JP2004034191A - エンドミル及び切削加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】棒状であって断面が略半円状に形成された基体3の外周面に一枚の外周切れ刃6を有するエンドミル1において、軸心A方向に沿って略平坦に基体3に形成された平坦面4に軸心A方向に沿って平坦面4に対して突状な補強部7を設ける。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライス加工に用いられるエンドミル及びこのエンドミルを用いた切削加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、微小なサイズのフライス加工に用いられる小径のエンドミルがある。このようなエンドミルを図6に示す。
【0003】
エンドミル100は、図6に示すように、棒状に形成され、シャンク部101とこのシャンク部101の先端から伸びる基体102とを備えている。基体102は、断面形状が略半円状に形成されており、その外周面に外周切れ刃103が一枚形成されている。このようなエンドミル100は、微小な切削加工を行なうためにその直径が例えば1mm以下に設定されている。
【0004】
そして、エンドミル100は、フライス盤(図示せず)にセットされ、軸心A回りに回転駆動されながら、軸心Aと直交する方向に移動されて被切削材(図示せず)を切削する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなエンドミル100は、小径のために強度不足となり、切削加工中に折れやすいという問題がある。特に、深い溝を切削する際には、簡単に折れてしまう。このため、一本のエンドミル100で長時間の切削加工ができないという問題がある。また、エンドミル100が折れてしまうと、新規のエンドミル100をフライス盤に再度セットするのに時間を要してしまうという問題がある。
【0006】
ここで、半導体装置の製造に用いられる金型を放電加工で加工するための放電加工用電極の一例を図7に示す。この放電加工用電極110には、上面開口の直方体状の突部111が形成されており、その突部111の内部には、半径0.138mmのアール形状の微小内角112が形成されている。この放電加工用電極110は、微小内角112以外は、径の大きいエンドミル100により切削加工可能なサイズとされている。
【0007】
このような放電加工用電極110は、微小内角112以外の部位が径の大きいエンドミル(図示せず)によりフライス加工され、微小内角112が小径のエンドミル100(例えば、直径0.276mm)を用いずに微小内角加工用電極を用いて放電加工されて、製造されている。これにより、小径のエンドミル100を使用することにより発生する前述した問題を回避している。
【0008】
しかしながら、このように放電加工用電極110の微小内角112を微小内角加工用電極を用いて放電加工する場合には、微小内角加工用に専用の電極が必要となり、コストが高くなるという問題がある。また、放電加工電極製造工程に、エンドミル100によるフライス加工の他に放電加工工程を追加する必要があり、これにより段取りに手間が掛かり、コストが高くなるという問題がある。
【0009】
本発明の目的は、エンドミルの寿命を延ばすことである。
【0010】
本発明の目的は、エンドミルの加工適用範囲を広げることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、軸心方向に沿って略平坦に形成された平坦面及びこの平坦面の背部に前記軸心方向に沿って形成され前記軸心と直交する方向が前記平坦面に対して突状に形成された突状面を有し棒状に形成された基体と、前記平坦面及び前記突状面の間の一縁に設けられた外周切れ刃とを備え前記軸心回りに回転駆動されるエンドミルにおいて、前記外周切れ刃の回転軌跡内に収まるように前記平坦面に前記軸心方向に沿って設けられ前記平坦面に対して突状な補強部を備える。
【0012】
したがって、基体の断面積が補強部の分だけ大きくなるので、補強部が設けられていない従来のエンドミルに比べて、エンドミルの強度が向上する。これにより、補強部が設けられていない従来のエンドミルに比べて、エンドミルの寿命を延ばすことが可能となる。
【0013】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のエンドミルにおいて、前記基体の断面は、略半円状に形成されている。
【0014】
