JP2010076069A - 切削加工方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ルーターエンドミルをスピンドルに装着し、回転するスピンドルを送り駆動部により水平方向に移動させて被加工物の端面を切削加工することになり、この際、ルーターエンドミルは振動付与部により微小振動が付与された状態で上下駆動部により有効刃長の範囲内で軸方向に周期的に上下動し、ルーターエンドミルは微小振動が付与された状態で水平方向に移動しながら有効刃長の範囲内で軸方向に周期的に上下動して被加工物の端面を切削加工することになり、加工精度、加工能率並びに加工面粗さを向上することができる。
【解決手段】回転するルーターエンドミルＥが水平方向に移動しながら被加工物Ｗの端面Ｗ₁を切削加工する切削加工方法において、ルーターエンドミルに微小振動Ｂが付与された状態でルーターエンドミルが水平方向に移動しながら有効刃長Ｅ₁の範囲内で軸方向に周期的に上下動して被加工物を加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は例えば樹脂フィルム材や合成樹脂材と金属材との複合材などの被加工物、具体的にはプリント基板などをルーターエンドミルを用いて外形加工や分割加工、切り出し加工、スリット加工などの被加工物の端面を切削加工をする際に用いられる切削加工方法およびその装置に関するものである。

従来この種の加工装置として、回転するルーターエンドミルが水平方向に移動しながら被加工物を切削加工する構造のものが知られている。ここに、ルーターエンドミルという表現は、一般的に、プリント基板の端面をなぞるようにして外形加工を行う構造のルーターマシンに用いられる加工用刃具をいうが、側面に刃のついた刃具を総称しており、ドリル、ルータービット、エンドミル、その他の加工用刃具の代表として表現している。
特開平９−１１７８１５号公報 特許第２６０１８０３号公報

しかしながらこれら従来構造の場合、上記回転するルーターエンドミルが水平方向に移動しながら被加工物を切削加工する構造であるから、ルーターエンドミルの被加工物の端面に対する接触位置が定まった位置に特定され、このルーターエンドミルの定まった同じ位置が常に被加工物に接触することになり、刃部の同部位における摩耗や摩損が生じ易くなり、刃物寿命を短くすることがあり、ルーターエンドミルの有効刃長を利用していないという不都合を有している。

本発明はこれらの不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明は、回転するルーターエンドミルが水平方向に移動しながら被加工物の端面を切削加工する切削加工方法において、上記ルーターエンドミルに微小振動が付与された状態で該ルーターエンドミルが水平方向に移動しながら有効刃長の範囲内で軸方向に周期的に上下動して被加工物を加工することを特徴とする切削加工方法にある。

又、請求項２記載の装置の発明は、ルーターエンドミルを装着可能なスピンドルと、該スピンドルを水平方向に移動させる送り駆動部とからなり、該回転するルーターエンドミルが水平方向に移動しながら被加工物の端面を切削加工する切削加工装置において、上記ルーターエンドミルに微小振動を付与する振動付与部と、該ルーターエンドミルを水平方向に移動させながら有効刃長の範囲内で軸方向に周期的に上下動させる上下駆動部を備えてなることを特徴とする切削加工装置にある。

又、請求項３記載の発明は、上記ルーターエンドミルは、シャンク部の先端部に軸状部が形成され、該軸状部の外周面に該軸状部の回転軸線に略平行な切欠面が形成され、該軸状部の切欠面に前記回転軸線に略平行なすくい面及び排出面からなる断面略Ｖ状の切屑排出溝部を形成すると共に該軸状部の残部外周面に逃げ面を形成して前記回転軸線に略平行に延びる切刃部を形成してなることを特徴とするものであり、又、請求項４記載の発明は、上記軸状部の直径が６ｍｍ以下であることを特徴とするものであり、又、請求項５記載の発明は、上記軸状部の回転方向に垂直な面と上記すくい面とがなすすくい角を１５°〜５５°に形成してなることを特徴とするものであり、又、請求項６記載の発明は、上記逃げ面を上記切刃部の先端刃縁の回転方向後方位置にランド面を残して形成してなることを特徴とするものである。

