JP2011189460A

JP2011189460A - 回転切削工具

Info

Publication number: JP2011189460A
Application number: JP2010057736A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Sato; 将靖佐藤; Hiromi Takahashi; 宏美高橋
Original assignee: Union Tool Co
Current assignee: Union Tool Co
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: CN102189291A; TW201134582A; JP4937368B2; CN102189291B; TWI430861B

Abstract

【課題】チップブレーカによる切り屑排出性向上効果が極めて大きい実用性に秀れた回転切削工具の提供。
【解決手段】工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が複数形成され、この切り屑排出溝２のすくい面と前記工具本体１の外周面若しくは前記工具本体１の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃３が形成され、この外周切れ刃３を分断するように前記工具本体１の前記外周面若しくは前記外周逃げ面に複数のチップブレーカ４が設けられた回転切削工具であって、前記チップブレーカ４の回転軌跡の一部に、このチップブレーカ４の工具回転方向後方側に隣接する前記外周切れ刃３の回転軌跡が４０％以上の割合で重なり合うように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転切削工具に関するものである。

プリント配線板の加工等に用いられるルーターや金属材料等の加工に用いられるエンドミル等の回転切削工具として、例えば特許文献１に開示されるように、工具の外周逃げ面に外周切れ刃を分断するチップブレーカを設けたものがある。

特開２００８−１１４３０８号公報

ところで、上記チップブレーカは、切り屑排出性を向上させるべく設けられるものであるが、従来の回転切削工具においては十分な切り屑排出性が得られているとは言えず、更なる切り屑排出性の向上が要望されているのが現状である。

本発明は、上述のような現状に鑑み、発明者等が種々検討を行った結果、チップブレーカとチップブレーカの工具回転方向後方側に隣接する外周切れ刃との位置関係によってチップブレーカによる切り屑排出性向上効果が大きく異なることを見出し完成したもので、チップブレーカによる切り屑排出性向上効果が極めて大きい実用性に秀れた回転切削工具を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が複数形成され、この切り屑排出溝２のすくい面と前記工具本体１の外周面若しくは前記工具本体１の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃３が形成され、この外周切れ刃３を分断するように前記工具本体１の前記外周面若しくは前記外周逃げ面に複数のチップブレーカ４が設けられた回転切削工具であって、前記チップブレーカ４の回転軌跡の一部に、このチップブレーカ４の工具回転方向後方側に隣接する前記外周切れ刃３の回転軌跡が４０％以上の割合で重なり合うように構成されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ４の回転軌跡と前記外周切れ刃３の回転軌跡の重なり合う割合は、工具回転軸方向の前記チップブレーカ４の長さに対する該チップブレーカ４の回転軌跡に重なる前記外周切れ刃３の長さの割合であることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ４の回転軌跡と前記外周切れ刃３の回転軌跡の重なり合う割合が４０％以上９０％以下に設定されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ４の回転軌跡と前記外周切れ刃３の回転軌跡の重なり合う割合が５０％以上９０％以下に設定されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ４の長さに対する外周切れ刃３の長さの割合が４０％以上１２０％以下に設定されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ４の長さに対する外周切れ刃３の長さの割合が５０％以上１２０％以下に設定されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１〜６いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記外周切れ刃３の回転軌跡が前記チップブレーカ４の回転軌跡の工具基端側部分で重なるように構成されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１〜７いずれか１項に記載の回転切削工具において、この工具は直径が１．５ｍｍ以下であることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、チップブレーカによる切り屑排出性向上効果が極めて大きい実用性に秀れた回転切削工具となる。

本実施例の要部の概略説明側面図である。本実施例の要部の概略説明図である。本実施例の要部の概略説明図である。本実施例の要部の拡大概略説明図である。従来例の要部の概略説明側面図である。実験例の実験条件及び実験結果を示す表である。実施例及び比較例の切り屑排出寿命を比較したグラフである。実施例及び比較例の切り屑排出寿命を比較したグラフである。実施例及び比較例による加工結果を比較した写真である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

回転する工具本体１の外周切れ刃３を被切削物に接触させて該被切削物を切削すると、切り屑は、切り屑排出溝２により所定方向（上方若しくは下方）へ移動せしめられると共に、一部はチップブレーカ４を介して工具回転方向後方側の隣接する切り屑排出溝２へと移動する。

