JP2002066825A

JP2002066825A - ハニカム材切削加工用工具

Info

Publication number: JP2002066825A
Application number: JP2000266503A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Segawa; 俊明瀬川
Original assignee: Japan Aircraft Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Japan Aircraft Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ハニカム材を切削加工する際に、従来工
具に比べ、切刃部が摩耗しにくいハニカム材切削加工用
工具を提供することである。【解決手段】円盤状の基部１と、この基部１の周縁
に、その周方向に沿って設けられた複数の切刃部２とを
具備してなるハニカム材切削加工用工具を、少なくとも
その切刃部２が超硬合金から構成されてなるものとす
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、ハニカム材を所定
の形状に切削加工するのに用いられるハニカム材切削加
工用工具に関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、航空機などの機
体が複合パネルから構成されることが多い。こうした複
合パネルは、周知のように、蜂の巣状のハニカム材を、
例えば炭素繊維強化プラスチック製の薄板（表面板）な
どで上下から挟んだ構造となっており、軽量であるにも
かかわらず、極めて高い剛性を有している。

【０００３】こうした複合パネルを構成するハニカム材
としては、主に、厚さ（高さ）の均一なものが生産、提
供されており、通常、ハニカム材は同形態のままで使用
される。だが、ハニカム材を切削加工した上で使用する
ことも多い。例えば、航空機の胴体部分を形成する複合
パネルを得るには、三次元曲面に沿って高精度に切削加
工されたハニカム材が必要不可欠である。

【０００４】さて現在、切削加工用工具としては、概し
て、被覆高速度工具鋼と呼ばれる鋼材から構成されたも
のが使用されている。むろん、上記ハニカム材の切削加
工にも、同様の工具が使用されている。しかし、切削加
工の対象が殊にハニカム材の場合には、極めて短時間の
うちに工具の切刃部先端が摩滅してしまい、所要の加工
精度を確保できなくなる。その上、切刃部が損耗した工
具を使い続けると、織布の毛羽立ちにも似た欠陥がハニ
カム材の切削面に発生し、ハニカム材と表面板との良好
な接着状態が得られなくなる。それゆえ、工具を頻繁に
新しいものと交換しなければならなかった。

【０００５】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、ハニカム材を切削加工する際に、従来工具に比
べ、切刃部が摩耗しにくいハニカム材切削加工用工具を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
鋭意研究を推し進めた結果、本発明者は、特に切削加工
の対象物がハニカム材の場合、極めて短時間のうちに工
具の切刃部先端が摩耗してしまう原因を突き止めるに至
った。その原因とは、次のようなものである。

【０００７】すなわち、ハニカム材はその大部分が中空
部（空間）によって占められている。ところが、この中
空部は顕著な断熱効果を発揮するので、高速回転する工
具の切刃部とハニカム材との接触により発生する熱が非
常に逃げにくい。この結果、熱は工具の切刃部先端側に
蓄積されていく。もし仮に、ハニカム材がアルミニウム
合金など熱伝導性に優れた金属材料から構成されたもの
であるならば、まだ、熱の蓄積は緩やかである。しかし
ハニカム材が、熱を伝えにくい非金属材料から構成され
たものである場合には、熱の蓄積が急速に進み、温度が
著しく上昇する。

【０００８】このため、切削加工中、工具の切刃部先端
が赤熱状態となるのが避けられず、そして、これは切刃
部の剛性および強度を大幅に低下させる。この結果、切
削加工の対象物がハニカム材、特に非金属材料から構成
されたハニカム材である場合には、極めて短時間のうち
に工具の切刃部先端が摩滅してしまうのである。言い換
えれば、こうしたハニカム材特有の事情により、上述し
たような問題が引き起こされていたのである。

【０００９】ちなみに、切削加工の対象物が、熱を伝え
やすい中実体である場合には、それが金属製であるか非
金属製であるかを問わず、こうした不具合は報告されて
いない。すなわち、高速度工具鋼から構成された従来工
具であっても、中実体の切削加工に用いられた場合に
は、その切刃部先端の摩耗の進行は極めて遅々たるもの
である。

【００１０】そこで本発明者は、切削加工用工具を構成
する材料を、高速度工具鋼以外のもので代替することを
考えた。つまり、ハニカム材切削加工用工具を構成する
材料として、高速度工具鋼よりも一層それに好適なもの
を使用すれば、上記不具合が解消されるであろうとの結
論に到達した。そして、こうした着想に基づいて更に研
究を推し進めた結果、本発明者は、高速度工具鋼に替え
て超硬合金を使用すれば、すなわちハニカム材切削加工
用の工具（特にその切刃部）を超硬合金から構成すれ
ば、上述した問題が起きないことを見出した。

【００１１】更に詳しく言うと、少なくとも工具の切刃
部を超硬合金製とすれば、この超硬合金は、切削加工時
に到達する最高温度程度での剛性および強度の低下は極
めて僅かであるから、切削加工の対象物が熱の蓄積しや
すいハニカム材、特に非金属材料から構成されたハニカ
ム材であっても、短時間のうちに工具の切刃部先端が摩
耗してしまうことはない。つまり、本発明に係るハニカ
ム材切削加工用工具は、従来工具に比べ切刃部が摩耗し
にくく、この結果、長期間にわたって優れた切削加工能
力を発揮する。

