WO2018025349A1 - 切削工具、及び三次元積層造形物の製造装置 - Google Patents

切削工具、及び三次元積層造形物の製造装置 Download PDF

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cutting tool
finishing allowance
columnar
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一穂 森本
敦司 廣田
博文 石黒
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株式会社Ｏｐｍラボラトリー
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a cutting tool used when a three-dimensional layered object is manufactured by stacking solidified layers obtained by solidifying material powder, and a three-dimensional layered object manufacturing apparatus.
  • a material powder such as metal powder is irradiated with an energy beam such as a laser beam, and the material powder is sintered or melted and solidified to form a solidified layer, and the solidified layer is laminated to form a three-dimensional shape.
  • an energy beam such as a laser beam
  • the material powder is sintered or melted and solidified to form a solidified layer, and the solidified layer is laminated to form a three-dimensional shape.
  • an optical modeling composite processing method is referred to as an optical modeling composite processing method.
  • Patent Document 1 describes an example of a conventional stereolithography combined processing method.
  • the cutting machine for performing the cutting process is disposed above the modeled object.
  • the finishing process it is necessary to cut the finishing allowance of the lower solidified layer while leaving the finish allowance of the upper solidified layer.
  • the cutting tool for finishing has a shape in which a cutting portion having a shape protruding in the lateral direction from the side surface of the columnar portion is connected to the lower end of the columnar portion.
  • a load is easily applied to the cutting portion that comes into contact with the modeled object, and the tool is easily damaged. For example, damage occurs at the boundary between the cylindrical portion and the cutting portion. When the tool is damaged, it takes time and effort to replace the tool, and the manufacturing cost of the three-dimensional layered object increases.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a cutting tool capable of suppressing breakage and an apparatus for manufacturing a three-dimensional layered object.
  • the cutting tool which concerns on this invention forms the solidified layer which solidified the said material powder by irradiation of the energy beam to material powder, laminates
  • the cutting tool used in the process of scraping off the finishing allowance from the plurality of solidified layers cut with leaving the finishing allowance when manufacturing the three-dimensional layered object it is connected to the columnar part and the tip of the columnar part And the maximum radius centered on the central axis of the columnar part exceeds the maximum radius of the columnar part, and is at the boundary between the cutting part having a cutting blade and the columnar part and the cutting part.
  • a diameter-enlarging part whose radius continuously increases from the columnar part toward the cutting part, wherein the maximum radius of the diameter-enlarging part is less than the maximum radius of the cutting part.
  • the central axis of the section of the enlarged diameter portion including the central axis of the columnar portion is more than the value obtained by subtracting the value of the thickness to be cut off the finishing allowance from the maximum radius of the cutting portion.
  • the cross-sectional area of the portion away from the cross-sectional area is less than 1/16 of the cross-sectional area in the case where the maximum radius of the enlarged diameter portion matches the maximum radius of the cutting portion.
  • the cutting tool according to the present invention is characterized in that a value obtained by subtracting the maximum radius of the enlarged diameter portion from the maximum radius of the cutting portion exceeds a thickness value at which the finishing allowance is to be cut off.
  • the cutting tool according to the present invention is characterized in that a value obtained by subtracting the maximum radius of the enlarged diameter portion from the maximum radius of the cutting portion exceeds 0.025 mm.
  • the cutting tool according to the present invention is characterized in that a value obtained by subtracting the maximum radius of the enlarged diameter portion from the maximum radius of the cutting portion exceeds 0.035 mm.
  • the apparatus for manufacturing a three-dimensional layered object according to the present invention forms a solidified layer obtained by solidifying the material powder by irradiating the material powder with an energy beam, stacks the solidified layer, and forms a plurality of stacked solidified layers.
  • An apparatus for manufacturing a three-dimensional layered object by performing a cutting process includes the cutting tool according to the present invention.
  • a manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional layered object by an optical modeling composite processing method includes a cutting tool for use in finishing processing for scraping off a finishing allowance remaining in a solidified layer.
  • the cutting tool includes a columnar part and a cutting part connected to the tip of the columnar part.
  • the cutting part has a larger maximum radius than the columnar part.
  • the boundary between the columnar part and the cutting part is provided with a diameter-enlarging part whose radius continuously increases from the columnar part to the cutting part.
  • the maximum radius of the enlarged diameter portion is less than the maximum radius of the cutting portion.
  • the size of the portion where the diameter-enlarged portion interferes with the finishing allowance when performing the finishing process is smaller than in the conventional case. For this reason, the load concerning a cutting tool at the time of a process is reduced.
  • the cross sectional area of the part farther from the central axis than the value obtained by subtracting the thickness value of the finishing allowance from the maximum radius of the cutting part is less than 1/16.
  • the size of the portion where the enlarged diameter portion interferes with the finishing allowance during processing is sufficiently small, and the load on the cutting tool is further reduced.
  • the value obtained by subtracting the maximum radius of the enlarged portion from the maximum radius of the cut portion exceeds the thickness of the finishing allowance. During processing, the enlarged diameter portion does not interfere with the finishing allowance, and the load on the cutting tool is further reduced.
  • the value obtained by subtracting the maximum radius of the enlarged diameter portion from the maximum radius of the cutting portion exceeds 0.025 mm.
  • the difference between the maximum radius of the columnar portion and the maximum radius of the cutting portion is 0.05 mm and the thickness of the finishing allowance is 0.035 mm, the portion where the enlarged diameter portion interferes with the finishing allowance during processing
  • the cross-sectional area is less than 1/16 of the cross-sectional area of a conventional cutting tool. Therefore, the load applied to the cutting tool during processing is reduced.
  • the value obtained by subtracting the maximum radius of the enlarged diameter portion from the maximum radius of the cutting portion exceeds 0.035 mm. Under these conditions, when the thickness of the finishing allowance is 0.035 mm, the diameter enlarged portion does not interfere with the finishing allowance during processing. Therefore, the load applied to the cutting tool during processing is reduced.
  • the present invention has excellent effects such as reducing the labor for replacing the cutting tool and reducing the manufacturing cost of the three-dimensional layered object.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing a configuration of a manufacturing apparatus 4 for a three-dimensional layered object.
  • the manufacturing apparatus 4 irradiates a metal powder (material powder) with laser light (energy beam), sinters the metal powder to form a solidified layer, and stacks the solidified layer to form a three-dimensional shape.
  • a stereolithography combined processing method is performed in which cutting is performed during the formation of the original shape.
  • the manufacturing apparatus 4 irradiates laser light onto the lifting table 42 that can be moved up and down while holding the modeled object, the blade 43 that applies the metal powder 5 onto the lifting table 42, and the metal powder 5 on the lifting table 42.
  • the laser light source 44 and a cutting machine 3 that performs cutting on a modeled object.
  • the laser light source 44 uses a laser that can effectively heat the metal powder 5 such as a fiber laser.
