JPH03202217A - セラミック工具およびその製造方法 - Google Patents
セラミック工具およびその製造方法Info
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- JPH03202217A JPH03202217A JP34117189A JP34117189A JPH03202217A JP H03202217 A JPH03202217 A JP H03202217A JP 34117189 A JP34117189 A JP 34117189A JP 34117189 A JP34117189 A JP 34117189A JP H03202217 A JPH03202217 A JP H03202217A
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- Japan
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- blade
- ceramic
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- ceramics
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
- B23C5/1009—Ball nose end mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23B2226/18—Ceramic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Milling Processes (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、セラミックスを素材とする軸状回転切削工具
およびその製造方広に関する。
およびその製造方広に関する。
従来、切削工具にセラミックスを素材として用イル場合
には、その材質の特性である脆さを補うために、切刃を
有するチップ状に形成してこれを工具の台金具等に取り
付けるのか一般的であり、Ｗ制用チップやスローアウェ
イ式カッタのチノフがよく知られている。 また、被削材を木材や繊維強化プラスチツク材、あるい
はグラファイトなどのように、金属よりは比較的軟質の
材料に限定する場合に使用可能なセラミック工具として
、ソリ、トタイブに形成されたエンドミルやドリルが紹
介されている。 さらに、例えば同等に硬い材質の超硬合金てあれば、他
の金属材に対してろう付けや溶接による接続が比較的容
易ではあるか、セラミックスと他の金属素材との接続は
簡単でない。したがって、セラミック工具における構成
は、スローアウェイタイプかソリ、ドタイブしかないの
が現状である。 ソリッドタイプのエンドミルやドリルに形成されたセラ
ミック工具は、その抗折力か超硬合金の１／２〜ｌ／３
程度であり、切削抵抗の大きい鋼材や金属系の被削材の
加工では早期に欠損か生じて実際の使用には耐えないか
、グラファイトのように切削抵抗は小さいか激しい二番
摩耗（ひっかき摩耗）を引き起こすような被削材の加工
では、超硬き金や高速度工具鋼の工具に比へて良好な性
能を示す。 一方、最近では金型の製作に放電加工が採用されており
、そのような背景のもとに高速放電加工用電極としての
グラファイトの使用か増加している。この、グラファイ
ト加工専用工具としてセラミック工具の開発が望まれて
いるが、特に全長の長いセラミック工具を製作すること
は難しく、工具径か例えば２０朋以上もあるような大径
の荒加工用であればスローアウェイタイプとすることも
可能であるが、それよりも細径で且つ全長の長いセラミ
ックドリルやセラミックエンドミルの場合、現在ではソ
リッドタイプとするしかなく、かといってソリッドタイ
プのものではすくに折損を生じてしまい、実際の使用に
は耐えない。
には、その材質の特性である脆さを補うために、切刃を
有するチップ状に形成してこれを工具の台金具等に取り
付けるのか一般的であり、Ｗ制用チップやスローアウェ
イ式カッタのチノフがよく知られている。 また、被削材を木材や繊維強化プラスチツク材、あるい
