JP2011020192A - ねじれ刃ラジアスエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】底刃の耐欠損性を高めながら切屑の排出性も向上させ、工具の耐久性と併せて、加工の安定性向上、エンドミル加工での端面の加工精度向上を図ることを課題としている。
【解決手段】ねじれ刃ラジアスエンドミルを、底刃３が少なくとも２つの刃で構成され、コーナ刃４に連なる第１底刃３ａは工具軸Ｃに対してほぼ直角で第１底刃以外の底刃の合計長よりも切れ刃長さが短く、底刃のすくい面９は、少なくとも２つの面で構成され、底刃に接した第１底刃すくい面９ａはすくい角が負の角度に設定され、シャンク８側に配置される第２以降の底刃すくい面はすくい角が０°又は正の角度になっているものにした。
【選択図】図６

Description

この発明は、底刃の耐欠損性向上と切屑の排出性向上を両立させたねじれ刃ラジアスエンドミルに関する。ここで言うねじれ刃は、外周刃を指し、この発明のエンドミルには、円弧のコーナ刃（ラジアス刃）がねじれ角を有していないものも含まれる。

周知のねじれ刃ラジアスエンドミルで、底刃に特徴を持たせたものが下記特許文献１，２に開示されている。

特許文献１のエンドミルは、底刃の中低角（すかし角、特許文献１はすきま角と称している）を二段に設定している。具体的には、底刃を、径方向外端の円弧のコーナ刃に連なる第１底刃と第２底刃とで構成して第１底刃の内端に連なる第２底刃の中低角を第１底刃の中低角よりも大きくしており、この構造は、底刃によって加工される面の面粗さの向上と切削負荷の抑制が図れる。

また、特許文献２のエンドミルは、コーナ刃のすくい角を−１０°〜＋１０°の範囲に設定しており、負のすくい角にすることでコーナ刃を強化することができる。

特開２００６−２１２７４４号公報 特開２００７−３００７４号公報

近年、ラジアスエンドミルを用いた加工において、外周刃によって加工される被削材の側面だけでなく、底刃によって加工される被削材の端面の面粗さも同時に高める要求が高まってきている。併せて、工具の耐久性や加工の安定性を高めることも要求されている。

これ等の要求のうち、底刃によって加工される被削材の端面の面粗さを高める要求は、特許文献１が開示している底刃の中低角の二段設定によって満たすことができる。ところが、耐久性向上や加工の安定性向上の要求は、従来の対応では十分に満たされない。

底刃のすくい角が正の角度に設定されていると、その底刃にチッピングが起りやすい。また、正のすくい角を有する切れ刃から排出される切屑はその切れ刃のすくい面に押しつけられる傾向があるため、底刃のすくい面のクレータ摩耗も生じやすい。

また、その問題の対策として底刃の全域においてすくい角を負にすることが考えられるが、この方法では、切屑の流出による抵抗が増加し、切屑ポケットとして機能するギャッシュの空間の容積も減少する。そのために、底刃からの切屑の排出性が悪くなり、それが原因で、切削負荷が大きくなって切削中に所謂ビビリ振動が生じやすくなり、そのビビリ振動によって加工の安定性や加工精度が低下する。

この発明は、底刃の耐欠損性を高めながら切屑の排出性も向上させて工具の耐久性を向上させ、併せて、加工の安定性向上、エンドミル加工での端面の加工精度向上を図ることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、ねじれ刃ラジアスエンドミル（以下では単にエンドミルという）を以下のように構成した。すなわち、底刃が少なくとも２つの刃で構成され、径方向外端の円弧のコーナ刃に連なる第１底刃は工具軸に対してほぼ直角で第１底刃に連なる第２底刃以降の底刃の合計長よりも切れ刃長さが短く、
底刃のすくい面は、少なくとも２つの面で構成され、それ等の面は工具軸方向に位置を変えて配置され、底刃に接した第１底刃すくい面はすくい角が負の角度に設定され、第１底刃すくい面よりもシャンク側に配置される第２底刃以降の底刃のすくい面はすくい角が０°又は正の角度になっているものにした。
第１底刃は、中低角が１°くらいまでを工具軸に対してほぼ直角と考える。

