JP2010214500A

JP2010214500A - ボールエンドミル

Info

Publication number: JP2010214500A
Application number: JP2009062606A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Tanaka; 洋光田中
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: JP5239963B2

Abstract

【課題】円弧状切刃が不等間隔に形成されたボールエンドミルにおいても、切削時に各円弧状切刃に作用する負荷の等分化を図ってエンドミル寿命の延長を図ることが可能なボールエンドミルを提供することを目的としている。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるエンドミル本体１の先端部に、軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏ上に中心Ｐを有する半球状となる複数の円弧状切刃６が周方向に間隔をあけて形成され、少なくとも１つの円弧状切刃６Ａは、エンドミル回転方向Ｔに隣接する円弧状切刃６との周方向の間隔が他の円弧状切刃６Ｂよりも大きくされるとともに、軸線Ｏ回りの回転軌跡は他の円弧状切刃６Ｂよりも中心Ｐ側に後退させられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、この軸線回りの回転軌跡が半球状となる複数の円弧状切刃が周方向に不等間隔をあけて形成されたボールエンドミルに関するものである。

このように円弧状切刃が周方向に不等間隔に形成されたボールエンドミルとしては、例えば特許文献１に、エンドミル本体の外周に形成された複数の切刃のうち、少なくとも１つの切刃の捩れ角を他の切刃と異なるものとし、この切刃の先端に回転軌跡が半球状をなす円弧状切刃を形成したものが提案されている。また、特許文献２には、複数の円弧状切刃が軸線方向先端視に異なる曲率半径の凸曲線をなすようにしたものにおいて、その周方向の間隔を不等間隔としたものが提案されている。

このように、円弧状切刃の周方向の間隔を不等間隔としたボールエンドミルでは、円弧状切刃が被削材に食い付く周期が一定とならずに、この食い付きの際の振動が打ち消し合うので、仕上げ面精度を損なうような共振、いわゆるビビリ振動が発生するのを防ぐことができる。

特開昭６２−２０３７１０号公報特開２００６−２２４２５４号公報

ところが、このように円弧状切刃の周方向の間隔が不等間隔とされていると、切削時に各円弧状切刃に作用する負荷は異なるものとなる。すなわち、エンドミル回転方向側に隣接する円弧状切刃との周方向の間隔が大きい円弧状切刃は、この間隔が小さい他の円弧状切刃と比べて切削量が多くなるため負荷が増大し、これにより摩耗や欠損、チッピング等の損傷が生じ易くなる。このため、上記他の円弧状切刃に損傷はなくても早期にエンドミルが寿命に達してしまい、交換を余儀なくされていた。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように円弧状切刃が不等間隔に形成されたボールエンドミルにおいても、切削時に各円弧状切刃に作用する負荷の等分化を図ってエンドミル寿命の延長を図ることが可能なボールエンドミルを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状となる複数の円弧状切刃が周方向に間隔をあけて形成されており、少なくとも１つの上記円弧状切刃は、エンドミル回転方向に隣接する円弧状切刃との周方向の間隔が他の円弧状切刃よりも大きくされるとともに、上記軸線回りの回転軌跡は上記他の円弧状切刃よりも上記中心側に後退させられていることを特徴とする。

このように、エンドミル回転方向に隣接する円弧状切刃との周方向の間隔が他の円弧状切刃よりも大きくされた上記少なくとも１つの円弧状切刃を、この間隔が小さい他の円弧状切刃に対して、その軸線回りの回転軌跡が上記半球の中心側に後退するように形成すると、この少なくとも１つの円弧状切刃の被削材への切込み量は小さくなる。従って、この切込み量と上記周方向の間隔とを、上記他の円弧状切刃とバランスさせることにより、切削時に各円弧状切刃に作用する負荷を均一に等分化することができ、これにより特定の円弧状切刃に損傷が生じ易くなるのを防ぐことができる。