この際、チップブレーカ４の回転軌跡の一部に、このチップブレーカ４の工具回転方向後方側に隣接する外周切れ刃３の回転軌跡が４０％以上の割合で重なり合うと、図１に図示したようにチップブレーカ４を通過した切り屑が当該外周切れ刃３（のすくい面）に接触（衝突）し易くなり、この外周切れ刃３との接触によっても強制的に所定方向へ移動せしめられる。

従って、切り屑は、単に切り屑排出溝２に沿って移動するだけでなく、チップブレーカ４の工具回転方向後方側に隣接する外周切れ刃３との接触によっても上方若しくは下方の力を受けながら所定方向へと強制的にガイド移動せしめられることになる。

よって、切り屑排出性が大幅に改善され、それだけ耐折損性、径減量及び倒れ量が良好となる。即ち、切り屑が良好に排出されることで、被切削物や工具のすくい面への切り屑の溶着が抑制され、この溶着による切削抵抗の増加及び放熱性の低下（切削温度の上昇）に伴う工具の早期折損を防止でき、また、径減量及び倒れ量の抑制が可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が複数形成され、この切り屑排出溝２のすくい面と前記工具本体１の外周面若しくは前記工具本体１の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃３が形成され、この外周切れ刃３を該外周切れ刃３の延設方向に分断するように前記工具本体１の前記外周面若しくは前記外周逃げ面に複数のチップブレーカ４が設けられた回転切削工具であって、図１，２に図示したように、前記チップブレーカ４の回転軌跡の一部に、このチップブレーカ４の工具回転方向後方側に隣接する前記外周切れ刃３の回転軌跡が４０％以上の割合で重なり合うように構成されているものである。

具体的には、本実施例は、先端部に底刃を有すると共に基端部にプリント配線板用外形加工機の工具取り付け部と連結するシャンク部を有し、プリント配線板用外形加工機に取り付けられプリント配線板等に長穴加工や外形加工等の切削加工を施すルーターに本発明を適用したもので、工具本体１を右ネジ方向に回転させながら下方または主として横方向（回転軸直角方向）に移動させて被切削物の切削を行い、工具上方（基端側）から切り屑を排出するように構成されているものである。

また、各部の詳細な構成については、一般に広く用いられているルーターの基本構成と同様である。即ち、外周切れ刃３が４つ設けられる所謂４枚刃以上の構成であり（本実施例においては６枚刃）、各外周切れ刃３は夫々右ねじれに設定され、また、各外周切れ刃３は円周方向に等分割されており、チップブレーカ４は外周切れ刃３の螺旋方向に沿って等ピッチに配設されている。また、外周切れ刃３のねじれ角は２０°〜４０°の範囲で設定するのが好ましい。本実施例においては夫々３０°に設定されている。２０°未満であると切り屑の排出性が悪化し、４０°を超えるとバリが出易くなり、折損寿命が短くなるためである。

また、本実施例（後述する実施例１）においては、チップブレーカ４は２条設けられるように、左ねじれ方向に沿って並設されており、そのねじれ角は６４°に設定されている。その他の実施例及び比較例においては、前記チップブレーカ４のねじれ角は該チップブレーカ４の回転軌跡に重なる外周切れ刃３の長さの割合に応じて適宜設定される。このチップブレーカ４のねじれ方向（並設方向）や断面形状は特に限定されるものではなく、種々の構成を採用できる。

尚、本実施例はルーターに本発明を適用した例について説明しているが、ルーターに限らず、エンドミル等、他の回転切削工具に適用しても良い。また、工具本体１を左ネジ方向に回転させて切削を行ったり、工具下方から切り屑を排出したりする構成等、他の構成としても良い。

また、チップブレーカ４の回転軌跡の一部に、このチップブレーカ４の工具回転方向後方側に隣接する外周切れ刃３の回転軌跡が重なり合うように構成する際、外周切れ刃３の回転軌跡は、図２に図示したようにチップブレーカ４の回転軌跡の工具基端側部分で重なるように構成しても良いし、図３に図示したようにチップブレーカ４の回転軌跡の工具先端側部分で重なるように構成しても良い。

本実施例においては、図２に図示したように、外周切れ刃３の回転軌跡がチップブレーカ４の回転軌跡の工具基端側部分で重なるように構成されている。これは、切り屑排出溝２が右ねじれの場合、下向きの工具本体１を右ネジ方向に回転させながら加工を行うと、切り屑が上向き（工具基端側方向）に排出され易いため、より多くの切り屑を工具のすくい面に接触（衝突）させるには、すくい面が工具基端側（上側）にあった方が効果的なためである。

また、本実施例においては、チップブレーカ４の回転軌跡と外周切れ刃３の回転軌跡の重なり合う割合は４０％以上９０％以下、特に好ましくは５０％以上９０％以下に設定する。これは、５０％未満の場合、切り屑が接触する領域が小さくなり、その分工具基端側への排出量や排出力が低下してしまい、また、９０％を超える場合、切り屑が接触する領域が大きくなり過ぎ、その分溶着し易くなり切削抵抗が増大するためである。

尚、本実施例において、チップブレーカ４の回転軌跡と外周切れ刃３の回転軌跡の重なり合う割合とは、工具回転軸方向の前記チップブレーカ４の長さに対する該チップブレーカ４の回転軌跡に重なる外周切れ刃３の長さの割合を意味する。具体的には、図４に図示したように、チップブレーカ４と外周切れ刃３の重なる部分の長さ（外周切れ刃３の長さＢから切れ刃同士が重なる部分の長さＰを引いた値（Ｂ−Ｐ））をチップブレーカの長さＣで除した値（即ち（Ｂ−Ｐ）／Ｃ）である。図４中、符号Ａは外周切れ刃３のピッチである。

また、チップブレーカ４の長さに対する外周切れ刃３の長さの割合は４０％以上１２０％以下、特に好ましくは５０％以上１２０％以下に設定する。これは、５０％未満の場合、切り屑が接触する領域が小さくなり、その分工具基端側への排出量や排出力が低下してしまい、また、１２０％を超える場合、外周切れ刃３同士が重なる割合が大きくなり過ぎて切削抵抗が増大してしまい、また、チップブレーカ４の長さが短くなり過ぎて切り屑が切り屑排出溝２から排出され難くなるためである。

また、工具直径は１．５ｍｍ以下に設定する。工具直径が１．５ｍｍ以下、特に０．８ｍｍ以下の工具は、非常に高い切削速度（周速）で用いられるため、上記構成による切り屑排出性向上効果が極めて顕著に現れるからである。

本実施例は上述のように構成したから、回転する工具本体１の外周切れ刃３を被切削物に接触させて該被切削物を切削すると、切り屑は、切り屑排出溝２により上方へ移動せしめられると共に、一部はチップブレーカ４を介して工具回転方向後方側の隣接する切り屑排出溝２へと移動する。

この際、チップブレーカ４の回転軌跡の一部に、このチップブレーカ４の工具回転方向後方側に隣接する外周切れ刃３の回転軌跡が４０％以上９０％以下の割合で重なり合うと、図１に図示したようにチップブレーカ４を通過した切り屑が当該外周切れ刃３（のすくい面）に接触（衝突）し易くなり、この外周切れ刃３との接触（衝突）によっても強制的に上方へ移動せしめられ、隣接する切り屑排出溝２への移動と外周切れ刃３との接触を繰り返し、図１の矢印で示したように階段状に上り排出される。

従って、切り屑は、単に切り屑排出溝２に沿って移動するだけでなく、チップブレーカ４の工具回転方向後方側に隣接する外周切れ刃３との接触によっても上方の力を受けながら所定方向へと強制的にガイド移動せしめられることになる。

この点、例えばチップブレーカ４’の工具回転方向後方側に隣接する工具本体１’の外周切れ刃３’の回転軌跡が４０％未満である図５に図示したような工具では、隣接する切り屑排出溝２’への移動の後、外周切れ刃３’への接触が生ぜず、図５の矢印で示したようにチップブレーカ４’へと素通りするため、外周切れ刃３’との接触による強制的な上方への移動作用が生じない。

以上より、本実施例は、チップブレーカによる切り屑排出性向上効果が極めて大となる実用性に秀れた回転切削工具となる。

本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。

図６は、外周切れ刃のピッチＡ、外周切れ刃の長さＢ、チップブレーカの長さＣ、切れ刃同士が重なる部分の長さＰを種々変化させて工具の切り屑排出寿命を評価した実験条件及び実験結果を示す表である。

図６より、チップブレーカの回転軌跡と外周切れ刃の回転軌跡の重なり合う割合（Ｂ−Ｐ）／Ｃが４０％未満若しくは９０％を超える場合であり、チップブレーカの長さに対する外周切れ刃の長さの割合Ｂ／Ｃが４０％未満若しくは１２０％を超える場合である比較例１〜５に比し、上記本実施例の条件を満たす実施例１〜１３においては、切り屑排出寿命が良好となることが確認できる。

具体的には、切り屑排出寿命は、プリント配線板に対し、同一条件（所定の回転数、所定の送り速度）で図９に示すような長さ０．１５ｍのスリットを繰り返し加工するスリット加工を行い、図７，８に図示したような切り屑詰まり率が５０％に達するまでの加工距離（スリット長さの５０％が切り屑で詰まっているスリットが現れるまでの加工距離、切り屑排出寿命）を比較することで行った。尚、図９（ａ）は実施例１、図９（ｂ）は比較例３に係る工具を用いて加工した基板である。

例えば、図７より、比較例１，２，３の切り屑排出寿命は夫々８．１５ｍ、５．４３ｍ、３．５８ｍであるのに対し、実施例１の切り屑排出寿命は１１．１７ｍと飛躍的に長くなることが確認できる。同様に、図８より、比較例４，５の切り屑排出寿命は夫々２４．００ｍ、４．６３ｍであるのに対し、実施例７の切り屑排出寿命は３１．８５ｍと飛躍的に長くなることが確認できる。

以上より、チップブレーカの回転軌跡と外周切れ刃の回転軌跡の重なり合う割合（Ｂ−Ｐ）／Ｃを４０％以上９０％以下とし、チップブレーカの長さに対する外周切れ刃の長さの割合Ｂ／Ｃを４０％以上１２０％以下とすることで、チップブレーカとチップブレーカの工具回転方向後方側に隣接する外周切れ刃との位置関係が最適化され、切り屑排出性が大幅に改善され、それに伴い切り屑排出寿命が長期化することが確認できた。

１工具本体
２切り屑排出溝
３外周切れ刃
４チップブレーカ

Claims

工具本体の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝が複数形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の外周面若しくは前記工具本体の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃が形成され、この外周切れ刃を分断するように前記工具本体の前記外周面若しくは前記外周逃げ面に複数のチップブレーカが設けられた回転切削工具であって、前記チップブレーカの回転軌跡の一部に、このチップブレーカの工具回転方向後方側に隣接する前記外周切れ刃の回転軌跡が４０％以上の割合で重なり合うように構成されていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１記載の回転切削工具において、前記チップブレーカの回転軌跡と前記外周切れ刃の回転軌跡の重なり合う割合は、工具回転軸方向の前記チップブレーカの長さに対する該チップブレーカの回転軌跡に重なる前記外周切れ刃の長さの割合であることを特徴とする回転切削工具。
請求項１，２いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカの回転軌跡と前記外周切れ刃の回転軌跡の重なり合う割合が４０％以上９０％以下に設定されていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１，２いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカの回転軌跡と前記外周切れ刃の回転軌跡の重なり合う割合が５０％以上９０％以下に設定されていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１〜４いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカの長さに対する外周切れ刃の長さの割合が４０％以上１２０％以下に設定されていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１〜４いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカの長さに対する外周切れ刃の長さの割合が５０％以上１２０％以下に設定されていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１〜６いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記外周切れ刃の回転軌跡が前記チップブレーカの回転軌跡の工具基端側部分で重なるように構成されていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１〜７いずれか１項に記載の回転切削工具において、この工具は直径が１．５ｍｍ以下であることを特徴とする回転切削工具。