JP2013202722A

JP2013202722A - スクエアエンドミル

Info

Publication number: JP2013202722A
Application number: JP2012073129A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Azegami; 貴行畔上
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP5849817B2

Abstract

【課題】底刃や外周刃に欠損等を生じることなく加工精度を維持し、切削抵抗の増大を招かない。
【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、後端側に向けてエンドミル回転方向後方側に延びる切屑排出溝４が形成され、そのエンドミル回転方向前方側を向く壁面６と外周逃げ面５との交差稜線部には外周刃７が、壁面６の外周部と先端逃げ面９との交差稜線部には外周刃７に角度をもって交差する底刃１１が形成され、外周刃７の先端部には、外周刃７の捩れ角が先端側に向かうに従い漸次小さくなる捩れ角漸減部７Ａが形成され、外周刃７は捩れ角漸減部７Ａも含めて軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏを中心とした一定外径の円筒面状をなし、外周逃げ面５は外周刃７からエンドミル回転方向後方側に向けて外周刃７の軸線Ｏ回りの回転軌跡に対して内周側に漸次後退するように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンドミル本体の先端部外周に形成される外周刃と先端に形成される底刃とが、直交、または直交よりも僅かに鋭角に交差するようにされたスクエアエンドミルに関するものである。

このようなスクエアエンドミルは、エンドミル本体の先端部外周に、エンドミル本体の先端に開口して後端側に向かうに従いエンドミル回転方向後方側に向かうようにエンドミル本体の軸線に対して捩れる切屑排出溝が形成されて、この切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に外周刃が形成されるとともに、切屑排出溝の先端部には、切屑排出溝の内周部を切り欠くように凹溝状のギャッシュが形成され、このギャッシュのエンドミル回転方向前方側を向く壁面とエンドミル本体の先端逃げ面との交差稜線部に、上記外周刃に対して直交する方向、または直交よりも僅かに鋭角に交差する方向に延びる底刃が形成されたものである。

ところで、このようなスクエアエンドミルにおいては、上記ギャッシュが、そのエンドミル回転方向前方側を向く上記壁面が外周刃にまで達せずに、切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の途中までに延びていて、このギャッシュの壁面から外周側は、切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面と先端逃げ面との交差稜線部に底刃が形成されたものが知られている。

ところが、そのようなものでは、底刃の外周側では軸方向すくい角が切屑排出溝および外周刃の軸線に対する捩れ角と等しくなるため、この捩れ角が例えば４５°以上の強捩れとなると底刃の外周側における切刃強度が失われて欠損を生じ易くなる。そこで、特許文献１、２には、ギャッシュのエンドミル回転方向前方側を向く壁面を外周刃にまで延長して外周逃げ面に交差させ、外周刃が強捩れでも底刃は全長に亙って軸方向すくい角が小さくなるようにしたものが提案されている。

特開２００４−２８３９６５号公報特開２００８−２００８１７号公報

これら特許文献１、２に記載されたスクエアエンドミルでは、外周刃のエンドミル回転方向後方側に、逃げ角が極小さい、あるいは逃げ角が０°で外周刃と等しい外径の円筒面状をなす幅狭のマージンを設けて、そのさらにエンドミル回転方向後方側に所定の逃げ角で外周刃の軸線回りの回転軌跡に対して内周側に後退する外周逃げ面を形成している。そして、このうち特許文献２に記載のスクエアエンドミルでは、外周刃の先端部においてギャッシュのエンドミル回転方向前方側を向く壁面の軸線方向の幅がマージンの軸線方向の幅よりも広くなるようにしている。

しかしながら、そのような特許文献２に記載のスクエアエンドミルでは、ギャッシュのエンドミル回転方向前方側を向く壁面が、マージンから内周側に後退する外周逃げ面に亙って交差させられて、その交差稜線部に外周刃の先端部が形成されるため、外周逃げ面に交差する外周刃の最先端部では、先端側に向かうに従い外周刃がエンドミル本体の内周側に向けて傾斜してしまい、外周刃の外径が小さくなって加工精度が損なわれてしまう。これは、マージンを設けずに、外周刃のエンドミル回転方向後方側に直接内周側に後退する外周逃げ面を形成したスクエアエンドミルにおいて、ギャッシュのエンドミル回転方向前方側を向く壁面を外周逃げ面に交差させた場合も同様である。

