JP6060027B2 - Cutting tool and design method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、軸心回りに回転し周面に設けられた切れ刃により被削材を切削するもので、前記切れ刃が不等ピッチかつ不等リードで形成された不等ピッチ不等リードエンドミルまたは不等ピッチ不等リードフライスなどの切削工具およびその設計方法に関する。   The present invention cuts a work material with a cutting edge that rotates about an axis and is provided on a peripheral surface, and the unequal pitch unequal lead end mill in which the cutting edge is formed with unequal pitch and unequal leads. The present invention also relates to a cutting tool such as an unequal pitch unequal lead mill and a design method thereof.

一般的なエンドミル100としては、図7(a)に示すように、周方向(回転方向)において切れ刃101を均等ピッチに配分した、ピッチ角度φが90°である構成に形成されている。このエンドミル100による場合には、自励びびり振動が発生し易いという難点がある。   As shown in FIG. 7A, the general end mill 100 has a configuration in which the cutting edges 101 are distributed at a uniform pitch in the circumferential direction (rotation direction) and the pitch angle φ is 90 °. In the case of this end mill 100, there is a drawback that self-excited chatter vibration is likely to occur.

そのため上記自励びびり振動の発生を抑制すべく、図7(b)に示すように周方向において隣り合う切れ刃111のピッチ角度φを異ならせ、切れ刃111を不等ピッチに配分した不等ピッチエンドミル110が提案されている(例えば、特許文献1等参照)。   Therefore, in order to suppress the occurrence of the self-excited chatter vibration, as shown in FIG. 7B, the pitch angles φ of the adjacent cutting edges 111 in the circumferential direction are made different so that the cutting edges 111 are distributed at unequal pitches. A pitch end mill 110 has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−198767号公報JP 2006-198767 A

しかし、上記不等ピッチエンドミルは、切れ刃の配分位置が周方向において不等ピッチであっても、その配分位置が一定な配分位置に固定されているため、上記びびり振動の発生を抑制する効果を発現させ得る条件範囲が狭いという難点がある。   However, the unequal pitch end mill has an effect of suppressing the occurrence of chatter vibration because the distribution position is fixed at a constant distribution position even if the distribution position of the cutting edges is unequal pitch in the circumferential direction. There is a drawback that the range of conditions in which can be expressed is narrow.

そこで、上記条件範囲を広くするために、図8(工具の軸方向と直交する方向から見た図)に示す不等ピッチ不等リードエンドミルが提案されている。この不等ピッチ不等リードエンドミルは、不等ピッチエンドミルにおける切れ刃のねじれ角度(リード角)を、周方向において隣り合う切れ刃の一方をθ1とするとともに、他方をθ1とは異なるθ2(≠θ1)にした構成である。この構成とすることにより、軸方向の切れ刃の位置により切れ刃の間隔(ピッチ角度)が変化することから、上記びびり振動抑制効果を発現させ得る条件範囲を広くすることが可能になる。なお、図8中において、軸(一点鎖線)に対してθ1またはθ2傾いた実線は、切れ刃の稜線を表す。   Therefore, in order to widen the above condition range, an unequal pitch unequal lead end mill shown in FIG. 8 (a view seen from a direction orthogonal to the axial direction of the tool) has been proposed. In this unequal pitch unequal lead end mill, the twist angle (lead angle) of the cutting edge in the unequal pitch end mill is set such that one of the adjacent cutting edges in the circumferential direction is θ1, and the other is θ2 different from θ1 (≠ θ1). By adopting this configuration, the interval (pitch angle) between the cutting edges varies depending on the position of the cutting edge in the axial direction, so that it is possible to widen the condition range in which the chatter vibration suppressing effect can be exhibited. In FIG. 8, a solid line inclined by θ1 or θ2 with respect to the axis (dashed line) represents a ridgeline of the cutting edge.

しかしながら、上記不等ピッチ不等リードエンドミルは、自励びびり振動の抑制には効果があるものの、工具切れ刃を不等ピッチに配分することにより切削抵抗が増減し、その切削抵抗の増減により新たな強制振動として、加工中における加工振動(強制びびり振動)が発生する場合がある。   However, although the above-mentioned unequal pitch unequal lead end mill is effective in suppressing self-excited chatter vibration, the cutting force is increased or decreased by distributing the tool cutting edges to the unequal pitch, and the cutting resistance is increased or decreased. As a forced vibration, machining vibration (forced chatter vibration) during machining may occur.

その加工振動の発生は以下のようにして起こる。即ち、図9(a)に示すように、等ピッチエンドミルでは各切れ刃の切削により発生する切削抵抗の形状・大きさが理論的に等しくなるため、加工振動は起こらないが、図9(b)に示すように、切れ刃の間隔が異なる不等ピッチ不等リードエンドミルでは、先行する切れ刃との間隔の広い切れ刃Xでは切削抵抗が増加し、逆に先行する切れ刃との間隔が狭い切れ刃Yでは切削抵抗が減少するため、この切削抵抗の変動(差異)が新たな加振力となって働き、加工中に加工振動としての強制的なびびり振動が発生する。   The machining vibration is generated as follows. That is, as shown in FIG. 9 (a), in the equal pitch end mill, the shape and size of the cutting force generated by the cutting of each cutting edge is theoretically equal, so that machining vibration does not occur. As shown in FIG. 4, in an unequal pitch unequal lead end mill with different cutting edge intervals, cutting resistance increases with a cutting edge X having a large interval from the preceding cutting edge, and conversely, the interval from the preceding cutting edge increases. Since the cutting force decreases with the narrow cutting edge Y, the variation (difference) in the cutting force acts as a new excitation force, and forcible chatter vibration occurs as machining vibration during machining.

