JP2000052127A

JP2000052127A - エンドミル

Info

Publication number: JP2000052127A
Application number: JP10372007A
Authority: JP
Inventors: Shigeyasu Yoshitoshi; 成恭吉年
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【目的】切り屑排除が問題となりやすい多刃強ねじれ
のエンドミルにおいて、切り屑排出を円滑にし、切削振
動等を防止して、切削性を高め、溝切削等の重切削に適
し、かつ工具寿命が長く仕上げ切削にも適用可能な優れ
たエンドミルを提供することを目的とする。【構成】外周にねじれた切れ刃を有するエンドミルに
おいて、外周切れ刃に直角方向断面の刃溝面形状が、す
くい面から刃底を経て隣接する切れ刃の三番面に至る形
状曲線上の任意の３点により定義される円の中心が全て
該形状曲線の外側にある連続した凹曲線をなす刃溝から
なるエンドミル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、工作機械で用いる主
として鋼材あるいは金属材料切削用のエンドミルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】荒加工に用いるエンドミルは、切削作用
によって生じる多量の切り屑をスムーズに排出できる切
り屑スペースと、切込み量に比例して大きくなる切削カ
に耐える工具強度を併存している必要があり、一般に刃
数の少ない２枚刃エンドミルが用いられる。また仕上げ
用としては切りくず処理に関するよりも切れ味の維持が
問題であるため４枚刃エンドミルや多刃エンドミルが用
いられるのである。一方、エンドミルは総じて細長形状
であり、工具強度的に弱いものであって、特に荒加工へ
の適用が問題となりがちであるが、これの改善には多く
の工夫がある。例として、特開平７−１７８６１２号公
報。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】一般にエンドミルの
刃形は、すくい面、刃底、背面、逃げ面を含むランド幅
の各要素で構成されるが、このうち背面はランド幅を補
強する目的から凸円弧状のふくらみをもつようになされ
る。これは刃溝を狭くし、刃底の丸みが小さくなって切
りくずが無理矢理曲げられ、むだな切削抵抗を発生させ
る原因となっていた。特に、荒加工の例として溝切削の
時には、自ら作った両側面が壁となり一層切りくず排出
性が刃形に左右される。溝切削のように大量の切りくず
が生じ、その切り屑排出に制約があるようなときには、
従来の刃溝形状では切りくずづまりを生じて工具寿命が
短かいという問題があった。これと類似のことはステン
レス鋼のような粘い被削材でも生じる。ステンレス鋼で
は切りくずカ−ル半径が炭素鋼などと比べて大きくなる
ためである。上記のように、荒加工用には刃数の少ない
２枚刃エンドミルが用いられる理由の一つであるが、本
来、荒、仕上げ共用が望ましいことは言うまでもない。

【０００４】これに対し従来品は、３刃以上のねじれた
切れ刃を有するエンドミルで刃溝を浅く、すくい面をレ
−キ状にするとともに軸直角断面視において刃底から隣
接する切れ刃の三番面までをほぼ直線状に結んで、切り
くずの排出方向に障害のない形状とし、小さなすくい角
で切りくずを円滑に排出し、溝切削にも対応できるよう
にしたものである。しかし、刃底から隣接する切れ刃の
三番面までを直線状に結ぶことに固執すると刃底が浅く
なって、切りくずのカ−ルを妨げるという弊害が認めら
れた。

【０００５】

【本発明の目的】本発明は以上の問題を解決するために
なされたものであり、切り屑排除が問題となりやすい多
刃強ねじれのエンドミルにおいて、切り屑排出を円滑に
し、切削振動等を防止して、切削性を高め、溝切削等の
重切削に適し、かつ工具寿命が長く仕上げ切削にも適用
可能な優れたエンドミルを提供するものである。

【０００６】

【問題を解決するための手段】本発明は以上の問題を解
決するために、外周にねじれた切れ刃を有するエンドミ
ルにおいて、外周切れ刃に直角方向断面の刃溝面形状
が、すくい面から刃底を経て隣接する切れ刃の三番面に
至る形状曲線上の任意の３点により定義される円の中心
が全て該形状曲線の外側にある連続した凹曲線をなすこ
とを特徴とするエンドミルであり、また、外周にねじれ
た切れ刃を有するエンドミルにおいて、外周切れ刃と直
角方向に投影した刃溝の断面形状が、すくい面から刃底
を経て隣接する切れ刃の三番面に至るまで、任意の位置
における接線が断面形状内を通過する自由な曲率をもつ
略Ｕ字型をなすことを特徴とするエンドミルであり、よ
り詳細には、該ねじれた外周切れ刃が３刃以上で、該ね
じれ角が３０度〜５０度、心厚が刃径の６０％〜７５
％、該円弧刃のすくい面は外周切れ刃端から底刃端に至
るまで切れ刃に沿って連続した凸面とし、該底刃のすか
し角を０．５度〜１５度としたことを特徴とするもので
ある。

