JP2935234B2 - Groove cutting method - Google Patents
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B1/00—Methods for turning or working essentially requiring the use of turning-machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、例えば深さ1〜2μmの同心円状微細溝を
有する物体の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来において、深さ1〜2μmの微細溝を刻設するに
は、(i)フォトリソグラフィー法、(ii)電子ビーム
による直接描画する方法、(iii)ななめイオン加工
法、(iv)ルーリングエンジンに取付けられたダイヤモ
ンドバイトによる方法、などが用いられている。
しかしながら、上記(i),(ii),(iii)の方法
は、現在研究段階にあり、実用上多くの問題をもってい
る。
他方、ルーリングエンジンを用いる方法は、ダイヤモ
ンドバイトのバニシングにより溝形成を行うものであ
る。よって、第6図に示すように、溝(A)…のピッチ
(P)と深さ(D)との比D/Pは、0.1〜0.2が限界とさ
れている。よって、従来においてはピッチ(P)に比べ
て浅い溝(A)…しか形成することができない。しか
も、ルーリングエンジンによる加工では、直線状の溝し
か刻設することができず、円形の微細溝の加工は不可能
である難点をもっている。
〔発明の目的〕
本発明は、上記実施例を勘案してなされたもので、同
心円状の微細溝を有する物体の製造方法を提供すること
を目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、物体の被加工面に直交する回転軸線のまわ
りに前記物体を回転させる工程と、前記被加工物に対し
て前記回転軸線方向及び前記回転軸線の交叉方向に送る
送り手段によって所望の溝形状に対応する方向にダイヤ
モンド切削工具を回転中の前記物体の被加工面に切り込
ませる工程とを具備する溝旋削加工方法において、前記
ダイヤモンド切削工具の刃先角を、鋭角であって前記溝
形状の最大角度未満に設定することを特徴とする溝旋削
加工方法である。また本発明は、物体の被加工面に直交
する回転軸線のまわりに前記物体を回転させる工程と、
前記被加工物に対して前記回転軸線方向及び前記回転軸
線の交叉方向に送る送り手段によって所望の溝形状に対
応する方向にダイヤモンド切削工程を回転中の前記物体
の被加工面に切り込ませる工程とを具備する溝旋削加工
方法において、鋭角であって前記溝形状の最大角度未満
に設定された刃先角を有する前記ダイヤモンド切削工具
を、前記溝形状を形成する少なくとも一辺の稜線を前記
ダイヤモンド切削工具の刃先のみで形成するように送
り、少なくとも一辺の稜線を前記ダイヤモンド切削工具
の刃先をなす辺のいずれか一辺で形成する工程を具備す
ることを特徴とする溝旋削加工方法ある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。
まず、第1図に示すような円柱をなす円盤(1)を例
えば銅素材を旋削加工により形成する。ついで円盤
(1)の一方の正面(2)をラッピング及びポリシング
により表面あらさが最大高さRmax0.01μmとなるように
研磨加工する。ついで、この円盤(1)を分解能0.1μ
mを有するCNC(Computer Numerical Control)旋盤の
チャック(図示せず)に同軸に固着させる。ついで、チ
ャックが連結している主軸(図示せず)を矢印(3)方
向に毎分1000回転で回転させ、第2図に示すようなダイ
ヤモンド切削工具(4)による正面削り(Surfacing)
により刻設する。すなわち、切削工具(4)は、刃先角
εが33度に設定されている。また、すくい面(5)に直
交する面と二つの逃げ面とがなす逃げ角αは、4.5度に
設定されている。さらに、この切削工具(4)のノーズ
半径は0.1μm以下に設定されている。そして、切削工
具(4)を、切削点における回軸軌跡の接線方向がすく
い面(5)と直交するように調整する。ついで第3図に
示すように、高速回転している円盤(1)の主面(2)
に対して矢印(6)方向に斜めに切削工具(4)を切込
ます。この矢印(6)方向は、円盤(1)の回転軸線
(7)と交差するように設定されている。そして、所定
の溝幅(W)(例えば1.6μm)送ったのち、円盤
(1)から離間する矢印(8)方向(回転軸線(7)と
平行)に切削工具(4)を動かす。このときの送り量
は、円盤(1)の1回転につき例えば0.5μmに設定す
る。かくして、断面が2等辺直角三角形をなし溝深さD
が1.6μmの円形微細溝(9)が形成される。ついで、
前と同様にして移動軌跡(10)に沿って切削工具(4)
を繰返し動かし、微細溝(9)…を同心的に、かつ、相
互に隣接させて刻設する。その結果、回転軸線(7)を
含む断面形状が鋸歯状の微細溝(9)…が形成される。
このように、この実施例においては、切れ刃を0.001
μmオーダ程度にまで非常に鋭利に研磨することのでき
るダイヤモンド切削工具(4)により切削加工するよう
にしているので、同心状かつ隣接した円形微細溝(9)
…の高精度加工が可能となる。また、ダイヤモンド切削
工具(4)は、円盤(1)の材質である銅に対して切り
くずを生じにくいことも加工精度の向上に寄与してい
る。さらに、ルーリングエンジンを用いた場合のバニシ
ング仕上げ(Burnishing)と異なり、この実施例によれ
ば溝深さと溝幅との比D/Wが大きな微細溝の形成が可能
となる。よって、この実施例によれば、所望形状の鋸刃
状円形微細溝が刻設された物体を得ることができる。
なお、上記実施例に限ることなく、第4図に示すよう
に、溝(9)を刻設する際にダイヤモンド切削工具
(4)を切り込ませる角度を変えて切り込ませ、円盤
(1)の回転軸線(7)に平行な方向(11)にのみ切削
工具(4)を往復動させ、主切れ刃(12)により微細溝
(9)の傾斜面(13)を創成するようにしてもよい。そ
して、一本の溝(9)の形成が終了すると、1ピッチず
つ主面(2)の径方向(矢印(14)方向)に動かし、1
ピッチごとに間欠的に矢印(11)方向に切削工具(4)
を往復動させて、溝(9)…を形成させる。この方法に
よれば、傾斜面(13)の表面あらさを上記実施例よりも
向上させることができる利点をもっている。さらにま
た、上記実施例の微細溝(9)…の断面形状は、鋸歯状
であるが、第5図に示すようにV字状溝(15)…の形成
にも本発明を適用できる。さらに、微細溝を有する物体
の材質としては、銅に限ることなく、鋼、アルミニウム
等の金属あるいはプラスチックなど他の材質でもよい。
さらに、物体に形成される微細溝は、深さが5μm以
下、かつピッチが500μm以下の範囲であれば、本発明
の格別の効果を奏することができる。また、この場合、
ピッチを一定にするのでなく、たとえば外周部から中心
にいくにつれて次第にピッチが大きくなるように設定し
てもよい。さらに、ダイヤモンド切削工具の形状は、必
要に応じて適宜変更してよい。たとえば先端がU字状の
切削工具を選択することにより、U字溝を形成してもよ
い。さらにまた、微細溝が形成される面は平面に限るこ
となく、凸球面、凹球面、非球面等の曲面でもよい。
〔発明の効果〕
本発明の微細溝を有する物体の製造方法は、同心状円
形溝をダイヤモンド切削工具により形成するようにした
