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【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２a　正面フライス用２段すくい角付きチップ（４－３、５－２、６－１－１、８－１－１、８－１－２、８－１－３、８－１－４）

【技術内容】

正面フライスのボディに関しては、ハイレーキ化、汎用正面フライスのコーナ角45°化、などの傾向がある。ハイレーキ化は、工具のすくい角を大きくし切削抵抗を低減する効果がある。

正面フライスに使用されるスローアウェイチップのうち50％近くがサーメットと推定される。被削材との親和性が低く仕上げ面が良好で、 コーティングに比べ価格的にも有利である。ただし、一般的に、コーティング材種はサーメットより高速切削に耐え、耐欠損性に優れているので、切削量の多い 鋼加工や鋳鉄、ステンレス鋼ではサーメットよりコーティング材種の方が有効である。

すくい角の大きな正面フライ スが開発された背景には、工作機械の性能向上、切れ味の良い工具への要望、被削材の難削化、およびスローア ウェイチップ材料の性能向上がある。ただし、すくい角を大きくするとスローアウェイチップの外周逃げ角が大きくなり、また、先端部の刃物角が小さくなって 刃先強度が低下する。外周逃げ角が大きくなるとチップの底面積が小さくなって安定性も低下する。そのため、刃先先端部の補強策として、図１に示す２段すく い角付きチップが用意されている。図２に、２段すくい角付きチップの耐欠損性に対する効果を示す。２段すくい角付きチップは、さらい刃部分にのみ２段のす くい面を持つため、切削を担当する外周側のいわゆる主切れ刃の切削抵抗にほとんど影響を及ぼさず、切れ味の良さを保つことが出来る。

【図】

図１　２段すくい角付きチップ（チップコーナ部分拡大）

出典：「正面フライスの技術動向と効果的な使い方」、「ツールエンジニア　34巻　４号」、（1993年９月）、穂積豊著、大河出版発行、87頁　図１　２段すくい角付きチップ（チップコーナ部分拡大）

図２　切れ刃の欠損寿命

出典：「正面フライスの技術動向と効果的な使い方」、「ツールエンジニア　34巻　４号」、（1993年９月）、穂積豊著、大河出版発行、88頁　図２　切れ刃の欠損寿命

【応用分野】

フライス加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　34巻　４号」、（1993年９月）、穂積豊著、大河出版発行、86頁～89頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２ab　正面フライスの切れ刃形状と工具損傷（４－２－２、６－１－１、７－２－１、８－１－３）

【技術内容】

高性能型正面フライスの切れ刃形状と工具摩耗についての切削データを紹介する。

実験に使用した３種の刃形特性の異なる正面フライスの切れ刃形状の諸元を図１に、その表示記号の説明を図２に示す。切れ刃の角度のうち で、切削性能に最も大きく影響するのは、真のすくい角Tである。３種類の正面フライスの真のすくい角は、スーパーダイヤミルSE445形で、+13°、 P425形で、+５°、そして、BN425形で、-７°である。

SCM440鋼をスーパーダイヤミルSE445形とP425形の正面フライスを使用し、各種切削速度で切削したときの工具摩耗進行図ならびにV-T線図を図２に示す。

スーパーダイヤミルSE445形は、大きなすくい角を採用するとともに、鋭利な切れ刃稜を確保することと、耐久性を実現することを設計 思想に盛り込んで開発された正面フライスである。切削データにおいて、スーパーダイヤミルSE445形が、切れ刃の逃げ面摩耗や、すくい面摩耗が生じにく く、切れ刃の信頼性にも優れた結果を示している。

正面フライス加工では、切削工具の切れ刃の信頼性が強く要求される。そして、正面フライスは、不可避的に断続切削を行う切削工具であるので、切れ刃強度が優れていなければ、信頼性の高い円滑な切削加工を実現することは難しい。

【図】

図１　実験に使用した正面フライスの切れ刃形諸元

出典：「切削加工の最先端技術」、（1992年）、狩野勝吉著、工業調査会発行、286頁、表11.１　実験に使用した正面フライスの刃形諸元

図２　正面フライスの刃形諸元の表示例

出典：「切削加工の最先端技術」、（1992年）、狩野勝吉著、工業調査会発行、290頁、図11.10　正面フライスの刃形諸元の表示例

図３　正面フライスの刃形と工具摩耗進行およびV-T線図

出典：「切削加工の最先端技術」、（1992年）、狩野勝吉著、工業調査会発行、290頁、図11.14　正面フライスの刃形と工具摩耗進行およびV-T線図

【応用分野】

正面フライス

【出典／参考資料】

「切削加工の最先端技術」、（1992年）、狩野勝吉著、工業調査会発行、284頁～291頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２aa　副切れ刃の種類、仕上げ面比較（２－１－２a、６－２－３h）

【技術内容】

正面フライスは一般的に多刃であり、工具刃先の突出量のばらつきが仕上げ面にも影響し、特に正面刃振れが仕上げ面精度に作用する。

仕上げ面を形成する切れ刃を、副切れ刃またはさらい刃といい、図１のように副切れ刃には直刃とR刃がある。直刃の場合は、完全にフラットに設定できればきわめて良好な仕上げ面が得られるが、実際にはディッシュ角を幾分ポジ（＋）側に付けている場合が多い。

ディッシュ角がネガ（－）になると背分力が大きくなり、びびりなどが発生し、仕上げ面精度に影響するためである。

R刃は、大きなもので曲率半径400mmを超える円弧を付けたチップもあり、加工精度上、ディッシュ角に影響されず安定した仕上げ面を出すのに有効である。

特に、副切れ刃幅を工具１回転当たりの送りの1.5倍程度にした切れ刃を、一般の刃より0.05～0.1mm程度突出させ、一般の刃で 切削した加工面をさらうことにより、仕上げ面を向上させる切れ刃をさらい刃という。R刃副切れ刃と直刃副切れ刃による仕上げ面の比較を図２に示す。アルミ 加工でPCD、鋳鉄加工でcBNをさらい刃に用いる場合も多い。

【図】

図１　副切れ刃の種類

出典：「精密加工実用便覧」、（2000年）、森脇俊道、帯川利之著、日刊工業新聞社出版発行、122頁　図２．４．15　副切れ刃の種類

図２　R刃副切れ刃と直刃副切れ刃による仕上げ面の比較

出典：「精密加工実用便覧」、（2000年）、森脇俊道、帯川利之著、日刊工業新聞社出版発行、123頁　図２．４．16　R刃副切れ刃と直刃副切れ刃による仕上げ面比較

【応用分野】

正面フライス

【出典／参考資料】

「精密加工実用便覧」、（2000年）、森脇俊道、帯川利之著、日刊工業新聞社出版発行、122頁～123頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２　セラミックスチップ正面フライスとSWC切削法（４－２、４－４、８－１－１、８－１－２、８－１－３、８－１－４）

【技術内容】

本セラミックスチップ付き正面フライス工具は鋳鉄部品の平面加工を目標とし、図１に示すとおり、軸方向と半方向にすくい角が負角なダブ ルネガティブな刃先とした。１刃当りの送りを0.18～0.25mmに抑え、高速切削（例えばFC25で500m/min）で高能率な送り速度 （2,000～2,800mm/min）の粗加工（切込み４mm以下）を実用化している。

上記は従来から使用されてきた炭化物（TiCなど）を添加したアルミナセラミックス工具による場合であるが、最近は窒化けい素系、炭化物系、ならびにSiCウィスカー繊維強化型のセラミックス工具が実用され、鋳鉄系材料の正面フライスの高速・高寿命化に貢献している。

他方、各種鋼材の高能率粗加工に適したスローアウェイ形SWC正面フライスがある。SWC（Silver White Chip）切削法は、切れ刃を２段すくい角となるようにホーニングし、一次すくい面に積極的に生成させた構成刃先を実質的な切れ刃として粗加工を行う方法 である。構成刃先の上面は大きな正のすくい角を持つ２次すくい面に滑らかに連続しており、このすくい面が切屑を生成するため、比切削抵抗が小さく通常刃先 に比して20～30％減少する。図２に示す設計例のカッタは、低炭素鋼から高マンガン鋼に至る各種鋼材に対し推奨値のような高能率加工が行える。

【図】

図１　セラミックスチップ正面フライス

出典：「高能率・高精度切削工具へのキーテクノロジー」、「機械と工具　33巻　４号」、（1989年４月）、星鐵太郎著、工業調査会発行、20頁　写真９　セラミックチップ正面フライス＜OSG-Walter　F2010形、直径100mm、７枚刃（オーエスジー）＞

図２　SWC正面フライスの設計例と推奨切削条件

出典：「高能率・高精度切削工具へのキーテクノロジー」、「機械と工具　33巻　４号」、（1989年４月）、星鐵太郎著、工業調査会発行、20頁　表１　SWC正面フライスの設計例（各鋼種対応形）と推奨切削条件

【応用分野】

鋳鉄系材料の正面フライス加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　33巻　４号」、（1989年４月）、星鐵太郎著、工業調査会発行、15頁～21頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２c　スローアウェイ式正面フライスの刃物クランプ方式（１）

【技術内容】

スローアウェイ式正面フライスの刃物クランプ方式は、つぎの標準的方法があげられる。

（１）ロケータとシートで位置決めしたチップを二つのねじ式押え金で固定する方式（図１）。汎用・難切削材用に使われるフライスに適用されている。

（２）チップをねじで締め付け固定したユニットを二つのスクリューでクランプし位置決め駒でアジャストする方式（図２）。非鉄金属の高速仕上げ用フライスに使用されている。

【図】

図１　ロケータ・シート位置決め方式

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、279頁

図２　位置決め駒アジャスト方式

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、287頁

【応用分野】

フライス加工

【出典／参考資料】

「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、279頁、287頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２c　スローアウェイ式正面フライスの刃物クランプ方式（２）

【技術内容】

位置決めが非常に容易なクランプ法である。

チップには底面に円筒ボスがあり、カッタのポケット面の位置決め穴に挿入される。切削力はクランプスクリューではなく、カッタで受ける ことができる。ポケットに設けられたボールピンとチップ側面にある８箇所の凹みを利用して位置決めが行われる。スクリューを緩めチップを回転するだけで チップの新しいコーナーに変えることができる。

【図】

図１　正面フライスチップのクランプ方式

出典：「イスカルの次世代金型加工用工具　Dies & Molds」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、32頁

【応用分野】

斜め沈み加工、盗み加工、引上げ加工

【出典／参考資料】

「イスカルの次世代金型加工用工具　Dies & Molds」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、32頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２c　高速正面フライスのスローアウェイチップのクランプ機構

【技術内容】

高速切削の導入が本格化する中で、切削工具の高速対応への設計技術が大きく進歩した。そしてcBN焼結体やダイヤモンド焼結体の工具を 使用したアルミニウム合金や鋳鉄の高速、高能率切削に関して、正面フライスの設計技術が大きく進歩した。cBN焼結体を使用した鋳鉄切削用の高速対応正面 フライスについて、スローアウェイチップのクランプ機構を図１に示す。

高速回転時に遠心力が作用すると、スローアウェイチップのクランプ力がいっそう強固になる逆くさび機構が採用されている。切れ刃のセット振れ調整機構や、ダイナミックバランス調整機構が設けられているのも特徴である。

cBN焼結体を使用してねずみ鋳鉄を切削する場合は、切削速度を3,000～7,000m/mimの超高速にすることができる。

【図】

図１　超高速切削用正面フライスの本体構造とスローアウェイチップのクランプ機構

出典：「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、338頁、図13.19

【応用分野】

正面フライス

【出典／参考資料】

「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、336頁～338頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２c　OCTACUT形のクランプ構造

【技術内容】

高速切削の導入が本格化する中で、切削工具の高速対応への設計技術が大きく進歩した。そして炭素鋼、合金鋼、鋳鉄といった一般材の高 速、高能率切削に関して、正面フライスの高速仕様設計が行われるようになった。代表例として、「OCTACUT形」の商品名の正面フライスがあるが、これ には図１のようなクランプ構造が用いられている。即ち、スローアウェイチップと切削工具本体の着座部の中心部に、丸形状の凹凸キーを設けて嵌合させ、高速 回転時に大きな遠心力が作用しても、スローアウェイチップが外周方向に移動するのをこの凹凸キーによって防止している。この方式のクランプ機構を採用する と、切削工具の本体破損回転数までスローアウェイチップの飛散は生じない。

【図】

図１　OCTACUT形のクランプ構造

出典：「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、337頁、図13.18　OCTACUT形のクランプ構造

【応用分野】

正面フライス

【出典／参考資料】

「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、336頁～337頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２d　ブレーカ付きカッタ用チップによるフライス加工（４－２－２、５－２－３、６－１－１、６－１－２、７－１－２、７－２－１、８－１－２）

【技術内容】

ブレーカ付きカッタ用チップ（MJ形チップ）は従来品と比較して、そのポジすくい面の効果により切削抵抗が約20％低減されている。そのため切削中の振動が従来品より小さくなった（図２参照）。

切削中の振動が小さいことによりチッピングの発生がなく、5.4ｍ加工後も平常摩耗部の摩耗量は小さい。また、チップの状況から50ｍ（切削時間90min）以上の加工が可能であった。

コーナ各０°のカッタでは、切屑のカール径が大きく、巻き付き、巻き込みが生じやすいことが従来より問題であった。切屑処理について は、短く分断することにこだわりすぎると、却って切削抵抗を上げる結果となるので、充分な配慮が必要であった。MJ形チップを使用することによりこの問題 が解決出来た。

MJ形チップを使用することにより、（１）切削中の振動が従来品より小さい、（２）６PASS＝ 切削長5.4ｍ加工後もチッピングがな く、摩耗もほとんどない、（３）切屑はカール径が小さくコンパクトで、被削材への巻き付き、巻き込みはなく、すべて一定方向に排出された、との好結果を得 た。

工作物把持法と使用工具配置、加工順序を図１に、MJ形と従来形の切削抵抗を図２に示す。

【図】

図１　工作物把持法と使用工具配置、加工順序

出典：「ブレーカ付きカッタ用チップ（MJ形）によるフライス加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2886」、（1996年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図２　工作物把持法と使用工具配置・加工順序

図２　MJ形と従来形の切削抵抗

出典：「ブレーカ付きカッタ用チップ（MJ形）によるフライス加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2886」、（1996年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　図３　切削抵抗の比較

【応用分野】

炭素鋼の正面フライス削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2886」、（1996年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２d　ブレーカ付きフライスチップによるステンレス加工（４－２－２、５－２－３、６－１－３h、７－１－２、７－２－３、８－１－４）

【技術内容】

ステンレス加工において工具寿命の短さが問題となることが多い。特殊形状のチップブレーカとコーティング工具の組み合わせで工具寿命を 延長させることが出来る。特殊形状（３段ブレーカ）のチップブレーカ付きチップSEKR1203チップと炭窒化物コーティングの組み合わせにより寿命延長 が図れた。

一般的に、びびりを抑えるためには切れ味の良いチップを選択することが重要である。びびりが発生する と仕上げ面の悪化やチップの異常欠 損を引き起こす事がある。当例の場合、SEKRチップは、ラジアル方向はチップブレーカによりポジレーキ、またアキシャル方向は3段ブレーカにする事で切 断力が分散されびびりの発生を防ぐ事ができる。さらに、３段ブレーカは切屑処理の改善効果も得る事が出来た。また、製品に要求される精度および品質も充分 満足出来るものであった。

なお、SEKRチップの特性は、切込み２mm以上、送り0.2mm/１刃以上の条件が必要である、さらに、SUS304の加工硬化層を避ける為にも0.2mm/１刃の送りが必要である。

使用工具と切削条件を図１に、使用工具の形状・寸法を図２に示す。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「チップブレーカ付フライスチップSEKRによるステンレス加工例」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1957」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／１頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「チップブレーカ付フライスチップSEKRによるステンレス加工例」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1957」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／１頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

【応用分野】

SUS300番台の正面フライス削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1957」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／１頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２g　サーメットによる正面フライスにおける切削油剤の有無と工具寿命（４－３、６－１－２、７－２－１、７－２－３）

【技術内容】

TiC -TiN基サーメットで正面フライス加工したときのV-T線図を図１に示す。完全ドライ切削と通常の湿式切削について、切削速度 を展開しながら実験を繰返し、工具寿命比較を行っている。データ中白丸印は正常摩耗で工具寿命に達した切れ刃、黒丸印は熱疲労クラックによるチッピングや 欠損といった異常損傷で、工具寿命に達した切れ刃である。

熱疲労クラックによる異常損傷で、工具寿命に達した切れ刃は、乾式切削ではわずか一例のみに対し、切削油使用の場合、湿式切削ではすべての切れ刃が異常損傷で工具寿命に達している。そして湿式正面フライス切削では、工具寿命長さも著しく短くなっていることがわかる。

旋削加工の連続切削でも、熱衝撃による切れ刃破壊が容易に起こりやすい。ドライ切削の条件で加工する必要がある。

【図】

図１　TiC-TiN基サーメットによる正面フライス切加工における切削油剤の有無（湿式切削、乾式切削）とV-T線図

出典：「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、243頁、図10.９

【応用分野】

正面フライス加工

【出典／参考資料】

「新「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、242頁～243頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－２h　ドライ切削とミスト切削の工具摩耗進行の比較（正面フライス）（４－２－２、４－３、６－１－２、７－２－１、７－２－２k、７－２－２m、８－１－２）

【技術内容】

正面フライス加工において、各種潤滑条件でS55C鋼を切削したときの工具摩耗量を図１、図２に示す。図１は超硬合金M20で切削した 場合の副切れ刃部の逃げ面摩耗幅を示したものであり、ミスト（超微細粒オイルミスト）切削とドライ切削の潤滑条件が比較されている。図２はTiC-TiN 基サーメットで切削した場合の副切れ刃部の逃げ面摩耗幅を示したものであり、ミスト（超微細粒オイルミスト）切削、エアブロー切削、ドライ切削の潤滑条件 が比較されている。いずれの場合もミスト（超微細粒オイルミスト）切削の潤滑条件の場合が工具摩耗量が小さい。

正面フライス加工などの転削加工には切削油剤の適用は避けるべきである。とくに冷却機能の高い水溶性切削油剤を適用すると、熱衝撃によ るサーマルクラックが発生して、工具寿命と切れ刃の信頼性も低下する。こうした加工形態にミスト切削法を採用すると、切れ刃に熱衝撃を与えないので、工具 寿命と切れ刃の信頼性の面で非常に優れる結果が得られる。

【図】

図１　超硬合金M20による炭素鋼S55Cの正面フライス加工におけるドライ切削とミスト切削の副切れ刃部の工具磨耗進行の比較

出典：「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、238頁、図10.７　超硬合金M20による炭素鋼S55Cの正面フライス切削におけるドライ切削とミスト切削の副切れ刃部の工具磨耗進行の比較

図２　TiC-TiN基サーメットNX2525による炭素鋼S55Cの正面フライス加工におけるドライ切削とミスト切削の副切れ刃部の工具摩耗進行の比較

出典：「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、238頁、図10.８　TiC-TiN基サーメットNX2525による炭素鋼S55Cの正面フライス切削におけるドライ切削とミスト切削の副切れ刃部の工具摩耗進行の比較

【応用分野】

ミスト切削加工

【出典／参考資料】

「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、228頁～239頁

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【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－３aa　側フライスによる高能率溝削り（４－２－２、６－１－１、７－１－１、７－１－２、８－１－２）

【技術内容】

溝削りをエンドミルから側フライスに変えて能率の向上を図った例である。

プラノミラーを用い、図１に示す各種側フライスで溝削りをしたときの切削条件と切削性能を図２に示す。切削性能が高い要因の一つは、従 来からのフライス盤などで使用されているメタルソー・側フライスと異なり、図１（b）に示すように正面フライスと同様な端面を密着させる強固な取付け方法 にある。

植刃式千鳥刃側フライスは刃数の多いことと千鳥刃であることから再研削に多くの時間を要する。この問題 を改善するために、図１（a）に 示すような重切削可能なスロアウエイ式千鳥刃側フライスが開発された。切屑が排出され難い溝削り加工においては、千鳥刃側フライスの重切削能力はチップポ ケットの大きさに依存する。図１（a）に示す高送りに耐える縦形インサートの採用により、切削能力を落とすことなく刃数を減らしチップポケットを十分にと ることが可能となった。

植刃式側フライスに属するメガトンカッタは図１（c）に示すようにすくい面が凸形となっ ており、側面切れ刃の強度の向上、外周切れ刃の 切削点が移動していくことによるスムースな切削、切屑の排出の良さ、により図１（b）に示す直線刃の側フライスに比べ切削効率の向上がみられる。

図２に使用工具と切削条件を示す。被削材はSS41Pである。

【図】

図１　各種側フライス

出典：「側フライスによる高能率みぞ削り」、「加工技術データファイル　加工事例　No．0368」、（1978年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図１　使用工具

図２　使用工具と切削条件

出典：「側フライスによる高能率みぞ削り」、「加工技術データファイル　加工事例　No．0368」、（1978年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　表１　使用工具と切削条件

【応用分野】

一般構造用炭素鋼の側フライス削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．0368」、（1978年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－３c　スローアウェイ式サイドカッタの刃物クランプ方式

【技術内容】

スローアウェイ式サイドカッタの刃物クランプ方式は、専用レンチを用いてインサートを取付、取外しするセルフクランプ方式とネジ止め方 式、およびウェッジを用いたねじ止め方式が一般的である。（例えば、「セコフライス工具総合カタログ2002－2003」、(2002年11月　 JIMTOF)、セコ・ツールズ・ジャパン株式会社、166頁～200頁）

そのほかに、チップをカートリッジにねじ止めし、そのカートリッジをミル本体にねじ止めする方式（図１）や、チップをねじ止めのウェッジ（押え金）だけでクランプする方式（図２）がある。

【図】

図１　カートリッジ方式

出典：「イスカル総合カタログ2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、411頁

図２　ウェッジ（押え金）方式

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、297頁

【応用分野】

フライス加工

【出典／参考資料】

「イスカル総合カタログ2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、411頁

「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、297頁

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【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－４　強力型千鳥刃サイドカッタによる深溝加工（７－２－１、８－１－２）

【技術内容】

深溝加工において、強ねじれ角と強すくい角を有する千鳥刃サイドカッタを適用し工具寿命が向上した事例を報告した。

使用工具（図１）はねじれ角が30°と強いため強力型エンドミルに匹敵する快削性を示す。したがって、切削中はびびり、振動がなく、切屑は薄褐色に変色する程度で非常に排出状態が良い。

S34C の長さ30mmのワークに深さ20mmの溝を加工する事例の場合、従来の15°ねじれ千鳥刃サイドカッタに比べ、約３倍の 6000個（180ｍ）が加工でき、工具寿命が大幅に向上した。また、加工中のばらつきが小さく、深溝加工に優れた性能を示した。形状的に刃先強度が高い ので重切削に適し、切削条件が過酷になるほどその効果がある。十分な効果を得るには機械に剛性があり、加工物の取付が強固であることが必要である（データ 源：（株）日本工具製作所技術資料）。

【図】

図１　使用工具形状

出典：「強力型千鳥刃サイドカッタによる深みぞ加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No.0426」、（1982年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／１頁

【応用分野】

深溝加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No.0426」、（1982年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／１頁

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【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－５a　高能率・多機能カッタ（４－２－２、８－１－２、８－１－４）

