JP2009269095A - フライス工具 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄−アルミ複合材料など硬質材料と軟質材料の複合材料を加工した時に、ワークの硬質材料部分から発生する切粉を細かくすると共に、砥粒脱落を防止することが可能なフライス工具を提供する。
【解決手段】カップ状の台金１１の端面１１ｂにろう付けによりダイヤモンドからなる砥粒１２ａ，１２ｂが固着され、前記台金の端面１１ｂの外周寄りの部分である外周部２と、内周寄りの部分である内周部１との境界に溝１３が設けられ、前記内周部１の平坦面１ａが前記外周部２の平坦面２ａよりも高く形成され、前記外周部２の最外周部２ｂは傾斜面または曲面に形成されたフライス工具において、前記最外周部２ｂには、３個以上８個以下の略同一粒径の砥粒１２ｂを略一定間隔で略同一円周上に配置した砥粒集合体１６が、所定の間隔をおいて配置されていることを特徴とするフライス工具。
【選択図】 図２

Description

本発明は、硬質材料と軟質材料の複合材料を加工した時に粗研削と仕上げ研削を同時に行うことが可能なフライス工具に関する。

従来、鋳造合金やセラミック成形体などの表面加工を行うフライス工具として、ダイヤモンドなど硬質な砥粒を用いた砥粒層を形成した工具が使用されている。このような加工においては、高い加工能率とスクラッチの少ない良好な加工面粗さが要求される。
一方、例えば、エンジンやギヤなどの自動車部品に使用される鉄系材料とアルミニウムの複合材（以下、「鉄−アルミ複合材」と称す。）の表面加工においては、最終製品の形状寸法との関係から、粗研削と仕上げ研削の両方の加工を必要とする部分がある。この粗研削と仕上げ研削の両方を一つで実現できる研削工具の例が、特許文献１、２に開示されている。

特許文献１に記載の研削工具は、カップ状の台金の端面とその外周部にダイヤモンド砥粒をろう付けして研削部を構成したフライス工具であって、端面の外周部と内周部との境界部に凹溝を設けており、外周部での粗切削時に発生した大きな切粉が仕上げ研削部である内周部に入り込むことを抑制することで、仕上げ研削時の加工精度を良好に維持することを可能とし、さらに、一つの工具で粗研削と仕上げ研削の両方の加工を同時に行うことを可能にしている。また、端面の内周部の平坦面を外周部の平坦面よりも高く形成しており、外周部によって切削された後の被加工物の加工面に内周部の砥粒が充分に食い込み、効果的に研削に作用することができる。

特許文献２に記載の研削工具は、カップ状の台金の端面にダイヤモンド砥粒をろう付けして砥粒層を構成した研削砥石において、前記端面の外周寄りの部分である外周部と内周寄りの部分である内周部との境界部に溝が設けられ、前記内周部の平坦面が前記外周部の平坦面よりも高く形成され、前記外周部の最外周側は傾斜面または曲面に形成され、前記内周部のうち溝寄りの部分は溝に近い側が低くなるような傾斜面が形成され、前記内周部の溝寄りの部分と前記外周部の溝寄りの部分との高さが略同一である研削砥石である。このような構成において、特に負荷が大きい内周部に固着された砥粒への負荷を分散して、砥粒の摩耗を均等化することができるため、加工精度と寿命を向上することができる研削砥石を実現することができる。

また、砥粒をろう付けにより固着した研削工具で硬度が低い材料を研削する場合、切粉によって砥粒の目詰まりが起こりやすい。この目詰まりを回避することを目的とした研削工具として、中心に１つの砥粒を配置し、その周囲に同心円上に複数の砥粒を配置した砥粒集合体を所定の間隔をおいて配置した研削部が設けられた研削工具が特許文献３に開示されている。

特開２００２−２６３９３７号公報 特開２００７−１５２５１６号公報 特開２００５−２７９８５１号公報

ところで、上述の鉄−アルミ複合材には、硬度が異なる材質を加工するために、硬質材料（鉄）を加工したときに発生する切粉が、軟質材料（アルミニウム）の部分にキズを発生させ、加工精度が低下するという問題点がある。同様に、研削時に砥粒が脱落することで発生した遊離砥粒は硬質材料、軟質材料共にキズを発生させる。

