特開 2023-170201 チップ用の先端部品、切削工具用チップ及び切削工具用チップの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023170201

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】チップ用の先端部品、切削工具用チップ及び切削工具用チップの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/18 20060101AFI20231124BHJP

   B23K 20/02 20060101ALI20231124BHJP

   B23P 15/30 20060101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

B23B27/18

B23K20/02

B23P15/30

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022081762

(22)【出願日】2022-05-18

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-04-10

(71)【出願人】

【識別番号】000103976

【氏名又は名称】株式会社オリジン

(71)【出願人】

【識別番号】521265151

【氏名又は名称】株式会社フォーカス

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西村 博信

(72)【発明者】

【氏名】角谷 康雄

(72)【発明者】

【氏名】押野 勇樹

(72)【発明者】

【氏名】松下 滋

【テーマコード（参考）】

3C046

4E167

【Ｆターム（参考）】

3C046PP00

4E167AA15

4E167DB05

(57)【要約】

【課題】ろう付けを用いずに台座に接合することが可能なチップ用の先端部品、切削工具用チップ及び切削工具用チップの製造方法を提供する。
【解決手段】先端部品１２は、少なくとも一部が台座１３に直接接合される基部材２１と、切れ刃を有する高硬度素材体２４とを備える。先端部品１２は、接合面２５と開放面２６とを有し、台座１３に直接接合される基部材２１の部分は接合面２５に設けられており、開放面２６には高硬度素材体２４及び基部材２１が表れている。台座１３に直接接合される基部材の部分２２と開放面２６に表れる基部材２３とは連続的に形成されている。切削工具用チップ１０は、先端部品１２が窪み３１に嵌め込まれた状態で、接合面２５の少なくとも一部と台座１３とが直接接合されている。チップの製法は、台座１３を供給し、窪み３１の複数箇所に先端部品１２を嵌め込み、先端部品１２の複数を台座１３に同時に押圧しながら電流を流す。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

切削工具に取り付けられるチップの構成部品である台座に形成された窪みに取り付けられる、前記チップの構成部品である先端部品であって、
少なくとも一部が前記台座に直接接合される基部材と、
切削対象物を切削する切れ刃を有する高硬度素材体と、を備え、
前記先端部品は、接合面と、前記接合面の反対側の開放面と、を有し、
前記台座に直接接合される前記基部材の部分は、前記接合面に設けられており、
前記開放面には、前記高硬度素材体及び前記基部材が表れており、
前記台座に直接接合される前記基部材の部分と前記開放面に表れる前記基部材とが連続的に形成されている、
チップ用の先端部品。

【請求項2】

前記開放面において、前記基部材の周囲全体が前記高硬度素材体に囲まれている、
請求項１に記載のチップ用の先端部品。

【請求項3】

前記台座に直接接合される前記基部材の部分と前記開放面における前記基部材とが仮想直線上に存在するように配置されており、
前記仮想直線は押圧方向に対して平行に延びており、
前記押圧方向は、前記先端部品と前記台座とを直接接合する際に前記先端部品を前記台座に対して相対的に押圧する方向である、
請求項１に記載のチップ用の先端部品。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のチップ用の先端部品と、
前記先端部品が嵌め込まれる窪みが形成された台座と、を備え、
前記先端部品が前記窪みに嵌め込まれた状態で、前記接合面の少なくとも一部と前記台座とが直接接合されている、
切削工具用チップ。

【請求項5】

前記台座は、前記接合面に対向する前記窪みにおける面に設けられたプロジェクションが塑性変形して前記先端部品に直接接合している、
請求項４に記載の切削工具用チップ。

【請求項6】

複数箇所に窪みが形成された台座を供給する工程と、
前記窪みの複数箇所に、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のチップ用の先端部品を嵌め込む工程と、
前記窪みに嵌め込まれた前記先端部品の複数を、前記台座に対して同時に押圧する工程と、
前記窪みに嵌め込まれた前記先端部品の複数を前記台座に対して同時に押圧しながら、複数の前記先端部品と前記台座とにまたがって電流を流す工程と、を備える、
切削工具用チップの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はチップ用の先端部品、切削工具用チップ及び切削工具用チップの製造方法に関し、特に刃先交換式切削工具用のチップに適用されるチップ用の先端部品、切削工具用チップ及び切削工具用チップの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

切削加工に用いられる切削工具として、刃先を有するチップを交換することができる刃先交換式切削工具がある。刃先交換式切削工具に対して交換可能に取り付けられるチップ（スローアウェイチップ）は、一例として、超硬合金よりなる本体（台座）に、ＣＢＮやダイヤモンド焼結体等の超高硬度焼結体よりなる切刃チップが接合されて構成されている。このようなチップは、本体に、切刃チップが、ろう付けで接合されるのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－３２６１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本体に切刃チップがろう付けで接合されている一般的なチップには、例えば次のような問題点がある。一般的なチップでは、本体に切刃チップをろう付けする際に、ろう付けに熟練した作業員が必要となる。また、本体に切刃チップをろう付けするのに相当の時間を要する。また、本体への切刃チップのろう付け作業の自動化が困難である。

【0005】

本開示は上述の課題に鑑み、ろう付けを用いずに台座（本体）に接合することが可能なチップ用の先端部品、切削工具用チップ及び切削工具用チップの製造方法を提供することに関する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の態様に係るチップ用の先端部品は、切削工具に取り付けられるチップの構成部品である台座に形成された窪みに取り付けられる、前記チップの構成部品である先端部品であって、少なくとも一部が前記台座に直接接合される基部材と、切削対象物を切削する切れ刃を有する高硬度素材体と、を備え、前記先端部品は、接合面と、前記接合面の反対側の開放面と、を有し、前記台座に直接接合される前記基部材の部分は、前記接合面に設けられており、前記開放面には、前記高硬度素材体及び前記基部材が表れており、前記台座に直接接合される前記基部材の部分と前記開放面に表れる前記基部材とが連続的に形成されている。

