JP5194680B2 - ラジアスエンドミル - Google Patents

Description

本発明は、エンドミル本体の先端部外周に形成された外周刃と先端に形成された底刃とが概略１／４円弧状のコーナＲ刃を介して連続したラジアスエンドミルに関するものである。

この種のラジアスエンドミルとしては、例えば特許文献１に、コーナＲ刃の底刃側を第１切れ刃、外周刃側を第２切れ刃とした時、エンドミル本体の軸線に直交する断面でこれら第１切れ刃および第２切れ刃のすくい面を凸状に湾曲させ、第２切れ刃にすくい面に連続して刃底方向の凹状のチップスペースを形成した高送り切削用ラジアスエンドミルが提案されている。また、特許文献２にも、コーナＲ刃に連なるすくい面を凸状に形成した高硬度材料加工用のエンドミルが提案されている。さらに、特許文献３には、切屑排出溝の先端にギャッシュ角４５度のギャッシュを形成して、コーナＲ刃のすくい角を半径方向には負角、軸方向には正角としたものも提案されている。
特開２００４−８２２７５号公報 特開平７−２４６５０８号公報 特開平１１−２１６６０９号公報

ところが、上記特許文献１、２に記載のラジアスエンドミルのようにコーナＲ刃に連なるすくい面を凸状に形成すると、コーナＲ刃に直交する断面におけるすくい角は負角側に大きくなって刃先角が確保されるため、高送り切削や高硬度材料の加工に対してはコーナＲ刃の強度を維持して耐欠損性の向上やチッピングの防止を図ることができるものの、コーナＲ刃の切れ味が鈍くなって切削抵抗の増大を招くという問題がある。また、円弧状をなすコーナＲ刃のすくい面を正確に所定形状の凸状に湾曲形成することは困難であり、しかも一様に凸状に湾曲していると切屑が分断されずに生成されて切屑詰まりを生じたりするおそれもある。

一方、逆にコーナＲ刃のすくい角を半径方向には負角でも、軸方向には正角とした特許文献３に記載のラジアスエンドミルでは、切れ味は確保できてもコーナＲ刃に欠損やチッピングが発生しやすい。特に、金型等の曲面を３次元切削する場合には、このコーナＲ刃が全長に亙って使用されることになるのに対し、上述のようにギャッシュ角が４５度にもなるとコーナＲ刃の全長がギャッシュによって形成されたすくい面に形成されることになるため、被削材に食い付く部分の切刃強度を確保し難い。しかも、こうしてギャッシュ角が大きいと、切刃の数が多くなるほどギャッシュを形成する際に砥石が隣接する切刃との干渉を生じることになって製造が困難となり、さらにはコーナＲ刃のすくい面全体がギャッシュによって形成されることになるため、やはり切屑が分断されずに生成されることにもなって切屑処理性が損なわれることになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、コーナＲ刃の切れ味と強度とを同時に確保できるとともに切屑処理性の向上を図ることができ、さらには製造も容易なラジアス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エンドミル本体の先端部外周に後端側に向かうに従い上記軸線回りにエンドミル回転方向後方に捩れる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部には外周刃が形成されるとともに、上記切屑排出溝の先端にはギャッシュが形成されていて、このギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面の先端側辺稜部に、上記外周刃からコーナＲ刃を介して連続する底刃が形成されており、上記ギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面は、平面状とされるとともに、上記切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面との交差稜線が上記コーナＲ刃に交差させられていることを特徴とする。

従って、このように構成されたラジアスエンドミルでは、ギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面が平面状とされていて、その切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面との交差稜線がコーナＲ刃に交差させられているので、この交差稜線とコーナＲ刃との交点よりも先端側（底刃側）では、コーナＲ刃に直交する断面における刃先角を確保して切刃強度を維持し、特に被削材への食い付き時に欠損やチッピングが発生するのを防止することができる。その一方で、上記交点よりも後端側（外周刃側）では、すくい角を正角側に大きくして鋭い切れ味を得ることができ、これにより切削抵抗の低減を図ることが可能となる。

また、ギャッシュは上記交差稜線がコーナＲ刃に交差する程度に先端側に形成されていればよいため、ギャッシュ形成の際に砥石が隣接する切刃と干渉するおそれも少なく、しかもこのギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面が平面状であるので製造自体も容易である。そして、さらにコーナＲ刃のすくい面は上記交差稜線を介して該交差稜線に直交する断面が凸Ｖ字状に曲折することになるので、コーナＲ刃によって生成された切屑をこの交差稜線に沿って分断させながら生成することができ、これにより切屑処理性の向上を図って切屑詰まりの発生などを未然に防止することができる。

ここで、特に金型の曲面などを３次元切削する場合には上記コーナＲ刃の全体が切削に使用されるため、このコーナＲ刃と上記交差稜線との交点の位置が、該コーナＲ刃の先端側の底刃寄りに位置しすぎるとコーナＲ刃の強度を十分に維持することができず、逆に後端側の外周刃寄りに位置しすぎると抵抗の増大を防ぐことができなくなるとともに、ギャッシュ形成の際の砥石の干渉を招くおそれも生じる。また、いずれの場合も、上記交差稜線による切屑分断効果も損なわれるおそれがあるので、上記交差稜線とコーナＲ刃との交点は、上記エンドミル本体の先端から上記軸線方向後方側に、上記コーナＲ刃の半径Ｒに対して０．２×Ｒ〜０．８×Ｒの範囲内に位置しているのが望ましく、０．３×Ｒ〜０．６×Ｒの範囲内に位置しているのがより望ましい。

一方、例えば被削材に溝加工を行う場合において、特にその溝の延設方向に向けて溝深さが漸次深くなるような溝を形成する場合、エンドミル本体は上記延設方向に送り出されつつ該軸線方向先端側にも送り出されて、いわゆるランピング溝加工を行うことになるが、このような場合には、上述した金型の曲面などを３次元切削する場合に比べ、コーナＲ刃のごく底刃寄りの部分は常に被削材に切り込まれた状態に近くなるため、強度が必要とされるものの、底刃から僅かに離れた部分から外周刃にかけての部分では、むしろ切屑の流れを妨げないように、切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面にそのまま連なるように形成されるのが望ましい。従って、このような場合には、上記交差稜線とコーナＲ刃との交点は、３次元切削の場合よりもエンドミル本体の先端側に位置するように、上記エンドミル本体の先端から上記軸線方向後方側に、上記コーナＲ刃の半径Ｒに対して０．０１×Ｒ以上０．２×Ｒ未満の範囲内に位置しているのが望ましく、０．０２×Ｒ〜０．１５×Ｒの範囲内に位置しているのがより望ましい。

また、上記ギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面を、上記軸線に平行な平面とすれば、底刃および上記交点よりも底刃側のコーナＲ刃の軸方向すくい角を０°として確実にその強度を確保することができるとともに、ギャッシュをこのエンドミル本体の軸線を基準として形成できるので、製造が一層容易となる。

以上説明したように、本発明によれば、コーナＲ刃の切れ味と強度とを同時に確保して切削抵抗の低減をはかるとともに欠損やチッピングの発生を防止することができ、また切屑を確実に分断することができて切屑処理性の向上を図り、さらには製造も容易なラジアスエンドミルを提供することが可能となる。

図１ないし図３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って一体に形成されて軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その基端部（図１において右側部分）がシャンク部２とされるとともに先端部（図１において左側部分）は切刃部３とされ、この切刃部３の外周にはエンドミル本体１の先端から後端側に向けて軸線Ｏ回りに切削時のエンドミル回転方向Ｔ後方側に捩れる切屑排出溝４が複数条（本実施形態では４条）周方向に等間隔に形成されている。

これらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面５は、軸線Ｏに直交する断面においてエンドミル回転方向Ｔ後方側に凹む凹曲面状とされていて、その外周側辺稜部すなわち壁面５と切刃部３の外周逃げ面６との交差稜線部には、切屑排出溝４と等しい捩れ角で螺旋状に捩れる外周刃７が形成されており、従って上記壁面５はこの外周刃７のすくい面とされる。

一方、切屑排出溝４の先端部には、そのエンドミル回転方向Ｔ後方側に、上記壁面５の先端縁を径方向に切り欠くようにしてギャッシュ８が形成されている。このギャッシュ８は、エンドミル本体１の先端中央部から外周側に向かうに従い図２に示すように周方向に幅広となるように、また図１および図３に示すように軸線Ｏ方向後端側に漸次深くなるように形成された溝状の凹部であって、そのエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面９は平面状とされ、この壁面９の先端側辺稜部すなわち壁面９とエンドミル本体１先端に形成された先端逃げ面１０との交差稜線部には、底刃１１が形成されている。

従って、上記壁面９はこの底刃１１のすくい面とされて、その軸方向すくい角は外周刃７の捩れ角よりも負角側とされ、特に本実施形態では壁面９は図３に示すように軸線Ｏに平行とされていて、底刃１１の軸方向すくい角が０°とされる。また、この底刃１１は、軸線Ｏ方向先端側から見たときには図２に示すように直線状に延びることになって、その径方向すくい角は負角とされ、さらに内周側に向かうに従い僅かに軸線Ｏ方向後端側に後退するように傾斜してすかし角が与えられている。

さらに、この底刃１１と上記外周刃７とは、エンドミル本体１の先端外周部でコーナＲ刃１２を介して連続させられ、これら連続する外周刃７、コーナＲ刃１２、および底刃１１によって切刃が構成されている。このコーナＲ刃１２は、互いに連続する外周刃７と底刃１１とにそれぞれ連なる外周逃げ面６と先端逃げ面１０とが交差するコーナ部を凸曲面状のコーナ逃げ面１３とすることによって形成されていて、これら外周刃７と底刃１１とに滑らかに連なり、軸線Ｏ回りの回転軌跡を該軸線Ｏを含む平面に投影したときに半径Ｒの概略１／４円弧状をなすようにされている。

そして、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く上記壁面５と、この壁面５を切り欠くように形成されたギャッシュ８のエンドミル回転方向Ｔを向く上記壁面９との交差稜線Ｌは、図３に示すようにエンドミル本体１の先端外周側に延びてこのコーナＲ刃１２に交点Ｐで交差させられている。ここで、この切屑排出溝４とギャッシュ８とのエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面５，９同士の交差稜線ＬがコーナＲ刃１２と交差する交点Ｐの位置は、エンドミル本体１の先端すなわち底刃１１上またはコーナＲ刃１２上で最も軸線Ｏ方向先端側に位置する箇所から軸線Ｏ方向後端側に向けての距離Ａが、上記コーナＲ刃１２の半径Ｒに対して０．２×Ｒ〜０．８×Ｒの範囲内となるように配されており、本実施形態では０．５×Ｒの位置に配されている。

このように構成されたラジアスエンドミルでは、コーナＲ刃１２の上記交点Ｐよりも先端内周側ではギャッシュ８のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面９が該コーナＲ刃１２のすくい面とされる一方、交点Ｐよりも後端外周側では切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面５がコーナＲ刃１２のすくい面とされ、これらすくい面とされる壁面５，９は上記交差稜線Ｌを介して断面鈍角の凸Ｖ字状に曲折させられることになる。なお、上述のように壁面５が凹曲面とされるとともに壁面９は平面状とされているため、この交差稜線Ｌはエンドミル回転方向Ｔ側から見て図３に示すように先端側に凸となる凸曲線を呈することになる。

従って、上記構成のラジアスエンドミルによれば、この交点Ｐよりも先端側では、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面５がギャッシュ８の平面状の壁面９によって切り欠かれていることにより、コーナＲ刃１２に直交する断面におけるその刃先角を後端側よりも大きく確保して刃先強度を維持することができるので、このコーナＲ刃１２が被削材に食い付く際の欠損やチッピングを防止することができる。一方、逆に交点Ｐよりも後端側の部分では、凹曲面状の上記壁面５がそのままコーナＲ刃１２のすくい面とされていて、そのすくい角は先端側よりも正角側に大きくなるので、当該部分では該コーナＲ刃１２に先端側よりも鋭い切れ味を与えることができ、これにより切削抵抗の低減を図ることができる。

また、切屑排出溝４の先端部を切り欠くギャッシュ８は、互いのエンドミル回転方向Ｔを向く壁面５，９同士の交差稜線Ｌがエンドミル本体１の先端側のコーナＲ刃１２に交差する程度の深さに形成されていればよいので、このギャッシュ８を砥石によって形成する際に、エンドミル回転方向Ｔ側に隣接する切刃に砥石が干渉することが少なく、多数の切刃がエンドミル本体１に形成される場合でも製造が容易である。しかも、上記壁面９が平面状となるようにギャッシュ８を形成すればよく、しかも本実施形態ではこの壁面９がエンドミル本体１の軸線Ｏに平行な平面であるので、製造はさらに簡単になる。

さらにまた、コーナＲ刃１２のすくい面が上述のように交差稜線Ｌを介して断面凸Ｖ字状に曲折させられていることにより、コーナＲ刃１２によって生成されて該すくい面上を擦過する切屑は、この交差稜線Ｌを境に引き裂かれるように分断されながら流出することになる。従って、上記構成のラジアスエンドミルによれば、特に金型の曲面などを３次元切削する場合などに多用されるこのコーナＲ刃１２において、切屑処理性の向上を図ることができ、切屑詰まりが発生したりするのを防いで円滑な切削加工を行うことが可能となる。