したがって、基体の断面積を大きくとれるので、エンドミルの強度がさらに向上する。これにより、エンドミルの寿命をさらに延ばすことが可能となる。
【0015】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のエンドミルにおいて、前記補強部の断面は、略半円状に形成されている。
【0016】
したがって、切削加工において発生する切屑が補強部に引っ掛かることなく排出される。これにより、切屑が排出されないことによりエンドミルが折れることを防止することが可能となる。
【0017】
請求項4記載の発明は、請求項1,2又は3記載のエンドミルにおいて、前記補強部は、前記基体に一体に形成されている。
【0018】
したがって、補強部が基体に取付材を介して取り付けられた場合に比べて、基体の強度が向上する。これにより、補強部が基体に取付材を介して取り付けられた場合に比べて、エンドミルの寿命を延ばすことが可能となる。
【0019】
請求項5記載の発明は、請求項1,2,3又は4記載のエンドミルにおいて、前記外周切れ刃は、前記基体の先端に向かうに従い前記軸心に近付くように傾斜している。
【0020】
したがって、エンドミルによりテーパ形状を切削加工することが可能である。
【0021】
請求項6記載の発明の切削加工方法は、エンドミルを軸心回りに回転駆動する回転ステップと、前記軸心回りに回転駆動されている前記エンドミルと被切削材とを前記軸心と直交する方向に相対的に曲線移動させて前記被切削材に曲面切削加工を行なう曲面切削加工ステップと、を含み、前記エンドミルは、前記軸心方向に沿って略平坦に形成された平坦面及びこの平坦面の背部に前記軸心方向に沿って形成され前記軸心と直交する方向が前記平坦面に対して突状に形成された突状面を有し棒状に形成された基体と、前記平坦面及び前記突状面の間の一縁に設けられた外周切れ刃と、前記外周切れ刃の回転軌跡内に収まるように前記平坦面に前記軸心方向に沿って設けられ前記平坦面に対して突状な補強部と、を備える。
【0022】
したがって、基体の断面積が補強部の分だけ大きくなり、補強部が設けられていない従来のエンドミルに比べて強度が向上したエンドミルを用いて被切削材に曲面切削加工を行なうので、曲面切削加工中にエンドミルが折れることが従来に比べて減少する。これにより、エンドミルの加工適用範囲を広げることが可能となる。例えば、半導体装置の製造に用いられる金型を放電加工するための放電加工電極のアール形状の微小内角の加工にこの切削加工方法を適用することが可能となる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明のエンドミルの一実施の形態を図1,図2,図3及び図7に基づいて説明する。図1は本実施の形態のエンドミルを示す斜視図、図2はその水平断面図、図3はエンドミルによる切削加工の一例を示す模式図である。
【0024】
エンドミル1は、図1に示すように、棒状に形成され、シャンク部2とこのシャンク部2の先端から伸びる基体3とを備えている。このエンドミル1は、シャンク部2及び基体3の軸心A回りに回転駆動される。基体3は、図1及び図2に示すように、断面形状が略半円状に形成されており、軸心A方向に沿って略平坦に形成された平坦面4と、この平坦面4の背部に軸心A方向に沿って形成され軸心Aと直交する方向が平坦面4に対して突状に形成された突状面5とを有している。エンドミル1は、平坦面4及び突状面5の間の一縁に設けられた一枚の外周切れ刃6を備えている。この外周切れ刃6は、基体3の基部3aから先端3bに向かうに従い軸心Aに近付くように直線状に傾斜して形成されており、これにより、テーパ加工を行なうことができる。そして、平坦面4は、すくい面として機能し、突状面5は、軸心A回りに回転駆動される外周切れ刃6の回転軌跡内に位置するように形成されて逃げ面として機能する。
【0025】
基体3の平坦面4には、軸心A方向に沿って補強部としてのリブ7が設けられている。このリブ7は、平坦面4に対して突状になるように断面が略半円状であって、平坦面4の軸心Aと直交する方向における中心部において基体3に一体に形成されている。このリブ7は、外周切れ刃6の回転軌跡内に収まる大きさに形成されている。
【0026】
このような構成において、エンドミル1は、フライス盤(図示せず)にセットされ、図3に示すように、軸心A回りに回転駆動されながら、軸心Aと直交する方向に移動されて被切削材としてのブロック材Bを切削する。この切削加工において発生する切屑は、平坦面4とリブ7とによって基体3の基部3aに向かって案内されて排出される。
【0027】