一方、特許文献１に記載のスクエアエンドミルでは、ギャッシュのエンドミル回転方向前方側を向く壁面が外周逃げ面に交差した部分も含め、外周刃の全長に亙ってエンドミル回転方向後方側にマージンを設けており、このため外周刃の先端部でも外径を一定とすることができる。しかしながら、マージンは上述のように逃げ角が極小さいか０°であって外周刃と等しい外径の円筒面状をなすものであるので、このようなマージンが外周刃の全長に亙って設けられていると、マージンが被削材の加工面に摺接することによって切削抵抗の増大を招いてしまう。

また、これら特許文献１、２に記載のスクエアエンドミルのように、ギャッシュのエンドミル回転方向前方側を向く壁面を外周逃げ面にまで延長して交差させたものでは、外周刃の先端部において外周刃の捩れ角（軸方向すくい角）が急激に変化する角部が形成されることになり、切削時にこの角部に負荷が集中することによってチッピング等を生じるおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切屑排出溝や外周刃の捩れ角が大きくても底刃や外周刃に欠損やチッピングを生じることがなく、また外周刃の全長に亙って外径を一定として加工精度を維持することができるとともに、切削抵抗の増大を招くことのないスクエア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に開口して後端側に向かうに従いエンドミル回転方向後方側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面と上記エンドミル本体の外周逃げ面との交差稜線部には外周刃が形成されるとともに、上記壁面の少なくとも外周部と上記エンドミル本体の先端逃げ面との交差稜線部には、上記外周刃の先端部に角度をもって交差する底刃が形成されており、上記外周刃の先端部には、該外周刃の上記軸線に対する捩れ角が先端側に向かうに従い漸次小さくなる捩れ角漸減部が形成され、上記外周刃はこの捩れ角漸減部も含めて上記軸線回りの回転軌跡が該軸線を中心とした一定外径の円筒面状をなしているとともに、上記外周逃げ面は、上記外周刃からエンドミル回転方向後方側に向けて、該外周刃の上記軸線回りの回転軌跡に対して内周側に漸次後退するように形成されていることを特徴とする。

このように構成されたスクエアエンドミルにおいては、外周刃の先端部に、上記軸線に対する捩れ角が先端側に向かうに従い漸次小さくなる捩れ角漸減部が形成されることにより、この捩れ角漸減部で外周刃は凸曲線を描きつつ、先端側に向かうに従いエンドミル回転方向前方側に延びることになる。従って、エンドミル本体後端側の切屑排出溝および外周刃の捩れ角が強捩れであっても、外周刃の捩れ角が急激に変化して角部が形成されるのを防ぎつつ、外周刃の先端部に交差する底刃の外周部の刃物角を大きくすることができ、外周刃や底刃の欠損やチッピングを防止することができる。

その一方で、外周刃は、この捩れ角漸減部も含めて先端部から後端側に渡り、軸線回りの回転軌跡が該軸線を中心とした一定外径の円筒面状とされるとともに、外周逃げ面は、やはり捩れ角漸減部を含めたこの外周刃からエンドミル回転方向後方側に向けて、外周刃の上記軸線回りの回転軌跡に対して内周側に漸次後退するように形成されていて、すなわちマージンを有することがないので、マージンの摺接による切削抵抗の増大を防ぎつつ、捩れ角漸減部でも外周刃の外径が小さくなるのを防いで、高い加工精度を得ることができる。

ここで、外周刃の先端部は、底刃と交差する外周刃の先端まで上記捩れ角漸減部とされて、捩れ角が先端まで漸次減少するようにされていてもよいが、この捩れ角漸減部の先端側に、上記捩れ角が一定とされた捩れ角一定部を形成し、上記外周刃はこの捩れ角一定部も含めて上記軸線回りの回転軌跡が該軸線を中心とした一定外径の円筒面状をなすようにすることにより、底刃の刃物角が大きくされた範囲を広げて、一層確実に欠損等が発生するのを防ぐことができる。なお、上記捩れ角漸減部によって漸減する外周刃の先端における捩れ角は、０°〜２０°の範囲とされるのが望ましく、０°より小さい負角側となると切削抵抗の増大を招くおそれがある一方、２０°よりも大きいと、外周刃の先端部に連なる底刃の外周部の欠損等を確実に防止することが困難となるおそれがある。

