JP2021514860A - 可変角度構成を有する外周切れ刃を有するエンドミル - Google Patents

Abstract

端面削り及び／又は溝削りの用途のためのエンドミルは、切れ刃を含む少なくとも１つの歯を含む。切れ刃は、切削端面から後方に延在する第１の副切れ刃と、第１の副切れ刃から後方に延在する第２の副切れ刃とを含む。角度移行交線は、第１の副切れ刃が終わり、第２の副切れ刃が始まる場所を規定する。角度移行交線は、概して、切削端面から２０％〜７５％の有効切削長さ部の間に位置し、より詳細には、すくい角が増大する及び／又は切れ刃のねじれ角が著しく増大する、概略位置内のある位置に位置する。【選択図】図１

Description

本出願の主題は、エンドミルに関し、エンドミルは、端面削り及び／又は溝削りの用途のために構成され、特に、可変角度構成を有する外周切れ刃を備える。

単一切れ刃に沿った角度の変動は、多くの出版物、例えば、ＵＳ６，９９１，４０９及び論文「Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｎ ａ ｔｈｅｍｅ」（Ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｏｏｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍａｇａｚｉｎｅ、２００４年１０月、５６巻、１０号）から公知である。

上述の論文において、用語「可変」に対する様々な使用があることに留意されたい。本出願において、そのような「可変」の使用は、単一の外周切れ刃を対象とし、この外周切れ刃は、外周切れ刃に沿った異なる軸方向位置で少なくとも１つの異なる値を有する角度を有する（即ち、角度は、溝によって隔てられた、エンドミル回りに周方向に離間する他の切れ刃の角度と比較されるのではなく、同じ切れ刃に沿った角度と比較される）。そのようなエンドミルは、エンドミルの他の歯上に更なる切れ刃も含むことができ、更なる切れ刃は、それぞれの軸方向長さに沿って可変角度を有し、同じ軸方向位置において、他の切れ刃の値と異なっていてよいことは理解されよう。

上記の出版物において、可変角度は、びびりを低減するために利用され、これにより、工具の寿命を増大させることができる。エンドミルの全ての特徴は、典型的には、工具寿命の改善に関係するが、本出願の主題は、異なる様式で可変角度を使用して工具寿命を改善するものである。

特に、本出願は、外周に延在する切れ刃を使用して削るように設計したエンドミルに有益であると考えられる（即ち、切れ刃は、エンドミルの切削端面に位置するのではなく、エンドミルの基本軸方向に沿って延在する）。例えば、端面削りの用途では、外周に延在する切れ刃を使用し、工作物の外周切れ刃の周辺で、限定はしないが、典型的には、エンドミルの直径に等しい深さ（「１Ｄ」）、又はしばしば直径の２倍の深さ（「２Ｄ」）を削る。同様に、溝削りの用途では、ミルの外周切れ刃を使用し、工作物に入り込み、溝又は同様の形状を同じ深さで生成することができる。用語「端面削り及び／又は溝削りの用途のために構成したエンドミル」は、正面削り作業（即ち、切削端面における軸方向切れ刃を使用する削り）のためにも構成したエンドミルを除外する意図ではなく、正面削り作業のみのために構成し、端面削り及び／又は溝削り動作のために構成していないエンドミル（即ち、正面削り）を除外する意図であることを理解されたい。

簡潔にするため、本明細書で説明する角度の全ては、切削端面に位置する軸方向切れ刃若しくは歯、又は更には軸方向歯と外周歯との間に延在するコーナ切れ刃に関係するものではなく、外周に延在する切れ刃又は歯に関係するものとして理解されたい。したがって、短縮名「切れ刃」は、以下で「外周切れ刃」の代わりに使用することができる。これに応じて、本明細書におけるすくい角という用語は、より詳細には、径方向すくい角と呼び得ることは理解されよう。このことは、所与の歯が、軸方向切れ刃又は軸方向すくい角も備えないことを意味するものと理解すべきではない。

概して、明細書及び特許請求の範囲において、角度が所与の副切れ刃に沿って「同じ」であると述べない限り、前記角度は可変とし得る。例えば、切れ刃が「ねじれ角」を有すると述べる場合、副切れ刃に沿って様々なねじれ角、即ち、一連の角度があり得る。

本発明の一目的は、改善されたエンドミルを提供することである。

端面削り及び／又は溝削りの用途の間、エンドミルの外周切れ刃に対して、シャンクよりも切削端面に近い有効切削長さ部の一部分に沿って最初の磨耗が生じることが観察されている。理論に拘束されるものではないが、最大量の摩耗は、典型的には、前記部分が最初に摩耗を受ける（即ち、切削端面により近い切れ刃が工作物により早く接触する）ため、したがって、切れ刃の残りの部分と比較して最も長時間工作物に接触し続けるために、前記部分で生じることが考えられる。

本発明の主題は、エンドミルを対象とし、エンドミルは、１つ又は複数の可変角度を伴って構成した歯を備え、可変角度は、切削端面に近接する摩耗を遅らせるように設計され、これにより、エンドミルの工具寿命を増大させる。

前記初期摩耗の正確な位置は、様々な機械加工条件（例えば切り込み深さ）又は用途（例えば端面削り対溝削り、機械加工深さ等）のために変動する、即ち、様々な軸方向位置で開始されることを理解されよう。とはいえ、初期摩耗は、典型的には、切削端面から２０％〜７５％の有効切削長さ部、なお一層一般的には、２０％〜５０％の有効切削長さ部内で軸方向位置で生じる。

本出願の主題の第１の態様によれば、端面削り及び／又は溝削りの用途のためのエンドミルを提供し、少なくとも１つの切れ刃は、切削端面から２０％〜７５％の有効切削長さ部に位置する可変角度構成を有する。