以上説明したように、本実施の形態のエンドミル1は、基体3にリブ7が設けられていることにより、基体3の断面積がリブ7の分だけ大きくなり、リブ7が設けられていない従来のエンドミルに比べて、強度が向上する。これにより、エンドミル1は、従来のエンドミルに比べて、切削加工中に折れにくくなり、よって、エンドミル1の寿命が大幅に延びる。このエンドミル1の基体3の基部3aの直径を、例えば1mm以下に設定して、エンドミル1により微小な切削加工を行なうことにより、一本のエンドミル1で長時間の微小な切削加工をすることができる。また、エンドミル1が従来のエンドミルよりも折れにくいので、これにより、切削加工中にエンドミル1が折れる回数が減り、従来の切削加工に比べて新規のエンドミル1をフライス盤に再度セットするのに要する時間を減らすことができる。これらにより、エンドミル1の加工適用範囲を従来のエンドミルの加工適用範囲に比べて広げることができる。
【0028】
ここで、このようなエンドミル1と従来のリブ7無しのエンドミルとの同条件における切削加工での寿命の一例を比較すると、本実施の形態のエンドミル1の寿命は、従来のリブ7無しのエンドミルの寿命の倍の寿命となった。
【0029】
なお、本実施の形態では、基体3の断面を略半円状に形成した例を説明したが、基体3の断面形状はこれに限るものではなく、例えば、台形状等であってもよい。
【0030】
また、本実施の形態では、リブ7の断面形状を略半円状に形成した例を説明したが、リブ7の断面形状は、これに限るものではなく、切屑が排出される形状であればよい。
【0031】
また、本実施の形態では、エンドミル1に切れ刃として外周切れ刃6のみを設けた例を説明したが、これに限るものではなく、エンドミル1の基体3の先端面3cに先端切り刃を設けてもよい。
【0032】
次に、エンドミル1を用いた切削加工方法の第一の具体例を図7に基づいて説明する。本具体例は、図7に示した放電加工用電極110のエンドミル1を用いての切削加工方法である。ここで、本具体例のエンドミル1の基体3の基部3aの直径は、0.276mmに設定されている。
【0033】
図7に示した放電加工用電極110を製造するには、被切削部材としてのブロック材Bに対してフライス盤(図示せず)により駆動される大径のエンドミル(図示せず)により微小内角112以外の切削加工を行なう。
【0034】
次に、エンドミル1をフライス盤により駆動してブロック材Bに微小内角112を切削加工する。具体的には、まず、エンドミル1をその軸心A回りに回転駆動する(回転ステップ)。そして、軸心A回りに回転駆動しているエンドミル1をブロック材Bに対して軸心Aと直交する方向に曲線移動させてブロック材Bに微小内角112を切削加工する(曲面切削加工)。これにより、図7に示す放電加工用電極110が完成する。
【0035】
このように、図7に示すような放電加工用電極110をエンドミル1の切削加工により製造することにより、従来の放電加工用電極110の製造方法のように、微小内角112を加工するのに微小内角加工用電極を用いての放電加工をしなくて済み、これにより、アール形状の微小内角112を有する放電加工用電極110の製造にかかる手間を省くことができるとともにコストを低減することができる。また、微小内角加工用電極も必要無くなるので、さらにコストを低減することができる。
【0036】
なお、本具体例では、放電加工用電極110の微小内角112以外を大径のエンドミルにより加工する例を説明したが、これに限るものではなく、放電加工用電極110全体をエンドミル1で加工してもよい。この加工は、エンドミル1の基体3の先端面3cに端面切れ刃を設けることにより実現可能となる。
【0037】
次に、エンドミル1を用いた切削加工法の第二の具体例を図4及び図5に基づいて説明する。図4は本具体例の切削加工方法における放電加工用電極の一部を示す斜視図である。本具体例は、図4に示す放電加工用電極10のエンドミル1を用いての切削加工方法である。放電加工用電極10は、半導体装置を製造するのに用いられる金型(以後、単に金型という)を製造するためのものである。ここで、本具体例のエンドミル1の基体3の基部3aの直径は、0.6mmに設定されている。
【0038】
図4に示す放電加工用電極10には、V字形状の突部11が形成され、そのV字の二本の直線部12,13の交点の内側には、半径0.3mmのアール形状の微小内角14が形成されている。このような放電加工用電極10を製造するには、まず、ブロック材Bに対して、フライス盤(図示せず)により駆動される大径のエンドミル(図示せず)により微小内角14以外の切削加工を行なう。
【0039】