【０００７】

【作用】外周切れ刃に直角方向断面の刃溝面形状に着目
したのは、切り屑は刃直角方向に切り取られ流出するの
で、切削性を改善する目的では、ねじれ角を大きくこと
が望ましい。また、ねじれ角を大きくすると切れ刃の間
隔が狭くなり、切り屑処理に支障がある。凸円弧状のふ
くらみを除くことによって刃溝を広くし、大きな刃底丸
みを設けて切り屑を誘導し、切り屑処理を円滑にするこ
とができる。汎用エンドミルにおいて、３０度ねじれが
標準的に用いられる。切削性を高める目的で強ねじれが
採用されるが、本発明によれば、強ねじれでも３０度ね
じれと同等の刃溝を確保できる。刃溝の大きさは、刃数
と心厚によっても制限を受ける。ねじれがゆるくても刃
数が多い場合は切り屑流出方向の切れ刃間隔が狭くな
る。従って、３０度ねじれであっても本発明は意義があ
る。

【０００８】すくい角は、切れ味と切れ刃強度に関係す
る。すくい角を略０度としたから、背面凸部がなくて
も、切れ刃強度は保証される。更に、刃溝は任意の位置
における接線が断面形状内を通過する曲率自由の凹状と
したから切れ刃の直下のすくい面がフック状となって切
れ刃近傍の刃物角を大きくして補強効果を得ることがで
きる。刃溝は凹曲面であって、心厚の規定に従えば小さ
な曲率の曲面であるから切り屑は刃溝に滞留することな
くすくい面に沿って速やかに排除される。そのため切削
振動を助長することがない。発生する切削熱もまた切り
屑とともに排除されるから熱損傷が緩和される。尚、す
くい角は略０度とするものの、−５度〜＋５度程度の範
囲であれば良い。

【０００９】ラジアス刃部分のすくい面は、外周すくい
面と底刃すくい面とからなり、双方が交差する部分に山
状の突起ができる。ねじれが強いほど、突起がけわしく
なり、局部的に切削抵抗が大きくなって、損傷を生じや
すい。ラジアス刃部分のすくい面を独立した凸状すくい
面として、局部的な抵抗を分散均一にして、損傷を緩和
する。ラジアス刃部分のすくい角が正角に大きくなるこ
とはなく、食い付き時の強度を維持することができる。
底刃のすかし角は、底刃と切削面とが広い範囲で接触し
ないよう設け、通常は０．５度〜３度、円弧刃はスケア
刃に比べると円弧長さだけ切れ刃接触長さが長いから
すかし角を大きくしてバランスさせておく。特に傾斜切
削において、接触を減じ、切り屑排除を助ける作用があ
る。

【００１０】底刃すくい角を０度または正角として、外
周切れ刃のすくい面とは独立して設けたからねじれ角や
心厚の影響を受けることなく底刃の切削性を確保でき
る。該底刃の一部が外周切れ刃の先端にフラット刃を形
成するようにしたから強ねじれ刃の弱点である切れ刃先
端のシャープエッジ部を強化し切れ刃摩耗をフラット刃
の長さに分散して、局部摩耗を避ける。フラット刃の長
さは条件で変化するものの、この部分に生じるクレータ
摩耗の影響を受けないよう０．２〜０．５ｍｍ程度の数
値をとればよい。

【００１１】以上の作用によって、溝切削において切り
屑排出性が改善され、３刃以上であっても深溝切削が可
能となった。特に切り屑が変形しにくいステンレス鋼の
切削が容易で、工具寿命が長い。耐熱鋼などの難削材に
も適用できる。また、切り屑が切削作用を阻害すること
がないから、切削振動が少ない。その結果面粗さがよ
く、たおれが少ない高精度な仕上げが可能となり、長い
立て壁等の切削でも奇麗に削れる。更に、外周切れ刃の
先端を補強したから、切り屑が溜りやすい溝切削やポケ
ット加工に適し、切れ刃先端を酷使するコーナ加工や輪
郭加工においても工具寿命が長くなる。すなわち粗切
削、仕上げ切削に共用できる。コーナーＲ刃では、３次
元切削において切り屑排除が容易で、重切削が可能とな
る。

【００１２】外周切れ刃のランド幅（逃げ面、二番面
等）が刃径の１０％〜２０％とする。凸状の背面が存在
しないから、通常より大くして、刃と刃溝をバランスさ
せる。一般のエンドミルのランド幅は軸直角断面で刃径
の約１０％である。凸状背面があると、ランド幅を一定
値に揃えるため、ヒ−ル段差を要するが、凹曲面のみの
ため、ヒ−ル段差がなくてもランド幅は揃う。

