JP5181904B2

JP5181904B2 - ボールエンドミル

Info

Publication number: JP5181904B2
Application number: JP2008197717A
Authority: JP
Inventors: 洋光田中; 元基松本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: JP2010030023A

Description

本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、この軸線回りの回転軌跡が球面状をなす切刃が形成されたボールエンドミルに係わり、特にこの切刃が、軸線方向先端側から後端側に向けて、上記球面の中心を通り該軸線に垂直な平面を越えるように延設されたボールエンドミルに関するものである。

このような、切刃が、その軸線回りの回転軌跡がなす球面の中心を通り該軸線に垂直な平面を越えるように延設されたボールエンドミルとして、例えば特許文献１には、シャンク部先端の球面形状のエンドミル部の半径をシャンク部より大きくして、中心から１８０度を超える角度で球面状に形成して、このエンドミル部に形成される刃部をシャンク部の近傍まで延在させたものが提案されている。また、特許文献２にも、切刃のうち少なくとも１刃が、エンドミル先端と外周最大径部とを経て刃元端がエンドミル軸線に向かうように配置されて、半球を越えて存するようにしたものが提案されている。

このようなボールエンドミルでは、切刃のうち上記平面を越えて延設された後端側部分（特許文献１では中心から１８０度を超える角度の部分、特許文献２ではエンドミル外周最大径部から刃元端までの部分）が軸線方向後端側を向くことになるため、特許文献１に記載されたように金型等のアンダーカット部を形成する場合や、特許文献２に記載されたような工作機械の主軸を傾斜させる軸傾斜切削を行う場合に適用することができる。
特開平１０−２６３９１４号公報特開平１１−１５６６２２号公報

ところで、これら特許文献１、２のボールエンドミルにおいては、特許文献２では切刃がエンドミル軸線とは傾きを有することが記載され、また特許文献１では刃部を右刃、刃部に隣接するすくい溝を右ねじれ溝として、ねじれ角を１５度とすることが記載されている。しかしながら、このように切刃が軸線に対して傾きを有して、例えば右刃、右ねじれ、すなわち軸線方向先端側から後端側に向かうに従いエンドミル回転方向の後方側に捩れるように形成されていると、上記平面を越えて延設された切刃の後端側部分では、生成された切屑がそのまま後端側に押し出されて被削材に押し付けられるように作用するため、上記アンダーカット部等における加工面の仕上げ面精度の劣化を招いたり、詰まりを生じて工具寿命が短寿命化してしまったりするおそれがあった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように軸線回りの回転軌跡が球面状をなす切刃が、軸線方向先端側から後端側に向けて、上記球面の中心を通り該軸線に垂直な平面を越えるように延設されたボールエンドミルにおいて、この平面を越えて後端側に延設された切刃により切削を行う場合に切屑が被削材に押し付けられるように作用するのを抑制して、仕上げ面精度の劣化や工具の短寿命化が生じるのを防ぐことが可能なボール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、本発明のボールエンドミルは、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、該軸線回りの回転軌跡が球面状をなす切刃が、上記軸線方向先端側から後端側に向けて、上記球面の中心を通り該軸線に垂直な平面を越えるように延設されており、上記切刃は、上記平面よりも上記軸線方向先端側では後端側に向かうに従いエンドミル回転方向の後方側に捩れるように形成される一方、該平面を越えた上記軸線方向後端側では、上記軸線に対する捩れ角が後端側に向かうに従い漸次小さくなるようにされていることを特徴とする。

従って、このような構成のボールエンドミルにおいては、上記平面よりも軸線方向先端側では後端側に向かうに従いエンドミル回転方向の後方側に捩れるように形成された切刃の捩れ角が、この平面を越えた軸線方向後端側では後端側に向かうに従い漸次小さくなるようにされているので、この切刃の後端側の部分で生成された切屑は、先端側と同じようにそのまま後端側に押し出されることがなく、この切屑が被削材に押し付けられるように作用するのを抑制して切刃の切れ味を確保することができる。このため、かかる切屑によって被削材の加工面が傷つけられて仕上げ面精度が劣化したり、被削材に押し付けられた切屑が詰まりを生じて抵抗が増大することにより例えば細径となるシャンクの首部が折損して工具寿命が短縮されたりするような事態を防止することができる。