【0007】

このように構成すると、開放面の基部材が表れている部分から接合面に適切に電流を流すことができ、先端部品を台座に取り付ける際に適切に直接接合することができる。ここで、直接接合とは、先端部品と台座とが圧接等の溶接により行われる接合であって、接着剤層等の中間材を介さずに行われる接合であり、固相接合は含まれるが、ろう付けは含まれない。

【0008】

また、本開示の第２の態様に係るチップ用の先端部品は、上記本開示の第１の態様に係るチップ用の先端部品において、前記開放面において、前記基部材の周囲全体が前記高硬度素材体に囲まれている。

【0009】

このように構成すると、切れ刃全体を高硬度素材体で構成することができる。

【0010】

また、本開示の第３の態様に係るチップ用の先端部品は、上記本開示の第１の態様又は第２の態様に係るチップ用の先端部品において、前記台座に直接接合される前記基部材の部分と前記開放面における前記基部材とが仮想直線上に存在するように配置されており、前記仮想直線は押圧方向に対して平行に延びており、前記押圧方向は、前記先端部品と前記台座とを直接接合する際に前記先端部品を前記台座に対して相対的に押圧する方向である。

【0011】

このように構成すると、先端部品を台座に接合する際に流れる電流の抵抗の増大を抑制することができる。

【0012】

また、本開示の第４の態様に係る切削工具用チップは、上記本開示の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係るチップ用の先端部品と、前記先端部品が嵌め込まれる窪みが形成された台座と、を備え、前記先端部品が前記窪みに嵌め込まれた状態で、前記接合面の少なくとも一部と前記台座とが直接接合されている。

【0013】

このように構成すると、先端部品と台座とが直接接合された切削工具用チップを得ることができる。先端部品と台座とが直接接合されていると、製造の際に、ろう付け時には必要となる熟練した作業員による作業が不要となるため、先端部品と台座との接合の自動化を図ることが可能になる。

【0014】

また、本開示の第５の態様に係る切削工具用チップは、上記本開示の第４の態様に係る切削工具用チップにおいて、前記台座は、前記接合面に対向する前記窪みにおける面に設けられたプロジェクションが塑性変形して前記先端部品に直接接合している。

【0015】

このように構成すると、先端部品と台座とがプロジェクション接合されることとなり、先端部品と台座とを強固に接合することができる。

【0016】

また、本開示の第６の態様に係る切削工具用チップの製造方法は、複数箇所に窪みが形成された台座を供給する工程と、上記本開示の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係るチップ用の先端部品を嵌め込む工程と、前記窪みに嵌め込まれた前記先端部品の複数を、前記台座に対して同時に押圧する工程と、前記窪みに嵌め込まれた前記先端部品の複数を前記台座に対して同時に押圧しながら、複数の前記先端部品と前記台座とにまたがって電流を流す工程と、を備える。

【0017】

このように構成すると、複数の先端部品を台座に同時に接合することができる。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、開放面の基部材が表れている部分から接合面に適切に電流を流すことができ、先端部品を台座に取り付ける際に適切に直接接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】（Ａ）は一実施の形態に係る切削工具用チップの斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示すチップの部分側面断面図である。

【図2】（Ａ）～（Ｃ）は先端部品の製造過程の状態の概略斜視図である。

【図3】例示のチップ製造装置の概略構成を示す断面図である。

【図4】一実施の形態に係るチップの製造の手順を示すフローチャートである。

【図5】例示の別のチップ製造装置の概略構成を示す断面図である。

【図6】図５に示すチップ製造装置の電極まわりの斜視図である。

【図7】（Ａ）は一実施の形態の変形例に係る切削工具用チップの斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示すチップの部分側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

【0021】

まず図１（Ａ）を参照して、一実施の形態に係る切削工具用チップ（以下、単に「チップ」という。）１０を説明する。図１（Ａ）は、チップ１０の斜視図である。チップ１０は、一実施の形態に係る先端部品１２と、台座１３とを備えている。チップ１０は、典型的には、切削加工を行う旋盤に用いられるバイトのシャンク（不図示）に対して脱着可能に取り付けられる部品であり、スローアウェイチップと呼ばれることもある。チップ１０の先端部品１２は、切削加工の際に、切削対象物（ワーク）に接する切れ刃を有する部分となる。台座１３には、貫通孔１９が形成されている。貫通孔１９は、チップ１０をバイトのシャンク（不図示）に取り付ける際に、ボルト等の締結部材を通過させるための孔である。チップ１０は、先端部品１２と台座１３とが直接接合していることを特徴としている。ここで、直接接合とは、先端部品１２と台座１３とが圧接等の溶接により行われた接合であって、接着剤層等の中間材（例えばろう材）を介さずに行われる接合である。したがって、直接接合には、接合対象部材を液相にせずに固相のまま接合する固相接合は含まれるが、ろう付けは含まれない。

