JPH11309628A - V溝形成方法およびそれに使用する工具の作製方法 - Google Patents

V溝形成方法およびそれに使用する工具の作製方法

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JPH11309628A
JPH11309628A JP10118983A JP11898398A JPH11309628A JP H11309628 A JPH11309628 A JP H11309628A JP 10118983 A JP10118983 A JP 10118983A JP 11898398 A JP11898398 A JP 11898398A JP H11309628 A JPH11309628 A JP H11309628A
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JP
Japan
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electric discharge
groove
discharge machining
workpiece
tool
Prior art date
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Application number
JP10118983A
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English (en)
Inventor
憲一 ▲高▼畑
Kenichi Takahata
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溝幅を一定にかつ溝エッジをシャープに保ち
ながら、加工面上で自由に直線あるいは曲線を加工する
ことができる自由度の高いV溝形成方法を提供する。 【解決手段】 円柱の先端を直円錐に形成したダイヤモ
ンド焼結体からなる工具1をその直円錐頂点が被加工物
2表面に対して最短距離になるように立て、中心軸Aを
中心として回転させながら、直円錐の頂部を被加工物内
部へ所定量送り込むとともに、被加工物表面に対し平行
方向に相対移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンド工具
を用いた機械加工によるV溝形成方法およびそれに使用
する工具の作製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般にV溝と呼ばれる断面がV字状の溝
には様々な用途があるが、近年、溝幅あるいは深さがマ
イクロオーダーの微細で高精度なV溝の需要が高まって
いる。例えば、コンパクトカメラのファインダー視野内
における被写体の位置確認用の黒色のフレームパターン
は、ファインダー内に組み込まれる樹脂製プリズムの射
出成形に用いる金型にフレームパターン形状のV溝を加
工しておき、成形プリズムの光線透過面上にV溝を転写
させた山を形成することにより、山を透過する光線の屈
折を利用して、ファインダーまで屈折光が到達しないよ
うにすることでフレームパターンを黒色化している。こ
のような用途に代表されるV溝形状には、溝幅の均一性
とともに2側面が交わる溝エッジの鋭利性が要求され
る。
【0003】上記のV溝を機械加工で形成する場合、切
削工具として一般的に用いられるダイヤモンドバイトの
形状は、すくい面や逃げ面等の平面により構成されてい
る。図5は、このようなダイヤモンドバイトを用いてV
溝を加工する方法を示したものであり、図5(a)は溝
側面方向の断面図、図5(b)は溝断面方向の断面図で
ある。図5に示したように、バイト20を加工面より内
部に送り込んだ状態で被加工物表面に対して一方向に相
対移動させ、バイト20の先端の2平面で形成される頂
角を転写させながら被加工物を切削していくことでV溝
を加工する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法で用いるバイトは、切削する刃の向きが決って
いるため、溝幅および溝エッジを一定に保ちながら加工
面上において切削の向きを自由に変え、直線あるいは曲
線を加工することは不可能である。また、V溝の角度等