本願発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、強制的なびびり振動の発生を防止することができる切削工具およびその設計方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a cutting tool capable of preventing the occurrence of forced chatter vibration and a design method thereof.

本発明に係る切削工具の設計方法は、周面に軸心を挟んで対称位置に各一対の第1切れ刃および第2切れ刃を有し、隣り合う第1切れ刃および第2切れ刃のそれぞれを回転方向に先行する切れ刃との間隔を異ならせた不等ピッチにして交互に配されるとともに、第1切れ刃及び第2切れ刃の前記軸心に対するリード角を異ならせた不等リードにして、各切れ刃が設けられた切削工具の設計方法であって、第1切れ刃のリード角をθ1、第2切れ刃のリード角をθ2、第1切れ刃のピッチ角度をφ1、第2切れ刃のピッチ角度をφ2、第2切れ刃のすくい角をα2、工具直径をDとし、前記軸心方向での切れ刃の先端から後端までの範囲内における複数の距離に対して、下記(1)式により、第2切れ刃の切削抵抗に対する第1切れ刃の切削抵抗の比Bをそれぞれ算出し、この切削抵抗の比Bの算出の前にまたは後に、下記(2)式により、第2切れ刃のすくい角α2のときの第2切れ刃の切削抵抗比A2を算出し、算出した切削抵抗比A2を前記切削抵抗の比Bのそれぞれで除算してその除算値A2/Bを求め、下記(3)式により、当該除算値A2/Bのときの、前記複数の距離のそれぞれにおける第1切れ刃のすくい角α1を求める工程と、
B={L(tanθ2−tanθ1)+Dφ1π/360}
/{L(tanθ1−tanθ2)+Dφ2π/360}・・・(1)
但し、Lは軸心方向における切れ刃の先端からの距離である。
A2=exp(−k・α2)・・・(2)
A2/B=exp(−k・α1)・・・(3)
但し、kは係数である。
The cutting tool design method according to the present invention includes a pair of first cutting edges and second cutting edges at symmetrical positions with an axis centered on a peripheral surface, and the adjacent first cutting edges and second cutting edges. Inequalities that are alternately arranged at unequal pitches with different intervals between the cutting edges preceding in the rotation direction and the lead angles of the first cutting edge and the second cutting edge with respect to the axis are different. A cutting tool design method in which each cutting edge is provided as a lead, wherein the lead angle of the first cutting edge is θ1, the lead angle of the second cutting edge is θ2, the pitch angle of the first cutting edge is φ1, The pitch angle of the second cutting edge is φ2, the rake angle of the second cutting edge is α2, the tool diameter is D, and a plurality of distances within the range from the front end to the rear end of the cutting edge in the axial direction. The cutting resistance of the first cutting edge with respect to the cutting resistance of the second cutting edge is expressed by the following equation (1). The ratio B is calculated, and the cutting resistance ratio A2 of the second cutting edge at the rake angle α2 of the second cutting edge is calculated by the following equation (2) before or after the calculation of the ratio B of the cutting resistance. Then, the calculated cutting force ratio A2 is divided by each of the cutting force ratios B to obtain a divided value A2 / B, and the plurality of values when the divided value A2 / B is obtained by the following equation (3): Determining a rake angle α1 of the first cutting edge at each of the distances;
B = {L (tan θ2−tan θ1) + Dφ1π / 360}
/ {L (tan θ1−tan θ2) + Dφ2π / 360} (1)
However, L is the distance from the tip of the cutting edge in the axial direction.
A2 = exp (−k · α2) (2)
A2 / B = exp (−k · α1) (3)
However, k is a coefficient.

続いて、求めた全ての第1切れ刃のすくい角α1に基づいて、これら全てのすくい角α1が連続的に繋がる第1切れ刃のすくい角の曲線α1’を算出する工程と、を含むことを特徴とする。   Subsequently, calculating a rake angle curve α1 ′ of the first cutting edge continuously connecting all the rake angles α1 based on the rake angles α1 of all the first cutting edges obtained. It is characterized by.

ここで、複数の距離のそれぞれにおける第1切れ刃のすくい角α1を求める工程は、複数の距離のうちの一つについての第1切れ刃のすくい角α1を求め、続いて前記複数の距離のうちの他の一つずつについて順次第1切れ刃のすくい角α1を求めることを含む。   Here, the step of determining the rake angle α1 of the first cutting edge at each of a plurality of distances determines the rake angle α1 of the first cutting edge for one of the plurality of distances, and then Sequentially determining the rake angle α1 of the first cutting edge for each of the other ones.

本発明の切削工具の設計方法による場合には、切れ刃先端からの距離が複数の位置における第1切れ刃のすくい角α1に基づき、切削工具の先端からの連続的な第1切れ刃のすくい角の曲線α1’を求めることができ、算出した曲線α1’に基づいて第1切れ刃のすくい角を設定することで、各距離において第1切れ刃と第2切れ刃の切削抵抗を同一にすることが可能になり、強制的なびびり振動の発生を防止することができる。   In the case of the cutting tool design method of the present invention, the distance from the cutting edge tip is based on the rake angle α1 of the first cutting edge at a plurality of positions, and the first cutting edge rake continuously from the cutting tool tip. An angle curve α1 ′ can be obtained, and by setting the rake angle of the first cutting edge based on the calculated curve α1 ′, the cutting resistances of the first cutting edge and the second cutting edge are the same at each distance. It is possible to prevent the occurrence of forced chatter vibration.

