JP2001252814A - エンドミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャビティ切削等の３次元曲面切削、５軸切
削等において突き出しを長くして用いるエンドミルの剛
性や振れ精度を高めて切削性を向上させ、高速切削で用
いたとき切削能率がよくて長寿命であり、かつ加工精度
にも優れるエンドミルを提供することを目的とする。 【構成】 刃部を本体に着脱自在に固着してなるエンド
ミルにおいて、該刃部は一端に軸心回りに備えた切れ刃
部を、他端にテーパ軸部とを有し、該テーパ軸部の端径
が刃部の刃径より小さく、そのテーパは１／５０以下を
有し、該刃部と該本体とをテーパ嵌合して固着し、該本
体はアダプター部とシャンク部とからなり、該アダプタ
ー部は、平均粒径３ミクロン以上のＷＣを用いた超硬合
金よりなり、かつ、シャンク側に向かって５度以下の勾
配で増大するテーパで構成したことを特徴とするエンド
ミルである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、主としてエンドミル
に関するものであり、詳しくはキャビティ切削等の３次
元曲面切削、５軸切削等において突き出しを長くして用
いるエンドミルに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンドミルを用いるキャビティ切削等の
３次元曲面切削や切削パスの長い５軸切削などでは、従
来よりソリッドのエンドミルが用いられていたが、作業
の性質上、小径のエンドミルを長く突き出して使用する
場合が多い。また、焼きばめにより固着する高速切削対
応のエンドミルも最近使用されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、小径
のエンドミルや首下の長いソリッドエンドミルは、自身
の剛性が優れず、突き出しを長くして用いる場合は刃具
の変位が増幅されてびびりを生じ、切れ刃摩耗を早める
結果、期待通りの精度が得られないことが多い。さら
に、小径のエンドミルを把持するときはホルダーとコレ
ットの特性から把持精度を維持し難いという問題があっ
て、高精度な加工を長時間持続することは困難であっ
た。また、焼きばめのエンドミルは、焼きばめを成立さ
せるためには、はめ合わせる材料相互に熱膨張率など熱
性質が異なっていることが必要であり、刃部が超硬合金
のとき本体は鋼系材料によらざるを得ない。そのため突
き出しの長い場合は弾性係数の低い鋼系材料部分が工具
系の大半を占めるようになり、切削剛性がマイナスして
満足な仕上げ精度を得られないという問題があった。さ
らに嵌合を強固にするためには焼きばめ代を厳密に制御
するこが必要で、誤差が大きいと嵌合できなかったり、
嵌合は容易でも使用中に切れ刃頭部が抜け出すなどのト
ラブルが生じるという問題があった。

【０００４】本発明は以上のような背景のもとになされ
たものであり、キャビティ切削等の３次元曲面切削、５
軸切削等において突き出しを長くして用いるエンドミル
の剛性や振れ精度を高めて切削性を向上させ、高速切削
で用いたとき切削能率がよくて長寿命であり、かつ加工
精度にも優れるエンドミルを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、刃部を本体に着脱自在に固着してなるエ
ンドミルにおいて、該刃部は一端に軸心回りに備えた切
れ刃部を、他端にテーパ軸部とを有し、該テーパ軸部の
端径が刃部の刃径より小さく、そのテーパは１／５０以
下を有し、該刃部と該本体とをテーパ嵌合して固着し、
該本体はアダプター部とシャンク部とからなり、該アダ
プター部は、平均粒径３ミクロン以上のＷＣを用いた超
硬合金よりなり、かつ、シャンク側に向かって５度以下
の勾配で増大するテーパで構成したことを特徴とするエ
ンドミルである。

【０００６】

【作用】本発明を適用することにより、切れ刃部分と本
体とは極めてシンプルな構造で、心振れの原因となるこ
となく確実に一体化することができ、小径のエンドミル
であっても本発明の目的である高速切削に対応すること
ができる。また、刃部と本体とは１／５０以下のテーパ
で固着したから固着強度を十分高くすることができる。
これまで慣用されていた約１／２０テーパのモールステ
ーパにおいてはエンドミルの場合、引きねじによる強制
クランプが必要であったが、本発明においてはテーパが
小さいからねじれ刃のエンドミルにおいても固着強度を
高くすることができ、テーパ嵌合のみで使用が可能とな
る。すなわち、切削方向にねじれたねじれ刃の超硬エン
ドミルはテーパ嵌合のみで用いることはできなかった
が、これが本発明によって可能となり、小径エンドミル
の切削作業性向上がはかれる。既述のとおり、３次元曲
面切削等でみられる高速切削は、小径エンドミルを突き
出しを長くして用いるケースが多く、エンドミル剛性を
求められるが、本発明によれば鋼系材料は切れ刃頭部に
設けた固着用テーパ軸の長さの２倍以内の長さで、切れ
刃頭部固着部分に限って用いればよいからその大半が内
挿したテーパ軸で補強されるため超硬ソリッドエンドミ
ル並みの剛性が得られる。

