JP3185869U

JP3185869U - エンドミル

Info

Publication number: JP3185869U
Application number: JP2013003635U
Authority: JP
Inventors: 信行木場
Original assignee: 株式会社大光研磨
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2023-06-26

Abstract

【課題】粗加工から仕上げ加工までを連続的に行い、従来よりも短時間かつ経済的に切削加工を実施でき、更に難削材料や繊維強化プラスチック等の切削加工にも適したエンドミルを提供する。
【解決手段】底刃部１４からシャンク部１２側へ向けて螺旋状に形成された複数の第１の溝１７と、第１の溝１７のねじれ方向と同一方向で、しかも、第１の溝１７より小さなねじれ角で、第１の溝１７に交差し、第１の溝１７より溝深さが深く、螺旋状に形成された複数の第２の溝１８とを有し、第２の溝１８に沿って切削刃１６が形成され、第１の溝１７に沿って切削刃１６に連接する仕上げ刃１５が形成されている。
【選択図】図１

Description

本考案は、材料の切削加工を行うエンドミルに係り、更に詳細には、難削材料や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の切削加工に適したエンドミルに関する。

従来、材料の切削加工には、その材質に応じた種々のエンドミルが使用されている。
例えば、自動車や航空機などの金属部品等の材料を切削加工するエンドミルとして、一般的に、粗加工用と仕上げ加工用とがあり、粗加工用のエンドミルで材料の粗加工を行った後、仕上げ加工用のエンドミルで仕上げ加工を行っている。
この粗加工用のエンドミルは、刃部に複数の螺旋状の削り刃が形成されたものであり、例えば、削り刃に凹凸形状（ニック形状）を形成し、切削抵抗の低減を図ったものがある。一方、仕上げ加工用のエンドミルは、刃部が、一定のねじれ角と逃げ角で形成されたものであり、上記した粗加工用のエンドミルのような凹凸形状はない。

また、特に、航空機分野では、金属材料に匹敵する引張強度を備え、しかも金属材料に比較して軽量化が可能である繊維強化プラスチックが多用されていることから、この材料を切削加工するエンドミルが、例えば、特許文献１に開示されている。
このエンドミルは、螺旋状の主溝に沿って形成される主切刃のランド部に、主溝のねじれ方向とは逆向きの副溝を設けて副切刃を形成したものである。これにより、材料の上面及び下面のバリやカエリの発生を抑制できる。

特開２０１３−２２６５７号公報

しかしながら、前記従来のエンドミルには、未だ解決すべき以下のような問題があった。
粗加工用と仕上げ加工用の各エンドミルを用いて材料の切削加工を行う場合、材料に対して粗加工を行った後、エンドミルを取り替えて、仕上げ加工を行う必要があり、切削加工に時間を要する。更に、材料の切削加工を行うに際し、少なくとも２種類のエンドミルを準備する必要があるため、不経済である。
また、特許文献１のように、多くの切削刃（切刃）が形成されたエンドミルを用いて、繊維強化プラスチックを切削する場合、切削刃を形成する溝内に切削屑が溜まり易くなり、その結果、エンドミルの切削性が低下する。

本考案はかかる事情に鑑みてなされたもので、粗加工から仕上げ加工までを連続的に行い、従来よりも短時間かつ経済的に切削加工を実施でき、更に難削材料や繊維強化プラスチック等の切削加工にも適したエンドミルを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本考案に係るエンドミルは、底刃部からシャンク部側へ向けて螺旋状に形成された複数の第１の溝と、
前記第１の溝のねじれ方向と同一方向で、しかも、該第１の溝より小さなねじれ角で、該第１の溝に交差し、該第１の溝より溝深さが深く、螺旋状に形成された複数の第２の溝とを有し、
前記第２の溝に沿って切削刃が形成され、前記第１の溝に沿って前記切削刃に連接する仕上げ刃が形成されている。

本考案に係るエンドミルにおいて、前記仕上げ刃のねじれ角は３０°以上７０°以下であるのがよい。

本考案に係るエンドミルにおいて、前記第２の溝の本数は２本以上６本以下であることが望ましい。

本考案に係るエンドミルは、螺旋状の第２の溝に沿って切削刃が形成され、螺旋状の第１の溝に沿って切削刃に連接する仕上げ刃が形成されているので、切削刃による粗加工と、仕上げ刃による仕上げ加工とを、連続的に行うことができる。
また、エンドミルには、第１の溝より溝深さが深い、第２の溝が形成されているので、切削刃と仕上げ刃により連続的に形成される切削屑を、第２の溝で分断できると共に、分断した切削屑を、第２の溝を介してエンドミルから容易に排出できる。
従って、従来よりも短時間かつ経済的に切削加工を実施でき、更に、難削材料や繊維強化プラスチック等の切削加工にも適したエンドミルを提供できる。

本考案の一実施の形態に係るエンドミルの正面図である。同エンドミルの底刃側の部分拡大斜視図である。同エンドミルの展開状態における外周刃部の配置を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本考案を具体化した実施の形態につき説明し、本考案の理解に供する。
図１〜図３に示す本考案の一実施の形態に係るエンドミル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（被切削材）の切削加工に使用するものであり、この切削加工を行うに際しては、エンドミルを取り替えることなく、粗加工から仕上げ加工までを連続的に行うことが可能なものである。以下、詳しく説明する。

エンドミル１０は、円柱状に成形した材料の先側領域に刃部１１が形成されたものであり、この刃部１１と、その基側領域のシャンク部１２とが一体構造となったもの（ソリッドタイプ）である。
なお、エンドミルは、上記した構造に限定されるものではなく、例えば、異なる材質の刃部とシャンク部を摩擦溶接により接合したものや、刃部（チップ）をシャンク部にろう付けしたもの（ろう付けタイプ）、また、刃先交換式のもの（スローアウェイタイプ）等でもよい。

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、刃部とシャンク部とを別々に製造する場合は、少なくとも刃部を、上記した材料で構成する。
エンドミル１０の刃部１１の形成領域の軸方向長さ、即ち刃長Ｌ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、１５ｍｍ以上１００ｍｍ以下（更には、下限が２０ｍｍ、上限が８０ｍｍ）程度である。

エンドミル１０の刃部１１は、外周刃部１３と底刃部１４とで構成されている。
この外周刃部１３は、仕上げ刃１５と切削刃１６を有し、シャンク部１２側からみて、切れ刃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。なお、エンドミル１０の回転時において、仕上げ刃１５と切削刃１６の各回転軌跡の最大直径は同じであるが、仕上げ刃１５の最大直径を切削刃１６の最大直径よりも僅かに大きくしてもよい。
ここで、エンドミル１０の外径φ（回転時の外周刃部１３の最大直径）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、４ｍｍ以上５０ｍｍ以下（更には、下限が１５ｍｍ、上限が４０ｍｍ）程度である。

外周刃部１３を構成する仕上げ刃１５は、エンドミル１０の外周部に、エンドミル１０の底刃部１４からシャンク部１２側へ向けて螺旋状に形成された複数の仕上げ用溝（第１の溝の一例）１７に沿って形成されている。
この仕上げ刃１５と仕上げ用溝１７の各構成は、エンドミルの使用用途（例えば、被切削材の材質等）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、以下、具体的に説明する。

仕上げ刃１５（仕上げ用溝１７）は、エンドミル１０の軸心を中心として等ピッチに複数形成されている。この仕上げ刃１５（仕上げ用溝１７）の本数Ｎ１は、例えば、４本以上２０本以下程度（ここでは、９本）であるが、更には、下限が６本、上限が１２本であるのがよい。ここで、本数Ｎ１は、切削刃１６がないと仮定した場合の仕上げ刃１５（仕上げ用溝１７）の本数である。
また、仕上げ刃１５のねじれ角（エンドミル１０の軸心に対する傾斜角）θ１は、高品位の面精度を短時間に得ることができる角度、例えば、３０°以上７０°以下程度（ここでは、５０°）であるが、更には、下限を４５°、上限を６０°にするのがよい。

そして、仕上げ刃１５の逃げ角α１は、例えば、１°以上１０°以下（更には、下限が３°、上限が７°）程度であり、仕上げ刃１５の溝すくい角β１は、例えば、−４５°以上４５°以下（更には、下限が−３０°、上限が３０°）程度である。
なお、仕上げ用溝１７の形状は、断面円弧状となっているが、これに限定されるものではなく、例えば、断面Ｕ字状や断面Ｖ字状でもよい。ここで、仕上げ用溝１７の溝深さＤ１（エンドミル１０の半径方向における仕上げ刃１５の最高位置（刃先位置）と仕上げ用溝１７の最深位置との差）は、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下（更には、下限が２ｍｍ、上限が４ｍｍ）程度である。

切削刃１６は、エンドミル１０の外周部に、エンドミル１０の底刃部１４からシャンク部１２側へ向けて螺旋状に形成された複数の粗用溝（第２の溝の一例）１８に沿って間隔を有して形成されている。即ち、粗用溝１８のすくい面を形成する凸部が切削刃１６となる。なお、粗用溝１８は、仕上げ用溝１７のねじれ方向と同一方向で、しかも、仕上げ用溝１７より小さなねじれ角で、仕上げ用溝１７に交差している。
この切削刃１６と粗用溝１８の各構成も、上記した仕上げ刃１５と仕上げ用溝１７の各構成と同様、エンドミルの使用用途（例えば、被切削材の材質等）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、以下、具体的に説明する。

切削刃１６（粗用溝１８）は、エンドミル１０の軸心を中心として等ピッチに複数形成されている。この切削刃１６（粗用溝１８）の本数Ｎ２は、仕上げ刃１５（仕上げ用溝１７）の本数Ｎ１よりも少なければよいが、切削刃１６の機能を損なうことなく、かつ、粗用溝１８による切削屑の分断機能と分断した切削屑の排出機能が得られる本数、例えば、２本以上、本数Ｎ１の１／２以下（ここでは、３本）にするのがよく、更には、上限を６本とするのがよい。
なお、複数の粗用溝１８は、エンドミル１０の底刃部１４において、エンドミル１０の周方向に隣り合う粗用溝１８の間に、複数本（ここでは、２本）の仕上げ用溝１７が位置するように形成する。これにより、高品位の面精度が得られるが、１本でもよい。

また、切削刃１６のねじれ角（エンドミル１０の軸心に対する傾斜角）θ２は、仕上げ刃１５のねじれ角θ１より小さく、切削刃１６と仕上げ刃１５の交差角（なす角）θ３は、例えば、５°以上５０°以下（更には、下限が１０°、上限が２５°）程度である。
このように、仕上げ刃１５と切削刃１６を設けるに際し、仕上げ用溝１７に対して粗用溝１８を交差させることで、仕上げ刃１５のねじれ角θ１を大きく（例えば、４５°以上７０°以下に）しても、切削加工時に、被切削材を上に持ち上げる作用が働くことを抑制、更には防止できる。従って、仕上げ刃１５による切削抵抗を低減でき、高速加工ができると共に、高品位な面精度が得られる。

そして、切削刃１６は、通常の切れ刃の機能を有するものであればよく、切削刃１６の溝すくい角β２は、例えば、−４５°以上４５°以下（更には、下限が−２０°、上限が２０°）程度である。
なお、粗用溝１８の形状は、断面円弧状となっているが、これに限定されるものではなく、例えば、断面Ｕ字状や断面Ｖ字状でもよい。

この粗用溝１８の溝幅Ｗは、仕上げ用溝１７の溝幅よりも広くするのがよく、例えば、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下（更には、下限が３ｍｍ、上限が１５ｍｍ）程度である。ここで、溝幅Ｗは、粗用溝１８の形成方向（ねじれ角）に直交する方向の最大内幅である。このように、溝幅Ｗを広くすることで、切削屑のエンドミルからの排出機能がより向上する。
なお、切削刃１６（粗用溝１８）の本数Ｎ２が多くなれば、エンドミル１０の外径φによっては、粗用溝１８の溝幅Ｗが、仕上げ用溝１７の溝幅と同程度、又は、僅かに狭くなる場合もある。この場合、被切削材の切削深さを浅くし、エンドミル１０の送り速度を速くすることで、より高速加工が可能になる。
また、粗用溝１８の溝深さＤ２は、前記した仕上げ用溝１７の溝深さＤ１よりも深く（大きく）、例えば、２ｍｍ以上１５ｍｍ以下（更には、下限が３ｍｍ、上限が１０ｍｍ）程度である。ここで、溝深さＤ２は、エンドミル１０の半径方向における切削刃１６の最高位置（刃先位置）と粗用溝１８の最深位置との差である。

