(57)【要約】【課題】耐熱合金を高速でかつ安定して切削加工できる切削装置を提供する。【解決手段】本開示は、耐熱合金製の被削材を切削する装置である。切削装置は、セラミック製のインサートを有する切削工具と、切削工具と被削材との間の相対的な切削速度を制御する制御部と、を備える。切削点温度が前記被削材の融点となる、切削工具と被削材との間の相対的な最小切削速度を基準切削速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、制御部は、切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とする。【選択図】図５
2020110919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱合金製の被削材を切削する装置であって、
セラミック製のインサートを有する切削工具と、
前記切削工具と前記被削材との間の相対的な切削速度を制御する制御部と、
を備え、
切削点温度が前記被削材の融点となる、前記切削工具と前記被削材との間の相対的な最小切削速度を基準切削速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、前記制御部は、前記切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とする、切削装置。
【請求項２】
耐熱合金製の被削材を切削する方法であって、
セラミック製のインサートを備えた切削工具により前記被削材を切削する工程を備え、
前記切削する工程において、切削点温度が前記被削材の融点となる、前記切削工具と前記被削材との間の相対的な最小切削速度を基準切削速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、前記切削工具と前記被削材との間の相対的な切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とする、切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、切削装置、及び切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｉ基合金、チタン合金等の耐熱合金に対する切削加工は、一般に超硬合金製のインサートを有する工具を用いて行われる。この切削加工は、断続的な切削であるミリングの場合でも、４０ｍ／ｍｉｎ程度の低速領域で行われている。
【０００３】
これに対し、超硬合金よりも耐熱性の高いセラミック製のインサートを用いて、８００ｍ／ｍｉｎの高速領域で切削加工する試みがあり、その実用化も始まっている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Norikazu Suzuki, Risa Enmei, Yohei Hashimoto, Eiji Shamoto, and Yuki Hatano, “Tool failure Mechanism in High-Speed Milling of Inconel 718 by Use of Ceramic Tools”, International Journal of Automation Technology, Vol.8, No.6, PP. 837-846, 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載されるように、セラミック製のインサートを用いた耐熱合金の高速切削では、セラミックの脆性に起因して、インサートに欠損が生じやすい。そのため、安定した切削加工が困難である。また、インサートの寿命が短くなり、頻繁な工具交換が必要となる。
【０００６】
さらに、従来の方法で８００ｍ／ｍｉｎ以上の高速領域で切削を行うと、図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに示すように、高速になるほどインサートに欠損が生じやすくなる。なお、図１０Ａは、切削速度８００ｍ／ｍｉｎ、図１０Ｂは、切削速度１２００ｍ／ｍｉｎ、図１０Ｃは、切削速度１５００ｍ／ｍｉｎで、それぞれインコネル（登録商標）７１８に対し材料除去体積が約１６ｃｃの切削を行った後のインサートの刃先である。
【０００７】
本開示の一局面は、耐熱合金を高速でかつ安定して切削加工できる切削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様は、耐熱合金製の被削材を切削する工具である。切削工具は、セラミック製のインサートを備える。インサートの切削速度ベクトル及び切れ刃稜線に直交する直線と、インサートのすくい面とがなす垂直すくい角は−５５°以上−１０°以下である。
【０００９】
