平成6年虔 研究報告 大分県産業科学技術センター（9）高硬度焼見れ鋼のエンドミル触Ⅱ首≡おげる蜘Ⅱ精度と如Ⅱ南緯性楼械電子部 後 藤 幸 臣
要 旨
マシニングセンタを用いて、超硬エンドミルによる高硬度焼入れ鋼の輪郭加工において、切削速度30m′／min、切り込み0。2mm、送り0。03mm／刃の荒加工から、種々の条件で仕上げ加工を行い、形状精度、寸法精度、加工面粗さについて検討した結果、も 荒加工から仕上げ加工への移行についてほ、切り込み量0で再切削を1回行うことで寸法精度は向上L、この画数が増えても同じであること、形状精度はあまり改善されないこと、仕上げ面粗さほ軸方向より送り方向に改善が見られること篭 激少切り込みによるミクロンオ【ダーの寸法設定が可能であることなどが判明した。

使用工具：市販高硬度材切削用超硬エンドミル4種類： 涛 言

プレス金型や精密磯城部品等に多用されるHRC55を（Nol〜No2及びA、B）直径10mm、刃越える高硬度焼入れ鋼等の加工においては、従来までは数6枚、工具突き出し量23〜34mm（工具の研削加工や放電加工あるいは磨き加工の領域とされてい形状による）た。これらの加工法は精度的にはともかく能率面では切切削条件：試験Nolとして切削速度V＝30m／min、削加工に劣るのが一般的である。これらの加工において切り込みt＝0。2mm、送りs＝0。03mm／刃

エソドミルによる切削加工が可能となれば能率の良さや（以下荒加工条件と称する）から仕上げ加工設備の有効利用によるコストの低滞などそのメリットは条件とLて送り景を0￠01mm／刃としセ エソ大きいものがある。

ドミルの半径方向切り込みを表1に示すよう最近、加工顔の剛性、精度が向上するとともに、高硬に試験No2から試験No8まで変化させて各度材加工用と称Lた新種の超硬材エンドミルが相次いで加工面の精度を検討する（以下切削加工条件発売されたり！高硬度材切削用マシニングセンタが開発は試験Noで示す）。

されるなど、加工効率の向上、工程削減をめぎLた高硬表頂 切削条件

度材のエンドミル加工が注牒されつつある。Lかしいまだその加工技術は確立されておらず種々の問題がある。
ここに高硬度焼入れ鋼のエンドミル加工における加工試験甑

いL＝30沢領t＝0▲2飛沢S＝0竃伽／刃

精度や工具寿命、表面特性等を検討し、その問題点やど2

こまで切削加工が研削加工に代替できるかを検討する。

3

これまでマシニングセンタを用いて超硬エンドミルに度用工具3〜5種の実験結果について報告をした1）。
今回は荒加工から仕上げ加工への移行時における加工精度について報告する。

2．実験方法

試験棟：東芝機械（抹）製マシニングセンタVMC−45
被削材：SKDll（化学成分ほJIS規格値内）
焼入れ焼戻し後硬度HRC63

Ⅴ＝30m／流量n t＝Om脱 S＝0。0旦隅租／刃u

H

試験因02＋t＝Omm

4

試験No3 十 t＝Om椚

5 5

試験因03 ＋ t＝0。005約取 ＋ t＝0招踊

よる輪郭加工における切り込み量、送り量及び切削方式
や切削速度が加工精度に及ぼす影響について、市販高硬

切削条件

6試験因05＋も＝Omm

岳？弓 試験No3＋t＝0．0まm椚＋も＝Om抱 ⊆試験No7 十 も＝Om氾

切削試験と測定項目
工具突き出し量が各工具において最短になるようにチャックに取り付け、被削材板厚19mmのものを上面から軸方向に深さ15mm（1．5D）に取る段削り加工とする。
‑‑ 63 ‑‑

平成6年虔 研究報告 大分県産業科学技術センター

チャック

変化させた試験No2〜No8における寸法精度及び軸方向形状精度を示す。
…仙

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合一iU︑ソ︼5へく︺0ヽノー15︵‖U■−1・＝−．。∴t−：∴：． ‥5︵∈認︶曝鑑惑サ

