JP3485544B2 - フライス工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイヤモンド砥粒を
用いたフライス工具、とくに切削と研削を一つの工具で
行うことのできるフライス工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、超硬合金製のチ
ップに代えてダイヤモンド砥粒を用いたチップ、あるい
は砥粒層を形成した工具が使用されている。

【０００３】たとえば、特公昭５９−５０４４９号公報
には、仕上切削用切刃として、チップ本体の刃先部にダ
イヤモンド粉末を高温高圧下で焼結してなる多結晶ダイ
ヤモンド製刃先片をろう付けした正面フライスカッター
が記載されている。このフライスカッターによれば、従
来の超硬チップのみによるフライスカッターに比べてそ
の寿命を大幅に向上でき、長時間使用しても、常に所期
通り良好な切削面を得ることができるとされている。

【０００４】また、特開昭６１−２６５２０７号公報に
は、切れ刃部にダイヤモンド砥粒を鍍金法により付着さ
せた電着フライス工具が記載されている。このフライス
工具によれば、脆弱な材料の切削効率の向上をはかるこ
とができるとされている。

【０００５】ところで、たとえばアルミ合金鋳物の表面
加工においては、最終製品の形状寸法との関係から、切
削（粗研削）と研削（仕上げ研削）の両方の加工を必要
とする部分がある。このような部分の加工を行うには、
切削と研削のそれぞれに適した別々のフライス工具を使
用して加工が行われている。上記の特公昭５９−５０４
４９号公報に記載のフライス工具は、刃先がダイヤモン
ド焼結体製であるので、耐摩耗性に優れ寿命が長いが、
切刃が大きいために切削には適しているが研削には適さ
ないものである。特開昭６１−２６５２０７号公報に記
載のフライス工具は、刃先がダイヤモンド砥粒を電着に
より密に固着した砥粒層であるので、研削には適してい
るが切削には適さないものである。

【０００６】切削加工と研削加工とでは、それぞれの加
工に適した砥粒の粒度、砥粒どうしの間隔がある。特公
昭５９−５０４４９号公報や特開昭６１−２６５２０７
号公報に記載のフライス工具では、一つの工具のなかで
砥粒の粒度や間隔を変えることができないので、必然的
に切削か、または研削のいずれかの加工専用の工具とな
らざるを得ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】他方、コンクリート、
岩石などの硬質材料の切削または研削用に、ダイヤモン
ド砥粒を基材にろう付けした工具がある。たとえば特開
平６−２１０５７１号公報に、ディスク状の支持体の肉
厚を外周部に向けて減少させた肉厚減少領域に、ダイヤ
モンド砥粒をはんだにより結合させた工具が記載されて
いる。この工具においては、砥粒は所定のピッチだけ相
互に離間して配置され、カッターディスクおよび溝加工
用フライスとして効果的に使用可能であるとされてい
る。

【０００８】しかし、この工具の場合も、砥粒からなる
切刃の大きさが支持体表面の全面においてほぼ均一なた
め、砥粒の作用は切削または研削のどちらかになってし
まい、一つの工具で切削と研削の両方の作用を果たすこ
とはできない。すなわち、砥粒配置のピッチが大きいと
砥粒は切削に作用し、その結果、加工精度が低下する。
他方、砥粒配置のピッチが小さいと砥粒は研削に作用
し、その結果、加工能率が低下することになる。

【０００９】また、鉄系鋳物、銅系鋳物、軽合金鋳物な
どのバリ取り加工用の超砥粒ホイールが特開２０００−
３２６２３４号公報に記載されている。この超砥粒ホイ
ールは、超砥粒をろう付けにより台金に単層固着したカ
ップ型超砥粒ホイールで、超砥粒層は、ホイール回転軸
に対して垂直なフラット部と、このフラット部に連続し
ホイール回転軸に対して５〜６０度傾斜したテーパ部と
からなり、テーパ部で切削（粗加工）、フラット部で研
削（仕上げ加工）を担当させるようにしたものである。

【００１０】しかし、この超砥粒ホイールの場合も、テ
ーパ部とフラット部に同じ粒度の砥粒を用いているの
で、テーパ部では充分な切削性能が得られず、フラット
部では充分な加工精度が得られない。さらに、テーパ部
とフラット部とが連続しているので、テーパ部での切削
（粗加工）時に発生した大きな切粉がフラット部に入り
込み、これが研削（仕上げ加工）時の加工精度を低下さ
せる、という問題がある。

【００１１】本発明が解決すべき課題は、ダイヤモンド
砥粒をろう付けして刃先部を構成したフライス工具にお
いて、一つの工具で切削と研削を行うことを可能とする
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のフライス工具
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フライス工具であって、前記端
面の外周寄りの部分と内周寄りの部分との境界部に凹溝
を設けたことを特徴とする。

【００１３】本発明のフライス工具では、台金端面を凹
溝を境界として外周寄りの部分と内周寄りの部分とに分
けているので、外周寄りの部分を切削用砥粒層とし、内
周寄りの部分を研削用砥粒層として、一つの工具で高能
率な切削と高精度の研削を行うことができる。切削用砥
粒層と研削用砥粒層の境界部には凹溝が形成されている
ので、切削時に発生した大きな切粉が研削用砥粒層に入
り込むことがなく、研削時の加工精度を良好に維持する
ことができる。

【００１４】前記端面の外周寄りの部分の砥粒層には粒
度の大きい砥粒を用いて切削性能の高い砥粒層とし、内
周寄りの部分の砥粒層には粒度の小さい砥粒を用いて加
工精度の高い砥粒層とするのが望ましい。実際の砥粒の
粒度は被加工材の材質や加工条件によって変わるが、た
とえばハイシリコンアルミの加工では、切削用砥粒層の
砥粒として平均粒径４００〜８００μｍ程度の砥粒を、
研削用砥粒層の砥粒として平均粒径１００〜４００μｍ
程度の砥粒を用いることができる。

【００１５】ここで、前記端面の外周寄りの部分の最外
周部を傾斜面または曲面に形成し、前記端面の内周部寄
りの部分の平坦面を外周寄りの部分の平坦面よりも高く
形成することができる。内周寄りの部分を外周寄りの部
分より高くすることにより、外周部分によって切削され
た後の被加工物の加工面に内周寄りの部分の砥粒が充分
に食い込み、効果的に研削に作用することになる。この
場合の段差の量は、内周寄りの部分の砥粒の平均粒径の
１／２〜１／５の範囲とするのが適当である。この段差
が小さすぎると内周寄りの部分の砥粒が外周部分によっ
て切削された後の被加工物の加工面に接触しなくなって
研削ができなくなり、段差が大きすぎると内周寄りの部
分の砥粒にかかる負荷が大きくなりすぎる。

【００１６】また、前記の凹溝の開口幅を、前記外周寄
りの部分の砥粒の平均粒径の１／３以上とするのが好ま
しい。凹溝の幅が外周寄りの部分の砥粒粒径の１／３よ
り小さいと、切削用砥粒層での切削時に発生した大きな
切粉が凹溝を飛び越えて研削用砥粒層に入り込み、研削
加工時の加工精度を低下させることになる。ただし、凹
溝の幅を大きくしすぎると平坦部の幅が小さくなって研
削能率、加工精度とも低下するので、研削能率、加工精
度を維持できる範囲内で凹溝の大きさを設定する。

【００１７】前記傾斜面または曲面は、切削抵抗の調整
のために形成するものであり、傾斜面の傾斜角は台金端
面の平坦部に対して１０〜３０度の範囲であるのが望ま
しく、また曲面の曲率半径は端面の幅の１／２〜２／３
倍とするのが望ましい。傾斜角が１０度未満であると切
削加工時に砥粒にかかる負荷が増大して加工能率が低下
し、３０度を超えると工具本体にかかる負荷が増大して
加工能率が低下する。また、曲面の曲率半径が端面の幅
の１／２未満であると切削時の抵抗が増大し、２／３を
超えると研削に作用する面積が小さくなり、面粗さが悪
くなる。

【００１８】上記の台金端面の外周寄りの部分および内
周寄りの部分に、ダイヤモンド砥粒を１層または複数層
に配設してろう付けする。砥粒の配設を１層にするか、
２層あるいは３層以上にするかは、フライス工具の用途
によって決めることができる。たとえば、加工面の精度
を重視する場合は１層が適しており、加工面の精度と工
具寿命との両方を必要とする場合は２層が適しており、
工具寿命を重視する場合は３層以上の多層が適してい
る。ろう付けの方法は、従来公知の方法により行うこと
ができ、ろう材に活性金属を含有させる方法を採用する
こともできる。

【００１９】本発明になるフライス工具は、以下のよう
な工程により製作される。 ・台金の端面の幅方向のほぼ中央部に断面Ｖ字型の凹溝
を形成する。 ・凹溝の外周寄りの部分を内周寄りの部分より０．６ｍ
ｍ程度の段差をつけて低くし、最外周部に傾斜面（また
は曲面）を形成する。 ・凹溝以外の端面ににペースト状のチタン入り銀ろう材
を塗布する。 ・外周寄りの部分に平均粒径７００μｍのダイヤモンド
砥粒を１．５ｍｍ間隔で配置する。 ・内周寄りの部分に平均粒径１５０μｍのダイヤモンド
砥粒を１．２ｍｍ間隔で配置する。 ・非酸化性雰囲気中で加熱し、ダイヤモンド砥粒を台金
上に固着させる。 ・砥粒層の砥粒高さを揃える。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態であるフ
ライス工具を示す斜視図、図２は図１のフライス工具の
刃先部の拡大断面図である。