本発明の切削工具は、周面に軸心を挟んで対称位置に各1対の第1切れ刃および第2切れ刃が、隣り合う第1切れ刃および第2切れ刃のそれぞれを回転方向に先行する切れ刃との間隔を異ならせた不等ピッチにして交互に配されるとともに、第1切れ刃と第2切れ刃との前記軸心に対するリード角を異ならせた不等リードにして、各切れ刃が設けられた切削工具であって、前記切削工具の設計方法を用いて第1切れ刃及び第2切れ刃のすくい角が設計されていることを特徴とする。   In the cutting tool of the present invention, a pair of first cutting edges and second cutting edges are arranged in symmetrical positions with an axis centered on the peripheral surface, and each of the adjacent first cutting edges and second cutting edges in the rotation direction. It is alternately arranged with unequal pitches with different intervals from the preceding cutting edge, and unequal leads with different lead angles with respect to the axis of the first cutting edge and the second cutting edge, It is a cutting tool provided with each cutting edge, Comprising: The rake angle of the 1st cutting edge and the 2nd cutting edge is designed using the design method of the said cutting tool, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の切削工具にあっても、上述した切削工具の設計方法により算出された、切削工具の切れ刃先端から切れ刃後端までの連続的な第1切れ刃のすくい角の曲線α1’に基づいて第1切れ刃のすくい角が設定されているので、第1切れ刃と第2切れ刃の切削抵抗を同一にすることが可能になり、強制的なびびり振動の発生を防止することができる。   Even in the cutting tool of the present invention, the rake angle curve α1 ′ of the continuous first cutting edge from the cutting edge tip to the cutting edge rear end calculated by the above-described cutting tool design method is used. Since the rake angle of the first cutting edge is set based on this, it becomes possible to make the cutting resistances of the first cutting edge and the second cutting edge the same, and to prevent the occurrence of forced chatter vibration. it can.

本発明による場合には、切れ刃先端からの距離が複数の位置における第1切れ刃のすくい角α1に基づき、切削工具の切れ刃先端から切れ刃後端までの連続的な第1切れ刃のすくい角の曲線α1’を求めることができ、算出した曲線α1’に基づいて第1切れ刃のすくい角を設定することで、各距離において第1切れ刃と第2切れ刃の切削抵抗を同一にすることが可能になり、強制的なびびり振動の発生を防止することができる。   In the case of the present invention, based on the rake angle α1 of the first cutting edge at a plurality of positions at a distance from the cutting edge tip, the continuous first cutting edge from the cutting edge tip to the trailing edge of the cutting tool is determined. A rake angle curve α1 ′ can be obtained, and by setting the rake angle of the first cutting edge based on the calculated curve α1 ′, the cutting resistances of the first cutting edge and the second cutting edge are the same at each distance. It is possible to prevent the occurrence of forced chatter vibration.

本発明の切削工具に含まれる不等ピッチ不等リードエンドミル工具の切れ刃の展開図である。It is an expanded view of the cutting edge of the unequal pitch unequal lead end mill tool contained in the cutting tool of the present invention. 本発明の基本となる、切削抵抗比とすくい角との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cutting resistance ratio and the rake angle used as the basis of this invention. 本発明の設計方法により設計するすくい角の説明図である。It is explanatory drawing of the rake angle designed by the design method of this invention. 鋳鉄系材料の場合の切削抵抗比とすくい角との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cutting resistance ratio and the rake angle in the case of cast iron type material. ステンレス系材料の場合の切削抵抗比とすくい角との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cutting resistance ratio in the case of a stainless steel material, and a rake angle. 炭素鋼系材料の場合の切削抵抗比とすくい角との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cutting resistance ratio in the case of carbon steel type material, and a rake angle. (a)は等ピッチエンドミルの断面図、(b)は不等ピッチエンドミルの断面図である。(A) is sectional drawing of an equal pitch end mill, (b) is sectional drawing of an unequal pitch end mill. 不等ピッチ不等リードエンドミル工具の切れ刃の概要図(正面図)である。It is a schematic diagram (front view) of the cutting edge of an unequal pitch unequal lead end mill tool. (a)は等ピッチエンドミルにおける切削抵抗と工具の回転角度との関係図であり、(b)は不等ピッチエンドミルにおける切削抵抗と工具の回転角度との関係図である。(A) is a relational diagram between cutting resistance and tool rotation angle in an equal pitch end mill, and (b) is a relational diagram between cutting resistance and tool rotation angle in an unequal pitch end mill.

本発明は、不等ピッチ不等リードエンドミルや不等ピッチ不等リードフライスなどの切削工具において、強制的なびびり振動の発生を防止することができるようにするものである。   The present invention makes it possible to prevent the occurrence of forced chatter vibration in a cutting tool such as an unequal pitch unequal lead end mill or an unequal pitch unequal lead mill.

(本発明における切削工具の設計方法の原理)
図1は、不等ピッチ不等リードエンドミルの切れ刃の展開図であり、横軸に軸心回りの周方向位置をとり、縦軸に切れ刃の工具先端からの軸方向距離(L)をとっている。
(Principle of cutting tool design method in the present invention)
FIG. 1 is a development view of cutting edges of an unequal pitch unequal lead end mill. The horizontal axis indicates the circumferential position around the axis, and the vertical axis indicates the axial distance (L) from the tool tip of the cutting edge. I'm taking it.