特許文献１に記載の研削工具（フライス工具）では、端面の内周部の平坦面を外周部の平坦面よりも高く形成すると、内周部の砥粒の食い込みは良くなるものの、内周部の溝寄りの部分に固着された砥粒にかかる負荷が大きく、この部分の砥粒が不均一に劣化し、加工精度と砥石寿命が低下する。また、砥粒は１個ずつ単粒で所定の間隔をおいて配置されており、それぞれの砥粒には研削時に強い圧力がかかるため、砥粒の脱落が起こりやすい。さらに、ワークに深く食い込むため、加工して出される切粉が大きくなり、硬質材料の切粉が軟質材料部にキズを発生させてしまう。

また、特許文献２に記載の研削工具（フライス工具）では内周部に配置された砥粒への負荷を分散して砥粒の摩耗を均等化することができるが、外周部の砥粒は単粒配置であるため、特に負荷がかかる最外周部の砥粒の脱落の問題は解決されていない。

また、特許文献３に記載の研削工具（研削カッター）は、カッターの側面に、中心に１つの砥粒を配置し、その周囲に同心円上に複数の砥粒を配置した砥粒集合体を配置しており、研削時に砥粒集合体の砥粒が受ける力は隣接する砥粒に分散され、各砥粒が受ける力は単粒配置の場合と比較して小さくなるため、砥粒の脱落が起こりづらい。
本発明者らは、同様の配置の砥粒集合体をフライス工具の外周部に適用し、鉄−アルミ複合材の研削加工を試行したが、十分な加工精度を得ることができなかった。特に研削後のフライス工具の最外周部において、砥粒集合体における中心に配置した砥粒が脱落していることが観察された。これは、フライス工具の外周部、特に最外周部に研削時にかかる負荷が上述の研削カッターの側面と比較して遙かに大きいため、砥粒集合体においてろう付けの結合力が最も弱い中心に配置した砥粒（中心に配置した砥粒）が脱落したものと考えられる。

そこで、本発明は、鉄−アルミ複合材料など硬質材料と軟質材料の複合材料を加工した時に、ワークの硬質材料部分から発生する切粉を細かくすると共に、砥粒脱落を防止することが可能なフライス工具を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、フライス工具の最外周部に、砥粒の配列方法を改良した砥粒集合体を配置することで、切粉の細断化と砥粒脱落防止が可能であることを見出し本発明に至った。

すなわち、本発明のフライス工具は、カップ状の台金の端面にろう付けにより砥粒が固着され、前記台金の端面の外周寄りの部分である外周部と、内周寄りの部分である内周部との境界に溝が設けられ、前記内周部の平坦面が前記外周部の平坦面よりも高く形成され、前記外周部の最外周部は傾斜面または曲面に形成されたフライス工具において、前記最外周部には、３個以上８個以下の略同一粒径の砥粒を略一定間隔で略同一円周上に配置した砥粒集合体が、所定の間隔をおいて配置されていることを特徴とする。
ここで、「略同一粒径」とは、すべての砥粒の粒径が、平均粒径の±１０％以内であることをいい、「略一定間隔で略同一円周上に配置されている」とは、複数の砥粒の配列が略円形で、砥粒の中心を基準として略一定間隔で配置されていることをいい、その円の内部、とくに中心部に砥粒が配置されていないことをいう。

このような構成において、負荷の大きい最外周部に、複数の砥粒を略同一円周上に配置した砥粒集合体を所定の間隔をおいて配置したことで、研削時において砥粒集合体を構成する一つ一つの砥粒が受ける負荷が分散される。その結果、一つの砥粒当たりの切込量が少なくなるため、発生する切粉の大きさが小さくなると共に、複数の砥粒の配列が略円形であるために生成した切粉が砥粒集合体に引っかかって溶着することなく、スムーズに排出される。

さらに、最外周部に配置された砥粒集合体は、その円の内部に砥粒が配置されていないため、それぞれの砥粒は円の外部及び内部に存在するろう材によって強固に固着される。上述のように砥粒集合体を形成することでそれぞれの砥粒にかかる負荷が分散すると共に、ろう材によって強固に固着されるため、負荷の大きい最外周部においても砥粒の脱落が抑制され、ワークを傷つける遊離砥粒が発生することを回避できる。
ここで、略同一円周上に配置される砥粒数は、３個以上８個以下が望ましく、特に望ましくは５個以上８個以下である。円周に配置される砥粒数は２個では、負荷の分散が不十分で脱落が起こりやすい。８個より多いと砥粒集合体を形成したことによる砥粒が受ける負荷が分散される効果が低減するのに加え、砥粒集合体が大きくなり、研削抵抗が増加するため好ましくない。