【００１３】本発明を適用することにより、すくい面か
ら刃底を経て隣接する切れ刃の三番面に至る凸円弧状の
ふくらみをもつ背面が存在しなくなるため、切削性を改
善する目的でねじれ角を大きくとることができ、これに
よって刃直角断面における切れ刃の間隔が狭くなるも、
切りくずは刃直角方向に切り取られ流出するのであるか
ら、この間隔が狭くなっても、前記凸円弧状のふくらみ
を除くことによって刃溝を広くし、かつ切りくずを誘導
するように大きな刃底丸みを設けて切りくず処理を円滑
にすることができる。本発明のＵ字型の丸みは、刃数と
心厚で制限を受ける。刃数が多い場合ほど丸みの半径が
小さくなる。既述のようにねじれ角が大きくて、切りく
ず流出方向の切れ刃間隔が狭い場合、また、心厚が大き
く、刃数が多い場合など、一般のエンドミルにおいて十
分な刃溝の確保がむつかしい場合であっても本発明の効
果は顕著である。

【００１４】次に外周切れ刃の先端を円弧刃で底刃と結
ぶとともに、該円弧刃のすくい面は外周切れ刃端から底
刃端に至るまで切れ刃に沿って連続した凸面とし、該底
刃のすかし角を０．５度〜１５度とすることにより、ラ
ジアス刃部分のすくい面は、外周刃のすくい面と底刃の
すくい面とで構成されるため、両すくい面の交差部が山
状に角張るように現れる。本発明のごとく、ねじれ角が
大きいエンドミルの場合は山状の突起が大きくなるた
め、局部的な切削力を受けて切れ刃損傷が発生しやす
い。これを防止するため、連続した凸面とするのであ
る。なお底刃のすかし角は０．５度〜１５度と大きくし
て、底刃における円滑な切りくず処理を行う。以上の作
用によって、まず、溝切削において切りくず排出性が改
善され、３刃以上の切れ刃であっても深い溝切削まで可
能となる。特に切りくずが変形しにくいステンレス鋼の
切削が容易となり、工具寿命が長い。耐熱鋼などの難削
材にも適用できる。また、切りくずが切削作用を阻害す
ることがないから、切削振動が少ない。その結果面粗さ
がよく、たおれが少ない高精度な仕上げが可能となる。
切削形状に関しては、切りくずがたまりやすいポケット
加工が容易となり工具寿命が長くなる。

【００１５】次にすくい面は切れ刃におけるすくい角が
略０度とし、かつ少なくとも切れ刃から刃径の５％以上
内部においては回転中心から離れる放射方向を向く凹曲
面としたから、すくい角が正角による切れ刃強度の低下
を防ぐとともに、曲面状のすくい面が切れ刃近傍の刃物
角を大きくして補強効果を得ることができる。また、す
くい角が大きな負角とはならないので切削性の劣化がな
く、生成する切り屑は刃溝に滞留することなくすくい面
に沿って速やかに排除される。そのため切削振動を助長
することがない。発生する切削熱もまた切り屑とともに
排除されるから温度上昇に原因する切れ刃の熱損傷が緩
和される。なお、すくい角は略０度とするものの、−５
度〜＋５度の範囲であれば良く、該角度が小さいときは
刃径の５％に満たない部分においてすくい面は放射方向
を向く曲面となる。

【００１６】また、該エンドミルの底刃のすくい角は軸
方向に０度あるいは０度以上の正角として、外周切れ刃
のすくい面とは独立して設けてあるから、ねじれ角や心
厚の影響を受けることなく底刃の切削性を確保すること
ができ、一方、該底刃の一部が外周切れ刃の先端に微小
な長さのフラット刃を形成するようにしたことによっ
て、強ねじれ刃の弱点である切れ刃先端のシャープエッ
ジ部を強化するとともに切れ刃摩耗を分散して禍福を転
ずることができるのである。ここで、フラット刃の長さ
はエンドミル直径や使用条件で変化するものの、この部
分に生じるクレータ摩耗の影響を受けないよう０．２〜
０．５ｍｍ程度の数値をとればよい。

【００１７】また、本発明は、外周切れ刃のランド幅が
刃直角方向断面視において刃径の１０％〜２０％の値と
する。まず、ランド幅は図２のランド５の幅である。切
れ刃から逃げ面とこれに連続する二番面、二番面を構成
し、加工物との間のクリアランスを保つものである。本
発明においては、凸円弧状のふくらみを有する背面が存
在しないから、一般のエンドミルに比べて大きな値とす
ることにより、刃と刃溝をバランスさせるものである。
従来品を含め、一般のエンドミルでは軸直角断面におい
て刃径の約１０％の値のランド幅を有している。

