平成２２年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

セラミックスの高精度切削加工技術(第 2 報)―ベクトル磁気特性計測用 H コイル巻枠の加工―
水江宏*・大塚裕俊*・重光和夫*・相原茂***

機械・金属担当・**西日本電線株式会社

Precision Cutting Technology of Ceramics- Cutting for H-Coil Bobbin of Local Two-Dimensional Vector Magnetic Sensor Hiroshi MIZUE*・ Hirotoshi OHTSUKA*・ Kazuo SHIGEMITSU*・ Shigeru AIHARA***

Mechanical and Metallurgical Engineering Gr.・ **NISHI NIPPON ELECTRIC WIRE & CABLE CO.LTD.

要 旨
前報で明らかとなった入隅部の削り残し量を抑制できる加工条件を利用し，H コイル巻枠の高精度 6 面加工を行うために，精密マシニングセンター内に簡易機上計測システムを構築した．本システムを使用し，段取り替えに伴う誤差などを機上で計測・修正加工を行い，高精度な 4mm タイプと 2mm タイプの H コイル巻枠を試作できた．

1.

はじめにし，6 面の加工を工具 1 本で行った．工具突き出し量は，H コイル巻枠の入隅部の形状が，コイルの巻乱れの主コレットナット端面から約 15mm とした．

原因と考えられるので，入隅部の形状精度向上を目的に前報では，セラミックス加工粉が加工機の摺動面を痛切削加工実験を行ってきた．前報では，1 個の H コイルめないように浸漬加工としたが，今回はワークの着脱効を 1 本のエンドミルで仕上げるワーク除去量から，工具率を考慮し乾式として，加工粉が機上に飛散しないよう寿命を想定した場合，入隅部の削り残し幅は，7.5m まに，加工中は掃除機を使用して吸引した．

で抑制でき，単純溝加工における加工精度はほぼ目標値

初めに固定ジグ(Fig.3)を用いて，ワークを立てて固に達した．したがって本年度は，前報の加工条件を活用定し A‑1 から A‑4 面を単溝加工し，その後ワークを寝かして直方体の 6 面加工により H コイル巻枠を試作する．

せて B‑1 と B‑2 面をクロス溝形状に加工した(Fig.4)．

6 面加工を行うには，複数回(通常 6 回)のワーク着脱切削は，前報で最適となった条件(切削速度：5.0m/min，が必要であるので，ワーク取り付け誤差を 1 次加工後に1 刃あたり送り 3m)で行った．

行う修正加工により補正する．顕微鏡観察ユニットを加2.1

工機主軸ヘッドに取り付けた簡易機上計測システムを構

工具は，日進工具(株)製 MSES230P，直径 3.0mm，2 枚築することで，測定のためにワークを着脱することなく，4mm タイプ H コイル巻枠の加工実験方法

刃，コーティング無(別注品)を使用した．

加工機上で精度確認と修正加工を繰り返すことができる．

2.

実験方法

加工機には安田工業(株)製の精密立型高速マシニングセンターYMC325 を使用した(Fig.1)．機上計測用の顕微鏡はシグマ光機(株)製同軸照明付観察ユニット，オリン
計測画像用
PC

パス(株)製 20 倍対物レンズを使用した(Fig.2)．被削材には(株)フェローテックセラミックス製ホトベールを使用した．被削材の機械的特性は前報のとおりである．ホトベールは電気絶縁性，断熱性に優れ，半導体や液晶製造部品に使用される緻密なセラミックス材料であり，超硬工具を使用することで切削加工ができる特性を持つ．
工具は市販の超硬合金製スクエアエンドミルを使用

Fig.1 使用加工機 YMC32512

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A-1 面

マグネットベース

B-2 面

CCD
A-3 面
観察ユニット

A-2 面
B-1 面

A-4 面
工具

Fig.4 H コイル巻枠加工面

バイス

対物レンズのエッジ形状を機上計測システムで精度計測を行い，計測座標値をオリジナル NC プログラムに入力することで，Fig.2 機上計測機器

1 度の加工で高精度加工が行えるようにした．

3.
3.1

実験結果

4mm タイプ H コイル巻枠の加工実験結果

A 面加工では，簡易機上計測システムで観察した結果，5m 程度の着脱誤差が生じていたが修正加工は行わず，拡大加工のみとした．
また，B 面加工では，機上顕微鏡での評価の結果 A 面加工による溝と B 面加工での溝が一致していない部分がFig.3 ワーク固定ジグ認められたため，修正加工を行った．
Z 切込み量は，前報では工具先端の寿命試験の目的かFig.5，6 に修正加工による寸法誤差の抑制効果を示ら 10 または 20m であったが，本報の加工では，Z 切込

す．Fig.5(a)では A 面加工時の溝と B 面加工の溝の段差みは各溝を 1 パスで加工し，設定値は設計図面により Aが約 27m 認められる．これに対して修正後の段差が約面は 100m，B 面は 100，200，300，400m とした．

8m(=27×0.3)になるように修正加工を行ったところ，6 面毎に，1 パス加工後，機上に設置した顕微鏡で精度実際の段差は約 10m となった(Fig.5(b))．

を確認し誤差が大きい場合のみ，X または Y 方向の誤差

また，Fig.6(a)では A 面加工時の溝と B 面加工の溝の量に対して 70%の修正加工を行った．100%の修正としな段差が約 19m 認められる．これに対して修正後の段差かったのは，工作機械の繰り返し誤差などにより，切込が約 6m(=19×0.3)になるように修正加工を行ったとこみ(過修正)が生じないように考慮したためである．

ろ，段差は約 8m となった(Fig.6(b))．

2.22mm タイプ H コイル巻枠の加工実験方法

どちらの場合も，修正目標値と実測値の差は約 2m で2mm タイプの加工では，日進工具(株)製 MSES230P，直あり，本手法により，ワーク着脱誤差などを十分に補正

径 1.0mm，2 枚刃，コーティング有(標準品)を使用した．

できることが分かった．

A 面加工での Z 切込みは，各溝を 1 パスで加工した．B

試作した H コイル巻枠を Fig.7 に示す．巻枠エッジ部

面加工では，溝深さから 5m 残した Z 切込み量で製品中に比較的大きめのカケが確認できる．工具が溝から出て央まで加工し，Z 切込み量を最終溝深さに設定し逆サイくる時に溝底部に発生している．これは，前報の加工条ドから 1 本溝を仕上げる行程とした．これは 4mm タイプ

件より Z 方向切込みを大幅に大きくしているためであるの加工で問題となった溝出口部のカケ(後述)を防止すると考えられる．

ためである．各溝深さは，設計図面により A 面は 200m，加工後の工具刃先の摩耗状態を Fig.8 に示す．工具刃B 面は 250，400，450，600m である．

先摩耗量は半径方向 8〜9m であった．前報により工具A 面の単溝加工では，4mm タイプと同様の手順で，1 パ刃先形状が加工後のワーク形状に転写され一致すること

ス加工後，機上計測システムで精度を確認し誤差が大きが確かめられているので，ワークの入隅部の削り残し量い場合のみ，70%の修正加工を行った．

は，8〜9m 程度と推察できる．

B 面のクロス溝加工では，あらかじめ A 面の単溝加工
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3.2

2mm タイプ H コイル巻枠の加工実験結果試作品を Fig.9 に示す．A 面加工では，4mm タイプと同様，機上計測システムで観察した結果，精度良好であったので修正加工は行わず，拡大加工のみとした．また，3.0の計測とオリジナル NC プログラムの使用により，1 工程4.0

B 面加工では，機上計測システムによる A 面の溝エッジで高能率・高精度な加工ができた．
また，工具パスの工夫により，顕微鏡で確認してもほぼカケの無い加工ができた(Fig.10)．
加工後の工具刃先の摩耗状態を Fig.11 に示す．工具Fig.7 H コイル巻枠 4mm タイプ試作品

刃先摩耗量は半径方向 8〜9m であり，4mm タイプと同等(顕微鏡視野の都合上、左図は上下で写真合成しています)に良好な結果であった．

4.

1div＝10m

まとめ

簡易機上計測システムを工作機械の主軸ヘッドにマグネット装着し，簡単な計測と修正加工を行うことで，ワーク着脱による誤差などをほぼ修正値どおりに抑制できることがわかった．
4mm タイプ H コイル巻枠(工具径 3.0)および 2mm タイプ(a) すくい面(工具径 1.0)の 6 面加工においても，入隅部の削り残し(b) 外周逃げ面

Fig.8 工具刃先の摩耗状態(4mm タイプ加工後)

量はともに約 8〜9m であり，前報の単溝加工の場合(7.5m)と同等であることが確認できた．
NC プログラムの工夫により能率良く高精度加工が可1.0ができた．

2.0

能となった．また，溝底部のカケを大幅に抑制すること
本研究は，大分県地域結集研究開発プログラムの一部として，西日本電線株式会社と共同で行ったものである．
Fig.9 H コイル巻枠 2mm タイプ試作品

1div＝10m(a) 1 パス加工後(修正前)(b) 修正加工後

Fig.10 H コイル巻枠 2mm タイプ溝底のエッジ

Fig.5 修正加工形状
1div＝10m(a) 1 パス加工後(修正前)(a) すくい面(b) 修正加工後(b) 外周逃げ面

Fig.11 工具刃先の摩耗状態(2mm タイプ加工後)

Fig.6 修正加工形状
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