JP3421256B2 - Cutting method of metal materials etc. in nitrogen gas atmosphere - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フライス盤、旋
盤、研削盤、歯切盤等の加工機械に装着した工具によ
り、金属材料又は非金属材料を加工する切削方法に係わ
り、特に、上記工具刃先又はこの近くの空間を不燃性ガ
ス雰囲気中にして加工する技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting method for processing a metal material or a non-metal material with a tool attached to a processing machine such as a milling machine, a lathe, a grinder, a gear cutting machine, and more particularly to the above-mentioned tool cutting edge Alternatively, the present invention relates to a technique for processing a space near this in a nonflammable gas atmosphere.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、工作機械の主軸に取付けられた工
具の冷却方法は、切削液(クーラント液)をノズルから工
具の刃先に向けて噴射させ、工具先端の摩擦低減や温度
上昇を抑制させ、効率の良い切削と工具寿命を長くして
いる。更に、クーラント液の噴射圧で切粉のクーラント
流しを行い、切粉の排除も同時に行っている。2. Description of the Related Art Conventionally, a method of cooling a tool mounted on a spindle of a machine tool is to inject a cutting fluid (coolant fluid) from a nozzle toward a cutting edge of the tool to suppress friction reduction and temperature rise of the tool tip. , Efficient cutting and long tool life. Furthermore, the coolant is sprayed by the injection pressure of the coolant to remove the chips at the same time.

【０００３】上記切削液(クーラント液)を使用した工具
の冷却方法では、スラッジ処理が必要であり、このスラ
ッジは切削液が腐敗したものを含んでいるから、その廃
液処理を困難にする。特に、最近は、作業現場の環境、
工場全体の環境、地域社会の環境、地球環境等の保全が
厳しくなり、使用済みの切削液(クーラント液)を廃棄で
きなくなった。このことから、クーラントレスの加工方
法の開発・実用化が急務な課題となっている。The method of cooling a tool using the above cutting fluid (coolant fluid) requires sludge treatment. Since this sludge contains spoiled cutting fluid, it is difficult to treat the waste fluid. Especially recently,
The environment of the entire factory, the environment of the local community, the global environment, etc. became strict, and it became impossible to discard the used cutting fluid (coolant fluid). For this reason, the development and practical application of a coolantless processing method has become an urgent issue.

【０００４】更に、切削液(クーラント液)の問題点とし
て、循環して再利用されるから、その液温が次第に上昇
することとなり、この液温上昇により機械各部の熱膨張
を来し、加工精度を損なう原因の1つになっている。Further, as a problem of the cutting fluid (coolant fluid), since it is circulated and reused, the temperature of the fluid gradually rises, and this rise in the fluid temperature causes thermal expansion of various parts of the machine, resulting in machining. It is one of the causes of impaired accuracy.

【０００５】上記事態を踏まえ、低温空気を工具刃先に
吹付けたクーラントレスのドライ加工技術が開発されて
いる。しかしながら、この空気吹付け方式によると、ス
ラッジ処理は不要になるものの、切削点の酸化が促進し
て、仕上面の良好な加工が行えないという問題点があ
る。更に、工具刃先の冷却効果は、切削液と比べて優れ
ていないことから、工具刃先の摩耗が早く、加工面の精
度を早期に低下させるという問題点がある。In view of the above situation, a coolantless dry machining technique has been developed in which low temperature air is blown onto the tool edge. However, according to this air blowing method, although sludge treatment is not necessary, there is a problem in that the oxidation of the cutting point is promoted and the finished surface cannot be processed well. Further, since the cooling effect of the tool cutting edge is not excellent as compared with the cutting fluid, there is a problem that the tool cutting edge is worn quickly and the accuracy of the machined surface is reduced early.

【０００６】特に、マグネシウム材やチタン材又はこれ
らチタン・マグネシウム合金材をクーラントレスでドラ
イ加工すると、発火性の強い材料であることから、加工
中に発火してしまうという危険がある。Particularly, when a magnesium material, a titanium material, or a titanium / magnesium alloy material thereof is dry-processed without a coolant, since it is a material having a strong ignitability, there is a risk of ignition during the processing.

【０００７】更に、粘りのある材料である、例えば、ア
ルミ材の加工を行うと工具刃先に構成刃先が形成され、
アルミ材の加工精度と工具の加工能力を低下させてしま
うとしう問題やアルミ材の切粉がコイル状になってこの
処理が思うように出来ないという問題がある。Further, when a tenacious material, for example, an aluminum material is processed, a component cutting edge is formed on the tool cutting edge,
There is a problem that the processing accuracy of the aluminum material and the processing capacity of the tool are lowered, and that the chips of the aluminum material become a coil and this process cannot be performed as expected.

【０００８】[0008]

【０００９】[0009]

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に見られる切削工具のドライ加工における問題点に鑑
みてなされたもので、切削工具のコーティング層の工具
寿命を長くすることができる窒素ガス雰囲気中での金属
材料等の切削方法を提供することを目的とする。更に、
本発明の目的は、各種金属材料・非金属材料等に対する
窒素ガス雰囲気中での切削方法を提供する。The present invention 0005] has been made in view of the problems in the dry machining of cutting tools found in the prior art, a tool of the coating layer of the cutting tool
An object of the present invention is to provide a method of cutting a metal material or the like in a nitrogen gas atmosphere, which can prolong the life . Furthermore,
An object of the present invention is to provide a cutting method for various metallic materials, non-metallic materials, etc. in a nitrogen gas atmosphere.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
窒素ガス雰囲気中での金属材料等の切削方法は、加工機
械の加工部には切削工具が装着され、ワークを加工する
上記切削工具の刃先又はこの周辺空間に窒素ガスを吹出
ノズル又は切削工具内に貫通させた供給孔から噴射して
無酸素状態の雰囲気とするとともに、上記切削工具の刃
先は５００℃以上の加工温度状態にてワークを切削し、
上記切削工具はその刃先に超硬のコーティング層が形成
されたものが使用され、上記窒素ガスは空気中の窒素ガ
スを濃縮回収する窒素ガス生成装置により生成されたも
のが使用され、ワークの切削を行う窒素ガス雰囲気中で
の金属材料等の切削方法において、上記切削工具のコー
ティング層は、チタンナイトライド(ＴｉＮ)又はチタン
カーボンナイトライド(ＴｉＣＮ)又はチタンアルミナイ
トライド(ＴｉＡＬＮ)に限定され、上記コーティング層
は、窒素ガスのガス濃度９０％以上の雰囲気と、窒素ガ
スの噴射温度をー３０℃〜＋３０℃の温度範囲内と、窒
素ガスの噴射圧力を０．２〜１．０Ｍｐａ(２〜１０ｋ
ｇ／ｃｍ2)と、刃先切削温度５００℃以上との加工温度
条件のもとにその表面を窒化修復されながらワークを切
削加工することを特徴とする。According to claim 1 of the present invention .
For cutting metal materials in a nitrogen gas atmosphere,
A cutting tool is attached to the processing part of the machine to process the work
Blow nitrogen gas to the cutting edge of the above cutting tool or the surrounding space
Spray from a supply hole that penetrates into the nozzle or cutting tool
In addition to creating an oxygen-free atmosphere, the blade of the above cutting tool
First, cut the work at a processing temperature of 500 ° C or higher,
The cutting tool has a carbide coating layer on its cutting edge.
The above nitrogen gas is used as the nitrogen gas in the air.
Generated by a nitrogen gas generator that concentrates and collects gas
Used in a nitrogen gas atmosphere for cutting the workpiece
In the method of cutting metal materials, etc.,
The coating layer is titanium nitride (TiN) or titanium
Carbon nitride (TiCN) or titanium aluminate
Limited to triad (TiALN), the above coating layer
Is an atmosphere with a gas concentration of nitrogen gas of 90% or more and nitrogen gas.
The spray temperature of the gas within the temperature range of -30 ℃ to + 30 ℃.
The injection pressure of the raw gas is 0.2 to 1.0 MPa (2 to 10 kPa)
g / cm2) and the cutting temperature of the cutting edge temperature of 500 ℃ or more
The surface of the workpiece is cut while the surface is nitrided and repaired under the conditions.
Characterized by cutting machining.

【００１２】請求項２は、請求項１記載の窒素ガス雰囲
気中での金属材料等の切削方法にお いて、上記ワークが
アルミニウム材であるときは、上記窒素ガスを切削加工
直前のアルミニウム表面に噴射して窒化物層(ＡＬＮ)を
生成し、この窒化物層を切削加工することを特徴とす
る。A second aspect of the present invention is the nitrogen gas atmosphere according to the first aspect.
To have you on the cutting method of a metal material or the like in the in the air, the work is
When using aluminum material, cutting the above nitrogen gas
Spray a nitride layer (ALN) onto the aluminum surface immediately before
It is characterized in that it is generated and the nitride layer is cut .

【００１３】請求項３は、請求項１記載の窒素ガス雰囲
気中での金属材料等の切削方法において、上記ワーク
は、チタン金属材やマグネシウム金属材の発火性材料で
あることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the method for cutting a metal material or the like in a nitrogen gas atmosphere according to the first aspect, the work is
Is an ignitable material such as a titanium metal material or a magnesium metal material .

【００１４】請求項４は、請求項１記載の窒素ガス雰囲
気中での金属材料等の切削方法において、上記ワーク
は、樹脂材やセラミック材の非金属材料であることを特
徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the method for cutting a metal material or the like in a nitrogen gas atmosphere according to the first aspect , the work is
Is a non-metallic material such as a resin material or a ceramic material .