はグラファイトなどのように、金属よりは比較的軟質の
材料に限定する場合に使用可能なセラミック工具として
、ソリ、トタイブに形成されたエンドミルやドリルが紹
介されている。 さらに、例えば同等に硬い材質の超硬合金てあれば、他
の金属材に対してろう付けや溶接による接続が比較的容
易ではあるか、セラミックスと他の金属素材との接続は
簡単でない。したがって、セラミック工具における構成
は、スローアウェイタイプかソリ、ドタイブしかないの
が現状である。 ソリッドタイプのエンドミルやドリルに形成されたセラ
ミック工具は、その抗折力か超硬合金の１／２〜ｌ／３
程度であり、切削抵抗の大きい鋼材や金属系の被削材の
加工では早期に欠損か生じて実際の使用には耐えないか
、グラファイトのように切削抵抗は小さいか激しい二番
摩耗（ひっかき摩耗）を引き起こすような被削材の加工
では、超硬き金や高速度工具鋼の工具に比へて良好な性
能を示す。 一方、最近では金型の製作に放電加工が採用されており
、そのような背景のもとに高速放電加工用電極としての
グラファイトの使用か増加している。この、グラファイ
ト加工専用工具としてセラミック工具の開発が望まれて
いるが、特に全長の長いセラミック工具を製作すること
は難しく、工具径か例えば２０朋以上もあるような大径
の荒加工用であればスローアウェイタイプとすることも
可能であるが、それよりも細径で且つ全長の長いセラミ
ックドリルやセラミックエンドミルの場合、現在ではソ
リッドタイプとするしかなく、かといってソリッドタイ
プのものではすくに折損を生じてしまい、実際の使用に
は耐えない。
本発明は、上述のようなセラミック工具における線型長
軸化に関する技術的課題に鑑み、これを有効に解決すべ
く創案されたものである。したがって本発明の目的は、
切刃を構成する素材としてセラミックスを用いつつ、線
型のソリッドタイプの工具と同し切刃を有して工具全体
の長軸化を可能にするセラミック工具およびその製造方
法を提供することにある。
軸化に関する技術的課題に鑑み、これを有効に解決すべ
く創案されたものである。したがって本発明の目的は、
切刃を構成する素材としてセラミックスを用いつつ、線
型のソリッドタイプの工具と同し切刃を有して工具全体
の長軸化を可能にするセラミック工具およびその製造方
法を提供することにある。
本発明に係るセラミック工具およびその製造方法は、上
述のごとき技術的課題を解決し、その目的を達成するた
めに以下のような構成および手法からなる。 即ち、本発明に係るセラミック工具は、ソリッドタイプ
の軸状回転切削工具の刃部先端部分と同一形状に形成さ
れたセラミックス素材の刃部と、鋼材よりなる柄部とか
、螺子接続されてなる。刃部のセラミックス素材は、ア
ルミナ系のセラミックスであるとよい。また、刃部と柄
部とは接着剤を介して螺子接続されてもよい。 また、本発明に係るセラミック工具の製造方法としては
は、セラミックスを素材とする刃部材料の端部に雄螺子
もしくは雌螺子を形成し、刃部材料の螺子に螺合する雌
螺子もしくは雄螺子を端部に有する鋼材製柄部に、上記
刃部材料を螺子接続して両者を固定した後に、柄部材料
の研削仕上げと、刃部材料への刃部形状の研削仕上げと
を行う方法かある。
述のごとき技術的課題を解決し、その目的を達成するた
めに以下のような構成および手法からなる。 即ち、本発明に係るセラミック工具は、ソリッドタイプ
の軸状回転切削工具の刃部先端部分と同一形状に形成さ
れたセラミックス素材の刃部と、鋼材よりなる柄部とか
、螺子接続されてなる。刃部のセラミックス素材は、ア
ルミナ系のセラミックスであるとよい。また、刃部と柄
部とは接着剤を介して螺子接続されてもよい。 また、本発明に係るセラミック工具の製造方法としては
は、セラミックスを素材とする刃部材料の端部に雄螺子
もしくは雌螺子を形成し、刃部材料の螺子に螺合する雌
螺子もしくは雄螺子を端部に有する鋼材製柄部に、上記
刃部材料を螺子接続して両者を固定した後に、柄部材料
の研削仕上げと、刃部材料への刃部形状の研削仕上げと
を行う方法かある。
本発明に係るセラミック工具では、工具全体をセラミ、
り素材のソリッドタイプで形成するのではなく、切刃の
