立铣刀的制造方法与流程

1.本发明涉及立铣刀的制造方法。


背景技术：

2.立铣刀作为切削工具中的一种而被广为知晓。代表性地，立铣刀具有以旋转轴为中心而旋转的主体和安装于该主体表面的切削刃。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016
‑
182658号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的问题
7.对使用具有由超硬材料构成的基部和设置于该基部的一面的烧结金刚石层的切削刃作为立铣刀的切削刃进行了研究。这样的切削刃在被由母材切割出来并安装于立铣刀主体的情况下，有时在切割之际切削刃发生翘曲，由于该翘曲而造成向主体安装切削刃变得困难。
8.本发明是为了解决上述现有问题而完成的，其主要目的在于：提供能够抑制切削刃的翘曲并且可将该切削刃良好地安装于主体的立铣刀的制造方法。
9.用于解决问题的手段
10.本发明者们获知了：由于层叠结构而使得热收缩性在由超硬材料构成的基部侧与烧结金刚石层侧不同，因此切割母材时所产生的热会使得发生翘曲。而且，发现了：对由超硬材料构成的基部设定得比通常厚的母材进行切割，然后对基部进行切削，由此能够制作抑制了切割时所发生的切削刃的翘曲的切断刃，从而完成了本发明。
11.本发明的立铣刀的制造方法包括下述工序：通过放电加工或激光加工由母材切割出规定形状的切断刃形成片，上述母材具有由超硬材料构成的基部和设置于该基部的一面的烧结金刚石层；对该切断刃形成片的基部进行切削而减小该基部的厚度，得到切断刃；以及将该切断刃安装于主体。
12.在一个实施方式中，上述切断刃形成片的厚度为1.6mm～3.2mm，上述切断刃的厚度为0.7mm～1.6mm。
13.在一个实施方式中，上述切断刃形成片的基部的厚度为1.1mm～2.8mm，上述切断刃的基部的厚度为0.2mm～1.3mm。
14.在一个实施方式中，上述制造方法通过贴附将上述切断刃安装于上述主体。
15.在另一个实施方式中，上述制造方法通过埋入设置于上述主体的埋入部将上述切断刃安装于该主体。就这样的制造方法来说在将上述切削刃埋入上述埋入部的状态下，通过真空钎焊将该切削刃与该埋入部固着。
16.在一个实施方式中，上述切断刃形成片的基部的切削包括研磨。
17.发明效果
18.根据本发明，就将具有基部与烧结金刚石层的切削刃安装于主体的立铣刀的制造方法来说，由具有厚的基部的母材切割出切断刃形成片，对该切断刃形成片的基部进行切削而减小该基部的厚度，得到切断刃，由此能够实现抑制切削刃的翘曲而将该切削刃良好地安装于主体的立铣刀的制造方法。其结果是，能够制造切削能力、强度及耐久性优异的立铣刀。根据本发明，虽然将厚的基部切削变薄而造成材料成本增加，但若考虑将切削刃向主体的安装性及作为其结果的强度及耐久性等，则作为整体的制造效率变得优异。即，本发明是通过在业界的技术常识中绝对不会采用的手段来解决问题的。
附图说明
19.图1(a)是对本发明的实施方式的制造方法所使用的切削刃的母材的一个例子进行说明的剖视示意图；图1(b)是图1(a)的母材的立体示意图。
20.图2(a)是对本发明的实施方式的制造方法中的由母材切割出切断刃形成片进行说明的俯视示意图；图2(b)是图1(a)的所切割出的切断刃形成片的立体示意图。
21.图3是对本发明的实施方式的制造方法中的切断刃的制作进行说明的剖视示意图。
22.图4(a)是对本发明的实施方式的制造方法中的对主体安装切削刃的一个例子进行说明的俯视示意图；图4(b)是对另一个例子进行说明的俯视示意图。
23.图5(a)是对通过图4(b)的实施方式所得到的立铣刀的一个例子进行说明的俯视示意图；图5(b)是图5(a)的立铣刀的立体示意图。
24.图6是表示通过使用了由本发明的制造方法得到的立铣刀的光学膜的制造方法所得到的经非直线加工的光学膜的形状的一个例子的俯视示意图。
25.图7是用于对使用了由本发明的制造方法得到的立铣刀的光学膜的切削加工进行说明的立体示意图。
