(57)【要約】【課題】難加工材を、切刃のエッジがダイヤモンドで形成された切削工具を用いて切削加工する際に、その切削工具の摩耗を確実に抑制することができる難加工材の切削加工方法を提供することを課題とする。【解決手段】切刃のエッジ１ａがダイヤモンドで形成された切削工具１を用いて難加工材２を切削加工する難加工材の切削加工方法であって、切削工具１として切刃のエッジ１ａ粗さが３μｍＲｍａｘ以上の切削工具１を用いると共に、切削加工時に切削工具１の切刃のエッジ１ａ表面に微粒液滴化した切削油を供給することで、難加工材２を切削加工する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切刃のエッジがダイヤモンドで形成された切削工具を用いて難加工材を切削加工する難加工材の切削加工方法であって、
前記切削工具として切刃のエッジ粗さが３μｍＲｍａｘ以上の切削工具を用いると共に、切削加工時に前記切削工具の切刃のエッジ表面に微粒液滴化した切削油を供給することで、難加工材を切削加工することを特徴とする難加工材の切削加工方法。
【請求項２】
前記切削油は、１〜１００μｍの粒径に微粒液滴化されていることを特徴とする請求項１記載の難加工材の切削加工方法。
【請求項３】
前記難加工材は、ハイシリコンアルミニウム合金、金属基複合材料、ＣＦＲＰのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の難加工材の切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイシリコンアルミニウム合金等のアルミニウム合金、金属基複合材料、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等といった切削加工が容易にできない難加工材を、切刃のエッジがダイヤモンドで形成された切削工具を用いて切削加工する際に、その切削工具の工具摩耗を抑制することができる難加工材の切削加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイシリコンアルミニウム合金等のアルミニウム合金、金属基複合材料、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等といった切削加工が容易にできない難加工材を切削加工する際には、従来から、ダイヤモンド焼結体を工具本体に取り付けて切刃などのバイト部を形成したダイヤモンド焼結工具や、バイト部の形状に加工した超合金製の基体の表面に気相合成法等により薄膜状のダイヤモンド被膜を形成した薄膜体工具等の、合成ダイヤモンド工具が、耐摩耗性に極めて優れていることから切削工具として広く用いられてきた。
【０００３】
また、前記した難加工材を含む被加工材を、切削工具で切削加工する場合においては、被切削加工の寸法精度や表面品質の向上、切削加工時の切削抵抗の軽減、切削工具の長寿命化などを目的として、切削油を使用することで切削加工が実施されていた。また、切削加工に切削油は、切削部に直接注入する等で供給されることが殆どであった。
【０００４】
しかしながら、ハイシリコンアルミニウム合金、金属基複合材料、ＣＦＲＰ）等の難加工材を切削加工する場合、それら難加工材は硬度が高いため、切削加工時に切削工具のバイト部に高負荷が作用するという問題があった。また、切削油を供給して切削加工を行ったとしても、切削熱によって切削温度の上昇を抑制することは困難であり、また、たとえ耐摩耗性に極めて優れているダイヤモンド工具を切削工具として用いたとしても、切削工具が摩耗することを完全には抑制することはできなかった。このような実情があり、切削工具で、難加工材を切削加工する場合には、その工具寿命が著しく低下することを避けることはできないというのが現状であった。
【０００５】
また、近年、環境対策および省資源の観点から、最少量の切削油を、高圧空気によりミクロンオーダーの霧状にして、切削工具による切削加工部に吹き付け、潤滑作用と、高圧空気による冷却作用を発揮させようというＭＱＬ（最少量潤滑）加工法等が注目されつつある。
【０００６】
特許文献１には、切削工具に被削材が接する接触面に、切削工具の切削効果を向上させるための切削油を供給する供給孔の直径８０μｍ以下の開口部を設けることで、その開口部から切削油を噴出させるようにした切削加工装置および切削加工方法が開示されている。
【０００７】
以上のように構成することで、切削油の使用量を低減しつつ、被削材と切削工具との接触面に、適切に切削油を供給することが可能である。しかしながら、切削工具、特にダイヤモンド工具に、直径８０μｍ以下の開口部や、その開口部につながる細径の供給孔を形成することは手間を要し、非常に困難であると考えられる。
【０００８】
