JP2002263901A - 難削材の切削方法及びそれに用いる切削工具 - Google Patents
難削材の切削方法及びそれに用いる切削工具Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 従来切削加工が困難であった難削材を、安価
な材料の工具を用い、しかも能率よく切削する方法を提
供する。 【解決手段】 難削材を切削加工するに当り、スクイ面
方向に傾斜した丸溝を設けた超硬チップからなる切削工
具を用い、切削方向に超音波振動を加えながら切削す
る。
な材料の工具を用い、しかも能率よく切削する方法を提
供する。 【解決手段】 難削材を切削加工するに当り、スクイ面
方向に傾斜した丸溝を設けた超硬チップからなる切削工
具を用い、切削方向に超音波振動を加えながら切削す
る。
Description
【０００１】
【発明に属する技術分野】本発明は、完全焼結セラミッ
クスや焼き入れしたクロム鋳鉄材のような難削材を切削
加工するための新規な方法及びそれに用いる新規な切削
工具に関するものである。
クスや焼き入れしたクロム鋳鉄材のような難削材を切削
加工するための新規な方法及びそれに用いる新規な切削
工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】完全焼結セラミックスや焼き入れしたク
ロム鋳鉄材のような難削材は非常に硬質で、これを切削
するにはダイヤモンド工具やＣＢＮ工具などを用いる必
要があるが、これらの工具は非常に高価な上に、工具寿
命が短かく、製品がコスト高になるのを免れないため、
一般にこれら難削材の機械加工は、主として研削加工に
頼らざるを得ない。
ロム鋳鉄材のような難削材は非常に硬質で、これを切削
するにはダイヤモンド工具やＣＢＮ工具などを用いる必
要があるが、これらの工具は非常に高価な上に、工具寿
命が短かく、製品がコスト高になるのを免れないため、
一般にこれら難削材の機械加工は、主として研削加工に
頼らざるを得ない。
【０００３】しかしながら、研削加工は、加工能率が低
く、しかも溝加工やネジ切りなどの複雑形状の加工が困
難なため、実用上は切削加工による機械加工が望まれて
いた。
く、しかも溝加工やネジ切りなどの複雑形状の加工が困
難なため、実用上は切削加工による機械加工が望まれて
いた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、従来切削加工が困難であった難削材を、
安価な材料の工具を用い、しかも能率よく切削する方法
を提供するものである。
事情のもとで、従来切削加工が困難であった難削材を、
安価な材料の工具を用い、しかも能率よく切削する方法
を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、難削材を
切削加工する方法について種々研究を重ねた結果、先端
にスクイ面に対して傾斜させて丸溝を設けた超硬チップ
からなる切削工具を用い、超音波振動を加えながら切削
することにより、高価な材質の切削工具を用いることな
く、しかも能率よく切削しうることを見出し、この知見
に基づいて本発明をなすに至った。
切削加工する方法について種々研究を重ねた結果、先端
にスクイ面に対して傾斜させて丸溝を設けた超硬チップ
からなる切削工具を用い、超音波振動を加えながら切削
することにより、高価な材質の切削工具を用いることな
く、しかも能率よく切削しうることを見出し、この知見
に基づいて本発明をなすに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、難削材を切削加工す
るに当り、スクイ面方向に傾斜した丸溝を設けた超硬チ
ップからなる切削工具を用い、切削方向に超音波振動を
加えながら切削することを特徴とする難削材の切削方
法、及び円錐型先端を有する超硬チップからなる切削工
具において、その先端部にスクイ面から１５〜６０゜の
角度に傾斜させて半径０．２〜０．５ｍｍの丸溝を設け
たことを特徴とする難削材用切削工具を提供するもので
ある。
るに当り、スクイ面方向に傾斜した丸溝を設けた超硬チ
ップからなる切削工具を用い、切削方向に超音波振動を
加えながら切削することを特徴とする難削材の切削方
法、及び円錐型先端を有する超硬チップからなる切削工
具において、その先端部にスクイ面から１５〜６０゜の
角度に傾斜させて半径０．２〜０．５ｍｍの丸溝を設け
たことを特徴とする難削材用切削工具を提供するもので
ある。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、添付図面に従って本発明を
