パルスレーザー研削(PLG)を用いた工具刃先の精密成形のための実験的研究

摘要

一般に，切削工具の刃先成形は，ダイヤモンド研削加工により行われる．しかし，工具材料に脆性な焼結材料を用いる場合，粒子の脱落や欠けが生じるため鋭利な刃先を得ることは容易ではない．これは，研削加工が機械的な接触を伴う加工であることに起因している．また，ダイヤモンド焼結体(以下PCD)においては，研削加工に加えスカイフ研磨を行うが，硬質材料であるため，その研磨効率は著しく低い．筆者らはこれらの問題を解決する刃先成形法として，パルスレーザー研削(Pulse Laser Grinding，以下PLG)を提案している．PLGとは，短パルスレーザーを長焦点レンズで集光し，図1に示すように，光軸方向に長い円筒状の加工可能領域を生成し，これを加工面と平行に走査させることで仕上げ加工を行う加工法である．これまでに，CBN工具の刃先成形にPLGを適用することでcBN粒子の脱落や擦過痕などの表面欠陥がなく，また欠けのないシャープなエッジを得ることができると報告されている．したがって，PLGは焼結工具の刃先成形において非常に有用である．ここで，PLGを工具刃先成形に用いる場合，PLG加工面は光軸とわずかな角度をもって工具すくい面や逃げ面を創製する．すなわち，高精度に工具刃先を成形するためにはこの角度を正確に予測し，刃先成形時に補正することが重要である．また，加工面の形状は焦点の位置に依存すると考えられるが，その関係については詳細に調査されていない．そこで，本報では一般的に切削工具に用いられる材料に対してPLGを行い，レーザーの光軸に対する加工面の角度の関係や焦点位置と加工面形状の関係を調査した．