JP2011020193A - Vibration-proof end mill - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、使用中の所謂ビビリ振動の抑制機能を高めて加工の安定性と加工精度を向上させたねじれ刃の防振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、ラジアスエンドミルの場合、円弧のコーナ刃はねじれの有無を問わない。 The present invention relates to a vibration-proof end mill for a torsional blade having a function of suppressing so-called chatter vibration in use to improve processing stability and processing accuracy. The twisted blade here refers to the outer peripheral blade, and in the case of a radius end mill, the arc corner blade may or may not be twisted.
周知のねじれ刃エンドミルの中に、複数ある外周刃のねじれ角を異ならせたもの(不等リードエンドミル)や、切れ刃を不等ピッチにして設けたもの(不等分割エンドミル)がある。前者の不等リードエンドミルは下記特許文献1に開示されており、また、後者の不等分割エンドミルは、下記特許文献2や特許文献3に開示されている。
Among known twisted blade end mills, there are a plurality of outer peripheral blades having different twist angles (unequal lead end mill) and a plurality of blades provided with unequal pitches (unequally divided end mill). The former unequal lead end mill is disclosed in the following
なお、後者のエンドミルは、切れ刃を第1グループと第2グループに分けて各グループの切れ刃をそれぞれが回転中心対称位置に配置される2個で構成している。そして、その第1グループと第2グループの切れ刃を不等分割点に配置しており、第1、第2グループの切れ刃が工具の回転方向に交互に配置されたものになっている。 In the latter end mill, the cutting edges are divided into a first group and a second group, and the cutting edges of each group are composed of two pieces arranged at the rotational center symmetrical positions. The cutting edges of the first group and the second group are arranged at unequal division points, and the cutting edges of the first and second groups are alternately arranged in the rotation direction of the tool.
前掲の特許文献1,2に開示されたエンドミルは、使用中の振動が抑制され、面粗さの良好な仕上げ面が得られるとしているが、加工条件によっては振動の抑制が十分になされない。
The end mills disclosed in the above-mentioned
エンドミルのビビリ振動は、工具を共振し難いものにすることによって抑制することができる。発明者等は、その要求に応えるための策として、外周刃を単純に不等リードにしたものや、2グループの切れ刃を不等分割にして配置したもの(従来品)よりも防振性能に優れる構造を見出した。 The chatter vibration of the end mill can be suppressed by making the tool difficult to resonate. As a measure to meet the demand, the inventors have anti-vibration performance compared to the case where the outer peripheral blade is simply made of unequal leads, and the case where two groups of cutting blades are arranged with unequal division (conventional product). The structure which was excellent in was found.
この発明は、エンドミルの加工中の共振が従来品よりも効果的に抑制されるようにしてエンドミルによる加工の安定性向上と加工精度の向上を図ることを課題としている。 An object of the present invention is to improve the stability of machining by the end mill and the machining accuracy so that the resonance during the machining of the end mill is more effectively suppressed than the conventional product.
上記の課題を解決するため、この発明においては、底刃とねじれ角のついた外周刃とで構成される切れ刃、又は底刃とねじれ角のついた外周刃と円弧のコーナ刃とで構成される切れ刃を4枚以上備えたエンドミルの前記切れ刃を周方向の不等分割点に配置し、全切れ刃の設置間隔をそれぞれに異ならせた。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a cutting edge composed of a bottom blade and a peripheral blade with a helix angle, or a bottom blade, a peripheral blade with a helix angle, and an arc corner blade. The cutting edges of the end mill provided with four or more cutting edges are arranged at circumferentially unequal division points, and the installation intervals of all the cutting edges are varied.
このエンドミルは、切れ刃の設置間隔が回転方向に大、小、大、小の配列の繰り返しとなる状態にして全切れ刃の設置間隔をそれぞれに異ならせると好ましい。また、外周刃のすくい角も切れ刃毎に異ならせると好ましい。そのすくい角は、底刃についても刃毎に異ならせることができる。ここで言う刃毎とは、全ての刃が異なるすくい角をもつことを意味するものではなく、同一すくい角を有する刃が複数あっても差し支えない。 In this end mill, it is preferable that the installation intervals of the cutting blades are different from each other in such a state that the installation intervals of the cutting blades are repeated in a large, small, large, and small arrangement in the rotation direction. Further, it is preferable that the rake angle of the outer peripheral edge is different for each cutting edge. The rake angle can also be varied from blade to blade for the bottom blade. Here, each blade does not mean that all the blades have different rake angles, and there may be a plurality of blades having the same rake angle.
