JP2013091132A

JP2013091132A - エンドミル

Info

Publication number: JP2013091132A
Application number: JP2011234974A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Haraguchi; 和徳原口
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: US20130108382A1; US8827601B2; JP5853586B2; EP2586552A1; EP2586552B1

Abstract

【課題】底刃の周方向の間隔が異なっていても、エンドミル回転方向側の間隔が小さい底刃で切屑詰まりによる切削抵抗の増大やチッピング、欠損等を防ぐ。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転させられるエンドミル本体１の先端部外周に、エンドミル本体１の先端から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる５枚刃以上の奇数枚の外周刃６が周方向に間隔をあけて形成され、エンドミル本体１の先端には、外周刃６の先端から軸線Ｏ側に向けて延びる外周刃６と同数の底刃７が形成され、外周刃６は、周方向に隣接するもの同士で軸線Ｏに対する捩れ角が異なる角度とされ、少なくとも一部の底刃７は、エンドミル回転方向Ｔに隣接する底刃７との間隔が他の底刃７と異なる大きさとされ、このうちこの間隔が最も小さい底刃７Ｂｂが軸線Ｏを越えた位置まで延びる長底刃とされ、他の底刃は軸線Ｏを越えない。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸線回りに回転させられるエンドミル本体の先端部外周に５枚以上の奇数刃の外周刃が、エンドミル本体先端には外周刃の先端から軸線に向けて内周側に延びる底刃が形成されて、外周刃の捩れ角が異なる角度とされることにより底刃の周方向の間隔も異なるものとされたエンドミルに関するものである。

このように複数の外周刃の捩れ角が異なるものとされたエンドミルは、切削時にエンドミル本体に発生する振動が捩れ角の異なる外周刃同士で互いに打ち消し合うために、いわゆるビビリ振動による仕上げ面精度の劣化等を防止することができるものとして知られている。このようなエンドミルとしては、例えば特許文献１に、外周刃の周方向の間隔を外周刃のエンドミル回転方向側に位置する端部から刃長の１／３ないし中央部の範囲で等しくして、切屑排出溝の周方向の幅が外周刃の端部で過度に狭くなるのを防止したものが提案されている。

特公昭６３−６２３２３号公報

ところで、この特許文献１に記載されているのは４枚刃のエンドミルであって、周方向に１つおきの外周刃の捩れ角は互いに等しくされているが、５枚刃以上の奇数刃のエンドミルにおいて、このように周方向に隣接する外周刃の捩れ角を異なるものとする場合に、異なる捩れ角となる外周刃の群の数を最小限とするには、上述のような周方向に１つおきの等しい捩れ角の２群の外周刃の他に、これらとは異なる捩れ角の１群の外周刃が必要となる。

ところが、このようなエンドミルにおいて、上述のように刃長の１／３ないし中央部の範囲など外周刃の先端以外の位置で外周刃の周方向の間隔が等しくなるようにされていたりして、５枚刃以上の外周刃の先端の周方向の間隔が少なくとも一部で他と異なるものとされていると、これら外周刃の先端から軸線側に向けてそれぞれ延びる底刃の周方向の間隔も少なくとも一部で他と異なるものとなる。従って、そのようなエンドミルによって溝加工などを行ったときに、エンドミル回転方向側に隣接する底刃との間隔が小さくなる底刃では、切屑詰まりが生じやすくなって切削抵抗の増大を招いたり、チッピングや欠損が発生し易くなったりしてしまう。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような５枚刃以上の奇数枚の捩れ角の異なる外周刃および底刃を有するエンドミルにおいて、少なくとも一部の底刃の周方向の間隔が他の底刃と異なるものとされていても、エンドミル回転方向側の間隔が小さい底刃で切屑詰まりによる切削抵抗の増大やチッピング、欠損等が生じるのを防ぐことが可能な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、軸線回りに回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、上記エンドミル本体の先端から後端側に向けて上記軸線回りにエンドミル回転方向の後方側に捩れる５枚刃以上の奇数枚の外周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先端には、これらの外周刃の先端から上記軸線側に向けてそれぞれ延びる上記外周刃と同数の底刃が形成されており、上記外周刃は、周方向に隣接するもの同士で上記軸線に対する捩れ角が異なる角度とされる一方、少なくとも一部の上記底刃は、エンドミル回転方向に隣接する底刃との間隔が他の底刃と異なる大きさとされていて、このうち上記間隔が最も小さい底刃が、上記軸線を越えた位置まで延びる長底刃とされるとともに、他の底刃は上記軸線を越えることがないようにされていることを特徴とする。

このように構成された５枚刃以上の奇数枚の外周刃およびこれと同数の底刃を有するエンドミルにおいては、周方向に隣接する外周刃同士で捩れ角が異なる角度とされているので、これら外周刃による切削時の振動を打ち消し合わせることができるのは勿論、例えばこのような外周刃を先端以外の位置で周方向の間隔が等しくなるようにしたりすることにより、少なくとも一部の底刃を、エンドミル回転方向に隣接する底刃との間隔が他の底刃と異なる大きさとすることができ、従って底刃による切削時の振動も周期の異なるものとなるため、ビビリ振動の発生を一層確実に防止することができる。

その一方で、こうして隣接する底刃の周方向の間隔が異なるものとなることにより、エンドミル回転方向側の間隔が最も小さな底刃では、このエンドミル回転方向側の底刃との間のギャッシュ容量も小さくなって上述のように切屑詰まりを生じ易くなるが、上記構成のエンドミルでは、この間隔が最も小さくなる底刃が、エンドミル本体先端の中心である軸線を越えた位置まで延びる長底刃とされるとともに、他の底刃は軸線を越えることがないようにされているので、これに伴い、この長底刃に連なるギャッシュの容量を他の底刃に連なるギャッシュよりも大きくすることができ、切屑排出性を確保して切屑詰まりの発生を防止することが可能となる。

なお、外周刃の捩れ角の違いによる振動防止効果を確実に奏功しつつ、上述のように異なる捩れ角となる外周刃の群の数を最小限として設計の容易性を確保するには、上記５枚刃以上の奇数枚の外周刃は、他の外周刃と異なる捩れ角の１枚の中捩れ外周刃と、この中捩れ外周刃よりも捩れ角の大きい複数枚の強捩れ外周刃と、これら強捩れ外周刃と同数で上記中捩れ外周刃よりも捩れ角の小さい弱捩れ外周刃とによって構成されていて、このうち強捩れ外周刃と弱捩れ外周刃とは周方向に交互に配設されるのが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、ビビリ振動による仕上げ面精度の劣化等を防ぐことができるのは勿論、エンドミル回転方向側に隣接する底刃との間隔が小さくなる底刃においても切屑排出性を確保して切屑詰まりの発生を防止し、切削抵抗の増大や底刃のチッピング、欠損等を防ぐことが可能となる。

本発明の第１の実施形態を示す側面図である。図１に示す実施形態の拡大正面図である。図１および図５におけるＸＸ拡大断面図である。図１に示す実施形態における外周刃の展開図である。本発明の第２の実施形態を示す側面図である。図５に示す実施形態の拡大正面図である。

図１ないし図４は、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態において、エンドミル本体１は、超硬合金等の硬質材料により外形が軸線Ｏを中心とした略円柱状に形成されており、その後端側（図１および図５において右側、図４においては上側）部分は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端側（図１および図５において左側、図４においては下側）部分は刃部３とされている。このようなエンドミルは、上記シャンク部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て刃部３に形成された切刃により被削材に切削加工を行う。

エンドミル本体１先端の刃部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軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる複数条の切屑排出溝４が周方向に間隔をあけて形成されており、この切屑排出溝４の条数は５以上の奇数とされていて、本実施形態では５条とされている。また、これらの切屑排出溝４の先端部には、各切屑排出溝４をそのエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面から溝底に渡って内周側に切り欠くようにしてギャッシュ５がそれぞれ形成されている。

そして、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外周刃６が形成されるとともに、上記ギャッシュ５のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の先端側辺稜部には、上記外周刃６の先端から内周に向けてエンドミル本体１先端における軸線Ｏ側に延びるように底刃７が形成されている。従って、外周刃６と底刃７の数は同数とされて、切屑排出溝４と同じく５枚刃以上の奇数枚とされ、本実施形態では５枚刃とされている。

なお、本実施形態のエンドミルはラジアスエンドミルとされており、すなわち各外周刃６と底刃７とが交差するエンドミル本体１先端外周のコーナ部には、これら外周刃６と底刃７とに接して軸線Ｏ回りの回転軌跡において１／４凸円弧状をなすコーナ刃８が形成されている。また、各外周刃６の回転軌跡は軸線Ｏを中心とする１つの円筒面上に位置するようにされる一方、各底刃７の回転軌跡は、軸線Ｏに垂直な１つの平面上またはこの平面に対して内周側に向かうに従い軸線Ｏ方向後端側に僅かに凹む１つの凹円錐面上に位置するようにされている。

