高效率的车削及刀具
用于车削（主要是使材料旋转，用固定的刀具进行切削）的机床，正逐步从此前的CNC车床向CNC复合机床过渡。因此，如图1所示的刀具正在进行开发，这种刀具具有可安装于CNC复合机床主轴上的锥柄，而且，可利用主轴的旋转功能任意改变刀头导角以及多个刀片。车刀种类的压缩、以及切削的高効率化有望得以实现。
图1 具有分度头功能的CNC复合加工机用车刀（三菱材料工具）
CNC复合机床具有使刀具旋转的主轴，可实现同时利用材料的旋转的“立式车铣”。在车削时刀具一直抵在被切削材料上（连续切削），但在立式车铣时，刀具的切削刃是断续地抵在被切削材料上（断续切削），在切屑的处理以及降低热影响等方面较为有利。
如图2所示，是一种可提高车削效率的刀具。虽然采用的是可进行高速进给切削的外径车削用刀头，但平均每转进给量可取高达2.5mm左右的值。
图2 高速进给切削式外径车削刀头（东芝泰珂洛）
高性能的立铣刀及切削技术
自高速铣削技术得到确立以来，高硬度钢切削得以普及，现在已能通过切削进行最终精加工。其结果是，立铣刀在要求实现高效率化的同时，还要求达到1μm以下的新领域的较高加工精度等，此类多样化开发目前正在进行。通过采用此类刀具，有望实现新的高效率切削加工。
以图3为例，这是一种旨在实现高速进给切削的圆弧半径立铣刀。可针对从铸铁到预硬钢（Prehardened Steel，HRC40程度）的被切削材料，以0.5～0.8（mm/刃：刀具直径为40～125mm，进刀量：2～3mm）的高速进给切削方式进行加工。切削刃边缘部位的刚性较高，即使对凸缘构造的端面等也能稳定地进行切削，具有可进行倾斜、螺旋形刀具轨迹切削的多向切削功能。
图3 高速进给切削式立铣刀（日本OSG）nextpage
针对加工对象的不同产品类别，也有最佳的刀具方案提出。例如：可进行模具部件上较为多见的凹槽及孔穴的高速铣削的刀具、适用于汽车部件中的缸体的铸铁材料的刀具等。图4是具有cBN烧结体八角形刀片的铣刀，可借助负角切削刃（刀口角度为钝角）进行16角切削。上述两种刀具均有望实现高速切削及较长使用寿命下的加工。
图4 具有八角形cBN烧结体刀片的铣刀（三菱材料工具）
在多见于模具成形部位的曲面形状的切削方面，采用球头立铣刀是普遍的做法，但现在要求进一步实现高效率化、高精度化及长寿命化，具有双刃以上的多刃刀具已开始市售。例如，图5为3刃的球头立铣刀。如果刃的数目多，则在平均每把刃的进给量相同的情况下，进给速度必然提高，在缩短加工时间上较为有利，并且有望获得刀具磨耗量（后刀面磨耗量）小的效果。
图5 3刃涂层超硬合金球头立铣刀（日进工具）
以往的球头立铣刀具有切削刃中心部位，这成为一个弱点。由于中心部位是刀具旋转的中心，因而没有切削刃的移动，对切削起不到作用。因此，会引起精加工面粗糙度以及刀具寿命的下降。日本理化学研究所开发出了无中心刃的cBN烧结体球头立铣刀，并已确认在切削精度方面较为有利。图6为市售的无中心刃的4刃涂层超硬合金球头立铣刀，采用这种立铣刀实现高精度精加工面的例子如图7所示。今后，预计5轴控制加工中心、CNC复合加工机等将会普及，有意地不用立铣刀的中心部位、而较多利用外周刃的切削将成为主要方式，因此，可以想象此类立铣刀将成为主流。
图6 去除了中心刃的4刃球头立铣刀（日本优能工具（unio Tool））