上記したように、仕上げ用溝１７と、これに交差する粗用溝１８を形成することで、切削刃１６と、これに連接する仕上げ刃１５が形成される。
これにより、エンドミル１０の使用にあっては、被切削材を、切削刃１６で粗加工（粗削り）した後、連続して仕上げ刃１５で仕上げ加工が行われる。このとき生成した切削屑は、粗用溝１８により、更に長くなることなく分断されると共に、エンドミル１０から搬出される。
従って、切削屑が仕上げ用溝１７内に溜まることを抑制、更には防止できるため、仕上げ刃１５の切削性を損なうことなく、高速加工が可能となる。

底刃部１４は、複数（ここでは、６枚）の仕上げ刃１５にそれぞれ連続して形成された複数対（ここでは、３対）の底刃１９、２０を有している。
各対となる底刃１９、２０は、３本の粗用溝１８で分断されたものであり、底刃１９と底刃２０の間には、被切削材の切削屑を排出するギャッシュ２１が形成されている。

以上に示したエンドミル１０の製造方法は、例えば、円柱状に成形した材料の先側領域に、まず、予め設定したねじれ角θ１で複数の仕上げ用溝１７を形成し、仕上げ刃１５を形成した後、予め設定したねじれ角θ２で複数の粗用溝１８を形成し、切削刃１６を形成する。なお、複数の粗用溝１８を形成して切削刃１６を形成した後、複数の仕上げ用溝１７を形成して仕上げ刃１５を形成することもできる。
この仕上げ刃１５と切削刃１６の逃げ角α１、α２と溝すくい角β１、β２は、上記した仕上げ用溝１７と粗用溝１８の形成時に調整してもよく、また、仕上げ用溝１７と粗用溝１８を形成した後に調整してもよい。

エンドミル１０の使用にあっては、シャンク部１２側からみて、エンドミル１０を右回転させる。
このとき、切削刃１６と仕上げ刃１５により連続的に形成される切削屑は、粗用溝１８で分断されると共に、分断された切削屑は、粗用溝１８を介してエンドミル１０から容易に排出される。このため、切削屑が各仕上げ用溝１７内に溜まることを抑制、更には防止できる。
従って、従来よりも短時間かつ経済的に、被切削材の切削加工を実施できる。

以上、本考案を、実施の形態を参照して説明してきたが、本考案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、実用新案登録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。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本考案のエンドミルを構成する場合も本考案の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、エンドミルの外周刃部を右刃の右ねじれとした場合について説明したが、使用用途に応じて、左刃の左ねじれ、右刃の左ねじれ、左刃の右ねじれとすることもできる。この場合、刃の配置に応じて、エンドミルの回転方向も変更する（シャンク部側からみて、右回転又は左回転）。

１０：エンドミル、１１：刃部、１２：シャンク部、１３：外周刃部、１４：底刃部、１５：仕上げ刃、１６：切削刃、１７：仕上げ用溝（第１の溝）、１８：粗用溝（第２の溝）、１９、２０：底刃、２１：ギャッシュ

Claims

底刃部からシャンク部側へ向けて螺旋状に形成された複数の第１の溝と、
前記第１の溝のねじれ方向と同一方向で、しかも、該第１の溝より小さなねじれ角で、該第１の溝に交差し、該第１の溝より溝深さが深く、螺旋状に形成された複数の第２の溝とを有し、
前記第２の溝に沿って切削刃が形成され、前記第１の溝に沿って前記切削刃に連接する仕上げ刃が形成されたことを特徴とするエンドミル。
請求項１記載のエンドミルにおいて、前記仕上げ刃のねじれ角は３０°以上７０°以下であることを特徴とするエンドミル。
請求項１又は２記載のエンドミルにおいて、前記第２の溝の本数は２本以上６本以下であることを特徴とするエンドミル。