【００１２】本発明は、上述したような新知見に基づい
てなされたものであり、上記の課題は、ハニカム材の切
削加工に用いられる工具であって、円盤状の基部と、こ
の基部の周縁に、その周方向に沿って設けられた複数の
切刃部とを具備し、少なくとも前記切刃部は、超硬合金
から構成されてなることを特徴とするハニカム材切削加
工用工具によって解決される。

【００１３】なお、本発明のハニカム材切削加工用工具
における切刃部は、その基部周方向に沿った幅が前記基
部側ほど大きな台形状のものであることが好ましい。こ
れは、切刃部をこうした形態とすることにより、局所的
な熱の集中が回避されると共に放熱性の向上が図れ、工
具寿命を更に延ばせるからである。また、切刃部をこう
した形状とすることにより、超硬合金の短所である靭性
の低さが補われ、切刃部を極めて高い精度で形成するこ
とが可能となる。

【００１４】また、本発明のハニカム材切削加工用工具
は、上述したように、非金属材料から構成されたハニカ
ム材の切削加工に好適である。特に顕著な効果が奏され
る切削加工の対象としては、紙材あるいはガラス繊維製
シート材からなる芯材に樹脂を含浸させ、この樹脂を熱
硬化させることにより得られたハニカム材を挙げること
ができる。

【００１５】ここで参考までに、上記超硬合金について
説明する。切削加工用工具の構成材料として用いられる
超硬合金は、鋼、鋳鋼、連続切屑の出る可鍛鋳鉄など
を切削加工するためのＰ種、鋼、鋳鋼、鋳鉄、オース
テナイト鋼、特殊鋳鉄、非鉄金属などを切削加工するた
めのＭ種、そして鋳鉄、非金属、非鉄合金などを切削
加工するためのＫ種に大別される。このうち、本発明の
ハニカム材切削加工用工具の構成材料（材質）として最
も好ましいのは、Ｋ種に属する超硬合金である。

【００１６】ちなみに、紙材からなる芯材に樹脂を含浸
させ、この樹脂を熱硬化させることにより構成されたハ
ニカム材について、紙材として「ノーメックス紙」と呼
ばれるものを用いた場合、得られたハニカム材は特に
「ノーメックスハニカム材」と呼ばれる。一方、ガラス
繊維製シート材からなる芯材を用いたハニカム材につい
ては、ガラスハニカム材と呼ばれる。更に言えば、こう
した芯材に含浸させる樹脂としては、フェノール樹脂が
最も一般的である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を用い、本
発明の実施形態を具体的に説明する。なお、図１は本実
施形態に係るハニカム材切削加工用工具の外観図、図２
は同ハニカム材切削加工用工具の切刃部の平面図であ
る。

【００１８】本発明の実施形態に係るハニカム材切削加
工用工具（以下、本工具と言う）は、蜂の巣状のハニカ
ム材を所定の形状に切削加工するのに用いられるもので
ある。更に詳しく言うと、本工具は、特殊な紙材（ノー
メックス紙）からなる芯材にフェノール樹脂を含浸さ
せ、同樹脂を熱硬化させることにより得られたハニカム
材（ノーメックスハニカム材）を切削加工の対象とす
る。但し本工具は、上記芯材として、ガラス繊維製シー
ト材から構成されたものを用いてなるガラスハニカム材
の切削加工にも好適である。

【００１９】さて本工具は、図１から判るように、主要
構成要素として、円盤状の基部１と、この基部１の周縁
に、その周方向に沿って設けられた複数（数十個）の切
刃部２とを具備する。但し、基部１と切刃部２とは互い
に別部材ではなく、切刃部２は基部１に対して一体的に
形成されている。

【００２０】基部１には軸３が立設されている。この軸
３は基部１の主面と直交し、かつ、基部１に対して回転
しないよう同基部１に固定（接合）されている。軸３
は、言うまでもなく、工作機械のチャック機構によって
挟持される部分であり、したがって本工具は、この軸３
を介して高速回転させられることになる。

【００２１】なお実際には、基部１の上には、図１にお
いて一点鎖線で示すごとく、本工具とは別形態の円柱形
の工具Ｂが載置される。この工具Ｂは、一般に「チップ
ブレーカー」と呼ばれており、周面に螺旋状の切刃部
（図示せず）が複数形成されてなるものである。

【００２２】このチップブレーカーと呼ばれる工具Ｂの
最大外径は、本工具における基部１の外径よりもいくら
か小さく、また工具Ｂは、本工具と共に高速回転できる
よう上記軸３および本工具における基部１の両方に固定
（例えば溶接）されている。但し、この工具Ｂは必要不
可欠なものではなく、当然のことながら、本工具は単独
で、すなわち工具Ｂを具備しない状態で使用されること
もある。