また、各外周刃６には、切屑排出溝４に与えられる捩れと同様に、その先端から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうように軸線Ｏに対して捩れ角θが与えられている。ただし、この捩れ角θは、各外周刃６においては一定であるものの、周方向に隣接する外周刃６同士では互いに異なる大きさとされている。従って、これら周方向に隣接する外周刃６同士の周方向の間隔は、軸線Ｏ方向に向けて漸次変化することになるが、この軸線Ｏ方向において外周刃６の先端以外の位置で周方向の間隔が互いに等しくなるようにされており、本実施形態では該軸線Ｏ方向において刃部３の中間位置（図１、図４、および図５におけるＸＸ断面の位置）で図３に示すように外周刃６の周方向の間隔が互いに等しくなるようにされている。

より具体的に、本実施形態では、このように捩れ角θの異なる外周刃６は、他の外周刃６と異なる捩れ角θＡの１枚の中捩れ外周刃６Ａと、この中捩れ外周刃６Ａよりも大きな互いに等しい捩れ角θＢとされた複数枚の強捩れ外周刃６Ｂと、これら強捩れ外周刃６Ｂと同数で中捩れ外周刃６Ａよりも小さな互いに等しい捩れ角θＣとされた弱捩れ外周刃６Ｃの３群の外周刃６Ａ、６Ｂ、６Ｃによって構成されている。ここで、５枚刃の本実施形態のエンドミルでは、それぞれ２枚ずつの強捩れ外周刃６Ｂａ、６Ｂｂと弱捩れ外周刃６Ｃａ、６Ｃｂとが形成される。

さらに、これら強捩れ外周刃６Ｂと弱捩れ外周刃６Ｃとは周方向に交互に配設されている。また、中捩れ外周刃６Ａは、このうち１枚の強捩れ外周刃６Ｂａのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接して配置されており、すなわち本実施形態では、この中捩れ外周刃６Ａからエンドミル回転方向Ｔ後方側に向けて順に、強捩れ外周刃６Ｂａ、弱捩れ外周刃６Ｃａ、強捩れ外周刃６Ｂｂ、弱捩れ外周刃６Ｃｂの配列とされている。

このように外周刃６の捩れ角θが周方向に隣接するもの同士で異なる角度とされていることにより、刃部３の上記中間位置から軸線Ｏ方向に離間するに従い隣接する外周刃６間の周方向の間隔は漸次変化してゆくことになり、エンドミル本体１先端側に向かって離間する場合を考えると、弱捩れ外周刃６Ｃとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する強捩れ外周刃６Ｂとの周方向の間隔は漸次大きくなり、中捩れ外周刃６Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する弱捩れ外周刃６Ｃｂとの周方向の間隔と、この中捩れ外周刃６Ａとそのエンドミル回転方向Ｔの後方側に隣接する１枚の強捩れ外周刃６Ｂａとの周方向の間隔と、他の１枚の強捩れ外周刃６Ｂｂとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する弱捩れ外周刃６Ｃａとの周方向の間隔は漸次小さくなる。また、上記中間位置からエンドミル本体１後端側に向かって離間する場合であれば、上記の間隔の変化は全て逆になる。

ただし、強捩れ外周刃６Ｂａの捩れ角θＢとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する中捩れ外周刃６Ａの捩れ角θＡとの差と、この中捩れ外周刃６Ａの捩れ角θＡとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する弱捩れ外周刃６Ｃｂの捩れ角θＣとの差は、他の１枚の強捩れ外周刃６Ｂｂの捩れ角θＢとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する弱捩れ外周刃６Ｃａの捩れ角θＣとの差よりも小さいので、周方向の間隔が漸次小さくなる割合は、この他の１枚の強捩れ外周刃６Ｂｂとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する弱捩れ外周刃６Ｃａとの間が最も大きくなる。