【技術内容】

切り刃強度が高く切屑かみのない形状を有し、かつ独特の高剛性クランプ機構を有する高能率・多機能なカッタを開発した。本カッタは８角 形のポジチップを有し、本体支持部以外の５辺が全て切れ刃として作用する構造であるため、図１に示すとおり、平削り、深い肩削り、下穴なしの掘り込み加 工、各種面取り加工のほか、穴あけ加工など多様な用途に対応できる。平削りの場合、切込みが３mm以下の場合には８コーナの切れ刃が使用でき、切込みが最 大の９mmでも４コーナが使用できるので、従来の正面フライスやエンドミルに比べ経済的である。

図１に示すごとく、切れ刃最大径より工具本体径を極力小さくし、被削材との隙間を約５mmと大きくした。この隙間により、エアブローの届きにくい金型の深部の切削においても切屑がみが改善され、切屑に埋没する状態での切削でも切れ刃は欠損しなかった。

チップクランプ機構にはスクリューオン方式を採用し、スクリューに過大な力が掛らないようにチップ底面に凹部を、工具本体に凸部を設けてかみ合せた。

本カッタの採用により、従来、図１の製品を加工するには図２に示す６種類の工具が必要であったが、これを１本の工具に集約できた。掘り 込み加工と深い肩削り加工の実例を図３に示す。ただし、切込み量の大小により壁面精度が異なることと、底面と壁面との間に５mm程度の面取り部が残ること に注意する必要がある。

【図】

図１　切屑かみのないカッタ形状

出典：「高能率・多機能工具「39（サンキュー）カッタ」、「機械と工具　33巻　９号」、（1989年９月）、新井辰夫著、工業調査会発行、102頁　図２　切屑がみのない形状

図２　カッタの多機能性

出典：「高能率・多機能工具「39（サンキュー）カッタ」、「機械と工具　33巻　９号」、（1989年９月）、新井辰夫著、工業調査会発行、103頁　図４　カッタの多機能性

図３　切削実例

出典：「高能率・多機能工具「39（サンキュー）カッタ」、「機械と工具　33巻　９号」、（1989年９月）、新井辰夫著、工業調査会発行、105頁　表４　切削実例

【応用分野】

フライス加工、エンドミル加工、穴あけ加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　33巻　９号」、（1989年９月）、新井辰夫著、工業調査会発行、101頁～105頁

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【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－６a　ハイシリコンアルミニウム合金の高精度長寿命加工（４－５－３、６－１－１、７－１－１、８－２－２）

【技術内容】

アルミニウム合金のハイシリコン化に伴う切削加工上の問題と工具選択について述べた。

自動車の軽量化対策として、シリンダヘッドや変速機ケース、さらにシリンダブロックなどのアルミニウム合金化が進んでいる。アルミニウ ム合金に要求される特性も高強度、高耐摩耗性など厳しくなり、最近では20％程度のシリコンを含有したハイシリコンアルミニウム合金が増加している。これ は、シリコンの増加に伴い硬いシリコン粒子が数十μmオーダで析出し耐摩耗性が向上するからである。

アルミニウ ム合金を切削する工具としては切削抵抗が低い、すなわち切れ味が良いこと、また、寸法精度のほか面粗さが良いことが要求され る。そのため、超硬合金工具よりアルミニウム合金に対し耐溶着性に優れるダイヤモンド工具、特に焼結ダイヤモンド工具の使用が一般化している。耐溶着性に より被削材の面粗さも良好になる。他方、単結晶ダイヤモンドは異方性があるため寿命の安定性に問題がある。

焼結ダイヤモンド工具と超硬合金工具を用いシリコン含有量11～13％のAC8A（T6処理）を切削したときのデータを図１に示す。焼結ダイヤモンドが超硬合金に比べ耐摩耗性に優れることが明白である。

焼結ダイヤモンド工具によるハイシリコンアルミニウム合金（A390：17～18％Si）のフライス切削のデータを図２に示す。一般の アルミニウム合金のフライス加工では焼結ダイヤモンドを使用すると切削速度1000m/min以上でも問題が無いが、ハイシリコンアルミ合金の場合は切削 速度を600m/min以下に抑える方が経済的であると言える。

焼結ダイヤモンド工具のカッタ刃先は許容範囲内でハイレーキの設計がとられる。専用カッタの場合、＋10°程度のすくい角が一般的である。超硬合金と供用の場合は、チップの逃げ角は25°が限界で、これ以上では刃先の欠損が生じやすくなる。

【図】

図１　ハイシリコンアルミニウム合金の旋削結果

出典：「ハイシリコンアルミ合金の高精度長寿命加工」、「ツールエンジニア　32巻　６号」、（1991年６月）、秀島正文著、大河出版発行、99頁　図１　シリコンアルミ合金の旋削結果

図２　A390合金の焼結ダイヤモンドによるフライス削り

出典：「ハイシリコンアルミ合金の高精度長寿命加工｣、「ツールエンジニア　32巻　６号｣、（1991年６月）、秀島正文著、大河出版発行、100頁　図４　A390合金の焼結ダイヤモンドによるフライス削り

【応用分野】

ハイシリコンアルミニウム合金の転削加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　32巻　６号」、（1991年６月）、秀島正文著、大河出版発行、98頁～101頁

【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－６aa　スローアウェイ式フライスの刃物形状

【技術内容】

スローアウェイ式フライスの刃物形状は多岐にわたっている。下記に分類し代表例の図を示した。

（１）四角形　ワイパーを有するもの　（図１）

ワイパーのないもの　　（図２）

（２）三角形　　　　　　　　　　　　　　 （図３）

（３）平行四辺形　　　　　　　　　　　 （図４）

（４）円形　　　　　　　　　　　　　　　　（図５）

（５）その他の形状　　　　　　　　　　 （図６）

【図】

図１　フライス用ワイパー付四角形チップ

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具｣、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、290頁

図２　フライス用四角形チップ

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、290頁

図３　フライス用三角形チップ

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、280頁

図４　フライス用平行四角形チップ

出典：「イスカル総合カタログ2003～2004｣、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、286頁

図５　フライス用円形チップ

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、275頁

図６　フライス用チップ（諸形状）

出典：「イスカル総合カタログ2003～2004｣、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、300頁、338頁

【応用分野】

フライス加工

【出典／参考資料】

「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、275頁、280頁、290頁

「イスカル総合カタログ2003～2004｣、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、286頁、300頁、338頁

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【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－１a　新構造の超硬合金スローアウェイエンドミル（４－２、４－３、８－１－２、８－１－３、８－２－２、８－４－４）

【技術内容】

工具の回転中心部を独特の形状にした超硬スローアウェイエンドミルを開発し、工具の回転中心や外周の刃先が欠けやすいなどの問題を解決した。

本エンドミルは、剛性の高い本体に四角のポジチップをクランプネジで固定する構造を有する。刃部に特殊形状のリブを設けることにより本体の剛性を高め切屑の排出性を改善した。スローアウェイチップは標準のM級穴付ポジ（11°）にエンド刃（２個所）を設けた。

エンド刃の刃形形状を図１に示す。従来のエンドミルより芯高を（＋）としており、その分Wが大きくなり剛性が増す。外径が小さくなるほどその効果は大きくなる。

刃先の角度を図２に示す。第１の切れ刃は外周と接し、第２の切れ刃は工具中心部を凹Ｒで包み、その交点Cを境界としている。C点を境にラジアルレーキとアクシャルレーキは完全に（＋）（－）が逆になる。その大きな角度差等が切削性能の向上に貢献する。

上記のポジチップの採用とエンド刃の効果により、エンドミーリング加工のほかに浅穴のドリル加工も可能な複合切削工具として、鋼、非鉄金属、プラスチック等において良好な切削性を発揮する。加工事例の切削条件等を図３に示す。

【図】

図１　刃先形状の比較

出典：「エンドチッパーと切削条件」、「機械と工具　29巻　９号」、（1985年９月）、水木叔知著、工業調査会発行、43頁　図２　刃先形状の比較

図２　新たな超硬スローアウェイエンドミルの刃先角度

出典：「エンドチッパーと切削条件」、「機械と工具　29巻　９号」、（1985年９月）、水木叔知著、工業調査会発行、43頁　図３　エンドチッパーの刃先の角度

図３　加工事例：特殊材料（非鉄）

出典:「エンドチッパーと切削条件」、「機械と工具　29巻　９号」、（1985年９月）、水木叔知著、工業調査会発行、93頁　加工事例：特殊材料（非鉄）

【応用分野】

エンドミーリング加工、浅穴ドリル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　29巻　９号」、（1985年９月）、水木叔知著、工業調査会発行、42頁～44頁、93頁～94頁

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【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２f　エンドミル刃長の効果（６－１－２、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

エンドミルは、その切削機構から見て刃長が短くなれば、曲げあるいは捩り変位が小さくなるため、有利であると考えられるが、実際に試験を行ってみた例がある。

φ10×２枚刃エンドミルで、軸方向切込み深さ５mm、エンドミル半径方向切込み深さ10mmの溝切削を行った結果を示したものが図１である。

刃長15mmと30mmとでは摩耗寿命は短い方がおおよそ10倍くらい長い。

【図】

図１　エンドミル刃長と切削性能

出典：「エンドミル刃長の効果」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2314」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁、図２　エンドミル刃長と切削性能

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2314」（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２～２／２頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２a　エンドミルのすくい角と工具寿命（４－２－１、６－１－２、７－１－１、７－２－１、８－２－３）

【技術内容】

一般切削用エンドミルの工具摩耗に及ぼす切れ刃のすくい角の影響について述べた。

本エンドミル（BAE形）の切れ刃には、切れ刃の信頼性と切れ味を重視し、すくい角０°、逃げ角20°のハイポジティブに設計された85°平行四辺形の長刃形スローアウェイチップを使用している。

本エンドミルとほかの一般刃形のエンドミルを用いて代表的な難削材とされる超耐熱合金ハステロイB-2（時効処理品）を切削し、加工長 と工具摩耗の関係を得た。その結果を図１に示す。工具材種はK10、Dry切削である。２つのエンドミルでそれぞれ３回繰返し実験し切削データの再現性を 確認した。本エンドミルでは３回の切削でいずれも加工長300mm／刃以上の切削が可能であった。一般刃形のエンドミルのすくい角は－10°であることか ら、すくい角と工具寿命の関係が読み取れる。

本エンドミルは段付け加工や溝切削、穴を繰り広げるコンタリング加工のほか、一般の平面加工にも適用可能で汎用性に富む切削特性を有する。切れ刃長15mmと18mmの２種類がある。

【図】

図１　エンドミルのすくい角と工具寿命

出典：「データで見る切削加工の最先端技術〔16〕」、「機械と工具　35巻　６号」、（1991年６月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、125頁　図９．22　エンドミルのすくい角と工具寿命（同一工具で３回繰り返してテスト）

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　６号」、（1991年６月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、123頁～131頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２d　ブレーカ付きエンドミルによる加工改善（４－２－２、５－２－３、６－２－３h、７－２－３、８－１－２）

【技術内容】

ハイスコーティングエンドミルにより行われていたエンドミル加工を、工程を改善するためチップブレーカ付きハイレーキエンドミルによる加工に替え、面粗さを向上させ、作業性を向上させた。

工作物と加工箇所を図１に示す。工作物はS45C製の棒材であり、加工箇所は12φに旋削された部分である。切削使用工具の形状・寸法 を図２に示す。工具、チップの種類および切削条件を図３に示す。レーキ角は＋６°～13°であり、チップは超硬M20に窒化物をコーティングしたものであ る。また、切削速度は100m/min、送りは0.03mm/rev、切込みは2.5mmである。潤滑は油性である。

チップブレーカ付きハイレーキエンドミルに替えることにより、図２に示す切削条件で加工できた。切削速度の向上とさらい刃付き形状の寄与により、面粗さの向上が図れた。また、テーブルの送りを３倍にすることができ、作業性が改善された。

【図】

図１　工作物と加工箇所

出典：「ブレーカ付エンドミルによる加工改善」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1970」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図１　工作物と加工箇所

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「ブレーカ付エンドミルによる加工改善」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1970」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

図３　工具、チップの種類と切削条件

出典：「ブレーカ付エンドミルによる加工改善」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1970」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　表１　使用工具と切削条件

【応用分野】

機械構造用炭素鋼のエンドミル削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1970」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２c　スローアウェイ式エンドミルの刃物クランプ方式（８－２－２）

【技術内容】

底面を特殊形状にしたチップをスクリューでクランプする方式である。高生産性のためのアルミ加工用エンドミルにおいて使用されている。

【図】

図１　スローアウェイ式エンドミルのチップクランプ方式

出典：「サンドビック・コロマント切削工具2003～2004｣、（2002年11月　JIMTOF）、サンドビック株式会社発行、E080頁

【応用分野】

アルミ合金エンドミル加工

【出典／参考資料】

「サンドビック・コロマント切削工具2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、サンドビック株式会社発行、E080頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　高硬度材の高速エンドミル加工（４－２、４－６、６－１－１、６－２－３、７－１－１、７－２－１、８－１－３）

【技術内容】

高硬度材のエンドミルによる高速切削特性と加工事例について解説した。

NC フライス盤に空気静圧スピンドルを装備した高速加工機により焼入れ鋼の高速エンドミル加工を試みた。２種類の工具保持具について有 限要素解析を行い、１kHz以上の周波数領域の顕著な振動が保持具と工具を含む主軸系の振動モードであることを明らかにした。また、高速回転時の切削安定 性について検討した。

SKD11やSKD61などの高硬度鋼について、特殊形状の超硬合金ソリッドエンドミルに より切削加工を行い切削特性を求めた。最適切 削条件の指針を得るため、切込みと送りをパラメータとして、除去能率と比切削抵抗の関係を調べた。その結果を図１に示す。除去能率が高いほど比切削抵抗は 小さくなることがわかる。同一除去能率で比較すれば、半径方向切り込みを小さく、送りは大きくとった方が比切削抵抗を小さくでき、加工精度や工具寿命に とって有利である。

ストレートエンドミルを用い、CBN工具による高速切削の特性を検討した。図２はSKD11とSKD61、およびHPM1の３種類の被削材について、工具摩耗特性を示したものである。工具寿命をVBmax＝0.2mm の時とすると、最も硬いSKD11ではおおむね５m以内の短い距離で寿命に達する。組織中に散在する硬い炭化物が初期に工具に損傷を与えるためと考える。 SKD61の場合は速度依存性が高く、切削速度V＝1,100m/minにおいて工具寿命に達するまでの切削距離は20m程度であるが、V＝ 700m/minの条件では900mと飛躍的に向上する。このことは、被削材により工具寿命を長くする最適速度が存在することを示唆している。以上のとお り、CBN工具は、条件を適切に選定すれば超硬合金工具に比べ長い工具寿命が期待できる。

【図】

図１　除去能率と比切削抵抗

出典：「高硬度材の高速エンドミル加工の試み｣、「機械と工具　39巻　４号｣、（1995年４月）、嶽岡悦雄著、工業調査会発行、６頁　図７　除去能率と比切削抵抗

図２　CBN工具の切削長と最大逃げ面摩耗幅

出典：「高硬度材の高速エンドミル加工の試み」、「機械と工具　39巻　４号」、（1995年４月）、嶽岡悦雄著、工業調査会発行、８頁　図11　CBN工具の切削長と最大逃げ面摩耗幅

【応用分野】

高硬度材の高速エンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　39巻　４号」、（1995年４月）、嶽岡悦雄著、工業調査会発行、２頁～10頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２ab　高硬度金属材料の高速エンドミル加工において工具形状が工具摩耗に及ぼす影響（４－２、６－１－２、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

高速化は切削加工能率向上の有効な手段であり、金型製作においてもその要求は強まっている。しかし金型材のような高硬度金属材料は高速 切削条件下では著しい工具摩耗が生じやすく、工具の耐摩耗性が実用化の課題になっている。本技術は、形状の異なるエンドミル工具を用いた切削実験により、 高硬度金属材料の高速エンドミル加工に適する工具形態につき検討したものである。

図１に工具仕様・形状（10φ超硬ソリッドエンドミル）、切削条件を示す。ブロック状のSKD61で湿式の下向段削りを行った。切削液はエマルジョン型である。

図２は、エンドミルのねじれ角を45°と一定にした場合の逃げ面摩耗幅の切削距離および、すくい角依存性である。各すくい面における摩耗幅は同程度である。

図３は、すくい角を-15°と一定にした場合の逃げ面摩耗幅の切削距離および、ねじれ角依存性である。摩耗幅の増加の割合は、ねじれ角60°の場合が最も小さい。

本実験により、高硬度金属材料の高速エンドミル加工においては、負のすくい角と強ねじれ角を持つ工具が有効であることがわかった。

【図】

図１　切削条件および工具仕様・形状

出典：「高硬度金属材料の高速エンドミル加工に関する研究（第２報）」、「精密工学会誌　65巻　２号」、（1999年）、武藤学、森 田昇、吉田嘉太郎著、精密工学会発行、236頁　Table２　Cutting conditions、Table３　Tool specification、Fig.６　Illustration of tool shapes

図２　逃げ面摩耗幅の切削距離およびすくい角依存性

出典：「高硬度金属材料の高速エンドミル加工に関する研究（第２報）」、「精密工学会誌　65巻　２号」、（1999年）、武藤学、森 田昇、吉田嘉太郎著、精密工学会発行、236頁　Fig.10　Dependence of flank wear on cutting length at various rake angles

図３　逃げ面摩耗幅の切削距離およびねじれ角依存性

出典：「高硬度金属材料の高速エンドミル加工に関する研究（第２報）」、「精密工学会誌　65巻　２号」、（1999年）、武藤学、森 田昇、吉田嘉太郎著、精密工学会発行、236頁　Fig.11　Dependence of flank wear on cutting length at various helix angles

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「精密工学会誌　65巻　２号」、（1999年）、武藤学、森田昇、吉田嘉太郎著、精密工学会発行、234頁～239頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　難削材加工用超微粒子超硬合金エンドミル（４－２－３、５－２、８－１－２、８－１－３、８－２－３）

【技術内容】

難削材加工用に開発したエンドミルを紹介した。

本エンドミルは、超微粒子超硬合金を母材とし、耐摩耗性と耐溶着性を向上させることを目的にコーティングを施し、ねじれ角やすくい角、 心厚、刃数など形状を工夫したエンドミルである。負のすくい角で切れ刃剛性が大きく、ねじれ角50°、刃数６枚とし、普通鋼から高硬度焼入れ材を含め難削 材を幅広く、高速、高能率でしかも長寿命に切削できる。本エンドミルの形状を標準エンドミルの形状と対比し図１に示す。

超耐熱合金は、切削時の衝撃や工具損傷からみるとオーステナイト系ステンレスと似ている。超耐熱合金のうちインコネル718（Ni基超耐熱合金）の本エンドミルによる切削事例を従来工具と比較して図２に示す。高送りで高寿命が達成できることを表している。

本エンドミルは、超耐熱合金以外に高硬度の難削材に対しても優れた性能を示し、HRC50～60の硬さの被削材に対し高能率、長寿命、高仕上げ面が得られる。

【図】

図１　コーティング超微粒子超硬エンドミルと標準エンドミルの工具形状の比較

出典：「難削材加工のポイントと「エポック21エンドミル」、「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、岸本潔著、工業調査会発行、88頁　図１　エポック21と標準エンドミルの工具形状の比較

図２　コーティング超微粒子超硬エンドミルによるインコネル718の切削事例

出典：「難削材加工のポイントと「エポック21エンドミル」、「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、岸本潔著、工業調査会発行、89頁　表５　エポック21エンドミルによるインコネル718の切削事例

【応用分野】

Ni基超耐熱合金、高硬度焼入れ合金鋼のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、岸本潔著、工業調査会発行、84頁～89頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　難削材加工用多層チタンコーティングエンドミル（４－２、５－２－６、７－２－３、８－１－１、８－１－２、８－１－４）

【技術内容】

難削材の切削を目的に開発した超硬合金エンドミルを紹介する。

本エンドミルは、断面形状が歯車に似た強い刃を有するφ20mmまでの超硬合金ソリッドエンドミルであり、安価で汎用性が高い多層チタ ンコーティングを施している。本エンドミルの標準寸法を図１に示す。鋳物、炭素鋼、通常の合金鋼、コバルトハイスエンドミル、高硬度カーボン、溶接ビー ド、硬度HRC60を超える焼入れ鋼、ステンレス鋼、鉄鋼用ヤスリ、チタン合金など、種々の材料を切削することができる。柔らかい鋼材に使用したときの寿命は従来のエンドミルの約３倍である。

切削加工の例を図２に示す。データから、本エンドミルにおいては、切削速度は15m/min以上が良いこと、40m/minを超えるとびびりが生じやすいこと、また、加工の初期にはRmax1.0～2.0μmの良好な仕上面が得られることなど、いくつかの特徴が認められた。ステンレス鋼の側面加工では１刃当たりの送りを0.02mm以上とした方が良い結果が得られる。

自動車部品の金型などで必要なφ21mm以上のエンドミルには切れ刃部分のみ超硬合金チップを使用した特殊な「装着形」超硬エンドミル を実用化している。刃部の構造はソリッドエンドミルと同一で、刃数を８枚あるいは10枚とすることにより高速送りを実現できる。また、数回の再研削が可能 である。構造的に安価であり、今後の大形難削材や生材のエンドミル加工の合理化に役立つものと考える。

【図】

図１　多層チタンコーティングエンドミルの標準寸法

出典：「難削材のため切削工具「トルネードエンドミル」、「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、五味烈著、工業調査会発行、76頁　表１　トルネードエンドミルの標準寸法（φ21～50mmは受注生産）

図２　多層チタンコーティングエンドミルの切削加工事例

出典：「難削材のため切削工具「トルネードエンドミル」、「機械と工具　37巻　９号」、（1993年９月）、五味烈著、工業調査会発行、77頁　表２　トルネードエンドミルの切削加工事例

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　37巻　９号」、（1993年９月）、五味烈著、工業調査会発行、75頁～78頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　耐チッピング・耐摩耗性に優れた超硬合金エンドミル（２－２－３、４－２－３、６－１－２、７－２－３、８－１－１、８－１－３、８－２－２）

【技術内容】

金型の加工時間を短縮しハイス工具に代替できることを目標に、耐チッピング・耐摩耗性に優れた超硬合金エンドミルを開発した。

超硬合金の耐摩耗性と耐チッピング性（耐衝撃性）は相反する特性である。そこで、靭性に寄与するCoを従来の超硬合金より若干増量し、切削熱による強度低下を防止するためWCを超微粒化し特殊な添加元素を含有させた。その結果、靭性が高く欠けにくい新材質が開発できた。

新材質超硬合金の機能が充分発揮できるように形状を改良し各タイプのエンドミルシリーズを完成した。外周逃げは、２番、３番をそれぞれ エキセントリック、コーンケープ形状で逃がし、刃先強度、切削耐久性、および仕上げ面の向上を得ている。さらに、刃先部に0.05～0.4mmの適量のフ ラットランド加工を施し耐チッピング性を補足している。被削材の種類に対応し、６種のシリーズを用意した。

耐 チッピング性を改善したため従来の超硬合金エンドミルに比べ２～３倍の高送りの推奨条件を可能としている。図１の外周摩耗幅比較か ら、本エンドミルの良好な耐衝撃性が顕著に認められる。図１は水溶性切削油を用いた試験結果であるが、図２から、不水溶性切削油の場合でも長寿命を呈する ことは明らかである。

【図】

図１　超硬合金６mm・４枚刃による外周摩耗幅比較

出典：「ユニマックス」、「機械と工具　31巻　９号」、（1987年９月）、桐生恒治、吉川末呉著、工業調査会発行、74頁　図５　超硬６mm・４枚刃による外周摩耗幅比較