形成される刃部だけかソリッドタイプの工具の刃部と同
一形状に形成されるので、即ちスローアウェイタイプで
はないので高い切削精度か得られる。しかも、長軸化し
てもその柄部は鋼材製であって十分に高い抗折力が得ら
れる。 刃部と柄部の接続は、セラミックスと鋼材の接続となる
が、螺子接続による機械的な結合で達成されるのでその
接続が可能となる。
り素材のソリッドタイプで形成するのではなく、切刃の
形成される刃部だけかソリッドタイプの工具の刃部と同
一形状に形成されるので、即ちスローアウェイタイプで
はないので高い切削精度か得られる。しかも、長軸化し
てもその柄部は鋼材製であって十分に高い抗折力が得ら
れる。 刃部と柄部の接続は、セラミックスと鋼材の接続となる
が、螺子接続による機械的な結合で達成されるのでその
接続が可能となる。
以下に本発明の好適な一実施例について、第１図ないし
第５図を参照して説明する。第１図は、本発明に係るセ
ラミック工具を製造する際に用いられるセラミックス素
材よりなる刃部材料１と、鋼材製の柄部材料２とを分解
して示す正面図である。 刃部材料１は、アルミナ（Ａ （！ｚ○３）を主成分と
するセラミックス素材（焼結体）であり、本実施例では
、１０重量％の酸化ンルコニウムを含有している。この
刃部材料１には、製作しようとする工具の刃部の径寸法
および軸方向長さに応じた大きさの大略円柱体３と、そ
の−万端面部分に突設された雄螺子４と、他方端面部分
に突設されてセンタ押し台に固定するためのセンタ穴１
０が形成された突起部１２とからなっている。なお、こ
の刃部材料１のセラミック素材としては、特にグラファ
イト切削に対してはアルミナ系セラミックスが有効であ
るが、１００％酸化アルミニウムのものは勿論、その他
に炭化チタンや炭化ケイ素などを含有するものがある。 柄部材料２は、高速度工具鋼（ＳＫＨ５１）で予め旋削
により荒仕上げされており、ンセンク部６、ネック部７
の形状は形成されている。ネック部７の端面には、刃部
材料ｌの雄螺子４か螺合する雌螺子５か形成されており
、ンｆンク部６の端面にはセンタ穴１１か形成されてい
る。 これら刃部材料１と柄部材料２とは、第２図に示すよう
に互いの螺子部で締め付は接続されてセンタ押し台１３
に固定され、柄部材料２のネック部７およびシャンク部
６の外形円筒形状か研削仕上げ加工され、さらに刃部材
料ｌに刃部形状が研削成形される。なお、刃部材料ｌと
柄部材料２との接続に際しては、これらの間に接着剤を
塗布してから両螺子部の締め付けを行うとさＳに強固な
接合状態か得られる。刃部形状としては、種々のエンド
ミル形状やドリル形状か形成される。第３図にはその一
例として４枚刃のポールエンドミルが形成される場合を
示す。なお、上述の実施例では刃部材料１に雄螺子を形
成し、柄部材料２に雌螺子を形成しているか、その関係
を逆にすることも可能である。 上述のようにして、先端球面の曲率半径が５．ＯｍＥの
４枚方ホールエンドミルを作成し、第４図に示すような
グラファイトの切削試験を行った。工具の刃長は１２ｚ
ＩＮ、全長は１５０１！＊、柄部９の外径は１２１１！
灰である。刃部８の詳細を第５図に示すか、刃部全長し
は２０朋であり外径寸法Ｄ１はＩＯ、ＷＩＩ＋、首部分
１４の外径寸法Ｄ２は９．８ｍπである。 また、雄螺子４および雌螺子５はＪＩＳ規格のＭ６とし
、刃部８と柄部９の接続面および螺子部表面には接着剤
を塗布して両者を螺子部めした。被削材１５の切削箇所
の高さ寸法Ｈは９０ｍｍである。 切削条件としては、回転数が４０００ｒ、ｐ、ｍ、送り
が１５００ ｉｉ／ｍｉｎ、取り代がＱ、５ｉｍ、ピッ
クフィートビ、チが１ｍｍである。この切削試験により
、同一形状の超硬合金製ボールエンドミルとでその工具
寿命を比較すると、本実施例のセラミックポールエンド
ミルは約２倍の寿命を示した。なお、寿命判定は、減径
による寸法精度か限界を越えた時点までの切削距離を対
象に行った。
第５図を参照して説明する。第１図は、本発明に係るセ
ラミック工具を製造する際に用いられるセラミックス素
材よりなる刃部材料１と、鋼材製の柄部材料２とを分解
して示す正面図である。 刃部材料１は、アルミナ（Ａ （！ｚ○３）を主成分と
するセラミックス素材（焼結体）であり、本実施例では
、１０重量％の酸化ンルコニウムを含有している。この
刃部材料１には、製作しようとする工具の刃部の径寸法
および軸方向長さに応じた大きさの大略円柱体３と、そ
の−万端面部分に突設された雄螺子４と、他方端面部分
に突設されてセンタ押し台に固定するためのセンタ穴１
０が形成された突起部１２とからなっている。なお、こ
の刃部材料１のセラミック素材としては、特にグラファ
イト切削に対してはアルミナ系セラミックスが有効であ
るが、１００％酸化アルミニウムのものは勿論、その他
に炭化チタンや炭化ケイ素などを含有するものがある。 柄部材料２は、高速度工具鋼（ＳＫＨ５１）で予め旋削
により荒仕上げされており、ンセンク部６、ネック部７
の形状は形成されている。ネック部７の端面には、刃部
材料ｌの雄螺子４か螺合する雌螺子５か形成されており
、ンｆンク部６の端面にはセンタ穴１１か形成されてい
る。 これら刃部材料１と柄部材料２とは、第２図に示すよう
に互いの螺子部で締め付は接続されてセンタ押し台１３
に固定され、柄部材料２のネック部７およびシャンク部
６の外形円筒形状か研削仕上げ加工され、さらに刃部材
料ｌに刃部形状が研削成形される。なお、刃部材料ｌと
柄部材料２との接続に際しては、これらの間に接着剤を
塗布してから両螺子部の締め付けを行うとさＳに強固な
接合状態か得られる。刃部形状としては、種々のエンド
ミル形状やドリル形状か形成される。第３図にはその一
例として４枚刃のポールエンドミルが形成される場合を
示す。なお、上述の実施例では刃部材料１に雄螺子を形
成し、柄部材料２に雌螺子を形成しているか、その関係
を逆にすることも可能である。 上述のようにして、先端球面の曲率半径が５．ＯｍＥの
４枚方ホールエンドミルを作成し、第４図に示すような
グラファイトの切削試験を行った。工具の刃長は１２ｚ
ＩＮ、全長は１５０１！＊、柄部９の外径は１２１１！
灰である。刃部８の詳細を第５図に示すか、刃部全長し
は２０朋であり外径寸法Ｄ１はＩＯ、ＷＩＩ＋、首部分
１４の外径寸法Ｄ２は９．８ｍπである。 また、雄螺子４および雌螺子５はＪＩＳ規格のＭ６とし
、刃部８と柄部９の接続面および螺子部表面には接着剤
を塗布して両者を螺子部めした。被削材１５の切削箇所
の高さ寸法Ｈは９０ｍｍである。 切削条件としては、回転数が４０００ｒ、ｐ、ｍ、送り
が１５００ ｉｉ／ｍｉｎ、取り代がＱ、５ｉｍ、ピッ
クフィートビ、チが１ｍｍである。この切削試験により
、同一形状の超硬合金製ボールエンドミルとでその工具
寿命を比較すると、本実施例のセラミックポールエンド
ミルは約２倍の寿命を示した。なお、寿命判定は、減径
による寸法精度か限界を越えた時点までの切削距離を対
象に行った。
以上の説明より明らかなように、本発明によれば次のご
とき優れた効果が発揮される。 即ち、セラミックスにより形成される刃部かソＪノＦタ
イプのものと同一形状にてきるので、高精度の切削か可
能であり、しかち柄部の抗折力が十分に得与れるので長
軸化も可能となる。
とき優れた効果が発揮される。 即ち、セラミックスにより形成される刃部かソＪノＦタ
イプのものと同一形状にてきるので、高精度の切削か可
能であり、しかち柄部の抗折力が十分に得与れるので長
軸化も可能となる。
第１図は本発明に係るセラミック工具を製造する際に用
い与れるセラＥ、 ノクス素材よりなる刃部材ｆ１と、
鋼材製の柄部材料とを分解して示す正面図である。第２
図は刃部材料と柄部材料とを接続してセンタ押し台に固
定した状暢を示す図、第３図は本発明に係るセラミック
工具の一実施例としてホールエンドミルの例を示す正面
図、第４図は本実施例のポールエンドミルによる切削試
験の状ａを示す図、第５図は第４図の試験に用いたポー
ルエンドミルの刃部の詳細を示す図である。 ■・刃部材料、２・・柄部材料、４・雄螺子、５ ・雌
螺子 特 許 出 願 人 株式会社神戸製鋼所代 理
人 弁理士 前出 葆 （外１名）Ｒ 第１ｖ！Ｊ 第２図 第３図 第４図 第５図
い与れるセラＥ、 ノクス素材よりなる刃部材ｆ１と、
鋼材製の柄部材料とを分解して示す正面図である。第２
図は刃部材料と柄部材料とを接続してセンタ押し台に固
定した状暢を示す図、第３図は本発明に係るセラミック
工具の一実施例としてホールエンドミルの例を示す正面
