JP2015000458A

JP2015000458A - エンドミル

Info

Publication number: JP2015000458A
Application number: JP2013126766A
Authority: JP
Inventors: 孝治長堀; Koji Nagahori; 繁三橋; Sigeru Mitsuhashi
Original assignee: DAIDO MACHINES CO Ltd
Current assignee: DAIDO MACHINES CO Ltd
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2015-01-05

Abstract

【課題】本発明は、切削面にバリや剥離を発生させることなく、早い送り速度での繊維強化プラスチックの切削加工を低抵抗および低振動で可能にする新規なエンドミルを提供することを目的とする。【解決手段】本発明によれば、刃溝が軸周り方向にねじれて形成された刃部を備えるエンドミルであって、前記刃部は、底刃が形成される第１の刃部と該第１の刃部に後続する第２の刃部とを含み、前記第１の刃部に形成される第１の刃溝が切削回転方向にねじれて形成され、前記第２の刃部に形成される第２の刃溝が前記切削回転方向の反対方向にねじれて形成されることを特徴とする、エンドミルが提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、エンドミルに関し、より詳細には、繊維強化プラスチックの切削加工に適したエンドミルに関する。

従来、軽量化が要求される構造材に繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が多く用いられてきたが、近年、特に高い強度が要求される構造材（自動車、航空機、宇宙飛行機の構造材など）として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いることが検討されている。

ところが、ＣＦＲＰは、ＦＲＰの中でも特に難削性の材料であるため、従来のエンドミルによる加工では切削面にバリが生じやすく、このバリ取りは専ら手作業で行うしかないため加工コストが高くなるという問題があった。

さらに、ＣＦＲＰは切削面において繊維層の剥離が生じやすいため、エンドミルの送り速度を大きく上げることができず、このことが加工効率の向上の妨げとなっていた。

この点につき、特許文献１は、ＦＲＰ材の加工時のバリ発生を大幅に抑えるために、主切れ刃のねじれ角に対して逆ねじれ角でニック状切れ刃を配設したルータエンドミルを開示する。

特開２０１１−２０２４８号公報

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、切削面にバリや剥離を発生させることなく、早い送り速度での繊維強化プラスチックの切削加工を低抵抗および低振動で可能にする新規なエンドミルを提供することを目的とする。

本発明者は、切削面にバリや剥離を発生させることなく、早い送り速度での繊維強化プラスチックの切削加工を低抵抗および低振動で可能にするエンドミルの構造につき鋭意検討した結果、以下の構成に想到し、本発明に至ったのである。

すなわち、本発明によれば、刃溝が軸周り方向にねじれて形成された刃部を備えるエンドミルであって、前記刃部は、底刃が形成される第１の刃部と該第１の刃部に後続する第２の刃部とを含み、前記第１の刃部に形成される第１の刃溝が切削回転方向にねじれて形成され、前記第２の刃部に形成される第２の刃溝が前記切削回転方向の反対方向にねじれて形成されることを特徴とする、エンドミルが提供される。

上述したように、本発明によれば、切削面にバリや剥離を発生させることなく、早い送り速度での繊維強化プラスチックの切削加工を低抵抗および低振動で可能にする新規なエンドミルが提供される。

本実施形態のエンドミル（３枚底刃）の側面図および上面図。本実施形態のエンドミル（３枚底刃）の構造を説明するための模式図。本実施形態のエンドミル（６枚底刃）の側面図および上面図。本実施形態のニックを形成したエンドミル（６枚底刃）の側面図。本実施形態のエンドミルの作用効果を説明するための模式図。本実施形態のエンドミル（３枚底刃）でトリミング加工を施した板材の写真。本実施形態のエンドミル（３枚底刃）でトリミング加工を施したハニカム材の写真。

以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態であるエンドミル１００の側面図および上面図を示す。ここで、図１（ａ）および図１（ｂ）は、発明の理解を助けるために、２つの異なる角度から見た側面図を示している。図１（ａ）および図１（ｂ）において、図中の★は対応箇所を示しており、両図を見比べることによって、当業者であればエンドミル１００の立体形状を把握することができるであろう。なお、図１においては、紙面の都合上、エンドミル１００のシャンク部を一部省略して示している（以下の図においても同様）。

