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ボールエンドミル

技術分類

2-2 エンドミル

技術の名称

2-2-4g 合金鋼SCM440のエンドミル加工における工具摩耗比較(潤滑方式別)(4-2-3、5-2-2、6-1-2、7-2-1、7-2-2k、7-2-3、8-1-3)

技術内容

きわめて微量のオイルミストを切削点にピンポイントで供給することで、金型製作におけるエンドミル切削はもとより、困難と考えられがちだった超硬ドリルによる鋼の穴加工、その他で大きな効果が現れている。ミストは人体や環境に無害で無公害の植物性油を高圧空気と混合し、0.7μmをピークに最大1.0μm以下と小さい。不均一で粒径の大きいものを含む従来のミストに比べると、超微細粒ミストは、重力や遠心力の影響を受けにくく、切削点までの搬送性もきわめて高い。

合金鋼をミスト(超微細粒オイルミスト)、湿式、完全ドライの潤滑条件下で、コーテッドエンドミルを用いて切削したときの工具摩耗量を図1に示す。ボールノーズエンドミルは、超微粒子超硬合金に(Ti,Al)NをPVD法でコーティングしたコーテッド超硬ソリッドエンドミルであり、被削材は合金鋼SCM440、硬さ230HBである。切削速度は120m/min、切削時間は128minである。ボールノーズエンドミルの逃げ面摩耗幅の比較と、エンドミルを正面方向からみたときの切れ刃の損傷状態の比較である。

超微細粒オイルミスト切削の切れ刃は完全ドライ切削に比べると、工具摩耗の点で明らかに優れている。また通常の湿式切削に比べても、主切れ刃部のすくい面に拡散摩耗によるコーティング層の減失現象が多少認められるが、工具逃げ面の摩耗進行では通常の湿式切削をしのぐ結果となっている。

図1 合金鋼SCM440のエンドミル加工における工具摩耗比較

合金鋼SCM440のエンドミル加工における工具摩耗比較

出典:「データでみる次世代の切削加工技術」、(2000年)、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、235頁、図10.5 合金鋼SCM440のエンドミル加工における工具摩耗比較

応用分野

MQL切削加工

出典/参考資料

「データでみる次世代の切削加工技術」、(2000年)、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、228頁~239頁

 

技術分類

2-2 エンドミル

技術の名称

2-2-4g SUS304のエンドミル加工における工具摩耗比較(潤滑方式別)(4-2-3、5-2-2、6-1-2、7-2-1、7-2-2k、7-2-3、8-1-4)

技術内容

SUS304鋼ステンレス鋼をミスト切削(超微細粒オイルミスト)、湿式切削、完全ドライ切削の条件でエンドミル加工をしたときの工具の摩耗状況を図1に示す。超微細粒オイルミスト切削の場合がもっとも工具摩耗量が小さい。

きわめて微量のオイルミストを切削点にピンポイントで供給することで、金型製作におけるエンドミル切削はもとより、困難と考えられがちだった超硬ドリルによる鋼の穴加工、その他で大きな効果が現れている。ミストは人体や環境に無害で無公害の植物性油を高圧空気と混合し、0.7μmをピークに最大1.0μm以下と小さい。不均一で粒径の大きいものを含む従来のミストに比べると、超微細粒ミストは、重力や遠心力の影響を受けにくく、切削点までの搬送性もきわめて高い。高速回転切削においても、主軸や切削工具の回転運動の影響を受けない。また均一な安定した粒子は、粒子相互間の凝結現象を抑制する。したがって、生成された超微細粒ミストは、その特性を維持したままで切削点まで搬送される。

図1 ステンレス鋼SUS304のエンドミル加工における工具摩耗比較

ステンレス鋼SUS304のエンドミル加工における工具摩耗比較

出典:「データでみる次世代の切削加工技術」、(2000年)、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、231頁、図10.4 ステンレス鋼SUS304のエンドミル加工における工具摩耗比較

応用分野

MQL切削加工

出典/参考資料

「新「データでみる次世代の切削加工技術」、(2000年)、狩野勝吉著、日刊工業新聞社発行、228頁~239頁

 

技術分類

2-2 エンドミル

技術の名称

2-2-4aa スローアウェイ式ボールエンドミルの刃物形状

技術内容

スローアウェイ式ボールエンドミルの刃物形状を分類すると以下のようになる。代表例を図示した。

  • (1)半円形ストレート刃(図1)
  • (2)半円形ねじれ刃(図2)
  • (3)Rを有する菱形(図3)
  • (4)Rを有する三角形(図4)
  • (5)その他形状(図5)、(図6)

