WO2014068710A1 - Ｔ形カッタ、リブの加工方法及び航空機部品 - Google Patents

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上野　裕司
了一 宮本
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株式会社牧野フライス製作所
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    • B23C2250/12—Cooling and lubrication

Definitions

  • the present invention relates to a T-shaped cutter, a rib processing method for cutting a rib having a folded portion using the T-shaped cutter, and an aircraft part having a rib having a folded portion.
  • a T-type cutter called a T-slot cutter has been conventionally used.
  • Such a T-shaped cutter is also used to form an undercut on the side surface of the workpiece.
  • Such a method for forming an undercut on the side surface of a workpiece is also applied to a case where a return flange is formed on a rib of a skin panel of an aircraft wing, for example.
  • the T-shaped cutter has a shank and a head coupled to the tip of the shank.
  • a cemented carbide chip is screwed or brazed to the head.
  • a polycrystalline diamond (PCD) chip is brazed to the head.
  • a groove portion extending from the blade portion side to the opposite side of the blade portion so as to incline in the direction opposite to the rotation direction with respect to the axial center is provided on the outer peripheral surface of the shank, and chips are discharged.
  • a T-slot cutter with improved is described.
  • the T-slot cutter has a cemented carbide slotter tip screwed to the blade portion.
  • Patent Document 2 describes a T-slot cutter in which a tip end side tip and a base end side tip are alternately arranged in the rotation direction of a tool and screwed to a cutting head.
  • JP 2009-18354 A Japanese Patent No. 4830597
  • the rotational speed of the main shaft is about 1000 rotations / percent due to variations in centrifugal force and rotation radius of each chip. Since the feed rate is limited to about several hundred mm / min, the machining efficiency indicated by the amount of material removed from the workpiece per unit time (MRR (cm 3 / min)) is lowered. In addition, when machining along a curved surface as shown in FIG. 13 or when machining an inclined surface as shown in FIG. 14 with a T-shaped cutter with a brazed tip, a cutting force acts in the axial direction of the tool.
  • a T-shaped cutter with a polycrystalline diamond (PCD) chip brazed to the head increases the rotational speed of the tool compared to a T-shaped cutter with a cemented carbide chip screwed or brazed. Processing efficiency can be increased.
  • PCD polycrystalline diamond
  • a cutting blade is provided at the tip side of the T-cutter, which is provided at one end of the shank and opposite to the shank. And a plurality of upper blade portions having cutting edges on the base end side of the T-shaped cutter approaching the shank side are alternately arranged in the circumferential direction of the T-shaped cutter. And a T-shaped cutter in which the cutting blades of the bottom blade portion and the upper blade portion are integrated with the shank and the head.
  • the rib portion of the workpiece is processed leaving a thickness greater than the width dimension of the folded portion, the shank, A plurality of bottom blade portions provided at one end of the shank and having a cutting edge on the tip side of the T-shaped cutter opposite to the shank, and a base end side of the T-shaped cutter approaching the shank side A plurality of upper blade portions having cutting blades, and a head alternately arranged in the circumferential direction of the T-shaped cutter, wherein the cutting blades of the bottom blade portion and the upper blade portion are the shank and the head
  • a rib machining method in which a T-shaped cutter having an integral structure is mounted on a spindle of a machine tool and rotated, and the workpiece and the T-shaped cutter are relatively moved to cut the rib so that the folded portion remains. Is provided.
  • a rib having a folded portion formed by cutting a workpiece material with a machine tool is processed in an aircraft part, and the rib portion of the workpiece material is processed with a thickness equal to or greater than the width dimension of the folded portion.
  • a plurality of bottom blade portions provided at one end of the shank and having a cutting blade on the tip side of the T-shaped cutter opposite to the shank, and the T shape approaching the shank side
  • a plurality of upper blade portions having cutting edges on the base end side of the cutter, and heads arranged alternately in the circumferential direction of the T-shaped cutter, and the cutting edges of the bottom blade portion and the upper blade portion are
  • the rib is formed such that the T-shaped cutter integrally formed with the shank and the head is mounted on a spindle of a machine tool and rotated, and the workpiece material and the T-shaped cutter are moved relative to each other so that the folded portion remains.
  • Machined aircraft parts are provided
  • the T-shaped cutter is a solid type cutting tool in which the head including the blade portion and the shank are integrally formed without using a connecting means such as brazing.
  • a connecting means such as brazing.
  • FIG. 1 is a perspective view of a T-shaped cutter according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an axial half sectional view of the T-shaped cutter of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a head of a T-shaped cutter taken along a line of sight III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an end view of the head of the T-shaped cutter along the line of sight IV-IV in FIG. 2. It is a partial expanded side view which shows the head of the T-shaped cutter of FIG.
  • FIG. 6 is a partially enlarged side view similar to FIG. 5, showing a rotational position different from FIG. 5.