従来の超硬合金製のインサートを用いた耐熱合金の切削においては、垂直すくい角を正の側に比較的大きくすることが望ましいとされている。これに対し、発明者らは、鋭意検討した結果、セラミック製のインサートを用いる場合には、垂直すくい角を−５５°以上−１０°以下とすることで、欠損が防止されることを見出し、本開示に至った。
【００１０】
すなわち、本開示の構成によれば、上述のインサートにおける垂直すくい角を−５５°以上−１０°以下とすることにより、耐熱合金を例えば１０００ｍ／ｍｉｎ以上の超高速領域でも安定して切削加工することができる。
【００１１】
本開示の一態様では、耐熱合金は、Ｎｉ基合金又はチタン合金であってもよい。このような構成によれば、Ｎｉ基合金又はチタン合金製の被削材に対する超高速領域でのより安定した切削加工が実現される。
【００１２】
本開示の一態様では、インサートは、略円柱状又は略円錐状であり、かつ回転可能に支持されてもよい。このような構成によれば、回転によりインサートの被削材との接触箇所が変化するため摩耗が分散する。そのため、インサートの寿命を延ばすことができる。
【００１３】
本開示の別の態様は、耐熱合金製の被削材を切削する装置である。切削装置は、セラミック製のインサートを有する切削工具と、切削工具と被削材との間の相対的な切削速度を制御する制御部と、を備える。また、切削点温度が被削材の融点となる、切削工具と被削材との間の相対的な最小切削速度を基準切削速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、制御部は、切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とする。
【００１４】
発明者らは、さらに鋭意検討した結果、セラミック工具による切削速度が一定以上になると、耐熱合金の切削における切削点温度が飽和することを見出した。この発見に基づき、発明者らは、切削速度を一定以上とすることでインサートの摩耗量が低減することを予測し、実験的に実証して本開示に至った。
【００１５】
すなわち、本開示の構成によれば、切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とすることにより、従来よりも高速の領域で耐熱合金の切削を安定して行うことができる。また、インサートの摩耗量の低減によりインサートの寿命を延ばすこともできる。なお、ここで言う「寿命」とは、インサートが所定の摩耗量に至るまで又はインサートが欠損を起こすまでの切削距離又は被削材の除去量を指し、切削時間を指すものではない。
【００１６】
本開示の別の態様は、耐熱合金製の被削材を切削する方法である。切削方法は、セラミック製のインサートを備えた切削工具により被削材を切削する工程を備える。切削する工程において、インサートの切削速度ベクトル及び切れ刃稜線に直交する直線と、インサートのすくい面とがなす垂直すくい角を−５５°以上−１０°以下とする。
【００１７】
このような構成によれば、インサートにおける上記垂直すくい角を−５５°以上−１０°以下とすることにより、耐熱合金を例えば１０００ｍ／ｍｉｎ以上の超高速領域でも安定して切削加工することができる。
【００１８】
本開示の別の態様は、耐熱合金製の被削材を切削する方法である。切削方法は、セラミック製のインサートを備えた切削工具により被削材を切削する工程を備える。切削する工程において、切削点温度が被削材の融点となる、切削工具と被削材との間の相対的な最小切削速度を基準切削速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とする。
【００１９】
このような構成によれば、切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とすることにより、従来よりも高速の領域で耐熱合金の切削を安定して行うことができる。また、インサートの摩耗量の低減によりインサートの寿命を延ばすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の切削装置を示す模式的なブロック図である。
【図２】実施形態の切削工具を示す模式的な斜視図である。
【図３】インサートにおける垂直すくい角を説明するための模式図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線での模式的な断面図である。
【図５】切削速度と切削点温度との関係を示すグラフである。
【図６】各種金属における切削速度と切削点温度の融点に対する比との関係を示すグラフである。
【図７】実施例における垂直すくい角と除去体積との関係を示すグラフである。
【図８】実施例における比切削抵抗と累積工具移動距離との関係を示すグラフである。
【図９】図９Ａは、８００ｍ／ｍｉｎで切削後のインサートの写真であり、図９Ｂは、２０００ｍ／ｍｉｎで切削後のインサートの写真であり、図９Ｃは、２４００ｍ／ｍｉｎで切削後のインサートの写真である。
