JP5515327B2

JP5515327B2 - エンドミル

Info

Publication number: JP5515327B2
Application number: JP2009049805A
Authority: JP
Inventors: 洋光田中; 精一郎北浦
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: JP2010201564A

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に、外周側から内周側に向かう複数の底刃が周方向に不等間隔に形成されたエンドミルに関するものである。

このように、複数の底刃が周方向に不等間隔に形成されたエンドミルとしては、例えば特許文献１に、複数の底刃のうち、少なくとも一の底刃は、エンドミル本体先端の回転中心の近傍から外周側に延びるとともに０°または負の径方向すくい角が付されるように形成され、かつ他の底刃は回転中心から離間した位置から外周側に延びるとともに、上記少なくとも一の底刃よりも正角側に大きな径方向すくい角が付されるように形成されたものが開示されている。このようなエンドミルでは、回転中心近傍から延びる上記少なくとも一の底刃に高い切刃強度を与えて、傾斜切削の場合でも過大な切削荷重に抗して切刃に欠損等が生じるのを防ぐことができる。

また、特許文献２にも、複数の外周刃のうち少なくとも一つの外周刃の捩れ角を他の外周刃と異なる角度とするとともに、外周刃の周方向の間隔はエンドミル本体の先端から刃長の１／３ないし中央部の範囲で等しくすることにより、底刃の周方向の間隔が不等間隔になるものが開示されている。このようなエンドミルでは、底刃と、外周刃が周方向に不等間隔となる部分とで、切削時にエンドミル本体に発生する振動の振動数が変化して振動が互いに打ち消し合うため、ビビリ振動を引き起こすような共振が発生するのを防ぐことができる。

実開平６−６６９１０号公報特公昭６３−６２３２３号公報

しかしながら、このうち特許文献１に記載のエンドミルでは、こうして上記少なくとも一の底刃に０°または負の径方向すくい角が付されることにより高い切刃強度が与えられる一方で、他の底刃は径方向すくい角が正角とされており、そのエンドミル回転方向側に隣接する底刃との周方向の間隔が、上記少なくとも一の底刃がエンドミル回転方向に隣接する他の底刃となす間隔よりも、大きくされている。

従って、この他の底刃は、上記少なくとも一の底刃よりも切削量が多くなって大きな負荷が作用するにも関わらず、切刃強度はこの少なくとも一の底刃よりは小さくなってしまうため、過大な切削負荷が作用したときには欠損やチッピングなどが発生し易くなるおそれがある。特に、この特許文献１には、軸線方向先端側から見て底刃が外周側で凹曲線状をなすように形成されたものも提案されているが、このような場合にはこの底刃の外周側で欠損等の発生が顕著となるおそれがある。なお、この問題は、特許文献２に記載のエンドミルにおいても、底刃の径方向すくい角について具体的な記載はないものの、底刃が軸線方向先端視で凹湾曲状に形成されているため、同様に起こりうるものである。

その一方で、特許文献１に記載のエンドミルでは、上記少なくとも一の底刃は、０°または負の径方向すくい角が付されて切れ味が鈍く、抵抗が高いにも関わらず、エンドミル本体先端の回転中心の近傍から外周側に延びていて底刃による加工面の全面を切削するため、加工面の精度や品位を損なうおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように複数の底刃が周方向に不等間隔に形成されたエンドミルにおいて、特定の底刃に欠損やチッピング等の損傷が生じ易くなるのを防いでエンドミル寿命の延長を図るとともに、高精度で高品位の切削加工が可能な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に、外周側から内周側に向かう複数の底刃が周方向に間隔をあけて形成されており、上記底刃のうち少なくとも１つの底刃は、他の底刃よりも、エンドミル回転方向に隣接する底刃との周方向の間隔が大きくされるとともに、径方向すくい角が負角側に大きくされ、さらに上記軸線に対する径方向の長さが短くされていることを特徴とする。

従って、このような構成のエンドミルでは、エンドミル回転方向に隣接する底刃との周方向の間隔が他の底刃よりも大きくされた上記少なくとも１つの底刃に対しては、径方向すくい角が他の底刃よりも負角側に大きくされているため、高い切刃強度を確保することができるので、切削時に大きな負荷が作用しても欠損やチッピングが生じるのを防ぐことができる。