ここで、上記砥粒集合体における隣接する砥粒が互いに接触しているように配置することが望ましい。上記砥粒集合体において、回転方向の前面に配置された砥粒は特に負荷を受けやすいが、隣接する砥粒が互いに接触しているように配置すると、強い負荷を受けた砥粒にかかった力が他の砥粒に伝達し、それぞれの砥粒にかかる力が均等化するため、砥粒が脱落しづらくなる。

さらに、砥粒が離れるように配置するよりも、接触させて配置するほうが、使用するろう材の使用量を減らすことができる。砥粒が離れるように配置するときには、砥粒と基板との接点ばかりでなく、その周囲にもろう材が付着することとなり、砥粒の周囲に付着するろう材の量は使用されるろう材の全体量に対して比較的大きい。これに対し、接触させて配置すると、砥粒集合体の周囲に付着するろう材の量は使用されるろう材の全体量に対してその割合を小さくすることができる。

また、上記砥粒集合体における隣接する砥粒の間に隙間を設けて配置する場合には、隣接する砥粒の砥粒間距離が、砥粒の粒径の１．２倍以下（特に好適には１．０倍以下）とすることが望ましい。ここで「砥粒間距離」とは、隣接する砥粒と砥粒の外周面の間の距離を意味する。すなわち、「砥粒間距離」は、砥粒の中心を基準とする「砥粒の間隔」と「砥粒の粒径」との差と一致する。
上述の隣接する砥粒が互いに接触しているように配置した場合と比較して、砥粒の間に隙間を設けて配置する場合には、粒子の間にろう材が存在するため、ろう材による砥粒の保持力が向上する。ここで、好適な「砥粒間距離」を砥粒の粒径の１．２倍以下（特に好適には１．０倍以下）としたのは、粒子同士を隣接して配置することで、毛細管力でろう材が砥粒上部まで上昇するので砥粒の保持力が向上する効果が砥粒の粒径の１．２倍以下まで実験的に確認されたからである。

さらに、本発明のフライス工具において、上記砥粒集合体の間隔が砥粒の粒径の１倍以上１０倍以下であることが望ましい。ここで「砥粒集合体の間隔」とは、隣接する砥粒集合体同士で、最も近接する砥粒と砥粒の砥粒間距離を意味する。
切粉の大きさは、砥粒集合体を構成する砥粒の粒径に依存するので、砥粒集合体同士の間の距離が砥粒の粒径の１倍より小さくなると切粉の排出性が著しく低下し、切粉の溶着が発生するため好ましくない。また、砥粒集合体の近傍に別の砥粒集合体が配置されると、それぞれの砥粒集合体に研削負荷が分散するが、砥粒集合体同士の間の距離が砥粒の粒径の１０倍より大きくなると、負荷が分散する効果がほとんど発現しないため好ましくない。

本発明のフライス工具は、鉄−アルミ複合材料など硬質材料と軟質材料の複合材料を加工した時に、ワークの硬質材料部分から発生する切粉が細かくなると共に、砥粒が脱落を抑制することで、切粉と遊離砥粒によるワークのキズの発生を抑制することができる。

以下、本発明のフライス工具を、その実施形態に基づいて説明する。
図１から図３に本発明の実施形態に係るフライス工具の構成を示す。図１は本発明の実施形態に係るフライス工具を示す斜視図であり、図２（ａ）はこのフライス工具の研削部の拡大平面図であり、図２（ｂ）は研削部の拡大断面図である。

図１に示すように、フライス工具１０は、円筒状の台金１１の端面１１ｂに、ダイヤモンド砥粒１２をろう付けにより固着して研削部を形成してなるものである。
台金１１は、全体形状が短い筒状をした鋼製の台金であり、底部中央部に加工機械の回
転軸に取り付けるための取り付け用孔１１ａが設けられている。