【図１０】図１０Ａは、従来技術における８００ｍ／ｍｉｎで切削後のインサートの写真であり、図１０Ｂは、従来技術における１２００ｍ／ｍｉｎで切削後のインサートの写真であり、図１０Ｃは、従来技術における１５００ｍ／ｍｉｎで切削後のインサートの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す切削装置１は、耐熱合金製の被削材を切削するための装置である。切削装置１は、切削工具２と、回転動力機構３と、切削動力機構４と、制御部５と、を備える。
【００２２】
＜回転動力機構＞
回転動力機構３は、電動モーター等により切削工具２のインサート２１を能動的に回転させる動力源である。切削工具２のインサート２１を従動的に回転させる場合は、回転動力機構３は、省略できる。
【００２３】
＜切削動力機構＞
切削動力機構４は、切削工具２全体を被削材に対して相対的に回転及び移動させる機構である。
【００２４】
例えば、柱状の被削材の周面を切削する場合には、切削動力機構４は、切削工具２を被削材の半径方向に切込み（切込み運動）、軸方向に送る（送り運動）と共に、被削材をその中心軸周りに高速回転させる（切削運動）ことで、切削加工（この場合は旋削加工）を行う。なお、切削動力機構４は、切削工具２のみを回転及び移動させてもよいし、被削材のみを回転及び移動させてもよい。
【００２５】
被削材に用いられる耐熱合金としては、Ｎｉ基合金、チタン合金、Ｃｏ基合金等が例示され、Ｎｉ基合金又はチタン合金が好ましい。
【００２６】
被削材に用いられるＮｉ基合金としては、Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｎｉ−Ｍｏ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｕ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ合金等が例示される。具体的には、インコネル（登録商標）、ハステロイ（登録商標）等が挙げられる。
【００２７】
被削材に用いられるチタン合金としては、ＪＩＳ−Ｈ４６００（２０１２）に規定されるＴｉ−Ｐｄ合金、Ｔｉ−Ｔａ合金、Ｔｉ−Ａｌ合金、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金等が例示される。また、被削材に用いられるＣｏ基合金としては、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金等が例示される。
【００２８】
＜切削工具＞
図２に示す切削工具２は、耐熱合金製の被削材を切削するための工具である。切削工具２は、インサート２１と、ボルト２２と、回転体２３と、工具ボディ２４とを備える。
【００２９】
（インサート）
インサート２１は、セラミック製である。
インサート２１を構成するセラミックの具体例としては、例えばサイアロン系セラミック、アルミナ系セラミック、窒化ケイ素系セラミック、ウィスカ系セラミック等が挙げられる。
【００３０】
本実施形態では、図２に示すように、インサート２１は略円柱状又は略円錐状である。また、インサート２１は、回転体２３と工具ボディ２４とにより、円柱又は円錐の中心軸を回転中心として、従動的又は能動的に回転可能に支持されている。なお、「略円柱状」とは、周面が中心軸と平行である完全な円柱に加え、周面が中心軸に対して傾斜している形状も含む概念である。したがって、略円柱状又は略円錐状とは、円状のエッジ（つまり切れ刃稜線）を有する形状を意味する。なお、略円柱状の一例として、丸こま形状が挙げられる。
【００３１】
切削工具２は、インサート２１が回転しながら被削材を切削するロータリー工具である。切削工具２は、切削工具２自身が被削材に対して相対的に回転及び移動することで、被削材を切削する。
【００３２】
（ボルト）
ボルト２２は、インサート２１の中心を貫通している。ボルト２２の回転体２３への螺合により、インサート２１が回転体２３に固定されている。
【００３３】
（回転体）
回転体２３は、先端にインサート２１が取り付けられた柱状体である。回転体２３は、工具ボディ２４の軸受部に回転可能に支持されている。
【００３４】
（工具ボディ）
工具ボディ２４は、軸受部を有する。この軸受部にインサート２１を取り付けた回転体２３が挿入されている。軸受の種類は限定されず、すべり軸受、転がり軸受等が採用できる。
【００３５】
（インサートにおける垂直すくい角）
図３を用いて、図２の切削工具２におけるインサート２１の垂直すくい角αについて説明する。
【００３６】
垂直すくい角αは、図３に示すように、インサート２１における切削速度ベクトルＣ及び切れ刃稜線ｙに直交する直線ｚと、インサート２１のすくい面Ｓ２とがなす角度である。なお、図３は、一般的な切削加工における垂直すくい角αを説明するための図であり、図３に示されるインサート２１は本実施形態のインサート２１とは形状が異なる。
【００３７】