ここで、このように上記少なくとも１つの円弧状切刃の回転軌跡を他の円弧状切刃に対して後退させるには、例えばこの少なくとも１つの円弧状切刃の回転軌跡がなす半球を、中心は他の円弧状切刃の回転軌跡がなす半球の中心と同じまま半径を小さくして、その全長に亙って他の円弧状切刃に対し一定の後退量となるようにしてもよいが、この場合には、円弧状切刃の後端側に外周刃が連なっていると、この外周刃の径も他の円弧状切刃に連なるものに対して小さくなってしまう。かといって、この少なくとも１つの円弧状切刃と外周刃とを段差を介して接続したりしたのでは、被削材の加工面精度を著しく損なうことになる。

そこで、上記少なくとも１つの円弧状切刃は、その回転軌跡が、上記他の円弧状切刃の回転軌跡に対して、上記エンドミル本体の外周側から内周側に向かうに従い漸次後退量が大きくなるようにされるのが望ましく、これにより、外周刃の径は各円弧状切刃に連なるもの同士で等しくしたまま、また被削材の加工面精度を損なうことなく、この少なくとも１つの円弧状切刃の回転軌跡を他の円弧状切刃に対して後退させて負荷の等分化を図ることができる。

なお、この少なくとも１つの円弧状切刃の回転軌跡が他の円弧状切刃の回転軌跡に対してなす後退量は、最大でも円弧状切刃の１刃当たりの送り量よりは小さくされるのが望ましいが、この後退量が小さすぎると上述のような効果を得ることはできない。そこで、上記少なくとも１つの円弧状切刃の最大の後退量は、上記他の円弧状切刃の回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．００２×Ｒ〜０．０１×Ｒの範囲内とされるのが望ましく、すなわちこの範囲より後退量が小さいと上記効果が得られず、逆にこの範囲よりも後退量が大きいと、上記少なくとも１つの円弧状切刃が切削に関与しなくなってしまうおそれが生じる。

以上説明したように、本発明によれば、円弧状切刃が周方向に不等間隔に形成されていても、各円弧状切刃に作用する切削負荷を等分化、均一化して特定の円弧状切刃の損傷が促進されるのを防ぐことができ、これにより長寿命のボールエンドミルを提供することができる。

本発明の一実施形態を示す正面図である。図１におけるＡ方向から見た側面図である。図１におけるＢ方向から見た側面図である。

図１ないし図３に示す本発明の一実施形態において、エンドミル本体１は軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、図示されないその後端側部分（図２においては右側部分、図３においては左側部分）はシャンク部とされるとともに、先端側部分が切刃部２とされて、上記シャンク部が工作機械の主軸に取り付けられることにより、軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出され、また場合によっては該軸線Ｏ方向先端側にも送り出されて、切刃部２により被削材を切削加工する。

この切刃部２には、エンドミル本体１の先端から後端側に向けて、後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる複数（本実施形態では４条）の切屑排出溝３が形成されている。さらに、これらの切屑排出溝３のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の外周側辺稜部には、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とした１つの円筒面上に位置するようにして外周刃４がそれぞれ形成されている。

また、各切屑排出溝３の先端部には、そのエンドミル回転方向Ｔを向く上記壁面を切り欠くようにしてギャッシュ５が形成されており、これらのギャッシュ５のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の外周側辺稜部に、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏ上に中心Ｐを有する半球面状をなすような円弧状切刃６がそれぞれ形成されている。なお、これらの円弧状切刃６も、エンドミル本体１先端の上記軸線Ｏ側から上記半球面に沿って後端外周側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に緩やかに捩れるようにされ、それぞれ上記外周刃４の先端に滑らかに接続されている。

ここで、本実施形態では、上記切屑排出溝３は、溝幅の大きい切屑排出溝３Ａと小さい切屑排出溝３Ｂとが周方向に交互に位置するようにされており、これにより、上記外周刃４も、エンドミル回転方向Ｔ側に隣接する外周刃４との周方向の間隔が大きい第１の外周刃４Ａと小さい第２の外周刃４Ｂとから構成される。ただし、切屑排出溝３Ａ同士と切屑排出溝３Ｂ同士はそれぞれ互いに等しい溝幅とされ、本実施形態のボールエンドミルは、上記円弧状切刃６も含めて軸線Ｏ回りに１８０°回転対称形状とされている。