図２　超硬合金ボールエンドミルR５（２枚刃）外周摩耗比較

出典：「ユニマックス」、「機械と工具　31巻　９号」、（1987年９月）、桐生恒治、吉川末呉著、工業調査会発行、74頁　図７　超硬ボールエンドミルR５（２枚刃）外周摩耗比較

【応用分野】

金型加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　31巻　９号」、（1987年９月）、桐生恒治、吉川末呉著、工業調査会発行、70頁～76頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　グラファイト加工用エンドミル（４－２－１、７－１－１、８－４－４）

【技術内容】

高能率、高精度でかつ長寿命を実現するグラファイト切削用のソリッド形超硬エンドミルを開発した。

グラファイトは耐熱性や熱伝導が良好な圧粉体であり、切削工具には耐摩耗性が最も要求される。従来、K05種からK10種が主流であっ たが、超硬材としては限界に近いK03種を目標に、エンドミル製造上の問題を克服して開発した。その結果、図１に示すとおり、約４倍の長寿命化が達成でき た。耐摩耗性と切削抵抗の兼合いからねじれ角は45°とした。刃径φ10mm以上のエンドミルでは、切屑が排出しやすいようにエアスルー穴付きタイプとし た。

本エンドミルを用い切削試験を行った結果、欠損の発生は無かった。したがって、本エンドミルでは工具の欠損 を心配せずに高速高送りの加 工が可能である。ただし、高速高送りの場合には被削材加工端のこば欠けの発生に注意する必要がある。特にラフィング切削では被削材の末端部に生じるこば欠 けの防止が重要である。切削条件の選定では、通常１刃当りの切削速度0.08mm/min前後を推奨する。試験では0.1mm/min以上と 0.05mm/min以下の切削速度で被削材の面粗さ低下とびびり音の発生が認められたため、この領域を避けた適正な条件選定が必要である。

【図】

図１　グラファイト加工用エンドミルの外周摩耗比較

出典：「グラファイト加工用エンドミル「ユニブラックシリーズ」、「機械と工具　33巻　９号｣、（1989年９月）、桐生恒治著、工業調査会発行、107頁　図１　グラファイト加工用エンドミルの外周摩耗比較

【応用分野】

グラファイトのエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　33巻　９号」、（1989年９月）、桐生恒治著、工業調査会発行、106頁～109頁

【技術分類】

２－２　フライス

【技術の名称】

２－２－２h　FRM、MMC切削における切削油剤の効果（エンドミル）（６－１－２、７－１－１、７－２－１、７－２－３、８－３、８－４－４）

【技術内容】

新素材の材料には、アルミニウム合金やマグネシウム合金の金属基材にSiCやAl2O3のウィスカや短繊維を強化材に使用した複合材料がある。MMC、FRMと呼ばれるものがこれである。複合材料を切削すると、切削熱や切削抵抗はあまり上昇しないが、アブレッシブ現象による工具摩耗が生じやすい。強化材のSiCやAl2O3は きわめて高硬度で、超硬合金よりもさらに硬い。この硬質物質がアブレッシブ現象を引き起こして工具摩耗を発達させる。切削油剤を適用してもこのアブレッシ ブ現象を抑止することはまったく不可能である。一方、複合材料のマトリックスであるアルミニウム合金系などの金属材料は、熱伝導率が優れているので切削熱 が上がりにくい。切削熱の発生や上昇を抑止して、工具摩耗を防ぐという視点からみると、切削油剤で冷却する必要もない。

SiCウィスカを25％含有するMMCの切削で、切削速度と工具寿命の関係を図１に示す。切削油剤の有無によって工具寿命は変わらない。

このような場合に切削油剤を適用すると、切削油剤そのものに関する諸コスト、クーラントシステムなどの諸設備、電力費など、生産コストや環境負荷の面で大きなロスを発生するだけである。

【図】

図１　SiCウィスカを25％含有するMMCの切削における、切削速度と工具寿命の関係

出典：「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、245頁、図10．10

【応用分野】

エンドミル

【出典／参考資料】

「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、244頁～245頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　オイルミスト供給による高速エンドミル加工時の工具摩耗への影響（４－２、５－２－３、６－１－２、７－２－２l、８－１－２）

【技術内容】

本事例は、オイルミストの供給方向の工具摩耗への影響を検討したものである。

噴射ノズルを水平面から30°傾け、刃先が被削材に食いつく直前の位置（En）、刃先が被削材から離脱してから180°回転した位置 （Md）、刃先が被削材から離脱した直後の位置（Ex）の３通りの位置に設定し、100mm×80mm×80mmの被削材（S45C）をエンドミルで加工 し、噴射方向３方向について工具摩耗量を検討した。

使用したスローアウェイ式エンドミルは16mmφで、アキシ アルレーキ角は５°、ラジアルレーキ角は６°である。使用したチップは超硬 合金にTiN/TiC/TiNコーティングしたものである。刃数は１枚刃である。さらに、切削速度は754m/min、切込みはラジアル方向0.3mm、 アキシアル方向5.0mm、送りは0.1mm/刃である。供給オイル量は2.0ml/minであり、圧縮空気の流量は120Nl/min、その吐出圧力は 0.35～0.4MPaである。

工具摩耗におよぼす噴射ノズル位置の影響を図１に示す。Exの離脱点にオイルミストを供給した場合が、他の条件と比べ逃げ面摩耗量はもっとも小さくなくなっている。ノズル位置が逃げ面摩耗に大きな影響を及ぼしている。

【図】

図１　工具摩耗に及ぼす噴射ノズル位置の影響

出典：「オイルミスト供給による高速エンドミル加工時の工具摩耗への影響」、「精密工学会誌　Vol.66　No.６」、（2000 年）、笹原弘之、水谷文則、堤正臣著、精密工学会発行、83頁　Fig.12　Effect of nozzle position on flank wear

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「オイルミスト供給による高速エンドミル加工時の工具摩耗への影響」、「精密工学会誌　Vol.66　No.６」、（2000年）、笹原弘之、水谷文則、堤正臣著、精密工学会発行、80頁～84頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　極微量切削液供給法（MQL）による切削加工（４－２－２、６－１－２、７－２－２k、８－１－２）

【技術内容】

工具寿命や加工精度の低下、さらに切屑処理の困難さなどにより、完全なドライマシニングが不可能な場合がしばしばある。本研究は、近年 注目を集めている極微量の切削液と圧縮空気を供給する極微量切削液供給法(Minimal Quantity Lubrication：MQL)に関するものである。

MQL法の性能を従来の普通給油法と比較するため、図１に示すような実験装置を作製し、空気だけの供給法、普通給油法、およびMQLでS55Cをエンドミル側面加工した。

工具逃げ面磨耗の測定結果を図２に示す。空気だけの供給の場合、潤滑機能は得られない。工具寿命にとって潤滑機能がたいへん重要な役割 を果たしていることがわかる。MQL法と普通給油法を比較すると、工具寿命はほぼ同じであった。また、摩耗の進展が抑えられているため加工面品質もほぼ同 様の結果が得られた。

【図】

図１　実験装置

出典：「極微量切削液供給法による切削加工（フライス加工に関する基礎研究）」、「日本機械学会論文集（C編）66巻　646号」、 （2000年６月）、峯川洋己、稲崎一郎、中村誠、鈴木繁、上間丈司、横田英雄著、日本機械学会発行、327頁　Fig.６　Experimental setup for milling of steel

図２　工具寿命測定結果

出典：「極微量切削液供給法による切削加工（フライス加工に関する基礎研究）」、「日本機械学会論文集（C編）66巻　646号」、（2000年６月）、 峯川洋己、稲崎一郎、中村誠、鈴木繁、上間丈司、横田英雄著、日本機械学会発行、327頁　Fig.７　Tool life investigation

【応用分野】

炭素鋼のフライス加工

【出典／参考資料】

「極微量切削液供給法による切削加工（フライス加工に関する基礎研究）」、「日本機械学会論文集（C編）66巻　646号」、（2000年６月）、峯川洋己、稲崎一郎、中村誠、鈴木繁、上間丈司、横田英雄著、日本機械学会発行、324頁～329頁

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Reference source from the internet.

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２f　エンドミル刃長の効果（６－１－２、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

エンドミルは、その切削機構から見て刃長が短くなれば、曲げあるいは捩り変位が小さくなるため、有利であると考えられるが、実際に試験を行ってみた例がある。

φ10×２枚刃エンドミルで、軸方向切込み深さ５mm、エンドミル半径方向切込み深さ10mmの溝切削を行った結果を示したものが図１である。

刃長15mmと30mmとでは摩耗寿命は短い方がおおよそ10倍くらい長い。

【図】

図１　エンドミル刃長と切削性能

出典：「エンドミル刃長の効果」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2314」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁、図２　エンドミル刃長と切削性能

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2314」（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２～２／２頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２a　エンドミルのすくい角と工具寿命（４－２－１、６－１－２、７－１－１、７－２－１、８－２－３）

【技術内容】

一般切削用エンドミルの工具摩耗に及ぼす切れ刃のすくい角の影響について述べた。

本エンドミル（BAE形）の切れ刃には、切れ刃の信頼性と切れ味を重視し、すくい角０°、逃げ角20°のハイポジティブに設計された85°平行四辺形の長刃形スローアウェイチップを使用している。

本エンドミルとほかの一般刃形のエンドミルを用いて代表的な難削材とされる超耐熱合金ハステロイB-2（時効処理品）を切削し、加工長 と工具摩耗の関係を得た。その結果を図１に示す。工具材種はK10、Dry切削である。２つのエンドミルでそれぞれ３回繰返し実験し切削データの再現性を 確認した。本エンドミルでは３回の切削でいずれも加工長300mm／刃以上の切削が可能であった。一般刃形のエンドミルのすくい角は－10°であることか ら、すくい角と工具寿命の関係が読み取れる。

本エンドミルは段付け加工や溝切削、穴を繰り広げるコンタリング加工のほか、一般の平面加工にも適用可能で汎用性に富む切削特性を有する。切れ刃長15mmと18mmの２種類がある。

【図】

図１　エンドミルのすくい角と工具寿命

出典：「データで見る切削加工の最先端技術〔16〕」、「機械と工具　35巻　６号」、（1991年６月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、125頁　図９．22　エンドミルのすくい角と工具寿命（同一工具で３回繰り返してテスト）

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　６号」、（1991年６月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、123頁～131頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２d　ブレーカ付きエンドミルによる加工改善（４－２－２、５－２－３、６－２－３h、７－２－３、８－１－２）

【技術内容】

ハイスコーティングエンドミルにより行われていたエンドミル加工を、工程を改善するためチップブレーカ付きハイレーキエンドミルによる加工に替え、面粗さを向上させ、作業性を向上させた。

工作物と加工箇所を図１に示す。工作物はS45C製の棒材であり、加工箇所は12φに旋削された部分である。切削使用工具の形状・寸法 を図２に示す。工具、チップの種類および切削条件を図３に示す。レーキ角は＋６°～13°であり、チップは超硬M20に窒化物をコーティングしたものであ る。また、切削速度は100m/min、送りは0.03mm/rev、切込みは2.5mmである。潤滑は油性である。

チップブレーカ付きハイレーキエンドミルに替えることにより、図２に示す切削条件で加工できた。切削速度の向上とさらい刃付き形状の寄与により、面粗さの向上が図れた。また、テーブルの送りを３倍にすることができ、作業性が改善された。

【図】

図１　工作物と加工箇所

出典：「ブレーカ付エンドミルによる加工改善」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1970」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図１　工作物と加工箇所

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「ブレーカ付エンドミルによる加工改善」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1970」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

図３　工具、チップの種類と切削条件

出典：「ブレーカ付エンドミルによる加工改善」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1970」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　表１　使用工具と切削条件

【応用分野】

機械構造用炭素鋼のエンドミル削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1970」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２c　スローアウェイ式エンドミルの刃物クランプ方式（８－２－２）

【技術内容】

底面を特殊形状にしたチップをスクリューでクランプする方式である。高生産性のためのアルミ加工用エンドミルにおいて使用されている。

【図】

図１　スローアウェイ式エンドミルのチップクランプ方式

出典：「サンドビック・コロマント切削工具2003～2004｣、（2002年11月　JIMTOF）、サンドビック株式会社発行、E080頁

【応用分野】

アルミ合金エンドミル加工

【出典／参考資料】

「サンドビック・コロマント切削工具2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、サンドビック株式会社発行、E080頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　高硬度材の高速エンドミル加工（４－２、４－６、６－１－１、６－２－３、７－１－１、７－２－１、８－１－３）

【技術内容】

高硬度材のエンドミルによる高速切削特性と加工事例について解説した。

NC フライス盤に空気静圧スピンドルを装備した高速加工機により焼入れ鋼の高速エンドミル加工を試みた。２種類の工具保持具について有 限要素解析を行い、１kHz以上の周波数領域の顕著な振動が保持具と工具を含む主軸系の振動モードであることを明らかにした。また、高速回転時の切削安定 性について検討した。

SKD11やSKD61などの高硬度鋼について、特殊形状の超硬合金ソリッドエンドミルに より切削加工を行い切削特性を求めた。最適切 削条件の指針を得るため、切込みと送りをパラメータとして、除去能率と比切削抵抗の関係を調べた。その結果を図１に示す。除去能率が高いほど比切削抵抗は 小さくなることがわかる。同一除去能率で比較すれば、半径方向切り込みを小さく、送りは大きくとった方が比切削抵抗を小さくでき、加工精度や工具寿命に とって有利である。

ストレートエンドミルを用い、CBN工具による高速切削の特性を検討した。図２はSKD11とSKD61、およびHPM1の３種類の被削材について、工具摩耗特性を示したものである。工具寿命をVBmax＝0.2mm の時とすると、最も硬いSKD11ではおおむね５m以内の短い距離で寿命に達する。組織中に散在する硬い炭化物が初期に工具に損傷を与えるためと考える。 SKD61の場合は速度依存性が高く、切削速度V＝1,100m/minにおいて工具寿命に達するまでの切削距離は20m程度であるが、V＝ 700m/minの条件では900mと飛躍的に向上する。このことは、被削材により工具寿命を長くする最適速度が存在することを示唆している。以上のとお り、CBN工具は、条件を適切に選定すれば超硬合金工具に比べ長い工具寿命が期待できる。

【図】

図１　除去能率と比切削抵抗

出典：「高硬度材の高速エンドミル加工の試み｣、「機械と工具　39巻　４号｣、（1995年４月）、嶽岡悦雄著、工業調査会発行、６頁　図７　除去能率と比切削抵抗

図２　CBN工具の切削長と最大逃げ面摩耗幅

出典：「高硬度材の高速エンドミル加工の試み」、「機械と工具　39巻　４号」、（1995年４月）、嶽岡悦雄著、工業調査会発行、８頁　図11　CBN工具の切削長と最大逃げ面摩耗幅

【応用分野】

高硬度材の高速エンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　39巻　４号」、（1995年４月）、嶽岡悦雄著、工業調査会発行、２頁～10頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２ab　高硬度金属材料の高速エンドミル加工において工具形状が工具摩耗に及ぼす影響（４－２、６－１－２、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

高速化は切削加工能率向上の有効な手段であり、金型製作においてもその要求は強まっている。しかし金型材のような高硬度金属材料は高速 切削条件下では著しい工具摩耗が生じやすく、工具の耐摩耗性が実用化の課題になっている。本技術は、形状の異なるエンドミル工具を用いた切削実験により、 高硬度金属材料の高速エンドミル加工に適する工具形態につき検討したものである。

図１に工具仕様・形状（10φ超硬ソリッドエンドミル）、切削条件を示す。ブロック状のSKD61で湿式の下向段削りを行った。切削液はエマルジョン型である。

図２は、エンドミルのねじれ角を45°と一定にした場合の逃げ面摩耗幅の切削距離および、すくい角依存性である。各すくい面における摩耗幅は同程度である。

図３は、すくい角を-15°と一定にした場合の逃げ面摩耗幅の切削距離および、ねじれ角依存性である。摩耗幅の増加の割合は、ねじれ角60°の場合が最も小さい。

本実験により、高硬度金属材料の高速エンドミル加工においては、負のすくい角と強ねじれ角を持つ工具が有効であることがわかった。

【図】

図１　切削条件および工具仕様・形状

出典：「高硬度金属材料の高速エンドミル加工に関する研究（第２報）」、「精密工学会誌　65巻　２号」、（1999年）、武藤学、森 田昇、吉田嘉太郎著、精密工学会発行、236頁　Table２　Cutting conditions、Table３　Tool specification、Fig.６　Illustration of tool shapes

図２　逃げ面摩耗幅の切削距離およびすくい角依存性

出典：「高硬度金属材料の高速エンドミル加工に関する研究（第２報）」、「精密工学会誌　65巻　２号」、（1999年）、武藤学、森 田昇、吉田嘉太郎著、精密工学会発行、236頁　Fig.10　Dependence of flank wear on cutting length at various rake angles

図３　逃げ面摩耗幅の切削距離およびねじれ角依存性

出典：「高硬度金属材料の高速エンドミル加工に関する研究（第２報）」、「精密工学会誌　65巻　２号」、（1999年）、武藤学、森 田昇、吉田嘉太郎著、精密工学会発行、236頁　Fig.11　Dependence of flank wear on cutting length at various helix angles

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「精密工学会誌　65巻　２号」、（1999年）、武藤学、森田昇、吉田嘉太郎著、精密工学会発行、234頁～239頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　難削材加工用超微粒子超硬合金エンドミル（４－２－３、５－２、８－１－２、８－１－３、８－２－３）

【技術内容】

難削材加工用に開発したエンドミルを紹介した。

本エンドミルは、超微粒子超硬合金を母材とし、耐摩耗性と耐溶着性を向上させることを目的にコーティングを施し、ねじれ角やすくい角、 心厚、刃数など形状を工夫したエンドミルである。負のすくい角で切れ刃剛性が大きく、ねじれ角50°、刃数６枚とし、普通鋼から高硬度焼入れ材を含め難削 材を幅広く、高速、高能率でしかも長寿命に切削できる。本エンドミルの形状を標準エンドミルの形状と対比し図１に示す。

超耐熱合金は、切削時の衝撃や工具損傷からみるとオーステナイト系ステンレスと似ている。超耐熱合金のうちインコネル718（Ni基超耐熱合金）の本エンドミルによる切削事例を従来工具と比較して図２に示す。高送りで高寿命が達成できることを表している。

本エンドミルは、超耐熱合金以外に高硬度の難削材に対しても優れた性能を示し、HRC50～60の硬さの被削材に対し高能率、長寿命、高仕上げ面が得られる。

【図】

図１　コーティング超微粒子超硬エンドミルと標準エンドミルの工具形状の比較

出典：「難削材加工のポイントと「エポック21エンドミル」、「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、岸本潔著、工業調査会発行、88頁　図１　エポック21と標準エンドミルの工具形状の比較

図２　コーティング超微粒子超硬エンドミルによるインコネル718の切削事例

出典：「難削材加工のポイントと「エポック21エンドミル」、「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、岸本潔著、工業調査会発行、89頁　表５　エポック21エンドミルによるインコネル718の切削事例

【応用分野】

Ni基超耐熱合金、高硬度焼入れ合金鋼のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、岸本潔著、工業調査会発行、84頁～89頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　難削材加工用多層チタンコーティングエンドミル（４－２、５－２－６、７－２－３、８－１－１、８－１－２、８－１－４）

【技術内容】

難削材の切削を目的に開発した超硬合金エンドミルを紹介する。

本エンドミルは、断面形状が歯車に似た強い刃を有するφ20mmまでの超硬合金ソリッドエンドミルであり、安価で汎用性が高い多層チタ ンコーティングを施している。本エンドミルの標準寸法を図１に示す。鋳物、炭素鋼、通常の合金鋼、コバルトハイスエンドミル、高硬度カーボン、溶接ビー ド、硬度HRC60を超える焼入れ鋼、ステンレス鋼、鉄鋼用ヤスリ、チタン合金など、種々の材料を切削することができる。柔らかい鋼材に使用したときの寿命は従来のエンドミルの約３倍である。

切削加工の例を図２に示す。データから、本エンドミルにおいては、切削速度は15m/min以上が良いこと、40m/minを超えるとびびりが生じやすいこと、また、加工の初期にはRmax1.0～2.0μmの良好な仕上面が得られることなど、いくつかの特徴が認められた。ステンレス鋼の側面加工では１刃当たりの送りを0.02mm以上とした方が良い結果が得られる。

自動車部品の金型などで必要なφ21mm以上のエンドミルには切れ刃部分のみ超硬合金チップを使用した特殊な「装着形」超硬エンドミル を実用化している。刃部の構造はソリッドエンドミルと同一で、刃数を８枚あるいは10枚とすることにより高速送りを実現できる。また、数回の再研削が可能 である。構造的に安価であり、今後の大形難削材や生材のエンドミル加工の合理化に役立つものと考える。

【図】

図１　多層チタンコーティングエンドミルの標準寸法

出典：「難削材のため切削工具「トルネードエンドミル」、「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、五味烈著、工業調査会発行、76頁　表１　トルネードエンドミルの標準寸法（φ21～50mmは受注生産）

図２　多層チタンコーティングエンドミルの切削加工事例

出典：「難削材のため切削工具「トルネードエンドミル」、「機械と工具　37巻　９号」、（1993年９月）、五味烈著、工業調査会発行、77頁　表２　トルネードエンドミルの切削加工事例

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　37巻　９号」、（1993年９月）、五味烈著、工業調査会発行、75頁～78頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　耐チッピング・耐摩耗性に優れた超硬合金エンドミル（２－２－３、４－２－３、６－１－２、７－２－３、８－１－１、８－１－３、８－２－２）

【技術内容】

金型の加工時間を短縮しハイス工具に代替できることを目標に、耐チッピング・耐摩耗性に優れた超硬合金エンドミルを開発した。

超硬合金の耐摩耗性と耐チッピング性（耐衝撃性）は相反する特性である。そこで、靭性に寄与するCoを従来の超硬合金より若干増量し、切削熱による強度低下を防止するためWCを超微粒化し特殊な添加元素を含有させた。その結果、靭性が高く欠けにくい新材質が開発できた。

新材質超硬合金の機能が充分発揮できるように形状を改良し各タイプのエンドミルシリーズを完成した。外周逃げは、２番、３番をそれぞれ エキセントリック、コーンケープ形状で逃がし、刃先強度、切削耐久性、および仕上げ面の向上を得ている。さらに、刃先部に0.05～0.4mmの適量のフ ラットランド加工を施し耐チッピング性を補足している。被削材の種類に対応し、６種のシリーズを用意した。

耐 チッピング性を改善したため従来の超硬合金エンドミルに比べ２～３倍の高送りの推奨条件を可能としている。図１の外周摩耗幅比較か ら、本エンドミルの良好な耐衝撃性が顕著に認められる。図１は水溶性切削油を用いた試験結果であるが、図２から、不水溶性切削油の場合でも長寿命を呈する ことは明らかである。

【図】

図１　超硬合金６mm・４枚刃による外周摩耗幅比較

出典：「ユニマックス」、「機械と工具　31巻　９号」、（1987年９月）、桐生恒治、吉川末呉著、工業調査会発行、74頁　図５　超硬６mm・４枚刃による外周摩耗幅比較