ここで、上記切刃の捩れ角は、該切刃の上記軸線方向最後端部において負角となるようにされていてもよく、すなわちこの軸線方向最後端部では切刃が後端側に向かうに従いエンドミル回転方向側に捩れるように形成されていてもよい。このように切刃の捩れ角が負角になっていると、切屑は軸線方向先端側に向けて被削材から離れる方向に押し出されるので、仕上げ面精度の劣化や工具寿命の短縮化を一層確実に防止することができる。

一方、上記切刃の上記軸線に対する捩れ角は、上記平面よりも上記軸線方向先端側では後端側に向かうに従い漸次大きくなるようにされていてもよく、これにより、通常の切削においてこの平面よりも軸線方向先端側の切刃を使用する場合には、当該部分に鋭い切れ味を確保して切削抵抗の低減を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、切刃の軸線回りの回転軌跡がなす球面の中心を通り該軸線に垂直な平面を越えるように切刃が延設されたボールエンドミルにおいて、この平面よりも後端側に延設された切刃による切屑が被削材に押し付けられるように作用するのを抑制して切れ味を確保することにより、切屑が被削材を傷つけることによる仕上げ面精度の劣化や切屑詰まりによる工具寿命の短縮を防ぎ、長期に亙って円滑な高精度の加工を図ることが可能となる。

図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態においてエンドミル本体１は、超硬合金等の硬質材料により一体に形成されて軸線Ｏを中心とした概略軸状をなし、図示されない後端部（図１および図２において右側部分）に設けられる軸線Ｏを中心とした円柱状のシャンク部が工作機械の主軸に把持されることにより上記軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転させられ、先端部に設けられた切刃部２により被削材を切削加工する。

この切刃部２は、図１および図２に示すように本実施形態では概略円盤状をなし、この円盤の中心線Ｃを軸線Ｏに直交させるようにしてエンドミル本体１先端部に配設されている。また、切刃部２と上記シャンク部とは、図１に示すように切刃部２がなす円盤の外径よりも小さく、かつ図２に示すように切刃部２の上記中心線Ｃ方向の厚さよりも小さな直径を有する軸線Ｏを中心とした概略円柱状の首部３によって連結されている。なお、本実施形態のボールエンドミルは２枚刃のソリッドボールエンドミルとされ、エンドミル本体１は軸線Ｏ回りに１８０°回転対称に形成されている。

円盤状の切刃部２の表裏両側には、それぞれ上記中心線Ｃ方向視においてエンドミル回転方向Ｔを向く側（図２において下側）に、軸線Ｏに直交する断面においてエンドミル回転方向Ｔの後方側に凹曲線をなして凹むエンドミル回転方向Ｔ側を向いた壁面４を有する切屑排出溝５が、切刃部２の後端外周側において上記首部３との連結部分の周りに開口し、あるいはこの首部３の外周にも連続して開口するように形成されている。一方、この切屑排出溝５の先端側には、上記壁面４に交線Ｌにおいて鈍角に交差するエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面６と上記軸線Ｏ方向先端側を向く壁面７とを有するギャッシュ８が、切刃部２の先端すなわち該切刃部２と軸線Ｏとの交点Ｐから後端外周側に延びるように形成されている。

そして、これら切屑排出溝５の壁面４とギャッシュ８の壁面６との外周側辺稜部には、これらの壁面４、６をすくい面として、軸線Ｏ回りの回転軌跡が上記軸線Ｏと中心線Ｃとの交点を中心Ｑとした球面状をなす切刃９が形成されている。従って、この切刃９は、上記軸線Ｏ方向先端側すなわち上記交点Ｐ近傍から後端側に向けて、上記球面の中心Ｑを通り該軸線Ｏに垂直な平面Ｒを越えるように延設されることになり、この平面Ｒとの交点において軸線Ｏからの切刃９の外径が最大となる。なお、切刃部２の表裏両側において上記中心線Ｃ方向視にエンドミル回転方向Ｔ後方を向く側（図２において上側）には、切刃９の回転軌跡がなす球面に対して切刃９から離間するに従い漸次後退する逃げ面１０が形成されている。