この発明は、前記コーナ刃が０．２ｍｍ未満の曲げ半径を有するエンドミルにも適用される。

このエンドミルの前記第１底刃は、直線の刃又は工具の側面視で工具前方に向って凸円弧の曲線の刃のどちらであってもよい。その第１底刃は、中低角を０°以上、１°以下にしたものや、その刃の長さをエンドミルの直径（有効径）Ｄの０．０２〜０．３倍にしたものが好ましい。

また、第１底刃すくい面のすくい角は−４°〜−２０°の範囲が好ましい。

また、耐久性の面では、外周刃やコーナ刃も強化されていることが好ましい。その要求に応えられる形態を以下に列挙する。
（１）外周刃のすくい面が、工具径方向に位置を変えて配置される第１外周刃すくい面と第２外周刃すくい面とで構成され、外周刃に沿った第１外周刃すくい面は、幅が０．１ｍｍ以下で負のすくい角を有し、第１外周刃すくい面の工具径方向内端に連なる第２外周刃すくい面は正のすくい角を有する。
（２）前記コーナ刃のすくい面が負のすくい角を有し、そのコーナ刃のすくい面と前記第１底刃すくい面が同一平面で構成されて前記コーナ刃がねじれ角の無い刃になっている。（３）前記コーナ刃のすくい面が負のすくい角を有し、そのコーナ刃のすくい面が凸曲面で構成されて前記コーナ刃がねじれ角を有する刃になっている。

この発明のエンドミルは、底刃を少なくとも２つの刃で構成しており、第１底刃がサラエ刃として機能する。これにより、底刃によって加工される端面の面粗さが向上する。

また、底刃のすくい角を負の角度にしたことで刃先が強化され、さらに、第１底刃を工具軸に対してほぼ直角にしたことでコーナ刃と底刃のつながり部にエッジもできない（カド立ちがない）。そのために、底刃の耐欠損性が向上する。

さらに、底刃のすくい角を負の角度にしたことによって底刃からの切屑が底刃のすくい面に押し付けられる現象が緩和され、そのためにすくい面のクレータ摩耗が抑制され、これ等の作用、効果によって工具の耐久性が高まる。

また、底刃のすくい面を複数の面で構成して第１底刃すくい面のみを負の角度にしたので、切屑の流出抵抗の増加が抑えられる。そしてさらに、すくい面の全体を負の角度にしたものと比較してギャッシュの空間の容積減少も抑えられる。それにより、底刃からの切屑がギャッシュにスムーズに取り込まれて良好に排出される。そのために、切削負荷の増加が少なく、切削中のビビリが抑制されて加工の安定性と加工精度が向上する。

この発明のエンドミルの第１形態を示す側面図 図１のエンドミルの側面の一部の拡大図 図１のエンドミルの正面図 正面の一部の拡大図 図１のエンドミルの底刃を示す斜視図 底刃のすくい面の平面図 図６のＩ−Ｉ線部の拡大断面図 図６のII−II線部の拡大断面図 この発明のエンドミルの第２形態を示す側面図 図９のエンドミルの側面の一部の拡大図 図９のエンドミルの正面図 正面の一部の拡大図 図９のエンドミルの底刃を示す斜視図 底刃のすくい面の平面図 図１４のIII−III線部の拡大断面図

以下、添付図面の図１〜図１５に基づいて、この発明のエンドミルの実施の形態を説明する。図１〜図８は、第１形態を示している。このエンドミル１は、多刃エンドミルであり、ボディ２の先端に底刃３とその底刃の外端に連なる円弧のコーナ刃４とギャッシュ５を有している。また、ボディ２の外周に所定の角度でねじれた外周刃６と溝７を有している。８は、ボディ２の後部に連ならせたシャンクである。

底刃３は、図６に示した２つの刃、すなわち、コーナ刃４に連なる第１底刃３ａと、第１底刃の内端に連なる第２底刃３ｂとで構成されている。その第１底刃３ａは、中低角α１が小さく、工具軸Ｃに対してほぼ直角な刃となっている。また、その第１底刃３ａの長さＬは、第２底刃３ｂの長さよりも短い。第２底刃３ｂは、中低角α２が第１底刃の中低角α１よりも大きい。

第１底刃３ａは、直線の刃にしているが、曲率半径の大きな凸円弧の曲線の刃であってもよい。その第１底刃３ａの中低角α１は、０°以上、１°以下が好ましい。この発明のエンドミルは、第１底刃３ａをサラエ刃として機能させてコーナ刃４で加工した面にできる加工マーク（波状の山）を除去する。そのときの除去は、中低角α１が小さいほど良好になされるため底刃によって加工される面の面粗さが向上する。また、第１底刃３ａの中低角α１が小さければコーナ刃４との接続部にシャープエッジができず、刃先の強度低下も抑えられる。