なお、「すくい面」とは、インサート２１の進行方向の前方において切り屑Ｔをすくいとる面である。また、切削速度ベクトルＣ及び切れ刃稜線ｙに直交する直線ｚは、仕上げ面Ｓ１（つまり、被削材Ｗにおいてインサート２１が通過した面であって、被削材Ｗが削り取られた後の加工面）の法線Ｎと平行である。なお、図４中のＣは、図３の切削速度ベクトルＣのＡ−Ａ線方向の成分を示している。
【００３８】
また、図４中の逃げ面Ｓ４は、インサート２１が通過した被削材Ｗがインサート２１に接しないように設けられた面である。なお、逃げ面Ｓ４には、被削材Ｗの切削領域で生じる弾性変形の回復によって被削材Ｗがわずかに接触する。
【００３９】
ここで、図４に示すように、本実施形態におけるインサート２１における垂直すくい角αは、従来よりも負側に大きくなるように設計されている。
【００４０】
垂直すくい角αは、すくい面Ｓ２が摩耗領域Ｒ１よりも切削速度ベクトルＣの向かう側（つまりインサートの進行方向とは反対側）にある場合が正、すくい面Ｓ２が摩耗領域Ｒ１よりも切削速度ベクトルＣの向きと反対側（つまりインサートの進行方向側）にある場合が負、すくい面Ｓ２が直線ｚと平行な場合が０となる。
【００４１】
図４に示すように、耐熱合金の高速切削におけるインサート２１の欠損は、すくい面Ｓ２に概ね平行なき裂の進展によって生じ、方向Ｄに沿って成長する。このき裂は、せん断領域Ｒ２に当接する切れ刃が摩耗領域Ｒ１において摩耗した後に生じる。
【００４２】
これに対し、発明者らは、摩耗領域Ｒ１外における刃先形状に破壊力学を適用し、図４に破線で示したすくい面Ｓ３とすることで、き裂進展時のエネルギ解放率が低減され、インサート２１の欠損が防止されることを見出した。この新規なすくい面Ｓ３は、垂直すくい角αが−５５°以上−１０°以下である。
【００４３】
垂直すくい角αの下限としては、−４５°がより好ましく、−３５°がさらに好ましい。一方、垂直すくい角αの上限としては、−２０°がより好ましく、−２５°がさらに好ましい。垂直すくい角αが−５５°より小さいと、切り屑の排出が困難となるおそれがある。また、切削動力が増大し、加工精度が低下するおそれがある。逆に、垂直すくい角αが−１０°より大きい（つまり、垂直すくい角αが正の側に近づく）と、従来のように高速での切削においてインサート２１に欠損が生じやすくなる。
【００４４】
＜制御部＞
制御部５は、切削工具２と被削材との間の相対的な切削速度を制御する。具体的には、制御部５は、回転動力機構３の回転速度、切削動力機構４による切削工具２の切削速度等を制御する。制御部５は、例えば入出力部を備えるマイクロコンピュータにより構成される。
【００４５】
（切削速度）
図５は、インコネル（登録商標）７１８に対し、直径１２．７ｍｍのサイアロン製のインサート２１をミリングカッターボディに固定し、このボディを回転させてミリングを行った際の結果である。図５中のｆは工具送り、Ｒｄは半径方向切込、Ａｄは軸方向切込である。
【００４６】
図５に示すように、切削工具２と被削材との間の切削速度を上昇させると、切削点温度も上昇する。この切削点温度が被削材の融点となる、切削工具２と被削材との間の相対的な最小切削速度を基準切削速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、制御部５は、切削工具２と被削材との間の切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上に制御する。
【００４７】
ここで、本開示において、「切削点温度」とは、インサート２１の被削材と接する表面における最高温度を意味する。切削点温度は、例えば赤外線放射を利用した温度計を用いて測定することができる。
【００４８】
本発明者らは、耐熱合金製の被削材に対し、切削速度を上げていくとあるところで切削点温度が飽和し、それ以降ほぼ上昇しなくなることを見出した。切削点温度が飽和する理由は、被削材の融点に切削点温度が近づくためと考えられる。
【００４９】
図６は、アルミナ製のインサートを工具ボディに固定し、被削材を回転させて旋削を行った結果である。この旋削の加工条件は、半径方向切込０．１５ｍｍ、工具送り０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、及び乾式（つまり切削油剤なし）である。
【００５０】
上述した切削点温度が飽和する現象は、図６に示すように、鉄系材料、アルミ又はアルミ合金、銅又は銅合金等の被削性のよい金属では、切削速度を高速にしても観測されない。これに対し、Ｎｉ基合金、チタン合金等の耐熱合金は、熱伝導率が低く、また、材料強度が比較的高く切削抵抗（つまり切削力）が大きい。そしてこれらの条件に加え、インサートとして熱伝導率が低く、耐熱性が高いセラミックを使用していることで、図６に示すように、切削点温度が飽和する現象が初めて観察されたと考えられる。
【００５１】
高速切削におけるインサートの摩耗は、原子の拡散現象と化学反応とに起因して増大することが知られている。この拡散現象及び化学反応は、温度の上昇に伴って指数関数的に増大する。
