JP2001315020A - リブ溝成形用エンドミルおよびリブ溝の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 先端刃の外径Ｄに対する切刃部の有効切刃長
Ｌの比Ｌ／Ｄを大きくした場合でも、十分な切り込み量
を確保して実用的な加工効率を維持しつつ、切刃部の撓
みを抑えることが可能なエンドミルを提供する。 【解決手段】 軸線Ｏ回りに回転される工具本体１１の
先端部に、外周刃１６が形成された切刃部１４が設けら
れるとともに、この切刃部１４の先端に、外周刃１６の
先端から内周側に向けて延びる先端刃１７が形成された
エンドミルにおいて、先端刃１７の外径Ｄに対する切刃
部１４の有効切刃長Ｌの比Ｌ／Ｄを７〜１００に設定す
るとともに、先端刃１７を外周刃１６の先端から内周側
に向かうに従い工具先端側に向けて傾斜した直線状に形
成し、かつこの先端刃１７を回転中心部Ｃにおいて凸曲
線状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に極幅狭でしか
も溝深さの深いリブ溝を成形するのに用いて好適なリブ
溝成形用エンドミル（以下、単にエンドミルと称す
る。）、および該エンドミルを用いたリブ溝の成形方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば図９に示すように樹脂製品の成形
用金型等の加工物Ｗにリブ溝Ｓを成形するには、従来よ
り軸線Ｏ回りに回転される工具本体１の先端部に切刃部
２が設けられてこの切刃部２の先端に円弧状をなす先端
刃３が形成されたボールエンドミルが用いられている。
そして、このようなエンドミルにより、特に幅狭で溝深
さの深いリブ溝Ｓを形成する際には、図示のように工具
本体１を小さな切り込み量で軸線Ｏに直交する方向に往
復送りしつつ、そのストロークエンドで上記切り込み量
ずつ段階的に前進させて、切刃部２により加工物Ｗを溝
底側に向けて徐々に掘り込んでゆくようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の金型
による加工製品の多様化に伴い、極幅狭でしかも溝深さ
のより深いリブ溝Ｓを加工物Ｗに成形することが多くな
ってきており、特に樹脂製品成形用の金型等において
は、このような加工に対応するために、上記エンドミル
にも、例えば先端刃３の外径Ｄを１mm以下と極細径とす
るとともに切刃部２の有効切刃長Ｌを２０mm以上と長く
して、その比Ｌ／Ｄを２０以上と大きくするようなこと
が求められている。しかしながら、このようにＬ／Ｄを
大きくすると切刃部２の剛性は大幅に損なわれてしまう
ため、切削時、特に加工物Ｗへの食付き時に、先端刃３
を含めた切刃部２に作用する負荷によって該切刃部２が
大きく撓んでしまい、形成されるリブ溝Ｓの加工精度が
著しく劣化したり、あるいは工具本体１が折損したりす
るという問題が生じる。このため、従来のボールエンド
ミルによりこのような極幅狭で溝深さの深いリブ溝Ｓの
加工を行おうとすると、切削時の負荷を小さくするため
に工具本体１の送りや切り込みが極小さなものとなるこ
とが避けられず、実用的な加工効率を得ることが不可能
とされるため、そのようなリブ溝Ｓを有する加工物Ｗの
成形は、結果的にコストの高い放電加工に頼らざるを得
なかった。

【０００４】また、このように幅狭で溝深さの深いリブ
溝Ｓが成形された樹脂製品成形用金型においては、例え
ば射出成形によって樹脂製品を成形する場合、射出され
た溶融樹脂がリブ溝Ｓ内に回り込む際に該リブ溝Ｓ内の
エアやガスを閉じこめてしまってエアポケットを生じ、
この部分に溶融樹脂が充填されなくなってしまうことが
ある。しかるに、このようなエアポケットによる樹脂の
未充填部が樹脂製品に生じるのを防ぐには、例えばリブ
溝Ｓの溝底にガス抜きピンを設けたりしてエアポケット
に閉じこめられたエアやガスを抜き出すようにしなけれ
ばならず、加工物Ｗとしての金型の一層のコスト高を招
くのは勿論、リブ溝Ｓ内に生じるエアポケットの位置は
リブ溝Ｓの形状や成形条件等によって異なるため、金型
の設計当初から適切な位置にガス抜きピンを設けること
も難しいといった問題もある。

【０００５】本発明は、このような背景の下になされた
もので、上述のように先端刃の外径Ｄに対する切刃部の
有効切刃長Ｌの比Ｌ／Ｄを大きくした場合でも、十分な
切り込み量を確保して実用的な加工効率を維持しつつ、
切刃部の撓みを抑えることが可能なエンドミルを提供
し、またそのようなエンドミルによってエアポケットの
生じることの少ないリブ溝の成形方法を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明のエンドミル
は、軸線回りに回転される工具本体の先端部に、外周刃
が形成された切刃部が設けられるとともに、この切刃部
の先端に、上記外周刃の先端から内周側に向けて延びる
先端刃が形成されたエンドミルにおいて、上記先端刃の
外径Ｄに対する上記切刃部の有効切刃長Ｌの比Ｌ／Ｄを
７〜１００に設定するとともに、上記先端刃を上記外周
刃の先端から内周側に向かうに従い工具先端側に向けて
傾斜した直線状に形成し、かつこの先端刃を上記回転中
心部において凸曲線状に形成したことを特徴とする。

【０００７】しかるに、このように構成されたエンドミ
ルにおいては、従来のボールエンドミルに比べ、切り込
み量が同じであっても先端刃によって切削される溝の切
削幅は、先端刃が直線状に傾斜していることにより小さ
くなる。このため、切削時に切刃部先端に作用する負荷
も低減されて、工具本体の軸線に直交する方向のモーメ
ントも小さく抑えられるので、Ｌ／Ｄを７〜１００、特
に２０以上と大きく設定しても、十分な切り込み量を確
保しながら切削時の切刃部の撓みを抑制することができ
る。しかも、このような先端刃が回転中心部においては
凸曲線状をなしているので、直線状に形成された先端刃
が交差するこの回転中心部における工具本体の欠損等を
確実に防止することができる。なお、直線状に延びる上
記先端刃が上記軸線に対してなす傾斜角は、これが大き
すぎると先端刃が工具本体の軸線に直交する方向に偏平
してしまい、切削される溝の幅を小さくすることができ
なくなるおそれがある一方、逆に小さすぎると工具先端
側において先端刃周辺の肉厚を確保することができなく
なって欠損等が生じ易くなるおそれがあるため、１５〜
５０°の範囲に設定されるのが望ましい。

【０００８】また、本発明のリブ溝の成形方法は、上述
のような構成の本発明のエンドミルを用いて、樹脂製品
成形用金型に溝底が断面Ｖ字状をなすリブ溝を成形する
ことを特徴とする。すなわち、上記構成のエンドミルに
よって成形されたリブ溝においては、その溝底部がエン
ドミルの上記先端刃によって断面Ｖ字状をなすように形
成されることになるため、このリブ溝内に充填された樹
脂は断面Ｖ字状の溝底部まで回り込むことはなく、この
溝底部と充填樹脂との間には空隙部が画成される。従っ
て、リブ溝内に樹脂が回り込む際にエアやガスが閉じこ
められても、このエアやガスはこの溝底部の上記空隙部
に押し込められるのでエアポケットを生じることがな
く、このためガス抜きピンなどを設けなくても樹脂製品
に未充填部が生じるのを防ぐことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１ないし図５は、本発明のエン
ドミルの一実施形態を示すものである。本実施形態にお
いて工具本体１１は、超硬合金等の硬質材料により形成
されて軸線Ｏを中心とした略軸状をなし、その後端部は
外径が均一とされた円柱状のシャンク部１２とされると
ともに、これよりも先端側にはテーパ部１３を介して極
細径の切刃部１４が形成されている。ここで、この切刃
部１４の外周には、工具本体１１の先端側から後端側に
向かうに従い工具回転方向Ｔ側に捩れて上記テーパ部１
３に達する４条の切屑排出溝１５…が周方向に等間隔に
形成されており、これらの切屑排出溝１５…の工具回転
方向Ｔ側を向く壁面１５Ａの外周側稜線部には、それぞ
れ外周刃１６が形成されている。なお、この外周刃１６
は、軸線Ｏに対するテーパ角が０．５°（３０’）程度
で工具後端側に向かうに従い軸線Ｏからの外径が極僅か
に大きくなるテーパ状に形成されている。

【００１０】一方、この切刃部１４の先端部は上記軸線
Ｏを中心とした概略円錐状をなしており、この先端部に
は、上記切屑排出溝１５…のうち軸線Ｏを挟んで互いに
反対側に位置する一対の切屑排出溝１５，１５が延長さ
れていて、これらの切屑排出溝１５，１５の先端側の工
具回転方向Ｔ側を向く壁面１５Ｂ，１５Ｂの外周側稜線
部に、各切屑排出溝１５の上記外周刃１６の先端に交差
して工具外周側から内周側の回転中心部Ｃに向かう先端
刃１７，１７が、軸線Ｏについて互いに対称にそれぞれ
形成されている。なお、各先端刃１７の工具回転方向Ｔ
の後方側に連なる切刃部１４の先端面は、先端刃１７の
軸線Ｏ回りの回転軌跡に対して後退する逃げ面とされて
いる。

【００１１】そして、これらの先端刃１７，１７は、上
記外周刃１５，１５の先端から内周側の回転中心部Ｃに
向かうに従い工具先端側に向けて直線状に延びるように
傾斜して形成されており、これらの先端刃１７，１７の
それぞれ直線状に延びる部分が軸線Ｏに対してなす傾斜
角θは、本実施形態では３０°とされている。さらに本
実施形態では、これらの先端刃１７，１７は、上記回転
中心部Ｃにおいて互いに軸線Ｏ上で交差するように形成
されており、かつこの回転中心部Ｃの近傍で、軸線Ｏ上
に中心を有して上記直線状に延びる部分に滑らかに接す
る凸円弧状に形成されて凸曲線部１８をなしている。

【００１２】なお、上記外周刃１６には、上述のように
切屑排出溝１５が後端側に向けて工具回転方向Ｔ側に捩
れているのに伴って負の軸方向すくい角が与えられると
ともに、図５に示すように上記壁面１５Ａが工具外周側
に向かうに従い凹曲しつつ工具回転方向Ｔの後方側に向
かうように形成されることにより、やはり負の径方向す
くい角が与えられている。一方、先端刃１７には、図４
に示すように外周刃１６よりも正角側に大きな負の軸方
向すくい角が与えられる一方、上記壁面１５Ｂは軸線Ｏ
を含む平面上に形成されていて、径方向すくい角は図３
に示すように０°とされている。そして、さらにこれら
の先端刃１７，１７の外径Ｄに対して切刃部１４の先端
からの切刃部１４の有効切刃長Ｌがなす比Ｌ／Ｄは７〜
１００の範囲とされており、より具体的に、本実施形態
では上記外径Ｄが０．８mmとされるとともに有効切刃長
Ｌは２４mmとされて、Ｌ／Ｄは３０とされている。

【００１３】しかるに、このように構成されたエンドミ
ルと上記従来のボールエンドミルとで上述のようなリブ
溝の加工を行う場合を比較すると、図６に示すように同
じ切り込み量ａで切削を行ったとしても、切削される溝
の切削幅ｂは、先端刃１７が直線状に傾斜していること
により上記実施形態のエンドミルの方が従来のボールエ
ンドミルよりも小さく、このため切削時に切刃部１４に
作用する負荷も抑制されて、軸線Ｏに直交する方向のモ
ーメントも実施形態のエンドミルの方が小さくなる。従
って、上記構成のエンドミルによれば、このようなモー
メントによる切刃部１４の撓みを抑えて優れた加工精度
を維持しながらも、十分な切り込み量ａを確保すること
ができ、Ｌ／Ｄが７〜１００、特に２０以上ときわめて
大きな場合でも効率的な加工を行うことが可能となる。

【００１４】また、特にこのようなエンドミル等の転削
工具による切削加工では、工具本体１１先端の軸線Ｏ上
の回転中心部Ｃにおいては回転速度が０となるために加
工物を切刃で削り取るというよりは押し潰すような切削
形態となり、このため外周側の部分に比べてより大きな
切削負荷が作用することとなるが、上記構成のエンドミ
ルによれば、このような回転中心部Ｃにおいて上述のよ
うに切削幅ｂが小さくなるため、一層確実にモーメント
の低減を図って切削時の切刃部１４の撓みを抑制するこ
とができる。さらに、このように先端刃１７が直線状に
傾斜していることにより、上記エンドミルでは加工物へ
の切刃部１４先端の食い付きがよく、切刃部１４が振ら
れることがないため、これによっても加工精度の向上を
図ることができる。しかも、上記先端刃１７は、工具外
周側の外周刃１６の先端から傾斜した直線状に延びた
後、工具先端側の上記回転中心部Ｃにおいて円弧状の凸
曲線部１８をなすように形成されており、これにより切
刃部１４の最先端に鋭角に凸となる突端部が形成される
のが避けられるので、このような食い付きの際の衝撃や
上記切削形態による大きな負荷による回転中心部Ｃの欠
損等を確実に防止することが可能となる。

