JP3537367B2 - フライス工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイヤモンド砥粒を
用いたフライス工具、とくに重研削と仕上げ研削を同時
に行うことのできるフライス工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳造合金やセラミック成形体など
の表面加工を行うフライス工具として、超硬合金製のチ
ップとともに、ダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒などの超
砥粒を用いたチップ、あるいは砥粒層を形成した工具が
使用されている。

【０００３】たとえば、特公昭５９−５０４４９号公報
には、仕上切削用切刃として、チップ本体の刃先部にダ
イヤモンド粉末を高温高圧下で焼結してなる多結晶ダイ
ヤモンド製刃先片をろう付けした正面フライスカッター
が記載されている。このフライスカッターによれば、従
来の超硬チップのみによるフライスカッターに比べてそ
の寿命を大幅に向上でき、長時間使用しても、常に所期
通り良好な切削面を得ることができるとされている。

【０００４】また、特開昭６１−２６５２０７号公報に
は、切れ刃部にダイヤモンド砥粒を鍍金法により付着さ
せた電着フライス工具が記載されている。このフライス
工具によれば、脆弱な材料の切削効率の向上をはかるこ
とができるとされている。

【０００５】ところで、たとえばアルミ鋳造合金の表面
加工においては、最終製品の形状寸法との関係から、重
研削と仕上げ研削の両方の加工を必要とする部分があ
る。このような部分の加工を行うには、重研削と仕上げ
研削のそれぞれに適した別々のフライス工具が使用され
ている。上記の特公昭５９−５０４４９号公報に記載の
フライス工具は、刃先がダイヤモンド焼結体製であるの
で、耐摩耗性に優れ寿命が長いが、切刃が大きいために
重研削には適しているが仕上げ研削には適さないもので
ある。特開昭６１−２６５２０７号公報に記載のフライ
ス工具は、刃先がダイヤモンド砥粒を電着により密に固
着した砥粒層であるので、仕上げ研削には適しているが
重研削には適さないものである。

【０００６】重研削加工と仕上げ研削加工とでは、それ
ぞれの加工に適した砥粒の粒度、砥粒どうしの間隔があ
る。特公昭５９−５０４４９号公報や特開昭６１−２６
５２０７号公報に記載のフライス工具では、一つの工具
のなかで砥粒の粒度や間隔を変えることができないの
で、必然的に重研削か、または仕上げ研削のいずれかの
加工専用の工具とならざるを得ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】他方、コンクリート、
岩石などの硬質材料の重研削または仕上げ研削用に、ダ
イヤモンド砥粒を基材にろう付けした工具がある。たと
えば特開平６−２１０５７１号公報に、ディスク状の支
持体の肉厚を外周部に向けて減少させた肉厚減少領域
に、ダイヤモンド砥粒をはんだにより結合させた工具が
記載されている。この工具においては、砥粒は所定のピ
ッチだけ相互に離間して配置され、カッターディスクお
よび溝加工用フライスとして効果的に使用可能であると
されている。

【０００８】しかし、この工具の場合も、砥粒からなる
切刃の大きさが支持体表面の全面においてほぼ均一なた
め、砥粒の作用は重研削または仕上げ研削のどちらかに
なってしまい、一つの工具で重研削と仕上げ研削の両方
の作用を果たすことはできない。すなわち、砥粒配置の
ピッチが大きいと砥粒は重研削に作用し、その結果、加
工精度が低下する。他方、砥粒配置のピッチが小さいと
砥粒は仕上げ研削に作用し、その結果、加工能率が低下
することになる。

【０００９】本発明が解決すべき課題は、アルミニウム
合金やアルミニウム複合材料などの加工用フライス工具
において、一つの工具で重研削と仕上げ研削を同時に行
うことを可能とすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のフライス工具
は、カップ状の台金の端面に刃先部を構成したフライス
工具であって、前記端面の外周部寄りの部分に傾斜部を
形成し、この傾斜部を重研削用領域として硬質素材を取
り付け、前記端面の平坦部を仕上げ研削用領域としてダ
イヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒などの超砥粒を配設したこ
とを特徴とする。

【００１１】本発明のフライス工具は、刃先部を重研削
用領域と仕上げ研削用領域に分け、重研削用領域には重
研削に適した条件で硬質素材を取り付け、仕上げ研削用
領域には仕上げ研削に適した条件で砥粒を配設すること
により、一つの工具で重研削と仕上げ研削の両方の加工
を同時に行うことができる。

【００１２】ここで、重研削用領域に取り付ける硬質素
材としては、ダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒を２５
体積％以上含有する焼結体と超硬合金のいずれか単独ま
たは両者の混合体を用いることができる。重研削では切
刃が大きいこと、高い負荷と衝撃に耐えることなどの特
性が要求されるので、前記のような焼結体を用いること
で、大きな切り込みで粗取りする重研削が可能となる。

【００１３】ダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒を２５
体積％以上含有する焼結体としては、たとえばＷＣを２
０〜７０体積％、Ｃｏを４〜１５体積％、ダイヤモンド
砥粒を２５〜７５体積％含有する焼結体を用いることが
できる。これらの焼結体を製作するには、ダイヤモンド
砥粒とＷＣの含有率を大きくすることにより、耐摩耗性
に優れた焼結体を製作することができる。超硬合金とし
ては、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｔ
ｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系などの超硬合金を用いることがで
きる。

【００１４】硬質素材を台金端面の傾斜部に取り付ける
には、活性金属ろう材で傾斜部の表面に直接ろう付けす
るか、または傾斜部の所定の位置に凹部を形成して埋め
込み、ろう付けすることにより取り付けることができ
る。

【００１５】仕上げ研削用領域では切刃が小さいこと、
良好な加工面が得られることなどの特性が要求されるの
で、ダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒などの超砥粒を、た
とえば粒径の小さい砥粒を用いる、砥粒の配設間隔を小
さくするなどして、仕上げ研削に適した条件で配設す
る。

【００１６】具体的には、砥粒粒径を０．１〜０．３ｍ
ｍの範囲とし、砥粒の配設間隔を砥粒粒径の４〜８倍の
範囲とするのがよい。砥粒粒径が０．３ｍｍを超えると
食い込みが大きくなって面粗さが大きくなり、０．１ｍ
ｍ未満では砥粒の突出量が小さくなってやはり面粗さが
大きくなる。砥粒配設間隔が砥粒粒径の８倍を超えると
加工面全体が均一に加工されず、面粗さが悪くなり、４
倍未満であると放熱性や切粉の排出能力が悪くなる。ま
た、仕上げ研削用領域の砥粒が加工面に対して均一に当
たるように、砥粒の高さを一様に揃えることが望まし
い。高さ揃えはツルーイングを施すことによって得られ
る。

【００１７】砥粒の配設を１層にするか、２層あるいは
３層以上にするかは、フライス工具の用途によって決め
ることができる。たとえば、加工面の精度を重視する場
合は１層が適しており、加工面の精度と工具寿命の両方
を必要とする場合は２層が適しており、工具寿命を重視
する場合は３層以上の多層が適している。ろう付けの方
法は、従来公知の方法により行うことができ、Ｔｉ、Ｔ
ａ，Ｖなどの活性金属を含有したろう材やＮｉ−Ｃｒ系
などの自溶性合金を用いて固着する。

【００１８】本発明になるフライス工具は、たとえば以
下のような工程により製作される。 ・台金の端面の外周部寄りの部分に傾斜部を形成する。 ・傾斜部の所定の位置に凹部を形成する。 ・この凹部に活性金属含有ろう材を充填する。 ・硬質素材を埋め込む。 ・台金端面の平坦部にペースト状のチタン入り銀ろう材
を塗布し、粒径２５０μｍのダイヤモンド砥粒を１．８
ｍｍ間隔で配置する。 ・非酸化性雰囲気中で加熱し、ダイヤモンド砥粒を台金
上に固着させる。 ・平坦部にツルーイングを施し、平坦部における砥粒高
さを揃える。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態であるフ
ライス工具を示す斜視図、図２は図１のフライス工具の
刃先部の拡大断面図である。

【００２０】フライス工具１０は、カップ型の台金１１
の端面の外周部寄りの部分に傾斜部１２を形成し、傾斜
部１２を重研削用領域１３として硬質素材１４を取り付
け、端面の平坦部１５を仕上げ研削用領域１６として仕
上げ研削に適した条件でダイヤモンド砥粒１７を配設し
たものである。

【００２１】台金１１は、全体形状が短い筒状をした鋼
製の台金であり、底部中央部に電動工具の回転軸に取り
付けるための取り付け用孔１１ａを設けている。工具各
部の寸法は、台金１１の外径１００ｍｍ、内径７８ｍ
ｍ、傾斜部１２の幅５ｍｍ、傾斜部１２の傾斜角２０
度、平坦部１５の幅６ｍｍ、台金１１の全体高さ５０ｍ
ｍである。

【００２２】重研削用領域１３の傾斜部１２には、硬質
素材１４として粒径４００μｍのダイヤモンド砥粒５０
体積％とＷＣ４８体積％とＣｏ２体積％の混合焼結体の
チップが周方向に等間隔に８個取り付けられ、仕上げ研
削用領域１６の平坦部１５には粒径２５０μｍのダイヤ
モンド砥粒１７が１．８ｍｍ間隔で配置され、Ｔｉ含有
ろう材で固着されている。

【００２３】このようにフライス工具１０は、重研削に
適した硬質素材１４を取り付けた重研削用領域１３と、
仕上げ研削に適した条件でダイヤモンド砥粒を配設した
仕上げ研削用領域１６とで刃先部を構成しているので、
一つの工具で重研削と仕上げ研削の両方の加工を同時に
行うことができる。たとえば図３に示すように、アルミ
鋳造合金２０の表面加工において、フライス工具１０を
回転させながら図中の左方向に送ることによって、アル
ミ鋳造合金２０は重研削用領域１３で表面を深く研削除
去され、ついで仕上げ研削用領域１６で表面が仕上げ研
削される。

【００２４】

【実施例】本実施形態のフライス工具（発明品）と、台
金の基本形状が図１と同じで傾斜部と平坦部の両方にダ
イヤモンド砥粒を電着により固着させたフライス工具
（比較品）およびダイヤモンド焼結体チップ付きのフラ
イス工具（従来品）とを用いて研削試験を行った。 〔試験条件〕 使用機械：大隈 立軸フライス盤 回転速度：８０００ｍｉｎ^-1 切り込み量：３．０ｍｍ／ｐａｓｓ 被削材：アルミダイキャスト合金（ＡＤＣ−４０）

【００２５】〔試験結果〕表１に研削能力の指標である
消費電力、工具耐用度および研削面の面粗さを示す。

【表１】 消費電力および工具耐用度は従来品を１００としたとき
の指標で示す。

【００２６】表１からわかるように、発明品は比較品お
よび従来品に比して消費電力は１０〜３６％減、耐用度
は１．１〜２．７倍で研削能力、工具寿命とも優れてい
る。また、仕上げ研削面の粗度も小さく、加工精度も優
れている。なお、本試験は仕上げ研削用である比較品に
合わせて切り込み量を設定しているが、発明品の場合は
重研削兼用であるので実際には切り込み量を大きくする
ことができるため、総合的な研削能力はさらに高いもの
となる。

【００２７】図４は１回転あたりの送り速度を変えた場
合の各工具ごとの消費電力と面粗さを示すグラフであ
る。図中、実線は消費電力を、破線は面粗さをそれぞれ
表す。同図からわかるように、発明品はどの送り速度に
おいても消費電力、面粗さとも良好な成績であった。

【００２８】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。

【００２９】（１）刃先部を重研削用領域と仕上げ研削
用領域に分け、重研削用領域には重研削に適した条件で
硬質素材を取り付け、仕上げ研削用領域には仕上げ研削
に適した条件で砥粒を配設することにより、一つの工具
で重研削と仕上げ研削の両方の加工を同時に行うことが
できる。

【００３０】（２）重研削用領域に取り付ける硬質素材
として、ダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒を２５体積
％以上含有する焼結体と超硬合金のいずれかまたは両者
の混合体を用いることにより、切り込み量の大きな重研
削を行うことができる。

【００３１】（３）仕上げ研削用領域の砥粒の粒径と配
設間隔を特定の範囲に設定することにより、良好な面粗
さを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態であるフライス工具を示す
斜視図である。

【図２】 図１のフライス工具の刃先部の拡大断面図で
ある。

【図３】 図１のフライス工具の使用状態を示す図であ
る。

【図４】 研削試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ フライス工具 １１ 台金 １１ａ 取り付け用孔 １２ 傾斜部 １３ 重研削用領域 １４ 硬質素材 １５ 平坦部 １６ 仕上げ研削用領域 １７ ダイヤモンド砥粒 ２０ アルミ鋳造合金

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−202276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−121890（ＪＰ，Ａ) 特開2000−326234（ＪＰ，Ａ) 特開2001−79772（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−42064（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−92509（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23C 5/06 B24D 3/00 320

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カップ状の台金の端面に刃先部を構成し
   たフライス工具であって、前記端面の外周部寄りの部分
   に傾斜部を形成し、この傾斜部を重研削用領域として、
   ダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒を２５体積％以上含
   有する焼結体と超硬合金のいずれか単独または両者の混
   合体とした硬質素材を間隔をあけて取り付け、前記端面
   の平坦部を仕上げ研削用領域としてダイヤモンド砥粒や
   ＣＢＮ砥粒などの超砥粒を配設したフライス工具。
2. 【請求項２】 前記仕上げ研削用領域に配設する超砥粒
   の砥粒粒径を０．１〜０．３ｍｍの範囲とし、砥粒の配
   設間隔を砥粒粒径の４〜８倍の範囲とした請求項１記載
   のフライス工具。