JPH09201705A - センタ - Google Patents

センタ

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JPH09201705A
JPH09201705A JP3142096A JP3142096A JPH09201705A JP H09201705 A JPH09201705 A JP H09201705A JP 3142096 A JP3142096 A JP 3142096A JP 3142096 A JP3142096 A JP 3142096A JP H09201705 A JPH09201705 A JP H09201705A
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JP
Japan
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brazing
metal member
center
chip
pcd
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Pending
Application number
JP3142096A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Sugi
和浩 杉
Tetsuo Aiura
哲郎 相浦
Masahiko Okada
正彦 岡田
Takashi Arase
貴 荒瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noritake Co Ltd
Noritake Diamond Industries Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
Noritake Diamond Industries Co Ltd
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Publication date
Application filed by Noritake Co Ltd, Noritake Diamond Industries Co Ltd filed Critical Noritake Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 シャンク1の先端に形成された凹部1a
に凸型のPCDチップ2がロウ付けによって固定された
センタにおいて、PCDチップ接合用の金属部材3の凹
部3aの内周母線方向にロウ材誘導用の複数の溝Gm を
形成した。 【効果】 ロウ材誘導用の溝を形成したことにより、ロ
ウ付けによる接合力を維持しつつ、正確で位置ズレのな
いセンタを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、旋盤や円筒研削盤
などに使用され、被削材の芯押し治具として用いられる
センタに関する。
【0002】
【従来の技術】研削や孔開けなど様々な加工が可能な旋
盤や円筒研削盤においては、特に被加工物を正確に芯出
しすることが重要であり、このようなセンタでは、従来
超硬合金などの超硬金属で形成された金属センタが用い
られている。センタの先端部は、切削または研削時に強
い力が集中的に加わるため非常に磨耗しやすく、このセ
ンタ先端部の磨耗は、回転体の中心位置のズレを生じ、
これが加工精度を低下させる大きな要因ともなってい
る。例えば、超硬合金をシャンクの先端部に取り付けた
センタの場合、真円度3μm以上の良好な加工精度を維
持するためには、約10日ごとに再研磨が必要となる。
【0003】この対策として、株式会社産業調査会 事
典出版センター発行『新マシニング・ツール事典』の
8.4.2工作機械用耐磨工具(P646〜647)に
記載されているように、シャンクの先端にダイヤモンド
焼結体(以下PCDという。)チップによって形成され
た凸型の超硬部材を嵌め込んだ凸型センタ、またシャン
クの先端部に凹状の切欠を設け、この切欠の周縁部に同
様にPCDチップからなる超硬部材を取り付けた凹型セ
ンタが実用化されている。
【0004】このような鉄鋼製のシャンクへのPCDチ
ップの取付けは、従来、機械的に固定するカシメ法や、
また金属粉末による焼結法等が採用されている。ところ
が、このようなカシメ法や金属粉末による焼結法等で
は、PCDチップと接合母材とが化学的に接合できない
ため、いずれも充分な接合強度を確保することが困難
で、このため使用中にPCDチップが外れやすいという
問題がある。また特にカシメ法による場合、PCDチッ
プの中心位置を正確に出すことは極めて困難であり、こ
のことが、耐磨耗性に優れたPCDチップを用いたセン
タを普及させるための大きな阻害要因となっている。
【0005】これを解消するために、ダイヤモンド工具
の接合等に使用されている、いわゆるロウ付け法を用い
ることが考えられる。このロウ付け法は、銀ロウなどの
低融点をもつ合金を溶かして接合部の地金を溶融するこ
となく目的とする金属同志を接合させる方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ロウ付け法によるシャ