の仕様に従ってバイトを作製する場合、その形状が平面
の組み合わせであるがために、加工工程が複雑なものと
なる。加えて、バイトの取付誤差に起因する角度ずれ等
の加工誤差が生じる可能性もある。
【0005】したがって、溝幅を一定にかつ溝エッジを
シャープに保ちながら、加工面上で自由に直線あるいは
曲線を加工することができるV溝加工方法が要求されて
おり、本発明は、こうした実用的な工具を用いた自由度
の高いV溝形成方法およびV溝形成用工具の作製方法を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、発明のV溝形成方法は、円柱の先端を直円錐に形成
したダイヤモンド焼結体からなる工具をその直円錐頂点
が被加工物表面に対して最短距離になるように立て、中
心軸を中心として回転させながら、前記直円錐の頂部を
被加工物内部へ所定量送り込むとともに、被加工物表面
に対し平行方向に相対移動させることを特徴とするもの
である。
【0007】上記方法によれば、ダイヤモンド焼結体か
らなる工具は、その中心軸に対して対称であり、かつ回
転させながら溝加工を行うので、加工の方向性はなく、
しかも焼結ダイヤモンドの高い耐摩耗性により、被加工
物表面において、直線は勿論、屈折する直線や曲線を含
む自由なパターンで、溝幅の均一な、かつシャープな溝
エッジを有するV溝を形成することができる。
【0008】V溝を形成する場合、V溝の最終目標深さ
を複数分割し、分割した各目標深さにおける工具送り込
みと被加工物表面方向の相対移動を繰り返して順次深く
していくと、工具に対する抵抗力を軽減し、また、最終
目標深さ到達直前から送り込み量を微小にすることで仕
上げ加工を行うことができる。
【0009】また、本発明のV溝形成用工具の作製方法
は、ダイヤモンド焼結体円柱の先端を放電加工して直円
錐面を形成することを特徴とするものである。
【0010】その放電加工は、ダイヤモンド焼結体円柱
の中心軸に対し、平板状の放電加工電極を、目標とする
直円錐の母線に平行になるように配置し、ダイヤモンド
焼結体円柱をその中心軸を中心として回転させながら、
先端部を前記放電加工電極に接近させて放電加工する。
【0011】あるいは、ワイヤからなる放電加工電極に
対し、ダイヤモンド焼結体円柱を直交する方向に配置す
るとともに先端部を所定の間隔を介して接近させ、ダイ
ヤモンド焼結体円柱をその中心軸を中心として回転させ
ながら、放電加工電極に対向する側の目標とする直円錐
の母線に平行方向に相対移動させて放電加工する。
【0012】上記工具の作製方法によれば、ダイヤモン
ド焼結体の高導電性を利用して放電加工を行うことによ
り、高硬度材料であるにも係わらず容易にかつ高精度に
直円錐形状を得ることができる。また、ダイヤモンド焼
結体円柱をその中心軸を中心として回転させながら放電
加工を行うので、一方向からの加工でよく、しかも、そ
の回転操作はV溝形成にそのまま適用できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1におけるV溝形成方法を示したものである。図1
において、1は円柱の先端を直円錐に形成したダイヤモ
ンド焼結体からなる工具、2は被加工物である。図1
(a)は、目標形状5の溝を形成する途中の中間形状4
までを加工した状態を示す側面方向の断面図であり、図
1(b)は溝断面方向の断面図である。
【0015】V溝形成方法は、まず、工具1をその中心
軸Aが被加工物2の表面に対して垂直になるように立て
て位置決めする。この位置決めは、被加工物2が導電性
を有する場合は、工具1と被加工物2間の通電状態を得
ることで確認される。被加工物2が絶縁体であっても、
加工表面に金属薄膜を蒸着するなどして導電性を付与す
ることで同様に確認される。位置決めされた工具1を、
中心軸Aを中心として回転させながら、直円錐の頂部を
被加工物2内部へ所定量送り込むとともに、被加工物2
表面に対し平行に移動させる。
【0016】目標形状5のV溝を形成するために、最終
目標深さを複数分割し、分割した各目標深さにおける工
具送り込みと被加工物2の表面方向の移動を繰り返して
順次深くしていく。3は、最終目標深さを4分割したと
きの工具1先端の軌跡を表したものである。
【0017】以上のように構成された本実施の形態1の
