JP4809283B2

JP4809283B2 - 回転切削工具

Info

Publication number: JP4809283B2
Application number: JP2007113581A
Authority: JP
Inventors: 慎松永; 宗宏中村; 昭一高橋
Original assignee: UNION TOOL Co
Current assignee: UNION TOOL Co
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2027-04-23
Also published as: EP2065111B1; EP2065111A1; KR20090080959A; US20100008736A1; WO2008132859A1; EP2065111A4; TW200846109A; CN101557899A; JP2008264964A; US8186914B2; CN101557899B

Description

本発明は、回転切削工具に関するものである。

例えば特許文献１には、工具本体の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝が複数形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の外周面との交差稜線部に外周刃が形成されたエンドミル等の回転切削工具の外周刃に、バックテーパを付与する（外周刃の外径を工具先端から基端方向に向かって漸減する形状とする）ことで、外周刃と被加工物との接触面積を小さくして切削抵抗を低減せしめ、工具の折損等を防止して工具の長寿命化を図る技術が開示されている。

特開２００４−２０９５５９号公報

しかしながら、本発明者等が種々の実験を行ったところ、上記特許文献１に開示される技術によっても、工具の折損等の防止作用は不十分であり、未だ十分な工具の長寿命化は図られていないことを確認した。そして、更に検討を進めたところ、未だ十分な工具の長寿命化が図られていない原因は以下の点に起因することを見い出した。

即ち、図１及び図２に図示したように、従来の工具本体ａの心厚ｄ（切り屑排出溝の溝底を連ねた円の直径）は、同一径か（図１）若しくは工具先端から基端側に向かって漸増するように構成されており（図２）、外周刃ｂにバックテーパを付与した場合、外周刃ｂと心厚ｄとのテーパ仕様（テーパ方向または度合い）が一定でなくなるため、外周刃ｂのすくい角が一定とならず、工具基端側ほど外周刃ｂのすくい角が鈍角化して切削性が低下し、工具損傷の原因となっていたことを見い出した。尚、図中、符号ｃはシャンクと連設されるテーパ部である。

本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、外周刃と心厚のテーパ仕様を一致させることで、外周刃のすくい角を所望の角度で一定とすることが可能となり、工具基端側ほど外周刃のすくい角が鈍角化することがなく、外周刃基端側の切削性能が良好で、外周刃基端側の切削性の低下に起因する工具損傷を阻止して工具の更なる長寿命化を達成可能な極めて実用性に秀れた回転切削工具を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が複数形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の外周面との交差稜線部に外周刃４が形成された回転切削工具であって、前記工具本体１の工具先端側には、前記外周刃４の外径Ｄ１及び前記工具本体１の心厚Ｄ２が共に工具先端から基端方向に向かって漸減するバックテーパ部Ｂが設けられており、このバックテーパ部Ｂより工具基端側にして前記工具本体１には、前記外周刃４の外径Ｄ１及び前記工具本体１の心厚Ｄ２が共に工具先端から基端方向に向かって漸増するフロントテーパ部Ｆが設けられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１記載の回転切削工具であって、前記バックテーパ部Ｂにおける前記外周刃４の外径Ｄ１及び前記工具本体１の心厚Ｄ２の漸減度合いは略同等に設定されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の回転切削工具であって、前記バックテーパ部Ｂは、前記外周刃４の最大外径の０．５〜３倍の長さ範囲で設けられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の回転切削工具であって、前記フロントテーパ部Ｆにおける前記外周刃４の外径Ｄ１及び前記工具本体１の心厚Ｄ２の漸増度合いは略同等に設定されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の回転切削工具であって、前記切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の先端逃げ面５との交差稜線部には夫々底刃６ａ・６ｂが設けられ、この底刃６ａ・６ｂのすかし角αは５°〜２５°に設定されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項５記載の回転切削工具であって、前記外周刃４及び前記底刃６ａ・６ｂは、工具本体１の円周方向に不等分割に配置されていることを特徴とする回転切削工具。に係るものである。

本発明は上述のようにしたから、外周刃のすくい角を所望の角度で一定とすることが可能となり、工具基端側ほど外周刃のすくい角が鈍角化することがなく、外周刃基端側の切削性能が良好で、外周刃基端側の切削性の低下に起因する工具損傷を阻止して工具の更なる長寿命化を達成可能な極めて実用性に秀れた回転切削工具となる。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

工具本体１の工具先端側に、外周刃４の外径Ｄ１と工具本体１の心厚Ｄ２とを共に工具先端から基端方向に向かって漸減せしめる（外周刃４の外径Ｄ１及び工具本体１の心厚Ｄ２にバックテーパを付与する）バックテーパ部Ｂを設けることで、外周刃４の外径Ｄ１と工具本体１の心厚Ｄ２のテーパ仕様が一致することになり、外周刃４のすくい角を工具先端から基端にかけて一定として常に所望のすくい角を維持することが可能となり、外周刃４はその基端側においても良好な切削性能を維持でき、従って、外周刃基端側が径小となり被加工物との接触面積を小さくできるのは勿論、従来問題となっていた外周刃基端側における切削性の低下が解消され、更なる工具の長寿命化を図ることが可能となる。

本発明の具体的な実施例について図３〜７に基づいて説明する。

本実施例は、工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が複数形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の外周面との交差稜線部に外周刃４が形成された回転切削工具であって、前記工具本体１の工具先端側には、前記外周刃４の外径Ｄ１及び前記工具本体１の心厚Ｄ２が共に工具先端から基端方向に向かって漸減するバックテーパ部Ｂが設けられているものである。

具体的には、本実施例は、図３、４に図示したように、切り屑排出溝２のすくい面３（の先端側に設けたギャッシュ面７）と工具本体１の先端逃げ面５との交差稜線部には夫々切れ刃を有する底刃６ａ・６ｂが設けられ、基端部にフライス盤の工具取り付け部と連結するシャンク部10を有し、フライス盤に取り付けられ鉄鋼材料等の金属に平面加工や３次元加工等の切削加工を施す４枚刃ラジアスエンドミルである。

尚、図中、符号８はすくい面３の先端側に設けたギャッシュ面７と対向するギャッシュ対向面、９はギャッシュ面７とギャッシュ対向面８とを連設するギャッシュ底面、11はシャンク部10とアンダーカット部Ｕとを連設するテーパ部、12は外周刃４と底刃６ａ・６ｂとを連設するコーナＲ刃である。

各部を具体的に説明する。

４つの切り屑排出溝２は、底刃６ａ（親刃）を形成するすくい面３を有する２つの切り屑排出溝２が回転方向後方の切り屑排出溝に対して９２°間隔で設けられ、底刃６ｂ（子刃）を形成するすくい面３を有する２つの切り屑排出溝２が回転方向後方の切り屑排出溝に対して８８°間隔で設けられている（図４参照）。尚、図中、符号Ｘは工具の回転方向である。

また、４つの外周刃４及び４つの底刃６ａ・６ｂも夫々切り屑排出溝２の間隔と同間隔で設けられている。

即ち、前記外周刃４及び前記底刃６ａ・６ｂは、工具本体１の円周方向に不等分割に配置されている。従って、親刃が子刃より回転方向に２°進んでいることで、親刃の切削抵抗が低減され、ビビリが抑制されることになる。

また、底刃６ａ・６ｂのすかし角αは５°〜２５°に設定すると良い。本実施例においては１０°に設定されている。従って、すかし角αが大きく、それだけ工具先端の切削抵抗が低減され、切削加工中に工具にかかるモーメント負荷を小さくできる。

また、本実施例は、図５に図示したように、外周刃４を有する刃部をバックテーパ部Ｂとし、この刃部とテーパ部11とを外周刃４が形成されず刃部より径小なアンダーカット部Ｕで連設した構成であり、バックテーパ部Ｂにおける外周刃４の外径Ｄ１及び工具本体１の心厚Ｄ２の漸減度合いは略同等に設定されている。

