平成3年度 研究報告 大分県工業試験場∴∴・−．−−−−−
1 高硬度焼入鋼のエンドミル加工における加工精度と加工面特性の研究（第1報）
機械部 後 藤 幸 臣

工具突き出し量が各工具において最短になるよう

1 はじめに従来まで、切削加工では不可能とされていた高硬にチャックに取り付け、被削材板厚19mmのものを上度材の加工も、CBN焼結工具により、施削のような面から軸方向に深さ15mm（1。5D）に取る段削り加工

連続切削では可能となり、その能率の良さから実用とする。

化されている。ただし、エンドミル加工のような片持ち断続切削で細長比の大きい工具では、欠損発生等種々問題がある。
一方、プレス金型や精密機械部品等に多用される

図1に切削時の工具と被削材の位置関係を示す。

各切削条件の切削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となるよう19mmとした。切削試験修了後、被削材を取り付け焼入鋼等の高硬度材の加工において、エンドミル加たまま、主軸に取り付けた電気マイクロメータを上工が可能となれば能率の良さからそのメリットは大下させて軸方向の形状をトレースし、削り残した基きいものがある。

準面との羞で、実切削量、形状精度、寸法精度を測最近、加工機の剛性、精度が向上するとともに、定した。また、表面粗さ計にて軸方向、送り方向の高硬度材加工用と称した新種の超硬材のエンドミル仕上げ面粗さを測定するとともに、工具顕微鏡にてが相次いで発売されたり、高硬度材切削用マシニン仕上げ面の観察、撮影、また切削屑を採取し写真緑グセンタが開発されるなど高硬度材のエンドミル加工が注目されつつある。
高硬度焼入れ鋼のエンドミル加工における加工精度や工具寿命、表面特性等を検討し、その間題点やどこまで切削が研削加工に代替出来るかを検討し

黄1．切削条件
切削速度 15．7m／
送り速度 100mm／1mlて（0．2mm／rev）

軸方向 切込み深さ 15mm（1。5D）

た。

半径方向 0．005，0．01，0．02，0．04
2 実験方法試験機：東芝機械㈱製マシニングセンタVMC

切込み量 0．07，0．1，0．15，0．2王nm

切削方式 乾式、ダウンカット

強烈聾直45

変被削材：SKDll（化学成分はJ‡S規格値内）
焼入れ焼戻し後硬度を壬RC63
使鼠工具：市販高硬度材切削用超硬エンドミル3種類（NO．1〜NO．3）直径10mln、刃数2〜6枚、工具突出し量23へ′3血m（工具のりヒh﹂川形状による）切削条件：表1に示す。

切削試験と測定項目30

図1 切削試験方法

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影を行った。

3 実験結果と考察
3．1 加］工精度について
切削面をエンドミル軸方向に電気マイクロメ、▲一夕でトレ」スするとその断面形状は図2のようになる。

国中、設定切込み蔓から実打削量を引いた量を寸2−1

日U0．01 0．（〕40．0（〕1

法精度（最大切り残し量）、断面のうねり幅を形状精度として評価する。
うねりの中の網いピッチのlり凹を別に表面粗さ計にて仕上面粗さとして評価する。

寸法精度 実切削量︵喜︶0一■⊥撼コⅡ聾nUO

05

囲3にそれぞれの工具の各設定切込み量における実切削量、形状精度、寸法精度を示す。これによるといずれの工具ともに0．005mmの切込みでの実切削〇量は0となっている。チャックやT其のたわみ等に0．01

0．04 0

よる工員の逃げによる刃の上すべり現象が生じてい切込み蜃（mm〕るものと考えられる。切込み0．01mmになると2本の図3 切込み量と加工精度∴ユニ具で噴い付きが始まる。
噴い付きの良さではねじれ角やその形状からの剛性の大小に関係すると考えられる。

する割合からみれば0．07mm〜n．1mm程度の切込みが適当と考えられる。

0．01nlmの切込みに対して実切削量は3〜6〃m

図6は切削画をエンドミル軸方向にトレースしたと工貝によりかなりの薫が出る。切込み量が0．1fⅧ、時の断面図を示す。縦倍率と横倍率の羞が大きいた

0．2rnnlと大きくなるとともに形状精度、寸法精度ともめ形状が極端に強調された形となっているが、値切に悪化している。

り込みにおいては下部に噴い込みを生じ、切り込み

図4、区5に設定切込み量に対する実切削量、形が大きくなるとエンドミルの先端がたわみによる逃状精度の割合を示す。実切削量の割合は高い方が、げを生じ、加工面のタオレは逆となる。エンドミル

