JPH11188501A - 焼入鋼の高精度切削加工方法 - Google Patents
焼入鋼の高精度切削加工方法Info
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Abstract
おいて、寸法精度を悪化させずに面粗度を高められるよ
うにすることである。 【解決手段】 工具の送り量の上限値を、送り量から計
算される理論面粗度が目標面粗度の2/3以下、1/1
000以上となる値に設定し、その上限値から下限値ま
での間の送り変動幅を0.002mm/rev以上、
0.05mm/rev以下とし、この範囲内で、1回の
送り変化量が元の送り量の整数倍とならないようにし、
各回の総切削長が10m以上、1000m以下となるワ
ーク数毎に送り量を強制変動させるようにした。
Description
具による焼入鋼の高精度切削加工方法に関する。
耗によって、仕上げ面の面粗さが悪化するのを防ぐ方法
として、特開昭57−205002公報には、同一面粗
さが要求される加工面の切削開始点から切削終了点まで
の間に、送り量を予め設定された範囲内で増減すること
を特徴とする切削加工方法が、また、特開平6−553
01号公報には、刃具刃先の送りピッチを各加工サイク
ル毎に所定範囲内で変化させるNC制御機における切削
送り制御方法が開示されている。
度の低い被削材の加工では確かに効果があるが、硬度の
高い焼入鋼(HRc 50−65)の高精度加工では下記
の問題が生じる。
粗度が3.2s 以下であり、また、仕上がりの寸法誤差
がIT7級以下であると言うことであり、その両方の条
件を満たさなければならないが、上記の方法では、ワー
クが焼入鋼の場合、寸法精度が安定しない。
特殊である。例えば、工具にかかる背分力が大きく、工
具の摩耗が進むと、その傾向がより顕著になる。
ると、背分力も大きく変化し、寸法精度を悪化させる原
因となる。
報の方法では、同一面粗さが要求される面内で送りを増
減させるので、背分力の変化による寸法変化が同一面内
で生じるという欠点があった。また、特開平6−553
01号公報の方法は、送りピッチの変動幅を背分力を考
慮せずに定めている。即ち、送りピッチを狭くすること
による加工時間延長の許容限界を送りピッチの下限値と
し、また、送りピッチを広くすることによる面粗度の荒
れの許容限界を送りピッチの上限値としてその間で送り
ピッチを変化させるようにしており、そのため、焼入鋼
の切削では背分力の変化が度を越えることがある。さら
に、送り量を変化させるタイミングについて明確な規定
が無く、送り量を変化させたにもかかわらず、期待した
ほどの面粗度改善効果が得られないことがあった。ま
た、使用工具の形状については何ら言及するところが無
く、この工具形状による影響もあって寸法精度が安定し
ないと云う問題があった。
入鋼の切削加工において、寸法精度を悪化させることな
く面粗度を改善し得る方法を提供する。
め、この発明においては、c BN焼結体工具を用いて焼
入鋼を仕上げ面粗さ3.2s 以下、寸法公差IT7級以
下の精度を満たすように切削加工する場合に、工具の送
り量の上限値を、送り量から計算される理論面粗度が目
標面粗度の2/3以下、1/1000以上となる値に設
定し、その上限値から下限値までの間の送り変動幅を
0.002mm/rev以上、0.05mm/rev以
下とし、この範囲内で、1回の送り変化量が元の送り量
の整数倍とならないようにし、各回の総切削長が10m
以上、1000m以下となるワーク数毎に送り量を強制
変動させる方法を採る。
直角刃物角が60度以上、120度以下のものや、ノー
ズR部に続く直線の前切れ刃(又は前切れ刃と横切れ
刃)を有し、その前切れ刃部の副切込み角が0.5度以
上、4度以下であるものを用いるとより良い結果が得ら
れる。さらに、この前切れ刃部の長さが0.001mm
以上、1mm以下であるときには、前切れ刃部の副切れ
込み角が−0.01度以上0.4度以下であるものを用
いるとより好ましい。