【0022】

チップ１０は、本実施の形態では、外観形状が直方体に形成されている。外観が直方体のチップ１０は、一対の面が正方形に形成されている。この正方形の一対の面について、一方を表面１５とし、表面１５の裏側の面を裏面１６とする。表面１５と裏面１６とは、合同になっている。表面１５と裏面１６との間には、４つの側面１７が存在する。４つの側面１７のそれぞれは、本実施の形態では表面１５よりも小さい面積の長方形に形成されている。また、４つの側面１７のそれぞれは、表面１５及び裏面１６に対して直交している。台座１３に形成された貫通孔１９は、表面１５から裏面１６へ貫いている。貫通孔１９は、表面１５及び裏面１６それぞれの図心を通っている。チップ１０は、表面１５の側の４つの角部に、先端部品１２が設けられている。以下、図１（Ｂ）を併せて参照して、チップ１０の構成をより詳しく説明する。図１（Ｂ）は、チップ１０の部分側面断面図である。図１（Ｂ）の部分側面断面図は、表面１５の正方形の対角を結ぶ直線を、裏面１６の方に延ばして切断した際に表れる断面における、１つの窪み３１まわりを表している。

【0023】

先端部品１２は、切削時に切削対象物に食い込むために、切削対象物よりも硬い材料が用いられる。また、先端部品１２には、適切な靱性を有する材料が用いられる。さらに、先端部品１２は、台座１３への直接接合が良好に行われる材料が用いられる。これらの観点をふまえ、先端部品１２は、複数の材料が組み合わせられて構成されている。先端部品１２は、基部材２１と、高硬度素材体２４とを有しており、これらは異なる材料で形成されている。基部材２１と高硬度素材体２４とが組み合わせられて構成された先端部品１２は、本実施の形態では、全体として三角柱状に形成されている。三角柱状に形成された先端部品１２の一対の三角形の面について、一方を接合面２５といい、他方を開放面２６ということとする。接合面２５及び開放面２６は、本実施の形態では、それぞれ、二等辺三角形に形成されている。接合面２５と開放面２６との間には、３つの側面が存在する。３つの側面のそれぞれは、長方形に形成されている。

【0024】

基部材２１は、台座１３に直接接合する部分である。基部材２１は、先端部品１２の接合面２５の側の三角柱状の部分であるベース２２と、ベース２２から開放面２６に延びる柱状の埋設突起２３とを含んでいる。ベース２２は、先端部品１２全体の三角柱状に対して、高さ（接合面２５と開放面２６との距離）が概ね１／３～２／３（１／２でもよい）になったものである。埋設突起２３が設けられた側とは逆側のベース２２の三角形の面（三角柱の底面）は、接合面２５となっている。したがって、先端部品１２の接合面２５の全体は、基部材２１が表れている。埋設突起２３は、本実施の形態では円柱状に形成されているが、四角柱状、三角柱状、その他の断面形状が多角形の柱状に形成されていてもよい。埋設突起２３は、平面視において、接合面２５に対応するベース２２の面の三角形に内包されている。埋設突起２３は、典型的には、その円柱形状の軸線２７が、ベース２２の面の三角形の図心を通っている。軸線２７は、接合面２５及び開放面２６に対して垂線となっている。ベース２２と埋設突起２３とは、連続的に形成されている。ここでいう連続的とは、ベース２２と埋設突起２３との間で電気伝導を生じさせることができるようにひとまとまりになっていることである。したがって、ベース２２と埋設突起２３とは、本実施の形態では一体成形されているが、分割して成形されたものが接続されたものであってもよい。ベース２２及び埋設突起２３を含む基部材２１は、典型的には超硬合金が用いられている。超硬合金は、典型的には、主として、タングステンカーバイドにコバルトが含有した合金（ＷＣ－Ｃｏ）である。基部材２１は、本実施の形態では、台座１３への直接接合を良好にする観点から、コバルトを多めに含有することとしている。コバルトの含有量は、例えば０．５ｗｔ％～２０ｗｔ％（（Ａ／（Ａ＋Ｂ））×１００。以下同じ。）とするとよい。基部材２１は、良好な導電性を有している。

【0025】

高硬度素材体２４は、切削対象物（ワーク）に接する切れ刃となる部分である。このような用途から、高硬度素材体２４は、基部材２１よりも硬い材料で構成されている。高硬度素材体２４の材料として、典型的には、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、ＰＣＤ（多結晶ダイヤモンド）、又は人工若しくは天然の単結晶ダイヤモンドが用いられる。なお、切削対象物（ワーク）の種類によっては、高硬度素材体２４の材料として、セラミック又はサーメットが用いられることとしてもよい。高硬度素材体２４は、典型的には絶縁体の性質を有している。なお、高硬度素材体２４は、金属系のバインダーを混合することでいくらかは通電させることが可能であるが、この場合でも、導電率は基部材２１よりも小さい。高硬度素材体２４は、本実施の形態では、先端部品１２の開放面２６の側の三角柱状の部分を占めている。高硬度素材体２４は、埋設突起２３の側面全体を覆っている。このような構成により、先端部品１２は、開放面２６と開放面２６に隣接する側面とが交わる稜線全体が、高硬度素材体２４となっている。開放面２６と開放面２６に隣接する側面とが交わる稜線は、切削対象物（ワーク）に接する切れ刃となるため、本実施の形態では、切れ刃全体が高硬度素材体２４で構成されていることになる。本実施の形態では、開放面２６がすくい面となり、開放面２６に隣接する側面が逃げ面となることを予定している。先端部品１２は、高硬度素材体２４の使用を、切れ刃まわりに制限することで、高硬度素材体２４の原料の使用量を削減することができる。比較的高価な高硬度素材体２４の原料の使用量を削減することにより、先端部品１２の製造コストを抑制することができる。