また、形状精度の割合は低い方が良好な切削と言えの対数やねじれ角（方向）剛性の違いにより、それるが、各l二具において0．07mmを超えるとそれぞれのぞれ特徴のある三種三様の加工面が形成される。

割合が頭打ちとなる傾向があり、設定切込み量に対3．2 仕上面粗さについて
31、

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図7に各工具の設定切込み量におけるエンドミルの送り方向並びに軸方向に測定した仕上げ面粗さを示す。0・005mmの切込みで実切削量は0であったが、仕上げ面にはエンドミル加工の模様がみられた。
0．01mm以上の切込みでは各工具ともに設定切込み量の増加にかかわらず仕上げ面粗さの悪化はみられず2〆mR三naX程度の良好な面となってし1る。全体的に送り方向粗さより軸方向粗さの方が大きくなりま
05︵訳︶た、工具問のバラツキが大きく表れている。

52︵雲月警宣︶

和束

0．01

0．04 0．10．2

切込み量（mm）

図4 実切削量／設定切込み量

巴慧だ五山

0．001

0．01

0．04 0．10．2

切込み量（m）

・「二 扁 250．001

0．01

0．04 0．10．2

切込み量（mm）

望監禁義山

054321︵誓月鷲与︶（ 50ニ

図5 形司犬精度／設定切込み量
0．010．04 0．10．2

切込み量（m用）

図7 切込み量と仕上げ面粗さ「・・■⊂） Z唖tl丁？
OZ

∴二
H二T
〜つZ

唖ti

区要6 切込み量と加工断面図
ー 32 −

図8 仕上げ面粗さ曲線

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切削音は全工員全条件において発生し、折込みが増えるとともに切削青も大きくなる。

4 まとめ

以上SKDll材（硬度HRC63）の超硬エンドミル／虹t二において、切込み量のみを変化させて3種類の工具について行った実験の結果次のことが言える。
（1）いずれの工具においても0．005mmの切込みでは」二具の噴いイ、」 きが出来ず実切削量は0となる。
（2）形状精度、寸法精度ともに切込みが大さくなる

写真1切込み量と加工面ほど悪化するが、設定切込み量に対する割合は形

図8は送り方向、軸方向における粗さ曲線を示す。
送りフィ向では工具の送りピッチが表れているとともに、切込みが0．1mmと大きくなると送りピッチにビビ状精度、実切削量ともに0．07mm〜0．1mmで頭打ちとなる。
（3）形状精度に影響する加工面の断面形状はエンドリマ＼、ミルの刃数、ねじれ角、剛性等により三樺三様のらも良くわかる。これらは各工具に共通して見られ形態を表すクが加わるのがわかる。このことは写真1かた。軸方向枇きでは形状精度に影響されるうねりが㈱ 仕上げ面粗さは送り方向より軸方向の方が大き表れているのがわかる。また、切込み0．0ユmmと0．1汀1m

くなるが、いずれも2〜2．5スパⅥRlⅥaXで良好な面において粗さの値そのものはあまり変わらないがそを呈する。送り方向では工具の送りピッチが見らの形態に相違が表れる。

れ、切込みが大きくなるとこれにビビリマーmクが3．ニう りノ削同と切削音について加わる。また、軸方向ではうねりが表れる。

写真2に各工具の切込み量に対する切削層の写真（5）切削屑は帯巻状となり、高硬度材にかかわらずを示す。切込み量が増すとともに切削屑の厚みも増

良く切れているが切削音ほ全ての条件において発すがいずれも′肯巻き状の打層を発薫し長く切れてい生する。

ると言える。切削屑は全条件ともに磁化しておりおわりに、本実験に使用したマシニングセンタは、作用2mm以ドぴ〕切込みでは切削屑は粉状となり被削材

日本自転車振興会の補助金を受けて設置したものでに付着する。

ある。
切込み（う．2mm

切込み0．11Ⅵm

切込み0．07mm

切込み0．0紬m

﹁OZ唖﹂
∵二／∵．
﹁ゴ／∴．∴

写真2 切込み量と切削層
仙 33 、