JP2001315003A - バイト - Google Patents
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Abstract
ッチを大きく取っても加工対象としての輪帯面の表面粗
さを増大させることなく、然も、摩耗した場合でも再研
磨を容易に行うことができるバイトを提供する。 【解決手段】バイト1は、直線状の刃先からなる主切れ
刃2と,この主切れ刃2に対して切っ先3において90
度の角度で接する円弧状の刃先からなる副切れ刃4と
を、すくい面6の側縁に備えている。バイト1によって
輪帯形成面16を加工する際、主切れ刃2が輪帯面16
aの法線方向に一致した状態に保たれると、副切れ刃4
は、この輪帯面16aに接する切っ先3から離れる側に
行くに従って輪帯面16aから徐々に離れる。このた
め、副切れ刃4の幅を大きくすることができるので、副
切れ刃4を含む先端部分の強度が増す。また、表面粗さ
を増大させることなく送りピッチを大きくすることがで
き、すくい面6を研磨するだけで再研磨が完了する。
Description
用金型を加工するためのバイトに、関する。
視光学系などの多くの分野に亘って回折レンズが応用さ
れている。これら回折レンズは、光軸を共通の中心とす
る複数の輪帯(以下、輪帯群という)が形成された回折
レンズ面を有し、波長フィルター機能や色収差補正機能
などの特性を有する。
ンズ面において、光軸から離れる方向に沿って階段状に
形成され、各輪帯の表面は、ベースとなるレンズ面が球
面状であった場合には、夫々球面状に湾曲している。
いては、隣接する輪帯の間の境界部を光軸と平行な円柱
面状に形成することが理論的に好ましいと、されてい
る。しかし、回折レンズの回折レンズ面は金型を用いて
モールド成型されるのが一般的であるので、レンズの素
材を金型の隅々まで充填させるために、或いは、抜き勾
配を設けることを目的として、当該境界部を光軸を中心
軸とする円錐面状に形成しても良いことが知られてい
る。
型としては、先端面に回折レンズ面の反転形状が粗加工
された円柱形の金属が、用いられる。この円柱形の金属
(以下、ワークという)は、旋盤上において加工される
際、旋盤に備えられる主軸台の主軸スピンドルに、取り
付けられる。旋盤の主軸台は、主軸スピンドルを回転駆
動することができ、このワークは、輪帯の中心軸が主軸
スピンドルの回転軸と同軸となるように、固定される。
また、このワークを切削加工するために、金属切削用の
刃物であるバイトが、用いられる。このバイトは、旋盤
に備えられる往復台の最上部に設置された刃物台に、取
り付けられる。旋盤の往復台は、バイトを水平方向に移
動させることができ、このバイトを刃物台に取り付ける
ときには、その切っ先(エッジコーナ,ノーズとも言
う)が主軸スピンドルの回転軸を含む水平面に沿って平
行移動できるように、バイトの高さが調整される。
よってワークが回転駆動されるとともに、バイトを取り
付けた往復台がコンピュータの自動制御又は作業者によ
って操作されることにより、ワークの先端面(切削対象
面)上に形成される各輪帯面及び円錐面が、夫々できる
だけ滑らかな面となるように、切削される。
するために、単結晶ダイヤモンドの材質からなるバイト
が、用いられている。このバイトは、図6に示すよう
に、全体として略三角柱状に、形成され、略楔形状のシ
ャンク30の先端に固着された状態で、使用される。
うに、略三角形の上面における2つ直線辺縁32,35
がなす角度が約40度から約55度となるように、形成
されている。その一方の直線辺縁32は、直線状の刃先
として鋭利に研がれることにより、主切れ刃(主刃,横
切刃とも言う)を、構成している。ここで、もう一方の
直線辺縁35を、便宜上、「直線辺部」と称することに
する。
る一側面37は、主切れ刃32がワークと接している時
にワークに対して干渉することを防ぐために、上面36
に対して直角より若干鋭角な角度を有した状態で接する
ことにより、主逃げ面を、構成している。なお、バイト
31の上面36は、金属を切削した際に切りくずが削り
出されていくすくい面を、構成している。
のすくい面36において、主切れ刃32と直線辺部35
とがなす頂角が、すくい面36及び主切れ刃32に対し