以上説明したように、本発明によれば、外周刃の先端部に角部が形成されるのを防ぐとともに底刃の外周部における刃物角は大きく確保して、これら外周刃や底刃にチッピングや欠損が生じるのは防止しつつ、切削抵抗の増大を抑えるとともに、外周刃の回転軌跡が先端部で小さくなるのを防いで、加工精度を維持することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。図１に示す実施形態の側面図である。図１に示す実施形態の拡大正面図である。図２におけるＹＹ断面図である。図２におけるＺＺ断面図である。図１に示す実施形態の外周刃の先端部を示す拡大側面図である。

図１ないし図６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軸線Ｏを中心とした概略円柱軸状に一体に形成されていて、その後端部（図１における右上側部分。図２における上側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１における左下側部分。図２における下側部分）は切刃部３とされている。このようなエンドミルは、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に回転されつつ通常は軸線Ｏに交差する方向に送り出され、切刃部３により被削材を切削加工する。

エンドミル本体１先端部の切刃部３の外周には、切刃部３の先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に捩れる４条の切屑排出溝４が、周方向に間隔（本実施形態では等間隔）をあけて形成されている。これらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面は、軸線Ｏに直交する断面において図５に示すようにエンドミル回転方向Ｔ後方側に凹んだ凹曲線をなすようにされている。

そして、この壁面とエンドミル本体１の外周逃げ面５との交差稜線部には、該壁面をすくい面６として各切屑排出溝４と同様に切刃部３の先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に捩れるとともに、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とする一定の外径の１つの円筒面状をなす外周刃７が、やはり周方向に間隔（等間隔）をあけて形成されている。この外周刃７の捩れ角θは、後述する先端部を除いて、例えば４５°とされている。

また、各切屑排出溝４の先端部には、その内周部をエンドミル本体１の内周側に向けて切り欠くようにして凹溝状のギャッシュ８が形成されている。ここで、本実施形態におけるギャッシュ８は、図２に示すように、上記エンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面とこれに対向してエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面とがギャッシュ８のエンドミル本体１後端内周側の底部において凹曲面を介して結ばれた断面略Ｖ字状をなしており、このうち少なくともエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面は平面状とされている。

ただし、ギャッシュ８は切屑排出溝４の内周部にのみ形成されていて、切屑排出溝４の先端部外周側には、上述のように断面凹曲線状をなす外周刃７のすくい面６が残されている。そして、これらギャッシュ８のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面および外周刃７のすくい面６とされる切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面と、切刃部３先端の先端逃げ面９との交差稜線部には、内周側ではギャッシュ８のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面をすくい面１０とし、また外周側では外周刃７のすくい面６を共通したすくい面とする４つの底刃１１が、内周側から外周側に延びて外周刃７の先端部に角度をもって交差するように、やはり周方向に間隔（等間隔）をあけてそれぞれ形成されている。

ここで、これら４つの底刃１１は、軸線Ｏ回りの回転軌跡において、該軸線Ｏに垂直な１つの平面上に略位置し、または内周側に向かうに従い該平面から僅かに後端側に向かうように延び、外周刃７と底刃１１とが回転軌跡において略直交または僅かに鋭角に交差する方向に延びるようにされている。また、底刃１１は、上述のように内周側ではギャッシュ８のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く平面状の壁面をすくい面１０とし、また外周側では外周刃７と共通して断面凹曲線状のすくい面６をすくい面としていることから、図３に示すように軸線方向先端視において、内周側では直線状に延び、外周側ではこの直線に対して凹んだ凹曲線状をなしている。