また、ギャッシュ８の上記壁面６は、軸線Ｏ方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かう凸曲面とされて、切屑排出溝５の上記壁面４との交差稜線Ｌが交点Ｓで切刃９と交差するように延設されている。ここで、上記交点Ｓは、略上記平面Ｒ上から、これを軸線Ｏ方向後端側に僅かに越えて、例えばこの交点Ｓと上記中心Ｑとを結ぶ直線が軸線Ｏに対してなす交差角が１００°程度までの範囲となるように配設されるのが望ましい。

従って、この壁面６の外周側辺稜部に形成される切刃９の先端側部分９Ａも、軸線Ｏ方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうように捩れる螺旋状をなし、上記平面Ｒまたはこれより僅かに後端側にまで延設される。さらに、この先端側部分９Ａにおける切刃９の軸線Ｏに対する捩れ角（軸線Ｏに直交する側面視において軸線Ｏとの交点における切刃９の接線が軸線Ｏに対してなす角度）θは正角とされ、しかも本実施形態ではこの切刃９の先端側部分９Ａで後端側に向かうに従い捩れ角θが漸次大きくなるようにされている。

一方、切屑排出溝５の壁面４の外周側辺稜部に形成される切刃９の後端側部分９Ｂは、この切屑排出溝５が切刃部２の後端外周側に開口するその開口縁部に形成されており、ギャッシュ８の壁面６の外周側辺稜部に形成された先端側部分９Ａと上記交点Ｓにおいて滑らかに連なるようにされている。そして、この壁面４が上述のようにエンドミル回転方向Ｔ後方側に凹む断面凹曲線状をなしていることから、切刃９の後端側部分９Ｂも同様にエンドミル回転方向Ｔ後方側に凹む凹曲線状をなすことになって、その捩れ角θは軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い漸次小さくなり、特に本実施形態ではその最後端部の僅かな部分において捩れ角θが負角、すなわち軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い切刃９がエンドミル回転方向Ｔ側に向かうように形成されている。

このように構成されたボールエンドミルは、上述のように軸線Ｏ回りに回転されつつ、該軸線Ｏに交差する方向に送り出されて、回転軌跡が球面状をなす切刃９により被削材に曲面状の加工面を形成する。ここで、一般的なボールエンドミルと同じように切刃９のうち上記平面Ｒよりも先端側部分９Ａで切削を行うときには、少なくともこの平面Ｒの位置にまで延設された該先端側部分９Ａにおいて切刃９の捩れ角θが正角とされ、しかも本実施形態ではこの捩れ角θが後端側に向かうに従い漸次大きくなるようにされているので、生成される切屑をエンドミル本体１の回転に伴い後端側に押し出すようにして、ギャッシュ８および切屑排出溝５を介して円滑に排出することができる。

一方、この切刃９は、軸線Ｏ回りの回転軌跡が球面状をなすようにされたまま、上記先端側部分９Ａから平面Ｒを越えて軸線Ｏ方向後端側に延びるように形成され、切刃部２後端における首部３との連結部にまで延設された軸線Ｏ方向後端側を向く後端側部分９Ｂを備えているので、この後端側部分９Ｂの切刃９によって被削材に軸線Ｏ方向先端側を向く曲面状のアンダーカット部を形成したりすることができる。

そして、さらに上記構成のボールエンドミルにおいては、この切刃９の後端側部分９Ｂでその捩れ角θが後端側に向かうに従い漸次小さくなるようにされている。このため、この後端側部分９Ｂでも先端側部分９Ａと同様に後端側に向けて切刃９の捩れ角θが漸次大きくなる場合や、一定の捩れ角θで延びている場合などに比べても、上記アンダーカット部を形成したりするときに生成される切屑は、先端側部分９Ａと同じように後端側すなわち被削材側に押し出されることはなく、該切屑が被削材のアンダーカット部等に押し付けられるように作用するのを抑えて切刃９による切れ味を確保することができる。