【００１８】以上の作用によって、まず、溝切削におい
て切り屑排出性が改善され、３刃以上の切れ刃であって
も深い溝切削まで可能となる。特に切り屑が変形しにく
いステンレス鋼の切削が容易となり、工具寿命が長い。
耐熱鋼などの難削材にも適用できる。また、切り屑が切
削作用を阻害することがないから、切削振動が少ない。
その結果面粗さがよく、たおれが少ない高精度な仕上げ
が可能となる。また外周切れ刃の先端を補強したから、
切り屑が溜りやすい溝切削やボケット加工はもとより、
切れ刃先端を酷使するコーナ加工や輪郭加工においても
工具寿命が長くなる。すなわち粗切削、仕上げ切削に共
用できるエンドミルを得るのである。また、本発明は、
外周切れ刃のランド幅が刃直角方向断面視において刃径
の１０％〜２０％の値とする。まず、ランド幅は図２の
ランド６の幅である。これは逃げ面とこれに連続する二
番面、三番面等で構成され、加工物との間のクリアラン
スを保つものである。本発明においては、凸円弧状のふ
くらみを有する背面が存在しないから、一般のエンドミ
ルに比べて大きな値とすることにより、刃と刃溝をバラ
ンスさせるものである。従来品を含め、一般のエンドミ
ルでは軸直角断面において刃径の約１０％の値のランド
幅を有している。以下、実施例に基づいて詳細に説明す
る。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例であって、ねじれ角
４３度、４枚刃のエンドミルである。このエンドミルの
切れ刃直角断面の形状は図２に示すように、すくい面、
刃底、背面から隣接する切れ刃の三番面までＵ字型に滑
らかに研削したものである。すなわち、図３の従来品に
見られるような背面の凸状の隆起はない。エンドミル材
質には超微粒子超硬合金を用い、完成後（Ｔｉ、Ａｌ）
Ｎコ−ティングを施した。これを従来刃形の４枚刃エン
ドミルと比較切削を行った。従来品は図３のような背面
の凸状の隆起をもつ以外は、同サイズ、同ねじれ角の超
硬コ−ティング４枚刃エンドミルを用い、発明品と同様
の（ＴｉＡｌ）Ｎコ−ティングを施した。切り込み量を
幅、深さとも８ｍｍの溝切削とし、送り速度を変数とし
て切削を行なった。加工物は冷間ダイス鋼ＳＫＤ６１
（硬さＨＢ２００）であって切削条件は回転数３２００
ｒｐｍ、切削速度８０ｍ／ｍｉｎとし、長さ２５０ｍｍ
を切削毎に順次送り速度を高めて切削状況を観測した。
従来品は送り速度６００ｍｍ／ｍｉｎのとき切れ刃へ切
屑づまりを生じて刃部が赤熱化し、送り速度８００ｍｍ
／ｍｉｎのとき折損した。本発明品は送り速度６００、
８００、１０００、１２００、１４００ｍｍ／ｍｉｎと
切削に耐え、１６００ｍｍ／ｍｉｎのとき底刃先端に欠
けを発生した。送り速度６００ｍｍ／ｍｉｎまでの切削
負荷が両者で大きく相違しなかったから、上記の性能差
は切屑排除能力の相違によるものと判断され、すなわち
Ｕ字型の滑らかな刃形が奏功したものに他ならない。

【００２０】ここでは切屑排除にやや便宜がある側面切
削に適用した。切り込みは幅２ｍｍ、深さ１５ｍｍの側
面切削で構造用炭素鋼Ｓ５０Ｃ（硬さ１８０ＨＢ）を切
削した。切削条件は回転数３１００ｒｐｍ、切削速度１
００ｍ／ｍｉｎ、送り速度５８０ｍｍ／ｍｉｎ一定と
し、切削長さを比較した。比較品は切削長さ１ｍで底刃
先端に大きな欠けが発生してもはや切削を継続すること
ができなかった。しかし本発明品は１０ｍ切削して外周
刃にチッピングが発生したものの、底刃には損傷が認め
られなかった。いうまでもなくエンドミル切削において
はエンドミル底刃の先端から切削が開始されるのであ
り、この部分には各方向からの負荷が１点に集中して作
用する。比較品をはじめ通常のエンドミルはとりわけこ
の部分がシャープになりやすいから、局部損傷の原因と
なる。このように強ねじれ刃においてすくい面に設けた
フラット刃が切れ刃先端の補強におよぼす効果は歴然で
あって、（Ｕ字型刃溝との相乗効果を得て一層）工具寿
命に与える影響は大きなものがある。

