JP2004202646A - End mill and working method using this end mill - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライス盤やマシニングセンターなどの工作機械に取り付けられて、ワークを切削するために用いられるエンドミル、とくに、金型のリブ溝や傾斜面などの所定の傾斜角を有する加工面を切削で形成するために用いられるエンドミルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6に示すように、金型のリブ溝1は、その溝底2から開口部側に向かうにしたがい漸次溝幅を増大させており、対向する一対の側面3,3が所定の傾斜角で傾斜するようになっている。
このようなリブ溝1を形成するのに用いられるエンドミルとしては、例えば特許文献1に開示されているようなものがあり、これは、図6に示すように、軸線O回りに回転される工具本体5の先端側部分である加工部6が、切削に作用する切刃を備えた刃部7とされ、かつ、軸線O方向の後端側に向かうにしたがい外径が大きくなるテーパ状とされているものである。
このエンドミルは、その工具本体5が、軸線O回りに回転されながら、軸線Oに直交する方向であるリブ溝1の長手方向に沿って往復移動させられるとともに軸線O方向の先端側に所定の切込み量で徐々に送られていくことによって、ワークを切削し、刃部7(加工部6)における半角でのテーパ角と略同一の傾斜角を有する一対の側面3,3が同時に形成されるようになっている。
【0003】
ところで、近年においては、CAD/CAMの普及から、上記のような往復加工ではなく、等高線加工によってリブ溝を形成することも望まれている。
等高線加工とは、図7に示すように、エンドミルの工具本体5における加工部6の刃部7を、往復加工のように一対の側面3,3に対して同時に両側接触させるのではなく、片側の側面3に対して片側接触させることによって、この片側の側面3ごとに切削して徐々に仕上げていくものであり、加工部6の刃部7には片側一方向に負荷がかかる。なお、この等高線加工は、金型のリブ溝1を形成するときだけでなく、金型の傾斜面などの所定の傾斜角を有する加工面を形成するときにも多用される。
【0004】
このような等高線加工を、上記のような、工具本体5における加工部6全体がテーパ状の刃部7とされたエンドミルによって行おうとすると、図8に示すように、刃部7(図中の斜線部分)において、所定の傾斜角を有するワークの加工面W(リブ溝1の側面3)に対向配置される部分の略全域が、このワークの加工面Wと接触することとなり、それらの接触領域が非常に大きくなってしまう。そのため、切削(擦過)負荷が著しく増大して、ビビリ振動が生じ、加工面Wの面粗さの悪化や、加工面Wに設定される傾斜角の精度悪化という問題が生じるのであった。
とくに、ワークの加工面Wの深さが深く(リブ溝1の深さが深く)て、加工部6における軸線O方向での長さを長く設定する必要があったり、加工部6を挿入することのできる隙間が小さく(リブ溝1の溝幅が狭く)て、加工部6を小径にする必要があったりする場合、すなわち、工具本体5における加工部6の剛性を確保しづらいような場合に、上記のような傾向が顕著になる。
【0005】
このようなエンドミルに対し、刃部7とワークの加工面Wとの接触領域を小さくするため、切削に作用する切刃を備えた刃部7を、加工部6における先端側一部分のみに形成したものがある。
例えば、図9に示すように、加工部6が、スクエアタイプの切刃を備えた刃部7とその後端側に連なるネック部8とから構成され、かつ、軸線O方向の略全長に亘って略一定の外径を有する略円柱状とされたエンドミルや、図10に示すように、加工部6が、スクエアタイプの切刃を備えた刃部7とその後端側に連なるネック部8とから構成され、刃部7が、軸線O方向の略全長に亘って略一定の外径を有する略円柱状とされるとともに、ネック部8が、軸線O方向の後端側に向かうにしたがい外径が大きくなるテーパ状とされたエンドミルなどが知られている。
【0006】
さらに、特許文献2には、加工部が、切刃を備えた刃部とその後端側に連なるネック部とから構成され、これら刃部及びネック部が、それぞれ軸線方向の後端側に向かうにしたがい外径が大きくなるテーパ状とされるとともに互いに同一のテーパ角に設定され、かつ、刃部の後端での外径がネック部での先端の外径よりも大きく設定されたアンダーカットタイプのエンドミルが開示されており、特許文献3には、加工部が、ラジアスタイプの切刃を備えた刃部とその後端側に連なるネック部とから構成され、刃部が、軸線方向の後端側に向かうにしたがい外径が小さくなる逆テーパ状とされるとともに、ネック部が、軸線方向の後端側に向かうにしたがい外径が大きくなるテーパ状とされたエンドミルが開示されている。
【0007】
【特許文献1】
実用新案登録第2523508号公報(第1図)
【特許文献2】
特開平10−225813号公報(第2図)
【特許文献3】
特許2002−292514号公報(第4図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図9に示すエンドミルでは、刃部7及びネック部8から構成される加工部6が、軸線O方向の略全長に亘って略一定の外径を有しているため、この加工部6の剛性を大きく確保することができず、これに起因するビビリ振動や加工部6の倒れなどが生じてしまうのに加え、刃部7のスクエアタイプの切刃形状が加工面Wに反映されて、この加工面Wに生じる段差(カスプハイト)が大きくなってしまうので、依然として、加工面Wの面粗さの悪化や傾斜角の精度悪化の問題を解消できるものではなかった。