【００１５】[0015]

【作用】本発明の請求項１によると、ワーク加工におい
て、切削工具の刃先コーティング層は、チタンナイトラ
イド(ＴｉＮ)又はチタンカーボンナイトライド(ＴｉＣ
Ｎ)又はチタンアルミナイトライド(ＴｉＡＬＮ)に特定
されており、このコーティング層には、窒素ガスのガス
濃度９０％以上の雰囲気と、窒素ガスの噴射温度をー３
０℃〜＋３０℃の温度範囲内と、窒素ガスの噴射圧力を
０．２〜１．０Ｍｐａ(２〜１０ｋｇ／ｃｍ2)と、刃先
切削温度５００℃以上の加工温度条件のもとに、その表
面を窒化修復されながらワークを切削加工するから、切
削工具の刃先コーティング層表面の窒化処理が確実に実
行される。 According to the first aspect of the present invention, the work machining
The cutting edge coating layer of the cutting tool is made of titanium
Id (TiN) or titanium carbon nitride (TiC)
N) or titanium aluminum nitride (TiALN)
The coating layer contains nitrogen gas.
An atmosphere with a concentration of 90% or more and a nitrogen gas injection temperature of -3
Within the temperature range of 0 ℃ to + 30 ℃, and the injection pressure of nitrogen gas
0.2 to 1.0 Mpa (2 to 10 kg / cm2) and cutting edge
Under the processing temperature condition of cutting temperature 500 ℃ or more, the table
Since the work is cut while the surface is nitrided and repaired,
The nitriding treatment on the surface of the cutting edge coating layer of the cutting tool can be performed reliably.
Done.

【００１６】即ち、切削工具のコーティング層は、ワー
ク加工しながら窒化処理されて強化される。この裏付と
して、工具刃先を観察すると、工具寿命に到達しても刃
先から火花が出ず、コーティング層の欠陥やこの部分に
切屑等の溶着現象も発生しないことを確認した。従っ
て、窒素ガスの噴射条件を上記のように設定して行うこ
とで、窒素ガスを無駄なく効率的に噴射でき、金属材料
等の加工能率と工具の寿命を合理的に長くすることがで
きる。 That is, the coating layer of the cutting tool is a work layer.
It is strengthened by nitriding while working. With this backing
Then, when observing the tool edge, even if the tool life is reached,
Sparks do not come out from the beginning, and defects in the coating layer and this part
It was confirmed that welding phenomena such as chips did not occur. Obey
The nitrogen gas injection conditions as described above.
With this, nitrogen gas can be efficiently injected without waste, and metal materials
It is possible to reasonably lengthen the machining efficiency and tool life.
Wear.

【００１７】上記請求項２によると、窒素ガスを切削加
工直前のアルミニウム表面に噴射して窒化物層(ＡＬＮ)
を生成し、この窒化物層を切削加工するから、アルミニ
ウム表面の窒化物層(ＡＬＮ)は、切削工具によりすぐさ
ま切削されてボロボロの切粉となって落下し吸引回収で
きる。これと同時に、切削工具の刃先コーティング層表
面の窒化処理が確実に実行できる。 According to the above-mentioned claim 2, the nitrogen gas is applied by cutting.
Nitride layer (ALN) sprayed on the aluminum surface immediately before work
Is generated and the nitride layer is cut,
The nitride layer (ALN) on the um surface can be removed easily by a cutting tool.
It is cut into pieces that fall into pieces that can be collected by suction.
Wear. At the same time, the cutting edge coating layer surface of the cutting tool
The surface nitriding treatment can be reliably performed.

【００１８】上記請求項３によると、金属材料がチタン
金属材やマグネシウム金属材の発火性材料であるから、
これら発火性材料への窒素ガスの噴射で無酸素状態とな
り、発火性材料の加工点の冷却、酸化防止作用(発火防
止作用)が働く。これにより、加工点の温度を低下させ
るとともに、無酸素状態で発火現象を完全に抑制するこ
とができる。従って、発火性材料を高い安全性のもと
に、効率良く、高精度に加工することが可能である。 [0018] According to the third aspect, the metal material is titanium
Because it is a flammable material such as metal or magnesium metal,
The injection of nitrogen gas to these flammable materials puts them in anoxic state.
, Cooling of the processing point of the flammable material, oxidation prevention function (ignition prevention
(Stop action) works. This reduces the temperature at the processing point
In addition, the ignition phenomenon can be completely suppressed in the anoxic state.
You can Therefore, the use of ignitable materials with high safety
In addition, it is possible to process efficiently and with high precision.

【００１９】上記請求項４によると、ワークが樹脂材や
セラミック材の非金属材料であるときでも、切削工具の
刃先コーティング層表面の窒化処理が確実に実行でき
る。 [0019] According to the fourth aspect, the work is Ya resin
Even when it is a non-metallic material such as ceramic material,
Nitriding the surface of the cutting edge coating layer can be performed reliably
It

【００２０】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施形
態について説明する。図１は不活性ガスブローによる切
削方法の第１実施形態を示す工作機械の正面図であり、
図２は第２実施形態を示し、図３，図４は不燃性ガス発
生装置の回路図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described. FIG. 1 is a front view of a machine tool showing a first embodiment of a cutting method using an inert gas blow,
FIG. 2 shows a second embodiment, and FIGS. 3 and 4 are circuit diagrams of an incombustible gas generator.

【００２１】本発明に係る不活性ガスブローによる切削
方法を、図１の第１実施形態について説明する。先ず、
加工機械の１つとなる工作機械１の高速回転する主軸３
に装着された工具刃先５Ａに、吹出ノズルｎを向けて配
置する。上記吹出ノズルｎは主軸３を支持する主軸頭７
等に取付けられている。上記吹出ノズルｎは、窒素ガス
Ｎ・炭酸ガスＣＯ２等の不燃性ガスＧの供給源１０に配
管９により接続される。上記不燃性ガスの供給源１０
は、不燃性ガスＧの不燃性ガス発生装置１０Ａを配置す
るか、不燃性ガスボンベ１０Ｂを配置さたものである。
尚、上記不燃性ガス発生装置１０Ａ及びガスボンベ１０
Ｂの内容物は窒化作用も期待するならば窒素ガスが好ま
しい。本発明は、工具刃先の窒化作用を期待するもので
あるから、上記不燃性ガスの供給源１０は、不燃性ガス
Ｇを窒素ガスＮに限定し、不燃性ガス発生装置１０Ａ
を、窒素ガス生成装置１０として記述する。 A cutting method using an inert gas blow according to the present invention will be described with reference to the first embodiment shown in FIG. First,
High-speed spindle 3 of machine tool 1 which is one of the processing machines
The blow-out nozzle n is arranged so as to face the tool edge 5A attached to the. The blow-out nozzle n is a spindle head 7 that supports the spindle 3.
Etc. The blow-out nozzle n is connected by a pipe 9 to a supply source 10 of a nonflammable gas G such as nitrogen gas N and carbon dioxide gas CO2. Source 10 of the above non-combustible gas
Is a non-flammable gas generator 10A for non-flammable gas G or a non-flammable gas cylinder 10B.
The nonflammable gas generator 10A and the gas cylinder 10
Nitrogen gas is preferable for the content of B if nitriding action is also expected. The present invention expects the nitriding action of the tool cutting edge.
Therefore, the non-combustible gas supply source 10 is a non-combustible gas.
Limiting G to nitrogen gas N, nonflammable gas generator 10A
Will be described as a nitrogen gas generator 10.

【００２２】上記窒素ガスＮの噴射温度は、常温から零
下１５０℃の範囲内の適宜温度にて使用されるように温
度管理されている。上記温度管理装置としては、クーリ
ング装置が採用され、このクーリング装置より加工ワー
クＷ(金属材料やセラミック・樹脂等の非金属材料)や工
具５に適合した最適温度に調整された窒素ガスＮが上記
吹出ノズルｎに供給される。また、窒素ガスＮの噴出圧
力は、０．２〜１．０Ｍｐａ(２〜１０ｋｇ／ｃｍ2)の
範囲内において、加工ワークＷや使用工具に適合した最
適圧力に調整された窒素ガスＮが上記吹出ノズルｎに供
給される。The injection temperature of the nitrogen gas N is controlled so that it is used at an appropriate temperature within the range of normal temperature to 150 ° C. below zero. A cooling device is used as the temperature control device, and the nitrogen gas N adjusted to an optimum temperature suitable for the work W (non-metallic material such as metal material or ceramic / resin) or the tool 5 is used as the temperature control device. It is supplied to the blowing nozzle n. Further, the jetting pressure of the nitrogen gas N is in the range of 0.2 to 1.0 MPa (2 to 10 kg / cm2), and the nitrogen gas N adjusted to the optimum pressure suitable for the work W and the tool used is blown out. It is supplied to the nozzle n.

【００２３】また、工作機械１の主軸３の外周には、全
閉スプラッシュガードＳＧが包囲されており、吹出ノズ
ルｎから工具刃先に向けて噴出された窒素ガスＮが外部
へ漏れるのを防止するとともに、使用後の窒素ガスＮは
吸引回収器Ｋにより積極的に回収するようになってい
る。Further, a full-closed splash guard SG is surrounded on the outer circumference of the spindle 3 of the machine tool 1 to prevent the nitrogen gas N jetted from the blow-out nozzle n toward the tool blade tip to leak to the outside. At the same time, the used nitrogen gas N is actively collected by the suction collector K.

