(57)【要約】      （修正有）【課題】板状の繊維強化樹脂材を切削加工する際に、低振動かつ高面品位を得ることが可能な切削工具を提供する。【解決手段】刃部１ａには、工具の軸方向に対して所定の角度の右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９が設けられる。右ねじれ刃溝７は、工具先端側から見て右方向にねじれる。左ねじれ刃溝９は、工具先端側から見て左方向にねじれる。すなわち、右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９は、正逆反対側にねじれる。右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９とで囲まれた部位は、切れ刃部３となる。すなわち、切れ刃部３は、刃部１ａにおいて、略同一のピッチで、軸に対して所定の角度で併設される。切れ刃部３は、略四角錘台形状である。すなわち、四角錘形状の上部が切り取られた形状である。したがって、切れ刃部３の頂部には、略平坦なマージン面５が形成される。マージン面５は、略四角形である。【選択図】図２
2015205360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具であって、
前記切削工具の側面に、右ねじれ刃溝と左ねじれ刃溝とがそれぞれ所定のねじれ角で設けられ、
前記右ねじれ刃溝および前記左ねじれ刃溝で分断された切れ刃部が複数併設され、前記切れ刃部は略四角錘台形状であり、頂部に略四角形のマージン面が形成され、
それぞれの前記マージン面が、切削工具の回転軸を中心とした同一円周面上に形成されることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記マージン面は、頂部側からの平面視において略平行四辺形であり、
前記マージン面の一組の平行な辺の長さをＬ１ｍｍ、他の組の平行な辺の長さをＬ２ｍｍとし、前記右ねじれ刃溝に平行な方向に併設される刃の列数をｎとした際に、
２．５／ｎ≦Ｌ１≦Ｌ２≦５／ｎ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の切削工具。
【請求項３】
前記切削工具の外周面には、表面被覆が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削工具。
【請求項４】
切削工具の製造方法であって、
円柱状の母材に対し、前記母材の側面に、それぞれ所定のねじれ角で右ねじれ刃溝と左ねじれ刃溝とを設け、前記刃溝で分断された切れ刃部を複数併設し、
前記刃溝を形成する際に、前記切れ刃部が略四角錘台形状となるように、頂部に母材表面の円筒形状の一部を残すことを特徴とする切削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトリム加工用の切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂（ＦＲＰ）は、軽量かつ高い強度を有するため、航空機等に多用されている。このＦＲＰは、一般的な鋼材と比較して粘性が強いため溶着しやすく、含有されている炭素やガラス繊維も難削性を示すため、加工する際の切削抵抗が大きい。
【０００３】
このようなＦＲＰ材を切削する工具として、ダイヤ目構造の切削工具がある（例えば特許文献１）。このようなダイヤ目構造の切削工具は、通常のスクエアエンドミルなどとは異なり、被削材に当たる切削刃の部位が少ないため、切削抵抗を小さくすることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−１３１８１０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１１は、従来のダイヤ目構造の切削工具１００を示す斜視図であり、図１２は、側面図である。
【０００６】
図１２に示すように、切削工具１００は、先端側の刃部１０１ａと、基部側のシャンク１０１ｂとから構成される。刃部１０１ａは、軸に対して所定の角度で右ねじれ刃溝１０７および左ねじれ刃溝１０９が形成される。右ねじれ刃溝１０７と左ねじれ刃溝１０９は、軸に対して反対方向にねじれるように形成される。
【０００７】
右ねじれ刃溝１０７と左ねじれ刃溝１０９とで囲まれた部位が切れ刃部１０３となる。すなわち、複数の切れ刃部１０３が、右ねじれ刃溝１０７および左ねじれ刃溝１０９に沿って併設される。
【０００８】
図１３（ａ）は、図１２のＶ部拡大図である。切れ刃部１０３は、略四角錘状の形状である。切れ刃部１０３の先端側の面がすくい面１１１となり、頂部が切れ刃１１３となる。
【０００９】
図１３（ｂ）は、図１２のＷ線上での切れ刃部１０３の断面を示す模式図である。すなわち、図１３（ｂ）は、右ねじれ刃溝１０７に平行な線であって、切れ刃部１０３の頂点（切れ刃１１３）を通る線における断面図である。通常、切削工具１００の表面には、刃先強度を高めるため、表面被覆１１９が形成される。表面被覆は、ダイヤモンドコートなどの硬質層である。
【００１０】
しかし、前述した様に、切れ刃部１０３は、略四角錘状であり、頂点の切れ刃１１３が尖っている。このため、この近傍に被覆される表面被覆が、切削初期に剥離しやすいという問題がある。
【００１１】
また、切削工具を回転させて被削材と接触させた際に、切削工具（切れ刃部１０３）は、被削材に対して２方向に力を付与する。すなわち、被削材から、２方向の切削抵抗を受けることになる。この切削抵抗が大きくなりすぎると、振動が大きくなり、面品位の低下や切れ刃部１０３の破損などの問題がある。
【００１２】
特に、被削物が大型化すると、被削材の固定状態も不安定になりやすく、振動が大きな問題となる。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みて考案されたもので、振動が少ない切削工具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】
【００１４】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、切削工具であって、前記切削工具の側面に、右ねじれ刃溝と左ねじれ刃溝とがそれぞれ所定のねじれ角で設けられ、前記右ねじれ刃溝および前記左ねじれ刃溝で分断された切れ刃部が複数併設され、前記切れ刃部は略四角錘台形状であり、頂部に略四角形のマージン面が形成され、それぞれの前記マージン面が、切削工具の回転軸を中心とした同一円周面上に形成されることを特徴とする切削工具である。
【００１５】
このように、それぞれの切れ刃部の頂部のマージン面が同一円周面上に形成されるため、切れ刃部にかかる切削抵抗の方向を分散させることができる。このため、振動を抑制し、高い面品位を得ることができる。
【００１６】
前記マージン面は、頂部側からの平面視において略平行四辺形であり、前記マージン面の一組の平行な辺の長さをＬ１ｍｍ、他の組の平行な辺の長さをＬ２ｍｍとし、前記右ねじれ刃溝に平行な方向に併設される刃の列数をｎとした際に、２．５／ｎ≦Ｌ１≦Ｌ２≦５／ｎの関係を満たすことが望ましい。
【００１７】
切れ刃部の形状をこのようにすることで、振動を抑制することができる。
【００１８】
前記切削工具の外周面には、表面被覆が施されていることが望ましい。
【００１９】
上記の構成により、切削工具の表面硬度等を高め、より工具寿命を延ばすことが可能となる。この際、切れ刃部の頂部にマージン面が形成されているため、表面被覆の剥離を抑えることができる。
【００２０】
第２の発明は、切削工具の製造方法であって、円柱状の母材に対し、前記母材の側面に、それぞれ所定のねじれ角で右ねじれ刃溝と左ねじれ刃溝とを設け、前記刃溝で分断された切れ刃部を複数併設し、前記刃溝を形成する際に、前記切れ刃部が略四角錘台形状となるように、頂部に母材表面の円筒形状の一部を残すことを特徴とする切削工具の製造方法である。
【００２１】
このようにすることで、切れ刃部の先端を、後から研削して面を形成する必要がない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、振動が少ない切削工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】切削工具１の斜視図。
【図２】切削工具１の側面図。
【図３】切れ刃部３の拡大図。
【図４】右ねじれ刃溝７に平行な線上の切れ刃部３の形状を示す模式図で、（ａ）は外形を示す図、（ｂ）は平面図。