また、図10に示すエンドミルでは、加工部6におけるネック部8がテーパ状とされていることによって、ネック部8とワークの加工面Wとの間に適度なクリアランスを形成しつつも、加工部6の剛性を大きく確保することができるのであるが、図9に示すエンドミルと同様に、刃部7のスクエアタイプの切刃形状が加工面Wに反映されるので、加工面Wの面粗さの悪化という問題を解消できない。
【0009】
さらに、特許文献2に記載のエンドミルでは、刃部のテーパ角とネック部のテーパ角とが互いに同一に設定されているため、ネック部とワークの加工面との間に形成されるクリアランスを必要最小限にして加工部の剛性を最大限に確保することを狙って、このネック部における半角でのテーパ角とワークの加工面の傾斜角とを一致させると、刃部がワークの加工面に対してベタ当たりすることとなり、結局、切削抵抗の増大を招いて、ビビリ振動を生じさせてしまうのであった。
そして、特許文献3に記載のエンドミルでは、刃部が逆テーパを有しているため、この刃部における軸線方向での長さを適当な値に設定すると、刃部の後端側に連なるネック部とワークの加工面との間に形成されるクリアランスが必要以上に大きくなり、加工部の剛性を最大限に確保することができなくなってしまう。しかも、この特許文献3に記載のエンドミルでは、刃部とネック部との接続部分の外径が加工部における最小外径となるので、刃部に切削抵抗がかかった際に、この部分を起点として折損が生じやすいという問題もあった。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ビビリ振動を生じさせることなく、面粗さを良好にすることができるエンドミル及びこれを用いた加工方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、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側部分が、その外周面をワークの加工面に対向配置させることになる加工部とされたエンドミルであって、この加工部は、切削に作用する切刃を備えた刃部とその後端側に連なるネック部とから構成され、これら刃部及びネック部は、それぞれ前記軸線方向の後端側に向かうにしたがい外径が大きくなるテーパ状とされているとともに、前記刃部のテーパ角が前記ネック部のテーパ角よりも小さく設定されていることを特徴とするものである。
このような本発明によれば、テーパ状のネック部における半角でのテーパ角を、ワークの加工面の傾斜角に略一致させることによって、ネック部とワークの加工面との間のクリアランスを必要最小限に確保することができるとともに、工具本体の剛性を最大限に確保することができ、しかも、このネック部よりもテーパ角の小さいテーパ状の刃部、つまり、ワークの加工面の傾斜角よりも小さい半角でのテーパ角を有するテーパ状の刃部による切削で、ワークの加工面を形成するので、刃部とワークの加工面とをベタ当たりさせず、それらの接触領域を小さくすることができ、かつ、スクエアタイプの切刃が切削に作用するときのような大きな段差(カスプハイト)が加工面に生じることもない。したがって、工具本体の加工部にビビリ振動を生じさせることなく、ワークの加工面の面粗さを良好にすることが可能となる。
【0012】
また、本発明のエンドミルにおいて、刃部における半角でのテーパ角と、ネック部における半角でのテーパ角との差が小さすぎると、ネック部とワークの加工面との間に形成されるクリアランスを十分に確保できず、これらが互いに接触してしまうおそれがあり、逆に大きすぎても、ネック部とワークの加工面との間のクリアランスを必要以上に大きく確保してしまって、加工部の剛性を最大限に確保できないおそれがあるので、このテーパ角の差は、15′〜5゜の範囲に設定されていることが好ましい。
【0013】
同じく、本発明のエンドミルにおいて、刃部における軸線方向での長さが短すぎると、ネック部とワークの加工面との間に形成されるクリアランスを十分に確保できず、これらが互いに接触してしまうおそれがあり、逆に長すぎても、ネック部とワークの加工面との間のクリアランスを必要以上に大きく確保してしまって、加工部の剛性を最大限に確保できないおそれがあるので、この刃部における軸線方向での長さは、刃部の先端での外径Dに対して、1D〜4Dの範囲に設定されていることが好ましい。
【0014】
とくに、本発明のエンドミルは、加工部における軸線方向での長さが、刃部の先端での外径Dに対して、6D以上に設定されているような場合、すなわち、工具本体における加工部の剛性を確保しづらいような場合に、顕著な効果を発揮することができる。
【0015】
また、本発明のエンドミルによる加工方法は、本発明のエンドミルを用いて、前記刃部における半角でのテーパ角よりも、15′〜5゜の範囲内で大きく設定された傾斜角を有するワークの加工面を切削で形成することを特徴とするものである。
このような本発明によれば、ワークの加工面に設定された傾斜角に、テーパ状のネック部における半角でのテーパ角を略一致させることで、工具本体の加工部にビビリ振動を生じさせることなく、ワークの加工面の面粗さを良好にすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本実施形態によるエンドミルは、図1に示すように、軸線O回りに回転される軸線Oを中心とした工具本体10を有しており、この工具本体10の後端側部分が、工作機械の回転軸に把持される比較的大径のシャンク部11とされているとともに、工具本体10の先端側部分が、その外周面をワークの加工面Wに対向配置させることになる小径の加工部12とされている。