【００２４】続いて、図２に示す、本発明に係るの窒素
ガスブローによる切削方法の第２実施形態について説明
する。加工機械の１つである工作機械１には、高速回転
する主軸３を主軸頭７に支持しており、この主軸に工具
５を装着している。上記主軸３及び工具５の軸先方向に
は、供給孔となるセンター孔５Ｂが貫通している。上記
センター孔は、その上部が主軸３の後部まで貫通して外
部の供給源内に接続されている。又、上記センター孔５
Ｂの下部(末端)は、工具の刃先５Ａに開口しており、加
工ワークＷ(金属材料やセラミック・樹脂等の非金属材
料)との加工点Ｐに集中して窒素ガスＮを供給すること
ができる。これにより、特に深孔ドリル等のように、第
１実施形態によるノズルでは供給が不可能なワーク内部
にも窒素ガスＮの供給が可能となり、その作用、効果が
加工条件に左右されず、最大限に発揮する。Then, the nitrogen according to the present invention shown in FIG.
A second embodiment of the cutting method using gas blow will be described. In a machine tool 1 which is one of the processing machines, a spindle 3 rotating at high speed is supported by a spindle head 7, and a tool 5 is mounted on this spindle. A center hole 5B serving as a supply hole penetrates in the axial direction of the main shaft 3 and the tool 5. The upper part of the center hole penetrates to the rear part of the main shaft 3 and is connected to an external supply source. In addition, the center hole 5
The lower part (end) of B is opened to the cutting edge 5A of the tool, and the nitrogen gas N is supplied in a concentrated manner at the processing point P with the processing work W (non-metallic material such as metal material, ceramics and resin). You can This makes it possible to supply the nitrogen gas N to the inside of the workpiece, which cannot be supplied by the nozzle according to the first embodiment, such as a deep hole drill, and its action and effect are not affected by the processing conditions. To the limit.

【００２５】上記窒素ガスＮの供給源１０は、不燃性ガ
ス発生装置１０Ａを配置するか、不燃性ガスボンベ１０
Ｂを配置させたものである。本発明は窒化作用を期待す
るから、窒素ガス生成装置１０とし、ここから求めてい
る。 As the supply source 10 of the nitrogen gas N , a nonflammable gas generator 10A is arranged or a nonflammable gas cylinder 10 is provided.
B is arranged. The present invention expects a nitriding action
Therefore, the nitrogen gas generator 10 is used as the starting point.
It

【００２６】上記窒素ガスＮの噴射温度は、常温から零
下１５０℃の範囲内の適宜温度にて使用されるように温
度管理されている。上記温度管理装置としては、クーリ
ング装置が採用され、このクーリング装置により加工ワ
ークや工具５に適合した最適温度に調整された窒素ガス
Ｎが上記センター孔５Ｂに供給される。また、窒素ガス
Ｎの噴出圧力は、０．２〜１．０Ｍｐａ(２〜１０ｋｇ
／ｃｍ2)の範囲内において、加工ワークＷや使用工具に
適合した最適圧力に調整された窒素ガスＮが供給され
る。The injection temperature of the nitrogen gas N is controlled so that it is used at an appropriate temperature within the range of normal temperature to 150 ° C. below zero. A cooling device is used as the temperature control device, and the nitrogen gas is adjusted to an optimum temperature suitable for the workpiece and the tool 5 by the cooling device.
N is supplied to the center hole 5B. Also, nitrogen gas
The injection pressure of N is 0.2 to 1.0 MPa (2 to 10 kg
/ Cm2), the nitrogen gas N adjusted to the optimum pressure suitable for the work W and the tool used is supplied.

【００２７】また、工作機械１の主軸３の外周には、全
閉スプラッシュガードＳＧが包囲されており、工具刃先
に向けて噴出された窒素ガスＧ(Ｎ)が外部へ漏れるのを
防止するとともに、使用後の窒素ガスＧ´は吸引回収器
Ｋにより積極的に回収するようになっている。この回収
された窒素ガスＧ´を再利用するには、不純物を排除す
るフィルタ部材Ｆを介して窒素ガス生成装置１０の空気
導入口へ回収された窒素ガスＧ´を供給することにな
る。尚、回収された窒素ガスＧ´を冷却させたい場合
は、冷却器とフィルタ部材Ｆを介しての空気導入口へ導
くし、増圧したい場合には、増圧部材を介入させる。A full-closed splash guard SG is surrounded on the outer periphery of the spindle 3 of the machine tool 1 to prevent the nitrogen gas G (N) ejected toward the tool blade from leaking to the outside. The used nitrogen gas G ′ is actively collected by the suction collector K. This reuse the recovered nitrogen gas G'would supply the nitrogen gas G'recovered to the air inlet of the nitrogen gas generator 10 via the filter member F to eliminate impurities. Incidentally, when it is desired to cool the recovered nitrogen gas G ′, it is guided to the air inlet through the cooler and the filter member F, and when it is desired to increase the pressure, the pressure increasing member is intervened.

【００２８】上記窒素ガス生成装置１０について、その
具体的な実施形態を図３により説明する。この実施形態
は、大気中(空気)から窒素ガスＮの成分だけを回収する
窒素ガス生成装置１０である。この窒素ガス生成装置１
０は、窒素源として、窒素８０％、酸素２０％他とから
なる大気を圧縮した圧縮空気源Ｅに求めている。この圧
縮空気源Ｅは、空気圧縮機ＥＣにより大気を０．４〜
０．８Ｍｐａ(４〜８ｋｇ／ｃｍ2)前後に圧縮し、この
圧縮空気源Ｅを工場内のいたる所に配管で供給されてお
り、エアー機器を作動させるための圧縮空気源Ｅになっ
ているものである。A specific embodiment of the nitrogen gas generator 10 will be described with reference to FIG. This embodiment is a nitrogen gas generator 10 that recovers only the components of nitrogen gas N from the atmosphere (air). This nitrogen gas generator 1
As for 0, a compressed air source E is used as a nitrogen source, which is obtained by compressing the atmosphere consisting of 80% nitrogen, 20% oxygen, and the like. The compressed air source E changes the atmosphere from 0.4 to 0.4 by the air compressor EC.
Compressed to around 0.8 MPa (4 to 8 kg / cm2), this compressed air source E is supplied to everywhere in the factory by piping, and it is the compressed air source E for operating air equipment. Is.

【００２９】上記圧縮空気源Ｅは、開閉弁Ｖ１を介して
水分除去フィルタＦ１(１〜３段)により、水分除去した
ドライエアＥ１とする。このドライエアＥ１は、交換効
率を高めるために、電熱ヒータＨにて５０〜６０℃前後
の温度まで加熱される。The compressed air source E is dry air E1 from which water has been removed by a water removal filter F1 (1 to 3 stages) via an opening / closing valve V1. The dry air E1 is heated to a temperature of about 50 to 60 ° C. by the electric heater H in order to improve the exchange efficiency.

【００３０】上記加熱されたドライエアＥ２は、このド
ライエアＥ２中から窒素ガス成分Ｎだけを分離する並列
接続した複数本の濾過要素Ｒに圧入される。上記濾過要
素Ｒは、中空の糸型フィルタを主要構成要素としてい
る。この中空の糸型フィルタ内に、圧縮空気Ｅのドライ
エアＥ２を圧入すると、重くて分子量の多い、水分、酸
素、炭酸ガスは糸型フィルタを通過出来ず、軽くて分子
量の少ない窒素ガスＮだけが通過出来る。上記フィルタ
効果により、窒素ガス成分Ｎだけを回収・生成する。そ
して、水分、酸素、炭酸ガスは大気へ放出される。The heated dry air E2 is pressed into a plurality of filtering elements R connected in parallel for separating only the nitrogen gas component N from the dry air E2. The filter element R is mainly composed of a hollow fiber type filter. When the dry air E2 of the compressed air E is pressed into this hollow fiber filter, heavy, high molecular weight water, oxygen and carbon dioxide gas cannot pass through the fiber filter, and only the light and low molecular weight nitrogen gas N is passed. Can pass Due to the above filter effect, only the nitrogen gas component N is collected and generated. Then, water, oxygen and carbon dioxide are released to the atmosphere.

【００３１】上記濾過要素Ｒの各出力側には、絞り弁Ｖ
２が接続され、１本に束ねられた配管Ｐには、開閉弁Ｖ
３から流量計Ｑや流量調節用の絞り弁Ｖ４や逆止弁Ｖ５
等を介して、外部へ供給できるように構成されている。
尚、上記複数本の濾過要素Ｒは、窒素ガスの使用量やガ
ス純度により、その本数を増減させたり、直列接続と並
列接続とを複合的に組み合せて使用される。A throttle valve V is provided on each output side of the filtering element R.
The on-off valve V is connected to the pipe P that is connected to
3 to the flow meter Q, the throttle valve V4 and the check valve V5 for adjusting the flow rate
It is configured so that it can be supplied to the outside through the above.
The plurality of filtration elements R are used by increasing or decreasing the number of them depending on the amount of nitrogen gas used and the gas purity, or by combining a series connection and a parallel connection in a complex manner.

【００３２】本発明は、図４に示すような第２実施形態
の窒素ガス生成装置２０を採用しても良い。この窒素ガ
ス生成装置２０は、上記第１実施形態の窒素ガス生成装
置１０において、大気を圧縮した工場内の圧縮空気Ｅを
更に増圧させる増圧手段ＨＰを増設したものである。こ
の増圧手段ＨＰとして使用されるエア機器は、小型のエ
アコンプレッサや増圧シリンダ等が適用される。The present invention may employ the nitrogen gas generator 20 of the second embodiment as shown in FIG. This nitrogen gas generation device 20 is the same as the nitrogen gas generation device 10 of the first embodiment, but additionally has a pressure increasing means HP for further increasing the pressure of the compressed air E in the factory that has compressed the atmosphere. A small air compressor, a pressure increasing cylinder, or the like is applied to the air equipment used as the pressure increasing means HP.

【００３３】尚、増圧圧力は、工場内に配管された４〜
８ｋｇ／ｃｍ2前後の圧縮空気Ｅ１を０．６〜１．２Ｍ
ｐａ(６〜１２ｋｇ／ｃｍ2)前後に増圧される。このた
め、大気圧を０．６〜１．２Ｍｐａ(６〜１２ｋｇ／ｃ
ｍ2)前後に増圧する専用コンプレッサの場合よりも小型
のエアコンプレッサや小型の増圧シリンダで済ませられ
るから、設備費やランニングコストが低減される。その
他の構成は、上記第１実施形態の窒素ガス生成装置１０
と同一につき、同一符号を付して説明を省略する。The boosting pressure is 4 to 4 which is piped in the factory.
Compressed air E1 of around 8 kg / cm2 is 0.6-1.2M
The pressure is increased to about pa (6 to 12 kg / cm2). Therefore, the atmospheric pressure is 0.6 to 1.2 MPa (6 to 12 kg / c).
m2) Equipment costs and running costs can be reduced because a smaller air compressor and a smaller booster cylinder can be used than with a dedicated compressor that boosts pressure back and forth. Other configurations are the same as those of the nitrogen gas generator 10 of the first embodiment.
Therefore, the same reference numerals are given and description thereof will be omitted.