【００１５】一方、上記実施形態のエンドミルによっ
て、例えば図７に示すように加工物Ｗとしての樹脂製品
成形用金型にリブ溝Ｓを成形する場合の本発明のリブ溝
の成形方法の一実施形態を、図９に示した従来のボール
エンドミルによる場合と比較すると、本実施形態により
成形されるリブ溝Ｓの溝底部Ｂは、上記先端刃１７によ
ってその溝底壁面が上記傾斜角θの２倍の挟角の断面Ｖ
字状に形成されるとともに、これらの壁面が交差する溝
底は、先端刃１７の回転中心Ｃの凸曲線部１８によって
断面凹円弧状に形成される。従って、このような金型を
用いて射出成形により樹脂製品を成形する場合、リブ溝
Ｓ内の上記溝底部Ｂいっぱいにまで溶融樹脂が充填され
ることはなく、この溝底部Ｂと樹脂Ｐとの間には図８に
示すように空隙部Ｑが画成されることとなり、リブ溝Ｓ
内に樹脂が回り込んだ際にエアやガスが閉じこめられた
としても、このエアやガスは上記間隙部Ｑに押し込まれ
てエアポケットを生じることがない。このため、本実施
形態の成形方法によって成形された金型によれば、ガス
抜きピンなどを設けずとも該金型によって成形された樹
脂製品に未充填部が生じたりするのを防ぐことができ、
所定の寸法形状の樹脂製品を確実に成形することが可能
となる。

【００１６】なお、ここで、上記実施形態のエンドミル
では、先端刃１７の直線状に傾斜した部分の軸線Ｏに対
する傾斜角θを３０°としているが、この傾斜角θが大
きすぎると、先端刃１７が工具本体１１の軸線Ｏに直交
する方向に偏平してしまうため、切り込み量ａを同じと
した場合の切削幅ｂがボールエンドミルと変わらなくな
り、上述したモーメントの低減効果が十分に得られなく
なるとともに、先端刃１７の食い付きのよさも損なわれ
てしまうおそれがある。その一方で、逆にこの傾斜角θ
が小さすぎると、モーメントの低減効果や良好な食い付
き性は確保されるものの、工具先端側の上記回転中心部
Ｃの近傍において先端刃１７周辺の工具本体１１の肉厚
を確保することができなくなり、先端刃１７が食い付い
た際などにこの部分に欠損が生じてしまうおそれがあ
る。従って、上記傾斜角θは、上述のように１５〜５０
°の範囲内において設定されるのが望ましい。

【００１７】また、この先端刃１７の回転中心部Ｃに形
成される上記凸曲線部１８の曲率半径ｒや、該凸曲線部
１８と先端刃１７の直線状に延びる部分との接点までの
軸線Ｏ回りの径、すなわち凸曲線部１８の外径ｄについ
ても、これらが小さすぎると上記欠損等の防止効果が十
分に得られなくなる一方、逆に大きすぎると切刃部１４
先端の回転中心部Ｃ周辺が従来のボールエンドミルと変
わらなくなってしまってモーメントの低減効果等が確実
に得られなくなるおそれがある。このため、上記曲率半
径ｒは先端刃１７の外径Ｄに対して０．１〜０．４×Ｄ
の範囲に、また上記外径ｄは０．２５〜０．６×Ｄの範
囲にそれぞれ設定されるのが望ましい。ただし、本実施
形態ではこの凸曲線部１８を円弧状とし、かつ先端刃１
７が直線状に延びる部分に接するようにしているが、該
凸曲線部１８を楕円等の他の凸曲線としたり、先端刃１
７の直線状部分に鈍角に交差したりするように形成して
もよい。