次に、エンドミル1をフライス盤により駆動してブロック材Bに微小内角14を切削加工する。具体的には、まず、エンドミル1をその軸心A回りに回転駆動する(回転ステップ)。そして、軸心A回りに回転駆動しているエンドミル1をブロック材Bに対して軸心Aと直交する方向に曲線移動させてブロック材Bに微小内角14を切削加工する(曲面切削加工)。これにより、図4に示す放電加工用電極10が完成する。そして、このようにして製造された放電加工用電極10を用いての放電加工により金型が製造される。
【0040】
ここで、この放電加工用電極10を用いた放電加工により製造される金型と同様な形状の金型を成形するための従来の金型製造方法について図5に基づいて簡単に説明する。従来は、前述したような金型を製造するために、まず、放電加工用電極10を直線部12,13を含む領域と、微小内角14を含む領域とに分割し、図5(a)及び図5(b)に示すように、それらの領域に対応した第一及び第二の電極120,121を作製していた。これらの第一及び第二の電極120,121は、微小内角14以外は大径のエンドミルにより切削加工で作製され、微小内角14は砥石(図示せず)により研削加工される。そして、第一の電極120を用いて、被放電加工材に放電加工をし、その後、その被放電加工材に第二の電極121を用いて放電加工する。これにより前述したような金型を製造していた。このように、従来は前述したような金型を製造するのに、第一及び第二の二つの電極120,121を用いて二回の放電加工をする必要があった。
【0041】
以上説明したように、本具体例の切削加工方法によれば、図4に示すような放電加工用電極10の微小内角14をエンドミル1により加工でき、これにより、従来のように金型を製造するのに電極を二つ作製する必要が無くなり、放電加工用電極10のコストを削減することができる。また、金型を作製するのに放電加工の段取りが従来の半分になり、これにより、金型の製造コストも削減することができる。
【0042】
なお、本具体例では、放電加工用電極10の微小内角14以外を大径のエンドミルにより加工する例を説明したが、これに限るものではなく、放電加工用電極10全体をエンドミル1で加工してもよい。このような加工は、エンドミル1の先端面3cに端面切れ刃を設けることにより実現可能となる。
【0043】
また、エンドミル1を用いた切削加工方法の第一及び第二の具体例では、放電加工用電極110,10を切削加工する方法を例に説明したが、これに限るものではなく、エンドミル1を用いた切削加工方法としては、例えば鋼材等の被切削材を切削加工するものでよい。
【0044】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、軸心方向に沿って略平坦に形成された平坦面及びこの平坦面の背部に前記軸心方向に沿って形成され前記軸心と直交する方向が前記平坦面に対して突状に形成された突状面を有し棒状に形成された基体と、前記平坦面及び前記突状面の間の一縁に設けられた外周切れ刃とを備え前記軸心回りに回転駆動されるエンドミルにおいて、前記外周切れ刃の回転軌跡内に収まるように前記平坦面に前記軸心方向に沿って設けられ前記平坦面に対して突状な補強部を備えることにより、基体の断面積が補強部の分だけ大きくなるので、補強部が設けられていない従来のエンドミルに比べて、エンドミルの強度を向上させることができ、これにより、補強部が設けられていない従来のエンドミルに比べて、エンドミルの寿命を延ばすことができる。
【0045】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載のエンドミルにおいて、前記基体の断面は、略半円状に形成されていることにより、基体の断面積を大きくとれるので、エンドミルの強度をさらに向上させることができ、これにより、エンドミルの寿命をさらに延ばすことができる。
【0046】
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2記載のエンドミルにおいて、前記補強部の断面は、略半円状に形成されていることにより、切削加工において発生する切屑が補強部に引っ掛かることなく排出させることができ、これにより、切屑が排出されないことによりエンドミルが折れることを防止することができる。
【0047】
請求項4記載の発明によれば、請求項1,2又は3記載のエンドミルにおいて、前記補強部は、前記基体に一体に形成されていることにより、補強部が基体に取付材を介して取り付けられた場合に比べて、基体の強度を向上させることができ、これにより、補強部が基体に取付材を介して取り付けられた場合に比べて、エンドミルの寿命を延ばすことができる。
【0048】