説明する。図１は、本発明方法を行うための装置の１例
を示す概略側面図であって、この図において、支持体１
に支持された超音波発振器２の先端に取り付けられた切
削工具３が上下方向に振動しながら、矢印方向に回転す
る被切削材４を切削する。この際の超音波振動の周波数
としては、例えば２０〜７５ｋＨｚの範囲が用いられ
る。また、切削工具３としては、タングステン、コバル
トなどを基材にした超硬チップ及びこれらにＰＶＤでコ
ーティングしたチップなどが用いられるが、特にコーテ
ィングチップＫＣ７３０（ケナメタル社製）及びＵＰ２
０Ｍ（三菱マテリアル社製）が好ましい。この際、難削
材の切削に通常使用されているダイヤモンドチップを用
いて、超音波振動の切削加工を行うと、ダイヤモンドチ
ップは瞬時に欠損を生じ、使用不可能となる。
説明する。図１は、本発明方法を行うための装置の１例
を示す概略側面図であって、この図において、支持体１
に支持された超音波発振器２の先端に取り付けられた切
削工具３が上下方向に振動しながら、矢印方向に回転す
る被切削材４を切削する。この際の超音波振動の周波数
としては、例えば２０〜７５ｋＨｚの範囲が用いられ
る。また、切削工具３としては、タングステン、コバル
トなどを基材にした超硬チップ及びこれらにＰＶＤでコ
ーティングしたチップなどが用いられるが、特にコーテ
ィングチップＫＣ７３０（ケナメタル社製）及びＵＰ２
０Ｍ（三菱マテリアル社製）が好ましい。この際、難削
材の切削に通常使用されているダイヤモンドチップを用
いて、超音波振動の切削加工を行うと、ダイヤモンドチ
ップは瞬時に欠損を生じ、使用不可能となる。
【０００８】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明方
法で用いる切削工具の先端部の構造を示す図面であり、
（ａ）は工具側面図、（ｂ）は工具平面図（スクイ
面）、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。また、図３は斜視図である。これらの図において、
切削工具は、スクイ面に対して角度θ（度）で傾斜した
方向に半径ｒの丸溝が設けられている。この角度θは１
５〜６０゜、好ましくは２５〜４５゜、ｒは０．２〜
０．５ｍｍの範囲内にするのがよい。
法で用いる切削工具の先端部の構造を示す図面であり、
（ａ）は工具側面図、（ｂ）は工具平面図（スクイ
面）、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。また、図３は斜視図である。これらの図において、
切削工具は、スクイ面に対して角度θ（度）で傾斜した
方向に半径ｒの丸溝が設けられている。この角度θは１
５〜６０゜、好ましくは２５〜４５゜、ｒは０．２〜
０．５ｍｍの範囲内にするのがよい。
【０００９】ところで、超硬チップはダイヤモンドチッ
プに比較して、非常に安価であるが、この超硬チップを
用いて完全焼結セラミックスや焼き入れクロム鋳鉄材を
普通の方法で切削すると、工具摩耗が大きく、短時間で
切り込みができなくなるし、また超音波振動アシスト加
工においては、瞬時に欠損するので実用に供することは
できないとされていた。
プに比較して、非常に安価であるが、この超硬チップを
用いて完全焼結セラミックスや焼き入れクロム鋳鉄材を
普通の方法で切削すると、工具摩耗が大きく、短時間で
切り込みができなくなるし、また超音波振動アシスト加
工においては、瞬時に欠損するので実用に供することは
できないとされていた。
【００１０】しかしながら、その先端構造を前記のよう
に形成したものを超音波振動アシスト加工に用いると、
ほとんど欠損を生じない。この際の切削条件としては、
これまでダイヤモンドチップを用いて切削加工する場合
に通常用いられていた条件の中から任意に選ぶことがで
きる。
に形成したものを超音波振動アシスト加工に用いると、
ほとんど欠損を生じない。この際の切削条件としては、
これまでダイヤモンドチップを用いて切削加工する場合
に通常用いられていた条件の中から任意に選ぶことがで
きる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、安価な超硬チップを用
いることにより難削材を高能率で加工することができる
ので、難削材加工製品を低いコストで提供することがで
きる。
いることにより難削材を高能率で加工することができる
ので、難削材加工製品を低いコストで提供することがで
きる。