本発明は上述の如く、請求項１又は請求項２記載の発明にあっては、ルーターエンドミルをスピンドルに装着し、回転するスピンドルを送り駆動部により水平方向に移動させて被加工物の端面を切削加工することになり、この際、上記ルーターエンドミルは振動付与部により微小振動が付与された状態で上下駆動部により有効刃長の範囲内で軸方向に周期的に上下動し、しかして、ルーターエンドミルは微小振動が付与された状態で水平方向に移動しながら有効刃長の範囲内で軸方向に周期的に上下動して被加工物の端面を切削加工することになり、このため、微小振動により加工精度、加工能率並びに加工面粗さを向上することができ、かつ、ルーターエンドミルの被加工物の端面に対する接触位置が順次変化し、ルーターエンドミルの有効刃長を有効に利用することができ、ルーターエンドミルの刃部の摩耗や摩損を抑制でき、刃物寿命を長くすることができる。

又、請求項３記載の発明にあっては、上記ルーターエンドミルは、シャンク部の先端部に軸状部が形成され、該軸状部の外周面に軸状部の回転軸線に略平行な切欠面が形成され、該軸状部の切欠面に前記回転軸線に略平行なすくい面及び排出面からなる断面略Ｖ状の切屑排出溝部を形成すると共に該軸状部の残部外周面に逃げ面を形成して前記回転軸線に略平行に延びる切刃部を形成してなるから、切刃部により被加工物を持ち上げられることが無くなり、切欠面及び切屑排出溝部の存在により切屑を確実に排出することができ、被加工物の形状加工も被加工物を持ち上げること無く確実に切削加工することができ、被加工物の端面を円滑に切削加工することができると共に仕上面が良好な切削加工を行うことができ、又、請求項４記載の発明にあっては、上記軸状部の直径が６ｍｍ以下であるから、細部の切削加工を行うことができ、又、請求項５記載の発明にあっては、上記軸状部の回転方向に垂直な面と上記すくい面とがなすすくい角を１５°〜５５°に形成してなるから、切刃部による切れ味を良好にすることができ、又、請求項６記載の発明にあっては、上記逃げ面を上記切刃部の先端刃縁の回転方向後方位置にランド面を残して形成してなるから、ランド面の存在により切刃部の耐久性を高めることができる。

図１乃至図１０は本発明の実施の形態例を示し、図１乃至図９は第一形態例、図１０は第二形態例である。

図１乃至図９の実施の第一形態例において、Ｅはルーターエンドミルであって、各種の機械のチャック等の回転部分に装着固定されるシャンク部１の先端部に軸状部２が形成され、軸状部２の先端部は円錐状に形成され、この場合、上記軸状部の直径は６ｍｍ以下である、直径１．４ｍｍに形成され、かつ、この軸状部２の先端部は先端角θ＝１３５°の円錐状に形成され、有効刃長Ｅ₁（刃の付いた切れる長さ）は６ｍｍとなっている。

そして、図３、図４、図５、図６の如く、上記軸状部２の外周面に軸状部２の回転軸線Ｏに略平行な切欠面２ａが軸状部２の回転軸線Ｏを通る回転方向Ｒに垂直な面Ｆで切欠することにより形成され、この軸状部２の切欠面２ａに前記回転軸線Ｏに略平行なすくい面３ａ及び排出面３ｂからなる断面略Ｖ状の切屑排出溝部３を形成し、さらに、軸状部２の残部外周面に逃げ面４を形成して前記回転軸線Ｏに略平行に延びる切刃部５を形成して構成している。尚、切刃部５の形状について、前記回転軸線Ｏに略平行に延びる形状としているのは、切刃部５が前記回転軸線Ｏに平行に延びる形状及び切刃部５により被加工物Ｗを持ち上げられることのない程度の約５°以下の若干のねじれ角を有するような前記回転軸線Ｏに略平行に延びる形状のものも含まれることを意味する。

αはすくい角であり、図６の如く、上記軸状部２の回転方向Ｒに垂直な面Ｆと上記すくい面３ａとがなす角度であり、このすくい角αは１５°〜５５°が用いられ、この場合、α＝３０°となっている。

γは逃げ角であり、図６の如く、上記軸状部２の回転方向Ｒに平行な面Ｓと上記逃げ面４とがなす角度であり、この逃げ角γは１５°〜３５°が用いられ、この場合、γ＝３０°となっている。

この場合、上記軸状部２の残部外周面に上記切刃部５の先端刃縁の回転軌跡Ｋに対して０．０３ｍｍ〜０．０６ｍｍの逃げ寸法Ｍの外周逃げ面２ｂを形成して構成している。

又、この場合、上記逃げ面４を上記切刃部５の先端刃縁の回転方向後方位置に回転軌跡Ｋと同一面状にして先端刃先から約１０μｍ〜約３０μｍ程度の距離Ｔのランド面Ｄを残して形成して構成している。

６はスピンドルであって、上記ルーターエンドミルＥを装着可能に構成され、図外のサーボモータなどからなる回転駆動部７により回転し、この回転するスピンドル６はサーボモータ及び送り用プログラムを備えた制御部などからなる送り駆動部８により送り移動制御Ｑされる。

９は上下駆動部であって、サーボモータ及び上下動用プログラムを備えた制御部などを含んで構成され、上記ルーターエンドミルＥの有効刃長Ｅ₁の範囲内でルーターエンドミルＥを軸方向に連続的又は不連続的な周期Ｔｎ及び波高Ｈをもって周期的に上下動制御Ｃされ、しかして、図１、図２の如く、回転するルーターエンドミルＥは水平方向に移動しながらルーターエンドミルＥの有効刃長Ｅ₁の範囲内で軸方向に周期的に上下動し、加工条件により定めた周期Ｔｎ及び有効刃長Ｅ₁の範囲内の波高Ｈの波形をもって、水平及び上下に移動して波状運動をなして被加工物Ｗの端面を切削加工することになる。

１０は振動付与部であって、微小振動を発生する微小振動発生部及びそのプログラムを備えた制御部などを含んで構成され、上記ルーターエンドミルＥに軸方向や回転方向に５０Ｈｚ〜５０，０００Ｈｚ程度の高速振動並びに超音波振動を含む範囲の微小振動Ｂを付与する構造となっている。

この実施の第一形態例は上記構成であるから、ルーターエンドミルＥをスピンドル６に装着し、該回転するスピンドル６を送り駆動部８により水平方向に移動させて被加工物Ｗの端面を切削加工することになり、この際、上記ルーターエンドミルＥは振動付与部１０により微小振動が付与された状態で上下駆動部９により有効刃長Ｅ₁の範囲内で軸方向に周期的に上下動し、しかして、ルーターエンドミルＥは微小振動が付与された状態で水平方向に移動しながら有効刃長Ｅ₁の範囲内で軸方向に周期的に上下動して被加工物Ｗの端面Ｗ₁を切削加工することになり、このため、微小振動により加工精度、加工能率並びに加工面粗さを向上することができ、かつ、ルーターエンドミルＥの被加工物Ｗの端面Ｗ₁に対する接触位置が順次変化し、ルーターエンドミルＥの有効刃長Ｅ₁を有効に利用することができ、ルーターエンドミルＥの刃部の摩耗や摩損を抑制することができ、刃物寿命を長くすることができる

この際、上記ルーターエンドミルＥは、シャンク部１の先端部に軸状部２が形成され、該上記軸状部２の外周面に該軸状部２の回転軸線Ｏに略平行な切欠面２ａが形成され、該軸状部２の切欠面２ａに前記回転軸線Ｏに略平行なすくい面３ａ及び排出面３ｂからなる断面略Ｖ状の切屑排出溝部３を形成すると共に該軸状部２の残部外周面に逃げ面４を形成して前記回転軸線Ｏに略平行に延びる切刃部５を形成してなるから、切刃部５により被加工物Ｗを持ち上げられることが無くなり、切欠面２ａ及び切屑排出溝部３の存在により切屑を確実に排出することができ、被加工物Ｗの形状加工も被加工物Ｗを持ち上げること無く確実に切削加工することができ、被加工物Ｗの端面Ｗ₁を円滑に切削加工することができると共に仕上面が良好な切削加工を行うことができる。

又、この場合、上記軸状部２の直径が６ｍｍ以下であるから、細部の切削加工を行うことができ、又、この場合、上記軸状部２の回転方向Ｒに垂直な面Ｆと上記すくい面３ａとがなすすくい角αを１５°〜５５°に形成してなるから、切刃部５による切れ味を良好にすることができ、又、この場合、上記逃げ面４を上記切刃部５の先端刃縁の回転方向後方位置にランド面Ｄを残して形成しているから、ランド面Ｄにより切刃部５の耐久性を高めることができる。

図１０は本発明の実施の第二形態例であって、この場合、上記第一形態例に比べ、上記逃げ面４及び上記外周逃げ面２ｂを回転方向方向に至るに従って次第に逃げ寸法Ｍが大きくなる形状に形成している。

この第二形態例にあっても、上記第一形態例と同様な作用効果を得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、ルーターエンドミルＥの形状、スピンドル６、送り駆動部８、上下駆動部９、振動付与部１０の構造、形状や大きさ等は適宜設計して変更される。

以上、所期の目的を充分達成することができる。

本発明の実施の第一形態例の加工状態の部分側面図である。 本発明の実施の第一形態例の加工状態の説明側面図である。 本発明の実施の第一形態例のエンドミルの斜視図である。 本発明の実施の第一形態例のエンドミルの部分正面図である。 本発明の実施の第一形態例のエンドミルの部分側面図である。 本発明の実施の第一形態例のエンドミルの断面図である。 本発明の実施の第一形態例のエンドミルの斜視図である。 本発明の実施の第一形態例のエンドミルの斜視図である。 本発明の実施の第一形態例の加工状態の斜視図である。 本発明の実施の第二形態例のエンドミルの断面図である。

符号の説明

Ｅ ルーターエンドミル
Ｏ 回転軸線
Ｒ 回転方向
Ｆ 垂直な面
Ｗ 被加工物
α すくい角
Ｄ ランド面
Ｅ₁ 有効刃長
Ｗ₁ 端面
Ｂ 微小振動
１ シャンク部
２ 軸状部
２ａ 切欠面
３ 切屑排出溝部
３ａ すくい面
３ｂ 排出面
４ 逃げ面
５ 切刃部
６ スピンドル
８ 送り駆動部
９ 上下駆動部
１０ 振動付与部

Claims (6)

1. 回転するルーターエンドミルが水平方向に移動しながら被加工物の端面を切削加工する切削加工方法において、上記ルーターエンドミルに微小振動が付与された状態で該ルーターエンドミルが水平方向に移動しながら有効刃長の範囲内で軸方向に周期的に上下動して被加工物を加工することを特徴とする切削加工方法。
2. ルーターエンドミルを装着可能なスピンドルと、該スピンドルを水平方向に移動させる送り駆動部とからなり、該回転するルーターエンドミルが水平方向に移動しながら被加工物の端面を切削加工する切削加工装置において、上記ルーターエンドミルに微小振動を付与する振動付与部と、該ルーターエンドミルを水平方向に移動させながら有効刃長の範囲内で軸方向に周期的に上下動させる上下駆動部を備えてなることを特徴とする切削加工装置。
3. 上記ルーターエンドミルは、シャンク部の先端部に軸状部が形成され、該軸状部の外周面に該軸状部の回転軸線に略平行な切欠面が形成され、該軸状部の切欠面に前記回転軸線に略平行なすくい面及び排出面からなる断面略Ｖ状の切屑排出溝部を形成すると共に該軸状部の残部外周面に逃げ面を形成して前記回転軸線に略平行に延びる切刃部を形成してなることを特徴とする請求項２記載の切削加工装置。
4. 上記軸状部の直径が６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の切削加工装置。
5. 上記軸状部の回転方向に垂直な面と上記すくい面とがなすすくい角を１５°〜５５°に形成してなることを特徴とする請求項３又は４記載の切削加工装置。
6. 上記逃げ面を、上記切刃部の先端刃縁の回転方向後方位置にランド面を残して形成してなることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の切削加工装置。
   

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