シャンク部11において、加工部12との接続部分は、軸線O方向の後端側に向かうにしたがい外径が漸次大きくなるテーパ面11Aとされており、このテーパ面11Aによって、比較的大径のシャンク部11と小径の加工部12とが接続されている。
【0017】
加工部12における先端側部分は、切削に作用する切刃を備えた刃部13(図中の斜線部分)とされており、この刃部13は、その先端(加工部12の先端)での外径Dを最小とし、そこから軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい外径を一定の変化傾向で漸次大きくして、後端(刃部13と後述するネック部14との接続部分)での外径を最大とするようなテーパ状となっている。
なお、図示は省略するが、刃部13の外周には軸線O方向の略全長に亘って切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝における工具回転方向前方側を向く壁面の先端側稜線が刃部13の最先端に位置する底刃とされるとともに外周側稜線が刃部13の外周に位置する外周刃とされているのであって、上記の刃部13の外径とは、外周刃の軸線O回りの回転軌跡がなす外径のことを示している。
【0018】
加工部12における後端側部分は、刃部13の後端側に連なるネック部14とされており、このネック部14は、その先端(刃部13の後端)での外径を刃部13の後端での外径と略一致させ、そこから軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい外径を一定の変化傾向で漸次大きくして、後端(ネック部14とシャンク部11におけるテーパ面11Aとの接続部分)での外径を最大とするようなテーパ状となっている。
【0019】
つまり、加工部12は、切削に作用する切刃(外周刃及び底刃)を備えた刃部13と、この刃部13の後端側に連なるネック部14とから構成されているとともに、これら刃部13及びネック部14が、それぞれ軸線O方向の後端側に向かうにしたがい外径が一定の変化傾向で漸次大きくなるテーパ状とされているのである。
そして、本実施形態では、刃部13における半角でのテーパ角度αが、ネック部14における半角でのテーパ角度βよりも小さく設定され、かつ、これらの差β−αが、15′(=0.25゜)〜5゜の範囲に設定されている。
【0020】
また、刃部13の先端(加工部12の先端)での外径Dが、加工部12の最小外径をなしている(本実施形態では、例えば0.5mm〜3.0mmの範囲に設定されている)のであるが、この刃部13の先端での外径Dに対して、加工部12における軸線O方向での長さLが、6D以上に設定され、かつ、刃部13における軸線O方向での長さL1が、1D〜4Dの範囲に設定されている。
【0021】
このような構成とされたエンドミルは、図1に示すように、所定の傾斜角を有するワークの加工面W(リブ溝の側面)を切削で仕上げるための等高線加工に用いられ、この等高線加工の過程においては、工具本体10の加工部12の外周面が、所定の傾斜角が設定されるワークの加工面Wに対向配置させられることになる。
ここで、ワークの加工面Wに設定される所定の傾斜角は、加工部12のネック部14における半角でのテーパ角βに略一致させられている、つまり、このワークの加工面Wに設定される所定の傾斜角が、刃部13における半角でのテーパ角αよりも、15′〜5゜の範囲(β−αと同一の範囲)内で大きく設定されていることになり、切削に作用する切刃を備えた刃部13は、その半角でのテーパ角αよりも、上記のような範囲内で大きく設定された傾斜角を有するワークの加工面Wを切削で形成するのである。
【0022】
なお、テーパ状をなすネック部14と、シャンク部11におけるテーパ面11Aとは、いずれも軸線O方向の後端側に向かうにしたがい外径が大きくなるとともに、テーパ状の刃部13における半角でのテーパ角αよりも大きいテーパ角を有しているものであるが、ネック部14は、等高線加工の過程において所定の傾斜角を有するワークの加工面Wに外周面が対向配置させられる(リブ溝内に挿入させられる)加工部12を構成しているのに対して、テーパ面11Aは、ワークの加工面Wに対向配置させられることがなく、これらネック部14とテーパ面11Aとは明確に区別される。
【0023】
本実施形態のエンドミルでは、切削には作用しないテーパ状のネック部14における半角でのテーパ角βを、形成すべきワークの加工面Wに設定される傾斜角に略一致させているとともに、ネック部14の先端側に連なる刃部13における半角でのテーパ角αを、ネック部14における半角でのテーパ角βよりも小さくして、その差β−αを15′〜5゜の範囲に設定している。
【0024】
そのため、ネック部14とワークの加工面Wとの間には、必要最小限のクリアランスを確保しながらも、工具本体10における加工部12の剛性を最大限に確保することができる。
しかも、切削に作用する切刃を備えた刃部13における半角でのテーパ角αが、所定の傾斜角(=β)を有するワークの加工面Wよりも15′〜5゜の範囲内で小さく設定されることになるから、刃部13とワークの加工面Wとをベタ当たりさせずに、それらの接触領域を小さくすることができ、かつ、従来のスクエアタイプの切刃が切削に作用するときのような大きな段差(カスプハイト)が加工面Wに生じることもない。
【0025】
それゆえ、本実施形態によるエンドミルでは、工具本体10の加工部12にビビリ振動を生じさせることがなくなり、ワークの加工面Wの面粗さの低下や、加工面Wに設定される傾斜角の精度低下といった不具合が生じないので、安定した切削加工を継続していくことが可能となる。
【0026】