この切削工具は、4枚刃のエンドミルであって、4つの切れ刃として、一対の第1切れ刃が軸心に対して点対称に配設されるとともに、一対の第2切れ刃が前記軸心に対して点対称に配設され、かつ、軸心回りにおいて第1切れ刃、第2切れ刃、第1切れ刃および第2切れ刃がこの順に設けられた構成となっている。ここで、第1切れ刃のピッチ角度をφ1、第2切れ刃のピッチ角度をφ2(≠φ1)とし、また第1切れ刃のリード角をθ1、第2切れ刃のリード角をθ2(≠θ1)とする。なお、ここでいう第1切れ刃のピッチ角度とは、当該第1切れ刃と、当該第1切れ刃に先行する第2切れ刃との間の軸心回りの角度を意味しており、また第2切れ刃のピッチ角度とは、当該第2切れ刃と、当該第2切れ刃に先行する第1切れ刃との間の軸心回りの角度を意味している。   This cutting tool is a four-blade end mill, and as the four cutting edges, a pair of first cutting edges are arranged symmetrically with respect to the axis, and a pair of second cutting edges are arranged on the axis. The first cutting edge, the second cutting edge, the first cutting edge, and the second cutting edge are arranged in this order around the axis, which are arranged symmetrically with respect to the center. Here, the pitch angle of the first cutting edge is φ1, the pitch angle of the second cutting edge is φ2 (≠ φ1), the lead angle of the first cutting edge is θ1, and the lead angle of the second cutting edge is θ2 (≠ θ1). The pitch angle of the first cutting edge here means the angle around the axis between the first cutting edge and the second cutting edge preceding the first cutting edge. The pitch angle of the second cutting edge means an angle around the axis between the second cutting edge and the first cutting edge preceding the second cutting edge.

この切削工具にあっては、切れ刃の軸方向距離(L)に応じて、隣り合う切れ刃の間隔Wが変化する。   In this cutting tool, the interval W between adjacent cutting edges changes according to the axial distance (L) of the cutting edges.

ここで、リード角θ2の第2切れ刃の切削抵抗に対するリード角θ1の第1切れ刃の切削抵抗の比Bは、前記軸方向距離(L)の関数として下記(1)式のように表される。   Here, the ratio B of the cutting resistance of the first cutting edge of the lead angle θ1 to the cutting resistance of the second cutting edge of the lead angle θ2 is expressed as the following equation (1) as a function of the axial distance (L). Is done.

B={L(tanθ2−tanθ1)+Dφ1π/360}
/{L(tanθ1−tanθ2)+Dφ2π/360}・・・(1)
但し、Dは切削工具の直径である。
B = {L (tan θ2−tan θ1) + Dφ1π / 360}
/ {L (tan θ1-tan θ2) + Dφ2π / 360} (1)
Where D is the diameter of the cutting tool.

この(1)式より理解されるように、不等ピッチ不等リードエンドミルにおいては、切れ刃の軸方向距離(L)の変化に伴って切削抵抗の比Bが変化する。従って、切削抵抗の比Bの変化を抑制し、強制的なびびり振動の発生を防止するためには、切れ刃の軸方向距離(L)の各々において(1)式の逆数倍に切削抵抗を変化させることが必要となる。   As understood from the equation (1), in the unequal pitch unequal lead end mill, the cutting resistance ratio B changes with the change in the axial distance (L) of the cutting edge. Therefore, in order to suppress the change in the cutting resistance ratio B and prevent the occurrence of forced chatter vibration, the cutting resistance is set to the reciprocal of Formula (1) at each of the axial distances (L) of the cutting edge. It is necessary to change

この切削抵抗の変化は、後述する切削実験を行うことで本願出願人が得た、すくい角αと一定の関係を有する切削抵抗比Aを用いることで可能となる。   This change in cutting force can be achieved by using a cutting resistance ratio A having a certain relationship with the rake angle α, obtained by the applicant of the present application by performing a cutting experiment described later.

図2は、切削抵抗比Aとすくい角αとの関係を示す図であり、横軸にすくい角αをとり、縦軸に切削抵抗比Aをとっている。なお、すくい角αは、図3に示すように切削工具1の軸心Oを通る線分(半径方向の線分)Fに対する刃先2のすくい面の角度である。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the cutting resistance ratio A and the rake angle α, where the horizontal axis represents the rake angle α and the vertical axis represents the cutting resistance ratio A. The rake angle α is an angle of the rake face of the cutting edge 2 with respect to a line segment (radial line segment) F passing through the axis O of the cutting tool 1 as shown in FIG.

この図2は、アルミニウム合金の代表材種において切削実験を行って得られた図である。切削抵抗比Aとしては、切削加工中に測定された切削抵抗の接線方向の力と法線方向の力の合力について、すくい角が0度の時の値を基準とするものであり、図中の実線は実験により得られた切削抵抗の平均値を示す。   FIG. 2 is a diagram obtained by conducting a cutting experiment on a representative grade of aluminum alloy. The cutting resistance ratio A is based on the value obtained when the rake angle is 0 degree with respect to the resultant force of the tangential force and the normal force of the cutting force measured during the cutting process. The solid line indicates the average value of the cutting force obtained by the experiment.

なお、実験条件は以下の通りである。工具回転数は2000rpmとし、送り速度は150mm/min、軸方向切込みは5mm、径方向切込みは2mm、工具径は10mm、刃数は4とした。また、実験では、ねじれ角が30度と50度の2種類のエンドミルにおいて実施し、ねじれ角の影響についても考慮した。被削材種についてはA5052(JIS)とし、潤滑剤はユシロ化学製EC50(5%)とした。実験において切削抵抗の測定には、日本キスラー社製動力計(9263A)を使用した。また工具は超硬エンドミルを自作した。   The experimental conditions are as follows. The tool rotation speed was 2000 rpm, the feed rate was 150 mm / min, the axial cut was 5 mm, the radial cut was 2 mm, the tool diameter was 10 mm, and the number of blades was 4. In the experiment, two types of end mills having a twist angle of 30 degrees and 50 degrees were used, and the influence of the twist angle was also considered. The work material type was A5052 (JIS), and the lubricant was EC50 (5%) manufactured by Yushiro Chemical. In the experiment, a dynamometer (9263A) manufactured by Nippon Kistler was used for measurement of cutting resistance. Moreover, the tool made the carbide end mill.

