JPH09216165A - 複合材研削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研削粉の排出を容易にして研削面の目詰まり
を防ぎ、加工熱の発散性を向上して工具寿命の延長を図
る。 【解決手段】 側面研削部１１ａに基端から端面まで延
びる右ねじり研削粉排除溝１３と左ねじり傾斜溝１４を
形成し、端面研削部１２ａに側面研削部の研削粉排除溝
１３，１４に連なる研削粉排除溝１６を設け、端面に軸
線方向に延びる中心孔１５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、航空機
に使用される複合材成形品の外形研削仕上げに用いられ
る複合材研削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】航空機に使用される複合材成形品、たと
えば、繊維強化プラスチック系複合材を研削加工するた
めの複合材切削工具として、図４および図５に示すよう
に、エンドミル本体１の研削部の端面２および側面３に
ダイヤモンド粒子を電着して研削面２ａおよび３ａを形
成するとともに、研削部の側面３に３っの研削粉排除の
ための断面矩形状の溝４を軸線に対してほぼ３０度の右
ねじれ角度で基端側から端面まで延びるように形成した
エンドミルは、実開平２−８２４６１号公報に記載され
ている。

【０００３】複合材切削工具として、図６および図７に
示すように、エンドミル本体５の先端部を半球状６と
し、この半球状面６ａに隣接する円筒側面７に溝８を形
成し、半球状面６ａに砥粒９を付着したボールエンドミ
ルは、実開昭６３−１９３６１３号公報に記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ダイヤモンド粒子を電
着したエンドミルは、側面に形成した研削粉排除溝の溝
面積が少ない上に、研削粉排除溝の断面形状が矩形であ
るため、研削粉排除溝の壁面が研削粉の吹き溜まりにな
り、堆積した研削粉により研削面が目詰まりすることで
研削力が低下したり、端面に研削粉排除溝が形成されて
いないため、研削粉が排出されにくく目詰まりにより研
削力が低下し、また、研削時に発生する熱により、繊維
強化プラスチック積層板の樹脂が溶融したり、被研削材
の表面が燃焼したりし、エンドミル本体に付着した溶融
樹脂が冷却により硬化すると、その樹脂をエンドミル本
体から除去することができず、エンドミルの耐用年数が
短くなってしまう。

【０００５】また、ダイヤモンド粒子を電着したエンド
ミルでは、繊維強化プラスチック積層板を研削した場
合、積層板の表面層に繊維の剥離が発生しやすく、強度
低下や疲労破壊の原因となったり、被研削面に毛羽立ち
が発生し研削面の品質を阻害する原因となる。

【０００６】半球状面に砥粒を付着したボールエンドミ
ルは、研削粉排除溝にねじれ角がなく、研削粉排除溝の
断面形状が矩形であるため、研削粉排除溝の壁面に研削
粉の吹き溜まりができ、堆積した研削粉により目詰まり
して研削力が低下したり、端面に研削粉排除溝が形成さ
れていないため、研削粉が排出されにくく目詰まりして
研削力が低下し、また、研削時に発生する熱により繊維
強化プラスチック積層板の樹脂が溶融し、エンドミル本
体に付着した溶融樹脂が冷却により硬化すると、その樹
脂をエンドミル本体から除去することができず、エンド
ミルの耐用年数が短くなってしまう。

【０００７】本発明は上記した点を考慮してなされたも
ので、研削面の目詰まりを防いで耐用年数を長くすると
ともに、高品質かつ高能率の研削仕上げ加工を行なう、
複合材研削工具を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の複合材研削工具
は、複合材研削工具本体の側面研削部に同じ傾斜角度の
右ねじり方向の研削粉排除溝と左ねじり方向の研削粉排
除溝を設けたことで、研削粉排除溝のエッジにより被研
削材に加えられる力が上下交互になるので、被研削材の
表面層を剥がす方向の力のみを受け続けることがなくな
り、被研削面の剥がれや毛羽立ちを抑えるとともに、被
研削材の研削粉を上下方向あるいは半径方向に排出し、
端面研削部に複合材研削工具の回転方向と反対方向に傾
斜する研削粉排除溝を設けたことで、加工により生じる
研削粉を研削粉排除溝を通して容易に排出し、端面に孔
を設けたことで放熱面積が増大して冷却性が改善され
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１および図２において、符号１０
は複合材研削工具（エンドミル）本体を示し、この複合
材研削工具本体１０の側面１１および端面１２に側面研
削部１１ａおよび端面研削部１２ａが形成されている。
この側面研削部１１ａは、研削工具本体１０の側面１１
にダイヤモンド粒子を電着することで形成され、端面研
削部１２ａは、研削工具本体１０の端面１２にダイヤモ
ンド粒子を電着することで形成される。