図１、図２に示すように、台金１１の端面１１ｂには、砥粒１２が整列してろう材１７によって固着され、端面１１ｂの略中央部には周方向に連続した断面Ｖ字状の溝１３が設けられている。端面１１ｂにおいて、溝１３を挟んで内周側を内周部１とし、外周側を外周部２とする。内周部１の平坦面１ａは外周部２の平坦面２ａよりも高く形成されている。外周部２の最外周側２ｂには傾斜面が形成されている。最外周側２ｂの傾斜面の傾斜角度は特に限定されてないが、通常、平坦面２ａに対して１°〜１０°である。また、最外周側２ｂの形状は傾斜面でなく曲面でもよい。端面１１ｂにおいて、内周端１４の近傍と外周端１５の近傍および溝１３との境界の近傍の各領域を除く端面部分にろう材１７によって砥粒１２が固着されている。砥粒１２としては、特に限定はなく公知のものを使用できるが、通常ダイヤモンド、ｃＢＮなどの超砥粒が使用され、本実施形態ではダイヤモンド砥粒を使用している。なお、砥粒の形状は略六面体、略八面体、略十四面体などの多面体であるが、すべての図面において円（球体）で図示している。
なお、このようなフライス工具によるワークの研削は、台金１１を傾斜させ最外周側２ｂをワークに押し付けることで粗研削を行ったのちに、傾斜を元に戻し、外周部２の平坦面２ａ、内周部１の平坦面１ａを順に押し付けることで仕上げ研削を行うことで行われる。

内周部１の平坦面１ａには砥粒１２ａが所定の間隔で連続的に単粒配列されている。内周部１の砥粒１２ａは仕上げ研削に使用されるため、通常外周部に使用する砥粒より小さく、粒径が９０〜５００μｍのものが使用され、本実施形態では２５０μｍのものを使用している。
外周部２の平坦面２ａには砥粒１２ｂが所定の間隔で連続的に単粒配列されている。砥粒１２ｂには、内周部１の砥粒１２ａより粒径が大きな砥粒が使用され、その粒径は通常３５０〜１０００μｍであり、本実施形態では５００μｍのものを使用している。
最外周側２ｂには、外周部２の平坦面２ａに配列したものと同じ砥粒１２ｂを略同心円上に配置した砥粒集合体１６が島状に、すなわち砥粒集合体１６が互いに接することなく一定の間隔で配置されている。本実施形態における砥粒集合体１６は６個の砥粒１２ｂが略同心円上に隣接する砥粒が互いに接触するように配列している。なお、このような砥粒集合体１６を形成することは、例えば、目視によりピンセット等で砥粒を配置することによって可能である。
隣り合う砥粒集合体１６の間隔は適宜決定されるが、切粉の排出がスムーズに行われ、チッピングが起こりづらい間隔として、砥粒の平均粒径の１〜１０倍が好適である。

なお、本実施形態では内周部１及び外周部２に粒径の異なる砥粒１２ａ，１２ｂを使用したが、粒径が同じであってもよい。また、内周部１の平坦面１ａ及び外周部２の平坦面２ａには砥粒１２ａ，１２ｂを単粒配列したが、この部分にも砥粒集合体を配列してもよい。なお、内周部１の平坦面１ａ及び外周部２の平坦面２ａに配列する砥粒集合体は、略同心円上に砥粒を配列したものに限定されず、様々な形状のものを使用できる。ただし、平坦面１ａ，２ａに砥粒集合体を配列すると、砥粒固着力が増加する一方、摩擦抵抗が増加するため、加工したワークの平面度が悪くなる。

このフライス工具１０において、特に砥粒脱落防止の観点から、端面１１ｂの内周端１４の近傍領域と外周端１５の近傍領域とを、砥粒１２は配置せずにろう材１７のみを形成した領域としている。端面１１ｂの外周端１５の近傍と内周端１４の近傍にまで砥粒１２が配置されていると、ろう材による砥粒保持力が不十分となり、加工中に砥粒１２が脱落しやすいが、本実施形態のフライス工具１０では、溝１３の境界付近のみならず、端面１１ｂの内周端１４の近傍領域と外周端１５の近傍領域にも砥粒１２を配置していないため、周端から加工中に砥粒１２が脱落することが防止される。

