光学ガラスのエンドミル切削において切れ刃稜線の粗さが脆性損傷に及ぼす影響

摘要

一般に、ボールエンドミルによりガラスなどの脆性材料を曲面切削する場合、脆性破壊を抑制するために切れ刃稜線の輪郭は平滑であるべきと考えられている。確かに、PCD（多結晶ダイヤモンド）コート付超硬合金製ボールエンドミルを用いて切削を行うと図1および図2に示すようにPCDコートの粒度（表面粗さ）により脆性破壊の規模が拡大することが確認できる．脆性破壊に対して刃先の先端丸みを無視して切れ刃稜線の輪郭粗さによる影響のみを考慮すると，材料除去過程において切れ刃稜各点で切込みが変化し切れ刃近傍の材料中に不均一な応力場が生成されるために脆性破壊が発生すると考えられる．この影響については、現在においても詳細な議論はなされておらず、輪郭粗さの振幅や周期、形状などの輪郭形状の諸特性と一刃送りや切削速度などの切削特性による影響を定量的に評価すべきと考えられる。仮に、脆性破壊が発生しない輪郭粗さの条件が明らかにされた場合、その知見が総形切削による微細構造の仕上げ面上への生成が可能になるなど新しい応用技術への発展が期待される。以上の背景から，本研究では切れ刃稜線上に一定周期の三角波状微細構造を生成した一枚刃の単結晶ダイヤモンド製小径ボールエンドミルを用いてソーダライムガラスに対して切削試験を行い、切れ刃稜線の輪郭形状による脆性破壊への影響について検証した。その結果、特定の輪郭形状で脆性破壊が抑制されることを確認した。本稿では，切削試験の概要と試験結果を説明し，切削試験で示された抑制効果の原因について議論する．