JP5870734B2

JP5870734B2 - クーラント穴付きエンドミル

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Publication number: JP5870734B2
Application number: JP2012030557A
Authority: JP
Inventors: 耕司深田; 松本　元基; 元基松本; 貴行畔上
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: US20150037105A1; WO2013121993A1; EP2815830A1; CN103974793A; JP2013166201A; KR20140135190A

Description

本発明は、エンドミル本体の先端部に複数の底刃が形成されるとともに、エンドミル本体内には複数のクーラント穴が形成されて先端部に開口させられたクーラント穴付きエンドミルに関するものである。

このような複数の底刃と複数のクーラント穴を備えたクーラント穴付きエンドミルとして、例えば特許文献１には、４枚刃のボールエンドミルの４枚の底刃（先端切れ刃）のうち２枚の底刃の先端逃げ面にクーラント穴（流体供給穴）が開口させられているものに対して、すべての底刃に均等にクーラント（流体）を供給するために、３本または４本の切屑排出溝（ねじれ溝）に沿って先端部に底刃が形成されているとともに、これらの切屑排出溝と同じ数のクーラント穴が底刃の先端逃げ面にそれぞれ開口させられているものが提案されている。

登録実用新案第３０２５３８３号公報

ところが、この特許文献１に記載されているように、切屑排出溝と同数のクーラント穴を切屑排出溝先端の底刃の先端逃げ面にそれぞれ形成したものでは、先端逃げ面の耐摩耗性を向上させるには有効であるが、軸線方向切り込み量を大きくした場合、切屑排出溝までクーラントが到達せずに切屑排出性が損なわれて切屑詰まりや溶着が発生するおそれがある。また、４枚の底刃のうち２枚の底刃の先端逃げ面にクーラント穴が開口させられたものでは、クーラントを十分に供給することができなくなるおそれもある。

一方、複数の切屑排出溝の先端部にギャッシュを形成して、このギャッシュのエンドミル回転方向側を向く壁面と先端逃げ面との交差稜線部に底刃を形成したエンドミルにおいては、切屑排出性を確保するためにこれらのギャッシュにそれぞれクーラント穴を開口させることが考えられるが、その場合には底刃による切削部位に流体が到達し難くなって、耐摩耗性が損なわれるおそれがある。また、ギャッシュの底部にクーラント穴が開口させられた場合には、このようなギャッシュ底部は切削負荷による応力が最も集中する部分であるため、底刃の強度が低下して欠損等が生じ易くなってしまう。

さらに、切屑排出性と耐摩耗性とを両立させるために、各底刃に対してそのギャッシュと先端逃げ面との双方にそれぞれクーラント穴を開口させることも考えられるが、その場合にはクーラント穴の数が底刃の数の倍になるため、エンドミル本体の断面積が減少してその強度が著しく低下してしまい、耐折損性や耐欠損性が極端に低下してしまう結果となる。

また、最近では、複数の底刃のうち１枚がエンドミル本体先端においてエンドミル本体の軸線を越えて延びる長刃とされたものも提案されており、そのようなものでは、長刃によってより多くの切屑が生成されるために長刃の切屑排出溝に詰まり易く、その一方で切削時の負荷も長刃において最も大きくなって摩耗や欠損が生じ易くなるため、クーラント穴をどのような位置に開口させるかが重要な問題となる。

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のうち１枚が長刃とされたエンドミルにおいて、この長刃やエンドミル本体自体の強度の低下を防ぎつつ、良好な切屑排出性と耐摩耗性とを確保すること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、本発明は、軸線回りに回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、後端側に向かうに従い上記軸線回りにエンドミル回転方向後方側に捩れる３条の切屑排出溝が形成されるとともに、これらの切屑排出溝の先端部にはそれぞれギャッシュが形成されていて、これらのギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面と上記エンドミル本体の先端逃げ面との交差稜線部には３枚の底刃が形成され、これら３枚の底刃のうち１枚の底刃は外周側から上記エンドミル本体先端において上記軸線を越えて延びる長刃とされるとともに、残りの２枚の底刃はその内終端が上記エンドミル本体先端において上記軸線から間隔をあけて配置されており、上記エンドミル本体内には上記軸線方向先端側に向けて２つのクーラント穴が、上記軸線方向後端側に向かうに従い上記切屑排出溝のリードと等しいリードでエンドミル回転方向後方側に向けて捩れるように穿設されていて、このうち一方のクーラント穴は上記長刃の先端逃げ面に開口させられるとともに、他方のクーラント穴は上記残りの２枚の底刃のうち１枚の底刃のギャッシュに開口させられていることを特徴とする。

