JP2011173210A - ラジアスエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】難削材の切削においても長底刃により生成された切屑を、切屑詰まりを生じさせることなく円滑に排出する。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるエンドミル本体１先端部に、軸線Ｏに垂直な平面に略沿って延びる複数の底刃７が周方向に間隔をあけて形成され、エンドミル本体１外周部には、底刃７の外周端にコーナ刃８を介して連なる複数の外周刃５が、周方向に間隔をあけて軸線Ｏ方向に延びるように形成され、複数の底刃７のうち一部の底刃７はエンドミル本体１先端部の軸線Ｏ近傍から延びる長底刃７Ａとされ、軸線Ｏ方向先端視において長底刃７Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側の底刃７Ｂとがなす挟角θより、軸線Ｏに直交する断面において長底刃７Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側の底刃７Ｂに連なる２つの外周刃５Ａ、５Ｂと軸線Ｏとを結ぶ２つの直線Ａ、Ｂがなす挟角αが大きくされている。
【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形成される複数の底刃と、先端部外周に形成される複数の外周刃とが、軸線回りの回転軌跡において凸曲線状をなすコーナ刃を介して連なったラジアスエンドミルに関するものである。

特許文献１には、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に、軸線回りに捩れる複数の切屑排出溝が形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面がすくい面とされて該すくい面の外周側辺稜部に切刃（外周刃）が形成されてなるエンドミルであって、上記切屑排出溝は、少なくとも１つの切屑排出溝の切刃が軸線に対してなす捩れ角が他の切屑排出溝の切刃がなす捩れ角と異なる角度とされた、いわゆる不等リードのエンドミルが提案されている。

ここで、この特許文献１記載のエンドミルでは、切屑排出溝が、軸線に直交する断面において、すくい面から凹曲線をなしてエンドミル本体の心厚円に接し、かつこの心厚円との略接点の位置から直線状をなしてエンドミル回転方向に向けて延びる溝底面を有する主溝部と、この主溝部の溝底面と鈍角に交差してエンドミル回転方向に向けてさらに延び、このエンドミル回転方向側に隣接する切刃の逃げ面に連なる直線状をなす溝底面を有する副溝部とを備えていることにより、外周刃による切屑の流れを滑らかにして切屑詰まりを防ぐとともに、ビビリ振動のない円滑な切削を長期に亙って安定して行うことが可能となる。

そして、この特許文献１には、かかる構成を、エンドミル本体先端部に形成される底刃が軸線に略垂直な平面に沿って直線状に延びて外周刃に略垂直に交差するスクエアエンドミルに適用した場合について説明されるとともに、この底刃が軸線回りの回転軌跡において半球状をなすようにして外周刃の先端に連ねられたボールエンドミルや、軸線に略垂直な平面に沿って直線状に延びる底刃の外周端と外周刃の先端との間に略円弧状のコーナ刃が形成されたラジアスエンドミルに適用することも可能であることが記載されている。

特開２００９−２２０１８８号公報

ところで、このようなエンドミルでは、底刃が特に４枚刃以上である場合など、すべての底刃の内周端をエンドミル本体先端部のエンドミル回転軸線に近接して配置するのは、底刃形成のための砥石が他の底刃に干渉してしまうため、製造上困難である。このため、例えば底刃が４枚刃の場合には、２枚の底刃をエンドミル本体先端部の上記軸線近傍から延びる長底刃とする一方で、残りの２枚の底刃はその内周端が上記長底刃よりも上記軸線から離れた位置から延びる短底刃とし、これら長底刃と短底刃とを周方向に交互に配置するようにしている。

従って、長底刃では、短底刃よりも軸線近傍に向けて切刃の長さが長いため、より多くの切屑が生成され、しかもこの軸線近傍ではギャッシュの幅や深さが小さくなるために切屑を排出するポケットを大きくすることができないため、生成された切屑は圧縮された状態でエンドミル本体の後端外周側に流れ、さらにはエンドミル本体外周部の上記外周刃のエンドミル回転方向側に形成された切屑排出溝を介して排出される。

しかしながら、上記特許文献１に記載のエンドミルのように、外周刃の捩れ角が異なるようにされていると、上記長底刃の外周端に連なる外周刃の捩れ角がそのエンドミル回転方向側に位置する外周刃より小さくされている場合には、この長底刃に連なる外周刃のエンドミル回転方向側に形成された切屑排出溝は、溝幅が後端側に向かうに従い漸次小さくなるため、特に難削材の切削などにおいては、上述のように圧縮されて切屑排出溝に流れ込んだ切屑がさらに圧縮されて切屑詰まりを生じるおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、難削材の切削においても上述のようにエンドミル本体先端部の軸線近傍から延びる長底刃により生成された切屑を、切屑詰まりを生じさせることなく円滑に排出することが可能なラジアス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、この先端部の内周側から外周側に向けて上記軸線に垂直な平面に略沿うように延びる複数の底刃が周方向に間隔をあけて形成されるとともに、上記エンドミル本体の外周部には、上記底刃の外周端に上記軸線回りの回転軌跡が凸曲線状をなすコーナ刃を介してそれぞれ連なる複数の外周刃が、周方向に間隔をあけて上記軸線方向に延びるように形成されており、上記複数の底刃のうち一部の底刃は上記エンドミル本体の先端部の上記軸線近傍から延びる長底刃とされていて、上記軸線方向先端視においてこの長底刃と該長底刃のエンドミル回転方向側に位置する底刃とがなす挟角より、上記軸線に直交する断面において該長底刃とそのエンドミル回転方向側に位置する底刃とに連なる２つの外周刃と上記軸線とを結ぶ２つの直線がなす挟角が大きくされていることを特徴とする。

このように構成されたラジアスエンドミルでは、長底刃の内周端とそのエンドミル回転方向側の底刃の内周端の軸線方向先端視における接線がなす挟角よりも、上記軸線に直交する断面においてこれらの底刃に連なる２つの外周刃と該軸線とを結ぶ２つの直線がなす挟角が大きくされているので、長底刃からこれに連なる外周刃のエンドミル回転方向側に形成されるポケットや切屑排出溝の大きさを外周刃の側でより大きく確保することができ、長底刃の内周端側で生成された圧縮された状態の切屑も、長底刃の後端外周側、さらには切屑排出溝に向けて円滑に排出することが可能となる。

さらに、こうして上記２つの外周刃の挟角を、長底刃とそのエンドミル回転方向側の底刃の内周端の挟角より大きくするのに、この長底刃に連なる上記コーナ刃を、そのエンドミル回転方向側に位置する底刃に連なるコーナ刃よりも、軸線に対する捩れ角が大きくなるようにすることにより、軸線方向先端視において該軸線方向の各位置おけるこれらのコーナ刃の接線の挟角は、外周刃側に向かうに従い徐々に大きくなるので、一層円滑な切屑の排出が可能となる。また、こうして長底刃のコーナ刃をそのエンドミル回転方向側に位置する底刃のコーナ刃と異なる捩れ角とすることにより、これらのコーナ刃が被削材に食い付く際の抵抗や負荷の向きや大きさ、あるいは食い付きの周期も異なるものとなるため、これらが互いに打ち消し合ってビビリ振動の発生を抑制することもできる。

また、上記複数の底刃のうち、この長底刃のエンドミル回転方向側に位置する底刃を、その内周端が上記長底刃よりも上記軸線から離れた位置から延びる短底刃とすることにより、軸線方向先端視においてこの短底刃とそのエンドミル回転方向後方側の長底刃との上記挟角が、これら長短底刃に連なる外周刃が上記軸線に直交する断面においてなす上記挟角よりも小さくされるので、上記短底刃が被削材に食い付いてから長底刃が食い付くまでの間隔を比較的短くすることができる。このため、上述のように切刃長が長くて多くの切屑が生成される長底刃と、切刃長が短くて比較的少ない切屑が生成されるこの短底刃とで、切屑の生成量や大きさ、さらには底刃の受ける切削抵抗の均一化を図ることができ、従って底刃の寿命も均一にしてエンドミル寿命の延長を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、長底刃の特に内周端側において圧縮された状態で生成される切屑を、この長底刃の外周側から該長底刃に連なる外周刃の切屑排出溝に向けて円滑に排出することができ、難削材の切削でも切屑詰まりの発生を防いで切削時の抵抗や負荷の増大を抑えることにより効率的な切削加工を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 （ａ）図１に示す実施形態の軸線Ｏ方向先端視の正面図、（ｂ）図１におけるＺＺ断面図である（ただし、説明のため、外周刃５Ａが上向きとされている。）。

図１および図２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、その後端側（図１における右側）はシャンク部２とされるとともに先端側が切刃部３とされて、上記シャンク部２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３により被削材を切削加工する。

この切刃部３の外周には、エンドミル本体１の先端側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４が形成されている。さらに、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軸線Ｏ方向に延びる外周刃５がそれぞれ形成されている。

また、各切屑排出溝４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先端内周側に向かうギャッシュ６が形成されており、これらのギャッシュ６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に垂直な平面に略沿って延びる直線状の底刃７がそれぞれ形成されている。さらに、これらの底刃７と外周刃５とが交差するコーナ部には、軸線Ｏ回りの回転軌跡が底刃７と外周刃５とに滑らかに接してエンドミル本体１の先端外周側に凸となる１／４凸円弧等の１つの凸曲線状をなすコーナ刃８が形成されている。

従って、本実施形態では、エンドミル本体１先端部の切刃部３に複数の４条の底刃７が形成されるとともに、先端部外周にはこれらの底刃７に連なる複数の４条の外周刃５が形成され、これら底刃７と外周刃５とを結ぶようにやはり複数の４条のコーナ刃８が形成されることになる。なお、これらのコーナ刃８も、底刃７に連なるそのエンドミル本体１の先端内周側から外周刃５に連なる後端外周側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるようにされている。

そして、上記複数の底刃７のうち一部の底刃７は、このエンドミル本体１の先端部における上記軸線Ｏ近傍から延びる長底刃７Ａとされていて、図２（ａ）に示すように軸線Ｏ方向先端視においてこの長底刃７Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する底刃７Ｂとがなす挟角θよりも、図２（ｂ）に示すように軸線Ｏに直交する断面においてこれら長底刃７Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する底刃７Ｂとにコーナ刃８Ａ、８Ｂを介して連なる２つの外周刃５Ａ、５Ｂと該軸線Ｏとを結ぶ２つの直線Ａ、Ｂがなす挟角αが大きくされている。

ここで、本実施形態では、上記４条の底刃７のうち、軸線Ｏを挟んで互いに反対側に位置する一対の底刃７が上記長底刃７Ａとされるとともに、残りの一対の底刃７は、その内周端が長底刃７Ａの内周端よりも軸線Ｏ方向先端視において該軸線Ｏから離れた位置から後端外周側に延びる短底刃７Ｂとされ、これら長底刃７Ａと短底刃７Ｂとが周方向に交互に配置されている。なお、これらの長短底刃７Ａ、７Ｂやその外周に連なるコーナ刃８Ａ、８Ｂおよびそのさらに後端に連なる外周刃５Ａ、５Ｂ等も含めて、エンドミル本体１は軸線Ｏに関して１８０°回転対称に形成されている。また、長短底刃７Ａ、７Ｂの径方向すくい角は、本実施形態では互いに略等しくされている。

さらに、本実施形態では、上述のようにエンドミル本体１の後端外周側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れたコーナ刃８の軸線Ｏに対する捩れ角について、上記長底刃７Ａに連なるコーナ刃８Ａの捩れ角が、そのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する短底刃７Ｂに連なるコーナ刃８Ｂの捩れ角よりも大きくされることにより、軸線Ｏ方向先端視においてこれら長短底刃７Ａ、７Ｂがなす上記挟角θよりも、軸線Ｏに直交する断面において外周刃５Ａと軸線Ｏとを結ぶ直線Ａ、外周刃５Ｂと軸線Ｏとを結ぶ直線Ｂとがなす上記挟角αが大きくなるようにされている。ここで、これらの挟角θ、αは、エンドミル本体１に形成される底刃７および外周刃５の数をＮとしたときに、θ＜３６０°／Ｎ、α＞３６０°／Ｎとなるようにされていて、Ｎ＝４である本実施形態ではθ＜９０°、α＞９０°とされ、例えばθ＝８７°、α＝９３°とされている。

また、底刃７および外周刃５の数Ｎ＝４でエンドミル本体１が軸線Ｏに関して１８０°回転対称とされた本実施形態では、軸線Ｏ方向先端視において長底刃７Ａと該長底刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する短底刃７Ｂとがなす挟角θは、同軸線Ｏ方向先端視においてこの短底刃７Ｂと該短底刃７Ｂのさらにエンドミル回転方向Ｔ側に位置する底刃７（長底刃７Ａ）とがなす挟角β（本実施形態では９３°）より小さくされる。すなわち、本実施形態では底刃７は周方向に不等間隔に配置される。

さらに、外周刃５においては逆に、軸線Ｏに直交する断面において上記長底刃７Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する短底刃７Ｂとに連なる２つの外周刃５Ａ、５Ｂと軸線Ｏとを結ぶ２つの直線Ａ、Ｂがなす挟角αは、軸線Ｏに直交する同じ断面においてこの短底刃７Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する底刃７（長底刃７Ａ）とに連なる２つの外周刃５Ｂ、５Ａと軸線Ｏとを結ぶ直線Ｂ、Ａがなす挟角γ（本実施形態では８７°）より大きくされている。すなわち、本実施形態では、長短底刃７Ａ、７Ｂの挟角θ、βの大小と、軸線Ｏに直交する断面においてこれら長短底刃７Ａ、７Ｂに連なる外周刃５Ａ、５Ｂと軸線Ｏとを結ぶ直線Ａ、Ｂがなす挟角α、γの大小とが逆転している。

このようなラジアスエンドミルでは、軸線Ｏ方向先端視において長底刃７Ａとこの長底刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔ側の短底刃７Ｂとがなす挟角θよりも、軸線Ｏに直交する断面においてこれら長短底刃７Ａ、７Ｂに連なる２つの外周刃５Ａ、５Ｂと軸線Ｏとを結ぶ直線Ａ、Ｂがなす挟角αが大きくされているため、長底刃７Ａとこれに連なる外周刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ側にギャッシュ６や切屑排出溝４より形成される切屑排出のためのポケットの周方向の間隔を、その外周刃５Ａの側で大きく確保することができる。

このため、このポケットが小さくならざるを得ない長底刃７Ａの内周端側において生成された切屑が圧縮されてギャッシュ６から後端外周側に送り出されても、大きなポケットが確保された外周刃５Ａの切屑排出溝４を介して円滑に排出することが可能となる。このため、たとえ難削材のように切屑詰まりを生じ易い材質の切削加工を行う場合でも、圧縮された切屑がギャッシュ６や切屑排出溝４で詰まりを生じて切削抵抗や負荷の増大を招いたりするのを防ぐことができ、これによって円滑かつ効率的な切削を促すことが可能となる。

また、本実施形態では、長底刃７Ａに連なるコーナ刃８Ａの捩れ角を短底刃７Ｂのコーナ刃８Ｂの捩れ角よりも大きくすることにより、上記挟角θに対して上記挟角αが大きくなるようにされており、従って軸線Ｏ方向の各位置におけるコーナ刃８Ａとそのエンドミル回転方向側のコーナ刃８Ｂとが軸線Ｏに対してなす挟角は、この位置が軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い漸次大きくなって、外周刃５Ａ、５Ｂにおいて上述のように軸線Ｏに直交する断面における直線Ａ、Ｂがなす挟角αとなる。従って、この挟角が例えば段階的に大きくなったりするのに比べて一層円滑な切屑排出を図ることができる。

しかも、こうしてコーナ刃８Ａ、８Ｂで異なる捩れ角とされることにより、これらコーナ刃８Ａ、８Ｂが被削材に食い付く際の抵抗や負荷の向きや大きさ、あるいは食い付きの周期も軸線Ｏ方向に亙って異なるものとすることができる。このため、これらコーナ刃８Ａ、８Ｂに作用する抵抗や負荷によりエンドミル本体１に惹起される振動を互いに打ち消し合わせることができて、かかる振動の共振によりビビリ振動が発生したりするのも防ぐことができ、さらに円滑で高品位の切削加工を促すことが可能となる。

さらに、本実施形態では、上記長底刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔ側に短底刃７Ｂが配置されており、これら長短底刃７Ａ、７Ｂの挟角θは、該長短底刃７Ａ、７Ｂに連なる外周刃５Ａ、５Ｂの上記挟角αに対しては小さくされるので、エンドミル回転方向Ｔ側の短底刃７Ｂが被削材に食い付いてからエンドミル回転方向Ｔ後方側の長底刃７Ａが食い付くまでの間隔を小さくすることができる。

また、これに対して、長底刃７Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側の短底刃７Ｂとの挟角θに対して、この短底刃７Ｂと該短底刃７Ｂのさらにエンドミル回転方向Ｔ側に位置する底刃７（長底刃７Ａ）との挟角βが大きくされており、すなわち切刃長が短くて作用する負荷の小さい短底刃７Ｂは、そのエンドミル回転方向Ｔ側の長底刃７Ａが被削材に食い付いてから該短底刃７Ｂが食い付くまでの間隔が大きくなる。

このため、本実施形態によれば、これら長短底刃７Ａ、７Ｂ同士で生成される切屑の量や大きさ、あるいは個々の底刃７が全体として受ける切削抵抗の均一化を図ることができて、その寿命も長短底刃７Ａ、７Ｂ間で均一化することができる。そして、これにより、特定の底刃７が短寿命となることによってエンドミル本体１全体の寿命が短縮されるのを防ぐことができるので、すべての底刃７を満遍なく使用してエンドミル寿命の延長を図ることが可能となる。

その一方で、こうしてエンドミル本体１先端部の長短底刃７Ａ、７Ｂによって均一な量で生成された切屑は、その外周側の外周刃５Ａ、５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する切屑排出溝４を介して排出されるが、この切屑排出溝４においては、その溝幅に関連する軸線Ｏに直交する断面での外周刃５Ａ、５Ｂと該軸線Ｏとを結ぶ直線Ａ、Ｂがなす挟角α、γの大小が、上述のようにこれら外周刃５Ａ、５Ｂが連なる長短底刃７Ａ、７Ｂがなす挟角θ、βの大小と逆転している。

ただし、本実施形態ではその大きさの差は、挟角θ、βの差β−θ＝６°に対して、挟角α、γの差α−γ＝６°と等しくされているので、切屑排出溝４の溝幅に極端な広狭が生じることはない。このため、上述のように先端部の長短底刃７Ａ、７Ｂによって均一な量で生成された切屑が、この切屑排出溝４で詰まりを生じたりすることもなく、その円滑な排出をさらに促して一層効率的な切削を図ることができる。

なお、本実施形態では、このように挟角θ、βの差β−θ＝６°に対して、挟角α、γの差もα−γ＝６°と互いに等しくされているが、例えば挟角θを８８°、挟角αを９５°、挟角βを９２°、挟角γを８５°として、挟角θ、βの差β−θ＝４°に対して、挟角α、γの差はα−γ＝１０°とするなど、外周刃５Ａ、５Ｂと軸線Ｏとを結ぶ直線Ａ、Ｂの挟角α、γの差が挟角θ、βの差β−θより大きくなるようにしてもよい。この場合、特に外周刃５Ａ、５Ｂが使用されることの多いラジアスエンドミルにおいては、外周刃５Ａ、５Ｂの挟角α、γの差が大きくなることで、ビビリ振動の抑制効果の向上を図ることができる。

１ エンドミル本体
２ シャンク部
３ 切刃部
４ 切屑排出溝
５ 外周刃
５Ａ 長底刃７Ａに連なる外周刃
５Ｂ 短底刃７Ｂに連なる外周刃
６ ギャッシュ
７ 底刃
７Ａ 長底刃
７Ｂ 短底刃
８ コーナ刃
８Ａ 長底刃７Ａに連なるコーナ刃
８Ｂ 短底刃７Ｂに連なるコーナ刃
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
Ａ 軸線Ｏに直交する断面において外周刃５Ａと軸線Ｏとを結ぶ直線
Ｂ 軸線Ｏに直交する断面において外周刃５Ｂと軸線Ｏとを結ぶ直線
θ 軸線Ｏ方向先端視において、長底刃７Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側の短底刃７Ｂとがなす挟角
α 軸線Ｏに直交する断面において、直線Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側の直線Ｂとがなす挟角
β 軸線Ｏ方向先端視において、短底刃７Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ側の長底刃７Ａとがなす挟角
γ 軸線Ｏに直交する断面において、直線Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ側の直線Ａとがなす挟角

Claims (3)

1. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、この先端部の内周側から外周側に向けて上記軸線に垂直な平面に略沿うように延びる複数の底刃が周方向に間隔をあけて形成されるとともに、上記エンドミル本体の外周部には、上記底刃の外周端に上記軸線回りの回転軌跡が凸曲線状をなすコーナ刃を介してそれぞれ連なる複数の外周刃が、周方向に間隔をあけて上記軸線方向に延びるように形成されており、上記複数の底刃のうち一部の底刃は上記エンドミル本体の先端部の上記軸線近傍から延びる長底刃とされていて、上記軸線方向先端視においてこの長底刃と該長底刃のエンドミル回転方向側に位置する底刃とがなす挟角より、上記軸線に直交する断面において該長底刃とそのエンドミル回転方向側に位置する底刃とに連なる２つの外周刃と上記軸線とを結ぶ２つの直線がなす挟角が大きくされていることを特徴とするラジアスエンドミル。
2. 上記長底刃に連なる上記コーナ刃は、そのエンドミル回転方向側に位置する底刃に連なる上記コーナ刃よりも、上記軸線に対する捩れ角が大きくされていることを特徴とする請求項１に記載のラジアスエンドミル。
3. 上記複数の底刃のうち、上記長底刃のエンドミル回転方向側に位置する底刃は、その内周端が上記長底刃よりも上記軸線から離れた位置から延びる短底刃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に記載のラジアスエンドミル。

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