なお、４条の切屑排出溝４の先端部に形成された４つのギャッシュ８のうち、周方向に１つおきの２つのギャッシュ８Ａは、そのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する残りの２つのギャッシュ８Ｂにそれぞれ連通するように、これらのギャッシュ８Ｂの底刃１１の内周側のすくい面１０と先端逃げ面９とを切り欠いて延びるように形成されている。これに対して、残りの２つのギャッシュ８Ｂは、そのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する各ギャッシュ８Ａには連通せず、これらのギャッシュ８Ａに形成された底刃１１の間に先端逃げ面９が残されるように形成されている。

従って、エンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接するギャッシュ８Ｂが連通していない上記２つのギャッシュ８Ａの底刃１１は、外周刃７の先端から内周側に向けて、互いに反対側の底刃１１の先端逃げ面９同士が交差する位置まで延びることになり、エンドミル本体１先端において軸線Ｏを越えて延びる長底刃１１Ａとされる。また、この長底刃１１Ａ以外の残りの２つの底刃１１は、その内周端がエンドミル本体１先端において軸線Ｏから間隔をあけて外周側に位置する短底刃１１Ｂとされ、これら長底刃１１Ａと短底刃１１Ｂとは周方向に交互に配置されて、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。

一方、外周刃７の先端部には、図６に示すように外周刃７の軸線Ｏに対する捩れ角θが先端側に向かうに従い漸次小さくなるような捩れ角漸減部７Ａが形成されている。この捩れ角漸減部７Ａは、該捩れ角漸減部７Ａに連なる外周刃７のすくい面６が、軸線Ｏに直交する断面では上述のようにエンドミル回転方向Ｔ後方側に凹む凹曲線状をなすものの、エンドミル本体１の周方向に沿った断面、すなわち軸線Ｏを中心とした円筒面による断面ではエンドミル回転方向Ｔ前方側に凸となる凸曲線を描きつつ、先端側に向かうに従い漸次エンドミル回転方向Ｔに延びるように形成され、このすくい面６と外周逃げ面５とが交差することによって、捩れ角θが先端側に向かうに従い漸減するように形成される。

また、この捩れ角漸減部７Ａの先端側には、先端側に向かうに従い漸減した捩れ角θが一定とされる捩れ角一定部７Ｂが形成されており、この捩れ角一定部７Ｂにおいて外周刃７の捩れ角θは、本実施形態では０°〜２０°の範囲とされている。すなわち、この捩れ角一定部７Ｂではすくい面６の上記周方向に沿った断面が、捩れ角漸減部７Ａにおける同断面がなす凸曲線に接して、先端側に向かうに従い漸次エンドミル回転方向Ｔに延びる、または軸線Ｏに平行に延びる直線状とされ、このすくい面６と外周逃げ面５とが交差することによって捩れ角一定部７Ｂが形成される。

そして、外周刃７は、これら捩れ角漸減部７Ａや捩れ角一定部７Ｂも含めて、上述のように軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とする一定外径の円筒面状をなすようにされている。また、外周逃げ面５は、このような外周刃７からエンドミル回転方向Ｔ後方側に向けて、外周刃７の外径と等しい外径の円筒面状のマージンを有することなく、漸次エンドミル本体１の内周側に後退するように形成されている。

従って、このように構成されたスクエアエンドミルにおいて、外周刃７は、上記捩れ角漸減部７において、すくい面６の上記周方向に沿った断面と同様、図６に示すようにエンドミル回転方向Ｔ前方側に凸となる凸曲線を描きつつ、先端側に向かうに従い漸次エンドミル回転方向Ｔに延びるように形成され、特許文献１、２に記載のスクエアエンドミルのようにギャッシュのエンドミル回転方向前方側を向く壁面が外周逃げ面と交差することによる角部が形成されることがない。

また、こうして捩れ角θが漸減することにより、エンドミル本体１後端側では捩れ角θが強捩れであっても、外周刃７の先端部に連なる底刃１１の外周部のすくい面６と先端逃げ面９との交差角、すなわち外周部における底刃１１の刃物角は大きく確保することができ、切刃強度の向上を図ることができる。従って、切削時に底刃１１に欠損が生じたり、上述のような角部において外周刃７にチッピングが生じたりするのを防いで、エンドミル寿命の延長を図ることができる。

その一方で、外周刃７は、この捩れ角漸減部７Ａや上述の捩れ角一定部７Ｂも含めて、軸線Ｏ回りの回転軌跡が一定外径の円筒状とされており、すくい面６と外周逃げ面５との交差稜線部にこれら捩れ角漸減部７Ａや捩れ角一定部７Ｂが形成されていても、外周刃７が先端側に向かうに従いエンドミル本体１の内周側に向けて傾斜して外径が小さくなることがなく、高精度の加工を行うことができる。また、外周逃げ面５は、マージンを有することなく、捩れ角漸減部７Ａおよび捩れ角一定部７Ｂも含めた外周刃７からエンドミル回転方向Ｔ後方側に向かうに従い漸次エンドミル本体１の内周側に向かうように逃げ角が与えられているので、切削抵抗の低減を図ることができる。

なお、このようにマージンを有することのない外周逃げ面５に、捩れ角漸減部７Ａおよび捩れ角一定部７Ｂを有する外径が一定の外周刃７を形成するには、初めに外周刃７と等しい外径の円筒面に対して、捩れ角θが先端側に向けて漸減した後に一定となるように形成されたすくい面６を交差させるようにして外周刃７の基準線を設定しておき、この基準線に対してエンドミル回転方向Ｔ後方側に向かうに従いエンドミル本体１の内周側に漸次後退するように外周逃げ面５を形成すればよい。

また、このように本実施形態では、外周刃７の捩れ角漸減部７Ａのさらに先端側に、漸減した捩れ角θが一定となる捩れ角一定部７Ｂが形成されていて、上述のように底刃１１の刃物角が大きくされた範囲が底刃１１からある程度の幅をもって広がっているので、底刃１１の欠損等をより確実に防ぐことができる。ただし、本実施形態では，このように捩れ角一定部７Ｂを形成しているが、捩れ角漸減部７Ａにおいて捩れ角θが漸減しながら外周刃７が底刃１１に交差するようにされていてもよい。

さらに、本実施形態では、この捩れ角漸減部７Ａによって漸減した外周刃７の先端における捩れ角θが０°〜２０°の範囲とされており、これによっても、底刃１１の欠損を防ぎつつ切削抵抗を低減することができる。すなわち、外周刃７先端の捩れ角θが０°を下回る負角となると底刃１１の切れ味が鈍くなって切削抵抗が増大するおそれがあり、逆に捩れ角θが２０°を上回ると底刃１１の刃物角を確保できなくなって欠損等を確実に防止することが困難となるおそれがある。

１エンドミル本体
３切刃部
４切屑排出溝
５外周逃げ面
６すくい面（切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面）
７外周刃
７Ａ捩れ角漸減部
７Ｂ捩れ角一定部
８ギャッシュ
９先端逃げ面
１０底刃１１のすくい面（ギャッシュ８のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面）
１１底刃
１１Ａ長底刃
１１Ｂ短底刃
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７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に開口して後端側に向かうに従いエンドミル回転方向後方側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面と上記エンドミル本体の外周逃げ面との交差稜線部には外周刃が形成されるとともに、上記壁面の少なくとも外周部と上記エンドミル本体の先端逃げ面との交差稜線部には、上記外周刃の先端部に角度をもって交差する底刃が形成されており、上記外周刃の先端部には、該外周刃の上記軸線に対する捩れ角が先端側に向かうに従い漸次小さくなる捩れ角漸減部が形成され、上記外周刃はこの捩れ角漸減部も含めて上記軸線回りの回転軌跡が該軸線を中心とした一定外径の円筒面状をなしているとともに、上記外周逃げ面は、上記外周刃からエンドミル回転方向後方側に向けて、該外周刃の上記軸線回りの回転軌跡に対して内周側に漸次後退するように形成されていることを特徴とするスクエアエンドミル。
上記捩れ角漸減部の先端側には、上記捩れ角が一定とされた捩れ角一定部が形成されており、上記外周刃はこの捩れ角一定部も含めて上記軸線回りの回転軌跡が該軸線を中心とした一定外径の円筒面状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のスクエアエンドミル。
上記外周刃の先端における捩れ角が０°〜２０°の範囲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に記載のスクエアエンドミル。