【００１８】さらに、本実施形態では、切刃部１４の外
周に形成される外周刃１６が４枚であるのに対して該切
刃部１４の先端に形成される先端刃１７は２枚であり、
このため、切刃部１４の先端においては、両先端刃１
７，１７の間に周方向に十分な間隔を開けることができ
るので、上述のように極細径の切刃部１４にあってさら
に工具外周側から内周側に回転中心部Ｃに向かうに従い
先端側に傾斜する先端刃１７を確実に所定の形状に形成
することができる。また、その一方で、この先端刃１７
よりも後端側の切刃部１４外周においては、より多くの
外周刃１６が形成されることにより、個々の外周刃１６
に作用する切削負荷の軽減を図って切刃部１４の撓みを
さらに確実に抑制するとともに、切屑排出溝１５の数も
多くなるので良好な切屑排出性を得ることができ、しか
も個々の切屑排出溝１５の溝深さは小さくすることがで
きるので、切刃部１４を極細径にすることによって失わ
れる剛性をより少なく抑えることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンドミ
ルによれば、Ｌ／Ｄが７〜１００、特に２０以上となる
ような極細径で有効切刃長の長い切刃部によって加工物
にリブ溝等の加工を行う場合であっても、十分な切り込
み量を確保して効率的な加工を可能としつつ、この切刃
部に撓みが生じるのを抑えて高い加工精度を得ることが
できる。また、このようなエンドミルを用いた本発明の
リブ溝の成形方法によれば、金型に成形されるリブ溝の
溝底部に画成される間隙部により、ガス抜きピンなどを
設けなくても樹脂の充填時にエアポケットが生じるのを
防ぐことができ、従って成形された樹脂製品に樹脂の未
充填部が生じたりするのも防いで、製品歩留まりの高い
樹脂製品成形用金型を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のエンドミルの一実施形態を示す側面
図である。

【図２】 図１に示す実施形態の切刃部１４先端の拡大
側面図である。

【図３】 図２における矢線Ｘ方向視の正面図である。

【図４】 図２における矢線Ｙ方向視の平面図である。

【図５】 図１におけるＺＺ拡大断面図である。

【図６】 本発明の一実施形態のエンドミルと従来のボ
ールエンドミルとによる溝切削を比較した図である。

【図７】 本発明の一実施形態のエンドミルによって加
工物Ｗにリブ溝Ｓを成形する場合の、本発明のリブ溝の
成形方法の一実施形態を示す図である。

【図８】 図７に示す実施形態によって成形されたリブ
溝Ｓに樹脂Ｐを充填した状態を示す断面図である。

【図９】 従来のボールエンドミルによって加工物Ｗに
リブ溝Ｓを成形する場合を示す図である。

【符号の説明】

１１ 工具本体 １４ 切刃部 １５ 切屑排出溝 １６ 外周刃 １７ 先端刃 １８ 先端刃１７の凸曲線部 Ｏ 工具本体１１の軸線 Ｔ 工具回転方向 Ｄ 先端刃１７の外径 Ｌ 切刃部１４の有効切刃長 Ｃ 切刃部１４先端の回転中心部 ｒ 凸曲線部１８の曲率半径 ｄ 凸曲線部１８の外径 θ 先端刃１７の直線状に延びる部分が軸線Ｏに対して
なす傾斜角 Ｗ 加工物 Ｓ リブ溝 Ｑ 間隙部 Ｐ 樹脂

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線回りに回転される工具本体の先端部
   に外周刃が形成された切刃部が設けられるとともに、こ
   の切刃部の先端には、上記外周刃の先端から内周側の回
   転中心部に向けて延びる先端刃が形成されたリブ溝成形
   用エンドミルにおいて、上記先端刃の外径Ｄに対する上
   記切刃部の有効切刃長Ｌの比Ｌ／Ｄが７〜１００に設定
   されるとともに、上記先端刃が上記外周刃の先端から内
   周側に向かうに従い工具先端側に向けて傾斜した直線状
   に形成され、かつこの先端刃が上記回転中心部において
   凸曲線状に形成されていることを特徴とするリブ溝成形
   用エンドミル。
2. 【請求項２】 直線状に延びる上記先端刃が上記軸線に
   対してなす傾斜角が１５〜５０°の範囲に設定されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のリブ溝成形用エン
   ドミル。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のリブ溝
   成形用エンドミルを用いて、樹脂製品成形用金型に溝底
   が断面Ｖ字状をなすリブ溝を成形することを特徴とする
   リブ溝の成形方法。