JP2014231115A

JP2014231115A - エンドミル

Info

Publication number: JP2014231115A
Application number: JP2013112999A
Authority: JP
Inventors: 隆浩北川; Takahiro Kitagawa
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-12-11

Abstract

【課題】びびり振動が低減され、かつ加工面品位が向上したエンドミルを提供する。【解決手段】シャンク部２と外周刃４及び複数の底刃５を有する切刃部３とを有するソリッドタイプのエンドミル１であって、切刃部３の底刃５からシャンク部２に向って、回転軸心Ｏ１と直交する断面において、工具全長の０．１倍以上の範囲にわたって、前記回転軸線と平行でかつ前記回転軸線から偏心した位置に中心軸Ｏ２を有する空孔６を有し、幾何学的重心Ｇが回転軸心Ｏ１からずれている。このエンドミル１は、底刃は等分割で、かつ各外周刃のねじれ角は等角度である超硬合金製のスクエアエンドミルとすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼材等の切削加工に使用されるエンドミルに関する。

一般鋼材（例えば炭素鋼）等の切削加工を行うために、従来から図６（ａ）に示すようなスクエアエンドミルが使用されている。このエンドミル１１は、シャンク部１２の外径Ｄｓと切刃部１３の外径Ｄが等径に形成され、切刃部１３は、各刃のねじれ角が等しくなるように形成された複数（例えば４枚）の外周刃１４と、円周方向に沿って等分割された底刃１５を有する。すなわちエンドミル１１においては、重心Ｏ_２が回転軸心Ｏ_１と一致している。

この種のエンドミルで切削加工を行う際に、加工能率を向上するために、送り速度や切込を増大すると、びびり振動が増大し、加工面品位の低下や工具寿命の低下といった不具合が発生する。そこで、これを解消するために、種々の提案がなされている。

特許文献１には、シャンク部と刃部あるいはシャンク部と把持部を別々の材料とし、これらの接合部において各々の中心をわずかにずらして（偏心させて）接合し、加工時に自励振動が起こり振動切削や振動研削が自然に行われ、表面粗さの小さい加工物を得られるようにした回転工具（ドリル、エンドミル等）が記載されている。

特許文献２には、エンドミルの先端から軸芯に沿って所定深さのダンパ孔を穿設するとともにこのダンパ孔の内部に多数の鋼球等からなる受動ダンパを設けることが記載されている。

特許文献３には、隣接する複数の底刃同士のなす角度が異なり（不等分割）、かつ各外周刃のねじれ角を異なる大きさとすることで軸方向の間隔（リード）が異なっている（不等リード）エンドミルにおいて、外周刃４の先端にマージン（幅は２０μｍ以上７０μｍ以下）を設けることが記載されている。

特許文献４には、右刃で左ねじれの脆性材料用切削工具であって、右刃は７５度以上のねじれ角を有すると共に、先部には回転方向に切削する直線状の切れ刃を有し、その軸心には空気孔が形成されている切削工具が記載されている。

特開２００６−３１２２０５号公報特開平７−２２７７１１号公報特開２０１２−３９４２０号公報実用新案登録第２５２９８６６号

しかしながら、特許文献１に記載のエンドミルは、加工面品位を向上することは可能であるが、接合部を持たないソリッドエンドミルと比べて、接合部で剛性が低下するため、送り速度及び切り込みを増大すると、折損し易くなり、工具寿命が低下するといった問題を伴う。

特許文献２に記載のエンドミルは、受動ダンパの内部に鉄球を収納するので、製造コストが増大するといった問題を伴う。

特許文献３に記載のエンドミルは、不等分割及び不等リードであるため、送り速度及び切り込みを増大すると、振動抑制効果は得られるが、外周刃の当たる間隔が不規則になり、加工面品位が低下するという問題がある。

特許文献４には、グラファイトなどの脆い材料をエンドミルで切削加工する際に、下送りされる粉状の切削屑をエアによって吹き飛ばすことが記載されているにとどまり、びびり振動の抑制に関連する記載はない。

従って、本発明の目的は、製造コストの増大や寿命の低下を伴わずに、びびり振動が抑制されて、高速かつ切り込みが増大した切削条件でも加工面品位を向上させることができるエンドミルを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のエンドミルは、シャンク部と複数の外周刃及び底刃を有する切刃部を備えたソリッドタイプのエンドミルであって、少なくとも前記切刃部の底刃から前記シャンク部に向かう区間の一部が回転軸線と直交する断面において、工具全長の０．１倍以上の範囲にわたって、前記回転軸線と平行でかつ前記回転軸線から外れた位置に中心軸を有する空孔を有し、幾何学的重心が前記回転軸線から離間していることを特徴とするものである。

本発明のエンドミルにおいて、前記底刃は等分割で、かつ各外周刃のねじれ角は等角度であることが好ましい。

本発明によれば、ソリッドタイプのエンドミルに、回転軸線から所定量だけ変位した位置に中心軸を有する空孔を設けるので、製造コストの増大及び寿命の低下を伴わずに、びびり振動が抑制されて、切削速度及び切り込みを増大させても加工面品位を向上することができる。

本発明の第１の実施の形態に係わるエンドミルを示す側面図である。図１のエンドミルを底刃側から見た正面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明の第２の実施の形態に係わるエンドミルを示す側面図である。図４のエンドミルを底刃側から見た正面図である。従来のエンドミルを示す正面図である。図６（ａ）の従来のエンドミルの側面図である。図６（ａ）の従来のエンドミルのＢ−Ｂ線断面図である。

以下本発明の詳細を添付図面により説明する。

（第１の実施の形態）
図１〜３に示すエンドミル１は、全体がＷＣ基超硬合金からなり、シャンク部２と複数の切刃（４枚刃）を有する切刃部３が一体的に形成された長さＬ_０を有するソリッドタイプのエンドミルで、長さＬ_１を有する直径ｄの空孔（空洞）６が形成されている。図２に示すように、このエンドミル１は、外周刃４のねじれ角はすべて等しく形成された、底刃６と外周刃５とが略直交するスクエアエンドミルであり、エンドミルの全長Ｌ_０にわたって回転軸心Ｏ_１と直交する任意断面において回転軸線（回転軸心）Ｏ_１と平行な中心軸Ｏ_２を有する空孔６が形成されている。すなわち回転軸線Ｏ_１と直交する任意断面において空孔６の中心軸Ｏ_２は回転軸線Ｏ_１から外径側にずれているので、エンドミル１の幾何学的重心Ｇは、エンドミル１の回転軸線Ｏ_１から外径側に離間した位置に存在することになる。

図１及び図３に示すように、エンドミル１によれば、その全長にわたって、回転軸線Ｏ_１と直交する任意断面において、幾何学的重心Ｇが、回転軸線Ｏ_１から外径側にδだけ離間しているので、切削加工時のエンドミル１の１回転当たりの振動周期が解消される。空孔６を設けることにより、送り分力と背分力の２方向で振動モードの共振周波数が変わるため、２方向の力が連成振動しにくくなる。したがって、エンドミル１によれば、高能率の切削緒元を採用した場合でも、びびり振動を抑制することができる。

しかも上記の空孔６は上記のエンドミル１の全長にわたって形成された貫通穴なので、オイルホールとしての機能も有し、切屑排出量を向上することが可能となる。

上記のエンドミル１は、各外周刃のねじれ角が等しくしかも隣接する底刃が等角度で形成されているので、高品位の加工面を容易に得ることができる。

（第２の実施の形態）
図４に示すエンドミル１０は、図１のエンドミル１と同様に、全体がＷＣ基超硬合金からなり、シャンク部２と複数の切刃（４枚刃）を有する切刃部３が一体的に形成されたソリッドタイプのエンドミルであって、その切刃部３の一部に直径ｄａの空孔６ａと直径ｄｂの空孔６ｂが形成されている。図４において、図１と同一構成部分は図１と同一符号を付して表示している。図５に示すように、エンドミル１０も、底刃５と外周刃４とが略直交するスクエアエンドミルであり、切刃部３のうち、長さＬ_１の範囲に回転軸線Ｏ_１と平行な中心軸Ｏ_２を有する空孔６ａが形成されているので、切刃部３のうち長さＬ_１の範囲において、空孔６ａの中心軸Ｏ_２は回転軸線Ｏ_１から外径側に外れている。このため、エンドミル１０の幾何学的重心Ｇは、当該エンドミル１０の回転軸心Ｏ_１から図１と同様に離間した位置に存在することになる。空孔６ａの長さＬ_１は、びびり振動の抑制効果を得るために、エンドミル１０の全長Ｌ_０の０．１倍以上０．５倍以下の範囲にあることが好ましい。空孔６ｂの直径ｄｂは空孔６ａの直径ｄａ（図１のｄに相当する。）の０．１倍以上０．８倍以下の範囲にあることが実用上好ましい。

（工具寸法）
本発明のエンドミルは、外径Ｄは、６〜２０ｍｍの範囲において、被切削材の種類及び切削緒元に応じて適宜設定すればよい。また剛性を確保するために、心厚径Ｄ_１は０．６〜０．９Ｄであり、また空孔の直径ｄは、芯厚径Ｄ_１の０．１〜０．３倍の範囲にあることが好ましい。

空孔６の中心軸Ｏ_２は、回転軸心Ｏ_１から心厚径Ｄ_１の０．１５〜０．３５倍の範囲だけ偏心する位置にあることが好ましい。偏心量が０．１５倍未満ではびびり振動の抑制効果が得られず、偏心量が０．３５倍を超えると剛性が不足するので、いずれも不都合である。

（計算例）
図１のエンドミルにおいて、Ｄｓ＝Ｄ＝１０ｍｍ、Ｌ_０=６０ｍｍ、Ｌ=６０ｍｍ、Ｄ_１＝６ｍｍ、ｄ＝１．８ｍｍ、δ＝１．８ｍｍとした場合、計算により求められた重心Ｇは、回転軸心から１．８ｍｍだけ変位した位置にあることが確認された。

（応用例）
本発明の構成は、スクエアエンドミルに限らず、底刃と外周刃とが交差するコーナー刃が円弧状に形成されるラジアスエンドミルに適用することができる。また本発明の構成は、ＷＣ基超硬合金製エンドミルに限らず、他の材料（例えば高速度鋼）からなるエンドミルに適用することができる。また刃数も４枚刃に限定されず、２枚刃、３枚刃、又は５枚刃でもよい。更に、前記空孔の断面形状は円状に限定されず、楕円状、矩形状、平行四辺形状又は不定形状でもよい。更に、空孔は回転軸線に対して４５°以下で傾斜して設けても良い。更に、空孔の数は必要に応じて複数（２又は３以上）設けてもよい。

１，１０、１１：エンドミル
２、１２：シャンク部
３、１３：切刃部
４、１４：外周刃
５、１５：底刃
６、６ａ、６ｂ：空孔（空洞）
Ｌ_０：工具全長
Ｌ_１：空孔長さ（空洞長さ）
Ｌ：切刃長さ
Ｄ：外径
Ｄｓ：シャンク径
Ｄ_１：心厚径
ｄ、ｄａ、ｄｂ：空孔径（空洞径）
Ｏ_１：回転軸線（回転軸心）
Ｏ_２：中心軸
Ｇ：重心
δ：変位量

Claims

シャンク部と複数の外周刃及び底刃を有する切刃部を備えたソリッドタイプのエンドミルであって、少なくとも前記切刃部の底刃から前記シャンク部に向かう区間の一部が回転軸線と直交する断面において、工具全長の０．１倍以上の範囲にわたって、前記回転軸線と平行でかつ前記回転軸線から外れた位置に中心軸を有する空孔を有し、幾何学的重心が前記回転軸線から離間していることを特徴とするエンドミル。
前記底刃は等分割で、かつ各外周刃のねじれ角は等角度であることを特徴とする請求項１記載のエンドミル。