可変角度は、すくい角、ねじれ角のいずれかであるか、又は両方が可変であってよい。

以下、より一般に使用される用語「可変角度（構成）」ではなく、「角度移行交線」と呼ぶより正確な定義、即ち、角度が変動する場所、及び更には変動角度の種類を使用する。

これに応じて、より正確には、端面削り及び／又は溝削りの用途のためのエンドミルを提供し、少なくとも１つの切れ刃は、切削端面から２０％〜７５％の有効切削長さ部に位置する角度移行交線を有し、角度移行交線の位置は、以下の条件：角度移行交線におけるすくい角が、切削端面により近いすくい角の全てよりも大きい第１の条件、又は角度移行交線におけるねじれ角が、角度移行交線に直接隣接する前方のねじれ角よりも著しく大きい第２の条件のうち、最も前で生じる条件で規定されるか、又は同じ軸方向位置に位置する場合、両方の条件で規定される。

第１の条件を説明すると、切れ刃は、より高いすくい角で摩耗しやすいため（より鋭利な切れ刃が工作物に衝突するため）、摩耗の開始が予期される部分の切れ刃を鈍くすることによって、ここで発生する摩耗量を遅らせる。

工具寿命の延長が全体的な利点をもたらすことが分かっているとはいえ、比較的鈍い切れ刃の切削は、比較的鋭利な切れ刃ほど効率的ではなく、したがって、最前部分では切削効率も低下することは理解されよう。

異なる機構を使用して工具寿命を延長する第２の条件を説明すると、切削端面から後方にかなりの軸方向距離で、かなりのねじれ角変動（以下で更に説明するように、少なくとも５％の急激な変化として定量的に定義される）をもたらすことによって、（一定又は徐々に湾曲するねじれ角切れ刃が生成する典型的な平滑切削運動とは反対に）形成されたチップに衝突させることが考えられる。そのような衝突動作により、切削端面により近いより傷つきやすい領域ではなく、衝突が生じる場所で初期の摩耗を増大させることが考えられる。言い方を変えれば、そのような特徴は、特定の位置で摩耗を増大させるという意図的な試みであり、これにより、摩耗の進行を制御する。

両方の条件を使用するエンドミルの利益は、上記した個別の有益な機能に加えて、摩耗が予期される領域のすくい角を低減することによって、摩耗を遅らせるが、切削効率も低減すること；より高い、したがって、より積極的なねじれ角は、結果的に切削効率を改善し、より鈍い切れ刃が生じさせる切削効率の低減を補償し得ることである。２つの特徴は、互いの効果を打ち消すように見えるが、比較的鋭利な切れ刃は、より高いねじれ角が生じさせるより積極的な切削動作よりも大きな摩耗を生じさせると考えられ、したがって、両方の特徴の相補的な効果が共に有益であることが考えられる。

試験した工具は、切削前面に近い典型的な領域における摩耗、及び角度移行交線における摩耗発生開始の遅延を示し、これらの特徴が発生する工具の寿命に対して所望の延長をもたらした。興味深いことに、典型的ではないが、実験中、角度移行交線における摩耗発生後、摩耗は、後方向に（即ち、切削端面から離れて）増大し、その後、角度移行交線から前方向にはわずかにしか増大しないことが観察された。

上記した可変すくい角構成は、正のすくい角の場合、即ち、最前部分が、より低いが依然として正のすくい角（例えば３°）を有し、後方部分が、より高い正のすくい角（例えば７°）を有する場合、特に有利であることが容易に理解される一方で、理論上は、この概念の利点は、初めが負のすくい角（例えば−３°で開始し、３°に移行する）にも適用することができる。本段落における例示的な値は、説明の目的で与えるにすぎないことは理解されよう。

同様に、可変すくい角構成及び／又はねじれ角構成は、特定の用途への限定とみなされない一方で、これらの最初の着想は、エンドミルを急速に劣化し得るステンレス鋼等の高伝熱材料製工作物のためのものであった。そのような工作物の場合、切れ刃（複数可）に沿った正のすくい角（複数可）は、特に有益である。そのような高伝熱材料は、機械加工の際に比較的「粘っこく」、このため、従来の知識では、高伝熱材料が、より鋭利なより正のすくい角を必要とするものであることに更に留意されたい。それにもかかわらず、試験結果は、そのような材料の場合にエンドミルの切削端面付近のすくい角を低減すると、実際には有益であることを示した。

一部の公知のエンドミルは、波形切れ刃を有するか又は角度が繰り返し変化しており、偶然にも、上記条件の少なくとも１つを満たし得ることに更に留意されたい。しかし、これらのエンドミルは、切削端面に隣接する摩耗の遅延を達成するとは考えられない。というのは、わかっている限り、そのような可変角度は、切削端面のより近く（即ち、切削端面に対し２０％の有効切削長さ部よりも近く）にも出現するためである。詳述すると、本出願の主題は、主に、エンドミル部分を提供し、エンドミル部分は、切削端面のより近くにあまり積極的ではない切削部分構成を備え（そのような部分は、少なくとも２０％の有効切削長さ部というかなりの切削長さ部を有する）、その後、比較的積極的に切削するように設計した構成が続く。本出願のエンドミルは、任意であるが、好ましくは、正確に（もっぱら）１つの角度移行交線を有し、角度移行交線は、所望の目的を達成するため、上記で規定したように位置することも理解されたい。角度移行交線の軸方向位置は、初期の摩耗がより典型的には切削端面から２０％〜５０％の有効切削長さ部内で生じるにもかかわらず、切削端面から７５％もの遠さの有効切削長さ部とすることができることに留意されたい。いくつかの好ましい実施形態では、角度移行交線は、２５％〜４５％の有効切削長さ部内に位置することができる。

このことは、少なくともいくつかの後続の切削長さ部（即ち、少なくとも、切削端面から最も遠い２５％の有効切削長さ部）が比較的高い摩耗を受けると仮定すると、最適な２０％の長さをわずかに過ぎて延在さえする、あまり積極的ではない切削領域が、依然として有利な効果をもたらすと考えられる理由のためである。とはいえ、鈍くした切れ刃は、切削にあまり効果的ではなく、したがって、当然、依然として、角度移行交線が切削端面により近いことが好ましいことを理解されたい。これに応じて、長さがより短い好ましい範囲（即ち、切削端面から角度移行交線までの距離）を以下で提供する。