その一方で、この少なくとも１つの底刃よりも径方向すくい角が正角側に大きくなる他の底刃では、エンドミル回転方向に隣接する底刃との周方向の間隔が小さいために大きな負荷が作用することはなく、すべての底刃で損傷を防いでエンドミル寿命の向上を図ることができるとともに、この他の切刃に鋭い切れ味が与えられることで、高い加工精度や加工品位を得ることが可能となる。

さらに、上記少なくとも１つの底刃は、上記他の底刃よりも、上記軸線に対する径方向の長さが短くされている。従って、こうして径方向すくい角が負角側に大きくて切削抵抗が大きくなるこの少なくとも１つの底刃を短くすることにより、エンドミル本体全体に作用する抵抗を低減できるとともに、径方向すくい角が正角側に大きくて切れ味の鋭い他の底刃が長くなって底刃による加工面を全面的に高精度かつ高品位に仕上げることが可能となる。

なお、上記少なくとも１つの底刃を、上記軸線方向先端側から見て直線状に形成するとともに、上記他の底刃は、外周側で凹曲線状をなすように形成してもよい。これにより、切削時の負荷の大きい少なくとも１つの底刃には、一層確実に高い切刃強度を確保して損傷の発生を防止することができる一方、切削負荷の少ない他の底刃には、より鋭い切れ味を与えてさらに高品位の切削を促すことが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、切削時の負荷の大きい底刃には十分な切刃強度を確保できて欠損やチッピング等の損傷が生じ易くなるのを防ぐとともに、負荷の小さい底刃には鋭い切れ味を与えることができ、これらによりエンドミル寿命の向上を図りつつ優れた加工精度、加工品位の加工面を得ることが可能となる。さらに、径方向すくい角が負角側に大きくて切削抵抗が大きくなるこの少なくとも１つの底刃を短くすることにより、エンドミル本体全体に作用する抵抗を低減できるとともに、径方向すくい角が正角側に大きくて切れ味の鋭い他の底刃が長くなって底刃による加工面を全面的に高精度かつ高品位に仕上げることが可能となる。

本発明の第１の実施形態を示す軸線方向先端側から見た正面図である。第１の実施形態の側面図である。本発明の第２の実施形態を示す軸線方向先端側から見た正面図である。第２の実施形態の側面図である。

図１および図２に示す本発明の第１の実施形態において、エンドミル本体１は、超硬合金等の硬質材料によって形成されて軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その後端側部分（図２において右側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに先端側部分（図２において左側部分）は切刃部３とされ、シャンク部２が工作機械の主軸に保持されて軸線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、また場合によっては該軸線方向先端側にも送り出されることにより、上記切刃部３によって被削材に切削加工を施してゆく。

切刃部３の外周には、その先端から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に捩れる複数（本実施形態では４条）の切屑排出溝４が形成されており、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４Ａ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の後方側に凹む凹曲線状をなしていて、その外周側辺稜部には、それぞれ外周刃５が形成されている。従って、上記壁面４Ａはこの外周刃５のすくい面とされ、本実施形態では４条の外周刃５が、そのすくい面とされる壁面４Ａが形成された切屑排出溝４の捩れに合わせて螺旋状に捩れるように形成されている。

一方、エンドミル本体１の先端部には、上記切屑排出溝４から内周側に延びるギャッシュ６が形成されており、このギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面６Ａは、断面凹曲線状をなす上記切屑排出溝４の壁面４Ａをエンドミル本体１の外周に至るまで平面状に切り欠くように形成されていて、この壁面６Ａの先端側辺稜部に、上記外周刃５の先端からそれぞれエンドミル本体１の内周側に延びる底刃７が形成されている。

従って、本実施形態では、上記ギャッシュ６の壁面６Ａが底刃７のすくい面とされて、外周刃５と同じく複数（４条）の底刃７が、図１に示すように軸線Ｏ方向先端側から見てエンドミル本体１先端部の外周側から内周側に向けて直線状に延びるように形成されることになる。ここで、本実施形態のエンドミルは、外周刃５の軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とする略円筒状とされるとともに、この外周刃５と底刃７とが同回転軌跡で略直交するスクエアエンドミルとされている。

