JP2018027595A - バリ抑制エンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】エンドミルによる切削加工を行う際に、バリの発生の抑制が可能なエンドミルであって、加工コストが低廉なエンドミルを供給すること。【解決手段】エンドミルであって、外周刃すくい面が、外周刃のねじれ角によるらせん形状の接線方向と垂直な断面において、真の円弧状とすること、更に、外周刃のねじれ角によるらせん形状の接線方向と平行な方向に回転軸を有し、すくい面断面の円弧形状と同一の外径を有する円柱形の研削用砥石を用いた加工方法によって外周刃すくい面を形成すること。【選択図】図１

Description

本発明は、素材の切削加工を行うエンドミルに関し、特にバリの発生を抑制できるエンドミルに関する。

エンドミルによる切削加工は幅広く用いられており、被削材としては、通常の鉄鋼材料やアルミニウム・銅などの非鉄金属材料、更には、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ハニカム材などを含む難削性の材料など、あらゆる素材が対象となっている。

いずれの被削材においても、切削加工時のバリの発生が大きな問題となっている。バリが発生すると、製品の仕上がりを損なうことになるため、後加工で人手によりバリを除去するなどの作業が必要となり、加工コストの増大を招いていた。

ここで、特許文献１には、エンドミルであって、外周刃について、軸直角断面で見た外周すくい面が２つのすくい角からなることで、切りくず接触長さを小さくして切りくず詰まりを起こさずに切削抵抗を軽減する技術思想が開示されている。但し、バリの発生を抑制することについての言及はない。

なお、特許文献１に記載された従来例として、直角断面で見た外周すくい面形状が、２つのすくい角を有せずに、１つのフォーム・曲線により形成されている場合は切りくず接触長さが長くなり、切削抵抗が大きくなるとも述べている。

しかしながら、外周すくい面形状を２つに分割することは、すくい面形成にかかる作業量が多くなり、そのために費用が過大となり、かつ、十分な精度が得られない恐れがあるという問題点があった。

ここで、特許文献２には、上記従来例に相当する１つのフォーム・曲線で外周すくい面を形成する技術思想が開示されている。すなわち、エンドミルの軸線方向と、ほぼねじれの位置の関係にある回転軸を有する、比較的大きな径の研削用砥石を用いてすくい面を加工する方法であるが、この方法によると、砥石と外周刃部分の干渉によって、外周刃のすくい面の断面形状を真の円弧状にすることが困難であるという問題点があった。

一方、発明者らは、先に特許文献３に記載したように、エンドミルの外周刃のねじれ角によるらせん形状の接線方向と平行な方向に回転軸を有し、すくい面断面の円弧形状と同一の外径を有する円柱形の研削用砥石を用いてすくい面を加工する製造方法を発明した。これによると、すくい面を外周刃のねじれ角によるらせん形状の接線方向と垂直な断面において、真に円弧状に形成することができる。

特開２００５−２９７１０８号公報 特開平２−２１２０５５号公報 特許第５５４０１６７号公報

解決しようとする問題点は、エンドミルによる切削加工を行う際に、バリの発生の抑制が可能なエンドミルであって、加工コストが低廉なエンドミルを供給することが難しい点である。

本発明は、上記課題を解決するために、エンドミルであって、外周刃すくい面が、外周刃のねじれ角によるらせん形状の接線方向と垂直な断面において、真の円弧状であることを特徴とする。

発明者らは、外周刃すくい面の該断面が真の円弧状であることが、切りくずの排出もスムーズで、切削抵抗が小さく、更に、バリの発生を大幅に抑制することができることを発見した。これにより、バリ取りなどの後加工を不要又は最小限とすることができる。

更に、本発明のエンドミルは、特許文献３にあるように、外周刃のねじれ角によるらせん形状の接線方向と平行な方向に回転軸を有し、すくい面断面の円弧形状と同一の外径を有する円柱形の研削用砥石を用いた加工方法によって外周刃すくい面を形成したことを特徴としてもよい。

