JP2013537854A - 異なる螺旋角を有するエンドミル - Google Patents

Abstract

異なる螺旋角を有するエンドミルは、切削部（1）と柄部（2）を含み、全体の前記切削部（1）には底端から柄部（2）に向かって螺旋状に延伸する多数の屑排出溝（4）が設けられ、各屑排出溝（4）の切削回転方向に向っている面はすくい面（21）であり、前記すくい面（21）と切削部（1）の外周面が交互に外周刃（3）を形成し、少なくとも１つの外周刃（3）の螺旋角は他の外周刃（3）の螺旋角と異なっている。前記切削部（1）の外周面の外周刃（3）に接する面は逃げ面（11）であり、エンドミルの回転軸線に直交する平面における各外周刃（3）の刃幅Bは全て同一である。該異なる螺旋角を有するエンドミルの強度が高く、かつ切削深さと耐久性を高めることができる。

Description

本発明は金属切削加工領域に関し、特に異なる螺旋角を有するエンドミルに関する。

フライス削り加工は不連続加工であり、フライス削り過程で、エンドミルと加工材料の間の切削運動はエンドミルに衝撃荷重を与え、エンドミルを振動させる。エンドミルの振動周波数がワークピースの固有周波数に近いとき、共振が発生し、これにより、加工品質と刃の耐久性に重大な影響を与える。フライス削り加工過程におけるエンドミルの振動を減少または除去し、加工品質と刃の耐久性を高めるため、現在、制振エンドミルについて多くの改良を行っている。例えば、中国特許公告番号CN101530930の特許文献では、異なる螺旋角を有するエンドミルを公開している。該エンドミルには、螺旋状ねじりを呈す多数の外周刃が形成され、各外周刃の螺旋角と他の外周刃の螺旋角が異なり、それにより、外周刃のエンドミル回転方向でのフライス削り時間の間隔が異なり、各外周刃のワークピースを切断する時間の間隔も異なり、各外周刃の間の角度、底部外周刃から柄部までの有効切削長さが異なるため、エンドミル本体に発生するワークピースの固有周波数と同様な周期性振動を防止することができ、それにより、共振の発生を防ぐと同時に、ワークピースの表面品質を高くし、刃が摩損し過ぎて更に廃棄までに至るのを防止することができる。しかし、上記のような異なる螺旋角を有するエンドミルでは、切削刃の軸線方向に沿う各箇所の刃幅が一致しないため、各箇所の強度も異なり、必ず弱い箇所が存在する。屑排出溝の直線部分と逃げ面は鈍角を成して交互し、エンドミルの回転方向の後方側の切削刃の刃幅が狭くなり、それにより、エンドミルの切削刃の強度と剛性が悪くなる。そのため、上記のようなエンドミルが軸方向で大きくまたは深くフライス削りを行うとき、切削刃が破損される可能性が非常に高くなる。

本発明が解決しようとする課題は、従来技術の不足点を克服し、強度が高く、切削深さと耐久性を向上させることができる異なる螺旋角を有するエンドミルを提供する。

上記課題を解決するため、本発明は下記のような技術手段を用いる。
異なる螺旋角を有するエンドミルは、切削部と柄部を含み、全体の前記切削部には底端から柄部に向かって螺旋状に延伸する屑排出溝が設けられ、各屑排出溝の切削回転方向に向かっている面はすくい面であり、前記すくい面と切削部の外周面が交互に外周刃を形成し、少なくとも１つの外周刃の螺旋角は他の外周刃の螺旋角と異なっており、前記切削部の外周面における外周刃に接する面が逃げ面であり、エンドミルの回転軸線と直交する平面における各外周刃の刃幅Bがそれぞれ同様になっている。

前記各外周刃の刃幅Bの大きさは、エンドミルの軸長方向に沿って同一である。
前記切削部の外径はDであり、前記各外周刃の刃幅Bは0.16D〜0.25Dである。
前記各外周刃の長さApは2.5D〜5Dである。

