JP2013188843A - クーラント穴付きボールエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】短刃を必要以上に短くすることなく切屑排出ポケットの容量を大きくして、粗加工で切り込みが大きいときでも十分な切屑排出性を得ることができるクーラント穴付きボールエンドミルを提供する。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるエンドミル本体１の先端部に、軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏ上に中心を有する半球状をなす複数の切刃７が周方向に間隔をあけて形成されていて、これらの切刃７は、一部がエンドミル本体１先端の軸線Ｏ上に交差させられた長刃７Ａとされ、残りは軸線Ｏから離れた位置に内周端Ｐを有する短刃７Ｂとされるとともに、エンドミル本体１にはクーラント穴９が形成されて、このクーラント穴９は軸線Ｏ方向先端視においてエンドミル本体１の先端部における短刃７Ｂの内周端Ｐから軸線Ｏに向けての短刃７Ｂの延長線上に開口させられている。
【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、この軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状をなす複数の切刃が形成されるとともに、エンドミル本体には上記先端部に開口するクーラント穴が形成されたクーラント穴付きボールエンドミルに関するものである。

このようなボールエンドミルとして、特許文献１には、６枚の切刃（ボール刃）を有して、このうち周方向に１つおきの３枚の切刃はエンドミル本体先端の上記軸線上に交差させられた長ボール刃とされるとともに、残りの３枚の切刃は、先端内周側に延びる途中で先端逃げ面が切欠面によって切り欠かれることにより、上記軸線から離れた位置に内周端を有する短ボール刃とされたものが提案されている。

また、特許文献２には、各一対の長底刃および短底刃と流体供給穴（クーラント穴）を有したエンドミルにおいて、長底刃と短底刃のギャッシュの交差部分に連通溝を設けたり、供給穴の開口部と長底刃のギャッシュを接続する接続溝を設けたりして、４枚の底刃すべてに流体を供給することが提案されている。

特開２０１１−１８３５３２号公報 特開２００１−０２５９１５号公報

特許文献１に記載のボールエンドミルでは、軸線から離れた短ボール刃の内周端と軸線との間の空間によって切屑排出ポケットの容量を確保することができるので、切屑排出の少ない仕上げ加工では十分良好な切屑排出性を得ることができるが、粗加工で切り込みが大きくなると切屑排出性が不十分となるおそれがある。ところが、より大きな容量の切屑排出ポケットを確保しようとして上記切欠面による切欠深さを深くすると、これに伴って短ボール刃が短くなるため、長ボール刃の負担が増大して欠損やチッピングが生じ易くなってしまうおそれがある。

また、特許文献２に記載されているように連通溝や接続溝を形成するには、エンドミル本体に切刃を形成した後に追加工を施さなければならず、エンドミル製造工程が複雑となることが避けられない。しかも、溝深さや溝幅を大きくして切屑排出ポケットの容量を大きくしようとすると、やはり短底刃が短くなりすぎて長底刃の負担が増大し、粗加工において切り込みが大きいときに、長底刃の特に内周側で損傷が生じ易くなってしまう。

本発明は、このような背景の下になされたもので、短刃を必要以上に短くすることなく切屑排出ポケットの容量を大きくして、粗加工で切り込みが大きいときでも十分な切屑排出性を得ることができるクーラント穴付きボール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、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状をなす複数の切刃が周方向に間隔をあけて形成されていて、これらの切刃は、一部が上記エンドミル本体先端の上記軸線上に交差させられた長刃とされ、残りは上記軸線から離れた位置に内周端を有する短刃とされるとともに、上記エンドミル本体にはクーラント穴が形成されて、このクーラント穴は上記軸線方向先端視において上記エンドミル本体の先端部における上記短刃の内周端から上記軸線に向けての該短刃の延長線上に開口させられていることを特徴とする。

このように構成されたクーラント穴付きボールエンドミルでは、クーラント穴がエンドミル本体の先端部において短刃の内周端から軸線に向けての延長線上に開口させられているので、このクーラント穴の開口部はエンドミル本体先端部の内周側において、この短刃のギャッシュのエンドミル回転方向後方を向く壁面から、該短刃のエンドミル回転方向後方側に隣接する長刃のギャッシュのエンドミル回転方向後方を向く壁面に亙って開口させられることになる。

