特許 7106010 単結晶ダイヤモンド切削工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-14

(45)【発行日】2022-07-25

(54)【発明の名称】単結晶ダイヤモンド切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/20 20060101AFI20220715BHJP

   B23B 27/14 20060101ALI20220715BHJP

【ＦＩ】

B23B27/20

B23B27/14 B

B23B27/14 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021535916

(86)(22)【出願日】2020-12-22

(86)【国際出願番号】 JP2020047858

(87)【国際公開番号】W WO2021145165

(87)【国際公開日】2021-07-22

【審査請求日】2021-06-18

(31)【優先権主張番号】P 2020005599

(32)【優先日】2020-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000220103

【氏名又は名称】株式会社アライドマテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】湯川 実

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－１４６６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１２６５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２５４２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３１９５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７６３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２００７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２９１８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７４５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９６６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０４４４８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０３５２７１６３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２００６－０１５４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２０７３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０４３９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－０６４７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１８２００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１９０６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０４６４０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２７／００－２９／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

逃げ面およびすくい面が設けられた単結晶ダイヤモンド切削工具であって、
前記逃げ面と前記すくい面との境界に切刃が設けられており、
前記切刃から離隔した位置に前記すくい面に連続して前記すくい面に対して０．０５度以上８０度以下傾斜した傾斜面が設けられており、
前記すくい面の粗さＲａは０μｍを超え１μｍ以下であり、
前記切刃に５０ｎｍ以上１μｍ以下の幅のチャンファ面が設けられており、
前記切刃の凹凸の幅は０μｍを超え１００ｎｍ以下であり前記チャンファ面の幅よりも小さく、
前記すくい面に対して４５°をなし、前記すくい面の垂直方向と４５°をなす方向で、かつ、前記切刃の先端側から前記切刃を見た時の写真を３Ｄ－ＳＥＭで撮影し、前記逃げ面および前記チャンファ面の境界において前記凹凸の認められない部分の稜線を基準とし、最も外側の前記凹凸の凸部を通り、前記稜線と平行である第一曲線を求め、前記稜線に平行で最も内側に位置する前記凹凸の凹部を通過する第二曲線を引き、前記第一曲線および前記第二曲線の間の距離を、前記凹凸の幅とし、
前記傾斜面の粗さＲａは０μｍを超え５μｍ以下である、単結晶ダイヤモンド切削工具。

【請求項2】

逃げ面およびすくい面が設けられた単結晶ダイヤモンド切削工具であって、
前記逃げ面と前記すくい面との境界に切刃が設けられており、
前記切刃から離隔した位置に前記すくい面に連続して前記すくい面に対して０．０５度以上８０度以下傾斜した傾斜面が設けられており、
前記すくい面の粗さＲａは０μｍを超え１μｍ以下であり、
前記切刃に５０ｎｍ以上１μｍ以下の幅の丸ホーニングが設けられており、
前記切刃の凹凸の幅は０μｍを超え１００ｎｍ以下であり前記丸ホーニングの幅よりも小さく、
前記すくい面に対して４５°をなし、前記すくい面の垂直方向と４５°をなす方向で、かつ、前記切刃の先端側から前記切刃を見た時の写真を３Ｄ－ＳＥＭで撮影し、前記丸ホーニングにおいて前記凹凸の認められない部分の稜線を基準とし、最も外側の前記凹凸の凸部を通り、前記稜線と平行である第一曲線を求め、前記稜線に平行で最も内側に位置する前記凹凸の凹部を通過する第二曲線を引き、前記第一曲線および前記第二曲線の間の距離を、前記凹凸の幅とし、
前記傾斜面の粗さＲａは０μｍを超え５μｍ以下である、単結晶ダイヤモンド切削工具。

【請求項3】

前記すくい面は（１１０）面に対して０度以上１５度以下の角度をなす、請求項１または２に記載の単結晶ダイヤモンド切削工具。

【請求項4】

逃げ角は０度以上３０度以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド切削工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、単結晶ダイヤモンド切削工具に関する。本出願は、２０２０年１月１７日に出願した日本特許出願である特願２０２０－００５５９９号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

