JP4876386B2 - ソリッドエンドミル - Google Patents

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本発明は、工具本体の外周に形成された切屑排出溝の外周側辺稜部に切刃が一体に形成され、加工物の溝削りや肩削りに使用されるソリッドエンドミルに関するものである。
図11は、従来のこの種のソリッドエンドミルにおける工具本体1の軸線Oに直交する断面を示すものである。この図11に示すソリッドエンドミルは、いわゆる4枚刃のものであって、軸線Oを中心とする略円柱状の工具本体1の外周に4条の切屑排出溝2…が周方向に等間隔に形成され、各切屑排出溝2の工具回転方向T側を向く壁面がすくい面3とされて、このすくい面3の外周側辺稜部、すなわち該すくい面3とすくい面3に交差して工具外周側を向く逃げ面4との交差稜線部に、切刃5が形成されている。
ここで、上記すくい面3は、図11に示すように凹曲面を描きつつ工具内周側に向けて延びて、切屑排出溝2の溝底部6、すなわち該切屑排出溝2が軸線Oに対する径方向において最も工具内周側に凹んで工具本体1の心厚円Rに接する位置に達するように形成されている。さらに、切屑排出溝2の底面はこの溝底部6から工具回転方向T側に向かうに従い工具外周側に延びて、上記すくい面3が連なる切刃5の工具回転方向T側の次の切刃5の上記逃げ面4に連なっている。なお、この切屑排出溝2は一般に工具本体1の後端側に向かうに従い工具回転方向Tの後方側に向けて捩れるように形成されており、これに伴い切刃5も軸線Oを中心とした螺旋状に形成されることとなる。
ところで、このように形成されたソリッドエンドミルにおいて、切削加工時に上記切刃5によって生成される切屑Cは、図11に示すように凹曲面状のすくい面3に沿って該すくい面3の全面に摺接しつつ上記溝底部6に達し、その間に丸め込まれて切屑排出溝2から排出される。ところが、例えば加工物がアルミニウム材などの場合には、このように切屑Cがすくい面3の全面に亙って摺接しつつ擦過して流出すると、その摩擦熱によってすくい面3に溶着が発生し易くなってしまい、工具寿命を著しく損なうおそれが生じる。
本発明は、このような背景の下になされたもので、たとえアルミニウム材の加工においても容易に溶着を生じることがなく、工具寿命の延長を図ることが可能なソリッドエンドミルを提供することを目的としている。
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される円柱状の工具本体の外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の工具回転方向を向いてすくい面とされる壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されるとともに、上記すくい面と、このすくい面に交差する先端逃げ面との交差稜線部に底刃が形成されてなるソリッドエンドミルにおいて、上記すくい面の上記切刃から内周側に離間した位置から上記切屑排出溝の溝底部に至るまでの間に、該すくい面の上記切刃側に連なる部分と上記切屑排出溝の溝底部側とに対して鈍角に屈曲して交差するように凹む凹部を、上記底刃の近傍を除いて上記切屑排出溝の全長に亙って形成したことを特徴とする。
従って、上記ソリッドエンドミルではすくい面に形成された凹部上を切屑が通過することにより切屑とすくい面との間に間隙が画成されるので、切屑の擦過による摩擦熱を抑えることができ、これによって溶着の発生を防止することが可能となる
以上説明したように、本発明によれば、すくい面の切刃から内周側に離間した位置から切屑排出溝の溝底部に至るまでの間にすくい面の切刃側に連なる部分に対して凹む凹部を形成することにより、切刃によって生成される切屑とすくい面との間に間隙を画成することができ、これにより切屑がすくい面と摺接することによる摩擦熱を抑えることができる。従って、加工物がアルミニウム材のようなものであっても、かかる摩擦熱によって溶着が発生したりするのを防止することができ、工具寿命の延長を図ることが可能となる。
図1ないし図4は、本発明実施形態を説明する上での参考例を示すものである。本参考例において工具本体11は超硬合金等の硬質材料により略円柱状に形成されてなり、その後端部はシャンク部12とされるとともに、先端部の外周には、この工具本体11の先端から後端側に向かうに従い工具本体11の軸線Oを中心に工具回転方向Tの後方側に捩れる4条の切屑排出溝13…が周方向に等間隔に形成されている。
そして、各切屑排出溝13の工具回転方向T側を向く壁面はすくい面14とされていて、その外周側辺稜部、すなわちこのすくい面14と該すくい面14に連なる逃げ面15との交差稜線部に、軸線O回りに螺旋状に捩れるように切刃16が形成されている。なお、上記各切屑排出溝13の先端部には、上記すくい面14と、このすくい面に交差する工具本体11の先端逃げ面17との交差稜線部に、図2に示すように軸線Oからその径方向に沿って工具外周側に延びるように底刃18が形成されている。
ここで、上記切屑排出溝13は、軸線Oに直交する断面において図3に示すように、その溝底部19が軸線Oを中心とする凸円弧状をなすように形成されており、これよりも工具回転方向T側で切屑排出溝13の底面は工具外周側に向けて延びて、次の切刃16の上記逃げ面15に連なっている。そして、これに対してこの溝底部19よりも工具回転方向Tの後方側に連なる上記すくい面14は、その工具外周側の切刃16に連なる部分が従来と同様に凹曲面状に形成された凹曲部20とされる一方、この凹曲部20と上記溝底部19との間の切刃16から工具内周側に離間した部分は、該凹曲部20を延長して溝底部19に滑らかに連続させた場合のすくい面14の仮想断面(従来のエンドミルのすくい面の断面)Lに対して凸となるように形成されており、上記凹曲部20に対して隆起する凸部21とされている。なお、図3に符号Rで示すのは上記溝底部19が形成される工具本体11の心厚円である。
参考例では、この凸部21は、軸線Oに直交する断面が略全体的に曲率半径の大きな凸曲面状をなしており、上記溝底部19側では該溝底部19に屈曲して交差させられて、この溝底部19に対しても凸となるように形成されているとともに、すくい面14の凹曲部20側では曲折させられて極僅かに凹曲し、該凹曲部20に滑らかに連続させられている。なお、溝底部19側でも凹曲して該溝底部19に滑らかに連続させられていてもよい。しかして、本参考例ではこのような凸部21が、上記底刃18の近傍を除いて切屑排出溝13の全長に亙って図3に示すような断面形状を維持するように、すなわち切刃16に沿って螺旋状に捩れる突条をすくい面14上に形成するように延設されている。
しかるに、このように構成されたソリッドエンドミルにおいて、切削加工時に切刃16によって生成される切屑Cは、図4に示すように切刃16側からすくい面14に沿って溝底部19に流れ出る途中で上記凸部21に乗り上げ、さらにこの凸部21を乗り越えるようにして溝底部19に至る。従って、このとき切屑Cとすくい面14との間には、切屑Cが凸部21に乗り上げることによって間隙Gが画成され、これにより、切屑Cがすくい面14に密着して摺接しつつ擦過することによる摩擦熱の発生が抑制される。このため、上記構成のソリッドエンドミルによれば、たとえ加工物がアルミニウム材などであっても、かかる摩擦熱によってすくい面14上に溶着が生じるのを防ぐことができ、このような溶着によって工具寿命が著しく短縮されるのを防止して長期に亙って安定した切削加工を促すことが可能となる。
また、本参考例のソリッドエンドミルでは、上記凸部21は切屑排出溝13の溝底部19に対しても屈曲するように交差して凸となるように形成されているので、凸部21に乗り上げた切屑Cが溝底部19に至る間でも切屑Cとすくい面14との間には間隙Gが画成され、これによりこの凸部21から溝底部19までの間でも摩擦熱の発生を抑えることができる。従って、この参考例のソリッドエンドミルによれば、すくい面14における溶着の発生をより確実に防止することができ、一層の工具寿命の延長を図ることができる。
しかも、本参考例のソリッドエンドミルでは、このように切屑Cとすくい面14との間に間隙G,Gが画成されて切屑Cのすくい面14への接触が抑えられることにより、切屑Cがすくい面14を擦過することによる抵抗も抑制されるので、切削加工時の工具本体11の回転駆動力の低減を図ることも可能となる。また、このように間隙Gが画成されることにより、例えば切削加工時に切削油剤を供給する湿式切削の場合などに、上記間隙Gを介して切削油剤を確実に切刃16の近傍に供給することが可能となり、このためさらに確実に摩擦熱の発生を抑えて溶着の防止を図ることができる。さらに本参考例では、このように凸部21を乗り越えるように切屑Cが流出することとなるため、従来のように凹曲面状のすくい面に沿って切屑が流出する場合に比べて切屑Cの流れを直線的にして滑らかにすることができ、切屑排出性の向上を図ることができるという効果も得られる。
なお、本参考例では、工具本体11の先端部に4条の切屑排出溝13…が形成されて、それぞれのすくい面14とされる上記壁面の工具外周側辺稜部に切刃16が形成された、いわゆる4枚刃のソリッドエンドミルついて説明したが、切刃16の数は2、3、5、6など4枚刃以外であっても勿論構わない。また、本参考例では上記凸部21が切刃16に沿ってすくい面14上に突条をなすように軸線O方向に連続して形成されているが、切刃16によって生成される切屑Cは該切刃16に沿ってある程度の幅をもってすくい面14に流出するので、上記凸部21は切刃16に沿って軸線O方向に点在するように形成されていてもよい。
次に、図5ないし図9は、この参考例の変形例をそれぞれ示すものであり、図1ないし図4に示した参考例と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。なお、これらの変形例では切屑排出溝13の溝底部19は、図9に示す変形例を除いて図11に示した従来のソリッドエンドミルと同様に、すくい面14の上記凹曲部20の延長面に滑らかに連続する凹曲面状をなしており、工具本体11の上記心厚円Rに接するように形成されている。
しかるに、まず図5に示す変形例では、上記すくい面14の切刃16から工具内周側に離間した位置から上記溝底部19に至るまでの間に、軸線Oに直交する断面において上記第1の実施形態よりも曲率半径の小さな凸曲面をなす凸部22が形成されており、この凸部22はすくい面14の切刃16側の凹曲部20と溝底部19側とに屈曲して交差するようにされている。また、図6に示す変形例では、断面三角形状をなす凸部23がその一の角部をすくい面14から突き出すように形成されており、図7に示す変形例では、すくい面14から突出するに従い漸次幅狭となる断面略等脚台形状をなす凸部24が形成されている。さらに、図8に示す変形例では、すくい面14に形成された凸部25が、軸線Oに直交する断面においてその突端部25aから切刃16側と溝底部19側とに向けて凹曲しつつすくい面14に滑らかに連なるように形成されている。
一方、図9に示す変形例では、切屑排出溝13の溝底部26が軸線Oに直交する断面において工具本体11の心厚円Rに接する略平面状をなすように形成されており、この溝底部26が切刃16側において凸状に曲折してすくい面14の凹曲部20に連なることにより、この曲折した部分によって凸部27が形成されている。しかるに、このように構成された変形例のソリッドエンドミルにおいても、上記参考例と同様の効果を得ることができる上、図5、図6、および図8に示した変形例では、切屑と凸部22,23,25との接触面積もより小さく抑えることができるので、摩擦熱を発生をさらに小さく抑えてより一層確実に溶着を防止することが可能となる。また、図7や図9に示した変形例では、断面台形状の凸部24の突端の平面部24aや凸部27に連なる断面平面状の溝底部26により、切屑を安定して所定の方向に案内してより円滑に排出することができるという利点が得られる。
次に、図10は本発明実施形態を示すものであり、上記参考例と共通する部分にはやはり同一の符号を配して説明を省略する。すなわち、上記参考例およびその変形例では、切刃16によって生成された切屑とすくい面14との間に間隙Gを画成するのに、該すくい面14上に凸部21〜25,27を形成して、これに切屑が乗り上げることにより間隙Gが画成されるようにしているが、この実施形態では、すくい面14の切刃16から工具内周側に離間した位置に、切刃16に連なる上記凹曲部20に対して凹む凹部28を形成し、この凹部28によって切屑との間に間隙が画成されるようになされている。
ここで、この実施形態の上記凹部28は、軸線Oに直交する断面において凹曲部20よりも曲率半径の小さな凹円弧等の凹曲面状をなすように形成されており、すくい面14の切刃16側の凹曲部20と溝底部19側とに鈍角に屈曲して交差させられている。しかるに、本実施形態ではこのような断面形状の凹部28が、参考例の凸部21と同様に底刃18の近傍を除いて切屑排出溝13の全長に亙って図10に示すような断面形状を維持するように、すなわち切刃16に沿って螺旋状に捩れる凹溝をすくい面14上に形成するように延設されている。従って、このように構成されたソリッドエンドミルにおいても、上記凹部28によって切屑とすくい面14との間に間隙が画成されるので、摩擦熱の発生を抑えて溶着を防止することが可能となる。
なお、この実施形態においては上述のように凹部28を断面凹曲面状に形成しているが、例えばすくい面14側に開口する断面V字状に形成したりしてもよい。また、このような凹部28内に、上記参考例の変形例のような凸部22〜25を形成したり、あるいは凹部28の溝底部19側に隣接して凸部21〜26を形成したりするようにしてもよい。さらに、上記参考例やその変形例および上記実施形態では、すくい面14の切刃16側に凹曲部20が切刃16に連なるように形成されているが、このすくい面14の切刃16側は軸線Oに直交する断面において平面状をなすように形成されていたりしてもよい。
一方、これら参考例およびその変形例と上記実施形態とでは、その工具本体1のシャンク部2が形成される工具後端側から見て切削時の工具回転方向Tが右回り方向とされていて、すなわち駆動側から見て右回りに切削を行う、いわゆる右刃のエンドミルの構成とされるとともに、切屑排出溝13や切刃16が右ねじの捩れ方向に捩れた、いわゆる右捩れの構成とされているが、本発明は、これ以外の右刃左捩れ、左刃左捩れ、左刃左捩れのソリッドエンドミルに適用することも勿論可能であるし、さらには切屑排出溝や切刃が捩れていない、いわゆる直刃のエンドミルにも適用可能である。また、上記実施形態では、図1や図2に示されるように上記切刃16と底刃18とが角形のコーナをもつ、いわゆるスクエアエンドミルに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、外周刃とされる切刃16がテーパをもつ、いわゆるテーパエンドミルや、球状の底刃をもつボールエンドミル、あるいは丸コーナをもつラジアスエンドミルなどにも適用可能である。
本発明実施形態を説明する上での参考例を示す側面図である。 図1に示す参考例の工具先端側からの正面図である。 図1におけるZZ断面図である。 図3に示す断面における切屑Cの流出状態を示す図である。 参考例の変形例を示す断面図である。 参考例の変形例を示す断面図である。 参考例の変形例を示す断面図である。 参考例の変形例を示す断面図である。 参考例の変形例を示す断面図である。 本発明実施形態を示す図1のZZ断面に相当する断面図である。 従来のソリッドエンドミルを示す断面図である。
11 工具本体
13 切屑排出溝
14 すくい面
16 切刃
19,26 溝底部
20 凹曲部(すくい面14の切刃16側に連なる部分)
21,22,23,24,25,27 凸部
28 凹部
O 工具本体11の中心軸線
T 工具回転方向
R 工具本体11の心厚円
C 切屑
G 切屑Cとすくい面14との間に画成される間隙
L 凹曲部20を延長して溝底部19に滑らかに連続させた場合のすくい面14の仮想断面

Claims (2)

  1. 軸線回りに回転される円柱状の工具本体の外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の工具回転方向を向いてすくい面とされる壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されるとともに、上記すくい面と、このすくい面に交差する先端逃げ面との交差稜線部に底刃が形成されてなるエンドミルにおいて、上記すくい面には、上記切刃から内周側に離間した位置から上記切屑排出溝の溝底部に至るまでの間に、該すくい面の上記切刃側に連なる部分と上記切屑排出溝の溝底部側とに対して鈍角に屈曲して交差するように凹む凹部が、上記底刃の近傍を除いて上記切屑排出溝の全長に亙って形成されていることを特徴とするソリッドエンドミル。
  2. 上記切屑排出溝の溝底部よりも工具回転方向の後方側に連なる上記すくい面は、凹曲面状に形成された凹曲部とされていることを特徴とする請求項1に記載のソリッドエンドミル。
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