て略直角な方向に、切り落とされている。その頂角が切
り落とされることによってすくい面36上に形成された
直線辺縁34は、約3μmの長さを有し、直線状の刃先
として鋭利に研がれることにより、副切れ刃(副刃,前
切刃とも言う)を、構成している。
接する側面(切り落とされてできた平坦面)38は、副
切れ刃34がワークと接している時にワークに対して干
渉することを防ぐために、すくい面36に対して直角よ
り若干鋭角な角度を有した状態で接することにより、副
逃げ面を、構成している。ここで、主切れ刃32及び副
切れ刃34が接する頂角の先端33が、バイト31の
「切っ先」である。
1によって、輪帯面及び円錐面を備えた回折レンズ面の
反転形状を工作物の先端面に切削する際には、回折レン
ズの回折効率を向上させるために、各輪帯の表面の粗さ
を低減することと境界部の形状の精度を高めることと
が、要求される。
が先に出願した特願平10−75701号の「輪帯レン
ズ成形用金型の加工方法及びそのバイト」では、バイト
31の主副切れ刃32,34をワークの回転軸を含む水
平面に沿って回転軸に近づく方向に平行移動させながら
ワークの切削対象面を加工する際に、回転軸から離れる
ほど回転軸に対して主切れ刃32を傾かせながら各輪帯
面及び円錐面を形成する方法が、示されている。
輪帯の表面を副切れ刃34によって削る場合、回転軸に
対して輪帯面の法線が傾く角度に応じて、切っ先33を
通って水平面に垂直な軸周りにバイト31を回転させる
ことにより、直線状の短い刃先からなる副切れ刃34を
輪帯面の各接平面に対して常に平行となる向きに向ける
ことができるので、各輪帯の表面の粗さをより小さくす
ることができると、されている。
至図8に示すような従来のバイト31は、主切れ刃32
と直線辺部35とがなす角度を40度以上の角度にした
場合でも、その先端部分の副切れ刃34の幅が約3μm
と細いために、輪帯面や円錐面を形成している途中で破
損(いわゆるチッピング)が生じ易い。
めに、送りピッチ(工作物が一回転する間にバイト31
が回転軸に向かって削り進む距離)を小さくする必要が
あり、且つ、副切れ刃34の幅が極めて小さいことに因
り、単位長さ当たりの刃先が受け持つ切削量がかなり多
く、バイト31の寿命が極端に短い。
でバイト31を再利用しようとしても、バイト31のす
くい面36や主副逃げ面37,38等の多くの面を再研
磨しなければならない。特に、副切れ刃34は、その幅
が大きすぎると輪帯の表面の粗さが大きくなり、その幅
が小さすぎるとバイト31の先端が欠け易くなるので、
再研磨の度に主副両逃げ面37,38を必ず研磨して、
副切れ刃38の幅を毎回一定に保たなければならない。
ところが、バイト31は単結晶ダイヤモンドの材質から
なるので、このような再研磨には、時間もコストも掛か
ってしまう。
強度の先端部分を有し、送りピッチを大きく取っても加
工対象としての輪帯面の表面粗さを増大させることな
く、然も、摩耗した場合でも再研磨を容易に行うことが
できる回折レンズ金型加工用のバイトを、提供すること
にある。
めに構成された本発明であるバイトは、直線状の刃先か
らなる主切れ刃と前記主切れ刃に対して切っ先で接する
弧状の刃先からなる副切れ刃とをすくい面の側縁に備
え、前記切っ先における前記主切れ刃と前記副切れ刃と
がなす角度が60度以上90度以下であるとともに、前
記副切れ刃が凸状に湾曲していることを、特徴とする。
る切削対象面を副切れ刃によって切削する際、副切れ刃
の切っ先における接線が切削対象面の接平面と平行な状
態に保たれた場合、副切れ刃の刃先は、この切削対象面
に接した切っ先から離れる側に行くに従って切削対象面
から徐々に離れる。このため、副切れ刃の幅を大きく形
成しても、副切れ刃における切っ先から離れる側の刃先
が、切っ先が接する箇所以外の切削対象面に対して、干
渉することがない。
形成することにより、副切れ刃を含むバイトの先端部分
の強度が増すので、切削加工中にその先端部分が損傷し
にくくなる。
って球面状の切削対象面に、接することができるので、
バイトによって切削対象面加工する際には、表面粗さを
大きくすることなく、送りピッチを大きくすることがで
きる。
すくい面のみを研磨するだけで再研磨を完了することが
