JP4986854B2 - 多セクション切削面を有する螺旋溝エンドミル - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、工作機械用回転切削ツールに関し、特にエンドミルに関する。

回転フライス用の様々のエンドミルが、利用可能であり知られている。そのようなエンドミルは、一般的に、設計に応じて、右回り切削、右回りスパイラル切削、及び中央切削に使用される。従来、これらのエンドミルは、硬化鋼、カーバイト、セラミックス等で作られる。標準的なエンドミルは、二つ又はそれ以上の溝設計で供給される。多数のエンドミルが、切削面壁上の一つの作業面と、溝領域の一つの面だけを有する。そのようなエンドミルは、しばしば、チップが切削面壁に付着するという問題を有し、二つの作業面を有するエンドミル程きれいな切削を達成しない。その他の問題は、エンドミルの溝領域におけるチップの詰まりである。

リビッチに対する米国特許第３，００３，２２４号は、切削面に二つの作業面、即ち一次歯面及び二次歯面を有するエンドミルを開示する。米国特許第３，００３，２２４号で開示されたタイプのエンドミルは、最新式の利用可能なエンドミルより、改善された切削及びよりよいチップの排出を提供する。これらのエンドミルは、特に現在の最新式の高速加工能力で使用されるとき、いまだにいくつかの欠陥及び制限を有し、例えばエンドミルが、角の摩耗及びエッジチップの問題を有したり、使用中、しばしば大きな望ましくないきしみ音を出したり、制限された耐用年数を有したり、ある速度以上では効率的に使用することができなかったり、溝領域からの所望以下のチップ除去を有したりする。

したがって、必要なのは、現在利用可能なエンドミルに対して改良された特徴を有するエンドミルである。

本発明によれば、回転切削エンドミルを提供する。エンドミルは、軸部と、溝部と、を含む。溝部は、軸部に一体に取り付けられた第一端と、第二端と、外面と、を有する。一つまたはそれ以上の螺旋歯が、溝部の外面に沿って配置される。各螺旋歯は、切削面と、螺旋切刃を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する。螺旋切刃は、外円周切削経路を画成する。切削面は、第一セクション、第二セクション、及び第三セクションと、第一テイクオフピーク及び第二テイクオフピークと、を含む。第一テイクオフピークは、第一セクションと第二セクションの間に配置される。第二テイクオフピークは、第二セクションと第三セクションの間に配置される。

歴史的に、フライスセンタは、典型的に、除去される材料を分散させるのに利用可能な馬力またはエンドミルの能力によって、送り速度が制限されていた。エンドミルは、典型的に、多くの音、摩耗、及び溝の詰まりなしに、高速で操作することができなかった。現代のフライスセンタは、高い速度で運転するのに適当な馬力を提供する。本発明のエンドミルは、詰まりなしに高速送り速度で運転することが可能である。その結果、本発明のエンドミルは、フライスセンタを、大半の従来のエンドミルで可能なよりも高い送り速度で操作することを可能にする。

本発明のエンドミルによって提供される他の利点は、フライス中、切削流体／冷却剤でチップ除去を高めることである。テイクオフピークは、チップを切削面から遠ざかる方向に差し向け、それにより、チップの側面を、溝内に配置された切削流体にさらす。切削流体は、チップを冷却し、チップが切削面に付着する機会を減ずる。

これら及び他の目的並びに利点は、いくつかの図を通して同様の要素を同様の符号で識別した図面と共になされる、好ましい実施形態の詳細な説明から、より容易に明らかになるであろう。

今、図１を参照すると、軸部１２及び溝部１４を含む回転切削エンドミル１０が示され、軸部１２及び溝部１４の両方は、回転軸線１６に沿って延びる。軸部１２は、必然的に形状が円筒形であり、外面に切り込まれた二つの矩形溝１８を有する。溝１８は、必須ではないが、いくつかのタイプの回転型被動装置（例えばフライス盤）内でのエンドミル１０の保持を容易にする。満足できるエンドミル１０の材料は、高強度鋼／コバルト、セラミックス、カーバイト等を含む。