  • 1 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a T-shaped cutter according to the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a T-shaped cutter according to the prior art. It is a perspective view which shows a part of skin panel of the wing of an aircraft processed by the T-shaped cutter of this invention. It is an expanded sectional view which shows a part of skin panel of the aircraft wing processed by the T-shaped cutter of this invention. It is a perspective view which shows the back surface of the skin panel of the wing of an aircraft. It is a side view of the horizontal type 5-axis machining center shown as an example of the machine tool for forming a three-dimensional return flange using the T type cutter of the present invention. It is the schematic which shows the problem in the case of cutting a curved surface with the T-shaped cutter by a prior art. It is the schematic which shows the problem in the case of cutting an inclined surface with the T-shaped cutter by a prior art.
  • the T-shaped cutter 10 includes a shank 12 attached to the distal end portion of the main shaft 116, and a head 14 formed at the distal end of the shank 12.
  • the head 14 includes a plurality of, in this embodiment, six, A blade portion is formed.
  • the blades include three bottom blades 16 having cutting edges 16a on the tip side of the T-shaped cutter 10, that is, opposite to the shank 12, and cutting edges 18a on the proximal side of the T-shaped cutter 10, that is, the shank 12 side.
  • three upper blade portions 18 having In the T-shaped cutter 10 the head 14 including the blade parts 16 and 18 and the shank 12 are integrally formed with one base material of cemented carbide without using a joining means such as brazing. It has become a cutting tool.
  • the cutting blade 16a of the bottom blade portion 16 is formed by a ridgeline P A -P B (see FIG. 6) where the bottom surface, the side surface, and the corner R between them intersect the rake surface 16b.
  • the cutting blade 18a of the upper blade portion 18 is formed by a ridgeline P C -P D (see FIG. 5) where the upper surface, the side surface, and the corner R between them intersect the rake surface 18b.
  • the size of the corner R is determined according to the size of the fillet R to be processed into the workpiece.
  • the bottom blade portion 16 and the upper blade portion 18 are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction of the head 14. Referring particularly to FIGS.
  • the rake face 16 b of the bottom blade portion 16 is inclined upward, that is, so as to face the shank 12, and the rake face 18 b of the upper blade portion 18 is formed on the bottom blade portion 16. Opposite to the rake face 16b, it is inclined so as to face the tip direction of the T-shaped cutter 10.
  • a coolant passage for supplying coolant to the machining area is formed in the T-shaped cutter 10, and the coolant passage includes an axial passage 12 a penetrating the shank 12 along the central axis O, and the axial direction. It penetrates the head 14 in the radial direction from the passage 12a and extends in the direction of the rake faces 16b, 18b of the bottom blade portion 16 and the upper blade portion 18, and opens so as to inject the coolant toward the cutting blades 16a, 18a. And a radial passage 14a. Coolant is supplied toward the cutting edges 16a and 18a by a coolant passage communicating with a coolant supply pipe (not shown) provided in the main shaft 116, heat generation is reduced, tool life and chip discharge are reduced. Become good.
  • FIGS. 7 and 8 conventionally, when manufacturing such a solid type T-shaped cutter, as shown in FIG. 8, a cemented carbide powder is formed into a cylindrical shape and sintered. A cylindrical member made of cemented carbide is prepared, and a T-shaped cutter is created from the cylindrical member by grinding.
  • cemented carbide powder is formed and sintered into a shape substantially exhibiting a T shape in a side view close to the final shape of the T-shaped cutter 10. Then, the shank 12 and the head 14 of the T-shaped cutter 10 can be created by grinding.
  • the coolant passages 12a and 14a can be formed by a known fine hole machining method such as electric discharge machining.
  • the rib processing of the skin panel of the aircraft wing is taken as an example, and the rib having the folded portion using the T-shaped cutter 10, that is, the return flange portion A cutting method will be described.
  • An aircraft wing skin panel 50 shown as an example in FIG. 11 includes an outer skin 52, a pair of longitudinal ribs 54, 56 extending longitudinally along the inner surface of the outer skin 52, and the longitudinal ribs 54, 56. And a plurality of transverse ribs 58 extending in the direction. In the transverse rib 58, a return flange (folded portion) 60 extends along the edge on the opposite side to the outer skin 52.
  • the outer skin 52, the longitudinal ribs 54 and 56, the transverse rib 58 and the return flange 60 are cut out from one aluminum alloy block.
  • the outer skin 52 of the skin panel 50 forming a part of the wing of the aircraft is not a two-dimensional plane, but extends three-dimensionally so as to form a part of the wing shape along the shape of the wing surface. is doing.
  • the longitudinal ribs 54, 56, the transverse rib 58 and the return flange 60 are also curved three-dimensionally.
  • FIG. 12 there is shown a machine tool 100 that uses a T-cutter 10 to machine a rib having a three-dimensional return flange, such as the aircraft wing skin panel 50 shown in FIG. .
  • the machine tool 100 is configured as a horizontal machining center, and a bed 102 serving as a base fixed to the floor of a factory, and an upper surface of a rear portion of the bed 102 in a front-rear direction (Z-axis direction) via a Z-axis feed mechanism.
