JP5731102B2 - 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凸円弧状をなすコーナ刃が形成され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、例えば特許文献１には、切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の先端部の内周側に主ギャッシュ面が形成されて、この主ギャッシュ面の先端には底刃が形成されるとともに、この主ギャッシュ面の外周側には副ギャッシュ面が主ギャッシュ面に対して段差部を介して後退するように形成されて、この副ギャッシュ面の先端から外周にかけて概略凸円弧状をなすコーナ刃が底刃の外周側に連なるように形成されたものが提案されている。

また、例えば特許文献２にも、切屑排出溝の先端にギャッシュが形成されて、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、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、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、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ラジアスエンドミルが提案されている。

これら特許文献１、２に記載のラジアスエンドミルでは、主ギャッシュ面と副ギャッシュ面とが段差部を介していたり、あるいはギャッシュのエンドミル回転方向を向く平面状の壁面が、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をコーナＲ刃に交差させていることにより、これら段差部や交差稜線によって切屑を分断することができ、切屑処理性の向上を図ることができる。

国際公開第２００４／０５８４３８号パンフレット 特開２００８−１１０４７２号公報

しかしながら、その一方で、このようにすくい面にコーナ刃と交差する段差部や交差稜線が形成されていると、この段差部や交差稜線を挟んだ両側ですくい角等が急激に変化するために切削時に作用する負荷にもばらつきを生じるとともに切刃強度も変化することになる。このため、特に特許文献２に記載のラジアスエンドミルのように上記交差稜線がコーナＲ刃の中ほど当たりに交差させられている場合には、切刃強度が弱い側や大きな切削負荷が作用する側でコーナ刃に損傷が生じるおそれがあった。

また、このように段差部や交差稜線が交差することによりコーナ刃の途中ですくい角が急激に変化していると、この段差部や交差稜線を跨いで生成される切屑が引き裂かれるように生成されるため、上述のように切屑を分断して処理性を向上させることはできるものの、被削材の加工面に切屑が引き裂かれて生成した痕がスジ状に残ってしまい、加工面粗さを損なうおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、コーナ刃の切刃強度の変化や切削時の負荷のばらつきによってコーナ刃に損傷が生じたり、加工面粗さの劣化を防ぐことが可能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、本発明のラジアスエンドミルは、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先端外周側はコーナ刃すくい面とされて、このコーナ刃すくい面の辺稜部には上記軸線回りの回転軌跡が先端外周側に向けて凸となる凸円弧状をなすコーナ刃が形成されるとともに、上記コーナ刃すくい面の内周側にはギャッシュが形成され、このギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面は底刃すくい面とされて、この底刃すくい面の先端側辺稜部には、上記コーナ刃に連なり内周側に向けて延びる底刃が形成されており、上記コーナ刃すくい面と底刃すくい面とは鈍角に交差して、これらコーナ刃すくい面と底刃すくい面との交線は、その先端が、上記軸線回りの回転軌跡において上記コーナ刃がなす凸円弧の中心よりも該軸線に対する径方向内周側に位置して、上記コーナ刃の上記軸線方向における突端よりも該軸線方向において後端側から延びていて、上記軸線から上記コーナ刃がなす凸円弧の中心までの径方向の長さと、上記軸線から上記交線の先端までの径方向の長さとの差が、０．１ｍｍ以上で、かつ上記軸線回りの回転軌跡において上記コーナ刃がなす凸円弧の半径Ｒ（ｍｍ）に対して０．２ｍｍ＋０．２×Ｒ以下の範囲内とされていることを特徴とする。

このように構成されたラジアスエンドミルでは、上記底刃すくい面は、凸円弧状をなすコーナ刃がこの凸円弧に沿って外周側からその軸線方向における突端を越えて、内周後端側に回り込んだ位置でコーナ刃すくい面と交差することになり、その先端側辺稜部に形成される底刃も、この位置から内周側に向けて延びることになる。すなわち、上述のようにコーナ刃すくい面と底刃すくい面との交線の先端が、上記軸線回りの回転軌跡において上記コーナ刃がなす凸円弧の中心よりも該軸線に対する径方向内周側に位置することになるため、これら底刃とコーナ刃との交点や、この交点から後端側に延びる底刃すくい面とコーナ刃すくい面との交線が、コーナ刃のうち専ら切削に使用される上記軸線方向の突端から外周端までの１／４円弧の部分に位置することがなくなる。

従って、上記構成のラジアスエンドミルによれば、このようにコーナ刃のうち専ら切削に使用される部分ですくい角等が急激に変化することもなくなり、これに伴いコーナ刃に作用する切削負荷や切刃強度も極端にばらつくことがなくなって、コーナ刃の損傷を防止することが可能となる。また、こうして底刃すくい面とコーナ刃すくい面との交線がコーナ刃の切削に使用される部分に交差することがないため、かかる交線を跨いで切屑が生成されることも少なくなって加工面にスジ状の痕が残されることもなくなり、またたとえ痕が残されても、この交線よりも軸線方向先端側に突出したコーナ刃の突端周辺で削り取ることができるので、加工面粗さの向上を図ることが可能となる。