【００２３】次に上記切刃部２は、図２からも判るよう
に、従来の三角形状ではなく矩形状である。更に正確に
言うと、切刃部２は、その基部周方向に沿った幅（図２
中、最大幅をＷ_１で、最小幅をＷ_２で示す）が、基部１
の側ほど大きな台形状のものとなっている。したがっ
て、その先端側の二つの角α，βは共に鈍角（少なくと
も一方が鈍角であればよい）である。ちなみに、ここで
は、切刃部２の開き角度（図２中、θで示す）を２０°
程度に設定している。

【００２４】さて本工具は、その全体が、特に切刃部２
が超硬合金から構成されている。殊に本実施形態では、
この超硬合金として、鋳鉄、非金属、非鉄合金などの切
削加工に好適なＫ種に属するものを使用している。した
がって、切削加工の対象物が熱の蓄積を招きやすいハニ
カム材、特に非金属材料から構成されたハニカム材（ノ
ーメックスハニカム材）であっても、短時間のうちに切
刃部２の先端が摩耗してしまうことはない。これは、本
工具（特にその切刃部２）を構成する超硬合金は、切削
加工時に到達する最高温度程度での剛性および強度の低
下が極めて僅少だからである。よって本工具は、従来工
具に比べ格段に耐久性に優れ、長期間にわたって優れた
切削加工能力を発揮する。言い換えれば、本工具を用い
ることで、長期間にわたって高い加工精度を維持でき、
その上、切削面に毛羽立ちのごとき欠陥が発生するのを
効果的に抑えることができる。

【００２５】

【実施例】以下の表１に示す組成の超硬合金（Ｋ１０
種）を材料として用い、上記実施形態に係るハニカム材
切削加工用工具（以下、本実施例と言う）を製作した。

【００２６】表１元素の種類ＷＣｏＴｉＴａまたはＮｂＣ比率（％）８４〜９０３〜６０〜２０〜３５〜７

【００２７】一方、比較のため、以下の表２に示す組成
の高速度工具鋼（ＳＫＨ９）から構成された従来型のハ
ニカム材切削加工用工具（以下、比較例と言う）を準備
した。但し、この従来型の切削加工用工具は、表面に窒
化チタンによるコーティングが施されたものである。

【００２８】表２元素の種類ＣＳｉＭｎＰ比率（％）０．８０〜０．９００．４０以下０．４０以下０．０３以下元素の種類ＳＣｒＷ比率（％）０．０３以下３．８０〜４．５０５．５０〜６．７０元素の種類Ｖ比率（％）１．６０〜２．２０

【００２９】次に、これらの工具を用いて実際にハニカ
ム材を二次元的に切削加工し、最終的に、それらの切刃
部がどの程度摩耗したかを調べた。なお、切削加工の対
象物（被切削物）は、ノーメックスハニカム材およびガ
ラスハニカム材である。切削加工の条件は以下の表３に
示すとおりである。

【００３０】表３ノーメックスハニカム材ガラスハニカム材切削幅５０ｍｍ５０ｍｍ切削深さ９ｍｍ５ｍｍ切削長（量）１８．９ｍ２．４ｍ送り速度４０００ｍｍ／ｍｉｎ４０００ｍｍ／ｍｉｎ切削速度１５７０ｍ／ｍｉｎ１５７０ｍ／ｍｉｎ但し、送り速度とは被切削物と工具回転軸との相対速度
を、また、切削速度とは切刃部先端と被切削物との相対
速度を意味する。

【００３１】〔結果〕本実施例のものは、切削加工の対
象物がノーメックスハニカム材であるか、ガラスハニカ
ム材であるかを問わず、目視では、切刃部の摩耗は全く
確認できなかった。これに対して比較例のものでは、い
ずれの切削加工の対象物についても、切刃部が０．２ｍ
ｍ前後摩耗しているのが認められた。更に正確な測定を
行ったところ、本実施例のものの磨耗量は、いずれの切
削加工対象物に関しても、比較例の磨耗量の１／１０以
下であることが判明した。この結果からも、本発明の有
用性が確かめられた。

【００３２】

【発明の効果】本発明のハニカム材切削加工用工具は、
ハニカム材の切削加工に用いた際、従来工具に比べ、そ
の切刃部が摩耗しにくく、極めて耐久性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るハニカム材切削加工用
工具の外観図

【図２】本発明の実施形態に係るハニカム材切削加工用
工具の切刃部の平面図

【符号の説明】

１基部２切刃部３軸Ｂ別形態の工具（チップブレーカー）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハニカム材の切削加工に用いられる工具
であって、円盤状の基部と、この基部の周縁に、その周方向に沿って設けられた複数
の切刃部とを具備し、少なくとも前記切刃部は、超硬合金から構成されてなる
ことを特徴とするハニカム材切削加工用工具。
【請求項２】切刃部は、その基部周方向に沿った幅が
前記基部側ほど大きな台形状のものであることを特徴と
する請求項１に記載のハニカム材切削加工用工具。
【請求項３】切削加工の対象が、紙材あるいはガラス
繊維製シート材からなる芯材に樹脂を含浸させ、この樹
脂を熱硬化させることにより得られたハニカム材である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハニ
カム材切削加工用工具。