【００３４】本発明の窒素ガス雰囲気中での金属材料等
の切削方法を実施する具体的な実施装置は、上記のよう
に構成されている。以下、上記実施装置を使用しての本
発明の切削方法と、その実施効果を説明する。A concrete apparatus for carrying out the method for cutting a metal material or the like in a nitrogen gas atmosphere of the present invention is constructed as described above. Hereinafter, the cutting method of the present invention using the above-mentioned embodied apparatus and the effects of its implementation will be described.

【００３５】先ず、窒素ガスを使用した本発明の切削方
法は、上記工作機械１の主軸に装着された工具刃先５Ａ
に、吹出ノズルｎから窒素ガスＮが噴出される。この窒
素ガスＮにより、工具５の刃先５Ａ及び加工ワークＷに
は、０．２〜１．０Ｍｐａ(２〜１０ｋｇ／ｃｍ2)の範
囲内において、加工ワークや使用工具に適合した最適圧
力が供給される。また、その噴射温度も常温から零下１
５０℃の範囲内の適宜温度に調整されている。First, according to the cutting method of the present invention using nitrogen gas, the tool cutting edge 5A mounted on the spindle of the machine tool 1 is used.
Then, the nitrogen gas N is ejected from the ejection nozzle n. This nitrogen
The raw gas N supplies the cutting edge 5A of the tool 5 and the work W with an optimum pressure suitable for the work and the tool used within the range of 0.2 to 1.0 Mpa (2 to 10 kg / cm2). . Moreover, the injection temperature is below zero from room temperature.
The temperature is adjusted appropriately within the range of 50 ° C.

【００３６】しかして、窒素ガス雰囲気中での切削方法
によると、工具刃先５Ａや加工ワークＷは、低温・高圧
の窒素ガスＮにより冷却されて切削温度を抑える。これ
により、工具刃先の熱膨張を防いで高い加工精度を確保
するとともに、火災発生の危険がない。更に、工具刃先
５Ａや加工ワークＷは、窒素ガスＮにより、加工点の酸
素をなくして工具刃先５Ａや加工ワークＷの酸化を防止
する。更に、工具刃先５Ａや加工ワークＷを冷却した窒
素ガスＮは、全閉スプラッシュガードＳＧと、この吸引
回収器Ｋにより積極的に回収され、大気を汚染しない。However, according to the cutting method in the nitrogen gas atmosphere, the tool cutting edge 5A and the workpiece W are cooled by the low temperature and high pressure nitrogen gas N to suppress the cutting temperature. As a result, thermal expansion of the tool cutting edge is prevented to ensure high processing accuracy, and there is no risk of fire. Further, the tool blade tip 5A and the machining work W are prevented from oxidizing at the machining point by the nitrogen gas N to prevent the tool blade tip 5A and the machining work W from being oxidized. Further, nitrogen was cooled tool cutting edge 5A and workpiece W
The raw gas N is positively collected by the fully-closed splash guard SG and the suction collector K, and does not pollute the atmosphere.

【００３７】更に、本発明の窒素ガス中での金属材料等
の切削方法において、窒素ガスＮを使用すると、以下の
ように作用する。先ず、加工ワークＷに対し、工具５を
高速回転して加工すると、工具刃先５Ａが加工ワークＷ
との切削により、高温(５００℃以上)に加熱する。この
時、図１に示すように、吹出ノズルｎから刃先５Ａ及び
加工ワークＷに適合した０．２〜１．０Ｍｐａ(２〜１
０ｋｇ／ｃｍ2)の範囲内の最適圧力の窒素ガスＮが噴出
される。この窒素ガスＮにより、工具刃先５Ａ及び加工
ワークＷは、窒素ガスＮの雰囲気内にあって無酸素状態
を呈している。Further, in the method of cutting a metal material or the like in nitrogen gas of the present invention, when nitrogen gas N is used, it acts as follows. First, when the tool 5 is rotated at a high speed with respect to the workpiece W to be machined, the tool edge 5A is processed by the workpiece W.
It is heated to a high temperature (500 ° C or higher) by cutting with. At this time, as shown in FIG. 1, 0.2-1.0 Mpa (2-1
The nitrogen gas N having an optimum pressure within the range of 0 kg / cm 2) is jetted. Due to this nitrogen gas N, the tool blade edge 5A and the work W are in an atmosphere of nitrogen gas N and are in an oxygen-free state.

【００３８】上記無酸素状態において、工具刃先５Ａが
窒素ガスＮの雰囲気中にあり、加工熱で高温(５００℃
以上)に発熱していると、窒化現象の条件が整う。即
ち、図５に示すように、ワークＷの加工を行いながら、
工具刃先５Ａに、この工具金属に密着して窒化物Ｃが生
成される。この窒化物Ｃは、耐摩耗性に優れた窒化コー
ティング層となり、工具刃先５Ａを保護する。更に、始
めから刃先５Ａにコーティング層が形成されている工具
であれば、コーティング層が更に補強され、耐摩耗性が
向上する。この裏付けとして、工具刃先を観察すると、
工具寿命に到達しても刃先から火花が出ず、コーティン
グ層の欠落や、この部分に切屑等の溶着現象も発生しな
いことを確認した。上記コーティング層としては、超硬
コーティング層又は多層コーティングが適している。In the above-mentioned oxygen-free state, the tool edge 5A is in the atmosphere of nitrogen gas N, and the processing heat causes a high temperature (500 ° C.).
If the above heat is generated, the conditions for the nitriding phenomenon will be satisfied. That is, as shown in FIG. 5, while processing the work W,
Nitride C is formed on the tool edge 5A in close contact with the tool metal. The nitride C forms a nitride coating layer having excellent wear resistance and protects the tool cutting edge 5A. Furthermore, in the case of a tool in which the coating layer is formed on the cutting edge 5A from the beginning, the coating layer is further reinforced and wear resistance is improved. As evidence of this, when observing the tool edge,
It was confirmed that no sparks were emitted from the cutting edge even when the tool life was reached, and the coating layer was not missing and chips and other welding phenomena did not occur in this part. As the coating layer, a super hard coating layer or a multilayer coating is suitable.

【００３９】上記工具５及び刃先５Ａは、ワーク加工時
において、本来は刃先５Ａが高温にさらされ、この部分
の摩耗が始まると、切れ味が低下して更に発熱が促進し
て摩耗が進展すると云う、悪循環を引き起こして急激に
刃先５Ａが摩滅する。しかし、窒素ガス(Ｎ)下では、刃
先の高温部ほど、窒化が促進してその刃先５Ａが保護さ
れるため、急激な刃先の摩滅が起こらず、長時間の間安
定した切削性能が発揮される。[0039] the tool 5 and the cutting edge 5A, during workpiece machining, originally tip 5A is exposed to a high temperature, the wear of this portion begins, it referred to as sharpness progresses further heat generation and promotes wear decreases The cutting edge 5A is rapidly worn away by causing a vicious circle. However, under nitrogen gas (N), the blade
As previous high temperature portion, since the cutting edge 5A is protected promoted nitridation, does not occur attrition sharp cutting edge, stable cutting performance is exhibited during a long time.

【００４０】更に、窒化により刃先５Ａは、その表面に
表面硬化が生じるとともに、その表面の摩擦係数が低下
して滑りやすくなる。これにより、ワーク加工時におい
て、ワークＷとの間に切削抵抗の低下を来し、切削油を
使用しなくても潤滑効果が発揮される。このため、工具
寿命が長くなるとともに、加工面精度や切粉温度が改善
される。Further, the nitriding causes the surface of the cutting edge 5A to be hardened, and the coefficient of friction of the surface is lowered to make it slippery. As a result, the cutting resistance is reduced between the work W and the work W when the work is processed, and the lubricating effect is exhibited without using cutting oil. For this reason, the tool life is extended and the machining surface accuracy and the chip temperature are improved.

【００４１】上記切削性能を、図６に示す比較図により
説明する。先ず、工具寿命は、エアブローにおいて「〜
１０時間」であるのに対し、窒素ガスにおいて「５０〜
１００時間」に大きく延長した。また、加工面精度は、
エアブローにおいて「２Ｒｚ」であるのに対し、窒素ガ
スにおいて「１．２Ｒｚ〜１．５Ｒｚ」に大きく改善さ
れた。そして、加工時に発生する切粉温度は、エアブロ
ーにおいて「１０００℃」であるのに対し、窒素ガスに
おいて「８００℃以下」に改善された。The cutting performance will be described with reference to the comparative diagram shown in FIG. First, the tool life is "~
While it is 10 hours ", in the nitrogen gas," 50 ~
It was extended to 100 hours. The machined surface accuracy is
While it was "2Rz" in air blow, it was greatly improved to "1.2Rz to 1.5Rz" in nitrogen gas. The temperature of the chips generated during processing was "1000 ° C" in the air blow, but was improved to "800 ° C or less" in the nitrogen gas.

