JP2016097464A - ラジアスエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】周方向の間隔が異なる底刃に連なるコーナ刃に作用する切削負荷の均一化を図って特定のコーナ刃に欠損等が生じ易くなるのを防ぐ。【解決手段】エンドミル本体１の先端部外周に形成された複数条の切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面の先端側辺稜部には底刃６が、先端外周側のコーナ部には底刃６に連なり軸線回りの回転軌跡が先端外周側に凸曲線状をなすコーナ刃７が形成され、一部の底刃６Ａは、そのエンドミル回転方向に隣接する他の底刃６Ｂとの周方向の間隔が、他の底刃６Ｂのエンドミル回転方向に隣接する底刃６との間隔より大きくされ、一部の底刃６Ａに連なる一部のコーナ刃７Ａが軸線回りになす凸曲線の曲率半径ＲＡは、少なくともエンドミル本体１の先端部内周側において、他の底刃６Ｂに連なる他のコーナ刃７Ａが軸線回りになす凸曲線の曲率半径ＲＢより大きくされている。【選択図】図３

Description

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、軸線回りの回転軌跡がエンドミル本体の先端外周側に凸となる凸曲線面をなすコーナ刃が形成されたラジアスエンドミルに関するものである。

このようなラジアスエンドミルとして、本発明の発明者は、特許文献１において、エンドミル本体の先端部に形成される複数の底刃の外周端に連なるように、軸線回りの回転軌跡が凸曲線状（凸曲面状）をなすコーナ刃が形成され、複数の底刃のうち一部の底刃はエンドミル本体先端の軸線近傍から延びる長底刃とされるとともに、この長底刃のエンドミル回転方向側に位置する底刃は長底刃よりも軸線から離れた位置から延びる短底刃とされ、軸線方向先端視において長底刃と短底刃のなす挟角が、短底刃とそのエンドミル回転方向側に位置する長底刃のなす挟角よりも小さくされたものを提案している。

このように構成されたラジアスエンドミルでは、短底刃が被削材に食い付いてから長底刃が食い付くまでの間隔を短くすることができ、切刃長が長くて多くの切屑が生成される長底刃と比較的少ない切屑が生成される短底刃とで、切屑の生成量や底刃が受ける抵抗の均一化を図って底刃の寿命およびエンドミル寿命の延長を図ることができる。また、長底刃と短底刃とで被削材に食い付く周期が異なるものとなるので、周期的な食い付きによってビビリ振動が励起されるのも防ぐことが期待できる。

特開２０１１−１７３２１０号公報

ところで、この特許文献１に記載されたラジアスエンドミルでは、上述のように長底刃によって生成された切屑の円滑な排出性を確保するため、コーナ刃の軸線方向後端側に連なる外周刃の位置では、上記軸線に直交する断面において、長底刃とそのエンドミル回転方向に位置する短底刃に連なる２つの外周刃と軸線とを結ぶ挟角が、短底刃とそのエンドミル回転方向に位置する長底刃に連なる２つの外周刃と軸線とを結ぶ挟角よりも大きくなるように、長底刃に連なるコーナ刃の捩れ角が短底刃に連なるコーナ刃の捩れ角よりも大きくされている。

しかしながら、そのような特許文献１に記載されたラジアスエンドミルでは、これらのコーナ刃の軸線回りの回転軌跡が一致していれば、コーナ刃の捩れに沿った切刃長は、長底刃に連なるコーナ刃よりも短底刃に連なるコーナ刃の方が短くなる。すなわち、ある程度の切り込みをもってコーナ刃が切削に使用される場合に、エンドミル回転方向側に隣接する長底刃に連なるコーナ刃との間隔が大きくて、より多くの切屑が生成される短底刃に連なるコーナ刃において切削面積が大きくなり、切削負荷も長底刃に連なるコーナ刃よりも大きくなってしまうため、この短底刃に連なるコーナ刃に欠損等の損傷が生じやすくなるおそれがあった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように周方向の間隔が異なる底刃を有するラジアスエンドミルにおいて、これらの底刃に連なるコーナ刃に作用する切削負荷の均一化を図ることにより、特定のコーナ刃に欠損等が生じ易くなるのを防ぐことが可能なラジアス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から後端側に延びる切屑排出溝が周方向に間隔をあけて複数条形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面のエンドミル本体先端側の辺稜部にはそれぞれ底刃が形成されるとともに、上記壁面のエンドミル本体先端外周側のコーナ部には、これらの底刃の外周端に連なり、上記軸線回り回転軌跡が上記エンドミル本体の先端外周側に凸となる凸曲面状をなすコーナ刃がそれぞれ形成されたラジアスエンドミルであって、上記底刃のうち一部の底刃は、この一部の底刃のエンドミル回転方向に隣接する他の底刃との周方向の間隔が、この他の底刃のエンドミル回転方向に隣接する底刃との周方向の間隔より大きくされているとともに、該一部の底刃の外周端に連なる一部の上記コーナ刃が上記軸線回りになす凸曲面の該軸線に沿った断面における凸曲線の曲率半径が、少なくとも該一部のコーナ刃の上記エンドミル本体先端内周側において、上記他の底刃の外周端に連なる他の上記コーナ刃が上記軸線回りになす凸曲面の該軸線に沿った断面における凸曲線の曲率半径よりも大きくされていることを特徴とする。

このように構成されたラジアスエンドミルにおいては、エンドミル回転方向に隣接する他の底刃との間隔が、この他の底刃とそのエンドミル回転方向に隣接する底刃との周方向の間隔より大きくされた一部の底刃に連なる一部のコーナ刃の少なくともエンドミル本体先端内周側における上記凸曲線の曲率半径が、上記他の底刃に連なる他のコーナ刃の上記凸曲線の曲率半径よりも大きくされており、すなわちエンドミル回転方向に隣接するコーナ刃との間隔が大きくなって切削面積が大きくなり、切削負荷も大きくなる上記一部のコーナ刃がなす凸曲線の曲率半径を、切削に使用されるエンドミル本体先端内周側において大きくして、長い切刃長を確保することができる。このため、各コーナ刃による切削面積および切屑の生成量を均一にして該コーナ刃に作用する切削負荷も一定とし、特に上記一部のコーナ刃に欠損等が生じ易くなるのを防ぐことができる。

ところで、このように上記一部のコーナ刃が軸線回りになす凸曲面の軸線に沿った断面における凸曲線の曲率半径を少なくともエンドミル本体先端内周側で他のコーナ刃よりも大きくした場合、これらのコーナ刃の回転軌跡の断面がなす凸曲線がともに一般的なラジアスエンドミルのように一定の曲率半径の凸円弧状であると、例えば他のコーナ刃を１／４凸円弧状としたときには、一部のコーナ刃の回転軌跡の断面における凸曲線は、底刃との交点、またはコーナ刃の後端側に連なる外周刃との交点、あるいはこれらの双方で、底刃や外周刃と角度をもって交差するように形成しなければならなくなる。このようなラジアスエンドミルでは、こうしてコーナ刃が角度をもって交差した交点に切削負荷による応力が集中して却って欠損等を招くおそれが生じる。

そこで、このような場合には、上記一部のコーナ刃が上記軸線回りになす凸曲面の該軸線に沿った断面における凸曲線の曲率半径を、上記エンドミル本体先端内周側において先端外周側よりも大きくして、この一部のコーナ刃がなす上記凸曲線を複合Ｒとすることにより、専ら切削に使用されるコーナ刃のエンドミル本体先端内周側では他のコーナ刃よりも曲率半径を大きくしつつ、先端外周側では後端側に連なる外周刃と滑らかに接するようにして、角度をもって交差した交点が形成されるのを避けることができる。

以上説明したように、本発明によれば、上述のように底刃の周方向の間隔が異なる大きさとされていても、これらの底刃に連なるコーナ刃による切削面積および切屑の生成量を均一化して切削負荷も一定とし、特定の切刃に欠損等の損傷が生じ易くなるのを防いで、長寿命のラジアスエンドミルを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す実施形態を軸線方向先端側から見た拡大正面図である。 図１に示す実施形態におけるコーナ刃の軸線回りの回転軌跡がなす凸曲面の該軸線に沿った断面における凸曲線を示す拡大図である。 図１に示す実施形態におけるエンドミル本体の送りに伴ったコーナ刃の軸線回りの回転軌跡がなす凸曲面の該軸線に沿った断面における凸曲線と切削面積を示す展開図である。

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って軸線Ｏを中心とした外形が概略円柱状に形成され、その後端部（図１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における下側部分）は切刃部３とされる。このようなラジアスエンドミルは、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に回転させられつつ、通常は該軸線Ｏに垂直な方向に送り出されて上記切刃部３により被削材に溝入れ加工や肩削り加工を施す。

切刃部３には、エンドミル本体１の先端から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの反対側に捩れる切屑排出溝４が周方向に間隔をあけて複数条（本実施形態では４条）形成されている。さらに、これらの切屑排出溝４の先端部には、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面を内周側に切り欠くようにして凹溝状のギャッシュ５がそれぞれ形成されており、これらのギャッシュ５のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の先端側辺稜部に、この壁面をすくい面としてエンドミル本体１の内周から外周側に向けて延びる底刃６が形成されている。

従って、本実施形態では、切屑排出溝４と同数の４枚の底刃６が形成されることになるが、これらの底刃６は、図２に示すようにエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃６との周方向の間隔が大きな一部の底刃６Ａと、この間隔が小さな他の底刃６Ｂとが交互に配設されるように形成されている。また、一部の底刃６Ａ同士と他の底刃６Ｂ同士では、そのエンドミル回転方向Ｔに隣接する底刃６Ｂ、６Ａとの間隔は等しくされ、すなわち本実施形態のエンドミル本体１は軸線Ｏ回りに１８０°回転対称形状とされている。

なお、これら一部の底刃６Ａと他の底刃６Ｂは、軸線Ｏ回りの回転軌跡においては互いに重なり合うように形成されており、本実施形態では図２に示すように軸線Ｏ方向先端視においてはエンドミル本体１先端部内周の軸線Ｏ近傍から該軸線Ｏを含む平面に沿って延び、また側面視においては外周側に向かうに従い凸曲線を描いて僅かに先端側に向かうように突出する中低形状とされていて、こうしてエンドミル本体１の外周側に向かうに従い突出する底刃６の先端側への突端が該底刃６の外周端とされる。ただし、各底刃６は軸線Ｏに垂直な１つの平面に沿って延びるように形成されていてもよい。

さらに、ギャッシュ５のエンドミル回転方向Ｔを向く上記壁面のエンドミル本体１先端外周側のコーナ部には、各底刃６（６Ａ、６Ｂ）の上記外周端において底刃６に連なり、エンドミル本体１の外周側に向かうに従い上記軸線Ｏ回りの回転軌跡において凸曲面を描きつつ後端側に延びるコーナ刃７がそれぞれ形成されている。そして、これらのコーナ刃７は、上記一部の底刃６Ａに連なる一部のコーナ刃７Ａが軸線Ｏ回りの回転軌跡においてなす凸曲面の該軸線Ｏに沿った断面における凸曲線の曲率半径が、上記他の底刃６Ｂに連なる他のコーナ刃７Ｂが軸線Ｏ回りの回転軌跡においてなす凸曲面の該軸線Ｏに沿った断面における凸曲線の曲率半径よりも、少なくともエンドミル本体１の先端部内周側において大きくなるように形成されている。

ここで、上記一部のコーナ刃７Ａは、その軸線Ｏ回りになす凸曲面の上記凸曲線の曲率半径がエンドミル本体１先端内周側において先端外周側よりも大きくなるように形成されており、例えば本実施形態では、先端内周側で大きな一定の半径ＲＡの円弧状とされるとともに、先端外周側ではこれよりも小さな一定の半径Ｒａで先端内周側の円弧に接する円弧状に形成されている。ただし、この一部のコーナ刃７Ａが軸線Ｏ回りになす凸曲面の上記凸曲線は、エンドミル本体１の先端内周側から外周側に向かうに従い曲率半径が連続的に小さくなるように形成されていてもよい。