図２　超硬合金ボールエンドミルR５（２枚刃）外周摩耗比較

出典：「ユニマックス」、「機械と工具　31巻　９号」、（1987年９月）、桐生恒治、吉川末呉著、工業調査会発行、74頁　図７　超硬ボールエンドミルR５（２枚刃）外周摩耗比較

【応用分野】

金型加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　31巻　９号」、（1987年９月）、桐生恒治、吉川末呉著、工業調査会発行、70頁～76頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　グラファイト加工用エンドミル（４－２－１、７－１－１、８－４－４）

【技術内容】

高能率、高精度でかつ長寿命を実現するグラファイト切削用のソリッド形超硬エンドミルを開発した。

グラファイトは耐熱性や熱伝導が良好な圧粉体であり、切削工具には耐摩耗性が最も要求される。従来、K05種からK10種が主流であっ たが、超硬材としては限界に近いK03種を目標に、エンドミル製造上の問題を克服して開発した。その結果、図１に示すとおり、約４倍の長寿命化が達成でき た。耐摩耗性と切削抵抗の兼合いからねじれ角は45°とした。刃径φ10mm以上のエンドミルでは、切屑が排出しやすいようにエアスルー穴付きタイプとし た。

本エンドミルを用い切削試験を行った結果、欠損の発生は無かった。したがって、本エンドミルでは工具の欠損 を心配せずに高速高送りの加 工が可能である。ただし、高速高送りの場合には被削材加工端のこば欠けの発生に注意する必要がある。特にラフィング切削では被削材の末端部に生じるこば欠 けの防止が重要である。切削条件の選定では、通常１刃当りの切削速度0.08mm/min前後を推奨する。試験では0.1mm/min以上と 0.05mm/min以下の切削速度で被削材の面粗さ低下とびびり音の発生が認められたため、この領域を避けた適正な条件選定が必要である。

【図】

図１　グラファイト加工用エンドミルの外周摩耗比較

出典：「グラファイト加工用エンドミル「ユニブラックシリーズ」、「機械と工具　33巻　９号｣、（1989年９月）、桐生恒治著、工業調査会発行、107頁　図１　グラファイト加工用エンドミルの外周摩耗比較

【応用分野】

グラファイトのエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　33巻　９号」、（1989年９月）、桐生恒治著、工業調査会発行、106頁～109頁

【技術分類】

２－２　フライス

【技術の名称】

２－２－２h　FRM、MMC切削における切削油剤の効果（エンドミル）（６－１－２、７－１－１、７－２－１、７－２－３、８－３、８－４－４）

【技術内容】

新素材の材料には、アルミニウム合金やマグネシウム合金の金属基材にSiCやAl2O3のウィスカや短繊維を強化材に使用した複合材料がある。MMC、FRMと呼ばれるものがこれである。複合材料を切削すると、切削熱や切削抵抗はあまり上昇しないが、アブレッシブ現象による工具摩耗が生じやすい。強化材のSiCやAl2O3は きわめて高硬度で、超硬合金よりもさらに硬い。この硬質物質がアブレッシブ現象を引き起こして工具摩耗を発達させる。切削油剤を適用してもこのアブレッシ ブ現象を抑止することはまったく不可能である。一方、複合材料のマトリックスであるアルミニウム合金系などの金属材料は、熱伝導率が優れているので切削熱 が上がりにくい。切削熱の発生や上昇を抑止して、工具摩耗を防ぐという視点からみると、切削油剤で冷却する必要もない。

SiCウィスカを25％含有するMMCの切削で、切削速度と工具寿命の関係を図１に示す。切削油剤の有無によって工具寿命は変わらない。

このような場合に切削油剤を適用すると、切削油剤そのものに関する諸コスト、クーラントシステムなどの諸設備、電力費など、生産コストや環境負荷の面で大きなロスを発生するだけである。

【図】

図１　SiCウィスカを25％含有するMMCの切削における、切削速度と工具寿命の関係

出典：「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、245頁、図10．10

【応用分野】

エンドミル

【出典／参考資料】

「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、244頁～245頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　オイルミスト供給による高速エンドミル加工時の工具摩耗への影響（４－２、５－２－３、６－１－２、７－２－２l、８－１－２）

【技術内容】

本事例は、オイルミストの供給方向の工具摩耗への影響を検討したものである。

噴射ノズルを水平面から30°傾け、刃先が被削材に食いつく直前の位置（En）、刃先が被削材から離脱してから180°回転した位置 （Md）、刃先が被削材から離脱した直後の位置（Ex）の３通りの位置に設定し、100mm×80mm×80mmの被削材（S45C）をエンドミルで加工 し、噴射方向３方向について工具摩耗量を検討した。

使用したスローアウェイ式エンドミルは16mmφで、アキシ アルレーキ角は５°、ラジアルレーキ角は６°である。使用したチップは超硬 合金にTiN/TiC/TiNコーティングしたものである。刃数は１枚刃である。さらに、切削速度は754m/min、切込みはラジアル方向0.3mm、 アキシアル方向5.0mm、送りは0.1mm/刃である。供給オイル量は2.0ml/minであり、圧縮空気の流量は120Nl/min、その吐出圧力は 0.35～0.4MPaである。

工具摩耗におよぼす噴射ノズル位置の影響を図１に示す。Exの離脱点にオイルミストを供給した場合が、他の条件と比べ逃げ面摩耗量はもっとも小さくなくなっている。ノズル位置が逃げ面摩耗に大きな影響を及ぼしている。

【図】

図１　工具摩耗に及ぼす噴射ノズル位置の影響

出典：「オイルミスト供給による高速エンドミル加工時の工具摩耗への影響」、「精密工学会誌　Vol.66　No.６」、（2000 年）、笹原弘之、水谷文則、堤正臣著、精密工学会発行、83頁　Fig.12　Effect of nozzle position on flank wear

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「オイルミスト供給による高速エンドミル加工時の工具摩耗への影響」、「精密工学会誌　Vol.66　No.６」、（2000年）、笹原弘之、水谷文則、堤正臣著、精密工学会発行、80頁～84頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－２　極微量切削液供給法（MQL）による切削加工（４－２－２、６－１－２、７－２－２k、８－１－２）

【技術内容】

工具寿命や加工精度の低下、さらに切屑処理の困難さなどにより、完全なドライマシニングが不可能な場合がしばしばある。本研究は、近年 注目を集めている極微量の切削液と圧縮空気を供給する極微量切削液供給法(Minimal Quantity Lubrication：MQL)に関するものである。

MQL法の性能を従来の普通給油法と比較するため、図１に示すような実験装置を作製し、空気だけの供給法、普通給油法、およびMQLでS55Cをエンドミル側面加工した。

工具逃げ面磨耗の測定結果を図２に示す。空気だけの供給の場合、潤滑機能は得られない。工具寿命にとって潤滑機能がたいへん重要な役割 を果たしていることがわかる。MQL法と普通給油法を比較すると、工具寿命はほぼ同じであった。また、摩耗の進展が抑えられているため加工面品質もほぼ同 様の結果が得られた。

【図】

図１　実験装置

出典：「極微量切削液供給法による切削加工（フライス加工に関する基礎研究）」、「日本機械学会論文集（C編）66巻　646号」、 （2000年６月）、峯川洋己、稲崎一郎、中村誠、鈴木繁、上間丈司、横田英雄著、日本機械学会発行、327頁　Fig.６　Experimental setup for milling of steel

図２　工具寿命測定結果

出典：「極微量切削液供給法による切削加工（フライス加工に関する基礎研究）」、「日本機械学会論文集（C編）66巻　646号」、（2000年６月）、 峯川洋己、稲崎一郎、中村誠、鈴木繁、上間丈司、横田英雄著、日本機械学会発行、327頁　Fig.７　Tool life investigation

【応用分野】

炭素鋼のフライス加工

【出典／参考資料】

「極微量切削液供給法による切削加工（フライス加工に関する基礎研究）」、「日本機械学会論文集（C編）66巻　646号」、（2000年６月）、峯川洋己、稲崎一郎、中村誠、鈴木繁、上間丈司、横田英雄著、日本機械学会発行、324頁～329頁

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【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－３　金型仕上げ加工のための切削工具（テーパ刃エンドミル）（４－２、６－２－２、６－２－３h、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

新形状のテーパエンドミルを紹介した。一般にテーパエンドミルはプラスチック製品の補強リブに対応する金型リブ溝の仕上加工に用いる。

新形状のソリッドテーパエンドミルは、直径0.5mmの場合の溝深さは６mm、最大直径2.0mmでは溝深さ20mmとし、テーパ角は 片面30′～２°が標準化されている。図１に示すとおり、四角断面形状による強度向上とストレート外周刃による加工仕上げ面の向上、先端角付けによる切削 力の分散（耐折損性向上）、および摩耗の均一化（長寿命化）を特徴とする。

その使用効果を図２に示す。仕上げ面粗さは送り方向、軸方向とも２μm以下になるため、エンドミル加工後の手仕上げが省略でき能率向上がはかられる。

エンドミルは狭く深い溝加工に用いられるので使用に際しては注意が必要である。所要の回転数を確保するとともに回転振動が極力少ない高 精度の機械を用いる。直径0.5mmのエンドミルでは約20,000回転が必要である。潤滑性の高い不水溶性の切削油を使う。長時間の無人運転に対応する ため、エンドミル折損をインプロセス検出する工具破損検出器を使用すると良い。

【図】

図１　リブ用エンドミルの形状の比較

出典：「金型仕上げ加工のための切削工具」、「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、森良克著、工業調査会発行、84頁　図３　リブ用エンドミルの形状の比較

図２　リブ用エンドミルの使用効果

出典：「金型仕上げ加工のための切削工具」、「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、森良克著、工業調査会発行、84頁　図４　イゲタロイ・リブ用エンドミルの使用効果

【応用分野】

金型リブ溝のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、森良克著、工業調査会発行、83頁～88頁

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【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－４g　合金鋼SCM440のエンドミル加工における工具摩耗比較（潤滑方式別）（４－２－３、５－２－２、６－１－２、７－２－１、７－２－２k、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

きわめて微量のオイルミストを切削点にピンポイントで供給することで、金型製作におけるエンドミル切削はもとより、困難と考えられがち だった超硬ドリルによる鋼の穴加工、その他で大きな効果が現れている。ミストは人体や環境に無害で無公害の植物性油を高圧空気と混合し、0.7μmをピー クに最大1.0μm以下と小さい。不均一で粒径の大きいものを含む従来のミストに比べると、超微細粒ミストは、重力や遠心力の影響を受けにくく、切削点ま での搬送性もきわめて高い。

合金鋼をミスト（超微細粒オイルミスト）、湿式、完全ドライの潤滑条件下で、コー テッドエンドミルを用いて切削したときの工具摩耗量を 図１に示す。ボールノーズエンドミルは、超微粒子超硬合金に（Ti,Al）NをPVD法でコーティングしたコーテッド超硬ソリッドエンドミルであり、被削 材は合金鋼SCM440、硬さ230HBである。切削速度は120m/min、切削時間は128minである。ボールノーズエンドミルの逃げ面摩耗幅の比 較と、エンドミルを正面方向からみたときの切れ刃の損傷状態の比較である。

超微細粒オイルミスト切削の切れ刃は 完全ドライ切削に比べると、工具摩耗の点で明らかに優れている。また通常の湿式切削に比べても、主 切れ刃部のすくい面に拡散摩耗によるコーティング層の減失現象が多少認められるが、工具逃げ面の摩耗進行では通常の湿式切削をしのぐ結果となっている。

【図】

図１　合金鋼SCM440のエンドミル加工における工具摩耗比較

出典：「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、235頁、図10．５　合金鋼SCM440のエンドミル加工における工具摩耗比較

【応用分野】

MQL切削加工

【出典／参考資料】

「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、228頁～239頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－４g　SUS304のエンドミル加工における工具摩耗比較（潤滑方式別）（４－２－３、５－２－２、６－１－２、７－２－１、７－２－２k、７－２－３、８－１－４）

【技術内容】

SUS304鋼ステンレス鋼をミスト切削（超微細粒オイルミスト）、湿式切削、完全ドライ切削の条件でエンドミル加工をしたときの工具の摩耗状況を図１に示す。超微細粒オイルミスト切削の場合がもっとも工具摩耗量が小さい。

きわめて微量のオイルミストを切削点にピンポイントで供給することで、金型製作におけるエンドミル切削はもとより、困難と考えられがち だった超硬ドリルによる鋼の穴加工、その他で大きな効果が現れている。ミストは人体や環境に無害で無公害の植物性油を高圧空気と混合し、0.7μmをピー クに最大1.0μm以下と小さい。不均一で粒径の大きいものを含む従来のミストに比べると、超微細粒ミストは、重力や遠心力の影響を受けにくく、切削点ま での搬送性もきわめて高い。高速回転切削においても、主軸や切削工具の回転運動の影響を受けない。また均一な安定した粒子は、粒子相互間の凝結現象を抑制 する。したがって、生成された超微細粒ミストは、その特性を維持したままで切削点まで搬送される。

【図】

図１　ステンレス鋼SUS304のエンドミル加工における工具摩耗比較

出典：「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、231頁、図10．４　ステンレス鋼SUS304のエンドミル加工における工具摩耗比較

【応用分野】

MQL切削加工

【出典／参考資料】

「新「データでみる次世代の切削加工技術」、（2000年）、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、228頁～239頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－４aa　スローアウェイ式ボールエンドミルの刃物形状

【技術内容】

スローアウェイ式ボールエンドミルの刃物形状を分類すると以下のようになる。代表例を図示した。

（１）半円形ストレート刃　　（図１）

（２）半円形ねじれ刃　　　　（図２）

（３）Rを有する菱形　　　　（図３）

（４）Rを有する三角形　　　（図４）

（５）その他形状　　　　　　（図５）、（図６）

【図】

図１　ボールエンドミル用半円形ストレート刃

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、385頁

図２　ボールエンドミル用半円形ねじれ刃

出典：「イスカル総合カタログ2003～2004｣、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、352頁

図３　ボールエンドミル用菱形チップ

出典：「イスカル総合カタログ2003～2004｣、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、349頁

図４　ボールエンドミル用三角形チップ

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、387頁

図５　ボールエンドミル用諸形状チップ（１）

出典：「イスカル総合カタログ2003～2004｣、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、355頁

図６　ボールエンドミル用諸形状チップ（２）

出典：「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、494頁

【応用分野】

ボールエンドミル加工

【出典／参考資料】

「’03～’04イゲタロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、住友電気工業株式会社発行、385頁、387頁、494頁

「イスカル総合カタログ2003～2004｣、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、349頁、352頁、355頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－４c　スローアウェイ式エンドミルの刃物クランプ方式（ボールエンドミル用）

【技術内容】

チップがスクリューで固定されるとともに、下面がボール状をしたチップ形状によりクランプ力が増大する方式である。

【図】

図１　スローアウェイ式エンドミルのチップクランプ方式

出典：「イスカル総合カタログ2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、351頁

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「イスカル総合カタログ2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、351頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－４　金型仕上げ加工のためのサーメットボールエンドミル（４－３、６－２－２、７－２－１、８－１－３）

【技術内容】

金型の自由曲面の加工において、大きな送り速度で微細な仕上げ面を得るという相反問題を解決するサーメットボールエンドミルによる加工法を紹介した。

サーメット材質は鋼切削において優れた耐摩耗性を示すと同時に耐容着性にも優れ、良い仕上面が得られる。他方、欠損しやすく、超硬合金 に比べヤング率が低いため曲げ剛性に劣る。それゆえ、本エンドミルでは、切れ刃部分だけサーメットとしシャンク部は超硬合金とした（図１）。サーメットと 超硬合金シャンクの接合は銀ロー付けとし切削振動の減衰効果を増した。

加工面粗さの概念である、カスプ、トレランス、表面粗さの３つをバランス良く減じることができれば次工程での磨きが容易になる。図２に超硬合金材質との比較、および切削条件を変化させての加工面粗さと摩耗量のデータを示す。ピック量Pと１刃当りの送り量fが同一であるときに最大の加工能率と最良の加工面粗さが得られ、また、サーメット材質のエンドミルの方が仕上げ面粗さが良く耐摩耗性にも優れていることがわかる。

使用上の注意点として、乾式切削とすること、取り代を工具先端半径の約10％に抑えること等を指摘した。

【図】

図１　サーメットボールエンドミル

出典：「金型仕上げ加工のための切削工具」、「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、森良克著、工業調査会発行、85頁　写真３　イゲタロイ・サーメットボールエンドミルSFB2000T形

図２　高能率加工の実験結果

出典：「金型仕上げ加工のための切削工具」、「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、森良克著、工業調査会発行、85頁　図７　高能率加工の実験結果

【応用分野】

金型自由曲面のボールエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、森良克著、工業調査会発行、83頁～88頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－４g　超硬合金クーラント穴付きボールエンドミルによる炭素鋼の３次元粗加工（４－２－３、５－２－３、６－１－２、７－２－２m、８－１－２）

【技術内容】

プラスチック金型の複雑形状の切削にはボールエンドミルが多用され高速、高能率切削が行なわれている。また型材としては構造用炭素鋼（S50C）の使用が多い。最近、高速、高能率切削における工具寿命延長の要求が強い。

新しく開発された超硬合金製クーラント穴付きボールエンドミルに、クーラントではなく高圧エアーをクーラント穴から噴射し、取り代の大きい切込み幅の大きい３次元形状の荒切削を高速で行なった。クーラント液に替え、高圧エアーを噴射した場合でも工具寿命が延長した。

超硬合金製クーラント穴付きボールエンドミル（図１工具番号１）のクーラント穴から、5kgf/cm2の圧力のエアーを噴射し、従来のクーラント穴なし工具（図１工具番号２）については、外部から同じ圧力のエアーを周りから切削部に噴射し、両者の工具の摩耗状況を比較した。

その結果、外部からエアーを噴射する従来方式よりも、新しく開発した穴付き工具を用いて吐出圧を高くして油穴から高圧エアーを集中的に 吐出した方が工具寿命は約２倍近く延び、仕上げ面粗さもムシレや溶着もなく良好であった。なお、クーラント穴の位置は工具すくい面より、工具にげ面の方が 効果が大きいことも各種テストで確認された。

使用工具と切削条件を図１に、使用工具の形状・寸法を図２に示す。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「炭素鋼（S50C）の三次元粗加工―超硬クーラント穴付きボールエンドミルによる例―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2908」、（1996年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状・寸法

出典：「炭素鋼（S50C）の三次元粗加工―超硬クーラント穴付きボールエンドミルによる例―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2908」、（1996年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具形状・寸法　詳細

【応用分野】

機械構造用炭素鋼のエンドミル削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2908」、（1996年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－４g　超硬合金クーラント穴付きボールエンドミルによるSKD61の３次元仕上げ加工（４－２－３、５－２－３、６－１－２、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

金型の仕上げ加工においては、その後の工程である放電加工や磨き時間の短縮や省略を目的として小さいピックの送り条件での加工が行なわ れているが、従来の加工条件のままで小さいピックフィールドで加工すると、時間がかかり過ぎて加工能率や工具寿命が問題となる。その解決手段として高速回 転、高速送り条件での加工が行なわれる。

高速仕上げ加工に用いられるボールエンドミルに要求される工具性能は、 高回転で長距離切削に耐え、かつ、工具の曲率の精度が良く良好な 仕上げ面加工が可能な工具である。この要求に対し従来、超硬合金コーティング工具（図１工具番号２）で対応しているが、こうした対応だけでは不十分であっ た。そこで開発されたのが、工具の端面から油穴をねじれ溝にそってスパイラル状に先端まで貫通させ、その穴から高圧で多量の切削油剤を切削部に向けて噴射 させ、冷却と切屑排除を行い、工具寿命のアップを目的に実用化した工具がクーラント穴付き超硬合金コーティングボールエンドミル（図１工具番号１）であ る。

このクーラント穴から70kg/cm2の高圧力のクーラント液を噴射した場合（図１ 工具番号１）と、従来のクー ラント穴なしの工具に従来の吐出圧でクーラントを周りから切削点にかけた場合（図１工具番号２）との工具寿命の比較を行なった結果、工具交換までの実切削 距離は前者は500m、後者は250mとなり、穴付き工具を用いて吐出圧を高くした場合の方が工具寿命は約２倍以上延びることが明らかになった。

使用工具と切削条件を図１に、使用工具の形状・寸法を図２に示す。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「SKD61（HRC48～50）の三次元仕上げ加工―超硬クーラント穴付きボールエンドミルによる例―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2922」、（1996年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「SKD61（HRC48～50）の三次元仕上げ加工―超硬クーラント穴付きボールエンドミルによる例―」、「加工技術データ ファイル　加工事例　No．2922」、（1996年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

【応用分野】

合金工具鋼のエンドミル削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2922」、（1996年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

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【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－６a　すくい付きチップ使用の小型ヘリカルミルによる溝切削加工（４－２－２、６－１－１、６－１－２、７－１－２、７－２－１、８－１－２）

【技術内容】

小型ヘリカルミルは、径に比較して刃長および首下が長いため、従来のチップとの組合せによる溝加工などにおいては、しばしばボディ破損 のトラブルが発生した。このトラブルをなくすために、すくい付きの新型チップとの組合せによる切削能力をS45C材の溝切削加工で確認した。

その結果、軸方向の切込み深さが５mmの時、わずかに振動が認められたが、その他の条件において非常にスムーズな切削で、切屑の形態、排出も良く、切れ刃のチッピングなどは認められなかった。

このチップのすくいの効果は顕著で、その切削抵抗は従来型のものに比較して、15～20％程度は低下しているものと思われる。このた め、カッタ径一杯、軸方向の切込み深さ20mmにおいても、F＝238mmのテーブル送りを達成した。被削材はS45Cではあるが、この切削能力の向上は 大きな改善であった。

使用工具の種類を図１に、使用工具の形状・寸法を図２に示す。また、切削条件を図３に示す。

【図】

図１　使用工具の種類

出典：「スクイ付きチップ使用の小型ヘリカルミルによる溝切削加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1228」、（1988年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「スクイ付きチップ使用の小型ヘリカルミルによる溝切削加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1228」、（1988年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

図３　切削条件

出典：「スクイ付きチップ使用の小型ヘリカルミルによる溝切削加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1228」、（1988年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付表　切削条件

【応用分野】

機械構造用炭素鋼のエンドミル削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1228」、（1988年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－６aa　チップブレーカ付ハイレーキエンドミルヘリミルによる加工改善（４－２－２、５－２－３、６－２－３、７－２－３、８－１－２）

【技術内容】

剛性の低い長尺工作物の加工を従来型のショルダーエンドミルで行なった場合、長尺のオーバーハングのため剛性が低いことに起因し、びびりやすく切削条件が低く、作業能率が悪かった。

ヘリミルはねじれ刃構造を採用してより（１）ラジアルおよびアキシャル方向ともにハイレーキが可能となり切削抵抗が減少する、（２）多刃構造が可能となりテーブル送り速度の大幅アップが得られる、（３）ホルダーのアゴ下強度の向上、などが期待できる。

そこで、ショルダーエンドミルで行っていた加工をヘリミルに替えた。工作物と加工箇所を図１に示す。加工物はS45Cであり、加工箇所は図１の斜線部である。使用工具と切削条件を図２に、使用工具の形状・寸法を図３に示す。

S45C 材の切削に、ねじれ刃構造のチップブレーカ付ハイレーキエンドミルヘリミルを使用した結果、図３に示す切削条件で加工できた。 加工時間は１／６に減少（送り速度６倍、切削速度３倍が可能）し、工具寿命は６倍に延長し、長尺ワークにもかかわらず、びびりの発生が無く仕上げ面、精度 ともに向上した。