  • the manufacturing apparatus 4 further includes a mirror 45 that reflects the laser light and a lens 46 that condenses the laser light. By moving the mirror 45, the position where the metal powder 5 is irradiated with the laser light is adjusted. In FIG. 1, laser light is indicated by arrows.
  • the manufacturing apparatus 4 may include an optical system for adjusting the irradiation position of the laser light.
  • the cutting machine 3 includes a first cutting tool 1 for performing a finishing process and a second cutting tool 2 for performing a cutting process that leaves a finishing allowance.
  • the cutting tool according to the present invention is the first cutting tool 1.
  • the manufacturing apparatus 4 includes a control unit 41 that controls the operation of the entire manufacturing apparatus 4.
  • the control unit 41 includes a calculation unit that performs a calculation for controlling the operation, a memory that stores information associated with the calculation, a storage unit that stores a control program, and the like.
  • the control unit 41 controls the operation of each part constituting the manufacturing apparatus 4 and controls the irradiation position of the laser light applied to the metal powder 5 and the cutting position of the modeled object cut by the cutting machine 3.
  • 2 to 5 are schematic partial cross-sectional views showing the steps of the stereolithography combined processing method.
  • the base plate 61 is placed on the lifting table 42, and the metal powder 5 is applied to the base plate 61 by the blade 43.
  • the metal powder 5 is irradiated with laser light, and the metal powder 5 is heated and sintered to form a solidified layer 62.
  • the laser beam is scanned in the shape of the cross-sectional shape of the modeled object, and the solidified layer 62 forms the cross-sectional shape of the modeled object.
  • the lifting table 42 is slightly lowered, the metal powder 5 is applied to the solidified layer 62 by the blade 43, the laser light is irradiated to the metal powder 5, the metal powder 5 is sintered, and the next solidified layer 62 is formed. Is done. Application of the metal powder 5, irradiation with laser light, and sintering of the metal powder 5 are repeated, and a plurality of solidified layers 62 are laminated.
  • the cutting machine 3 performs cutting on the modeling layer 63 formed by laminating a plurality of solidified layers 62. By the cutting process, the modeling layer 63 is processed into a desired shape that forms a part of the modeled object. The formation and stacking of the modeling layer 63 and the cutting process on the modeling layer 63 are repeated, and as shown in FIG. 5, a three-dimensional layered object 64 in which a plurality of modeling layers 63 are stacked is manufactured.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a new modeling layer 63 is stacked on the plurality of modeling layers 63.
  • stacked be the 1st modeling layer 631, the 2nd modeling layer 632, the 3rd modeling layer 633, and the 4th modeling layer 634.
  • FIG. In the order of the first modeling layer 631, the second modeling layer 632, the third modeling layer 633, and the fourth modeling layer 634, a plurality of modeling layers 63 are stacked from the lower layer. Another modeling layer 63 is laminated below the first modeling layer 631.
  • the first modeling layer 631 is in a state of being finished into a desired shape for constituting a part of the modeled object.
  • a part of the second modeling layer 632 is finished to a desired shape, and the other part is cut to leave a finishing allowance 65 protruding outward from the desired shape.
  • the finished part is below the part where the finishing allowance 65 is left.
  • the third modeling layer 633 is in a state of being cut with the finishing allowance 65 left.
  • the fourth modeling layer 634 is newly formed by stacking the plurality of solidified layers 62 and has not yet been cut.
  • the cutting process is performed in two stages: a process of cutting the modeling layer 63 while leaving the finishing allowance 65 and a finishing process of scraping the finishing allowance 65 to finish the modeling layer 63 into a desired shape.
  • the finishing allowance 65 is provided in the upper modeling layer 63 where heat is easily transmitted in order to cancel the deformation of the modeling layer 63.
  • the thickness d at which the finishing allowance 65 protrudes outside the desired shape of the modeling layer 63 is large enough to cancel the deformation of the modeling layer 63.
  • the thickness d of the finishing allowance 65 is too small, the deformation of the modeling layer 63 cannot be offset, and unevenness is generated on the surface of the three-dimensional layered object 64.
  • the thickness d of the finishing allowance 65 is excessive, the load concerning the 1st cutting tool 1 for performing a finishing process becomes large.
  • the thickness d of the finishing allowance 65 to be scraped off by the finishing process is, for example, 0.035 mm.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a process of cutting the modeling layer 63 while leaving the finishing allowance 65.
  • the cutting machine 3 performs processing using the second cutting tool 2.
  • the second cutting tool 2 is a substantially cylindrical end mill. Although omitted in FIG. 7, the second cutting tool 2 has a cutting blade on the side surface, and a groove is formed.
  • the 2nd cutting tool 2 rotates centering on a central axis, and cuts what contacts a side.
  • the cutting machine 3 rotates the second cutting tool 2 to bring the side surface of the second cutting tool 2 into contact with the side surface of the modeling layer 63 to cut the modeling layer 63.
  • processing for leaving the finishing allowance 65 is performed on the second modeling layer 632, the third modeling layer 633, and the fourth modeling layer 634.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the finishing process.
  • the cutting machine 3 performs processing using the first cutting tool 1. As shown in FIG. 8, the cutting machine 3 scrapes off the finishing allowance 65 in the second modeling layer 632 and performs processing for finishing the second modeling layer 632 into a desired shape. Moreover, the cutting machine 3 cuts off a part of the finishing allowance 65 in the third modeling layer 633 and performs a process of finishing a part of the third modeling layer 633 into a desired shape. On the other hand, the finishing allowance 65 in the other part of the third modeling layer 633 and the fourth modeling layer 634 is left. The portion where the finishing allowance 65 is left in the third modeling layer 633 is on the upper side of the finished portion.
  • the first cutting tool 1 has a different shape from the second cutting tool 2.
  • the cutting portion 11 having a diameter larger than that of the columnar portion 12 is connected to the tip of the columnar portion 12 in order to cut the lower finishing allowance 65 without contacting the upper finishing allowance 65. It has become the composition.
  • the solidified layer 62 is further formed, and when cutting is performed next, the process starts again from the state shown in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic front view showing the first cutting tool 1 according to the present embodiment.
  • the first cutting tool 1 is an end mill and has a substantially cylindrical shape as a whole.
  • tip part of the 1st cutting tool 1 is shown.
  • the first cutting tool 1 includes a columnar part 12 and a cutting part 11 connected to the tip of the columnar part 12.
  • the cutting portion 11 has a cutting blade on the side surface, and a groove is formed.
  • the columnar portion 12 does not have a cutting blade. Further, the maximum radius of the cutting part 11 around the central axis 15 of the columnar part 12 exceeds the maximum radius of the columnar part 12.
  • the protrusion length a is 0.05 mm.
  • the cutting machine 3 performs the finishing process by rotating the first cutting tool 1 and bringing the side surface of the cutting part 11 into contact with the side surface of the modeling layer 63. Since the side surface of the cutting part 11 protrudes more than the side surface of the columnar part 12, a finishing process is possible in which the finishing allowance 65 in the upper modeling layer 63 is left and the finishing allowance 65 in the lower modeling layer 63 is scraped off. .