V溝形成方法によれば、ダイヤモンド焼結体からなる工
具1は、その中心軸Aに対して対称であり、かつ回転さ
せながら溝加工を行うので、加工の方向性はなく、した
がって、被加工物表面において、直線は勿論、屈折する
直線や曲線を含む自由なパターンを形成することができ
る。図2は、曲線や屈曲点を有するV溝パターン6の例
を示したもので、一筆書きのような加工が可能である。
そして、溝幅は一定で、かつ焼結ダイヤモンドの高い耐
摩耗性によりシャープな溝エッジを持つV溝を形成する
ことができる。
【0018】また、最終目標深さを複数分割し、複数ス
テップに分けて加工することにより、工具に対する抵抗
力を軽減することができる。また、目標形状5に近いス
テップの加工では送り込み量を最初のステップの送り込
み量に比較して小さくし、これにより仕上げ加工を行
い、滑らかなV溝側面を得ることができる。
【0019】さらに、工具1は、高硬度のダイヤモンド
焼結体からなるので、耐摩耗性に優れ、加工途中での工
具摩耗による直円錐先端のだれを最小限に止めることが
できる。
【0020】(実施の形態2)高精度のV溝を形成する
ためには、先端に高精度な直円錐形状を有する工具を作
製する必要がある。図3は、本発明の実施の形態2にお
けるV溝形成用工具の作製方法を示したもので、ダイヤ
モンド焼結体円柱の先端を放電加工して直円錐面を形成
する。
【0021】その放電加工の方法としては、ダイヤモン
ド焼結体円柱(工具と同様に符号1で表す)の中心軸A
に対し、平板状の放電加工電極(以下、板状電極とい
う)7を、目標とする直円錐の母線に平行になるように
配置する。その板状電極7を抵抗9を介して直流電源8
の−極に接続して陰極とし、ダイヤモンド焼結体円柱1
を直流電源8の+極に接続して陽極とする。コンデンサ
10は直流電源8と並列に接続され、蓄勢式の放電加工
回路が形成される。
【0022】次に、ダイヤモンド焼結体円柱1と板状電
極7との間に所定の電圧を印加し、ダイヤモンド焼結体
円柱1を回転させながらその先端部を板状電極7に接近
させる。これにより、放電11による加工が開始され、
ダイヤモンド焼結体円柱1の底面がなくなるまで送り込
むと、先端が極めて鋭利でかつ均一な円錐面を有する直
円錐が形成される。
【0023】この放電加工は、電圧を70V、コンデン
サ容量を10pFとすることにより、先端のRが1μm
以下の直円錐が得られる。また、この方法によれば、ダ
イヤモンド焼結体円柱1の回転軸(中心軸A)上に直円
錐の頂点が形成され、頂点の回転ぶれがなくなるため、
この工具作製時の回転軸を溝加工にそのまま利用するこ
とができ、シャープな溝エッジを得ることができる。
【0024】(実施の形態3)図4は、本発明の実施の
形態3におけるV溝形成用工具の作製方法を示したもの
で、放電加工の他の方法で工具1の直円錐部を形成する
ものである。ここでは陰極としてワイヤ電極12を使用
し、それ以外の電気的接続は実施の形態2と同じであ
る。
【0025】ワイヤ電極12に対し、ダイヤモンド焼結
体円柱1を直交する方向に配置するとともに先端部を所
定の間隔を介して接近させる。ダイヤモンド焼結体円柱
1とワイヤ電極12との間に所定の電圧を印加し、ダイ
ヤモンド焼結体円柱1をその中心軸Aを中心として回転
させながら、ワイヤ電極12に対向する側の目標とする
直円錐の母線に平行方向に相対移動させて放電加工す
る。放電中はワイヤ電極12を、図4の紙面に対して垂
直方向に連続的に送り、放電部には常に新しいワイヤが
供給されるようにする。こうすることにより、放電加工
で生じる電極消耗による加工誤差の影響を、無視できる
程度に小さくすることができる。
【0026】本実施の形態3におけるV溝形成用工具の
作製方法でも、工具1に回転ぶれのない高精度の直円錐
形状を形成することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のV溝形成
方法によれば、高耐摩耗性を有するダイヤモンド焼結体
からなり、かつその中心軸に対して対称な工具を回転さ
せながら溝加工を行うので、加工の方向性はなく、した
がって、被加工物表面において、直線は勿論、屈折する
直線や曲線を含む自由なパターンで、溝幅の均一な、か
つシャープな溝エッジを有するV溝を形成することがで
きる。
【0028】また、本発明のV溝形成用工具の作製方法
によれば、ダイヤモンド焼結体を放電加工して直円錐形
状を形成するので、高硬度の材料であるにも係わらず高
精度で回転ぶれのない直円錐形状を容易に得ることがで
きる。さらに、ダイヤモンド焼結体円柱をその中心軸を
中心として回転させながら放電加工を行うので、一方向
からの加工でよく、そして、工具作製時の回転軸を溝加
工にそのまま利用することができ、シャープな溝エッジ
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけV溝形成方法を示
す断面図
【図2】本発明の実施の形態1におけV溝形成方法によ
る加工例を示す図
【図3】本発明の実施の形態2におけるV溝形成用工具
の作製方法を示す図
【図4】本発明の実施の形態3におけるV溝形成用工具
の作製方法を示す図
【図5】従来のV溝形成方法を示す断面図
【符号の説明】
1 工具(ダイヤモンド焼結体円柱) 2 被加工物 3 工具先端の軌跡 4 中間形状 5 目標形状 6 V溝パターン 7 板状電極 8 直流電源 9 抵抗 10 コンデンサ 11 放電 12 ワイヤ電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円柱の先端を直円錐に形成したダイヤモ
    ンド焼結体からなる工具をその直円錐頂点が被加工物表
    面に対して最短距離になるように立て、中心軸を中心と
    して回転させながら、前記直円錐の頂部を被加工物内部
    へ所定量送り込むとともに、被加工物表面に対し平行方
    向に相対移動させることを特徴とするV溝形成方法。
  2. 【請求項2】 V溝の最終目標深さを複数分割し、分割
    した各目標深さにおける工具送り込みおよび被加工物表
    面方向の相対移動を繰り返して順次深くすることを特徴
    とする請求項1記載のV溝形成方法。
  3. 【請求項3】 ダイヤモンド焼結体円柱の先端を放電加
    工して直円錐面を形成することを特徴とするV溝形成用
    工具の作製方法。
  4. 【請求項4】 放電加工は、ダイヤモンド焼結体円柱の
    中心軸に対し、平板状の放電加工電極を、目標とする直
    円錐の母線に平行になるように配置し、ダイヤモンド焼
    結体円柱をその中心軸を中心として回転させながら、先
    端部を前記放電加工電極に接近させて放電加工すること
    を特徴とする請求項3記載のV溝形成用工具の作製方
    法。
  5. 【請求項5】 放電加工は、ワイヤからなる放電加工電
    極に対し、ダイヤモンド焼結体円柱を直交する方向に配
    置するとともに先端部を所定の間隔を介して接近させ、
    前記ダイヤモンド焼結体円柱をその中心軸を中心として
    回転させながら、前記放電加工電極に対向する側の目標
    とする直円錐の母線に平行方向に相対移動させて放電加
    工することを特徴とする請求項3記載のV溝形成用工具
    の作製方法。
JP10118983A 1998-04-28 1998-04-28 V溝形成方法およびそれに使用する工具の作製方法 Pending JPH11309628A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104668675A (zh) * 2015-03-05 2015-06-03 华南理工大学 一种具有微锥塔阵列端面的电极及其加工方法与应用
KR20180126385A (ko) * 2017-05-17 2018-11-27 화낙 코퍼레이션 경면 가공 방법 및 경면 가공용 공구의 제조 방법
CN109877404A (zh) * 2019-03-12 2019-06-14 清华大学天津高端装备研究院 微流控芯片注塑模具v形槽的制备方法及其应用和微流控芯片的制备方法

Cited By (4)

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CN104668675B (zh) * 2015-03-05 2017-01-04 华南理工大学 一种具有微锥塔阵列端面的电极及其加工方法与应用
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