ンクへのPCDチップの取付けは、シャンクの先端に形
成されたPCDチップ取付け用の凹部内に、溶融した活
性金属ロウ等を流し込み、この中に所定形状に加工した
PCDチップを落とし込むことによって、PCDチップ
外周面とシャンクの凹部内周面との間にロウ材を凝固さ
せて両者を接合させる。
【0007】強固な接着力を持たせるためには、円筒状
PCDチップの底面のみならず、外周面全てに溶融した
ロウ材を廻す必要があるが、表面張力を有するロウ材を
隅々まで行きわたらせるためには、ロウ材の通路として
PCDチップとシャンク凹部の間に、少なくとも0.1
〜0.2mmのクリアランスを設ける必要がある。
【0008】一方、芯押し治具としてのセンタは、前記
したように、その中心位置を特に正確に出すことが重要
であるが、従来の方法では、上記したようなロウ材が流
れ込むための広いクリアランスが必要であるため、PC
Dチップを凹部に落とし込む際のズレによって、PCD
チップの中心位置が最大0.2mm程度ずれる。
【0009】このようなPCDチップの中心位置のズレ
は、仕上げ研磨によってある程度は解消することができ
るものの、1回転中にPCDチップと砥石が接触する面
積が変化するために、この振れを完全に取り去ることは
困難である。
【0010】本発明が解決すべき課題は、従来のロウ付
けによる接合力を維持しつつ、正確で位置ズレのないP
CDチップの接合手段を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意研究の結果、PCDチップの外周母線
方向又はPCDチップ接合用の金属部材の凹部の内周母
線方向に、溶融したロウ材が流れ込むための溝を形成す
ることによって、PCDチップ側面へのロウの流れ込み
を維持しつつ、PCDチップと母材の嵌合孔内周の間の
クリアランスを小さくすることが可能であることを知見
し、本発明を完成するに至ったものである。
【0012】すなわち、本発明は、シャンクの先端に形
成された凹部に凸型のPCDチップがロウ付けによって
固定されたセンタにおいて、前記PCDチップの外周母
線方向又はPCDチップ接合用の金属部材の凹部の内周
母線方向にロウ材誘導用の複数の溝を形成したことを特
徴とする。
【0013】PCDチップの外周母線方向又は金属部材
の凹部の内周母線方向に形成された溝は、チップをシャ
ンク又は金属部材の嵌合穴に落とし込む際、嵌合穴内に
注ぎ込まれたロウ材を上部へ逃がし、ロウ材の表面張力
に対抗してチップを嵌合穴の底面へ正確に着座させる働
きをする。また、チップ外周面又は金属部材の嵌合穴内
周面とロウ材との接触面積を増大させ、良好な接合力を
得ることができる。これによって、従来0.2mm程度
必要であった、PCDチップと嵌合孔内周の間のクリア
ランスを0.1mm以下に狭くすることができる。
【0014】ここで、前記溝は、一般に使用されている
円筒状PCDチップの直径が5〜10mmのものでは、
幅0.2〜1.0mm,深さ0.1〜0.5mmで、母
線方向に等間隔で少なくとも4本以上形成することが望
ましい。溝を等間隔に形成しないと接着力のバラツキが
発生し、また溝が4本未満であるとロウ材が充分に周面
へ廻りにくい。溝幅が0.2mm未満であれば ロウ材
の上がり不良となり、1.0mmを越えると芯ずれの原
因となる。また深さが0.1mm未満であればロウ材の
上がり不良となり、0.5mmを越えるとPCDチップ
が欠けやすくなる。
【0015】また、シャンクの先端に形成された凹部に
凸型のPCDチップがロウ付けによって固定されたセン
タにおいては、ロウ付けの際に真空あるいは不活性ガス
雰囲気とするための設備の小規模化や、接合時の熱によ
るPCDチップの割れを防止する観点からは、前記シャ
ンクとPCDチップとの間に、PCDチップ接合用の金
属部材を介在させることが望ましい。この金属部材はP
CDチップと金属部材とをロウ材にて接合する際の、熱
膨張の差による割れの発生を防止する作用を有し、コバ
ール,モリブデン,超硬合金などを用いることができる
が、特に、PCDチップとほぼ同じ熱膨張係数を持つ、
鉄53%、ニッケル28%、コバルト18%の合金であ
るコバール(kovor)を好適に用いることができ
る。ここで、PCDチップと金属部材とは、チタンやタ
ンタルなどの活性金属を銀ロウの2〜5重量%含有させ
た活性金属ロウによって接合することによって、PCD
チップと金属部材とを化学的に一体化することができ
る。
【0016】シャンクとPCDチップとの間に、PCD
チップ接合用の金属部材を介在させる場合は、PCDチ
ップにロウ材誘導用の溝を形成するのに代えて、金属部
材の凹部の内周母線方向に複数の溝を形成することがで
きる。
【0017】PCDチップ又は金属部材へのこのような
ロウ材誘導溝の形成は、従来公知の放電加工機による方
法や、平面研削盤上で、薄板砥石によって研削する方
法、マシニングセンターで、エンドミル、ドリル等によ
って側面に溝入れする方法などを採ることができる。
【0018】センタの製造は、円筒状の嵌合穴を設けた
シャンクに活性金属ロウによってPCDチップを直接接
合するか、又は、嵌合穴を設けた金属部材に活性金属の
ロウ付けによってPCDチップを接合し、さらに、この
金属部材と鋼材シャンクとを通常の銀ロウ付けによって
