JP5744235B2

JP5744235B2 - ラジアスエンドミル

Info

Publication number: JP5744235B2
Application number: JP2013551744A
Authority: JP
Inventors: 勉山寄
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: EP2799172A4; EP2799172B1; EP2799172A1; US20140341662A1; WO2013099954A1; CN104023884B; US9707627B2; JPWO2013099954A1; CN104023884A

Description

本発明はコーナＲ切刃を具備するラジアスエンドミルに関するものである。

ラジアスエンドミルは高能率切削が可能であり、多用されている。例えば、特許文献１では、切屑排出溝の底切刃と交差する先端部に主ギャッシュを形成するとともに、主ギャッシュ面の底切刃とコーナＲ切刃との境界から外周切刃にわたって交差する外側の領域に副ギャッシュ面を形成したラジアスエンドミルが開示されている。また、特許文献２では、底切刃からコーナＲ刃にわたってギャッシュが設けられたラジアスエンドミルが開示されている。

特許文献１: 国際公開第２００４／０５８４３８号パンフレット
特許文献２: 特開２００８−１１０４７２号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されたラジアスエンドミルでは、コーナＲ切刃にギャッシュをつけると、この部分のすくい角が小さくなって、切れ味が悪くなるという不具合がある。特に、コーナＲ切刃の外周切刃側では最も摩耗が進行する部位ではあるが、横送り加工において切削抵抗が高くて切込や送りを上げられず、高能率加工ができないという問題があった。また、底切刃においては、外周切刃よりもこすれて摩耗しやすく、被削材の加工面が荒くなりやすい場合があった。逆に、ギャッシュを小さくしすぎると、底切刃、コーナＲ切刃、外周切刃がきれいにつながらず、切刃のつなぎ目に段差や角が出てしまい、切屑が引っかかる場合があり、または切削加工中に欠けの原因になるという問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するものであり、切れ味を高めるとともに、切刃に欠けや切屑排出性の妨げとなる段差や角ができることを抑制できるラジアスエンドミルを提供することにある。

本発明のラジアスエンドミルは、
工具本体と、
該工具本体の先端に存在する底切刃、前記工具本体の外周に存在する外周切刃および前記底切刃と前記外周切刃との間をつなぐコーナＲ切刃からなる切刃と、
前記底切刃、前記コーナＲ切刃および前記外周切刃の各々のすくい面と、
前記底切刃のすくい面の前記底切刃側とは反対側である後方、および前記外周切刃のすくい面の前記後方に延在する切屑排出溝と、
前記コーナＲ切刃のすくい面上に存在するとともに、前記底切刃のすくい面と前記外周切刃のすくい面とをつなぐ面取り面と、
を具備し、
前記コーナＲ切刃のうちの前記面取り面と交差する領域は、前記底切刃との境界よりも前記コーナＲ切刃の内側の位置から前記外周切刃との境界よりもコーナＲ切刃の内側の位置までにわたっているとともに、前記面取り面と交差する前記コーナＲ切刃のうちの前記底切刃側の終点におけるアキシャルレーキが５〜２０°である。

本発明のラジアスエンドミルによれば、外周切刃近傍のコーナＲ切刃においては、コーナＲ切刃と外周切刃との繋ぎ目に欠けや切屑詰まりの原因となる段差や角ができることを抑制できるとともに、切れ味が向上して効率よく横送り加工できる。一方、底切刃近傍のコーナＲ切刃はアキシャルレーキ（軸方向すくい角）が小さくなり、すくい面において段差がなく、切屑の流れが妨げられることがないので、切刃におけるチッピングの発生が抑制されて加工面の面粗度を滑らかにできる。

本発明のラジアスエンドミルの一例である４枚の切刃を有する４枚刃のラジアスエンドミルを示す図であり、（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。図１のラジアスエンドミルの切刃の構成を説明するための図であり、（ａ）すくい面を上から見た平面図、（ｂ）底切刃の逃げ面側から見た正面図、（ｃ）（ａ）を９０°回転した側面（外周切刃の逃げ面側）から見た側面図である。図１、２のラジアスエンドミルの面取り面上に存在する研磨痕の状態を説明するための模式図である。図１、２のラジアスエンドミルの切刃の他の構成を説明するための図であり、すくい面を上から見た平面図である。

