JP5286928B2 - エンドミル - Google Patents

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外周に複数の切屑排出溝が形成され、そのエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されているとともに、切削油を供給する切削油供給路がエンドミル本体内部に穿設されたエンドミルに関するものである。

エンドミルは、一般に、円柱状をなしてその軸線回りに回転させられるエンドミル本体の先端部外周に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前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されているとともに、先端側辺稜部には切刃の先端に連なる底刃が形成されたものであり、ワークに溝加工や肩削り加工等の切削加工を施すのに用いられる。ここで、切屑排出溝は通常、エンドミル本体の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向後方側に向かうように軸線回りに捩れた螺旋状に形成されており、従ってこのような切屑排出溝の回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に形成される切刃も、エンドミル本体の後端側に向かうに従い回転方向の後方側に向かうように捩られて形成されている。

そして、エンドミルにおいては、切削加工時の摩擦を減少させるとともに、加工熱を取り除くため、潤滑効果及び冷却効果を有する切削油を刃先に対して供給する油孔を備えたものがある（例えば特許文献１、特許文献２参照）。これにより、工具寿命を延長させるとともに加工精度を確保し、良好な切削加工を行うことができる。

このような油孔を有するエンドミルの一例を図９に示す。このエンドミルにおける油孔は、エンドミル本体１の軸線Ｏに沿って該エンドミル本体１の後端側から先端側に向かって穿設された切削油供給路２と、この切削油供給路２から分岐して、エンドミル本体１の先端部外周に形成された切屑排出溝４に開口する複数の切削油分配路３とから構成されている。そして、各切削油分配路３の一端であり切削油供給路２に連通する分岐部５は、切削油供給路２の周面に対して、軸線Ｏ方向に関して同位置に開口するように形成されている。
特開平５−２５３７２７号公報 特開平６−３３５８１５号公報

ところで、エンドミルによる切削加工時には切削抵抗と回転駆動力とによってねじり応力を受けるため、エンドミル本体１はこのねじり応力に耐えうるだけの剛性を備える必要がある。しかしながら、上記の油孔を有するエンドミルにおいては、分岐部５が切削油供給路２の周面に対して軸線Ｏ方向に関して同位置に開口するように形成されているため、この位置では軸線Ｏに垂直な断面におけるエンドミル本体１の断面積が各切削油分配路３の存在により減少して、剛性が低下してしまう。その結果、ねじり応力によってこの位置からエンドミル本体が破損し易くなってしまい、エンドミル本体１の寿命が短くなって加工コストが上昇するという問題があった。

また、この問題は切削油分配路３の数が多い程顕著なものとなるため、エンドミル本体１の剛性を確保するためには切削油分配路３の数を増やすことができず、場合によっては十分な切削油を供給できないこともあり、これによってもエンドミル本体１の寿命が短くなるとともに、加工精度が低下してしまうこともあった。

この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、エンドミル本体の剛性を低下させることなく、十分な量の切削油を供給することができ、工具寿命を延ばすことができるとともに加工精度を高くして切削加工を施すことが可能なエンドミルを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係るエンドミルは、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に、前記軸線回りに螺旋状に捩れる切屑排出溝が複数形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されたエンドミルにおいて、前記エンドミル本体の後端側から先端側に向かって、前記軸線に沿って延びる切削油供給路が穿設されているとともに、前記切削油供給路から分岐してそれぞれの前記切屑排出溝に開口する複数の切削油分配路が穿設されており、前記切削油分配路と前記切削油供給路とが連通する分岐部が軸線方向にずらして設けられ、前記切屑排出溝のそれぞれに、前記軸線方向に間隔をあけて複数の前記切削油分配路が開口しており、前記切削油分配路は、前記軸線に対して、外周側に向かうに従い先端側に直線状に延びるように傾斜しているとともに、各切削油分配路は、前記切刃に向けて開口し、前記切刃のリード長をＬ、外径寸法をＤとするとともに、該外径寸法を直径とする仮想円筒面と前記切削油分配路の仮想延長線との交点の前記軸線方向の間隔をｂとした際に、前記交点の前記仮想円筒面における周方向の間隔ａが、ａ＝πＤ×（ｂ／Ｌ）に設定されていることを特徴としている。

このような構成のエンドミルによれば、切削油分配路の一端であり切削油供給路に連通する分岐部が軸線方向に重なることなく該軸線方向にずらして設けられていることにより、個々の分岐部の位置では、各切削油分配路の存在による軸線に垂直な断面における断面積の減少を抑えることができ、剛性が確保されて破損しにくく工具寿命の長いエンドミルが提供される。また、このように剛性が確保されることによって、切削油分配路の数を増やすことができるため、より多くの切削油を供給することができるようになり、エンドミルの工具寿命をさらに延ばすことができるとともに、加工精度を向上させることが可能となる。

また、前記切屑排出溝のそれぞれに、前記軸線方向に間隔をあけて複数の前記切削油分配路が開口している。

切削油分配路の存在によるエンドミル本体の剛性の低下が抑制されるため、切屑排出溝に複数の切削油分配路を設けても十分な剛性を確保することができ、より多くの切削油を供給することが可能になる。

さらに、前記切刃のリード長をＬ、外径寸法をＤ、該外径寸法Ｄを直径とする仮想円筒面と前記切削油分配路の仮想延長線との交点の前記軸線方向の間隔をｂとした際に、前記交点の前記仮想円筒面における周方向の間隔ａが、ａ＝πＤ×（ｂ／Ｌ）に設定されている。

このように複数の切削油供給路を設けることによって、切削油供給路の切屑排出溝における開口部のそれぞれと切刃との軸線に垂直な断面における距離を一定とすることができるため、切刃の全域において効果的に切削油を供給することが可能となる。
また、本発明に係るエンドミルにおいて、同一の前記切屑排出溝に開口する前記切削油分配路同士は、前記軸線に対して互いに等しい傾斜角度で延びていることとしてもよい。
また、本発明に係るエンドミルにおいて、すべての前記切削油分配路が、前記軸線に対して互いに等しい角度で延びるように傾斜していることとしてもよい。

本発明に係るエンドミルによれば、油孔の分岐部を軸線方向に重なることなく該軸線方向にずらして設けることによって、エンドミル本体の剛性を低下させることなく、十分な量の切削油を供給することができ、エンドミルの工具寿命を延ばすことができるとともに加工精度を高くして切削加工を施すことが可能となる。

以下、本発明に係るエンドミルの第一の実施形態について、図１から図４を用いて説明する。図１は第一の実施形態に係るエンドミルの一部を破断した側面図、図２は第一の実施形態に係るエンドミルの油孔の配置を示す正面断面図、図３は第一の実施形態に係るエンドミルの油孔の配置を示す縦断面図、図４は第一の実施形態のエンドミル本体のシャンク部及び仮想円筒面の展開図である。

第一の実施形態において、エンドミル本体１０は、図１、図２に示すように、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、かつ軸線Ｏに沿って延びる概略円柱状をなしており、その後端部（図１において右側部分）がシャンク部１２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１３とされ、この切刃部１３の外周にはエンドミル本体１０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後方側に螺旋状に捩れる切屑排出溝１４が、複数条（本実施形態では２条）周方向に等間隔に形成されている。

これら切屑排出溝１４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面１５は、図２に示すように軸線Ｏに直交する断面において凹曲面状とされていて、その外周側辺稜部、すなわち壁面１５と切刃部１３の外周面１６との交差稜線部には、切屑排出溝１４と等しいねじれ角で螺旋状に捩れる切刃１７が形成されており、従って上記壁面１５はこの切刃１７のすくい面とされる。

また、上記外周面１６には、切刃１７からエンドミル回転方向Ｔ後方側に向けて順に、切刃１７に連なる逃げ面１８と、この逃げ面１８に連なり、該逃げ面１８よりも逃げ角および周方向の幅が大きい外周逃げ面１９とが形成されている。なお、切刃１７からエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なるマージンが設けられていてもよい。また、この外周逃げ面１９よりもエンドミル回転方向Ｔ後方側の外周面１６は、外周逃げ面１９に対して内周側に一段後退した後、エンドミル回転方向Ｔ後方側に向けて凸曲面を描き、切屑排出溝１４を経て切刃１７のすくい面とされる上記壁面１５に連なるように形成されている。

一方、図１に示すように、切屑排出溝１４の先端部にはギャッシュ２０が形成されている。このギャッシュ２０は、エンドミル本体１の先端中央部から切屑排出溝１４の上記壁面１５の先端縁を径方向に切り欠くように形成された凹部であって、先端部外周の外周逃げ面１９にまで達するように形成されており、そのエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面は本実施形態では軸線Ｏに略平行な平面状のギャッシュ面とされ、このギャッシュ面の先端側辺稜部、即ち該ギャッシュ面とエンドミル本体１０先端に形成された先端逃げ面との交差稜線部には、切刃１７の先端に連なるように底刃２１が形成されている。

そして、このエンドミル本体１０には、その内部に形成されて切削油が供給される切削油供給路２３と、この切削油供給路２３から分岐して直線状に延び切屑排出溝１４に開口する複数の切削油分配路２４とからなる油孔２２が形成されている。

切削油供給路２３は、シャンク部１２の後端側に開口するとともに、先端側に向けて軸線Ｏに沿って延びる有底状の孔として形成されている。切削油供給路２３の形状は、本実施形態においては、全長に渡って軸線Ｏを中心とした一定の径の断面円形として形成されており、その内径はエンドミル本体１０の外径や肉厚等を考慮して設定することができる。

一方、各切削油分配路２４は、内周の一端側が切削油供給路２３と連通する分岐部２５として該切削油供給路２３の内周面に開口するとともに、他端側が切屑排出溝１４の溝底部分の底面に切刃１７に向けて開口して吐出口２６を形成している。本実施形態においては、切削油分配路２４は２つの切屑排出溝１４に対してそれぞれ２つの吐出口２６が開口するように、即ち、切削油供給路２３から４つが分岐するようにして形成されている。

これらの切削油分配路２４は、分岐部２５から吐出口２６に渡って一定の径の断面円形に形成されているとともに、詳しくは図３に示すように、軸線Ｏに対して互いに等しい角度で外周側に向かうに従い先端側に直線状に延びるように傾斜している。そして、各切削油分配路２４の分岐部２５は、軸線Ｏ方向の位置が互いに重ならないようにずらして設けられている。

なお、切削油分配路２４は、上記のように外周側に向かうに従い工具先端側に延びるように傾斜しているものに限られず、切削油供給路２３から垂直に外周側に向かって延びるものであってもよい。

また、各切削油分配路２４の開口部である吐出口２６の配置は、詳しくは図２及び図４に示すように、螺旋状に捩れる切屑排出溝１４及び切刃１７が軸線Ｏ回りに１周する間の軸線Ｏ方向の長さであるリード長をＬ、切刃１７の外径寸法をＤ、この切刃１７の外径寸法を直径とする仮想円筒面Ｐと切削油分配路２４の仮想延長線Ｑとの交点Ｒ（吐出口２６に対応）の軸線Ｏ方向の間隔をｂとした際に、交点Ｒの仮想円筒面Ｐ上における周方向の間隔ａが、ａ＝πＤ×（ｂ／Ｌ）となるように配置されている。これにより、それぞれの切屑排出溝１４における２つの吐出口２６と切刃１７との軸線Ｏに垂直な断面における周方向の距離が一定とされる。

以上のような構成とされたエンドミルは、エンドミル本体１０の後端に形成されたシャンク部１２が工作機械の主軸端に把持されて、軸線Ｏ回りに回転されるとともに軸線Ｏに交差する方向に向けて送られて、被削材に溝加工を施す。この際、切削油が、切削油供給路２３及び切削油分配路２４を経由して切屑排出溝１４の外周面１６に供給され、これが切刃１７に至ることにより、切刃１７と被削材との摩擦を軽減させるとともに加工熱を取り除く。

このようなエンドミルによる切削加工時には切削抵抗と回転駆動力とによってねじり応力を受けるため、エンドミル本体１０はこのねじり応力に耐えうるだけの剛性を備える必要がある。上記のような構成のエンドミルによれば、油孔２２における分岐部２５が軸線Ｏ方向に重なることなく該軸線Ｏ方向にずらして設けられているため、各切削油分配路２４の存在による軸線Ｏに垂直な断面における断面積の減少を抑えられ、エンドミル本体１０の剛性が確保されて、その寿命を延ばすことができる。

また、このように剛性が確保されることによって、切削油分配路２４の数を増やすことができるため、本実施形態のようにそれぞれの切屑排出溝１４に対して複数（本実施形態では２つ）の切削油分配路２４が開口するように形成してもエンドミル本体１０の強度を保つことができる。従って、より多くの切削油を供給することが可能となり、切削油の潤滑効果と冷却効果によってエンドミルの工具寿命をさらに延ばすことができるとともに、加工精度を向上させることが可能となる。

さらに、本実施形態に係るエンドミルにおいては、それぞれの切屑排出溝１４における２つの吐出口２６と切刃１７との軸線Ｏに垂直な断面における周方向の距離が一定とされているため、切刃１７の全域において効果的に切削油を供給することが可能となり、切削油による潤滑効果及び冷却効果をより有効に得ることができる。

以上から、本実施形態のエンドミルによれば、油孔２２における分岐部２５を軸線Ｏ方向に重なることなく該軸線Ｏ方向にずらして設けることによって、エンドミル本体１０の剛性を低下させることなく、十分な量の切削油を供給することができ、エンドミルの工具寿命を延ばすことができるとともに加工精度を高くして切削加工を施すことが可能となる。

なお、上記エンドミルは、エンドミル本体１０の先端部外周に、切屑排出溝１４が２つ形成され、これらの切屑排出溝１４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃１７が形成された２枚刃のエンドミルにおいて、一つの切屑排出溝１４に対して２つの切削油の吐出口２６が設けられたものであるが、これに限定されることなく、例えば、図５に示す変形例のように６枚刃のエンドミル３０に本発明を適用し、一つの切屑排出溝１４に対して３つ以上の切削油の吐出口２６を設けたものであってもよい。この場合も、吐出口２６と連通する切削油分配路（図示省略）の一端であり切削油供給路２３に連通する分岐部（図示省略）が軸線Ｏ方向に重なることなく該軸線Ｏ方向にずらして設けられているため、エンドミルの剛性が確保される。

次に、本発明に係るエンドミルの第二の実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。図６は第二の実施形態に係るエンドミルの油孔の配置を示す縦断面図、図７は第二の実施形態のエンドミル本体のシャンク部及び仮想円筒面の展開図である。

本実施形態のエンドミルは、第一の実施形態と同様の２枚刃のエンドミルであって、周方向に対向する切屑排出溝１４における吐出口２６が、軸線Ｏを中心とする同一円周上に配置されている点で第一の実施形態と相違し、その他は第一の実施形態と同一の構成をなしている。
なお、第二の実施形態を示す図６及び図７においては、第一の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示すように、第二の実施形態における４つの切削油分配路２８は、同一の切屑排出溝１４に開口するもの同士を対比すると、軸線Ｏに対して互いに等しい傾斜角度で直線状に延びている。一方、周方向に対向する切屑排出溝１４に開口するもの同士を対比すると、軸線Ｏに対する傾斜角度は互いに異なるものとされている。
これによって、切削油供給路２３と連通する分岐部２５は軸線Ｏ方向の位置が互いに重ならないようにずらして配設される一方で、切屑排出溝１４における吐出口２６は、図６及び図７に示すように、対向する切屑排出溝１４同士で軸線Ｏを中心とした同一円周上に位置するように、即ち軸線Ｏ方向の位置が同一となるように配設される。

また、本実施形態においても第一の実施形態と同様に、各切削油分配路２８の開口部である吐出口２６の配置は、図７に示すように、リード長をＬ、切刃１７の外径寸法をＤ、この切刃１７の外径寸法を直径とする仮想円筒面Ｐと切削油分配路２８の仮想延長線Ｑとの交点Ｒ（吐出口２６に対応）の軸線Ｏ方向の間隔をｂとした際に、交点Ｒの仮想円筒面Ｐ上における周方向の間隔ａは、ａ＝πＤ×（ｂ／Ｌ）となるように配置されている。
これにより、それぞれの切屑排出溝１４における２つの吐出口２６と切刃１７との軸線Ｏに垂直な断面における周方向の距離が一定とされている。また、本実施形態では第一の実施形態と異なり、吐出口２６の配置に従って、対向する切屑排出溝１４における上記交点Ｒも軸線Ｏを中心とした同一円周上に配置されている。

以上のような構成の第二の実施形態のエンドミルによれば、第一の実施形態のエンドミルと同様に、切削油供給路２３近傍の剛性を確保しつつも、２つの切屑排出溝１４における吐出口２６が軸線Ｏを中心とする同一円周上に位置していることから、各切屑排出溝１４への切削油の供給配分を同一とすることができる。したがって、これら切屑排出溝１４の外周側辺稜部に形成された切刃１７ごとの潤滑効果及び冷却効果を同様として均一な切削加工を行うことが可能となる。

