JP5447068B2 - End mill with coolant hole - Google Patents
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Description
本発明は、エンドミル本体の先端部にクーラント穴が開口したクーラント穴付きエンドミルに関するものである。 The present invention relates to an end mill with a coolant hole in which a coolant hole is opened at a tip portion of an end mill body.
このようなクーラント穴付きエンドミルとしては、特許文献1、2に、エンドミル本体内に螺旋状に形成されたクーラント穴を、エンドミル本体先端部のギャッシュの底面に開口させたものが提案されている。このうち、特許文献1には、クーラント穴は螺旋状でなくても、真直であっても良いことが記載されており、さらにエンドミル本体の軸線に沿って形成された幹穴を先端部で分岐させた枝穴をエンドミル本体先端部に開口させるようにしたものも知られている。
As such an end mill with a coolant hole,
ところが、上述のようにエンドミル本体内に螺旋状に形成されたクーラント穴を、ギャッシュの底面において所定の位置に正確に開口させるのは難しく、特に切刃径が小径のエンドミルでは高倍率のカメラなどが必要となることもある。また、こうして螺旋状に形成されたクーラント穴や、真直に形成したクーラント穴でも、その開口部の形状はクーラント穴の断面形状と同じく通常は円形であり、しかも開口面積もクーラント穴の断面積のままであるので、エンドミル本体の後端部から供給されたクーラントは圧力損失により噴射圧が失われてしまい、広範囲にクーラントを噴射することは困難となる。これは、軸線に沿った幹穴から枝穴を分岐させた場合に、枝穴の開口面積の合計が幹穴の断面積に対して比較的大きい場合も同様である。 However, as described above, it is difficult to accurately open the coolant hole formed in a spiral shape in the end mill body at a predetermined position on the bottom surface of the gash. Especially in an end mill having a small cutting edge diameter, a high-magnification camera, etc. May be required. In addition, even in the coolant hole thus formed in a spiral shape or a straight coolant hole, the shape of the opening is usually circular like the cross-sectional shape of the coolant hole, and the opening area is also the cross-sectional area of the coolant hole. Therefore, the coolant supplied from the rear end portion of the end mill body loses the injection pressure due to the pressure loss, and it becomes difficult to inject the coolant over a wide range. This is the same when the branch hole is branched from the trunk hole along the axis and the total opening area of the branch holes is relatively large with respect to the cross-sectional area of the trunk hole.
本発明は、このような背景の下になされたもので、クーラント穴をギャッシュ底面の所定の位置に正確に開口させることが容易に可能で、しかもこの開口部からクーラントを高い圧力で広範囲に噴射させることが可能なクーラント穴付きエンドミルを提供することを目的としている。 The present invention is made under such a background, and it is possible to easily open the coolant hole to a predetermined position on the bottom surface of the gash, and to inject the coolant from the opening at a high pressure over a wide range. It aims at providing the end mill with a coolant hole which can be made to do.
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にギャッシュが形成されるとともに、上記エンドミル本体内には上記軸線に沿ってクーラント穴が穿設されていて、このクーラント穴は、上記エンドミル本体先端側のクーラント穴底面の外周縁部が、上記ギャッシュの先端外周側を向くギャッシュ底面と部分的に交差することにより、このギャッシュ底面に開口させられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve such an object, according to the present invention, a gash is formed at a tip portion of an end mill body rotated around an axis, and the end mill body is along the axis. The coolant hole is formed by the outer peripheral edge portion of the bottom surface of the coolant hole at the tip end side of the end mill body partially intersecting the bottom surface of the gasche facing the outer peripheral side of the tip of the gasche. It is characterized by being opened at the bottom of the gash.
このようなエンドミルにおいて、ギャッシュは、エンドミル本体の外周部に形成される切屑排出溝の先端部を内周側に切り欠くように形成される溝であり、そのエンドミル回転方向を向く壁面は底刃のすくい面とされるとともに、このすくい面と交差するギャッシュの先端外周側を向く底面は、先端側に向かうに従い内周側に向かうように傾斜させられることになる。従って、エンドミル本体の軸線に沿ってクーラント穴が穿設されていると、切刃の外径に関わらず、このクーラント穴の内径と、深さすなわちクーラント穴底面の軸線方向の位置とによって、ギャッシュ底面への開口位置が正確に設定される。 In such an end mill, the gash is a groove formed so as to cut out the tip end portion of the chip discharge groove formed on the outer peripheral portion of the end mill body toward the inner peripheral side, and the wall surface facing the end mill rotation direction is a bottom blade. The bottom surface facing the tip outer peripheral side of the gasche that intersects with the rake surface is inclined so as to go to the inner peripheral side as it goes to the tip side. Therefore, when the coolant hole is drilled along the axis of the end mill body, the gashash is determined by the inner diameter of the coolant hole and the depth, that is, the position of the bottom surface of the coolant hole in the axial direction regardless of the outer diameter of the cutting edge. The opening position to the bottom is accurately set.
そして、こうしてギャッシュの底面に開口したクーラント穴の開口部は、上記クーラント穴底面の外周縁部が部分的にギャッシュ底面に交差して開口することにより、開口面積はクーラント穴の断面積よりも小さくなるため、高圧でクーラントを噴射させることが可能となる。さらに、このクーラント穴の開口部は、クーラント穴底面の外周縁部に沿って周方向に延びる弧状にギャッシュ底面に開口するように形成されるので、底刃のすくい面となるギャッシュの上記壁面からそのエンドミル回転方向側に向けて、より広い範囲にクーラントを供給することができる。 And the opening part of the coolant hole opened to the bottom face of the gash in this way has an opening area smaller than the cross-sectional area of the coolant hole because the outer peripheral edge part of the coolant hole bottom part partially intersects the gash bottom face. Therefore, it becomes possible to inject the coolant at a high pressure. Furthermore, the opening of the coolant hole is formed so as to open to the gash bottom surface in an arc shape extending in the circumferential direction along the outer peripheral edge of the coolant hole bottom surface, and therefore from the wall surface of the gash serving as the scoop surface of the bottom blade. The coolant can be supplied in a wider range toward the end mill rotating direction side.
ここで、このように弧状に延びる上記クーラント穴の上記ギャッシュ底面における開口部は、特に上記軸線方向先端側から見て周方向の両端部から中央部に向かうに従い径方向の開口幅が漸次大きくされるように、すなわち軸線方向先端視において三日月状を呈するように形成されるのが望ましい。これにより、特に開口幅が広くなるクーラント穴開口部の周方向の中央部でより多くのクーラント噴射量を確保して、一層効率的なクーラントの供給を図ることができるとともに、両端部では開口幅を抑えることにより開口面積が大きくなりすぎて噴射圧が低減するのを避けることができる。 Here, the opening in the gash bottom surface of the coolant hole extending in an arc shape in this way, the radial opening width is gradually increased especially from the both ends in the circumferential direction as viewed from the axial front end side. In other words, it is desirable to form a crescent shape when viewed from the front in the axial direction. As a result, more coolant injection amount can be secured at the center portion in the circumferential direction of the coolant hole opening portion where the opening width is widened, and more efficient coolant supply can be achieved. By suppressing this, it is possible to avoid a decrease in injection pressure due to an excessively large opening area.
また、上記クーラント穴底面を、少なくとも上記外周縁部側では上記軸線に垂直な平面状とすることにより、このクーラント穴底面の軸線方向の位置を正確に把握することが可能となって、ギャッシュ底面への開口位置や開口部の形状、大きさを一層正確に設定することが可能となる。一方、上記クーラント穴底面を、少なくともその中心部側に上記軸線方向後端側に凸となる凸部を有するように形成することにより、この中心部側ではエンドミル本体の先端面との肉厚を確保して、切削負荷等によるエンドミル本体の破損を防止することができる。 Further, by making the bottom surface of the coolant hole flat at least on the outer peripheral edge side, it is possible to accurately grasp the position in the axial direction of the bottom surface of the coolant hole. It becomes possible to set the opening position and the shape and size of the opening more accurately. On the other hand, by forming the bottom surface of the coolant hole so as to have a convex portion that protrudes at the rear end side in the axial direction on at least the central portion side, the thickness of the end mill main body on the central portion side is increased. It is possible to secure and prevent damage to the end mill body due to cutting load or the like.
以上説明したように、本発明によれば、クーラント穴の開口部をギャッシュ底面の所定の位置に正確に開口させることができるとともに、この開口部からクーラントを高圧で広範囲に噴射することができ、これにより確実かつ効率的な切刃や切削部位の冷却、潤滑、切屑の排出を図ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the opening of the coolant hole can be accurately opened at a predetermined position on the gash bottom surface, and the coolant can be sprayed from the opening at a high pressure over a wide range. This makes it possible to reliably and efficiently cut and lubricate the cutting edge and the part to be cut, and discharge chips.
図1ないし図4は、本発明の第1の実施形態を示すものである。本実施形態のエンドミルにおいて、エンドミル本体1は、図1に示すように後端部(図1において右側部分)が軸線Oを中心とした円柱状のシャンク部2とされるとともに、このシャンク部2の先端側(図1において左側)には、先端側に向かうに従い外径が漸次縮径するテーパ部3を介して、切刃部4が一体に形成されている。このようなエンドミルは、シャンク部2が図示されない工作機械の主軸に把持されて、軸線O回りにエンドミル回転方向T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、上記切刃部4により被削材を切削加工する。
1 to 4 show a first embodiment of the present invention. In the end mill of the present embodiment, the
この切刃部4の外周面には、上記テーパ部3の先端側にかけて、軸線O方向後方側に向かうに従いエンドミル回転方向Tの後方側に捩れる複数条(本実施形態では2条)の切屑排出溝5が形成されていて、そのエンドミル回転方向T側を向く壁面の外周側辺稜部には外周刃6が形成されている。なお、本実施形態のエンドミル本体1は、切刃部4が軸線Oに関して180°回転対称に形成されている。
A plurality of strips (two strips in this embodiment) are twisted on the outer peripheral surface of the
また、これらの切屑排出溝5の先端側には、該切屑排出溝5の先端部をさらに軸線O方向先端側に向かうに従い内周側に向けて切り欠くようにギャッシュ7が形成されている。さらに、このギャッシュ7のエンドミル回転方向Tを向く壁面7Aとエンドミル本体1の先端面との交差稜線部には、上記壁面7Aをすくい面とするとともに上記先端面を逃げ面(先端逃げ面)とする底刃8が形成されている。
Further, on the tip side of these
ここで、本実施形態では、この底刃8は、その軸線O回りの回転軌跡が該軸線O上に中心を有して先端側に凸となる半球状をなすようにされていて、すなわち本実施形態のエンドミルはボールエンドミルとされている。また、上記外周刃6は、これらの底刃8の外周端に連なり、本実施形態では軸線O回りの回転軌跡が上記半球の半径と等しい半径の円筒面状をなすようにされている。
Here, in the present embodiment, the
一方、エンドミル本体1には、その後端面9から軸線Oに沿って先端側に向け、クーラント穴10が穿設されている。このクーラント穴10は、本実施形態では軸線Oを中心とする一定内径の断面円形のもので、この内径は、軸線Oから切刃部4における切屑排出溝5の溝底までの芯厚径よりも小さくされており、切刃部4先端の該軸線Oと交差する回転中心には達することなく、その手前の軸線O方向において上記ギャッシュ7が形成された範囲にクーラント穴底面10Aを有するようにされている。
On the other hand, a
そして、このクーラント穴10は、上記クーラント穴底面10Aの外周縁部、すなわちこのクーラント穴底面10Aとクーラント穴10の内周面との交差稜線部が、ギャッシュ7の上記壁面7Aからエンドミル本体1の先端外周側を向いてエンドミル回転方向Tに延びるギャッシュ底面7Bと部分的に交差するようにされている。従って、これにより該ギャッシュ底面7Bには、クーラント穴10の開口部10Bが、クーラント穴底面10Aの外周縁部がなす円周に沿って延びる弧状に開口させられることになる。
The
ここで、このクーラント穴底面10Aは、少なくともその外周縁部側が軸線Oに垂直な平面状とされており、特に本実施形態ではその全面が軸線Oに垂直な平面とされている。一方、ギャッシュ底面7Bは軸線O方向先端側に向かうに従い内周側に向かうように傾斜しつつ先端外周側に僅かに凸曲し、また周方向にも凸曲する凸曲面状とされており、従って開口部10Bは軸線O方向先端側からみて図3に黒塗りで示すように、クーラント穴10の内周面に沿った円弧の両端をこの円弧の半径よりも大きな半径の円弧状または直線状の弦で結んだような三日月状を呈することになる。
Here, the coolant
このように構成されたエンドミルにおいて、上述のように被削材を切削加工する際には上記工作機械側からエンドミル本体1の後端面9に開口したクーラント穴10にクーラントが供給されて、切刃部3のギャッシュ底面7Bに開口に開口した開口部10Bから噴射させられる。ここで、上記構成のエンドミルでは、エンドミル本体1内に形成されたクーラント穴10が、そのままの内径でギャッシュ底面7Bに開口するのではなく、そのクーラント穴底面10Aの外周縁部が部分的にギャッシュ底面7Bと交差して開口させられていて、開口部10Bの開口面積が、すべての開口部10Bを合わせてもクーラント穴10の断面積よりも小さくなる。
In the end mill configured as described above, when the work material is cut as described above, the coolant is supplied from the machine tool side to the
このため、ギャッシュ底面7Bの開口部10Bからクーラントを高い圧力で噴射することができ、このギャッシュ底面7Bのエンドミル回転方向T後方側に連なって底刃8のすくい面となるギャッシュ7の上記壁面7Aや底刃8自体、および該底刃8による被削材の切削部位にクーラントを効果的に供給して、その冷却や潤滑を図ることができる。また、切削加工時に底刃8によって生成される切屑も、この開口部10Bから噴射させられるクーラントにより円滑に排出することが可能となる。
Therefore, the coolant can be injected at a high pressure from the opening 10B of the
また、こうしてギャッシュ底面7Bに開口したクーラント穴10の開口部10Bは、クーラント穴底面10Aの外周縁部が部分的にギャッシュ底面7Bに交差して形成されるものであることから、この外周縁部すなわちクーラント穴底面10Aとクーラント穴10の内周面との上記交差稜線部に沿った弧状をなして周方向に延びるように形成される。従って、この周方向においてより広い範囲に行き渡るようにクーラントを噴射させることができて、一層確実な冷却および潤滑、切屑排出を促すことが可能となる。
Further, the
さらに、こうしてギャッシュ底面7Bにクーラント穴10を開口させるのに、上記構成のエンドミルではこのように軸線Oに沿って穿設されたクーラント穴10の底面10Aの外周縁部をギャッシュ底面7Bに部分的に交差させており、その開口部10Bの位置や大きさは、ギャッシュ底面7Bに対するクーラント穴10の内径とクーラント穴底面10Aの軸線O方向の位置とによって、底刃8の外径等に関わらずに正確かつ容易に設定することができる。
Further, in order to open the
このため、本実施形態のように切刃部4がシャンク部2からテーパ部3を介して縮径させられた小径のものであっても、ギャッシュ底面7Bの所定の位置に確実に開口部10Bを形成することができる。また、切削加工の形態に合わせて開口部10Bをギャッシュ底面7Bの先端内周側に開口させたり逆に後端外周側に開口させたり、あるいは開口面積を大きくしたり小さくしたりすることも容易となり、より効果的なクーラントの供給を図ることができる。
For this reason, even if the