従って、このように構成されたエンドミルにおいては、まず底刃が３枚であるのに対してクーラント穴は２つであって、底刃の数よりもクーラント穴の数が１つ少なくされているので、エンドミル本体の強度を十分に確保することができる。また、底刃のうち最も切削時の負荷が大きくなる長刃に対し、２つのクーラント穴のうち一方のクーラント穴は、この長刃のギャッシュには開口することなく、長刃の先端逃げ面に開口させられているので、長刃の強度と耐摩耗性を確保することができる。

その一方で、２つのクーラント穴のうちの他方のクーラント穴は、長刃ではない底刃、すなわちエンドミル本体先端において上記軸線に達することがなく内終端がエンドミル本体先端において上記軸線から間隔をあけて配置された残りの２枚の底刃のうち１枚の底刃のギャッシュに開口させられており、このような底刃は切削時の負荷が長刃よりも小さいので、そのギャッシュに他方のクーラント穴が開口していても、この底刃の摩耗が著しく促進されるようなことはなく、またたとえギャッシュの底部に他方のクーラント穴が開口していても、該底刃に欠損等が生じるおそれも少ない。

そして、このように残りの底刃がエンドミル本体先端において上記軸線に達することがなく内終端がエンドミル本体先端において上記軸線から間隔をあけて配置された底刃とされることにより、これらの底刃の内周側には軸線との間に底刃が存在しない間隙部が形成されることになり、他方のクーラント穴から供給されたクーラントを、この間隙部を介してこれら残りの底刃や長刃の切屑排出溝に十分に到達させて、切屑排出性を確保することができる。従って、軸線に達することのない底刃は勿論、長刃においても、その切屑排出溝における切屑詰まりや溶着を確実に防止することができる。

また、上記他方のクーラント穴を、上記長刃のエンドミル回転方向に隣接する１枚の底刃のギャッシュに開口するように形成することにより、この１枚の底刃の内周側に形成される上記間隙部を介して、その直ぐエンドミル回転方向後方側の長刃の切屑排出溝に、他方のクーラント穴から供給されたクーラントを効率的かつ十分に流し込むことができ、長刃の切屑排出溝における切屑詰まりや溶着を一層確実に防止することができる。

さらに、上記長刃のギャッシュを、この長刃のエンドミル回転方向に隣接する１枚の底刃のギャッシュに連通させるとともに、該長刃のエンドミル回転方向に隣接する１枚の底刃のギャッシュは、この１枚の底刃のさらにエンドミル回転方向に隣接する残りの１枚の底刃のギャッシュに連通させて、長刃のギャッシュからエンドミル回転方向に向けて残りの底刃のギャッシュが順次連通するように形成することにより、これら残りの底刃の内周側に形成される上記間隙部を大きくして、より多くのクーラントを長刃の切屑排出溝に供給することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、３枚の底刃のうち１枚が長刃とされたエンドミルにおいて、エンドミル本体の強度の向上を図ることができるのは勿論、切削時の負荷が大きくなるとともに多量の切屑を生成する長刃についても強度の低下を防ぎつつ、残りの底刃とともに良好な切屑排出性と耐摩耗性とを確保することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。図１に示す実施形態の拡大正面図である。図２における矢線Ａ方向視の側面図である。図２における矢線Ｂ方向視の側面図である。

図１ないし図４は、本発明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に形成されていて、その後端部（図１における右上側部分。図３、図４における右側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１における左下側部分。図３、図４における左側部分）は切刃部３とされている。このようなエンドミルは、シャンク部２が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に回転されつつ通常は軸線Ｏに交差する方向に送り出され、切刃部３により被削材を切削加工する。

エンドミル本体１先端部の切刃部３の外周には、切刃部３の先端から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後方側に捩れる３条の切屑排出溝４が、本実施形態では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を向く壁面の外周側辺稜部には、各切屑排出溝４と同様に切刃部３の先端から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後方側に捩れるとともに、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とする１つの円筒面をなす外周刃５が、やはり周方向に等間隔に形成されている。

また、各切屑排出溝４の先端部には、そのエンドミル回転方向Ｔ側を向く上記壁面をエンドミル本体１の内周側に向けて切り欠くようにして凹溝状のギャッシュ６が形成されている。そして、これらのギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面と、切刃部３先端の先端逃げ面７との交差稜線部に、このギャッシュ６の壁面をすくい面８として外周刃５の先端から内周側に延びる３枚の底刃９が、やはり周方向に等間隔にそれぞれ形成されている。