図３に基づいて、単粒及び砥粒集合体を構成する砥粒をろう材によって台金に保持した場合の保持力について説明する。
図３（ａ）は砥粒を単粒で固着した場合を示す平面模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面模式図、（ｃ）は、従来の砥粒集合体を固着した場合を示す平面模式図、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ断面模式図、（ｅ）は、従来の砥粒集合体を固着した場合を示す平面模式図、（ｆ）は（ｅ）のＣ−Ｃ断面模式図である。

図３（ａ）に示すように砥粒１２が単粒で配置されると、すべての砥粒１２の周囲には十分な量のろう材１７が存在する。そのため、図３（ｂ）に示すようにろう材１７が砥粒１２の周囲に盛り上がり、砥粒１２はその周囲をろう材１７に取り囲まれるように台金１１に固着される。なお、強い砥粒保持力を得るためには、砥粒１２を保持するろう材１７の裾野の長さＬが砥粒平均粒径の１倍以上であることが望ましい。

図３（ｃ），（ｄ）は特許文献３で開示された従来の砥粒集合体の例である。この砥粒集合体１６は、中心に１個の砥粒１２ｃが配置し、その周囲に６個の砥粒１２ｄが配列している。一般に複数の砥粒を配置した砥粒集合体では、ワークを研削する際に砥粒が受ける力（負荷）が分散するため、単粒配置の場合と比較して、固着力が高まる傾向がある。このように複数個の砥粒が近接することで、研削時に砥粒が受ける負荷が分散するという利点がある一方で、砥粒集合体における砥粒では隣接する砥粒と砥粒の間のろう材を共有することになるため、ろう材による固定力は単粒で固着した砥粒と比較して小さくなる。特に中心の砥粒１２ｃはすべての周囲の砥粒１２ｄとろう材を共有することになるため、砥粒１２ｄと比較して、固着力が弱くなる。そのため、研削時の強い力が掛かると砥粒１２ｃが最初に脱落する。砥粒１２ｃが脱落すると、隣接する砥粒１２ｄを支持する砥粒が減少するため保持力が低下し、砥粒１２ｄの脱落も起こりやすくなる。

これに対し、図３（ｅ），（ｆ）に示す本実施形態の砥粒集合体１６は、６個の砥粒を略同心円上に隣接する砥粒が互いに接触するように配列している。このように配列するとその円の内部に砥粒が配置されていないため、円の内部にもろう材が存在する。そのため、円の外部及び内部に存在するろう材によって、それぞれの砥粒を強固に固着することができる。また、すべての砥粒は均等な配置であるため、研削時にそれぞれの砥粒に均等に負荷が掛かり、特定の砥粒が脱離することはない。

なお、本実施形態では、６個の砥粒を略同心円上に隣接する砥粒が互いに接触するように配列したが、略同一円周上に砥粒の中心が配列すればよく、例えば、図４（ａ）に示すように３個、５個、８個、１２個など６個以外の数でもよい。
また、図４（ｂ）に示すように、砥粒集合体１６における隣接する砥粒の間に隙間を設けて配置してもよい。この場合、砥粒間距離Ａを砥粒の粒径の１．２倍以下とすると、毛細管力により上昇したろう材によって砥粒が強固に固着される。

さらに、砥粒集合体１６において、略同一円周上に配置される砥粒数は３個以上８個以下が望ましい。円周に配置される砥粒数は２個では、研削時における負荷の分散が不十分で脱落が起こりやすい。８個より多いと、砥粒集合体において砥粒を配列する略同一円の円形が大きくなり、連続して配置される砥粒の並びが直線に近づくため、発生した切粉が引っかかりやすくなり、切粉の溶着することによって研削抵抗が増加する傾向がある。

特に砥粒集合体として、隣接する砥粒が互いに接触するように砥粒を配列する場合には、５個以上８個以下が望ましい。その理由として、接触するように砥粒を配置する場合の砥粒数が３個あるいは４個だと砥粒の切り込み深さが大きくなりすぎて、ワークにキズが発生しやすいためである。
なお、略同一円に５個以上８個以下で砥粒を配列した場合、この略同一円の直径は、砥粒の平均粒径の１．７〜２．６倍である。この大きさであると発生する切粉が砥粒集合体に、切粉が引っかかることなくスムーズに排出することができる。８個以上では、砥粒が受ける負荷が分散される効果が低減するのに加え、砥粒集合体が大きくなり、研削抵抗が増加する。

