JP2019177467A - ラフィングエンドミル - Google Patents
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Abstract
【課題】外周刃が波状切刃とされたラフィングエンドミルにおいて、外周刃の先端部における欠損を抑制することが可能なラフィングエンドミルを提供する。【解決手段】エンドミル本体1の先端部外周に、軸線回りの回転軌跡においてエンドミル本体1の外周側に凸となる凸円弧状部W1と、内周側に凹となる凹円弧状部W2と、凸円弧状部W1と凹円弧状部W2を結ぶ傾斜直線状部W3を備えた波状切刃である外周刃6が形成され、波状切刃のピッチをP、凸円弧状部W1の最も外周側に凸となる頂点Eと凹円弧状部W2の最も内周側に凹となる底点Dとの半径方向の間隔である波状切刃の高さをH、凸円弧状部W1の半径をR1、凹円弧状部W2の半径をR2としたときに、次式(1)が満たされる。[数1]【選択図】図4
Description
本発明は、エンドミル本体の先端部外周に、先端側から後端側に向けて一定のピッチでエンドミル本体の径方向に凹凸する波状切刃である外周刃が形成されたラフィングエンドミルに関するものである。
このようなラフィングエンドミルとして、特許文献1には、工具本体の外周に複数のねじれた波形状の切れ刃を有する金属材料等の荒切削に用いるラフィングエンドミルにおいて、該波形状の山部のアール半径R1が工具外径の1/10以下であり、谷部のアールR2半径が山部のアール半径R1の0.4〜0.8倍であり、さらに該山部の頂点間のピッチPが山部のアール半径R1と谷部のアール半径R2の和の1.2〜1.8倍であるものが記載されている。
ところで、ラフィングエンドミルでは、外周刃によって生成される切屑を分断するために、エンドミル本体の周方向に隣接する外周刃同士で波状切刃の位相がエンドミル本体の軸線方向にずらされており、このため複数の外周刃の中には、該外周刃がなす波状切刃とエンドミル本体の先端に形成されて内周側から外周側に延びる底刃との交差角が鋭角となる外周刃が形成されることになり、外周刃の先端部においてエンドミル本体の強度を確保できずに欠損を生じるおそれがある。
そして、特に特許文献1に記載されたラフィングエンドミルでは、上記ピッチPが山部のアール半径R1と谷部のアール半径R2の和の1.42倍を越えると、上記軸線回りの回転軌跡において波状切刃が軸線方向後端側に延びる長さとエンドミル本体の内周側に延びる長さとが等しくなる軸線に垂直な平面と波状切刃との交差角が45°以下となる外周刃が形成されるおそれがあり、この平面に沿って底刃が形成されていると、外周刃の先端部における強度不足が大きくなって欠損が顕著となる。
本発明は、このような背景の下になされたもので、外周刃が波状切刃とされたラフィングエンドミルにおいて、外周刃の先端部における欠損を抑制することが可能なラフィング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、上記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上記エンドミル本体の内周側から外周側に延びる底刃が、上記壁面の外周側辺稜部には外周刃が形成され、上記外周刃は、上記軸線回りの回転軌跡において上記エンドミル本体の外周側に凸となる凸円弧状部と、上記エンドミル本体の内周側に凹となる凹円弧状部とが上記軸線方向に交互に配設されるとともに、これら凸円弧状部と凹円弧状部の端部に接して上記凸円弧状部と凹円弧状部を結ぶ傾斜直線状部を備えた一定のピッチで上記エンドミル本体の径方向に凹凸する波状切刃であり、周方向に隣接する上記外周刃同士で上記波状切刃の位相が上記軸線方向にずらされたラフィングエンドミルであって、上記軸線回りの回転軌跡において、上記波状切刃のピッチをP、上記凸円弧状部の最も上記エンドミル本体の外周側に凸となる頂点と上記凹円弧状部の最も上記エンドミル本体の内周側に凹となる底点との上記軸線に対する半径方向の間隔である上記波状切刃の高さをH、上記凸円弧状部の半径をR1、上記凹円弧状部の半径をR2としたときに、次式(1)が満たされることを特徴とする。