26.图8(a)～图8(e)是对作为由本发明的制造方法得到的立铣刀的光学膜的切削加工的一个例子的非直线性切削加工的一系列步骤进行说明的俯视示意图。
具体实施方式
27.以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明，但本发明不限于这些实施方式。此外，为了便于观察而示意性地示出了附图，而且附图中的长度、宽度、厚度等的比率以及角度等与实际不同。
28.a.立铣刀的制造方法的整体
29.本发明的立铣刀的制造方法包括下述工序：通过放电加工或激光加工由母材切割出规定形状的切断刃形成片，上述母材具有由超硬材料构成的基部和设置于该基部的一面的烧结金刚石层；对该切断刃形成片的基部进行切削而减小该基部的厚度，得到切断刃；以及将该切断刃安装于主体。以下，依次对各工序进行说明。
30.b.母材
31.首先，准备母材。图1(a)是对本发明的实施方式的制造方法所使用的切削刃的母材的一个例子进行说明的剖视示意图；图1(b)是图1(a)的母材的立体示意图。如上所述，母
材10具有由超硬材料构成的基部12和设置于基部12的一面的烧结金刚石层14。母材10可以具有任意适当的形状。例如，母材10可以是如图示例那样的圆盘状(俯视为圆形)。
32.作为构成基部12的超硬材料，代表性地可以列举出超硬合金。超硬合金代表性地是指以fe、co、ni之类的铁系金属使元素周期表iva、va、via族金属的碳化物进行烧结而成的复合材料。作为超硬合金的具体例子，可以列举出：wc
‑
co系合金、wc
‑
tic
‑
co系合金、wc
‑
tac
‑
co系合金、wc
‑
tic
‑
tac
‑
co系合金、wc
‑
ni系合金、wc
‑
ni
‑
cr系合金。构成烧结金刚石层14的烧结金刚石代表性地是在高温、高压下使金刚石的小颗粒与粘结剂(例如金属粉、陶瓷粉)一起烧固而成的多晶金刚石。通过改变粘结剂的种类及混合比率等能够调整烧结金刚石的特性。
33.母材10的厚度例如为1.6mm～3.2mm，优选为1.6mm～2.4mm。在母材的厚度为这样的范围的情况下，当由母材切割出切断刃形成片时能够抑制该切断刃形成片的翘曲，由此能够抑制所得到的切削刃的翘曲。其结果是能够将切削刃良好地安装于立铣刀主体。
34.基部12的厚度例如为1.1mm～2.8mm。在基部的厚度为这样的范围的情况下，与上述相同地在由母材切割出切断刃形成片时能够抑制该切断刃形成片的翘曲，由此能够抑制所得到的切削刃的翘曲。其结果是，能够将切削刃良好地安装于立铣刀主体。烧结金刚石层14的厚度例如为0.2mm～2.8mm，优选为0.2mm～1.0mm，更优选为0.3mm～0.8mm。
35.母材10可由本领域所周知惯用的方法来制作。
36.b.切断刃形成片的切割
37.接着，如图2(a)所示，由母材10切割出切断刃形成片20。切断刃形成片的切割通过放电加工或激光加工来进行。放电加工没有特别限定，例如可以使用电火花线切割放电加工、雕模放电加工。电火花线切割放电加工例如通过下述工序来进行：以金属线为电极，将母材浸渍于加工液中而使得在母材与电极间发生放电现象，由此将母材熔融去除。雕模放电加工例如通过下述工序来进行：使以与想要在母材形成的形状相对应的形状制得的石墨(graphite)电极或铜电极等靠近母材。激光加工通过下述工序来进行：通过激光来裁切母材。如图2(b)所示，所切割出的切断刃形成片20具有与母材相同的基部12和烧结金刚石层14。切断刃形成片的厚度、基部的厚度及烧结金刚石层的厚度如在上述a项中与母材相关的说明。
38.切断刃形成片20代表性地如图2(b)所示地具有矩形的俯视形状。通过具有这样的形状，可以通过如后所述地对基部进行切削而制作所期望的形状的切削刃。切断刃形成片20的长度l可以与所得到的切断刃的长度相对应。通过如上所述由母材切割出切断刃形成片，能够将切断刃形成片(最终是切断刃)沿长度方向制成无接缝的一体物。其结果是，可制作切削能力、强度及耐久性均非常优异的切削刃(最终是立铣刀)。切断刃形成片20的长度l优选为15mm以上，更优选为20mm～50mm。在为这样的长度时，在使用所得到的立铣刀对光学膜进行切削加工的情况下，能够对层叠所期望的片数的光学膜而成的工件进行切削加工，因此能够提高切削加工的效率。