【0026】

先端部品１２の開放面２６は、主として高硬度素材体２４が表れており、開放面２６の三角形の内部に基部材２１（埋設突起２３）が表れている。つまり、本実施の形態では、開放面２６において、基部材２１の周囲全体が高硬度素材体２４に囲まれている。開放面２６に表れる埋設突起２３の面積は、開放面２６全体の面積に対して、本実施の形態では２５％～３０％程度とするとよく、開放面２６に表れる埋設突起２３の形状を円以外にした場合は４０％や５０％程度としてもよい。開放面２６に表れる埋設突起２３の面積は、開放面２６と接合面２５との間を流れる電流の抵抗を小さくする観点から、可能な範囲で大きい方が好ましい。先端部品１２は、側面視において、接合面２５と開放面２６との間に表れる境界よりも接合面２５の側に基部材２１が表れており、開放面２６の側に高硬度素材体２４が表れている。側面に表れる境界線は、典型的には接合面２５及び開放面２６に平行であるが、平行でなくてもよい。本実施の形態では、先端部品１２は、基部材２１と高硬度素材体２４とで形成されており、両者は隣接していることになる。先端部品１２は、以下の要領で製造することができる。

【0027】

図２（Ａ）～図２（Ｃ）は、先端部品１２の製造過程の状態の概略斜視図である。まず、図２（Ａ）に示すように、基部材２１を成形する。基部材２１の成形は、原料を型に入れ、焼結することで行う。成形された基部材２１は、円板状の一方の面から複数の突起が突き出た形状になっている。円板状の部分は後にベース２２（図１（Ｂ）参照）となる部分であり、複数の突起は後に埋設突起２３（図１（Ｂ）参照）となる部分である。円板状の部分から突き出た突起の数だけ、先端部品１２が製造されることとなる。基部材２１を成形したら、図２（Ｂ）に示すように、基部材２１の上に高硬度素材体２４を成形する。高硬度素材体２４の成形は、原料を焼結することで行う。高硬度素材体２４は、基部材２１の各突起の頂面と高硬度素材体２４とが面一になるように、各突起の周囲に充填して焼結する。高硬度素材体２４を各突起の周囲に充填する際は、型を用いてもよい。基部材２１に高硬度素材体２４を成形すると、全体として円板状になる。基部材２１に高硬度素材体２４を成形したら、図２（Ｃ）に示すように、円板状のものを切り分けて、個別の先端部品１２とする。円板状のものは、ワイヤー放電加工によって切断することができる。このようにして、先端部品１２を製造することができる。

【0028】

再び図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に戻り、チップ１０の構成の説明を続ける。台座１３は、切削時の負荷に耐え得るため、硬く、靱性を有する材料が用いられる。また、台座１３は、先端部品１２の基部材２１の直接接合が良好に行われる材料が用いられる。これらの観点をふまえ、台座１３の材料として、典型的には超硬合金が用いられている。台座１３の材料は、基部材２１と同じであってもよく、基部材２１よりもコバルトの含有量が多くてもよい。例えば、コバルトの含有量を、０．５ｗｔ％～２０ｗｔ％とするとよい。台座１３は、本実施の形態では、概ね、平面視が矩形で全体として四角柱状に形成されており、基本形状が四角柱の８つの角部のうちの表面１５の側の４つの角部がそれぞれ切り欠かれて、窪み３１が形成されている。窪み３１は、先端部品１２が適合するように、先端部品１２と合同な三角柱状に切り欠かれて形成されている。窪み３１の部分には、先端部品１２が嵌め込まれたときに接合面２５が向かい合う平行面３２と、平行面３２に直交する直交面３３と、が形成されている。平行面３２は、表面１５から一段下がった表面１５に平行な面である。また、平行面３２は、先端部品１２を台座１３に接合するときに、先端部品１２を押圧する方向（以下「押圧方向Ｒ」という。）に対して垂直になっている。直交面３３は、表面１５と平行面３２との間に存在し、両者に直交する面である。本実施の形態では、直交面３３は平坦な面になっているが、平行面３２にはプロジェクション３５が設けられている。プロジェクション３５は、平行面３２から窪み３１の側に突き出た突起である。プロジェクション３５は、典型的には、窪み３１に先端部品１２が嵌め込まれたときの軸線２７の位置に設けられている。プロジェクション３５は、先端部品１２の基部材２１に直接接合する部分である。なお、プロジェクション３５の周囲に、平行面３２よりも下がった溝（不図示）を形成してもよい。この溝（不図示）は、先端部品１２を台座１３に接合したときにプロジェクション３５が塑性変形したものを収容することができる。溝（不図示）は、プロジェクション３５の周囲の全体に形成されていてもよく、間隔をあけて形成されていてもよい。

【0029】

前述の先端部品１２を、上述の台座１３に、直接接合することで、チップ１０を製造することができる。台座１３への先端部品１２の直接接合は、例えば以下の装置で行うことができる。

【0030】

図３は、例示のチップ製造装置５０の概略構成を示す断面図である。チップ製造装置５０は、本実施の形態では、抵抗溶接を行う装置である。チップ製造装置５０は、第１の電極（以下「下電極」という）５１と、第２の電極（以下「上電極」という）５５と、電源６１と、移動装置６３と、制御装置６５とを備えている。チップ製造装置５０は、本実施の形態では、下電極５１の鉛直上方に上電極５５が配置されて使用される仕様になっている。図３は、切断面が鉛直方向に延びる断面を表している。以下の説明において、チップ１０並びに先端部品１２及び台座１３に言及しているときは、適宜図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照することとする。

【0031】

下電極５１は、上面に、台座１３が接触する接触面５２が形成されている。接触面５２は、典型的には台座１３の平面形状を包含する大きさに形成されている。接触面５２は、典型的には平坦に形成されている。下電極５１は、接触面５２が水平になるように設けられている。上電極５５は、下電極５１の上方に配置されており、下面に、先端部品１２が接触する接触面５６が形成されている。接触面５６は、典型的には平坦に形成されている。接触面５６は、本実施の形態では、適切に配置された４つの先端部品１２のすべてを包含するように、台座１３の平面形状を包含する大きさに形成されている。上電極５５は、典型的には、接触面５６が水平になるようにして、移動装置６３に支持されている。上電極５５及び下電極５１は、電流が流れやすい材料が用いられ、典型的には金属で形成されている。

【0032】

電源６１は、下電極５１及び上電極５５に電流を供給する装置である。電源６１は、下電極５１及び上電極５５と電気的に接続されている。電源６１は、下電極５１と上電極５５とに挟まれた台座１３及び先端部品１２を介して下電極５１と上電極５５との間に流す電流を発生させるように構成されている。電源６１は、典型的にはパルス状の直流電流を発生させるように構成されている。電源６１は、本実施の形態では、図示は省略するが、電源ユニットと、コンデンサと、トランスと、スイッチ部品とを有している。電源ユニットは、商用交流電源や交流発電機等の交流電源から受電した交流電力を昇圧し整流するものである。コンデンサは、電気エネルギーを蓄電及び放電するものである。トランスは、電源ユニット及びコンデンサから供給される電流を大電流に変換するものである。スイッチ部品は、トランスの上流側に設けられた、典型的にはスイッチング素子等の半導体部品である。電源６１は、コンデンサに充電したエネルギーを瞬時に放電することができるように構成されている。このため、電源６１を用いた接合では、短時間で大電流を得ることができ、熱影響の少ない接合が可能となっている。また、電源６１では、入力電源（交流電源）が比較的小さい容量で足りる。なお、電源６１は、コンデンサを用いたコンデンサ式のものに限らず、インバータ式やその他の方式のものであってもよい。電源６１は、下電極５１及び上電極５５に供給する電流の大きさを適宜設定することができるように構成されている。

【0033】

移動装置６３は、本実施の形態では、上電極５５を押圧方向Ｒに移動させる装置である。本実施の形態では、押圧方向Ｒを鉛直下向きにしている。したがって、下電極５１の接触面５２及び上電極５５の接触面５６は、押圧方向Ｒに対して直交することとなる。移動装置６３は、本実施の形態では、上電極５５を支持していて上電極５５を上下に移動させることができるように構成されている。移動装置６３は、例えば、上電極５５を保持しているブロックを、流体圧（典型的には空気圧又は油圧）で移動させることができるように構成されていてもよい。この構成により、上電極５５を押圧方向Ｒに移動させることができる。下電極５１は、本実施の形態では、静止した台に載置されている。しかしながら、装置構成によっては、上電極５５が固定されていて移動装置が下電極５１を移動させるように構成されていてもよく、移動装置が下電極５１及び上電極５５の双方を移動させるように構成されていてもよい。つまり、移動装置は、上電極５５及び下電極５１を押圧方向に相対的に近づけるように移動させることができればよい。

【0034】

制御装置６５は、チップ製造装置５０の動作を制御する装置である。制御装置６５は、電源６１と有線又は無線で接続されており、下電極５１及び上電極５５への電流の供給の有無及び供給する電流の大きさを制御することができるよう構成されている。また、制御装置６５は、移動装置６３と有線又は無線で接続されており、上電極５５を上下に移動させることができるように構成されている。また、制御装置６５には、後述するチップ１０の製造方法を実行するプログラムが内蔵されている。

【0035】

次に図４を参照して、チップ１０の製造方法を説明する。図４は、チップ１０の製造の手順を示すフローチャートである。以下に説明するチップ１０の製造方法は、上述したチップ製造装置５０で行われることとする。以下のチップ１０の製法の説明において、チップ１０、先端部品１２、台座１３、及びチップ製造装置５０の構成に言及しているときは、適宜図１（Ａ）及び図１（Ｂ）並びに図３を参照することとする。

【0036】

チップ１０の製造開始に先立って、下電極５１を作業台に配置しておく。チップ１０の製造を開始したら、まず、下電極５１に台座１３を配置する（Ｓ１）。下電極５１への台座１３の配置は、台座１３の窪み３１が上方（接触面５２の反対側）を向くようにして、台座１３を接触面５２に載置することで行われる。なお、配置は供給の一形態である。

【0037】

次に、下電極５１に配置された台座１３の各窪み３１に、先端部品１２を配置する（Ｓ２）。本実施の形態では、台座１３に４つの窪み３１があるので、４つの先端部品１２を配置する。このとき、本製法では先端部品１２を台座１３にろう付けすることを予定していないので、先端部品１２が接合される台座１３の面（平行面３２）にフラックスを塗布する等の事前処理を行う必要が無い。各窪み３１には、先端部品１２の接合面２５が台座１３の平行面３２に対向し、先端部品１２の開放面２６が上方（上電極５５の方）を向くように、先端部品１２を配置する。このとき、先端部品１２は、軸線２７が鉛直方向に延びるように配置される。このため、軸線２７は、仮想直線に相当する。

【0038】

先端部品１２を各窪み３１に配置したら、すべての先端部品１２を覆うようにして上電極５５をセットする（Ｓ３）。このとき、上電極５５の接触面５６がすべての先端部品１２に接するように、上電極５５をセットする。すると、上電極５５の接触面５６には、先端部品１２の開放面２６全体が接触することとなる。これにより、上電極５５には、開放面２６に表れている埋設突起２３（基部材２１）と高硬度素材体２４とが接触することとなる。上電極５５の上には、移動装置６３が配置されている。