このようなラフィングエンドミルでは、上記軸線回りの回転軌跡における上記波状切刃の各部と軸線に垂直な平面との交差角は、軸線方向先端側の凸円弧状部からその後端側に隣接する凹円弧状部を結ぶ上記傾斜直線状部の位置で鋭角側において最も小さくなる。そこで、まずこのような傾斜直線状部が形成されずに、半径R1の凸円弧状部W1と半径R2の凹円弧状部W2とが接点Qにおいて直接接して結ばれている場合を図11により説明すると、軸線方向先端側(図11において左側)の凸円弧状部W1の最もエンドミル本体1の外周側(図11において上側)に凸となる頂点Eと接点Qとの軸線O方向の距離をbとし、この凸円弧状部W1の軸線方向後端側(図11において右側)に隣接する凹円弧状部W2の最もエンドミル本体1の内周側(図11において下側)に凹となる底点Dと接点Qとの軸線O方向の距離をaとし、さらに凸円弧状部W1の中心C1から頂点Eと接点Qとを通る2つの直線の挟角および凹円弧状部W2の中心C2から底点Dと接点Qとを通る2つの直線の挟角をθとしたとき、波状切刃のピッチPは次式(2)で表され、波状切刃の高さHは次式(3)で表され、従ってP−2×Hは次式(4)で表される。
この式(4)の結果より、挟角θ=45°のときにP−2Hは次式(5)で表される最大値となる。
言い換えれば式(1)が満たされる場合には挟角θは45°未満となる。接点Qにおける凸円弧状部W1と凹円弧状部W2の接線がエンドミル本体1の軸線に対してなす傾斜角は挟角θに等しいので、接点Qにおける波状切刃とエンドミル本体の軸線に垂直な平面との交差角は90°−θとなり、式(1)が満たされれば45°を上回る。そして、本発明のラフィングエンドミルでは、凸円弧状部と凹円弧状部とが傾斜直線状部によって結ばれているので、確実にこの式(1)を満たすことができる。
従って、このように式(1)が満たされることにより、上記構成のラフィングエンドミルによれば、波状切刃の軸線方向先端側の凸円弧状部からその後端側に隣接する凹円弧状部を結ぶ傾斜直線状部の位置でも、45°を上回る交差角をエンドミル本体の軸線に垂直な平面に対して波状切刃に与えることができ、この平面に沿って底刃が形成されていても、底刃のギャッシュを外周刃の先端部に達するように形成するなどの一般的手法によって外周刃の先端部における強度を確保することができ、欠損を抑えることが可能となる。
ここで、上記傾斜直線状部の該傾斜直線状部に沿った方向の長さLは0.05×P〜0.2×Pの範囲であることが望ましい。この傾斜直線状部の長さLが0.05×Pよりも短いと、傾斜直線状部によって凸円弧状部と凹円弧状部を結ぶことによる効果が十分に奏功されなくなるおそれがある一方、傾斜直線状部の長さLが0.2×Pよりも長いと、切削に使用される傾斜直線状部の範囲も長くなり、外周刃の耐摩耗性が損なわれるおそれがある。
また、上記外周刃と上記底刃とのコーナ部に、上記エンドミル本体の外周側に向かうに従い該エンドミル本体の後端側に延びる面取り部を形成することにより、この面取り部と外周刃の先端部の交差角をさらに大きく確保して一層確実に外周刃の先端部の欠損を抑制することができる。
以上説明したように、本発明によれば、外周刃が波状切刃とされたラフィングエンドミルにおいて、外周刃の先端部における強度を確保して欠損を抑制し、長期に亙って安定した切削加工を行うことが可能となる。
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を中心とした外形略円柱状に形成されており、その後端部(図1において右上部分、図3において上側部分)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において左下部分、図3において下側部分)は切刃部3とされている。このようなラフィングエンドミルは、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、通常は軸線Oに垂直な方向に送り出されて被削材に切削加工を施してゆく。
切刃部3の外周には、エンドミル本体1の先端から後端側に向けて延びる切屑排出溝4が形成されており、この切屑排出溝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は、この壁面をすくい面とするとともに該すくい面に交差する切刃部3の外周面を外周逃げ面5とする外周刃6が形成されている。本実施形態では、切刃部3に4条の切屑排出溝4が周方向に間隔をあけて形成され、従って外周刃6も4条が周方向に間隔をあけて形成されている。