【００２１】次に、エンドミルの各構成要素に基づいて
説明する。図４の様な先端部のすくい角略０度、ランド
幅１ｍｍ、刃溝深さ約１．３ｍｍにした刃径８ｍｍ、４
枚刃のエンドミルである。すなわちランド幅は刃径比１
２％、心厚は同６８％である。刃直角断面形状は図２に
示すように、すくい面、刃底、背面から隣接する切れ刃
の三番面までＵ字型に設けてある。すくい面は曲面で構
成されているから、これが回転中心側を向くことがな
く、大きな刃物角を得ている。外周切れ刃の先端は図５
に示すように底刃の一部が微小な長さのフラット刃を形
成するようにしてある。底刃すくい面の軸すくい角は５
度であるから、フラット刃と外周刃とは屈曲して接する
ことになる。また、材質は超微粒子超硬合金を用い、Ｔ
ｉＡｌＮコ−ティングを施した。比較のため、図３に示
すように背面に円弧状のふくらみがある刃径８ｍｍ、ね
じれ角３０度、すくい角１０度で刃溝深さ１．８ｍｍ、
ランド幅１ｍｍの超硬４枚刃エンドミルを用いた。本発
明例と同様のＴｉＡｌＮコ−ティングを施した。切削試
験は、切り込み量の幅、深さとも８ｍｍの溝切削とし、
送り速度を変数として切削を行なった。加工物は冷間ダ
イス鋼ＳＫＤ６１（硬さＨＢ２００）であって切削条件
は回転数３２００ｒｐｍ、切削速度８０ｍ／ｍｉｎと
し、長さ２５０ｍｍを切削毎に順次送り速度を高めて切
削状況を観測した。従来品は、送り速度６００ｍｍ／ｍ
ｉｎのとき切れ刃へ切り屑づまりを生じて刃部が赤熱化
し、送り速度８００ｍｍ／ｍｉｎのとき折損した。本発
明品は、送り速度６００、８００、１０００、１２０
０、１４００ｍｍ／ｍｉｎと振動が少なくよく切削に耐
え、１６００ｍｍ／ｍｉｎのとき底刃先端に欠けを発生
した。送り速度１４００ｍｍ／ｍｉｎにおける切り屑排
出量は約９０ｃｃ／ｍｉｎであって、これは同寸法のコ
−ティングエンドミルにおいて商用に推奨される値の１
０倍を越えるものである。送り速度６００ｍｍ／ｍｉｎ
までの切削負荷が両者で大きく相違しなかったから、上
記の性能差は切り屑排除の適否によるものと判断され、
すなわちアンダーカット部をもたないＵ字型の滑らかな
刃形が奏功したものに他ならない。これが切れ刃先端が
強化されたことによって高送りにも耐え、また先端部の
強化により特筆に値する顕著な効果を得たのである。

【００２２】更に、フラット刃の作用を確認するため、
上記と同刃形で刃径１０ｍｍのエンドミルを用いた。刃
溝深さ約１．６ｍｍ、ランド幅は１．２ｍｍである。材
質は上記と同様超微粒子超硬合金を用い、ＴｉＡｌＮコ
−ティングを施した。従来品も上記と同様、同サイズ、
同刃形でＴｉＡｌＮコ−ティングを施した超硬４枚刃エ
ンドミルである。切削試験は、切り込み量幅２ｍｍ、深
さ１５ｍｍの側面切削で構造用炭素鋼Ｓ５０Ｃ（硬さＨ
Ｂ１８０）を切削した。切削条件は回転数３１００ｒｐ
ｍ、切削速度１００ｍ／ｍｉｎ、送り速度５８０ｍｍ／
ｍｉｎ一定とし、切れ刃に損傷を生じるまでの切削長さ
を比較した。従来品は、切削長さ１ｍで外周切れ刃先端
に大きな欠けが発生して切削を中止せざるを得なかっ
た。本発明品は、１０ｍ切削して外周切れ刃にチッピン
グが発生したものの、フラット刃を設けた切れ刃先端部
分には目立った損傷が認められなかった。いうまでもな
くエンドミル切削においては外周切れ刃の先端部分から
切削が開始されるのであり、この部分には各方向からの
負荷が１点に集中して作用する。従来品はもとより本発
明品のように強ねじれのエンドミルはとりわけこの部分
がシャープになりやすいから切れ刃強度を低下して、局
部損傷の原因となる。しかし、本発明においてフラット
刃を設けたから食い付き時における負荷をフラット長さ
全体で支持することができ、切れ刃先端の補強してチッ
ピングを防止し、摩耗を分散する効果は顕著である。こ
の部分の損傷を軽減したことによって、切り屑をスムー
ズに排除して切れ刃摩耗を抑制するＵ字型刃溝の効果が
有効に作用し、両者の相乗効果を得て一層長い工具寿命
を得るのである。

