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複雑 な 自由曲面形 状の金型 を効 率良 く製作す るた めには,煩 雑 なNC加 工デー タの作成 プ ロセ スを簡略化 す ると ともに,実 加工 時間短縮お よび工具寿命 伸長が可能な高能率 ミー リング加工技術 を開発す るこ とが重 要な課題 であ る.こ れまで の金型 ミー リング 加工 では,大 径か ら小径 までの数 種のボールエ ン ドミル を順次使 い分 けて,荒 加工か ら仕 上げ加 工 まで行 うのが一般的で ある.し か し,大径 ボールエ ン ドミル を用 いた荒加 工で は大 きな凹凸面が 残 り,次 工程 では,切 削力が著 しく変動す るた め,ボ ー ルエ ン ド ミル が損傷 した り,荒加 工後の取 り代 を考慮 した工具経 路決定 が 煩雑 に な るな ど,金 型加 工 の信頼性 や生産 性の低 下 を来 して い る.これ らの問題 を解 決す るために,筆 者 らは,高 回転空気 軸受主 軸 を搭載 したCNC立 形 フライス盤上 で,小 径 ボールエ ン ドミル のみ を用い,等 高線 状の工具経路 によ り荒加工か ら仕 上げ加工 ま で一 貫 して ミー リン グす る加 工法を提案 し,実際 の金型加 工 にお い て,そ の有用性 を確 認 している1).ま た,前 報2)で は このCNC 立形 フ ライ ス盤 を用い て,小 径 ボール エ ン ドミル に より高硬度材 を高能率に ミー リングす る ときの,主 軸 ・主軸支持 系の動剛性 と び び り振動 との相 関 につ いて実験 検討 を行 っ ている. しか し,直 径 が2~6mm 程度 の比較的小径 のボール エ ン ドミ ル を用いた,焼 入れ鋼 の高回転高能率 ミー リングにお いては,ま だ報 告例 が少 な く3)4),そ の ミー リング特性 が十分 に解 明 され た とは言い難い.こ の ミー リング特性解 明に対 して は,切 削力の測 定 が有力な手段 とな るが5),毎 分数 万回転す るボール エ ン ドミル の高回転時 におけ る,高 い周波数 帯域 まで の測 定が実現 して いな いのが現状 で ある. 本報 では,小 径 ボール エ ン ドミル に よる高硬度材 の高回転 ミー リング時の動 的な切 削力お よび切削エ ネル ギーの測 定を行 い, ミー リング条件最適化 のための基礎デ ー タを得,さ らな る ミー リング能率 の向上 を図 ることを目的 としてい る.ま ず,高 回転 ミー リン グ時 の切 削力 の動 的 な3分 力測 定を試み てい る.3分 力をそれ ぞれ個 別 に測 定す る切削力 の測 定法 を提案 し,こ の方 法に よ り,小 径エ ン ドミル による焼 入れ鋼 の高回転 ミー リング 時の切削力 測定 を行 い,主 軸回転数 や一刃 当た りの送 りの切 削 力への影響 につい て実験検討 して いる,あ わせ て,主 軸の消費 動力に よ り比切 削エネル ギーを測定 し,上 記の切削力 か らの試 算結果 と対 比 して い る. なお,こ こで対 象 と した ミー リン グ条件範 囲では,ボ ール エ ン ドミル は高回転 しているが,小 径 のため必ず しも高い切削速 度 とは言 い難 い.こ のた め,こ こでは前者 を 「高回転 ミー リン グ」 と呼 び,後 者 の 「高速 ミー リング」 と区別 してい る.

Dynamic Cutting Force in High-Spindle-Speed Miling Using Small Ball End mill.