图7 有中心刃与无中心刃的切削面对比（日本优能工具）
新材料及切削技术：航空器部件
IMTS2008（美国国际生产技术展，通称芝加哥展）展会上美国波音公司（Boeing）的展台。介绍了包括许多航空器部件及刀具在内的加工技术、以及航空器相关资料等。全球性需求增长使得部件生产有望扩大的航空器与汽车相比，其部件个数较多，复杂形状的一体部件较多。主要的机体部件均为薄长型，从坯料到特定形状的切削占了加工任务的大半。
坯料方面，不仅较多采用铝合金及钛合金等，而且为了实现机体轻量化、高强化及高刚性化的效果，目前正在导入纤维强化复合材料。例如，B787的主翼、尾翼及机体全部采用CFRP（碳纤维强化复合材料），加工方法主要是修整以及开孔加工。CFRP为质地较硬、且叠加了被切削性不同的层的构造，抑制因切削导致的内部剥离及毛刺等成为关键。另一方面，适用于航空器部件加工的刀具及切削条件已预先确定，对此的采用及变更必需得到批准。
例如，图11所示为采用切削刃交换式多刃立铣刀切削钛合金时的状况、以及切削条件。要求在具有高速高功率的5轴控制加工中心、支持高效率以及较长刀具使用寿命的立铣刀及切削条件下进行加工。图12为铝合金用切削刃交换式立铣刀。为刀柄一体式，且具有切削刃边缘较长的刀片形状，可应对高速旋转时离心力的两处密配合螺栓的紧固方式等，具有许多独创性。采用重视高速度及高切屑排出量的外观设计，可达到毎分钟2800m的切削速度、毎分钟1万mL左右的切屑排出量。
图8 航空器部件（钛合金）切削的情景（牧野铣刀制作所）nextpage
图9 铝合金造部件用的切削刃交换式铣刀（三菱材料工具）
图13所示为采用金刚石烧结体切削刃的立铣刀切削CFRP的例子。切削254m后仍未见产生毛刺。这种立铣刀安装在分体式热套支架上，热套在刀柄部位的部分无法拆装，通过重磨，可将切削刃部位的偏斜精度、刃排列精度控制在数μm以内。
图10 CFRP切削用金刚石烧结体立铣刀（美国MegaDiamond）
新材料及切削技术：新石墨电极
随着高速铣削技术被开发出来，高硬度钢也能进行切削了，放电加工的适用范围变窄。近年来，开发出了配备支持石墨电极的新放电电源的CNC放电加工机，同时还开发出了具有μm级超微粒子组织的放电用石墨电极。这样一来，在以往石墨电极材料条件下难以实现的薄壁、锐利边缘形状的切削成为可能，而且还有望实现电极消耗量降低、以及放电加工面精度的提高。
最新的石墨材料为磨料物资的烧结体，预计其高硬度会造成刀具迅速磨耗。例如，图14所示为超微结晶金刚石涂层与涂层超硬合金的对比例，普通的涂层超硬合金立铣刀能看到磨耗程度迅速加深。金刚石涂层超硬合金立铣刀方面，最初由于金刚石粒径的微细化难以实现，便在做了涂层之后用金刚石砂轮进行研磨加工。因此，制造成本增高，尽管性能优良，但在生产一线的应用却进展迟缓。就在此时，微细金刚石层的涂层技术被开发出来，金刚石涂层超硬合金立铣刀的成本大幅降低，开始迅速推广。
图11 超微结晶金刚石涂层与涂层超硬合金的对比（日本OSG）
通过新式超微结晶金刚石涂层制成的超硬合金立铣刀的切削刃部位，其边缘极其锐利。与以往的金刚石涂层超硬合金进行对比，差别显而易见。适用于如图16所示留有壁厚0.3mm的薄壁形状的放电用电极的加工。
图12 留有0.3mm薄壁的电极事例（日进工具）
此外，具有金刚石切削刃的立铣刀也颇受关注，它使小型部件的超微细加工成为可能。