従って、このようなボールエンドミルによれば、こうして切刃９の後端側部分９Ｂによって切削を行う際に、生成された切屑が上記アンダーカット部等の加工面を傷つけて仕上げ面精度を損なったりすることがなく、高精度で高品位の切削を行うことが可能となる。また、このように切屑が被削材側に押し付けられることがないために、切屑の詰まりが生じたりすることもなく円滑な切屑排出を図ることができ、切削抵抗を低減して効率的な切削を促すことができるとともに、特に細径とならざるを得ない上記首部３に過大な負荷が作用して折損を招いたりするのを防ぐことができ、長期に亙って安定した加工を行うことが可能となる。

ここで、この後端側部分９Ｂにおける切刃９の捩れ角θは、後端側に向かうに従い漸次小さくなるにしても、正角のまま切刃９の最後端（首部３との連結部分）に達したり、あるいはこの最後端で０°となっていたりしてもよいが、本実施形態では切刃９の最後端に達する手前で０°になって、これより後端側の切刃９の最後端部では捩れ角θが負角となるようにされている。すなわち、この最後端部では切刃９が後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔ側に向かうように捩れるので、本実施形態によれば、特にこの切刃９の最後端部で生成される切屑は、エンドミル本体１の回転に伴い先端側つまり被削材から離れる側に押し出されることになり、加工面の傷つきや切屑詰まりを一層確実に防止することが可能となる。

また、本実施形態では切刃部２表裏の上記エンドミル回転方向Ｔを向く側に切屑排出溝５がそれぞれ形成されて切刃部２後端外周側に開口させられており、この切屑排出溝５のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面４はエンドミル回転方向Ｔ後方側に凹む断面凹曲線状とされていて、切刃９の上記後端側部分９Ｂは、この壁面４の切刃部２後端外周側の開口縁部に形成されている。従って、この切屑排出溝５に例えば軸線Ｏ方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔ後方側に向かう捩れが与えられていても、切刃９の後端側部分９Ｂは壁面４の断面がなす凹曲線に応じた凹曲線状を呈することになり、これによりこの後端側部分９Ｂを上述のように後端側に向かうに従い捩れ角θが漸次小さくなるように、また本実施形態のように最後端部においては捩れ角θが負角となるように形成することが可能となる。

なお、本実施形態では、本発明をエンドミル本体１がシャンク部から切刃部２までが一体形成されたソリッドのボールエンドミルに適用した場合について説明したが、上述のような切刃９がエンドミル本体に着脱可能に装着されるインサートに形成された、インサート式のボールエンドミルに本発明を適用することも勿論可能である。

本発明の一実施形態を示すエンドミル本体１先端部の側面図である。図１に示す実施形態のエンドミル本体１先端部の平面図である。

符号の説明

１エンドミル本体
２切刃部
３首部
５切屑排出溝
８ギャッシュ
９切刃
９Ａ切刃９の先端側部分
９Ｂ切刃９の後端側部分
Ｏエンドミル本体１の軸線
Ｑ軸線Ｏ回りの回転軌跡において切刃９がなす球面の中心
Ｒ中心Ｑを通る軸線Ｏに垂直な平面
Ｔエンドミル回転方向
θ 切刃９の捩れ角

Claims

軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、該軸線回りの回転軌跡が球面状をなす切刃が、上記軸線方向先端側から後端側に向けて、上記球面の中心を通り該軸線に垂直な平面を越えるように延設されており、上記切刃は、上記平面よりも上記軸線方向先端側では後端側に向かうに従いエンドミル回転方向の後方側に捩れるように形成される一方、該平面を越えた上記軸線方向後端側では、上記軸線に対する捩れ角が後端側に向かうに従い漸次小さくなるようにされていることを特徴とするボールエンドミル。
上記切刃の捩れ角は、該切刃の上記軸線方向最後端部において負角となるようにされていることを特徴とする請求項１に記載のボールエンドミル。
上記切刃の上記軸線に対する捩れ角は、上記平面よりも上記軸線方向先端側では後端側に向かうに従い漸次大きくなるようにされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボールエンドミル。