JPH10202647A - 二酸化ジルコニウムセラミックスの穴あけ加工方法 - Google Patents

二酸化ジルコニウムセラミックスの穴あけ加工方法

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JPH10202647A
JPH10202647A JP841297A JP841297A JPH10202647A JP H10202647 A JPH10202647 A JP H10202647A JP 841297 A JP841297 A JP 841297A JP 841297 A JP841297 A JP 841297A JP H10202647 A JPH10202647 A JP H10202647A
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dioxide ceramic
drilling
diamond core
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Takeshi Michitsu
毅 道津
Yoshihiro Take
義弘 岳
Hideki Yanagimoto
秀樹 柳本
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Noritake Diamond Industries Co Ltd
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TAKEMASA KK
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Noritake Diamond Industries Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/02—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills
    • B28D5/021—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills by drilling

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二酸化ジルコニウムセラミックスに、エッジ
部のチッピングを生じることなく、微小な穴を高精度か
つ高速であける方法を提供する。 【解決手段】 高周波振動を付加したダイヤモンドコア
ドリルにより二酸化ジルコニウムセラミックスに穴あけ
加工を施すに当り、周波数６０±１ｋＨｚ、振幅１〜５
μｍの条件下、送り速度０．１〜０．３ｍｍ／分で行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化ジルコニウ
ムセラミックスに微小な穴あけ加工を高精度で施す方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで、アルミナセラミックスや窒化
ケイ素セラミックスのような破壊靭性値の高い難削性セ
ラミックスを穴あけする際に、４０ｋＨｚの高周波振動
を付加したダイヤモンドコアドリルを用い、振幅２４〜
２８μｍの条件下、回転周速度２〜７ｍ／分という低い
回転速度で加工することは知られている（平成７年１１
月７日発行，１９９５年度精密工学会九州支部鹿児島地
方講演会講演論文集，第５９ページ）。しかし、このよ
うな低速回転では、加工速度が遅く、実用に適さない。
【０００３】他方、本発明者らは、ケイ素単結晶のよう
な脆く硬い材料を穴あけをする際に、６０ｋＨｚの高周
波振動を付加したダイヤモンドコアドリルを用い、振幅
１．５μｍの条件下、回転速度３０００ｒｐｍ及び送り
速度６．０ｍｍ／分までの高速でエッジ部のチッピング
を生じることなく穴あけ加工できることを見いだした
（平成８年１０月２０日発行，１９９６年度精密工学会
中国四国支部・九州支部共催学術講演会講演論文集，第
９ページ）。しかしながら、これまで、二酸化ジルコニ
ウムセラミックスのような硬質セラミックスを迅速かつ
高い加工効率で、しかもエッジ部にチッピングを生じる
ことなく、穴あけ加工する方法は知られていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、二酸化ジル
コニウムセラミックスに、エッジ部のチッピングを生じ
ることなく、０．１〜０．５ｍｍという微小な穴を高精
度かつ高速であける方法を提供するためになされたもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、二酸化ジ
ルコニウムセラミックスの穴あけ加工について種々研究
を重ねた結果、これまで使用されていなかった６０ｋＨ
ｚという大きい高周波振動を付加したダイヤモンドコア
ドリルを用いると、送り速度が０．１ｍｍ／分〜０．３
ｍｍ／分と比較的高速でかつ回転速度をおとすことな
く、チッピングのほとんどみられない高精度な穴あけが
できることを見出し、この知見に基づいて本発明をなす
に至った。
【０００６】すなわち、本発明は、高周波振動を付加し
たダイヤモンドコアドリルにより二酸化ジルコニウムセ
ラミックスに穴あけ加工を施すに当り、周波数６０±１
ｋＨｚ、振幅１〜５μｍの条件下、送り速度０．１〜
０．３ｍｍ／分で行うことを特徴とする穴あけ加工方法
を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、添付図面にしたがって本発
明を詳細に説明する。図１は、本発明方法を行うのに用
いられる加工装置の構造の１例を説明するための側面図
であって、回転しているダイヤモンドコアドリル１には
発振器２よりホーン３を介して高周波振動が付加され、
支持部４に支持されて試料６に接触している。高周波発
生装置５は、従来使用されている最高周波数４０ｋＨｚ
のものよりもはるかに高い６０ｋＨｚのものであり、こ
れは発振器２に直結している。このような構造の加工装
置におけるダイヤモンドコアドリル１を二酸化ジルコニ
ウムセラミックス試料６の表面に接触させると、ドリル
の回転と上下振動により、穴あけ加工が施される。この
加工装置の主体部分１〜４は、通常ベルトを介して駆動
されているが、これをモータに直結して駆動すると、回
転精度が高くなる。さらに６０ｋＨｚの高い周波数を使
用しているので、設計上ホーンが短くなり、振幅も小さ
くなるので、小型、軽量化することができる上に、高精
度、微細な加工が可能になるので有利である。
【０００８】本発明においては、このような装置を用