  • the first cutting tool 1 includes a diameter enlarged portion 13 at the boundary between the columnar portion 12 and the cutting portion 11.
  • the radius centering on the central axis 15 is expanding continuously from the columnar part 12 toward the cutting part 11.
  • the rate of change of the radius of the enlarged diameter portion 13 increases as it approaches the cutting portion 11, and the side surface of the enlarged diameter portion 13 draws a curve within a plane including the central axis 15.
  • the enlarged diameter portion 13 is provided to relieve stress concentration at the boundary between the columnar portion 12 and the cutting portion 11.
  • the minimum radius of the enlarged diameter portion 13 coincides with the radius of the columnar portion 12.
  • the maximum radius b of the enlarged diameter portion 13 centering on the central axis 15 is less than the maximum radius c of the cutting portion 11. For this reason, the diameter expansion part 13 has not reached the part where the radius of the cutting part 11 becomes the maximum.
  • the cutting part 11 has a flat surface part 14 connected to the diameter enlarged part 13.
  • the flat surface portion 14 is a surface orthogonal to a direction parallel to the central axis 15.
  • FIG. 10 is a partial front view schematically showing a conventional first cutting tool.
  • the conventional first cutting tool also has a columnar part, a cutting part, and a diameter enlarged part 16.
  • the maximum radius of the diameter enlarged portion 16 is substantially the same as the maximum radius of the cutting portion.
  • the diameter enlarged portion 16 reaches a portion where the radius of the cutting portion is maximized.
  • the shape of the enlarged diameter portion 16 is a shape that relieves stress concentration at the boundary between the columnar portion and the cutting portion as much as possible.
  • the conventional first cutting tool has a problem that it is easily damaged when finishing.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view in which a portion where the first cutting tool 1 is in contact with the modeling layer 63 during the finishing process is enlarged.
  • the diameter enlarged portion 16 of the conventional first cutting tool is indicated by a broken line.
  • the first cutting tool rotates, and the side surface of the cutting part cuts the modeling layer 63 so as to scrape the finishing allowance 65.
  • the enlarged diameter portion 16 interferes with the finishing allowance 65 while rotating.
  • the diameter expansion portion 16 receives a large resistance force from the finishing allowance 65. For this reason, a load is applied to the first cutting tool, and damage is likely to occur. For example, the damage which peels the part which protruded from the columnar part of the cutting part generate
  • the maximum radius of the diameter enlarged portion 13 is smaller than the maximum radius of the cutting portion 11, so The size of the part that interferes with the signal is reduced. For this reason, the resistance force which the diameter expansion part 13 receives from the finishing allowance 65 is small. Since the flat surface portion 14 is a surface orthogonal to the central axis 15 that is the center of rotation, the flat surface portion 14 hardly interferes with the finishing allowance 65 and the resistance force received from the finishing allowance 65 is small. Thus, the resistance force that the first cutting tool 1 receives from the finishing allowance 65 is smaller than that of the conventional first cutting tool. For this reason, the load concerning the 1st cutting tool 1 is reduced, and the failure
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a cross section of the enlarged diameter portion that interferes with the finishing allowance 65.
  • the cross-sectional area of the enlarged diameter portion that interferes with the finishing allowance 65 is centered more than the value obtained by subtracting the thickness value d of the finishing allowance 65 from the maximum radius c of the cutting portion in the cross section of the enlarged diameter portion including the central axis 15. It is the area of the part away from the axis 15.
  • the finishing allowance 65 becomes smaller as the cross section 131 of the enlarged diameter portion 13 that interferes with the finishing allowance 65 in the first cutting tool 1 is smaller.
  • the resistance applied to the first cutting tool 1 is reduced. That is, as the cross-sectional area of the cross section 131 is smaller than the cross-sectional area of the cross section 161, the durability of the first cutting tool 1 is improved and the breakage of the first cutting tool 1 is suppressed.
  • the first cutting tool 1 When the first cutting tool 1 was prototyped and tested for durability, the cross-sectional area of the cross-section 131 compared to the cross-sectional area of the cross-section 161 was less than 1/16 compared to the conventional first cutting tool. As a result, the durability of the first cutting tool 1 was greatly improved. That is, the first cutting tool 1 according to the present embodiment is based on a value obtained by subtracting the thickness value d of the finishing allowance 65 from the maximum radius c of the cutting portion 11 in the cross section of the diameter enlarged portion 13 including the central axis 15. However, it is desirable that the cross-sectional area of the portion away from the central axis 15 is less than 1/16 of the cross-sectional area when the maximum radius of the enlarged diameter portion matches the maximum radius of the cutting portion.
  • the durability of the first cutting tool 1 is improved, and damage to the first cutting tool 1 is suppressed.
  • the protrusion length a (the difference between the maximum radius c of the cutting portion 11 and the radius of the columnar portion 12) in which the side surface of the cutting portion 11 protrudes from the side surface of the columnar portion 12 is 0.05 mm, and the thickness of the finishing allowance 65 is 0. In the case of 0.035 mm, if the value (cb) obtained by subtracting the maximum radius b of the enlarged diameter portion 13 from the maximum radius c of the cutting portion 11 exceeds 0.025 mm, the condition is satisfied and the first The durability of the cutting tool 1 is improved.
  • the cross-sectional area of the cross section 131 of the enlarged diameter portion 13 that interferes with the finishing allowance 65 is zero, the load applied to the first cutting tool 1 is theoretically minimized. If the value (cb) obtained by subtracting the maximum radius b of the diameter enlarged portion 13 from the maximum radius c of the cutting portion 11 exceeds the thickness d of the finishing allowance 65, the cross-sectional area of the cross section 131 becomes zero. That is, in the first cutting tool 1 according to the present embodiment, the value (cb) obtained by subtracting the maximum radius b of the diameter enlarged portion 13 from the maximum radius c of the cutting portion 11 exceeds the thickness d of the finishing allowance 65. It is more desirable.
  • the thickness of the finishing allowance 65 is 0.035 mm
  • c ⁇ b only needs to exceed 0.035 mm.
  • the durability of the first cutting tool 1 is further improved, and damage to the first cutting tool 1 is further suppressed.
  • the value obtained by subtracting the radius of the columnar portion 12 from the maximum radius b of the diameter enlarged portion 13 needs to exceed zero.
  • FIG. 13 is a chart summarizing the relationship between the shape and durability of the first cutting tool 1.
  • the ratio of the cross-sectional area of the portion that interferes with the finishing allowance 65 of the enlarged diameter portion to the conventional one is 1, and the durability is the same as the conventional one.
  • the cross-sectional area ratio of the cross-sectional area 131 of the enlarged diameter portion 13 that interferes with the finishing allowance 65 to the conventional cross-section tip 161 is less than 1 and is 1/16 or more, the durability of the first cutting tool 1 is higher than the conventional one. Will be improved.
  • the diameter from the maximum radius c of the cutting part 11 A value (cb) obtained by subtracting the maximum radius b of the enlarged portion 13 exceeds zero and is 0.025 mm or less.