また、特許文献２には、逃げ面に対して平行となる方向から刃先に向かってオイルミストを供給して、被削材と切削工具の刃先とが当接する切削部の冷却および潤滑を行う最少量潤滑切削工具および最少量潤滑切削方法が開示されている。
【０００９】
以上のように構成することで、切削性能を殆ど低下させることなく、切削油の供給量を従来の数分の１に低減することが可能である。しかしながら、この特許文献２記載の切削工具においても、オイルミスト供給路を形成する必要があり、特許文献１と同様の課題があると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−８８２９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１３６９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、ハイシリコンアルミニウム合金、金属基複合材料、ＣＦＲＰ等の難加工材を、切刃のエッジがダイヤモンドで形成された切削工具を用いて切削加工する際に、その切削工具の摩耗を確実に抑制することができる難加工材の切削加工方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、切刃のエッジがダイヤモンドで形成された切削工具を用いて難加工材を切削加工する難加工材の切削加工方法であって、前記切削工具として切刃のエッジ粗さが３μｍＲｍａｘ以上の切削工具を用いると共に、切削加工時に前記切削工具の切刃のエッジ表面に微粒液滴化した切削油を供給することで、難加工材を切削加工することを特徴とする難加工材の切削加工方法である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、前記切削油は、１〜１００μｍの粒径に微粒液滴化されていることを特徴とする請求項１記載の難加工材の切削加工方法である。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記難加工材は、ハイシリコンアルミニウム合金、金属基複合材料、ＣＦＲＰのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の難加工材の切削加工方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１記載の難加工材の切削加工方法によると、難加工材を切刃のエッジがダイヤモンドで形成された切削工具を用いて切削加工する際に、切削工具が摩耗することを確実に抑制することができる。
【００１６】
本発明の請求項２記載の難加工材の切削加工方法によると、切刃のエッジ表面に供給した切削油が、難加工材の切削加工時に確実に気化するため、冷却効率が向上し、切削工具が摩耗することを更に確実に抑制することができる。
【００１７】
本発明の請求項３記載の難加工材の切削加工方法によると、ハイシリコンアルミニウム合金、金属基複合材料、ＣＦＲＰという切削加工が特に容易でない難加工材を切削加工する場合も、切削工具が摩耗することを確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、切刃のエッジがダイヤモンドで形成された切削工具を用いて難加工材を切削加工している状態を示す斜視図である。
【図２】実施例における、切削工具の切刃のエッジ粗さと工具摩耗量の関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明者は、ハイシリコンアルミニウム合金、金属基複合材料、ＣＦＲＰ等の難加工材を切削加工する場合に、耐摩耗性に極めて優れているダイヤモンド工具を切削工具として用いても、切削工具の摩耗を確実には抑制することができないという実情に着目し、切削工具の摩耗を更に確実に抑制することができ、切削工具の工具寿命を更に長寿命とすることができる難加工材の切削加工方法を見出すことを目的に、鋭意、実験、研究を進めた。
【００２０】
その結果、現状では、被加工材の仕上げ面形状を良くするために、切削工具の切刃のエッジ粗さを３μｍＲｍａｘ未満としていたのに対し、逆に切削工具の切刃のエッジ粗さを３μｍＲｍａｘ以上とし、その切削工具を用いて切削加工を実施すると共に、その切削工具での切削加工時に、切削工具の切刃のエッジ表面に微粒液滴化した切削油を適量供給することで、切削工具が摩耗することを確実に抑制することができることを見出し、本発明の完成に至った。
【００２１】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の難加工材の切削加工方法の一実施形態を示す斜視図であって、切刃のエッジ１ａがダイヤモンドで形成された切削工具１を用いて難加工材２を切削加工している状態を示す。
【００２３】