【図５】切削工具１の展開模式図。
【図６】切れ刃部３の断面図。
【図７】マージン面を有さない従来の切削工具での切削抵抗を示す図。
【図８】マージン面の辺長さが０．１ｍｍの切削工具での切削抵抗を示す図。
【図９】マージン面の辺長さが０．３ｍｍの切削工具での切削抵抗を示す図。
【図１０】マージン面の辺長さが０．５ｍｍの切削工具での切削抵抗を示す図。
【図１１】従来の切削工具１００の斜視図。
【図１２】従来の切削工具１００の側面図。
【図１３】従来の切削工具１００の切れ刃部１０３の形状を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施例である切削工具１の斜視図、図２は側面図である。切削工具は、トリム加工用の工具である。切削工具１は、刃部１ａとシャンク１ｂとからなる。
【００２５】
刃部１ａには、工具の軸方向に対して所定の角度の右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９が設けられる。右ねじれ刃溝７は、工具先端側から見て右方向にねじれる。左ねじれ刃溝９は、工具先端側から見て左方向にねじれる。すなわち、右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９は、反対側にねじれる。右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９は、軸方向に対して、同一角度で形成されることが望ましい。ここで、好ましいねじれ角の範囲は１５°〜３５°であり、より好ましくは２０°〜３０°である。ねじれ角が１５°未満の場合、刃の剛性が弱くなり、チッピングが発生しやすくなる。ねじれ角が３５°以上の場合、振動増大による面品位の劣化が懸念される。
【００２６】
右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９とで囲まれた部位は、切れ刃部３となる。すなわち、切れ刃部３は、刃部１ａにおいて、略同一のピッチで、軸に対して所定の角度で併設される。
【００２７】
図３は、図２のＡ部拡大図であり、切れ刃部３の拡大斜視図である。切れ刃部３は、略四角錘台形状である。すなわち、四角錘形状の上部が切り取られた形状である。したがって、切れ刃部３の頂部には、略平坦なマージン面５が形成される。マージン面５は、略四角形である。
【００２８】
切れ刃部３の、右ねじれ刃溝７に沿った方向であって、凹状の面が右ねじれ刃すくい面１３となる。また、左ねじれ刃溝９に沿った方向であって、凹状の面が左ねじれ刃すくい面１１となる。
【００２９】
右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９とが同一角度（軸に対して逆方向）で形成されると、マージン面５は、略平行四辺形（略ひし形および略正方形含む）となる。
【００３０】
右ねじれ刃溝７と平行な辺であって、右ねじれ刃すくい面１３側の辺が、右ねじれ刃１７となる。また、左ねじれ刃溝９と平行な辺であって、左ねじれ刃すくい面１１側の辺が、左ねじれ刃１５となる。
【００３１】
なお、切削工具１は、例えば、以下のように製造される。素材となる丸棒に対して、右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９を形成する。この際、右ねじれ刃溝７と左ねじれ刃溝９とで形成される切れ刃部３の頂部に、円筒形状の外周面の一部が残るようにする。すなわち、マージン面５は、元の素材の外周面が残った部位である。したがって、マージン面５は、切削工具１の回転軸を中心とした同一円周面上に形成され、全てのマージン面５は、切削工具１の回転軸から同一の距離に形成される。このため、マージン面５は、完全に平坦ではなく、切削工具１の周方向にわずかに湾曲する。なお、図面では、マージン面５を平坦に図示する。
【００３２】
図４（ａ）は、右ねじれ刃溝７に平行な線であって、マージン面５の中心を通る線上における切れ刃部３の外形模式図であり、図４（ｂ）はこの平面図である。また、図５は、切削工具１（刃部１ａ）の展開模式図である。なお、図５において、図中左側が切削工具１の刃部１ａの先端であり、右側がシャンク１ｂ側である。前述したように、切れ刃部３の上面にはマージン面５が形成される。マージン面５を形成する一組の平行な辺の長さＬ１ｍｍおよび他の平行な辺の長さＬ２ｍｍ（但しＬ２≧Ｌ１）（図４（ｂ）参照）は、右ねじれ刃溝７に平行な方向に併設される切れ刃部３の列数をｎ（図５参照）とした際に、２．５／ｎ≦Ｌ１≦Ｌ２≦５／ｎの関係を満たすことが望ましい。ここで、Ｌ１およびＬ２は、左ねじれ刃１５または右ねじれ刃１７のどちらの長さであってもよい。また、以下の説明において、Ｌ１を短辺、Ｌ２を長辺とするが、Ｌ１＝Ｌ２を排除するものではない。
【００３３】
マージン面５の短辺長さＬ１が、２．５／ｎよりも小さい場合、マージン面５を形成した効果が小さい。また、マージン面５の長辺長さＬ２が、５／ｎよりも大きい場合、被削材との接触面積が増大するため、切削抵抗が大きくなる。このため、マージン面５の辺長さＬｍｍは、上記の関係を満たすことが望ましい。
【００３４】
図６は、切れ刃部３の断面図である。切れ刃部３には、表面被覆１９を設けることが望ましい。ここで、切削工具１の材質は、ＷＣ粉末とＣｏ粉末の混合粉末を金型成形および焼結したものであり、表面被覆１９は、ダイヤモンドコート、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）などの硬質皮膜である。表面被覆１９によって、切削工具１の表面硬度を上げることができる。
【００３５】
本発明では、マージン面５を形成するため、被削材に対する切削抵抗が、３方向（図中Ｄ、Ｅ、Ｆ方向）に分散される。すなわち、従来の切削工具１００と比較して、刃先にかかる抵抗が多方向となるため、振動を抑制することができる。
【００３６】
また、マージン面５が略平坦であるため、切れ刃部３の頂部への表面被覆１９が付きやすく、従来の切削工具１００と比較して、表面被覆１９がはがれにくい。また、先端がとがっていないため、切れ刃部３の頂部の強度を上げることができる。また、マージン面５によって切削するため、鋭利な刃先で加工する場合と比較して、被削材の面粗度を向上させることができる。
【実施例】
【００３７】
次に、切削工具の切れ刃部形状を変化させて、被削材を切削し、その際の切削抵抗を調査した。切削工具としては、右ねじれ刃数（右ねじれ刃溝数）が１３枚、左ねじれ刃数（左ねじれ刃溝数）が１５枚のものを用いた。
【００３８】
切削条件は、回転数：１００００ｍｉｎ−１（切削速度：Ｖｃ＝３１４ｍ／ｍｉｎ）、工具送り速度：Ｖｆ＝１０００ｍｍ／ｍｉｎ、工具軸方向切り込み量×工具径方向切り込み量：ａｐ×ａｅ＝１０×１０ｍｍ、工具突出し量（オーバーハング）：ＯＨ＝４５ｍｍとした。切削刃、エアを吹き付けながら行った。また、被削材は、ＣＦＲＰ材（寸法１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１０ｍｍ）とした。
【００３９】
切削工具としては、刃径がφ１０ｍｍ、刃長が３０ｍｍのものを用いた。また、マージン面５の辺長さが、０ｍｍ（マージン面なし）、０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍのものをそれぞれ評価した。なお、マージン面はひし形であり、４辺の長さはほぼ同一である。それぞれの切削工具で、被削材にトリム加工を行い、その際の切削抵抗を調査した。切削抵抗は、工具の送り方向、軸方向、径方向の互いに直交する３方向について調査した。
【００４０】
図７は、マージン面５の辺長さが、０ｍｍ（マージン面なし）の切削抵抗を示す図、図８は、マージン面５の辺長さが、０．１ｍｍの切削抵抗を示す図、図９は、マージン面５の辺長さが、０．３ｍｍの切削抵抗を示す図、図１０は、マージン面５の辺長さが、０．５ｍｍの切削抵抗を示す図である。なお、各図において、上図が工具の送り方向の切削抵抗（Ｘ方向）、中図が工具の径方向（Ｙ方向）、下図が工具の軸方向（Ｚ方向）の切削抵抗である。また、各図とも、縦軸が切削抵抗（荷重）（Ｎ）を示し、横軸は時間である。
【００４１】
図７に示すように、マージン面５を有さない切削工具では、切削抵抗が大きくぶれている。例えば、Ｘ方向の切削抵抗は、−８００Ｎ〜＋４００Ｎの幅で振動し、Ｙ方向の切削抵抗は、−５００Ｎ〜＋１０００Ｎの幅で振動し、Ｚ方向の切削抵抗は、−４００Ｎ〜＋４００Ｎの幅で振動した。このように工具に大きな振動が生じた。また、被削体の切削面の表面粗さを測定したところ、Ｒａ＝１１．４５μｍと大きな値であった。また、切削抵抗の変動が大きいため、切削抵抗の最大値も大きくなった。
【００４２】
また、図８に示すように、マージン面５の辺長さが０．１ｍｍの切削工具では、図７と同様に工具径方向の切削抵抗の振動が大きい結果となった。例えば、Ｘ方向の切削抵抗は、−１６００Ｎ〜＋１２００Ｎ（平均約−３００Ｎ）の幅で振動し、Ｙ方向の切削抵抗は、−４００Ｎ〜＋８００Ｎ（平均約４００Ｎ）の幅で振動し、Ｚ方向の切削抵抗は、−８００Ｎ〜＋８００Ｎ（平均約０Ｎ）の幅で振動した。この例では、各方向の切削抵抗の平均値は、図７の例の最大値よりも小さくなっているが、振動幅が大きい。例えば、送り方向（Ｙ方向）の切削抵抗として、−方向の切削抵抗が生じている。また、被削体の切削面の表面粗さを測定したところＲａ＝３．９４μｍであり、マージン面なしのものと比較すると、改善されてはいるものの、目標とするＲａ＝３．２μｍを達成することはできなかった。このように、マージン面５の辺長さ０．１ｍｍでは、十分な効果を得ることができなかった。
【００４３】
一方、図９に示すように、マージン面５の辺長さが０．３ｍｍの切削工具では、すべての方向の切削抵抗がほぼ一定となった。例えば、Ｘ方向の切削抵抗は、約−１００Ｎ、Ｙ方向の切削抵抗は、約＋６００Ｎ、Ｚ方向の切削抵抗は、ほとんど０となった。すなわち、振動が小さくなった。また、各方向における切削抵抗の平均値も図７の例の各方向の最大値よりも小さくなった。また、被削体の切削面の表面粗さを測定したことろ、Ｒａ＝３．１１μｍであり、目標とするＲａ＝３．２μｍを達成した。なお、この切削工具は、ｎ＝１３、Ｌ１＝Ｌ２＝０．３ｍｍであるため、２．５／ｎ（≒０．１９）≦Ｌ１＝Ｌ２（＝０．３）≦５／ｎ（≒０．３８）の関係を満たす。
【００４４】
図１０に示すように、マージン面５の辺長さが０．５ｍｍの切削工具では、すべての方向の切削抵抗がほぼ一定となり、振動が小さくなった。例えば、Ｘ方向の切削抵抗は、約−４００Ｎ、Ｙ方向の切削抵抗は、約＋２４００Ｎ、Ｚ方向の切削抵抗は、ほとんど０となった。しかし、Ｙ方向の切削抵抗が、他の切削工具と比較して大きくなった。例えば、図７のＹ方向の最大値よりも大きくなった。これは、マージン面５が大きくなりすぎたことで、被削材との接触面積が増大したためである。また、被削体の切削面の表面粗さを測定したことろ、Ｒａ＝５．３８μｍであり、目標とするＲａ＝３．２μｍを達成することはできなかった。
【００４５】
なお、このような傾向は、他の刃数の切削工具を用いても同様であった。このように、切削工具が、２．５／ｎ≦Ｌ１≦Ｌ２≦５／ｎの関係を満たす面を形成することで、振動の発生を抑制することができる。
【００４６】
以上、本実施の形態によれば、切れ刃部の形状を適切にすることで、切削時の振動を抑制し、さらに切削抵抗を小さくすることができる。また、面を形成することで、刃先強度を増加させ、表面被覆もはがれにくくすることができる。
【００４７】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４８】
１………切削工具
１ａ………刃部
１ｂ………シャンク
３………切れ刃部
５………マージン面
７………右ねじれ刃溝
９………左ねじれ刃溝
１１………左ねじれ刃すくい面
１３………右ねじれ刃すくい面
１５………左ねじれ刃
１７………右ねじれ刃
１９………表面被覆
１００………切削工具
１０１ａ………刃部
１０１ｂ………シャンク
１０３………切れ刃部
１０７………右ねじれ刃溝
１０９………左ねじれ刃溝
１１１………すくい面
１１３………切れ刃
１１９………表面被覆
【図１】
2015205360.tif 000003
【図２】
2015205360.tif 000004
【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】
2015205360.tif 000011
【図１０】
2015205360.tif 000012
【図１１】
2015205360.tif 000013
【図１２】
2015205360.tif 000014
【図１３】
2015205360.tif 000015