JP2008511465A - 多セクション切刃を有する螺旋溝エンドミル - Google Patents

Abstract

軸部と、溝部と、を含むエンドミルが提供される。一つまたはそれ以上の螺旋歯（２６）が、溝部の外面に沿って配置される。各螺旋歯は、切削面と、螺旋切刃（３２）を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する。各螺旋歯の切削面は、第一セクション（３６）、第二セクション（３８）、及び第一セクションと第二セクションの間に配置されるテイクオフピーク（４０）を含む。各螺旋歯の切刃は、一定の第一角度を有する第一部分、一定の第一角度とは等しくない一定の第二角度を有する第二部分、及び第一部分と第二部分を連結する弧状移行セクションを含む。本発明の或る実施形態は、前述の第一部分及び第二部分よりも多くの部分を含む。

Description

本発明は、一般的に、工作機械用回転切削ツールに関し、特にエンドミルに関する。

回転フライス用の様々のエンドミルが、利用可能であり知られている。そのようなエンドミルは、一般的に、設計に応じて、右回り切削、右回りスパイラル切削、及び中央切削に使用される。

いくつかの従来技術のエンドミルは、単一の連続した切刃角度をたどる螺旋溝を有する。例えば、従来技術では、低螺旋角度または高螺旋角度で溝を形成することが知られている。「低螺旋（または低螺旋溝）」とは、４５°以下の角度で円筒の周りに螺旋状に「巻き付く」溝である。「超」低螺旋溝は、１５°以下の角度で円筒の周りに巻き付く溝であろう。「高螺旋（または高螺旋溝）」は、４５°より大きい角度で円筒の周りに螺旋状に巻き付く溝であり、「超」高螺旋溝は、少なくとも６５°の角度で円筒の周りに巻き付く。

他の従来技術のエンドミルは、その長さに沿って連続的に変わる切刃を有する一つまたはそれ以上の溝を有する。例えば、材料の除去及びエンドミルの送り速度に関する従来の利点は、（１）螺旋リード角度を変えること、（２）エンドミルのボディ部分での溝の深さを増大させること、（３）外周すくい角度を変更すること、（４）切刃のクリアランス角度を変更すること、及び（５）溝にチップ割溝を形成すること、によって達成されてきた。

そのような変化は、様々な適用において成功であることを証明したが、それらはまた、ある不利益及び制限の源でもある。例えば、そのような変化は、ツールの部分を弱め、特定の適用（例えばフライス削り時間、荒削り、仕上げ削り等）に不向きである。さらに、既存のエンドミルは、典型的に、荒削り及び仕上げ削りの両方において効率的でない。それは、より少ない細長い渦巻きチップよりもむしろ、多数の小さなチップを作るようにエンドミル加工操作を行うときに、しばしば有利である。これは、例えば、エンドミルツールの過熱なしにワークピースからの高速の材料除去を可能にする。

したがって、必要なのは、現在利用可能なエンドミルに対して改良された特徴を有するエンドミルである。

本発明によれば、軸部と、溝部と、を含むエンドミルを提供する。一つまたはそれ以上の螺旋歯が溝部の外面に沿って配置される。各螺旋歯は、切削面と、螺旋切刃を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する。各螺旋歯の切削面は、第一セクション、第二セクション、及び第一セクションと第二セクションの間に配置されたテイクオフピークを含む。各螺旋歯の切刃は、一定の第一角度を有する第一部分、一定の第一角度と等しくない一定の第二角度を有する第二部分、及び第一部分と第二部分を連結する弧状移行セクションを含む。本発明のある実施形態は、前述の第一部分及び第二部分以上の部分を含む。