前記逃げ面は、第1逃げ面、第2逃げ面、及び第3逃げ面を含む。
従来技術に比べて、本発明は下記のような優位点を有する。
本発明の異なる螺旋角を有するエンドミルは、エンドミルの回転軸線の平面に直交し、各外周刃の刃幅Bは全て同一であり、各外周刃の間の強度差を減少し、これにより、本発明のエンドミルは切削加工時の振動を抑制してワークピースの表面品質を高くし、かつエンドミルの外周刃全体の強度と剛性を保証することができ、エンドミルの耐久性と切削効率を高くし、広く、深く切削するために優れる条件を提供している。各外周刃の刃幅Bの大きさはエンドミルの軸長方向に沿って変更せず、各外周刃のエンドミル軸長方向に沿う強度がほぼ変更しなくなり、外周刃の強度のバランスを更に高くし、外周刃の軸線に沿って直交する任意断面に個別の弱い部位が発生する問題を防ぐことができ、一部が摩損し過ぎてエンドミルの耐久性が低減されるのを防止し、更に本発明の異なる螺旋角を有するエンドミルの広く、深く切削する加工での特徴を高くすることができる。外周刃の全体強度が高くなっているため、外周刃の長さApは切削部外径Dの2.5〜5倍大きくなって、更に高い切削効率と耐久性を得ることができる。逃げ面は、第1逃げ面、第2逃げ面、及び第3逃げ面を含み、3つの逃げ面は何れも平面研削により形成されており、これにより、エンドミルの各切削刃の剛性と強度を保証すると同時に、実際の生産過程で容易に加工することができる。

図１は、本発明の側面構造を示す図である。 図２は、図1のX−X線の断面拡大図である。 図３は、図1のY−Y線の断面拡大図である。 図４は、図1のZ−Z線の断面拡大図である。 図５は、本発明のエンドミルを用いて溝削りを行った後に摩損された画像を20倍拡大した図である。 図６は、比較製品を用いて溝削りを行った後に破損された画像を20倍拡大した図である。

図１から図４は本発明の異なる螺旋角を有するエンドミルの実施例を示し、該エンドミルは超硬合金などの硬質材料から製造され、全体は円柱状になり、その一端が円柱状の柄部2であり、他端が切削部1であり、柄部2は工作機械の主軸と連結し、工作機械の主軸はエンドミルを駆動することにより、エンドミルがその中心軸線を回り、かつT方向に沿って回転しながらワークピースに対してフライス削り加工を行っている。全体の切削部1には底端から柄部2に螺旋状に延伸する屑排出溝4が設けられ、本実施例では屑排出溝4として4つ設けられ、エンドミルの円周方向での間隔距離は異なっている。各屑排出溝4の切削回転方向に向かっている面はすくい面21であり、すくい面21と切削部1の外周面が交互に外周刃3を形成し、少なくとも１つの外周刃3の螺旋角は他の外周刃3の螺旋角と異なっている。本実施例で、1対の外周刃3が形成する螺旋角β₁は38°であり、他の1対の外周刃3が形成する螺旋角β₂は41°である。切削部1の外周面における外周刃3と接する面が逃げ面11であり、該逃げ面11は、第1逃げ面111、第2逃げ面112、及び第3逃げ面113を含み、3つの逃げ面は何れも平面研削により形成され、これにより、エンドミルの各切削刃の剛性と強度を保証すると同時に、実際の生産過程では容易に加工することができる。エンドミルの回転軸線に直交する平面において、各外周刃3の刃幅Bは全て同一に設けることにより、各外周刃3の間の強度差を減少させている。これにより、本発明のエンドミルは、切削加工時の振動を抑止してワークピースの表面品質を高くし、かつエンドミルの外周刃3の全体の強度と剛性を保証し、エンドミルの耐久性と切削効率を高くし、広く、深くフライス削りを行うための優れた条件を与えている。

本実施例で、各外周刃3の刃幅Bのサイズはエンドミルの軸長方向に沿って変更せず、各外周刃3のエンドミルの軸長方向に沿う強度がほぼ一定値になっており、外周刃3の強度のバランスを更に高くし、個別的に弱い部位の摩損が速すぎることでエンドミルの耐久性が低減されるのを防止し、更に本発明の異なる螺旋角を有するエンドミルの広く、深くフライス削り加工を行う際の優れた効果を有することができる。切削部1の外径はDで、各外周刃3の刃幅Bは0.16D〜0.25Dで、本実施例の刃幅Bは0.163Dである。各外周刃3の長さApは2.5D〜5Dであり、更に好ましくは3.5Dであり、外周刃3の全体の強度を高くするため、外周刃3の長さApは大幅に長くなり、これにより、本発明の異なる螺旋角を有するエンドミルが更に高い切削効率と耐久性を得ることができる。本発明は本実施例での直角エンドミルに応用される以外、更には、球状エンドミル、円弧状エンドミルなどに適用されることができる。

下記では、比較実験を用いて本発明のエンドミルの性能に対して更に説明する。
本発明のエンドミルと通常のエンドミルを比較するため、下記の切削条件で比較実験を行なった。

比較製品：異なる歯距離・同じ螺旋角を有する構造を用い、溝の屑を収容する空間が比較的広く、屑の排出がスムーズで、刃の剛性と強度が比較的優れている。
切削変数：Vc=60m/min，fz=0.041mm/z，Ap=4mm，Ae=8mm、
ワークピース材料：ステンレススチールS316、
刃の耐久性の標準：外周刃の逃げ面の摩損または破損を、VB値の大きさで表示する。
2時間加工した後に、本発明のエンドミルと比較製品の摩損または破損状況に対して検出した結果、
本発明のエンドミル：VB=0.06mm、刃口が少し崩れており、
比較製品：VB=0.091mm〜0.098mm、刃口が比較的大きく崩れていた。

図５は本発明のエンドミルがステンレススチールS316ワークピースで60個の溝を削った後に摩損された図示であり、図6は比較製品がステンレススチールS316ワークピースで25個の溝を削った後に摩損された図示である。これにより、本発明のエンドミルの逃げ面11の摩損が非常に少なく、刃口が少し崩れ、刃の耐久性が比較製品に比べて非常に高くなっていることがわかった。

以上は、本発明の好ましい実施例であり、本発明に対して形式上でいかなる制限を行うことではない。本発明の好ましい実施例が本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の技術手段の範囲内で、上記に公開された技術内容を用いて本発明の技術手段に対していろんな変更と修飾を行い、または同等変化を示す等価実施例に変更することができる。そのため、本発明の技術手段の内容を離れていない状態で、本発明の技術実質に基づいて以上の実施例に対して行う簡単な変化、同等変化及び修飾は、本発明の技術手段の保護範囲内に属すべきである。

1、切削部
2、柄部
3、外周刃
4、屑排出溝
11、逃げ面
21、すくい面
111、第1逃げ面
112、第2逃げ面
113、第3逃げ面

Claims (7)

1. 異なる螺旋角を有するエンドミルであって、
   切削部（1）と柄部（2）を含み、全体の前記切削部（1）には底端から柄部（2）に向かって螺旋状に延伸する多数の屑排出溝（4）が設けられ、各屑排出溝（4）の切削回転方向に向かっている面がすくい面（21）であり、前記すくい面（21）と切削部（1）の外周面は交互に外周刃（3）を形成し、少なくとも１つの外周刃（3）の螺旋角は他の外周刃（3）の螺旋角と異なり、前記切削部（1）の外周面の外周刃（3）に接する面が逃げ面（11）を形成し、
   エンドミルの回転軸線に直交する平面における各外周刃（3）の刃幅Bが全て同一である、
   ことを特徴とする異なる螺旋角を有するエンドミル。
2. 前記各外周刃（3）の刃幅Bの大きさはエンドミルの軸長方向に沿って同一であることを特徴とする請求項１に記載の異なる螺旋角を有するエンドミル。
3. 前記切削部（1）の外径はDであり、前記各外周刃（3）の刃幅Bが0.16D〜0.25Dであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異なる螺旋角を有するエンドミル。
4. 前記各外周刃（3）の長さApは2.5D〜5Dであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異なる螺旋角を有するエンドミル。
5. 前記各外周刃（3）の長さApは2.5D〜5Dであることを特徴とする請求項３に記載の異なる螺旋角を有するエンドミル。
6. 前記逃げ面（11）は、第1逃げ面（111）、第2逃げ面（112）、及び第3逃げ面（113）を含むとことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異なる螺旋角を有するエンドミル。
7. 前記逃げ面（11）は、第1逃げ面（111）、第2逃げ面（112）、及び第3逃げ面（113）を含むとことを特徴とする請求項５に記載の異なる螺旋角を有するエンドミル。