【００５２】
しかし、図５及び図６に示されるように、Ｎｉ基合金、チタン合金等の耐熱合金にセラミック製のインサートを用いると、高速切削において上述のように切削点温度が飽和するため、切削速度が上昇しても上記拡散現象及び化学反応の増大が抑えられる。つまり、切削点温度が飽和した状態で切削速度を増加しても、温度に依存する拡散現象及び化学反応は大きく変化しない。
【００５３】
そのため、切削点温度が飽和する高速切削においては、インサートの摩耗の進行は、その飽和した温度で被削材に接する切削時間が支配的となる。そして、切削速度を上昇させると、同じ切削時間における切削距離、すなわち材料除去量が増える。つまり、同じ材料除去量に対するインサートの摩耗量が低減される。その結果、インサートの寿命が延びる結果となる。
【００５４】
本開示は、図５及び図６の結果に基づく知見に基づき、切削工具２の切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とする。また、上記切削速度の下限としては、１．５・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）が好ましく、２．０・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）がより好ましい。一方、上記切削速度の上限としては、特に限定されないが、例えば１０・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）である。
【００５５】
具体的な切削速度では、例えばロータリー工具を用いないミリングの場合で、１２００ｍ／ｍｉｎ以上であり、１５００ｍ／ｍｉｎがより好ましく、２０００ｍ／ｍｉｎがさらに好ましい。なお、本実施形態における回転するインサート２１では、切削工具２をロータリー工具とする場合、インサート２１の回転運動も考慮した相対的な切削速度を上記の切削速度とすればよい。
【００５６】
また、インサート２１の回転が従動型のロータリー工具の場合には、インサート２１と被削材との相対速度が低下することが知られている。したがって、従動型のロータリー工具では、相対速度の低下分を考慮して切削動力機構４を制御することが好ましい。
【００５７】
なお、制御部５は、切削工具２のインサート２１における垂直すくい角αを制御可能に構成されていてもよい。垂直すくい角αは、例えば切削工具２の姿勢又は被削材の姿勢を変更することで制御できる。
【００５８】
［１−２．切削方法］
次に、切削装置１を用いた切削方法について説明する。
本開示の切削方法は、切削工具２により被削材を切削する工程を備える。
【００５９】
＜切削工程＞
本工程では、インサート２１における垂直すくい角αが−５５°以上−１０°以下となるように制御しながら、被削材を切削する。垂直すくい角αのより好ましい範囲は、上述したとおりである。垂直すくい角αの制御は、工具ボディ２４の形状によって行ってもよいし、制御部５で行ってもよいし、それ以外の方法で行ってもよい。
【００６０】
また、本工程では、切削工具２の切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とする。切削速度のより好ましい範囲は、上述したとおりである。切削速度の制御は、制御部５により行われる。
【００６１】
［１−３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）インサート２１における垂直すくい角αを−５５°以上−１０°以下とすることにより、Ｎｉ基合金、チタン合金等の耐熱合金を例えば１０００ｍ／ｍｉｎ以上の超高速領域でも安定して切削加工することができる。
【００６２】
（１ｂ）インサート２１を回転させることで、インサート２１の摩耗が分散する。そのため、インサート２１の寿命を延ばすことができる。
【００６３】
（１ｃ）切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とすることにより、従来よりも高速の領域でＮｉ基合金、チタン合金等の耐熱合金の切削を安定して行うことができる。また、インサート２１の摩耗量の低減によりインサート２１の寿命を延ばすこともできる。
【００６４】
［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００６５】
（２ａ）上記実施形態の切削装置１において、切削工具２の構成は一例である。つまり、切削工具２を構成する各部材（ボルト２２、回転体２３、工具ボディ２４等）の形状は、適宜変更が可能である。
【００６６】
（２ｂ）上記実施形態の切削工具２において、インサートは、必ずしも従動的又は能動的に回転可能に支持される必要はない。また、インサートの形状も特に限定されない。そのため、切削工具２は、例えばインサートが固定されたバイトであってもよい。
【００６７】
（２ｃ）上記実施形態の切削装置１において、インサート２１における垂直すくい角αが−５５°以上−１０°以下である場合は、必ずしも切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とする必要はない。
【００６８】
（２ｄ）逆に、上記実施形態の切削装置１において、切削工具２の切削速度を１．２・Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）以上とする場合は、必ずしもインサート２１における垂直すくい角αを−５５°以上−１０°以下とする必要はない。
【００６９】
（２ｅ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００７０】
［４．実施例］
以下、本開示の効果を確認するために行った複数の試験とそれらの結果について説明する。
【００７１】
（試験１）
インサートにおける垂直すくい角を変えながら、複数の切削を行い、それぞれの切削による材料除去体積を測定した。材料はインコネル（登録商標）７１８を用いた。また、切削装置として、オークマ社製のマシニングセンタ「ＭＩＬＬＡＣ（登録商標）４１５Ｖ」と、ＤＭＧ森精機社のマシニングセンタ「ＮＶ５０００」とに、インサートとして日本特殊陶業社の「ＳＸ７」（サイアロン系セラミック）を備えた切削工具を装着したものを用いた。上記マシニングセンタは、図１における切削動力機構４と、制御部５とを備える装置である。この結果を図７に示す。なお、切削はミリングで行った。
【００７２】
図７中、白丸はＭＩＬＬＡＣ（登録商標）４１５Ｖを用いて工具欠損に至らなかったもの、黒丸はＮＶ５０００を用いて工具欠損に至らなかったものである。また、細いクロスマークは、ＭＩＬＬＡＣ（登録商標）４１５Ｖを用いてすくい面に欠損が生じたもの、太いクロスマークは、ＮＶ５０００を用いてすくい面に欠損が生じたものである。欠損が生じたものは、欠損が生じた時点の除去体積を示している。また、欠損に至らなかったものは、プロットされた除去体積からさらに加工の継続が可能である。
【００７３】
図７のグラフの横軸は、インサートの刃先のテーパ角度を表しており、角度の記載のないものは０°である。インサートが固定されるカッターボディは、垂直すくい角が７°減少するようにインサートを保持する。従って、インサートのテーパ角度が０°のとき垂直すくい角は−７°、２０°のとき垂直すくい角は−２７°、４５°のとき垂直すくい角は−５２°となる。
【００７４】
図７からわかるように、従来の工具では、１０ｃｃから２０ｃｃ程度の材料除去体積で工具欠損に至っている。一方で、垂直すくい角を−５２°及び−２７°とした工具では、材料除去体積が３５ｃｃ程度となっても欠損が生じておらず、加工が継続できることが示された。
【００７５】
また、上述の試験において計測した比切削抵抗（切削断面積と切削力との比例係数）と、累積工具移動距離との関係を図８に示す。図８に示されるように、垂直すくい角を−５２°とした（つまりテーパ角度を４５°とした）工具では、初期の切削動力が他の工具よりも高くなった。したがって、垂直すくい角をさらに小さくすると、切削動力が過大となって加工精度が低下することが予測される。
【００７６】
（試験２）
インコネル（登録商標）に対し、同じインサートを用いて切削速度を変えながら複数の切削を行い、それぞれの切削後におけるインサートの摩耗の変化を確認した。その結果を図９Ａ，９Ｂ，９Ｃに示す。なお、切削はミリングを模擬した断続旋削で行った。
【００７７】
図９Ａは、切削速度が８００ｍ／ｍｉｎであり、４８ｃｃの材料を除去した後のインサートの刃先の状態である。同様に、図９Ｂは切削速度２０００ｍ／ｍｉｎで４５ｃｃの材料を除去した後、図９Ｃは切削速度２４００ｍ／ｍｉｎで４５ｃｃの材料を除去した後のインサートの刃先の状態である。
【００７８】
これらの写真から、８００ｍ／ｍｉｎよりも高速の２０００ｍ／ｍｉｎ及び２４００ｍ／ｍｉｎで切削を行ってもインサートの摩耗は増大せず、逆に摩耗が減少していることが看取できる。
【００７９】
インコネル（登録商標）７１８の融点は、１２６０℃から１３３６℃であり、本試験の切削工具では、切削速度１０００ｍ／ｍｉｎ程度で切削点温度が融点に到達する。つまり、本試験の基準切削速度Ｖは１０００ｍ／ｍｉｎである。したがって、本試験の結果から、切削速度を１．２・Ｖ＝１２００ｍ／ｍｉｎ以上とすることで、Ｎｉ基合金、チタン合金等の耐熱合金製の被削材の切削を安定して行うことができると共に、インサートの摩耗量が低減されることが示された。
【符号の説明】
【００８０】
１…切削装置、２…切削工具、３…回転動力機構、４…切削動力機構、５…制御部、
２１…インサート、２２…ボルト、２３…回転体、２４…工具ボディ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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