切刃のエッジ１ａがダイヤモンドで形成された切削工具１とは、バイト部の形状に加工した超合金製の基体の表面に、気相合成法等により薄膜状のダイヤモンド被膜を形成した切削工具１、高圧焼結合成により製造されたダイヤモンド多結晶体により形成された切削工具１、合成または天然の単結晶のダイヤモンドをロー付けした切削工具１等、少なくとも切刃のエッジ１ａの表面がダイヤモンドで形成されているダイヤモンド工具であればどのような切削工具１であっても良い。尚、ここで説明する切刃のエッジ１ａとは、切削工具１の逃げ面１ｂとすくい面１ｃとが交差する部位のことを示し、図１では点線で示している。
【００２４】
難加工材２としては、ハイシリコンアルミニウム合金等のアルミニウム合金、金属基複合材料、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）を挙げることができる。尚、ここで説明するハイシリコンアルミニウム合金とは、Ｓｉを８〜３０％含有するアルミニウム合金のことを示す。また、金属基複合材料としては、非鉄金属材料内に、硬質粒子および／または硬質ファイバーを有する材料等を例示することができる。
【００２５】
本発明の特徴点の一つは、難加工材２の切削加工に用いる切削工具１の切刃のエッジ１ａ粗さを、３μｍＲｍａｘ以上としたことである。切刃のエッジ１ａ粗さを、現状の切削工具１と同様に３μｍＲｍａｘ未満とすると、難加工材２の仕上げ面形状を良くすることはできるものの、その反面、切削工具１の逃げ面１ｂの摩耗量が大きくなってしまい、この方が好ましくないため、従来とは異なり切削工具１の切刃のエッジ１ａ粗さを３μｍＲｍａｘ以上とした。切刃のエッジ粗さ１ａの上限については、本発明では特に限定しないが、仕上げ面性状の観点から切刃のエッジ粗さ１ａは１０μｍＲｍａｘ以下とすることが好ましい。
【００２６】
本発明のもう一つの特徴点は、切削加工時に切削工具１の切刃のエッジ１ａ表面に、切削加工の潤滑作用と冷却作用を得るために、微粒液滴化した切削油を供給することである。切削油としては、水溶性切削油と不水溶性切削油ともに用いることができる。水溶性切削油としては、植物性油を、不水溶性油としては、鉱油や脂肪油を例示することができる。加工可能な最低限の油量で加工するＭＱＬ加工法では、使用する切削油を水溶性とすることが加工時の発火の可能性を低くできることから好ましい。尚、当然のことではあるが、切刃のエッジ１ａ表面に微粒液滴化した切削油を供給する際には、その周辺にも切削油は併せて供給される。
【００２７】
また、切削油は、供給時には１〜１００μｍの粒径に微粒液滴化されていることが好ましい。その液滴の粒径が１００μｍを超えると、切削工具１の切刃のエッジ１ａ表面に供給された切削油が気化しにくくなり、切削油供給による冷却効率が低下する可能性がある。一方、液滴の粒径を１μｍ以上とした理由は、液滴の粒径を１μｍより小さくするためには、１ＭＰａを超える高い供給圧力が必要となり、特別な設備が必要となる等で不経済であるからである。尚、切削油が水溶性切削油の場合は、水溶性切削油自体の粘性が低いため単体で液滴化することが可能であるが、切削油が不水溶性切削油の場合は、空気に混ぜること等で液滴化する必要がある。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００２９】
本実施例では、切削工具として、表１に示す種々の切刃のエッジ粗さを有するダイヤモンド焼結体工具を用いて、難加工材であるハイシリコンアルミニウム合金を切削加工し、切削加工後のダイヤモンド焼結体工具の逃げ面の摩耗量を測定した。尚、この切削加工に用いたダイヤモンド焼結体工具のダイヤモンド粒径は５μｍであり、ハイシリコンアルミニウム合金は、詳しくはＡｌ−１６質量％Ｓｉ合金である。
【００３０】
ダイヤモンド焼結体工具によるハイシリコンアルミニウム合金の切削加工時には、切刃のエッジ表面およびその周辺に、０．１〜１ＭＰａの高圧空気により、１〜１００μｍの粒径に微粒液滴化した水溶性切削油（植物性油）のミストを、ダイヤモンド焼結体工具の逃げ面とすくい面の両方向側から、２〜数十ｍｌ／ｈの流量で吹き付けた。以上の試験結果を表１および図２に示す。
【００３１】
表１および図２によると、切刃のエッジ粗さを、現状の切削工具の切刃のエッジ粗さの２．６μｍＲｍａｘとしたＮｏ．４では、工具摩耗量が４０μｍと比較的大きかったが、切刃のエッジ粗さを、本発明で規定した３μｍＲｍａｘ以上としたＮｏ．１〜３では、工具摩耗量を１８〜３０μｍに抑制することができた。その中でも工具摩耗量が比較的大きいＮｏ．３と、現状の切削工具のＮｏ．４を比較しても、工具摩耗量は２５％抑制することができていることが分かる。
【００３２】
【表１】
2011025384.tif 000003
【符号の説明】
【００３３】
１…切削工具
１ａ…切刃のエッジ
１ｂ…逃げ面
１ｃ…すくい面
２…難加工材
【図１】
2011025384.tif 000004
【図２】
2011025384.tif 000005