図、第４図は本実施例のポールエンドミルによる切削試
験の状ａを示す図、第５図は第４図の試験に用いたポー
ルエンドミルの刃部の詳細を示す図である。 ■・刃部材料、２・・柄部材料、４・雄螺子、５ ・雌
螺子 特 許 出 願 人 株式会社神戸製鋼所代 理
人 弁理士 前出 葆 （外１名）Ｒ 第１ｖ！Ｊ 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (4)
- （１）、ソリッドタイプの軸状回転切削工具の刃部先端
部分と同一形状に形成されたセラミックス素材の刃部（
８）と、鋼材よりなる柄部（９）とを、螺子接続してな
ることを特徴とするセラミック工具。 - （２）、上記刃部（８）のセラミックス素材は、アルミ
ナ系であることを特徴とする請求項１記載のセラミック
工具。 - （３）、上記刃部（８）と柄部（９）とが接着剤を介し
て螺子接続されることを特徴とする請求項１または２記
載のセラミック工具。 - （４）、セラミックスを素材とする刃部材料の端部に雄
螺子もしくは雌螺子を形成し、 上記刃部材料の螺子に螺合する雌螺子もしくは雄螺子を
端部に有する鋼材製柄部材料に、上記刃部材料を螺子接
続して両者を固定した後、柄部材料の研削仕上げと、刃
部材料への刃部形状の研削仕上げとをすることを特徴と
するセラミック工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34117189A JPH03202217A (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | セラミック工具およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34117189A JPH03202217A (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | セラミック工具およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03202217A true JPH03202217A (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=18343894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34117189A Pending JPH03202217A (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | セラミック工具およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03202217A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1059136A1 (de) * | 1999-06-10 | 2000-12-13 | Orga Kartensysteme GmbH | Frästichel |
| JP2003011016A (ja) * | 2001-06-27 | 2003-01-15 | Kyocera Corp | ボールエンドミル |
| JP2014528367A (ja) * | 2011-10-10 | 2014-10-27 | ハルトメタル−ウェルクゾーグファブリック ポール ホーン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 被加工物を機械加工するための工具システム |
| CN115315329A (zh) * | 2020-03-31 | 2022-11-08 | Maq股份公司 | 用于工具组件的工具固持器和包括工具固持器的工具组件 |
-
1989
- 1989-12-29 JP JP34117189A patent/JPH03202217A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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