【００１２】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。
【００１３】実施例１ 図１に示す構造の装置において、切削工具としてコーテ
ィングチップ「ＫＣ７３０」（ケナメタル社製）及び
「ＵＰ２０Ｍ」（三菱マテリアル社製）で形成された先
端に傾斜角θ１５゜、３０゜又は６０゜及び半径ｒ０．
４ｍｍの丸溝を設けた工具を用い、これを切削方向に振
動させながら周波数４０ｋＨｚ、振幅１１μｍ、送り
０．０３３ｍｍ／ｒｅｖ、切削速度１１ｍ／ｍｉｎの条
件下で、表１に示す物性値をもつジルコニアを旋削加工
した。
ィングチップ「ＫＣ７３０」（ケナメタル社製）及び
「ＵＰ２０Ｍ」（三菱マテリアル社製）で形成された先
端に傾斜角θ１５゜、３０゜又は６０゜及び半径ｒ０．
４ｍｍの丸溝を設けた工具を用い、これを切削方向に振
動させながら周波数４０ｋＨｚ、振幅１１μｍ、送り
０．０３３ｍｍ／ｒｅｖ、切削速度１１ｍ／ｍｉｎの条
件下で、表１に示す物性値をもつジルコニアを旋削加工
した。
【００１４】
【表１】
【００１５】この際の加工時間（ｍｉｎ）と逃げ面摩耗
ＶＢ（μｍ）との関係及び加工時間（ｍｉｎ）と切り取
り厚さ２ｈ／ｄとの関係をグラフとして、それぞれ図４
及び図５に示す。図中、実線は超音波振動加工の場合、
破線は超音波を加えない加工の場合（慣用加工）を示
す。この逃げ面摩耗ＶＢは加工が進むに従って増加する
が、超音波振動加工の場合は、大差なく、また傾斜角θ
の影響も小さい。他方、切り取り厚さｈでは、超音波振
動加工の方が全体として超音波を用いない加工よりも大
きいことから、加工性に優れていることが分る。
ＶＢ（μｍ）との関係及び加工時間（ｍｉｎ）と切り取
り厚さ２ｈ／ｄとの関係をグラフとして、それぞれ図４
及び図５に示す。図中、実線は超音波振動加工の場合、
破線は超音波を加えない加工の場合（慣用加工）を示
す。この逃げ面摩耗ＶＢは加工が進むに従って増加する
が、超音波振動加工の場合は、大差なく、また傾斜角θ
の影響も小さい。他方、切り取り厚さｈでは、超音波振
動加工の方が全体として超音波を用いない加工よりも大
きいことから、加工性に優れていることが分る。
【００１６】実施例２ 実施例１におけるジルコニアの代りに、熱処理したクロ
ム鋳鉄を用い、周波数２０ｋＨｚ、送り０．０５ｍｍ／
ｒｅｖ、切削速度１０ｍ／ｍｉｎ、丸溝の傾斜角３０
゜、切り込み０．２５ｍｍの条件下で旋削加工を行っ
た。この際の加工時間（ｍｉｎ）と切削抵抗Ｐ（ｋｇ
ｆ）との関係、加工時間（ｍｉｎ）と逃げ面摩耗ＶＢ
（μｍ）との関係及び加工時間（ｍｉｎ）と切り取り厚
さ２ｈ／ｄとの関係をそれぞれグラフとして、図６、図
７及び図８に示す。これらの図において、超音波振動加
工の場合を実線、超音波振動を加えない加工の場合（慣
用加工）を破線で示す。これらの図から分るように、切
削抵抗は、主分力、送り分力、背分力の３方向に分かれ
るが、これらはいずれも超音波振動加工の場合が超音波
を加えない加工（慣用加工）よりも著しく小さくなって
いる。また、逃げ面摩耗ＶＢは、超音波振動加工の場合
は、超音波振動を加えない場合（慣用加工）よりも小さ
く、それだけ工具寿命は長くなる。他方、切り取り厚さ
ｈが超音波振動加工の場合、超音波振動を加えない場合
（慣用加工）よりも大きいことから、加工能率、加工精
度が優れている。
ム鋳鉄を用い、周波数２０ｋＨｚ、送り０．０５ｍｍ／
ｒｅｖ、切削速度１０ｍ／ｍｉｎ、丸溝の傾斜角３０
゜、切り込み０．２５ｍｍの条件下で旋削加工を行っ
た。この際の加工時間（ｍｉｎ）と切削抵抗Ｐ（ｋｇ
ｆ）との関係、加工時間（ｍｉｎ）と逃げ面摩耗ＶＢ
（μｍ）との関係及び加工時間（ｍｉｎ）と切り取り厚
さ２ｈ／ｄとの関係をそれぞれグラフとして、図６、図
７及び図８に示す。これらの図において、超音波振動加
工の場合を実線、超音波振動を加えない加工の場合（慣
用加工）を破線で示す。これらの図から分るように、切
削抵抗は、主分力、送り分力、背分力の３方向に分かれ
るが、これらはいずれも超音波振動加工の場合が超音波
を加えない加工（慣用加工）よりも著しく小さくなって
いる。また、逃げ面摩耗ＶＢは、超音波振動加工の場合
は、超音波振動を加えない場合（慣用加工）よりも小さ
く、それだけ工具寿命は長くなる。他方、切り取り厚さ
ｈが超音波振動加工の場合、超音波振動を加えない場合
（慣用加工）よりも大きいことから、加工能率、加工精
度が優れている。
【図１】 本発明方法を行うための装置の１例を示す概
略側面図。
略側面図。
【図２】 本発明方法で用いる切削工具の先端部の構造
を示す図。
を示す図。
【図３】 図２の斜視図。
【図４】 本発明の実施例１における加工時間（ｍｉ
ｎ）と逃げ面摩耗ＶＢ（μｍ）との関係を示すグラフ。
ｎ）と逃げ面摩耗ＶＢ（μｍ）との関係を示すグラフ。
【図５】 本発明の実施例１における加工時間（ｍｉ
ｎ）と切り取り厚さ２ｈ／ｄとの関係を示すグラフ。
ｎ）と切り取り厚さ２ｈ／ｄとの関係を示すグラフ。
【図６】 本発明の実施例２における加工時間（ｍｉ
ｎ）と切削抵抗Ｐ（ｋｇｆ）との関係を示すグラフ。
ｎ）と切削抵抗Ｐ（ｋｇｆ）との関係を示すグラフ。
【図７】 本発明の実施例２における加工時間（ｍｉ
ｎ）と逃げ面摩耗ＶＢ（μｍ）との関係を示すグラフ。
ｎ）と逃げ面摩耗ＶＢ（μｍ）との関係を示すグラフ。
【図８】 本発明の実施例２における加工時間（ｍｉ
ｎ）と切り取り厚さ２ｈ／ｄとの関係を示すグラフ。
ｎ）と切り取り厚さ２ｈ／ｄとの関係を示すグラフ。
１ 支持体 ２ 超音波発振器 ３ 切削工具 ４ 被切削材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C045 AA03 3C046 CC01 CC06
Claims (2)
- 【請求項１】 難削材を切削加工するに当り、スクイ面
方向に傾斜した丸溝を設けた超硬チップからなる切削工
具を用い、切削方向に超音波振動を加えながら切削する
ことを特徴とする難削材の切削方法。 - 【請求項２】 円錐型先端を有する超硬チップからなる
切削工具において、その先端部にスクイ面から１５〜６
０゜の角度に傾斜させて半径０．２〜０．５ｍｍの丸溝
を設けたことを特徴とする難削材用切削工具。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059319A JP3479688B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 難削材切削工具 |
| US10/082,199 US20020121167A1 (en) | 2001-03-02 | 2002-02-26 | Machining method of difficult-to-machine material and machining tool therefor |
| DE60200115T DE60200115T2 (de) | 2001-03-02 | 2002-02-27 | Bearbeitungsverfahren für schwer zu bearbeitende Materialien und Bearbeitungswerkzeug dafür |
| EP02251378A EP1236527B1 (en) | 2001-03-02 | 2002-02-27 | Machining method for difficult-to-machine material and machining tool therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059319A JP3479688B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 難削材切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002263901A true JP2002263901A (ja) | 2002-09-17 |
| JP3479688B2 JP3479688B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=18918895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001059319A Expired - Lifetime JP3479688B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 難削材切削工具 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020121167A1 (ja) |
| EP (1) | EP1236527B1 (ja) |
| JP (1) | JP3479688B2 (ja) |
| DE (1) | DE60200115T2 (ja) |