本発明のラジアスエンドミルについて、図１および図２の好適な実施態様例を用いて説明する。

図１、２のラジアスエンドミル（以下、単にエンドミルと称す。）２０は、超硬合金等の硬質材料からなり、中心軸Ｏを回転軸とした回転対称な概略円柱形状の工具本体１を有する。この中心軸Ｏの周りに回転する工具本体１の先端側には底切刃２が存在する。工具本体１の外周には外周切刃４が存在する。底切刃２および外周切刃４の間にはこれらをつなぐコーナＲ切刃３が存在する。そして、エンドミル２０は、先端側に、これら底切刃２−コーナＲ切刃３−外周切刃４の一連の切刃５を複数枚具備している。

また、切刃５に続いてすくい面６が設けられており、すくい面６の後方には切屑排出溝７が延在している。切屑排出溝７は工具本体１の外周側面に設けられている。切屑排出溝７は、先端から後端側に向かうに従い、切削加工時のエンドミル２０の回転方向Ｔと逆方向（以下、逆回転方向と称す。）のらせん状にねじれた状態となっている。さらに、すく
い面６の先端には、切屑排出溝７の回転軸Ｏとのなす角θよりも回転軸Ｏとのなす角αが小さい先端ギャッシュ９を具備している。先端ギャッシュ９は底切刃２のすくい面として機能するとともに、切屑ポケットとして機能する。

そして、すくい面５のコーナＲ切刃３に続く位置に、面取り面８が設けられている。面取り面８は先端ギャッシュ９と隣接している。

ここで、面状の面取り面８は、縁の一部がコーナＲ切刃３と底切刃２との境界ＰおよびコーナＲ切刃３と外周切刃４との境界Ｑ以外の前記コーナＲ切刃上（Ａ、Ｂ）にある。換言すれば、縁の一部がコーナＲ切刃３の内側となるように設けられているとともに、コーナＲ切刃３の面取り面８と接する底切刃２側の端部におけるアキシャルレーキが５〜２０°となっている。

つまり、すくい面６には、先端ギャッシュ９の外側で、かつコーナＲ切刃３に隣接して面取り面８が存在しており、面取り面８はすくい面６の他の領域よりも逆回転方向に後退している平面または曲面からなる。そして、面取り面８のコーナＲ切刃３上にある縁のうち底切刃２側の端部である底切刃側端部Ａにおいて、回転軸Ｏに対する傾斜角であるアキシャルレーキ（回転軸方向すくい角）αが５〜２０°となっている。

すくい面６は、底切刃２に続く先端ギャッシュ９、コーナＲ切刃３に続く面取り面８、外周切刃４に続く外周切刃すくい面１０からなる。切屑排出溝７は外周切刃すくい面１０につながっている。また、底切刃２の先端ギャッシュ９とは反対側には底切刃逃げ面１４が、コーナＲ切刃３の面取り面８とは反対側にはコーナＲ切刃逃げ面１５が、外周切刃４の外周切刃すくい面１０とは反対側には外周切刃逃げ面１６が、それぞれ設けられている。

また、面取り面８の縁の一部はコーナＲ切刃３と接しているが、その接する領域は、コーナＲ切刃３のうちの底切刃２との境界ＰよりもコーナＲ切刃３の内側の位置から、外周切刃４との境界ＱよりもコーナＲ切刃３の内側の位置までにわたっている。つまり、面取り面８はコーナＲ切刃３のうちの両境界Ｐ、Ｑにかからない中ほどの位置と接している。言い換えると、コーナＲ切刃３と接している面取り面８の縁の一部である底切刃側端部Ａは境界ＰよりもコーナＲ切刃３側の位置にあり、縁の他端である外周切刃側端部Ｂは境界ＱよりもコーナＲ切刃３側の位置にある。

この構成によって、外周切刃側端部Ｂの近傍においては、面取り面８が小さいために、コーナＲ切刃３と外周切刃４との繋ぎ目に欠けや切屑詰まりの原因となる段差や角ができにくい。また、アキシャルレーキαが５〜２０°であるために、切れ味が向上して効率よく横送り加工できる。一方、底切刃側端部Ａの近傍はすくい角が小さくなる。これによって、先端ギャッシュ９と面取り面８との間、および面取り面８と外周切刃すくい面１０との間が段差なくスムーズにつながって、すくい面６における切屑の流れが妨げられにくくなる。その結果、切削加工時の被削材の加工面の面粗度を滑らかにできる。すなわち、先端ギャッシュ９と面取り面８との間、および面取り面８と外周切刃すくい面１０との間に段差があると、切屑が段差に引っかかって溶着が発生する。また、切屑が引っかかることによって、切刃５（特にコーナＲ切刃３）にかかる抵抗が大きくなって、切刃５にチッピングが発生する結果、被削材の加工面の面粗度が悪くなる。

ここで、本実施態様によれば、面取り面８は研磨加工によって形成されるため、面取り面８上には研磨痕１１が存在する。本実施態様によれば、研磨痕１１は直線ではなく、コーナＲ切刃３の稜線の曲線形状と同じ方向に屈曲する曲線形状に設けられている。図３（ａ）に示すように、研磨痕１１が前記曲線形状に設けられるように面取り面８を研磨する
ことによって、研磨する際にコーナＲ切刃３にチッピングが発生することを抑制できる。例えば、面取り面８を研磨する際、中心軸Ｏに対して４５°傾いた方向に、すなわちコーナＲ切刃３に対して砥石が斜めに横切るように直線状に砥石を当てて研磨すると、図３（ｂ）に示すように、コーナＲ切刃３に研磨痕１１の端部がかかって、コーナＲ切刃３にギザギザの段差（チッピング）１８が生じる可能性がある。これに対して、砥石をコーナＲ切刃３の稜線形状に類似する方向になるように動かすことによって、図３（ａ）のようにコーナＲ切刃３にギザギザの段差（チッピング）１８が生じることを抑制できる。その結果、被削材の加工面の面粗度をより滑らかにできる。

また、本実施態様によれば、面取り面８は凸曲面となっている。これによって、コーナＲ切刃３の刃先強度が増し、コーナＲ切刃３のチッピングが抑制される。さらに、面取り面８は凸曲面であることによって、先端ギャッシュ９と面取り面８との間、および面取り面８と外周切刃すくい面１０との間に段差ができにくくなる。

ここで、コーナＲ切刃３と外周切刃４との境界ＱにおけるコーナＲ切刃３の接線に対する垂線と、コーナＲ切刃３の面取り面８と接する部分の外周切刃側端部ＢにおけるコーナＲ切刃３の接線に対する垂線とのなす角βが３０〜６０°である場合には、確実に、コーナＲ切刃３と外周切刃４との繋ぎ目に欠けや切屑詰まりの原因となる段差や角ができることを抑制できるとともに、切れ味が向上して効率よく横送り加工できる。一方、すくい面６においても、先端ギャッシュ９と面取り面８との間、および面取り面８と外周切刃すくい面１０との間に段差ができにくくなり、切屑の流れがスムーズにできて、被削材の加工面粗度を滑らかにできる。

なお、面取り面８の逆回転方向への後退角σは小さいほうが切削抵抗を低くできるが、後述する角度γおよび角度βを後述する所定の角度に制御することにより、σは０°より大きく２０°より小さい範囲に制御できる。

また、コーナＲ切刃３の底切刃２との境界ＰにおけるコーナＲ切刃３の接線に対する垂線と、コーナＲ切刃３の面取り面８と接する底切刃２側端部ＡにおけるコーナＲ切刃３の接線に対する垂線とのなす角γが１〜２０°である場合には、コーナＲ切刃３の底切刃２近傍はすくい角が小さくなり、さらえ刃効果によって加工面の面粗度を滑らかにできる。

さらに、底切刃２は、こすれ摩耗を低減するために、中心軸Ｏから外周方向に向かってエンドミル２０の先端側に向かうように僅かに傾斜している。また、底切刃２は底切刃側端部Ａから中心軸Ｏに向かう位置で曲線状であることによって、底切刃２で切削加工される加工面の面粗度を滑らかにすることができる。

また、複数の切刃のうちの少なくとも一つの切刃は、図４のように、コーナＲ切刃３の面取り面８と接する外周切刃４側端部Ｂからすくい面６に延在する凹部１２を有する形状であってもよく、これによって、コーナＲ切刃３と外周切刃４との繋ぎ目に欠けや切屑詰まりの原因となる段差や角ができることを抑制できるとともに、切屑を細かく分断できて切屑が延びて絡まったり、すくい面に詰まったりすることを抑制できる。このとき、凹部１２はすくい面６を切刃に垂直な方向、すなわちコーナＲ切刃３の面取り面８と接する外周切刃４側端部に対して垂直な方向に延在していることが、切屑排出性を向上できる点で望ましい。

さらに、本実施態様では、この複数の凹部１２については、エンドミル１の複数の切刃５において、各切刃５における凹部１２の位置の少なくとも一部がずれている。これによって、凹部１２は、被削材に切削されずに残ってしまう部分をなくすことができる。また、凹部１２は、各切刃５にかかる切削抵抗のバランスを変えて、共振によるびびりの発生
を抑制することができる。

１工具本体
２底切刃
３コーナＲ切刃
４外周切刃
５切刃
６すくい面
７切屑排出溝
８面取り面
９先端ギャッシュ
１０外周切刃すくい面
１１研磨痕
１２凹部
１４底切刃逃げ面
１５コーナＲ切刃逃げ面
１６外周切刃逃げ面
２０ラジアスエンドミル（エンドミル）
Ｏ中心軸
Ａ底切刃側端部
Ｂ外周切刃側端部
α 点Ａにおけるアキシャルレーキ（回転軸方向すくい角）

Claims

工具本体と、
該工具本体の先端に存在する底切刃、前記工具本体の外周に存在する外周切刃および前記底切刃と前記外周切刃との間をつなぐコーナＲ切刃からなる切刃と、
前記底切刃、前記コーナＲ切刃および前記外周切刃の各々のすくい面と、
前記底切刃のすくい面の前記底切刃側とは反対側である後方、および前記外周切刃のすくい面の前記後方に延在する切屑排出溝と、
前記コーナＲ切刃のすくい面上に存在するとともに、前記底切刃のすくい面と前記外周切刃のすくい面とをつなぐ面取り面と、
を具備し、
前記コーナＲ切刃のうちの前記面取り面と交差する領域は、前記底切刃との境界よりも前記コーナＲ切刃の内側の位置から前記外周切刃との境界よりもコーナＲ切刃の内側の位置までにわたっているとともに、前記面取り面と交差する前記コーナＲ切刃のうちの前記底切刃側の終点におけるアキシャルレーキが５〜２０°であるラジアスエンドミル。
前記コーナＲ切刃と前記外周切刃との境界における前記コーナＲ切刃の接線に対する垂線と、前記面取り面の前記外周切刃側の終点における前記コーナＲ切刃の接線に対する垂線とのなす角が３０〜６０°である請求項１記載のラジアスエンドミル。
前記コーナＲ切刃の前記底切刃との境界における前記コーナＲ切刃の接線に対する垂線
と、前記面取り面の前記底切刃側の終点における前記コーナＲ切刃の接線に対する垂線とのなす角が１〜２０°である請求項１または２記載のラジアスエンドミル。
前記底切刃は、前記コーナＲ切刃との境界から内側に向かって曲線状である請求項１乃至３のいずれか記載のラジアスエンドミル。
前記切刃を複数具備し、該複数の切刃のうちの少なくとも一つの切刃は、前記コーナＲ切刃と前記外周切刃との境界から前記外周切刃のすくい面に延在する凹部を有する請求項１乃至４のいずれか記載のラジアスエンドミル。
前記凹部は、前記外周切刃のすくい面において、前記コーナＲ切刃と前記外周切刃との境界に対して垂直な方向に延在している請求項５記載のラジアスエンドミル。
前記複数の切刃の少なくとも２つの切刃に前記凹部を備え、各切刃における前記凹部の位置が異なっている請求項５または６記載のラジアスエンドミル。
前記面取り面に研磨痕が存在するとともに、該研磨痕は前記コーナＲ切刃と平行に設けられている請求項１乃至７のいずれか記載の切削工具。