JP2020011313A - 回転切削工具 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
以下、本発明の一実施形態に係る回転切削工具について図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
ここで、本発明の一実施形態に係る回転切削工具による効果を検証した実験例について説明する。
表1に示すように、試料5は、短時間でチップの外周切刃に欠けが発生し、寿命が試料1に比較して短かった。試料6は、加工孔のバリの高さが70μmで許容範囲外であるとともに、チップの外周切刃に欠けが発生し、寿命が試料1に比較して短かった。一方、試料1は、外周切刃に欠け若しくは摩耗が発生しておらず、さらに加工を継続可能な状態であった。
単結晶ダイヤモンドは、結晶方位が存在するため、結晶の異方性を有する。そのため、単結晶ダイヤモンドで構成されたチップは、切刃の欠け若しくは偏摩耗が発生しやすい。
表1に示すように、ダイヤモンド粒子の平均粒径が100nm以下である試料1〜3においては、加工孔の真円度および加工孔のバリの高さの評価結果は良好であった。一方、ダイヤモンド粒子の平均粒径が100nmより大きい試料4においては、加工孔のバリの高さが許容範囲外であり、加工精度が試料1〜3と比較して低かった。
ダイヤモンド粒子の平均粒径を100nm以下にすることにより、チップの切刃を鋭利にすることができる。切刃を鋭利にすることにより、切削抵抗を下げてバリの発生を抑制できるとともに、加工孔の加工精度を向上することができる。
表1に示すように、外周切刃の台金からの突出量が0.5μm以上10μm以下である試料7〜10においては、加工孔の真円度の評価結果は良好であった。一方、外周切刃の台金からの突出量が10μmより大きい試料11においては、加工孔の真円度が許容範囲外であるとともに、チップのビビリが発生し、寿命が試料1に比較して短く、加工精度が試料7〜10と比較して低かった。
外周切刃の台金からの突出量を10μm以下にすることにより、加工時のビビリの発生を抑制するとともに、加工精度を向上することができる。また、外周切刃の台金からの突出量を0.5μm以上にすることにより、熱伝導率のよいダイヤモンドによるバニシング作用が得られるため、発熱を抑えてスプリングバックを発生しにくくし、加工精度を向上することができる。具体的には、回転切削工具が加工中に振動していない場合は、外周切刃の台金からの突出量が0であるときに比較して、台金が被削物と接触することを抑制して切削抵抗を小さくすることができるため、加工部位の発熱を抑制することができる。これにより、加工精度を向上することができる。一方、回転切削工具が加工中に振動している場合は、台金が被削物と接触することによってビビリの発生を抑制するガイド効果を得ることができる。これにより、加工孔の真直性を改善することができる。
表1に示すように、マージンの幅が0.03mm未満または0.6mmより大きい試料12,16においては、マージンの幅が0.03mm以上0.6mm以下である試料13〜15に比較して、加工孔の真円度が悪く、加工精度が低かった。マージンの幅が0.03mm未満または0.6mmより大きい試料17,21においては、マージンの幅が0.03mm以上0.6mm以下である試料18〜20に比較して、加工孔の真円度が悪く、加工精度が低かった。
マージンの幅が0.03mm未満である場合、マージンによるバニシング作用が弱くなる。マージンの幅が0.6mmより大きい場合、加工部位での発熱量が大きくなり、スプリングバックが発生しやすくなる。マージンの幅が0.03mm以上0.6mm以下であることにより、適度なバニシング作用によってスプリングバックの発生を抑制しつつ加工精度を向上することができる。
表2に示すように、マージンの表面粗さRaが0.2μmより大きい試料24においては、マージンの表面粗さRaが0.2μm以下である試料22,23に比較して、加工孔の真円度が悪く、加工精度が低かった。マージンの表面粗さRaが0.2μmより大きい試料27においては、マージンの表面粗さRaが0.2μm以下である試料25,26に比較して、加工孔の真円度が悪く、加工精度が低かった。なお、試料12〜16と、試料17〜21とを比較した場合にも、マージンの表面粗さRaが0.2μmより大きい試料12〜16は、試料17〜21より、加工孔の真円度が悪く、加工精度が低かった。
マージンの表面粗さRaが0.2μmより大きい場合、マージンと加工部位との摩擦抵抗が大きいため、加工部位での発熱量が大きくなり、スプリングバックによる加工精度の低下が起きる。マージンの表面粗さRaが0.2μm以下であることにより、マージンと加工部位との摩擦抵抗を小さくし、加工部位での発熱を抑制して加工精度を向上することができる。なお、実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドでチップを構成することにより、マージンの表面粗さRaを0.2μm以下にすることが可能となる。
表2に示すように、すくい面とマージンとの境界部の稜線の丸みが10μmより大きい試料31においては、すくい面とマージンとの境界部の稜線の丸みが0.1μm以上10μm以下である試料28〜30に比較して、加工孔の真円度が悪く、加工精度が低かった。なお、試料12〜16と、試料17〜21とを比較した場合にも、すくい面とマージンとの境界部の稜線の丸みが10μmより大きい試料12〜16は、試料17〜21より、加工孔の真円度が悪く、加工精度が低かった。試料22〜24と、試料25〜27とを比較した場合にも、すくい面とマージンとの境界部の稜線の丸みが10μmより大きい試料22〜24は、試料25〜27より、加工孔の真円度が悪く、加工精度が低かった。
すくい面とマージンとの境界部の稜線の丸みが10μmより大きい場合、外周切刃に負荷される切削抵抗が大きくなるため、加工部位での発熱量が大きくなり、スプリングバックによる加工精度の低下が起きる。すくい面とマージンとの境界部の稜線の丸みが10μm以下であることにより、外周切刃を鋭利にし、切削抵抗を小さくすることができるため、加工部位の発熱を抑制することができる。これにより、加工精度を向上することができる。
Claims (5)
- 超硬合金で構成され、軸方向に延在する台金と、
前記台金に取り付けられ、外周切刃を含むチップとを備え、
前記チップは、実質的にダイヤモンドのみからなり、最大粒径が1000nm以下、かつ、平均粒径が100nm以下である、多結晶ダイヤモンドで構成されており、
前記外周切刃において、前記軸方向に直交する方向における前記チップの最も外側に位置する部分は、前記台金に対して0.5μm以上10μm以下突出しており、
前記チップには、前記台金の回転方向における前記外周切刃の後方にマージンが設けられている、回転切削工具。 - 前記マージンの前記回転方向の幅は、0.03mm以上0.6mm以下である、請求項1に記載の回転切削工具。
- 前記マージンの表面粗さRaは、0.2μm以下である、請求項1または請求項2に記載の回転切削工具。
- 前記チップには、前記回転方向における前記マージンの後端から前記回転方向の後方に延在する逃げ面が設けられている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転切削工具。
- 前記チップには、前記外周切刃に対して前記回転方向の前方にすくい面が設けられており、
前記すくい面と前記マージンとの境界部の稜線の丸みは、0.1μm以上10μm以下である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転切削工具。
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