主≒二∵＼

図1に切削時の工具と被削材の位置関係を示す。

区＝＋■切削試験方法

且 2 3 4 5 6 7 S
試

各切削条件の工具長は工具の摩耗の影響が出ないように、また諸項目の測定には必要充分になるよう19mmと一一・43︵‖UO︵匡雪ご磯波霊醤

05

定切り込み量から実切削量を引いた値を寸法精度（最大〇へh︶り付けた電気マイクロメータを上下させて軸方向の形状

0

切削試験終了後、被削材を取り付けたまま、主軸に取なる。削り残した基準面との差で実切削量を測定し、設No

図3 寸法精度した。

をトレースすると、その断面形状は例えば図2のように験切り残し量）として評価、断面のうねり幅を形状精度として評価した。
またうねりの中の細かいピッチの凸凹を別に表面粗さ計にて軸方向、送り方向の仕上げ面粗さとして測定するとともに、工具顕微鏡にて仕上げ面の観察、撮影、また

i 2 3 4 5 6 冒 8i詳二 誹 1こl

切削層の観察を行った。

欝卑 軸方向形状精度
寸法精度については、試験因01の荒加工から試験銅ro2の切り込み量0の再切削において、各工具ともに寸法緯度は工具の差こそあれいずれも改善されている。荒加形状鱒慶工において寸法精度30から50がmのものがi回の軍功劇
で工具2においては22がmの改善が見られる。工具3、4においてはあまり差が見られず12〜15担mである。
再切削による寸法精度の改善は工具2が1番犬きく次
いで工具B、工具Åとなる。最良の工具2で8針m程度

設定額込み盈
深2 加工精度の評価の寸法精度となる。
各工具においても切り込み量0の回数が増える試験
No3、4においても寸法精度の改善は顕著にほ見られ

3司 実験結果及び考察ずほとんど同じ値を示している。荒加工で生じた工具の3．1 切削条件と加工精度について

たわみ、機械の変位による刃物の食い込みは1回の再切

図3、図4に荒加工条件としての試験Nolから仕上削により行われ、以後の残留力だけでは刃物の食い込みげ加工条件としてエソドミルの半径方向切り込みを種々が生せず加工物表面を上滑りしているものと思われる。

【 64 −平成6年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

試験No5は、荒加工から切り込み0切削を2回行った後、さらに5〃mの切り込みを与えたもの、試験No7は10〃rnを与えたものであるが、ここで一見寸法精度が悪化しているように見えるのは微少切り込みにおいても多少の切り残しが生じるためである。工具N01においても値こそ大きくなっているがおおよそにおいて傾向は同じである。の大きいのが削こ付く。工具1における形状精度で切り込み回数が増えるに従い切れる箇所の切削はすすみ切れ味の落ちた刃先部分が残されても これにより形状精度をことが判明した。切削回数が増えることにより工具のたわみ、逃げ量が増えているものと思われる。

竃冨番場療悪化させている。試験終了後の観察で工具摩耗が大きい

曜題置空将聖礪

形状精度についてもやはり寸法精度の悪い工具1の値

形状精度については工具2及び工具Bの結果が比較的良好で、7〜8βm程度となっている。形状精度において、途中での5封m、10封mの切り込みを与えることの効果は見られない。
寸法精度、形状精度の両方を勘案して工具2により加頂 望 3 4 5 転 ？ 8

工精度の改善が大きい。

試 験 No3♭ 2 送り方向断面形状と形状精度
図5 送り方向加工断面図

図5に工具の送り方向におけめ断面形状を、また因6￣▲￣血￣￣−一肌「㈱︵‖︶盈工具B叩nU

Noにおける各加工物の位置関係を表す。

れU八ゝJにはその形状精度を示す。図5における縦軸は各試験

荒加工時におげる工作物への食い込み状態にそれぞれ工具ユを除十てはそれぞれ3郎m、5〜6がm程度の実﹁︹︶

粧mそLて試験潤〇7の10。ぴmの切り込みに対して特に︵濫造︶嘩鍍怒染の工具の違いがわかる。試験因04から試験No5の5切削量となっている。このことは敬少切り込みによりミクロンオーダーの寸法制御が可能であることを示している。この際も切り込み〇切削の回数は多くする必要はな
Tト．r