これによれば、特許文献２に記載された方法などの他の方法では達成できない、断面が真の円弧状のすくい面が実現できる。

更に、断面が真の円弧状である外周刃すくい面のすくい角が５度以上４０度以下であることを特徴としてもよい。

これによれば、従来、ＣＦＲＰや非鉄金属などの被削材の切削に適したすくい角４０度より大きなエンドミルと併せて、鉄鋼材料などの切削の際に、バリの発生を抑える効果が高いエンドミルを実現することができる。

なお、この場合のすくい角としては１０度から２５度程度が更に好ましく、その中でもすくい角１５度から２０度が最も好適である。

本発明のエンドミルでは、外周刃のすくい面断面を真の円弧状とすることで、鋭利な切れ刃とし、かつ、切りくずの排出をスムーズにすることができ、バリの発生を抑制できるという利点がある。

本発明の一実施形態のエンドミルの斜視図である。 本発明の一実施形態のエンドミルの平面図である。 本発明の一実施形態のエンドミルの断面の説明図である。 本発明の一実施形態のエンドミルの製造方法の説明の斜視図である。 本発明の一実施形態のエンドミルの製造方法の説明の断面図である。

本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態のエンドミル１の斜視図、図２は同じくエンドミル１の平面図であり、外周刃１１、底刃１５、シャンク１９を有している。

エンドミル１の材質は、炭化タングステン（ＷＣ）を含む超硬合金や高速度工具鋼であり、外周刃１１は、エンドミル１の回転軸を中心とする外周部分に、シャンクから先端方向を見て右側に４本形成される。また、それぞれの刃が、エンドミル１の回転軸に対し、シャンクからエンドミル先端方向を見て右方向にねじれ角を有している。ねじれ角の大きさは、３７度程度とする。

底刃１５については、従来より周知のエンドミルと同様の形状であればよい。

シャンク１９は、円柱形で、エンドミル１をフライス盤などの装置に固着するための部分である。形状は円柱形に限らず、装置と確実に固着するように、円錐（テーパー）状や種々の切り欠き、突起が設けられていてもよい。

図３は、エンドミル１のＡ−Ａ断面を示しており、ここで、外周刃１１の、エンドミル１の回転軸に垂直な断面形状は、ほぼ円弧状に形成されたすくい面１２を有し、そのすくい角１３、すなわち、外周刃１１の切刃先端とエンドミル１の回転中心を結ぶ直線と、外周刃１１の切刃先端でのすくい面１２の接線とのなす角を、２０度程度とした。ここで、厳密には外周刃１１のねじれ角によるらせん形状の接線方向と垂直な断面において、すくい面１２は、真に円弧状に形成されている。

この構成によるエンドミル１の動作について説明する。エンドミル１は図示しないフライス盤などの装置によって駆動され、シャンクから先端方向を見て右方向に回転する。この状態で、被削材をエンドミル１の軸線方向と直交する方向に送ることにより、被削材をその端面から平面方向に切削加工する場合を想定する。すなわち、エンドミル１の回転により、外周刃１１が被削材の側面を、底刃１５が被削材の表面を、同時に切削加工していくものとする。

なお、外周刃すくい角１３については、鉄鋼系の被削材の場合には、図示するように、２０度程度としたが、これに限定されず、５度以上４０度以下であればよく、更に好ましくは、１０度から２５度程度、より更に好ましくは１５度から２０度であればよい。また、ＣＦＲＰなどの難削材やアルミ・銅などの非鉄金属の被削材の場合は、すくい角１３を、４０度を超え５５度までの範囲とすることが望ましい。

同様に、エンドミルのねじれ角について、一実施形態でも、第２の実施形態でも、右方向に３７度程度としたが、この方向、数字には限定されない。ねじれ角については、更に大きなねじれ角でもよく、その場合は送り速度を上げられるなどの利点がある。一方、更に小さなねじれ角でもよく、その場合は、びびり振動の発生が抑えられるなどの利点がある。

また、エンドミルの刃数についても、４刃、２刃以外にも、１刃、３刃、５刃以上でもよく、それぞれ、用途に応じて適宜使用することができる。

更に、本発明のエンドミルの外周刃に、ニック（切り欠き）やＶ溝を追加してもよい。それにより、切削加工性（被削材への食い付き）や切り屑排出性が改良されることもある。

次に、本発明の一実施形態のエンドミルの製造方法を、図を用いて説明する。図４及び図５はエンドミルの製造方法を示す説明図である。ここでは、本発明の一実施形態である４刃のエンドミル１の外周刃１１について、外周刃１１のねじれ角によるらせん形状の接線方向と垂直な断面において、すくい面１２を真に円弧状に形成したエンドミル１の製造方法に関し、エンドミル１の外周刃１１のねじれ角によるらせん形状の接線方向と平行の方向の回転軸３１を有し、軸の先端部にすくい面断面の円弧形状と同一の外径を有する円柱形の研削用砥石３０を用いて、すくい面を加工する製造方法である。

研削用砥石３０は、ダイヤモンドの砥粒を電着によって軸先端部に固着させた、ダイヤモンド電着砥石が研削性能の点で好ましいが、それに限定されず、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）電着砥石や、それ以外の砥石を用いることもできる。

ここで、図４に示すように、回転軸３１は、砥石主軸のコレット３２及びホルダー３３に保持されており、研削用砥石３０は、その回転軸３１の先端部分に一体として形成されている。一方、エンドミル１は、ヘリカル装置のチャック３４及びホルダー３５に保持されている。

また、図５に模式的に示すように、円柱形の研削用砥石３０の外周は、すくい面１２に内接するようになっている。

この状態で、砥石主軸により、コレット３２、ホルダー３３を介して、回転軸３１と研削用砥石３０を回転させる。一方、ヘリカル装置により、エンドミル１を、適切に回転しつつ、研削用砥石３０の方向、すなわち図１１の図中で左方向へ進行させることによって、研削用砥石３０の外周部分が、外周刃１１のねじれに沿って、どの断面においても円弧状のすくい面１２を形成することができる。

このエンドミル製造方法は、エンドミル加工の最初から用いることもできるが、従来の方法で概略の形状を形成したあと、仕上げ段階で用いることもできる。また、エンドミルを最初に製造する場合のほか、再研磨をする場合にも用いられる。

また、この製造方法は、エンドミルの刃数４刃以外にも、１刃、２刃、３刃、５刃以上であっても適用可能である。 なお、底刃１５については、従来の加工方法によって加工することができるので、その説明は省略する。

なお、本発明のエンドミルについては、この製造方法が、簡便で正確に加工ができることから好ましいが、この製造方法に限定したものではなく、周知の製造方法を単独で、または組み合わせて使用することで製造することも可能であり、それらも本発明のエンドミルには含まれるものとする。

１ エンドミル
１１ 外周刃
１２ すくい面
１３ すくい角
１５ 底刃
１９ シャンク
３０ 研削用砥石
３１ 研削用砥石回転軸

Claims (3)

1. 外周刃すくい面が、外周刃のねじれ角によるらせん形状の接線方向と垂直な断面において、真の円弧状であることを特徴とするバリ抑制エンドミル。
2. 前記外周刃のねじれ角によるらせん形状の接線方向と平行な方向に回転軸を有し、前記すくい面断面の円弧形状と同一の外径を有する円柱形の研削用砥石を用いた加工方法によって前記外周刃すくい面を形成したことを特徴とする請求項１に記載のバリ抑制エンドミル。
3. 前記外周刃すくい面のすくい角が、５度以上４０度以下であることを特徴とする請求項１に記載のバリ抑制エンドミル。
   
   

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