【００２１】フライス工具１０は、カップ型の台金１１
の端面の幅方向ほぼ中央部に円周方向の凹溝１２を形成
し、凹溝１２の外周寄りに切削用砥粒層１３を、内周寄
りに研削用砥粒層１４をそれぞれ形成している。

【００２２】台金１１は、全体形状が短い筒状をした鋼
製の台金であり、底部中央部に電動工具の回転軸に取り
付けるための取り付け用孔１１ａを設けている。台金各
部の寸法は、高さ４０ｍｍ、外径１００ｍｍ、端面の幅
２０ｍｍである。

【００２３】凹溝１２は断面Ｖ字型の溝であり、開口幅
は５ｍｍ、深さは５ｍｍである。凹溝１２の外周寄りの
部分は平坦面１５と傾斜面１６とに平均粒径６００μｍ
のダイヤモンド砥粒１７が１．５ｍｍ間隔で配置されて
切削用砥粒層１３が形成され、内周寄りの部分は平坦面
１８に平均粒径２００μｍのダイヤモンド砥粒１９が配
置されて研削用砥粒層１４が形成されている。内周寄り
の部分の平坦面１８と外周寄りの部分の平坦面１５との
間には０．６ｍｍの段差が設けられている。傾斜面１６
の傾斜角は１５度である。

【００２４】このようにフライス工具１０は、切削に適
した条件の切削用砥粒層１３と、研削に適した条件の研
削用砥粒層１４とで刃先部を構成しているので、一つの
工具で切削と研削の両方の加工を行うことができる。さ
らに、切削用砥粒層１３と研削用砥粒層１４との境界部
に凹溝１２を設け、研削用砥粒層１４と切削用砥粒層１
３に段差を設けているので、切削時に発生した大きな切
粉が研削用砥粒層１４に入り込むことがなく、研削時の
加工精度を良好に維持することができる。

【００２５】〔試験例〕本実施形態のフライス工具（発
明品）と、台金の基本形状が図１と同じでダイヤモンド
砥粒を電着により固着させた電着砥石（比較品１）およ
び特開２０００−３２６２３４号公報記載の超砥粒ホイ
ールと同様なろう付け砥石（比較品２）とを用いて研削
試験を行った。 〔試験条件〕 使用機械：大隈 立型フライス盤 テーブル速度：２８００ｍ／ｍｉｎ 砥石周速度：２５００ｍ／ｍｉｎ 切り込み量：２．８ｍｍ／ｐａｓｓ 被削材：アルミダイキャスト合金（ＡＤＣ−４０）

【００２６】〔試験結果〕表１に研削能力の指標である
消費電力、工具耐用度および研削面の面粗さを示す。

【表１】 消費電力および工具耐用度は従来品を１００としたとき
の指標で示す。

【００２７】表１からわかるように、発明品は電着砥石
である比較品１と比較すると、工具耐用は２０％向上
し、面粗度Ｒａも向上している。ろう付け砥石である比
較品２と比較すると、消費電力と工具耐用は同程度であ
り、面粗度Ｒａは向上している。

【００２８】

【発明の効果】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フライス工具の台金
端面の外周寄りの部分と内周寄りの部分との境界部に凹
溝を設けたことにより、外周寄りの部分を切削用砥粒層
とし、内周寄りの部分を研削用砥粒層として、一つの工
具で高能率な切削と高精度の研削を行うことができる。
切削用砥粒層と研削用砥粒層の境界部には凹溝が形成さ
れているので、切削時に発生した大きな切粉が研削用砥
粒層に入り込むことがなく、研削時の加工精度を良好に
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態であるフライス工具を示す
斜視図である。

【図２】 図１のフライス工具の刃先部の拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ フライス工具 １１ 台金 １１ａ 取付用孔 １２ 凹溝 １３ 切削用砥粒層 １４ 研削用砥粒層 １５ 平坦面 １６ 傾斜面 １７ ダイヤモンド砥粒 １８ 平坦面 １９ ダイヤモンド砥粒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 靖章 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内 (56)参考文献 特開2000−326234（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−202276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−121890（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23C 5/06 B24D 3/00 320 B24D 3/06 B24D 7/00 B24D 7/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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フライス工具であっ
   て、前記端面の外周寄りの部分と内周寄りの部分との境
   界部に凹溝を設け、前記端面の外周寄りの部分の最外周
   部を傾斜面または曲面に形成し、前記端面の内周部寄り
   の部分の平坦面を外周寄りの部分の平坦面よりも高く形
   成したことを特徴とするフライス工具。
2. 【請求項２】 前記端面の内周部寄りの部分の平坦面を
   内周寄りの部分の砥粒の平均粒径の１／２〜１／５の範
   囲で外周寄りの部分の平坦面よりも高く形成したことを
   特徴とする請求項１記載のフライス工具。
3. 【請求項３】 前記凹溝の開口幅を前記外周寄りの部分
   の砥粒の平均粒径の１／３以上とした請求項１または２
   記載のフライス工具。