JP2011161555A

JP2011161555A - ラフィングエンドミル

Info

Publication number: JP2011161555A
Application number: JP2010025936A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Yamakawa; 啓介山川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: JP5585107B2

Abstract

【課題】切刃に欠けが生じるのを防ぎつつ、切屑をより細かく分断することができて、被削材の粗加工や中仕上げ加工における確実かつ円滑な深切込み、高送り切削を可能とすることができるラフィングエンドミルを提供することを目的としている。
【解決手段】軸線回りに回転されるエンドミル本体１の先端部外周に、軸線方向に沿って波形に凹凸する形状を有する複数の切刃５が、軸線回りの回転軌跡において互いの波形の位相をずらすようにして形成されてなるラフィングエンドミルにあって、切刃５がなす波形には、その凸部５Ａの頂点Ｐから凹部５Ｂの底までの間に、曲折角度θをもって曲折する角部Ｃを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、被削材の粗加工や中仕上げ加工に用いられるラフィングエンドミルに関するものである。

被削材の粗加工や中仕上げ加工に用いられるエンドミルとして、例えば特許文献１に記載されているようにエンドミル本体の先端部外周の切刃を波形に凹凸させたラフィングエンドミルが知られている。このようなラフィングエンドミルでは、複数の切刃間でエンドミル回転軸線回りの回転軌跡における上記波形の位相をずらして、切刃に切屑を細かく分散させる作用をもたせることにより、粗加工や中仕上げ加工における深切込み、高送り切削を可能とするものである。また、同様に切屑の分断を目的とするものとして、やはり位相をずらして切刃に凹溝（ニック）を形成したニック付きエンドミルも知られている。

特許第４２１１６５５号公報

ところで、このようなラフィングエンドミルやニック付きエンドミルにおいて、切屑をより細かく分断するには、切削に関与する波形の凸部の山を小さくしたりニックのピッチを小さくしたりすればよいが、こうして凸部やニックのピッチを小さくすると切刃に欠けが生じ易くなる。その一方で、切刃を欠けにくくするために凸部の山やニックのピッチを大きくすると、切屑が分断されずに大きくなって、深切込みや高送り切削の際に切屑排出性が低下し、切屑詰まりを生じることになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃に欠けが生じるのを防ぎつつ、切屑をより細かく分断することができて、被削材の粗加工や中仕上げ加工における確実かつ円滑な深切込み、高送り切削を可能とすることができるラフィング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外周に、上記軸線方向に沿って波形に凹凸する形状を有する複数の切刃が、該軸線回りの回転軌跡において互いの波形の位相をずらすようにして形成されてなるラフィングエンドミルであって、上記切刃がなす波形は、その凸部の頂点から凹部の底までの間に、角度をもって曲折する角部を有していることを特徴とする。

このように構成されたラフィングエンドミルでは、波形に凹凸する切刃の凸部の頂点から凹部の底までの切削に関与する部分に、切刃が角度をもって曲折する角部が形成されているので、波形の切刃によって分断されて生成される切屑は、さらにこの角部を起点として分断されるように生成されることになる。このため、切刃の凸部を小さくしたりせずに切屑をより細かく分断することができ、深切込み、高送り切削においても切刃の欠けを防ぐとともに円滑かつ確実な切屑排出を促すことが可能となる。

ここで、上記切刃がなす波形の角部における曲折角度は、これが大きすぎると角部による切屑の分断が不十分となるおそれがある一方、逆にこの曲折角度が小さすぎると角部に切削時の負荷による応力が集中してしまって欠けが生じやすくなるおそれがある。このため、上記曲折角度は、該切刃の上記軸線回りの回転軌跡を該軸線を含む平面に投影した投影図において、１３０°〜１６０°の範囲とされるのが望ましい。

また、上記切刃がなす波形を、上記頂点の周辺で凸曲線状であり、上記角部から上記凹部の底に向けては直線状または凹曲線状であるような形状とすれば、凸部の頂点においては切刃の強度を確保して欠けを一層確実に防ぎつつ、切屑の分断を促すことができる。なお、こうして凸曲線や凹曲線が角部に交差する場合には、上記曲折角度はこの角部における凹凸曲線の接線がなす角度とすればよい。一方、上記切刃がなす波形は、上記角部で２つの直線が交差する折れ線状であってもよく、この場合には角部を起点として切屑を一層確実に分断することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、波形に凹凸する切刃において、その凸部の山を小さくせずとも切屑をより細かく分断して生成することができ、深切込み、高送り切削において切刃の欠けを防ぎつつ良好な切屑排出性を確保して、円滑かつ確実で効率的な被削材の粗加工、中仕上げ加工を図ることが可能となる。

本発明の実施形態を示す側面図である。本発明の第１の実施形態における切刃の軸線回りの回転軌跡を該軸線を含む平面に投影した投影図である。図２に示す投影図を複数の切刃で１刃当たりの送りごとに重ね合わせた投影図である。本発明の第２の実施形態における切刃の軸線回りの回転軌跡を該軸線を含む平面に投影した投影図である。図４に示す投影図を複数の切刃で１刃当たりの送りごとに重ね合わせた投影図である。本発明の第３の実施形態における切刃の軸線回りの回転軌跡を該軸線を含む平面に投影した投影図である。図６に示す投影図を複数の切刃で１刃当たりの送りごとに重ね合わせた投影図である。

図１は、本発明の実施の形態に係わるラフィングエンドミルの概略を示すものである。すなわち、このラフィングエンドミルは、そのエンドミル本体１が超硬合金等の硬質材料により軸線Ｏを中心とした外形略円柱状に形成され、このエンドミル本体１の後端部（図１における右側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１における左側部分）には切刃部３が形成され、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線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ることにより、切刃部３によって被削材に粗加工や中仕上げ加工を施してゆく。

ここで、エンドミル本体１先端部の切刃部３においては、その外周に、エンドミル本体１の先端から後端側に向けてエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうように捩れる複数条（実施形態では４条）の切屑排出溝４が周方向に等間隔に形成され、これらの切屑排出溝４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、切屑排出溝４と同様に先端から後端側に向けてエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうように捩れる複数（４つ）の切刃（外周刃）５が形成される。

なお、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の先端側部分には、この壁面を切り欠くようにしてギャッシュ６が形成され、このギャッシュ６の先端側辺稜部には、上記切刃５の先端から内周側に延びる底刃７が形成されている。ここで、図１に示す底刃７は内周側に向けて直線状に延びているが、軸線Ｏ回りの回転軌跡が半球状をなすボールエンドミルの底刃とされていてもよく、また切刃５との交差稜線部に凸円弧状のコーナ刃が形成されたラジアスエンドミルの底刃とされていてもよい。

さらに、上記切刃５のエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる外周逃げ面８は軸線Ｏに沿った断面においてエンドミル本体１の内外周に波形に凹凸する形状に形成されており、これに伴い、この外周逃げ面８と、すくい面とされる上記切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面との交差稜線部に形成される切刃５も、軸線Ｏ方向に沿って波形に凹凸する形状に形成されている。また、この切刃５がなす波形は、上記複数の切刃５同士で、軸線Ｏ回りの回転軌跡において互いの波形の位相がずらされるようにされている。

そして、本発明の実施の形態においては、この切刃５がなす波形が、図２、図４、図６に示すようにその凹凸の凸部５Ａの頂点Ｐから凹部５Ｂの底までの間に、該切刃５が角度をもって曲折する角部Ｃを有するように形成されている。ここで、この角部Ｃにおいて曲折する切刃５の曲折角度θは、切刃５の軸線Ｏ回りの回転軌跡を該軸線Ｏを含む平面に投影した投影図において、望ましくは１３０°〜１６０°の範囲内とされ、本実施形態では１４７°とされている。

このうち、図２に示す本発明の第１の実施形態では、凸部５Ａの頂点Ｐ周辺において切刃５は凸曲線状をなすとともに、角部Ｃから凹部５Ｂの底に向けては直線状をなすように形成されて、角部Ｃにおいてこの直線と頂点Ｐから延びる凸曲線とが角度をもって交差するようにされている。

より詳しくは、この第１の実施形態における切刃５は、図２に示すようにその軸線Ｏ回りの回転軌跡を該軸線Ｏを含む平面に投影した投影図において、凹部５Ｂの底が凹円弧等の凹曲線をなし、この凹部５Ｂの底から軸線Ｏ方向後端側（図２〜図７において右側）の凸部５Ａに向けては、この凹曲線に滑らかに接する直線をなしてエンドミル本体１の径方向外周側（図２〜図７において上側）に突出するように延びて上記角部Ｃに達するように形成される。