39.c.切断刃的制作(基部的切削)
40.接着，如图3所示，对切断刃形成片20的基部12进行切削而减小其厚度，由此得到切断刃30。即，切断刃30的厚度比母材10的厚度(切断刃形成片20的厚度)小。切削代表性地可通过研磨来进行。研磨通过以平面研磨机对基部12表面进行研磨来进行。其中，切削不限
于研磨，也可以是其他方法。例如，可以是铣削加工，也可以是车床加工，还可以是线切割。
41.所得到的切断刃30具有经切削的基部16(以下简称为基部16或切断刃的基部16)和烧结金刚石层14。切断刃30的厚度例如为0.7mm～1.6mm，优选为0.75mm～1.2mm。切断刃30的基部16的厚度例如为0.2mm～1.3mm，优选为0.4mm～0.9mm。切断刃30的基部16的厚度比母材10的基部12的厚度(切断刃形成片20的基部12的厚度)小。切断刃30的烧结金刚石层14与基部16的厚度之比d
14
/d
16
优选为70％～400％，更优选为100％～300％。在比d
14
/d
16
为这样的范围的情况下，有利于抑制钎焊时的翘曲并且能够确保作为刀具的强度。
42.d.切断刃向主体安装(立铣刀的制作)
43.接着，如图4(a)或图4(b)所示，将所得到的切断刃30安装于立铣刀主体40。主体40例如可如下所述地制作：以本领域所周知的方法将由本领域所周知的粉末冶金法得到的烧结体加工成规定形状(例如圆柱形状)。
44.在一个实施方式中，如图4(a)所示，切断刃30通过贴附安装于主体40。在本发明中，由于切削刃的翘曲得到抑制，因此这样的贴附成为可能。在本实施方式中，在主体40形成安装面42。安装面42可通过任意适当的方法(例如切削)形成于主体40。贴附代表性地通过钎焊(例如真空钎焊或高频钎焊)来进行。
45.在另一个实施方式中，如图4(b)所示，切断刃30通过埋入设置于主体40的埋入部44(代表性地将切削刃30插入埋入部44)而安装于主体40。在本发明中，由于切削刃的翘曲得到抑制，因此这样的埋入成为可能。进而，在为如图4(b)这样的构成的情况下，能够提高切削能力、强度及耐久性。埋入部44可以由任意适当的方法形成。作为形成方法的具体例子，可以列举出激光加工、切削加工。埋入部44的深度优选为0.30mm～1.50mm，更优选为0.30mm～1.00mm，进一步优选为0.30mm～0.70mm。在埋入部的深度为这样的范围的情况下，能够确保切削刃与主体的固着强度及主体本身的强度这两者。优选切削刃30在埋入埋入部44的状态下通过真空钎焊与埋入部44固着。在为这样的构成的情况下，切削能力、强度及耐久性能够进一步提高。真空钎焊就算是包含烧结金刚石层的切削刃也能够与主体(埋入部)良好地固着。这是因为，能够将钎焊时的残留氧及水分去除，因此能够将主体表面的氧化覆膜破坏并且防止氧化覆膜的再生，由此能够增大主体表面的润湿性。
46.图示例中，对切削刃的数量为两片的实施方式进行了说明，切削刃的数量也可以为一片，还可以为三片以上(例如三片、四片)。切削刃的数量优选为两片至三片。在为这样的构成的情况下，由于适当地确保切削刃彼此的间隔，因此能够更良好地排出切屑。更优选切削刃的数量为两片。在为这样的构成的情况下，能够确保切削刃的刚性并且确保凹口(pocket)而能够良好地排出切屑。
47.另外，图示例中，对切削刃的刃尖为平坦的实施方式进行了说明，刃尖也可以是锐利的(例如，在图4(a)及图4(b)中，在俯视下可以具有锐角的顶点)。可通过任意适当的切削加工使刃尖锐利。
48.如上所述，可制作立铣刀。
49.e.立铣刀
50.图5(a)是对通过图4(b)的实施方式所得到的立铣刀的一个例子进行说明的俯视示意图，图5(b)是图5(a)的立铣刀的立体示意图。图示例的立铣刀100具有主体40和切削刃30，上述主体40以沿铅直方向(工件的层叠方向，工件是层叠光学膜而成的切削对象物，详
细情况将后述)延伸的旋转轴46为中心而旋转，上述切削刃30由主体40突出而被构成为最外径。立铣刀代表性地是直立铣刀。图示例中，在主体40设置有埋入部44，切削刃30埋入埋入部44而与主体40固着。在为这样的构成的情况下，就算立铣刀为小径而难以在主体表面充分地确保切削刃的安装面，也能够将切削刃良好地安装于主体。因此，可实际地制作具有实用上可容许的切削能力的小径的立铣刀。进而，能够实现强度及耐久性优异的立铣刀。在设置有多个埋入部的情况下，埋入部优选设置于与旋转轴46对称的位置。在为这样的构成的情况下，能够实现良好的切削并且能够进一步提高立铣刀的强度及耐久性。
51.图示例的立铣刀的切削刃30的螺旋角代表性地为0
°
。在为这样的构成的情况下，能够良好地进行后述的光学膜的切削。更详细来说，在使用具有螺旋角的切削刃来进行切削(例如异型加工或非直线加工)的情况下，有切削面由横向观察成为锥状的情况，此时可以通过使用螺旋角为0
°
的切削刃来抑制切削面成为锥状。在此，异形加工是指例如将光学膜加工成除了矩形以外的形状。特别是，在使用小径的立铣刀来对光学膜进行细微的非直线加工(异型加工)的情况下能够得到显著的效果。此外，本说明书中，“螺旋角为0
°”
是指切削刃30沿与旋转轴46实质上平行的方向延伸；换句话说，是指刃没有相对于旋转轴螺旋。此外，“0
°”
是指实质上为0
°
的意思，也包括因加工误差等而造成螺旋少许角度的情况。
52.图示例的立铣刀的外径代表性地小于10mm，优选为3mm～9mm，更优选为4mm～7mm。根据本发明的实施方式，能够实际制作具有这样小的外径并且具有实用上可容许的切削能力的立铣刀。其结果是，就例如使用了这样的小径的立铣刀的光学膜的细微的非直线加工(异型加工)来说，能够良好地抑制光学膜的裂纹及黄带，在光学膜具有粘接层的情况下还能够良好地抑制缺胶。此外，本说明书中，“立铣刀的外径”是指将从旋转轴46到刃尖30a为止的距离乘以2而得到的值。
53.切削刃30代表性地包含刃尖30a、前刀面30b、退让面30c。前刀面30b位于旋转方向r的下游侧，可通过前刀面30b和主体40来规定凹口50。烧结金刚石层14的表面与前刀面30b相对应，基部16的表面与退让面30c相对应，退让面30c(基部16)优选经糙化处理。作为糙化处理，可采用任意适当的处理。作为代表例子，可以列举出喷砂处理。通过对退让面施行糙化处理，能够抑制在对光学膜进行切削加工并且该光学膜包含粘接层(例如粘接剂层、粘合剂层)的情况下粘接剂或粘合剂附着于切削刃，其结果是能够抑制粘连。本说明书中，“粘连”是指在光学膜包含粘接层的情况下工件中的光学膜彼此因端面的粘接剂或粘合剂而粘接的现象，附着于端面的粘接剂或粘合剂的切屑会促进光学膜彼此的粘接。
54.f.立铣刀的使用方法
55.由本发明的制造方法得到的立铣刀代表性地可以适用于光学膜的制造方法。该制造方法优选包括对光学膜的端面进行切削加工。
56.作为光学膜的具体例子，可以列举出：起偏器、相位差膜、偏振片(代表性地是起偏器与保护膜的层叠体)、触摸面板用导电性膜、表面处理膜以及根据目的而将它们适当地层叠而成的层叠体(例如防反射用圆偏振片、触摸面板用带导电层的偏振片)。在一个实施方式中，光学膜包含粘接层(例如粘接剂层、粘合剂层)。通过使用本发明的实施方式的立铣刀，就算是包含粘接层的光学膜，也能够抑制切削加工中的缺胶。
57.以下，对采用了作为光学膜的一个例子的带粘合剂层的偏振片的情况下的制造方法进行说明。具体来说，是对如图6所示的俯视形状的带粘合剂层的偏振片的制造方法中的
各个工序进行说明。此外，光学膜不限于带粘合剂层的偏振片并且带粘合剂层的偏振片的俯视形状不限于图6的俯视形状对本领域技术人员来说是显而易见的。即，由本发明的制造方法得到的立铣刀可适用于任意形状的任意光学膜的制造方法。
58.f
‑
1.工件的形成
59.图7是用于对光学膜的切削加工进行说明的立体示意图，本图示出了工件200。如图7所示，形成重叠多片光学膜(带粘合剂层的偏振片)而成的工件200。由于带粘合剂层的偏振片可通过本领域所周知惯用的方法来制造，因此省略该制造方法的详细说明。带粘合剂层的偏振片在形成工件时可代表性地被切断成任意适当的形状。具体来说，带粘合剂层的偏振片可被切断成矩形形状，也可被切断成类似于矩形形状的形状，还可被切断成适于目的的形状(例如圆形)。图示例中，带粘合剂层的偏振片被切断成矩形形状，工件200具有互相对置的外周面(切削面)200a、200b以及与它们正交的外周面(切削面)200c、200d。工件200优选通过夹持机构(未图示)由上下夹持。工件的总厚度优选为10mm～50mm，更优选为15mm～25mm，进一步优选为约20mm。在这样的厚度的情况下，能够防止由夹持机构的按压或切削加工时的冲击而造成的损伤。带粘合剂层的偏振片以工件成为这样的总厚度的方式重叠。构成工件的带粘合剂层的偏振片的片数例如可为20片至100片。夹持机构(例如夹具)可由软质材料构成，也可由硬质材料构成。在由软质材料构成的情况下，其硬度(jis a)优选为60
°
～80
°
。在硬度过高的情况下，有时残留由夹持机构所造成的压痕。在硬度过低的情况下，有时由于夹具的变形而发生位置偏移从而造成切削精度变得不够。
60.f
‑
2.立铣刀加工
61.接着，通过立铣刀100对工件200的外周面的规定位置进行切削。立铣刀100代表性地以如下方式来使用：保持于机床(未图示)，并使之绕着立铣刀的旋转轴高速旋转，一边沿与旋转轴相交叉的方向送出一边使切削刃与工件200的外周面抵接并切入。即，切削代表性地通过使立铣刀的切削刃与工件200的外周面抵接并切入来进行。在制作如图6所示的俯视形状的带粘合剂层的偏振片时，在工件200的外周的四个角部形成倒角部200e、200f、200g、200h，并且在连结倒角部200e与200h的外周面的中央部形成凹部200i。
62.对工件200的切削加工进行详细说明。首先，如图8(a)所示，对图6的形成倒角部200e的部分进行倒角加工；接着，如图8(b)～图8(d)所示，对形成倒角部200f、200g及200h的部分依次进行倒角加工。最后，如图8的(e)所示，切削形成凹部200i。此外，虽然图示例是以上述顺序来形成倒角部200e、200f、200g及200h以及凹部200i，但这些只要以任意适当的顺序来形成就行。
63.切削加工的条件可根据带粘合剂层的偏振片的构成、所期望的形状等来适当地设定。例如，立铣刀的旋转速度(转数)优选小于25000rpm，更优选为22000rpm以下，进一步优选为20000rpm以下。立铣刀的旋转速度的下限例如可为10000rpm。又例如，立铣刀的进给速度优选为500mm/分钟～10000mm/分钟，更优选为500mm/分钟～2500mm/分钟，进一步优选为800mm/分钟～1500mm/分钟。再例如，立铣刀的切入量优选为0.8mm以下，更优选为0.3mm以下。立铣刀的切削处的切削次数可为一次切削、两次切削、三次切削或其以上。
64.如上所述，使用由本发明的制造方法得到的立铣刀，可得到经切削加工的带粘合剂层的偏振片。图示例中，可得到包含经非直线加工的部分的带粘合剂层的偏振片。
65.产业上的可利用性
66.由本发明的制造方法得到的立铣刀可适用于光学膜的切削加工。经本发明的立铣刀所切削加工的光学膜可用于例如以汽车的仪表板、智能型手表为代表的异形的图像显示部。
67.符号说明
68.10
ꢀꢀꢀ
母材
69.12
ꢀꢀꢀ
切削刃形成片的基部
70.14
ꢀꢀꢀ
烧结金刚石层
71.16
ꢀꢀꢀ
切削刃的基部
72.20
ꢀꢀꢀ
切削刃形成片
73.30
ꢀꢀꢀ
切削刃
74.30a
ꢀꢀ
刃尖
75.30b
ꢀꢀ
前刀面
76.30c
ꢀꢀ
退让面
77.40
ꢀꢀꢀ
主体
78.42
ꢀꢀꢀ
安装面
79.44
ꢀꢀꢀ
埋入部
80.46
ꢀꢀꢀ
旋转轴
81.50
ꢀꢀ
凹口
82.100 立铣刀
83.200 工件