図2から理解されるように、切削抵抗比Aはすくい角αの増加にともない減少する。したがって、切れ刃の軸方向距離(L)の変化に対応してすくい角αを連続的に適正に変化させることで、前述した切れ刃の軸方向距離(L)の各々において(1)式の逆数倍の切削抵抗にすることが実現できる。   As understood from FIG. 2, the cutting resistance ratio A decreases as the rake angle α increases. Therefore, by changing the rake angle α continuously and appropriately in accordance with the change in the axial distance (L) of the cutting edge, the equation (1) is obtained for each of the axial distances (L) of the cutting edge described above. A reciprocal cutting resistance can be realized.

実線で示す切削抵抗比Aの平均値は、下記(2)式で表される(すなわち、k=0.0245)。   The average value of the cutting resistance ratio A indicated by the solid line is expressed by the following equation (2) (that is, k = 0.0245).

切削抵抗比A =exp(−0.0245α)・・・(2)
そして、この(2)式を用いることで、上記すくい角αを正確に求めることができる。そして、この求めたすくい角αの刃先を全長(軸方向の全体)にわたって有する切削工具を製造することで、強制的なびびり振動の発生を防止することが可能となる。
Cutting resistance ratio A = exp (−0.0245α) (2)
The rake angle α can be accurately obtained by using the equation (2). And it becomes possible to prevent generation | occurrence | production of a forced chatter vibration by manufacturing the cutting tool which has the blade edge of this calculated | required rake angle (alpha) over the full length (the whole axial direction).

(本実施形態における切削工具の設計方法の内容)
以下に、本実施形態における切削工具の設計方法を具体的に説明する。
(Contents of cutting tool design method in this embodiment)
Below, the design method of the cutting tool in this embodiment is demonstrated concretely.

表1に、実施例1および従来例における種々の条件をまとめて示す。   Table 1 summarizes various conditions in Example 1 and the conventional example.

Figure 0006060027
実施例1では第2切れ刃のすくい角α2を5度、第1切れ刃のすくい角α1を、本発明を適用して求めた角度(*の部分)とした。なお、従来例では第1切れ刃のすくい角α1および第2切れ刃のすくい角α2をそれぞれ10度と一定値にした。また、表1中の実施例1でピッチ角度につき、110−70−110−70度と記載しているが、これは、(第1切れ刃のピッチ角度)−(第2切れ刃のピッチ角度)−(第1切れ刃のピッチ角度)−(第2切れ刃のピッチ角度)ということを表している。このことは、従来例の各ピッチ角度についても同様であり、また、すくい角およびリード角についても同様です。
Figure 0006060027
In Example 1, the rake angle α2 of the second cutting edge was 5 degrees, and the rake angle α1 of the first cutting edge was an angle (part indicated by *) obtained by applying the present invention. In the conventional example, the rake angle α1 of the first cutting edge and the rake angle α2 of the second cutting edge are set to constant values of 10 degrees, respectively. Moreover, although it describes as 110-70-110-70 degree | times per pitch angle in Example 1 in Table 1, this is (pitch angle of 1st cutting edge)-(pitch angle of 2nd cutting edge). )-(Pitch angle of the first cutting edge)-(pitch angle of the second cutting edge). The same applies to each pitch angle in the conventional example, and the same applies to the rake angle and lead angle.

その他の条件については、以下のようにした。即ち、軸方向切込み、径方向切込み、工具径(直径)、刃数、刃長、潤滑剤は、実施例1および従来例において全て同一であり、各々、5mm、2mm、10mm、4、30mm、ユシロ化学製EC50(5%)とした。また、工具回転数は、実施例1については5000rpmとし、従来例については2000rpmとした。送り速度は、従来例については150mm/minとし、実施例1については500mm/minとした。ピッチ角度については、従来例では、第1切れ刃のピッチ角度φ1を100度とし、第2切れ刃のピッチ角度φ2を80度とし、実施例1では第1切れ刃のピッチ角度φ1を110度とし、第2切れ刃のピッチ角度φ2を70度とした。リード角については、従来例では、第1切れ刃のリード角θ1を30度、第2切れ刃のリード角θ2を31度とし、実施例1では、第1切れ刃のリード角θ1を30度、第2切れ刃のリード角θ2を35度とした。被削材種は、従来例についてはS45C(JIS)とし、実施例1についてはA5052(JIS)とした。   Other conditions were as follows. That is, the axial cut, the radial cut, the tool diameter (diameter), the number of blades, the blade length, and the lubricant are all the same in Example 1 and the conventional example, and are 5 mm, 2 mm, 10 mm, 4, 30 mm, respectively. EC50 (5%) manufactured by Yushiro Chemical was used. The tool rotation speed was 5000 rpm for Example 1 and 2000 rpm for the conventional example. The feed rate was 150 mm / min for the conventional example, and 500 mm / min for Example 1. Regarding the pitch angle, in the conventional example, the pitch angle φ1 of the first cutting edge is set to 100 degrees, the pitch angle φ2 of the second cutting edge is set to 80 degrees, and in Example 1, the pitch angle φ1 of the first cutting edge is set to 110 degrees. The pitch angle φ2 of the second cutting edge was set to 70 degrees. Regarding the lead angle, in the conventional example, the lead angle θ1 of the first cutting edge is 30 degrees and the lead angle θ2 of the second cutting edge is 31 degrees. In Example 1, the lead angle θ1 of the first cutting edge is 30 degrees. The lead angle θ2 of the second cutting edge was set to 35 degrees. The work material type was S45C (JIS) for the conventional example, and A5052 (JIS) for Example 1.

(実施例1)
まず、実施例1のすくい角αの設計内容につき説明する。
Example 1
First, the design contents of the rake angle α in the first embodiment will be described.