図1 ボールエンドミル用半円形ストレート刃

出典:「’03~’04イゲタロイ切削工具」、(2002年11月 JIMTOF)、住友電気工業株式会社発行、385頁

図2 ボールエンドミル用半円形ねじれ刃

ボールエンドミル用半円形ねじれ刃

出典:「イスカル総合カタログ2003~2004」、(2002年11月 JIMTOF)、イスカルジャパン株式会社発行、352頁

図3 ボールエンドミル用菱形チップ

ボールエンドミル用菱形チップ

出典:「イスカル総合カタログ2003~2004」、(2002年11月 JIMTOF)、イスカルジャパン株式会社発行、349頁

図4 ボールエンドミル用三角形チップ

ボールエンドミル用三角形チップ

出典:「’03~’04イゲタロイ切削工具」、(2002年11月 JIMTOF)、住友電気工業株式会社発行、387頁

図5 ボールエンドミル用諸形状チップ(1)

ボールエンドミル用諸形状チップ(1)

出典:「イスカル総合カタログ2003~2004」、(2002年11月 JIMTOF)、イスカルジャパン株式会社発行、355頁

図6 ボールエンドミル用諸形状チップ(2)

ボールエンドミル用諸形状チップ(2)

出典:「’03~’04イゲタロイ切削工具」、(2002年11月 JIMTOF)、住友電気工業株式会社発行、494頁

応用分野

ボールエンドミル加工

出典/参考資料

  • 「’03~’04イゲタロイ切削工具」、(2002年11月 JIMTOF)、住友電気工業株式会社発行、385頁、387頁、494頁
  • 「イスカル総合カタログ2003~2004」、(2002年11月 JIMTOF)、イスカルジャパン株式会社発行、349頁、352頁、355頁

 

技術分類

2-2 エンドミル

技術の名称

2-2-4c スローアウェイ式エンドミルの刃物クランプ方式(ボールエンドミル用)

技術内容

チップがスクリューで固定されるとともに、下面がボール状をしたチップ形状によりクランプ力が増大する方式である。

図1 スローアウェイ式エンドミルのチップクランプ方式

スローアウェイ式エンドミルのチップクランプ方式

出典:「イスカル総合カタログ2003~2004」、(2002年11月 JIMTOF)、イスカルジャパン株式会社発行、351頁

応用分野

エンドミル加工

出典/参考資料

「イスカル総合カタログ2003~2004」、(2002年11月 JIMTOF)、イスカルジャパン株式会社発行、351頁

 

技術分類

2-2 エンドミル

技術の名称

2-2-4 金型仕上げ加工のためのサーメットボールエンドミル(4-3、6-2-2、7-2-1、8-1-3)

技術内容

金型の自由曲面の加工において、大きな送り速度で微細な仕上げ面を得るという相反問題を解決するサーメットボールエンドミルによる加工法を紹介した。

サーメット材質は鋼切削において優れた耐摩耗性を示すと同時に耐容着性にも優れ、良い仕上面が得られる。他方、欠損しやすく、超硬合金に比べヤング率が低いため曲げ剛性に劣る。それゆえ、本エンドミルでは、切れ刃部分だけサーメットとしシャンク部は超硬合金とした(図1)。サーメットと超硬合金シャンクの接合は銀ロー付けとし切削振動の減衰効果を増した。

加工面粗さの概念である、カスプ、トレランス、表面粗さの3つをバランス良く減じることができれば次工程での磨きが容易になる。図2に超硬合金材質との比較、および切削条件を変化させての加工面粗さと摩耗量のデータを示す。ピック量Pと1刃当りの送り量fが同一であるときに最大の加工能率と最良の加工面粗さが得られ、また、サーメット材質のエンドミルの方が仕上げ面粗さが良く耐摩耗性にも優れていることがわかる。

使用上の注意点として、乾式切削とすること、取り代を工具先端半径の約10%に抑えること等を指摘した。

図1 サーメットボールエンドミル

サーメットボールエンドミル

出典:「金型仕上げ加工のための切削工具」、「機械と工具 33巻 3号」、(1989年3月)、森良克著、工業調査会発行、85頁 写真3 イゲタロイ・サーメットボールエンドミルSFB2000T形

図2 高能率加工の実験結果

高能率加工の実験結果

出典:「金型仕上げ加工のための切削工具」、「機械と工具 33巻 3号」、(1989年3月)、森良克著、工業調査会発行、85頁 図7 高能率加工の実験結果

応用分野

金型自由曲面のボールエンドミル加工

出典/参考資料

「機械と工具 33巻 3号」、(1989年3月)、森良克著、工業調査会発行、83頁~88頁

 

技術分類

2-2 エンドミル

技術の名称

2-2-4g 超硬合金クーラント穴付きボールエンドミルによる炭素鋼の3次元粗加工(4-2-3、5-2-3、6-1-2、7-2-2m、8-1-2)

技術内容

プラスチック金型の複雑形状の切削にはボールエンドミルが多用され高速、高能率切削が行なわれている。また型材としては構造用炭素鋼(S50C)の使用が多い。最近、高速、高能率切削における工具寿命延長の要求が強い。