接合することによって製造する。ここで、金属部材を設
けない構造では、特に熱膨張係数の差によるPCDチッ
プの割れを生じやすいので注意を要する。
【0019】本発明においては、PCDチップの外周母
線方向又は金属部材の凹部の内周母線方向にロウ材誘導
用の溝を形成していることによって、チップ外周と母材
の嵌合孔内周とのクリアランスを狭くすることができ、
0.05mm程度のクリアランスで、母材嵌合孔の底部
に注がれたロウ材を効率よく上部に逃がし、PCDチッ
プを母材嵌合孔の底面へ正確に着座させることができ
る。その際、PCDチップ又は金属部材に溝を形成した
ことによって、PCDチップ又は金属部材の内周面とロ
ウ材との接触面積が増大し、これによって良好な接合強
度を維持することができるようになる。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態を示
すセンタの正面図、図2は図1のA部の拡大断面図、図
3は要部の分解斜視図、図4はPCDチップの横断面図
である。
【0021】1は鉄鋼材からなるテーパ付きシャンク、
2はシャンク1の先端に設けられたダイヤモンド粒径2
5μmのPCDチップで、φ10×15L の円筒状で先
端角度θは60〜90°に形成されている。図2及び図
3に明瞭に示すように、シャンク1先端部には円筒状の
凹部1aが切欠形成され、この凹部1a内に有底円筒状
の金属部材3が取り付けられている。
【0022】金属部材3はコバールを素材とし、その外
径はシャンク1の凹部1aの内径よりも若干小さく形成
されて、またその上部にPCDチップ2を収納するため
の凹部3aが形成されている。
【0023】PCDチップ2と金属部材3の間は銀ロウ
に2重量%のチタンを含有した活性金属ロウ5によって
接合され、また金属部材3とシャンク1の凹部1aの間
は従来公知の銀ロウ6によって接合されている。
【0024】図3および図4を参照して、PCDチップ
2は、円筒状本体2aの先端に鋭角状に尖らせた先端部
2bを有し、本体2aの外周母線方向には、等間隔で8
本の溝Gを形成している。この溝Gは、PCDチップ2
の本体2aの外径Dが10mmで、溝Gの幅Wを0.4
mm、深さdを0.2mmとしている。また、PCDチ
ップ2の本体2aの外径D10mmに対し、円筒状金属
部材3の内径はこれよりも0.025mmのクリアラン
スをとった10.05mmとした。PCDチップ2は、
平均粒径25μmのダイヤモンド粉末を円筒状カプセル
に充填し、これを温度1500℃、圧力5万気圧の条件
で焼結することによって製造されている。
【0025】次いで図5を参照して、上記センタの製造
方法について説明する。シャンク1の凹部1aへのPC
Dチップ2の接合は、まず、図5(a)に示すように、
活性金属ロウ5を金属部材3の凹部3aの底部に充填し
た。次いで図5(b)に示すようにPCDチップ2を金
属部材3の凹部3aに挿入し、その後ロウ材の溶融温度
まで加熱し、図5(c)に示すようにロウ材を溶融させ
た。このとき同時に上部より荷重を加えることによっ
て、PCDチップ2を凹部3aに着座させる際に、凹部
3aに注がれた活性金属ロウ5が溝G内を上昇し、この
上昇した活性金属ロウ5が外周面へ流れ出して凝固し
た。なお、これらの作業は活性金属ロウを使用するた
め、10-5Torr以下の真空中において行った。この
ようにしてPCDチップ2を金属部材3に接合した後、
図5(d)に示すように従来公知のロウ付け法によっ
て、金属部材3をシャンク1の凹部1aに接合し、図5
(e)に示すセンタを製造する。
【0026】図6は本発明の別の実施形態におけるセン
タの要部の分解斜視図である。本実施形態は、図3に示
した実施形態においてPCDチップ2にロウ材誘導用の
溝Gを形成したのに代えて、金属部材3の凹部3aの内
周母線方向にロウ材誘導用の複数の溝Gm を形成したも
のである。
【0027】本実施形態においては、金属部材3の凹部
3aの内周母線方向に、等間隔で8本の溝Gm を形成し
ている。金属部材3の内径は、PCDチップ2の外径D
10mmに対して0.025mmのクリアランスをとっ
た10.05mmとし、溝Gm はPCDチップ2の溝G
と同じく、幅を0.4mm、深さを0.2mmとしてい
る。
【0028】本実施形態の場合は、溝形成による効果は
PCDチップ2に溝Gを形成した場合と同じであり、他
方、PCDチップ2に比して硬度の低い金属部材3に溝
Gmを形成するので、溝形成のための加工が容易である
という利点がある。
【0029】なお上記においては、いわゆる凸型センタ
について述べたが、凹型センタにも無論適用可能であ
る。
【0030】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
【0031】(1)ダイヤモンド焼結体チップの外周母
線方向又はダイヤモンド焼結体チップ接合用の金属部材
の凹部の内周母線方向にロウ材誘導用の溝を形成したこ
とにより、ロウ付けによる接合力を維持しつつ、正確で
位置ズレのないセンタを得ることができる。
【0032】(2)製造工程中のダイヤモンド焼結体チ
ップの振れ取り作業において、振れ取り時間を短縮でき
るので、製造コストを下げることができる。
【0033】(3)シャンクとダイヤモンド焼結体チッ