従って、これらの外周刃６の先端に連なる底刃７の周方向の間隔、例えば軸線Ｏを中心として底刃７の外周端を通る円周上における周方向に隣接する底刃７同士の外周端間の間隔も、外周刃６の間隔に合わせて隣接するもの同士の間で一部が他と異なる大きさとなり、このうち上記他の１枚の強捩れ外周刃６Ｂｂの先端にコーナ刃８を介して連なる底刃７Ｂｂは、エンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃７Ｃａとの間隔が最も小さくなる。なお、図２および図４において各外周刃６の先端にコーナ刃８を介して連なる底刃７と、図２において各底刃７がエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面に形成されたギャッシュ５には、外周刃６に付したのと同じ添え字（アルファベット）を付してある。

そして、このようにエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃７Ｃａとの間隔が最も小さくなる底刃７Ｂｂは、エンドミル本体１先端において軸線Ｏを越えた位置まで延びる長底刃とされるとともに、他の底刃７は軸線Ｏを越えることがないようにされている。なお、他の底刃７は、上記中捩れ外周刃６Ａの先端にコーナ刃８を介して連なる底刃７Ａが次に長い中底刃とされ、これ以外の底刃７Ｂａ、７Ｃａ、７Ｃｂは略同じ長さの短底刃とされている。従って、この中底刃とされた底刃７Ａは、長底刃とされた底刃７Ｂｂに連なるギャッシュ５Ｂｂに対して軸線Ｏを挟んで略反対側に位置することになる。

また、本実施形態では、正面視において図２に示すように、各底刃７は、それぞれコーナ刃８の内周端から直線状に軸線Ｏ側に延びるようにされていて、この底刃７がなす直線に平行で軸線Ｏを通る半径線に対して僅かにエンドミル回転方向Ｔ側に位置するようにされている。

このように構成されたエンドミルにおいては、周方向に隣接する外周刃６の捩れ角θが異なる角度とされていて、これらの外周刃６の周方向の間隔も本実施形態では刃部３の軸線Ｏ方向中間位置を除いて異なる大きさとされるとともに、隣接する底刃７の周方向の間隔も異なるものとなるので、これら外周刃６と底刃７による切削時の振動を互いに打ち消し合わせて、溝切削等において周期的な振動によるビビリ振動が発生するのを防ぐことができ、仕上げ面精度の向上を図ることができる。

そして、その一方で、こうして周方向の間隔が異なる底刃７のうち、エンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃７との間隔が最も小さい底刃７Ｂｂは軸線Ｏの位置の最も近傍にまで延びて該軸線Ｏを越える長底刃とされており、これに伴い、この長底刃とされた底刃７Ｂｂに連なってエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の先端側辺稜部に該底刃７Ｂｂが形成されたギャッシュ５Ｂｂも、エンドミル本体１先端において最も軸線Ｏの近傍に延びて軸線Ｏを越えるように形成されるので、その容量を他の底刃７Ａ、７Ｂａ、７Ｃａ、７Ｃｂに連なるギャッシュ５Ａ、５Ｂａ、５Ｃａ、５Ｃｂよりも大きくすることができる。

従って、上記構成のエンドミルによれば、このようにエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃７（７Ｃａ）との間隔が小さくて切屑詰まりを生じ易い底刃７Ｂｂにおいても良好な切屑排出性を確保することができ、エンドミル回転方向Ｔ側の底刃７との間隔が比較的大きくされた他の底刃７Ａ、７Ｂａ、７Ｃａ、７Ｃｂと合わせて、溝切削等における底刃７の切屑詰まりの発生を防止することができる。このため、かかる切屑詰まりによる切削抵抗の増大や底刃７のチッピング、欠損等を防止して、円滑な切削加工を促すことが可能となる。

また、本実施形態では、捩れ角θの異なる外周刃６が、他の外周刃６と異なる捩れ角θＡの１枚の中捩れ外周刃６Ａと、この中捩れ外周刃６Ａよりも大きな捩れ角θＢの複数枚（２枚）の強捩れ外周刃６Ｂ（６Ｂａ、６Ｂｂ）と、これら強捩れ外周刃６Ｂと同数で中捩れ外周刃６Ａよりも小さい捩れ角θＣの弱捩れ外周刃６Ｃ（６Ｃａ、６Ｃｂ）との３群の外周刃６Ａ、６Ｂ、６Ｃによって構成されており、このうち中捩れ外周刃６Ａを除いた強捩れ外周刃６Ｂと弱捩れ外周刃６Ｃとは周方向に交互に配設されている。

このため、５枚刃以上の奇数刃の外周刃６において、隣接する外周刃６の捩れ角θを確実に異なるものとしつつも、このように異なる捩れ角θの種類は３種と最小限に抑えて、外周刃６の設計を容易にすることが可能となる。その一方で、捩れ角θの差が最も大きくなる強捩れ外周刃６Ｂと弱捩れ外周刃６Ｃとは周方向に複数枚ずつ交互に配列されているので、これら強弱捩れ外周刃６Ｂ、６Ｃにより一層確実に振動防止効果を発揮することができる。

なお、本実施形態では、こうして交互に配列された強弱捩れ外周刃６Ｂ、６Ｃのうち、強捩れ外周刃６Ｂのエンドミル回転方向Ｔ側（弱捩れ外周刃６Ｃのエンドミル回転方向Ｔ後方側）に中捩れ外周刃６Ａが配設されているが、これとは逆に、弱捩れ外周刃６Ｃのエンドミル回転方向Ｔ側（強捩れ外周刃６Ｃのエンドミル回転方向Ｔ後方側）に中捩れ外周刃６Ａが配設されていてもよい。また、本実施形態では上述のように５枚以上の奇数刃の外周刃６が３群の外周刃６Ａ、６Ｂ、６Ｃによって構成されているが、４群以上の外周刃６によって構成されていてもよい。

さらに、上記第１の実施形態では、外周刃６と底刃７とがコーナ刃８を介して連続したラジアスエンドミルに本発明を適用した場合について説明したが、このようなコーナ刃８を介することなく、図５および図６に示す第２の実施形態のように、外周刃６と底刃７とが直角や直角に近い鋭角の角度をもって交差したスクエアエンドミルに本発明を適用することも可能である。ここで、この第２の実施形態において第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配してある。

１エンドミル本体
２シャンク部
３刃部
４切屑排出溝
５ギャッシュ
５Ａ底刃７ａに連なるギャッシュ
５Ｂ（５Ｂａ、５Ｂｂ）底刃７Ｂ（７Ｂａ、７Ｂｂ）に連なるギャッシュ
５Ｃ（５Ｃａ、５Ｃｂ）底刃７Ｃ（７Ｃａ、７Ｃｂ）に連なるギャッシュ
６外周刃
６Ａ中捩れ外周刃
６Ｂ（６Ｂａ、６Ｂｂ）強捩れ外周刃
６Ｃ（６Ｃａ、６Ｃｂ）弱捩れ外周刃
７底刃
７Ａ中捩れ外周刃６Ａに連なる底刃
７Ｂ（７Ｂａ、７Ｂｂ）強捩れ外周刃６Ｂ（６Ｂａ、６Ｂｂ）に連なる底刃
７Ｃ（７Ｃａ、７Ｃｂ）弱捩れ外周刃６Ｃ（６Ｃａ、６Ｃｂ）に連なる底刃
８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
θ 外周刃６の捩れ角
θＡ中捩れ外周刃６Ａの捩れ角
θＢ強捩れ外周刃６Ｂ（６Ｂａ、６Ｂｂ）の捩れ角
θＣ弱捩れ外周刃６Ｃ（６Ｃａ、６Ｃｂ）の捩れ角

Claims

軸線回りに回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、上記エンドミル本体の先端から後端側に向けて上記軸線回りにエンドミル回転方向の後方側に捩れる５枚刃以上の奇数枚の外周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先端には、これらの外周刃の先端から上記軸線側に向けてそれぞれ延びる上記外周刃と同数の底刃が形成されており、上記外周刃は、周方向に隣接するもの同士で上記軸線に対する捩れ角が異なる角度とされる一方、少なくとも一部の上記底刃は、エンドミル回転方向に隣接する底刃との間隔が他の底刃と異なる大きさとされていて、このうち上記間隔が最も小さい底刃が、上記軸線を越えた位置まで延びる長底刃とされるとともに、他の底刃は上記軸線を越えることがないようにされていることを特徴とするエンドミル。
上記５枚刃以上の奇数枚の外周刃は、他の外周刃と異なる捩れ角の１枚の中捩れ外周刃と、この中捩れ外周刃よりも捩れ角の大きい複数枚の強捩れ外周刃と、これら強捩れ外周刃と同数で上記中捩れ外周刃よりも捩れ角の小さい弱捩れ外周刃とによって構成されていて、このうち強捩れ外周刃と弱捩れ外周刃とは周方向に交互に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。