【0039】

下電極５１と上電極５５との間に台座１３及び先端部品１２を配置したら、移動装置６３を押圧方向Ｒに移動させて、台座１３に対する先端部品１２の加圧を開始する（Ｓ４）。移動装置６３の移動は、本実施の形態では、装置の操作者からの指令（入力）に基づいて、制御装置６５が行う。本実施の形態では、押圧方向Ｒを鉛直方向にしているので、治具を兼ねる電極５１、５５の構成が複雑になることを回避することができる。このような加圧が行われているときに、制御装置６５は、下電極５１及び上電極５５が接続された電源６１のスイッチを適宜入れて、下電極５１と上電極５５との間に台座１３及び先端部品１２を介して電流を流す（通電工程：Ｓ５）。このとき、典型的には絶縁体で形成された高硬度素材体２４が先端部品１２の開放面２６に設けられているが、電流は、基部材２１及び台座１３を介して上電極５５と下電極５１との間を良好に流れる。それは、上電極５５に接する先端部品１２の開放面２６には埋設突起２３が表れており、埋設突起２３はベース２２と一体になって基部材２１を構成しており、ベース２２は台座１３に接触しており、基部材２１及び台座１３は良好な導電性を有しているためである。先端部品１２は、開放面２６に所定の面積の埋設突起２３（基部材２１）が表れているので、通電経路が確保され、電流のロスを小さくすることができる。電流効率がよくなると、溶接機を小さくすることが可能になり、高硬度素材体２４への過剰な入熱を抑制することができる。

【0040】

通電工程（Ｓ５）においては、先端部品１２によって台座１３のプロジェクション３５の先端に圧力をかけた状態で電流を流すことにより、先端部品１２とプロジェクション３５との間に加圧力と電流とが集中する。そして、この加圧力と電流とが集中した部分が、ジュール熱によって、本実施の形態では、溶融はしないが軟化して、塑性変形する。本実施の形態では、先端部品１２よりも面積が小さいプロジェクション３５に加圧力が集中するため、プロジェクション３５がより軟化して塑性変形する。プロジェクション３５は、塑性変形しながら先端部品１２との接触部分が徐々に拡大していって、先端部品１２と接合する面に原子の拡散が生じて接合が達成される。このように、本実施の形態では、先端部品１２と台座１３との接触部分は、固相接合が行われる。なお、通電は、典型的には、制御装置６５により、１又は複数のパルス状の電流が状況に応じて連続して又は間欠的に流されることで行われる。

【0041】

先端部品１２及び台座１３を加圧しながら適宜通電し、先端部品１２が窪み３１の所定の位置に嵌め込まれたら、制御装置６５は、移動装置６３を押圧方向Ｒに動かすことを止める。これにより、台座１３に対する先端部品１２の加圧が終了する（Ｓ６）。なお、台座１３に対する先端部品１２の加圧を開始する工程（Ｓ４）から、台座１３に対する先端部品１２の加圧を終了する工程（Ｓ６）まで、加圧は継続している。台座１３に対する先端部品１２の加圧が終了するまでに、軟化して塑性変形したプロジェクション３５は、プロジェクション３５の周囲に溝（不図示）が形成されている場合は、その溝に流れ込んで収容される。加圧が終了したら、上電極５５を退避させ、製造されたチップ１０を取り出す（Ｓ７）。このようにして、チップ１０が製造される。本実施の形態では、４つの先端部品１２を同時に台座１３に接合することができるので、量産効率が上がることとなる。１つのチップ１０の製造が完了した後にチップ１０の製造を継続する場合は、上述のフローを繰り返せばよい。

【0042】

以上で説明したように、本実施の形態によれば、先端部品１２が、軸線２７に沿って接合面２５から開放面２６まで一体に形成され基部材２１を有しているので、溶接電流を接合面２５と開放面２６との間で適切に流すことができる。これにより、先端部品１２の開放面２６の周囲が高硬度素材体２４で形成されていながら、先端部品１２を台座１３に直接接合することができる。また、先端部品１２の開放面２６の周囲が高硬度素材体２４で形成されていることで、切れ刃全体を高硬度素材体２４で構成することができる。また、先端部品１２が接合する台座１３の面にプロジェクション３５が設けられているので、先端部品１２と台座１３とを強固に接合することができる。また、先端部品１２の軸線２７が押圧方向Ｒに延びる状態で、複数の先端部品１２を同時に押圧しながら通電することができるので、複数の先端部品１２を台座１３に同時に直接接合することができ、チップ１０の生産効率を向上させることができる。

【0043】

次に、図５及び図６を参照して、別の形態の例示のチップ製造装置１５０を説明する。図５は、チップ製造装置１５０の概略構成を示す断面図である。図６は、チップ製造装置１５０の電極まわりの斜視図である。チップ製造装置１５０は、下電極１５１と、上電極１５５と、電源６１と、移動装置６３と、制御装置６５とを備えている。チップ製造装置１５０は、下電極１５１及び上電極１５５の形状が、チップ製造装置５０（図３参照）の下電極５１及び上電極５５とは異なっている。他方、チップ製造装置１５０の電源６１、移動装置６３、及び制御装置６５は、チップ製造装置５０（図３参照）のそれらと同様である。図６は、主として下電極１５１及び上電極１５５まわりを示し、電源６１、移動装置６３、及び制御装置６５を省略している。チップ製造装置１５０による先端部品１２と台座１３との接合では、軸線２７が押圧方向Ｒに対して傾いていることが特徴となっている。また、チップ製造装置１５０では、台座１３の４つの窪み３１に対し、先端部品１２を４つ同時に接合するのではなく、１つずつ接合することを前提にしている。