さらに、本発明では、上記軸線から上記コーナ刃がなす凸円弧の中心までの径方向の長さと、上記軸線から上記交線の先端までの径方向の長さとの差が、０．１ｍｍ以上で、かつ上記軸線回りの回転軌跡において上記コーナ刃がなす凸円弧の半径Ｒ（ｍｍ）に対して０．２ｍｍ＋０．２×Ｒ以下の範囲内とされている。この長さの差が０．１ｍｍよりも短いと上記交線の先端がコーナ刃の突端に近づきすぎて上述の効果が確実に奏功されなくなるおそれがある一方、コーナ刃がなす凸円弧の半径Ｒ（ｍｍ）に対して０．２ｍｍ＋０．２×Ｒよりも長いと、底刃の切れ味を低下させるおそれがある。

以上説明したように、本発明によれば、ラジアスエンドミルにおいて専らコーナ刃が使用される範囲ですくい角等が急激に変化する部分が生じたりするのを防ぐことができ、切刃強度や切削負荷がばらつくのを防止することによりコーナ刃の損傷を防いでエンドミル寿命の延長を図るとともに、加工面にスジ状の痕が残ることも防止して加工面粗さの向上を図ることができる。

本発明の一実施形態を示すエンドミル本体１先端部の側面図である。 図１に示す実施形態の部分拡大側面図である。

図１および図２は、本発明のラジアスエンドミル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り軸線Ｏを中心とした概略円柱軸状に一体形成され、その後端側（図１および図２における右側）部分が当該エンドミル本体１を工作機械の主軸に装着するためのシャンク部２とされるとともに、先端側（図１および図２において左側）には切刃部３とされ、上記工作機械によって軸線Ｏ回りに符号Ｔで示すエンドミル回転方向に回転されつつ送り出されることにより、切刃部３によってワークに切削加工を施してゆく。

この切刃部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の後方側に捩れる複数条（本実施形態では４条）の切屑排出溝４が、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側を向く壁面と、そのエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる切刃部３の外周面（外周逃げ面）との交差稜線部、すなわち上記壁面の外周側辺稜部には、この壁面を外周刃すくい面５とする外周刃６が、切屑排出溝４と同じく後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるように形成されている。

また、この切刃部３の先端部すなわちエンドミル本体１の最先端部においては、各切屑排出溝４の先端側開口部が内周側に削り広げられるようにしてギャッシュ７が形成されており、このギャッシュ７のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面は底刃すくい面８とされていて、その先端側辺稜部には、上記軸線Ｏに対する径方向に向けて該軸線Ｏの近傍にまで延びる底刃９が形成されている。ここで、この底刃すくい面８は、軸線Ｏに対して切屑排出溝４および外周刃６がなす捩れ角よりも緩やかな傾斜角となるように形成されていて、これにより底刃９には外周刃６の捩れ角よりも小さなアキシャルレーキ角が与えられる。さらに、この底刃９は、上記径方向内周側に向かうに従い僅かな角度で後端側に向かうように傾斜した直線状に形成されている。

一方、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の先端外周側において、これら底刃９と外周刃６とが交差するコーナ部には、本実施形態では上記外周刃すくい面５と底刃すくい面８とが交差する部分をさらに切り欠くようにして凹部１０が形成されている。この凹部１０のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面はコーナ刃すくい面１１とされて、このコーナ刃すくい面１１の先端外周側の辺稜部には、外周刃６の先端と底刃９の外周端とに連なるコーナ刃１２が形成されており、このコーナ刃１２が、軸線Ｏ回りの回転軌跡において、図２に示すように本実施形態では底刃すくい面８上に中心Ｓを有する円Ｃに沿って先端外周側に向けて凸となる凸円弧状とされている。

従って、上記コーナ刃すくい面１１は、底刃すくい面８と外周刃すくい面５との双方にそれぞれ交線Ｌ、Ｍにおいて鈍角に交差するように形成され、本実施形態では軸線Ｏに対して切屑排出溝４および外周刃６がなす捩れ角よりは緩やかな角度で、また底刃９の上記アキシャルレーキ角よりは大きな角度で傾斜する一様に連続した傾斜面とされている。なお、本実施形態では、このコーナ刃すくい面１１から立ち上がる凹部１０の壁面１３は、エンドミル本体１の先端外周側を向くようにして後端内周側に向かうに従いコーナ刃すくい面１１に対し漸次隆起するように形成されて、底刃すくい面８と外周刃すくい面５との間にそれぞれ凹曲線状の稜線をなすように延びている。

