| DE (1) | DE69309870T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5765836A (en) * | 1996-01-18 | 1998-06-16 | Marubeni Tubulars, Inc. | Sealing system |
| JP2985886B2 (ja) * | 1997-10-21 | 1999-12-06 | 住友電気工業株式会社 | 焼入鋼の高精度切削加工方法 |
| US20040099991A1 (en) * | 2002-11-26 | 2004-05-27 | Karl Shaw | Apparatus and method for balanced embossing |
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| CN116586908B (zh) * | 2023-05-19 | 2026-04-17 | 中国航发成都发动机有限公司 | 航空零件氰化面的加工方法 |
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|---|---|---|---|---|
| DK338978A (da) * | 1977-08-02 | 1979-02-03 | Automated Optics | Kontaktlinse samt fremgangsmaade og maskine til fremstilling af saadanne linser |
| US4655105A (en) * | 1984-08-31 | 1987-04-07 | Leemax Manufacturing Corporation | Workpiece and method of forming the same |
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| US5022797A (en) * | 1985-09-09 | 1991-06-11 | Hitachi, Ltd. | Diamond tool |
| US4779318A (en) * | 1986-04-23 | 1988-10-25 | Litton Industrial Automation Systems, Inc. | Multiple spindle machine having independently variable speed and feed rates |
| FR2606694B1 (fr) * | 1986-11-13 | 1989-03-24 | Europ Propulsion | Procede et dispositif d'usinage ultra-precis applique a l'execution de surfaces atypiques de revolution et aux usinages asservis |
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| DE3709278A1 (de) * | 1987-03-20 | 1988-09-29 | Kernforschungsz Karlsruhe | Verfahren zur herstellung von feinstrukturkoerpern |
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| US5050468A (en) * | 1989-11-07 | 1991-09-24 | B-J Enterprises, Inc. | Method and apparatus for cutting a circumferential serpentine groove in a workpiece using an engine lathe |
-
1992
- 1992-12-16 US US07/991,605 patent/US5331871A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-12-02 DE DE69309870T patent/DE69309870T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-02 EP EP93630098A patent/EP0603109B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-15 JP JP5314634A patent/JPH06206101A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59110501A (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-26 | Kanto Tokushu Seikou Kk | 高硬度工具の加工方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0603109B1 (en) | 1997-04-16 |
| EP0603109A1 (en) | 1994-06-22 |
| US5331871A (en) | 1994-07-26 |
| DE69309870T2 (de) | 1997-09-04 |
| DE69309870D1 (de) | 1997-05-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961217 |