このため、短刃の内周端の位置はそのままにして短刃を必要以上に短くすることなく、長刃の負担増による欠損やチッピングを防ぎながらも、短刃の内周端から軸線に向けての該短刃の延長線を跨いで上述のように開口するクーラント穴により切屑排出ポケットの容量を大きく確保することができ、しかもこのクーラント穴から供給されるクーラントによって円滑かつ効率的な切屑排出を促すことが可能となる。また、クーラント穴が開いたエンドミル素材に長刃と短刃よりなる切刃を形成するだけでよくて追加工の必要がないので、エンドミル製造工程が複雑化するのを避けることもできる。

ここで、上記クーラント穴は、上記軸線に直交する断面が一般的な円形のものであってもよいが、同断面が三角形状や菱形状をなしていて、軸線側に鋭角をなす角部を有する多角形状をなしていれば、エンドミル本体先端部において上記軸線により近い位置にまでクーラント穴の開口部を形成して、この軸線の周辺にクーラントを供給することができるとともに、より軸線側まで切屑排出ポケットを確保することができる。特に、クーラント穴を断面菱形状とした場合には、エンドミル本体先端部において上記軸線側に向けられた鋭角角部とは反対の鋭角角部に短刃の内周端を位置させることにより、短刃を形成するための上述のような切欠面を形成する必要もなくなる。

また、本発明は、特許文献１に記載されているように、上記長刃と上記短刃とが周方向に交互に形成されて切刃が構成されているボールエンドミルに適用した場合において、切屑排出のためのポケット容量が制限されることから、特に有効である。また、同様に切屑排出ポケット容量が制限される６枚刃以上の偶数刃のボールエンドミルに適用して効果的である。

以上説明したように、本発明によれば、短刃を必要以上に短くすることなく切屑排出ポケットの容量を大きく確保することができ、粗加工で切り込みが大きい場合でも、長刃の負担増による欠損やチッピングを防ぎつつ、円滑かつ効率的な切屑排出を図ることができる。

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２における矢線Ａ方向視のエンドミル本体先端部の側面図である。 図１に示す実施形態の先端部の斜視図である。 本発明の第２の実施形態の拡大正面図である。 本発明の第３の実施形態を示す側面図である。 図６に示す実施形態の拡大正面図である。 図７における矢線Ａ方向視のエンドミル本体先端部の側面図である。 図６に示す実施形態の先端部の斜視図である。

図１ないし図４は本発明の一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形成されて軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その後端部（図１において右側部分）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において左側部分）は切刃部３とされる。このようなボールエンドミルは、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、上記切刃部３により例えば金型等の曲面を切削加工したりするのに用いられる。

この切刃部３においては、その後端側の外周部に、周方向に間隔をあけて６条の切屑排出溝４が軸線Ｏ方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるように形成されており、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、この壁面をすくい面とする外周刃５がそれぞれ形成されている。これらの外周刃５は、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とした１つの円筒面をなすようにされており、また切屑排出溝４が捩れるのに伴う外周刃５の捩れ角は、本実施形態ではすべて等しくされている。

一方、切刃部３の先端部、すなわちエンドミル本体１の先端部においては、上記切屑排出溝４の先端部を先端側に向かうに従い内周側に向けてさらに切り欠くようにしてギャッシュ６が形成されており、このギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面６ａの外周縁部には、上記外周刃５の先端に連なって先端側に向かうに従い凸曲しつつ内周側に向かう切刃（ボール刃または底刃）７がそれぞれ形成されている。これらの切刃７は、その軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏ上に中心を有して先端側に凸となる１つの半球をなすようにされていて、この半球の半径は上記外周刃５の回転軌跡がなす円筒面の半径と等しくされている。

そして、これら６枚の切刃７のうち、周方向に１つおきの３枚の切刃７は、外周刃５の先端からエンドミル本体１先端の軸線Ｏ上に達するまで延びて、この軸線Ｏ上で互いに交差させられた長刃７Ａとされている。一方、これらの長刃７Ａの間に位置する残りの周方向に１つおきの３枚の切刃７は、軸線Ｏから離れた位置に内周端Ｐを有する短刃７Ｂとされている。