また、各切屑排出溝4の先端部には、図3に示すように略V字の凹溝状をなすギャッシュ7が形成されており、これらのギャッシュ7のエンドミル回転方向Tを向く壁面の先端側辺稜部には、この壁面をすくい面とする底刃8がエンドミル本体1の内周側から外周側に延びるように形成されている。本実施形態のラフィングエンドミルは、この底刃8が外周刃6の先端部に角度をもって交差する方向に延びるスクエアタイプのラフィングエンドミルとされている。
なお、ギャッシュ7は、そのエンドミル回転方向Tを向く上記壁面の外周部が外周刃6の先端部に達して外周逃げ面5と交差するように延びている。また、底刃8には、エンドミル本体1の外周側から内周側に向かうに従いエンドミル本体1の後端側に向かって延びるように僅かな角度の中低角が与えられていてもよい。
ここで、本実施形態では、底刃8は、図2に示すように外周刃6の先端から軸線Oの近傍に延びる長い底刃(図2において上下に延びる底刃)8と軸線Oから離れた位置までに延びる短い底刃(図2において左右に延びる底刃)8とが周方向に等間隔に交互に形成されている。また、長い底刃8からそのエンドミル回転方向Tに隣接する短い底刃8までの間隔は、短い底刃8からそのエンドミル回転方向Tに隣接する長い底刃8までの間隔と異なっていてもよい。
各切屑排出溝4は、エンドミル本体1の先端から後端側に向かうに従い軸線O回りに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おり、従って各外周刃6も同様にエンドミル本体1の先端から後端側に向かうに従い軸線O回りにエンドミル回転方向Tとは反対側に捩れる螺旋状に形成されている。本実施形態では、4条の外周刃6がなす螺旋の捩れ角は互いに等しくなるように形成されているが、異なっていてもよい。
さらに、これらの外周刃6の上記外周逃げ面5は、エンドミル本体1の先端から後端側に向けて半径方向(エンドミル本体1の内外周)に凹凸するように形成されており、これに伴い外周刃6もエンドミル回転方向Tから見て図3に示すように、エンドミル本体1の軸線Oに対する半径方向に凹凸する波状切刃とされている。また、4条の外周刃6同士では、各外周刃6がなす波形の形状や大きさは互いに等しくされており、ただしこの波形の位相は、周方向に隣接する外周刃6同士で軸線O方向にずらされている。本実施形態においては、1つの外周刃6とそのエンドミル回転方向Tとは反対側に隣接する外周刃6との間で波形切刃の1ピッチの約1/4ずつ位相が順次軸線O方向にずらされている。
ここで、この外周刃6がなす波状切刃は、軸線O回りの回転軌跡において図4に示すように、エンドミル本体1の外周側(図4において上側)に凸となる凸円弧状部W1と、エンドミル本体1の内周側(図4において下側)に凹となる凹円弧状部W2とが軸線O方向に交互に配設されるとともに、これら凸円弧状部W1と凹円弧状部W2の端部に接して凸円弧状部W1と凹円弧状部W2とを結ぶ所定の長さLを有する傾斜直線状部W3を備えた形状とされており、このような波状切刃が一定のピッチPでエンドミル本体1の径方向に凹凸している。なお、この波状切刃は、凸円弧状部W1の中心C1と凸円弧状部W1の最もエンドミル本体1の外周側に凸となる頂点Eとを結ぶ直線、および凹円弧状部W2の中心C2と凹円弧状部W2の最もエンドミル本体1の内周側に凹となる底点Dとを結ぶ直線に関して、それぞれ対称形状である。
そして、軸線O回りの回転軌跡において、この波状切刃のピッチをPとし、凸円弧状部W1の最もエンドミル本体1の外周側に凸となる頂点Eと凹円弧状部W2の最もエンドミル本体1の内周側に凹となる底点Dとの軸線Oに対する半径方向の間隔である波状切刃の高さをHとし、凸円弧状部W1の半径をR1とし、凹円弧状部W2の半径をR2としたときに、本実施形態のラフィングエンドミルでは上述した次式(1)が満たされるようにされている。
従って、このように構成されたラフィングエンドミルでは、上述した図11の説明と、式(2)〜(5)の結果と、さらに凸円弧状部W1と凹円弧状部W2とが傾斜直線状部W3によって結ばれていることとに基づき、波状切刃の軸線O方向先端側(図4において左側)の凸円弧状部W1からその後端側(図4において右側)に隣接する凹円弧状部W2を結ぶ傾斜直線状部W3の位置でも、軸線O回りの回転軌跡において波状切刃が軸線O方向後端側に延びる長さとエンドミル本体1の内周側に延びる長さとが等しくなる45°を上回る交差角をエンドミル本体1の軸線Oに垂直な平面に対して波状切刃に確実に与えることができる。