一方、他のコーナ刃７Ｂは、その軸線Ｏ回りになす凸曲面の上記凸曲線が、本実施形態では一部のコーナ刃７Ａの先端内周側の半径ＲＡより小さく、先端外周側の半径Ｒａよりは大きな一定の半径ＲＢの円弧状とされている。ここで、図３に示すように軸線Ｏ回りの回転軌跡において他のコーナ刃７Ｂがなす凸曲面の上記凸曲線は一部のコーナ刃７Ａがなす上記凸曲線に対し、エンドミル本体１の先端外周側で交差して、その交点Ｐより内周側では僅かに先端側に突出するとともに交点Ｐより外周側ではエンドミル本体１の後端内周側に僅かに後退して延びている。この交点Ｐは、上記一部のコーナ刃７Ａの回転軌跡がなす凸曲面の上記凸曲線における半径ＲＡの円弧と半径Ｒａの円弧との接点上、またはこれよりもエンドミル本体１内周側の半径ＲＡの円弧上に位置している。

また、これらのコーナ刃７（７Ａ、７Ｂ）の後端には、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部に、この壁面をすくい面とする外周刃８が各コーナ刃７に連なるようにそれぞれ形成されている。これらの外周刃８は、軸線Ｏ回りの回転軌跡において軸線Ｏを中心とした１つの円筒面上に位置して各コーナ刃７の後端にそれぞれ接するように形成され、切屑排出溝４の捩れに合わせてエンドミル本体１の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔとは反対側に捩れるように形成されている。

このように構成されたラジアスエンドミルを上述のように工作機械に把持し、例えば底刃６の上記突端からの切り込み量ａｐを上記交点Ｐまでの範囲内として、エンドミル本体１を１回転当たりの送り量ｆで軸線Ｏに垂直な方向に送り出して切削加工を行ったとき、図２に示したように一部の底刃６Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する他の底刃６Ｂとが軸線Ｏを挟んでなす挟角をα（°）、他の底刃６Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する一部の底刃６Ａとが軸線Ｏを挟んでなす挟角をβ（°）とすると、図４に示す一部のコーナ刃７Ａと他方のコーナ刃７Ｂの切り込み量ａｐの位置における１刃当たりの送り量ｆＡ、ｆＢと、これら一部のコーナ刃７Ａがなす半径ＲＡの円弧の中心ＣＡと他のコーナ刃７Ｂがなす半径ＲＢの円弧の中心ＣＢの送り量ｆＡ’、ｆＢ’との関係は、以下の通りとなる。

また、一部のコーナ刃７Ａの上記中心ＣＡを通り軸線Ｏに平行な直線と、この一部のコーナ刃７Ａの中心ＣＡと一部のコーナ刃７Ａの切り込み量ａｐの位置とを結ぶ直線がなす挟角θＡ、および他の底刃６Ｂの上記中心ＣＢを通り軸線Ｏに平行な直線と、この他のコーナ刃７Ｂの中心ＣＢと他のコーナ刃７Ｂの切り込み量ａｐの位置とを結ぶ直線がなす挟角θＢは以下の通りとなり、上記送り量ｆＡ’、ｆＢ’はこれらの挟角θＡ、θＢを用いてさらに以下の通りとなる。

そして、図４に示した一部のコーナ刃７Ａによる１刃当たりの切削面積Ａと、他のコーナ刃７Ｂによる１刃当たりの切削面積Ｂは、以下の通りとなる。

ここで、ＲＡ＞ＲＢ、α＞βであるので、ＲＡ、ＲＢ、α、β、ｆ、ａｐをＡ≒Ｂ、望ましくはＡ＝Ｂとなるように設定することにより、一部のコーナ刃７Ａと他のコーナ刃７Ｂとで切屑の生成量を均一にすることができる。従って、これらのコーナ刃７Ａ、７Ｂに作用する切削負荷も略一定とすることができるので、一部のコーナ刃７Ａと他のコーナ刃７Ｂのうち特定のコーナ刃７に欠損等の損傷が生じ易くなるのを防ぐことができ、ラジアスエンドミル全体としての寿命の延長を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、これらのコーナ刃７のうちエンドミル本体１の先端内周側で上記凸曲線が大きな曲率半径（半径）ＲＡとされた一部のコーナ刃７Ａは、エンドミル本体１の先端外周側では他のコーナ刃７Ｂの上記凸曲線の曲率半径（半径）ＲＢよりも小さな曲率半径（半径）Ｒａの円弧状に形成されている。この点、例えば一部のコーナ刃７Ａがなす上記凸曲線がエンドミル本体１の先端内周側での半径ＲＡのまま外周側に延びていると、外周刃８とは角度をもって交差するようにならざるを得ず、この外周刃８との交点を超えた切り込み量で切削を行う場合に該交点に切削負荷による応力が集中して欠損等を生じるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、上述のようにエンドミル本体１先端内周側の上記凸曲線の曲率半径が大きな一部のコーナ刃７Ａが、その外周側では該凸曲線の曲率半径が小さくされた複合Ｒとされており、このように先端内周側での曲率半径を大きくしても一部のコーナ刃７Ａと外周刃８とを接するように滑らかに連結することができる。このため、これら一部のコーナ刃７Ａと外周刃８との間に角度をもって曲折する交点が形成されるのを防いで、応力の集中による欠損等を防止することが可能となる。

なお、本実施形態では、他のコーナ刃７Ｂは軸線Ｏ回りの回転軌跡においてなす凸曲面の軸線Ｏに沿った断面における凸曲線が一定の半径ＲＢの円弧状をなすように形成されているが、この他のコーナ刃７Ｂについても、必要があればエンドミル本体１の外周側で半径が小さくなる複合Ｒ状に形成してもよい。一方、逆に専ら切り込み量が上記交点Ｐまでの範囲の比較的小さな切削加工に用いられるラジアスエンドミルであれば、上記一部のコーナ刃７Ａにおいて、その全長に亙って上記凸曲線が大きな曲率半径とされて外周刃８と角度をもって交差していてもよい。

１ エンドミル本体
６ 底刃
６Ａ 一部の底刃
６Ｂ 他の底刃
７ コーナ刃
７Ａ 一部のコーナ刃
７Ｂ 他のコーナ刃
８ 外周刃
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向

Claims (2)

1. 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から後端側に延びる切屑排出溝が周方向に間隔をあけて複数条形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面のエンドミル本体先端側の辺稜部にはそれぞれ底刃が形成されるとともに、上記壁面のエンドミル本体先端外周側のコーナ部には、これらの底刃の外周端に連なり、上記軸線回り回転軌跡が上記エンドミル本体の先端外周側に凸となる凸曲線状をなすコーナ刃がそれぞれ形成されたラジアスエンドミルであって、上記底刃のうち一部の底刃は、この一部の底刃のエンドミル回転方向に隣接する他の底刃との周方向の間隔が、この他の底刃のエンドミル回転方向に隣接する底刃との周方向の間隔より大きくされているとともに、該一部の底刃の外周端に連なる一部の上記コーナ刃が上記軸線回りになす凸曲面の該軸線に沿った断面における凸曲線の曲率半径が、少なくとも該一部のコーナ刃の上記エンドミル本体先端内周側において、上記他の底刃の外周端に連なる他の上記コーナ刃が上記軸線回りになす凸曲面の該軸線に沿った断面における凸曲線の曲率半径よりも大きくされていることを特徴とするラジアスエンドミル。
2. 上記一部のコーナ刃が上記軸線回りになす凸曲面の該軸線に沿った断面における凸曲線の曲率半径は、上記エンドミル本体の先端内周側において先端外周側よりも大きくされていることを特徴とする請求項１に記載のラジアスエンドミル。

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