ここで、本実施形態のエンドミルは、これら３枚の底刃９が軸線Ｏ回りの回転軌跡において該軸線Ｏに垂直な１つの平面上に略位置し、従って外周刃５と底刃９とが回転軌跡において直交するスクエアエンドミルとされている。また、本実施形態におけるギャッシュ６は、図３および図４に示すように、上記エンドミル回転方向Ｔ側を向いてすくい面８とされる壁面とこれに対向してエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面とがギャッシュ６の底部において凹曲面を介して結ばれた断面略Ｖ字状をなしている。

さらに、３条の切屑排出溝４の先端部に形成された３つのギャッシュ６のうち、２つのギャッシュ６Ａ、６Ｂは、そのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接するギャッシュ６Ｂ、６Ｃに連通するように、これらのギャッシュ６Ｂ、６Ｃの底刃９のすくい面８とされる上記壁面と該底刃９の先端逃げ面７とを切り欠いて延びるように形成されている。一方、残りの１つのギャッシュ６Ｃは、そのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接するギャッシュ６Ａには連通せず、このギャッシュ６Ａの上記壁面をすくい面８とする底刃９との間に該底刃９の先端逃げ面７が残されるように形成されている。

従って、エンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接するギャッシュ６Ｃが連通していない上記ギャッシュ６Ａの底刃９は、外周刃５の先端から内周側に向けて、このギャッシュ６Ａのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接するギャッシュ６Ｂが該底刃９のすくい面８および先端逃げ面７を切り欠く位置まで延びることになり、エンドミル本体１先端において軸線Ｏを越えて延びる長刃９Ａとされる。

また、この長刃９Ａ以外の残りの２枚の底刃９は、その内周端がエンドミル本体１先端において軸線Ｏから間隔をあけて外周側に位置することになり、本実施形態では、このうち長刃９Ａのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃９は、長刃９Ａより刃長が短く、長刃９Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する底刃９よりは僅かに刃長が長くされた中刃９Ｂとされている。さらに、長刃９Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する底刃９は３枚の底刃９のうちで刃長が最も短い短刃９Ｃとされている。

さらに、エンドミル本体１内には、シャンク部２の後端面から先端側に向けて２つのクーラント穴１０が穿設されている。これらのクーラント穴１０は、本実施形態では互いに同径の断面円形をなしていて、軸線Ｏから一定の半径離れた位置にあって軸線Ｏに関して１８０°対称位置にあり、図１に破線で示すように軸線Ｏ方向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後方側に向けて捩れるように螺旋状に穿設されており、そのリードは切屑排出溝４の捩れのリードと等しくされている。

そして、これらのクーラント穴１０は、エンドミル本体１先端において、一方のクーラント穴１０Ａが上記長刃９Ａの先端逃げ面７に開口させられるとともに、他方のクーラント穴１０Ｂは残りの２枚の底刃９のうち１枚の底刃９のギャッシュ６に開口させられている。特に本実施形態では、この他方のクーラント穴１０Ｂは、長刃９Ａのエンドミル回転方向Ｔに隣接する上記中刃９Ｂのギャッシュ６Ｂの凹曲面状をなす上記底部に開口させられている。

このように構成されたクーラント付きエンドミルにおいては、底刃９の数は３枚であるのに対してクーラント穴１０は２つであって、底刃９の数よりもクーラント穴１０の数が１つ少なくされており、従ってエンドミル本体１の断面積がクーラント穴１０によって減少することが少ない。このため、十分な強度をエンドミル本体１に確保して折損等が生じるのを防止することができる。

また、２つのクーラント穴１０のうち一方のクーラント穴１０Ａはこの長刃９Ａの先端逃げ面７に開口させられているとともに、他方のクーラント穴１０Ｂは中刃９Ｂのギャッシュ６Ｂに開口させられており、長刃９Ａのギャッシュ６Ａにはクーラント穴１０が開口することがない。このため、エンドミル本体１先端において軸線Ｏを越えて延びる長刃９Ａには最も大きな切削負荷が作用するのに対して、長刃９Ａにも十分な強度を確保して欠損等を防止することができ、また長刃９Ａの耐摩耗性の向上を図ることができる。

その一方で、こうして他方のクーラント穴１０Ｂがギャッシュ６Ｂの底面に開口する中刃９Ｂは、長刃９Ａのようにエンドミル本体１先端において軸線Ｏを越えて延びることはなく、長刃９Ａよりも短くされており、従って切削時に作用する負荷も小さくなる。このため、上述のようにこの中刃９Ｂのギャッシュ６Ｂのたとえ底部に他方のクーラント穴１０Ｂが開口していても、切削負荷による応力の集中によって他方のクーラント穴１０Ｂの開口部から中刃９Ｂに向けて亀裂や欠損が生じるような事態は防ぐことができ、また中刃９Ｂの先端逃げ面７にクーラント穴１０が開口していなくても、中刃９Ｂの摩耗を抑制することができる。

そして、この中刃９Ｂと、中刃９Ｂよりさらに僅かに短い短刃９Ｃとが、長刃９Ａのようにエンドミル本体１先端において軸線Ｏを越えて延びることがなく、その内周端が軸線Ｏから間隔をあけて外周側に配置されることにより、これら中刃９Ｂおよび短刃９Ｃの内周端と軸線Ｏとの間には切削に関与する底刃９が形成されずに、長刃９Ａが軸線Ｏ回りになす回転軌跡に対してエンドミル本体１の後端側に後退した間隙部が形成されることになる。

このため、上記他方のクーラント穴１０Ｂから供給されたクーラントにより、中刃９Ｂの冷却、潤滑を図ることができるのは勿論、この中刃９Ｂの内周端と軸線Ｏとの間の間隙部からクーラントを長刃９Ａのギャッシュ６Ａに送り込んで、この長刃９Ａの冷却、潤滑を図り、さらには長刃９Ａの切屑排出溝４にも該クーラントを十分に到達させて切屑排出性を向上させることができる。従って、刃長が長いために幅広でより多くの切屑が生成される長刃９Ａの切屑排出溝４において、切屑詰まりや溶着などが発生するのを確実に防ぐことができる。

また、この他方のクーラント穴１０Ｂから供給されたクーラントは、短刃９Ｃの内周端と軸線Ｏとの間隙部を介して短刃９Ｃのギャッシュ６Ｃにも流れ込んで、その切屑排出溝４を通って排出されるため、ギャッシュ６Ｃや先端逃げ面７にクーラント穴１０が開口しない短刃９Ｃについても、その安定した冷却、潤滑や切屑排出性の向上を図ることもできる。なお、この短刃９Ｃの冷却、潤滑や切屑排出性には、そのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する長刃９Ａの先端逃げ面７に開口した一方のクーラント穴１０Ａから供給されたクーラントも寄与する。

特に、本実施形態では、上記他方のクーラント穴１０Ｂが、長刃９Ａのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃９である中刃９Ｂのギャッシュ６Ｂに開口させられており、この他方のクーラント穴１０Ｂから供給されたクーラントを、エンドミル本体１の回転によって上記間隙部からより効率的かつ十分に長刃９Ａのギャッシュ６Ａや切屑排出溝４に送り込むことができる。従って、本実施形態によれば、長刃９Ａの摩耗やその切屑排出溝４における切屑詰まり、溶着を一層確実に抑制、防止することができる。

また、本実施形態では、上述のように中刃９Ｂおよび短刃９Ｃの内周端と軸線Ｏとの間に上述のような間隙部を形成するのに、長刃９Ａのギャッシュ６Ａを、そのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する１枚の底刃９である中刃９Ｂのギャッシュ６Ｂに連通させるとともに、この中刃９Ｂのギャッシュ６Ｂは、そのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する残りの１枚の底刃９である短刃９Ｃのギャッシュ６Ｃに連通させるようにしている。

従って、凹溝状のギャッシュ６Ａとギャッシュ６Ｂおよびギャッシュ６Ｂとギャッシュ６Ｃがこうして連通することにより、中刃９Ｂと短刃９Ｃの内周側に形成される上記間隙部をより大きくエンドミル本体１の後端側に凹んで後退させるようにすることができる。このため、本実施形態によれば、他方のクーラント穴１０Ｂから供給されたクーラントをより大量に長刃９Ａや短刃９Ｃのギャッシュ６Ａ、６Ｃおよび切屑排出溝４に送り込んでさらに確実な冷却や潤滑、切屑排出性の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、上述のように２つのクーラント穴１０が同径とされているが、他方のクーラント穴１０Ｂから供給されるクーラント量を増大させるために、この他方のクーラント穴１０Ｂの内径を一方のクーラント穴１０Ａよりも大きくしたり、内径は同径のままでも、シャンク部２の後端面における他方のクーラント穴１０Ｂの開口部に工作機械側から供給されるクーラントの供給圧を、一方のクーラント穴１０Ａより高くしたりするようにしてもよい。

また、本実施形態では、他方のクーラント穴１０Ｂが、長刃９Ａのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃９である中刃９Ｂのギャッシュ６Ｂに開口しているが、長刃９Ａ以外の残りの２枚の底刃９の内周側にはクーラントが流れ込む上記間隙部が形成されるので、他方のクーラント穴１０Ｂは長刃９Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する底刃９である短刃９Ｃのギャッシュ６Ｃに開口させられていてもよい。

ただし、本実施形態のように、長刃９Ａのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃９である中刃９Ｂのギャッシュ６Ｂに他方のクーラント穴１０Ｂを開口させた場合には、長刃９Ａの先端逃げ面７に開口する一方のクーラント穴１０Ａとの間で、２つのクーラント穴１０を上述のように軸線Ｏに関して対称位置に配置することができ、エンドミル本体１の回転バランスを維持することができるので、中刃９Ａに効率的にクーラントを送り込むことができるのと相俟って、より望ましい。

さらに、本実施形態では、他方のクーラント穴１０Ｂが中刃９Ｂのギャッシュ６Ｂの底部に開口しているが、例えばこのギャッシュ６Ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面に、中刃９Ｂに向けて開口するようにされていてもよい。また、ギャッシュ６も、本実施形態ではエンドミル回転方向Ｔ側とその後方側を向く壁面とが凹曲面状の底部を介して結ばれた断面略Ｖ字状をなしているが、この底部が上記両壁面に鈍角に交差する平面状とされた断面台形状をなすものとされていてもよい。

さらにまた、本実施形態では、底刃９の再研磨を考慮して、クーラント穴１０が切屑排出溝４のリードと等しいリードの螺旋状とされている。

さらに、本実施形態では、３枚の底刃９が長刃９Ａと、この長刃Ａからエンドミル回転方向Ｔに向けて順に刃長が短くなる中刃９Ｂおよび短刃９Ｃにより構成されているが、長刃９Ａ以外の残りの２枚の底刃９は刃長が互いに等しくされていてもよい。また、長刃９Ａからエンドミル回転方向Ｔに向けて、短刃９Ｃ、中刃９Ｂの順に配置されていてもよい。さらに、３枚の底刃９や外周刃５は不等間隔であったり、不等リードであったりしてもよく、また底刃９には内周側に向けてエンドミル本体１後端側に向かうようにすかし角が与えられていたりしてもよく、さらにスクエアエンドミル以外に、例えばラジアスエンドミルに本発明を適用したりしてもよい。

１エンドミル本体
２シャンク部
３切刃部
４切屑排出溝
５外周刃
６（６Ａ〜６Ｃ）ギャッシュ
７先端逃げ面
８すくい面
９底刃
９Ａ長刃
９Ｂ中刃
９Ｃ短刃
１０（１０Ａ、１０Ｂ）クーラント穴
Ｏエンドミル本体１の軸線
Ｔエンドミル回転方向

Claims

軸線回りに回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、後端側に向かうに従い上記軸線回りにエンドミル回転方向後方側に捩れる３条の切屑排出溝が形成されるとともに、これらの切屑排出溝の先端部にはそれぞれギャッシュが形成されていて、これらのギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面と上記エンドミル本体の先端逃げ面との交差稜線部には３枚の底刃が形成され、これら３枚の底刃のうち１枚の底刃は外周側から上記エンドミル本体先端において上記軸線を越えて延びる長刃とされるとともに、残りの２枚の底刃はその内終端が上記エンドミル本体先端において上記軸線から間隔をあけて配置されており、上記エンドミル本体内には上記軸線方向先端側に向けて２つのクーラント穴が、上記軸線方向後端側に向かうに従い上記切屑排出溝のリードと等しいリードでエンドミル回転方向後方側に向けて捩れるように穿設されていて、このうち一方のクーラント穴は上記長刃の先端逃げ面に開口させられるとともに、他方のクーラント穴は上記残りの２枚の底刃のうち１枚の底刃のギャッシュに開口させられていることを特徴とするクーラント穴付きエンドミル。
上記他方のクーラント穴は、上記長刃のエンドミル回転方向に隣接する１枚の底刃のギャッシュに開口させられていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント穴付きエンドミル。
上記長刃のギャッシュは、この長刃のエンドミル回転方向に隣接する１枚の底刃のギャッシュに連通させられるとともに、該長刃のエンドミル回転方向に隣接する１枚の底刃のギャッシュは、この１枚の底刃のさらにエンドミル回転方向に隣接する残りの１枚の底刃のギャッシュに連通させられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラント穴付きエンドミル。