JP4060258B2

JP4060258B2 - 高送り切削用ラジアスエンドミル

Info

Publication number: JP4060258B2
Application number: JP2003335006A
Authority: JP
Inventors: 勝俊前田; 康治前川
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005096048A

Description

本願発明は、金型の３次元加工等に用いるラジアスエンドミルに関し、特に、高送り切削用のラジアスエンドミルに関する。

金型の３次元加工等において、コーナー部にアールを設けたエンドミルが用いられ、刃の強度と切り屑排出性を向上させたエンドミル（例えば、特許文献１参照。）が記載されている。共振を抑制する手段として、切れ刃を不等間隔で配置する手段（例えば、特許文献２参照。）があり、切れ刃長さを短くすることによりビビリ・振動を抑制したエンドミル（例えば、特許文献３参照。）がある。

特開２００３−７１６２６号公報特開平１１−３３３６１５号公報特開昭６３−７４５１２号公報

高能率切削に対する要望は日増しに大きくなり、高送り切削においても、送り速度を上げる要望があり、刃数を増やした時、同時切削刃が増え、切削抵抗が増加し、共振等によりビビリ・振動を生じ、切削条件を下げても、ビビリ・振動抑制効果は少ない。

本発明は、複数の底刃、ラジアス刃及び外周刃とを有する超硬合金製ソリッドラジアスエンドミルにおいて、該底刃、ラジアス刃及び外周刃を不等分割に配置し、該不等分割の分割角度の最大と最小の差が１０°以下とし、該分割角度が３６０°を該エンドミルの刃数で除した値より小さい外周刃の直径を、該エンドミルの刃径より０．５％〜７％減寸したことを特徴とする高送り切削用ラジアスエンドミルである。

本発明を適用することにより、１刃送り量を極端に大きくした高送り切削に用いるラジアスエンドミルおいて、刃数を増やしても、共振自体を制御しつつ、切削負荷を大きく変動させることにより、ビビリ・振動を抑制し、加工能率及び工具寿命の向上させたエンドミルを提供できた。

先ず、底刃、ラジアス刃及び外周刃を不等分割に配置し、不等分割の分割角度の最大と最小の差が１０°以下と小さく設定し、エンドミル自体のバランスを保つと共に、切削加工時において、切り屑の厚みのみを減少させ、切り屑の長さを維持することにより、切り屑の見掛け上の体積の減少を抑制する。
次に、不等分割の分割角度の最大と最小の差を小さく設定したことにより、高送り切削において、十分な切削負荷の変動量が得られないため、分割角度が３６０°を該エンドミルの刃数で除した値より小さい外周刃の直径を、該エンドミルの刃径より０．５％〜７％減寸した。減寸した底刃、ラジアス刃及び外周刃は、エンドミルの刃径を形成せず、切削負荷を軽減し、不等分割の効果に加えて作用し、切れ刃毎の切削負荷を大きく変動させ、ビビリ・振動を抑制できる。尚、減寸した底刃、ラジアス刃及び外周刃は、エンドミルの刃径を形成するラジアス刃と同じ位置に設け、外周刃との交点を上記寸法を減寸するため、やや楕円状をなす円弧としても良い。
減寸量は、不等分割の効果で小さく設定できるが、エンドミルの刃径の０．５％未満では、切削負荷の変動量が少なく、７％を越えると、切削にほとんど関与しなくなり、切り屑の長さが短くなりすぎ、切り屑の見掛け上の体積も大きく減少し、切り屑の噛み込み等を引き起こしやすくなるため、０．５〜７％の範囲とした。好ましくは、１％〜５％の範囲が望ましい。
本発明では、不等分割による欠点であるエンドミル自体のバランスと、外周刃の直径の減寸による欠点である切り屑形状とを、不等分割と径減寸の相乗効果で、互いに補いつつ、切削負荷の変動量はプラス側に大きくなる様、作用させ、高送り切削において、ビビリ・振動を抑制できる。以下、実施例に基づき、詳細に説明する。