【００２３】次に同寸法のエンドミルによる他の比較例
として、図５に示す様なキャビティの彫り込み作業で試
験を行った。加工物はＳ５０Ｃ材（硬さＨＲＣ１３）、
これに直径２００ｍｍ、深さ２０ｍｍのキャビティを彫
り込むものである。回転数２１００ｒｐｍ、切削速度６
６ｍ／ｍｉｎ、送り速度７５０ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み
は深さ２０ｍｍ、幅１ｍｍで内壁のスパイラル切削を行
なった。最終的には直径２００ｍｍのキャビティが得ら
れるものの、切削開始時は小さなドリル穴から始まるた
め曲率の大きい小径円内の切削となって、切り屑排除が
むつかしく、ノズルから切削液を噴出させて排出を補助
するもなお極めて作業性が悪い。また切れ刃は切削作用
のみでなく硬化した切り屑を噛み込み再度切削すること
があって損傷を早めることがある。本発明品はこの作業
において、切り屑の噛み込みはあるものの確実に排除さ
れて切れ刃に欠けの発生がなく、安定した作業を遂行で
きた。また、加工面の面粗さが比較品に比べて良好であ
った。キャビティ加工では長時間切削後の最終加工面が
加工仕上げ面として残るから、この評価は格別の価値が
ある。チッピング等の突発的な損傷が避けられない比較
品に対して、本発明品は安定した成果が得られ、信頼性
が高いという特徴を有するのである。また、加工面の面
粗さが良好であった。キャビティ加工では長時間切削後
の最終加工面が加工仕上げ面として残るから、この評価
は格別の価値がある。

【００２４】なお、ねじれ刃エンドミルにおける切削作
用は切れ刃直角方向に切り屑が排出されるから刃直角断
面における刃形解析が求められ、ねじれ角が大きいほど
軸直角断面との乖離が大きくなる。本発明は刃溝間隔が
せまくなる強ねじれ刃において軸直角断面で見られると
同等大の刃溝を得るものである。刃溝形状に限らず、す
くい角、逃げ角においても同様の乖離は生じるが、外周
切れ刃のすくい角に関しては略０度としたから、刃直角
方向、軸直角方向は問わないでよい。フラット刃を設け
るとき、すくい角が正角であると図６に示すように底刃
すくい面が狭くなるが、略０度とすることによって底刃
すくい面を広くし、十分な補強効果を得るのである。

【００２５】次に、本発明例の他の実施例として図７に
示すような、ねじれ角４３度、すくい角０度、刃溝深さ
約１．６ｍｍにした刃径１０ｍｍ、４枚刃のコーナーＲ
型のエンドミルで試験した。本発明例の刃直角断面形状
は図２に示すように、すくい面、刃底、背面から隣接す
る切れ刃の三番面までをＵ字型に滑らかに設けてある。
外周切れ刃の先端は図８に示すように半径２ｍｍの円弧
刃で底刃と結んであり、該円弧刃のすくい面は外周すく
い面と底刃すくい面とが滑らかに連続するよう凸面に研
削した。底刃のすかし角は７度である。また、材質は超
微粒子超硬合金を用い、ＴｉＡｌＮコ−ティングを施し
た。比較のため、すくい角１０度、刃溝深さは２ｍｍ
で、刃径１０ｍｍの超硬４枚刃エンドミルを用いた。本
発明例と同様のＴｉＡｌＮコ−ティングを施した。図３
に示すように背面に凸円弧状のふくらみがある。外周切
れ刃の先端には半径２ｍｍの円弧刃を設けたが、すくい
面を凸面には研削していない。

【００２６】切削試験は、切り込み幅、深さとも１０ｍ
ｍの溝切削で、工具突出し量４０ｍｍで、送り速度を変
数として、被削材をＳ５０Ｃ、ＳＵＳ３０４の２つで行
った。被削材Ｓ５０Ｃでは、切削速度５０ｍ／ｍｉｎ、
乾式切削で行い、被削材ＳＵＳ３０４では、切削速度２
０ｍ／ｍｉｎ、油性切削油を用いて行った。その結果、
送り速度を変数として最低値から順次増加させていった
ところ、Ｓ５０Ｃの場合は、本発明品は送り速度５０
０、７５０、１２５０ｍｍ／ｍｉｎまで切削して、なお
振動が少なく切削を継続できる状態であった。先端部に
おいてチッピング等の異常損傷は認められなかった。送
り速度１５００で折損した。従来例は送り速度７５０ｍ
ｍ／ｍｉｎまで上げた時点で機械振動が激しく折損に至
った。従来品には、背面に切りくず擦過傷が大きく、切
り屑ずまりから折損に至っていた。従って、切りくず排
除の適否がこの限界の差となった。本発明品は送り速度
を上げても切りくずは刃溝に堆積することなく、排出で
きることが確認された。