【図】

図１　工作物と加工箇所

出典：「チップブレーカ付ハイレーキエンドミルヘリミルによる加工改善（能率向上）」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1980」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図１　工作物と加工箇所

図２　使用工具と切削条件

出典：「チップブレーカ付ハイレーキエンドミルヘリミルによる加工改善（能率向上）」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1980」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　表１　使用工具と切削条件

図３　使用工具の形状、寸法

出典：「チップブレーカ付ハイレーキエンドミルヘリミルによる加工改善（能率向上）」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1980」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

【応用分野】

機械構造用炭素鋼のエンドミル削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1980」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－６aa　大きなすくい角付チップブレーカ仕様ハイレーキカッタによるアルミ材加工（４－２－３、６－２－３h、７－２－３、８－２－２）

【技術内容】

総削り出しが必要なアルミ加工において、金属除去量を増加させるには、大きな刃と切削抵抗を減らす、大きなすくい角が必要である。本例はハイレーキ大形チップにより、高速、高能率を実現したものである。

アルミニウム（A5052）のフライス加工において、ハイレーキカッタF90AL-D50を用い、強靭性の超微粒子超硬と35°のすく い角付チップブレーカの組み合わせ（図１参照）で切削加工した。回転数は2,400rpm、送りは500mm/min、切込みは幅50,15mmである。 切削油剤は水溶性油剤である。

その結果、（１）従来工具に比して、金属除去量が増加し、大幅に加工能率が向上し た、（２）鏡面加工処理により、構成刃先の発生も無 く、仕上げ面も良好であった、（３）ホルダー内部を通じた切削油穴を通じて切削油を供給し、切屑処理が極めてスムーズであった、と満足すべき結果を得た。

使用工具と切削条件を図１に、使用工具の形状・寸法を図２に示す。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「ハイレーキカッターF90AL-D50によるアルミ材加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2001」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「ハイレーキカッターF90AL-D50によるアルミ材加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2001」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

【応用分野】

アルミニウム合金のエンドミル削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2001」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－６e　切屑除去用エアー穴を持つ小径ラジアスミル（７－２－１、８－１－２）

【技術内容】

加工中に大量に排出される切屑を吸い込んで確実に除去するエアー穴を有する。これにより、ドライで高能率な加工を実現している。

【図】

図１　TACフラッシュ小径ラジアスミル

出典：「2002～2003東芝タンガロイ切削工具」、（2002年11月）、東芝タンガロイ株式会社発行、13頁

図２　小径ラジアスミルによる加工例

出典：「2002～2003東芝タンガロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、東芝タンガロイ株式会社発行、13頁

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「2002～2003東芝タンガロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、東芝タンガロイ株式会社発行、13頁

【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－６g　クーラント内部供給可能なエンドミル（７－２－３）

【技術内容】

本体にクーラント穴を設け、放熱性・切屑排出性を飛躍的に向上させる場合がある（図１）。また、ミーリングカッターにおいて、クーラン ト内部供給対応可能としている例がある（「ケナメタル転削工具総合カタログ2003」、（2002年11月　JIMTOF）、ケナメタルジャパン株式会 社、144～145頁）。

【図】

図１　本体にクーラント穴を持つ多機能スローアウェイエンドミル

出典：「ダイヤチタニット新製品ダイジェスト」、（2002年11月　JIMTOF）、三菱マテリアル株式会社発行、83頁

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「ダイヤチタニット新製品ダイジェスト」、（2002年11月　JIMTOF）、三菱マテリアル株式会社発行、83頁

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【技術分類】

２－２　エンドミル

【技術の名称】

２－２－７　磁歪式切削トルク検出センサ（２－１、６－１－１）

【技術内容】

切削加工プロセスの監視技術および高速、高能率加工用適応制御技術に必要とされる切削トルクセンサにおいて、本センサは磁歪を利用したセンサである。

磁歪式切削トルク検出センサの基本構造を図１に示す。同図に示されるように、強磁性体薄膜を切削工具のシャンク表面にプラズマ溶射し て、磁気形状異方性を与えるように帯状形状に形成する。切削抵抗力は、トルク、スラスト、ラジアル力の合力として認識されるが、このような構造とすること により、切削抵抗力検出に関して、スラスト、ラジアル力の影響を受けずにトルクのみを非接触で検出することが可能となる。

２枚刃エンドミルで連続切削中のチッピング発生前後の磁歪式トルクセンサによる切削トルク測定結果を図２に示す。チッピング前にも、２枚の切れ刃間に芯ぶれ等により発生したと推察されるトルク差が認められる。チッピング後には、そのトルク差は増大している。

本磁歪式トルク検出センサにより切れ刃ごとの切削トルクを監視でき、チッピングおよび欠損の認識が可能である。

【図】

図１　センサの基本構造

出典：「磁歪式切削トルクセンサ」、「機械技術　第46巻　第７号」、（1998年７月）、青山英樹、大関宏夫著、日刊工業新聞社発行、39頁　図３　センサの基本構造

図２　チッピング発生前後の切削トルク挙動

出典：「磁歪式切削トルクセンサ」、「機械技術　第46巻　第７号」、（1998年７月）、青山英樹、大関宏夫著、日刊工業新聞社発行、41頁　図５　チッピング発生前後の切削トルク挙動

【応用分野】

エンドミルの切削トルク検出

【出典／参考資料】

「磁歪式切削トルクセンサ」、「機械技術　第46巻　第７号」、（1998年７月）、青山英樹、大関宏夫著、日刊工業新聞社発行、38頁～41頁

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【技術分類】

４－１　工具鋼

【技術の名称】

４－１－１　ハイスバイトの選び方と使い方（１－１－１、６－１－２、７－１－１、７－２－１、８－１－２）

【技術内容】

他の工具材料と対比してハイスの特性を明らかし、その使用法を解説する。

工具寿命の具体的な一例をV-T線図で図１に示す。超硬合金工具は高速切削で長寿命を示すが、寿命線が急勾配で40～50m/min以 下になるとハイス工具の方が長寿命となる。ハイス工具は断続切削のような不安定切削に適している。さらに、工具形状を成形したり刃部の再研削が容易なため 工具コストも安く、寿命が安定して扱いやすい。

図２に示すとおりハイス工具は鋼種により特性が異なるので、切削 用途と条件に最適な鋼種を選定することが重要である。再研削性は刃部を 再研削する時の容易さである。これらの４要素のうち、耐熱性と靭性、耐摩耗性と被削性は相反する性質ゆえ、切削条件のバランスを考えて鋼種を選定する。

総形（成形）バイトの場合、再研削により形状が変わるものと変わらないものがある。変わらない総形バイトは、平刃（刃付）、立刃、ダブテール、スカイビング、シェービング、サーキュラー、リセッシングに細分化できる。用途に合ったタイプを選択する。

再研削は早目に実施し、刃先を急加熱しないように砥石への押付け力を調整する。特に、研削で熱くなったバイトの水冷は慎む。研削後は油砥石でラップ仕上げを行い、構成刃先や微視的チッピングの発生を軽減して寿命を長くする。

【図】

図１　ハイスと超硬合金の寿命線図

出典：「ハイスバイトの選びかた使い方」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、69頁　図２　ハイスと超硬合金の寿命線図

図２　ハイスバイトの特性模型図

出典：「ハイスバイトの選びかた使い方」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、69頁　図３　ハイスバイトの特性模型図

【応用分野】

高速度工具鋼による切削加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　30巻　13号｣、（1989年12月）、大河出版発行、68頁～73頁

【技術分類】

４－１　工具鋼

【技術の名称】

４－１－１　マグネシウム合金の切削加工に適した工具材質（２－２－２、４－２－３、４－３－２、４－４、６－１－２、７－２－１、８－２－３）

【技術内容】

マグネシウム合金の切削加工には現在、超硬合金やハイス工具が主に使用されている。そこで、工具の長寿命化により加工費のコストダウンを図り、より適切な工具材料を検討した。

被削材はマグネシウム合金AZ31製の圧延材である。使用した工具材料は、粉末ハイス、焼結ハイス（TiN、VC各10%添加材）、超微粒子超硬合金、サーメット（TiC+TaN系）、セラミックス（ZrO2系）である。使用した工具は４枚刃エンドミルである。使用工具と切削条件を図１に、使用工具の形状寸法を図２に示す。切削速度は78.5m/min、送りは0.16mm/rev、切込みは３mmである。潤滑条件は乾式である。

切削長350mmでの使用したエンドミルの二番摩耗幅を図３に示す。サーメット工具がもっとも摩耗量が小さい。つぎに摩耗量が小さいのはTiN、VC各10%添加された焼結ハイスであり、超微粒子超硬合金より優れた耐摩耗性を示している。

サーメット工具がもっとも適しているが、マグネシウム合金は軟粘質なため、工具材種のみならず、切削性を重視した工具形状が必要であり、特に切れ刃エッジが鋭利に仕上がっている必要がある。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「マグネシウム合金の加工特性（適正工具材質の検討）」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1313」、（1989年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の寸法、形状

出典：「マグネシウム合金の加工特性（適正工具材質の検討）」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1313」、（1989年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

図３　二番摩耗幅比較

出典：「マグネシウム合金の加工特性（適正工具材質の検討）」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1313」、（1989年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表２　二番摩耗幅比較

【応用分野】

非鉄金属材料のエンドミル削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1313」、（1989年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

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【技術分類】

４－２　超硬合金

【技術の名称】

４－２－１　超硬合金バイトの選び方と使い方（１－１－１、４－２－２、７－１－１、７－１－２、８－１－１、８－１－２、８－１－４、８－２－２、８－２－３）

【技術内容】

旋削用超硬合金の特徴および被削材別の選び方・使い方について述べる。

超硬合金のP系列は切屑が連続する鋼や鋳鋼用、K系列は不連続な切屑が出る鋳鉄・高硬度鋼・非鉄金属用、M系列はその中間で鋼・鋳鋼・鋳鉄・ステンレス鋼など幅広い被削材用とされている。旋削用超硬合金として多用されるのは、K10とP20、P30クラスである。

被削材別の旋削用最適超硬合金と切削速度範囲を図１～図６に示す。

（１）一般鋼：荒加工にはP20が最適である。靭性と耐摩耗性の釣合が良く、切削速度100m/min前後での使用が多い。断続の激しい切削にはより高靭性のP30が適する。

（２）鋳鉄：切削速度100m/minでは、K10が最適である。ただし、切屑がつながりクレータ摩耗が発達しやすい特殊鋳鉄等にはP10の方が良い。

（３）ステンレス鋼：難削材であり、荒加工には高靭性のP20、M30が、仕上げ加工には逃げ面摩耗に強いK10が適している。一般に、高温にならないように切削速度を75m/min以下に抑えるが、最近、高速加工が可能な高性能工具材料が開発されている。

（４）アルミニウム・アルミニウム合金：K10が最適である。アルミニウム材加工では、300m/minで加工しても工具寿命は非常に長い。焼結ダイヤモンドの切削性能は極めて良いが高価である。

（５）高硬度鋼：非常に加工しにくいので、切削速度を50m/min以下としK10を用いる。

（６）耐熱合金：仕上げ加工に限りK10が適している。断続が激しい場合にはK20が適する。荒加工には切削速度を上げ、セラミックス 工具が使用される。最近、超硬合金の耐熱合金専用材種が開発された。インコネルを20～30m/min、チタン合金を50～60m/minの速度で、湿式 で加工している。

【図】

図１　一般鋼用旋削最適超硬合金

出典：「超硬バイトの選びかた使い方」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、75頁　図２　一般鋼用旋削最適超硬合金

図２　鋳鉄用旋削最適超硬合金

出典：「超硬バイトの選びかた使い方」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、75頁　図３　鋳鉄用旋削最適超硬合金

図３　ステンレス鋼用旋削最適超硬合金

出典：「超硬バイトの選びかた使い方」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、76頁　図４　ステンレス鋼用旋削最適超硬合金

図４　アルミニウム・アルミニウム合金用旋削最適超硬合金

出典：「超硬バイトの選びかた使い方」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、76頁　図５　アルミニウム・アルミ合金用旋削最適超硬合金

図５　高硬度鋼用旋削最適超硬合金

出典：「超硬バイトの選びかた使い方」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、77頁　図６　高硬度鋼用旋削最適超硬合金

図６　耐熱合金用旋削最適超硬合金

出典：「超硬バイトの選びかた使い方」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、77頁　図７　耐熱合金用旋削最適超硬合金

【応用分野】

超硬合金工具による旋削加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、74頁～77頁

【技術分類】

４－２　超硬合金

【技術の名称】

４－２－１　チタン合金の液体窒素冷却切削（１－１－１g、７－２－１、７－２－２m、７－２－３、７－１－１、８－２－３）

【技術内容】

チタン合金の旋削加工において、液体窒素を工具すくい面から切削点に供給し、冷却切削による被削性の改善について検討した。

乾式、湿式、および液体窒素冷却について、その切削時の工具寿命線図を図２に示す。使用工具と切削条件を図１に示す。

寿命判定基準は、工具横逃げ面平均摩耗幅VB＝0.2mmである。

図より工具寿命は、液体窒素冷却＞湿式冷却＞乾式冷却の順に長いことがわかる。また、液体窒素冷却と湿式冷却との寿命の差は、高切削速度時のほうが低切削速度時より大きい。

したがって、液体窒素冷却切削を適用し、チタン合金の高能率切削を行うには、通常より高い切削速度を検討すべきである。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「チタン合金（Ti-６Al-４V）の冷却切削－液体冷却－」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2505」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、３／４頁、表１　使用工具と切削条件（図３条件）

図２　チタン合金（Ti-６Al-４V）の工具寿命線

出典：「チタン合金（Ti-６Al-４V）の冷却切削－液体冷却－」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2505」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／４頁、図３　工具寿命曲線（Ti-６Al-４V）

【応用分野】

チタン合金の切削

【出典／参考資料】

「チタン合金（Ti-６Al-４V）の冷却切削－液体冷却－」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2505」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／４頁～４／４頁

【技術分類】

４－２　超硬合金

【技術の名称】

４－２－３　チタン合金の超微粒子超硬合金エンドミル削り（２－２－２、４－１－１、６－１－２、７－２－３、８－２－３）

【技術内容】

ソリッドエンドミルは、かつては、ハイスエンドミルが中心であった。しかし、最近ではその主流が超硬合金ソリッドエンドミルに移行しつつある。

その技術的背景として

（１）エンドミル加工の高精度化と高品質化のニーズの高まり

（２）エンドミル加工の高能率化、超寿命化、低コスト化へのニーズ

である。

超硬合金ソリッドエンドミルは、高精度切削とともに、高能率・低コスト切削に適している。そして、高能率切削を実現しながら、同時に、工具寿命を延長することが可能なエンドミルである。難削材の切削においても優れた切削性能を発揮することができる。

チタン合金Ti-６Al-４Vを超硬合金ソリッドエンドミルとハイスエンドミルで切削したときの工具摩耗進行図を図１に示す。超硬合金ソリッドエンドミルは、耐摩耗性に優れた結果を示している。

【図】

図１　チタン合金Ti-６Al-４V切削における工具材種と工具摩耗進行

出典：「切削加工の最先端技術」、（1992年）、狩野勝吉著、工業調査会発行、339頁、図12.8　チタン合金Ti-６Al-４V切削における工具材種と工具摩耗進行

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「切削加工の最先端技術」、（1992年）、狩野勝吉著、工業調査会発行、336頁～339頁

【技術分類】

４－２　超硬合金

【技術の名称】

４－２－３　超硬合金エンドミルによる高硬度材の精密加工（２－２－２、５－２－２、６－２－３h、６－２－３i、７－２－１、８－１－３）

【技術内容】

高硬度材切削用エンドミルを紹介する。HRC55を超える材料の精密加工が可能でHRC68のヤスリも切削できる。従来の加工法である研削加工、放電加工に代って能率的な切削で加工できる。

本エンドミルは、靭性の高い超微粒子超硬合金工具材料を用い表面にTiNコーティング処理を施したエンドミルである。工具形状は、図１ に示すとおり刃先角度は正六角形に近い115°である。外周刃のねじれ角は右ねじれ30°で、連続した切屑がスムーズに排出されるように設計している。

本エンドミルによる加工精度の測定結果を図２に示す。現在研削で加工している長穴コンタリング加工について、加工条件を変化させて切削 を行い、直角および仕上げ面精度を測定した。加工条件により加工精度は変化するが、適正切削条件を選定することにより研削並の加工精度が得られることがわ かった。

銅材やオーステナイト系ステンレスなどの粘い材料に対し切削上面にバリやカエリの出ない加工を行うに は、一般的に、エンドミルのすくい 角を20°以上と大きくとり、溶着防止にコーティング処理を行い、切削条件は回転をできるだけ早くして１刃当たりの切削量を小さくするのが効果的である。

【図】

図１　超微粒子超硬合金エンドミルの外観

出典：「超硬エンドミルによる精密加工」、「機械技術　41巻　１号」、（1993年１月）、岸本潔著、日刊工業新聞社発行、58頁　写真３　ハードスター

図２　超微粒子超硬エンドミルの加工精度

出典：「超硬エンドミルによる精密加工」、「機械技術　41巻　１号」、（1993年１月）、岸本潔著、日刊工業新聞社発行、58頁　図４　ハードスターの加工精度

【応用分野】

高硬度材の精密仕上げエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械技術　41巻　１号」、（1993年１月）、岸本潔著、日刊工業新聞社発行、53頁～59頁

【技術分類】

４－２　超硬合金

【技術の名称】

４－２　コーテッド超硬合金工具とその特性（１－１－１、２－１、５－２－１、５－２－２、５－２－３、５－２－４、５－２－５、５－２－６）

【技術内容】

コーテッド超硬合金工具の動向について述べる。

コーテッド超硬合金は超硬合金スローアウェイチップの中で約40％（1989年現在）を占め最も主要な材質となっている。図１に最近のコーティングチップの組織写真を示す。コーティング膜はTiC、TiN、さらにAl２O３を加えた多層コーティングが主流になってきている。

フライス切削のように断続を伴う場合は、２～３μmの薄膜セラミックスコーティングが普及している。旋削用には、耐摩耗性に優れたセラミックスを従来の１～２μmから３～５μmと厚くした高速切削に耐えるものが多くなった。

一方で、より汎用性に富んだコーティングとして、母材の最外層に20～30μmの母材中央部より軟らかい層（脱β層）を持った複合母材を用いることが多くなった。軟らかい表面部分は、セラミックス層に生じたクラックが内部に伝播するのを阻止する役目を果たす。

セラミックスコート層と母材の改良によりコーテッド超硬合金工具の性能が向上しつつある。今後はさらに硬質なダイヤモンドコーティングなどが実用化されていくものと思われる。

【図】

図１　最近のコーティング超硬合金チップ

出典：「いろいろな旋削工具材料とその特性」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、13頁　写真１　最近のコーティングチップ

【応用分野】

旋削加工、フライス加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、12頁～15頁

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【技術分類】

４－３　サーメット

【技術の名称】

４－３　サーメットエンドミルの特性と用途（２－２－２、２－２－４、６－１－１、６－２－３h、７－１－１、８－１－２、８－１－３）

【技術内容】

サーメット製エンドミルの特性と用途について解説した。

一般的にTiC基サーメットは、超硬合金に比べ耐摩耗性、耐酸化性、耐溶着性に優れるが、耐熱衝撃性や高温での耐塑性変形性は劣るという特徴を有する。近年、TiCに加え多くの炭化物、窒化物などの添加が進み、従来のTiC基サーメットに比べ靭性が大幅に向上した。

本エンドミル用には、靭性、耐摩耗性、耐欠損性を改善したサーメット素材を採用した。スクエア刃、ボール刃、スローアウェイ（φ16～φ40mm）の３タイプを揃えた。

本エンドミル（Max１エンドミル）と超硬合金エンドミルの底刃での切削距離と仕上面粗さの関係を図１に示す。本エンドミルでは、Rmax１μm前後の良好な面粗さが長時間持続して得られる。

切削速度と工具寿命の関係を図２に示す。サーメット製工具は周速が遅いと摩耗の進行が早くなり工具寿命が短くなる。これは、高速切削時 には高温状態での拡散による摩耗が主体となり、ハイスや超硬工具のように境界部の酸化による摩耗の促進がないためと考える。サーメット製エンドミルは 80m/min以下では工具寿命が短くなる。それゆえ、高速域での切削が必要であり、小径のエンドミルでは高速MCや高速スピンドルなどの使用が不可欠で ある。

被削材S55Cの金型をφ10mmのエンドミルを使用し加工した事例では、加工時間を従来の10分の１に短縮したうえ、回転マーク、送りマークのない良好な仕上面が得られている。

【図】

図１　切削距離と底刃における仕上面粗さの比較

出典：「サーメットエンドミルの特性と用途｣、「ツールエンジニア　36巻　10号｣、（1995年10月）、岸本潔著、大河出版発行、71頁　図１　切削距離と底刃における仕上面あらさの比較

図２　切削速度と工具寿命の関係

出典：「サーメットエンドミルの特性と用途｣、｢ツールエンジニア　36巻　10号｣、（1995年10月）、岸本潔著、大河出版発行、71頁　図２　切削速度と工具寿命の関係

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　36巻　10号」、（1995年10月）、岸本潔著、大河出版発行、70頁～71頁

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【技術分類】

４－４　セラミックス

【技術の名称】

４－４－１　Al2O3-ZrO2系セラミックス工具による炭素鋼の高速正面フライス切削（２－１－２、６－１－２、７－２－１、８－１－２）

【技術内容】

ジルコニア強化アルミナセラミックス（Zirconia Toughened Alumina:ZTA）工具の特性を調べ、炭素鋼の高速正面フライス切削に対する性能を調査した。

ZTAの機械的性質はジルコニア粒径の大きさに大きく依存する。ZTAを電子顕微鏡により調査しAl2O3とZrO2の粒径を測定した。抗折試験等の試験結果と対比し、その結果から、ジルコニア粒径の小さいZTAが抗折強度（または抗折力）と破壊靭性に優れることを明らかにした。

Al2O3-ZrO2セラミックス工具のほか、Al2O3-TiCおよび純アルミナ系（Al2O3） の各セラミックス工具を使用し、炭素鋼S45Cについて切削速度400および600m/minの条件で正面フライス切削試験を行った。一部超硬合金 （P10）工具も使用した。この内、600m/minの場合の摩耗進行曲線を図１に示す。逃げ面摩耗については工具間に極端な差は認められない。しかし、 すき面摩耗には明確な差が認められ、超硬合金工具では特に大きなクレータ摩耗が生じている。Al2O3-ZrO2セラミックス工具はクレータ摩耗が最も小さかった。

しかし、同じ炭素鋼を旋削した場合は、これら３つのセラミックス工具はほぼ同じ耐クレータ摩耗性を示した。この原因を探るため、これらの工具とFeO（酸化した切屑）との反応性を調べた。その結果、Al2O3-ZrO2セラミックス工具はAl2O3-TiCセラミックス工具より安定であるがAl2O3セラミックス工具とは同等であるとわかった。他方、Al2O3-ZrO2セラミックス工具は、ZrO2の相変態から、正面フライス切削時の衝撃によりすくい面底部に圧縮残留応力が発生していると推定した。これらに基づき、Al2O3-ZrO2セラミックス工具の優れた耐摩耗性は、同工具のFeOに対する安定性と工具表面の圧縮残留応力による耐衝撃性のいずれもが寄与していることを明らかにした。