で山谷の形状が刻まれる。刃先に境界摩耗が生じるの
は、刃先の同じ部分が仕上げ面の山の部分に当たってい
るからである。
げ面の山の関係をずらしてやることで境界摩耗の進展を
抑制する。この考え方は、特開昭57−205002号
公報、特開平6−55301号公報の技術と同じである
が、これだけでは焼入鋼の切削で面粗度、寸法精度を安
定させることができない。
た。先ず、1回の送り変化量が元の送り量の整数倍であ
ると、送り量を変化させたにも拘らず刃先の同じ部分に
仕上げ面の山の部分が当たる可能性がある。従って、1
回の送り変化量が元の送り量の整数倍とならないように
して境界摩耗の抑制効果を確実に発揮させる。1回の変
化量は、送り量を何回か変化させて元の送り量に戻り、
そのパターンを繰り返す場合には、1パターンを完了す
るまでの間は変化後送り量が元の送り量の整数倍となら
ないように定めるとなおよい。
る理論面粗度(これはf2 /8Rの式で求まる。fは送
り量、Rは工具のノーズR半径)が目標とする面粗度の
2/3よりも大きくなる値にすると、外乱による面粗度
の悪化によって目標面粗度を確保できなくなることがあ
り、一方、理論面粗度が目標面粗度の1/1000より
も小さくなる送り量では、面粗度はより良くなるが、ワ
ーク1個当りの切削長が長くなって工具寿命までに加工
できるワーク数が減少するので、送り量の上限値を、そ
の送り量から計算される理論面粗度が目標面粗度の2/
3以下、1/1000以上となる値に設定してこれ等の
不具合を解消する。
動による背分力変動が顕著になるので、送り変動幅を僅
かな範囲に制限する。この送り変動幅が0.002mm
/revより小さいと送りを変動したことによる境界摩
耗の抑止効果が期待できず、一方、その変動幅が0.0
5mm/revより大きいと寸法精度に悪影響が出るの
で、送り変動幅は、下限を0.002mm/rev、上
限を0.05mm/revとする。送りは、各回の総切
削長(切削長の和)が10m以上、1000m以下とな
るワーク数毎に変化させると、境界摩耗の抑制効果が最
も期待でき、ワークの円筒度を落とすこともない。
(a)に示す直角刃物角βnが60°未満であると、刃
先強度が不足して刃先のチッピングが起こり、それによ
って面粗度が悪化する可能性が高くなる。一方、直角刃
物角βnが120°より大きいと、工具1の切れ味が低
下して切削抵抗が増加し、寸法誤差が大きくなる。
ノーズR2a部に続く直線の前切れ刃2bを設けておく
と、その前切れ刃2bによるサライ効果によって面粗度
が向上する。この前切れ刃2bは、副切込み角κ' が4
度より大きいと切削に関与せず、サライ効果が得られな
い。一方、κ' が0.5度より小さいと切削抵抗が増加
して安定した面粗度、寸法精度を出せなくなる。
01mm以上、1mm以下の範囲内であれば、前切れ刃
を有することによる切削抵抗の増加が小さくなるため、
副切れ込み角κ' をより小さくすることができ、副切れ
込み角κ' が−0.01度以上4度以下の時により好ま
しい結果を得ることができる。
両方を良好に保ち、長時間切削できるようになる。
て、目標とする面粗度が3.2s 、寸法精度がIT7級
の焼入鋼(HRc 60)の切削加工を行った。切削形態
はΦ30×65mmの丸棒ワークの外周旋削である。工
具刃先のノーズRは0.8mmである。送りは、0.0
8mm/revで一定にしたものと、上限値を0.09
mm/rev、変動幅を0.02mm/revとして強
制変動させたものの2種類で切削した。強制変動の具体
的な方法は、送り量をワーク5個毎(5個の総切削長約
380m)に0.09→0.08→0.07→0.09
→……(単位はmm/rev)と繰り返し変化させた。
このときの仕上げ面の面粗度を測定した結果を図2に示
す。
の上限値を変化させて切削を行った。このときの工具寿
命がつきるまでの加工数の変化を表1に示す。寿命の判
定基準は仕上げ面の面粗度3.2s である。
り変動幅を変化させて焼入鋼の切削加工を行った。送り
を強制変動させたことによる寿命の変化と、送りを大き