さらに、この角部Ｃから軸線Ｏ方向後端側に向けて切刃５は、該角部Ｃにおける接線が上記直線に曲折角度θをもって交差する凸円弧等の凸曲線をなして、僅かにエンドミル本体１外周側に突出して切刃５上における最外周の凸部５Ａの上記頂点Ｐに至り、しかる後この凸曲線をなしたままエンドミル本体１の内周側に凹んでいって、軸線Ｏ方向後端側の次の波の凹部５Ｂの底がなす凹曲線に滑らかに接するように形成されている。なお、この凸部５Ａの凸曲線がなす曲率半径は、上記凹部５Ｂの凹曲線がなす曲率半径よりも大きくされている。そして、同形同大のこのような波を一定の周期で繰り返すように連続させて１つの切刃５が形成される。

また、図３に示すように上記複数の切刃５の間では、切刃５がなす波形の波長や振幅は互いに等しくされており、ただし軸線Ｏ方向における位相は、周方向に隣接する切刃５ごとに１波長を切刃５の数で除した分だけ、本実施形態ではエンドミル回転方向Ｔ側に向かうに従い軸線Ｏ方向先端側に向かうように順次ずらされている。

このようなラフィングエンドミルによって、エンドミル本体１の１刃当たりの送り量を切刃５がなす波形の振幅の範囲内として被削材の粗加工や中仕上げ加工を行うと、この切刃５の凸部５Ａによって被削材が切削されることになって切屑が軸線Ｏ方向に分断されて生成されるとともに、図３に示したように複数の切刃５がその位相をずらして配置されているため、エンドミル回転方向Ｔ側の切刃５の凹部５Ｂによって削り残された部分を、この切刃５のエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する切刃５が削り取ってゆくような切削形態を繰り返すことになる。

そして、上記構成のラフィングエンドミルでは、この切刃５がなす波形が、上記凸部５Ａの頂点Ｐから凹部５Ｂの底に至るまでの間に、曲折角度θをもって曲折する角部Ｃを備えているので、上述のように切刃５の１つずつの凸部５Ａにより軸線Ｏ方向に分断されて生成される切屑は、さらにこの角部Ｃを境に断面Ｖ字状をなすように生成されて、このＶ字の突端から角部Ｃを起点にして引き裂かれるように分断されることになる。このため、切屑をより細かく分断してその排出性を向上させることができ、切り込みや送りを大きくしても切屑詰まりが生じるのを防いで、効率的で安定した粗加工や中仕上げ加工を確実かつ円滑に行うことが可能となる。

また、本実施形態では、上記角部Ｃにおいて曲折する切刃５の曲折角度θが１３０°〜１６０°の範囲とされており、これにより確実に切屑を分断しつつも、切刃５の損傷等を防止することができる。すなわち、曲折角度θが１６０°を上回るほど大きいと、角部Ｃにおいて切刃５が滑らかに連なる状態に近くなって上述のような分断効果を期待できなくなるおそれがあり、逆に１３０°を下回るほど小さいと、角部Ｃが鋭利になりすぎて切削時の負荷により応力が集中し、欠けによる損傷を生じやすくなるおそれがある。

なお、本実施形態のように角部Ｃのいずれか一方の側で切刃５が曲線状をなしている場合には、上記曲折角度θは角部Ｃにおけるこの曲線の接線の角度とすればよい。また、角部Ｃでは、切刃５が厳密に角度をもって曲折するように形成するのは実際には不可能であるので、微視的に見た場合には多少の丸みが付けられていてもよい。

さらに、本実施形態では、こうして角部Ｃを有する切刃５がなす波形が、凸部５Ａの頂点Ｐの周辺では凸曲線状であるとともに、角部Ｃから凹部５Ｂの底に向けては直線状をなしており、このため切刃５において径方向外周側に最も突出して被削材に食い付く頂点Ｐの周辺では強度を確保して、欠け等の発生を一層確実に防止することができる。また、上述のように断面Ｖ字状に生成される切屑において、角部Ｃを境にした一方は断面が真っ直ぐに、他方は湾曲して生成されるので、切屑が生成される際にこれらの部分に作用する応力を異なるものとすることができ、これによっても確実な切屑の分断を促すことが可能となる。

なお、本実施形態では、このように角部Ｃから凹部５Ｂの底に向けて切刃５が直線状をなすように形成されているが、図４および図５に示す第２の実施形態のように、この角部Ｃから凹部５Ｂの底に向かう部分が上記投影図において凹曲線をなすように形成されていてもよい。すなわち、この第２の実施形態では、切刃５が、第１の実施形態と同様に凹部５Ｂでは凹曲線をなしていて、そのまま軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い径方向外周に突出するように延びて角部Ｃに達し、凸部５Ａの頂点Ｐから延びる凸曲線に曲折角度θをもって交差するようにされている。

従って、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に凸部５Ａにより生成される切屑をさらに分断させることができ、しかもこうして分断される切屑の断面が、角部Ｃを境にして互いに異なる向きに湾曲したＶ字状となるので、これらの部分で応力の作用を一層異なるものとしてさらに確実な分断を促すことが可能となる。

また、これら第１、第２の実施形態のように凸部５Ａが凹凸曲線状をなす部分を有することなく、図６および図７に示す第３の実施形態のように角部Ｃおよび凸部５Ａの頂点Ｐにおいても直線同士を角度をもって曲折するようにした、多角形状をなす切刃５としてもよい。すなわち、この第３の実施形態では、切刃５の凸部５Ａが、上記投影図において軸線Ｏ方向先端側と後端側から上記頂点Ｐに向かうに従い互いに等しい一定の傾斜でエンドミル本体１の径方向外周側に突出して角部Ｃにおいて曲折角度θで曲折し、さらに頂点Ｐに向けて上記傾斜よりも緩やかな互いに等しい一定傾斜で延びて該頂点Ｐにおいても角度をもって曲折して交差するように形成されている。

従って、本実施形態では、切刃５の１つの凸部５Ａに複数（２つ）の角部Ｃが頂点Ｐを挟んで軸線Ｏ方向の両側に形成されることになる。また、この第３の実施形態では、凹部５Ｂの底は上記投影図において軸線Ｏに平行に延びるようにされている。このような第３の実施形態のラフィングエンドミルにおいても、角部Ｃにおいて切屑の分断を図ることができる上、切刃５の凸部５Ａがその頂点Ｐでも角度をもって曲折させられているので、この頂点Ｐにおいても切屑の分断を図ることができる。このため、本実施形態によれば、切屑排出性をさらに向上して、一層円滑かつ確実な粗加工や中仕上げ加工を図ることが可能となる。

なお、上記角部Ｃが形成される位置は、切刃５の凹部５Ｂの底側は切削に関与しないので、エンドミル本体１の送り量にもよるが、例えば切刃５がなす波形の振幅の１／２よりも凸部５Ａの頂点Ｐ側に配されるのが望ましく、また図３、図５、図７に示した複数の切刃５の回転軌跡を１刃当たりの送りごとに重ね合わせた投影図において、例えば図３に示すように、１つの切刃５における他の切刃５との回転軌跡が重ならない部分で角部Ｃを挟む両側の部分の長さＡ、Ｂの比Ａ：Ｂが２／３〜３／２の範囲となるようにするのが望ましい。

すなわち、これらの長さＡ、Ｂは、切刃５の１つの凸部５Ａにおいてさらに分断される切屑のそれぞれの幅と略等しくなるので、その比Ａ：Ｂが上記範囲を超えて、いずれか一方の分断された切屑の幅が他方の切屑の幅より大きくなりすぎると、こうして切屑がさらに分断されて生成されても、幅の大きな方の切屑によって切屑排出性が損なわれて詰まりを生じたりするおそれがある。

１エンドミル本体
５切刃（外周刃）
５Ａ切刃５の凸部
５Ｂ切刃５の凹部
Ｏエンドミル本体１の軸線
Ｔエンドミル回転方向
Ｐ切刃５の凸部の頂点
Ｃ角部
θ 曲折角度

Claims

軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に、上記軸線方向に沿って波形に凹凸する形状を有する複数の切刃が、該軸線回りの回転軌跡において互いの波形の位相をずらすようにして形成されてなるラフィングエンドミルであって、上記切刃がなす波形は、その凸部の頂点から凹部の底までの間に、角度をもって曲折する角部を有していることを特徴とするラフィングエンドミル。
上記切刃がなす波形の上記角部における曲折角度は、該切刃の上記軸線回りの回転軌跡を該軸線を含む平面に投影した投影図において１３０°〜１６０°の範囲とされていることを特徴とする請求項１に記載のラフィングエンドミル。
上記切刃がなす波形は、上記頂点の周辺で凸曲線状であり、上記角部から上記凹部の底に向けては直線状または凹曲線状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のラフィングエンドミル。
上記切刃がなす波形は、上記角部で２つの直線が交差する折れ線状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のラフィングエンドミル。