(57)【要約】      （修正有）【課題】炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック等の繊維強化プラスチック加工用の切削工具み関し、切削性に優れ、かつ、切刃の刃先強度を向上させることができる、繊維強化プラスチック加工用の切削工具を提供することを目的とする。【解決手段】すくい角αが負（０°より小さく、かつ、−１５°以上）となるように切刃３０で、逃げ角βが６°以上、１５°未満となるように形成されている、繊維強化プラスチック加工用の切削工具。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
すくい角が負となるように切刃が形成されている、繊維強化プラスチック加工用の切削工具。
【請求項２】
前記すくい角が０°より小さく、かつ、−１５°以上となるように前記切刃が形成されている、請求項１に記載の繊維強化プラスチック加工用の切削工具。
【請求項３】
逃げ角が６°以上、１５°未満となるように切刃が形成されている、繊維強化プラスチック加工用の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック等の繊維強化プラスチック加工用の切削工具の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機部品に適用が拡大している炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰとする）は、製造工程において成形硬化後に、部品外周を切断するトリム加工、又は穴あけ加工が必要である。ＣＦＲＰは、その加工性が極めて悪いために、加工に用いる切削工具の寿命が短い。
【０００３】
このため、切刃の耐摩耗性を向上させることを目的として、切刃のすくい面から逃げ面に跨って切刃の母材より耐摩耗性の高い材料の被覆が施された切削工具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１では、被削材の切削中に、切刃の露出した母材が摩耗することにより、切刃先端に隣接する逃げ面が半径方向に後退することで、切刃が研がれて切刃が鋭利に保持されると記載されている。そして、逃げ面の摩耗性を上げるために、切刃の逃げ角を大きくしている。具体的には、逃げ角が１５度以上、４５度以下、より好ましくは、２０度以上、４０度以下としている。
また、ＣＦＲＰは加工中に切削力により層間が剥離する不具合が発生しやすいが、それを抑制するため切削抵抗の低い加工方法が求められる。従来技術(非特許文献１)では、すくい角を正方向に大きくとることで、切削抵抗が低くなるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１３８４８号公報
【非特許文献１】岡山理科大学紀要．Ａ，自然科学２２，１４３−１５３，１９８７−０３−０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１と非特許文献１に記載されているように、切刃の逃げ角とすくい角を大きくすると、切刃が細くなり、強度が低下して欠けやすくなるという課題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、刃先強度を高くすることにより、工具の寿命を延ばし、かつ、切削性の向上を図ることができる、繊維強化プラスチック加工用の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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明に係る切削工具は、すくい角が負となるように切刃が形成されている。これにより、刃先強度を高くすることができ、工具の寿命を延ばすことができる。また、現在の実用的な切削条件による加工では、すくい角を負にすることで切削抵抗を低くすることができ、切削性を向上させ剥離を抑制することもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の切削工具によれば、刃先強度を高くすることにより、工具の寿命を延ばし、かつ、切削性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施の形態１に係る切削工具の概略構成を示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本実施の形態１に係る切削工具の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１Ａに示す切削工具の切刃近傍を拡大した模式図である。
【図３】図３は、切削工具の耐性試験を行った結果を示す表である。
【図４】図４は、切削工具の切削性試験を行った結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００１２】
（実施の形態１）
本実施の形態１に係る繊維強化プラスチック加工用の切削工具は、すくい角が負となるように切刃が形成されている。
【００１３】
また、本実施の形態１に係る切削工具では、すくい角が０°より小さく、かつ、−１５°以上となるように切刃が形成されていてもよい。
【００１４】
また、本実施の形態１に係る切削工具では、切刃の逃げ角が、６°以上、かつ、１５°未満であってもよい。
【００１５】
さらに、本実施の形態１に係る切削工具では、切刃に該切刃の母材よりも耐摩耗性の高い材料が被覆されていてもよい。
【００１６】
以下、本実施の形態１に係る切削工具の一例について、図１Ａ、図１Ｂ，及び図２を参照しながら説明する。
【００１７】
［切削工具の構造］
図１Ａ及び図１Ｂは、本実施の形態１に係る切削工具の概略構成を示す模式図であり、図１Ａは、切削工具の側面図であり、図１Ｂは、切削工具の先端方向から見た、切削工具の正面図である。
【００１８】
図１Ａに示すように、本実施の形態１に係る切削工具１００は、軸線Ａに沿って延びるように、略円柱状に形成されていて、工作機械に装着される部分であるシャンク部１０と、シャンク部１０の先端部に形成された刃部２０と、を備えている。なお、図１Ｂに示すように、本実施の形態１においては、切削工具１００は、矢印Ｂの方向に回転するように構成されている。
【００１９】
刃部２０の外周面には、所定のねじれ角を有するらせん状の溝４０が等間隔で４条形成されている。また、刃部２０には、４枚の切刃３０が、それぞれ、周方向に９０°離間した位置に形成されている。
【００２０】
切刃３０は、刃部２０の先端部に形成された底刃１と、刃部２０の外周部に溝４０に沿って延びるように形成された外刃２と、から構成されている。図１Ｂに示すように、底刃１は、刃部２０の先端に形成された第１逃げ面１Ａと第１すくい面１Ｂとが交差する稜線に形成されていて、切削工具１００の中心位置（軸線Ａが通る位置）から径方向に沿って延びるように形成されている。また、外刃２は、刃部２０の外周部に形成された第２逃げ面２Ａと第２すくい面２Ｂとが交差する稜線に形成されている。
【００２１】
［切刃の構造］
次に、本実施の形態１に係る切削工具１００の切刃３０について、図２を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下の説明においては、底刃１と外刃２は同様に構成されているので、これらを区別せずに、切刃３０として説明する。また、第１逃げ面１Ａと第２逃げ面２Ａを逃げ面３Ａとして扱い、第１すくい面１Ｂと第２すくい面２Ｂをすくい面３Ｂとして扱う。
【００２２】
図２は、図１Ａに示す切削工具の切刃近傍を拡大した模式図である。
【００２３】
図２に示すように、切刃３０には、該切刃３０を構成する母材５０（例えば、超硬合金等）よりも耐摩耗性の高い材料（例えば、ダイヤモンド等）が被覆されていて、被覆部６０が形成されている。なお、被覆部６０は、ＣＶＤ（化学蒸着法）又はＰＶＤ（物理蒸着法）等により、形成される。
【００２４】
また、上述したように、切刃３０は、逃げ面３Ａとすくい面３Ｂとが交差する稜線に形成されている。また、切刃３０は、すくい角αが負となるように形成されている。ここで、すくい角が負とは、すくい面３Ｂと、該すくい面３Ｂの垂直面（図２に示す破線）との角度が、切刃３０の送り方向側に傾斜している場合をいい、一方、すくい角が正とは、すくい面３Ｂと、該すくい面３Ｂの垂直面との角度が、切刃３０の送り方向と反対側に傾斜している場合をいう。
【００２５】
切刃３０の強度を確保する観点から、切刃３０のすくい角αは、０°よりも小さいことが好ましく、−１°以下にすることがより好ましい。また、切削工具１００の切削性を向上させる観点から、切刃３０のすくい角は、−１５°以上にすることが好ましく、−１２°以上にすることがより好ましい。
【００２６】
さらに、切刃３０は、被削材との接触する領域を小さくする観点から、切刃３０の逃げ角βを大きくすることが好ましく、切刃３０の逃げ角βは、６°以上、かつ、１５°未満となるように形成されていることが好ましい。
【００２７】
［切削工具の作用効果］
次に、本実施の形態１に係る切削工具１００の作用効果について、図１Ａ〜図２を参照しながら、説明する。
【００２８】
図２に示すように、被削材であるＣＦＲＰを加工する際に、ＣＦＲＰの剛性が小さいため、切刃３０が被削材を通過するときに、被削材の弾性変形が大きくなる。このため、切刃３０の逃げ面３Ａと被削材との接触面積（擦過面積）が大きくなり、切削温度が上昇し、切刃３０の摩耗が増加することになる。
【００２９】
しかしながら、本実施の形態１に係る切削工具１００では、切刃３０の逃げ角βを６°以上、かつ、１５°未満となるように形成していることから、切削抵抗を小さくすることができる。このため、切削工具１００の切削性を向上させることができる。また、切削温度の上昇を抑制することができ、切刃３０の摩耗を抑制することができる。
【００３０】
また、切刃３０の逃げ角βを大きくすると、切刃３０の刃先強度が小さくなるが、本実施の形態１に係る切削工具１００では、すくい角αを負となるように形成しているため、切刃３０の刃先強度を大きくすることができ、切刃３０の破損を抑制し、工具寿命を延ばすことができる。
【００３１】
なお、本実施の形態１においては、４枚の切刃３０を有するエンドミルを例示したが、これに限定されず、切刃３０の枚数は任意であり、２枚の切刃３０を有するエンドミルであってもよく、６枚の切刃３０を有するエンドミルであってもよい。また、溝４０がらせん状に形成されているエンドミルを例示したが、これに限定されず、溝４０がストレート状に形成されていてもよい。
【００３２】
また、上記では、本実施の形態１に係る切削工具の一例として、エンドミルについて、説明したが、これに限定されない。本実施の形態１に係る切削工具としては、ドリルであってもよい。
【００３３】
（実施例１）
上記実施の形態１に係る切削工具１００の形状を有するエンドミルを作製し、以下の試験を実行した。
【００３４】
［耐性試験］
切刃３０の逃げ角βを一定（１３°）にし、すくい角αを＋１２°、＋３°、又は−１２°となるように形成したエンドミルを作製し、切削速度（３００ｍ／ｍｉｎ）、一刃送り(０．０２８ｍｍ/刃で、被削材（ＣＲＦＰ）のトリム加工を行い、切刃３０に損傷が生じるか否かを試験した。
【００３５】
図３は、切削工具の耐性試験を行った結果を示す表である。
【００３６】
図３に示すように、すくい角αを＋１２°となるように形成したエンドミルでは、被削材を２４ｍ加工すると、４枚の切刃３０が損傷した。また、すくい角αを＋３°となるように形成したエンドミルでは、被削材を２４ｍ加工しても切刃３０の損傷は発生しなかったが、被削材を３６ｍ加工すると、２枚の切刃３０が損傷した。
【００３７】
一方、すくい角αを−１２°となるように形成したエンドミルでは、被削材を３６ｍ加工しても、切刃３０の損傷は発生しなかった。
【００３８】
したがって、当該耐性試験により、すくい角αを負となるように形成すると、切刃３０の刃先強度を大きくすることができ、切刃３０の破損を抑制し、工具寿命を延ばすことができることが確認された。
【００３９】
［切削性試験］
切刃３０の逃げ角βを一定（１３°）にし、すくい角αを＋１２°、又は−１２°となるように形成したエンドミルを作製し、切削速度(１５７ｍ／ｍｉｎ)、一刃送り(０．０５ｍｍ／刃)で切削開始直後における、切削抵抗（水平成分）を切削動力計で計測した。
【００４０】
図４は、切削工具の切削性試験を行った結果を示すグラフである。
【００４１】
図４に示すように、すくい角αが＋３°となるように形成したエンドミルに比して、すくい角αが−１２°となるように形成したエンドミルの方が、複数種類（ここでは、Ａ材とＢ材の２種類）のＣＦＲＰ材質に対して切削抵抗が低くなることが確認された。
【００４２】
したがって、当該切削性試験により、すくい角αを負となるように形成すると、切削抵抗が低くなり、切削性が向上することが確認された。
【００４３】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の切削工具は、刃先強度を高くすることにより、工具の寿命を延ばし、かつ、切削性の向上を図ることができるため、有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１  底刃
１Ａ  第１逃げ面
１Ｂ  第１すくい面
２  外刃
２Ａ  第２逃げ面
２Ｂ  第２すくい面
３Ａ  逃げ面
３Ｂ  すくい面
１０  シャンク部
２０  刃部
３０  切刃
４０  溝
５０  母材
６０  被覆部
１００  切削工具
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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