ここで、刃部13における半角でのテーパ角αと、ネック部14における半角でのテーパ角βとの差β−αが15′(=0.25゜)より小さくなってしまうと、ネック部14とワークの加工面Wとの間に形成されるクリアランスを十分に確保できず、これらを接触させてしまって、加工面Wの面粗さの低下を招いてしまうおそれが生じ、一方、テーパ角の差β−αが5゜より大きくなっても、ネック部14とワークの加工面Wとの間のクリアランスを必要以上に大きく確保してしまって、加工部12の剛性を最大限に確保できないおそれが生じてしまう。
なお、上述したようなおそれを確実になくすためには、このテーパ角の差β−αは、30′(=0.5゜)〜2゜の範囲に設定されていることがより好ましい。
【0027】
これと同様に、刃部13における軸線O方向での長さL1が短すぎると、ネック部14とワークの加工面Wとの間に形成されるクリアランスを十分に確保できず、これらを接触させてしまって、加工面Wの面粗さの低下を招いてしまうおそれが生じ、一方、刃部13における軸線O方向での長さL1が長すぎても、ネック部14とワークの加工面Wとの間のクリアランスを必要以上に大きく確保してしまって、加工部12の剛性を最大限に確保できないおそれが生じてしまうので、本実施形態では、刃部13における軸線O方向での長さL1を1D〜4Dの範囲に設定している。
なお、上述したようなおそれを確実になくすためには、この刃部13における軸線O方向での長さL1は、1.5D〜3Dの範囲に設定されていることが好ましい。
【0028】
また、本実施形態のエンドミルは、その工具本体10の加工部12における軸線O方向での長さLが、刃部13の先端(加工部12の先端)での外径Dに対して、6D以上(とくに、10D以上)に設定されていて、工具本体10における加工部12の剛性を確保しづらくなっていることから、上述したような効果を顕著に発揮することができる。
【0029】
なお、上述した本実施形態では、加工部12のネック部14における半角でのテーパ角βを、ワークの加工面Wに設定される所定の傾斜角に「略一致させる」とある。
これは、加工部12における軸線O方向の長さLが長く(刃部13の先端での外径Dに対する比が大きく)設定されている場合、加工部12の倒れ(たわみ)が生じやすい傾向にあり、切削条件(状況)によっては、ネック部14がワークの加工面Wに干渉するおそれがあるため、ネック部14における半角でのテーパ角βを、ワークの加工面Wの傾斜角と完全に一致させるのではなく、これよりもわずかに小さく設定するのが望ましいこともあるからである。
【0030】
また、本発明は、上述したような加工部12の形状に限定されることはなく、例えば、図2に示す第1変形例のように、ネック部14の先端での外径を、刃部13の後端での外径と一致させないで、これよりも小さくしたアンダーカットタイプにしてもよいし、図3に示す第2変形例のように、刃部13の先端に位置する底刃を略円弧状にしたボールタイプの切刃としてもよいし、図4に示す第3変形例のように、刃部13の底刃及び外周刃の接続部分を略円弧状にしたラジアスタイプの切刃としてもよいし、さらには、図5に示す第4変形例のように、ネック部14の先端に連なる略円柱状の部材に刃立てをすることによって刃部13を形成するようにしてもよい。
【0031】
さらに、刃部13の外径(刃部13の外周に形成された外周刃の回転軌跡がなす外径)について、これが軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい大きくなっていくときの変化傾向は、軸線O方向の略全長に亘って一定(刃部13の外径が、側面視で略直線状)とされたものに限定されることはなく、例えば、刃部13の外径が、側面視で凸曲線状や直線及び凸曲線の組み合わせなどになるように、多少の変化をもたせてもよい。
【0032】
【実施例】
以下、本発明の一例であるエンドミルを実施例とし、加工部全体がテーパ状の刃部とされた従来のエンドミル(図8に基づくエンドミル)を従来例として、これらを用いてリブ溝を加工する切削試験を行った。
【0033】
〈エンドミル仕様〉
・共通
表面処理:(Al,Ti)Nコーティング
母材:超微粒子超硬合金
刃部の先端での外径D:1.0mm
加工部における軸線方向での長さL:15.0mm
・実施例
刃部における半角でのテーパ角α:30′
ネック部における半角でのテーパ角β:1゜30′
刃部における軸線方向での長さL1:2.5mm
・従来例
刃部における半角でのテーパ角:1゜30′
〈加工するリブ溝〉
溝底幅:1.2mm
溝深さ:15.0mm
側面の傾斜角:1゜30′
【0034】
〈切削条件〉
被削材:プリハードン鋼(40HRC)
回転速度:20000min−1
送り速度:700mm/min
軸線方向の切込み深さ:0.03mm
加工方法:等高線加工
切削油剤:不水溶性
【0035】
〈結果〉
従来例によるエンドミルでは、ビビリ振動が生じており、形成したリブ溝の側面は、その表面に0.02mm程度のウネリが確認されるとともに傾斜角が2゜02′となって、面粗さ及び傾斜角精度がともに悪かった。
これに対し、本発明の一例である実施例によるエンドミルでは、ビビリ振動が生じておらず、形成したリブ溝の側面は、その表面にウネリがほとんど確認されないとともに傾斜角が1゜36′となって、面粗さ及び傾斜角精度がともに良好であった。
【0036】
【発明の効果】
本発明では、テーパ状のネック部における半角でのテーパ角を、ワークの加工面の傾斜角に略一致させることによって、ネック部とワークの加工面との間のクリアランスを必要最小限に確保しつつ、工具本体の剛性を最大限に確保することができ、また、ワークの加工面の傾斜角よりも小さい半角でのテーパ角を有するテーパ状の刃部による切削で、このワークの加工面を形成するので、刃部とワークの加工面とをベタ当たりさせず、それらの接触領域を小さくすることができるとともに、スクエアタイプの切刃が切削に作用するときのような大きな段差(カスプハイト)が加工面に生じることもない。