実施例1の不等リード不等ピッチエンドミルでは、第2切れ刃のすくい角α2が5度であるので、第2切れ刃の切削抵抗比A2は、下記(3)式より、0.885となる。   In the unequal lead unequal pitch end mill of Example 1, since the rake angle α2 of the second cutting edge is 5 degrees, the cutting resistance ratio A2 of the second cutting edge is 0.885 from the following equation (3). Become.

切削抵抗比A2 =exp(−0.0245α2)・・・(3)
一方、工具の切れ刃先端(L=0)の位置における切削抵抗の比Bは、φ1=110度、φ2=70度、θ1=30度、θ2=35度および上記(1)式から、B=110/70=1.57倍となる。このため、第1切れ刃の切削抵抗比A1としては、逆に1/1.57≒0.64倍(=1/B)に低減させる必要がある。なお、切削抵抗の比Bの算出は、第2切れ刃の切削抵抗比A2の算出よりも先に行ってもよい。このことは、以下においても同様である。
Cutting resistance ratio A2 = exp (−0.0245α2) (3)
On the other hand, the cutting resistance ratio B at the position of the cutting edge tip (L = 0) of the tool is φ1 = 110 degrees, φ2 = 70 degrees, θ1 = 30 degrees, θ2 = 35 degrees, and from the above equation (1), B = 110/70 = 1.57 times. For this reason, it is necessary to reduce the cutting resistance ratio A1 of the first cutting edge to 1 / 1.57≈0.64 times (= 1 / B). The calculation of the cutting resistance ratio B may be performed prior to the calculation of the cutting resistance ratio A2 of the second cutting edge. The same applies to the following.

以上のことから、第1切れ刃の切削抵抗比A1が0.885×0.637(=A2/B)=0.56となる、すくい角α1に第1切れ刃を設定することが必要であることがわかる。 From the above, it cutting resistance ratio A1 of the first cutting edge is 0.885 × 0.6 37 (= A2 / B) = 0.56 4, sets the first cutting blade rake angle α1 It turns out that it is necessary.

そこで、第1切れ刃の切削抵抗比A1=0.56と下記(4)式とにより、第1切れ刃のすくい角α1を逆算して求めると、第1切れ刃の先端(L=0)の位置におけるすくい角α1は、23.度となる。 Therefore, by the cutting resistance ratio A1 = 0.56 4 of the first cutting edge and the following equation (4), when determined by calculating back the rake angle α1 of the first cutting blade, the tip of the first cutting edge (L = 0 The rake angle α1 at the position of 5 degrees.

切削抵抗比A1 =exp(−0.0245α1)・・・(4)
次に、L=10mmの場合について、前記同様に演算を行う。つまり、切削抵抗の比Bは、工具の直径(D)が10mmであり、φ1=110度、φ2=70度、θ1=30度、θ2=35度および(1)式から、2.2倍となるため、第1切れ刃の切削抵抗比A1としては、逆に1/2.2≒0.45倍に低減する必要がある。
Cutting resistance ratio A1 = exp (−0.0245α1) (4)
Next, the calculation is performed in the same manner as described above for L = 10 mm. That is, the cutting resistance ratio B is 10 2 in the diameter (D) of the tool, φ1 = 110 degrees, φ2 = 70 degrees, θ1 = 30 degrees, θ2 = 35 degrees, and the formula (1) is 2.2 2 since the times, the cutting resistance ratio A1 of the first cutting edge, it is necessary to reduce the 1 / 2.2 2 ≒ 0.45 times reversed.

このことから、第1切れ刃の切削抵抗比A1が0.885×0.45=0.398となる、すくい角α1に第1切れ刃を設定することが必要であることがわかる。   From this, it can be seen that it is necessary to set the first cutting edge at the rake angle α1 at which the cutting resistance ratio A1 of the first cutting edge is 0.885 × 0.45 = 0.398.

そこで、第1切れ刃の切削抵抗比A1=0.398と(4)式とにより、第1切れ刃のすくい角α1を逆算して求めると、第1切れ刃のL=10mmの位置におけるすくい角α1は、37.5度となる。 Therefore, when the cutting resistance ratio A1 = 0.398 of the first cutting edge and the rake angle α1 of the first cutting edge are obtained by back calculation according to the equation (4), the rake at the position of L = 10 mm of the first cutting edge is obtained. The angle α1 is 37.5 degrees.

続いて、L=20mmの場合と、L=30mm(切れ刃後端)の場合とについて、前記同様に演算を行うことで、第1切れ刃のL=20mmの位置におけるすくい角α1は、53.8度となり、第1切れ刃のL=30mmの後端位置におけるすくい角α1は、74.5度となる。 Subsequently, in the case of L = 20 mm, for the case L = 30 mm of the (cutting edge rear), by performing the same manner operation, the rake angle at the position of L = 20 mm of the first cutting blade α1 is 53 become .8 degrees, rake angle at the rear end position of L = 30 mm of the first cutting blade α1 becomes 74.5 degrees.

最後に、L=0mm、10mm、20mm、30mmのときの各々の第1切れ刃のすくい角α1である23.度、37.5度、53.8度、74.5度に基づいて補間を行うことで、刃長30mmの全長にわたって連続的に繋がった、第1切れ刃のすくい角の曲線α1’を有する切れ刃形状が設計される。なお、前記曲線α1’としては、連続的にかつ滑らかに繋がったものが好ましい。 Finally, the rake angle α1 of each first cutting edge when L = 0 mm, 10 mm, 20 mm, and 30 mm. By performing interpolation based on 5 degrees, 37.5 degrees, 53.8 degrees, and 74.5 degrees, a curve α1 ′ of the rake angle of the first cutting edge continuously connected over the entire length of the blade length of 30 mm is obtained. The cutting edge shape is designed. In addition, as said curve (alpha) 1 ', what was connected continuously and smoothly is preferable.