また、各切れ刃を、等分割点からのずれ角が10°以内となる位置に配置することや、心厚を0.4D〜0.85D(Dはエンドミルの直径)とし、なおかつ、ランド部のランド幅を、0.1D〜0.3Dに設定することも好ましい。 Further, each cutting edge is disposed at a position where the deviation angle from the equally divided point is within 10 °, the core thickness is 0.4D to 0.85D (D is the diameter of the end mill), and the land portion It is also preferable to set the land width of 0.1D to 0.3D.
従来の不等リードエンドミルは、各外周刃の切削力と切削時間の違いのみで共振を抑制するので、十分な防振性能を得にくい。従来の不等分割エンドミルも、第1グループの切れ刃の喰いつきと第2グループの切れ刃の喰いつきが単純に繰り返えされるため、防振性能が十分でなく、両者とも、工具剛性や、加工条件次第ではビビリ振動を起こす。 Since the conventional unequal lead end mill suppresses resonance only by the difference between the cutting force and the cutting time of each outer peripheral blade, it is difficult to obtain sufficient vibration isolation performance. Conventional non-uniform split end mills are simply not repeating the biting of the cutting edge of the first group and the biting of the cutting edge of the second group. Depending on the processing conditions, chatter vibrations occur.
これに対し、この発明のエンドミルは、全切れ刃の設置間隔がそれぞれに異なるため、各切れ刃の被削材に対する喰いつきの周期が不規則になる。そのために、従来の不等分割エンドミルに比べると防振効果が高く、加工の安定性と加工精度が向上する。 On the other hand, in the end mill of the present invention, since the installation intervals of all the cutting edges are different from each other, the period of biting with respect to the work material of each cutting edge becomes irregular. Therefore, compared with the conventional unequal division end mill, the vibration isolating effect is high, and the processing stability and processing accuracy are improved.
なお、各外周刃のすくい角を異ならせたものは、すくい角の違いによって切れ刃毎の切削抵抗が変化し、これも共振の抑制に有効に寄与する。切れ刃の設置間隔は、一旦設定するとその後は変更することができない。これに対し、切れ刃のすくい角の調整には自由度がある。従って、切れ刃の設置間隔の設定による防振が不十分な場合でも、各刃のすくい角を調整することで防振性能を高めることが可能になる。特に、再研磨による再生後の防振性能を高めるのに有効である。 In addition, when the rake angle of each outer peripheral blade is different, the cutting resistance for each cutting edge changes depending on the rake angle, which also contributes to the suppression of resonance. Once the setting interval of the cutting edge is set, it cannot be changed thereafter. On the other hand, there is a degree of freedom in adjusting the rake angle of the cutting edge. Therefore, even when the vibration isolation due to the setting interval of the cutting edges is insufficient, the vibration isolation performance can be improved by adjusting the rake angle of each blade. In particular, it is effective for enhancing the vibration isolation performance after regeneration by regrinding.
また、各切れ刃を、それぞれの切れ刃の設置間隔について大、小、大、小の配列を繰り返して等分割点から10°以内の位置に配置したエンドミルは、切削バランスの大きな崩れが起こらない。 In addition, the end mill in which each cutting edge is arranged at a position within 10 ° from the equally dividing point by repeating the arrangement of large, small, large, and small with respect to the installation interval of each cutting edge does not cause a large disruption of the cutting balance. .
また、エンドミルの直径(有効径)をDとして、心厚を0.4D〜0.85D、ランド部のランド幅を0.1D〜0.3Dに設定したエンドミルは、剛性及び刃先強度に優れ、これ等のことでもエンドミルの防振性能が向上する。 In addition, an end mill having an end mill diameter (effective diameter) of D, a core thickness of 0.4D to 0.85D, and a land width of a land portion of 0.1D to 0.3D has excellent rigidity and cutting edge strength. These things also improve the vibration isolation performance of the end mill.
以下、添付図面の図1〜図10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5は、この発明をスクエアエンドミルに適用した第1形態を示している。この第1形態のエンドミル1は、ボディ2の先端に底刃3とギャッシュ6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4とランド部7と溝8を有している。9は、ボディ2の後部に連ならせたシャンクである。外周刃4は各々が対応した位置の底刃3の径方向外端に連なっている。なお、底刃3、外周刃4、及びランド部7については、個々の刃や個々のランド部を区別するために、必要に応じて−1〜−4の付加記号を付す。
Embodiments of an end mill according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5 show a first embodiment in which the present invention is applied to a square end mill. The
底刃3は、図2に示すように、全ての刃を不等分割点に配置して全切れ刃の周方向の設置間隔をそれぞれに異ならせている。その設置間隔は、例えば、図2では、間隔α1=86°、間隔α2=94°、間隔α3=88°、間隔α4=92°に設定したが、この数値に限定されるものではない。切れ刃の設置点が等分割点(図示のエンドミルは4枚刃であるので、90°ピッチでの分割点)から回転方向前後にずれていてもよい。その際のずれ角は、等分割点から回転方向前後にそれぞれ10°以下が好ましい。
As shown in FIG. 2, the
図1のエンドミルは、直径Dに対し、図3に示す心厚tを0.7Dに設定し、さらに、
底刃3-1と外周刃4-1が形成されるランド部7−1のランド幅w1を0.23D、底刃3-2と外周刃4-2が形成されるランド部7−2のランド幅w2を0.2D、底刃3-3と外周刃4-3が形成されるランド部7−3のランド幅w3を0.22D、底刃3-4と外周刃4-4が形成されるランド部7−4のランド幅w4を0.18Dにそれぞれ設定している。ここでの心厚tとランド幅wは、両者ともこの発明で好ましいとした範囲内にある。
The end mill of FIG. 1 sets the core thickness t shown in FIG.