このため、この平面に沿って底刃8が形成されていて、上記平面との交差角が小さくなる傾斜直線状部W3で底刃8と先端において交差する外周刃6が形成されていても、上述のように底刃8のギャッシュ7のエンドミル回転方向Tを向く壁面の外周部を外周刃6の先端部に達するように形成することなどによって外周刃6の先端部における強度を確保することができる。このため、上記構成のラフィングエンドミルによれば、外周刃6の先端部における欠損を抑制することができ、長期に亙って安定した切削加工を行うことが可能となる。
ここで、上記傾斜直線状部W3の傾斜直線状部W3に沿った方向の長さLは0.05×P〜0.2×Pの範囲であることが望ましい。この傾斜直線状部W3の長さLが0.05×Pよりも短いと、傾斜直線状部W3によって凸円弧状部W1と凹円弧状部W2を結ぶことによる効果が十分に奏功されなくなるおそれがある一方、傾斜直線状部W3の長さLが0.2×Pよりも長いと、切削に使用される傾斜直線状部W3の範囲も長くなり、外周刃6の耐摩耗性が損なわれるおそれがある。
また、上記外周刃6と上記底刃8とが交差する部分であるコーナ部に、上記エンドミル本体1の外周側に向かうに従い後端側に延びる面取り部を形成してもよい。このような面取り部を形成することにより、この面取り部と外周刃6の先端部の交差角をより大きく確保して一層確実に外周刃の先端部の欠損を抑制することができる。なお、このような面取り部としては、上記コーナ部をエンドミル本体1の外周側に向かうに従い後端側に延びる平面で切り欠いたC面取り部でもよく、また上記コーナ部を凸曲面で切り欠いたR面取り部でもよい。
次に、本発明の実施例を挙げて、本発明の効果について実証する。本実施例では、上記実施形態に基づいて、外周刃6の直径(凸円弧状部W1の頂点Eが軸線O回りになす円の直径)が10mmのラフィングエンドミルを製造し、SUS304よりなる被削材に、回転速度1900min−1(60m/min)、送り速度400mm/min(一刃当たりの送り量0.053mm)、切り込み量ae5mm、ap10mm、突き出し量35mmの切削条件で、縦型マシニングセンタにより湿式のダウンカット切削で切削加工を行い、このときの切削長10m、20m、および25mにおける外周刃6の先端部の状態を撮影した。
なお、この実施例のラフィングエンドミルにおける波状切刃のピッチPは1.5mm、波状切刃の高さHは0.3mm、凸円弧状部W1の半径R1は0.75mm、凹円弧状部W2の半径R2は0.27mm、傾斜直線状部W3の傾斜直線状部W3に沿った長さLは0.20mmであり、4条の外周刃6のうち底刃8との交差角が最も小さいものの交差角は55°であった。
また、この実施例の変形例として、上述のように外周刃6と底刃8とのコーナ部に、このコーナ部をエンドミル本体1の外周側に向かうに従い後端側に延びる平面で切り欠いたC面取り部を形成したものも製造し、実施例と同様の切削条件で切削加工を行い、このときの切削長10m、20m、および25mにおける外周刃6の先端部の状態を撮影した。なお、この変形例のC面取り部以外のエンドミル本体1の形状、寸法は実施例と同じである。この結果を、切削長の順に、実施例については図5〜7に、変形例については図8〜図10に示す。
まず、図5〜7の結果より、実施例のラフィングエンドミルでは、切削長20mまでは外周刃6の先端部に欠損は認められず、切削長25mに達したところで欠損が発生して切削加工を中止した。このことから、本発明によれば、ギャッシュ7のエンドミル回転方向Tを向く壁面を外周刃6の先端部に達するように形成するだけでも、十分な欠損抑制効果が得られていることが分かる。
また、図8〜図10の結果より、変形例のラフィングエンドミルでは、切削長25mでも外周刃6の先端部に欠損は認められなかったことが分かる。このことは、外周刃6と底刃8のコーナ部に面取り部を形成することにより、一層確実に外周刃6の先端部における欠損を防止することができることが分かる。
1 エンドミル本体
3 切刃部
4 切屑排出溝
6 外周刃
7 ギャッシュ
8 底刃
O エンドミル本体1の軸線
T エンドミル回転方向
W1 凸円弧状部
E 凸円弧状部W1の最もエンドミル本体1の外周側に凸となる頂点
W2 凹円弧状部
D 凹円弧状部W2の最もエンドミル本体1の内周側に凹となる底点
W3 傾斜直線状部