【００２７】次に、ＳＵＳ３０４切削では、同様に送り
速度を変数として最低値から順次増加させていったとこ
ろ、本発明品は送り速度１００、１５０、２００ｍｍ／
ｍｉｎまで切削して、なお振動が少なく切削を継続でき
る状態であった。送り速度２５０で折損した。従来例は
送り速度５０ｍｍ／ｍｉｎで切削試験を始めたが、機械
振動が激しく折損に至った。切り屑ずまりから折損に至
っていた。ＳＵＳ３０４切削では、切りくずが嵩高にな
りやすいため、切り屑排出性の一層明らかとなる。

【００２８】更に上記エンドミルを用いてなパイプ状ハ
ブの端面にキーを削り出す成形加工に供した。加工物は
合金鋼ＳＣｒ４１５材で、切削条件は切り込みが深さ１
２ｍｍ、幅最大４ｍｍであって、荒加工では回転数１２
００ｒｐｍ、送り速度２５０ｍ／ｍｉｎとし、仕上げ加
工では回転数９５０ｒｐｍ、送り速度１８０ｍ／ｍｉｎ
とした。薄肉パイプの加工のためバリの発生が工具寿命
を決定するが、本発明品では２３００箇の加工が可能で
あった。従来品は１０００箇の加工で除去することので
きない硬いバリが発生したのに対して、本発明品におい
てはバリは発生するものの軽微であり、上記加工後にお
いてもまだ容易に除去することができる程度のものであ
った。本来、同一切削条件であると刃数の少ない本発明
品は刃当りの切り込み量が多くなって切れ刃に負荷がか
かり、バリが発生しやすい状況になるが、この作業では
切り込み幅が４ｍｍと大きいから切屑処理には有利であ
って、かつ刃溝および円弧刃の形状に改良が加えられて
いるから、比較品に対して数倍以上という顕著な効果が
得られた。

【００２９】次に、金型の３次元仕上げ加工に供した。
加工物は硬さＨＲＣ４０のプリハードン金型用鋼であっ
て、ボールエンドミルで前加工された傾斜面を走査送り
により往復切削するものである。切り込みは深さ１ｍｍ
以下、ピック送り２ｍｍであって、切削条件は回転数８
０００ｒｐｍ、切削速度３２０ｍ／ｍｉｎ、送り速度８
００ｍｍ／ｍｉｎ一定とし、水溶性油剤を用いて切削し
た。１６ｍを切削して作業を終ったが、切り込み深さが
一定しない加工にもかかわらず底刃のエッジには摩耗が
認められず、加工精度が極めて良好であった。この作業
は従来から３０゜ねじれの４刃、超硬コーティングエン
ドミルが用いられていた。これはすくい角が１０°、刃
溝深さ１．６ｍｍで外周刃は底刃側先端にまで達してい
て、底刃は外周刃より中心側に位置しているから、切れ
刃先端はシャープなエッジとなって、切り込みが小さい
場合でも加工物への食い込みが容易という特徴があっ
た。本発明品は刃先部分でフラット刃としてあるから食
い込み時の負荷を分散して損耗を遅らせる働きがある。
フラット刃以外では４０゜以上のねじれ角としてあるか
ら、送りの方向に関係なく上方へ速やかに切屑を排出す
ることができ切削部位へ切屑を噛み込むことがない。結
果として精度のよい加工を実現できるのである。

【００３０】次に、金型入れ子の幅の広い側面切削に適
用した。加工物は硬さＨＲＣ３３のプリハードン金型用
鋼、高さ約２０ｍｍの入れ子の周囲を切り込み幅０．５
ｍｍで切削した。切削条件は回転数１２００ｒｐｍ、切
削速度３８ｍ／ｍｉｎ、送り速度２００ｍｍ／ｍｉｎで
ある。エンドミル切れ刃の長さは２２ｍｍであるが、加
工物の関係で切れ刃のオ−バ−ハングを４５ｍｍとして
切削した。本発明品は切削中にチッピングの発生がな
く、したがってビビリや機械振動など加工精度を損なう
現象は生じなかった。８時間連続切削して何等問題がな
く、優れた結果を示した。従来品は切削途中にチッピン
グが発生し、ビビリが大きくなったため、製品を完成さ
せることができなかった。いうまでもなくエンドミル切
削においてはエンドミル底刃の先端から切削が開始され
るのであり、この部分には各方向からの負荷が１点に集
中して作用する。エンドミルは一般にこの部分がシャー
プになりやすく、局部損傷の原因となる。本発明になる
エンドミルは刃先にフラット刃を設けてあるから刃先の
負荷が分散して局部損傷を緩和する。また、ねじれ角が
大きくしてあるから側面切削の場合は複数の切れ刃が同
時に切削面を創成するように働き、細密で平坦な平面を
得ることができるのである。ねじれ角が大きいと幾何学
的に刃溝は小さくなるが、Ｕ字型刃溝としてあるから、
ねじれ角がゆるい場合と同等の切屑スペースを確保する
ことができ、一層切削性を高めることができるのであ
る。

