マグネシウム合金のエンドミル加工に関する研究―エンドミル切 削 時 の工 具 逃 げ面 温 度 の測 定 ―大 塚 裕 俊 ＊ ・小 谷 寛 ＊ ＊＊機 械 ・金 属 担 当 ・ ＊＊ (株 )サイメックス

Study on End-milling Magnesium Alloys
Hirotoshi OHTSUKA ＊ ・H. Kotani ＊＊＊要

Mechanical and Metallurgical Engineering Gr.・ ＊＊ Symex Corp.

旨マグネシウム合 金 のエンドミル切 削 加 工 について，加 工 時 の幾 何 的 パラメータ・加 工 条 件 および工 具 摩 耗 と工 具
逃 げ面 温 度 との関 係 を調 べた．その結 果 ，温 度 上 昇 には切 りくず厚 さに比 べ切 削 関 与 長 の影 響 が大 きく，切 削 速度 ・工 具 摩 耗 が増 大 するほど工 具 逃 げ面 温 度 が上 昇 することがわかった．

1.

はじめに削関与長（角）L の２つの幾何的パラメータを変化させて直近年ノートパソコン，携帯電話，自動車部品およびロボッ

線切削による工具逃げ面温度の測定を行う（Fig.3 に示すト部品などを中心に軽量化や強度向上を目 的として，マグ10 条件の t m と L を用いる）．温度測定は被削材に測定用ネシウム合 金 の利用 が増 えつつある．マグネシウムは実 用の小孔（直径 2.0mm）を加工し，それを通して切削時に工金 属 では最 も軽 く，アルミニウムに比 べても比 重 は２／３，具中心が小孔を通過する時の工具逃げ面温度を測定する

強度・剛性・振動吸収性ともに優れた材料である．しかしそ（小孔と工具送りの方向（Fig.1 のＹ方向）は垂直）．主軸回の物理的な性質から，比較的低い温度でも発火がおこるた

転数は 3000rpm とする．

め，切 削 温 度 上 昇 による発 火 ・燃 焼 の危 険 性 を抱 えてお

同 様 にして実 験 Ｂは，マグネシウム合 金 を対 象 として直り，それが部品加工での大きな問題となっている．そのため線切削（溝加 工）による工具 逃げ面温度の測定を行 う．溝マグネシウム合金の加工条件の整備を含む安全なエンドミ

加工では切削関与角は常に一定(180°)となるので，主軸ル切削加工技術が求められている．

回 転 数 （ 1000,1500,3000,6000rpm ） と 送 り 速 度

本 研 究 では，まずエンドミル切 削 時 の工 具 逃 げ面 温 度（150,300,600,1200,1800mm/min）を変 化 させて組 み合 わが切削 加 工 時 の幾何 的 パラメータである切 削 関 与 長（角）せ，各 条 件 での温 度 を測 定 する（小 孔 と工 具 送 りの方 向に大きく依存していることを示す．またこれを基にして，マグ（Fig.1 のＸ方向）は一直線上）．加えて工具摩耗の影響をネシウム合金をエンドミル切削加工する際の他の加工条件測定するため，エンドミル切れ刃の摩耗レベル（新品時０，や工 具 摩 耗 の工 具 逃げ面 温 度への影 響について検 討 す摩 耗 時 １，工 具 寿 命 時 ２）を変 化 させて溝 加 工 による温 度る．

測 定 を 行 う （ 実 験 Ｃ ） . 主 軸 回 転 数 は 3000rpm と す る ．
軸方向切込み量はいずれの実験でも 10mm とする．

2.
2.1

実験装置と方法

被削材と切削工具

Ｚ

工具と被削材を Table1 に示す．Table1(a)はエンドミル切削の幾何的パラメータが工具逃げ面温度へ及ぼす影響の実 験 Ａ，表 1(b)は同じく加 工 条 件と摩 耗 の工 具 逃 げ面