【0044】

下電極１５１は、概ね、基本形状が円柱状である部材に対して、台座１３を載置する部分が切り欠かれた外観を呈している。下電極１５１は、基本形状の円柱状から切り欠かれた内部に、載置面１５２、１５３が形成されている。一方の載置面１５２は、裏面１６となる側の台座１３の面（以下「底面」という）が接する面となっている。下電極１５１が使用時の向きで設置されたときに、載置面１５２は、水平でも鉛直でもなく、仮想鉛直面（法線が水平となる仮想の平面）ＶＦに対して傾いている。下電極１５１では、載置面１５２が仮想鉛直面ＶＦに対して約３０度傾いているが、この傾きは、２５度～３５度、あるいは４５度等、３０度以外の角度であってもよい。もう一方の載置面１５３は、側面１７となる台座１３の面（以下「側面」という）が接する面となっている。載置面１５３は、台座１３の底面を載置面１５２に載置したときに、台座１３の側面が接する角度で傾いている。下電極１５１では、台座１３の底面と側面とが直交しているので、載置面１５２に対して載置面１５３が直交している。下電極１５１では、載置面１５２、１５３は、仮想鉛直面ＶＦに対して傾いているから、押圧方向Ｒに対しても傾いていることとなる。なお、台座１３は、載置面１５２、１５３に載置される際、窪み３１の１つが最上部に位置するように載置され、最下部には先端部品１２を接合済又は未接合の窪み３１を有する台座１３の角部が位置することとなる。このため、図５には現れていないが、載置面１５３は、正面から（図５の紙面において左から）見ると、Ｖ字状に延びる２面が形成されている。

【0045】

上電極１５５は、概ね、基本形状が円柱状である部材に対して、先端部品１２が嵌め込まれる部分が切り欠かれた外観を呈している。上電極１５５は、基本形状の円柱状から切り欠かれた内部に、第１の接触部分（以下「第１接触部」という）１５６と、第２の接触部分（以下「第２接触部」という）１５７とを有している。第１接触部１５６は、先端部品１２の開放面２６が接触する部分である。第１接触部１５６は、先端部品１２が接触する部分が平坦に形成されている。第２接触部１５７は、先端部品１２の接合面２５と開放面２６との間の３つの側面のうちの直交する２つの側面が接触する部分である。第２接触部１５７も、先端部品１２が接触する部分が平坦に形成されている。また、第１接触部１５６の先端部品１２が接する平坦面と、第２接触部１５７の先端部品１２が接する平坦面とのなす角が、９０度になっている。この両平坦面のなす角は、接する先端部品１２の形状に合わせるように適宜変更するとよい。なお、上電極１５５は、第１接触部１５６を有するブロックと第２接触部１５７を有するブロックとを別体としてこれらを組み合わせて構成することとしてもよく、一体に構成されていてもよい。第１接触部１５６を有するブロックと第２接触部１５７を有するブロックとを別体とした場合、両者は異なる材料で形成されていてもよいが、両方とも導電性を有する材料で構成されているとよい。

【0046】

チップ製造装置１５０では、下電極１５１と上電極１５５とにまたがって、ガイド１５８が設けられている。ガイド１５８は、上電極１５５を押圧方向Ｒに移動させる際に、押圧方向Ｒに対して交差する方向へ動いてしまうことを防ぐためのものである。ガイド１５８は、チップ製造装置１５０では、下電極１５１の側面に固定されており、上電極１５５に対しては摺動可能となっている。また、チップ製造装置１５０では、下電極１５１に、固定具１５９が付属している。固定具１５９は、載置面１５２、１５３に載置された台座１３を、下電極１５１との間に挟むことで、下電極１５１に固定するものである。固定具１５９は、典型的には、ボルトを用いて下電極１５１に固定することができるように構成されている。

【0047】

上述のように構成されたチップ製造装置１５０でチップ１０を製造する手順は、概ねチップ製造装置５０（図３参照）を用いる場合と同様である。したがって、図４のフローチャートを、チップ製造装置１５０を用いる場合にも適用することができる。その上で、チップ製造装置５０（図３参照）を用いる場合に対する細部の相違点について以下に言及する。チップ製造装置１５０を用いる場合は、下電極１５１に台座１３を配置する工程（Ｓ１）において、先端部品１２を嵌め込む窪み３１が上部手前（上部で載置面１５２から遠い側）に来るようにして、台座１３を載置面１５２、１５３に載置する。また、台座１３を載置面１５２、１５３に載置した後、固定具１５９を下電極１５１に取り付けることで、台座１３を下電極１５１に固定するとよい。下電極１５１に設置された台座１３は、先端部品１２を嵌め込む窪み３１の平行面３２及び直交面３３が共に水平でも鉛直でもなく、平行面３２と直交面３３との交線が窪み３１の最下部に位置するようになっている。

【0048】

台座１３の窪み３１に先端部品１２を配置する工程（Ｓ２）においては、台座１３に形成されている複数の窪み３１のうち、最上部の窪み３１にのみ先端部品１２を配置する。先端部品１２を配置する窪み３１は、平行面３２と直交面３３との交線が窪み３１の最下部に位置するようになっているので、先端部品１２を窪み３１に載置するだけで、先端部品１２を窪み３１に配置することができる。上電極１５５をセットする工程（Ｓ３）においては、上電極１５５の第１接触部１５６が先端部品１２の開放面２６に接し、第２接触部１５７が接合面２５と開放面２６との間の側面に接するようにする。このとき、少なくとも、第１接触部１５６が埋設突起２３に接し、第２接触部１５７がベース２２に接するようにするとよい。チップ製造装置１５０では、押圧方向Ｒが鉛直方向である一方で、窪み３１の平行面３２及び直交面３３並びに上電極１５５の第１接触部１５６及び第２接触部１５７の平坦面が水平面及び鉛直面に対して傾いている。このため、加圧を開始（Ｓ４）すると、上電極１５５から先端部品１２に対して鉛直方向（押圧方向Ｒ）に印加された力（加圧力）が、平行面３２及び直交面３３に直角な分力として、平行面３２及び直交面３３に作用することとなる。したがって、上電極１５５を押圧方向Ｒに移動させるだけで、先端部品１２を平行面３２及び直交面３３の両面に向けて加圧することができる。

【0049】

通電工程（Ｓ５）においては、下電極１５１と上電極１５５との間に台座１３及び先端部品１２を介して電流を流すと、上電極１５５から下電極１５１へと電流が流れる場合は以下のようになる。上電極１５５の第１接触部１５６からは埋設突起２３を介して、第２接触部１５７からはベース２２を介して、基部材２１に電流が入る。基部材２１に入った電流は、その後、台座１３の平行面３２及び直交面３３の双方を介して台座１３に入る。台座１３に入った電流は、載置面１５２、１５３から下電極１５１に至る。このように電流が流れることで、台座１３に押圧された先端部品１２は、台座１３の平行面３２及び直交面３３の双方に直接接合する。なお、チップ製造装置１５０を用いる場合は、台座１３の直交面３３にも、平行面３２と同様のプロジェクション３５を形成してもよい。この場合、直交面３３におけるプロジェクション３５が形成される位置は、接合される先端部品１２の側面に表れるベース２２に接する位置にするとよい。加圧の終了（Ｓ６）及び製造されたチップ１０の取り出し（Ｓ７）は、チップ製造装置５０（図３参照）を用いる場合と同様である。

【0050】

上述のように、チップ製造装置１５０を用いてチップ１０を製造した場合は、先端部品１２を、台座１３の窪み３１の平行面３２及び直交面３３の２つの面で直接接合することができ、先端部品１２と台座１３との接合力を高めることができる。

【0051】

以上の説明では、先端部品１２の構成が、開放面２６に正対して見た場合に、基部材２１の周囲全体が高硬度素材体２４に囲まれていることとした。しかしながら、例えば図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、高硬度素材体１２４と基部材１２１とが左右及び／又は上下に隣り合う２分割に区分された先端部品１１２としてもよい。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す先端部品１１２では、基本形状が三角柱状の基部材１２１の１つの角部を切り欠いて、その切り欠いた部分に三角柱状の高硬度素材体１２４を設けている。高硬度素材体１２４が嵌まる部分を切り欠く前の基本形状の状態の基部材１２１と、高硬度素材体１２４とは、相似形であってもよい。先端部品１１２においても、接合面２５と開放面２６とに直交する仮想直線１２７に沿って基部材１２１が連続して構成されている。

【0052】

以上の説明では、先端部品１２が三角柱状に形成されていることとした。しかしながら、先端部品１２の外観形状は、用途等の事情に応じて好適な形状とすることができ、例えば、平面視が菱形、矩形、五角形や六角形等の多角形、の形状を有する柱状に形成されていてもよい。

【0053】

以上の説明では、先端部品１２の基部材２１を形成する超硬合金が、主として、タングステンカーバイドにコバルトが含有した合金（ＷＣ－Ｃｏ）であるとしたが、コバルトに代えて又はコバルトと共に鉄やニッケルなどの鉄系金属を用いる場合もあり得る。

【0054】

以上の説明では、先端部品１２の基部材２１と台座１３とが直接接合した部分が固相接合であることとした。しかしながら、台座１３及び／又は基部材２１の特性（材質や形状など）によっては、台座１３及び／又は基部材２１が溶融して接合されたものであってもよい。

【0055】

以上の説明では、先端部品１２と台座１３とを接合する際に加圧力が集中するプロジェクションが台座１３に形成されていることとしたが、台座１３に代えて、又は台座１３と共に、先端部品１２の基部材２１の方に形成されていてもよい。また、プロジェクションが軟化し塑性変形したものが流入する溝（不図示）が台座１３に形成されていてもよいことを言及したが、台座１３に代えて、又は台座１３と共に、先端部品１２の方に溝（不図示）が形成されていてもよい。

【0056】

以上の説明では、例示の実施の形態として、チップ用の先端部品、切削工具用チップ、切削工具用チップの製造方法を、各図を用いて説明した。当該説明における各部の構成、構造、数、配置、形状、材質などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択的に採用したものも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0057】

１０ チップ
１２ 先端部品
１３ 台座
２１ 基部材
２４ 高硬度素材体
２５ 接合面
２６ 開放面
２７ 軸線（仮想直線）
３１ 窪み
３５ プロジェクション
１１２ 先端部品
１２１ 基部材
１２４ 高硬度素材体
１２７ 仮想直線
Ｒ 押圧方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2022-12-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

切削工具に取り付けられるチップの構成部品である台座に形成された窪みに取り付けられる、前記チップの構成部品である先端部品であって、
溶接によって少なくとも一部が前記台座に直接接合される基部材と、
切削対象物を切削する切れ刃を有する高硬度素材体と、を備え、
前記先端部品は、接合面と、前記接合面の反対側の開放面と、を有し、
前記台座に直接接合される前記基部材の部分は、前記接合面に設けられており、
前記開放面には、前記高硬度素材体及び前記基部材が表れており、
前記台座に直接接合される前記基部材の部分と前記開放面に表れる前記基部材とが連続的に形成されている、
チップ用の先端部品。