第１底刃３ａよりも工具径方向内側にある底刃は、中低角が内側に向って順次大きくなる２つ以上の刃で構成されていてもよく、その場合には、第１底刃３ａの長さＬを第２底刃以降の底刃の合計切れ刃長よりも短くする。

第１底刃３ａの長さＬは、エンドミルの直径をＤとして、０．０２Ｄ〜０．３Ｄが適当である。エンドミルの送り量を考えたときに、この長さであれば、第１底刃３ａによるサラエ効果が確実に発揮される。

底刃３のすくい面９は、少なくとも２つの面で構成される。図１のエンドミルでは、そのすくい面９が第１底刃すくい面９ａと第２底刃すくい面９ｂの２つの面で構成されている。

第１底刃すくい面９ａと第２底刃すくい面９ｂは、図５、図６からわかるように、工具軸方向に位置を変えて配置されている。底刃に接した第１底刃すくい面９ａは、図７に示すように、すくい角（アキシャルレーキ）θ１が負の角度に設定された面になっており、一方、シャンク８側に配置される第２底刃すくい面９ｂは、すくい角θ２が０°又は正の角度を有する面になっている（図８参照）。図７は、図６のＩ−Ｉ線に沿った断面、図８は、図６のII−II線に沿った断面である。図７では、第２底刃すくい面９ｂが外周刃のすくい面を共用した面で構成されてその面のすくい角θ２が正の角度になっており、図８では第２底刃すくい面９ｂがギャッシュ５の溝面で構成されてその面のすくい角θ２が０°になっている。

第１底刃すくい面９ａのすくい角θ１は、−４°〜−２０°の範囲が好ましい。すくい角θ１の負の角度が−４°よりも小さいと刃先の強化効果があまり望めない。また、すくい角θ１の負の角度が−２０°よりも大きいと、ギャッシュ５の空間の容積減少が大きくなって切屑の排出性に悪影響がでる。

コーナ刃４の半径Ｒ（図６参照）は、第１底刃３ａの加工負担、切屑の処理性、コーナ刃での加工で生じる加工マークの低減を考えると、少なくとも０．０５ｍｍ以上が必要である。その円弧のコーナ刃を備えたラジアスエンドミルはスクエアエンドミルに比べて底刃と外周刃の境界付近から流出する切屑の処理性に優れる。そのために、この発明は、適用対象をラジアスエンドミルに限定する。

図１のエンドミルは、コーナ刃４のすくい角も負の角度に設定されている。コーナ刃４のすくい面と第１底刃すくい面９ａがこの例では図５、図６に示すように、同一平面で構成されてコーナ刃４がねじれ角の無い刃になっている。

第１底刃すくい面９ａの図６における工具軸方向の設置幅δは、０．０５ｍｍ＜δに設定すると好ましい。第１底刃すくい面９ａの負のすくい角の大きさにもよるが、その設置幅δを上記の範囲に設定することで刃先の強化と切屑排出性の悪化の抑制を図ることができる。

第１底刃すくい面９ａの工具径方向外端はコーナ刃４の外端と重なる位置にあり、工具径方向外端での第１底刃すくい面９ａの設置幅Ｍはコーナ刃４のＲ半径にほぼ等しい。

図９〜図１５は、この発明のエンドミルの第２形態である。工具の耐久性向上の面からは外周刃６も強化されていることが好ましい。そこで、第２形態は、図１３〜図１５に示すように、外周刃６のすくい面１０を、第１外周刃すくい面１０ａと第２外周刃すくい面１０ｂの２面で構成している。その第１外周刃すくい面１０ａと第２外周刃すくい面１０ｂは、工具径方向に位置を変えて配置されている。

これ等のうち、外周刃６に沿った第１外周刃すくい面１０ａは、図１５に示したすくい角（ラジアルレーキ）β１が負の角度に設定され、第１外周刃すくい面の工具径方向内端に連なる第２外周刃すくい面１０ｂはすくい角β２が正の角度に設定されている。

第１外周刃すくい面１０ａの図１５に示した設置幅ｗは、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下がよい。０．０１ｍｍ以下では外周刃の刃先の強化効果が薄く、また、０．１ｍｍ以上では、外周刃からの切屑が溝７に流れ込み難くなって切削負荷が大きくなる。

コーナ刃４は、ここでもすくい角が負の角度に設定されている。コーナ刃４のすくい面１１は、図１０，図１３に示すように、径方向内端から径方向外側に行くにつれて面位置がエンドミルの回転方向後方に移る凸曲面で構成されており、そのために、そのすくい面１１と逃げ面との間の稜線で構成されるコーナ刃４はねじれ角を有する刃になっている。

この構造の場合、第１底刃すくい面９ａは、コーナ刃のすくい面１１による形状規制を受けないので、平面の面のほかに、チップブレーカとして機能する凹面で形成することもできる。ねじれ角を有する刃とすることにより、切削時の切削抵抗を緩和できる。

この構造での第１底刃すくい面９ａの工具軸方向の設置幅δ（図１４参照）は、０．０１ｍｍ＜δに設定すると好ましい。第１底刃すくい面９ａの負のすくい角の大きさにもよるが、その設置幅δを上記の範囲に設定することで刃先の強化と切屑排出性の悪化の抑制を図ることができる。

なお、この発明のエンドミルは、底刃のひとつが工具の回転中心を越える位置まで延びていてもよい。

１ エンドミル
２ ボディ
３ 底刃
３ａ 第１底刃
３ｂ 第２底刃
４ コーナ刃
５ ギャッシュ
６ 外周刃
７ 溝
８ シャンク
９ すくい面
９ａ 第１底刃すくい面
９ｂ 第２底刃すくい面
１０ 外周刃のすくい面
１０ａ 第１外周刃すくい面
１０ｂ 第２外周刃すくい面
１１ コーナ刃のすくい面
Ｃ 工具軸
Ｄ エンドミルの直径
α１，α２ 中低角
θ１，θ２ すくい角
Ｌ 第１底刃の長さ
ｗ 第１外周刃すくい面の工具径方向の設置幅
δ 第１底刃すくい面の工具軸方向の設置幅
β１ 第１外周刃すくい面のすくい角
β２ 第２外周刃すくい面のすくい角

Claims (6)

1. 底刃（３）が少なくとも２つの刃で構成され、径方向外端の円弧のコーナ刃（４）に連なる第１底刃（３ａ）は工具軸（Ｃ）に対してほぼ直角で第１底刃（３ａ）よりも工具径方向内側にある第１底刃に連なる第２底刃以降の底刃の合計切れ刃長よりも切れ刃長さが短く、
   底刃（３）のすくい面（９）は、少なくとも２つの面で構成され、それぞれの面は工具軸方向に位置を変えて配置され、底刃（３）に接した第１底刃すくい面（９ａ）はすくい角（θ１）が負の角度に設定され、第１底刃すくい面（９ａ）よりもシャンク（８）側に配置される第２底刃以降の底刃のすくい面はすくい角が０°又は正の角度になっているねじれ刃ラジアスエンドミル。
2. 前記第１底刃（３ａ）が０°以上、１°以下の中低角（α１）を有する請求項１に記載のねじれ刃ラジアスエンドミル。
3. 前記コーナ刃（４）が０．２ｍｍ未満の曲げ半径（Ｒ）を有する請求項１又は２に記載のねじれ刃ラジアスエンドミル。
4. 外周刃（６）のすくい面（１０）が工具径方向に位置を変えて配置される第１外周刃すくい面（１０ａ）と第２外周刃すくい面（１０ｂ）とで構成され、外周刃（６）に沿った第１外周刃すくい面（１０ａ）は、幅（ｗ）が０．１ｍｍ以下で負のすくい角（β１）を有し、第１外周刃すくい面の工具径方向内端に連なる第２外周刃すくい面（１０ｂ）は正のすくい角（β２）を有する請求項１〜３のいずれかに記載のねじれ刃ラジアスエンドミル。
5. 前記コーナ刃の負のすくい角を有するすくい面（１１）と前記第１底刃すくい面（９ａ）が同一平面で構成されて前記コーナ刃（４）がねじれ角の無い刃になっている請求項１〜４のいずれかに記載のねじれ刃ラジアスエンドミル。
6. 前記コーナ刃の負のすくい角を有するすくい面（１１）が凸曲面で構成されて前記コーナ刃（４）がねじれ角を有する刃になっている請求項１〜４のいずれかに記載のねじれ刃ラジアスエンドミル。

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