ので、溝の加工精度が高くなる。また、溝幅と溝深さと
の比の許容範囲が拡大し、溝の断面形状に制約されるこ
とがほとんどなくなる。よって、微細溝を有する物体の
品質及び歩留を顕著に向上させることができる。Description: TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for manufacturing an object having concentric fine grooves having a depth of, for example, 1 to 2 μm. [Technical Background of the Invention and its Problems] Conventionally, in order to form a fine groove having a depth of 1 to 2 μm, (i) a photolithography method, (ii) a direct drawing method using an electron beam, and (iii) A slant ion processing method, (iv) a method using a diamond bite attached to a ruling engine, and the like are used. However, the methods (i), (ii), and (iii) are currently in the research stage and have many practical problems. On the other hand, the method using a ruling engine forms a groove by burnishing a diamond bite. Therefore, as shown in FIG. 6, the ratio D / P between the pitch (P) and the depth (D) of the grooves (A) is limited to 0.1 to 0.2. Therefore, conventionally, only grooves (A)... Which are shallower than the pitch (P) can be formed. In addition, the processing by the ruling engine has a drawback that only linear grooves can be formed, and the processing of circular fine grooves is impossible. [Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above embodiment, and has as its object to provide a method of manufacturing an object having concentric fine grooves. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a step of rotating the object around a rotation axis orthogonal to a processing surface of the object, and sending the object in the rotation axis direction and the crossing direction of the rotation axis with respect to the workpiece. Cutting the diamond cutting tool into a surface to be processed of the rotating object by a feed means in a direction corresponding to a desired groove shape, wherein the cutting edge angle of the diamond cutting tool is an acute angle. The groove turning method is characterized in that the angle is set to be less than the maximum angle of the groove shape. The present invention also includes a step of rotating the object around a rotation axis orthogonal to a surface to be processed of the object,
A step of cutting a diamond cutting step into a surface to be processed of the rotating object by a feeding means for feeding the workpiece in the direction of the rotation axis and a direction crossing the rotation axis in a direction corresponding to a desired groove shape. Wherein the diamond cutting tool having an acute angle and a cutting edge angle set to less than the maximum angle of the groove shape, the diamond cutting tool at least one ridge line forming the groove shape And a step of forming at least one ridge line at any one of the sides forming the cutting edge of the diamond cutting tool. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a circular disk (1) as shown in FIG. 1 is formed by turning a copper material, for example. Next, one front surface (2) of the disk (1) is polished by lapping and polishing so that the surface roughness has a maximum height Rmax of 0.01 μm. Next, this disk (1) is
It is fixed coaxially to a chuck (not shown) of a CNC (Computer Numerical Control) lathe having m. Then, a spindle (not shown) to which the chuck is connected is rotated at a speed of 1000 revolutions per minute in the direction of arrow (3).
Engraved by That is, in the cutting tool (4), the cutting edge angle ε is set to 33 degrees. Further, a clearance angle α formed by a surface orthogonal to the rake surface (5) and the two flank surfaces is set to 4.5 degrees. Further, the nose radius of the cutting tool (4) is set to 0.1 μm or less. Then, the cutting tool (4) is adjusted so that the tangential direction of the rotation axis locus at the cutting point is orthogonal to the rake face (5). Next, as shown in FIG. 3, the main surface (2) of the disk (1) rotating at a high speed.
Cut cutting tool (4) diagonally in the direction of arrow (6). The direction of the arrow (6) is set so as to intersect with the rotation axis (7) of the disk (1). Then, after sending a predetermined groove width (W) (for example, 1.6 μm), the cutting tool (4) is moved in the direction of an arrow (8) (parallel to the rotation axis (7)) away from the disk (1). The feed amount at this time is set to, for example, 0.5 μm per rotation of the disk (1). Thus, the cross section is an isosceles right triangle and the groove depth D
Is formed to have a circular fine groove (9) of 1.6 μm. Then
Cutting tool (4) along the trajectory (10) as before
Are repeatedly moved, and fine grooves (9) are engraved concentrically and adjacent to each other. As a result, micro-grooves (9) having a sawtooth cross section including the rotation axis (7) are formed. Thus, in this embodiment, the cutting edge is 0.001.
The diamond cutting tool (4), which can grind very sharply to the order of μm, is used for cutting, so that concentric and adjacent circular fine grooves (9)
… Can be processed with high precision. In addition, the diamond cutting tool (4) hardly generates chips with respect to copper, which is the material of the disk (1), which also contributes to the improvement of machining accuracy. Further, unlike burnishing when using a ruling engine, according to this embodiment, it is possible to form a fine groove having a large ratio D / W between the groove depth and the groove width. Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain an object having a sawtooth-shaped circular fine groove having a desired shape. The present invention is not limited to the above embodiment. As shown in FIG. 4, when cutting the groove (9), the diamond cutting tool (4) is cut at a different angle to cut, and the disc (1) is cut. The cutting tool (4) is reciprocated only in the direction (11) parallel to the rotation axis (7) of the above, and the inclined surface (13) of the fine groove (9) is created by the main cutting edge (12). Good. When the formation of one groove (9) is completed, the groove is moved by one pitch in the radial direction of the main surface (2) (the direction of the arrow (14)).
Cutting tool (4) intermittently in the direction of arrow (11) for each pitch
Are reciprocated to form grooves (9). According to this method, there is an advantage that the surface roughness of the inclined surface (13) can be improved as compared with the above embodiment. Furthermore, the cross-sectional shape of the fine grooves (9) in the above embodiment is saw-toothed, but the present invention can be applied to the formation of V-shaped grooves (15) as shown in FIG. Further, the material of the object having the fine grooves is not limited to copper, but may be a metal such as steel or aluminum, or another material such as plastic.
Furthermore, if the fine grooves formed in the object have a depth of 5 μm or less and a pitch of 500 μm or less, the special effects of the present invention can be obtained. Also, in this case,
Instead of making the pitch constant, for example, the pitch may be set to gradually increase from the outer periphery toward the center. Further, the shape of the diamond cutting tool may be appropriately changed as needed. For example, a U-shaped groove may be formed by selecting a U-shaped cutting tool. Furthermore, the surface on which the fine grooves are formed is not limited to a flat surface, but may be a curved surface such as a convex spherical surface, a concave spherical surface, or an aspherical surface. [Effect of the Invention] In the method for manufacturing an object having fine grooves according to the present invention, the concentric circular grooves are formed by a diamond cutting tool, so that the processing accuracy of the grooves is improved. In addition, the allowable range of the ratio between the groove width and the groove depth is expanded, and there is almost no restriction on the cross-sectional shape of the groove. Therefore, the quality and yield of the object having the fine grooves can be significantly improved.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の微細溝を有する物体の製造
方法における正面切削を示す斜視図、第2図は同じくダ
イヤモンド切削工具の要部を示す図、第3図は同じくダ
イヤモンド切削工具の移動軌跡を示す図、第4図は本発
明の他の実施例におけるダイヤモンド切削工具の移動軌
跡を示す図、第5図は本発明の他の実施例において形成
された溝形状の断面図、第6図は従来法による微細溝の
断面図である。
(1)……円盤(物体)、(2)……主面(被加工平
面)、
(4)……切削工具、(7)……回転軸線。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing front cutting in a method for manufacturing an object having a fine groove according to one embodiment of the present invention, FIG. FIG. 3 is a diagram showing a moving locus of the diamond cutting tool, FIG. 4 is a diagram showing a moving locus of the diamond cutting tool in another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is formed in another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a sectional view of a fine groove according to a conventional method. (1) ... disk (object), (2) ... main surface (plane to be processed), (4) ... cutting tool, (7) ... rotation axis.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 啓 横浜市磯子区新杉田町8 株式会社東芝 生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−163001(JP,A) 特開 昭57−178601(JP,A) 特開 昭58−149102(JP,A) 特開 昭57−173404(JP,A) 特公 昭30−6223(JP,B1) 技能ブックス(5)/ねじ切りのメイ ジン(株)大河出版発行(昭和53年3月 1日、5版発行)第72頁−第75頁 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kei Amano 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi Toshiba Corporation Inside the Production Engineering Laboratory (56) References JP-A-57-163001 (JP, A) JP-A-57-178601 (JP, A) JP-A-58-149102 (JP, A) JP-A-57-173404 (JP, A) Tokiko 30-3023 (JP, B1) Skill Books (5) / May of thread cutting Published by Jin Co., Ltd. Taiga Publishing (March 1978) 1st, 5th edition) Page 72-Page 75
Claims (1)
物体を回転させる工程と、前記被加工物に対して前記回
転軸線方向及び前記回転軸線の交叉方向に送る送り手段
によって所望の溝形状に対応する方向にダイヤモンド切
削工具を回転中の前記物体の被加工面に切り込ませる工
程とを具備する溝旋削加工方法において、 前記ダイヤモンド切削工程の刃先角を、鋭角であって前
記溝形状の最大角度未満に設定することを特徴とする溝
旋削加工方法。 2.物体の被加工面に直交する回転軸線のまわりに前記
物体を回転させる工程と、前記被加工物に対して前記回
転軸線方向及び前記回転軸線の交叉方向に送る送り手段
によって所望の溝形状に対応する方向にダイヤモンド切
削工具を回転中の前記物体の被加工面に切り込ませる工
程とを具備する溝旋削加工方法において、 鋭角であって前記溝形状の最大角度未満に設定された刃
先角を有する前記ダイヤモンド切削工具を、前記溝形状
を形成する少なくとも一辺の稜線を前記ダイヤモンド切
削工具の刃先のみで形成するように送り、少なくとも一
辺の稜線を前記ダイヤモンド切削工具の刃先をなす辺の
いずれか一辺で形成する工程を具備することを特徴とす
る溝旋削加工方法。(57) [Claims] A step of rotating the object around a rotation axis orthogonal to a surface to be processed of the object, and a feed means for feeding the object in the direction of the rotation axis and the crossing direction of the axis of rotation with respect to the workpiece to correspond to a desired groove shape. Cutting a diamond cutting tool into the surface to be processed of the rotating object in a direction in which the diamond cutting step is performed. The cutting edge angle of the diamond cutting step is an acute angle and the maximum angle of the groove shape. A groove turning method characterized by being set to less than. 2. A step of rotating the object around a rotation axis orthogonal to a surface to be processed of the object, and a feed means for feeding the object in the direction of the rotation axis and the crossing direction of the axis of rotation with respect to the workpiece to correspond to a desired groove shape. Cutting the diamond cutting tool into the surface to be processed of the rotating object in a direction in which the cutting edge is formed, the cutting edge having an acute angle and less than the maximum angle of the groove shape. The diamond cutting tool is sent so that at least one ridge forming the groove shape is formed only by the cutting edge of the diamond cutting tool, and at least one ridge is formed by any one of the sides forming the cutting edge of the diamond cutting tool. A groove turning method comprising a forming step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60037495A JP2935234B2 (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Groove cutting method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60037495A JP2935234B2 (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Groove cutting method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61197102A JPS61197102A (en) | 1986-09-01 |
JP2935234B2 true JP2935234B2 (en) | 1999-08-16 |
Family
ID=12499105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60037495A Expired - Lifetime JP2935234B2 (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Groove cutting method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2935234B2 (en) |
Cited By (1)
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技能ブックス(5)/ねじ切りのメイジン(株)大河出版発行(昭和53年3月1日、5版発行)第72頁−第75頁 |
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