そして、上述のように鈍角に交差するようにして形成されたコーナ刃すくい面１１と底刃すくい面８との交線Ｌは、軸線Ｏ回りの回転軌跡が凸円弧状をなすようにされたコーナ刃１２の軸線Ｏ方向における突端Ｐよりも該軸線Ｏ方向において僅かに後端側から延びるようにされており、すなわちこの交線Ｌの先端である底刃９とコーナ刃１２との交点Ｑが、上記突端Ｐより僅かに軸線Ｏ方向後端側に位置するようにされている。

従って、これに伴い上記交線Ｌは、その先端である上記交点Ｑが、コーナ刃１２が軸線Ｏ回りの回転軌跡においてなす凸円弧の中心（円Ｃの中心）Ｓよりも、軸線Ｏに対する径方向内周側に位置することになり、すなわちコーナ刃１２は、外周刃６との交点から先端内周側に向けて凸円弧を描きつつ、上記中心Ｓを通り軸線Ｏに平行な直線上に位置するその突端Ｐに達し、さらにこの突端Ｐを越えて凸円弧状のまま内周側に向かいながら僅かに後端側に回り込むようにして底刃９との交点Ｑに至るように延びている。

ここで、軸線Ｏからコーナ刃１２がなす凸円弧の中心Ｓまでの径方向の長さＡと、同じく軸線Ｏから交線Ｌの先端である交点Ｑまでの径方向の長さＢとの差Ａ−Ｂは、軸線Ｏ回りの回転軌跡においてコーナ刃１２の外周端がなす円の直径Ｄ、すなわち当該ラジアスエンドミルの切刃外径や、コーナ刃１２がなす上記凸円弧の半径（円Ｃの半径）Ｒに関わらず０．１ｍｍ以上とされ、かつ該凸円弧の半径Ｒ（ｍｍ）に対して０．２ｍｍ＋０．２×Ｒ以下の範囲内とされている。また、交線Ｌは、上記交点Ｑから僅かに後端側に延びた後、コーナ刃すくい面１１と凹部１０の上記壁面１３との交線と、この壁面１３と底刃すくい面８との上記稜線とに連なるようにされている。

このように構成されたラジアスエンドミルは、上述のように軸線Ｏ回りに回転されつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出されることにより、切刃部３における上記コーナ刃１２の専ら軸線Ｏ方向の突端Ｐから外周端までの１／４円弧の部分によって金型等の被削材に凹曲面等の加工面を形成してゆくが、このとき上記構成のラジアスエンドミルでは、このコーナ刃１２と底刃９との交点Ｑが、上記突端Ｐよりも軸線Ｏ方向後端側に位置していて、この交点Ｑから底刃すくい面８とコーナ刃すくい面１１との交線Ｌが後端側に延びており、すなわちコーナ刃１２が突端Ｐを越えて内周後端側に回り込むように形成されているので、このように専ら切削に使用される部分にこれら底刃すくい面８とコーナ刃すくい面１１との交線Ｌが位置することがない。

このため、切屑が交点Ｑや交線Ｌを跨ぐように生成されて、この交線Ｌを境に鈍角に折れ曲がる底刃すくい面８とコーナ刃すくい面１１との両方を擦過するように延びることもなく、コーナ刃１２で生成された切屑は一様に連続したコーナ刃すくい面１１上を流れるため、切刃からエンドミル本体１に作用する切削負荷にばらつきが生じるのを避けることができる。また、エンドミル本体１側からみても、こうして切削に使用されるコーナ刃１２のコーナ刃すくい面１１が角度を持って曲折したりすることなく連続していることにより、コーナ刃１２の切刃強度をその全長に亙って極端なばらつきなく維持することが可能となるので、このように切削負荷と切刃強度が安定することによってコーナ刃１２に欠損等の損傷が生じるのを防ぐことができ、長寿命のラジアスエンドミルを提供することが可能となる。

さらに、このように底刃９との交点Ｑや底刃すくい面８との交線Ｌが、使用に供される上記１／４円弧部分のコーナ刃１２やそのコーナ刃すくい面１１に形成されることがないため、切削の際に上記交点Ｑや交線Ｌが被削材に切り込まれることもなく、これら交点Ｑや交線Ｌによって切屑が分断されて生成された痕が被削材の加工面にスジ状に残されたりすることもない。このため、上記構成のラジアスエンドミルによれば、被削材に形成される加工面粗さや加工面精度の向上を図ることもでき、高品位の切削加工を促すことが可能となる。なお、このコーナ刃１２の１／４円弧部分によって生成された切屑は、いずれの部位で生成されても概ね上記凸円弧の中心（円Ｃの中心）Ｓに向けて流れ出ることになり、凹部１０の上記壁面１３に衝突させられて抵抗を受けることによりカールさせられて分断、処理される。

また、このようなコーナ刃１２の１／４円弧部分だけでなく、例えばエンドミル本体１を軸線Ｏに垂直な方向に送り出すことにより、コーナ刃１２の突端Ｐ周辺から交点Ｑを跨いで底刃９にかけての部分で平坦な底面を被削材に形成するような場合でも、上記構成のラジアスエンドミルによれば、たとえ交点Ｑから交線Ｌに沿って切屑が分断されることにより加工面である上記底面にスジ状の痕がついても、コーナ刃１２の突端Ｐはこの交点Ｑより軸線Ｏ方向に僅かに先端側に位置しているため、エンドミル本体１の送りに伴い底面についたスジ状の痕をコーナ刃１２の突端Ｐの周辺がさらうようにして切削してゆくことになるので、結果的にかかる痕が上記底面に残されることはない。従って、このような加工の場合でも底面を平滑に仕上げて高い加工精度を得ることができる。

ただし、このようにコーナ刃すくい面１１と底刃すくい面８との交線Ｌがコーナ刃１２の突端Ｐより後端側から延びていても、この交線Ｌの先端である底刃９とコーナ刃１２との交点Ｑと上記突端Ｐとの径方向の間隔が絶対値として小さすぎると、この交点Ｑに対する突端Ｐの軸線Ｏ方向の突出量も小さくなって、特にコーナ刃１２の上記１／４円弧部分のうちでもこの突端Ｐ側を切削に使用する場合などには、上述のような効果を確実に奏功することができなくなるおそれが生じる。

その一方で、例えばコーナ刃１２がなす凸円弧の半径Ｒが小さい場合などにおいて、上記交点Ｑと突端Ｐとの径方向の間隔が大きすぎると、コーナ刃１２が突端Ｐを越えて内周側に回り込むとともに後端側に大きく後退したところで、底刃９が交点Ｑにおいてコーナ刃１２と交差することになり、すなわち底刃９がコーナ刃１２の突端Ｐに対して後退しすぎて切れ味を低下させるおそれが生じる。

このため、これらコーナ刃１２の突端Ｐと、コーナ刃すくい面１１と底刃すくい面８との交線Ｌの先端である上記交点Ｑとの径方向の間隔は、上述のように軸線Ｏからコーナ刃１２がなす凸円弧の中心Ｓまでの径方向の長さＡと、軸線Ｏから交線Ｌの先端である交点Ｑまでの径方向の長さＢとの差Ａ−Ｂとして、０．１ｍｍ以上で、ただし上記半径Ｒ（ｍｍ）に対して０．２ｍｍ＋０．２×Ｒの範囲内とされている。

１ エンドミル本体
３ 切刃部
４ 切屑排出溝
６ 外周刃
７ ギャッシュ
８ 底刃すくい面
９ 底刃
１０ 凹部
１１ コーナ刃すくい面
１２ コーナ刃
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｌ 底刃すくい面８とコーナ刃すくい面１１との交線
Ｐ コーナ刃１２の突端
Ｑ 底刃９とコーナ刃１２との交点（交線Ｌの先端）
Ｒ コーナ刃１２が軸線Ｏ回りの回転軌跡においてなす凸円弧の半径
Ｓ コーナ刃がなす凸円弧の中心（凸円弧が沿う円Ｃの中心）
Ａ 軸線Ｏから中心Ｓまでの径方向の長さ
Ｂ 軸線Ｏから交点Ｑまでの径方向の長さ

Claims (1)

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先端外周側はコーナ刃すくい面とされて、このコーナ刃すくい面の辺稜部には上記軸線回りの回転軌跡が先端外周側に向けて凸となる凸円弧状をなすコーナ刃が形成されるとともに、上記コーナ刃すくい面の内周側にはギャッシュが形成され、このギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面は底刃すくい面とされて、この底刃すくい面の先端側辺稜部には、上記コーナ刃に連なり内周側に向けて延びる底刃が形成されており、上記コーナ刃すくい面と底刃すくい面とは鈍角に交差して、これらコーナ刃すくい面と底刃すくい面との交線は、その先端が、上記軸線回りの回転軌跡において上記コーナ刃がなす凸円弧の中心よりも該軸線に対する径方向内周側に位置して、上記コーナ刃の上記軸線方向における突端よりも該軸線方向において後端側から延びていて、上記軸線から上記コーナ刃がなす凸円弧の中心までの径方向の長さと、上記軸線から上記交線の先端までの径方向の長さとの差が、０．１ｍｍ以上で、かつ上記軸線回りの回転軌跡において上記コーナ刃がなす凸円弧の半径Ｒ（ｍｍ）に対して０．２ｍｍ＋０．２×Ｒ以下の範囲内とされていることを特徴とするラジアスエンドミル。

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