【００４２】次に、本発明による実施結果のデータを具
体的に説明する。図７はエンドミルＥＭの刃先を示し、
更に境界摩耗幅(Ｖｂ)と外周逃げ面摩耗を示している。
上記エンドミルＥＭを、図１に示す金属加工機械である
工作機械１の主軸３に工具５として取付け、吹出ノズル
ｎから窒素ガスＮを加工点へ噴射する。図８は、上記エ
ンドミルＥＭによるワーク加工した加工例を示してい
る。具体的には、鉄鋼材(Ｓ５５Ｃ)に対して、エンドミ
ル(φ１０)の表面に超硬コーティング(ＴｉＮ又はＴｉ
ＣＮ，ＴｉＡＬＮ)を付着し、このエンドミルを周速２
５〜１２５ｍ，Ｚ軸切込：５ｍｍ、ＸＹ切込：２ｍｍで
渦巻き外周加工が実施された。この時、吹出ノズルｎか
ら噴射圧は、０．４〜０．６Ｍｐａ(４〜６ｋｇ／ｃｍ
2)の範囲で調整された。Next, the data obtained as a result of the implementation of the present invention will be described in detail. FIG. 7 shows the cutting edge of the end mill EM,
Further, the boundary wear width (Vb) and the outer peripheral flank wear are shown.
The end mill EM, mounted as the tool 5 to the spindle 3 of the machine tool 1 is a metalworking machine shown in Figure 1, blow nozzle
Nitrogen gas N is injected from n to the processing point. FIG. 8 shows a processing example in which the work is processed by the end mill EM. Specifically, for steel materials (S55C), the surface of the end mill (φ10) has a super hard coating (TiN or TiN).
CN, TiALN ) is attached and the end speed of this end mill is set to 2
5 to 125 m, Z-axis incision: 5 mm, XY incision: 2 mm, and spiral outer circumference processing was performed. At this time, the injection pressure from the blowing nozzle n is 0.4 to 0.6 Mpa (4 to 6 kg / cm
Adjusted within the range of 2).

【００４３】図９は、上記エンドミルＥＭの刃先におけ
る「窒素濃度と摩耗」との関係を境界摩耗Ｖｂ：(切削
長１８ｍ時点)でグラフ化したものである。このグラフ
から、上記窒素ガス濃度が少なくとも９０％(酸素濃度
１０％)以上あれば、境界摩耗Ｖｂが８０から６０に減
少して窒素ガスの効果が現われている事を実証してい
る。FIG. 9 is a graph showing the relationship between "nitrogen concentration and wear" at the cutting edge of the end mill EM as a boundary wear Vb: (at a cutting length of 18 m). From this graph, it is verified that if the nitrogen gas concentration is at least 90% (oxygen concentration 10%) or more, the boundary wear Vb is reduced from 80 to 60 and the effect of nitrogen gas appears.

【００４４】次に、図１０は、上記エンドミルＥＭにお
けるコーティング層剥離テストを示し、ワークの切削長
（ｍ）と工具摩耗（μｍ）との関係を、窒素ガスとエア
ブローとの違いで比較した。上記剥離テストによると、
切削長１０ｍまでは、エアブローと窒素ガスとはほぼ同
一傾向の摩耗特性（５〜３５μｍ及び２０〜４０μｍ）
を示す。エアブローの場合は、切削長１５ｍで摩耗量６
０μｍとなり剥離する。しかし、窒素ガスの場合は、切
削長２０ｍでも摩耗量５２μｍに止まり、剥離しない。
切削長２５ｍでやっと摩耗量６０μｍとなり剥離するこ
とが実証される。Next, FIG. 10 shows a coating layer peeling test in the end mill EM, and the relationship between the cutting length (m) of the work and the tool wear (μm) was compared by the difference between nitrogen gas and air blow. According to the peel test,
Up to a cutting length of 10 m, wear characteristics of air blow and nitrogen gas are almost the same tendency (5-35 μm and 20-40 μm)
Indicates. In the case of air blow, the cutting length is 15 m and the wear amount is 6
It becomes 0 μm and peels off. However, in the case of nitrogen gas, even if the cutting length is 20 m, the wear amount remains at 52 μm and does not peel off.
It is proved that the abrasion amount becomes 60 μm at the cutting length of 25 m and the peeling occurs.

【００４５】続いて、図１１はエンドミルＥＭの周速
(ｍ)と摩耗量Ｖｂとの関係を示す摩耗テストである。こ
の図から、エアブローでは周速５０〜１００ｍにおい
て、摩耗量Ｖｂ；６０μｍ、５７μｍ、７５μｍの特性
曲線を示す。これに対して、窒素ガスでは、周速５０〜
１００ｍにおいて、摩耗量Ｖｂ；３０μｍ、１０μｍ、
２３μｍの特性曲線を示し、その摩耗量Ｖｂが極めて少
ないことを実証している。Next, FIG. 11 shows the peripheral speed of the end mill EM.
It is a wear test showing the relationship between (m) and the wear amount Vb. From this figure, the characteristic curves of the wear amount Vb; 60 μm, 57 μm, and 75 μm at the peripheral speed of 50 to 100 m in the air blow are shown. On the other hand, with nitrogen gas, the peripheral speed is 50-
At 100 m, wear amount Vb: 30 μm, 10 μm,
A characteristic curve of 23 μm is shown, demonstrating that the wear amount Vb is extremely small.

【００４６】続いて、図１２において、鉄鋼材（Ｓ５５
Ｃ）における窒素ブロー圧力とエンドミルＥＭの外周逃
げ面摩耗との関係のテスト結果を示している。窒素ブロ
ー圧力０Ｍｐａ(０ｋｇ／ｃｍ2)で２０μｍの摩耗量が
発生するのに対し、０．２Ｍｐａ(２ｋｇ／ｃｍ2)では
５μｍに減少し、０．４Ｍｐａ(４ｋｇ／ｃｍ2)では
２．５μｍの最少値を示した。その後、圧力の増加
「０．６Ｍｐａ(６ｋｇ／ｃｍ2)で４μｍ、０．８Ｍｐ
ａ(８ｋｇ／ｃｍ2)で３μｍ、１．０Ｍｐａ(１０ｋｇ／
ｃｍ2)で８μｍ」になる緩やかな特性曲線を示してい
る。上記特性曲線から、窒素ガスのブロー圧力は０．２
Ｍｐａ(２ｋｇ／ｃｍ2)〜１．０Ｍｐａ(１０ｋｇ／ｃｍ
2)の範囲内が最適値であることが実証された。上記デー
タの特性曲線は、他の金属材料においてもほぼ同一の特
性曲線を示した。Then, referring to FIG. 12, a steel material (S55
The test result of the relationship between the nitrogen blow pressure in C) and the outer flank wear of the end mill EM is shown. A wear amount of 20 μm is generated at a nitrogen blow pressure of 0 Mpa (0 kg / cm2), whereas it is reduced to 5 μm at 0.2 Mpa (2 kg / cm2) and a minimum value of 2.5 μm at 0.4 Mpa (4 kg / cm2). showed that. After that, the pressure increased to 4 μm at 0.8 MPa (6 kg / cm 2) and 0.8 MPa.
a (8 kg / cm 2) 3 μm, 1.0 Mpa (10 kg /
It shows a gradual characteristic curve of 8 μm in cm 2). From the above characteristic curve, the blowing pressure of nitrogen gas is 0.2.
Mpa (2 kg / cm2) to 1.0 Mpa (10 kg / cm
It was verified that the optimum value was within the range of 2). The characteristic curve of the above data showed almost the same characteristic curve in other metal materials.

【００４７】更に、図１３において、窒素ブロー温度と
エンドミルＥＭの外周逃げ面摩耗との関係のテスト結果
を示している。テストは、窒素ブロー温度をー３０℃〜
＋３０℃の範囲におけ金属材料別｛鉄系：Ｓ５５Ｃ，Ｓ
ＫＤ６１，ステンレス：ＳＵＳ３０４，アルミ材：Ａ５
０５２｝のエンドミルＥＭの外周逃げ面摩耗量ＶＢ：を
測定した。上記テスト結果によれば、各金属材料ともー
３０℃〜＋３０℃の温度範囲内で低い摩耗量ＶＢを示し
ている。ただ、鉄系材料(Ｓ５５Ｃ，ＳＫＤ６１)では、
＋３０℃で７０μｍ及び１００μｍと、急に摩耗量ＶＢ
の増加傾向にあることを示している。Further, FIG. 13 shows the test results of the relationship between the nitrogen blow temperature and the outer flank wear of the end mill EM. In the test, the nitrogen blowing temperature is -30 ℃
By metal material in the range of + 30 ℃ {Iron-based: S55C, S
KD61, Stainless steel: SUS304, Aluminum material: A5
The outer peripheral flank wear amount VB: of the end mill EM of No. 052} was measured. According to the above test results, each metal material exhibits a low wear amount VB within the temperature range of −30 ° C. to + 30 ° C. However, with iron-based materials (S55C, SKD61) ,
Abrasion amount VB of 70μm and 100μm at + 30 ° C
It shows that there is an increasing tendency.

【００４８】続いて、アルミニウム材の切削方法につい
ての具体的な実施例とその試験結果を説明する。本発明
の切削方法によるアルミ材の加工は、上記図１に示す工
作機械１の主軸３に装着された工具５の刃先５Ａに、吹
出ノズルｎから窒素ガスＮが噴出される。この窒素ガス
Ｎにより、工具の刃先５Ａ及び加工ワークＷ´には、
０．２〜１．０Ｍｐａ(２〜１０ｋｇ／ｃｍ2)の範囲内
において、その工具５及び加工ワークＷ´に適合した最
適圧力が供給される。また、その噴射温度も常温から零
下１５０℃の範囲内の適宜温度に調節される。Next, concrete examples of the method for cutting an aluminum material and the test results thereof will be described. In the processing of an aluminum material by the cutting method of the present invention, nitrogen gas N is jetted from the jet nozzle n to the cutting edge 5A of the tool 5 mounted on the spindle 3 of the machine tool 1 shown in FIG. With this nitrogen gas N, the blade edge 5A of the tool and the work W '
In the range of 0.2 to 1.0 Mpa (2 to 10 kg / cm2), the optimum pressure suitable for the tool 5 and the work W'is supplied. Also, the injection temperature is adjusted to an appropriate temperature within the range of room temperature to 150 ° C. below zero.