それゆえ、本発明によれば、工具本体の加工部にビビリ振動を生じさせることなく、加工されたワークの加工面の面粗さの低下や、傾斜角の精度低下といった不具合が生じず、安定した切削加工を継続していくことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施形態によるエンドミルを用いてワークを加工する様子を示す概略側面図、(b)は(a)の要部拡大図である。
【図2】本発明の実施形態によるエンドミルの第1変形例を示す要部拡大図である。
【図3】本発明の実施形態によるエンドミルの第2変形例を示す要部拡大図である。
【図4】本発明の実施形態によるエンドミルの第3変形例を示す要部拡大図である。
【図5】本発明の実施形態によるエンドミルの第4変形例を示す要部拡大図である。
【図6】エンドミルによる往復加工でリブ溝を形成する様子を示す概略側面図である。
【図7】エンドミルによる等高線加工でリブ溝を形成する様子を示す概略側面図である。
【図8】(a)は従来のエンドミルを用いてワークを加工する様子を示す概略側面図、(b)は(a)の要部拡大図である。
【図9】(a)は従来のエンドミルを用いてワークを加工する様子を示す概略側面図、(b)は(a)の要部拡大図である。
【図10】(a)は従来のエンドミルを用いてワークを加工する様子を示す概略側面図、(b)は(a)の要部拡大図である。
【符号の説明】
10 工具本体
11 シャンク部
11A テーパ部
12 加工部
13 刃部
14 ネック部
D 刃部の先端での外径
O 軸線
W ワークの加工面
α 刃部における半角でのテーパ角
β ネック部における半角でのテーパ角[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is an end mill that is attached to a machine tool such as a milling machine or a machining center and is used for cutting a workpiece, and in particular, a processing surface having a predetermined inclination angle such as a rib groove or an inclined surface of a mold is formed by cutting. The present invention relates to an end mill used for performing
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 6, the
As an end mill used for forming such a
In this end mill, the
[0003]
By the way, in recent years, with the spread of CAD / CAM, it is also desired to form rib grooves by contour processing instead of the reciprocating processing as described above.
As shown in FIG. 7, the contour line processing is not to make the
[0004]
When such a contour line processing is to be performed by an end mill in which the
In particular, when the depth of the processing surface W of the work is deep (the depth of the
[0005]
In order to reduce the contact area between the
For example, as shown in FIG. 9, the
[0006]
Further, in
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Registration No. 2523508 (FIG. 1)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-225813 (FIG. 2)
[Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 2002-292514 (FIG. 4)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the end mill shown in FIG. 9, the
Further, in the end mill shown in FIG. 10, the neck portion 8 in the
[0009]
Further, in the end mill described in
In the end mill described in