以下に、具体的な試験例を示す。
上述した図１、図２で示す形状のフライス工具を作製し、研削性能の評価を行った。

以下に試験に使用したフライス工具の仕様を示す。なお、このフライス工具において、内周部及び外周部の平坦部には単粒砥粒を配列し、最外周部には砥粒集合体を配列している。

台金寸法：φ１２５×６０Ｔ×１８Ｗ
：内周部（平坦部）の幅 ２０ｍｍ
：外周部（平坦部の幅 １３ｍｍ、最外部の幅 ７ｍｍ）
砥粒： ダイヤモンド
砥粒の粒径：内周部 ２５０±２５μｍ、外周部５００±５０μｍ
砥粒配列
：内周部 ４列 砥粒間隔 ０．９ｍｍ
：外周部平坦部 ２列 砥粒間隔 １．５ｍｍ
：最外周部 １列（砥粒集合体） 砥粒集合体同士の距離 １．５ｍｍ
最外周部の傾斜角度：３°

加工条件を以下に示す。
試験機：マシニングセンタ ５．５ｋＷ
回転数：５０００回／ｍｉｎ
送り速度：１０００ｍｍ／ｍｉｎ
切込量：１．０ｍｍ
クーラント：水溶性
ワーク：鉄−アルミ複合材

（研削試験１）
最外周に配列する砥粒集合体の実施例として、６個の砥粒を略同心円上に隣接する砥粒が互いに接触するように配列した砥粒集合体を使用し、比較例として、単粒配列（比較例１）、及び中心に１個の砥粒が配置し、その周囲に６個の砥粒が配列している砥粒集合体（比較例２）を使用して（それぞれ図３（ａ）〜（ｆ）参照）、ワークとしての鉄−アルミ複合材を研削した時における、アルミ部の面粗さ、工具寿命、一つのワークを研削加工する際に使用された消費電力量を評価した結果を表１に示す。なお、表１において、工具寿命及び消費電力量は単粒配列（比較例１）の場合を１００としての指数で表現している。また、アルミ部の面粗さは、表面粗さ計で評価した。

単粒配列の比較例１と比較して、略同心円上配列である実施例では、加工後のアルミ部の面粗さが明らかに小さくなっていることがわかる。また、工具寿命が増加し、研削に必要な消費電力量が低下した。これは、研削時に砥粒が受ける負荷が分散することで、単粒配列の場合と比較して、各砥粒のワークへの食い込み量が小さくなるため、アルミ部の面粗さが小さくなるとともに、砥粒の摩耗が起こりづらくなり、工具寿命が増加している。さらに、無駄な負荷が発生しないため、研削抵抗も低下し、研削に必要な消費電力量が低下している。一方、中心に１個の砥粒が配置し、その周囲に６個の砥粒が配列している比較例２では、実施例と同様に工具寿命が増加し、研削に必要な消費電力量が低下した。しかしながら、加工後のアルミ部の面粗さは実施例だけでなく、単粒配列の比較例１より大きかった。使用後の比較例２のフライス工具表面を観察すると、砥粒集合体の中心の砥粒の多くが脱落していた。脱落した砥粒が遊離砥粒となり、アルミ部にキズを形成したことからアルミ部の面粗さが大きくなったと考えられる。

（研削試験２）
次に、砥粒を略同心円上に隣接する砥粒が互いに接触するように配列した砥粒集合体において、砥粒数を３個から１２個配列した砥粒集合体について、加工後のアルミ部の面粗さ及び研削に必要な消費電力量の関係を評価した。試験結果を図５に示す。

加工後のアルミ部の面粗さは、砥粒数が３個から５個に増加するまで減少し、５個以上ではほぼ一定の値を示した。これは、砥粒数が３個及び４個では、単粒配列の場合と比較すると、アルミ部の面粗さは向上しているものの、砥粒集合体を形成することによる、研削時における負荷の分散効果が十分ではないためと考えられる。一方、消費電力量は、砥粒数が３個から８個までは徐々に増加したが、９個から著しく増加した。加工後のフライス工具表面を観察すると、砥粒数が９個以上のものでは、砥粒の回りに溶着した切粉が多数確認されたが、砥粒数が３個から８個まではほとんどなかった。

（研削試験３）
略同心円上に隣接する砥粒の間に隙間を設けて配置した砥粒集合体において、砥粒数５個から８個の砥粒集合体ついて、上記のワークの研削を行い、アルミ部の面粗さの評価を行った。試験結果を図６に示す。なお、砥粒間距離Ａは、隣接する砥粒と砥粒の外周面の間の距離を意味し、ここでは、砥粒の粒径を１００としたときの比率で表現している。なお、砥粒間距離Ａが０の時、それぞれの砥粒は接触していることになる。

加工前の砥粒集合体を観察すると、砥粒間距離Ａが１２０％までは５個から８個のすべての砥粒数の砥粒集合体でろう材が単粒配列の場合と比較して、砥粒の上部まで盛り上がっているのが確認された。砥粒間距離Ａが１２０％を超えると単粒配列の場合と同程度であった。
アルミ部の面粗さを比較すると、砥粒数が５個及び６個の場合、アルミ部の面粗さは、砥粒間距離Ａが１２０％まではほぼ一定の値を示した。砥粒間距離Ａが１２０％を超えるとアルミ部の面粗さが著しく大きくなった。砥粒数が７個及び８個の場合にも同様な傾向を示したが、砥粒間距離Ａが１００％から１２０％の間でもアルミ部の面粗さが若干増加し、１２０％を超えると著しく増加した。加工後のフライス工具表面を観察すると、砥粒間距離Ａが大きなものでは、砥粒の脱落が確認された。

本発明は、硬質材料と軟質材料の複合材料を高精度に加工可能であると共に、工具寿命を向上することができるフライス工具として利用することができる。

本発明の実施形態に係るフライス工具を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るフライス工具の研削部の拡大平面図であり、（ｂ）は研削部の拡大断面図である。 （ａ）は砥粒を単粒で固着した場合を示す平面模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面模式図、（ｃ）は、従来の砥粒集合体を固着した場合を示す平面模式図、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ断面模式図、（ｅ）は、従来の砥粒集合体を固着した場合を示す平面模式図、（ｆ）は（ｅ）のＣ−Ｃ断面模式図である。 本発明の実施形態に係る砥粒集合体における砥粒の配列を示す模式図であり、（ａ）は略同心円上に隣接する砥粒が互いに接触するように配列した例、（ｂ）は略同心円上に隣接する砥粒の間に隙間を設けて配置した例である。 砥粒を略同心円上に隣接する砥粒が互いに接触するように配列した砥粒集合体において、砥粒数を３個から１２個配列した砥粒集合体についての研削試験結果を示す図である。 略同心円上に隣接する砥粒の間に隙間を設けて配置した砥粒集合体において、砥粒数を５個から８個配列した砥粒集合体についての研削試験結果を示す図である。

符号の説明

１ 内周部
１ａ 平坦面
１ｂ 溝寄りの部分
２ 外周部
２ａ 平坦面
２ｂ 最外周側
１０ フライス工具
１１ 台金
１１ａ 取り付け用孔
１１ｂ 端面
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 砥粒
１３ 溝
１４ 内周端
１５ 外周端
１６ 砥粒集合体
１７ ろう材

Claims (4)

1. カップ状の台金の端面にろう付けにより砥粒が固着され、前記台金の端面の外周寄りの部分である外周部と、内周寄りの部分である内周部との境界に溝が設けられ、前記内周部の平坦面が前記外周部の平坦面よりも高く形成され、前記外周部の最外周部は傾斜面または曲面に形成されたフライス工具において、
   前記最外周部には、３個以上８個以下の略同一粒径の砥粒を略一定間隔で略同一円周上に配置した砥粒集合体が、所定の間隔をおいて配置されていることを特徴とするフライス工具。
2. 前記砥粒集合体における隣接する砥粒が互いに接触していることを特徴とする請求項１記載のフライス工具。
3. 前記砥粒集合体における隣接する砥粒の砥粒間距離が、砥粒の粒径の１．２倍以下であることを特徴とする請求項１記載のフライス工具。
4. 前記砥粒集合体の間隔が砥粒の粒径の１倍以上１０倍以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフライス工具。

Images