プとの間に、ダイヤモンド焼結体チップ接合用の金属部
材を介在させたことによって、ダイヤモンド焼結体チッ
プの熱膨張による割れを発生させることなく、ダイヤモ
ンド焼結体チップと金属部材とをより強固に接合するこ
とができる。
【0034】(4)ダイヤモンド焼結体チップと金属部
材を、チタンを含む活性金属ロウによって接合する際、
シャンク全体を不活性ガス雰囲気あるいは真空状態とす
る必要がないため、装置の小規模化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態を示すセンタの正面図
である。
【図2】 図1に示すセンタの縦断面図である。
【図3】 図1に示すセンタの分解斜視図である。
【図4】 PCDチップの水平断面図である。
【図5】 図1に示すセンタの製造手順を示す説明図で
ある。
【図6】 本発明の別の実施形態におけるセンタの要部
の分解斜視図である。
【符号の説明】
1 シャンク 1a 凹部 2 PCDチップ 2a 円筒状本体 2b 先端部 3 金属部材 5 活性金属ロウ 6 銀ロウ G,Gm 溝 W 溝の幅 d 溝の深さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相浦 哲郎 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内 (72)発明者 岡田 正彦 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内 (72)発明者 荒瀬 貴 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シャンクの先端に形成された凹部にダイ
    ヤモンド焼結体チップがロウ付けによって固定されたセ
    ンタにおいて、前記ダイヤモンド焼結体チップの外周母
    線方向にロウ材誘導用の複数の溝を形成したことを特徴
    とするセンタ。
  2. 【請求項2】 前記シャンクと前記ダイヤモンド焼結体
    チップとの間に、同ダイヤモンド焼結体チップ接合用の
    金属部材を介在させたことを特徴とする請求項1記載の
    センタ。
  3. 【請求項3】 シャンクの先端に形成された凹部にダイ
    ヤモンド焼結体チップがロウ付けによって固定されたセ
    ンタにおいて、前記シャンクと前記ダイヤモンド焼結体
    チップとの間に、同ダイヤモンド焼結体チップ接合用の
    金属部材を介在させ、同金属部材の凹部の内周母線方向
    にロウ材誘導用の複数の溝を形成したことを特徴とする
    センタ。
  4. 【請求項4】 前記ダイヤモンド焼結体チップと前記金
    属部材を、チタンを含む活性金属ロウによって接合した
    ことを特徴とする請求項2,3記載のセンタ。
  5. 【請求項5】 前記金属部材がコバール,モリブデン,
    超硬合金の何れかであることを特徴とする請求項2,
    3,4記載のセンタ。
  6. 【請求項6】 前記ダイヤモンド焼結体チップ又は金属
    部材に形成した溝が、幅0.2〜1.0mm,深さ0.
    1〜0.5mmで、母線方向に等間隔に少なくとも4本
    以上形成されていることを特徴とする請求項1ないし5
    記載のセンタ。
JP3142096A 1996-01-24 1996-01-24 センタ Pending JPH09201705A (ja)

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JP3142096A JPH09201705A (ja) 1996-01-24 1996-01-24 センタ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9194189B2 (en) 2011-09-19 2015-11-24 Baker Hughes Incorporated Methods of forming a cutting element for an earth-boring tool, a related cutting element, and an earth-boring tool including such a cutting element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9194189B2 (en) 2011-09-19 2015-11-24 Baker Hughes Incorporated Methods of forming a cutting element for an earth-boring tool, a related cutting element, and an earth-boring tool including such a cutting element
US9771497B2 (en) 2011-09-19 2017-09-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Methods of forming earth-boring tools

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