  • the durability of the first cutting tool 1 is higher.
  • the protruding length a of the cutting part 11 is 0.05 mm and the thickness d of the finishing allowance is 0.035 mm
  • a value obtained by subtracting the maximum radius b of the diameter enlarged part 13 from the maximum radius c of the cutting part 11 (c -B) is more than 0.025 mm and not more than 0.035 mm.
  • the projection length a of the cutting part 11 is 0.05 mm, and the value obtained by subtracting the maximum radius b of the enlarged diameter part 13 from the maximum radius c of the cutting part 11 (c ⁇ b).
  • the 1st cutting tool 1 which made 0.03 mm of was created.
  • a conventional first cutting tool in which the projecting length a of the cutting part 11 is 0.05 mm and the maximum radius b of the enlarged diameter part 16 matches the maximum radius c of the cutting part was used.
  • the first cutting tool 1 according to the present embodiment When the conventional 1st cutting tool was used, the 1st cutting tool was damaged in 4.5 hours, and the 1st cutting tool was damaged again 2 hours after exchanging the 1st cutting tool and continuing processing. Finally, three first cutting tools were used until the three-dimensional layered object was completed.
  • the first cutting tool 1 according to the present embodiment When the first cutting tool 1 according to the present embodiment is used, the first cutting tool 1 is not damaged, and the three-dimensional layered object can be completed with only one first cutting tool 1. .
  • the durability of the conventional first cutting tool is 4.5 hours at the maximum, whereas the durability of the first cutting tool 1 according to this embodiment is 7 hours or more. That is, the first cutting tool 1 according to the present embodiment has a durability of 1.5 times or more compared to the conventional one, and is not easily damaged.
  • the three-dimensional layered object manufacturing apparatus 4 According to the present embodiment, damage to the first cutting tool 1 is suppressed. By suppressing the breakage of the cutting tool, the trouble of replacing the cutting tool is reduced, and the manufacturing cost of the three-dimensional layered object is suppressed.
  • the manufacturing apparatus 4 of a three-dimensional lamination-molded article forms a solidified layer by melt-solidifying metal powder. It may be a form to do.
  • the form which uses a laser beam as an energy beam was shown in this embodiment, the form which uses energy beams other than a laser beam may be sufficient as the manufacturing apparatus 4 of a three-dimensional layered object.
  • the form in which the metal powder is used as the material powder is shown.
  • the three-dimensional layered object manufacturing apparatus 4 uses a material powder other than the metal powder such as a resin powder as the material powder. May be.
  • the protrusion length a of the cutting part 11 was 0.05 mm and the thickness d of the finishing allowance 65 was 0.035 mm, this is an example and is the manufacturing apparatus 4 of a three-dimensional layered object. Can be constructed using other numerical values.

Abstract

破損を抑制することができる切削工具、及び三次元積層造形物の製造装置を提供する。　材料粉末へのエネルギービームの照射により前記材料粉末を固化させた固化層を形成し、該固化層を積層し、積層した複数の固化層に対して切削加工を行うことにより、三次元積層造形物を製造する際に、仕上げ代を残して切削された前記複数の固化層から仕上げ代を削り取る加工で用いる切削工具において、柱状部と、前記柱状部の先端に連結しており、前記柱状部の中心軸を中心とした最大半径が前記柱状部の最大半径を超過しており、切削用の刃を有する切削部と、前記柱状部及び前記切削部の境界にあり、前記柱状部から前記切削部に向けて半径が連続的に拡大する径拡大部とを備える。前記径拡大部の最大半径は、前記切削部の最大半径未満である。

Description

切削工具、及び三次元積層造形物の製造装置
　本発明は、材料粉末を固化させた固化層を積層することによって三次元積層造形物を製造する際に用いる切削工具、及び三次元積層造形物の製造装置に関する。
