JP3957683B2 - ラフィングエンドミル - Google Patents

Description

本願発明は、荒加工に使用されるラフィングエンドミルに関する。

切削加工の荒加工には波状刃型を有するラフィングエンドミルが用いられている。ラフィングエンドミルは、外周逃げ面を波状刃型にしたことにより、切屑を分断し、切削抵抗を減じ、切り込み量が大きい荒加工においても良好な切削性が保つことができるものであり、更に、切削性能を向上するため、波状刃型の山のアールを谷のアールより大きくしたもの（例えば、特許文献１参照。）や、波状刃型の周期を異ならせたもの（例えば、特許文献２参照。）がある。
特開平６−３１５８１７号公報 特開２００２−２３３９１０号公報

ラフィングエンドミルの外周逃げ面加工は、所定の波状刃型を形成するため、フォームド砥石を使用し、２番取り加工により所定の逃げ角を設けて行うので、波状刃型を有する部位と有さない部位、即ち、有効刃長のシャンク側の端部のランド部で段差を生じ、特に、ヒール側で、刃側とヒール側とでは同じ波状刃型が形成されることと、所定の逃げ角により、段差が大きくなり、切削応力が集中し、折損に至る場合が多々あった。特許文献１、２においても、有効刃長のシャンク側の端部のランド部について記載が無く、応力集中に対する検討が十分なされていなかった。

ラフィングエンドミル特有の断続切削によって発生する繰り返し応力がエンドミル半径方向に、集中的に作用し、繰り返し疲労破壊が起こり、摩耗幅が小さいにも拘わらず、有効刃長のシャンク側の端部のランド部、特にヒール側を起点とする折損により短寿命になることである。

本発明は、波状刃形を有するラフィングエンドミルにおいて、該エンドミルの有効刃長のシャンク側の端部にランド幅間に渡り、該波状刃形よりシャンク方向に傾斜する立ち壁面を設け、該立ち壁面は、該ランド幅の刃側からヒール側に向かって漸次軸方向長さを長くし、該エンドミルの軸断面視で、該立ち壁面の軸心に対する傾斜角度を、該波状刃形を仮想延伸した場合の接線の角度と同等又は大きく設け、該ランド幅間で略一定としたことを特徴とするラフィングエンドミルである。

本発明を適用することにより、製作が容易で、かつ、応力集中や繰り返し疲労破壊を抑制でき、耐折損強度が大幅に向上させ、荒加工において、長寿命化が計れるラフィングエンドミルを提供することができた。

本発明では、該エンドミルの有効刃長のシャンク側の端部を、波状刃形よりシャンク方向に傾斜する立ち壁面を設けている。立ち壁面は、２番取り加工により形成される面であり、波状刃形の逃げ面と同様に加工すれば良く、砥石形状の変更により、波状刃形の逃げ面と立ち壁面とを１つの砥石で、工程を増やすこと無く、容易に加工することができ、ランドの刃先からヒール側まで、波状刃形と連続する立ち壁面を設けることが出来るため、有効刃長のシャンク側の端部の切削応力の集中を緩和できる。また、ランドの刃側からヒール側に向かって段差が大きくなるため、漸次、立ち壁面の軸方向長さを長くすることにより、立ち壁面の傾斜角度をランド幅間で略一定にでき、ランド幅間全体において、角度差を無くし、応力集中を抑制できる。ここで、立ち壁面の角度を波状刃形を仮想延伸した場合の接線の角度と同等又は大きく設けたのは、波状刃形成形時に砥石による干渉を無くし、所定の波状刃形を得るためである。

また、立ち壁面の角度５５°以下としたのは、波状刃形の谷部、立ち壁面、シャンクとを滑らかに繋ぐためであり、更に、エンドミルの有効刃長のシャンク側の端部の波状刃形が、他の部位の波状刃形より、波高さを低く設けると、一層、波状刃形の谷部、立ち壁面、シャンク部の段差が緩くなり、滑らかに繋ぐことができ、耐折損性が向上する。ここで、波状刃形成形時に砥石による干渉をさせないためには、最もシャンク側の波状刃形のピッチは、他の部位の波状刃形のピッチと同等、若しくは、小さくしなければならない。このため、波高さを低くするためには、エンドミルの有効刃長のシャンク側の端部の波状刃形の谷アールが、他の部位の波状刃形より大きくすることが望ましく、より一層、耐折損性が向上する。本願発明によれば、繰り返し疲労破壊による折損を抑制できることから、特に、母材に粉末高速度工具鋼や超硬合金を用いた、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ等の皮膜をコーティングしたことにより、耐摩耗性を向上させたラフィングエンドミルにおいて、寿命向上に対する効果が大きい。

本発明の形状は、例えば、１ピッチ分を越える波状刃形に加え、立ち壁面に相当する部位を連続して設けたフォームド砥石を用い、従来と同様に、エンドミル先端側からシャンク方向へ順次、連続した波状刃形になるように２番取り加工を行うことにより、エンドミルの有効刃長のシャンク側の端部のみで立ち壁面が残ることで得ることができる。エンドミルの有効刃長のシャンク側の端部の波状刃形が、他の部位の波状刃形より、波高さを低くするためには、上記フォームド砥石の波状刃形を２ピッチ分を越える様にし、シャンク側、即ち、立ち壁面と連続する１ピッチ分の波状刃形を波高さが小さくなる様にして、上記と同様の２番取り加工をすれば良い。以下、実施例に基づき具体的に説明する。

図１及び図２は、本発明例１であり、刃径１０ｍｍ、４枚刃のＴｉＡｌＮをコーティングした粉末高速度工具鋼製のラフィングエンドミルで、波状刃形１のシャンク２側終端部に、フォームド砥石による２番取り加工で、波状刃形１のエンドミル先端側を向く部位に連続して立ち壁面３を設け、立ち壁面３は、シャンク２方向に拡径する様に傾斜させ、ランドの刃側からヒール側に向かって漸次軸方向長さを長くし、エンドミル軸心に対する傾斜角度４をランド幅間で略一定とし、仮想延伸した波状刃形５の接線の角度と同等の４５°にしたものを５本製作し、切削試験を行った。ここで、比較のため、従来例２としてシャンク側終端部に立ち壁面がないラフィングエンドミルを本発明例１と同様に５本製作し、切削試験に加えた。切削諸元は、被削材に炭素鋼Ｓ５０Ｃ材を用い、回転数１８００ｍｉｎ−^１、送り速度３６０ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み量は軸方向に１５ｍｍ、径方向に５ｍｍで行った。その結果、本発明例１は５本とも切削長２０ｍ時においても、折損せず、安定した切削状態であり、まだ切削可能な状態であった。従来例２は５本とも、切削長１０〜１２ｍの間で、外周摩耗幅が小さいにも拘わらず、折損した。この折損した破面を観察すると、シャンク側端の逃げ面のヒール部が起点となっていることが認められた。

本発明例１と同様の仕様で、立ち壁面の傾斜角度が、比較例３として相対する波状刃形の波状刃形と同位置の接線の角度より小さい４０°、本発明例４として５０°、本発明例５として５５°、比較例６として６０°のラフィングエンドミルを各々５本製作し、実施例１と同様の切削試験を行った。その結果、本発明例４は、５本とも、本発明例１と同様、切削長２０ｍまで、安定した切削状態であり、まだ切削可能な状態であった。本発明例５は、５本中４本は、本発明例１及び３と同等であったが、１本のみ、切削長２０ｍ手前で折損した。比較例３は、波状刃形の加工において所定の波状刃形を得ることができず、波状刃形が歪になり、大きなチッピングを生じ、５本とも切削長５ｍ前後で折損した。また、比較例６も、切削長１６ｍ前後において外周摩耗幅が小さいにも拘わらず、５本とも折損した。

本発明例１と同様の仕様で、本発明例７として、波状刃形の最もシャンク側の波状刃形が他の部位の波状刃形より波高さを低くしたもの、本発明例８として、図３に示す様に、波状刃形１の最もシャンク側が、他の部位より、波高さ６を低く、谷アール７を大きくしたものを各々５本製作し、実施例１と同様の切削試験を行った。その結果、本発明例７及び８は、本発明例１と同様、切削長２０ｍまで、安定した切削状態であり、まだ切削可能な状態であった。更に切削長を延ばし、切削長３０ｍまで加工を行い、外周摩耗幅は０．２ｍｍを越えたが、５本とも折損せずに引き続き安定した切削状態であり、本発明例８は、更に切削長４０ｍまで折損せずに切削可能であった。

図１は、本発明例１の主要部拡大図を示す。 図２は、図１のエンドミル軸断面図を示す。 図３は、本発明例８の軸断面図を示す。

符号の説明

１：波状刃形
２：シャンク
３：立ち壁面
４：傾斜角度
５：仮想延伸させた波状刃形
６：波高さ
７：谷アール

Claims (3)

1. 波状刃形を有するラフィングエンドミルにおいて、該エンドミルの有効刃長のシャンク側の端部にランド幅間に渡り、該波状刃形よりシャンク方向に傾斜する立ち壁面を設け、該立ち壁面は、該ランド幅の刃側からヒール側に向かって漸次軸方向長さを長くし、該エンドミルの軸断面視で、該立ち壁面の軸心に対する傾斜角度を、該波状刃形を仮想延伸した場合の接線の角度と同等又は大きく設け、該ランド幅間で略一定としたことを特徴とするラフィングエンドミル。
2. 請求項１記載のラフィングエンドミルにおいて、該立ち壁面の角度を５５度以下としたことを特徴とするラフィングエンドミル。
3. 請求項１又は２記載のラフィングエンドミルにおいて、該エンドミルの有効刃長のシャンク側の端部の波状刃形が、他の部位の波状刃形より、波高さを低く設けたことを特徴とするラフィングエンドミル。

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