エンドミル１００の外観を把握したところで、次に、エンドミル１００の構造の詳細を図２に基づいて説明する。

図２（ａ）に示すように、本実施形態のエンドミル１００は、先端に３枚の底刃が形成された刃部とシャンク部からなり、当該刃部は、３枚の底刃を含む第１の刃部とこれに後続する第２の刃部からなる。

第１の刃部には、３枚の底刃のそれぞれに連続してＵ字形の３本の刃溝（以下、第１の刃溝という）が軸方向に対して所定のねじれ角をもってねじれて形成されており、各刃溝に沿って外周刃が形成されている。同様に、第２の刃部にもＵ字形の３本の刃溝（以下、第２の刃溝という）が軸方向に対して所定のねじれ角をもってねじれて形成されており、各刃溝に沿って外周刃が形成されている。

ここで、底刃に連続して形成される第１の刃溝は、エンドミル１００の切削回転方向と同じ方向にねじれているのに対して、シャンク部側の第２の刃溝は、エンドミル１００の切削回転方向に対して反対の方向にねじれており、その結果、第１の刃溝（３本）と第２の刃溝（３本）は不連続となっている。

すなわち、図２（ｂ）に示すように、エンドミル１００の切削回転方向（右回転）に対して、第１の刃溝が右ねじれに形成され、第２の刃溝が左ねじれに形成され、結果として、第１の刃部と第２の刃部が軸方向において若干オーバーラップするように構成されている（図中の★はオーバーラップ部分を示す）。

以上、本実施形態を３枚の底刃を備えるエンドミル１００に基づいて説明してきたが、本実施形態は、底刃の数を３枚に限定するものではない。しかしながら、本発明者が得た知見によれば、底刃の数を３の倍数（３、６、…）とすることが切削時の振動を低減する上でより好ましい。

この点につき、図３は、本実施形態の他の態様であるエンドミル２００の側面図および上面図を示す。図３に示すように、エンドミル２００は、先端に６枚の底刃が形成された刃部とシャンク部からなり、当該刃部は、第１の刃部と第２の刃部からなる。図３を見れば明らかなように、エンドミル２００は、先に説明したエンドミル１００と底刃（刃溝）の数においてのみ異なり、その他の構成についてはエンドミル１００と同様である。

すなわち、底刃に連続して形成される刃溝（第１の刃溝）はエンドミル２００の切削回転方向（シャンク部から見て右回転方向）と同じ方向にねじれているのに対して、シャンク部側の刃溝（第２の刃溝）はエンドミル２００の切削回転方向の反対方向にねじれており、その結果、第１の刃溝と第２の刃溝は不連続に形成され、第１の刃部と第２の刃部が軸方向において若干オーバーラップしている（図中の★はオーバーラップ部分を示す）。

なお、底刃（刃溝）の数が増えるに従って切削抵抗が大きくなるので、本実施形態においては、切削抵抗を少なくするために、必要に応じて外周刃に対してニックを形成とすることが好ましい。図４は、図３に示したエンドミル２００の外周刃にニックを形成してなるエンドミル２００Ｎの側面図を示す。なお、図１に示したエンドミル１００の外周刃にニックを形成してもかまわない。

以上、本実施形態のエンドミルの構造について説明してきたが、次に、その作用効果について説明する。なお、以下においては、便宜上、図１に示したエンドミル１００を使用した場合を例にとって説明する。

図５は、エンドミル１００が矢印方向（シャンク部から見て右回り）に回転してＣＦＲＰ（ワークＷ）を切削している様子を模式的に示す。

従来のエンドミルでは、ＣＦＲＰの切削面に必ずバリが生じていたため、仕上げ加工（バリ取り）が必須であった。この点につき、本実施形態によれば、ワークＷの切削面にバリが生じない。具体的には、トリミング加工（抜き加工）において、第１の刃部と第２の刃部の境界部分（破線で示す）がワークＷの略中心にくるようにして切削加工すると、ワークＷの表面および裏面の双方にバリや繊維層の剥離が生じない。

さらに、本実施形態によれば、従来の薄物加工につきものであったワークの浮き上がりやビビリが好適に防止される。以下、その理由を説明する。

図５に示す例の場合、エンドミル１００が矢印方向に回転することに伴って、刃溝が矢印方向と反対方向にねじれている第２の刃部とワークＷの当接面において、ワークＷを下に押し下げる力（白抜き矢印Ｄ）が働くと同時に、刃溝が矢印方向にねじれている第１の刃部とワークＷの当接面においては、ワークＷを上に押し上げる力（白抜き矢印Ｕ）が働く。このとき、ワークＷを上に押し上げる力とワークＷを下に押し下げる力が拮抗する結果、浮き上がりやビビリが防止される。

よって、本実施形態のエンドミルを使用する切削加工においては、送りスピードを従来のエンドミルのそれに比較して２〜５倍にすることが可能になる。

以上、説明したように、本実施形態によれば、仕上げ加工（バリ取り）が不要になる上に、送りスピードを２〜５倍に上げることができるので、加工効率が格段に改善される。

なお、第２の刃部の刃溝が矢印方向の反対方向にねじれて形成されているため、第２の刃部（底刃および外周刃）による切屑はエンドミルの先端側に送られる。この点につき、本実施形態においては、切削箇所に対してエアーブローを行いながら加工を実施することが好ましい。エアーブローを行いながら加工することによって、第２の刃部による細粒状の切屑が先端側に溜まることなく空気によりシャンク部側に圧送され、外部に排出される。

以上、本実施形態の作用効果をＣＦＲＰの切削加工を例にとって説明してきたが、本実施形態のエンドミルは、その加工対象をＣＦＲＰに限定するものではなく、切削加工時の切屑が細粒状になるものであれば、いかなる材料の加工にも適用することができる。

さらに、本実施形態のエンドミルは、アップカットによりハニカム材の加工にも適している。従来、２枚の薄板にハニカム構造を挟んでなるハニカム材のトリミング加工は、２つの方向（裏面と表面）から２度に分けて穴あけを行う必要があった。この点につき、本実施形態のエンドミルによれば、バルク材と同様に、ハニカム材の一方の面から他方の面に穴を貫通させるような加工を行った場合でも、上下の薄板にバリや剥離・割れが生じない。

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、エンドミル先端の形状を図に示したスクエアエンドに限定するものではなく、ラジアスエンドやボールエンドであってもよい。その他、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

以下、本発明のエンドミルについて、実施例を用いてより具体的に説明を行なうが、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。

図１に示したエンドミル（３枚底刃、φ１０）をフライス盤（牧野フライス精機製、MSA30 F15M）にセットし、主軸回転をS3600、送り速度をF2000として、ＣＦＲＰの板材に対してトリミング加工を実施した。

図６は、トリミング加工を施した板材を撮影した写真である。図６に示すように、加工後の板材の表面および裏面のいずれにもバリは生じず、繊維層の剥離・割れも見られなかった。また、加工時にワークの浮きやビビリは生じなかった。

図１に示したエンドミル（３枚底刃、φ１０）を使用し、上述したのと同様の条件で（一方向からの切削・貫通）、ＣＦＲＰ製の薄板を含むハニカム材に対してトリミング加工を実施した。

図７は、トリミング加工を施したハニカム材を撮影した写真である。図７に示すように、加工後のハニカム材の表面および裏面のいずれにもバリは生じず、繊維層の剥離・割れも見られなかった。また、加工時にワークの浮きやビビリは生じなかった。

さらに、図３に示したエンドミル（６枚底刃、φ１２）および図４に示したエンドミル（６枚底刃、ニックあり、φ１２）を使用して、上述したのと同様の条件で、ＣＦＲＰの板材およびハニカム材のそれぞれに対してトリミング加工したところ、上述したのと同様の結果が確認された。

１００…エンドミル
２００…エンドミル

Claims

刃溝が軸周り方向にねじれて形成された刃部を備えるエンドミルであって、
前記刃部は、底刃が形成される第１の刃部と該第１の刃部に後続する第２の刃部とを含み、
前記第１の刃部に形成される第１の刃溝が切削回転方向にねじれて形成され、前記第２の刃部に形成される第２の刃溝が前記切削回転方向の反対方向にねじれて形成されることを特徴とする、
エンドミル。
前記第１の刃溝と前記第２の刃溝が不連続に形成され、前記第１の刃部と前記第２の刃部が軸方向においてオーバーラップする、請求項１に記載のエンドミル。
３枚の前記底刃を備える、請求項１または２に記載のエンドミル。
６枚の前記底刃を備える、請求項１または２に記載のエンドミル。
前記刃溝に沿って形成される外周刃にニックが形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンドミル。