JP5644084B2 - 超硬合金製エンドミル - Google Patents
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最近のエンドミルへの他の要求として、3次元形状を有する金型などの加工を、エンドミルを変更せずに一本のエンドミルで切削加工したい、それも高能率で行いたいという要求が強い。前記の3次元形状削りの他にも、溝削りや段削りのニーズも増えている。
前記波形又はニックが等間隔に並んだある外周刃(1)の位相に対して、その他の少なくとも一刃の外周刃(1)の位相が前記波形又はニックのピッチの0%を含まない5%以下の幅で工具軸方向にずれており、
前記コーナR刃(17)の逃げ面(18)に、工具軸側の第1逃げ面(21)と外周側の第2逃げ面(22)とからなるニック(25)が設けられており、
前記第1逃げ面(21)と前記コーナR刃(17)の逃げ面(18)との第1交線(32)、及び前記第2逃げ面(22)と前記コーナR刃(17)の逃げ面(18)との第2交線(31)は、前記コーナR刃(17)とそれぞれ第1交点(30)及び第2交点(29)で交差しており、
前記第1交線(32)は、前記コーナR刃(17)から後方に行くに従って前記第1交点(30)と工具軸(O)との半径方向距離を半径とする円弧(34)より工具軸側(23)に広がっており、
前記第2交線(31)は、前記コーナR刃(17)から後方に行くに従って前記第2交点(29)と工具軸(O)との半径方向距離を半径とする円弧(33)より外周側(24)に広がっていることを特徴とする。
波形状外周刃又はニック付き外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量は1%〜3%の範囲が望ましい。
また、各刃の刃溝の形状はすべて実質的に同一であるため、切り屑の排出性も良好であり、切削工具の寿命の安定と高速回転を可能にする効果が得られる。
1刃だけがずれ量15を有する例として、小径エンドミルでの被加工材を溝切削する場合、切屑排出の確保のため刃数が奇数となる3枚刃を用いることが多くこの場合、特許文献3の仕様では、互いの隣接する外周刃の位相のずれ量はすべて異ならせることとなるが、本発明を用いれば、1刃だけの位相のずれ量を異ならせることでよい。更に、刃数が奇数となる5枚刃の場合においても、前記特許文献3の仕様では、基準形状外周刃からの位相のずれ量は2つの種類が必要となる。しかしながら、本発明では1つの種類の位相のずれ量だけでも、びびり振動の抑制と共に、高速切削による高能率加工が可能となり、さらに長寿命に加工が行える。このことは、後で述べる実施例においても確認している。
本発明例1乃至7、比較例1乃至4、従来例1乃至3においては基材はCo含有量が8重量パーセント、WC平均粒径が0.8μmの超硬合金で、工具径8mm、半径2mmのコーナR刃、刃長16mm、全長70mm、シャンク径8mmで刃数は4枚とした。外周刃の形状は波刃形とし、波ピッチを1mmで、ねじれ角は45°とし、テストに用いた。用いた試料はすべて(TiAl)N系にSiを含有させた硬質皮膜を施した。
また、実施例中の全ての表において、コーナR刃の工具軸側逃げ面とニックの軸中心側逃げ面との交線が、工具軸側のコーナR刃とニックとの交点と工具軸Oとの距離を半径としたときの円弧を基準としたときの逃げた方向を、工具軸側のニックの逃げ面の逃げ方向として記載した。また、コーナR刃の外周側逃げ面とニックの外周側逃げ面との交線が、外周側のコーナR刃とニックとの交点と工具軸Oとの距離を半径としたときの円弧を基準としたときの逃げた方向を、外周側のニックの逃げ面の逃げ方向として記載した。
また、1刃の波形状外周刃を基準形状外周刃として、基準形状外周刃の波ピッチを4等分したそれぞれの波形状外周刃の位相のずれ量を第2波形状外周刃は波ピッチの6%とした0.06mm、第3波形状外周刃は波ピッチの0%とした0mm、第4波形状外周刃は波ピッチの6%とした0.06mmとなる形状のものを作製した。
従来例2は、コーナR刃にコーナR刃のニックを設けず、不等分割を採用し、各刃の分割角が95°、85°、95°、85°で、波形状外周刃の位相のずれ量の無い波ピッチの0%とした位相が一定のものを作製した。
従来例3は、コーナR刃にコーナR刃のニックを設けず、特許文献3に記載されるエンドミルの位相のずれ量を同比率として算出し、1刃の波形状外周刃を基準形状外周刃として、それぞれの波形状外周刃の位相の前記ずれ量を第2波形状外周刃は波ピッチの6%とした0.06mm、第3波形状外周刃は波ピッチの0%とした0mm、第4波形状外周刃は波ピッチの2%とした0.02mmのものを作製した。
比較例1は位相のずれ量が6%と大きいため、切削途中で欠損した。比較例2及び従来例1乃至3はコーナR刃にニックが無いため、切削途中にチッピングや欠損が生じた。さらに、比較例3及び4はニックの逃げ面がそれぞれ切削中に干渉し、その結果切削途中で欠損を生じた。
前記表1に示す同一形状及び同一基材のエンドミルを作製し、傾斜切削を含む凹形状の加工で評価を行った。すなわち、本発明例8乃至14は本発明例1乃至7と同仕様、比較例5乃至8は比較例1乃至4と同仕様、従来例4乃至6は従来例1乃至3と同仕様の合計14種類のエンドミルである。切削試験の被加工材は、硬さHRC40のプリハードン鋼で幅50mm、長さ50mm、深さ24mmの凹形状になるように加工した。
切削試験は、傾斜切削で深さ8mmまで切削し、次に横送りで繰り広げて幅50mm、長さ50mmまでの切削を3回繰り返し、深さ24mmまで加工する方法で比較した。従来HRC40の被加工材を横送りにて切削する場合は、切削速度は100m/minでも高速であるが、本切削条件においては切削速度が1.5倍となるように、回転数を6000回転/min(切削速度150m/min)、送り速度を1920mm/min(1刃送り量0.08mm)とし、軸方向切り込みを8mm、径方向切り込みを2mm、傾斜切削時の送り速度は1200mm/minとし、傾斜角5°とした。
評価として、前記形状が1個加工できたものを良好とし、その時の外周刃の摩耗幅を測定した。加工終了後に欠損及び加工途中で折損したものはその結果を記録した。その結果を表2に示す。
比較例5は外周刃の位相のずれ量が6%と大きいため、横送り時の切削途中で欠損した。比較例6及び従来例4乃至6はコーナR刃にニックが無いため、傾斜切削時に切り屑が分断されなかったため加工途中に折損を生じたり、加工後にも欠損が生じたものがあった。比較例7及び8はコーナR刃に設けたニックの逃げ面が本発明で規定するような逃げの条件を満足していないために、すなわち、ニックの工具軸側の逃げ面が工具軸側に、かつニックの外周側の逃げ面は外周側に逃げていないために、切削初期の傾斜切削でニックの逃げ面が干渉し、折損する結果となった。
2 工具先端側
3 工具シャンク側
4 波ピッチ
5 波高さ
6 山部
7 谷部
8 ニックのピッチ
9 ニックの深さ
10 基準形状外周刃
11 第2波形状外周刃
12 第3波形状外周刃
13 第4波形状外周刃
14 位相
15 ずれ量
16 刃溝
17 コーナR刃
18 コーナR刃の逃げ面
20 外周刃とニックとの交点
21 工具軸側の第1逃げ面
22 外周側の第2逃げ面
23 工具軸側
24 外周側
25 コーナR刃のニック
26 第1ギャッシュ面
27 第2ギャッシュ面
28 第3ギャッシュ面
29 第2交点
30 第1交点
31 第2交線
32 第1交線
32a 第1交線32の後端部
33 第2交点と工具軸Oとの半径方向距離を半径とする円弧
34 第1交点と工具軸Oとの半径方向距離を半径とする円弧
35 底刃の第1逃げ面
36 底刃の第1逃げ面35に続く第2逃げ面
O 工具軸
D 工具径
Claims (1)
- 山部と谷部を繰り返す波形状又はニック付きの複数の外周刃(1)と、前記外周刃(1)につながるコーナR刃(17)とを有する超硬合金製エンドミルにおいて、
前記波形又はニックが等間隔に並んだある外周刃(1)の位相に対して、その他の少なくとも一刃の外周刃(1)の位相が前記波形又はニックのピッチの0%を含まない5%以下の幅で工具軸方向にずれており、
前記コーナR刃(17)の逃げ面(18)に、工具軸側の第1逃げ面(21)と外周側の第2逃げ面(22)とからなるニック(25)が設けられており、
前記第1逃げ面(21)と前記コーナR刃(17)の逃げ面(18)との第1交線(32)、及び前記第2逃げ面(22)と前記コーナR刃(17)の逃げ面(18)との第2交線(31)は、前記コーナR刃(17)とそれぞれ第1交点(30)及び第2交点(29)で交差しており、
前記第1交線(32)は、前記コーナR刃(17)から後方に行くに従って前記第1交点(30)と工具軸(O)との半径方向距離を半径とする円弧(34)より工具軸側(23)に広がっており、
前記第2交線(31)は、前記コーナR刃(17)から後方に行くに従って前記第2交点(29)と工具軸(O)との半径方向距離を半径とする円弧(33)より外周側(24)に広がっていることを特徴とする超硬合金製エンドミル。
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