即ち、図５のバックテーパ部Ｂにおいて、外周刃４の外径Ｄ１及び心厚Ｄ２の左側から右側に向かう工具軸芯に対する下り傾斜角度（テーパ半角）は、略同一角度に設定されている。具体的には、テーパ半角は０．５°〜１．５°の範囲に設定するのが好ましい。刃長やバックテーパ部Ｂを設ける範囲にもよるが、０．５°以下では切削抵抗減少効果が顕著に現れず、１．５°以上では強度が低下し過ぎるからである。本実施例においては、外周刃４の外径Ｄ１及び心厚Ｄ２のテーパ半角は１°に設定されている。

従って、外周刃４の外径Ｄ１及び心厚Ｄ２のテーパ仕様がバックテーパとなるだけでなく、バックテーパ部Ｂにおいては外周刃４の外径Ｄ１と心厚Ｄ２との差が一定で、外周刃４のすくい角も一定となり、従来のように工具基端側ほど切削性能が低下することがなく、切削性が一定となり、それだけ工具の損傷が抑制される。

具体的には、バックテーパ部Ｂは、工具本体１の先端部に形成される底刃６ａ・６ｂと外周刃４とを連設するコーナＲ刃12の基端からアンダーカット部Ｕの先端まで設けられている。

即ち、外周刃４は外径Ｄ１がコーナＲ刃12の基端からアンダーカット部Ｕの先端まで漸減するように構成され、心厚Ｄ２は、工具先端から基端方向に向かって漸減するように構成され、両者が共に漸減している領域がバックテーパ部Ｂに設定されている。尚、心厚Ｄ２を示す破線の工具基端側の立ち上がり部13は、溝研削終了時の砥石転写痕に相当する部分である。

また、バックテーパ部Ｂは、外周刃４の最大外径の０．５〜３倍の長さ範囲で設けるのが好ましい。刃長やテーパ半角にもよるが０．５倍未満では切削抵抗低下効果が薄く、３倍以上では強度が低下し過ぎるからである。本実施例においては、外周刃４の最大外径の約１倍の範囲に設けている。

また、本実施例のようなアンダーカット部Ｕを設けず、刃長を長くしたロング刃長工具においては、心厚Ｄ２を工具先端から基端側に向かって漸減するように構成した場合、必然的に刃部根元部の断面二次モーメントが小さくなり、工具の強度が低下してしまう。この強度の低下は、刃長が工具外径（外周刃４の最大外径）の２倍以上の場合に顕著となる。

そのため、この場合、工具本体１にしてバックテーパ部Ｂより工具基端側に、外周刃４の外径Ｄ１及び工具本体１の心厚Ｄ２が共に工具先端から基端方向に向かって漸増するフロントテーパ部Ｆを設けると良い（図６、７参照）。このようにフロントテーパ部Ｆを工具基端側に設けた場合には、設けない場合に比し、基端側の心厚Ｄ２が大きくなり、それだけ剛性が向上する。

また、バックテーパ部Ｂと同様の理由から、このフロントテーパ部Ｆにおける外周刃４の外径Ｄ１及び工具本体１の心厚Ｄ２の漸増度合いは略同等に設定すると良い。また、フロントテーパ部Ｆにおけるテーパ半角は漸増した工具基端部における外径が工具先端部における外周刃４の外径Ｄ１以下となる範囲で設定すると良い。

具体的には、図６は、刃部の先端側にバックテーパ部Ｂを設け基端側にフロントテーパ部Ｆを設けて、刃部をバックテーパ部Ｂとフロントテーパ部Ｆとで略二分した構成とした例である。図６においては、バックテーパ部ＢはコーナＲ刃12の基端位置から刃部の略中央位置まで設けられ、フロントテーパ部Ｆは刃部の略中央位置（バックテーパ部Ｂの基端位置）から心厚Ｄ２の立ち上がり部13の先端位置まで設けられている。

また、図７は、バックテーパ部Ｂとフロントテーパ部Ｆとの間に外周刃４の外径Ｄ１及び心厚Ｄ２を一定とするストレート部Ｓを設けた例であり、特に刃長が長い場合にバックテーパ及びフロントテーパ加工が必要な部分が減少し、それだけ加工作業が容易化する利点がある。図７においては、バックテーパ部ＢはコーナＲ刃12の基端位置からストレート部Ｓの先端位置まで設けられ、ストレート部Ｓはバックテーパ部Ｂの基端位置からフロントテーパ部Ｆの先端位置まで設けられ、フロントテーパ部Ｆはストレート部Ｓの基端位置から心厚Ｄ２の立ち上がり部13の先端位置まで設けられている。

尚、本実施例は、４枚刃ラジアスエンドミルについて詳述したが、スクエアエンドミルやボールエンドミルであっても、また、３枚刃以下や５枚刃以上のエンドミルであっても同様である。

また、工具本体１の外周に、前記切り屑排出溝２のすくい面３と外周刃４を形成する外周逃げ面を設けても良い。

本実施例は上述のように構成したから、工具本体１の工具先端側に、外周刃４の外径Ｄ１と工具本体１の心厚Ｄ２とを共に工具先端から基端側に向かって漸減せしめる（外周刃４の外径Ｄ１及び工具本体１の心厚Ｄ２にバックテーパを付与する）バックテーパ部Ｂを設けることで、外周刃４の外径Ｄ１と工具本体１の心厚Ｄ２のテーパ仕様が一致することになり、外周刃４のすくい角を工具先端から基端にかけて一定のすくい角を維持することが可能となり、外周刃４はその基端側においても良好な切削性能を維持でき、従って、外周刃基端側が径小となり被加工物との接触面積を小さくできるのは勿論、従来問題となっていた外周刃基端側における切削性の低下が解消され、更なる工具の長寿命化を図ることが可能となる。

更に、本実施例においては、すかし角を大きくし、且つ、外周刃４と底刃６ａ・６ｂとを不等分割に配置することで、切削時に工具本体１が受ける負荷が可及的に小さくなり、工具損傷が抑制され、一層工具寿命の長期化を図ることが可能となる。

従って、本実施例は、外周刃のすくい角を所望の角度で一定とすることが可能となり、工具基端側ほど外周刃のすくい角が鈍角化することがなく、外周刃基端側の切削性能が良好で、外周刃基端側の切削性の低下に起因する工具損傷を阻止して工具の更なる長寿命化を達成可能な極めて実用性に秀れた回転切削工具となる。

従来例の概略説明側面図である。従来例の概略説明側面図である。本実施例の構成概略説明側面図である。本実施例の構成概略説明正面図である。本実施例の概略説明側面図である。別例の概略説明側面図である。別例の概略説明側面図である。

１工具本体
２切り屑排出溝
３すくい面
４外周刃
５先端逃げ面
６ａ・６ｂ底刃
Ｄ１外径
Ｄ２心厚
Ｂバックテーパ部
Ｆフロントテーパ部
α すかし角

Claims

工具本体の外周に、工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝が複数形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の外周面との交差稜線部に外周刃が形成された回転切削工具であって、前記工具本体の工具先端側には、前記外周刃の外径及び前記工具本体の心厚が共に工具先端から基端方向に向かって漸減するバックテーパ部が設けられており、このバックテーパ部より工具基端側にして前記工具本体には、前記外周刃の外径及び前記工具本体の心厚が共に工具先端から基端方向に向かって漸増するフロントテーパ部が設けられていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１記載の回転切削工具であって、前記バックテーパ部における前記外周刃の外径及び前記工具本体の心厚の漸減度合いは略同等に設定されていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１，２いずれか１項に記載の回転切削工具であって、前記バックテーパ部は、前記外周刃の最大外径の０．５〜３倍の長さ範囲で設けられていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１〜３いずれか１項に記載の回転切削工具であって、前記フロントテーパ部における前記外周刃の外径及び前記工具本体の心厚の漸増度合いは略同等に設定されていることを特徴とする回転切削工具。
請求項１〜４いずれか１項に記載の回転切削工具であって、前記切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の先端逃げ面との交差稜線部には夫々底刃が設けられ、この底刃のすかし角は５°〜２５°に設定されていることを特徴とする回転切削工具。
請求項５記載の回転切削工具であって、前記外周刃及び前記底刃は、工具本体の円周方向に不等分割に配置されていることを特徴とする回転切削工具。