つ﹂1いる。

﹁﹁㍉望頂⊥い。送り方向形状精度においては工具Aが良好となって： ′丁

試 験 錯￠
図6 送り方向形状精度

3．3 加工面粗さについて
図7、図8には軸方向加工面粗さ及び送り方向加工面粗さを示す。

−65−

平成6年虔 研究報告 大分県産業科学技術センタ仙回数や、試験No5、7の途中における微少切り込みの化の傾向を示す。このことば荒加工時点での面粗さ形状5がそのまま残ることを示しており、荒加工条件において4一︵盆∈竃︶軋 盟 厘 ‡ 毒

6追加も関係なく、仕上げ面粗さは改善されずかえって悪の切り込み量の設定が重要となる。

3

軸方向粗さにおいては主に形状精度とともにエンドミ
ルの剛性、ねじれ角等により形成される要素が大きいが、つム硬度が高いことによる切削力の増大による振動、ヒビリ″且123∴圭 5
試 験678に影響される可能性が高い。荒加工から切り込み0の再切削による仕上げ面の改善は工具Åに若干見られる程度Noである。

図7 軸方向加工面租さ

3占 4 軸方向断面形状について
図9には各工具における各試験Noにおける切削終了
0∩′出5う且︵畠監箋︶姐藍凝H選時点における軸方向の断面形状を示す。

﹁∴レパ∴し︑い．︶1

ご3ぅ ぅ さ議 敏 郎￠㌻

図8 遣り方南京薗粗さ
送り方向粗さについては荒加工面の1。5〜2。4郎m毘yから工具2、Å、Bについては切り込み0再切削で0。3〜On5がm毘yと良好な面となっており、その後切り込み0切削回数が2回3回と増えても加工面粗さの改善は

園9 軸方向如Ⅱ断面図見られない。試験因01の荒加工においては各工具ともにエソドミルの送りマークの現れた面となっているが、特に工具1において、エソドミル先端部の逃げの大き仕上げ加工で送りがづ＼さくなることと、切り込み0の再さが目に付く。これは、切削終了時点での工具顕緻鏡に切削によりこの送りマークのとれた面となり仕上げ面はよる刃先の観察で、エンドミルの先端部が小チッビング良くなる。

を含む摩裏毛が大きいことがわかった。それによるエソド試験No5及び試験No7の切り込みを5及び10声m与ミルの直径変化、工具のたわみによるものである。工具えることにより工具1及び工具Bにおいては仕上げ面が1については新しい工具により再実験を行ったが2度目再び悪化しており、また工具2及びAにおいても仕上げの実験においても全く同じようなチッピソグを含む摩妾宅面の改善は見られず途中での微少切り込みは不要と見ら状態、加工断面形状を呈した。試験Nolにおける荒加れる。

工時点で早くもチッビングを起こしたものと見られる。

軸方向粗さについては図7に示すように、各工具ともに試験Nolの荒加工時の粗さと切り込み0の再切削の−66−工具Aにおいても刃先部において若干の摩耗が観察された。

平成6年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

数値的に同じでも、その断面形状はそれぞれの工具の4．荒加工時の軸方向形状が加工精度に影響を及ぼすためこの際の特に切り込み量の設定が重要となる。

形状（刃数やねじれ角等）や剛性等の遣いによりそれぞれの特徴を示す。

5。加工面粗さについてほ、送り方向粗さば改善されるが軸方向粗さば荒加工条件が最後まで影響する。

∴ 湾 言
以上、高硬度焼入れ鋼のマシニングセンタによる超硬エンドミル加工におげる本実験の範囲において次のことが判明した。

追 記
本実験に使用したマシニソグセンタは、日本自転振興会の補助金を受けて設置したものである。

i簿 荒加工から仕上げ加工にはいる場合、切り込み0の再切削による加工精度の改善は、寸法精度に大きく表れ、形状精度にほ余り変化は見られない。
2．切り込み0の再切削は1回で有効でありその回数が増えてもその効果は見られない。
3。切り込み5野mで3〜4〃mの実切削量となりこ

参考文献
1）後藤幸臣：大分県工場試験場 平成3年度研究報告（1993）30

同平成4年度研究報告（1994）11
同平成5年度研究報告（1995）1

れを勘案すればミクロンオMダーーの寸法設定が可能となる。

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