  • the column 104 is movably mounted in the left-right direction in FIG. 7, and the main shaft is movably mounted in the vertical direction (Y-axis direction) on the front surface of the column 104 via a Y-axis feed mechanism (not shown).
  • a pallet P on which the work W is fixed is attached to the table 108. Further, the pallet P on which the processed workpiece W is fixed on the table 108 is replaced with the pallet P on which the unprocessed workpiece is fixed by a pallet exchanging device (not shown).
  • the workpiece W can be, for example, a skin panel 50 of an aircraft wing.
  • a vertical machining center can be used as the NC machine tool.
  • a swivel base 110 is supported on the head stock 106 so as to be rotatable in the C-axis direction around the Z-axis.
  • the swivel base 110 has bracket portions 112 on both sides across the rotation axis of the swivel base 110.
  • a spindle head 114 is attached to the bracket portion 112 so as to be rotatable in the A-axis direction by a rotation shaft 112a parallel to the X-axis.
  • a main shaft 116 is supported on the main shaft head 114 so as to be rotatable about a rotation axis Os in the longitudinal direction, and a T-shaped cutter 10 is attached to a tip portion of the main shaft 116.
  • the X-axis feed mechanism is a pair of X-axis guide rails 102a extending horizontally in the left-right direction on the upper surface of the bed 102, and is attached to the lower surface of the table 108 so as to be slidable along the X-axis guide rails 102a.
  • a guide block (not shown), an X-axis ball screw (not shown) extending in the X-axis direction in the bed 102, and a nut (FIG. 2) attached to the lower end portion of the table 108 and engaged with the X-axis ball screw
  • a servo motor (not shown) connected to one end of the X-axis ball screw and rotationally driving the X-axis ball screw.
  • the Y-axis feed mechanism includes a pair of Y-axis guide rails (not shown) extending vertically in the column 104 and guides attached to the headstock 106 so as to be slidable along the Y-axis guide rails.
  • a block (not shown), a Y-axis ball screw (not shown) extending in the Y-axis direction within the column 104, and a nut (not shown) attached to the headstock 106 and engaged with the Y-axis ball screw ), And a servo motor (not shown) connected to one end of the Y-axis ball screw to rotationally drive the Y-axis ball screw.
  • the Z-axis feed mechanism includes a guide block (not shown) mounted on the lower surface of the column 104 so as to be slidable along the Z-axis guide rail 102b horizontally in the front-rear direction on the upper surface of the bed 102.
  • a Z-axis ball screw (not shown) extending in the Z-axis direction, a nut (not shown) attached to the lower surface of the column 104 and engaging with the Z-axis ball screw, and one end of the Z-axis ball screw
  • a servo motor (not shown) that is connected to the Z-axis and rotates the Z-axis ball screw.
  • the machine tool 100 constitutes a 5-axis NC machine tool having three linear feed axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis, and two rotary feed axes of the A axis and the C axis.
  • an aluminum alloy block having a size larger than that of the skin panel 50 was fixed to the pallet P as a workpiece W. It is attached to the table 108 in a state.
  • a rotary cutting tool such as an end mill (not shown) is mounted on the spindle 116 of the machine tool 100, and the workpiece W is machined by the 5-axis feed control of the machine tool 100, and the outer skin 52, longitudinal A skin panel having transverse ribs 58 (rib portions) without the ribs 54 and 56 and the return flange 60 is formed.
  • the transverse rib (rib portion) 58 has a thickness that can form the return flange 60 and is equal to or larger than the width dimension of the return flange 60.
  • the conventional end mill is replaced with the T-shaped cutter 10 using an automatic tool changer (not shown) of the machine tool 100, for example.
  • an automatic tool changer (not shown) of the machine tool 100, for example.
  • the T-shaped cutter 10 is relatively moved along the inner surface of the outer skin 52 and the side surface of the transverse rib 58 while giving a predetermined cutting depth to the side surface of the transverse rib 58.
  • a three-dimensional undercut shape is cut on the side surface of the transverse rib 58, and the return flange 60 is formed along the edge of the transverse rib 58 opposite to the outer skin 52 (the upper edge in FIGS. 9 and 10). Is formed.
  • the return flange 60 may protrude only on one side of the transverse rib 58, or may protrude on both sides of the transverse rib 58.
  • the T-shaped cutter 10 is made of a solid type cemented carbide in which the head 14 including the cutting edges 16a and 18a and the shank 12 are integrally formed without using a connecting means such as brazing.
  • a connecting means such as brazing.
  • it is not only for two-dimensional machining, but also the axis of the T-shaped cutter 10 Even when processing along a curved surface as shown in FIG. 13 inclined with respect to a plane perpendicular to O, or when processing an inclined surface as shown in FIG. Therefore, the processing efficiency can be greatly increased.
  • the aluminum alloy workpiece was processed into a three-dimensional undercut shape using a T-shaped cutter having an outer diameter of ⁇ 45.
  • Two types of T-type cutters were prepared: a conventional cutter having a brazing blade of cemented carbide and a cutter of the present invention made of solid cemented carbide.