できる。各面を研磨する必要がないので、簡単に、且
つ、短時間に再生することができる。
主切れ刃と副切れ刃とがなす角度が、90度未満に形成
されても良いし、90度に形成されても良い。前者の場
合には、60度以上に形成されていることが好ましく、
75度以上に形成されていると、より望ましい。後者の
場合には、切削対象面において隣接する輪帯の境界部に
は、輪帯面に対して90度をなす円錐面が、形成され
る。
の刃先の形状を弧状としても良いし、円弧状としても良
い。後者の場合には、その曲率半径を約0.1mm〜約
0.5mmに設定することができる。
形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
の全体斜視図である。また、図2は、本例のバイト1に
おける切っ先3を含む先端部分を拡大した平面図であ
る。
するための刃物である。また、このバイト1は、図1に
示すように、全体として略三角柱状に形成されており、
単結晶ダイヤモンドの材質からなる。
成について説明する。
における2つの直線辺縁2,5に挟まれた角度が約40
度から約55度となるように、形成されている。その一
方の直線辺縁2は、直線状の刃先として鋭利に研がれる
ことにより、主切れ刃を構成している。ここで、もう一
方の直線辺縁5を、便宜上、「直線辺部」と称すること
にする。
側面7は、主切れ刃2が切削対象物と接している時に切
削対象物に対して干渉することを防ぐために、上面6に
対して直角より若干鋭角な角度を有した状態で接するこ
とにより、主逃げ面を、構成している。なお、バイト1
の上面6は、金属を切削した際に切りくずが削り出され
ていくすくい面を、構成している。
切れ刃2と直線辺部5とがなす頂角が、すくい面6に対
して略直角な方向に、且つ、主切れ刃2に対して直角
に、切り落とされている。これにより、バイト1には、
側面8が形成されている。但し、この側面8は、すくい
面6に対して略垂直な中心軸を持つ円柱面の一部をなし
ている。
線は、円弧状の辺縁4をなしている。円弧状の辺縁4
は、図2に示すように、すくい面6上において主切れ刃
2と接する交点(以下、「切っ先」という)3における
円弧の接線(図示せず)が主切れ刃2に対して直角に交
差するように、形成されており、切っ先3から離れる側
に行くに従ってその接線から遠ざかるように、湾曲して
いる。また、この辺縁4は、すくい面6上において、主
切れ刃2に対して垂直な方向における長さが約0.1m
mとなるように、形成されている。そして、この辺縁4
は、円弧状の刃先として鋭利に研がれることにより、副
切れ刃を、構成している。
る上記側面(切り落とされてできた円柱面)8は、副切
れ刃4が切削対象物と接している時に切削対象物に対し
て干渉することを防ぐために、実際には、すくい面6に
対して直角よりも若干鋭角な角度を有した状態で接して
いる。これにより、この側面8は、副逃げ面を構成して
いる。
けた状態を示す斜視図である。また、図4は、本例のバ
イト1を実装する旋盤20の概略構成を示す側面図であ
る。
示すように、略楔形状のシャンク10の先端に固着され
た状態で、使用される。そして、バイト1は、図4に示
すように、このシャンク10を介して旋盤20に取り付
けらる。
駆動する主軸台21と,水平方向に移動可能な往復台2
2とから、主に構成されている。往復台22の最上部に
は、シャンク10を取り付け固定するための刃物台22
aが、備えられている。
には、切削対象物である円柱形の金属(以下、ワークと
いう)15が、固定される。このワーク15は、その中
心軸が主軸スピンドル21aの回転軸Axと同軸となる
ように、取り付けられる。
介して刃物台22aに固定される。シャンク10を刃物
台22aに取り付ける際には、往復台22を水平方向に
スライドさせたときに、主軸スピンドル21aの回転軸
Axを含む水平面(回転軸Axに沿って紙面に垂直な平
面)に沿って主副切れ刃2,4が平行移動するように、
バイト1の高さが調整される。
1の先端部分によって加工されている状態を水平面に対
して垂直な方向(図4の矢印a)から見たときの断面図
を、示している。また、この図5においては、比較のた
めに、二点差線にて従来のバイト31を示し、図6乃至
図8に示したものと同じ符号を付している。
対象面(輪帯形成面16)上には、光軸を共通の中心と
する複数の輪帯を備えた回折レンズ面の反転形状、即
ち、ワーク15の中心軸(回転軸Ax)を共通の中心と
する複数の輪帯面16aと,各輪帯面16a間に形成さ
れるとともに夫々回転軸Axを中心軸とした複数の円錐
面16bとが、予め粗加工されている。ここで、輪帯形
成面16に形成される回折レンズ面のベースとなるレン
ズ面は、球面に形成されているので、各輪帯面16a
は、夫々球面の一部をなす湾曲面として形成されてい
る。
台21によってワーク15が回転駆動されるとともに、
バイト1を取り付けた往復台22がコンピュータ制御に
よって自動的に操作されることにより、ワーク15の輪
帯形成面16上に形成されている各輪帯面16a及び円
錐面16bが、夫々滑らかな面となるように、切削され
る。
イト1を水平方向に縦横に平行移動させる機能の他に、
切っ先3を通って水平面に垂直な回転軸(図示せず)を
中心としてバイト1を回転させる機能が、備えられてい
る。そして、バイト1の切っ先3を図5の矢印bに示す
ように移動させて輪帯形成面16を加工する際には、球
面の一部をなす輪帯面16aにおける切っ先3が接する
箇所の法線方向に対して直線状の主切れ刃2が常に一致
するように、バイト1が操作される。
れ刃2が各輪帯面16aに対して必ず90度を保ったま
ま円錐面16bを加工するので、主切れ刃2によって滑
らかな面に削られる円錐面16bは、夫々隣接する輪帯
面16aに対して垂直となる。また、球面の一部をなす
輪帯面16aが円弧状の副切れ刃4によって削られるた
めに、この輪帯面16aは、滑らかな湾曲面(球面)と
して加工される。
転軸から離れる方向に沿って湾曲する輪帯面16aの曲
率半径と同程度の半径に、形成されていると、副切れ刃
4は、より大きい区域に亘って輪帯面16aに接するこ
とができる。これにより、輪帯面16aをより滑らかな
湾曲面状に加工することができ、表面粗さ(表面の凹凸
の幅)を低減することができる。但し、副切れ刃4にお
ける円弧の半径は、どの輪帯面16aの曲率半径よりも
若干小さく設定されている。このため、切っ先3が輪帯
面16aに接した状態(表面を浚っている状態)では、
副切れ刃4は、切っ先3から離れる側に行くに従って輪
帯面16aから徐々に離れていく。従って、副切れ刃4
における切っ先3から離れる側が、切っ先3及びその近
傍が接する箇所以外の輪帯面16aに、干渉することが
ない。
面16aの法線方向に主切れ刃32を一致させて輪帯形
成面16を加工すると、表面粗さが低減できるとされて
いた。しかし、図5に示すように、副切れ刃34は極め
て小さい幅(図8では約3μm)ではあるが直線状の刃
先であるために、微視的には副切れ刃24の両端の角が
輪帯面16aに主に接するだけであるので、輪帯面16
aには、その副切れ刃34における両端の角の形状(回
転軸を中心として螺旋状に広がる筋)が、形成されてし
まう。
部をなす輪帯面16aを円弧状の副切れ刃4によって削
るほうが、従来のバイト31のように球面の一部をなす
輪帯面16aを直線状の副切れ刃34によって削るより
も、刃先の形状が輪帯面16aに転写されることが少な
くなり、表面粗さを低減することができる。
は、主切れ刃2に対して直角に接する副切れ刃4を円弧
状に形成した構成であるから、副切れ刃4の幅は、大き
く設けられ得る。これは、副切れ刃4の幅を大きく設け
たとしても、円弧の半径を輪帯面16aの曲率半径より
も小さく設けているのであれば、切っ先3が輪帯面16
aに接しているとき、副切れ刃4における切っ先3から
離れる側の部分が輪帯面16aに干渉することがないか
らである。
副切れ刃4は、従来のバイト31の副切れ刃34の幅
(約3μm)よりも大きな幅(約0.1mm)に、形成
されている。ここで、上記の説明において、副切れ刃4
の幅を約0.1mmに設定しているとしたが、これに制
限されるものではなく、当該副切れ刃4の幅を、0.1
mm以下に、例えば0.05mmに設定しても良く、そ
れ以下であっても良い。さらに、周囲に干渉しない範囲
であれば、0.1mmよりも大きく設定することも可能
である。
形成される(上記の例で言えば、副切れ刃4は、従来の