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| DE102005039026A1 (de) * | 2005-08-18 | 2007-02-22 | Saint-Gobain Diamantwerkzeuge Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren von Schleifwerkzeugen |
| EP2497591B1 (en) * | 2009-11-02 | 2018-08-22 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Method for processing difficult-to-cut cast iron |
| DE102012219254B4 (de) * | 2012-10-22 | 2015-01-29 | Sauer Ultrasonic Gmbh | Versorgungsschaltung, Versorgungssystem, Werkzeugaktor, Werkzeug |
| CN103894626B (zh) * | 2014-04-10 | 2016-03-30 | 西安航空动力股份有限公司 | 某型高压涡轮外环封严面上封严齿的加工方法 |
| CN104227020B (zh) * | 2014-07-21 | 2016-11-09 | 上海交通大学 | 40KHz两用超声辅助车削装置 |
| CN107096931A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-08-29 | 贵州大学 | 一种切削钛合金tc4的硬质合金微槽车刀 |
| CN112620744B (zh) * | 2020-12-10 | 2023-03-14 | 西北工业大学 | 一种难加工复合材料TiB2/7050Al的超声振动辅助铣削加工方法 |
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| JPS61154602U (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-25 | ||
| JPS62208817A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-14 | Kobe Steel Ltd | ミ−リングカツタのインサ−トチツプ |
| JPH0261508U (ja) * | 1988-10-20 | 1990-05-08 | ||
| JPH04322901A (ja) * | 1991-04-24 | 1992-11-12 | Seiko Epson Corp | 超音波振動装置 |
| JPH1058208A (ja) * | 1996-08-16 | 1998-03-03 | Nikon Corp | 超音波振動切削に用いられる切削工具、および、これを用いた超音波振動切削装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB2203978B (en) * | 1987-03-03 | 1991-06-12 | Taga Electric Co Ltd | Ultrasonic vibrational cutting apparatus |
| JPH0694082B2 (ja) * | 1989-04-17 | 1994-11-24 | 多賀電気株式会社 | 超音波振動加工装置 |
| SE500310C2 (sv) * | 1990-12-03 | 1994-05-30 | Sandvik Ab | Skär och verktyg för skalsvarvning |
| DE19523128C2 (de) * | 1994-08-09 | 1997-05-22 | Valenite Inc | Wendeschneideinsatz |
| SE513951C2 (sv) * | 1998-11-20 | 2000-12-04 | Seco Tools Ab | Skär med s-formad spånbrytare |
-
2001
- 2001-03-02 JP JP2001059319A patent/JP3479688B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-02-26 US US10/082,199 patent/US20020121167A1/en not_active Abandoned
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