  • the height of the blade from the bottom blade to the top blade is 16 mm for both cutters.
  • the conventional cutter was approaching the limit of the machining capability because of a slight vibration at a rotational speed of 1000 rpm, a feed speed of 263 mm / min, and a radial cutting depth of 11 mm.
  • the MRR at this time is 46 cm 3 / min.
  • the cutter of the present invention slightly vibrated at a rotational speed of 33000 rpm, a feed speed of 11000 mm / min, and a radial cutting depth of 4 mm, and approached the limit of the processing capability.
  • the MRR at this time is 704 cm 3 / min.
  • the cutter of the present invention was 15.3 times more efficient than the conventional cutter. Therefore, the T-shaped cutter of the present invention has a remarkable effect when used under machining conditions with an MRR between 100 cm 3 / min and 1000 cm 3 / min.

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Abstract

　Ｔ形カッタのシャンク（１２）の一端に結合されたヘッド（１４）の周囲に、該Ｔ形カッタ（１０）の先端側に切刃（１６ａ）を有した複数の底刃部（１６）と、基端側に切刃（１８ａ）を有した複数の上刃部（１８）とを、該Ｔ形カッタの周方向に交互に配置し、底刃部（１６）及び上刃部（１８）の切刃（１６ａ、１８ａ）が、シャンク（１２）及びヘッド（１４）と一体構造とした。

Description

Ｔ形カッタ、リブの加工方法及び航空機部品
　本発明は、Ｔ形カッタ及びＴ形カッタを用いて折返し部を有するリブを切削加工するリブの加工方法、及び折返し部のあるリブを有した航空機部品に関する。
　例えば、所謂Ｔスロットと称される溝を形成するために、従来からＴスロットカッタと称されるＴ形カッタが用いられている。こうしたＴ形カッタは、また、ワーク側面にアンダーカットを形成するためにも用いられる。こうしたワーク側面にアンダーカットを形成する方法は、例えば、航空機の翼のスキンパネルのリブにリターンフランジを形成する場合にも適用される。
　Ｔ形カッタは、シャンクと、該シャンクの先端に結合されたヘッドとを有しており、通常、ヘッドには、超硬合金製のチップがネジ止め或いはロー付けされる。多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）製のチップをヘッドにロー付けしたＴ形カッタもある。
　例えば、特許文献１には、刃部側から刃部とは反対側へ軸心に対して回転方向とは逆方向へ傾斜するように延びる溝部をシャンクの外周面に設け、切り屑の排出性を改善したＴスロットカッタが記載されている。このＴスロットカッタは、刃部に超硬合金製のスロアウエーチップがネジ止めされている。
　特許文献２には、先端部側チップと基端部側チップとを工具の回転方向に交互に配置してカッティングヘッドにネジ止めしたＴスロットカッタが記載されている。
特開２００９－１８３５４号公報 特許第４８３０５９７号公報
　特許文献１、２に記載されているように超硬合金製のチップをネジ止めしたＴ形カッタでは、遠心力や各チップの回転半径のバラツキのために、主軸の回転速度が約１０００回転／分、送り速度が数百mm/min程度に制限されるため、単位時間あたりにワークから除去される材料の量（ＭＲＲ(cm3/min)）で示される加工効率が低くなる。また、図１３に示すような湾曲面に沿って加工する場合や、図１４に示すような傾斜面をチップをロー付けしたＴ形カッタで加工する場合に、工具の軸方向に切削力が作用するためチップがＴ形カッタのヘッドから脱落し易くなる問題があり、それを防止するために、工具の回転速度や送り速度を更に低減しなければならない。こうした、湾曲面や傾斜面の加工は、例えば、航空機の翼のスキンパネルやリーディングエッジ等の製造工程に必要となる。
　一方、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）製のチップをヘッドにロー付けしたＴ形カッタは、超硬合金製のチップをネジ止め或いはロー付けしたＴ形カッタと比較して、工具の回転速度を高めて加工効率を高くすることができる。然しながら、図１３に示すような湾曲面に沿って加工する場合や、工具の軸方向に切削力が作用する図１４に示すような傾斜面を加工する場合には、超硬合金製のチップの場合と同様に、ヘッドからチップが脱落し易くなる問題があり、やはり工具の回転速度や送り速度を高くすることができない。
　従って、本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、高速回転、高速送りで折返し部を有するリブの加工、特に三次元アンダーカット形状を加工可能なＴ形カッタ、リブの加工方法及び航空機部品を提供することを目的としている。
　既述した目的を達成するために、本発明によれば、Ｔ形カッタにおいて、シャンクと、前記シャンクの一端に設けられ、前記シャンクとは反対側である該Ｔ形カッタの先端側に切刃を有した複数の底刃部と、前記シャンク側に接近する該Ｔ形カッタの基端側に切刃を有した複数の上刃部とを、該Ｔ形カッタの周方向に交互に配置したヘッドと、を具備し、前記底刃部及び前記上刃部の切刃が、前記シャンク及び前記ヘッドと一体構造としたＴ形カッタが提供される。
　また、本発明によれば、折返し部を有するリブをワークに切削加工するリブの加工方法において、前記ワークのリブ部を前記折返し部の幅寸法以上の厚みを残して加工し、シャンクと、前記シャンクの一端に設けられ、前記シャンクとは反対側である該Ｔ形カッタの先端側に切刃を有した複数の底刃部と、前記シャンク側に接近する該Ｔ形カッタの基端側に切刃を有した複数の上刃部とを、該Ｔ形カッタの周方向に交互に配置したヘッドとを具備し、前記底刃部及び前記上刃部の切刃が、前記シャンク及び前記ヘッドと一体構造をなすＴ形カッタを工作機械の主軸に装着して回転させ、前記ワークと前記Ｔ形カッタとを相対移動させて前記折返し部が残るように前記リブを切削加工するリブの加工方法が提供される。
　また、本発明によれば、工作機械でワーク素材を切削加工して形成する折返し部を有するリブを航空機部品において、前記ワーク素材のリブ部を前記折返し部の幅寸法以上の厚みを残して加工し、シャンクと、前記シャンクの一端に設けられ、前記シャンクとは反対側である該Ｔ形カッタの先端側に切刃を有した複数の底刃部と、前記シャンク側に接近する該Ｔ形カッタの基端側に切刃を有した複数の上刃部とを、該Ｔ形カッタの周方向に交互に配置したヘッドとを具備し、前記底刃部及び前記上刃部の切刃が、前記シャンク及び前記ヘッドと一体構造をなすＴ形カッタを工作機械の主軸に装着して回転させ、前記ワーク素材と前記Ｔ形カッタとを相対移動させて前記折返し部が残るように前記リブを切削加工した航空機部品が提供される。
　本発明によれば、Ｔ形カッタは、刃部を含むヘッド及びシャンクがロー付け等の結合手段を介することなく一体的に形成されたソリッドタイプの切削工具となっているため、超硬合金製のチップをネジ止め或いはロー付けした従来のＴ形カッタや、ＰＣＤチップをヘッドにロー付けした従来技術によるＴ形カッタと比較して、二次元的な加工をする場合のみならず、湾曲面に沿って加工する場合や、傾斜面を加工する三次元アンダーカット形状の場合であっても、チップが脱落することなく、回転速度及び送り速度を非常に高速にすることができ、加工効率を非常に高めることができる。
　特に、折返し部のあるリブを有した航空機部品、例えば、翼のスキンパネル、リーディングエッジ、ウイングリブ等の翼部材の加工に本Ｔ形カッタ及びリブの加工方法を適用することによって、高いＭＲＲを得ることができる。アルミニウム合金の大きなブロック材の殆どを切り屑にして折返し部を有するリブ加工を行う航空機部品の製造に威力を発揮する。
本発明の好ましい実施の形態によるＴ形カッタの斜視図である。 図１のＴ形カッタの軸方向半断面図である。 図２の矢視線III-IIIに沿うＴ形カッタのヘッドの断面図である。 図２の矢視線IV-IVに沿うＴ形カッタのヘッドの端面図である。 図１のＴ形カッタのヘッドを示す部分拡大側面図である。 図５とは異なる回転位置で示す図５と同様の部分拡大側面図である。 本発明によるＴ形カッタの製造方法を示す略図である。 従来技術によるＴ形カッタの製造方法を示す略図である。 本発明のＴ形カッタによって加工される航空機の翼のスキンパネルの一部を示す斜視図である。 本発明のＴ形カッタによって加工される航空機の翼のスキンパネルの一部を示す拡大断面図である。 航空機の翼のスキンパネルの裏面を示す斜視図である。 本発明のＴ形カッタを用いて三次元リターンフランジを形成するための工作機械の一例として示す横形５軸マシニングセンタの側面図である。 従来技術によるＴ形カッタによって湾曲面を切削加工する場合の問題点を示す略図である。 従来技術によるＴ形カッタによって傾斜面を切削加工する場合の問題点を示す略図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