【００１０】上記複合材研削工具本体１０の側面研削部
１１ａには、複合材研削工具本体１０の回転軸線に対し
て略３０度の右ねじれ角の傾斜溝１３と回転軸線に対し
て略３０度の左ねじれ角の傾斜溝１４が周方向に等間隔
を置いて配置されている。基端から端面まで延びるよう
に形成されている。側面研削部１１ａの軸方向長さは、
右ねじれ傾斜溝１３と左ねじれ傾斜溝１４が基端と端面
で一致するような長さに設定されている。したがって、
側面研削部１１ａには右ねじれ傾斜溝１３と左ねじれ傾
斜溝１４により仕切られた複数の研削面が形成される。

【００１１】複合材研削工具本体１０の側面研削部１１
ａに設けた右ねじれ傾斜溝１３は、断面形状が幅２ｍｍ
〜２．５ｍｍで深さ１ｍｍ〜２ｍｍの円弧状である。同
様に、左ねじれ傾斜溝１４も、断面形状が幅２ｍｍ〜
２．５ｍｍで深さ１ｍｍ〜２ｍｍの円弧状である。側面
研削部１１ａに設けた右ねじれ傾斜溝１３の溝数と左ね
じれ傾斜溝１４の溝数は、右ねじれ傾斜溝１３と左ねじ
れ傾斜溝１４の占める全面積が側面研削部１１ａの全面
積の約４０％を占めるように設定される。右ねじれ傾斜
溝１３と左ねじれ傾斜溝１４の占める全面積が側面研削
部１１ａの全面積の約４０％を占めるように設定したの
は、右ねじれ傾斜溝１３と左ねじれ傾斜溝１４の占める
全面積が側面研削部１１ａの全面積の２０％に満たない
場合、目詰まりによる工具寿命の低下が大きく、右ねじ
れ傾斜溝１３と左ねじれ傾斜溝１４の占める全面積が側
面研削部１１ａの全面積の６０％を超える場合には、砥
粒の磨滅による寿命の低下が大きく、右ねじれ傾斜溝１
３と左ねじれ傾斜溝１４の占める全面積が側面研削部１
１ａの全面積の約４０％を占めた場合に最良の研削結果
が得られたことが実験結果により分かったからである。

【００１２】図１および図２に示す実施の形態では、複
合材研削工具本体１０は、側面研削部１１ａの外径が２
５ｍｍ、右ねじれ傾斜溝１３が８本、左ねじれ傾斜溝１
４が８本である。なお、右ねじれ傾斜溝１３および左ね
じれ傾斜溝１４の壁面にはダイヤモンド粒子が電着され
ていない。

【００１３】一方、上記複合材研削工具本体１０の端面
には、図２に示すように、端面から側面研削部１１ａの
基端に対応する部分まで延びる中心孔１５が穿設されて
いる。また、端面研削部１２ａには中心孔１５から半径
方向に右ねじれ傾斜溝１３と左ねじれ傾斜溝１４の結合
部まで延びる複数の研削粉排除溝１６が形成されてい
る。この研削粉排除溝１６は複合材研削工具の回転方向
と反対方向に傾斜している。研削粉排除溝１６の傾斜角
度は、複合材研削工具本体１０の回転軸線を通る線に対
して約４５度である。研削粉排除溝１６の数は、右ねじ
れ傾斜溝１３と左ねじれ傾斜溝１４の結合部の数に対応
している。端面研削部１２ａに設けた研削粉排除溝１６
は、右ねじれ傾斜溝１３および左ねじれ傾斜溝１４と同
様に、断面形状が円弧状で、外周縁において約２ｍｍの
幅である。この幅は半径に比例している。端面研削部１
２ａに設けた中心孔１５の直径は、中心孔１５の面積と
研削粉排除溝１６の全面積の和が端面の全面積の約４０
％を占めるように設定される。なお、中心孔１５の壁面
と研削粉排除溝１６の壁面にはダイヤモンド粒子が電着
されていない。

【００１４】研削粉排除溝１６の傾斜角度を約４５度と
したのは以下の理由による。すなわち、基端部の研削粉
は、遠心力による半径方向の速度と工具の回転による接
線方向速度の合成方向に進むので、溝のねじれ角を回転
の向きに対して大きく設定した場合、回転による速度差
がより利用できるので、溝の中の研削粉は、排出されや
すくなるが、溝に集められる研削粉はすくなくなる。研
削面と溝から排出される研削粉の量から、適当なねじれ
角を実験により求めると、３０度〜６０度が適切で、特
に、略４５度が最も望ましい値であった。

【００１５】つぎに、複合材研削工具を用いて繊維強化
プラスチック系複合材を研削加工する場合について説明
する。

【００１６】複合材研削工具が作動すると、回転する側
面研削部１１ａにより複合材が研削されるが、複合材を
研削する時に発生する研削粉は、側面研削部１１ａに設
けた右ねじれ傾斜溝１３と左ねじれ傾斜溝１４に沿って
上下方向および半径方向に排出される。側面研削部１１
ａに設けた右ねじれ傾斜溝１３と左ねじれ傾斜溝１４は
断面形状が円弧状であるから、溝に導入される研削粉は
吹き溜まりを作らずに滑らかに排出され、研削粉による
目詰まりが発生しない。

【００１７】側面研削部１１ａに設けた右ねじれ傾斜溝
１３と左ねじれ傾斜溝１４は、傾斜方向および傾斜角度
が複合材研削工具の回転軸線に対して対称であるから、
溝の角により複合材は上下方向から交互に研削され、複
合材表面の剥がれや繊維の毛羽立ちが抑えられ、繊維の
方向により研削が困難で剥がれや毛羽立ちが生じやすい
場合でも、研削工具を変更することなく回転の向きで対
応することができ、高品質の研削面を能率よく得ること
ができる。

【００１８】また、研削の際に発生する熱は、研削粉や
研削工具表面から放出されるが、溝面積の増加による研
削粉の排出性の改善と表面積の増加による放熱面積の増
加に加え、中心孔１５には強制冷却風による吸い出し効
果による空気の出入りで中心孔１５の壁面から熱が放出
され、冷却効果が向上する。

【００１９】一方、回転する端面研削部１２ａにより複
合材が研削されるが、複合材を研削する時に発生する研
削粉は、研削粉排除溝１６に集められ、この研削粉排除
溝１６に沿って排出されるが、研削粉排除溝１６は正の
すくい角を持つように回転の向きを選んで使用すること
で、研削粉は滑らかに排出される。また、回転速度が小
さいために、目詰まりを起こしていた中心部に中心孔１
５を設けたことで、目詰まりによる研削工具の寿命が断
たれることがない。

【００２０】また、研削の際に発生する熱は、研削粉や
研削工具表面から放出されるが、溝による研削粉の排出
性の改善と中心孔１５による放熱面積の増大により排出
量が増加する。

【００２１】以上述べたように本発明によれば、側面研
削部に同じ傾斜角度の右ねじり方向の断面円弧の研削粉
排除溝と左ねじり方向の断面円弧の研削粉排除溝を設け
たことで、研削粉の排出が改善され研削面の目詰まりを
防ぐことができることに加え研削粉排除溝のエッジによ
り被研削材に加えられる力が上下交互になるので、被研
削材の表面層を剥がす向きの力のみを受け続けることが
なくなり、被研削面の剥がれや毛羽立ちを抑えることが
できる。また、溝の数を増加し中心孔を開設したことで
放熱面積が増大し、冷却性が改善される。

【００２２】また、端面研削部に複合材研削工具の回転
方向と反対方向に傾斜する研削粉排除溝を設けたこと
で、加工により生じる研削粉を研削粉排除溝を通して容
易に排出でき、端面に孔を設けたこと低速部で除去さ
れ、研削面の目詰まりを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による複合材研削工具の側面図。

【図２】本発明による複合材研削工具の端面図。

【図３】本発明による複合材研削工具の端面の一部を拡
大して示す図。

【図４】従来のエンドミルの側面図。

【図５】図４の端面図。

【図６】従来のボールエンドミルの側面図。

【図７】図６の端面図。

【符号の説明】

１０ 複合材研削工具 １１ 側面 １１ａ 側面研削部 １２ 端面 １２ａ 端面研削部 １３ 右ねじり研削粉排除溝 １４ 左ねじり傾斜溝 １５ 中心孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複合材研削工具本体の端面および側面にダ
   イヤモンド粒子を電着して研削部を形成するとともに、
   端面に軸線方向に延びる孔を設け、側面研削部に基端か
   ら端面まで延びる研削粉排除溝を形成し、上記研削粉排
   除溝は、断面円弧状をなしかつ軸線に対して等しいねじ
   り角の右ねじり傾斜溝と左ねじり傾斜溝から形成され、
   複合材研削工具本体の端面に、端面に形成された孔と側
   面研削部に形成された研削粉排除溝とを結ぶ研削粉排除
   溝を設け、この研削粉排除溝は複合材研削工具の回転方
   向と反対方向に傾斜していることを特徴とする複合材研
   削工具。
2. 【請求項２】研削粉排除溝の右ねじり方向の傾斜角度と
   左ねじり方向の傾斜角度が略３０度であることを特徴と
   する請求項１に記載の複合材研削工具。
3. 【請求項３】端面に設けた研削粉排除溝の傾斜角度が略
   ４５度であることを特徴とする請求項１に記載の複合材
   研削工具。
4. 【請求項４】側面研削部に設けた研削粉排除溝の全面積
   が側面研削部の全面積の略４０％であることを特徴とす
   る請求項１に記載の複合材研削工具。
5. 【請求項５】端面に設けた孔の面積と研削粉排除溝の面
   積の和が端面の全面積の略４０％であることを特徴とす
   る請求項１に記載の複合材研削工具。