なお、第二の実施形態のエンドミルは図６及び図７に示す２枚刃のものに限られず、変形例として例えば図８の展開図に示すような４枚刃のエンドミルであってもよい。このエンドミルにおいては、４つの切屑排出溝１４のうち、周方向に対向する一対の切屑排出溝１４における吐出口２６（図８における仮想円筒面Ｐと切削油分配路２４の仮想延長線Ｑとの交点Ｒに対応）同士が軸線Ｏを中心とした同一円周上、即ち、軸線Ｏ方向の位置が同一となるように配設され、他の周方向に対向する切屑排出溝１４の対(一対)における吐出口２６は、これとは軸線Ｏ方向に異なる位置において互いに同一の位置に配設されている。

これにより、周方向に対向する切屑排出溝１４においては、切削油の供給配分を同一とさせて同様の潤滑効果及び冷却効果を得られる一方で、周方向に隣り合う切屑排出溝１４においては、吐出口２６の位置が軸線Ｏ方向にずれて分散されたものとなることから、エンドミル本体１０の外周部においても剛性が必要以上に低下してしまうのを防止することができる。

以上、本発明であるエンドミルの実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく多少の設計変更等も可能である。
例えば、第一の実施形態においては２枚刃及び６枚刃のエンドミルを示し、第二の実施形態においては２枚刃及び４枚刃のエンドミルを示したが、これらに限定されることはなく、両実施形態において上記以外の数の切刃１７を備えたエンドミルであってもよい。

第一の実施形態に係るエンドミルの一部を破断した側面図である。 第一の実施形態に係るエンドミルの油孔の配置を示す正面断面図である。 第一の実施形態に係るエンドミルの油孔の配置を示す縦断面図である。 第一の実施形態にエンドミル本体のシャンク部及び仮想円筒面の展開図である。 第一の実施形態の変形例のエンドミルの側面図である。 第二の実施形態に係るエンドミルの油孔の配置を示す縦断面図である。 第二の実施形態にエンドミル本体のシャンク部及び仮想円筒面の展開図である。 第二の実施形態の変形例のエンドミル本体のシャンク部及び仮想円筒面の展開図である。 従来のエンドミルの側面図である。

符号の説明

１０ エンドミル本体
１４ 切屑排出溝
１５ 壁面
１７ 切刃
２３ 切削油供給路
２４ 切削油分配路
２５ 分岐部
２６ 吐出口
２８ 切削油分配路
Ｏ 軸線
Ｐ 仮想円筒面
Ｑ 仮想延長線
Ｒ 仮想円筒面と仮想延長線との交点
Ｔ エンドミル回転方向

Claims (3)

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、前記軸線回りに螺旋状に捩れる切屑排出溝が複数形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されたエンドミルにおいて、
   前記エンドミル本体の後端側から先端側に向かって、前記軸線に沿って延びる切削油供給路が穿設されているとともに、前記切削油供給路から分岐してそれぞれの前記切屑排出溝に開口する複数の切削油分配路が穿設されており、
   前記切削油分配路と前記切削油供給路とが連通する分岐部が軸線方向にずらして設けられ、
   前記切屑排出溝のそれぞれに、前記軸線方向に間隔をあけて複数の前記切削油分配路が開口しており、
   前記切削油分配路は、前記軸線に対して、外周側に向かうに従い先端側に直線状に延びるように傾斜しているとともに、各切削油分配路は、前記切刃に向けて開口し、
   前記切刃のリード長をＬ、外径寸法をＤとするとともに、該外径寸法を直径とする仮想円筒面と前記切削油分配路の仮想延長線との交点の前記軸線方向の間隔をｂとした際に、
   前記交点の前記仮想円筒面における周方向の間隔ａが、ａ＝πＤ×（ｂ／Ｌ）に設定されていることを特徴とするエンドミル。
2. 同一の前記切屑排出溝に開口する前記切削油分配路同士は、前記軸線に対して互いに等しい傾斜角度で延びていることを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。
3. すべての前記切削油分配路が、前記軸線に対して互いに等しい角度で延びるように傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンドミル。

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