【背景技術】

【0002】

従来、単結晶ダイヤモンド切削工具は、特許文献１（特開２０１４－１２３１０号公報）、および特許文献２（特開２００６－１５４１２号公報）に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１２３１０号公報

【文献】特開２００６－１５４１２号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様に係る単結晶ダイヤモンド切削工具は、逃げ面およびすくい面が設けられた単結晶ダイヤモンド切削工具であって、逃げ面とすくい面との境界に切刃が設けられており、切刃から離隔した位置にすくい面に連続してすくい面に対して０．０５度以上８０度以下傾斜した傾斜面が設けられており、すくい面の粗さＲａは１μｍ以下であり、切刃に１μｍ以下の幅のチャンファ面または丸ホーニングが設けられており、切刃の凹凸の幅は１００ｎｍ以下であり、チャンファ面または丸ホーニングの幅よりも小さい。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、実施の形態１に従った単結晶ダイヤモンド切削工具１の平面図である。

【図2】図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た単結晶ダイヤモンド切削工具１の側面図である。

【図3】図３は、図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す単結晶ダイヤモンド３の平面図である。

【図4】図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿った単結晶ダイヤモンド３の断面図である。

【図5】図５は、図３中のＶで囲んだ部分を拡大して示す単結晶ダイヤモンド３の平面図である。

【図6】図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った単結晶ダイヤモンド３の断面図である。

【図7】図７は、第一切刃２０ａおよび第二切刃２０ｂの凹凸２００ａ，２００ｂを示すための図５中のＶＩＩで囲んだ部分の拡大図である。

【図8】図８は、チャンファ面２０ｃの幅Ｌ１を測定する方法を説明するための図である。

【図9】図９は、第一切刃２０ａおよび第二切刃２０ｂの凹凸２００ａ，２００ｂの幅Ａ１およびＡ２を測定する方法を説明するための図である。

【図10】図１０は、実施の形態２に従った単結晶ダイヤモンド３において図６に対応する断面であって、切刃２０に設けられた丸ホーニング２０ｈを示す断面図である。

【図11】図１１は、図１０で示す切刃２０を拡大して示す平面図である。

【図12】図１２は、丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２の測定方法を説明するために示す、丸ホーニング２０ｈに連続するすくい面１０および逃げ面１１を有する単結晶ダイヤモンド切削工具の断面図であって、すくい面１０および逃げ面１１に直交する断面図である。

【図13】図１３は、丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２の測定方法を説明するために示す、丸ホーニング２０ｈとすくい面１０および逃げ面１１との間に曲面４００，５００を有する単結晶ダイヤモンド切削工具の断面図であって、すくい面１０および逃げ面１１に直交する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

[本開示が解決しようとする課題]
従来の単結晶ダイヤモンド切削工具では、高精度の切削加工においてさらなる寿命の向上が求められていた。
[本開示の効果]
この開示によれば、高精度の切削加工が可能で長寿命の単結晶ダイヤモンド切削工具を提供することができる。

【0007】

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

【0008】

本開示の一態様に係る単結晶ダイヤモンド切削工具は、逃げ面およびすくい面が設けられた単結晶ダイヤモンド切削工具であって、逃げ面とすくい面との境界に切刃が設けられており、切刃から離隔した位置にすくい面に連続してすくい面に対して０．０５度以上８０度以下傾斜した傾斜面が設けられており、すくい面の粗さＲａは１μｍ以下であり、切刃に１μｍ以下の幅のチャンファ面または丸ホーニングが設けられており、切刃の凹凸の幅は１００ｎｍ以下である。

【0009】

このように構成された単結晶ダイヤモンド切削工具においては、すくい面に対して０．０５度以上８０度以下傾斜した傾斜面が設けられているため、すくい面の粗さＲａを１μｍ以下にすることができる。傾斜面の傾斜が０．０１度未満であれば傾斜が小さすぎてすくい面を研磨することが困難となる。傾斜面の傾斜が８０度を超えるとすくい面を研磨したときに傾斜面とすくい面との境界における粗さが大きくなり、すくい面の面粗さを１μｍ以下にすることができない。

【0010】

好ましくは、すくい面は（１１０）面に対して０度以上１５度以下の角度をなす。この範囲内であれば、単結晶ダイヤモンド切削工具の寿命が特に長くなる。

【0011】

好ましくは、傾斜面の粗さＲａは５μｍ以下である。傾斜面の粗さが５μｍ以下であれば、その傾斜面に連続するすくい面の粗さが小さくなるため、単結晶ダイヤモンド切削工具の寿命が長くなる。

【0012】

好ましくは、逃げ角は０度以上３０度以下である。この範囲内であれば逃げ面とワークとの接触を回避しつつ、切刃の強度を維持できるので、単結晶ダイヤモンド切削工具の寿命が特に長くなる。

【0013】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に従った単結晶ダイヤモンド切削工具１の平面図である。図１で示すように、単結晶ダイヤモンド切削工具１は、シャンク２と、シャンク２の先端に取り付けられた単結晶ダイヤモンド３とを有する。シャンク２は、長手方向に延びる。シャンク２は、たとえば超硬合金により構成される。

【0014】

図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た単結晶ダイヤモンド切削工具１の側面図である。図２で示すように、シャンク２の上面に単結晶ダイヤモンド３が固定されている。単結晶ダイヤモンド３とシャンク２との接続方法は、たとえばロウ付けがある。シャンク２の先端は尖った形状とされる。これにより、シャンク２の先端がワークと接触することを防止できる。

【0015】

図３は、図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す単結晶ダイヤモンド３の平面図である。図３で示すように、単結晶ダイヤモンド３にはすくい面１０が設けられている。すくい面１０は単結晶ダイヤモンド３の上面の先端部分に位置している。すくい面１０に連続するように単結晶ダイヤモンド３に傾斜面１２が設けられている。すくい面１０と傾斜面１２との間に境界１５が位置している。

【0016】

すくい面１０の粗さＲａは１μｍ以下である。すくい面１０の粗さＲａは、たとえば、白色干渉顕微鏡によって測定することができる。すくい面１０の粗さＲａが１０μｍを超えると被加工面が粗くなり、工具寿命が短くなる。

【0017】

すくい面１０の面方位は特に制限されない。すくい面１０は単結晶ダイヤモンド３の（１１０）面に対して０度以上１５度以下の角度をなすことが好ましい。すくい面１０の最先端部分が切刃２０である。切刃２０は図３において円弧形状とされている。切刃２０はワークと接触する部分である。

【0018】

傾斜面１２の粗さＲａは５μｍ以下であることが好ましい。傾斜面１２の粗さが５μｍ以下であれば、その傾斜面１２に連続するすくい面１０の粗さが小さくなるため、単結晶ダイヤモンド切削工具１の寿命が特に長くなる。すくい面１０の粗さＲａは、たとえば、白色干渉顕微鏡によって測定することができる。

【0019】

図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿った単結晶ダイヤモンド３の断面図である。図４で示すように、単結晶ダイヤモンド３の切刃２０はすくい面１０と逃げ面１１との境界部分に位置している。傾斜面１２はすくい面１０に対して角度θ１（傾斜角）を有している。傾斜角θ１は０．０１度以上８０度以下である。傾斜角θ１が０．０１度未満であれば傾斜面１２はすくい面１０とほぼ同一平面となり、すくい面１０の研磨時に傾斜面１２が邪魔になりすくい面１０を十分に研磨できない。傾斜角θ１が８０度を超えると傾斜角θ１が大きくなりすぎて境界１５付近で表面粗さが大きくなる。その結果、すくい面１０の表面粗さも大きくなる。好ましくは角度θ１は１度以上５０度以下、より好ましくは１０度以上３０度以下である。

【0020】

矢印３ａで示す工作物の移動方向に対して逃げ面１１は角度θ２（逃げ角）を有している。角度θ２は、特に制限されるものではない。逃げ角θ２は投影機によって測定することができる。

【0021】

好ましくは角度θ２は５度以上２５度以下、より好ましくは１０度以上２０度以下である。矢印３ａで示す工作物の移動方向に対して単結晶ダイヤモンド３の下面は角度θ３を有している。角度θ３は、特に制限されるものではない。

【0022】

傾斜角θ１は白色干渉顕微鏡によって測定できる。逃げ角θ２および角度θ３は投影機によって測定することができる。

【0023】

図５は、図３中のＶで囲んだ部分を拡大して示す単結晶ダイヤモンド３の平面図である。図５で示すように、すくい面１０の端部に設けられた切刃２０は、第一切刃２０ａと第二切刃２０ｂとを有する。第一切刃２０ａは外側、第二切刃２０ｂは内側に設けられる。第一切刃２０ａと第二切刃２０ｂとの間がチャンファ面２０ｃである。

【0024】

チャンファ面２０ｃは面取りされることで形成されている。チャンファ面２０ｃは第一切刃２０ａと第二切刃２０ｂとの間において円弧状に形成されている。切刃２０およびチャンファ面２０ｃが円弧状に形成されることで、切刃２０上におけるとワークとの接触位置が変化しても所定の切削性能を発揮することができる。

【0025】

図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った単結晶ダイヤモンド３の断面図である。図６で示すように、すくい面１０に近い側に第二切刃２０ｂが設けられる。逃げ面１１に近い側に第一切刃２０ａが設けられる。チャンファ面２０ｃの幅Ｌ１は、１μｍ以下である。チャンファ面２０ｃの幅Ｌ１が１μｍを超えるとチャンファ面２０ｃが摩耗したような形状となり寿命が短くなる。

【0026】

チャンファ面２０ｃの幅は、単結晶ダイヤモンド３の長手方向に沿った図６の断面における幅をいう。チャンファ面２０ｃの幅Ｌ１は、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましい。チャンファ面２０ｃの幅Ｌ１は、たとえば、３Ｄ－ＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)によって測定することができる。３Ｄ－ＳＥＭとしてエリオニクス社製ＥＲＡ－６００ＦＥ ＢＳＥを用いることができる。

【0027】

切刃２０が円弧状ではなく、たとえば角形であり第一切刃と第二切刃とが先端で交差する場合には、第一切刃および第二切刃の各々の中央で第一切刃および第二切刃の延びる方向に垂直な断面におけるチャンファ面の幅の平均値をチャンファ面の幅とする。

【0028】

図７は、第一切刃２０ａおよび第二切刃２０ｂの凹凸２００ａ，２００ｂを示す図である。図７で示すように、第一切刃２０ａに凹凸２００ａが設けられる。第二切刃２０ｂに凹凸２００ｂが設けられる。各々の凹凸２００ａ，２００ｂの幅Ａ１およびＡ２は１００ｎｍ以下であり、かつ、チャンファ面２０ｃの幅Ｌ１よりも小さい。凹凸２００ａ，２００ｂの幅Ａ１およびＡ２が１００ｎｍを超えると被加工面が粗くなり工具寿命が短くなる。凹凸２００ａ，２００ｂの幅Ａ１およびＡ２は、たとえば、３Ｄ－ＳＥＭによって測定することができる。

【0029】

図８はチャンファ面２０ｃの幅Ｌ１を測定する方法を説明するための図である。以下の手順でチャンファ面２０ｃの幅Ｌ１を測定する。

【0030】

（１）３Ｄ－ＳＥＭを使い２Ｄの設定で、図８で示すように切刃２０をすくい面１０の垂直方向から見て、大きな欠け２０ｆの無い所を無作為に１０点選ぶ。点線２０ｇで示す部分が選ばれる。

【0031】

（２）次に（１）で選んだ点線２０ｇの位置で切刃２０の断面を３ＤーＳＥＭで得る。ただし、この断面は切刃２０、すくい面１０および逃げ面１１の表面の位置情報を示すものであり、切刃２０の内部情報を有していない。断面を３Ｄ－ＳＥＭで見ながらチャンファ面２０ｃを撮影する。

【0032】

（３）次に（２）で撮影した写真を元に、各断面のチャンファ面２０ｃの幅Ｌ１を測定する。

【0033】

（４）次に（３）で測定した１０点の平均値をチャンファ面の幅Ｌ１とする。
図９は第一切刃２０ａおよび第二切刃２０ｂの凹凸２００ａ，２００ｂの幅Ａ１およびＡ２を測定する方法を説明するための図である。以下の手順で凹凸２００ａ，２００ｂの幅Ａ１およびＡ２を測定する。

【0034】

（１）すくい面１０に対して４５°をなし、すくい面１０の垂直方向と４５°をなす方向で、かつ、切刃先端側から切刃を見た時の写真を３Ｄ－ＳＥＭで撮影する。

【0035】

（２）逃げ面１１およびチャンファ面２０ｃの境界において凹凸２００ａの認められない部分の稜線２２０ａを基準とする。最も外側の凹凸２００ａの凸部を通り、稜線２２０ａと平行である曲線２０１ａを求める。稜線２２０ａに平行で最も内側に位置する凹凸２００ａの凹部を通過する曲線２０２ａを引く。２つの曲線２０１ａ，２０２ａの間の距離が、凹凸２００ａの幅になる。すくい面１０およびチャンファ面２０ｃの境界において凹凸２００ｂの認められない部分の稜線２２０ｂを基準とする。最も外側の凹凸２００ｂの凸部を通り、稜線２２０ｂと平行である曲線２０２ｂを求める。稜線２２０ｂに平行で最も内側に位置する凹凸２００ｂの凹部を通過する曲線２０１ｂを引く。２つの曲線２０１ｂ，２０２ｂの間の距離が、凹凸２００ｂの幅になる。

【0036】

（３）凹凸の幅が１０ｎｍ以上のものは３Ｄ－ＳＥＭで見て凹凸を観察できるので、以上の方法で測定できる。凹凸の幅が１０ｎｍ未満になると凹凸が認められなくなる。そのため、凹凸が認められない大きさのものは１０ｎｍ未満と判断する。

【0037】

（４）凹凸の幅は、すくい面１０とチャンファ面２０ｃの境界および逃げ面１１とチャンファ面２０ｃの境界の両方Ａ１およびＡ２の平均値（Ａ１＋Ａ２）／２とする。すなわち計算で求められるＡ１とＡ２とは同じ値であり、Ａ１＝Ａ２＝（Ａ１＋Ａ２）／２である。

【0038】

（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２に従った単結晶ダイヤモンド３において図６に対応する断面であって、切刃２０に設けられた丸ホーニング２０ｈを示す断面図である。図１１は、図１０で示す切刃２０を拡大して示す平面図である。

【0039】

図１０および図１１で示すように、切刃２０は丸ホーニング２０ｈによって形成されている。切刃２０に直交する図１０の断面で円弧状をなす丸ホーニング２０ｈが切刃２０に沿って形成される。丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２は１μｍ以下である。丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２が１μｍを超えると丸ホーニング２０ｈが摩耗したような形状となり寿命が短くなる。丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２は、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下が好ましい。丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２は３Ｄ－ＳＥＭによって以下の工程で測定することができる。図１２は丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２の測定方法を説明するために示す、丸ホーニング２０ｈに連続するすくい面１０および逃げ面１１を有する単結晶ダイヤモンド切削工具の断面図であって、すくい面１０および逃げ面１１に直交する断面図である。丸ホーニング２０ｈがすくい面１０および逃げ面１１に連続する場合には、以下の手順で丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２を測定する。

【0040】

（１）３Ｄ－ＳＥＭを使い２Ｄの設定で、切刃２０をすくい面１０の垂直方向から見て、実施の形態１と同様に大きな欠けの無い所を無作為に１０点選ぶ。

【0041】

（２）次に（１）で選んだ位置で切刃２０の断面を３ＤーＳＥＭで得る。ただし、この断面は切刃２０、すくい面１０および逃げ面１１の表面の位置情報を示すものであり、切刃２０の内部情報を有していない。断面を３Ｄ－ＳＥＭで見ながら丸ホーニング２０ｈを撮影する。

【0042】

（３）次に（２）で撮影した写真を元に、丸ホーニング２０ｈに重なる部分に図１２で示すように円２０Ｒを形成する。

【0043】

（４）次に（３）で求めた円２０Ｒの半径Ｒを測定する。
（５）次に（４）で求めた半径Ｒ、すくい面１０および逃げ面１１の刃物角Ｅから丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２を求める。

【0044】

図１３は、丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２の測定方法を説明するために示す、丸ホーニング２０ｈとすくい面１０および逃げ面１１との間に曲面４００，５００を有する単結晶ダイヤモンド切削工具の断面図であって、すくい面１０および逃げ面１１に直交する断面図である。たとえば研磨により、丸ホーニング２０ｈに隣接するように丸ホーニング２０ｈより半径が大きい曲面４００，５００が存在する場合がある。この場合には、以下の手順で丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２を測定する。

【0045】

（１）３Ｄ－ＳＥＭを使い２Ｄの設定で、切刃２０をすくい面１０の垂直方向から見て、実施の形態１と同様に大きな欠けの無い所を無作為に１０点選ぶ。

【0046】

（２）次に（１）で選んだ位置で切刃２０の断面を３ＤーＳＥＭで得る。ただし、この断面は切刃２０、すくい面１０および逃げ面１１の表面の位置情報を示すものであり、切刃２０の内部情報を有していない。断面を３Ｄ－ＳＥＭで見ながら丸ホーニング２０ｈを撮影する。

【0047】

（３）次に（２）で撮影した写真を元に、丸ホーニング２０ｈの先端部分に重なる部分に図１２で示すように円２０Ｒを形成する。

【0048】

（４）次に（３）で求めた円２０Ｒの半径Ｒを測定する。すくい面１０と曲面４００の境界部分に向けて円２０Ｒの中心から半径線４０２を引く（半径線４０２とすくい面１０とのなす角は９０°になるようにする。）。半径線４０２と円２０Ｒとの交点４０１を求める。逃げ面１１と曲面５００の境界部分に向けて円２０Ｒの中心から半径線５０２を引く（半径線５０２と逃げ面１１とのなす角は９０°になるようにする。）。半径線５０２と円２０Ｒとの交点５０１を求める。

【0049】

（５）次に（４）で求めた半径Ｒ、すくい面１０および逃げ面１１の刃物角Ｅから交点４０１，５０１間の距離である丸ホーニング２０ｈの幅Ｌ２を求める。

【0050】

切刃２０には凹凸２００ｃが設けられている。凹凸２００ｃの幅Ａ３は１００ｎｍ以下である。丸ホーニング２０ｈの凹凸２００ｃの幅Ａ３は３Ｄ－ＳＥＭによって測定することができる。

【0051】

（１）すくい面１０に対して４５°をなし、すくい面１０の垂直方向と４５°をなす方向で、かつ、切刃先端側から切刃を見た時の写真を３Ｄ－ＳＥＭで撮影する。

【0052】

（２）丸ホーニング２０ｈにおいて凹凸２００ｃの認められない部分の稜線を基準とする。最も外側の凹凸２００ｃの凸部を通り、稜線と平行である第一曲線を求める。稜線に平行で最も内側に位置する凹凸２００ｃの凹部を通過する第二曲線を引く。第一および第二曲線間の距離が、凹凸２００ｃの幅になる。

【0053】

（３）凹凸の幅が１０ｎｍ以上のものは３Ｄ－ＳＥＭで見て凹凸を観察できるので、以上の方法で測定できる。凹凸の幅が１０ｎｍ未満になると凹凸が認められなくなる。そのため、凹凸が認められない大きさのものは１０ｎｍ未満と判断する。

【0054】

（実施例１）

【0055】

【表1】

【0056】

【表2】

【0057】

まず、図１から図７の形状で、傾斜角θ１、すくい面１０の粗さＲａ、チャンファ幅Ｌ１、切刃凹凸の幅Ａ１，Ａ２、すくい面方位、傾斜面１２の粗さＲａ、逃げ角θ２をさまざまに設定した試料を準備した。

【0058】

これらの試料を用いて、レンズの金型（ワーク：材質は鋼材にＮｉ－Ｐめっきを施したもの）の鏡面仕上げ加工を行った。金型は直径φが５ｍｍの円柱形状であり、その先端が球面状である。その球面の鏡面仕上げ加工において、仕上げ面に虹面が現れたところで工具の寿命とした。

【0059】

加工条件は、以下の通りである。
加工速度：最大５００ｍｍ／秒（回転数一定で球面を加工するため、加工部位により加工速度は異なる。）
クーラント：オイルミスト
切り込み深さ：１０００μｍ
送り：１０００μｍ／ｒｅｖ
寿命に到達するまでのワーク（レンズの金型）の加工数を用いて工具の寿命を評価した。加工が進行するにつれて切刃の面粗さが大きくなるため、ワークの被加工面の面粗さも大きくなる。被加工面の面粗さが一定値以上になると光の反射により虹面が生じる。１２個加工できれば合格とした。試料番号１０から１５では１２個加工する前に虹面が現れるため、寿命が短いことが分かった。

【0060】

すくい面１０の面方位が（１１０）である試料番号１６から２０は、すくい面１０の面方位が（１００）である試料よりも寿命が長い。これは切刃に耐摩耗性が高い結晶方位が位置するためである。

【0061】

傾斜面１２の面粗さＲａが５μｍ以下である試料番号１７から２４は、傾斜面１２の面粗さＲａが５μｍを超える試料よりも寿命が長い。これは傾斜面１２が粗いとすくい面１０が粗くなり、切刃の凹凸が大きくなるためである。

【0062】

逃げ角θ２が３０度以下である試料番号１９，２０，２３－２６は、逃げ角θ２が３０度を超える試料よりも寿命が長い。これは、この範囲内であれば逃げ面とワークとの接触を回避しつつ、切刃の強度を維持できるからである。

【0063】

（実施例２）

【0064】

【表3】

【0065】

図８および図９の形状で、傾斜角θ１、すくい面１０の粗さＲａ、丸ホーニング幅Ｌ２、切刃凹凸の幅Ａ３、傾斜面１２の粗さＲａ、逃げ角θ２をさまざまに設定した試料を準備した。

【0066】

これらの試料を用いて、レンズの金型（ワーク：材質は鋼材にＮｉ－Ｐめっきを施したもの）の鏡面仕上げ加工を行った。金型は直径φが５ｍｍの円柱形状であり、その先端が球面状である。その球面の鏡面仕上げ加工において、仕上げ面に虹面が現れたところで工具の寿命とした。

【0067】

加工条件は、以下の通りである。
加工速度：最大５００ｍｍ／秒（回転数一定で球面を加工するため、加工部位により加工速度は異なる。）
クーラント：オイルミスト
切り込み深さ：１０００μｍ
送り：１０００μｍ／ｒｅｖ
寿命に到達するまでのワーク（レンズの金型）の加工数を用いて工具の寿命を評価した。加工が進行するにつれて切刃の面粗さが大きくなるため、ワークの被加工面の面粗さも大きくなる。被加工面の面粗さが一定値以上になると光の反射により虹面が生じる。１２個加工できれば合格とした。試料番号１１０から１１５では１２個加工する前に虹面が現れるため、寿命が短いことが分かった。

【0068】

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0069】

この開示は単結晶ダイヤモンド切削工具の分野において用いることができる。

【符号の説明】

【0070】

１ 単結晶ダイヤモンド切削工具、２ シャンク、３ 単結晶ダイヤモンド、１０ すくい面、１１ 逃げ面、１２ 傾斜面、１５ 境界、２０ 切刃、２０ａ 第一切刃、２０ｂ 第二切刃、２０ｃ チャンファ面、２０ｈ 丸ホーニング、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 凹凸。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】