本発明のエンドミルの利点は、エンドミルを、特定の適用に特に構成することができることである。本発明は、一定角度の螺旋部分、弧状移行セクション、及び特定のフライス適用のための所望のチップ寸法を作る螺旋割出しを用いる。例えば、所望のフライス送り速度が、一定角度の螺旋部分、弧状移行セクション、及び螺旋割出しの特定の組み合わせを有するエンドミルに与えられた第一材料について達成される。しかしながら、その同じ組み合わせは、異なるタイプの材料について所望のフライス送り速度を提供しないかもしれない。本発明は、所望のエンドミル性能を提供する溝特徴の組み合わせの選択を可能にする。

本発明のエンドミルによって提供される他の利点は、チップの除去を高めることである。本発明は、チップの排出を容易にする寸法である、最適な寸法のチップを作ることを可能にする。

本発明のこれら及び他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面に示されるように、最良の実施形態の詳細な説明に照らして明らかになるであろう。

今、図１を参照すると、軸部１２及び溝部１４を含むエンドミル１０が示され、軸部１２及び溝部１４の両方は、エンドミル１０の回転軸線１６に沿って延びる。軸セクション１２は、必然的に形状が円筒形であり、その外面に切り込まれた二つの矩形溝１８を有する。溝１８は、必須ではないが、あるタイプの回転被動装置（例えばフライス盤）内でのエンドミル１０の保持を容易にする。満足できるエンドミル１０の材料は、これに限定されないが、高強度鋼／コバルト、セラミックス、カーバイトなどである。

エンドミル１０の溝部１４は、軸部１２に一体に取り付けられた第一端２０と、第二端２２と、外面２４と、を有する。複数の螺旋歯２６が、溝部１４の外面２４に沿って配置されている。図１は、二つの螺旋歯２６を有する実施形態を示す。図２は、三つの螺旋歯２６を有する実施形態を示す。他の実施形態は、三つ以上の螺旋歯２６を有していてもよい。

今、図２及び図３を参照すると、各螺旋歯２６は、螺旋切刃３２を画成する角度をなすように交差する切削面２８及び逃げ壁３０を有する。螺旋切刃３２は、外円周切削経路、すなわちワークピース３４（図３参照）に接触する最外エッジを画成する。矢印３５は、エンドミル１０の回転方向を示す。様々の異なる逃げ壁３０の形態を、本発明のエンドミル１０に使用することができ、したがって、本発明のエンドミル１０は、いかなる特定の形態にも限定されない。例えば、逃げ壁３０は、一つまたはそれ以上の弧状に形成されたセクション５４（図１５参照）を含んでもよいし、あるいは、一つまたはそれ以上の線状に形成されたセクション５６（図３，１６，１７参照）を含んでもよい。図１５及び図１６に部分的に示す螺旋歯の逃げ壁３０の実施形態は、円筒形に形成された第一領域５８を含む。第一領域５８は、溝部１４の円周６０に沿って配置される。図１７に部分的に示す螺旋歯の逃げ壁３０の実施形態は、切削面２８と逃げ壁３０の間に延びる丸みを付けたエッジ６２を含む。丸みを付けたエッジ６２は、図１７に、線状セクション５６を含む逃げ壁の形態とともに示される。変形例では、丸みを付けたエッジ６２を弧状に形成された逃げ壁３０と一緒に使用してもよい。

切削面２８は、第一セクション３６、第二セクション３８、及び第一セクション３６と第二セクション３８の間に配置されたテイクオフピーク４０を含む。切削面２８の第一セクション３６は、第一半径を少なくとも実質的にたどる湾曲を有する。切削面２８の第二セクション３８は、第二半径を少なくとも実質的にたどる湾曲を有する。テイクオフピーク４０は、第一セクション３６と第二セクション３８の交差点である。第一セクション３６及び第二セクション３８は、円形状に限定されず、非円形弧状経路をたどってもよい。したがって、各セクションは、半径を実質的にたどる。第二セクション３８は、溝湾曲の屈曲点近くで終わる。

今、図４乃至図１３を参照すると、各螺旋歯２６の切刃３２は、少なくとも第一部分４４及び第二部分４６と、第一部分４４及び第二部分４６を連結する弧状移行セクション４８と、を含む。図４及び図５は、エンドミル１０の溝部１４を図式的に示し、螺旋歯２６の各々は、弧状移行セクション４８によって連結された第一部分４４及び第二部分４６を含む。螺旋歯のパターンは、繰り返す２６ａ，２６ｂ，２６ｃとして表される（溝Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を記す図１２及び図１３も参照）。第一部分４４は、エンドミル１０の回転軸線１６に対して、一定の第一螺旋角度「ＨＡ１」で延びる。第二部分４６は、エンドミル１０の回転軸線１６に対して、一定の第二螺旋角度「ＨＡ２」で延びる。第一螺旋角度は、第二螺旋角度と等しくない（ＨＡ１≠ＨＡ２）。ある実施形態では、各螺旋歯２６は、二つ以上の部分（例えば図６乃至図１２の第三部分４７参照）を含み、該部分の各々は、隣接した部分に弧状移行セクション４８によって連結される。

切刃３２の隣接した部分を分ける各弧状移行セクション４８は、長さ（ＴＬ）と、半径（ＴＲ）と、中心点（ＴＣ）と、を有する。長さ（ＴＬ）は、一つの線状部分から弧状移行セクション４８の弧状経路に沿って隣接した線状部分まで延びる。弧状経路は、円形でもよいし、或いは隣接した線状部分を交差させることなく該部分を連結させることができるどんな他の弧状形状であってもよい。弧状移行セクション４８が円形ではない実施形態では、弧状移行セクション４８の半径（ＴＲ）は、弧状経路に実質的に合う半径である。全ての場合において、弧状移行セクション４８は、もし、一定であるが異なる螺旋角度を有する切刃の二つの部分３２が交差し、切刃３２がバリ取り等によって交差部でかけたならば、あるであろうよりも大きな長さ及び半径を有する。図４乃至図１３は、多数の異なる切刃の実施形態を示す。異なる弧状移行セクション長さ（ＴＬ）、半径（ＴＲ）、及び中央（ＴＣ）が、違いを識別できるように（例えばＴＬ１，ＴＬ２等）記されている。

各螺旋歯２６が始まる点の円周間隔（また「割出し距離」と称せられる）もまた変動することができる。図４、図６、及び図７に図式的に示す実施形態では、切刃３２（即ち溝）間の円周間隔は、均一な距離「Ａ」である。図８乃至図１０に図式的に示す実施形態では、切刃３２（即ち溝）間の円周間隔は、距離「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、及び「Ｄ」の組み合わせの間で変えられ、ここで、Ａ≠Ｂ≠Ｃ≠Ｄである。図示した組み合わせは、様々の割出し形態の例示である。本発明は図示した実施形態に限定されない。

図２乃至図４及び図１４を参照すると、エンドミル１０の操作では、エンドミル１０の螺旋歯２６は、エンドミル１０が回転するとワークピース３４に係合し、エンドミル１０及びワークピース３４は、互いに対して移動する。螺旋歯２６の第一部分４４の係合から形成されるチップ５０は、第一部分４４の一定の螺旋角度（ＨＡ１）を含むいくつかの要因によって特徴付けられるであろう。同時に、第二チップ５２が、螺旋歯２６の第二部分４６とワークピース３４との係合によって形成され、この第二チップ５２は、第二部分４６の一定螺旋角度（ＨＡ２）を含む要因によって特徴付けられるであろう。第一部分４４と第二部分４６の間に配置された移行セクション４８は、各々が、移行セクションが係合された部分の角度によって特徴付けられる二つの別々のチップ５０，５２の形成を促進する。その結果、より多数の、より小さなチップが作られる。「ｎ」個の一定螺旋角度部分を有する実施形態は、「ｎ」個の別々のチップを形成するようである。例えば、図１４は、エンドミル１０及びワークピース３４の分解図を図式的に示す。エンドミル１０は、ワークピース３４にスロット６４を切削するのに使用されてきた。エンドミルの螺旋歯２６の二つの部分４４，４６は、フライス加工工程中、二つの異なる別々のチップを作り、一方のチップ５０は、螺旋歯２６の第一部分４４によって作られ、他方のチップ５２は、螺旋歯２６の第二部分４６によって作られる。チップ５０，５２は、移行セクション４８に対応する点６６で、互いに分離される。

各々異なる一定螺旋角度を有する、切刃の複数の部分３２を備えることにより、本発明のエンドミル１０を使用して利用可能な適用例を増す。ある適用は、特定の一定螺旋角度（例えば比較的低螺旋角度）に配置された切刃３２の初期部分と、増加的に大きくなる一定螺旋角度を有する次の部分と、を有するのが好都合である。同様に、部分の長さ及び／又はそれらの間に配置された弧状移行セクション４８の長さ及び／又は弧状移行セクション４８の半径、及び／又は螺旋歯２６間の割出しを変えることが可能である。図５乃至図１３は、全て、前述の特徴の様々な形態を有する実施形態を図式的に示す。

本発明のエンドミル１０によって提供される利点の一つは、特定の材料に合わせて調整することができ、それにより、特定のチップ寸法が作られ、エンドミル１０の溝から容易に排出されるエンドミル１０を提供することである。

本発明のエンドミル１０の他の利点は、望ましくないびびり音が実質的に減ずることである。各溝の螺旋切刃３２は、一つまたはそれ以上の方法で、その刃に隣接した螺旋切刃３２と異なるように構成される。その結果、対称的なエンドミル１０によって作られる周期的な力が減ぜられ、または除去される。したがって、周期的な力の結果生じるびびり音もまた減少し、または除去される。びびり音の減少は、エンドミル１０の切削作用及びツール寿命、材料の表面仕上げを改善し、フライス盤の応力を減ずる。

びびり音の減少は、また、より速い送り速度又は単位歯２６当たりのより大きなチップ負荷を使用することを可能にする。より大きい切削深さが、切削作用におけるびびり音減少により、しばしば可能となる。

本発明は詳細な実施形態に関して示され且つ説明されたが、当業者には、形態及び詳細の様々の変更が、本発明の精神及び範囲を逸脱することなくなされてもよいことは、理解されるべきである。例えば、本発明を、エンドミルに関連して記載したが、本発明は、また、ルータービットや、タップ、ねじフライス、及び挿入可能な螺旋形ツール等の他のタイプの切削ツールに適用可能である。

二つの溝を有するエンドミルを示す。 三つの溝を有する本発明のエンドミルの断面図である。 図２に示すエンドミルの部分図である。 本発明による三つの溝のエンドミルの切刃を示す図であり、各線図は、一定の第一螺旋角度（ＨＡ１）で配置された第一切刃部分と、一定の第二螺旋角度（ＨＡ２）で配置された第二切刃部分と、これらの部分を連結する弧状移行セクション（Ｔ１）とを有する全ての三つの切刃を示す。切刃は、エンドミルの周囲に等しく割出しされ、互いに距離Ａだけ間隔を隔てられている。 図４に示す線図の部分拡大図である。 本発明による五つの溝のエンドミルの切刃を示す線図である。各線図は、様々な一定螺旋角度（ＨＡ１，ＨＡ２，ＨＡ３）で配置された複数の部分と、それらの部分を連結する弧状移行セクション（例えばＴ１，Ｔ２）を有する全ての五つの切刃を示す。この実施形態は、エンドミルの周囲に等しく割出しされた切刃を有する。 本発明による五つの溝のエンドミルの切刃を示す線図である。各線図は、様々な一定螺旋角度（ＨＡ１，ＨＡ２，ＨＡ３）で配置された複数の部分と、それらの部分を連結する弧状移行セクション（例えばＴ１，Ｔ２）を有する全ての五つの切刃を示す。この実施形態は、エンドミルの周囲に等しく割出しされた切刃を有する。 本発明による五つの溝のエンドミルの切刃を示す線図である。各線図は、様々な一定螺旋角度（ＨＡ１，ＨＡ２，ＨＡ３）で配置された複数の部分と、それらの部分を連結する弧状移行セクション（例えばＴ１，Ｔ２）を有する全ての五つの切刃を示す。この実施形態は、エンドミルの周囲に非均等に割出しされた切刃を有する。 本発明による五つの溝のエンドミルの切刃を示す線図である。各線図は、様々な一定螺旋角度（ＨＡ１，ＨＡ２，ＨＡ３）で配置された複数の部分と、それらの部分を連結する弧状移行セクション（例えばＴ１，Ｔ２）を有する全ての五つの切刃を示す。この実施形態は、エンドミルの周囲に非均等に割出しされた切刃を有する。 本発明による五つの溝のエンドミルの切刃を示す線図である。各線図は、様々な一定螺旋角度（ＨＡ１，ＨＡ２，ＨＡ３）で配置された複数の部分と、それらの部分を連結する弧状移行セクション（例えばＴ１，Ｔ２）を有する全ての五つの切刃を示す。この実施形態は、エンドミルの周囲に非均等に割出しされた切刃を有する。 本発明による五つの溝のエンドミルの切刃を示す線図である。各線図は、様々な一定螺旋角度（ＨＡ１，ＨＡ２，ＨＡ３）で配置された複数の部分と、それらの部分を連結する弧状移行セクション（例えばＴ１，Ｔ２）を有する全ての五つの切刃を示す。この実施形態は、エンドミルの周囲に非均等に割出しされた切刃を有する。 本発明による五つの溝のエンドミルの切刃を示す線図である。各線図は、様々な一定螺旋角度（ＨＡ１，ＨＡ２，ＨＡ３）で配置された複数の部分と、それらの部分を連結する弧状移行セクション（例えばＴ１，Ｔ２）を有する全ての五つの切刃を示す。この実施形態は、エンドミルの周囲に非均等に割出しされた切刃を有する。 本発明による五つの溝のエンドミルの切刃を示す線図である。各線図は、様々な一定螺旋角度（ＨＡ１，ＨＡ２，ＨＡ３）で配置された複数の部分と、それらの部分を連結する弧状移行セクション（例えばＴ１，Ｔ２）を有する全ての五つの切刃を示す。この実施形態は、エンドミルの周囲に非均等に割出しされた切刃を有する。 エンドミル及び形成された一対のチップが図示されたワークピースを示す図式的な分解斜視図である。 切断歯の図式的な部分図である。 切断歯の図式的な部分図である。 切断歯の図式的な部分図である。

Claims (12)

1. 回転軸線を有するエンドミルであって、
   回転軸線に沿って延びる軸部と、
   回転軸線に沿って延び、軸部に一体に取り付けられた第一端と、第二端と、外面と、を有する溝部と、
   溝部の外面に沿って配置され、各々が、切削面と、螺旋切刃を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する一つ又はそれ以上の螺旋歯と、を含み、
   各螺旋歯の切削面は、第一セクション、第二セクション、及び第一セクションと第二セクションの間に配置されたテイクオフピークを含み、
   螺旋歯の切刃は、一定の第一角度を有する第一部分と、第一角度とは等しくない一定の第二角度を有する第二部分と、第一部分と第二部分を連結する弧状移行セクションと、を含む、
   ことを特徴とするエンドミル。
2. 一つ又はそれ以上の螺旋歯のうち少なくとも二つの螺旋歯の一定の第一角度は、互いに異なる、
   請求項１に記載のエンドミル。
3. 一つ又はそれ以上の螺旋歯のうち少なくとも二つの螺旋歯の一定の第二角度は、互いに異なる、
   請求項１に記載のエンドミル。
4. 一つまたはそれ以上の螺旋歯の各々の弧状移行セクションは、長さ及び半径を含む、
   請求項１に記載のエンドミル。
5. エンドミルは、複数の螺旋歯を含み、複数の螺旋歯の各々の弧状移行セクションは、長さ及び半径を含む、
   請求項１に記載のエンドミル。
6. 複数の螺旋歯のうち少なくとも二つの螺旋歯の弧状移行セクションの半径は、互いに異なる、
   請求項５に記載のエンドミル。
7. 複数の螺旋歯のうち少なくとも二つの螺旋歯の弧状移行セクションの長さは、互いに異なる、
   請求項５に記載のエンドミル。
8. 一つ又はそれ以上の螺旋歯は、第一割出し距離及び第二割出し距離によって互いに間隔を隔てられた少なくとも第一螺旋歯及び第二螺旋歯を含み、第一割出し距離は、第二割出し距離よりも大きい、
   請求項１に記載のエンドミル。
9. 軸部と、
   軸部に一体に取り付けられた第一端と、第二端と、外面と、を有する溝部と、
   溝部の外面に沿って配置され、各々が、切削面と、螺旋切刃を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する複数の螺旋歯と、を含み、
   各螺旋歯の切削面は、第一セクション、第二セクション、及び第一セクションと第二セクションの間に配置されたテイクオフピークを含み、
   螺旋歯の切刃は、一定の第一角度を有する第一部分と、第一角度とは等しくない一定の第二角度を有する第二部分と、第一部分と第二部分を連結する弧状移行セクションと、を含み、
   一つ又はそれ以上の螺旋歯の各々の弧状移行セクションは、半径を含み、複数の螺旋歯のうち少なくとも二つの螺旋歯の弧状移行セクションの半径は、互いに異なる、
   ことを特徴とするエンドミル。
10. 軸部と、
    軸部に一体に取り付けられた第一端と、第二端と、外面と、を有する溝部と、
    溝部の外面に沿って配置され、各々が切削面と、螺旋切刃を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する複数の螺旋歯と、を含み、
    各螺旋歯の切削面は、第一セクション、第二セクション、及び第一セクションと第二セクションの間に配置されたテイクオフピークを含み、
    螺旋歯の切刃は、一定の第一角度を有する第一部分と、第一角度とは等しくない一定の第二角度を有する第二部分と、第一部分と第二部分を連結する弧状移行セクションと、を含み、
    一つ又はそれ以上の螺旋歯の各々の弧状移行セクションは、長さを有し、複数の螺旋歯のうち少なくとも二つの螺旋歯の弧状移行セクションの長さは、互いに異なる、
    ことを特徴とするエンドミル。
11. 軸部と、
    軸部に一体に取り付けられた第一端と、第二端と、外面と、を有する溝部と、
    溝部の外面に沿って配置され、各々が、切削面と、螺旋切刃を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する複数の螺旋歯と、を含み、
    螺旋歯の切刃は、一定の第一角度を有する第一部分と、第一角度とは等しくない一定の第二角度を有する第二部分と、第一部分と第二部分を連結する弧状移行セクションと、を含み、
    一つ又はそれ以上の螺旋歯の各々の弧状移行セクションは、半径を有し、複数の螺旋歯のうち少なくとも二つの螺旋歯の弧状移行セクションの長さは、互いに異なる、
    ことを特徴とするエンドミル。
12. 軸部と、
    軸部に一体に取り付けられた第一端と、第二端と、外面と、を有する溝部と、
    溝部の外面に沿って配置され、各々が、切削面と、螺旋切刃を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する複数の螺旋歯と、を含み、
    螺旋歯の切刃は、一定の第一角度を有する第一部分と、第一角度とは等しくない一定の第二角度を有する第二部分と、第一部分と第二部分を連結する弧状移行セクションと、を含み、
    一つまたはそれ以上の螺旋歯の各々の弧状移行セクションは、長さを有し、複数の螺旋歯のうち少なくとも二つの螺旋歯の弧状移行セクションの長さは、互いに異なる、
    ことを特徴とするエンドミル。

Images