従って、これらの外周刃４に連なる円弧状切刃６も、同じくエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する円弧状切刃６との周方向の間隔が大きい第１の円弧状切刃（本発明における少なくとも１つの円弧状切刃）６Ａと、小さい第２の円弧状切刃（本発明における他の切刃）４Ａとが、周方向に交互に配設されるように構成される。そして、このうち第１の円弧状切刃６Ａは、その軸線Ｏ回りの回転軌跡が、図２に破線で示す第２の円弧状切刃６Ｂの回転軌跡よりも、上記中心Ｐ側に後退するように形成されている。

また、同図２に示すように、第１の円弧状切刃６Ａは第２の円弧状切刃６Ｂがなす回転軌跡に対して、エンドミル本体１の外周側の外周刃４に連なるその外周端から内周側に向かうに従い漸次後退量が大きくなるようにされている。ここで、本実施形態では、第２の円弧状切刃６Ｂの回転軌跡が、上記中心Ｐを中心とした半球面状をなすようにされており、従って第１の円弧状切刃６Ａの回転軌跡は、厳密にはこの第２の円弧状切刃６Ｂがなす半球面よりも軸線Ｏ方向後端側に扁平した楕円形の半球面状を呈することになる。

なお、本実施形態の円弧状切刃６は、図１に示すように上記第２の円弧状切刃６Ｂが外周刃４に連なるその外周端からエンドミル本体１先端における軸線Ｏ近傍まで延びるように形成される一方、第１の円弧状切刃６Ａは外周端から先端内周側に向けて、第２の円弧状切刃６Ｂよりも軸線Ｏとは間隔をあけた位置までに延びるようにされている。従って、第１の円弧状切刃６Ａは、この軸線Ｏと間隔をあけた内周端において第２の円弧状切刃６Ｂの回転軌跡に対し最も後退することになり、この最大の後退量Ｑは、第２の円弧状切刃６Ｂがなす半球の径方向において、その半径Ｒに対して０．００２×Ｒ〜０．０１×Ｒの範囲内とされている。

また、本実施形態では、このように第１、第２の円弧状切刃６Ａ、６Ｂの内周端の位置を異なるものとするのに、第２の円弧状切刃６Ｂが形成されるギャッシュ５を、第１の円弧状切刃６Ａに連なる先端逃げ面７Ａを越えて、軸線Ｏに対する径方向において第２の円弧状切刃６Ｂが延びる側とは反対側まで延設するようにしており、こうして延設された第２の円弧状切刃６Ｂのギャッシュ５と、そのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する第１の円弧状切刃６Ａのギャッシュ５とは、エンドミル本体１先端の内周側で互いに連通させられている。

ただし、上記第２の円弧状切刃６Ｂは、エンドミル本体１先端において軸線Ｏに交差させられてはおらず、その内周端はこの軸線Ｏとの間に僅かな間隔をあけて位置させられている。さらに、これら第２の円弧状切刃６Ｂの内周端同士の間には、該第２の円弧状切刃６Ｂの先端逃げ面７Ｂ同士が交差してなるチゼル部８が形成されていて、このチゼル部８が軸線Ｏと交差させられている。

このように構成されたボールエンドミルでは、外周刃４と円弧状切刃６とが周方向に不等間隔で配置されているので、切削時に作用する振動を打ち消し合わせて共振が生じるのを防ぐことができるのは勿論、上述のようにエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する円弧状切刃６との周方向の間隔が第２の円弧状切刃６Ｂよりも大きくされた第１の円弧状切刃６Ａを、その軸線Ｏ回りの回転軌跡が第２の円弧状切刃６Ｂに対して上記中心Ｐ側に後退するように形成しているので、第１の円弧状切刃６Ａの被削材への切込み量を第２の円弧状切刃６Ｂよりも小さくすることができる。