The land width w1 of the land portion 7 -1 bottom edge 3 -1 and the peripheral blades 4 -1 is formed 0.23D, the end cutting edge 3-2 and the land portion 7 -2 that the peripheral cutting edge 4 -2 is formed forming 0.2D a land width w2, the land width w3 of the
外周刃4は、底刃3の外端に連なっている。従って、この外周刃4も、底刃3と同じく不等間隔(図3のα1〜α4)を保った位置にある。図示の外周刃4は、全ての刃が同一角度でねじれている。また、全ての外周刃4のすくい角β(図4、図5参照)もここでは一定の12°に統一されている。
The outer peripheral blade 4 is connected to the outer end of the
外周刃4のすくい角βは、図6、図7に示すように、刃毎に異ならせてもよい。その場合、例えば、外周刃4−1及び4−3についてはすくい角β=12°とし、外周刃4−2及び4−4についてはすくい角β=10°といった設定にしてもよいし、状況によっては、全ての外周刃のすくい角をそれぞれに異ならせることも可能である。 The rake angle β of the outer peripheral blade 4 may be varied for each blade as shown in FIGS. 6 and 7. In that case, for example, a rake angle beta = 12 ° for peripheral cutting edge 4 -1 and 4 -3, may be set such rake angle beta = 10 ° for peripheral cutting edge 4 -2 and 4 -4, status Depending on the case, it is possible to make the rake angles of all the peripheral blades different from each other.
切れ刃の設置間隔の設定による防振が十分であれば外周刃のすくい角を異ならせる必要はない。切れ刃の設置間隔の設定による防振が不十分と考えられるときに外周刃のすくい角を異ならせると、その対応で設置間隔の設定で不足した効果を補うことができる。 It is not necessary to vary the rake angle of the outer peripheral blade if the vibration isolation by setting the installation interval of the cutting blade is sufficient. If the rake angle of the outer peripheral blade is made different when it is considered that the vibration isolation by setting the installation interval of the cutting blades is insufficient, the effect which is insufficient in setting the installation interval can be compensated for.
図8〜図10は、この発明をラジアスエンドミルに適用した第2形態を表している。この第2形態のエンドミル1は、底刃3と外周刃4との間に円弧のコーナ刃5を有する。
8 to 10 show a second embodiment in which the present invention is applied to a radius end mill. The
外周刃4はここでも4枚としている。その外周刃4は、ねじれ角θ1、θ2が異なるもの(実施例のそれはθ1=45°、θ2=42°)を工具回転方向に交互に配置している。また、外周刃4−1と4−3は、すくい角βを10°、外周刃4−2と4−4は、すくい角βを8°にそれぞれ設定しており、不等リードによる防振効果と不等すくい角による防振効果も得られる。 The outer peripheral blade 4 is also four here. The peripheral blades 4 having different twist angles θ1 and θ2 (in the embodiment, θ1 = 45 °, θ2 = 42 °) are alternately arranged in the tool rotation direction. The outer peripheral edge 4 -1 and 4 -3, rake angle beta of 10 °, and 4 -4 peripheral cutting edge 4 -2, have been respectively set to 8 ° rake angle beta, anti-vibration by unequal lead Anti-vibration effect due to the effect and unequal rake angle is also obtained.
底刃3も、すくい角を切れ刃毎に異ならせることができる。ただし、底刃よりも外周刃の切削負担が一般的に大きい。従って、不等すくい角は、その外周刃に適用した方がよりよい効果を期待できる。
The
直径D=φ10mm、心厚t=7mm、全長75mmの4枚刃のスクエアエンドミルを試作した。その試作エンドミルは試料No.1〜No.3の3種類とした。試料No.1は、切れ刃を等間隔で配置し、各ランド部のランド幅を2.1mmに、各外周刃のすくい角を10°にそれぞれ統一した比較品である。 A four-blade square end mill having a diameter D = φ10 mm, a core thickness t = 7 mm, and a total length of 75 mm was prototyped. The prototype end mills were three types of samples No. 1 to No. 3. Sample No. 1 is a comparative product in which cutting edges are arranged at equal intervals, the land width of each land portion is 2.1 mm, and the rake angle of each outer peripheral blade is 10 °.
試料No.2は、全切れ刃を不等間隔で配置した(発明品1)。その配置は、図2、図3の間隔α1〜α4が、順に86°、94°、88°、92°に設定され、また、図3のランド幅w1〜w4は、順に0.24mm、0.19mm、0.22mm、0.18mmに設定され、外周刃のすくい角はすべて10°で統一されている。 In Sample No. 2, all cutting edges were arranged at unequal intervals (Invention 1). In the arrangement, the intervals α1 to α4 in FIGS. 2 and 3 are set to 86 °, 94 °, 88 °, and 92 ° in this order, and the land widths w1 to w4 in FIG. .19 mm, 0.22 mm, and 0.18 mm, and the rake angles of the outer peripheral blades are all 10 degrees.
試料No.3は、発明品2であり、全切れ刃が発明品1と同一条件で不等間隔に配置されている。また、これについては、図3の外周刃4−1及び4−3のすくい角がともに12°、外周刃4−2及び4−4のすくい角がともに8°に設定されている。図3のランド幅w1〜w4は、順に0.23mm、0.2mm、0.22mm、0.18mmに設定され、試料No.2とたいして差がない。
Sample No. 3 is
上記試料No.1〜No.3を使用して下記の条件で切削加工を行った。
加工機:BT40の主軸を有するマシニングセンター
被削材:Ti−6Al−4V
1刃当たり送り量fz:0.04mm/刃
軸方向切込み量ap:15mm
径方向切込み量ae:1mm
工具突き出し量:50mm
Using the samples No. 1 to No. 3, cutting was performed under the following conditions.
Processing machine: Machining center with BT40 spindle Work material: Ti-6Al-4V
Feed per blade fz: 0.04 mm / blade Axial cutting depth ap: 15 mm
Radial cutting depth ae: 1 mm
Tool protrusion: 50mm
上記のエンドミルを使用して加工を行ったときの切削主分力(切削抵抗)を切削動力計で測定した。その結果を図11に示す。図11(a)は切削速度Vc:50m/min時のデータ、同図(b)は切削速度Vc:75m/min時のデータ、同図(c)は切削速度Vc:100m/min時のデータ、同図(d)は切削速度Vc:125m/min時のデータである。各図とも、Iは試料No.3(発明品2)の測定データ、IIは試料No.2(発明品1)の測定データ、IIIは試料No.I(比較品)の測定データである。 The cutting principal component force (cutting resistance) when processing using the above-mentioned end mill was measured with a cutting dynamometer. The result is shown in FIG. 11A shows data at a cutting speed Vc of 50 m / min, FIG. 11B shows data at a cutting speed Vc of 75 m / min, and FIG. 11C shows data at a cutting speed Vc of 100 m / min. FIG. 4D shows data when the cutting speed Vc is 125 m / min. In each figure, I is measurement data of sample No. 3 (invention product 2), II is measurement data of sample No. 2 (invention product 1), and III is measurement data of sample No. I (comparative product).
いずれの切削速度でも試料No.1に比べて試料No.2,3は、主分力が安定しており、しかも、抵抗の絶対値が小さい。 Compared to sample No. 1, sample Nos. 2 and 3 have a stable main component force and a smaller absolute value of resistance at any cutting speed.
また、試料No.2と試料No.3の比較では、どの切削速度の場合も試料No.3の方が抵抗の絶対値及び振幅が小さく、全切れ刃の不等間隔配置と外周刃のすくい角変化を併用することでより良い効果が得られている。 Further, in comparison between sample No. 2 and sample No. 3, sample No. 3 has a smaller absolute value and amplitude of resistance at any cutting speed, and unequally spaced arrangement of all cutting edges and scooping of outer peripheral blades. A better effect is obtained by using the angle change together.
1 エンドミル
2 ボディ
3 底刃
4 外周刃
5 コーナ刃
6 ギャッシュ
7 ランド部
8 溝
9 シャンク
D エンドミルの直径
α 切れ刃の設置間隔
β 外周刃のすくい角
θ 外周刃のねじれ角
w ランド幅
t 心厚
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記切れ刃が周方向の不等分割点に配置されて全切れ刃の設置間隔(α)がそれぞれに異なっていることを特徴とするねじれ刃エンドミル。 Cutting edge composed of a bottom blade (3) and an outer peripheral blade (4) with a twist angle, or a bottom blade (3), an outer peripheral blade (4) with a twist angle and an arc corner blade (5) An end mill having four or more cutting edges composed of
A twisting blade end mill, wherein the cutting edges are arranged at unequal division points in the circumferential direction, and the installation intervals (α) of all cutting edges are different from each other.
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