特に、単一エンドミルの全ての切れ刃に上記の有利な構成を与える必要はない。一部のエンドミルにおいて、様々な切れ刃が様々な機能を有し得ることは理解されよう。単歯の摩耗の低減でさえ、エンドミルの工具寿命を改善し得ることも理解されよう。とはいえ、明らかに、単一エンドミルの２つ以上又は更には全ての切れ刃がそのような構成を有する（即ち、そのような角度移行交線を有する）いくつかの適用例では、利点であり得る。

第２の態様によれば、単一の一体化構造を有し、端面削り及び／又は溝削りの用途のために構成し、中心回転軸（Ａ_Ｒ）回りに回転するエンドミルを提供し、中心回転軸（Ａ_Ｒ）は、軸方向に反対である前方向（Ｄ_Ｆ）及び後方向（Ｄ_Ｒ）、並びに回転が反対である先行方向（Ｄ_Ｐ）及び後行方向（Ｄ_Ｓ）を規定し、先行方向（Ｄ_Ｐ）は、切削方向であり、エンドミルは、対向する後端面及び切削端面、並びに後端面と切削端面との間に延在する外周面と、後端面から前方に延在するシャンク部分と、シャンク部分から切削端面まで前方に延在する切削部分とを備え、切削部分は、直径部（Ｄ_Ｅ）と、有効切削長さ部（Ｌ_Ｅ）と、複数の一体に形成した歯と、複数の歯と交互である複数の溝とを備え、複数の歯の少なくとも１つの歯は、すくい面と、すくい面に続き、回転軸（Ａ_Ｒ）に直交する平面で測定可能な逃げ面幅を有する逃げ面と、すくい面と逃げ面との交線に形成される切れ刃とを備え、切れ刃は、切削端面から後方に延在する第１の副切れ刃と、第１の副切れ刃から後方に延在する第２の副切れ刃と、第１の副切れ刃が終わり、第２の副切れ刃が始まる場所を規定する角度移行交線とを備え、第１の副切れ刃は、第１の径方向すくい角と、第１のねじれ角と、第１の逃げ角とを備え、第２の副切れ刃は、第２の径方向すくい角と、第２のねじれ角と、第２の逃げ角とを備え、角度移行交線は、交線すくい角と、交線ねじれ角と、交線逃げ角とを備え、切れ刃に関し、角度移行交線は、概略位置ＧＬに概ね位置し、概略位置ＧＬは、条件：０．２０Ｌ_Ｅ≦ＧＬ≦０．７５Ｌ_Ｅによって定義される、切削端面からのある軸方向距離であり、角度移行交線は、概略位置ＧＬ内の正確な位置ＰＬに正確に位置し、正確な位置ＰＬは、概略位置ＧＬ内で切削端面に最も近い軸方向位置として規定され、この軸方向位置は、交線すくい角が、切削端面により近いすくい角の全てよりも大きい第１の条件、及び交線ねじれ角が、交線ねじれ角に直接先行する第１のねじれ角よりも少なくとも５％大きい第２の条件のうち少なくとも１つを満たす。

本出願の主題の第３の態様によれば、端面削り及び／又は溝削りの用途のためエンドミルを提供し、複数の溝の少なくとも１つの溝は、副溝を備え、副溝は、切削端面から後方向に延在し、副溝境界を有し、複数の歯の第１の歯の切れ刃から複数の歯の第２の歯に向かって先行方向で延在する。

副溝は、副溝に隣接する切れ刃のすくい角を低減するために設けることができる。そのような副溝は、通常、単一切れ刃に沿って異なるすくい角をもたらすには煩雑な様式であると考えられているが、副溝は、角度移行交線の容易な製造を可能にする。

単一切れ刃において、一方の副切れ刃からもう一方の副切れ刃まで常に移行領域があることを理解されたい。例えば、１つの切れ刃が存在する軸方向切れ刃から第１の副切れ刃まで、１つの移行領域がある。同様に、第１の副切れ刃から角度移行交線まで１つの移行領域がある、等である。したがって、特定の副切れ刃の長さ部に沿って「同じ値」を有する角度を規定する特徴は、これら移行領域を含むとみなすべきではない。例えば、特徴：「第１の副切れ刃の各第１のすくい角は、同じ値を有することができる」は、「第１の副切れ刃の各第１のすくい角は、移行領域を除外する」と解釈すべきであるか、又は代替的に、「第１の副切れ刃の隣接し合う第１のすくい角の大部分は、同じ値を有することができる」と解釈すべきである。この理解は、使用した例だけでなく、明細書及び特許請求の範囲において「同じ値」を有すると述べた全ての他の角度にも適用可能である。

上記は概要であり、上記態様のいずれも、以下で説明する特徴のいずれかを更に備え得ることも理解されたい。具体的には、以下の特徴は、単独であれ、組合せであれ、上記の態様のいずれかに適用可能とすることができる。

Ａ．エンドミルは、端面削り及び／又は溝削りの用途のために構成し、中心回転軸（Ａ_Ｒ）回りに回転させることができ、中心回転軸（Ａ_Ｒ）は、軸方向に反対である前方向（Ｄ_Ｆ）及び後方向（Ｄ_Ｒ）、並びに反対の回転先行方向（Ｄ_Ｐ）及び後行方向（Ｄ_Ｓ）を規定し、先行方向（Ｄ_Ｐ）は、切削方向である。エンドミルは、対向する後端面及び切削端面と、後端面と切削端面との間に延在する外周面とを備えることができる。エンドミルは、後端面から前に延在するシャンク部分と、シャンク部分から切削端面まで前方に延在する切削部分とを備えることができる。切削部分は、直径部（Ｄ_Ｅ）と、有効切削長さ部（Ｌ_Ｅ）と、複数の一体に形成した歯と、複数の歯と交互である複数の溝とを備えることができる。複数の歯の各歯は、すくい面と、すくい面に続く逃げ面と、すくい面と逃げ面との交線に形成される切れ刃とを備えることができる。各逃げ面は、回転軸（Ａ_Ｒ）に直交する平面で測定可能な逃げ面幅を有することができる。

Ｂ．少なくとも１つの切れ刃、好ましくは少なくとも２つの切れ刃、及び最も好ましくはそれぞれの切れ刃は、切削端面から後方に延在する第１の副切れ刃と、第１の副切れ刃から後方に延在する第２の副切れ刃と、第１の副切れ刃が終わり、第２の副切れ刃が始まる場所を規定する角度移行交線とを備えることができる。各第１の副切れ刃は、第１の径方向すくい角と、第１のねじれ角と、第１の逃げ角とを備えることができる。各第２の副切れ刃は、第２の径方向すくい角と、第２のねじれ角と、第２の逃げ角とを備えることができる。各角度移行交線は、交線すくい角と交線ねじれ角と交線逃げ角とを備えることができる。

Ｃ．エンドミルは、好ましくは、先細コアを有することができる（即ち、コアは、切削端面からの距離が増大するにつれて拡大する）。

Ｄ．エンドミルは、少なくとも１つの溝を備えることができ、少なくとも１つの溝は、切削端面から後方向で延在する副溝を備え、副溝は、副溝境界を備えることができる。副溝は、第１の歯の切れ刃から第２の歯に向かって先行方向で延在することができる。副溝境界は、第２の歯の逃げ面から離間させることができる。副溝境界が第２の歯の逃げ面に到達可能ではないことによって、逃げ面の逃げ面幅は低減せず、これにより、個別の製造ステップで、（より安価の単一製造ステップよりも）より容易に逃げ面幅を制御可能にし得る。

Ｅ．角度移行交線は、概略位置ＧＬに概ね位置することができ、概略位置ＧＬは、条件：０．２０Ｌ_Ｅ≦ＧＬ≦０．７５Ｌ_Ｅによって定義される切削端面からのある軸方向距離である。好ましくは、角度移行交線は、条件：０．２０Ｌ_Ｅ≦ＧＬ≦０．５０Ｌ_Ｅ、より好ましくは、０．２５Ｌ_Ｅ≦ＧＬ≦０．４５Ｌ_Ｅによって定義することができる。角度移行交線は、概略位置ＧＬ内の正確な位置ＰＬに正確に位置することができ、正確な位置ＰＬは、概略位置ＧＬ内で切削端面に最も近い軸方向位置として規定され、この軸方向位置は、交線すくい角が、切削端面により近いすくい角の全てよりも大きい第１の条件、及び交線ねじれ角が、交線ねじれ角に直接先行する第１のねじれ角よりも少なくとも５％大きい第２の条件のうち少なくとも１つを満たす。

Ｆ．好ましくは、所与の切れ刃に沿って２つの条件のうち１つを有する単一移行交線がある。

Ｇ．正確な位置ＰＬを規定する２つの条件の両方は、０．１５Ｌ_Ｅ以下の軸方向分離距離Ｌ_Ｐ内とすることができる。好ましくは、軸方向分離距離Ｌ_Ｐは、０．０５Ｌ_Ｅ以下であり、最も好ましくは、０．０２Ｌ_Ｅ以下である。

Ｈ．交線すくい角は、交線すくい角に直接隣接する第１のすくい角よりも少なくとも２０％、好ましくは、少なくとも３０％大きくてよい。

Ｉ．第１の副切れ刃に沿った各第１のすくい角は、正の値を有することができる。

Ｊ．第１の副切れ刃の各第１のすくい角は、同じ値を有することができる。例えば、すくい角は、第１の副切れ刃に沿った様々な点で測定して３°とすることができる。

Ｋ．交線ねじれ角は、交線ねじれ角に直接隣接する第１のねじれ角よりも少なくとも１０％、好ましくは、少なくとも１４％大きくてよい。

Ｌ．１つの好ましい実施形態によれば、概略位置は、切削端面から２０％〜４０％の有効切削長さ部の間に位置することができ、第１の副切れ刃に沿った各第１のねじれ角は、同じ値を有する。そのような実施形態の試験は、溝削りの用途に有利であることがわかっている。第２の、好ましい代替実施形態によれば、概略位置は、切削端面から４０％〜７５％の有効切削長さ部の間に位置することができ、第１の副切れ刃に沿った第１のねじれ角は、角度移行交線への近接度が増大するにつれて値が低減する。第２の実施形態の試験は、端面削りの用途に有利であることがわかっている。

Ｍ．交線逃げ角は、第１の副切れ刃に沿って測定可能な第１の逃げ角の少なくとも１つよりも小さくてよい。このことは、交線すくい角が、交線すくい角に直接隣接する第１のすくい角よりも大きい場合、特に有益である。そのような場合、交線逃げ角が、交線逃げ角に直接隣接する第１の逃げ角よりも小さいことが好ましい。

Ｎ．第１の逃げ角は、切削端面から後方向で角度移行交線に向かって徐々に増大させることができる。

Ｏ．目に見える逃げ面の中断は、第１の副切れ刃に沿って形成することができる。

Ｐ．第１の副切れ刃に沿った各軸方向位置において、すくい面と逃げ面との間で測定可能な各内歯角度は、同じ値を有することができる。

Ｑ．各逃げ面は、回転軸（Ａ_Ｒ）に直交する平面で測定可能な逃げ面幅を有することができる。各逃げ面幅は、第１の副切れ刃に沿った各軸方向位置において、切削端面からの距離が増大するにつれて切削端面から増大させることができる。切削端面付近に小さな逃げ面幅を有すると、（切削端面付近で）排出が最も必要とされる更なるチップ排出空間を可能にし得ることは理解されよう。逃げ面幅は、第２の副切れ刃に沿った各軸方向位置において、同じ値を有することができる。（切削端面からより遠い）それほど重要ではない領域において、より単純な製造設計、即ち、一定の逃げ面幅を有することが好ましいことは理解されよう。

Ｒ．切れ刃の第１のねじれ角は、切削端面から角度移行交線までの距離が増大するにつれて値を変動させることができ、切れ刃の第２のねじれ角は、角度移行交線から有効切削長さ部の端部までの距離が増大する際に同じ値を有することができる。ねじれ角の変動は、より重要な切削端面領域付近に利益を与えることができ、切削端面領域からより遠くでは、より単純な製造設計、即ち、同じ（即ち一定の）ねじれ角が好ましい。同様に、複数の歯の１つの歯の更なる（第２の）切れ刃は、切削端面から角度移行交線までの距離が増大するにつれて値が変動する第１のねじれ角を有することができ、角度移行交線から有効切削長さ部の端部までの距離が増大する際に同じ値を有する第２のねじれ角を有することができる。好ましくは、更なる（第２の）切れ刃の第２のねじれ角は、上記の既に定義した切れ刃の第２のねじれ角とは異なる。したがって、より単純な一定のねじれ角を第２の副切れ刃内で使用する場合でさえ、互いに異なるそれぞれの値は、依然として有益な防振効果をもたらす。切れ刃の大部分が異なるねじれ角の値を有することが好ましいことは理解されよう。

Ｓ．エンドミルの有効切削長さ部（Ｌ_Ｅ）は、直径（１．０Ｄ）より大きくてよいか、又は更には１．５Ｄより大きくてよい。

Ｔ．エンドミルの複数の歯は、好ましくは、５つ以上である。上記した用途に関し、多数の歯は、少なくとも５つである。しかし、歯数を増加させると、利用可能な溝の空間を低減させる。したがって、複数の歯は、好ましくは、１１個の歯以下である。最も好ましくは、複数の歯は、５、７又は９個の歯に等しく、溝の空間を考慮すると、７個の歯が最も好ましい数の歯とみなされる。好ましくは、複数の歯は、非対称性のために振動を低減する奇数の歯である。

Ｕ．切削部分の少なくとも１つの又は好ましくは各歯は、重心前方に（ｆｒｏｎｔ−ｏｆ−ｃｅｎｔｅｒ）配置することができる。

Ｖ．切削端面から後方向において、切削部分の断面において、それぞれ隣接する対の切れ刃の間の割り送り角度は、相等に接近し、その後、相等から外れることができる。好ましくは、上記割り送り角度は、有効切削長さ部の中間への近接度が増大するにつれて相等に接近することができる。

Ｗ．エンドミルの前端における割り送り角度は、有効切削長さ部の後端における割り送り角度に対応することができる。エンドミルの前端における割り送り角度の大部分は、等しくなくてよい。

Ｘ．エンドミルの直径部Ｄ_Ｅは、有効切削長さ部全体を通じて一定の値とすることができる。特許請求の範囲を解釈する際、考慮する直径は、指定した軸方向位置における直径とすべきであり、指定されていない場合、切削端面における直径とすべきである。

本出願の主題をより良好に理解し、本出願を実際にどのように実行し得るかを示すため、次に、添付の図面を参照する。

本発明の一例によるエンドミルの側面図である。 図１のエンドミルの切削端面の回転軸Ａ_Ｒに沿った端面図である。 図１で囲んだ指定部分ＩＩＩの拡大図である。 何らかの面削り動作を実行する前である以外は図２と同様の切削端面の端面図である。 回転軸Ａ_Ｒに沿った歯の概略部分断面図である。 軸方向位置において切削端面から１２．５％の有効切削長さ部に対応する、図１の線ＶＩ−ＶＩに沿って取った断面図である。 軸方向位置において切削端面から２５％の有効切削長さ部に対応する、図１の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って取った断面図である。 軸方向位置において切削端面から３７．５％の有効切削長さ部に対応する、図１の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って取った断面図である。 軸方向位置において切削端面から５０％の有効切削長さ部に対応する、図１の線ＩＸ−ＩＸに沿って取った断面図である。 軸方向位置において切削端面から７５％の有効切削長さ部に対応する、図１の線Ｘ−Ｘに沿って取った断面図である。 軸方向位置において切削端面から１００％の有効切削長さ部に対応する、図１の線ＸＩ−ＸＩに沿って取った断面図である。

図１及び図２は、典型的には、中心回転軸Ａ_Ｒ回りに回転するように構成した、超硬合金等の超硬耐摩耗性材料製のエンドミル１０を示し、中心回転軸Ａ_Ｒは、エンドミル１０の中心を通じて長手方向に延在する。エンドミル１０は、単一の一体化構造を有する（即ち、エンドミル１０には取り替え可能な切削インサートがない）。

中心回転軸Ａ_Ｒは、軸方向に反対である前方向Ｄ_Ｆ及び後方向Ｄ_Ｒ、並びに回転が反対である先行方向Ｄ_Ｐ及び後行方向Ｄ_Ｓを規定し、先行方向Ｄ_Ｐは、切削方向である。

エンドミル１０は、シャンク部分１２と、シャンク部分１２から前方向Ｄ_Ｆに延在する切削部分１４とを備える。

シャンク部分１２は、後端面１５から最遠溝端部１８まで前方向Ｄ_Ｆに延在する。

切削部分１４は、切削端面１６から最遠溝端部１８まで後方向Ｄ_Ｒに延在する。

外周面１７は、後端面１５から切削端面１６まで延在する。

切削部分１４は、第１の歯２０Ａ、第２の歯２０Ｂ、第３の歯２０Ｃ、第４の歯２０Ｄ、第５の歯２０Ｅ（以下、全体に「歯／複数の歯２０」と呼ぶ）で一体に形成され、第１の歯２０Ａ、第２の歯２０Ｂ、第３の歯２０Ｃ、第４の歯２０Ｄ、第５の歯２０Ｅは、らせん形状の第１の溝２２Ａ、第２の溝２２Ｂ、第３の溝２２Ｃ、第４の溝２２Ｄ、第５の溝２２Ｅ（以下、全体に「溝（複数可）２２と呼ぶ）と交互である。

本明細書で使用する相対的な用語を説明するため、例えば、第１の溝２２Ａは、先行方向Ｄ_Ｐで第１の歯２０Ａに隣接し、したがって、溝は第１の歯２０Ａに先行すると説明することができる。

切削部分１４の有効切削長さ部Ｌ_Ｅは、切削端面１６から、歯の逃げ面がもはや有効ではない軸方向位置まで延在し、軸方向位置は、本例では、参照文字「２９」で指定される軸方向位置に見える（本例では、有効切削長さ部Ｌ_Ｅの端部の軸方向位置は、区分ＸＩ−ＸＩと一致する）。

切削部分１４の外縁部は、実質的に円筒形であり、エンドミルの直径Ｄ_Ｅ（図２）は、切削部分１４の切削端面１６で測定可能である。

図１の歯２０の連続する外見から示されるように、歯２０は、非鋸歯状である。

図２では、理解のため、例示的に第１、第２、第３、第４、第５の割り送り角度を歯２０の切れ刃の間に延在するＩ_Ａ、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｃ、Ｉ_Ｄ、Ｉ_Ｅで示す。

図１を参照すると、切削端面１６（即ち、有効切削長さ部Ｌ_Ｅの前軸方向位置）及び区分ＸＩ−ＸＩの軸方向位置（即ち、有効切削長さ部Ｌ_Ｅの後軸方向位置）を除いて、中間軸方向位置若しくは区分（又は中心回転軸Ａ_Ｒに直交する平面図）は、説明の目的で選択してあるにすぎない。

図４及び図５に示すような基本的な歯の形状及び角度の規定を以下で全般的に説明する。

各歯２０は、すくい面２６と、逃げ面２８と、切れ刃３０（即ち、径方向切れ刃）とを備える。

各逃げ面２８は、逃げ面幅Ｗ_Ｒを有する。

図４の断面からわかるように、切れ刃３０は、逃げ角αを含む。逃げ角αは、（ａ）切れ刃３０を通過し、中心回転軸Ａ_Ｒから切れ刃３０まで延在する径方向線Ｌ_Ｒに直交する直交線Ｌ_Ｐと、（ｂ）切れ刃３０に関連する逃げ面２８との間で測定可能である。

切れ刃３０は、径方向すくい角βを更に含む。例示的径方向すくい角βは、図５に示され、中心回転軸Ａ_Ｒから切れ刃２４まで延在する径方向線Ｌ_Ｒと、関連するすくい面２６から接線方向で延在する接線Ｌ_Ｔとの間で測定可能である。

例示的ねじれ角Ｈは、図１に示され、切れ刃３０に沿った軸方向位置において中心回転軸Ａ_Ｒに対して測定可能である（いくつかの用語によれば、ねじれ角は、溝に対して規定されるが、ここでは、同じ物理的パラメータを切れ刃に対して規定し得ることに理解されたい）。

図２を参照すると、歯２０はそれぞれ、図示のように重心前方に配置される。「重心前方」が意味するものを詳述すると、第１の径方向線Ｌ_Ｒ1は、中心回転軸Ａ_Ｒから、軸方向副切れ刃３６、本例では第２の歯２０Ｂの開始点３４に交差するように描かれている。切れ刃３２全体の全ての点が、径方向線Ｌ_Ｒ1の後に回転するように（即ち、後行方向Ｄ_Ｓに）位置するため、機械加工される材料（図示せず）が切れ刃３０の任意の部分に接触すると、材料は、エンドミル１０から外側に排出される。

図１を参照すると、指定の歯２０が示される。歯２０は、切削端面１６から後方に延在する第１の副切れ刃３８と、第１の副切れ刃３８から後方に延在する第２の副切れ刃４０と、第１の副切れ刃３８が終わり、第２の副切れ刃４０が始まる場所を規定する角度移行交線４２とを備える。

第１の副切れ刃３８及び第２の副切れ刃４０並びに角度移行交線４２は、上記で定義した種類の各軸方向位置に径方向すくい角、ねじれ角及び逃げ角を有することを理解されたい。

上記で説明したように、角度移行交線４２は、概略位置ＧＬに常に位置し、概略位置ＧＬは、条件：０．２０Ｌ_Ｅ≦ＧＬ≦０．７５Ｌ_Ｅによって定義される切削端面１６からのある軸方向距離である。図１の線ＶＩＩ−ＶＩＩは、軸方向位置における２５％の有効切削長さ部に対応するため、概略位置ＧＬは、ＶＩ−ＶＩ線とＶＩＩ−ＶＩＩ線との間で開始され、軸方向位置における切削端面１６〜７５％の有効切削長さ部に正確に位置する線Ｘ−Ｘで終了する。

所与の歯に関し、概略位置ＧＬ内の角度移行交線４２の正確な位置ＰＬは、切削端面１６に最も近い軸方向位置であり、この軸方向位置では、（ａ）交線すくい角は、切削端面１６により近い全ての他のすくい角よりも大きい、及び／又は（ｂ）交線ねじれ角は、交線ねじれ角に直接先行する第１のねじれ角よりも少なくとも５％大きい。

所与の例において、これらの条件の両方は、同じ軸方向位置で生じ、本例では、軸方向位置は、図１、より詳細には図３及び図９に示すように、切削端面１６〜５０％の有効切削長さ部にある。

第１の条件に関し、例示的な歯のすくい角を図６〜図１１に示す。図６〜図８において、第１の副切れ刃３８のすくい角β_１は、８°の正の値を有し、図９〜図１１において、同じ歯のすくい角β_２は、１１°の正の値を有する（図９は、角度交線４２にあり、図１０〜図１１は、第２の副切れ刃４０にある）。これは、３８％の急激な増大である（１１／８＝１．３８＝３８％）。完全にする目的で、図示する測定値は、選択した軸方向位置に沿って取られたものであるが、第１の副切れ刃３８全体は、単一／同じすくい角（即ち８°）を有し、第２の副切れ刃４０全体は、単一／同じすくい角（即ち１１°）を有することは理解されよう。明確にすると、第１の副切れ刃のすくい角β_１は８°であり、角度移行交線のすくい角β_２は１１°であり、第２の副切れ刃のすくい角も１１°である。第２の副切れ刃のすくい角が角度移行交線と同じ値を有することは必須ではないが、第２の副切れ刃が第１の副切れ刃よりも大きい値を有することは（切削効率を増大させるのに）有利であることは理解されよう。

図３を参照すると、すくい角の変更はこの図では見えないが、逃げ角の変更は、すくい角の変更と一致するように設計され、逃げ面の中断４４を介して見える。すくい角の変更位置における逃げ角の変更は、必須ではないが、好ましいオプションである。というのは、逃げ角は、一定の内歯角度を維持するためである。詳述すると、本例では、第１の副切れ刃に沿った逃げ角は１２°に等しく、第２の副切れ刃に沿った逃げ角は９°に等しく、３°のすくい角の変更に対応する。明確にすると、第１の副切れ刃の逃げ角は１２°であり、角度移行交線、及び任意で第２の副切れ刃の逃げ角は、９°である。（図４にα_Ｉとして概略的に示すように、比較的一定の内歯角度を維持することが有利であることは理解されよう。本例では、α_Ｉ＝７０°であり、９０°−逃げ角−すくい角として計算される。このことは、第１の副切れ刃に沿った９０°−１２°−８°＝７０°、及び第２の副切れ刃に沿った９０°−９°−１１°＝７０°に等しい）。

第２の条件に関し、第１の歯（２０Ａ）及び第３の歯（２０Ｃ）の切れ刃のための、切削端面１６における切れ刃のねじれ角Ｈは、４２°であり、この値は、移行交線に直接隣接する第１の切れ刃３８の一部分において３５°まで漸減する。しかし、移行交線において、ねじれ角は、急激に４０°になる。これは、３６％の急激な増大である（４０／３５＝１．１４＝１４％）。明確にすると、角度移行交線に直接隣接する第１の副切れ刃のねじれ角は、３５°であり、角度移行交線のねじれ角は、４０°であり、第２の切れ刃のねじれ角は、４０°で留まるが、第２の副切れ刃のねじれ角が同じ値を有することは必須ではないことは理解されよう。

第２の歯（２０Ｂ）、第４の歯（２０Ｄ）及び第５の歯（２０Ｅ）のねじれ角Ｈは４０°であり、この値は、移行交線に直接隣接する第１の切れ刃３８の一部分において３３°まで漸減する。移行交線において、ねじれ角は、急激に３８°になる。これは、４０％の急激な増大である（３８／３３＝１．１５＝１５％）。明確にすると、角度移行交線に直接隣接する第１の副切れ刃のねじれ角は、３３°であり、角度移行交線のねじれ角は、３８°であり、第２の副切れ刃のねじれ角は、３８°で留まるが、第２の副切れ刃のねじれ角が同じ値を有することは必須ではないことは理解されよう。

とはいえ、振動を低減するため、異なる第２の副切れ刃のねじれ角の値が何らかの差を有することが好ましい。本例では、一部は３８°であり、一部は４０°である。

ねじれ角の急激な変更は、最初に、あるねじれ角を有する溝２２を生成し、次に、溝２２に隣接する副溝３２を生成することによって最も容易に達成される。例えば、第１の歯２０Ａ及び第３の歯２０Ｃは、４０°のねじれ角で研削することができる。この場合、第２の溝（副溝）は、（上述の４２°を有する）同じ経路に沿って研削され、この経路は、３５°まで減少し、移行交線に直接隣接して終端する。拡大した図３に最も良く示すように、副溝３２は、切削端面から後方向に延在し、副溝３２は、副溝境界４６を備える。

図６では、副溝境界４６を更に示し、副溝境界４６は、先行方向Ｄ_Ｐで隣接する歯の逃げ面２８に到達する前に終端する。特に、副溝境界４６は、図６〜図８に示すが、図９〜図１１ではもはや見えない。というのは、副溝は、切削端面１６により近い軸方向位置で終端するためである。

図３に示すように、第１の副切れ刃３８から第２の副切れ刃４０までのねじれ角の変化により、切れ刃に非線形形状をもたせ（即ち、１８０°未満である内側切れ刃角度θを形成する）、これにより、理論上、隣接するチップに衝突させる。１７９°の内側切れ刃角度θが（この軸方向位置で摩耗を開始させるために）所望したように衝突させることができると考えられるが、本例の内側切れ刃角度θは１７６°である。しかし、１７６°の値を有する例示角度等のより大きな角度が好ましい。

特に、この例示的なエンドミル１０は、概略位置ＧＬを有し、概略位置ＧＬは、切削端面から４０％〜７５％の有効切削長さ部の間に位置し、第１の副切れ刃に沿った第１のねじれ角は、角度移行交線への近接度が増大するにつれて値が低減し、このことは、端面削りの用途で有利である。

更に、図６〜図１１の破線円からわかるように、エンドミルのコアは、先細である（即ち、切削端面からの距離が増大するにつれて拡大する）。一例を示すと、図９で「Ｃ１」と指定するコアは、図６で「Ｃ２」と指定するコアよりも目に見えて大きい。

上記の説明は、例示的な実施形態を含み、これらの実施形態は、本出願の請求する範囲から非例示的な実施形態を除外するものではない。

Claims (20)

1. 単一の一体化構造を有し、端面削り及び／又は溝削りの用途のために構成し、中心回転軸（Ａ_Ｒ）回りに回転するエンドミルであって、前記中心回転軸（Ａ_Ｒ）は、軸方向に反対である前方向（Ｄ_Ｆ）及び後方向（Ｄ_Ｒ）、並びに回転が反対である先行方向（Ｄ_Ｐ）及び後行方向（Ｄ_Ｓ）を規定し、前記先行方向（Ｄ_Ｐ）は切削方向であり、前記エンドミルは、
   対向する後端面及び切削端面、並びに前記後端面と前記切削端面との間に延在する外周面と、
   前記後端面から前方に延在するシャンク部分と、
   前記シャンク部分から前記切削端面まで前方に延在する切削部分と、を備え、
   前記切削部分は、
   直径部（Ｄ_Ｅ）と、
   有効切削長さ部（Ｌ_Ｅ）と、
   複数の一体に形成した歯と、
   前記複数の歯と交互である複数の溝と、を備え、
   前記複数の歯のうち少なくとも１つの歯は、
   すくい面と、
   前記すくい面に続き、前記回転軸（Ａ_Ｒ）に直交する平面で測定可能な逃げ面幅を有する逃げ面と、
   前記すくい面と前記逃げ面との交線に形成される切れ刃と、を備え、
   前記切れ刃は、
   前記切削端面から後方に延在する第１の副切れ刃と、
   前記第１の副切れ刃から後方に延在する第２の副切れ刃と、
   前記第１の副切れ刃が終わり、前記第２の副切れ刃が始まる場所を規定する角度移行交線と、を備え、
   前記第１の副切れ刃は、
   第１の径方向すくい角と、
   第１のねじれ角と、
   第１の逃げ角と、を備え、
   前記第２の副切れ刃は、第２の径方向すくい角と、第２のねじれ角と、第２の逃げ角と、を備え、
   前記角度移行交線は、交線すくい角と交線ねじれ角と交線逃げ角とを備え、
   前記切れ刃に関し、
   前記角度移行交線は、概略位置ＧＬに概ね位置し、前記概略位置ＧＬは、条件：０．２０Ｌ_Ｅ≦ＧＬ≦０．７５Ｌ_Ｅによって定義される、前記切削端面からのある軸方向距離であり、
   前記角度移行交線は、概略位置ＧＬ内の正確な位置ＰＬに正確に位置し、前記正確な位置ＰＬは、前記概略位置ＧＬ内で前記切削端面に最も近い軸方向位置として規定され、前記軸方向位置は、前記交線すくい角が、前記切削端面により近い前記すくい角の全てよりも大きい第１の条件、及び前記交線ねじれ角が、前記交線ねじれ角に直接先行する第１のねじれ角よりも少なくとも５％大きい第２の条件のうち少なくとも１つを満たす、エンドミル。
2. 前記概略位置ＧＬは、条件０．２０Ｌ_Ｅ≦ＧＬ≦０．５０Ｌ_Ｅを満たす、請求項１に記載のエンドミル。
3. 前記第１の条件及び前記第２の条件の両方は、０．１５Ｌ_Ｅ以下の軸方向分離距離Ｌ_Ｐ内で満たされる、請求項１又は２に記載のエンドミル。
4. 前記軸方向分離距離Ｌ_Ｐは、０．０５Ｌ_Ｅ以下である、請求項３に記載のエンドミル。
5. 前記軸方向分離距離Ｌ_Ｐは、０．０２Ｌ_Ｅ以下である、請求項４に記載のエンドミル。
6. 前記交線すくい角は、前記交線すくい角に直接隣接する前記第１のすくい角よりも少なくとも２０％大きい、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンドミル。
7. 前記交線すくい角は、前記交線すくい角に直接隣接する前記第１のすくい角よりも少なくとも３０％大きい、請求項６に記載のエンドミル。
8. 前記第１の副切れ刃に沿った各前記第１のすくい角は、正の値を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のエンドミル。
9. 前記第１の副切れ刃の各前記第１のすくい角は、同じ値を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のエンドミル。
10. 前記交線ねじれ角は、前記交線ねじれ角に直接隣接する前記第１のねじれ角よりも少なくとも１０％大きい、請求項１〜９のいずれか１項に記載のエンドミル。
11. 前記概略位置は、前記切削端面から２０％〜４０％の前記有効切削長さ部の間に位置し、前記第１の副切れ刃に沿った各前記第１のねじれ角は、同じ値を有する、又は前記概略位置は、前記切削端面から４０％〜７５％の前記有効切削長さ部の間に位置し、前記第１の副切れ刃に沿った各前記第１のねじれ角は、前記角度移行交線への近接度が増大するにつれて値が低減する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のエンドミル。
12. 前記交線すくい角は、前記交線すくい角に直接隣接する前記第１のすくい角よりも大きく、前記交線逃げ角は、前記交線逃げ角に直接隣接する前記第１の逃げ角よりも小さい、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のエンドミル。
13. 目に見える逃げ面の中断は、前記第１の副切れ刃に沿って形成される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のエンドミル。
14. 前記第１の逃げ角は、前記角度移行交線に向かって後方向で前記切削端面から徐々に増大する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のエンドミル。
15. 前記第１の副切れ刃に沿った各軸方向位置において、前記すくい面と前記逃げ面との間の測定可能な各内歯角度は、同じ値を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のエンドミル。
16. 前記複数の溝の少なくとも１つの溝は、副溝を備え、前記副溝は、後方向で前記切削端面から延在し、副溝境界を有し、１つの歯の切れ刃から隣接する歯に向かって先行方向で延在する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のエンドミル。
17. 前記副溝境界は、第２の歯の逃げ面から離間している、請求項１６に記載のエンドミル。
18. 前記切れ刃の前記第１のねじれ角は、前記切削端面から前記角度移行交線までの距離が増大するにつれて値が変動し、前記切れ刃の前記第２のねじれ角は、前記角度移行交線から前記有効切削長さ部の端部までの距離が増大する際に同じ値を有する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のエンドミル。
19. 既に規定した切れ刃以外の、前記複数の歯の更なる切れ刃は、前記切削端面から角度移行交線までの距離が増大するにつれて値が変動する第１のねじれ角と、前記第２の切れ刃の前記角度移行交線から前記有効切削長さ部の端部までの距離が増大する際に同じ値を有する第２のねじれ角とを有し、前記更なる切れ刃の前記第２のねじれ角は、前記既に規定した切れ刃の前記第２のねじれ角とは異なる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のエンドミル。
20. 少なくとも５つの歯を備え、２つの隣接しない歯は、前記少なくとも１つの歯の前記切れ刃と同一の切れ刃を有する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のエンドミル。

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