また、本実施形態では、このように開口したクーラント穴10の開口部10Bが、軸線O方向先端側から見て周方向の両端部から中央部に向かうに従い径方向の開口幅が漸次大きくなるような三日月状とされており、これによって開口幅が広くなるこの周方向の中央部においてクーラントの噴出量をより多くすることができる。このため、この開口部10Bが、開口幅が幅狭の一定幅で周方向に延びている場合と比べては、十分なクーラントの噴射量を確保して効率的な供給を図ることができる一方、開口幅が幅広の一定幅とされている場合に対しては、開口面積が大きくなりすぎてクーラントの噴射圧が低減するような事態を避けることができる。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、上記クーラント穴10の底面10Aが、少なくともその上記外周縁部側で軸線Oに垂直な平面状とされており、エンドミル本体1の後端面9からこの外周縁部側の平面までのクーラント穴10の深さを正確に把握することが容易に可能となる。そして、これに伴い、この外周縁部がギャッシュ底面7Bと交差することによって開口する上記開口部10Bの位置や形状、大きさを、エンドミル本体1の外側から確認可能なギャッシュ底面7Bの位置や傾斜に対して、クーラント穴10の内径と上記クーラント穴10の深さとから一層正確に設定することが可能となるので、さらに確実かつ効率的なクーラントの供給を促すことが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, the
なお、上記第1の実施形態ではクーラント穴底面10A全体がこのような軸線Oに垂直な平面状とされているが、図5に示す本発明の第2の実施形態のように、このクーラント穴底面10Aの中心部には凸部10Cが形成されていてもよい。なお、この図5に示す第2の実施形態においては、凸部10Cとこれに伴う開口部10Bの形状以外の部分は第1の実施形態と同様であるので、開口部10Bも含めて共通する要素には同一の符号を配して説明を省略する。
In the first embodiment, the entire
ここで、この第2の実施形態における凸部10Cは、軸線Oを中心とした円錐状をなして後端側に突出するように形成されており、これに伴いクーラント穴10の開口部10Bも、図5に黒塗りで示すようにギャッシュ7の上記壁面7Aに対向する側面視において上記凸部10Cがなす円錐の母線に沿って傾斜して延びるように形成されている。ただし、この凸部10Cは、図5の上側に示されるように、クーラント穴10の底面10Aにおける内周面との交差稜線部である外周縁部から僅かに離れた位置から突出するように形成されていて、この外周縁部には軸線Oに垂直な平面状とされた底面10Aが残されている。
Here, the
このように構成された第2の実施形態のエンドミルでは、上記第1の実施形態による効果に加えて、凸部10Cが形成されたクーラント穴底面10Aの中心部では、エンドミル本体1の先端面(先端逃げ面)との間の肉厚を大きく確保することができる。このため、特に本実施形態のようにボールエンドミルに本発明を適用した場合のように、底刃8がエンドミル本体1先端の軸線O上における回転中心部まで切削加工に使用されることが多い場合において、この回転中心部に作用する切削負荷等によってエンドミル本体1に破損が生じたりするのを防止することが可能となる。
In the end mill of the second embodiment configured as described above, in addition to the effect of the first embodiment, at the center portion of the coolant hole
また、開口部10Bがこの凸部10Cの斜面に沿って開口するように形成されていれば、該開口部10Bを介して交差する上記斜面とギャッシュ底面7Bとの交差角を、第1の実施形態におけるクーラント穴底面10Aとギャッシュ底面7Bとの交差角よりも大きくすることができ、このクーラント穴10の開口部10Bにおける強度も確保してエンドミル本体1の損傷を一層確実に防止することができる。さらにまた、このような斜面を有する凸部10Cを形成することにより、開口部10Bからのクーラントの軸線Oに対する噴射角度も調整することが可能となる。
Further, if the
なお、このような斜面を有する凸部としては、円錐台状の凸部や球面状の凸部であってもよい。また、上述のようにクーラント穴底面10Aの中心部でエンドミル本体1の先端面(先端逃げ面)との間の肉厚を大きく確保するためだけなら、軸線Oを中心とした円板状あるいは円柱状の凸部であってもよい。
In addition, as a convex part which has such a slope, a truncated cone-shaped convex part and a spherical-shaped convex part may be sufficient. Further, as described above, in order to ensure a large thickness between the center portion of the coolant hole
ところで、このようなクーラント穴10をエンドミル本体1に形成するには、例えば先にエンドミル本体1にギャッシュ7や底刃8を形成した後に、後端面9から軸線Oに沿ってクーラント穴10を所定の深さまでドリル等による穴明け加工や放電加工等により穿設するようにしてもよいが、特に本実施形態のようにエンドミル本体1が超硬合金等の硬質材料により形成されていると、ドリルによる穴明け加工自体が困難であったり、また放電加工を行うにしても多くの時間や労力を要したりすることになる。
By the way, in order to form such a
そこで、このようにエンドミル本体1が超硬合金のような粉末焼結体によって形成される場合には、この焼結体の圧粉体を成形する際のプレス金型に円柱軸状の中子を軸線Oに沿うように配置しておいて、予め圧粉体にクーラント穴10が形成されるようにしておき、焼結後にギャッシュ7や底刃8を形成して、ギャッシュ7の底面7Bにクーラント穴10が開口するようにすればよい。このとき、上記中子の先端面を軸線Oに垂直な平面状とすれば第1の実施形態のようにクーラント穴底面10Aも軸線Oに垂直な平面状となり、また中子の先端面を凹円錐面状としておけば第2の実施形態のような凸部10Cを形成することができる。
Therefore, when the
なお、このように予めエンドミル本体1にクーラント穴10が形成されるようにした場合や、あるいはギャッシュ7や底刃8が形成されたエンドミル本体1にクーラント穴10を穿設する場合でも、円柱軸状の工具本体の少なくとも先端部の表面にダイヤモンド砥粒等を含む砥粒層が形成された研削工具を用いて、これをエンドミル本体1に対して軸線O回りに相対的に回転させながら該軸線Oに沿って送り出してゆき、予め形成されたクーラント穴10を仕上げ加工したり、クーラント穴10そのものをエンドミル本体1そのものに形成するようにしてもよい。この場合にも、工具本体の先端面を軸線Oに垂直な平面状とすれば第1の実施形態のようにクーラント穴底面10Aも軸線Oに垂直な平面状となり、また工具本体の先端面を凹円錐面状としておけば第2の実施形態のような凸部10Cを形成することができる。
Even when the
また、上記第1、第2の実施形態では、本発明を底刃8の回転軌跡が半球状をなすボールエンドミルに適用した場合について説明したが、エンドミル本体先端部にギャッシュが形成されていれば、底刃が軸線Oに略垂直な方向に延びるように形成されたスクエアエンドミルや、このような底刃と外周刃とが1/4円弧状のコーナ刃によって接続されたラジアスエンドミルに本発明を適用することも可能である。さらに、上記第1、第2の実施形態では切刃部4が軸線Oに関して回転対称に形成されていて、底刃8および外周刃6が周方向に等分割に配置されているが、これらが不等分割に配置されていたり捩れ角が異なるように形成されていたりしてもよい。
In the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to a ball end mill in which the rotation trajectory of the
1 エンドミル本体
7 ギャッシュ
7A ギャッシュ7のエンドミル回転方向Tを向く壁面(底刃8のすくい面)
7B ギャッシュ7の先端外周側を向く底面
8 底刃
10 クーラント穴
10A クーラント穴底面
10B クーラント穴10のギャッシュ底面7Bへの開口部
10C 凸部
O エンドミル本体1の軸線
T エンドミル回転方向
1
7B Bottom surface facing the outer peripheral side of the tip of the
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