ＹA/D converter
ＸHolderAmplifier

RecorderThermometeEnd mill

温度へ及ぼす影響の実験Ｂ，Ｃに用いる．
2.2

実験装置と手順

Fig.1 に用 いる実 験 装 置 の概 略 を示 す．被 削 材 を立形マシニングセンタ(MC)のテーブル上 に取 り付 け，まず実 験
Ａで非 接 触 式 のファイバ式 放 射 温 度 計 （チノー社 製 IRFL）により，焼入れ鋼を対象として最大切りくず厚さ t m と切Workpiece
for wearexperiments

Fig. 1Workpiec

MC table
Dynamometer

Setup for experiments

Table1 Endmill and workpiece

(a)
(b)

Endmill
Coated Carbide φ8mm
6 bladesSpiral angle 45°
Coated High Speed Steel
φ8mm, 4 blades
Spiral angle 60°

3.

Workpiece
SKD61(HrC53)
AZ31 (Mg Alloy,
Al 3%,Zn 1%)

実験結果と考察実 験 Ａの結 果 を，２変 数 を含 む１次 式 近 似 により Fig.2に示す（自由度調整済み決定係数=0.74）．これによれば，
本実験での最大切りくず厚さ t m と切削関与長（角）L の２つの幾 何 的 パラメータの範 囲 では，工 具 逃 げ面 温 度 は切

Fig.3 Measured temperature for experiment B (AZ31)

削関与長（角）L によってほぼ決定されることがわかる．これは切削関与長（角）L が増大すると，切削時間の増加とともに非 切 削 時 間 が減 少 し，結 果 的 に工 具 切 れ刃 の温 度 上昇が促進されることによるものと考えられる．以上により切削
関 与 長 （角 ）L が支 配 的 条 件 であると仮 定 すれば，マグネシウム合金の実験では最も危険側の条件である溝加工（切削関与角は常に最大(180°)）を用いることで十分であることがわかる．
次 に実 験 Ｂの結 果 を，２変 数 を含 む２次 式 近 似 によりFig.3 に示す（自由度調整済み決定係数=0.90）．ここでは
摩 耗 レベル１の工 具 を用 いた．これによれば，ほぼ主軸 回転数（切削速度）が大きくなるほど，送り速度（最大切りくずFig.4 Measured temperature for experiment C (AZ31)いえないことがわかる．

厚さ t m ）が小さくなるほど工具逃げ面温度が高くなることがマグネシウムは５００℃未満で発火する可能性があるためわかる．これは主 軸回 転数 が大きくなるほど単 位 時 間当た

Fig.2～4 の結果によれば，工具摩耗の進行や不適切な加りのエネルギー消費量が増えることと，切りくず厚さが薄く，工条件は危険であることがわかる．工具逃げ面温度を不必

その質 量 が小 さくなるほど容 易 に温 度 が上 昇 することが原要に上昇させないためには早い送り速度や適切な切 削速因と考えられる．

度など加工条件の選択，工具摩耗の管理が非常に重要で最 後に実 験Ｃの結 果を，２変 数を含む２次 式 近似によりあることがわかる．

Fig.4 に示す（自由度調整済み決定係数=0.94）．これによれば，工 具 摩 耗 が進 行 するほど工 具 逃げ面 温 度が高 くなることがわかる．これは工具 摩耗が進 行するほど切 削 抵 抗が増大し発熱量が増大することと大きく関係すると考えられ

4.

おわりに

(1) エンドミル工 具 逃 げ面 温 度 の上 昇 については，切 削関与長の影響が大きいことがわかった．

る．また摩耗レベルによっては必ずしも送り速度（最大切りく(2) マグネシウム合金のエンドミル切削加工では，切 削速ず厚さ t m ）が小さくなるほど工具逃げ面温度が高くなるとは度・工具摩耗が増大するほど工具逃げ面温度が上昇することがわかった．
(3) 安全な加工実施のため，加工条件の選択と工具摩耗の管理が重要であることがわかった．
本研究で使用したマシニングセンタは，競輪の補助により設置したものです．

参考文献(1) 森精機製作所㈱：マグネシウム加工の現状と問題点，森精機製作所㈱資料，2005, 1-8．
(2) 足 立 芳 樹 ：金 型 加 工 における工 具 寿 命 に与 える
Fig.2 Measured temperature for experiment A (SKD61)

切削温度の影響，京都大学修士論文，(2003)3