請求項5記載の発明によれば、請求項1,2,3又は4記載のエンドミルにおいて、前記外周切れ刃は、前記基体の先端に向かうに従い前記軸心に近付くように傾斜していることにより、エンドミルによりテーパ形状を切削加工することができる。
【0049】
請求項6記載の発明の切削加工方法によれば、エンドミルを軸心回りに回転駆動する回転ステップと、前記軸心回りに回転駆動されている前記エンドミルと被切削材とを前記軸心と直交する方向に相対的に曲線移動させて前記被切削材に曲面切削加工を行なう曲面切削加工ステップと、を含み、前記エンドミルは、前記軸心方向に沿って略平坦に形成された平坦面及びこの平坦面の背部に前記軸心方向に沿って形成され前記軸心と直交する方向が前記平坦面に対して突状に形成された突状面を有し棒状に形成された基体と、前記平坦面及び前記突状面の間の一縁に設けられた外周切れ刃と、前記外周切れ刃の回転軌跡内に収まるように前記平坦面に前記軸心方向に沿って設けられ前記平坦面に対して突状な補強部と、を備えることにより、基体の断面積が補強部の分だけ大きくなり、補強部が設けられていない従来のエンドミルに比べて強度が向上したエンドミルを用いて被切削材に曲面切削加工を行なうので、曲面切削加工中にエンドミルが折れることを従来に比べて減少させることができる。これにより、エンドミルの加工適用範囲を広げることができる。例えば、半導体装置の製造に用いられる金型を放電加工するための放電加工電極のアール形状の微小内角の加工にこの切削加工方法を適用することができ、これにより、その微小内角の加工を従来のように放電加工により加工する必要が無くなり、放電加工用電極のアール形状の微小内角の加工にかかる手間を省くことできるとともにその微小内角の加工にかかるコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエンドミルの一実施の形態を示す斜視図である。
【図2】その水平断面図である。
【図3】エンドミルによる切削加工の一例を示す模式図である。
【図4】エンドミルを用いた切削加工方法の第二の具体例における放電加工用電極の一部を示す斜視図である。
【図5】従来の加工方法における放電加工用電極の一部を例示し、(a)は第一の電極を例示する斜視図、(b)は第二の電極を例示する斜視図である。
【図6】従来のエンドミルを例示する斜視図である。
【図7】放電加工用電極の一部を例示する斜視図である。
【符号の説明】
1 エンドミル
3 基体
3b 先端
4 平坦面
5 突状面
6 外周切れ刃
7 補強部(リブ)
A 軸心
B 被切削材(ブロック材)
Claims (6)
- 軸心方向に沿って略平坦に形成された平坦面及びこの平坦面の背部に前記軸心方向に沿って形成され前記軸心と直交する方向が前記平坦面に対して突状に形成された突状面を有し棒状に形成された基体と、前記平坦面及び前記突状面の間の一縁に設けられた外周切れ刃とを備え前記軸心回りに回転駆動されるエンドミルにおいて、
前記外周切れ刃の回転軌跡内に収まるように前記平坦面に前記軸心方向に沿って設けられ前記平坦面に対して突状な補強部を備えることを特徴とするエンドミル。 - 前記基体の断面は、略半円状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のエンドミル。
- 前記補強部の断面は、略半円状に形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のエンドミル。
- 前記補強部は、前記基体に一体に形成されていることを特徴とする請求項1,2又は3記載のエンドミル。
- 前記外周切れ刃は、前記基体の先端に向かうに従い前記軸心に近付くように傾斜していることを特徴とする請求項1,2,3又は4記載のエンドミル。
- エンドミルを軸心回りに回転駆動する回転ステップと、
前記軸心回りに回転駆動されている前記エンドミルと被切削材とを前記軸心と直交する方向に相対的に曲線移動させて前記被切削材に曲面切削加工を行なう曲面切削加工ステップと、
を含み、
前記エンドミルは、
前記軸心方向に沿って略平坦に形成された平坦面及びこの平坦面の背部に前記軸心方向に沿って形成され前記軸心と直交する方向が前記平坦面に対して突状に形成された突状面を有し棒状に形成された基体と、
前記平坦面及び前記突状面の間の一縁に設けられた外周切れ刃と、
前記外周切れ刃の回転軌跡内に収まるように前記平坦面に前記軸心方向に沿って設けられ前記平坦面に対して突状な補強部と、
を備える切削加工方法。
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