副切れ刃34の幅に対して約33倍の大きさの幅を有す
る)ことにより、すくい面6における副切れ刃4を含む
先端部分が、図5に示す従来のバイト31の先端部分の
ような尖った形状とはならない。このように、副切れ刃
4を含む先端部分が尖った形状に形成されていないの
で、バイト1によって輪帯形成面16を加工する際に、
副切れ刃4を含む先端部分には、チッピング等の損傷
が、従来のバイト31よりも生じにくくなる。
い区域に亘って輪帯面16aに接することができるの
で、表面粗さを大きくすることなく送りピッチを大きく
取ることが可能となり、輪帯形成面16を加工する時間
を短縮することができる。従来のバイト31は、送りピ
ッチが約1μm(〜約0.1μm)ぐらいまでの大きさ
に設定されていたが、本例のバイト1において、例え
ば、送りピッチを2μmにすることが可能であるので、
この場合、輪帯形成面16を加工するのに要する時間は
約半分となる。
帯面16aに接することができ、且つ、送りピッチを大
きくすることができるために、バイト1の寿命が長くな
る。これは、副切れ刃4における単位長さ当たりの刃先
が受け持つ切削量が少なくなるためである。
2,4が鋭利でなくなった場合に、再研磨することがで
きる。本例のバイト1では、副切れ刃4の幅がかなり大
きく設定されているので、その幅に精度を求める必要が
無く、再研磨の際には、すくい面6のみが研磨されれば
良い。
ように、夫々すくい面6に対して若干鋭角な角度を有し
た状態で接している。また、直線辺部5においてすくい
面6と接する側面は、実際には、すくい面6に対して直
角か又は若干鋭角な角度を有した状態で接している。こ
れにより、すくい面6と平行な方向における副逃げ面8
の幅は、すくい面6から離れるに従って徐々に狭くなっ
ていく。
していくと、副切れ刃4の幅が研磨毎に徐々に小さくな
っていく。しかし、切っ先3における主副切れ刃2,4
の間の角度が再研磨毎に一定に保たれていれば、即ち、
主逃げ面7と副逃げ面8とが直角に接していれば、多少
副切れ刃4の幅が狭くなったとしても問題ない。
において切っ先3での主切れ刃2と副切れ刃4とがなす
角度が、90度に形成されているとしたが、90度に形
成されてなくても良い。輪帯形成面16において互いに
隣接する輪帯の境界部が、輪帯面16aに対して直角に
形成される場合に限り、当該角度が90度であることが
要請される。一方、隣接する輪帯の境界部が、例えば、
回転軸Axを中心軸とする円柱面状に形成される場合に
は、当該角度が90度より小さく設定されても良い。
すると、切っ先3を含む先端部分の強度が落ちる。例え
ば、副切れ刃4の切っ先3における接線と主切れ刃2と
のなす角度が55度以下であると、バイト1の先端部分
は尖った形状となってしまうために、従来のバイト31
の先端部分と実質的に同形状となってしまう。このた
め、輪帯形成面16を加工する際に、副切れ刃4を含む
先端部分が、欠け易くなる。従って、切っ先3において
主切れ刃2と副切れ刃4とがなす角度は、バイト1の先
端部分が高強度を有するためには、90度近傍に設定さ
れることが好ましい。
によると、従来よりも強い強度の先端部分を有し、送り
ピッチを大きく取っても加工対象としての輪帯面の表面
粗さを増大させることなく、然も、摩耗した場合でも再
研磨を容易に行うことができる。
を拡大した平面図
示す斜視図
す側面図
ている状態を図4の矢印a方向から見たときの断面図
を拡大した平面図
Claims (3)
- 【請求項1】直線状の刃先からなる主切れ刃と前記主切
れ刃に対して切っ先で接する弧状の刃先からなる副切れ
刃とをすくい面の側縁に備え、前記切っ先における前記
主切れ刃と前記副切れ刃とがなす角度が60度以上90
度以下であるとともに、前記副切れ刃が凸状に湾曲して
いることを特徴とするバイト。 - 【請求項2】前記副切れ刃は、前記切っ先において前記
主切れ刃に対して直角に接することを特徴とする請求項
1記載のバイト。 - 【請求項3】前記副切れ刃は、円弧状の刃先からなるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載のバイト。
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