これらの底刃７は、少なくとも１つの底刃７が、他の底刃７よりもエンドミル回転方向Ｔに隣接する底刃７との周方向の間隔が大きくされている。本実施形態では、４条の底刃７のうち、軸線Ｏを挟んで互いに反対側に位置する２条の第１底刃（図１において左右方向に延びる底刃）７Ａが上記少なくとも１つの底刃７とされて、他の底刃７である残りの一対の第２底刃（図１において上下方向に延びる底刃）７Ｂよりも、エンドミル回転方向Ｔに隣接する底刃（第１底刃７Ａに対しては第２底刃７Ｂ。第２底刃７Ｂに対しては第１底刃７Ａ）７との周方向の間隔が大きくされている。

なお、第１底刃７Ａ同士と第２底刃７Ｂ同士とは、軸線Ｏに関して互いに１８０°回転対称位置に配置されており、すなわち本実施形態では第１底刃７Ａと第２底刃７Ｂとが交互に形成されている。また、このように底刃７の周方向の間隔を互いに異なるものとするには、図２に示すように切屑排出溝４の溝幅自体を第１底刃７Ａと第２底刃７Ｂとに連なるもの同士で異なるものとしてもよく、また切屑排出溝４の捩れ角を異なるものとして、エンドミル本体１先端の底刃７の間隔が異なるようにしてもよい。

そして、これら第１、第２底刃７Ａ、７Ｂの径方向すくい角α、βは、エンドミル回転方向Ｔに隣接する第２底刃７Ｂとの間隔が大きくされた第１底刃７Ａの径方向すくい角αが、エンドミル回転方向Ｔに隣接する第１底刃７Ａとの間隔が小さくされた第２底刃７Ｂの径方向すくい角βよりも負角側に大きくされている。ここで、本実施形態では、これら第１、第２底刃７Ａ、７Ｂの径方向すくい角α、βともに負角とされている。

さらに、本実施形態では、上記第２底刃７Ｂは外周刃５と交差するその外周端から内周側に向けてエンドミル本体１先端における上記軸線Ｏの近傍にまで延びているのに対し、第１底刃７Ａはその外周端から内周側に向けて軸線Ｏから僅かに離れた位置までに形成されており、すなわち第１底刃７Ａは第２底刃７Ｂよりも軸線Ｏに対する径方向の長さが短くされている。

このように構成されたエンドミルでは、底刃７の周方向の間隔が、エンドミル回転方向Ｔの後方側に向けて、第１底刃７Ａと第２底刃７Ｂとの間隔と、第２底刃７Ｂと第１底刃７Ａとの間隔とで異なる大きさとされるとともに、これらの底刃７に連なる外周刃５も、少なくともそのエンドミル本体１先端側では周方向の間隔が異なるものとなるので、これら底刃７や外周刃５が被削材に食い付く際に周期的な振動が生じるのを防いで、かかる周期的振動によりビビリが惹起されるのを防ぐことができる。

そして、さらに上記構成のエンドミルでは、上記底刃７のうち、エンドミル回転方向Ｔに隣接する第２底刃７Ｂとの周方向の間隔が大きくされることにより、切削量が多くて切削時に大きな負荷が作用する第１底刃７Ａについて、その径方向すくい角αが第２底刃７Ｂの径方向すくい角βよりも負角側に大きくされているので、この第１底刃７Ａに高い切刃強度を確保することができる。このため、第１底刃７Ａに切削負荷によって欠損やチッピングが生じるのを防いで、エンドミル寿命を向上させることができる。

一方、このような第１底刃７Ａに対して、エンドミル回転方向Ｔに隣接する該第１底刃７Ａとの周方向の間隔が小さくされることにより切削時に作用する負荷が比較的小さくなる第２底刃７Ｂについては、その径方向すくい角βが第１底刃７Ａの径方向すくい角αよりも正角側に大きくされているので、鋭い切れ味を与えることができる。従って、このような第２底刃７Ｂによって被削材に加工面が形成されることにより、該加工面の精度や品位を向上させることができる。

しかも、本実施形態では、上述のように大きな切削負荷が作用する上記第１底刃７Ａの径方向の長さが第２底刃７Ｂよりも短くされており、これにより切削時にエンドミル本体１の全体に作用する切削抵抗や切削負荷自体も低減することができる。その一方で、抵抗が少なくて切れ味の鋭い第２底刃７Ｂは、第１底刃７Ａよりも長く、特に本実施形態ではエンドミル本体１先端の半径方向略全長に亙って延びているので、加工面の全面をこの第２底刃７Ｂによってさらに高精度、高品位に仕上げることができる。

ところで、上記第１の実施形態では、第１、第２底刃７Ａ、７Ｂがともに軸線Ｏ方向先端側から見て直線状をなすように形成されているが、図３に示す第２の実施形態のように、第１底刃７Ａは直線状とする一方で、第２底刃７Ｂはその外周側で軸線Ｏ方向先端側から見て凹曲線状をなすように形成されていてもよい。なお、この第２の実施形態において第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。

ここで、このように第２底刃７Ｂをその外周側で凹曲線状に形成するには、第１の実施形態において第１、第２底刃７Ａ、７Ｂを直線状とするのに形成したギャッシュ６の平面状の壁面６Ａを、図４に示すように第２底刃７Ｂが先端に形成される切屑排出溝４には形成しなければよい。これにより、第２底刃７Ｂについては、切屑排出溝４の断面凹曲線状をなす上記壁面４Ａがそのままエンドミル本体１の先端逃げ面に交差して当該第２底刃７Ｂとなるので、上述のように外周側で凹曲線状に形成することができる。

従って、このような第２の実施形態のエンドミルでは、第１底刃７Ａの切刃強度は第１の実施形態と同様に確保しつつ、第２底刃７Ｂの径方向すくい角βを一層正角側に大きく設定することができるので、さらに鋭い切れ味を第２底刃７Ｂに与えて加工面の精度や品位を向上させることができる。

特に、第１の実施形態の第１、第２底刃７Ａ、７Ｂや、第２の実施形態の第１底刃７Ａのように切屑排出溝４の先端にギャッシュ６によって平面状の壁面６Ａが形成されていると、この壁面６Ａが外周刃５の先端部にまで及んでいるときには、この外周刃５の先端部は壁面６Ａ上に形成されることになって、その軸線Ｏ回りの回転軌跡が先端側に向かうに従い極僅かに内周側に向かうように傾斜することになる。

ところが、この第２の実施形態では、第２底刃７Ｂに連なる外周刃５は、その先端まで全長に亙って軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とした円筒状となるように形成できるので、第１底刃７Ａに連なる外周刃５先端の傾斜した部分によって該外周刃５による加工面に僅かな削り残しが生じても、これを第２底刃７Ｂに連なる外周刃５によって削り落とすことができる。従って、本第２の実施形態によれば、この外周刃５による加工面も全体に亙って軸線Ｏに平行に形成することが可能となって、一層高精度かつ高品位の切削加工を促すことが可能となる。

なお、上記第１、第２の実施形態では、このように本発明を外周刃５と底刃７とが軸線Ｏ回りの回転軌跡において略直角に交差するスクエアエンドミルに適用した場合について説明したが、これら外周刃５と底刃７とが交差するコーナ部に凸円弧状のコーナ刃が形成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。また、底刃７には、内周側に向かうに従い軸線Ｏ方向後端側に僅かに傾斜するようにすかし角が与えられていてもよい。

１エンドミル本体
２シャンク部
３切刃部
４切屑排出溝
４Ａ切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面
５外周刃
６ギャッシュ
６Ａギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面
７底刃
７Ａ第１底刃（少なくとも１つの底刃）
７Ｂ第２底刃（他の底刃）
Ｏエンドミル本体１の軸線
Ｔエンドミル回転方向
α 第１底刃７Ａの径方向すくい角
β 第２底刃７Ｂの径方向すくい角

Claims

軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端に、外周側から内周側に向かう複数の底刃が周方向に間隔をあけて形成されており、上記底刃のうち少なくとも１つの底刃は、他の底刃よりも、エンドミル回転方向に隣接する底刃との周方向の間隔が大きくされるとともに、径方向すくい角が負角側に大きくされ、さらに上記軸線に対する径方向の長さが短くされていることを特徴とするエンドミル。
上記少なくとも１つの底刃は、上記軸線方向先端側から見て直線状に形成されるとともに、上記他の底刃は外周側で凹曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。