　金属粉等の材料粉末にレーザ光等のエネルギービームを照射し、材料粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成し、固化層を積層することで三次元形状を形成し、三次元形状の形成途中に切削加工を加えることにより、三次元積層造形物を製造する方法がある。以下、この製造方法を光造形複合加工法と言う。
　光造形複合加工法では、複数の固化層を積層する都度、切削加工を行う。ところが、切削加工を行った固化層の上に新たな固化層を形成・積層した場合に、既に切削加工を行った固化層が新たな固化層からの熱の影響を受けて変形することがある。このため、三次元積層造形物の表面に凹凸が生じるという問題がある。そこで、従来の光造形複合加工法では、切削加工時に、所望の形状から若干大きい仕上げ代を残す加工を行い、新たな固化層からの熱の影響を受けないある程度下層の固化層に対して、所望の形状に仕上げる仕上げ加工を行う。この方法により、三次元積層造形物の表面の凹凸の発生が抑制される。特許文献１には、従来の光造形複合加工法の例が記載されている。
特開２００７－２０４８２８号公報
　光造形複合加工法では、製造途中の造形物は材料粉末に埋没しているので、切削加工を行う切削機は、造形物の上方に配置される。仕上げ加工では、上層の固化層の仕上げ代を残しながら、下層の固化層の仕上げ代を切削する必要がある。このため、仕上げ加工用の切削工具は、柱状部の下端に、柱状部の側面よりも横方向に突出した形状を有する切削部が連結した形状になっている。仕上げ加工時には、造形物に接触する切削部に負荷がかかり易く、工具が破損し易いという問題がある。例えば、円柱部と切削部との境界に破損が発生する。工具が破損した場合、工具を交換する手間がかかり、また、三次元積層造形物の製造コストが上昇する。
　本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、破損を抑制することができる切削工具、及び三次元積層造形物の製造装置を提供することにある。
　本発明に係る切削工具は、材料粉末へのエネルギービームの照射により前記材料粉末を固化させた固化層を形成し、該固化層を積層し、積層した複数の固化層に対して切削加工を行うことにより、三次元積層造形物を製造する際に、仕上げ代を残して切削された前記複数の固化層から仕上げ代を削り取る加工で用いる切削工具において、柱状部と、前記柱状部の先端に連結しており、前記柱状部の中心軸を中心とした最大半径が前記柱状部の最大半径を超過しており、切削用の刃を有する切削部と、前記柱状部及び前記切削部の境界にあり、前記柱状部から前記切削部に向けて半径が連続的に拡大する径拡大部とを備え、前記径拡大部の最大半径は、前記切削部の最大半径未満であることを特徴とする。
　本発明に係る切削工具は、前記柱状部の中心軸を含む前記径拡大部の断面の内、前記仕上げ代を削り取るべき厚みの値を前記切削部の最大半径から減算した値よりも前記中心軸から離れた部分の断面積が、前記径拡大部の最大半径が前記切削部の最大半径に一致する場合の断面積の１６分の１未満であることを特徴とする。
　本発明に係る切削工具は、前記切削部の最大半径から前記径拡大部の最大半径を減算した値が、前記仕上げ代を削り取るべき厚みの値を超過していることを特徴とする。
　本発明に係る切削工具は、前記切削部の最大半径から前記径拡大部の最大半径を減算した値が０．０２５ｍｍを超過していることを特徴とする。
　本発明に係る切削工具は、前記切削部の最大半径から前記径拡大部の最大半径を減算した値が０．０３５ｍｍを超過していることを特徴とする。
　本発明に係る三次元積層造形物の製造装置は、材料粉末へのエネルギービームの照射により前記材料粉末を固化させた固化層を形成し、該固化層を積層し、積層した複数の固化層に対して切削加工を行うことにより、三次元積層造形物を製造する装置において、本発明に係る切削工具を備えることを特徴とする。
　本発明においては、光造形複合加工法により三次元積層造形物を製造する製造装置は、固化層に残された仕上げ代を削り取る仕上げ加工に用いるための切削工具を備える。切削工具は、柱状部と、柱状部の先端に連結した切削部とを備える。切削部は、柱状部よりも最大半径が大きい。柱状部と切削部との境界には、柱状部から切削部に向けて半径が連続的に拡大する径拡大部が設けられている。径拡大部の最大半径は、切削部の最大半径未満になっている。仕上げ加工を行う際に径拡大部が仕上げ代と干渉する部分の大きさが、従来に比べて小さくなる。このため、加工時に切削工具にかかる負荷が軽減される。
　また、本発明においては、柱状部の中心軸を含む径拡大部の断面の内で、仕上げ代の厚みの値を切削部の最大半径から減算した値よりも中心軸から離れた部分の断面積が、径拡大部の最大半径が切削部の最大半径に一致する従来の切削工具での断面積に比べて、１６分の１未満になっている。加工時に径拡大部が仕上げ代と干渉する部分の大きさが十分に小さくなり、切削工具にかかる負荷がより軽減される。
　また、本発明においては、切削部の最大半径から径拡大部の最大半径を減算した値が仕上げ代の厚みを超過している。加工時に径拡大部が仕上げ代と干渉しなくなり、切削工具にかかる負荷が一層軽減される。
　また、本発明においては、切削部の最大半径から径拡大部の最大半径を減算した値が０．０２５ｍｍを超過している。この条件では、柱状部の最大半径と切削部の最大半径との差が０．０５ｍｍであり、仕上げ代の厚みが０．０３５ｍｍである場合に、加工時に径拡大部が仕上げ代と干渉する部分の断面積が、従来の切削工具での断面積に比べて、１６分の１未満になる。従って、加工時に切削工具にかかる負荷が軽減される。
　また、本発明においては、切削部の最大半径から径拡大部の最大半径を減算した値が０．０３５ｍｍを超過している。この条件では、仕上げ代の厚みが０．０３５ｍｍである場合に、加工時に径拡大部が仕上げ代と干渉しなくなる。従って、加工時に切削工具にかかる負荷が軽減される。
　本発明にあっては、加工時に切削工具にかかる負荷が軽減され、切削工具の破損が抑制される。従って、切削工具を交換する手間が軽減され、また三次元積層造形物の製造コストが抑制される等、本発明は優れた効果を奏する。
三次元積層造形物の製造装置の構成を示す模式的部分断面図である。 光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。 光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。 光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。 光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。 切削加工を受ける前の複数の造形層の状態を示す模式的断面図である。 仕上げ代を残して造形層を切削する加工を示す模式的断面図である。 仕上げ加工を示す模式的断面図である。 本実施形態に係る第１切削工具を示す模式的正面図である。 従来の第１切削工具を模式的に示す部分正面図である。 第１切削工具が仕上げ加工の際に造形層と接触する部分を拡大した模式的断面図である。 仕上げ代に干渉する径拡大部の断面を示す模式図である。 第１切削工具の形状と耐久性との関係をまとめた図表である。
　以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
　図１は、三次元積層造形物の製造装置４の構成を示す模式的部分断面図である。製造装置４は、金属粉末（材料粉末）にレーザ光（エネルギービーム）を照射し、金属粉末を焼結させて固化層を形成し、固化層を積層することで三次元形状を形成し、三次元形状の形成途中に切削加工を加える光造形複合加工法を行う。製造装置４は、造形物を保持しながら昇降が可能な昇降テーブル４２と、金属粉末５を昇降テーブル４２上に塗布するブレード４３と、昇降テーブル４２上の金属粉末５へレーザ光を照射するためのレーザ光源４４と、造形物に対して切削加工を行う切削機３とを備えている。レーザ光源４４は、ファイバーレーザ等、金属粉末５を効果的に加熱することができるレーザを使用している。製造装置４は、更に、レーザ光を反射させるミラー４５と、レーザ光を集光するレンズ４６とを備えている。ミラー４５が動くことにより、金属粉末５へレーザ光が照射される位置が調整される。図１中には、レーザ光を矢印で示している。製造装置４は、ミラー４５及びレンズ４６以外にも、レーザ光の照射位置を調整するための光学系を備えていてもよい。切削機３は、仕上げ加工を行うための第１切削工具１と、仕上げ代を残した切削加工を行うための第２切削工具２とを有している。本発明に係る切削工具は、第１切削工具１である。
　更に製造装置４は、製造装置４全体の動作を制御する制御部４１を備えている。制御部４１は、動作を制御するための演算を行う演算部、演算に伴う情報を記憶するメモリ、及び制御プログラムを記憶する記憶部等を含んで構成されている。制御部４１は、製造装置４を構成する各部分の動作を制御し、金属粉末５へ照射されるレーザー光の照射位置と、切削機３が切削する造形物の切削位置とを制御する。
　光造形複合加工法の概略を説明する。図２～５は、光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。図２に示すように、昇降テーブル４２上にベースプレート６１が載置され、ブレード４３によりベースプレート６１に金属粉末５が塗布される。次に、図３に示すように、金属粉末５に対してレーザ光が照射され、金属粉末５が加熱されて焼結し、固化層６２が形成される。レーザ光は造形物の断面形状の形に走査され、固化層６２は造形物の断面形状をなす。次に、昇降テーブル４２が若干降下し、ブレード４３により固化層６２に金属粉末５が塗布され、金属粉末５にレーザ光が照射され、金属粉末５が焼結し、次の固化層６２が形成される。金属粉末５の塗布、レーザ光の照射、金属粉末５の焼結が繰り返され、複数の固化層６２が積層される。所定数の固化層６２が積層された段階で、図４に示す如く、複数の固化層６２が積層してなる造形層６３に対して、切削機３により、切削加工が行われる。切削加工により、造形層６３は、造形物の一部をなす所望の形状に加工される。造形層６３の形成及び積層、並びに造形層６３に対する切削加工が繰り返され、図５に示すように、複数の造形層６３が積層してなる三次元積層造形物６４が製造される。
　切削加工の概略を説明する。図６は、複数の造形層６３の上に新たな造形層６３を積層した状態を示す模式的断面図である。ここで、積層された複数の造形層６３の夫々を、第１造形層６３１、第２造形層６３２、第３造形層６３３及び第４造形層６３４とする。第１造形層６３１、第２造形層６３２、第３造形層６３３及び第４造形層６３４の順に、複数の造形層６３が下層から積層されている。第１造形層６３１よりも下層には、他の造形層６３が積層されている。第１造形層６３１は、造形物の一部を構成するための所望の形状に仕上げ加工された状態になっている。第２造形層６３２は、一部が所望の形状に仕上げ加工され、他の部分は所望の形状よりも外側へ突出した仕上げ代６５を残して切削加工された状態になっている。仕上げ加工された部分は、仕上げ代６５を残した部分よりも下側にある。第３造形層６３３は、仕上げ代６５を残して切削加工された状態になっている。第４造形層６３４は、複数の固化層６２の積層により新たに形成され、まだ切削加工を受けていない状態である。切削加工は、仕上げ代６５を残して造形層６３を切削する加工と、仕上げ代６５を削り取って造形層６３を所望の形状に仕上げる仕上げ加工との二段階で行われる。
　造形層６３の上に新たに固化層６２を積層する際、固化層６２を形成するための熱が造形層６３へ伝わり、造形層６３が変形する。例えば、熱の伝わった部分が収縮する。仕上げ代６５は、造形層６３の変形を相殺するために、熱の伝わり易い上層の造形層６３に設けられている。仕上げ代６５が造形層６３の所望の形状よりも外側へ突出した厚みｄは、造形層６３の変形を相殺できる大きさになっている。仕上げ代６５の厚みｄが過小である場合は、造形層６３の変形を相殺できず、三次元積層造形物６４の表面に凹凸が生じることになる。仕上げ代６５の厚みｄが過大である場合は、仕上げ加工を行うための第１切削工具１に係る負荷が大きくなる。仕上げ加工で削り取るべき仕上げ代６５の厚みｄは、例えば０．０３５ｍｍである。
　図７は、仕上げ代６５を残して造形層６３を切削する加工を示す模式的断面図である。切削機３は、第２切削工具２を用いて加工を行う。第２切削工具２は、略円柱状のエンドミルである。図７では省略しているものの、第２切削工具２は、側面に切削用の刃を有しており、溝が形成されている。第２切削工具２は、中心軸を回転中心として回転し、側面に接触するものを切削する。切削機３は、第２切削工具２を回転させ、第２切削工具２の側面を造形層６３の側面に接触させて、造形層６３を切削する。このとき、図７に示すように、第２造形層６３２、第３造形層６３３及び第４造形層６３４に対して、仕上げ代６５を残す加工が行われる。
　図８は、仕上げ加工を示す模式的断面図である。切削機３は、第１切削工具１を用いて加工を行う。図８に示すように、切削機３は、第２造形層６３２にある仕上げ代６５を削り取り、第２造形層６３２を所望の形状に仕上げる加工を行う。また、切削機３は、第３造形層６３３にある仕上げ代６５の一部を削り取り、第３造形層６３３の一部を所望の形状に仕上げる加工を行う。一方で、第３造形層６３３の他の部分及び第４造形層６３４にある仕上げ代６５は、残される。第３造形層６３３において仕上げ代６５が残された部分は、仕上げ加工された部分よりも上側にある。このような仕上げ加工を行うために、第１切削工具１は、第２切削工具２とは異なる形状をしている。第１切削後部１は、上側にある仕上げ代６５に接触せずに下側にある仕上げ代６５を切削するために、柱状部１２の先端に柱状部１２よりも径が大きい切削部１１が連結した構成となっている。仕上げ加工が終了した後は、更に固化層６２が形成され、次に切削加工が行われる際には、再び、図６に示す状態から始まる。
　図９は、本実施形態に係る第１切削工具１を示す模式的正面図である。第１切削工具１は、エンドミルであり、全体的に略円柱状になっている。図９には、第１切削工具１の先端部分の拡大図を示している。第１切削工具１は、柱状部１２と、柱状部１２の先端に連結した切削部１１とを備えている。図９では省略しているものの、切削部１１は、側面に切削用の刃を有しており、溝が形成されている。柱状部１２は、切削用の刃を有していない。また、柱状部１２の中心軸１５を中心とした切削部１１の最大半径は、柱状部１２の最大半径を超過している。このため、切削部１１の側面は柱状部１２の側面よりも突出している。切削部１１の側面が柱状部１２の側面よりも突出した突出長ａ、即ち切削部１１の最大半径ｃと柱状部１２の半径との差の値は、仕上げ代６５の厚みｄを超過する長さとなっている。例えば、突出長ａは０．０５ｍｍである。第１切削工具１は、切削部１１を下側にして、柱状部１２の中心軸１５を回転中心として回転し、切削部１１の側面に接触するものを切削する。切削機３は、第１切削工具１を回転させ、切削部１１の側面を造形層６３の側面に接触させて、仕上げ加工を行う。切削部１１の側面は柱状部１２の側面よりも突出しているので、上側の造形層６３にある仕上げ代６５を残し、下側の造形層６３にある仕上げ代６５を削り取る仕上げ加工が可能である。
　第１切削工具１は、柱状部１２と切削部１１との境界に、径拡大部１３を備えている。径拡大部１３は、柱状部１２から切削部１１へ向けて、中心軸１５を中心とした半径が連続的に拡大している。図９に示すように、径拡大部１３の半径の変化率は、切削部１１へ近づくほど大きくなっており、径拡大部１３の側面は中心軸１５を含む平面内でカーブを描く。径拡大部１３は、柱状部１２と切削部１１との境界における応力集中を緩和するために設けられている。径拡大部１３の最小半径は柱状部１２の半径と一致している。本実施形態では、中心軸１５を中心とした径拡大部１３の最大半径ｂは、切削部１１の最大半径ｃ未満になっている。このため、径拡大部１３は、切削部１１の半径が最大になる部分まで到達していない。切削部１１は、径拡大部１３に繋がった平坦面部１４を有している。平坦面部１４は、中心軸１５に平行な方向に直交する面になっている。
　図１０は、従来の第１切削工具を模式的に示す部分正面図である。従来の第１切削工具も、柱状部、切削部及び径拡大部１６を有する。径拡大部１６の最大半径は切削部の最大半径とほぼ一致している。径拡大部１６は、切削部の半径が最大になる部分まで到達している。径拡大部１６の形状は、柱状部と切削部との境界における応力集中を可及的に緩和する形状になっている。しかしながら、従来の第１切削工具には、仕上げ加工を行う際に破損し易いという問題がある。
　従来の第１切削工具が破損し易い理由を説明する。図１１は、第１切削工具１が仕上げ加工の際に造形層６３と接触する部分を拡大した模式的断面図である。図中には、従来の第１切削工具の径拡大部１６を破線で示している。仕上げ加工の際、第１切削工具は回転し、切削部の側面は仕上げ代６５を削り取るべく造形層６３を切削する。このとき、径拡大部１６は、回転しながら仕上げ代６５に干渉する。径拡大部１６には刃が形成されていないので、径拡大部１６は仕上げ代６５から抵抗力を大きく受ける。このため、第１切削工具に負荷がかかり、破損が発生し易い。例えば、切削部の柱状部から突出した部分が剥離する破損が発生する。
　これに対し、図１１に示すように、本実施形態に係る第１切削工具１では、径拡大部１３の最大半径は切削部１１の最大半径よりも小さいので、径拡大部１３の仕上げ代６５に干渉する部分の大きさが小さくなる。このため、仕上げ代６５から径拡大部１３が受ける抵抗力は小さい。平坦面部１４は、回転中心である中心軸１５に直交する面であるので、仕上げ代６５にはほとんど干渉せず、仕上げ代６５から受ける抵抗力は小さい。このように、第１切削工具１が仕上げ代６５から受ける抵抗力は、従来の第１切削工具に比べて小さくなる。このため、第１切削工具１にかかる負荷が軽減され、第１切削工具１の破損が抑制される。
　図１２は、仕上げ代６５に干渉する径拡大部の断面を示す模式図である。仕上げ代６５に干渉する径拡大部の断面積は、中心軸１５を含む径拡大部の断面の内で、仕上げ代６５の厚みの値ｄを切削部の最大半径ｃから減算した値よりも中心軸１５から離れた部分の面積である。従来の第１切削工具における仕上げ代６５に干渉する径拡大部１６の断面１６１に比べて、第１切削工具１における仕上げ代６５に干渉する径拡大部１３の断面１３１が小さいほど、仕上げ代６５から受ける抵抗力が小さくなり、第１切削工具１にかかる負荷が減少する。即ち、断面１６１の断面積に比べた断面１３１の断面積が小さいほど、第１切削工具１の耐久性が向上し、第１切削工具１の破損が抑制される。
　第１切削工具１を試作して耐久性の試験を行った結果、断面１６１の断面積に比べた断面１３１の断面積が１６分の１未満である場合に、従来の第１切削工具に比べて第１切削工具１の耐久性が大きく向上することが明らかとなった。即ち、本実施形態に係る第１切削工具１は、中心軸１５を含む径拡大部１３の断面の内で、仕上げ代６５の厚みの値ｄを切削部１１の最大半径ｃから減算した値よりも中心軸１５から離れた部分の断面積が、径拡大部の最大半径が切削部の最大半径に一致する場合の断面積の１６分の１未満であることが望ましい。第１切削工具１の耐久性が向上し、第１切削工具１の破損が抑制される。切削部１１の側面が柱状部１２の側面よりも突出した突出長ａ（切削部１１の最大半径ｃと柱状部１２の半径との差）が０．０５ｍｍであり、仕上げ代６５の厚みが０．０３５ｍｍである場合では、切削部１１の最大半径ｃから径拡大部１３の最大半径ｂを減算した値（ｃ－ｂ）が０．０２５ｍｍを超過していれば、条件が満たされ、第１切削工具１の耐久性が向上する。
　また、図１２に示すように、仕上げ代６５に干渉する径拡大部１３の断面１３１の断面積がゼロであれば、第１切削工具１にかかる負荷は理論的に最小となる。切削部１１の最大半径ｃから径拡大部１３の最大半径ｂを減算した値（ｃ－ｂ）が仕上げ代６５の厚みｄを超過すれば、断面１３１の断面積はゼロとなる。即ち、本実施形態に係る第１切削工具１は、切削部１１の最大半径ｃから径拡大部１３の最大半径ｂを減算した値（ｃ－ｂ）が仕上げ代６５の厚みｄを超過していることがより望ましい。仕上げ代６５の厚みが０．０３５ｍｍである場合では、ｃ－ｂは０．０３５ｍｍを超過していればよい。第１切削工具１の耐久性がより向上し、第１切削工具１の破損がより抑制される。なお、径拡大部１３の最大半径ｂから柱状部１２の半径を減算した値は、ゼロを超過していることが必要である。
　図１３は、第１切削工具１の形状と耐久性との関係をまとめた図表である。切削部１１の最大半径ｃと径拡大部１３の最大半径ｂとが一致し、ｃーｂ＝０である第１切削工具は、従来の第１切削工具である。径拡大部の仕上げ代６５に干渉する部分の断面積の従来に対する比率は１であり、耐久性は従来と同一である。仕上げ代６５に干渉する径拡大部１３の断面積１３１の従来の断面先１６１に対する断面積比が１未満であり、１６分の１以上である場合、第１切削工具１の耐久性は従来よりも改善される。この場合、切削部１１の側面が柱状部１２の側面よりも突出した突出長ａが０．０５ｍｍ、削り取るべき仕上げ代の厚みｄが０．０３５ｍｍであれば、切削部１１の最大半径ｃから径拡大部１３の最大半径ｂを減算した値（ｃ－ｂ）は、ゼロを超過し、０．０２５ｍｍ以下である。
　仕上げ代６５に干渉する径拡大部１３の断面積１３１の従来の断面先１６１に対する断面積比が１６分の１未満である場合は、第１切削工具１の耐久性はより高い。この場合、切削部１１の突出長ａが０．０５ｍｍ、仕上げ代の厚みｄが０．０３５ｍｍであれば、切削部１１の最大半径ｃから径拡大部１３の最大半径ｂを減算した値（ｃ－ｂ）は、０．０２５ｍｍを超過し、０．０３５ｍｍ以下である。仕上げ代６５に干渉する径拡大部１３の断面積１３１がゼロである場合は、第１切削工具１の耐久性は最も高い。この場合、断面積１３１の従来の断面先１６１に対する断面積比はゼロであり、仕上げ代の厚みｄが０．０３５ｍｍであれば、切削部１１の最大半径ｃから径拡大部１３の最大半径ｂを減算した値（ｃ－ｂ）は０．０３５ｍｍを超過する。また、径拡大部１３は存続している必要があるので、ｃ－ｂは、切削部１１の突出長ａ未満である。
　本実施形態に係る第１切削工具１の耐久性を検証した例を示す。本実施形態に係る第１切削工具１として、切削部１１の突出長ａを０．０５ｍｍとし、切削部１１の最大半径ｃから径拡大部１３の最大半径ｂを減算した値（ｃ－ｂ）を０．０３ｍｍとした第１切削工具１を作成した。比較対象として、切削部１１の突出長ａを０．０５ｍｍとし、径拡大部１６の最大半径ｂが切削部の最大半径ｃと一致する従来の第１切削工具を用いた。同一形状の三次元積層造形物を製造する際の仕上げ加工において本実施形態に係る第１切削工具１を用いた場合と従来の第１切削工具を用いた場合とを比較した。何れの場合でも、仕上げ代６５の厚みｄは０．０３５ｍｍであり、三次元積層造形物を完成させるまでに仕上げ加工に要した合計時間は７時間であった。
　従来の第１切削工具を用いた場合は、４．５時間で第１切削工具が破損し、第１切削工具を交換して加工を継続した２時間後に、再度第１切削工具が破損した。最終的に、三次元積層造形物を完成させるまでに三本の第１切削工具を使用した。本実施形態に係る第１切削工具１を用いた場合は、第１切削工具１に破損は発生せず、一本の第１切削工具１のみで三次元積層造形物を完成させることができた。この例においては、従来の第１切削工具の耐久時間は最大で４．５時間であるのに対し、本実施形態に係る第１切削工具１の耐久時間は７時間以上である。即ち、本実施形態に係る第１切削工具１は、従来に比べて１．５倍以上の耐久性を有しており、破損が発生し難い。従って、本実施形態に係る三次元積層造形物の製造装置４では、第１切削工具１の破損が抑制される。切削工具の破損が抑制されることによって、切削工具を交換する手間が軽減され、また、三次元積層造形物の製造コストが抑制される。
　なお、本実施形態においては、金属粉末を焼結させることによって固化層を形成する形態を示したが、三次元積層造形物の製造装置４は、金属粉末を溶融固化させることによって固化層を形成する形態であってもよい。また、本実施形態においては、エネルギービームとしてレーザ光を用いる形態を示したが、三次元積層造形物の製造装置４は、レーザー光以外のエネルギービームを用いる形態であってもよい。また、本実施形態においては、材料粉末として金属粉末を用いる形態を示したが、三次元積層造形物の製造装置４は、材料粉末として樹脂粉末等の金属粉末以外の材料粉末を用いる形態であってもよい。また、本実施形態においては、切削部１１の突出長ａを０．０５ｍｍとし、仕上げ代６５の厚みｄを０．０３５ｍｍとしたが、これは一例であり、三次元積層造形物の製造装置４は他の数値を用いて構成され得る。