エンドミル１０の溝部１４は、軸部１２に一体に取り付けられた第一端２０と、第二端２２と、外面２４と、を有する。一つ又はそれ以上の螺旋歯２６が、溝部１４の外面２４に沿って配置されている。図２は、二つの螺旋歯２６を有する実施形態を示す。図５は、三つの螺旋歯２６を有する実施形態を示す。

今、図２乃至図６を参照すると、各螺旋歯２６は、切削面２８と、螺旋切刃３２を画成する角度をなすように交差する逃げ壁３０と、を有する。螺旋切刃３２は、外円周切削経路、即ちワークピース３４（図４参照）に接触する最外エッジを画成する。矢印３６は、エンドミル１０の回転方向を示す。切削面２８の長さ３７（図５参照）は、切刃３２と、溝湾曲の屈曲点３８、即ち一つの歯２６の切削面２８の凹面形状が、次の歯２６の逃げ壁３０の凸面形状に変化するところ、との間に延びる。

様々の異なる逃げ壁３０の形態を、本発明のエンドミル１０に使用することができ、したがって、本発明のエンドミル１０は、いかなる特定の形態に限定されない。例えば、図４に示す螺旋歯２６は、一対の弧状に形成されたセクション４０，４２を含む逃げ壁３０の構成を有する。図６に示す螺旋歯２６の逃げ壁３０の実施形態は、一対の線状に形成されたセクション４４，４６と、弧状に形成されたセクション４８と、を含む。図７に部分的に示す螺旋歯の逃げ壁３０の実施形態は、円筒形に形成された第一領域４５と、弧状に形成された第二領域４７と、を含む。第一領域４５は、溝部１４の円周４３に沿って配置されている。第二領域４７は、溝部１４の円周４３から離れて内方に延びる。図８に部分的に示す実施形態は、図７に示すものと同様に、円筒形に形成された第一領域４５を含む。しかしながら、図８に示す実施形態は、弧状に形成された第二領域４７と違って、線状の第二領域５１及び線状の第三領域５３を含む。図９に部分的に示す螺旋歯の逃げ壁３０の実施形態は、切削面２８と逃げ壁３０の間に延びる丸みを付けたエッジ５５を含む。丸みを付けたエッジ５５は、図９に、線状の第二領域５１及び線状の第三領域５３を含む逃げ壁の形態で示される。変形例では、丸みを付けたエッジ５５を弧状に形成された逃げ壁３０と一緒に使用することができる。

切削面２８は、第一セクション５０、第二セクション５２、及び第三セクション５４と、第一テイクオフピーク５６及び第二テイクオフピーク５８と、を含む。第一テイクオフピーク５６は、第一セクション５０と第二セクション５２の間に配置されている。第二テイクオフピーク５８は、第二セクション５２と第三セクション５４の間に配置されている。切削面２８の第一セクション５０は、第一半径を少なくとも実質的にたどる湾曲を有する。切削面２８の第二セクション５２は、第二半径を少なくとも実質的にたどる湾曲を有する。第一テイクオフピーク５６は、第一セクション５０と第二セクション５２の交差点である。切削面２８の第三セクション５４は、第三半径を少なくとも実質的にたどる湾曲を有する。第二テイクオフピーク５８は、第二セクション５２と第三セクション５４の交差点である。第一セクション５０、第二セクション５２、及び第三セクション５４は、円形形状に限定されず、非円形弧状経路をたどってもよい。したがって、各セクション５０，５２，５４は実質的に半径をたどる。第三セクション５４は、第二テイクオフピーク５８と隣接した歯２６の逃げ壁３０の間に配置される。第三セクション５４、及び、したがって切削面２８は、溝湾曲の屈曲点３８近くで終わる。

図６を参照すると、切削面２８の各セクション５０，５２，５４は、切刃３２に配置された接線６０に対してすくい角を有する。接線６０は、回転エンドミル１０によって形成されるワークピース３４の表面と一致する。すくい角は、接線６０に垂直に延びる線６２と、切刃３２におけるセクション（第一セクション５０）の傾斜線６４、または第一テイクオフピーク５６（第二セクション５２）における傾斜線、または第二テイクオフピーク５８（第三セクション５４）における傾斜線の間に形成される角度として画成される。第一すくい角５９、第二すくい角６１、及び第三すくい角６３の相対的大きさは、考慮中の適用に適するように変えることができる。例えば図６に示す実施形態では、第一すくい角５９は、第二すくい角６１より大きく、第二すくい角６１は、第三すくい角６３より大きい。本発明は、すくい角のいかなる特定の組み合わせにも限定されない。

全ての例において、切削面セクション５０，５２，５４及びすくい角５９，６１，６３は、エンドミル１０の回転軸線１６に対して傾けられた切削面２８を集合的に形成する（即ち、切削面２８に実質的に沿って延びる線７４は、回転軸線１６を通らない。図５参照。）

図２乃至図６に示す切削歯２６の実施形態は、同一の螺旋歯２６の形態を有する。変形例では、いくつかまたは全ての歯２６が、上述の切削面２８の異なる形態を有していてもよい。

切削面２８の第一セクション５０は、切削面２８の全長３７の約１０％乃至３０％である。切削面２８の第三セクション５４は、切削面２８の全長３７の約５０％乃至７５％である。

溝部１４の第二端は、様々の異なる形態をとることができる。例えば、図１に示す二条溝の実施形態は、それらの間に配置される鈍角７０を有する一対の端切削面６８を示す。他の実施形態では、端切削面６８は、同一平面上であってもよい。本発明のエンドミル１０は、いかなる特定の第二端の形態に限定されない。

エンドミル１０の操作中、特定の回転速度で回転するエンドミル１０は、ワークピース３４と係合する。ワークピース３４または回転エンドミル１０のいずれか一方または両方は、互いに対して、経路に沿って移動する。その結果、各螺旋歯２６は、ワークピース３４に係合し、ワークピース３４の部分を剪断し、それにより、チップ７２を形成する。ワークピース３４に係合する切削面２８のセクションの湾曲は、形成されるチップ７２の形状に影響を及ぼす。したがって、ワークピース３４に係合する切削面２８の第一セクション５０によって形成されるチップ７２は、ワークピース３４から形成されるにつれて、第一セクション５０に沿って案内される。したがって、チップ７２は、第一セクション５０の湾曲と同様の湾曲をおそらくとる。或る距離の後、チップ７２は剪断し、ワークピース３４から分離する。

チップ７２の溝からの排出が、詰まりを避けるために高く望まれる。本発明のエンドミル１０は、多数の異なる方法でチップ７２の排出を容易にする。チップ７２の排出を容易にする本発明の一側面は、切削面２８のセクション５０，５２，５４の湾曲の違いである。例えば、切削面２８の第一セクション５０と第二セクション５２の間の湾曲の違いは、チップ７２が、第二セクション５２と合致する湾曲を有する第一セクション５０に沿って形成される可能性を除去する。したがって、チップ７２は、第二セクション５２内で停滞したり第二セクション５２に付着したりしないで、より排出されやすい。チップ７２の排出を容易にする本発明の他の側面は、テイクオフピーク５６，５８によって切削面２８に形成される割り込みである。テイクオフピーク５６，５８は、チップ７２が切削面２８に沿って移動するのを妨げ、代わりに、チップ７２が溝から離れて外に移動するのを促進する。チップ７２の排出を容易にする本発明の更に他の側面は、切削面２８のセクション間のすくい角の違いである。セクション５０，５２，５４間のすくい角の違いは、エンドミル１０の回転軸線１６に対して傾けられた切削面２８を作る（即ち、切削面２８に実質的に沿って延びる線７４は、回転軸線１６を通らない。図５参照）。より「開いた」切削面２８の向きは、チップ７２の排出を容易にし、したがって詰まりの防止を助ける。チップ７２の排出を容易にする本発明の更に他の側面は、「開いた」切削面２８の向きが、チップ７２が形成されるにつれて、切削流体がチップ７２の背後に入るのをより容易にする。切削流体は、チップ７２の切削面２８への付着を阻止する冷却剤として作用する。切削流体は、また、チップ７２を溝から流すように操作可能である。

本発明は詳細な実施形態に関して示され且つ説明されたが、当業者には、形態及び詳細の様々の変更が、本発明の精神及び範囲を逸脱することなくなされてもよいことは、理解されるべきである。例えば、本発明は、エンドミルに関連して記載されたが、本発明は、また、ルータービットや、タップ、ねじフライス、及び挿入可能な螺旋形ツール等の他のタイプの切削ツールに適用可能である。

本発明によるエンドミルの側面図である。 図示の目的で拡大された、図１の。２−２線に沿った横断面図である。 本発明によるエンドミルの切削歯の部分拡大断面図である。 本発明のチップを切削するエンドミルの切削歯の部分拡大断面線図である。 本発明による三つの溝を有するエンドミルの側面図である。 本発明によるエンドミルの切削歯の切刃をより拡大した部分拡大断面線図である。 切削歯の部分線図である。 切削歯の部分線図である。 切削歯の部分線図である。

Claims (10)

1. 回転軸線を有する回転切削エンドミルであって、
   回転軸線に沿って延びる軸部と、
   回転軸線に沿って延び、軸部に一体に取り付けられた第一端（２０）と、第二端（２２）と、外面と、を有する溝部と、
   溝部の外面に沿って配置され、各々が、切削面と、螺旋切刃を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する一つ又はそれ以上の螺旋歯と、を有し、
   上記切削面は、第一セクション（５０）と、第二セクション（５２）と、第一セクション（５０）と第二セクション（５２）の間に配置された第一テイクオフピーク（５６）と、第三セクション（５４）と、第二セクション（５２）と第三セクション（５４）の間に配置された第二テイクオフピーク（５８）と、を備え、
   上記切削面は、上記第二セクション及び上記第三セクションが上記螺旋切刃に接する線（６０）から垂直に延びる線（６２）に対して同じ側に配置されるように、上記螺旋切刃及び上記回転軸線に対して開いた切削面の向きを備えていることを特徴とする回転軸線を有する回転切削エンドミル。
2. 第一セクションは、切刃と連続的である、
   請求項１に記載のエンドミル。
3. 第一テイクオフピークは、切刃と実質的に平行に延びる、
   請求項１に記載のエンドミル。
4. 第二テイクオフピークは、切刃と実質的に平行に延びる、
   請求項１に記載のエンドミル。
5. 第一セクションは、第一半径を実質的にたどり、断面円弧状の凹曲面である第一湾曲を有する、
   請求項１に記載のエンドミル。
6. 第二セクションは、第二半径を実質的にたどり、断面円弧状の凹曲面である第二湾曲を有し、第二半径は、第一半径より大きい、
   請求項５に記載のエンドミル。
7. 第三セクションは、第三半径を実質的にたどり、断面円弧状の凹曲面である第三湾曲を有し、第三半径は、第二半径より大きい、
   請求項６に記載のエンドミル。
8. 第一セクションは、第一すくい角を有し、第二セクションは、第二すくい角を有し、第一すくい角は、第二すくい角と異なる、
   請求項１に記載のエンドミル。
9. 第三セクションは、第三すくい角を有し、第二すくい角は、第三すくい角と異なる、
   請求項８に記載のエンドミル。
10. 軸部と、
    軸部に一体に取り付けられた第一端（２０）と、第二端（２２）と、外面と、を有する溝部と、
    溝部の外面に沿って配置され、各々が、切削面と、螺旋切刃を画成する角度をなすように交差する逃げ壁と、を有する一つ又はそれ以上の螺旋歯と、を有し、
    上記切削面は、第一セクション（５０）と、第二セクション（５２）と、第一セクション（５０）と第二セクション（５２）の間に配置された第一テイクオフピーク（５６）と、第三セクション（５４）と、第二セクション（５２）と第三セクション（５４）の間に配置された第二テイクオフピーク（５８）と、を備え、
    第一セクション（５０）は、第一半径を実質的にたどり、断面円弧状の凹曲面である第一湾曲を有し、第二セクション（５２）は、第二半径を実質的にたどり、断面円弧状の凹曲面である第二湾曲を有し、第三セクション（５４）は、第三半径を実質的にたどり、断面円弧状の凹曲面である第三湾曲を有し、第三半径は、第二半径より大きく、第二半径は、第一半径より大きく、
    上記切削面は、上記第二セクション及び上記第三セクションが上記螺旋切刃に接する線（６０）から垂直に延びる線（６２）に対して同じ側に配置されるように、上記螺旋切刃及び上記回転軸線に対して開いた切削面の向きを備えていることを特徴とする回転切削エンドミル。

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