ここで、本実施形態では、長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる先端逃げ面８Ａが、外周刃５のエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる外周逃げ面からエンドミル本体１の先端内周側に延びて上記軸線Ｏ上に達することにより、３枚の長刃７Ａも軸線Ｏ上で交差させられている。

これに対して、短刃７Ｂに連なる先端逃げ面８Ｂは、外周逃げ面から先端内周側に延びる途中で、軸線Ｏに垂直な方向またはこれよりも内周側に向かうに従い僅かに先端側に向かう方向に延びる切欠面８Ｃによって切り欠かれていて、この切欠面８Ｃと先端逃げ面８Ｂと短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂのエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面６ａとの交点に位置することにより、短刃７Ｂの内周端Ｐは軸線Ｏから離れて配置される。

なお、この切欠面８Ｃは当該短刃７Ｂのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する長刃７Ａの上記先端逃げ面８Ａに交差させられるとともに、この切欠面８Ｃによって当該短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する長刃７Ａのギャッシュ６Ａとは、互いに連通するようにされる。

また、これらの切刃７も、軸線Ｏ方向後端外周側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に僅かに捩れるように形成されており、その捩れ角は長刃７Ａの捩れ角が短刃７Ｂの捩れ角よりも大きくされている。また、本実施形態では、短刃７Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する長刃７Ａとの周方向の間隔は、短刃７Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ後方側に位置する長刃７Ａとの周方向の間隔よりも大きくされている。

一方、ギャッシュ６は通常、円錐台状をなす研削砥石をその中心線回りに回転させつつ、切刃７の上記捩れ角に沿ってエンドミル本体１先端部の後端外周側と先端内周側との間で送りを与えることで、この砥石の円錐面とこれに鋭角に交差する円板面とに形成された砥粒層により、上記エンドミル回転方向Ｔを向く壁面６ａとこれに対向してエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面６ｂとを研削して切屑排出溝４の先端部に形成される。

なお、こうして形成されるギャッシュ６のうち、少なくともその外周縁部に上記長刃７Ａが形成されるギャッシュ６Ａにおいては、上記エンドミル回転方向Ｔを向く壁面６ａとエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面６ｂとの交差稜線Ｌに直交する断面におけるこれら２つの壁面６ａ、６ｂの開き角が、本実施形態では８０°〜１００°の範囲内となるようにされている。

また、同じく少なくとも長刃７Ａのギャッシュ６Ａにおいては、エンドミル回転方向を向く壁面６ａとエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面６ｂとの上記交差稜線Ｌが上記軸線Ｏとの交点において該軸線Ｏに直交する平面に対してなすギャッシュ角が、４０°〜６０°の範囲内となるようにされている。なお、短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂの開き角やギャッシュ角は、長刃７Ａのギャッシュ６Ａの開き角やギャッシュ角に応じて、これより大きくされていたり、小さくされていたり、等しくされていたりしてもよい。

さらに、エンドミル本体１には、シャンク部２の後端面すなわちエンドミル本体１の後端面から切刃部３の先端部すなわちエンドミル本体１の先端部にかけてクーラント穴９が形成されていて、このエンドミル本体１の先端部に開口させられている。本実施形態におけるクーラント穴９は、軸線Ｏに直交する断面が円形をなすように形成されるとともに、短刃７Ｂと同数の３つのクーラント穴９が周方向に等間隔に、外周刃５と等しいリードとなるように螺旋状に形成されている。

そして、これらのクーラント穴９は、図２に示すようにエンドミル本体１の先端部において、短刃７Ｂの内周端Ｐから軸線Ｏに向けての短刃７Ｂの延長線上に開口させられている。すなわち、本実施形態では、クーラント穴９は、この内周端Ｐから軸線Ｏに向けて延びる上記切欠面８Ｃ上に開口させられており、ただし内周端Ｐと軸線Ｏとからは間隔をあけている。

さらに、このクーラント穴９の先端側開口部は、切欠面８Ｃを跨いで、エンドミル回転方向Ｔ前方側には、短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂのエンドミル回転方向Ｔを向く壁面６ａからエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面６ｂにかけて、短刃７Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する長刃７Ａの先端逃げ面８ａに接する当たりまで延びるように開口させられている。また、クーラント穴９は、エンドミル回転方向Ｔ後方側には、この短刃７Ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する長刃７Ａのギャッシュ６Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面６ｂにかけて開口するようにされている。

このように構成されたクーラント穴付きボールエンドミルでは、クーラント穴９がエンドミル本体１の先端部において短刃７Ｂの内周端Ｐから軸線Ｏに向けての延長線上に開口させられていて、上述のように切欠面８Ｃを跨いで、この短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面６ｂから、該短刃７Ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する長刃７Ａのギャッシュ６Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面６ｂに亙って開口させられるので、短刃７Ｂの内周端Ｐの位置自体は外周側に変位させたりすることなく、エンドミル本体１先端部の軸線Ｏ近傍における切屑排出のためのポケット容量を大きく確保することができる。

このため、短刃７Ｂが必要以上に短くなることによって長刃７Ａの切削時の負担が増大するのを防いで、この長刃７Ａに欠損やチッピングが生じるのを防止しつつ、大きく確保された切屑ポケットを介して、さらにはこのクーラント穴９から供給されるクーラントによって、粗加工において切り込みが大きい場合でも円滑かつ効率的な切屑排出を図ることができる。

これは、特に本実施形態のように、長刃７Ａよりも短刃７Ｂの数が多くはなくて同数であり、長刃７Ａと短刃７Ｂとが周方向に交互に形成されているボールエンドミルや、エンドミル本体１先端部の切刃７が６枚刃、あるいはそれ以上であるボールエンドミルのように、エンドミル本体１先端部の軸線Ｏ周辺で切刃７の間隔が狭まって切屑排出ポケットの容量が制限される場合において、特に有効である。

また、このようなボールエンドミルを製造するには、上述のようなクーラント穴９が予め形成された超硬合金等の円柱状のエンドミル素材に、このクーラント穴９の先端側が短刃７Ｂの内周端Ｐから軸線Ｏへの延長線上に開口するように、切屑排出溝４やギャッシュ６、先端逃げ面８Ａ、８Ｂを形成して、長短刃７Ａ、７Ｂよりなる切刃７を形成すればよい。すなわち、切刃７を形成した後に追加工を要することがないので、エンドミル製造工程が複雑化するのを防ぐことができる。

さらに、本実施形態では、短刃７Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する長刃７Ａとの周方向の間隔が、短刃７Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ後方側に位置する長刃７Ａとの周方向の間隔よりも大きくされており、これによって長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側に短刃７Ｂよりも大きな肉厚を確保することができて、長刃７Ａの強度の向上を図ることができるので、これによっても長刃７Ａの欠損やチッピングを防止することが可能となる。

また、本実施形態では、クーラント穴９が、外周刃５と等しいリードとなるように螺旋状に形成されており、エンドミル本体１先端部の切刃７を再研磨して使用する場合でもクーラント穴９の開口位置が変位しないので、経済的である。ただし、このような再研磨を考慮する必要がない場合などには、クーラント穴９は軸線Ｏに平行に延びていてもよい。

なお、本実施形態では、クーラント穴９が軸線Ｏに直交する断面において一般的な円形をなしているが、例えば楕円形や長円形をなしていてもよい。この場合には、この楕円や長円の長軸が短刃７Ｂの内周端Ｐから軸線Ｏへの短刃７Ｂの延長線に沿って延びるようにクーラント穴９の開口部を形成することにより、この開口部をエンドミル本体１先端部における軸線Ｏにより近づけて、この軸線Ｏ周辺で詰まり気味となる切屑を一層効率的に排出することが可能となる。

また、このようにクーラント穴９の断面を楕円形や長円形として、その長軸を上記延長線に沿って形成する代わりに、クーラント穴９の軸線Ｏに直交する断面を、図５に示す本発明の第２の実施形態のように三角形状としたり、図６ないし図９に示す第３の実施形態のように菱形状としたりして、鋭角角部を有する多角形状とし、この鋭角角部がエンドミル軸線Ｏ側を向くようにしてクーラント穴９の開口部を形成してもよい。なお、これら図５ないし図９に示す第２、第３の実施形態において、図１ないし図４に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。

このうち、図５に示す第２の実施形態では、クーラント穴９は軸線Ｏに直交する断面において３つの角部がすべて鋭角をなす正三角形等の三角形状をなしており、このうち１つの角部が軸線Ｏ側に向けられるとともに、この角部の対辺が、短刃７Ｂの内周端Ｐから軸線Ｏへの短刃７Ｂの延長線と交差するように、これら内周端Ｐと軸線Ｏから間隔をあけてエンドミル本体１先端部の上記延長線上に開口させられている。ただし、上記三角形の各角部には曲線状に丸みが付けられている。

また、図６ないし図９に示す第３の実施形態では、クーラント穴９は、軸線Ｏに直交する断面において一対の対角が鋭角をなすとともに残りの一対の角部は鈍角をなす、すなわち菱形状をなしており、鋭角をなす一対の角部の一方が軸線Ｏと間隔をあけて軸線Ｏ側に向けられるようにエンドミル本体１先端部に開口させられている。これに対して、上記菱形の鋭角をなす一対の角部の他方は、本実施形態では短刃７Ｂの内周端Ｐに位置するようにされており、これら鋭角をなす一対の角部の対角線が、内周端Ｐから軸線Ｏへの短刃７Ｂの延長線に沿うようにされている。なお、この第３の実施形態でも、クーラント穴９の上記断面がなす菱形の鋭角、鈍角をなす各角部には曲線状に丸みが付けられている。

このような第２、第３の実施形態においても、クーラント穴９のエンドミル本体１先端部における開口部を該先端部上での軸線Ｏにより近づけて、この軸線Ｏ周辺で詰まり気味となる切屑を一層効率的に排出することが可能となる。しかも、これら第２、第３の実施形態では、上述のようにクーラント穴９を断面楕円形状や長円状とするのに比べて、クーラント穴９の開口部を軸線Ｏに近づけてもクーラント穴９同士の間の周方向の間隔、すなわちエンドミル本体１の肉厚は大きく確保することができるので、エンドミル本体１先端部における軸線Ｏの周辺に欠けが生じたりするのも防ぐことができる。

また、このうち第３の実施形態においては、断面菱形状をなすクーラント穴９の軸線Ｏ側とは反対の鋭角角部が短刃７Ｂの内周端Ｐと一致させられており、第１、第２の実施形態のように内周端Ｐから軸線Ｏに向けて切欠面８Ｃを形成する必要がなくなる。つまり、予め断面菱形のクーラント穴９があけられたエンドミル素材に、クーラント穴９開口部において上記反対の鋭角角部に内周端Ｐが位置するように短刃７Ｂを形成すればよくなり、切欠面８Ｃを追加工する必要もなくなるので、エンドミル製造工程の一層の簡略化を図ることが可能となる。

１ エンドミル本体
３ 切刃部（エンドミル本体１の先端部）
４ 切屑排出溝
５ 外周刃
６（６Ａ、６Ｂ） ギャッシュ
６ａ ギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面
６ｂ ギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面
７ 切刃（ボール刃）
７Ａ 長刃
７Ｂ 短刃
８Ａ 長刃７Ａの先端逃げ面
８Ｂ 短刃７Ｂの先端逃げ面
８Ｃ 切欠面
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
Ｐ 短刃７Ｂの内周端

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、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状をなす複数の切刃が周方向に間隔をあけて形成されていて、これらの切刃は、一部が上記エンドミル本体先端の上記軸線上に交差させられた長刃とされ、残りは上記軸線から離れた位置に内周端を有する短刃とされるとともに、上記エンドミル本体にはクーラント穴が形成されて、このクーラント穴は上記軸線方向先端視において上記エンドミル本体の先端部における上記短刃の内周端から上記軸線に向けての該短刃の延長線上に開口させられていることを特徴とするクーラント穴付きボールエンドミル。
2. 上記クーラント穴は、上記軸線に直交する断面が、該軸線側に鋭角をなす角部を有する多角形状とされていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント穴付きボールエンドミル。
3. 上記切刃は、上記長刃と上記短刃とが周方向に交互に形成されて構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラント穴付きボールエンドミル。

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