　１　第１切削工具（切削工具）
　１１　切削部
　１２　柱状部
　１３　径拡大部
　１５　中心軸
　２　第２切削工具
　３　切削機
　４　製造装置
　５　金属粉末（材料粉末）
　６２　固化層
　６３　造形層
　６４　三次元積層造形物
　６５　仕上げ代

Claims (6)

  1. 　材料粉末へのエネルギービームの照射により前記材料粉末を固化させた固化層を形成し、該固化層を積層し、積層した複数の固化層に対して切削加工を行うことにより、三次元積層造形物を製造する際に、仕上げ代を残して切削された前記複数の固化層から仕上げ代を削り取る加工で用いる切削工具において、
    　柱状部と、
    　前記柱状部の先端に連結しており、前記柱状部の中心軸を中心とした最大半径が前記柱状部の最大半径を超過しており、切削用の刃を有する切削部と、
    　前記柱状部及び前記切削部の境界にあり、前記柱状部から前記切削部に向けて半径が連続的に拡大する径拡大部とを備え、
    　前記径拡大部の最大半径は、前記切削部の最大半径未満であること
    　を特徴とする切削工具。
  2. 　前記柱状部の中心軸を含む前記径拡大部の断面の内、前記仕上げ代を削り取るべき厚みの値を前記切削部の最大半径から減算した値よりも前記中心軸から離れた部分の断面積が、前記径拡大部の最大半径が前記切削部の最大半径に一致する場合の断面積の１６分の１未満であること
    　を特徴とする請求項１に記載の切削工具。
  3. 　前記切削部の最大半径から前記径拡大部の最大半径を減算した値が、前記仕上げ代を削り取るべき厚みの値を超過していること
    　を特徴とする請求項１に記載の切削工具。
  4. 　前記切削部の最大半径から前記径拡大部の最大半径を減算した値が０．０２５ｍｍを超過していること
    　を特徴とする請求項１に記載の切削工具。
  5. 　前記切削部の最大半径から前記径拡大部の最大半径を減算した値が０．０３５ｍｍを超過していること
    　を特徴とする請求項１に記載の切削工具。
  6. 　材料粉末へのエネルギービームの照射により前記材料粉末を固化させた固化層を形成し、該固化層を積層し、積層した複数の固化層に対して切削加工を行うことにより、三次元積層造形物を製造する装置において、
    　請求項１乃至５に記載の切削工具を備えることを特徴とする三次元積層造形物の製造装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6532990B1 (ja) * 2018-07-18 2019-06-19 株式会社ソディック 積層造形物の製造方法
DE102018006397A1 (de) * 2018-08-15 2020-02-20 DP Polar GmbH Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands mittels schichtweisem Materialauftrag
IT201800009779A1 (it) * 2018-10-25 2020-04-25 Studio Pedrini Srl Procedimento per finitura degli oggetti prodotti per sinterizzazione da stampanti tridimensionali per addizione stratificata e liquefazione di materiale incoerente e risolidificazione compattata, oggetti rifiniti con tale procedimento ottenuti

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997024217A1 (en) * 1995-12-31 1997-07-10 Shinko Sellbic Co., Ltd. Moldless molding method using no mold and apparatus therefor
JP2004209559A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Sumitomo Electric Ind Ltd バックテーパ付きエンドミル
JP2005154830A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Matsushita Electric Works Ltd 粉末焼結部品の表面仕上げ方法
JP2007204828A (ja) 2006-02-03 2007-08-16 Matsuura Machinery Corp 三次元積層造形部品の表面仕上げ方法
JP2015016541A (ja) * 2013-07-12 2015-01-29 株式会社 東陽 切削工具及びこの切削工具を備えた切削装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2070730A (en) * 1934-05-28 1937-02-16 Hellstrom Axel Waldemar Method of producing teeth on files or the like
DE676380C (de) * 1936-02-08 1939-06-02 Richard Schmid Dipl Ing Werkzeugzange fuer Handkraftwerkzeuge
US2723672A (en) * 1952-05-20 1955-11-15 Gunard J Solberg Chiropodist's burr
CN201862836U (zh) * 2010-11-10 2011-06-15 强胜精密机械(苏州)有限公司 一种螺纹孔加工刀具
DE102010054392A1 (de) * 2010-12-07 2012-06-14 Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn Gmbh Schneidwerkzeug zur spanenden Bearbeitung eines Werkzeugs
CN202715873U (zh) * 2012-05-31 2013-02-06 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种加工薄壁零件的立铣刀
CN204747623U (zh) * 2015-05-27 2015-11-11 上海精韧激光科技有限公司 铣刀
CN204843086U (zh) * 2015-07-07 2015-12-09 无锡国宏硬质合金模具刃具有限公司 复合成型pcd铣刀

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997024217A1 (en) * 1995-12-31 1997-07-10 Shinko Sellbic Co., Ltd. Moldless molding method using no mold and apparatus therefor
JP2004209559A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Sumitomo Electric Ind Ltd バックテーパ付きエンドミル
JP2005154830A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Matsushita Electric Works Ltd 粉末焼結部品の表面仕上げ方法
JP2007204828A (ja) 2006-02-03 2007-08-16 Matsuura Machinery Corp 三次元積層造形部品の表面仕上げ方法
JP2015016541A (ja) * 2013-07-12 2015-01-29 株式会社 東陽 切削工具及びこの切削工具を備えた切削装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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