【００４９】先ず、アルミ材のワークＷ´に対し、工具
５を高速回転して加工すると、工具刃先５Ａがアルミ材
Ｗ´との切削により、高温(５００℃以上)に発熱する。
この時、図１に示すように、吹出ノズルｎから刃先５Ａ
及びアルミ材Ｗ´に適合した０．２〜１．０Ｍｐａ(２
〜１０ｋｇ／ｃｍ2)の範囲内の最適圧力の窒素ガスＮが
噴出される。この窒素ガスＮにより、工具刃先５Ａ及び
アルミ材Ｗ´は、窒素ガスＮの雰囲気内にあって無酸素
状態になっている。First, for a workpiece W'of aluminum material, a tool
When 5 is rotated at high speed and processed, the tool edge 5A generates heat at a high temperature (500 ° C. or higher) due to cutting with the aluminum material W ′.
At this time, as shown in FIG.
And 0.2 to 1.0 MPa (2 which is suitable for aluminum material W '
Nitrogen gas N having an optimum pressure within the range of 10 kg / cm2) is ejected. The nitrogen gas N causes the tool blade edge 5A and the aluminum material W'to be in an oxygen-free state in the atmosphere of the nitrogen gas N.

【００５０】上記無酸素状態において、工具刃先５Ａが
窒素ガスＮの雰囲気中にあり、加工熱で高温(５００℃
以上)に発熱しているから、窒化現象の条件が整う。即
ち、図１４(ａ)に示すように、工具刃先５Ａに、この工
具金属の表面に窒化物Ｃが生成される。この窒化物Ｃ
は、耐摩耗性に優れた窒化コーティング層となり、工具
刃先５Ａを保護する。In the above-mentioned oxygen-free state, the tool edge 5A is in the atmosphere of nitrogen gas N, and the processing heat causes a high temperature (500 ° C.).
Since the above heat is generated, the conditions for the nitriding phenomenon are satisfied. That is, as shown in FIG. 14A, the nitride C is formed on the surface of the tool metal at the tool edge 5A. This nitride C
Forms a nitride coating layer having excellent wear resistance and protects the tool blade edge 5A.

【００５１】これに対して、エアブローの雰囲気下でア
ルミ材Ｗ´を加工した工具刃先５Ａは、図１４(ｂ)に示
すように、工具金属の表面にアルミ材Ｗ´による構成刃
先Ｋ１が形成される。従って、工具刃先５Ａの切削性が
低下し、工具寿命、加工面精度、切粉温度等を悪化す
る。そのテスト結果を上記図６に示している。同一種類
の工具刃先５Ａに対して、一方はエアブロー冷却させ、
他方は窒素ガスによるブロー冷却させたものである。上
記測定結果によると、上記鉄鋼材による場合と、アルミ
ニウム材による場合とほぼ同一のデータが得られた。[0051] On the other hand, A in an atmosphere of air blow
As shown in FIG. 14 (b), the tool blade edge 5A formed by processing the lumi material W'has a component blade edge K1 made of the aluminum material W'on the surface of the tool metal. Therefore, the machinability of the tool edge 5A is deteriorated, and the tool life, processing surface accuracy, chip temperature, etc. are deteriorated. The test results are shown in FIG. 6 above. For the same type of tool edge 5A, one is air blow cooled,
The other is blow-cooled with nitrogen gas. According to the above measurement results, almost the same data as in the case of using the steel material and the case of using the aluminum material were obtained.

【００５２】上記工具５及び刃先５Ａは、一般的には、
アルミ加工時において、本来は刃先５Ａが高温にさらさ
れ、この部分の摩耗が始まると、切れ味が低下して更に
発熱が促進して磨耗が進展すると云う、悪循環を引き起
こして急激に刃先５Ａが摩滅する。しかし、窒素ガス
(Ｎ)下では、刃先の高温部ほど、窒化が促進してその刃
先５Ａが保護されるため、急激な刃先の摩滅が起こら
ず、長時間の間安定した切削性能が発揮される。Generally, the tool 5 and the cutting edge 5A are
When processing aluminum, the cutting edge 5A is originally exposed to high temperature, and when this part begins to wear, sharpness decreases, heat generation is further promoted, and wear progresses, causing a vicious circle and sharply cutting the cutting edge 5A. To do. But nitrogen gas
Under (N), the higher the temperature of the cutting edge , the more the nitriding is promoted and the cutting edge 5A is protected, so that sharp cutting edge wear does not occur and stable cutting performance is exhibited for a long time.

【００５３】特に、窒素ガスを使用した切削方法による
と、工具刃先５Ａは、低温・高圧の窒素ガスＮにより冷
却されて切削温度が抑えられる。これにより、工具刃先
の熱膨張を防いで高い加工精度を確保するとともに、無
酸素状態のために、火災発生の危険がない。更に、工具
刃先５Ａは、窒素ガスＮにより、加工点の酸素をなくし
て工具刃先５Ａの酸化を防止する。In particular, according to the cutting method using nitrogen gas, the tool cutting edge 5A is cooled by the nitrogen gas N of low temperature and high pressure to suppress the cutting temperature. As a result, thermal expansion of the tool edge is prevented to ensure high processing accuracy, and there is no danger of fire due to the oxygen-free state. Further, the tool blade tip 5A eliminates oxygen at the processing point by the nitrogen gas N to prevent the tool blade tip 5A from being oxidized.

【００５４】本発明の切削方法は、アルミ材の加工方法
に限定されない。例えば、アルミ材を窒化させるアルミ
材の窒化加工方法ともなる。上記アルミ材の窒化加工方
法の実施形態を、図１５、１６により説明する。先ず、
工作機械１の主軸３に装着された工具５の刃先５Ａで加
工されるアルミ材Ｗ´に、吹出ノズルｎを向けて配置す
る。吹出ノズルｎは主軸頭７等に取付けられている。The cutting method of the present invention is not limited to the method of processing an aluminum material. For example, it is also a method of nitriding an aluminum material for nitriding the aluminum material. An embodiment of the method for nitriding an aluminum material will be described with reference to FIGS. First,
The blowing nozzle n is arranged so as to face the aluminum material W ′ processed by the blade edge 5A of the tool 5 mounted on the spindle 3 of the machine tool 1. The blowout nozzle n is attached to the spindle head 7 or the like.

【００５５】上記吹出ノズルｎからの窒素ガスＮの噴射
温度は、常温から零下１５０℃の範囲内の適宜温度にて
使用されるように温度管理されている。上記温度管理装
置としては、クーリング装置が採用され、このクーリン
グ装置によりアルミ材Ｗ´に適合した最適温度に調節さ
れた窒素ガスＮが上記吹出ノズルｎに供給される。ま
た、窒素ガスＮの噴出圧力は、０．２〜１．０Ｍｐａ
(２〜１０ｋｇ／ｃｍ2)の範囲内において、アルミ材Ｗ
´に適合した最適圧力に調節されている。The injection temperature of the nitrogen gas N from the blow-out nozzle n is controlled so that it is used at an appropriate temperature within the range of normal temperature to 150 ° C. below zero. A cooling device is adopted as the temperature control device, and the nitrogen gas N adjusted to an optimum temperature suitable for the aluminum material W ′ is supplied to the blowout nozzle n by the cooling device. The jet pressure of the nitrogen gas N is 0.2 to 1.0 MPa.
Within the range of (2 to 10 kg / cm2), aluminum material W
It is adjusted to the optimum pressure that matches

【００５６】本発明の切削方法は、アルミ材Ｗ´に対
し、工具５を高速回転して加工すると、工具刃先５Ａが
アルミ材Ｗ´との切削により、高温(５００℃以上)に発
熱する。この時、図１５に示すように、吹出ノズルｎか
らアルミ材Ｗ´に対して、これに適合した０．２〜１．
０Ｍｐａ(２〜１０ｋｇ／ｃｍ2)の範囲内の最適圧力の
窒素ガスＮが噴出される。この窒素ガスＮにより、アル
ミ材Ｗ´は、窒素ガスＮの雰囲気内にあって無酸素状態
を呈している。In the cutting method of the present invention, when the tool 5 is rotated at a high speed on the aluminum material W ', the tool edge 5A generates heat at a high temperature (500 ° C or more) due to the cutting with the aluminum material W'. At this time, as shown in FIG. 15, from the blowout nozzle n to the aluminum material W ′, 0.2 to 1.
Nitrogen gas N having an optimum pressure within the range of 0 Mpa (2 to 10 kg / cm 2) is ejected. Due to the nitrogen gas N, the aluminum material W ′ is in an atmosphere of the nitrogen gas N and is in an oxygen-free state.

【００５７】上記無酸素状態において、アルミ材Ｗ´が
窒素ガスＮの雰囲気内にあり、加工熱で高温(５００℃
以上)に発熱しているから、窒化現象の条件が整う。即
ち、図１５に示すように、アルミ材Ｗ´の表面に窒化物
Ｃ(ＡＬＮ)が生成される。この窒化物Ｃは、工具刃先５
Ａによりすぐさま切削されて、ボロボロの切粉Ｃ´とな
って、下方へ落下する。これにより、ボロボロの切粉Ｃ
´は、吸引式の切粉回収パイプＰにより完全に回収され
る。上記ボロボロの切粉Ｃ´は、図１６(ａ)に示すよう
に、米粒状を呈している。しかし、エアブローや他の冷
却方式の切粉Ｃ”は、図１６(ｂ)に示すように、連続し
たくさり状を呈している。In the above-mentioned oxygen-free state, the aluminum material W'is in an atmosphere of nitrogen gas N and is heated to a high temperature (500 ° C.) by processing heat.
Since the above heat is generated, the conditions for the nitriding phenomenon are satisfied. That is, as shown in FIG. 15, nitride C (ALN) is produced on the surface of the aluminum material W '. This nitride C is a tool edge 5
Immediately cut by A, it becomes broken chips C'and falls downward. As a result, the broken chips C
′ Is completely recovered by the suction type chip recovery pipe P. As shown in FIG. 16 (a), the above-mentioned tattered chips C ′ have a rice grain shape. However, the chips C ″ of the air blow and other cooling methods have a continuous wedge shape as shown in FIG. 16 (b).

