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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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