新しく開発された超硬合金製クーラント穴付きボールエンドミルに、クーラントではなく高圧エアーをクーラント穴から噴射し、取り代の大きい切込み幅の大きい3次元形状の荒切削を高速で行なった。クーラント液に替え、高圧エアーを噴射した場合でも工具寿命が延長した。

超硬合金製クーラント穴付きボールエンドミル(図1工具番号1)のクーラント穴から、5kgf/cm2の圧力のエアーを噴射し、従来のクーラント穴なし工具(図1工具番号2)については、外部から同じ圧力のエアーを周りから切削部に噴射し、両者の工具の摩耗状況を比較した。

その結果、外部からエアーを噴射する従来方式よりも、新しく開発した穴付き工具を用いて吐出圧を高くして油穴から高圧エアーを集中的に吐出した方が工具寿命は約2倍近く延び、仕上げ面粗さもムシレや溶着もなく良好であった。なお、クーラント穴の位置は工具すくい面より、工具にげ面の方が効果が大きいことも各種テストで確認された。

使用工具と切削条件を図1に、使用工具の形状・寸法を図2に示す。

図1 使用工具と切削条件

使用工具と切削条件

出典:「炭素鋼(S50C)の三次元粗加工―超硬クーラント穴付きボールエンドミルによる例―」、「加工技術データファイル 加工事例 No.2908」、(1996年3月)、(財)機械振興協会技術研究所発行、2月2日頁 表1 使用工具と切削条件

図2 使用工具の形状・寸法

使用工具の形状・寸法

出典:「炭素鋼(S50C)の三次元粗加工―超硬クーラント穴付きボールエンドミルによる例―」、「加工技術データファイル 加工事例 No.2908」、(1996年3月)、(財)機械振興協会技術研究所発行、2月2日頁 表1付図 使用工具形状・寸法 詳細

応用分野

機械構造用炭素鋼のエンドミル削り

出典/参考資料

「加工技術データファイル 加工事例 No.2908」、(1996年3月)、(財)機械振興協会技術研究所発行、1月2日頁~2月2日頁

 

技術分類

2-2 エンドミル

技術の名称

2-2-4g 超硬合金クーラント穴付きボールエンドミルによるSKD61の3次元仕上げ加工(4-2-3、5-2-3、6-1-2、7-2-3、8-1-3)

技術内容

金型の仕上げ加工においては、その後の工程である放電加工や磨き時間の短縮や省略を目的として小さいピックの送り条件での加工が行なわれているが、従来の加工条件のままで小さいピックフィールドで加工すると、時間がかかり過ぎて加工能率や工具寿命が問題となる。その解決手段として高速回転、高速送り条件での加工が行なわれる。

高速仕上げ加工に用いられるボールエンドミルに要求される工具性能は、高回転で長距離切削に耐え、かつ、工具の曲率の精度が良く良好な仕上げ面加工が可能な工具である。この要求に対し従来、超硬合金コーティング工具(図1工具番号2)で対応しているが、こうした対応だけでは不十分であった。そこで開発されたのが、工具の端面から油穴をねじれ溝にそってスパイラル状に先端まで貫通させ、その穴から高圧で多量の切削油剤を切削部に向けて噴射させ、冷却と切屑排除を行い、工具寿命のアップを目的に実用化した工具がクーラント穴付き超硬合金コーティングボールエンドミル(図1工具番号1)である。

このクーラント穴から70kg/cm2の高圧力のクーラント液を噴射した場合(図1工具番号1)と、従来のクーラント穴なしの工具に従来の吐出圧でクーラントを周りから切削点にかけた場合(図1工具番号2)との工具寿命の比較を行なった結果、工具交換までの実切削距離は前者は500m、後者は250mとなり、穴付き工具を用いて吐出圧を高くした場合の方が工具寿命は約2倍以上延びることが明らかになった。

使用工具と切削条件を図1に、使用工具の形状・寸法を図2に示す。

図1 使用工具と切削条件

使用工具と切削条件

出典:「SKD61(HRC48~50)の三次元仕上げ加工―超硬クーラント穴付きボールエンドミルによる例―」、「加工技術データファイル 加工事例 No.2922」、(1996年3月)、(財)機械振興協会技術研究所発行、2月2日頁 表1 使用工具と切削条件

図2 使用工具の形状、寸法

使用工具の形状、寸法

出典:「SKD61(HRC48~50)の三次元仕上げ加工―超硬クーラント穴付きボールエンドミルによる例―」、「加工技術データファイル 加工事例 No.2922」、(1996年3月)、(財)機械振興協会技術研究所発行、2月2日頁 表1付図 使用工具の形状・寸法 詳細

応用分野

合金工具鋼のエンドミル削り

出典/参考資料

「加工技術データファイル 加工事例 No.2922」、(1996年3月)、(財)機械振興協会技術研究所発行、1月2日頁~2月2日頁

[更新日 ;2003年3月28日]