【００３１】また、刃径より大きい直径の円筒穴をヘリ
カル切削によって加工した。加工物は構造用炭素鋼Ｓ５
０Ｃ焼鈍材である。切削にはマシニングセンタを使用し
てク−ラントに外部からの高圧エアを用いた。加工穴は
直径１２〜１４ｍｍ、深さ２０ｍｍである。ヘリカル切
削は穴あけ加工に次ぐ閉鎖領域の加工であるからこの作
業には通常２刃のエンドミルが用いられる。ここでは比
較品として同サイズで、ねじれ角３０゜、２刃の本体軸
心にエアホ−ルを備えたヘリカル切削専用の超硬エンド
ミルを供した。切削条件は工具回転数６０００ｒｐｍ、
送り速度は公転方向にエンドミル中心で１２００ｍｍ／
ｍｉｎ、１公転毎の軸方向進み量を０．５〜２．０ｍｍ
に変化させて切削に所要の電流値を測定したところ、本
発明品が所要電流値が２０％以上低いことが確認され
た。また加工穴側面の切削仕上げ面は１０μｍＲｙ以下
の良質な面が得られた。従来のヘリカル切削専用エンド
ミルでは切削能率を高めることはできても、切れ刃剛性
の関係があって面粗度を良くすることは容易でない。本
発明品が４刃のため１刃当りの負荷が軽減され、切り屑
が細かくなって外部からのエア供給で十分排除がなされ
たこと、また凸状の円弧刃と大きなすかし角が切り屑を
巻き込むことなく排出させる作用を現したことによるも
のである。本発明品はヘリカル切削専用に供するもので
はなく、側面、深溝等にも適用できるものであるから、
これを勘案すれば適用範囲の域において従来にない優れ
た特徴を有するものであることがわかる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、多刃強ねじれのエンド
ミルにおいて、切れ刃形状を改善した結果、切りくず排
出を円滑にし、切削振動等を防止して切削性を高めるこ
とが可能となり、溝切削等の重切削に適し、かつ工具寿
命が長く仕上げ切削にも使用できる優れたエンドミルが
得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例の正面図を示す。

【図２】図２は、図１の刃直角断面を示す。

【図３】図３は、図１の要部拡大図を示す。

【図４】図４は、本発明例の他の実施例の正面図を示
す。

【図５】図５は、図４の要部拡大図を示す。

【図６】図６は、加工の形態を説明する。

【図７】図７は、本発明例の他の実施例の正面図を示
す。

【図８】図８は、図４の要部拡大図を示す。

【図９】図９は、本発明例の他の実施例の正面図を示
す。

【符号の説明】

１本体２外周切れ刃３底刃４円弧刃５刃溝６ランド幅７円弧刃のすくい面８ねじれ角９中底勾配

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周にねじれた切れ刃を有するエンドミ
ルにおいて、外周切れ刃に直角方向断面の刃溝面形状
が、すくい面から刃底を経て隣接する切れ刃の三番面に
至る形状曲線上の任意の３点により定義される円の中心
が全て該形状曲線の外側にある連続した凹曲線をなすこ
とを特徴とするエンドミル。
【請求項２】外周にねじれた切れ刃を有するエンドミ
ルにおいて、外周切れ刃と直角方向に投影した刃溝の断
面形状が、すくい面から刃底を経て隣接する切れ刃の三
番面に至るまで、任意の位置における接線が断面形状内
を通過する自由な曲率をもつ略Ｕ字型をなすことを特徴
とするエンドミル。
【請求項３】請求項１乃至２記載のエンドミルにおい
て、該ねじれた外周切れ刃が３刃以上で、該ねじれ角が
３０度〜５０度、心厚が刃径の６０％〜７５％、該円弧
刃のすくい面は外周切れ刃端から底刃端に至るまで切れ
刃に沿って連続した凸面とし、該底刃のすかし角を０．
５度〜１５度としたことを特徴とするエンドミル。
【請求項４】請求項１乃至２記載のエンドミルにおい
て、該すくい面は切れ刃におけるすくい角が略０度、少
なくとも切れ刃から刃径の５％以上内部においては回転
中心から放射方向を向く曲面とするとともに、該エンド
ミルの底刃のすくい角は軸方向に０度あるいは０度以上
の正角であって、該底刃の一部が外周切れ刃の先端に微
小な長さのフラット刃を形成するようにしたことを特徴
とするエンドミル。
【請求項５】請求項１乃至４記載のエンドミルにおい
て、外周切れ刃のランド幅が刃直角方向断面視において
刃径の１０％〜２０％の値であることを特徴とするエン
ドミル。