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an end mill capable of improving surface roughness without generating chatter vibration and a processing method using the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve such an object, in the end mill of the present invention, a tip side portion of a tool body rotated around an axis has an outer peripheral surface thereof arranged to face a work surface of a workpiece. This is an end mill that is to be a processing portion, and this processing portion is configured by a blade portion having a cutting blade acting on cutting and a neck portion connected to the rear end side, these blade portion and neck portion, The taper shape is such that the outer diameter increases toward the rear end side in the axial direction, and the taper angle of the blade portion is set smaller than the taper angle of the neck portion. Things.
According to the present invention, the clearance between the neck portion and the work surface of the work is required by making the taper angle at the half angle of the tapered neck portion substantially coincide with the inclination angle of the work surface of the work. It is possible to ensure the minimum, and at the same time, to ensure the maximum rigidity of the tool body, and furthermore, the tapered blade part whose taper angle is smaller than this neck part, that is, the inclination angle of the work surface of the work Since the work surface of the work is formed by cutting with a tapered blade having a taper angle at a smaller half angle, the contact area between the blade and the work surface of the work is reduced without being solid. And a large step (cusp height) such as when a square-type cutting blade acts on cutting does not occur on the machined surface. Therefore, it is possible to improve the surface roughness of the processed surface of the work without causing chatter vibration in the processed portion of the tool main body.
[0012]
Further, in the end mill of the present invention, if the difference between the taper angle at the half angle at the blade portion and the taper angle at the half angle at the neck portion is too small, the clearance formed between the neck portion and the work surface of the work is reduced. It is not possible to secure them sufficiently, and they may come into contact with each other. Conversely, if they are too large, the clearance between the neck and the work surface of the work will be secured more than necessary, Since there is a possibility that the maximum rigidity cannot be ensured, it is preferable that the difference between the taper angles is set in the range of 15 'to 5 °.
[0013]
Similarly, in the end mill of the present invention, if the length of the blade portion in the axial direction is too short, the clearance formed between the neck portion and the work surface of the work cannot be sufficiently secured, and these come into contact with each other. Conversely, even if it is too long, the clearance between the neck and the work surface of the work may be secured more than necessary, and the rigidity of the work part may not be secured to the maximum. The length of the blade in the axial direction is preferably set in a range of 1D to 4D with respect to the outer diameter D at the tip of the blade.
[0014]
In particular, the end mill according to the present invention has a configuration in which the axial length of the processing portion is set to 6D or more with respect to the outer diameter D at the tip of the blade portion, that is, the processing portion of the tool body. In the case where it is difficult to secure the rigidity, a remarkable effect can be exerted.
[0015]
In addition, the machining method using the end mill according to the present invention uses the end mill according to the present invention to form a workpiece having an inclination angle set within a range of 15 ′ to 5 ° larger than a taper angle at a half angle of the blade portion. The processing surface is formed by cutting.
According to this aspect of the invention, the chatter vibration is generated in the processing portion of the tool body by making the taper angle at the half angle of the tapered neck portion substantially coincide with the inclination angle set on the processing surface of the work. Without this, the surface roughness of the processed surface of the work can be improved.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the end mill according to the present embodiment has a
In the
[0017]
The tip side portion of the
Although not shown, a chip discharge groove is formed on the outer periphery of the
[0018]
The rear end side portion of the
[0019]
That is, the
In the present embodiment, the half-angle taper angle α of the
[0020]
The outer diameter D at the tip of the blade portion 13 (the tip of the processing portion 12) forms the minimum outer diameter of the processing portion 12 (in the present embodiment, for example, is set in a range of 0.5 mm to 3.0 mm). However, with respect to the outer diameter D at the tip of the
[0021]
As shown in FIG. 1, the end mill having such a configuration is used for contour processing for finishing a processing surface W (side surface of a rib groove) of a work having a predetermined inclination angle by cutting. In the process, the outer peripheral surface of the
Here, the predetermined inclination angle set on the work surface W of the work is made substantially coincident with the taper angle β at a half angle of the
[0022]
The tapered
[0023]
In the end mill of the present embodiment, the taper angle β at the half angle of the tapered
[0024]
Therefore, the rigidity of the machined
Moreover, the taper angle α in the half angle of the
[0025]
Therefore, in the end mill according to the present embodiment, chatter vibration does not occur in the
[0026]
Here, when the difference β-α between the taper angle α at the half angle of the
In order to reliably eliminate the above-mentioned risk, it is more preferable that the difference β-α between the taper angles is set in a range of 30 ′ (= 0.5 °) to 2 °.
[0027]
Similarly, if the length L1 of the
In addition, in order to reliably eliminate the above-described risk, it is preferable that the length L1 of the
[0028]
Further, in the end mill of the present embodiment, the length L in the direction of the axis O in the
[0029]
In the above-described embodiment, the half-angle taper angle β of the
This is because when the length L of the
[0030]
Further, the present invention is not limited to the shape of the
[0031]
Further, the outer diameter of the blade portion 13 (the outer diameter formed by the rotation locus of the outer peripheral blade formed on the outer circumference of the blade portion 13) tends to change when the outer diameter increases toward the rear end side in the axis O direction. Is not limited to one that is constant over the entire length in the direction of the axis O (the outer diameter of the
[0032]
【Example】
Hereinafter, an end mill which is an example of the present invention will be described as an example, and a conventional end mill (an end mill based on FIG. 8) in which the entire processing portion is a tapered blade portion will be described as a conventional example, and a rib groove will be processed using these. A cutting test was performed.
[0033]
<End mill specifications>
・ Common surface treatment: (Al, Ti) N coating base material: Outer diameter D at the tip of the blade portion of ultra-fine-grain cemented carbide: 1.0 mm
Length L in the axial direction of the processed part: 15.0 mm
・ Half angle taper angle α at the blade portion of the embodiment: 30 ′
The taper angle β at the half angle at the neck: 1 ゜ 30 ′
Length L1: 2.5 mm in the axial direction of the blade portion
・ Conventional example: taper angle at half angle of blade portion: 1 ゜ 30 '
<Rib groove to be processed>
Groove bottom width: 1.2mm
Groove depth: 15.0mm
Side inclination angle: 1 ゜ 30 '
[0034]
<Cutting conditions>
Work material: Pre-hardened steel (40HRC)
Rotation speed: 20000 min -1
Feeding speed: 700mm / min
Axial depth of cut: 0.03 mm
Processing method: Contour processing Cutting oil: Insoluble in water
<result>
In the end mill according to the conventional example, chatter vibration occurs, and on the side surface of the formed rib groove, undulation of about 0.02 mm is confirmed on the surface and the inclination angle is 2 ゜ 02 ′, so that the surface roughness and The tilt angle accuracy was poor.
On the other hand, in the end mill according to the embodiment, which is an example of the present invention, chatter vibration does not occur, and almost no undulation is observed on the side surface of the formed rib groove, and the inclination angle is 1 ゜ 36 ′. As a result, both the surface roughness and the inclination angle precision were good.
[0036]
【The invention's effect】
In the present invention, the clearance between the neck portion and the work surface of the work is secured to a necessary minimum by making the taper angle at the half angle of the tapered neck portion substantially coincide with the inclination angle of the work surface of the work. In addition, the maximum rigidity of the tool body can be ensured, and the machining surface of this work is cut by a tapered blade having a taper angle at a half angle smaller than the inclination angle of the machining surface of the work. Because it is formed, the contact area between the blade part and the work surface of the work can be reduced without making it sticky, and a large step (cusp height) such as when a square type cutting blade acts on cutting. It does not occur on the machined surface.
Therefore, according to the present invention, without causing chatter vibration in the processing portion of the tool main body, problems such as a decrease in the surface roughness of the processing surface of the processed work and a decrease in the accuracy of the inclination angle do not occur, and the present invention is stable. It is possible to continue the cutting work performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic side view showing a state in which a work is processed using an end mill according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing a first modification of the end mill according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing a second modification of the end mill according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a third modification of the end mill according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing a fourth modification of the end mill according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic side view showing a state in which a rib groove is formed by reciprocating processing by an end mill.
FIG. 7 is a schematic side view showing a state where a rib groove is formed by contour processing by an end mill.
FIG. 8A is a schematic side view showing a state of processing a work using a conventional end mill, and FIG. 8B is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 9A is a schematic side view showing a state of processing a work using a conventional end mill, and FIG. 9B is an enlarged view of a main part of FIG.
10A is a schematic side view showing a state of processing a workpiece using a conventional end mill, and FIG. 10B is an enlarged view of a main part of FIG.
[Explanation of symbols]
Claims (4)
この加工部は、切削に作用する切刃を備えた刃部とその後端側に連なるネック部とから構成され、
これら刃部及びネック部は、それぞれ前記軸線方向の後端側に向かうにしたがい外径が大きくなるテーパ状とされているとともに、前記刃部のテーパ角が前記ネック部のテーパ角よりも小さく設定されていることを特徴とするエンドミル。An end mill in which a tip side portion of a tool body rotated around an axis is a processing portion which is to be arranged with its outer peripheral surface facing a processing surface of a work,
This processing part is composed of a blade part having a cutting blade acting on cutting and a neck part connected to the rear end side,
Each of the blade portion and the neck portion is tapered so that the outer diameter increases toward the rear end side in the axial direction, and the taper angle of the blade portion is set smaller than the taper angle of the neck portion. End mill characterized by being made.
前記刃部における半角でのテーパ角と、前記ネック部における半角でのテーパ角との差が、15′〜5゜の範囲に設定されていることを特徴とするエンドミル。The end mill according to claim 1,
An end mill wherein a difference between a taper angle at a half angle at the blade portion and a taper angle at a half angle at the neck portion is set in a range of 15 ′ to 5 °.
前記刃部における前記軸線方向での長さが、前記刃部の先端での外径Dに対して、1D〜4Dの範囲に設定され、
前記加工部における前記軸線方向での長さが、前記刃部の先端での外径Dに対して、6D以上に設定されていることを特徴とするエンドミル。In the end mill according to claim 1 or 2,
The length in the axial direction of the blade portion is set in a range of 1D to 4D with respect to an outer diameter D at a tip of the blade portion,
An end mill wherein a length in the axial direction of the processing portion is set to 6D or more with respect to an outer diameter D at a tip of the blade portion.
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