ところで、このように金型の曲面などを３次元切削する場合には、上記コーナＲ刃１２の全体が部分部分で切削に使用されることになるため、上記交差稜線ＬとコーナＲ刃１２との交点Ｐが底刃１１側に位置しすぎていると、逆にコーナＲ刃１２において切屑排出溝４の上記壁面５をすくい面とする部分が大きくなりすぎ、刃先強度を確保して欠損やチッピングを確実に防止することができなくなるおそれがある。その一方で、交点Ｐが外周刃７側に寄りすぎていると、ギャッシュ８の上記壁面９をすくい面とするコーナＲ刃１２部分が大きくなりすぎ、コーナＲ刃１２の切れ味が鈍くなって切削抵抗の増大を招いたりするおそれがあるので、この交点Ｐの位置は本実施形態のようにエンドミル本体１先端からの軸線Ｏ方向後端側への距離ＡがコーナＲ刃１２の半径Ｒに対して０．２×Ｒ〜０．８×Ｒの範囲内となるように配されるのが望ましく、０．３×Ｒ〜０．７×Ｒの範囲とされるのがより望ましい。

また、このような３次元切削のように、コーナＲ刃１２全体のうちいずれかの範囲が部分的に使用され、しかもこの使用される範囲が変化するような場合に比べ、例えばエンドミル本体１を軸線Ｏに交差する送り方向に送り出しつつ該軸線Ｏ方向先端側にも送り出すことにより、被削材にこの送り方向に向けて漸次深くなる溝を延設するランピング溝加工を行う場合には、コーナＲ刃１２のうち先端側の底刃１１により近い範囲は、常にこの溝の底面を切削することになって被削材に切り込まれた状態となるため、その刃先強度を確実に確保してチッピングや欠損を防ぐ必要が生じる。その一方で、この範囲よりも外周刃７側のコーナＲ刃１２の大部分では、上記送り方向側が閉塞される溝加工であるために、刃先強度よりは円滑な切屑排出性が要求されることになり、すなわちギャッシュ８の壁面９を介さずにコーナＲ刃１２が直ぐに切屑排出溝４の壁面５に連なっていることが望まれる。

従って、このような場合には、図４に概略を示す本発明の他の実施形態のラジアスエンドミルのように、交差稜線ＬとコーナＲ刃１２との交点Ｐの位置は、上記一実施形態よりも先端側寄りであることが望ましく、エンドミル本体１先端からこの交点Ｐまでの軸線Ｏ方向後端側への距離ａがコーナＲ刃１２の半径Ｒに対して０．０１×Ｒ以上０．２×Ｒ未満の範囲内となるように配されるのが望ましい。また、より望ましくは、上記距離ａは０．０２×Ｒ〜０．１５×Ｒの範囲とされる。なお、この図４に概略を示した他の実施形態において、上記一実施形態と共通する部分には同一の符号を配してある。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す実施形態を軸線Ｏ方向先端側から見た正面図である。 図１に示す実施形態の先端部の拡大側面図である。 本発明の他の実施形態を示す先端部の簡略化した拡大側面図である。

符号の説明

１ エンドミル本体
３ 切刃部
４ 切屑排出溝
５ 切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面
７ 外周刃
８ ギャッシュ
９ ギャッシュ８のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面
１１ 底刃
１２ コーナＲ刃
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
Ｌ 壁面５，９の交差稜線
Ｐ 交差稜線ＬとコーナＲ刃１２との交点
Ｒ コーナＲ刃１２の半径
Ａ，ａ エンドミル本体１先端から交点Ｐまでの軸線Ｏ方向の距離

Claims (4)

1. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に後端側に向かうに従い上記軸線回りにエンドミル回転方向後方に捩れる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部には外周刃が形成されるとともに、上記切屑排出溝の先端にはギャッシュが形成されていて、このギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面の先端側辺稜部に、上記外周刃からコーナＲ刃を介して連続する底刃が形成されており、上記ギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面は、平面状とされるとともに、上記切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面との交差稜線が上記コーナＲ刃に交差させられていることを特徴とするラジアスエンドミル。
2. 上記交差稜線と上記コーナＲ刃との交点が、上記エンドミル本体の先端から上記軸線方向後方側に、上記コーナＲ刃の半径Ｒに対して０．２×Ｒ〜０．８×Ｒの範囲内に位置していることを特徴とする請求項１に記載のラジアスエンドミル。
3. 上記交差稜線と上記コーナＲ刃との交点が、上記エンドミル本体の先端から上記軸線方向後方側に、上記コーナＲ刃の半径Ｒに対して０．０１×Ｒ以上０．２×Ｒ未満の範囲内に位置していることを特徴とする請求項１に記載のラジアスエンドミル。
4. 上記ギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面が、上記軸線に平行な平面とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のラジアスエンドミル。

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