JP2007290105A - エンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】ヘリカル加工において、加工穴の加工精度を維持しつつ加工能率の向上を図ることができる工具剛性に優れたエンドミルを提供することことを目的とする。
【解決手段】
エンドミルの溝長Ｌを、ボデー１の外径Ｄに対して５０％以上２００％以下の範囲とし、エンドミルの底刃３近傍における溝の深さｈを、ボデー１の外径Ｄに対して２０％以上３５％以下の範囲とし、かつ、底刃３近傍からシャンク側に向かうに従いその溝の深さｈを漸次小さくなるように形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンドミルに関し、特にヘリカル加工に好適に用いられるエンドミルに関する。

近年、マシニングセンタ等のＮＣ工作機械の出現により、３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）同時制御によって、エンドミル自体Ｅを自転させつつ加工穴の内壁を螺旋状に公転させながらエンドミルを移動させるヘリカル送りを利用し、ドリルであけられた下穴から大径の穴あけ加工が可能となり実用化されている。この加工を一般的にヘリカル加工と称している（図３参照）。
このヘリカル加工によれば、加工抵抗を低減できることから大径の穴あけ加工が可能であり、また、多種の穴径を加工する場合においても、夫々の穴径に適合する外径を持つ工具を必要とすることなく、広範囲の加工穴径に対応することが可能であり、工具点数の低減を図ることができる。
ヘリカル加工に使用するエンドミルとしては、例えば、特許文献１がある。
特開２００４−２０９５５９号公報

しかしながら、通常エンドミルの刃部には切りくず詰まりの発生を防止するための溝が形成されていることから、ヘリカル加工を行う場合において工具の曲がりが発生し工具剛性が劣るという問題があった。
さらに、この剛性不足により、エンドミル自体にびびり振動が発生し易く、軸方向の切込み深さや送り量等を増大すると加工精度の良い加工穴を得ることができず、加工能率の向上を図ることが難しいという問題もあった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、加工穴の加工精度を維持しつつ加工能率の向上を図ることができる工具剛性に優れたエンドミルを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
請求項１に記載の発明は、軸線周りに回転される略円柱状のシャンクおよび刃部を有するボデーから成り、このボデーの外周面に外周刃、シャンクと反対側のボデー先端面に底刃を備え、この底刃側からシャンク側にかけてのボデーの外周面に沿ってボデーの軸心方向へくぼむ溝が形成されたエンドミルであって、溝長が、上記ボデーの外径に対して５０％以上２００％以下の範囲とされ、溝の深さが、底刃近傍において、上記ボデーの外径に対して２０％以上３５％以下の範囲とされ、かつ、底刃近傍からシャンク側に向かうに従い漸次小さくなるようにされていることを特徴とすることより、前記課題を解決するものである。
ここで、「溝の深さ」とは、外周刃の回転軌跡がなす仮想円と心厚円との径方向の距離を意味するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１のエンドミルにおいて、外周刃における軸線方向のすくい角が負であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２のエンドミルにおいて、すくい角が、−４０°以上−５°以下であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のエンドミルにおいて、ボデーの外径が、底刃側から軸線方向シャンク側へボデーの外径に対して５０％以上２００％以下の範囲を超えると、底刃近傍の外径より０．４％以上１６％以下の範囲で減寸されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかのエンドミルにおいて、エンドミル本体の内部に軸線方向に貫通する貫通穴が形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、エンドミルに形成される溝長が必要最小限の長さとされ、溝の深さが底刃近傍からシャンク側に向かうに従い漸次小さくなるようにされていることから、ボデーの心厚が底刃近傍からシャンク側に向かうに従い漸次大きくなるので、切りくず詰まりの発生を防止するのに十分な切りくずポケットを確保しつつ、工具全体の曲げ剛性を向上させることができる。
また、かかる剛性の向上により、びびり振動の発生を抑制することができるので、加工穴の真円度、真直度等の加工精度の維持が図れ、かつ、軸方向の切込み深さや送り量等を増大することが可能となることから、加工能率の向上を図ることができる。

請求項２の発明によれば、エンドミルの外周刃における軸線方向のすくい角が負とされていることから、外周刃が被削材に食付く際の振動を小さすることができ、刃先の欠損、破壊等による工具寿命の減少を防止することが可能となる。また、底刃近傍の刃先強度の向上により、刃先の欠け等の工具損傷が発生しにくくなるため、仕上げ面粗さ等の加工穴の加工精度を維持することが可能となる。

請求項３の発明によれば、エンドミルの外周刃における軸線方向のすくい角が、−４０°以上−５°以下とされていることから、すくい角を負としていても、切れ味を維持することができ、また、切削抵抗が大きくなることもなく底刃近傍の刃先の欠損等を防止することができる。

請求項４の発明によれば、切削に直接関与しない部分におけるボデーの外径が、底刃近傍の外径より小さくされていることから、切削中のエンドミル本体のたわみによるボデーの仕上げ面への接触を防止することができるので、仕上げ面粗さの向上を図ることができ、また、工具の擦り摩耗の減少により工具の寿命の向上を図ることができる。

請求項５の発明によれば、貫通穴を通してエンドミルと被削材とが接触する加工領域に向けて切削液やエアーを供給することができるので、切屑排出性や切刃冷却効果が向上し、加工穴の加工精度を維持することができる。

以下に、本発明に係るエンドミルの一実施形態について、図１〜３を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係るエンドミルの正面図、図２は左側面図、図３は、ヘリカル加工の解説図である。

本発明のエンドミルは、図１に示すように、軸線周りに回転される略円柱状のシャンク（図示せず）および刃部を有するボデー１から成り、このボデー１の外周面に外周刃２、シャンクと反対側のボデー先端面に底刃３を備え、この底刃３側からシャンク側にかけてのボデーの外周面に沿ってボデー１の軸心方向へくぼむ溝４が形成されたエンドミルである。
このエンドミルＥは自転させつつ加工穴の内壁を螺旋状に公転させながら移動させて使用される（図３参照）。

このようなヘリカル加工では、ドリル加工と異なり、切削負荷は工具を曲げる方向に作用するため、長い溝を設けると工具の剛性は低下し、工具の曲がりが生じやすくなることから、折損や振動による欠損が発生しやすい。
このため、本発明のエンドミルに形成される溝長Ｌは、工具剛性の向上の観点から、ヘリカル加工における切りくず処理に必要な最小限の長さとすべく、ボデー１の外径Ｄに対して５０％以上２００％以下の範囲とされている。

また、ヘリカル加工は、主に底刃３および底刃３側の外周刃２で切削が行われるため、ボデー１の底刃側に十分なチップポケットが確保されていれば、シャンク側においては底刃３側ほど大きなチップポケットを設けなくても切りくず詰まりの発生を防止できる。
そして、加工穴の直径よりボデー１の外径Ｄが小さいエンドミルを用いるヘリカル加工では、加工穴の直径に対応する直径を有するドリルを用いるドリル加工と異なり、工具自体に設けられるチップポケットの他に、切削中のエンドミルＥと加工穴の内壁との間にできる隙間によって、切削中の切くずの生成、収容および排出を容易にすることができる。
このため、本発明のエンドミルに形成される溝の深さｈは、底刃３近傍において、ボデー１の外径Ｄに対して２０％以上３５％以下の範囲とされ（図２参照）、かつ、底刃３近傍からシャンク側に向かうに従い漸次小さくなるようにされている。
すなわち、ボデー１の心厚ｄｃが底刃３近傍からシャンク側に向かうに従い漸次大きくなっているので、切りくず処理性を確保しつつ、優れた工具剛性を有している。

さらに、本発明のエンドミルは工具剛性に優れていることから、びびり振動の発生を抑制でき、加工穴の真円度、真直度等の加工精度の維持が図れ、軸方向の切込み深さや送り量等を増大することが可能となり、加工能率の向上を図ることができる。

