(57)【要約】【課題】高硬度の難削材の加工に最適な、さらにはＭＭＣ（金属基複合材料）等の加工も可能なダイヤモンド被覆エンドミルを提供。【解決手段】超硬合金製エンドミル１の少なくとも底刃３と外周刃４の刃部５にダイヤモンド被覆層を形成して成るダイヤモンド被覆エンドミルにおいて、外周刃の刃部のすくい角αが−１０°以上＋１０°以下、外周刃の刃部のねじれ角θが４０°以上６０°以下、であって、外周刃の刃数が４刃以上１２刃以下のダイヤモンド被覆エンドミルとする。ダイヤモンド被覆層は、表面粗さＲｚが２μｍ以下で、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下とする。【選択図】　　　　図１
2004001115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金製エンドミルの少なくとも底刃と外周刃の刃部にダイヤモンド被覆層を形成して成るダイヤモンド被覆エンドミルにおいて、前記外周刃の刃部のすくい角が−１０°以上＋１０°以下、前記外周刃の刃部のねじれ角が４０°以上６０°以下、であって、前記外周刃の刃数が４刃以上１２刃以下であることを特徴とするダイヤモンド被覆エンドミル。
【請求項２】
前記ダイヤモンド被覆層は、表面粗さＲｚが２μｍ以下で、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド被覆エンドミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＭＭＣ等の難削材を能率良く長時間に渡って加工できるダイヤモンド被覆エンドミルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
気相法でダイヤモンド膜を合成する方法が発明されて久しいが、最近ではその高い硬度を生かし、高い耐摩耗性が要求される切削工具用の被膜として利用されている。ダイヤモンド被覆工具が適用される被削材としてはグラファイトや高シリコンアルミニウム合金に代表される。しかし、近年、マトリクス中に硬質粒子を多く分散した難削材、例えばＳｉＣを数１０％含むＭＭＣ（金属基複合材料）等の加工が要求されてきた。ＭＭＣはＭｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓの略で、Ａｌ−Ｓｉ合金中にＳｉＣやＡｌ２Ｏ３粒子を強化材として複合化させた材料で、アルミニウム並みの軽さで鋳鉄以上の剛性を持つ材料である。しかしながら、このような難削材の加工において、従来のダイヤモンド被覆工具では刃部に欠損が生じ、摩耗が急激に進行して寿命に至るという問題があった。また、従来材料の加工においても寿命の延長が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の欠損が生じる要因は、切削工具の刃部がポジティブレーキとなっているために刃先に応力集中が生じて変形しやすくなっていることによるものであり、これを解消する方法としては、特開昭６４−５１２０２や特開２０００−１１７５２３などが提案されている。前者は刃先の逃げ面から見た寸法が０．０１ｍｍ以上０．０８ｍｍ以下の箇所にホーニングやチャンファホーニングを施すというもの、後者は刃部のすくい角を−１０°以上−６０°以下としてネガティブレーキとして用いるというものである。双方ともに優れた提案ではあるが、高硬度の難削材加工についてみた場合、前者については依然として欠損を防ぐには不十分であり、後者はすくい角がネガとなっているために欠損は生じなくなるが、その角度が大きいために工具の切れ味が極端に落ちるという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、前述した問題に鑑みて、ダイヤモンド被覆の不都合を最小限に抑え、高硬度の難削材の加工に最適な、さらにはＭＭＣの加工も可能なダイヤモンド被覆エンドミルを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、超硬合金製エンドミルの少なくとも底刃と外周刃の刃部にダイヤモンド被覆層を形成して成るダイヤモンド被覆エンドミルにおいて、前記外周刃の刃部のすくい角が−１０°以上＋１０°以下、前記外周刃の刃部のねじれ角が４０°以上６０°以下、であって、前記外周刃の刃数が４刃以上１２刃以下のダイヤモンド被覆エンドミルを提供することにより、課題を解決した。
【０００６】
即ち、ダイヤモンド膜被覆された超硬合金製エンドミルの外周刃の刃部のすくい角は工具の切れ味を確保するために−１０°以上とし、外周刃の刃部の切れ刃の刃先への応力集中を防ぐために＋１０°以下とした。しかし、すくい角の範囲を−１０°以上＋１０°以下にすると、切れ味が低下する。そこで、外周刃の刃部のねじれ角を強ねじれ角、即ち４０°以上６０°以下とした。さらに、外周刃の刃部の１刃当りの加工時の応力集中を和らげるため、４刃以上１２刃以下とした。
【０００７】
被覆するダイヤモンド膜は、被削材の種類によって好ましい表面粗さは異なるのであるが、エンドミルのように加工面の精度を要求される場合は、被削物の溶着及び切り屑の流れを重視して、表面粗さＲｚを２μｍ以下とするのが良く、膜厚さは耐摩耗性を十分に生かしきるため、少なくとも１０μｍ以上であるのが好ましい。また、３０μｍを超えると割れ等が発生する。そこで、請求項２記載の本発明においては、前記ダイヤモンド被覆層の表面粗さＲｚを２μｍ以下、厚みを１０μｍ以上３０μｍ以下とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示すダイヤモンド被覆エンドミルの部分断面図、図２（ａ）（ｂ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２（ｂ）の点線の丸で囲まれた部分の部分拡大断面図である。図に示すように、本発明のタイヤモンド被覆エンドミル１は棒状本体２の一端部に切れ刃を有する底刃３が設けられ、底刃より軸方向にねじれながら、外周刃４が形成され、他方にエンドミルを把持するためのシャンク１１が設けられている。図２及び図３に示すように、外周刃４の刃部５は切れ刃６、すくい面７、逃げ面８から形成されている。符号９は背面、１０はみぞ底である。すくい面７のすくい角αは、図２の（ａ）に示すように１０°以下の正のすくい角、又は、図２の（ｂ）に示すような−１０°以上の負のすくい角の間に設定されている。外周刃４の刃部５は、ねじれており、そのねじれ角θは４０°以上６０°以下とされている。底刃３、外周刃４全域にわたり、ダイヤモンド被覆が施され、その表面粗さはＲｚで２μｍ以下、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下とされる。
【０００９】
【実施例】
（実施例１）前述したダイヤモンド被覆エンドミルを用いて、切削試験を行った。本発明のダイヤモンド被覆エンドミルは、すくい角αを０°、ねじれ角θを５０°とした刃径１０ｍｍの８枚刃超硬合金製エンドミルを製作し、熱フィラメントＣＶＤ法により刃長全体にわたってダイヤモンド膜を１５μｍの厚さで被覆した。このときのダイヤモンド膜の表面粗さＲｚは１．７μｍであった。
比較のために、同じ形状でダイヤモンド膜を被覆しない超硬合金製エンドミルを製作し、両者を用いてアルミニウム基の難削性ＭＭＣの側面加工を行った。加工の条件は以下の通りである。
被加工材　　ＭＭＣ（Ａｌ＋Ｓｉ７０％、ＳｉＣ３０％）
切削速度　　５０ｍ／ｍ
送り速度　　６４０ｍｍ／ｍｉｎ
切り込み　　ａａ＝１０ｍｍ、ａｒ＝０．２ｍｍ
切削油　　　　なし（エアーブロー）
【００１０】
加工試験の結果、本発明のダイヤモンド被覆エンドミルは５０ｍ加工後も切れ刃には剥離、チッピングがみられず、さらに継続切削が可能であった。また、逃げ面摩耗量は１５μｍと僅かであった。これに対し、比較エンドミルは切削長１．５ｍにて逃げ面摩耗量が２００μｍを越えてしまい、加工を中止せざるを得なかった。
【００１１】
（実施例２）次に、本発明のダイヤモンド被覆エンドミルは、すくい角αを−１０°、ねじれ角θを４０°とした刃径７ｍｍの６枚刃超硬合金製エンドミルに、熱フィラメントＣＶＤ法により厚み１０μｍのダイヤモンド膜を被覆した。
比較用として、すくい角αを１２°、ねじれ角θを３０°とした刃径７ｍｍの２枚刃超硬合金製エンドミルを用意し、同じく熱フィラメントＣＶＤ法によりダイヤモンド膜を８μｍの厚さで被覆した。
本発明のエンドミルおよび比較エンドミルを用いてアルミ合金の加工試験を行った。加工条件は以下の通りである。
被加工材　　アルミ合金（Ａ３９０）
切削速度　　３５０ｍ／ｍＡ３
送り速度　　１，１２０ｍｍ／ｍｉｎ
切り込み　　ａａ＝１２．５ｍｍ、ａｒ＝０．１ｍｍ
切削油　　　　なし（エアーブロー）
【００１２】
加工試験の結果、本発明エンドミルは３０ｍ加工後も逃げ面摩耗量は約１０μｍ程度と軽微であったのに対し、比較エンドミルはダイヤモンド膜を被覆してあるにもかかわらず、チッピングが発生して摩耗が進行したと推定され、切削長３ｍで既に逃げ面摩耗量は３０μｍに達し、超硬基材が露出してしまった。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、外周刃の刃部のすくい角αを−１０°以上＋１０°以下、外周刃のねじれ角θを４０°以上６０°以下、外周刃の刃数を４刃以上１２刃以下とした超硬合金製エンドミルにダイヤモンド膜を被覆することにより、切れ刃部に欠損を生じさせることなく、切れ味を確保し、一刃当たりの応力集中を減じたので、ダイヤモンド被覆の不都合を最小限に抑え、難削材の加工に最適なものとなった。特に、長時間に渡るＭＭＣ等の高硬度難削材の加工を可能にした。
【００１４】
また、ダイヤモンド被覆層の表面粗さＲｚを２μｍ以下、厚みを１０μｍ以上３０μｍ以下とすることにより、切り屑の排出がよく、ダイヤモンド被覆の割れがなく、高精度の加工を維持できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施の形態を示すダイヤモンド被覆エンドミルの部分断面図である。
【図２】
本発明の実施の形態を示すダイヤモンド被覆エンドミルの図１のＡ−Ａ線断面図であり、（ａ）は正のすくい角、（ｂ）は負のすくい角の例を示す。
【図３】
本発明の実施の形態を示すダイヤモンド被覆エンドミルの図２（ｂ）の点線の丸で囲まれた部分の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１　　（超硬合金製）ダイヤモンド被覆エンドミル
３　　底刃
４　　外周刃
５　　刃部
α　　すくい角
θ　　ねじれ角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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