【０００７】アダプター部を超硬製としたので、鋼で製
作したときより、その剛性を維持でき、かつ、粗粒ＷＣ
を用いて強度、特に吸収エネルギーの高い合金としたた
め、割損等の危険が少なくした。また、アダプター部の
先端の径を刃部の最大径と同等以下とし、後方に向かっ
て５度以下の勾配で増大するテーパでシャンクと結ぶよ
うにしたから、急傾斜面が切削できて適用範囲が広いう
え、突き出しすなわちエンドミルの首下の長さに比例し
てシャンク径が大きくなるから、突き出しが長くても本
体剛性を維持することができるという効果を現す。尚、
固着用テーパ軸の長さは刃径等に応じて変化させること
ができる。また、シャンク径は刃径より十分に大きいか
ら、切削力に比してクランプ力が不足することはなく、
また、ストレートシャンクは着脱が容易で軸方向寸法の
調整ができるという優れた特徴がある。

【０００８】更に、刃部は切れ刃部分とテーパ軸部との
間に最大直径が本体先端の直径と等しい中間部を備え、
刃部と本体とは刃部のフィレットと本体先端の端面と
が、工具軸に対しほぼ直角に突接させることにより、固
着用テーパ軸部の径が小さくとも該突接面で切削トルク
を十分伝播することができる。このようにテーパ軸と端
面との２面当たりとなるのは厳密な寸法コントロールと
鋼系材料を用いた固着部分に負うところである。

【０００９】また、該アダプター部の先端側から延びる
テーパを該シャンク部の端部と結ぶことにより、切れ刃
直径が小さい場合にテーパ軸の直径が過小になることを
防ぐことができ、切れ刃頭部の切れ刃とテーパ軸との間
に本体の外面テーパと同一勾配の中間部分を設けた場合
である。これによって刃部の大きさをコントロールし、
刃径のいかんに拘わらず刃部と本体とをテーパを介して
固着することができ、本発明の効果を得ることができる
のである。

【００１０】刃部は超硬合金、高速度鋼としたのは、工
具としてよく用いられているＷＣ基超硬合金、高速度鋼
等の工具材料を用いることができる。特に、焼きばめ等
の方法のように熱膨張係数の大小等により用いることが
できないと言うことはなく、超硬合金の場合では焼きば
めでも行うことができる。また、本発明においては嵌合
部分がテーパをなす円錐面であるから着脱が容易で、条
件によっては着脱の加熱温度を低くあるいは加熱時間を
短くすることが可能となる。とくに小径の場合は挿入は
機械的に圧着するにとどめ、抜出時のみ加熱して取り外
すなどの手段をとることができる。

【００１１】更に、本体と刃部とを貫通し切れ刃に開口
する貫通穴を設けると、切削油剤、ミスト、ガス、冷風
等を供給し、切削位置に局部的に噴出させることができ
るから、油剤の利用効率を高め、わずかの油剤で高能率
の作業が遂行できる。また、従来の焼きばめエンドミル
に比しても、本体を超硬合金または高速度鋼化した効果
によって本体強度を懸念することなく採用できる点で長
じるものである。

【００１２】該シャンク部は、剛性の高い超硬合金また
は鋼系材料として、ねじ、インロー、ろう接その他の方
法で結合する。この結合は、回転バランスを崩すことな
く精度よく一体化することためのものであり、エンドミ
ルの首下寸法を長くし、突き出しを大きくして用いるこ
とがあっても心振れが小さく、切削時のたわみや変形を
防止できる。以下、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例であり、刃部は図２に
示すように超微粒子超硬合金製で直径１０ｍｍ、２刃の
ボール刃をもつエンドミルである。エンドミルの刃部１
は長さ３３ｍｍ、固着用のテーパ軸部２は切れ刃の端に
設けてあり、テーパが１／１００、端径７ｍｍ、長さは
２０ｍｍである。本体３はアダプター部４とシャンク部
５とからなり、先端径が１０ｍｍ、刃部１のテーパ軸部
２と嵌合するテーパ孔部６を備え、該先端から３度の勾
配で、直径１６ｍｍのストレートシャンクの端部まで直
線的に延伸している。テーパをなす首下部分の長さは８
６ｍｍ、シャンクを含む長さは１７０ｍｍ、刃部を含む
全長は１８３ｍｍである。アダプター部４は、本体３の
先端から３５ｍｍ、平均粒径５ミクロン程度の超硬合金
を用い、その硬さはＨＲＡ８７であり、シャンク部５は
Ｋ３０相当の超硬合金であってその硬さはＨＲＡ９０で
あり、ＨＲＡで３ほどの差の超硬を用い、両者はインロ
ーとねじとで結合している。その構成を図３に示す。本
エンドミルの工作に際して本体３は特殊鋼部分と超硬合
金部分とを締結した状態で仕上げてあるから、同心度、
円筒度等は０．００２ｍｍ以下と高速切削用として十分
な値を示している。

【００１４】刃部１を任意に選んで本体３への着脱を繰
り返し、シャンク基準における切れ刃外周の振れ精度を
記録した。ここで刃部と本体とは圧入法と焼きばめ法を
試みた。本発明品のうち、圧入法の場合は、装着は切れ
刃部分を痛めないように専用治具を用いて、切れ刃頭部
のフィレットが本体先端の端面に突接するまでゆっくり
と圧入し、抜き出しは本体に設けた貫通穴にバーを挿入
し同じく専用治具を用いて押し出す方法によった。焼き
ばめ法では温風加熱で着脱を行った。これを切削に供し
て切削状態を評価した。比較のため図４に示すコレット
７利用の従来法による方式を加えてある。加工物に構造
用炭素鋼Ｓ５０Ｃ材を用い、工作機械からの突き出し量
を７０ｍｍ一定として下向き切削により直線加工を行っ
た。切削条件は切り込み１ｍｍ、１刃送り０．１ｍｍ、
ピック送り３ｍｍ、乾式による直線切削である。その結
果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】切削音は工具のびびり、振動に起因して切
削中に発する音で、工具剛性、切削条件の影響を受け
る。面性状は切削面の粗さ、むしれ、光沢などを総合し
て評価している。これらはいずれも切れ刃の切削性が等
しい場合、工具取り付け剛性、切れ刃の振れ精度によっ
て影響を受けるもので、本発明品は従来品に比べて格段
の向上が見られるのである。

【００１７】本発明例のエンドミルは従来例に比べて優
れた値を示したが、本発明例で得られる良好な把持剛性
と把持精度の重畳効果によるものであることは自明であ
る。以上実施例においてボールエンドミルを例示した
が、スケア刃、その他いずれの形状であっても適用でき
ることは言うまでもない。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、刃部と本
体とを緩やかなテーパ嵌合で固着し、一体化して高剛性
化することにより、キャビティ切削等の３次元曲面切
削、５軸切削等において突き出しを長くして用いる小径
のエンドミル切削性を向上させ、高速切削で用いたとき
切削能率がよくて長寿命であり、かつ加工精度にも優れ
るエンドミルを得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一例の正面図を示す。

【図２】図２は、図１の刃部の正面図を示す。

【図３】図３は、図１の軸断面図を示す。

【図４】図４は、従来例を示す。

【符号の説明】

１ 刃部 ２ テーパ軸部 ３ エンドミル本体 ４ アダプター部 ５ シャンク部 ６ テーパ孔部 ７ コレット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 刃部を本体に着脱自在に固着してなるエ
   ンドミルにおいて、該刃部は一端に軸心回りに備えた切
   れ刃部を、他端にテーパ軸部とを有し、該テーパ軸部の
   端径が刃部の刃径より小さく、そのテーパは１／５０以
   下を有し、該刃部と該本体とをテーパ嵌合して固着し、
   該本体はアダプター部とシャンク部とからなり、該アダ
   プター部は、平均粒径３ミクロン以上のＷＣを用いた超
   硬合金よりなり、かつ、シャンク側に向かって５度以下
   の勾配で増大するテーパで構成したことを特徴とするエ
   ンドミル。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンドミルにおいて、該
   シャンク部はＪＩＳＫ３０相当の超硬合金としたことを
   特徴とするエンドミル。
3. 【請求項３】 請求項１乃至２記載のエンドミルにおい
   て、該アダプター部と該シャンク部の硬さの差をＨＲＡ
   スケールにおいて１以上としたことを特徴とするエンド
   ミル。