R1 凸円弧状部W1の半径
R2 凹円弧状部W2の半径
P 波状切刃のピッチ
H 波状切刃の高さ
L 傾斜直線状部W3の傾斜直線状部W3に沿った方向の長さ
3 切刃部
4 切屑排出溝
6 外周刃
7 ギャッシュ
8 底刃
O エンドミル本体1の軸線
T エンドミル回転方向
W1 凸円弧状部
E 凸円弧状部W1の最もエンドミル本体1の外周側に凸となる頂点
W2 凹円弧状部
D 凹円弧状部W2の最もエンドミル本体1の内周側に凹となる底点
W3 傾斜直線状部
R1 凸円弧状部W1の半径
R2 凹円弧状部W2の半径
P 波状切刃のピッチ
H 波状切刃の高さ
L 傾斜直線状部W3の傾斜直線状部W3に沿った方向の長さ
Claims (3)
- 軸線回りに回転さ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、上記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上記エンドミル本体の内周側から外周側に延びる底刃が、上記壁面の外周側辺稜部には外周刃が形成され、
上記外周刃は、上記軸線回りの回転軌跡において上記エンドミル本体の外周側に凸となる凸円弧状部と、上記エンドミル本体の内周側に凹となる凹円弧状部とが上記軸線方向に交互に配設されるとともに、これら凸円弧状部と凹円弧状部の端部に接して上記凸円弧状部と凹円弧状部を結ぶ傾斜直線状部を備えた一定のピッチで上記エンドミル本体の径方向に凹凸する波状切刃であり、
周方向に隣接する上記外周刃同士で上記波状切刃の位相が上記軸線方向にずらされたラフィングエンドミルであって、
上記軸線回りの回転軌跡において、上記波状切刃のピッチをP、上記凸円弧状部の最も上記エンドミル本体の外周側に凸となる頂点と上記凹円弧状部の最も上記エンドミル本体の内周側に凹となる底点との上記軸線に対する半径方向の間隔である上記波状切刃の高さをH、上記凸円弧状部の半径をR1、上記凹円弧状部の半径をR2としたときに、次式(1)が満たされることを特徴とするラフィングエンドミル。
- 上記傾斜直線状部の該傾斜直線状部に沿った方向の長さLが0.05×P〜0.2×Pの範囲であることを特徴とする請求項1に記載のラフィングエンドミル。
- 上記外周刃と上記底刃とのコーナ部には、上記エンドミル本体の外周側に向かうに従い該エンドミル本体の後端側に延びる面取り部が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のラフィングエンドミル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018069894A JP2019177467A (ja) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | ラフィングエンドミル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018069894A JP2019177467A (ja) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | ラフィングエンドミル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019177467A true JP2019177467A (ja) | 2019-10-17 |
Family
ID=68277125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018069894A Pending JP2019177467A (ja) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | ラフィングエンドミル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019177467A (ja) |
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2018
- 2018-03-30 JP JP2018069894A patent/JP2019177467A/ja active Pending
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