従って、上記構成のボールエンドミルによれば、上記周方向の間隔が大きいために切削量が多くなる第１の円弧状切刃６Ａへの負荷を軽減することが可能となって、これら第１、第２の円弧状切刃６Ａ、６Ｂで切削負荷を均一に等分化することができる。このため、切削量の多い第１の円弧状切刃６Ａに摩耗や欠損、チッピングなどの損傷が生じ易くなるのを防いで切刃の寿命も均一化することができ、これによりエンドミルの寿命を延長させて、円滑かつ安定した経済的な切削加工を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、上記第１の円弧状切刃６Ａの回転軌跡が、第２の円弧状切刃６Ｂの回転軌跡に対して、外周刃４Ａに連なるその外周端から先端内周側に向かうに従いその後退量Ｑが漸次大きくなるようにされており、この外周刃４Ａとの接続位置では第２の円弧状切刃６Ｂと回転軌跡が一致させられている。このため、外周刃４も使用して被削材に縦壁を有する加工面を形成したりする場合でも、この縦壁と円弧状切刃６によって形成される凹円弧状の底面との間に段差やスジがついたりすることはなく、高品位の加工面を得ることが可能となる。

特に、本実施形態では、このような凹円弧状の底面を切削する円弧状切刃６においても、回転軌跡が後退した第１の円弧状切刃６Ａは軸線Ｏから間隔をあけた位置にまでしか延びていないのに対して、これよりも回転軌跡が突出して半球面状をなす第２の円弧状切刃６Ｂは、エンドミル本体１先端の軸線Ｏ近傍にまで延びており、最終的にはこの第２の円弧状切刃６Ｂによって加工面の底面が形成されることになるので、このような底面についても段差やスジを残すことなく高品位に仕上げることが可能となる。

なお、上記第２の円弧状切刃６Ｂの回転軌跡に対する第１の円弧状切刃６Ａの回転軌跡の後退量Ｑは、これが小さすぎると第１の円弧状切刃６Ａへの切削負荷が十分に低減されず、切刃寿命を均一化することができなくなるおそれがある一方、後退量Ｑが大きすぎて、例えば１刃当たりの送り量よりも大きくなってしまうと、第１の円弧状切刃６Ａが切削に関与しなくなって第２の円弧状切刃６Ｂだけで切削が行われ、却ってエンドミル寿命を短縮してしまうおそれがある。従って、この後退量Ｑは、本実施形態のように第２の円弧状切刃６Ｂの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．００２×Ｒ〜０．０１×Ｒの範囲内とされるのが望ましい。

また、本実施形態では、切屑排出溝３を溝幅の大きい切屑排出溝３Ａと小さい切屑排出溝３Ｂとで構成することで外周刃４の周方向の間隔を不等間隔とし、これに伴い円弧状切刃６の周方向の間隔も不等間隔となるようにしているが、例えば外周刃４の捩れ角を異なる大きさとすることにより、その先端で周方向の間隔が不等間隔となるようにし、これに伴い円弧状切刃６も周方向に不等間隔となるように構成してもよい。

１エンドミル本体
２切刃部
３切屑排出溝
４（４Ａ、４Ｂ）外周刃
５ギャッシュ
６円弧状切刃
６Ａ第１の円弧状切刃（少なくとも１つの円弧状切刃）
６Ｂ第２の円弧状切刃（他の円弧状切刃）
Ｏエンドミル本体１の軸線
Ｔエンドミル回転方向
Ｐ第２の円弧状切刃６Ｂの回転軌跡がなす半球の中心
Ｑ第２の円弧状切刃６Ｂの回転軌跡に対する第１の円弧状切刃６Ａの回転軌跡の最大後退量
Ｒ第２の円弧状切刃６Ｂの回転軌跡がなす半球の半径

Claims

軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状となる複数の円弧状切刃が周方向に間隔をあけて形成されており、少なくとも１つの上記円弧状切刃は、エンドミル回転方向に隣接する円弧状切刃との周方向の間隔が他の円弧状切刃よりも大きくされるとともに、上記軸線回りの回転軌跡は上記他の円弧状切刃よりも上記中心側に後退させられていることを特徴とするボールエンドミル。
上記少なくとも１つの円弧状切刃の回転軌跡は、上記他の円弧状切刃の回転軌跡に対して、上記エンドミル本体の外周側から内周側に向かうに従い漸次後退量が大きくなるようにされていることを特徴とする請求項１に記載のボールエンドミル。
上記少なくとも１つの円弧状切刃の回転軌跡が、上記他の円弧状切刃の回転軌跡に対してなす最大の後退量が、上記他の円弧状切刃の回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．００２×Ｒ〜０．０１×Ｒの範囲内とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボールエンドミル。