JP2505803B2

JP2505803B2 - エンドミル

Info

Publication number: JP2505803B2
Application number: JP62093892A
Authority: JP
Inventors: 勝義丸山
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPS63260712A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、加工径が小さくても、ダイヤモンド等の
高硬度焼結体で信頼性の高い切刃を形成でき、しかもそ
の切刃の数を、工具強度及び接合の信頼性を不足なく確
保して増加させ得る製造コスト面でも有利なエンドミル
に関する。

〔従来の技術〕

ダイヤモンドや立方晶型窒化硼素（以下CBNと云う）
から成る高硬度焼結体で切刃を形成した回転切削工具
は、高硬度焼結体を、シャンク等の工具本体に設けた座
面に接合一体化して作られる。これは、高価な高硬度焼
結体の使用量が少なくて済むこと、及び高硬度焼結体は
抗折力に劣り、本体材料としては適さないことによる。

ところで、従来のこの種切削工具のうち、第４図に例
示したエンドミルは、図を見て判るように、本体10の先
端部に切屑ポケット11とこのポケットに開放する回転軸
とほぼ平行な座面12を形成し、この座面12に高硬度焼結
体のチップ13を、これと一体の母材14を鑞付けして接合
した後、研削等の機械加工により切刃15を付した構造で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような構造のエンドミル、中でも
需要の最も多い30mm以下の小径エンドミルは、製造し難
い上に、切削力に耐える本体強度の維持の面から刃数を
増加させることができず（例えば、加工径が10mm以下の
場合、チップ支持部の本体体積を十分に残すために、刃
数はせいぜい２〜１枚が限度）、また、チップの接合面
積が小さいので母材と本体の接合強度も弱く、そのため
に、回転数を更に早めたより一層の高能率加工が望め
ず、また、切削中のチップの脱落も考えられるなど、信
頼性にも欠けていた。

さらに、細径エンドミルの場合、母材を含めたチップ
厚みが規制されるため、チップ厚みを工具の回転方向に
とった第４図の構造では高硬度焼結体が薄くなり、一
方、その対策としてチップ厚みを工具半径方向にとる
と、焼結体の厚みには限界があるので、底刃の全体を高
硬度焼結体で形成し得なくなるなどの問題もあった。

この発明は、高硬度焼結体を用いた切削工具の特性、
即ち、長寿命で高速切削が可能であると云う特性を小径
エンドミルにおいてもいかんなく発揮させるために、工
具強度、本体に対するチップ支持母材の接合強度を充分
に確保して切刃数を増加させ得るようにし、また、同時
に製造コストの増加と切刃の脆弱化も抑えられるように
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するため、超硬合金又は
鋼を支持母材とした高硬度焼結体を、工具本体の先端部
に、支持母材との接合界面を工具の軸心に直交させて、
かつ、支持母材の後面を工具本体の前面に接合して配置
し、工具の刃部径と同サイズにしたこの高硬度焼結体に
主として切刃を形成するとともに、軸心部とその近辺の
底刃は高硬度焼結体の前面中心部に窪みを設けて除去
し、さらに各々の切刃に沿って上記高硬度焼結体を半径
方向に分断しない深さの切屑ポケットを好ましくは工具
本体と支持母材相互の接合面に達しない長さで設けた構
成となす。

〔作用〕

従来のエンドミルは、本体先端部に刃数と同数の座面
を形成してそこに１個ずつ高硬度焼結体チップを接合す
るので、座面やチップ寸法が小さくなる小径工具の場
合、製造が難しく、手間もかかる。また、刃数によって
は、本体のチップ支持部の回転方向厚みが非常に薄くな
って強度不足を来たす。これに対し、本願のエンドミル
は支持母材を本体に接合して刃付加工を施せばよいので
製造し易く、手間まかからない。また、全数の切刃が個
々の切削力受け部も含めて同じ高硬度焼結体に一体に形
成されるので、切刃近辺の体積を若干減少させても先端
部の強度を維持できる。従って、従来エンドミルに比較
して切刃を増加させることが可能になる。

また、工具本体と支持母材の接合は、個々にチップを
接合するものに比べれば平面突き合わせでも大巾に増加
する接合面積を、嵌合構造を自由に選択して更に増加さ
せ得るので、また、切屑ポケットが接合面に達していな
いものはそのポケットによる接合面削除率がゼロに保た
れることもあって、高速回転用途にも充分に耐える接合
強度を得ることが可能である。

さらに、工具の先端部全体が高硬度焼結体で形成され
ているため、底刃の全体をその焼結体で形成することが
できる。

また、その底刃は強度確保の難しい回転中心部には存
在せず、そのため、底刃のチッピングや欠け等が生じ難
く、製造面でも格段に有利になる。即ち、ダイヤモンド
やCBNを含有する高硬度焼結体は、難加工性であり、か
つ脆性材料であるので、この種材料の加工には、通常、
加工速度の早い放電加工と、加工精度の高い機械研磨が
併用される。加工費を考えると時間のかかる機械研磨は
少ない程よいが、中心部にまで切刃を設ける場合には回
転軸の中心上に切刃頂点を精度良く作り出す必要がある
ので、大部分の加工を機械研削に頼らざるを得ない。こ
れに対し、この発明のように中心部に窪みを設けて軸心
部とその近辺の底刃を無くす場合には加工精度を必要と
しないので放電加工で一気に窪み部を作り出すことがで
き、機械研磨は切欠部の仕上げだけで済むため加工に要
する費用、時間が大巾に低減する。

また、エンドミルでの横送り加工では、特に周速の遅
い回転中心部に底刃があると、その部分の刃がダメージ
を受け易く、そこを起点にしてチッピングや欠けが底刃
の外周側にまで広がってしまう。この発明のエンドミル
は、そのダメージを受け易い部分の底部を最初から除去
してあるので、底刃の破損も減少する。

なお、特開昭61−152308号公報に開示されたドリル
は、支持母材を有する複合焼結材料円柱体を、本発明と
同じような向きにシャンクに取付けて同一焼結体に各切
刃を一括して形成しているが、この構成では加工費の低
減や回転中心部の切刃の保護の効果を期待できない。ま
た、実開昭61−99417号のマイクロフィルムに開示され
るエンドミルは二次切刃に逃がし角をつけているため先
端の回転中心部が凹んだ状態になっているが、この凹み
はこの発明の窪みとは異質のものであって、回転中心付
近に二次切刃があるため、これもやはり加工費の低減等
の効果が得られない。

〔実施例〕第１図乃至第３図に、この発明のエンドミルの具体例
を示す。

第１図及び第２図は、第１実施例の４枚刃エンドミル
であって、１は高硬度焼結体、２は焼結体１に製造時に
接合一体化された超硬合金又は鋼の支持母材、３は本
体、４は支持母材２の後面を本体３の前面に鑞付け等で
固着させた接合部、５は、工具の軸心に対して直交させ
た焼結体１と支持母材２の接合界面を示している。６
は、焼結体１に形成した半径方向の底刃、７は一部を母
材２にも形成した外周切刃、８は各切刃に沿って設けた
切屑ポケットであり、接合部４の接合面積を多くとるた
めに切屑ポケット８は接合部４に至らない長さにしてあ
る。また、焼結体１には、その前面中心部を後退させる
窪み９を設けて強度確保の困難な回転中心部の底刃を無
くしてある。

第３図は、他の実施例の正面図であるが、その構造
は、刃数を６枚にした点を除いて先の４枚刃のエンドミ
ルと変わるところがない。

上記高硬度焼結体１の好ましいものとしては、50〜95
体積％のダイヤモンドを、鉄族金属や周期律表第IV a、
V a、VI a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物などを結
合材として焼き固めたダイヤモンド焼結体と、20〜90体
積％のCBNを上記同様の結合材で固めるか、又はこれに
さらに少量のAlやSiを添加するなどしたCBN焼結体を挙
げることができる。

前者の材料には用途に応じた適性があるので、これを
考えた使用が望まれる。即ち、ダイヤモンドは切削熱を
受けると鉄とよく反応し、結合分子が持ち去られて早期
に摩滅するので、主として非鉄金属の切削に適する。一
方、CBNは鉄系、非鉄系の両金属の切削に適している。

なお、上記支持母材２と本体３の接合は、伝達トルク
が大きくなる場合には平面突き合わせとするよりも図示
のＶ溝とＶ突起、或いはキーとキー溝、波面と波面等の
組合せによる凹凸嵌合の接合が望ましい。伝達トルクに
よる接合部の外れを構造面から防止でき、同時に嵌合面
積の増加により接合強度も高まるからである。

また、支持母材２と本体３の熱膨張係数差が大きい
と、これに起因した接合部のき裂等が考えられるので、
本体３の材料としては、支持母材２と同じもの又は熱膨
張係数が支持母材に近いものが望ましい。

ここで、発明の効果を確認するため、第１図に示す形
状の7mmのエンドミルを製作した。このエンドミルの底
刃６の長さｌ（第１図参照）は約1.5mmであり、個々の
刃を別々に接合したチップに付す従来の構造では、座面
とチップ寸法が小さすぎ、また、本体にチップ支持部を
残すこともできず、このため、同一形状の４枚刃のエン
ドミルを作り得なかった。そこで、同一形状の超硬合金
製の４枚刃のエンドミルを作り、これとの性能比較を実
施した。

比較テストは、ADC−12相当のアルミニウム合金を、
共に、10000回転/min、送り0.2〜0.6mm/revで切削し
た。その結果、この発明のエンドミルは比較品に対し、
約20倍の寿命が得られた。また、仕上面粗さは約1/2に
向上した。

〔効果〕

以上の通り、この発明のエンドミルは、本体の最先端
部に、刃部径と同サイズの高硬度焼結体を、その後面に
一体化された支持母材を本体に接合して配置し、これに
切刃を付し、さらに切屑ポケットは高硬度焼結体を半径
方向に分断しないようにし、さらに、高硬度焼結体の先
端中心部に回転中心部の底刃を無くす凹部を付加したも
のであるから、製造し易く、また、加工径が小さくて
も、工具強度、及び支持母材と本体間の接合強度を充分
に確保して刃数を増加させることが可能であり、製造コ
ストの低減、底刃の脆弱化の防止も併せて実現すること
ができる。従って、送り速度を刃数の増加量相当早めた
更なる高速切削が可能となり、高硬度焼結体の脱落、回
転中心部の底刃のチッピングに端を発する高硬度焼結体
の破壊もなくなって切削作業の高能率化、安定化に対す
る貢献度が高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のエンドミルの一例を示す斜視図、
第２図はその側面図、第３図は他の実施例の正面図、第
４図は従来工具の一例を示す斜視図である。１……高硬度焼結体、２……支持母材、３……本体、４……接合部、５……焼結体と母材の接合界面、６……底刃、７……外周切刃、８……切屑ポケット、９……窪み。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】工具本体の先端部に、超硬合金又は鋼を支
持母材とした工具刃部径と同サイズの高硬度焼結体を、
上記母材との接合界面を工具の軸心に直交させて、か
つ、支持母材の後面を工具本体の前面に接合して配置
し、主としてこの高硬度焼結体に切刃を形成し、軸心部
とその近辺の底刃は上記高硬度焼結体の前面中心部に窪
みを設けて除去し、さらに、各々の切刃に沿って上記高
硬度焼結体を半径方向に分断しない深さの切屑ポケット
を設けて成るエンドミル。
【請求項２】上記高硬度焼結体が、ダイヤモンドを50〜
95体積％含有するダイヤモンド焼結体であることを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載のエンドミル。
【請求項３】上記高硬度焼結体が立方晶型窒化硼素を20
〜90体積％含有する立方晶型窒化硼素焼結体であること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のエンドミ
ル。