【００５８】尚、本発明の切削方法に使用される各種工
具に、窒素ガスＮを供給するためのセンター孔ｈを明け
た図２の第２実施形態について、その特別の作用、効果
を確認した。工具の具体例については図１７(ａ)、
(ｂ)、(ｃ)に紹介する。(ａ)は正面フライス、(ｂ)はエ
ンドミル、(ｃ)はボールエンドミルの各工具断面を示し
ている。The special actions and effects of the second embodiment of FIG. 2 in which the center hole h for supplying the nitrogen gas N is opened in various tools used in the cutting method of the present invention were confirmed. . 17A for a concrete example of the tool,
Introduce to (b) and (c). (a) is a face mill, (b) is an end mill, and (c) is a ball end mill.

【００５９】上記センター孔ｈに窒素ガスＮを供給する
方法によると、特に下記の効果が発揮されることを確認
した。 （１）工具刃先の位置に開口するセンター孔から刃先に
直接的に窒素ガスを噴射できる。このため、最少限の窒
素ガスの流量でも最大の作用、効果を発揮させられ、ラ
ンニングコストの低減と窒素ガス生成装置の小型化が図
れる。 （２）窒素ガスが刃先のコーティング層に吸着、吸引さ
れて、新しい窒化層を生成するから、コーティング層の
保護作用が一層発揮される。 （３）工具の刃先に対する酸化防止と、冷却作用が十分
に発揮されるから、刃先の温度上昇を８００℃〜９００
℃以下に抑えられ、刃先の長寿命化を図ることができ
る。It has been confirmed that the following effects are particularly exhibited by the method of supplying the nitrogen gas N to the center hole h. (1) Nitrogen gas can be jetted directly from the center hole opened at the position of the tool blade to the blade edge. Therefore, the maximum action and effect can be exhibited even with the minimum flow rate of nitrogen gas, and the running cost can be reduced and the nitrogen gas generator can be downsized. (2) Nitrogen gas is adsorbed and sucked into the coating layer at the cutting edge to form a new nitride layer, so that the protective action of the coating layer is further exerted. (3) The temperature rise of the cutting edge is 800 ° C to 900 ° C because the cooling effect is sufficiently exhibited and the oxidation of the cutting edge of the tool is exerted.
It can be suppressed to ℃ or less, and the life of the cutting edge can be extended.

【００６０】本発明の切削方法は、酸化防止、冷却作用
を効果的に発揮することから、チタン金属材やマグネシ
ウム金属材の切削加工時において、加工点で発熱する金
属材に対して無酸素状態とし、発火現象を抑制する作
用、効果があることも確認された。Since the cutting method of the present invention effectively exerts the antioxidation and cooling effects, it is in an oxygen-free state with respect to a metal material which generates heat at the processing point during the cutting of titanium metal material or magnesium metal material. It was also confirmed that it has an action and an effect of suppressing the ignition phenomenon.

【００６１】本発明による窒素ガス中での金属材料等の
切削方法は、上述した工作機械１に限定されず、旋盤や
歯切盤、研磨盤等の他、細い孔を明ける穿孔盤やライン
化された自動加工ラインにも広く適用できる。旋盤にお
ける実施形態を図１８に示している。窒素ガスのブロー
は図示のように吹出ノズルｎ´によっても良いし、バイ
ト内にセンター孔ｈをあけて、ここから刃先供給しても
良い。更に、切削対象となる金属材料は、上記数例の実
施形態に限定されず、窒素ガスが持つ特有の作用、効果
は、その特定金属材料に対しても予想される通りのもの
となる。このことは、非金属材料である樹脂材やセラミ
ック材の加工ワークにおいても、同様な作用、効果が予
想される通りに発揮される。The method of cutting a metal material or the like in nitrogen gas according to the present invention is not limited to the machine tool 1 described above, and may be a lathe, a gear cutting machine, a polishing machine, etc. It can also be widely applied to automated processing lines. An embodiment of a lathe is shown in FIG. The blowing of the nitrogen gas may be performed by a blowing nozzle n ′ as shown in the drawing, or a center hole h may be formed in the cutting tool and the cutting edge may be supplied from here. Further, the metal material to be cut is not limited to the above-mentioned several embodiments, and the unique action and effect of nitrogen gas are as expected for the particular metal material. This can be achieved as expected even in the case of processing workpieces made of non-metal material such as resin material and ceramic material.

【００６２】[0062]

【発明の効果】本発明の請求項１によると、ワーク加工
において、切削工具の刃先コーティング層は、チタンナ
イトライド(ＴｉＮ)又はチタンカーボンナイトライド
(ＴｉＣＮ)又はチタンアルミナイトライド(ＴｉＡＬＮ)
に特定し、このコーティング層には、窒素ガスのガス濃
度９０％以上の雰囲気と、窒素ガスの噴射温度をー３０
℃〜＋３０℃の温度範囲内と、窒素ガスの噴射圧力を
０．２〜１．０Ｍｐａ(２〜１０ｋｇ／ｃｍ2)と、刃先
切削温度５００℃以上との加工温度条件のもとにその表
面を窒化修復されながらワークを切削加工するから、切
削工具の刃先コーティング層表面の窒化処理が確実に実
行・教化できる。 According to the first aspect of the present invention, the work machining.
The cutting edge coating layer of the cutting tool is
Itride (TiN) or titanium carbon nitride
(TiCN) or titanium aluminum nitride (TiALN)
In particular, this coating layer contains a gas concentration of nitrogen gas.
90% or more atmosphere and nitrogen gas injection temperature -30
Within the temperature range of ℃ ~ +30 ℃ and the injection pressure of nitrogen gas
0.2 to 1.0 Mpa (2 to 10 kg / cm2) and cutting edge
Under the processing temperature condition of cutting temperature 500 ℃ or more, the table
Since the work is cut while the surface is nitrided and repaired,
The nitriding treatment on the surface of the cutting edge coating layer of the cutting tool can be performed reliably
Can be taught and educated.

【００６３】上記裏付として、工具刃先を観察すると、
工具寿命に到達しても刃先から火花が出ず、コーティン
グ層の欠陥やこの部分に切屑等の溶着現象も発生しな
い。窒素ガスの噴射条件を上記のように設定して行うこ
とで、窒素ガスを無駄なく効率的に噴射でき、金属材料
等の加工能率と工具の寿命を合理的に長くすることがで
きる。 As a backing, when observing the tool edge,
Even if the tool life is reached, no sparks will be emitted from the cutting edge,
Defects in the weld layer and welding phenomena such as chips do not occur in this area.
Yes. Do this by setting the nitrogen gas injection conditions as described above.
With this, nitrogen gas can be efficiently injected without waste, and metal materials
It is possible to reasonably lengthen the machining efficiency and tool life.
Wear.

【００６４】本発明の請求項２によると、窒素ガスを切
削加工直前のアルミニウム表面に噴射して窒化物層(Ａ
ＬＮ)を生成し、この窒化物層を切削加工するから、ア
ルミニウム表面の窒化物層(ＡＬＮ)は、切削工具により
すぐさま切削されてボロボロの切粉となって落下し吸引
回収できる。同時に、切削工具の刃先コーティング層表
面の窒化処理が確実に実行・教化できる。 According to claim 2 of the present invention, the nitrogen gas is turned off.
A nitride layer (A
LN) is generated and this nitride layer is cut,
The nitride layer (ALN) on the surface of aluminum is
Immediately cut into broken chips that fall and suck
Can be collected. At the same time, the cutting edge coating layer surface of the cutting tool
The surface nitriding treatment can be reliably performed and taught.

【００６５】上記請求項３によると、金属材料がチタン
金属材やマグネシウム金属材の発火性材料であるから、
これら発火性材料への窒素ガスの噴射で無酸素状態とな
り、発火性材料の加工点の冷却、酸化防止作用(発火防
止作用)が働き、加工点の温度を低下させるとともに、
無酸素状態で発火現象を完全に抑制することができる。
従って、発火性材料を高い安全性のもとに、効率良く、
高精度に加工できる。 [0065] According to the third aspect, the metal material is titanium
Because it is a flammable material such as metal or magnesium metal,
The injection of nitrogen gas to these flammable materials puts them in anoxic state.
, Cooling of the processing point of the flammable material, oxidation prevention function (ignition prevention
(Stop action) works to lower the temperature at the processing point,
The ignition phenomenon can be completely suppressed in the anoxic state.
Therefore, it is possible to efficiently and efficiently use ignitable materials with high safety.
Can be processed with high precision.

【００６６】上記請求項４によると、ワークが樹脂材や
セラミック材の非金属材料であっても、切削工具の刃先
コーティング層表面の窒化処理が確実に実行・教化でき
る。 According to the above-mentioned claim 4, the work is made of a resin material or
Cutting edge of a cutting tool even if it is a non-metallic material such as a ceramic material
Nitriding treatment on the surface of the coating layer can be reliably performed and taught.
It

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明に使用される加工機械の第１実施形態を
示し、加工機械となる工作機械の正面図及び要部の部分
図である。FIG. 1 shows a first embodiment of a processing machine used in the present invention, and is a front view and a partial view of a main part of a machine tool serving as the processing machine.

【図２】本発明に使用される加工機械の第２実施形態を
示し、加工機械となる工作機械の正面図及び要部の部分
図である。FIG. 2 shows a second embodiment of a processing machine used in the present invention, and is a front view and a partial view of a main part of a machine tool serving as the processing machine.

【図３】本発明の切削方法に使用される窒素ガス生成装
置の第１実施形態のブロック線図である。FIG. 3 is a block diagram of a first embodiment of a nitrogen gas generator used in the cutting method of the present invention.

【図４】本発明の切削方法に使用される窒素ガス生成装
置の第２実施形態のブロック線図である。FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment of a nitrogen gas generator used in the cutting method of the present invention.

【図５】本発明の切削方法により窒化された工具刃先の
断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a tool cutting edge nitrided by the cutting method of the present invention.

【図６】本発明の切削方法による窒素ガスブローと、従
来方法によるエアブローとの性能比較した性能特性図で
ある。FIG. 6 is a performance characteristic diagram showing a performance comparison between nitrogen gas blowing by the cutting method of the present invention and air blowing by the conventional method.

【図７】本発明の切削方法の実加工に使用したエンドミ
ルの刃先図である。FIG. 7 is a cutting edge diagram of an end mill used for actual machining in the cutting method of the present invention.

【図８】本発明の切削方法の実加工に使用したワークと
加工経路を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a work and a machining path used for actual machining in the cutting method of the present invention.

【図９】本発明の切削方法による窒素濃度と工具の境界
摩耗量との特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram of nitrogen concentration and boundary wear amount of a tool according to the cutting method of the present invention.

【図１０】本発明の切削方法による切削長とコーティン
グ層の摩耗との特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram of the cutting length and the wear of the coating layer by the cutting method of the present invention.

【図１１】本発明の切削方法によるハイスコーティング
エンドミルの周速と摩耗量との特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram of peripheral speed and wear amount of a high speed coating end mill manufactured by the cutting method of the present invention.

【図１２】本発明の切削方法による窒素ブロー圧力とエ
ンドミル外周逃げ面の摩耗特性図である。FIG. 12 is a diagram showing the nitrogen blow pressure and wear characteristics of the outer peripheral flank of the end mill according to the cutting method of the present invention.

【図１３】本発明の切削方法による窒素ブロー温度とエ
ンドミル外周逃げ面の摩耗特性図である。FIG. 13 is a diagram showing the nitrogen blow temperature and the wear characteristics of the outer peripheral flank of the end mill according to the cutting method of the present invention.

【図１４】本発明の切削方法によるアルミニウム材を切
削時の工具刃先と、従来方法による工具刃先の断面図で
ある。FIG. 14 is a cross-sectional view of a tool edge when cutting an aluminum material by the cutting method of the present invention and a tool edge by a conventional method.

【図１５】本発明の切削方法によるアルミニウム材の表
面窒化方法の作用説明図である。FIG. 15 is an operation explanatory view of the surface nitriding method of an aluminum material by the cutting method of the present invention.

【図１６】上記図１５によって切削されたアルミニウム
材と、従来方法によるアルミニウム材の切粉片の切粉図
である。16 is a chip diagram of the aluminum material cut according to FIG. 15 and a chip of the aluminum material by the conventional method.

【図１７】各工具にセンター孔を明けた具体例の断面図
である。FIG. 17 is a sectional view of a specific example in which a center hole is formed in each tool.

【図１８】旋盤への本発明の実施形態を示す概念図であ
る。FIG. 18 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention for a lathe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１……工作機械、３……主軸、５……工具、５Ａ……工
具の刃先、５Ｂ……センター孔、７……主軸頭、１０Ａ
……不燃性ガス生成装置、１０Ｂ……不活性ガスボン
ベ、１０，２０・……窒素ガス生成装置、Ｃ……窒化
物、Ｃ´……ボロボロの切粉、Ｅ，Ｅ１……圧縮空気
源、ＥＣ……空気圧縮機、Ｅ１，Ｅ２……ドライエア、
ＥＭ……エンドミル、Ｆ……フィルタ部材、Ｆ１……水
分除去フィルタ、Ｎ……窒素ガス、Ｇ……不燃性ガス、
Ｈ……電熱ヒータ、ＨＰ……増圧手段、ｈ・・・・・・センタ
ー孔、Ｋ……吸引回収器、ｎ，ｎ´……吹出ノズル、Ｐ
……加工点、Ｑ……流量計、Ｒ……濾過要素、ＳＧ……
全閉スプラッシュガード、Ｖ１，Ｖ３……開閉弁、Ｖ
２，Ｖ４……絞り弁、Ｖ５……逆止弁、Ｖｂ……境界摩
耗幅、Ｗ……加工ワーク、Ｗ´……アルミ材。1 ... Machine tool, 3 ... Spindle, 5 ... Tool, 5A ... Tool edge, 5B ... Center hole, 7 ... Spindle head, 10A
...... Incombustible gas generator, 10B ・ ・ ・ Inert gas cylinder 10,20, ... Nitrogen gas generator, C …… Nitride, C '…… Battered chips , E, E1 …… Compressed air source, EC: Air compressor, E1, E2: Dry air,
EM ... End mill, F ... Filter member, F1 ... Water removal filter, N ... Nitrogen gas, G ... Incombustible gas,
H ... Electric heater, HP ... Pressure increasing means, h ... Center hole, K ... Suction and recovery device, n, n '... Blow-out nozzle, P
…… Processing point, Q …… Flowmeter, R …… Filtration element, SG ……
Fully closed splash guard, V1, V3 ... Open / close valve, V
2, V4: throttle valve, V5: check valve, Vb: boundary wear width, W: machined work, W ': aluminum material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平9−329485 (32)優先日 平成９年11月13日(1997．11．13) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） 早期審査対象出願 (56)参考文献 特開 昭59−224221（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−102844（ＪＰ，Ａ) 実公 昭44−19513（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 11/10 C23C 8/24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 9-329485 (32) Priority date November 13, 1997 (November 13, 1997) (33) Country of priority claim Japan (JP) Applications subject to accelerated examination (56) References JP-A-59-224221 (JP, A) JP-A-63-102844 (JP, A) JP-A-44-19513 (JP, Y1) (58) Fields investigated (Int .Cl. ⁷ , DB name) B23Q 11/10 C23C 8/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 加工機械の加工部には切削工具が装着さ
れ、ワークを加工する上記切削工具の刃先又はこの周辺
空間に窒素ガスを吹出ノズル又は切削工具内に貫通させ
た供給孔から噴射して無酸素状態の雰囲気とするととも
に、上記切削工具の刃先は５００℃以上の加工温度状態
にてワークを切削し、上記切削工具はその刃先に超硬の
コーティング層が形成さけたものが使用され、上記窒素
ガスは空気中の窒素ガスを濃縮回収する窒素ガス生成装
置により生成されたものが使用され、ワークの切削を行
う窒素ガス雰囲気中での金属材料等の切削方法におい
て、上記切削工具のコーティング層は、チタンナイトラ
イド(ＴｉＮ)又はチタンカーボンナイトライド(ＴｉＣ
Ｎ)又はチタンアルミナイトライド(ＴｉＡLＮ)に限定さ
れ、上記コーティング層は、窒素ガスのガス濃度９０％
以上の雰囲気と、窒素ガスの噴射温度をー３０℃〜＋３
０℃の温度範囲内と、窒素ガスの噴射圧力を０．２〜
１．０Ｍｐａ(２〜１０ｋｇ／ｃｍ2)と、刃先切削温度
５００℃以上との加工温度条件のもとにその表面を窒化
修復されながらワークを切削加工することを特徴とする
窒素ガス雰囲気中での金属材料等の切削方法。1. A cutting tool is attached to the processing part of the processing machine.
The cutting edge of the above-mentioned cutting tool that processes the workpiece or its surroundings
Let the nitrogen gas penetrate the space into the blowing nozzle or cutting tool.
It is also possible to inject it from the supply hole to create an oxygen-free atmosphere.
In addition, the cutting edge of the above cutting tool is at a processing temperature of 500 ° C or higher.
The work is cut with, and the cutting tool is
The one without the coating layer is used.
The gas is a nitrogen gas generator that concentrates and recovers nitrogen gas in the air.
The workpiece generated is used to cut the workpiece.
Smell for cutting metal materials in nitrogen gas atmosphere
The coating layer of the cutting tool is titanium nitride.
Id (TiN) or titanium carbon nitride (TiC)
N) or titanium aluminum nitride (TiALN)
The coating layer has a gas concentration of nitrogen gas of 90%.
The above atmosphere and the injection temperature of nitrogen gas are set to -30 ° C to +3.
Within the temperature range of 0 ° C, and the injection pressure of nitrogen gas is 0.2 to
1.0MPa (2-10kg / cm2) and cutting temperature of cutting edge
Nitriding the surface under the processing temperature condition of 500 ℃ or more
Characterized by cutting the work while being restored
A method of cutting metallic materials in a nitrogen gas atmosphere. 【請求項２】 上記ワークがアルミニウム材であるとき
は、上記窒素ガスを切削加工直前のアルミニウム表面に
噴射して窒化物層(ＡＬＮ)を生成し、この窒化物層を切
削加工することを特徴とする請求項１記載の窒素ガス雰
囲気中での金属材料等の切削方法。2. When the work is an aluminum material
On the aluminum surface just before cutting
Generate a nitride layer (ALN) by spraying and cut this nitride layer.
A method of cutting a metal material or the like in a nitrogen gas atmosphere according to claim 1, which is characterized by cutting. 【請求項３】 上記ワークは、チタン金属材やマグネシ
ウム金属材の発火性材料であることを特徴とする請求項
１記載の窒素ガス雰囲気中での金属材料等の切削方法。3. The work is made of titanium metal or magnesia.
Claims characterized by being an ignitable material of um metal material.
The method for cutting a metal material or the like in the nitrogen gas atmosphere according to 1 . 【請求項４】 上記ワークは、樹脂材やセラミック材の
非金属材料であることを特徴とする請求項１記載の窒素
ガス雰囲気中での金属材料等の切削方法。4. The work is made of a resin material or a ceramic material.
The method for cutting a metal material or the like in a nitrogen gas atmosphere according to claim 1, which is a non- metal material.