前記エンドミルにおいて、外周刃２における軸線方向のすくい角（アキシャルレーキ）θは、負であることが好ましい（図１参照）。
このアキシャルレーキθが正である場合は、切削力の軸方向分力が工具自体をボデー先端側に押し付ける方向に働くため刃先の欠損が生じやすいが、アキシャルレーキθが負であれば、切削力の軸方向分力は工具自体をシャンク側に引き上げる方向に働くので、外周刃が被削材に食付く際の振動を小さくすることができ、刃先の欠損、破壊等による工具寿命の減少を防止することができる。そして、アキシャルレーキθが負である場合のボデー先端面と溝壁面とがなす角は、アキシャルレーキθが正である場合に比べ大きくなるので、底刃３近傍の刃先強度が向上し、刃先の欠け等の工具損傷が発生しにくくなるため、仕上げ面粗さ等の加工穴の加工精度を維持することができる。

前記アキシャルレーキθは、特に−４０°以上−５°以下であることが好ましい。アキシャルレーキθが−５°を超えると、刃先の欠損等の防止を図るのに十分でなく、−４０°未満であると、切れ味が低下し、切削抵抗が増すので好ましくない。

また、ボデー１の外径Ｄが、底刃側から軸線方向シャンク側へボデー１の外径Ｄに対して５０％以上２００％以下の範囲を超えると、底刃３近傍の外径Ｄより０．４％以上１６％以下の範囲で減寸されていることが望ましい。
切削に直接関与しない部分におけるボデー１の外径Ｄを、底刃３近傍の外径Ｄより小さくすることにより、切削中のエンドミル本体のたわみによるボデー１の仕上げ面への接触を防止することができ、仕上げ面粗さの向上および工具の擦り摩耗の減少による工具寿命の向上を図ることができる。

また、エンドミル本体の内部には、軸線方向に貫通する貫通穴が形成されていることが好ましい。
貫通穴を通してエンドミルと被削材とが接触する加工領域に向けて切削液やエアーを供給することで、切屑排出性や切刃冷却効果の向上を図ることができ、加工穴の加工精度を維持することができる。

なお、本発明のエンドミルは、上記実施形態に示した構成に限定されるものではない。
たとえば、図２において、溝４は、切りくずをスムーズにカールさせ排出しやすい略円弧状とされているが、他の形状であってもよい。また、前記エンドミルにおいて、刃部の外径を底刃３側からシャンク側に向かって小さくするバックテーパを設けてもよい。

本発明の正面図である。 本発明の左側面図である。 ヘリカル加工の解説図

符号の説明

１ ボデー
２ 外周刃
３ 底刃
４ 溝
θ アキシャルレーキ（すくい角）
Ｌ 溝長
ｈ 溝の深さ
ｄｃ 心厚円の直径（心厚）
Ｄ 外周刃の回転軌跡がなす仮想円の直径（ボデーの外径）
Ｅ エンドミル

Claims (5)

1. 軸線周りに回転される略円柱状のシャンクおよび刃部を有するボデーから成り、このボデーの外周面に外周刃、シャンクと反対側のボデー先端面に底刃を備え、この底刃側からシャンク側にかけてのボデーの外周面に沿ってボデーの軸心方向へくぼむ溝が形成されたエンドミルであって、
   溝長が、上記ボデーの外径に対して５０％以上２００％以下の範囲とされ、
   溝の深さが、底刃近傍において、上記ボデーの外径に対して２０％以上３５％以下の範囲とされ、かつ、底刃近傍からシャンク側に向かうに従い漸次小さくなるようにされている
   ことを特徴とするエンドミル。
2. 上記外周刃における軸線方向のすくい角が負である
   ことを特徴とする請求項１記載のエンドミル。
3. 上記すくい角が、−４０°以上−５°以下である
   ことを特徴とする請求項２に記載のエンドミル。
4. 上記ボデーの外径が、底刃側から軸線方向シャンク側へボデーの外径に対して５０％以上２００％以下の範囲を超えると、底刃近傍の外径より０．４％以上１６％以下の範囲で減寸されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３に記載のエンドミル。
5. 上記エンドミル本体の内部に軸線方向に貫通する貫通穴が形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエンドミル。
   
   

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