（実施例１）
図１は、本発明例１であり、ＴｉＡｌＮ被膜をコーティングした超微粒子超硬合金ソリッド製、刃径１０ｍｍ、コーナＲ半径２ｍｍ、４枚刃のラジアスエンドミルであり、ラジアス刃１の分割角度２を９３°、８７°、９３°、８７°と不等分割に配置し、分割角度２が８７°の２刃の外周刃の直径を、分割角度２が９３°の２刃の直径に対して減寸させ、その減寸量４が刃径の４％で設けている。
上記、本発明例１を用いて、切削諸元として、被削材にＨＲＣ４０のプリハードン鋼を用い、回転数を１６８０ｍｉｎ^−１、一刃送り量を０．６２５ｍｍ／刃、送り速度で４２００ｍｍ／ｍｉｎ、エンドミル軸方向ピッチ０．６ｍｍで工具突き出し長さを４０ｍｍとして、長さ１００ｍｍ、幅６５ｍｍ、深さ３０ｍｍ、側壁に３°の勾配を有するポケット加工をエアブローで等高線加工を行い、切削状態及びエンドミル損傷状態を観察した。ここで、比較のため、従来例２として、本発明例１と同様の不等分割のもの、従来例３として、分割角度が９５°、８５°、９５°、８５°の不等分割のもの、従来例４として、分割角度が１００°、８０°、１００°、８０°の不等分割のものを製作し、上記切削テストに加えた。

その結果、本発明例１は、ポケット形状の直線部分の加工は元より、４枚刃であるが故、同時切削刃が増えるポケット形状の隅部の加工時においても、ビビリ振動はほとんどなく、１ポケット加工形状を安定して加工でき、工具摩耗は正常摩耗であり、まだ、十分切削可能な状態であった。これに対し、従来例２、３、４の順に、徐々に不等分割に配置した効果が向上するものの、未だ不十分であり、ビビリ振動が大きく、特にポケット形状の隅部の加工時のビビリ振動が激しくなり、特に、従来例３では、エンドミル自体のバランスも影響し、従来例２及び４がポケット加工形状の７％加工した時点、即ち、深さ２．１ｍｍの時点で、従来例３がポケット加工形状の８％加工した時点、即ち、深さ２．４ｍｍの時点で、欠損を生じ、寿命となった。

（実施例２）
本発明例１と同様の仕様で、分割角度が８７°の２刃の減寸量を、比較例５としてエンドミルの刃径の０．３％、本発明例６として０．５％、本発明例７として１％、本発明例８として３％、本発明例９として５％、本発明例１０として７％、比較例１１として１０％、更に、比較例１２として、分割角度が８７°の２刃をエンドミルの刃径とし、分割角度が９３°の２刃の径を、エンドミルの刃径に対して減寸させ、その減寸量がエンドミルの刃径の４％としたものを製作し、実施例１と同様の切削テストを行った。
その結果、本発明例７〜９は、本発明例１と同様、ビビリ振動はほとんどなく、１ポケット加工形状を安定して加工でき、工具摩耗は正常摩耗であった。本発明例６は、ポケット形状の隅部の加工時において、僅かにビビリ振動を生じ、本発明例１０は、僅かに切り屑の噛み込みが認められたが、１ポケット加工形状を加工でき、まだ、十分切削可能な状態であった。これに対し、比較例５は、ポケット形状の直線部分の加工においても、ビビリ振動を生じ、特にポケット形状の隅部の加工時のビビリ振動が大きくなった。また、比較例１１は、切り屑の噛み込みにより、チッピングを生じ、これに起因してビビリ振動が大きくなった。更に、比較例１２では、切削負荷の変動において、不等分割と減寸の効果が打ち消し合う方向になり、比較例５と同様、ビビリ振動が大きくなり、比較例５、１１、１２は共に、ポケット加工形状の３０％加工した時点、即ち、深さ９ｍｍの時点で、欠損を生じ、寿命となった。

図１は、本発明例１の正面図を示す。

符号の説明

１ラジアス刃
２分割角度
３分割角度２が８７°の２刃の外周刃の直径の回転軌跡
４減寸量

Claims

複数の底刃、ラジアス刃及び外周刃とを有する超硬合金製ソリッドラジアスエンドミルにおいて、該底刃、ラジアス刃及び外周刃を不等分割に配置し、該不等分割の分割角度の最大と最小の差が１０°以下とし、該分割角度が３６０°を該エンドミルの刃数で除した値より小さい外周刃の直径を、該分割角度が３６０°を該エンドミルの刃数で除した値より大きい外周刃の直径より０．５％〜７％減寸したことを特徴とする高送り切削用ラジアスエンドミル。