　先ず、図１～図６を参照して、本発明のＴ形カッタの好ましい実施の形態を説明する。
　Ｔ形カッタ１０は、主軸１１６の先端部に装着されるシャンク１２、該シャンク１２の先端に形成されるヘッド１４とを具備しており、ヘッド１４には複数の、本実施の形態では６つの刃部が形成されている。該刃部は、Ｔ形カッタ１０の先端側つまりシャンク１２とは反対側に切刃１６ａを有した３つの底刃部１６と、Ｔ形カッタ１０の基端側つまりシャンク１２側に切刃１８ａを有した３つの上刃部１８とから成る。Ｔ形カッタ１０は、上記刃部１６、１８を含むヘッド１４及びシャンク１２がロー付け等の結合手段を介することなく超硬合金の１つの母材で一体的に形成されており、いわゆるソリッドタイプの切削工具となっている。
　底刃部１６の切刃１６ａは、底刃部１６の底面、側面及び両者間のコーナーＲがすくい面１６ｂと交差する稜線ＰA－ＰB（図６参照）によって形成される。同様に、上刃部１８の切刃１８ａは、上刃部１８の上面、側面及び両者間のコーナーＲがすくい面１８ｂと交差する稜線ＰC－ＰD（図５参照）によって形成される。コーナーＲの大きさはワークに加工されるフィレットＲの大きさに合わせて決められる。また、底刃部１６と、上刃部１８とはヘッド１４の周方向に交互に等間隔に配置されている。また、特に図５、６を参照すると、底刃部１６のすくい面１６ｂは上方に、つまりシャンク１２を臨むように傾斜しており、上刃部１８のすくい面１８ｂは、底刃部１６のすくい面１６ｂとは反対にＴ形カッタ１０の先端方向を臨むように傾斜している。
　更に、Ｔ形カッタ１０には加工領域にクーラントを供給するためのクーラント通路が形成されており、該クーラント通路は、中心軸線Ｏに沿ってシャンク１２を貫通する軸方向通路１２ａと、該軸方向通路１２ａから半径方向にヘッド１４を貫通して底刃部１６及び上刃部１８のすくい面１６ｂ、１８ｂの方向に延設され、切刃１６ａ、１８ａへ向けてクーラントを噴出させるように開口する半径方向通路１４ａとから成る。主軸１１６の内部に設けられたクーラント供給管（図示せず）に連通したクーラント通路によって、クーラントが切刃１６ａ、１８ａに向けて供給され、発熱が低減し、また工具寿命と切りくずの排出が良好になる。
　次に、図７、８を参照すると、従来、こうしたソリッドタイプのＴ形カッタを製造する際には、図８に示すように、超硬合金の粉体を円筒形状に成形、焼結して超硬合金製の円筒部材を作成し、該円筒部材から研削加工によって、Ｔ形カッタを創成している。これに対して、本願発明では、図７に示すように、Ｔ形カッタ１０の最終形状に近い側面視において概ねＴ形を呈する形状に超硬合金の粉体を成形、焼結して、そこから研削加工によって、T形カッタ１０のシャンク１２及びヘッド１４を創成するようにできる。これによって、図７、８において、ハッチングで示す研削加工によって除去される材料が著しく低減され、Ｔ形カッタ１０の材料費、製造時間及び製造コストが低減される。更に、研削加工に用いる研削砥石の寿命も著しく長くなる。クーラント通路１２ａ、１４ａは、放電加工等の周知の細穴加工方法によって形成することができる。
　次いで、図９～図１２を参照して、三次元アンダーカット形状として、航空機の翼のスキンパネルのリブ加工を一例として、Ｔ形カッタ１０を用いた折返し部を有するリブ、すなわちリターンフランジ部の切削加工方法を説明する。
　図１１に一例として示す航空機の翼のスキンパネル５０は、アウタースキン５２と、該アウタースキン５２の内面に沿って長手方向に延びる一対の長手リブ５４、５６と、該長手リブ５４、５６の間に延設された複数の横断リブ５８とを備えている。横断リブ５８において、アウタースキン５２とは反対側の縁部に沿ってリターンフランジ（折返し部）６０が延在している。アウタースキン５２、長手リブ５４、５６、横断リブ５８及びリターンフランジ６０は、１つのアルミニウム合金製のブロックから削り出される。また、航空機の翼の一部をなすスキンパネル５０のアウタースキン５２は、二次元的な平面ではなく、翼表面の形状に沿って翼形の一部を形成するように三次元的に延在している。こうしたアウタースキン５２の三次元的な形状に適合するように、長手リブ５４、５６、横断リブ５８及びリターンフランジ６０もまた三次元的に湾曲している。
　次に、図１２を参照すると、Ｔ形カッタ１０を用いて図１１に示す航空機の翼のスキンパネル５０のような、三次元リターンフランジを有したリブを加工する工作機械１００が示されている。工作機械１００は、横形マシニングセンタとして構成されており、工場の床面に固定される基台となるベッド１０２、該ベッド１０２の後方部分の上面にＺ軸送り機構を介して前後方向（Ｚ軸方向、図７では左右方向）に移動可能に取り付けられたコラム１０４、該コラム１０４の前面にＹ軸送り機構（図示せず）を介して上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に取り付けられた主軸台１０６、ベッド１０２の前方部分の上面にＸ軸送り機構を介して左右方向（Ｘ軸方向、図７では紙面に垂直な方向）に移動可能に取り付けられたテーブル１０８を具備する。テーブル１０８には、ワークＷを固定したパレットＰが取り付けられる。また、テーブル１０８上の加工済ワークＷを固定したパレットＰは、不図示のパレット交換装置によって、未加工ワークを固定したパレットＰと交換される。本実施の形態ではワークＷは、例えば、航空機の翼のスキンパネル５０とすることができる。尚、ＮＣ工作機械として立形マシニングセンタを採用することもできる。