【図】

図１　正面フライス切削時の摩耗進行曲線（S45C）

出典：「Al2O3-ZrO2系 セラミック工具による炭素鋼の正 面フライス切削」、「精密工学会誌　59巻　９号」、（1993年９月）、林桂、山根八州男、鳴瀧則彦著、精密工学会発行、1504頁　Fig.６　 Wear progress curves of tested tools when milling S45C at 400m/min、Fig.７　Wear progress curves of tested tools when milling S45C at 600m/min

【応用分野】

炭素鋼の正面フライス加工

【出典／参考資料】

「精密工学会誌　59巻　９号」、（1993年９月）、林桂、山根八州男、鳴瀧則彦著、精密工学会発行、1501頁～1506頁

【技術分類】

４－４　セラミックス

【技術の名称】

４－４－２　炭化チタン基セラミックスチップ（１－１－１、６－１－２、７－１－１、８－１－１）

【技術内容】

炭化チタン基セラミックスは炭化チタン：アルミナが７：３の割合でホットプレス法により製造される。

このセラミックスの特徴は、アルミナ基と比べ耐アブレイシブ摩耗性と耐熱衝撃性に優れる。これは主成分である炭化チタンの特性によるものである。炭化チタンの添加量と摩耗量（逃げ面摩耗Vβおよびクレータ摩耗KT）との関係を図１に示す。

アプリケーションは、近年加工の増加しているダクタイル鋳鉄および普通鋳鉄の高速ウェット旋削や普通鋳鉄の高速化仕上げフライス加工などである。FCD55を旋削したときのV-T線図を図２に示す。炭化チタン系セラミックスの特性を見ることができる。

ダクタイル鋳鉄の仕上げ旋削におけるサーメット工具と比較したときの切削速度と寿命向上率をプロットし領域を図３に示す。サーメット工具より一層高い300～500m/minの高速域で有利なことを示す。

【図】

図１　アルミナ/炭化チタン比と切削性能の関係

出典：「新マシニング・ツール事典」、（1992年）、大河出版発行、283頁　図3.20　アルミアー炭化チタン比と切削性能の関係

図２　FCD55を旋削したときのV-T線図

出典：「新マシニング・ツール事典」、（1992年）、大河出版発行、283頁　図3.21　FCD55を旋削したときのV-T線図

図３　ダクタイル鋳鉄の仕上げ加工における寿命向上領域

出典：「新マシニング・ツール事典」、（1992年）、大河出版発行、283頁　図3.22　ダクタイル鋳鉄の仕上げ加工における寿命向上領域

【応用分野】

鋳鉄の旋削加工、転削加工

【出典／参考資料】

「新マシニング・ツール事典」、（1992年）、大河出版発行、282頁～283頁

【技術分類】

４－４　セラミックス

【技術の名称】

４－４－３　セラミックスチップ複合ボールエンドミルによる加工（２－２－４、４－２－１、４－２－２、６－１－２、６－２－１、６－２－２、７－１－１、７－１－２、８－１－１）

【技術内容】

最近の金型加工においては、倣い加工からNC加工へと移行してきており、それにつれて高速、高精度加工の重要性が増大してきている。

鋳物を中心とした大型のプレス金型を対象とした高速加工用工具として、周速が小さくピッチングが発生しやすい先端中心部に、先端をR形 状とした超硬合金チップを、周速が大きい外周部には耐摩耗性に優れた窒化珪素系のセラミックスチップを配置した複合ボールエンドミルを採用し、加工時間を 超硬合金工具使用時の約１／２に低減することができた。

加工部の形状を図１に示す。また、使用工具と切削条件を 図２に、複合ボールエンドミルの外観を図３に示す。加工時間は工具ｂR25の全 面荒加工で約35分、工具ｅR10の全面仕上加工で約４時間であった。いずれの場合もチッピングなどの損傷は認められず、摩耗量もわずかで連続使用が可能 な状態であった。

金型加工では、工具が軸方向に突込む加工が多いが、この時の工具に対する衝撃を防止するため、立壁部のペンシル加工を実施しており、このペンシル加工および超硬合金工具（φ16～φ６）による細部仕上加工を含めた全加工時間は７時間弱であった。

なお、３次元形状を高速で加工する場合、従来のNC機では次のような問題が発生する。

（１）送り指令値を上げても、NCの処理が追いつかないため、ある程度以上送りが上がらない。

（２）コーナ部など形状急変部では、機械が指令値に追従できずに形状精度が著しく低下する。

したがって、３次元形状を高速かつ高精度に加工するためには、高速NC機能（高速演算機能および精度を維持するための制御機能）を備えたNC機を使用する必要がある。

【図】

図１　工作物と加工箇所

出典：「セラミックボールエンドミルによる加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1539」、（1991年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁　図１　工作物と加工箇所

図２　使用工具と切削条件

出典：「セラミックボールエンドミルによる加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1539」、（1991年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、３／３頁　表１　使用工具と切削条件

図３　複合ボールエンドミル

出典：「セラミックボールエンドミルによる加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1539」、（1991年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／３頁　図２　複合ボールエンドミル

【応用分野】

普通鋳鉄のエンドミル削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1539」、（1991年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁～３／３頁

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【技術分類】

４－５　ダイヤモンド

【技術の名称】

４－５－１　単結晶ダイヤモンドバイトの切削性能と加工事例（１－１－１、６－１－１、６－２－２、６－２－３i、８－２－１、８－２－２、８－４－４）

【技術内容】

新たに開発した単結晶ダイヤモンドバイトの切削性能を紹介した。

本バイトはビデオヘッドドラム（シリンダ）やコンタクトレンズなどアルミニウム・銅合金、樹脂の一般精密切削用として開発した。ダイヤ モンド結晶の異方性（方位方向により硬さ、耐摩耗性が異なる）が寿命のばらつきの一因である。従来、熟練と勘に頼っていた方向決めをX線で測定し決定する ことにより、寿命のばらつきを無くし長寿命と安定性を実現した。図１にハイシリコンアルミニウム合金を切削したときの逃げ面摩耗と切削距離の関係を示す。 新バイト（図中の工具a、工具b）が長寿命であることがわかる。また、本バイトは逃げ面摩耗が進行したあとも切削抵抗が低く、被削材の形状精度を極端に悪 化させない。

ダイヤモンドの保持は、開発した合金化接合技術を用い、超硬合金上にダイヤモンドを接合する構造とした。この接合法と新形状の超硬合金チップの採用により、超硬合金スローアウェイチップ並みの使いやすさを実現し、再研削を可能にした。

【図】

図１　耐摩耗性の比較

出典：「ダイヤモンドバイトの切削性能と加工事例」、「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、川野収一、小畠一志著、大河出版発行、69頁　図２　耐摩耗性の比較

【応用分野】

非鉄金属、樹脂の旋削加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、川野収一、小畠一志著、大河出版発行、68頁～73頁

【技術分類】

４－５　ダイヤモンド

【技術の名称】

４－５－１　ダイヤモンド工具による磁気ディスクサブストレートの加工（１－１－１ab、４－５－１、６－２－２、６－２－３h、７－２－３、８－２－２）

【技術内容】

磁気ディスクのサブストレート加工など、高純度アルミニウム合金の超精密切削加工に最適な条件を検討した。

単結晶天然ダイヤモンドと合成ダイヤモンド工具を用い、高純度Al、Al-Cu、Al-Mg、Al-Mg-Znの合金、OFHC等を工具取付角θおよび刃先半径を変えて切削し、以下の結果を得た。

（１）図１に示すごとく、仕上げ面粗さRmaxは、適当な工具取付角θを設定することにより最良の値を得ることができる。

（２）図２に示すごとく、上記の最適工具取付角θminの値は、被削材の純度や合金元素量によって異なる。

（３）θminの値は切削工具のバニッシュ作用と切削作用の適当な兼合いで与えられる。

（４）鏡面仕上を希望する超精密切削用工具の刃先半径は直刃に近いほど良好な切削表面を創生するのに都合が良い。

（５）天然と合成ダイヤモンド工具の比較では、仕上げ面粗さや平面度等の幾何学的精度に大差は無いが、切削抵抗、工具すくい面摩耗係数等の切削機構支配因子には差が認められる。

（６）天然、合成ダイヤモンド工具切削のせん断応力は普通切削の値と大差がない。

【図】

図１　工具取付角θと仕上げ面粗さRmaxの関係

出典：｢超精密切削加工に関する研究：磁気ディスクサブストレートの加工｣、｢精密工学会誌　53巻　４号｣、（1987年４月）、半 澤一哉、江田弘、貴志浩三、上野秀雄著、精密工学会発行、572頁　Fig.２　The surface roughness as function of tool setting angle

図２　高純度Alの純度と仕上げ面粗さRmaxの関係

出典：「超精密切削加工に関する研究：磁気ディスクサブストレートの加工」、「精密工学会誌　53巻　４号」、（1987年４月）、半 澤一哉、江田弘、貴志浩三、上野秀雄著、精密工学会発行、573頁　Fig.４　The surface roughness as function of aluminum purity

【応用分野】

超精密旋削加工

【出典／参考資料】

「精密工学会誌　53巻　４号」、（1987年４月）、半澤一哉、江田弘、貴志浩三、上野秀雄著、精密工学会発行、571頁～576頁

【技術分類】

４－５　ダイヤモンド

【技術の名称】

４－５－１　単結晶シリコンの切削加工（１－１－２、６－２－３h、７－２－３、８－４－３）

【技術内容】

本例は、単結晶ダイヤモンド工具で単結晶シリコンを切削し、加工表面性状の実態を調べたものである。

Kugler 社製の超精密切削盤に単結晶ダイヤモンド丸刃バイトを取付け、単結晶シリコンを切削した。丸刃バイトのノーズ半径は約 20nm、すくい面の結晶面は（110）、逃げ面の結晶面は（100）である。正面切削装置の概念図を図１に示す。主軸に対して約１°傾斜させて単結晶ダ イヤモンドを取付けた。また、水平面に対して１/1000の傾斜率で単結晶シリコンを設置した。正面切削の概念図を図２に示す。バイトは切削速度v （m/s）で移動しながら送り速度f（nm/rev）（一回転ごとの切込み深さ）で切込んでいくため、バイトと単結晶シリコンの干渉状況を切込み深さの変 化とともに観察できる。切削条件を図３に示す。加工は湿式（灯油使用）加工である。

切削加工面の表面粗さと送り速度の関係については、図４に示す。

表面粗さは送り速度と切削速度の増加とともに大きくなる。延性的切削が可能な条件は、送り速度40nm/rev以下、切削速度7.85m/s以下の領域である。延性的加工面はポリシング面と比較して表面的には違いがない。

【図】

図１　正面切削実験装置の概念図

出典：「単結晶シリコンの切削加工に関する研究（第１報、脆性－延性遷移に伴う加工表面の変化）」、｢日本機械学会論文集（C編）　59巻　557号｣、（1993年１月）、呉東権、森田昇、吉田嘉太郎著、日本機械学会発行、284頁、図１　正面切削実験装置の概念図

図２　正面切削の概念図

出典：「単結晶シリコンの切削加工に関する研究（第１報、脆性－延性遷移に伴う加工表面の変化）」、｢日本機械学会論文集（C編）　59巻　557号｣、（1993年１月）、呉東権、森田昇、吉田嘉太郎著、日本機械学会発行、284頁、図２　正面切削の概念図

図３　単結晶シリコンの切削条件

出典：「単結晶シリコンの切削加工に関する研究（第１報、脆性－延性遷移に伴う加工表面の変化）」、｢日本機械学会論文集（C編）　59巻　557号｣、（1993年１月）、呉東権、森田昇、吉田嘉太郎著、日本機械学会発行、284頁、表１　単結晶シリコンの切削条件

図４　表面粗さの送り速度依存性

出典：「単結晶シリコンの切削加工に関する研究（第１報、脆性－延性遷移に伴う加工表面の変化）」、｢日本機械学会論文集（C編）　59巻　557号｣、（1993年１月）、呉東権、森田昇、吉田嘉太郎著、日本機械学会発行、286頁、図６　表面粗さの送り速度依存性

【応用分野】

非金属材料の外形旋削

【出典／参考資料】

「単結晶シリコンの切削加工に関する研究（第１報、脆性－延性遷移に伴う加工表面の変化）」、｢日本機械学会論文集（C編）　59巻　557号｣、（1993年１月）、呉東権、森田昇、吉田嘉太郎著、日本機械学会発行、283頁～288頁

【技術分類】

４－５　ダイヤモンド

【技術の名称】

４－５－２　ダイヤモンドドリルによるプリント配線板のドリル加工（３－１－１、６－１－２、６－２－３h、６－２－３i、７－２－１、８－３）

【技術内容】

工業用ダイヤモンドは超硬合金に比べ、はるかに硬く（ヌープ硬さHk4500～6000kg/mm2） 耐摩耗性 に優れているということは一般に知られているが、プリント配線板などの複合材における耐摩耗性に関しては不明である。ダイヤモンドは硬いという利点を持つ が、超硬合金と比べ非常に欠けやすく、小さな衝撃にもチッピングを起こしやすい。また、製造面においては、ダイヤモンドは非常に難削材であり特殊な加工技 術が必要である。さらに、使用する用途に応じたダイヤモンドの粒子径を選択することも重要であり、工具摩耗量に大きく影響している。

ここではダイヤモンドドリルと超硬合金ドリルを用いて、プリント配線板の穴あけ加工を行い、摩耗状況を比較した。使用工具と切削条件を 図１に、使用工具の形状を図２に示す。さらに、穴あけ数と外周摩耗の様相を図３に示す。ダイヤモンドドリルの外周径の減少は20万ヒット後でも高々約 0.01mmであり、工具寿命は超硬合金の20倍以上と言える。これらはダイヤモンド粒径や最適切削条件の設定によりさらに向上できると思われる。また、 穴内壁粗さも小さく、スミア・ネイルヘッドなどの穴品質不良要因の発生も少なく良好である。

ダイヤモンドドリルを使用する上の一般的な注意事項として、次のことが挙げられる。

（１）刃先への衝撃などはできるだけ少なくし、取扱いには充分注意する。（取付け、取外し）

（２）加工する基板の厚みおよび小径穴加工では（アスペクトレシオによって）穴あけはステップまたはノンステップを選択する。

（３）切削条件の設定において、チッピングを発生しやすいため一回転当たりの送り量を超硬合金ドリルより若干低めに設定するのが望ましい。しかし、作業効率は低下するため、回転数で補足するなどの配慮が必要である。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「ダイヤモンドドリルによるプリント配線板のドリル加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1517」、（1991年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「ダイヤモンドドリルによるプリント配線板のドリル加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1517」、（1991年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

図３　穴あけ数と外周摩耗の様相

出典：「ダイヤモンドドリルによるプリント配線板のドリル加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1517」、（1991年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁　結果－２　図５　ダイヤモンド・ドリル　、図６　超硬ドリル

【応用分野】

GF+エポキシ樹脂のドリル加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1517」、（1991年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁～３／３頁

【技術分類】

４－５　ダイヤモンド

【技術の名称】

４－５－３　焼結ダイヤモンドバイトの高シリコンアルミニウム合金切削性能（１－２a、６－１－２、７－２－１、８－２－２）

【技術内容】

焼結ダイヤモンドを用い高Siアルミニウム合金を切削したときに、ダイヤモンド粒度、切削条件、工具形状が工具摩耗に及ぼす影響について調査した。

被削材はピストンを想定しAl-22％Siのφ150アルミニウム合金材とし、溝２本を刻み、断続切削として切削試験を行った。試験の結果から次のことが明らかとなった。

（１）焼結ダイヤモンド粒度が粗くなるに従い逃げ面摩耗幅は増大した。３μmと50μmの粒度で比較した場合、50μmの刃先に大きな チッピングが認められ、その断面は粒界に沿った派生していることから、粒子間結合力の差が初期摩耗の差となって現れたものと考えられる。したがって、断続 切削を含む被削材の加工には、強度に優れた粒度３μmの焼結ダイヤモンドの使用を推奨する。

（２）焼結ダイヤモンドは高い耐摩耗性を有するので切削速度の影響はあまり大きくない。

（３）すくい角、ノーズ半径、および横切れ刃角は、すくい角を除いて逃げ面摩耗との間に大きな相関関係がない。大きなすくい角は初期摩耗を増大させるので５°以下が望ましい。

（４）高Siアルミニウム合金（Al-20％Si）を種々の工具材種で切削したときの逃げ面摩耗曲線を図１、図２に示す。焼結ダイヤモ ンドは天然ダイヤモンドに比べ初期摩耗を生じるがチッピングにより寿命になる可能性が低い。強いアブレッシブ摩耗に耐える耐摩耗性と断続切削に対する耐衝 撃性を兼ね備えることから、高Siアルミニウム合金には焼結ダイヤモンドが最も優れている。なお、超硬合金はこの被削材に適さない。天然ダイヤモンドは切 削面の品質は良いが切れ刃にチッピングを生じ切削を中止した。cBNは摩耗が早く高Siアルミニウム合金の切削には適さない。

【図】

図１　各種工具材種による高Siアルミ合金の切削

出典：「焼結ダイヤモンドバイトの切削性能」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、105頁　図６　各種工具材種による20％Si-Alの切削

図２　焼結ダイヤモンドと焼結CBNバイトによる切削

出典：「焼結ダイヤモンドバイトの切削性能」、「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、105頁　図７　焼結ダイヤモンドと焼結CBNバイトによる切削

【応用分野】

高Siアルミ合金の旋削加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、102頁～105頁

【技術分類】

４－５　ダイヤモンド

【技術の名称】

４－５－３　ダイヤモンドエンドミルの切削性能と活用（２－２－２、７－１－１、８－２－２、８－４－１、８－４－４）

【技術内容】

ダイヤモンド焼結体（PCD）エンドミルの利用状況について紹介する。

PCD は一般的に、カーボン、超硬合金、サーメット、セラミックスの切削に利用が限定される。cBNに比べ比較的耐欠損性が良好なた め、エンドミルへの適用はかなり以前から行われている。また、加工速度を上げられる場合が多く、近年のMCの高速化に伴い年々加工速度が増加している。被 削材別の加工条件を図１に示す。

アルミニウム材加工用およびグラファイト加工用エンドミルでは、ブランクを５° 程度倒れるように設計することが多い（図２（b））。こ れは擬似的にねじれを作る効果を持つが工具形状精度に問題が発生しやすく、また、工具径あるいは刃長に制約を受けることが多い。このため、ねじれた形状の 素材を用いることが望まれるが、素材長さが約20mmまでに限られることと高価であるとの問題がある。

超硬合金などの切削では、切削抵抗が大きく欠損を生じやすいため、切れ刃にホーニングを施すことが多く、仕上加工に適用されるのが一般的である。

【図】

図１　ダイヤモンド焼結体付きエンドミルの被削材別加工条件

出典：「CBN／ダイヤモンドエンドミルの切削性能と活用｣、｢ツールエンジニア　34巻　10号｣、（1993年10月）、村上靖典著、大河出版発行、84頁　表２　MDC付きエンドミルの被削材別加工条件

図２　エンドミルの形状

出典：「CBN／ダイヤモンドエンドミルの切削性能と活用｣、｢ツールエンジニア　34巻　10号｣、（1993年10月）、村上靖典著、大河出版発行、82頁　図３　エンドミルの形状

【応用分野】

カーボン、超硬、サーメット、セラミックスのエンドミル加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、村上靖典著、大河出版発行、80頁～85頁

【技術分類】

４－５　ダイヤモンド

【技術の名称】

４－５－３　焼結ダイヤモンドバイトの切削性能と加工事例（MMC）（１－１－１、１－１－２、１－１－３、６－２－３h、６－２－３i、８－２－２、８－２－３、８－３）

【技術内容】

焼結ダイヤモンドバイトの切削性能と加工事例を紹介した。

一般的な焼結ダイヤモンドバイトの刃先に生じるチッピングの大きさは約0.01～0.02mmで、これが加工面粗さに影響を及ぼす。刃 先の研削方法の改良により、アルミニウム亜鏡面加工用バイトの刃先の拡大写真でもほとんどチッピングが認められない刃先形状が得られるようになった。その 結果、従来、単結晶ダイヤモンドバイトでしか達成できなかった加工面粗さ0.5μmRmaxが可能になった。

焼結ダイヤモンドバイトによる超硬合金製圧延ロールの加工事例から、従来、ダイヤモンド砥石による研削が当然であったものが、焼結ダイヤモンドによる切削加工が可能であると判断できる。焼結ダイヤモンドの修理を簡単にするため、チップは円盤状としている。

焼結ダイヤモンドバイトによる自動車軽量化用材料MMC（Metal Matrix Composite）の端面加工の実績を図１に示す。粗粒タイプの焼結ダイヤで、加工距離約４万mが得られた。

ほかに、VTRドラム加工用焼結ダイヤモンドボーリングバイトや自動車のピストンのリング溝加工用焼結ダイヤモンド板バイトの事例があ る。ピストンのリング溝加工では、超硬合金バイトの20倍の工具寿命が得られ、リング溝側面と底面の表面粗さ、および溝幅寸法の精度が向上する。

【図】

図１　MMCの端面加工VB-T、L曲線

出典：「ダイヤモンドバイトの切削性能と加工事例」、「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、川野収一、小畠一志著、大河出版発行、72頁　図６　MMCの端面加工VB-T、L曲線

【応用分野】

非鉄金属、樹脂の旋削加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、川野収一、小畠一志著、大河出版発行、68頁～73頁

【技術分類】

４－２　ダイヤモンド

【技術の名称】

４－５－３　炭素焼結体の被削性（１－１－１、４－２－１、４－４、４－６、６－１－２、６－２－３h、８－４－４）

【技術内容】

高硬度の炭素黒鉛質材料を旋削した場合の工具寿命について、工具材料、切屑粉末、びびり振動切削などから検討した。

黒鉛質と炭素質の炭素を同程度の割合で混合し焼結した炭素黒鉛質を材料Aとし，これに樹脂を含浸させたものを材料Bとして乾式切削試験 を行った。工具摩耗の測定は、前、横およびコーナ部の各逃げ面について行い、最大摩耗幅が0.3mmに達した時を工具寿命と判定した。種々の工具で旋削し た際の工具の寿命線図を図１に示す。cBNと黒セラミックスなどの摩耗が著しいなかで、比較的耐摩耗性を呈した工具は超硬合金K種と焼結ダイヤモンドで あった。各工具の横逃げ面を電子顕微鏡で観察した結果、摩耗条痕が存在し工具摩耗はアブレシブ作用によるものとわかった。切屑は亀裂型で生成されると判断 できた。

シャンクの形状と突出し量を変えて振動特性を変化させ、びびり振動切削を適用して試験を行った。その結果、びびり振動切削により、逃げ面の摩耗幅進行速度は減少し通常切削より工具寿命が延びることを確認した。

炭素切削では寿命方程式の指数が１より大きくなったり振動切削では負の値を持つなど特異な結果が得られた。この現象を振動特性に基づき 考察した。その結果から、びびり振動切削による工具寿命延長の効果は、工具と工作物の接触点数の減少と工具がたわむことによる逃げ角の増大に起因すると判 明した。また、図２に示されるように、びびり振動切削および切削速度の増大による工具摩耗幅進行速度の減少は、工作物表面粗さの増大で表現することができ るとわかった。

【図】

図１　工具の寿命線図

出典：「炭素焼結体の被削性（第１報）工具寿命と工具摩耗の特性｣、｢精密工学会誌　53巻　12号｣、（1987年12月）、升田雅 博、黒島泰幸、真鍋貞広著、精密工学会発行、1926頁　Fig.２　Tool life curves of various tools in cutting of carbons. f=0.12mm/rev,d=２mm(work A),d=1mm(work B)

図２　工作物表面粗さと工具寿命の関係

出典：｢炭素焼結体の被削性（第１報）工具寿命と工具摩耗の特性｣、｢精密工学会誌　53巻　12号｣、（1987年12月）、升田雅 博、黒島泰幸、真鍋貞広著、精密工学会発行、1929頁　Fig.11　Relationship between tool life and surface roughness in vibration and conventional cutting(Cutting conditions are same as in Fig.２).

【応用分野】

炭素焼結体旋削加工

【出典／参考資料】

「精密工学会誌　53巻　12号」、（1987年12月）、升田雅博、黒島泰幸、真鍋貞広著、精密工学会発行、1924頁～1930

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Bewise Inc. www.tool-tool.com

Reference source from the internet.

cBN

【技術分類】

４－６　cBN

【技術の名称】

４－６－１　CBN工具によるフライス加工（２－１－２、６－１－２、６－２－２h、７－１－１、８－１－３）

【技術内容】

高硬度焼入鋼のような被削材は従来の工具材料では極めて低速で非能率な加工しかできなかった。最近、このような鋼材を高能率に切削加工 することができるCBN工具が注目されている。CBN工具は開発されてまだ日も浅く、再研削方法もまだ十分確立されていない。また、CBN工具の活用もほ とんど旋削であり、切削データも旋削が主体となっており、断続をともなった切削やフライス加工時の切削のデータは少ない。本例はフライス加工への適用性に ついて切削実験を行った例である。

CBN工具による冷間ダイス鋼（焼入れ後の硬さ、HRC37、HRC47、HRC61の３種類）のフライス加工を行なった。使用工具と切削条件を図１に示す。CBN工具の摩耗進行曲線を図２に、各被削材の仕上げ面粗さを図３に示す。切削実験結果を以下にまとめる。

（１）各被削材における寿命形態はHRC37、HRC47被削材についてはチッピングは少なく、刃先のへたりによる寿命であり、十分再研削可能であったが、HRC61被削材については、大きなチッピングによる寿命となった。

（２）今回のフライス加工でVB=0.3mmを基準とした工具寿命時間は、HRC37被削材53分、HRC47被削材23分、HRC61被削材については、他の被削材の１／２の切削速度で５分となり、HRC37、HRC47被削材では十分使用に耐えるが、HRC61については今回使用した工具、ホルダーでは多少無理と思われる（図２参照）。

（３）このことは図３の各被削材の仕上げ面粗さでも確かめられた。すなわち、HRC37被削材は、工具寿命前でも平面に切削されているが、HRC47では多少うねりを生じており、HRC61になるとすでに正常な切削がされていないことを示している。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「CBN工具によるフライス加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．0417」、（1982年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／４頁　表１　使用工具と切削条件

図２　CBN工具の摩耗進行曲線

出典：「CBN工具によるフライス加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．0417」、（1982年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／４頁　図３　CBN工具の磨耗進行曲線

図３　各被削材の仕上げ面粗さ

出典：「CBN工具によるフライス加工」、「加工技術データファイル　加工事例　No．0417」、（1982年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／４頁　図４　各被削材の仕上げ面粗さ

【応用分野】

合金工具鋼のフライス削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．0417」、（1982年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／４頁～４／４頁

【技術分類】

４－６　cBN

【技術の名称】

４－６－２　各種硬度のクロムモリブデン鋼のCBN工具による切削特性（１－１－１、６－１－２、７－２－１、８－１－３）

【技術内容】

CBN工具を用いSCM-H鋼を旋削加工したときの被削材硬さが工具寿命に及ぼす影響、および逃げ面温度と結合材が逃げ面摩耗に及ぼす影響について検討した。

乾式外丸切削による寿命試験を各種硬さのSCM435Hについて実施した。工具と切削条件を図１に示す。CBN工具のcBN含有量を30％、60％および90％に変えた３種を用いた。比較のため超硬合金P10とセラミックス工具も使用した。

切削継続時間５分後の工具摩耗曲線を図２に示す。被削材硬さがHRC28とHRC45の場合、逃げ面摩耗はcBN含有量が60％で最小値を示した。HRC58の場合は、cBN含有量30％の工具は摩耗が著しく、切削を５分間継続できなかった。

電子顕微鏡観察の結果から、試験に用いたセラッミクス系結合材のCBN工具では、逃げ面摩耗はCBN含有量、すなわち、cBN粒子と結合材間の結合力により影響されると推測した。

逃げ面幅を基準とした工具寿命Tと切削速度Vとの関係を図３に示す。図からCBN工具の逃げ面摩耗は、被削材の焼入れ硬さが低い場合よ り高い場合の方が切削速度の影響を受けにくいことがわかる。被削材硬さが低い場合にはCBN工具は超硬合金P10より工具寿命が短く、低硬度材には適さな いこともわかる。

CBN工具の逃げ面摩耗を基準とした工具寿命は、被削材硬さHRC35付近で最小となりそれより硬い材料では逆に長寿命を呈する。図４に示すごとくCBN工具の逃げ面温度もHRC35付近で最大となることから、逃げ面摩耗と逃げ面温度の関連性が推測できる。

以上から、CBN切削工具によりHRC60程度の焼入鋼を切削でき、逃げ面摩耗幅が0.2mmとなるまでに切削速度100m/minで50分間の切削が可能である等の結論を得た。

【図】

図１　工具仕様と切削条件

出典：「種々の硬さのクロムモリブデン鋼の旋削におけるCBN切削工具の切削特性｣、｢精密工学会誌　55巻　６号｣、（1989年６ 月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1080頁　Table１　Specification of tools and cutting conditions

図２　CBN含有量と逃げ面摩耗の関係

出典：「種々の硬さのクロムモリブデン鋼の旋削におけるCBN切削工具の切削特性｣、｢精密工学会誌　55巻　６号｣、（1989年６ 月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1081頁　Fig.３　Relation between CBN content and width of flank wear land

図３　SCM435Hの旋削加工におけるV-T曲線

出典：「種々の硬さのクロムモリブデン鋼の旋削におけるCBN切削工具の切削特性｣、｢精密工学会誌　55巻　６号｣、（1989年６ 月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1082頁　Fig.５　V-T curves in the turning of SCM435H

図４　工具逃げ面温度と被削材硬さの関係

出典：｢種々の硬さのクロムモリブデン鋼の旋削におけるCBN切削工具の切削特性｣、｢精密工学会誌　55巻　６号｣、（1989年６ 月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1083頁　Fig.８　Relation between workpiece hardness and tool flank temperature

【応用分野】

焼入れ合金鋼の旋削加工

【出典／参考資料】

「精密工学会誌　55巻　６号」、（1989年６月）、榎本眞三、加藤正倫著、精密工学会発行、1079頁～1084頁

【技術分類】

４－６　cBN

【技術の名称】

４－６－２　CBNエンドミルの切削性能と活用（２－２－２、６－２－３h、７－１－１、８－１－１、８－１－３、８－２－１、８－２－２）

【技術内容】

cBN焼結体エンドミルの利用状況について紹介する。

CBNエンドミルは一般的に、鋳鉄、高硬度材料、非鉄金属材料（アルミニウム、銅合金など）の切削に利用が限定される。

CBN 工具材料は超硬合金などに比べ研削加工が困難であり、加工精度面で多くの問題点がある。特にエンドミルでは、従来と同一形状の加 工が困難であることから、図１に示すような円研ランドと呼ぶ形状にするのが一般的である。工具回転時と切削時に発生する両振動に対応するため、工具回転時 の動的バランスをとるケースが多い。シャンク材には防振性を高めるため超硬材料が多く用いられる。

自動車金型な どの鋳鉄加工では、中心１枚、外周２枚のcBN切れ刃を持つボールエンドミルがある。超硬合金との面粗さの差異を図２に示 す。中心部までcBN化したことにより中心部の摩耗進行が遅くなり、加工終了まで切れ刃を維持できるので超硬合金に比べ良好な加工面粗さを得ることができ る。

高硬度材へのCBNエンドミルの適用目的は、放電加工と研削による金型の仕上加工を切削に切替えることと、工作機械等の一般切削の２つに分けられる。ロー付けとスローアウェイの両タイプがあるが、いずれも仕上加工が限度である。

以上のとおり、まだ使用条件に制約が多いCBNエンドミルであるが、得られる加工面粗さは非常に良く、0.8μmRmaxを容易に得ることことができる。

【図】

図１　円研ランドの形状

出典：「CBN／ダイヤモンドエンドミルの切削性能と活用」、「ツールエンジニア　34巻　10号｣、（1993年10月）、村上靖典著、大河出版発行、82頁　図４　円研ランドの形状

図２　中心部の工具材種による切削（送り方向）の影響

出典：「CBN／ダイヤモンドエンドミルの切削性能と活用」、「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、村上靖典著、大河出版発行、84頁　図５　中心部の工具材種による切削（送り方向）の影響

【応用分野】

鋳鉄、高硬度材料、非鉄金属材料のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、村上靖典著、大河出版発行、80頁～85頁

【技術分類】

４－６　cBN

【技術の名称】

４－６－２　CBNエンドミルによる焼入鋼・鋳鉄の加工（２－２－４、６－１－１、８－１－１、８－１－３、８－２－２）

【技術内容】

CBNエンドミルの特性と使い方について解説した。

CBN 工具材料は高速切削加工における高温に耐える耐熱性を有するが、強度は比較的低く衝撃的な負荷には強くない特徴を持っている。 cBNをエンドミルとして使用する際の要点は、切込みと送りを小さくして断続切削による工具への衝撃負荷を軽減し、その代わり、高速条件下での耐摩耗性が 高いというcBNの特性を活かし切削速度により加工能率を上げることである。アルミニウム合金へのφ10mm程度のエンドミル加工を想定したとき、２～３ 万/minの回転数が望ましい。

図１に焼入鋼のCBNボールエンドミルによる加工試験結果を示す。切削速度1,000m/min以上の高速条件下の方が摩耗は少ないとする前述の現象が認められる。

鋳鉄に対しても同様な特性を示すため、自動車ボディプレス金型の仕上げ加工にCBNボールエンドミルの高速加工が実用化している。図２ は実際の適用例であるが、回転数、テーブル送りは超硬合金エンドミルの数倍である。１本の工具により大形金型を加工時間数十時間で仕上げている。だだし、 加工はねずみ鋳鉄が主体で黒鉛球状化鋳鉄では顕著な効果は得られない。

【図】

図１　焼入鋼の高速ボールエンドミルの加工結果

出典：「CBNエンドミルの特性と使い方｣、｢ツールエンジニア　36巻　10号｣、（1995年10月）、鴻野雄一郎著、大河出版発行、73頁　図２　焼入鋼の高速ボールエンドミルの加工結果

図２　鋳鉄ボディ金型加工例

出典：「CBNエンドミルの特性と使い方｣、｢ツールエンジニア　36巻　10号｣、（1995年10月）、鴻野雄一郎著、大河出版発行、73頁　表１　鋳鉄ボディ金型加工例

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　36巻　10号」、（1995年10月）、鴻野雄一郎著、大河出版発行、72頁～73頁

【技術分類】

４－６　cBN

【技術の名称】

４－６－３　CBNバイトの切削性能と活用（１－１－１a、６－１－１、７－１－１、８－１－１、８－１－３、８－２－３）

【技術内容】

CBNバイトの基本特性とともに、焼入鋼、鋳鉄、焼結合金の被削材別に切削特性と使用方法を紹介する。

CBN バイトは、その特性から、cBNを80％（体積）以上含みcBN粒子どうしが結合しているものと、50～60％のcBNを含み cBN粒子が結合材中に分散しているものの２グループがある。図１に、この２グループのCBNバイトが適している主な被削材を示す。cBN粒子を多く含む ものは硬さが高いが、一般的な焼入鋼には後者のタイプが適している。

焼入鋼の切削では、低合金鋼の浸炭焼入品や 炭素鋼の高周波焼入品が中心である。高速切削時にクレータ摩耗が発達して切れ刃が欠損する場 合は低速にして摩耗を抑える。熱亀裂による欠損の場合は湿式から乾式に変える。断続切削による材料疲労が原因の欠損は、切削速度と送り速度の調整で改善さ れるが、強度を改善したCBNバイトを使用する、などの対策が有効である。

鋳鉄の切削では、通常のねずみ鋳鉄に 対しても高性能を発揮する。高速加工と長い工具寿命により高価なCBNバイトでもコストダウンが実 現できる。高速切削になるほど工具寿命が増すが、これは、高温になるほど被削材と工具の相対的な強度差が開き、工具にとって有利となるからと考えられる。

焼結合金の切削では、鉄系の焼結合金もCBNバイトの主要な対象である。焼結合金の被削性は鋳鉄と似た側面がある。低硬度・低速側では 焼結ダイヤモンドバイトが、高硬度・高速域ではCBNバイトが適している。CBNバイトがその特徴を発揮するのは、高硬度のエンジン用バルブシート材であ る。

【図】

図１　CBNバイトのグループと適用用途

出典：｢CBNバイトの切削性能とその活用方法｣、｢ツールエンジニア　34巻　10号｣、（1993年10月）、鴻野雄一郎著、大河出版発行、65頁　表２　CBNバイトのグループと適用用途

【応用分野】

焼入鋼、鋳鉄、焼結合金の旋削加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、鴻野雄一郎著、大河出版発行、64頁～67頁

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【技術分類】

５－１　表面処理

【技術の名称】

５－１－１　ラジカル窒化処理を応用したエンドミルの切削特性（２－２－２、４－１－１、６－１－２、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

本技術は、窒化処理に用いるプラズマを制御することにより処理部材のダメージを軽減することが可能なラジカル窒化処理法に関する技術である。

未処理およびラジカル窒化処理を施した高速度鋼エンドミルを用い、フライス盤でSCM440材（300mm×200mm×25mm、 HRC28）を側面加工した。ラジカル窒化処理時間は30分、60分、120分（以下R3D、R6D、R12Dと示す。）である。切削条件を図１に示す。

各エンドミルの切削距離と摩耗量の関係を図２に示す。未処理エンドミルは切削距離の増加に伴い摩耗量増加する。これに対してR3D、 R6Dは未処理エンドミルに比べ、摩耗量の増加は小さい。窒化処理による切削特性の改善が認められる。しかし、更に窒化層の厚いR12Dでは未処理エンド ミルと比較して摩耗量が多くなる。

適切な処理条件を選択することにより、ラジカル窒化処理でエンドミルの切削特性を改善させることができる。

【図】

図１　切削条件

出典：「ラジカル窒化を施したエンドミルの切削特性」、「1998年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1998年）、坂本幸弘、高谷松文、石井芳朗、五十嵐茂著、精密工学会発行、294頁　表１　切削条件

図２　切削距離と磨耗量の関係

出典：「ラジカル窒化を施したエンドミルの切削特性」、「1998年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1998年）、坂本幸弘、高谷松文、石井芳朗、五十嵐茂著、精密工学会発行、294頁　図１　切削距離と磨耗量の関係

【応用分野】

エンドミルのラジカル窒化処理

【出典／参考資料】

「1998年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1998年）、坂本幸弘、高谷松文、石井芳朗、五十嵐茂著、精密工学会発行、294頁

【技術分類】

５－１　表面処理

【技術の名称】

５－１－１　高速度鋼工具のイオン窒化による寿命改善（１－１－１、４－１－１、６－１－２、７－２－１、８－１－４）

【技術内容】

高速度工具鋼（SKH4相当）の旋削用スローアウェイチップにイオン窒化処理を施して表面を改質した。SUS304ステンレス鋼を切削し工具摩耗状況を評価した。スローアウェイチップの概略形状を図１に示す。

スローアウェイチップの窒化条件を図２に示す。表面の高硬化層を除去するために、窒素濃度をできる限り低くし、窒素と水素の混合比を１対50とした。

旋盤を用い旋削実験を行った。切削速度は30m/min、送り速度は0.2mm/rev、切込みは１mmとし、切削方式は外周長手方式であり、潤滑は乾式である。

横逃げ面のコーナ部の摩耗進行線図を図３に示す。実際に加工に影響を及ぼすのはコーナ部の磨耗と考えられる。60分、90分、180分の処理ではコーナ部の欠損がほとんど現われず、正常摩耗のまま５分間切削できた。特に60分、90分の処理では抜群の効果が得られた。

【図】

図１　切削工具形状

出典：「イオン窒化工具による切削実験（第２報）－SKH4の工具寿命改善－」、「鳥取県工業試験場研究報告　No.16」、（1994年）、鈴木好明著、鳥取県工業試験場発行、75頁　図１　切削工具形状

図２　イオン窒化条件

出典：「イオン窒化工具による切削実験（第２報）－SKH4の工具寿命改善－」、「鳥取県工業試験場研究報告　No.16」、（1994年）、鈴木好明著、鳥取県工業試験場発行、76頁　表２　イオン窒化条件

図３　コーナー磨耗進行線図

出典：「イオン窒化工具による切削実験（第２報）－SKH4の工具寿命改善－」、「鳥取県工業試験場研究報告　No.16」、（1994年）、鈴木好明著、鳥取県工業試験場発行、77頁　図５　コーナー磨耗進行線図

【応用分野】

高速度工具鋼のイオン窒化処理

【出典／参考資料】

「鳥取県工業試験場研究報告　No.16」、（1994年）、鈴木好明著、鳥取県工業試験場発行、75頁～79頁

【技術分類】

５－１　表面処理

【技術の名称】

５－１－２　高速度鋼工具の窒化酸化処理（４－１－１）

【技術内容】

本技術は高速度鋼（以下ハイス）工具の耐摩耗性を向上させる表面処理技術、窒化処理と酸化処理に関するものである。

窒化処理はアルカリ青化塩と青酸塩中に浸漬して行われる（塩浴窒化）。浸炭窒化の反応を下記に示す。

4NaCNO＝Na2CO3＋2NaCN＋2N＋CO

4KCNO＝K2CO3＋2KCN＋2N＋CO

2CO＝CO2＋C

温度が低い場合には浸炭はほとんど進行せず、窒化だけが進む。塩浴窒化したSKH9の表面かたさを図１に示す。かたさは処理温度が高いほど、処理時間が長いほど高い値となるが、処理時間が１時間を越えるとほとんど変化しなくなる。

酸化処理は、500～600℃の過熱水蒸気中でに加熱して行われ、表面に酸化鉄の被膜が形成される。ハイス工具に酸化処理をおこなって表面に２～５μmの厚さの硬くて多孔性の四三酸化鉄（Fe3O4）被膜を生成させると、切削時の摩擦係数が減少し、被削材の切れ刃への溶着が防止され工具寿命が向上する。ハイスを水柱100mm圧の水蒸気雰囲気中で、500～530℃で30分～１時間加熱後空冷し、表面に生成した被膜の厚さを図２に示す。

前述の窒化処理を行なった後にこの酸化処理をおこなうと、かたさの勾配がゆるやかになり、これが酸化処理の主効果が加わってハイス工具の耐摩耗性をより向上させる。

【図】

図１　窒化処理後のかたさ分布

出典：「高速度工具の表面処理」、「神戸製鋼所技報　Vol.31　No.３」、（1981年）、手崎宗昭、山田保之著、（株）神戸製鋼所発行、９頁　第１図　窒化処理後のかたさ分布

図２　酸化膜厚さと処理温度および時間の関係

出典：「高速度工具の表面処理」、「神戸製鋼所技報　Vol.31　No.３」、（1981年）、手崎宗昭、山田保之著、（株）神戸製鋼所発行、９頁　第２図　酸化膜厚さと処理温度および時間の関係

【応用分野】

高速度鋼工具の耐磨耗性向上

【出典／参考資料】

「神戸製鋼所技報　Vol.31　No.３」、（1981年）、手崎宗昭、山田保之著、（株）神戸製鋼所発行、８頁～11頁

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【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－１　CVD法による炭化チタン被覆超硬合金工具の諸性質に及ぼす母材の組成と組織の影響（２－１、４－２－２、６－１－２、８－１－３）

【技術内容】

CVD法により炭化チタン（TiC）被覆した超硬合金工具の強さに及ぼす母材合金のβt（WC-TiC-TaC固溶体）量および炭化物の影響を調べた。被覆合金の切削性能も調べた。

TiCなど硬質物質で被覆した超硬合金の室温強度は母材超硬合金より低下する。市販工具ではこれを補うためβt量を減少させて強度低下を防いでいる。実用上は皮膜が摩耗し母材が露出しても工具は使用され続けるため母材も鋼切削に適した強さであることが望ましい。母材の炭化物粒度を大きくすればβt量を減少させる必要が無くなる可能性があるので、上記の調査を行った。

各合金試料の平均抗折力等に及ぼすβt量およびWC粒度の影響を調べた。また、２μmTiC被覆合金についてフライス切削による寿命試験を行った。寿命試験の結果を図１に示す。図中（a）は欠損で、（b）は摩耗で寿命に至ったことを示す。無印は寿命未到達を示す。

上記の調査から以下の結果を得た。

（１）被覆合金の抗折力は、同一βt量および同一膜厚のもとではWC粒度が粗くなるほど大となる。WC粒度が粗いと皮膜の亀裂端部近傍における亀裂の有効曲率半径が大きくなるためと考えられる。

（２）被覆合金のフライス切削における耐欠損性は、母材のβt量が減少するほどおよびWC粒度が粗くなるほど優れ、耐摩耗性はこれと逆の傾向を示す。

（３）母材合金の耐摩耗性と被覆合金の耐欠損性との関係を考慮し、βt量およびWC粒度を適切にすれば、長寿命のフライス切削用被覆合金が得られる。

【図】

図１　TiC被覆合金フライス切削工具の寿命試験結果

出典：「CVD法による炭化チタン被覆超硬合金工具の諸性質に及ぼす母材の組成と組織の影響」、「粉体および粉末冶金　36巻　２ 号」、（1989年３月）、小堀景一、植木光生、府川敦、鈴木寿著、粉体粉末冶金協会発行、133頁　Fig.４　Result of another milling test of ２μmTiC-coated specimens.(a) and (b) indicate that the specimens reached to their tool life by fracturing and wearing,respectively.

【応用分野】

フライス加工

【出典／参考資料】

「粉体および粉末冶金　36巻　２号」、（1989年３月）、小堀景一、植木光生、府川敦、鈴木寿著、粉体粉末冶金協会発行、130頁～133頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－１　湿式切削におけるミーリングチップ材種の寿命比較（２－１－２b、４－２－１、４－２－２、５－２－２、５－２－４、６－１－２、７－１－２、７－２－３、８－１－１）

【技術内容】

ミーリングにおける切れ刃損傷の典型として、サーマルクラックがある。特に、湿式切削ではこの損傷が顕著に現われ、切れ刃寿命を短くす る。マシニングセンタなどでは種々な工具が使用され、湿式切削することが多い。一方では、火災防止などの対策から、切削油剤は水溶性のものが多く用いられ つつある。このような状況の中で、ミーリングチップには、耐熱衝撃性の高いものが望まれる。

湿式切削における正 面フライスの各種チップの耐摩耗性を比較調査した。使用工具と切削条件を図１に示す。単刃と全刃（８枚刃）の場合の 寿命を比較している。単刃切削での繰返しテスト時の寿命までの時間を図２に示す。また、全刃（８枚刃）切削での繰返しテスト時の寿命までの時間を図３に示 す。結果を以下にまとめる。

（１）単刃切削時、WTL71の寿命時間が一番長く、WTL71がもっとも耐摩耗性に優れていた（図２参照）。

（２）全刃（８枚刃）切削時、WTL71は、K10品（工具番号d）の1.8倍の寿命を示した（図３参照）。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「湿式切削におけるミーリングチップ材種の寿命比較」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1710」、（1992年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　表１　使用工具と切削条件　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

図２　寿命までの切削時間(VB=0.5mm ) 単刃切削

出典：「湿式切削におけるミーリングチップ材種の寿命比較」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1710」、（1992年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　図４　寿命までの切削時間（VB=0.5mm）単刃切削

図３　寿命までの切削時間（VB=0.5mm）全刃切削

出典：「湿式切削におけるミーリングチップ材種の寿命比較」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1710」、（1992年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　図５　寿命までの切削時間（VB=0.5mm）

【応用分野】

普通鋳鉄の正面フライス削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1710」、（1992年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－２　コーテッドサーメット工具（１－１－１、４－３、５－２－６、６－２－３、８－１－３）

【技術内容】

サーメット工具の発展の経過と特徴について述べる。

TiCを主成分とする超硬合金を一般にサーメットと呼ぶ。TiCはWCに比べて硬さ、融点が高く、耐酸化性、耐溶着性で優れる。

初期のものはTiC-Ni-Mo系のTiC系サーメットで、脆さが克服できず用途が限定された。1970年代には、TiC-WC（またはTaC）-Ni-Co-Mo系のTiC系強靭サーメットが開発され、次第に超硬合金に近い組成となって靭性向上がはかられた。

本格的なサーメット時代の到来は、TiC-TiN（またはTaN）-WC（またはTaN）-Ni-Co-Mo系のいわゆる窒化物系サーメットの開発以後である。硬質層が細かくなり、靭性、耐熱性が著しく改善された。

窒化物系サーメット原料の製造技術の進歩で生まれた超微粒サーメットは、粒子が１μm以下と従来の１／２以下となっている。図１に示すごとく硬さが向上し、抗折力も従来のサーメットより30kg/mm２程向上し、より安心して使えるようになった。

進歩の結果、スローアウェイチップに占めるサーメットの割合は27％までに向上した。サーメットは仕上粗さの良さから精密仕上加工において特に好まれ、最近ではエンドミルにも使用され始めている。

コーティング膜はTiC、TiN、さらにAl2O3を加えた多層コーティングが主流になってきている。断続を伴う用途には２～３μmの薄膜セラミックスコーティングが普及してきた。今後は更に硬質なダイヤモンドコーティングなども実用化されていくと思われる。

【図】

図１　サーメットの開発経過

出典：「いろいろな旋削工具材料とその特性｣、｢ツールエンジニア　30巻　13号｣、（1989年12月）、大河出版発行、14頁　図５　サーメットの開発経過

【応用分野】

精密仕上加工、エンドミル加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、12頁～15頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－２　金型加工における高能率加工用コーテッドハイスエンドミル（２－２－２、４－１－１、６－１－１、７－２－１、８－１－３、８－１－４）

【技術内容】

ハイス製エンドミルのTiNコーティングによる切削性能の向上効果について述べた。

ハイス製エンドミルにはコバルト系溶解ハイス（Co-HSS）と粉末ハイスが適用されてきた。近年、粉末ハイスは高グレード化し、高V、高Coで熱処理硬さがHRC70以上の高級粉末ハイス材（FAX）が実用化された。そのため、耐摩耗性と耐チッピング性が向上した。

ハイス製エンドミルにTiNコーティングを施したものが普及していている。図１に標準エンドミル（Co-HSS）、高級粉末ハイス材 （FAX）、さらにそれらにTiNコーティングを施したエンドミル（G-STD、G-FAX）について、各種被削材に対する切削性能を示す。TiNコー ティングを施したものは、プラスチック金型で多用される高硬度なプレハードン鋼（NAK80）に対しても切削性能が極めて良好であることがわかる。G- STDとG-FAXの比較から、同じコーティングであっても母材材質の違いにより２倍前後の性能差が生じる。また、切削速度の影響をみると、無処理品は切 削速度が高くなると切削性能は極端に低下するが、TiNコーティングを施したものはその低下が鈍い。このことは、高速切削が可能であることを示している。

【図】

図１　工具材質とコーティングによる切削長比較

出典：「金型加工における高能率加工用エンドミル」、「機械と工具　35巻　３号」、（1991年３月）、森内忠義著、工業調査会発行、16頁　図２　工具材質とコーティングによる切削長比較

【応用分野】

金型のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　３号｣、（1991年３月）、森内忠義著、工業調査会発行、14頁～19頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－２　コーテッド超硬合金工具（ドリル、エンドミル）（２－２－２、３－１－１、４－２－３、５－２－７、６－１－２、７－２－１、７－２－３、８－１－２、８－１－３）

【技術内容】

高速・高能率条件や高硬度材の切削特性に優れた（Ti,Al）Nコーテッド超硬合金ドリルと超硬合金エンドミルについて述べる。

（１）（Ti,Al）Nコーテッド超硬合金ドリル

一般に良く用いられる鋼用の超硬合金ドリルを開発した。図１に形状の特徴を示す。ドリル先端部に副溝を付けたため先端心厚が薄く食付き 性が良い。超硬合金素材はP30相当のドリル専用の素材を開発した。超微粒粉末を主原料としており、高強度・高靭性で、耐摩耗性と耐欠損性にも優れている ため、高硬度材の切削に適している。

穴あけテストの結果によれば、新膜質の（Ti,Al）N膜をコーティングし た超硬合金ドリルは従来のTiN膜に比べ約２～３倍の寿命が あった。図２に切削速度と穴あけ数の関係を示す。切削速度が30m/minの場合、（Ti,Al）Nコーテッド超硬合金ドリルの穴あけ数はTiNコーティ ングの2.4倍である。切削速度が増加するにつれ性能差が拡大し80m/minの場合では3.2倍の寿命になる。

（２）（Ti,Al）Nコーテッド超硬合金エンドミル

コーテッド超硬合金エンドミルにてS50Cを高速条件で切削し試験を行った。ドリルのときと同様に（Ti,Al）Nコーティングは高速 条件になるほど摩耗量が減少する傾向を示した。焼入れ後のSKD61を汎用形状の超硬合金エンドミルで側面加工した結果を図３に示す。（Ti,Al）N コーティングは摩耗が小さく安定し寿命はTiNコーティングの３倍になった。HRC60以上の高硬度材に対しては、剛性と耐チッピング性を向上させるた め、すくい角と刃数を増加させた。

【図】

図１　被削材硬さに対応した超硬合金ドリルの形状

出典：「最近の切削工具の動向：コーテッド工具－ドリル、エンドミル」、「精密工学会誌　61巻　７号」、（1995年７月）、山田保之、池田孜著、精密工学会発行、780頁　表１　被削材硬さに対応した超硬ドリルの形状

図２　切削速度と穴あけ数の関係

出典：「最近の切削工具の動向：コーテッド工具－ドリル、エンドミル」、「精密工学会誌　61巻　７号」、（1995年７月）、山田保之、池田孜著、精密工学会発行、780頁　図７　切削速度と穴あけ数の関係

図３　コーテッド超硬合金エンドミルの切削性能

出典：「最近の切削工具の動向：コーテッド工具－ドリル、エンドミル」、「精密工学会誌　61巻　７号」、（1995年７月）、山田保之、池田孜著、精密工学会発行、781頁　図11　コーテッド超硬エンドミルの切削性能

【応用分野】

穴あけ加工／エンドミル加工

【出典／参考資料】

「精密工学会誌　61巻　７号」、（1995年７月）、山田保之、池田孜著、精密工学会発行、778頁～782頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－３　複合コーティングエンドミル（２－２－２、４－２－３、６－１－１、６－２－３h、８－１－２、８－１－３、８－１－４）

【技術内容】

難削材の切削加工に適した複合コーティングエンドミルを開発した。工具の摩耗と構成刃先の抑制、工具への冷間溶着の低減、仕上げ面粗さの向上、切削抵抗の低減などが図れる。

本コーティングはTiCN系のコーティングに相当する。従来のTiNコーティングに比べ表面硬さが高く摩擦係数が小さいことから引掻き 摩耗に強い。コーティング膜の密着性を良くするため、超硬合金の中でもタングステンカーバイト（WC）粒子が細かくばらつきの無いものを選択し、硬さHRC91.2、抗折力350Kgf/mm2以上で、WC粒子径0.8μmの超硬合金を採用した。

プリハードン鋼（HPM50、HRC40） は家電、OA機器など仕上げ面重視のプラスチック金型に使用され、金 型の仕上げ面に対する要求も厳しい。本コーティングと従来の複合コーティングを用いHPM50を切削したときの加工底面の粗さを図１に示す。本コーティン グは、切削長28mまでチッピングの発生が無く安定した切削を保ち、底面の粗さはRmax2～2.5μmで変化がなかった。また、 切削長28m後の外周摩耗は僅かに0.02mmであった。他方、従来の複合コーティングは溶着とチッピングが大きく摩耗を測定できなかった。本コーティン グのエンドミルでは、一般的条件下でノンコート超硬合金エンドミルの４～５倍の加工能率が期待できる。

SKD11に対する外周逃げ摩耗量を測定した結果、本コーティングエンドミルの摩耗量はノンコートエンドミルの１／３、TiNコートの１／２と高い耐摩耗性を示した。SUS304の側面切削でも切削長50mの時点でノンコート品の約４倍の耐摩耗性を発揮した。

【図】

図１　底面粗さ比較グラフ

出典：「難削材のための切削工具－エンドミル加工、複合コーティング「UTコート」｣、｢機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、金垣政夫著、工業調査会発行、92頁　図２　底面粗さ比較グラフ

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　37巻　９号」、（1993年９月）、金垣政夫著、工業調査会発行、90頁～94頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－４　S40CのCVDコーティング材質による湿式正面フライス切削（５－２－３、４－２－２、２－１－２、６－１－２、７－２－３、８－１－２）

【技術内容】

本例は、鋼の湿式フライス加工においてPVDコーティング工具をCVDコーティング工具に切り替えたことで寿命延長に成功した事例であ る。耐熱亀裂性、耐摩耗性に優れたアルミナコーティング工具を用いることにより、従来のPVDコーティング工具では熱亀裂によるチッピング、欠損により短 寿命となっていた鋼の湿式フライス加工において４倍の寿命延長を達成した。

S40C製の自動車の足回り部品の幅決め加工（図１参照）において、CVDコーティング（アルミナコーティング）工具とPVDコーティング（TiCNコーティング）工具を使用し、所定の切削条件（図２参照）でそれらの工具の寿命を比較した。結果を以下にまとめる。

（１）チップ交換までの加工台数は、PVDコーティング工具の場合には2000台であるが、CVDコーティング工具の場合には8000台となり、寿命が４倍となった。

（２）PVDコーティング工具で2000台まで加工すると、熱亀裂から切れ刃のチッピング、欠損が発生するが、CVDコーティング工具では8000台加工しても熱亀裂が小さく、欠損はなく、正常摩耗の状態で定数交換ができた。

工作物の加工個所を図１に示す。また使用工具と切削条件を図２に、使用工具の形状・寸法を図３に示す。

【図】

図１　工作物と加工箇所

出典：「S40CのCVDコーティング材質による湿式正面フライス切削」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2270」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図１　工作物と加工箇所

図２　使用工具と切削条件

出典：「S40CのCVDコーティング材質による湿式正面フライス切削」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2270」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図３　使用工具の形状、寸法

出典：「S40CのCVDコーティング材質による湿式正面フライス切削」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2270」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

【応用分野】

機械構造用炭素鋼の正面フライス削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2270」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－５　ダイヤモンドコーティングドリルの特性とその活用（３－１－１、４－２－１、８－２－１、８－２－２、８－４－１、８－４－４）

【技術内容】

非鉄、非金属の穴あけ加工に対し耐摩耗性を発揮するダイヤモンドコーティングドリルについて、特性、加工事例、および活用法を説明した。

ドリルやエンドミルなど形状が複雑な工具の場合、ダイヤモンド単結晶体や焼結体では成形加工が困難なことからダイヤモンドの適用が遅れていたが、気相合成法（CVD法）が開発され適用が可能になった。

ダイヤモンドと母材の親和性、熱膨張係数の差などを検討し、母材には密着性の高いK種超硬合金を使用した。

ダイヤモンドコーティング工具は、非鉄金属あるいは非金属で刃先温度が上がらない条件下での使用に限られる。適用被削材の代表はアルミ合金であり、銅合金、繊維強化プラスチック、グラファイト、セラミックス仮焼結体などの加工にも適する。

ダイヤモンドコーティングドリルの場合も同じく母材にはK種超硬合金を用い、先端をバインダが含まれない100％ダイヤモンドでコー ティングしている。ドリルに適するように２段平面研削とした。加工現場での事例を図１に示す。自動車部品材料として注目されるハイシリコンアルミ合金の穴 あけ加工では、超硬ドリルの50倍の長寿命が得られる。摩耗はほとんど認められず、溶着は皆無であった。

ダイヤ モンドコーティングドリルの推奨切削条件は、アルミ合金の場合、速度V=40～200m/min、送りf=0.05mm/rev であり、広範囲の切削条件での加工が可能である。ハイシリコンアルミ合金に対し、V=200m/min以上においても剥離や溶着がなく、安定した穴あけが 可能であることを確認している。

【図】

図１　ダイヤモンドコーティングドリルの切削事例

出典：「ダイヤモンドコーティングドリルの特性とその活用法」、「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、関口徹著、大河出版発行、88頁　表３　ダイヤモンドコーティングドリルの切削事例

【応用分野】

非鉄金属、非金属の穴あけ加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　34巻　10号｣、（1993年10月）、関口徹著、大河出版発行、86頁～90頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－５　ダイヤモンド状カーボンによるドリルへのコーティング効果（３－１－４、４－１－１、６－１－２、８－１－４）

【技術内容】

ダイヤモンド状カーボン膜（以下i-C膜と示す。）を工具にコーティングし、その効果を調べた。比較のため、無コーティングの工具を試 験に供した。使用した工具はセンタードリル（SKH51製）であり、形状および寸法を図１に示す。加工装置はNC立フライス盤であり、切削条件は回転数 1,600rpm、送り速度0.05mm/z、切込み５mm、切削油剤なしである。被削材はSUS304である。

センタードリルを用いて穴あけ加工したときの穴あけ回数と摩耗幅の関係を図２に示す。難加工材であるSUS304に対して、i-C膜の 顕著な効果が認められた。無コーティングドリルの場合は加工の初期段階から摩耗が激しく、穴あけ回数が30回の段階において使用不可となった。しかし、i -C膜のコーティングを施したものは50回の加工後においても摩耗幅は小さく、十分に使用可能な状態であった。これはカーボン独自の特性である潤滑作用が 寄与していると考えられる。

【図】

図１　センタードリルの形状および寸法

出典：「DLC被覆センタードリルによるSUS304の穴あけ性能」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1938」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図１　試験に用いたSKH51製センタードリルの仕様

図２　SUS304を穴あけ加工したときの穴あけ回数と摩耗幅の関係

出典：「DLC被覆センタードリルによるSUS304の穴あけ性能」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1938」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図２　穴あけ回数と摩耗幅の関係

【応用分野】

穴あけ加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1938」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２～２／２頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－６　鋼の高速荒加工用多層コーティング工具（２－１、２－２、４－３、４－４、４－６、６－１－２、６－２－１、７－２－１、７－２－３、８－１－２、８－１－３）

【技術内容】

主にコーティング材種に着目し、高速切削の現状と経済性、切削速度と工具交換頻度との関連について述べ、高速切削のための工具材料と切削条件を解説した。

近い将来に実現化が予測される鋼の高速切削V=500m/minの実験データを図１に示す。サーメット、セラミックス、cBNはいずれ も欠損などで短時間で寿命に達したが、有望なのはコーティング材種であった。発熱量を抑えるため切削油剤の使用とポジティブな切れ刃の必要性もわかった。

図２は鋼の旋削における高速域のV-T線図、図３（a）は鋼のフライス切削における高速域のV-T線図である。超硬材種をコーティング やサーメットに変更することにより寿命延長が図られることがわかる。図３（b）はフライス切削における刃形の比較におけるV-T線図である。すくい角 13°のSE445形の正面フライスは、すくい角５°のP425の正面フライスより長寿命を得ることができる。これは、すくい角の大きな工具（切れ味の良 い工具）は切削抵抗が小さく発熱量が少ないので刃先の軟化摩耗が抑制されるためである。

コーティング超硬合金のコーティング材種には鋼用と鋳鉄用がある。現在のコーティング材種は硬質物質の中で最も硬いTiCと熱的に最も安定したAl2O3を多層コーティングしたものが主流で、旋削の高速荒加工用として威力を発揮している。

【図】

図１　V=500m/minでの予測実験

出典：｢最近の高速切削技術の動向とその実用化｣、｢ツールエンジニア　32巻　４号｣、（1991年４月）、笈川茂一著、大河出版発行、86頁　図３　V=500m/minでの予測実験

図２　旋削における高速切削と工具寿命

出典：｢最近の高速切削技術の動向とその実用化｣、｢ツールエンジニア　32巻　４号｣、（1991年４月）、笈川茂一著、大河出版発行、86頁　図４　旋削における高速切削と工具寿命（工具材種の比較）

図３　フライス切削における高速切削と工具寿命

出典：｢最近の高速切削技術の動向とその実用化｣、｢ツールエンジニア　32巻　４号｣、（1991年４月）、笈川茂一著、大河出版発行、86頁　図５　フライス切削における高速切削と工具寿命

【応用分野】

高速切削による旋削加工／フライス加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　32巻　４号｣、（1991年４月）、笈川茂一著、大河出版発行、83頁～87頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－６　複合多層コーティングエンドミル（２－２－２、４－２、５－２－７、６－１－１、８－１－３、８－１－４、８－２－２）

【技術内容】

コーティッド超硬合金ソリッドエンドミルのコーティング材種の違いによる切削性能の差異について解説した。特に、新開発のプラチナ色の複合多層コーティングの性能を紹介した。

市販の超硬合金エンドミルは無処理品とTiNコーティングが主流である。コーティング膜を世代別にみると、第１世代のTiN、TiCなどの単層、第２世代のTiN、TiCの２層または多層コーティング、第３世代の複合多層コーティングに分類できる。

プラチナ色をイメージした複合多層コーティングの超硬合金ソリッドエンドミルを紹介する。複合多層コーティングにより機能的な膜を組合 せ、単層では実現できない耐摩耗性や耐熱性に優れた機能を引出している。本コーティングエンドミルの切削性能を図１に示す。従来の単層コーティング品に比 べ約２倍、無処理品との比較では10倍程度の性能差が見られる。

本コーティングエンドミルでは切削速度が高速になるにつれ一般に工具寿命が延びることが注目される。これはハイスエンドミルとは異なった現象であり、高温硬さが高いことと共に塑性流動抵抗が減少するためと考える。

本コーティングエンドミルでは被削材の硬さの影響がほとんど現れなく、切削速度に対する影響も極めて小さい。プレハードン化あるいは難削材化した金型材に対して高能率加工が可能であることを示している。

【図】

図１　プラチナ色複合多層コーティングエンドミルの切削性能

出典：「金型加工における高能率加工用エンドミル」、「機械と工具　35巻　３号」、（1991年３月）、森内忠義著、工業調査会発行、18頁　図６　プラチナコーティングエンドミルの切削性能

【応用分野】

金型のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　３号」、（1991年３月）、森内忠義著、工業調査会発行、14頁～19頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－６　ステンレス鋼対応コーテッド超硬合金工具（１－３、４－２－２、６－１－１、７－１－１、８－１－４）

【技術内容】

ステンレス鋼の低速領域での旋削加工を専用として開発したコーテッド超硬合金バイトについて述べた。

本チップは、ステンレス鋼切削時の切り込み境界部の損傷防止に有効な超強靭超硬合金を母材とし、熱的安定性が高く耐溶着性にも優れる Ti化合物をコーティングしている。コーティング膜が薄いため切れ刃のホーニング量を小さくすることが可能であり、その結果、切削抵抗が減少し、耐チッピ ング性能も良い。

ステンレス鋼SUS304を旋削加工したときの各工具材種の摩耗量を図１に示す。本チップ （US735）が低速切削で顕著な性能を発揮 することが確認できる。高速切削ではM20相当のコーティング超硬合金に劣るが、ステンレス加工で重要な寿命判定基準の一つである切り込み境界部の損傷状 態については、ほかの工具材種を大きく凌ぎ加工硬化層に対する切削性能の良さを示している。

チップブレーカはステンレス鋼などの難削材加工用に開発された15°と25°の２段のすくい角を有するハイレーキ刃形のブレーカが良い。ステンレス鋼の加工に有効な切削抵抗の減少、切削熱の低下に寄与する。

【図】

図１　V=120,180m/minにおける各工具材種の摩耗進行

出典：｢ステンレス鋼対応コーテッド超硬合金「US735」と汎用ボーリングバー「スーパービビランバー」｣、｢機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、明石洋一著、工業調査会発行、30頁　図２　V=120,180m/minにおける各工具材種の摩耗進行

【応用分野】

ステンレス鋼の旋削加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、明石洋一著、工業調査会発行、28頁～32頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－７　２成分窒化膜コーテッド超硬合金エンドミル（２－２－２、４－２、６－１－１、７－１－１、８－１－２）

【技術内容】

高速切削や高硬度材の切削加工の要求に応えるため、２成分窒化膜でコーティングした小径ソリッド型の超硬合金エンドミルを開発した。

２成分窒化膜コーティングが従来のTiNコーティングに比べ、耐摩耗性、耐剥離性、耐高温酸化性に優れることを測定結果から明らかにした。

同コーティングの特性を活かすため、母材の超硬合金素材には独自に開発した極超微粒子超硬合金を採用している。硬度HRA91.5、抗折力400Kg/mm２を有し粉末ハイスに近い靭性を有している。超硬合金の優れた靭性とコーティングの特性により、従来の超硬合金エンドミルに比べ耐摩耗性に優れチッピングが少ないエンドミルを実現した。

本エンドミルの耐摩耗性をS50Cの切削実例で示す（図１）。切削速度が80m/minと他のエンドミルより高速であるにもかかわら ず、同一摩耗で判定する工具寿命はノンコーティング品の５倍以上、TiNコーティング品の約２倍であることがわかる。本エンドミルはS50Cなどの一般鋼 材では高速切削になるほど耐摩耗性が向上し摩耗量が少なくなる特徴を持つ。

プレス金型材料などのSKD11での切削実例を図２に示す。本エンドミルは摩耗が少なく、異常摩耗、チッピングを全く生じなかった。

【図】

図１　S50Cでの切削実例

出典：「ミラクルエンドミルとその使い方｣、｢機械と工具　35巻　９号｣、（1991年９月）、山田保之、青木太一、北浦精一郎著、工業調査会発行、41頁　図４　ミラクルエンドミルのS50Cでの切削実例

図２　SKD61（HRC52）での切削実例

出典：｢ミラクルエンドミルとその使い方｣、｢機械と工具　35巻　９号｣、（1991年９月）、山田保之、青木太一、北浦精一郎著、工業調査会発行、42頁　図７　ミラクルエンドミルのSKD61（HRC52）での切削実例

【応用分野】

鋼のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　９号｣、（1991年９月）、山田保之、青木太一、北浦精一郎著、工業調査会発行、40頁～43頁