切削工具的开发方

魔神

    

　　随着机床的高速度、高精度化及多轴、多功能化、适应环保需求等技术开发的进展，也自然要求切削、磨削工具、砂轮的产品开发步伐能够跟上。其中切削工具正向着满足高速铣加工、多功能化、微小直径化、干式加工等方向展开多方面的开发。

　　高速铣加工方面：铣加工的高速切削要求刀具的特性为，具有高耐磨性、耐热性和高韧性。通过在超微粒子母材上进行复合多层膜涂层、提高了切削性能的超硬立铣刀等产品正在增加。

　　母材方面，正在开发以超高压烧结法制成的工具新素材。无粘合剂CBN是根据烧结法的改良，不加粘合辅助材料，只将CBN粉末进行烧结、制造。也因此得到了非常好的强度和热特性。此外，正在开发的还有，把小微粒金刚石通过高密度烧结而成的工具坯料。

　　涂层的多层化时代

　　涂层是将TITAN等多种涂层材料结合到一起，施以重复多层的复合多层膜涂层，以提高对钢等的切削性能。因在工具表面涂上了复合多层膜，硬度就达到了2，500-3,000HV的高硬度，耐热性能也很好，即使在850-900度的高温下工具素材也不会氧化，可保持硬度。又由于多层涂膜，提高了韧性，使表层发生的龟裂不易传导，可防止屑的产生。

　　涂层素材除了有适合钢的高速切削的碳化钛和氮化钛以外，在铝合金等加工时，还使用金刚石材料。另外，类似金刚石结晶结构的DLC可以对铝材进行干式法的孔加工等，令人瞩目。最近，在高硬度钢的高速切削和软钢的高效率加工方面，出现了有毫微水平的微细结晶粒皮膜的硅材毫微涂层工具等。

　　如住友电工高合金的高固定住硼磨料刀片“BNC系列”，是由高耐热性、强韧CBN母材和特殊陶瓷组合，实现了长寿命和提高加工精度，适合切削淬火钢等。

　　在形状上下功夫、提高生产效率

　　由于成型技术的进步，可以自由地制作各种形状的工具，这对提高工具性能带来了希望。从在工具形状上下功夫来看，由于工具材质的刚性提高了，可使每个刃增加铁屑排出量，因此现正在开发相当于过去双刃立铣刀四倍以上功效的强力型四刃立铣刀。

　　这种产品之一是OSG公司开发的、用于对金属模具及各种零部件的高速、重切削的超硬立铣刀，"WX—PHS"由于对母材为超微粒子超硬合金的表层进行了氮化铝复合多层涂层，耐久性能非常好，又因是四刃新型、可将沟槽的螺旋角从30度变为45度，使曲线平滑，铁屑更顺畅地排出，加工面得到了很好的加工效果。

　　KENNAMETALJAPAN公司的多功能四刃立铣刀也是在超微粒子母材上进行TiAIN涂层，使强韧性、高硬度兼备的工具材料具有45度的螺旋角切刃。这样，对于SS、碳素钢、低合金钢、不锈钢等硬度高、难加工的材料，都可进行沟槽、侧面及精加工的高速、高进给加工。

　　以黛杰工业的金属模具粗加工为对象的刀片交换方式超硬立铣刀"SWINGBALL"为正刃形、采用遮断器并将刀片设计为宽沟槽，使切削阻力与过去的产品相比减少了25%。这样，在高速、高进给切削时亦可作到静音切削。

　　此外，作为在工具形状上下功夫的立铣刀，还有将刃开到中心部位，达到更好地进行面加工的立铣刀、将球头立铣刀的刀刃形状改为椭圆形、使其对加工件的接触面加大，称之为“椭圆立铣刀”。这些刀具的开发，有助于缩短对金属模具等高精度加工的时间。

　　以高附加价值为目标

　　现在的开发仍以工具的耐磨损、耐热性为重点，同时为响应正在开展的对应环境要求的干式切削，相应的刀具也在积极开发中。小笠原小型滚刀研究所开发的“高性能小型滚刀”除了具有高速、高精度、超寿命的特点外，还能用于干式加工。铃木工机制作所也在生产用于干式加工的超硬特殊滚刀。富士BC技研公司则正在开发半干式加工用车刀“EB—tool”等。

　　另外，正如一台复合加工机床可以完成不同工序的复数加工一样，切削工具方面也在开发多功能的、一个刀具可进行沟槽、侧面、孔加工等多种加工的产品。这样就可节省工具交换时间，也因减少了工具安装程序而达到持续稳定的高精度。

　　三菱材料神户刀具公司的梦幻高精度倒圆立铣刀“VC—PSRB‘MIRACLE ORBIT’”作到了原来需要几种球头立铣刀加工才能作到的、对角部呈R的金属模具从壁部到底面的连续加工。从而实现了减少使用工具数量、不再出现因交换工具而产生的波节、加工精度和加工效率进一步提高。

　　用于直径小、深孔加工的工具及技术，多为医疗、生物、半导体、光缆通讯、精密金属模具等尖端行业领域使用。深孔是指相对孔径而言，孔的深度为五倍以上。

　　在小直径、微小直径方面，斋藤制作所的“ADR--SUS”钻头为不锈钢等，是针对不好加工的材料进行细孔加工而开发出来的小直径、微小直径刀具，特点是寿命超长。

　　日进工具的CBN超精旋度立铣刀“SFB”是可对高硬度材料进行超精密加工的小直径CBN立铣刀工具。因采用的刀刃形状具有新创意，对R的中心部位加工效果好，据说用于加工60HRC的淬火钢，加工表面光洁度可达到0.9微米。

　　日立工具的环氧锥球头立铣刀实现了对曾依赖于放电加工的微细深雕刻加工，从而大幅度缩短了加工时间。

　　伊斯卡尔JAPAN的遮挡铣刀，特征是具有高速进给切削功能和良好的金属排出率，还可在伸长探出时实现稳定的进给，因此对深孔、深沟槽加工更具效果。

　　如上，采用新开发的超微粒子母材+多层涂层、可适应干式切削、多功能、微细、小直径等特定用途的深入开发等，都说明高附加值的产品开发越来越被重视。