　主軸台１０６には、旋回台１１０がＺ軸回りのＣ軸方向に回転可能に支持されている。旋回台１１０は該旋回台１１０の回転軸線を挟んで両側部にブラケット部１１２を有している。ブラケット部１１２には、主軸頭１１４がＸ軸に平行な回転軸１１２ａによってＡ軸方向に回転可能に取り付けられている。主軸頭１１４には、主軸１１６が長手方向の回転軸線Ｏsを中心に回転可能に支持されており、該主軸１１６の先端部にＴ形カッタ１０が取り付けられている。
　なお、Ｘ軸送り機構は、ベッド１０２の上面において左右方向に水平に延設された一対のＸ軸ガイドレール１０２ａ、該Ｘ軸ガイドレール１０２ａ沿いに摺動可能にテーブル１０８の下面に取り付けられたガイドブロック（図示せず）、ベッド１０２内においてＸ軸方向に延設されたＸ軸ボールねじ（図示せず）、テーブル１０８の下端部分に取り付けられ前記Ｘ軸ボールねじに係合するナット（図示せず）、および、前記Ｘ軸ボールねじの一端に連結され該Ｘ軸ボールねじを回転駆動するサーボモータ（図示せず）を具備することができる。
　同様に、Ｙ軸送り機構は、コラム１０４内に鉛直に延設された一対のＹ軸ガイドレール（図示せず）、該Ｙ軸ガイドレール沿いに摺動可能に主軸台１０６に取り付けられたガイドブロック（図示せず）、コラム１０４内においてＹ軸方向に延設されたＹ軸ボールねじ（図示せず）、主軸台１０６内に取り付けられ前記Ｙ軸ボールねじに係合するナット（図示せず）、および、前記Ｙ軸ボールねじの一端に連結され該Ｙ軸ボールねじを回転駆動するサーボモータ（図示せず）を具備することができる。
　同様に、Ｚ軸送り機構は、ベッド１０２の上面において前後方向に水平かつＺ軸ガイドレール１０２ｂ沿いに摺動可能にコラム１０４の下面に取り付けられたガイドブロック（図示せず）、ベッド１０２内においてＺ軸方向に延設されたＺ軸ボールねじ（図示せず）、コラム１０４の下面に取り付けられ前記Ｚ軸ボールねじに係合するナット（図示せず）、および、前記Ｚ軸ボールねじの一端に連結され該Ｚ軸ボールねじを回転駆動するサーボモータ（図示せず）を具備することができる。
　こうして、工作機械１００は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３つの直線送り軸と、Ａ軸及びＣ軸の２つの回転送り軸を有した５軸のＮＣ工作機械を構成している。
　Ｔ形カッタ１０を用いて、航空機の翼のスキンパネルにリターンフランジを形成するために、先ず、スキンパネル５０よりも大きな寸法を有したアルミニウム合金製のブロックをワークＷとして、パレットＰに固定した状態でテーブル１０８に取り付ける。次いで、例えば、エンドミル（図示せず）のような回転切削工具を工作機械１００の主軸１１６に装着し、工作機械１００の５軸の送り制御によって、該ワークＷを加工し、アウタースキン５２、長手リブ５４、５６及びリターンフランジ６０を備えていない横断リブ５８（リブ部）を有したスキンパネルが形成される。このとき、横断リブ（リブ部）５８は、リターンフランジ６０を形成可能な、リターンフランジ６０の幅寸法以上の厚みを有している。
　次いで、例えば、工作機械１００の自動工具交換装置（図示せず）を用いて、従前のエンドミルがＴ形カッタ１０に交換される。次いで、工作機械１００のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３つの直線送り軸と、Ａ軸及びＣ軸の２つの回転送り軸の５軸の送り制御によって、図９、１０に示すように、横断リブ５８の側面に対して所定の切り込み深さを与えつつ、Ｔ形カッタ１０をアウタースキン５２の内面及び横断リブ５８の側面に沿って相対移動させる。これによって、横断リブ５８の側面に三次元アンダーカット形状が切削加工され、横断リブ５８においてアウタースキン５２とは反対側の縁部（図９、１０では上縁部）に沿って、リターンフランジ６０が形成される。リターンフランジ６０は、横断リブ５８の一方の側にのみ突出していても、或いは、横断リブ５８の両側に突出していてもよい。
　本実施の形態によれば、Ｔ形カッタ１０は、切刃１６ａ、１８ａを含むヘッド１４及びシャンク１２がロー付け等の結合手段を介することなく一体的に形成されたソリッドタイプの超硬合金製の切削工具となっているため、超硬合金製のチップをネジ止め或いはロー付けした従来のＴ形カッタと比較して、二次元的な加工をする場合のみならず、Ｔ形カッタ１０の軸線Ｏに垂直な平面に対して傾いた図１３に示すような湾曲面に沿って加工する場合や、図１４に示すような傾斜面を加工する場合であっても、回転速度や送り速度を非常に高速にすることができ、加工効率を非常に高めることができる。