い、周波数６０±１ｋＨｚ、振幅１〜５μｍ、好ましく
は１．５〜２．５μｍで穴あけ加工する。この際のダイ
ヤモンドコアドリルの回転数としては通常のドリルによ
り穴あけの際に用いられる回転数１０００〜６０００ｒ
ｐｍの範囲で任意に選ぶことができる。このようにし
て、送り速度０．１〜０．３ｍｍ／分という比較的高速
で、約１０Ｎ〜３０Ｎの加工力（回転数３０００ｒｐｍ
における値）により高精密に二酸化ジルコニウムセラミ
ックスに穴あけ加工をすることができる。また、使用工
具の摩耗も少なく加工可能である。
【０００９】
【発明の効果】本発明においては、二酸化ジルコニウム
セラミックスを従来の約３倍の送り速度及びドリルの高
速回転により高能率に穴あけ加工しうるとともに、高い
周波数を用いることにより、高周波音が低下し、周囲環
境に与える雑音を少なくすることができる上に、軸方向
加工力が従来の約１５％と小さく、かつホーンが短くな
るため、精度を向上させることができる上に、工具の寿
命も長いという利点がある。さらに作用する加工力が非
常に小さいため、本発明により加工した面は、加工に起
因するダメージが少なく、したがって高品質の加工を行
うことができる。
【００１０】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。
【００１１】参考例 図１に示す構造の高周波振動付加加工装置を用いた。こ
の装置における振動系に関する機能は、周波数６０±１
ｋＨｚ、振幅１〜５μｍ、発振器出力１００Ｗ、スピン
ドル系に関する機能は、モータ出力４００Ｗ、回転数０
〜６０００ｒｐｍであった。この装置に径３．０ｍｍの
ダイヤモンド電着インターナル軸付き砥石（＃１５０）
を工具ホルダーにより取り付け、ガラス板にワックスで
接着した５０×５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの二酸化ジル
コニウムセラミックスに貫通穴をあけた。加工液として
はソリューブルタイプを使用し、これを１．５リットル
／分で側方から加工部へ注入した。加工力は、工具動力
計（キスラー）を使用して軸方向分力と回転力を測定し
た。このようにして、送り速度０．１ｍｍ／分及び回転
数３０００ｒｐｍで穴あけしたときの軸方向加工力と回
転力の変動状態を図２に示す。この図においてＡ域（図
の左側）は従来行われている高周波を付加しない加工方
法によるもの、Ｂ域（図の右側）は本発明の加工方法に
よるものである。このように、従来の加工方法では約１
３０Ｎの軸方向加工力が作用しているのに対し、本発明
の加工方法では約２０Ｎ（従来方法の約１５％）と非常
に小さく、しかも安定している。
【００１２】次に同じ加工装置及び条件で複数個の穴あ
けを行い、ダイヤモンドコアドリルが摩耗により使用で
きなくなる限界を調べた。結果は１０個以上の穴をあけ
てもダイヤモンドコアドリルの摩耗の程度は少なく、ま
だ加工に利用可能であった。これは従来の高周波振動を
付加しない場合の摩耗の程度とほぼ同様であった。
【００１３】実施例 参考例で用いたのと同じ加工装置を用い、５０×５０ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍの二酸化ジルコニウムセラミックス
試料に、それぞれ送り速度を０．１〜０．４ｍｍ／分の
範囲で０．１ｍｍ／分ずつ変え、他の条件は参考例と同
様にして３．０ｍｍの穴あけを行った。この結果をグラ
フとして図３に示す。この図から明らかなように、本発
明方法の場合は送り速度の増加に従い、軸方向加工力は
増大しているが、０．３ｍｍ／分までは加工力が約３０
Ｎ以下と小さく安定した加工が可能であることがわか
る。この送り速度０．３ｍｍ／分という値は、従来の高
周波振動を付加しない方法の約３倍の値であり、本発明
方法では高速に加工を行っても、穴あけを高精度に行う
ことが可能であることがわかる。また、穴のエッジ部の
チッピングを観察したところ、いずれの送り速度におい
てもほとんどチッピングは認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法に用いる加工装置の構造の１例を
示す側面図。
【図２】 従来方法と本発明方法における軸方向加工力
を示すグラフ。
【図３】 従来方法と本発明方法における送り速度と軸
方向加工力との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１ ダイヤモンドコアドリル ２ 発振器 ３ ホーン ４ 支持部 ５ 高周波発生装置 ６ 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 道津 毅 佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１ 九 州工業技術研究所内 (72)発明者 岳 義弘 福岡県春日市大谷１丁目36番地 株式会社 岳将内 (72)発明者 柳本 秀樹 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 (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高周波振動を付加したダイヤモンドコア
    ドリルにより二酸化ジルコニウムセラミックスに穴あけ
    加工を施すに当り、周波数６０±１ｋＨｚ、振幅１〜５
    μｍの条件下、送り速度０．１〜０．３ｍｍ／分で行う
    ことを特徴とする穴あけ加工方法。
JP9008412A 1997-01-21 1997-01-21 二酸化ジルコニウムセラミックスの穴あけ加工方法 Expired - Lifetime JP2987427B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002137108A (ja) * 2000-10-30 2002-05-14 Mmc Kobelco Tool Kk 脆性材料の穴明け加工方法および該穴明け加工方法に用いる穴明け工具
CN103072209A (zh) * 2012-12-27 2013-05-01 洛阳金诺机械工程有限公司 一种掏料设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002137108A (ja) * 2000-10-30 2002-05-14 Mmc Kobelco Tool Kk 脆性材料の穴明け加工方法および該穴明け加工方法に用いる穴明け工具
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