JP2019214110A - エンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】材料を高速で切削加工することができ、摩耗が発生し難く、耐久性及び長寿命性に優れたエンドミルを提供する。【解決手段】本体部１１の先側端部に、本体部１１の軸心１３から外周端まで放射状に形成されたｎ（＝２〜５）本の切粉排出溝１４を有し、ｎ枚の切れ刃１５はそれぞれｎ本の切粉排出溝１４によって円周方向にｎ等分されたそれぞれの領域に形成され、各切れ刃１５の刃先１６は、本体部１１の軸心１３側で各切粉排出溝１４に接し、本体部１１の先側に向かって凸となるように本体部１１の軸心１３側から外周方向に向かって円弧状に湾曲して形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、各種材料の切削加工に用いられ、特に加工対象の底面の粗加工に好適なエンドミルに関する。

従来、材料の切削加工には、種々のエンドミルが使用されている。このエンドミルの１つとして、工具先端（底部）の切れ刃の外周部（コーナー部分）がアール形状（円弧状）に形成されたラジアスエンドミルが知られている。
例えば、特許文献１には、切屑の排出性能を向上させて切削詰まりを抑制し、加工能率を高めるために、切れ刃の形状を工夫したラジアスエンドミルが記載されている。

特開２００８−３６７２２号公報

しかしながら、特許文献１を初めとする従来のラジアスエンドミルは、切れ刃の先端に加わる負荷により、切れ刃の周囲（コーナー部分）から摩耗や欠けが発生し易く、耐久性に欠けるという問題がある。また、加工時間を短縮するために高速での加工が要求されるが、加工の高速化に伴って工具寿命が低下し易くなると共に、騒音が大きくなるという問題もある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、材料を高速で切削加工することができ、摩耗が発生し難く、耐久性及び長寿命性に優れたエンドミルを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るエンドミルは、本体部の先側にｎ（＝２〜５）枚の切れ刃を有するエンドミルにおいて、
前記本体部の先側端部に、該本体部の軸心から外周端まで放射状に形成されたｎ本の切粉排出溝を有し、前記各切れ刃は、ｎ本の前記切粉排出溝によって円周方向にｎ等分されたそれぞれの領域に形成され、前記各切れ刃の刃先は、前記本体部の軸心側で前記各切粉排出溝に接し、前記本体部の先側に向かって凸となるように前記本体部の軸心側から外周方向に向かって円弧状に湾曲して形成されている。

本発明に係るエンドミルにおいて、前記各刃先の頂部は、前記本体部の軸心を中心とし、前記本体部の直径の０．３〜０．８倍（より好ましくは０．４〜０．７倍）の直径を有する同一円周上に位置することが好ましい。
ここで、各刃先の頂部が配置される円の直径が、本体部の直径の０．４倍よりも小さくなるか、０．７倍より大きくなるにつれ、刃先に加わる負荷が分散し難くなる傾向があり、０．３倍よりも小さくなるか、０．８倍より大きくなると、切れ刃が本体部の軸心側又は外周側に偏って形成され、切削力が低下し易くなり、刃先の欠けや摩耗が発生し易くなる。

本発明に係るエンドミルにおいて、前記切粉排出溝の幅は、前記本体部の直径の０．１〜０．２倍の範囲にあることが好ましい。
ここで、切粉排出溝の幅が、本体部の直径の０．１倍よりも小さくなるにつれ、切粉の排出性が低下して目詰まりが発生し易くなり、０．２倍より大きくなるにつれ、切れ刃が形成される領域が減少して切削力が低下し、刃先の頂部が本体部の外周側に近付いて刃先の耐久性も低下し易くなる。

本発明に係るエンドミルにおいて、前記切粉排出溝は、前記本体部の軸心の先側から該本体部の外周端の基側に向かって傾斜していることが好ましい。

本発明に係るエンドミルにおいて、前記ｎは４であることが好ましい。

本発明に係るエンドミルは、ｎ（＝２〜５）枚の各切れ刃の刃先が、本体部の先側に向かって凸となるように本体部の軸心側から外周方向に向かって円弧状に湾曲して形成されているので、切削時に刃先の先端（頂部）に加わる力が、円弧状の刃先（切れ刃の外周）に沿って分散し易く、刃先の摩耗、欠け及び変形を著しく低減して寿命を延ばすことができ、切削力を大きくして、加工速度を高速化することができる。また、本体部の軸心から外周端までｎ本の切粉排出溝が放射状に形成されており、各切れ刃の刃先が本体部の軸心側で各切粉排出溝に接しているので、切削時に発生する切粉を切粉排出溝によって本体部の外周に確実に排出することができ、加工の効率性に優れる。

本発明において、各刃先の頂部が、本体部の軸心を中心とし、本体部の直径の０．３〜０．８倍（より好ましくは０．４〜０．７倍）の直径を有する同一円周上に位置する場合、各刃先の頂部が、加工時に、本体部の外周端よりも軸心側で加工対象と接触するので、切れ刃（刃先）に加わる負荷（モーメント）を低減することができ、耐摩耗性及び耐久性を向上させ、加工効率を高めることができる。

本発明において、切粉排出溝の幅が、本体部の直径の０．１〜０．２倍の範囲にある場合、加工時の切粉の排出性を向上させて、加工速度を高めることができる。

本発明において、切粉排出溝が、本体部の軸心の先側から本体部の外周端の基側に向かって傾斜している場合、加工時に発生する切粉をスムーズに本体部の外周側に排出することができ、切削詰まりの発生を効果的に防ぐことができる。

本発明において、切れ刃が４枚である場合、切れ刃の形状を四分円に近付けることができ、加工速度を維持しながら切れ刃全体の面積を拡大して耐久性を高めることができる。

本発明の一実施の形態に係るエンドミルの平面図である。 同エンドミルの正面図である。 図２の状態から同エンドミルを軸心を中心に４５度回転させた状態の正面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
以下、図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態に係るエンドミル１０について説明する。
エンドミル１０は、例えば、高硬度材料、難削材料（ねばりが強く硬い材料）、繊維強化プラスチック（特に、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ））等の各種材料（切削対象又は加工対象ともいう）の切削加工に用いられ、特に加工対象の底面の粗加工に好適に用いられる。このエンドミル１０は、図１〜図３に示すように、円柱状の本体部１１と、本体部１１の基側に軸心を一致させて一体的に形成された本体部１１より直径の大きなシャンク部１２とを有している。なお、このエンドミル１０のように、本体部１１とシャンク部１２を一体構造とする代わりに、例えば、異なる材質の本体部とシャンク部を摩擦溶接等により接合することや、本体部をシャンク部にろう付けすることもできるし、シャンク部に対して本体部を交換（着脱）可能な構造とすることもできる。
エンドミル１０を構成する材料（材質）は、例えば、超硬合金や高速度鋼（ハイスともいう）等の硬質材料であるが、これらの材質に限定されるものではなく、切削対象となる材料の材質により適宜選択できる。なお、前記したように、本体部とシャンク部とを別々に製造する場合は、少なくとも本体部を上記材料で構成する。

エンドミル１０は、図１〜図３に示すように、本体部１１の先側端部に、本体部１１の軸心１３から外周端まで放射状に形成された４本の切粉排出溝１４を有している。この切粉排出溝１４は底部１４ａと傾斜部１４ｂを有しており、軸心１３の先側から本体部１１の外周端の基側に向かって傾斜することにより切粉の排出性を向上させている。なお、切粉排出溝１４の幅は、図１において底部１４ａ及び傾斜部１４ｂのそれぞれの水平方向の幅を合計したもの（平面視寸法）であり、本体部１１の直径の０．１〜０．２倍の範囲とすることが好ましいが、これに限定されるものではなく適宜選択できる。
本体部１１の先側端部は、４本の切粉排出溝１４によって円周方向に４等分されており、４等分されたそれぞれの領域に切れ刃１５が形成されている。各切れ刃１５の周縁に形成される刃先１６は、図１に示すように、本体部１１の軸心１３側で各切粉排出溝１４に接しており、図１〜図３に示すように、本体部１１の軸心１３側から外周方向に向かって円弧状に湾曲して形成されている。各切れ刃１５の刃先１６が本体部１１の軸心１３側で各切粉排出溝１４に接していることにより、切粉を切粉排出溝１４によって本体部１１の外周に確実に排出できる。

また、各刃先１６（各切れ刃１５）は、図２、図３に示すように、本体部１１の先側に向かって凸となっており、切れ刃１５全体が軸心１３に対して傾斜している。そして、図２、図３に示すように、各刃先１６は円周方向の途中に、本体部１１の最も先側に位置する頂部１７を有している。各頂部１７は、図１に示すように、本体部１１の軸心１３を中心とする同一円周上に配置される。このとき、各頂部１７が配置される円の直径は、本体部１１の直径の０．３〜０．８倍（より好ましくは０．４〜０．７倍）とすることが好ましいが、これに限定されるものではなく適宜選択できる。各切れ刃１５の刃先１６が、本体部１１の先側に向かって凸となるように本体部１１の軸心１３側から外周方向に向かって円弧状に湾曲して形成されているので、切削時に刃先１６の先端（頂部１７）に加わる力が、円弧状の刃先１６（切れ刃１５の外周）に沿って分散し易く、刃先１６の摩耗及び欠けが著しく低減し、工具寿命を飛躍的に延ばすことができる。また、切削力も大きくなり、加工速度を高速化することが可能で、静音性にも優れる。
エンドミル１０による加工時に、各刃先１６の頂部１７が、本体部１１の外周端よりも軸心１３側で加工対象と接触するので、切れ刃１５（刃先１６）に加わる負荷（モーメント）が低減し、耐摩耗性及び耐久性が向上して、加工効率を高めることができる。

このエンドミル１０は、特に加工対象の底面の加工（粗加工）に好適に用いられるが、図２、図３に示すように、本体部１１の外周部に螺旋状に配置された４本の外周刃２０を備えている。各外周刃２０は、各切れ刃１５（各刃先１６）の延長線上に形成されており、各切れ刃１５と各外周刃２０の間は滑らかに螺旋状に接続されている。また、各外周刃２０は、シャンク部１２側（本体部１１の基側）から見て、刃先が右側にある右刃であり、ねじれの向きは右ねじれである。外周刃２０と外周刃２０の間には、螺旋状に溝２１が形成されており、各溝２１は、本体部１１の先側の外周側で切粉排出溝１４と連通している。
本実施の形態では、各切れ刃１５は、図１に示すように、本体部１１の先側から見て、本体部１１の軸心１３側から外周方向に向かって右回りの円弧状に形成されているので、エンドミル１０の使用に当たっては、シャンク部１２側から見て、エンドミル１０を右回転させる。なお、切れ刃は、本体部１１の先側から見て、本体部１１の軸心１３側から外周方向に向かって左回りの円弧状に形成することもでき、その場合は、シャンク部１２側から見て、エンドミル１０を左回転させて使用する。このとき、各外周刃は、シャンク部１２側（本体部１１の基側）から見て、刃先が左側にある左刃となり、ねじれの向きも左ねじれとなる。
また、本実施の形態では、切れ刃１５を４枚としたが、切れ刃の枚数ｎはこれに限定されるものではなく、本体部１１の直径、加工対象の材質（硬さ）、加工量等に応じて、２〜５枚の範囲で適宜選択することができる。そして、切れ刃の数に合わせて切粉排出溝、外周刃及び溝の数も増減する。
なお、エンドミル１０（本体部１１）の外径（回転時の本体部１１の直径）は、エンドミルの使用用途によって種々変更できるため、特に限定されるものではないが、例えば、０．５〜５０ｍｍ程度である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。

１０：エンドミル、１１：本体部、１２：シャンク部、１３：軸心、１４：切粉排出溝、１４ａ：底部、１４ｂ：傾斜部、１５：切れ刃、１６：刃先、１７：頂部、２０：外周刃、２１：溝

Claims (5)

1. 本体部の先側にｎ（＝２〜５）枚の切れ刃を有するエンドミルにおいて、
   前記本体部の先側端部に、該本体部の軸心から外周端まで放射状に形成されたｎ本の切粉排出溝を有し、前記各切れ刃は、ｎ本の前記切粉排出溝によって円周方向にｎ等分されたそれぞれの領域に形成され、前記各切れ刃の刃先は、前記本体部の軸心側で前記各切粉排出溝に接し、前記本体部の先側に向かって凸となるように前記本体部の軸心側から外周方向に向かって円弧状に湾曲して形成されていることを特徴とするエンドミル。
2. 請求項１記載のエンドミルにおいて、前記各刃先の頂部は、前記本体部の軸心を中心とし、前記本体部の直径の０．３〜０．８倍の直径を有する同一円周上に位置することを特徴とするエンドミル。
3. 請求項１又は２記載のエンドミルにおいて、前記切粉排出溝の幅は、前記本体部の直径の０．１〜０．２倍の範囲にあることを特徴とするエンドミル。
4. 請求項１〜３のいずれか１記載のエンドミルにおいて、前記切粉排出溝は、前記本体部の軸心の先側から該本体部の外周端の基側に向かって傾斜していることを特徴とするエンドミル。
5. 請求項１〜４のいずれか１記載のエンドミルにおいて、前記ｎは４であることを特徴とするエンドミル。

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