　ここで加工結果の一例を示す。アルミニウム合金のワークにφ４５の外径のＴ形カッタを用いて三次元アンダーカット形状の加工を行った。Ｔ形カッタとして、超硬合金のロー付け刃を有した従来のカッタと、超硬合金のソリッドでなる本発明のカッタの二種類を用意した。底刃部から上刃部までの刃の高さは両カッタ共に１６ｍｍである。従来のカッタは、回転速度１０００ｒｐｍ、送り速度２６３mm/min、半径方向切込み量１１ｍｍで、やや振動が発生し、加工能力の限界に近づいた。このときのＭＲＲは４６cm3/minである。これに対して、本発明のカッタは、回転速度３３０００ｒｐｍ、送り速度１１０００mm/min、半径方向切込み量４ｍｍでやや振動が発生し、加工能力の限界に近づいた。このときのＭＲＲは７０４cm3/minである。本発明のカッタは従来のカッタと比較して、１５．３倍能率が高かった。従って、本発明のＴ形カッタはＭＲＲが１００cm3/minから１０００cm3/minの間の加工条件で用いると顕著な効果を奏する。
　１０　　Ｔ形カッタ
　１２　　シャンク
　１２ａ　　軸方向通路（クーラント通路）
　１４　　ヘッド
　１４ａ　　半径方向通路（クーラント通路）
　１６　　底刃部
　１８　　上刃部
　５０　　スキンパネル
　６０　　リターンフランジ
　１００　　工作機械
　１０２　　ベッド
　１０４　　コラム
　１０８　　テーブル
　１１４　　主軸頭
　１１６　　主軸

Claims (8)

  1. 　切削加工を行うＴ形カッタにおいて、
    　シャンクと、
    　前記シャンクの一端に設けられ、前記シャンクとは反対側である該Ｔ形カッタの先端側に切刃を有した複数の底刃部と、前記シャンク側に接近する該Ｔ形カッタの基端側に切刃を有した複数の上刃部とを、該Ｔ形カッタの周方向に交互に配置したヘッドと、
    　を具備し、前記底刃部及び前記上刃部の切刃が、前記シャンク及び前記ヘッドと一体構造をなすことを特徴としたＴ形カッタ。
  2. 　前記底刃部のすくい面が前記シャンクを臨むように該Ｔ形カッタの基端側に傾斜しており、前記上刃部のすくい面が、前記底刃部のすくい面とは反対側に該Ｔ形カッタの先端方向を臨むように傾斜している請求項１に記載のＴ形カッタ。
  3. 　該Ｔ形カッタの回転中心軸線に沿って前記シャンクを貫通し、次いで半径方向に前記ヘッドを貫通して、前記底刃部及び前記上刃部のすくい面に向けて開口し、前記底刃部及び前記上刃部の切刃にクーラントを供給するクーラント通路を更に具備する請求項１または２に記載のＴ形カッタ。
  4. 　前記Ｔ形カッタは、前記シャンク、前記ヘッド、前記底刃部の切刃及び前記上刃部の切刃が超硬合金でなる１つの母材で形成された一体構造をなす請求項１～３の何れか１項に記載のＴ形カッタ。
  5. 　折返し部を有するリブをワークに切削加工するリブの加工方法において、
    　前記ワークのリブ部を前記折返し部の幅寸法以上の厚みを残して加工し、
    　シャンクと、前記シャンクの一端に設けられ、前記シャンクとは反対側である該Ｔ形カッタの先端側に切刃を有した複数の底刃部と、前記シャンク側に接近する該Ｔ形カッタの基端側に切刃を有した複数の上刃部とを、該Ｔ形カッタの周方向に交互に配置したヘッドとを具備し、前記底刃部及び前記上刃部の切刃が、前記シャンク及び前記ヘッドと一体構造をなすＴ形カッタを工作機械の主軸に装着して回転させ、
    　前記ワークと前記Ｔ形カッタとを相対移動させて前記折返し部が残るように前記リブを切削加工することを特徴としたリブの加工方法。
  6. 　前記折返し部を有するリブは、前記Ｔ形カッタの軸線と垂直な平面に対して傾いた平面または曲面でなる三次元アンダーカット形状をしている請求項５に記載のリブの加工方法。
  7. 　工作機械でワーク素材を切削加工して形成する折返し部を有するリブを航空機部品において、
    　前記ワーク素材のリブ部を前記折返し部の幅寸法以上の厚みを残して加工し、
    　シャンクと、前記シャンクの一端に設けられ、前記シャンクとは反対側である該Ｔ形カッタの先端側に切刃を有した複数の底刃部と、前記シャンク側に接近する該Ｔ形カッタの基端側に切刃を有した複数の上刃部とを、該Ｔ形カッタの周方向に交互に配置したヘッドとを具備し、前記底刃部及び前記上刃部の切刃が、前記シャンク及び前記ヘッドと一体構造をなすＴ形カッタを工作機械の主軸に装着して回転させ、
    　前記ワーク素材と前記Ｔ形カッタとを相対移動させて前記折返し部が残るように前記リブを切削加工することを特徴とした航空機部品。
  8. 　前記折返し部は、前記Ｔ形カッタの軸線と垂直な平面に対して傾いた平面または曲面でなる三次元アンダーカット形状をしている請求項７に記載の航空機部品。
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