くした時と小さくした時の寸法の変化を表2に示す。
とする面粗度が1.6s 、寸法精度がIT6級の加工を
行った。送りは、0.06mm/revで一定にしたも
のと、上限値を0.08mm/rev、変動幅を0.0
4mm/revとして強制変動させたものの2種類で切
削した。強制変動の具体的な方法は、送り量をワーク毎
に0.04→0.08→0.04→0.08(単位はm
m/rev)と繰り返し変化させた。これ以外の条件は
実施例1と同様である。仕上げ面の面粗度を測定した結
果を図3に示す。送りを強制変動させたにもかかわら
ず、送りが一定のときと寿命がほとんど変わらない。送
り量の1回の変化量が元の送り量の整数倍(発明の条件
外)となっているために境界摩耗の発達を抑えることが
できなかったと考えられる。
具を用いて実施例1と同様の切削加工を行った。この結
果を表3に示す。寿命の判定は、面粗度3.2s 、寸法
精度IT7級を基準にした。
の直線切れ刃を持つ工具を用いて、実施例1と同様の送
りを強制変動させる焼入鋼の切削加工を行った。このと
きの面粗度を測定した結果を図2にあわせて示す。刃先
にサライ効果をもつ直線切れ刃を設けたために、切削初
期の面粗度が特に改善され、寿命も向上した。
込み角の異なる工具を用いて、実施例1と同様に送りを
強制変動させて焼入鋼の切削加工を行った。この結果を
表4に示す。寿命の判定は、面粗度3.2s 、寸法精度
IT7級を基準にした。
5に示したワーク数毎に送りを変動させて切削を行っ
た。この結果を表5に示す。寿命の判定は、面粗度3.
2s 、寸法精度IT7級を基準にした。
で表6に示す副切れ込み角の直線切れ刃を持つ工具を用
いて、実施例1と同様の送りを強制変動させる焼入鋼の
切削加工を行った。この結果を表6に示す。寿命の判定
は、面粗度3.2s 、寸法精度IT7級を基準にした。
れた条件の下で送り量を僅かに強制変動させて切削加工
を行うので、工具の境界摩耗の進展を切削背分力の極端
な変動を招かずに確実に抑制でき、面粗度の悪化を抑え
つつ、焼入鋼の切削で顕著に現れる送りを変動させたこ
とによる寸法変化を最小限に抑えてより良い性状の仕上
げ面を得ることが可能になる。
ト低減の面でも有利になる。特に、焼入鋼特有の切削現
象に応じて工具形状を最適化することで、工具寿命を更
に延ばすことができ、加工コスト低減の効果が高まる。
に見て示す図 (b)直線の前切れ刃を有する工具の平面図
効果の比較試験結果を示す図表
Claims (4)
- 【請求項1】 c BN焼結体工具を用いて焼入鋼を仕上
げ面粗さ3.2s 以下、寸法公差IT7級以下の精度を
満たすように切削加工する方法であって、工具の送り量
の上限値を、送り量から計算される理論面粗度が目標面
粗度の2/3以下、1/1000以上となる値に設定
し、その上限値から下限値までの間の送り変動幅を0.
002mm/rev以上、0.05mm/rev以下と
し、この範囲内で、1回の送り変化量が元の送り量の整
数倍とならないようにし、各回の総切削長が10m以
上、1000m以下となるワーク数毎に送り量を強制変
動させることを特徴とする焼入鋼の高精度切削加工方
法。 - 【請求項2】 前記c BN焼結体工具として、直角刃物
角が60度以上、120度以下のものを用いる請求項1
記載の焼入鋼の高精度切削加工方法。 - 【請求項3】 前記c BN焼結体工具として、ノーズR
部に続く直線の前切れ刃を有し、その前切れ刃部の副切
込み角が0.5度以上、4度以下であるものを用いる請
求項1記載の焼入鋼の高精度切削加工方法。 - 【請求項4】 前記c BN焼結体工具として、ノーズR
部に続く直線の前切れ刃を有し、その前切れ刃の長さが
0.001mm以上、1mm以下、前切れ刃部の副切込
み角が−0.01度以上、4度以下であるものを用いる
請求項1記載の焼入鋼の高精度切削加工方法。
Priority Applications (6)
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