なお、前記補間の演算としては、理論的に(4)式に示される指数関数で補間可能となる。   Note that the interpolation can be theoretically interpolated with an exponential function expressed by equation (4).

以上のようにして設計した切れ刃形状に基づいて製作した、実施例1に係る切削工具にあっては、各距離において第1切れ刃と第2切れ刃の切削抵抗を同一にすることが可能になり、強制的なびびり振動の発生を防止することができる。   In the cutting tool according to Example 1 manufactured based on the cutting edge shape designed as described above, the cutting resistances of the first cutting edge and the second cutting edge can be made the same at each distance. Thus, it is possible to prevent the occurrence of forced chatter vibration.

これに対し、従来例の不等リード不等ピッチエンドミルでは、すくい角αが先端からの距離Lに拘わらず一定の10度に設計されているので、自励振動は発生しなかったが、加工中に不等分割による加工振動が発生し、加工音が大きくなった。   On the other hand, in the unequal lead unequal pitch end mill of the conventional example, since the rake angle α is designed to be a constant 10 degrees regardless of the distance L from the tip, self-excited vibration does not occur. Machining vibration due to unequal division occurred inside, and the machining sound increased.

この実施例1に係る切削工具を用いて加工を行う場合、更なる切込み量の増加等が可能になることに加え、高速加工や高効率加工などが可能となると考えられる。   When processing is performed using the cutting tool according to the first embodiment, it is considered that high-speed processing, high-efficiency processing, and the like can be performed in addition to further increase in the amount of cutting.

(実施例2)
実施例1では、被削材種としてアルミニウム合金(具体的にはA5052(JIS))を用いた場合の切れ刃のすくい角αを求めたが、実施例2では、鋳鉄系材料について得られた、切削抵抗比Aとすくい角αとの関係を利用して、第1切れ刃のすくい角α1を求めるものである。
(Example 2)
In Example 1, the rake angle α of the cutting edge was obtained when an aluminum alloy (specifically, A5052 (JIS)) was used as the work material type. In Example 2, the rake angle α was obtained for a cast iron material. Using the relationship between the cutting resistance ratio A and the rake angle α, the rake angle α1 of the first cutting edge is obtained.

図4は、鋳鉄系材料の代表材種について切削実験を行って得られた線図である。この線図から分かるように、切削抵抗Aとすくい角αとの間には、以下の式(5)
切削抵抗比A=exp(−0.0122α)・・・(5)
が成立する(すなわち、k=0.0122)。なお、切削抵抗比Aは、切削加工中に測定された切削抵抗の接線方向の力と法線方向の力の合力について、すくい角が0度の時の値を基準とするものであり、図中の実線は実験により得られた切削抵抗の平均値を示す。
FIG. 4 is a diagram obtained by conducting a cutting experiment on a representative grade of cast iron material. As can be seen from this diagram, between the cutting force A and the rake angle α, the following equation (5)
Cutting resistance ratio A = exp (−0.0122α) (5)
(Ie, k = 0.0122). The cutting resistance ratio A is based on the value when the rake angle is 0 degree with respect to the resultant force of the tangential force and the normal force of the cutting force measured during the cutting process. The solid line in the figure shows the average value of cutting resistance obtained by experiment.

前記切削実験の実験条件は、表2に示す通りである。すなわち、工具回転数は2000rpmとし、送り速度は150mm/min、軸方向切込みは5mm、径方向切込みは2mm、工具径は10mm、刃数は4とした。また、実験では、ねじれ角が30度と50度の2種類のエンドミルにおいて実施し、ねじれ角の影響についても考慮した。被削材種としては、FCD−S、FCD400、FC300(JIS)を用い、潤滑剤はユシロ化学製EC50(5%)とした。切削抵抗の測定には、日本キスラー社製動力計(9263A)を使用した。また工具は超硬エンドミルを自作した。   The experimental conditions of the cutting experiment are as shown in Table 2. That is, the tool rotation speed was 2000 rpm, the feed rate was 150 mm / min, the axial cut was 5 mm, the radial cut was 2 mm, the tool diameter was 10 mm, and the number of blades was 4. In the experiment, two types of end mills having a twist angle of 30 degrees and 50 degrees were used, and the influence of the twist angle was also considered. As the work material type, FCD-S, FCD400, FC300 (JIS) were used, and the lubricant was EC50 (5%) manufactured by Yushiro Chemical. A dynamometer (9263A) manufactured by Nippon Kisler was used for the measurement of cutting resistance. Moreover, the tool made the carbide end mill.

Figure 0006060027
実験に用いた工具は、第2切れ刃のすくい角α2を10度とし、第1切れ刃のすくい角α1を、式(1)及び式(5)を適用して求めた角度(*の部分)とした。すなわち、工具の軸方向距離L=0,10,20,30の場所での切削抵抗の比Bを式(1)から導出し、式(5)を用いて第2切れ刃のすくい角α2(=10)から切削抵抗比A2を算出し、以下の式(6)
A2/B=exp(−0.0122α1)・・・(6)
を用いて第1切れ刃のすくい角α1を各Lに対して導出した。
Figure 0006060027
The tool used for the experiment was such that the rake angle α2 of the second cutting edge was 10 degrees, and the rake angle α1 of the first cutting edge was obtained by applying the equations (1) and (5) (part of * ). That is, the cutting resistance ratio B at the location of the axial distance L = 0, 10, 20, 30 of the tool is derived from the equation (1), and the rake angle α2 (2) of the second cutting edge using the equation (5). = 10) The cutting resistance ratio A2 is calculated from the following equation (6)
A2 / B = exp (−0.0122α1) (6)
Was used to derive the rake angle α1 of the first cutting edge for each L.

実施例2に係る切削工具にあっては、軸方向の距離Lが異なる各部位において、第1切れ刃と第2切れ刃の切削抵抗を同一にすることが可能になり、強制的なびびり振動の発生を防止することができる。   In the cutting tool according to the second embodiment, it becomes possible to make the cutting resistances of the first cutting edge and the second cutting edge the same at each portion where the distance L in the axial direction is different, and forced chatter vibration. Can be prevented.

(実施例3)
実施例3では、被削材種としてステンレス系材料を用いた場合の、切削抵抗比Aとすくい角αとの関係を利用して、第1切れ刃のすくい角α1を求めるものである。ステンレス系材料としては、13Cr―3.8Ni、SUS630、15−5PH、SUS304(JIS)を用いた。
Example 3
In Example 3, the rake angle α1 of the first cutting edge is obtained using the relationship between the cutting resistance ratio A and the rake angle α when a stainless steel material is used as the work material type. As the stainless steel material, 13Cr-3.8Ni, SUS630, 15-5PH, and SUS304 (JIS) were used.

図5は、ステンレス系材料の代表材種について切削実験を行って得られた線図である。この線図から分かるように、切削抵抗Aとすくい角αとの間には、以下の式(7)
切削抵抗比A=exp(−0.0077α)・・・(7)
が成立する(すなわち、k=0.0077)。なお、切削抵抗比Aは、切削加工中に測定された切削抵抗の接線方向の力と法線方向の力の合力について、すくい角が0度の時の値を基準とするものであり、図中の実線は実験により得られた切削抵抗の平均値を示す。切削実験の実験条件は、実施例2で説明した切削実験のときの実験条件と同様である。
FIG. 5 is a diagram obtained by conducting a cutting experiment on representative grades of stainless steel materials. As can be seen from this diagram, between the cutting force A and the rake angle α, the following equation (7)
Cutting resistance ratio A = exp (−0.0077α) (7)
(Ie, k = 0.777). The cutting resistance ratio A is based on the value when the rake angle is 0 degree with respect to the resultant force of the tangential force and the normal force of the cutting force measured during the cutting process. The solid line in the figure shows the average value of cutting resistance obtained by experiment. The experimental conditions for the cutting experiment are the same as the experimental conditions for the cutting experiment described in Example 2.

実験に用いた工具は、第2切れ刃のすくい角α2を10度とし、第1切れ刃のすくい角α1を、式(1)及び式(7)を適用して求めた角度(*の部分)とした。すなわち、工具の軸方向距離L=0,10,20,30の場所での切削抵抗の比Bを式(1)から導出し、式(7)を用いて第2切れ刃のすくい角α2(=10)から切削抵抗比A2を算出し、以下の式(8)
A2/B=exp(−0.0077α1)・・・(8)
を用いて第1切れ刃のすくい角α1を各Lに対して導出した。
The tool used in the experiment is such that the rake angle α2 of the second cutting edge is 10 degrees, and the rake angle α1 of the first cutting edge is obtained by applying the equations (1) and (7) (part of * ). That is, the cutting resistance ratio B at the location of the axial distance L = 0, 10, 20, 30 of the tool is derived from the equation (1), and the rake angle α2 (2) of the second cutting edge using the equation (7). = 10) The cutting resistance ratio A2 is calculated from the following equation (8)
A2 / B = exp (−0.0077α1) (8)
Was used to derive the rake angle α1 of the first cutting edge for each L.

実施例3に係る切削工具にあっては、軸方向の距離Lが異なる各部位において、第1切れ刃と第2切れ刃の切削抵抗を同一にすることが可能になり、強制的なびびり振動の発生を防止することができる。   In the cutting tool according to the third embodiment, it becomes possible to make the cutting resistances of the first cutting edge and the second cutting edge the same at each portion where the distance L in the axial direction is different, and forced chatter vibration. Can be prevented.

(実施例4)
実施例4では、被削材種として炭素鋼系材料を用いた場合の、切削抵抗比Aとすくい角αとの関係を利用して、第1切れ刃のすくい角α1を求めるものである。炭素鋼系材料としては、SCW480、SCM440、S45C、S25C、SACM645(JIS)を用いた。
Example 4
In Example 4, the rake angle α1 of the first cutting edge is obtained using the relationship between the cutting resistance ratio A and the rake angle α when a carbon steel material is used as the work material type. SCW480, SCM440, S45C, S25C, and SACM645 (JIS) were used as the carbon steel material.

図6は、炭素鋼系材料の代表材種について切削実験を行って得られた線図である。この線図から分かるように、切削抵抗Aとすくい角αとの間には、以下の式(9)
切削抵抗比A=exp(−0.0188α)・・・(9)
が成立する(すなわち、k=0.0188)。なお、切削抵抗比Aは、切削加工中に測定された切削抵抗の接線方向の力と法線方向の力の合力について、すくい角が0度の時の値を基準とするものであり、図中の実線は実験により得られた切削抵抗の平均値を示す。切削実験の実験条件は、実施例2で説明した切削実験のときの実験条件と同様である。
FIG. 6 is a diagram obtained by conducting a cutting experiment on representative grades of carbon steel materials. As can be seen from this diagram, between the cutting force A and the rake angle α, the following equation (9)
Cutting resistance ratio A = exp (−0.0188α) (9)
(Ie, k = 0.188). The cutting resistance ratio A is based on the value when the rake angle is 0 degree with respect to the resultant force of the tangential force and the normal force of the cutting force measured during the cutting process. The solid line in the figure shows the average value of cutting resistance obtained by experiment. The experimental conditions for the cutting experiment are the same as the experimental conditions for the cutting experiment described in Example 2.

実験に用いた工具は、第2切れ刃のすくい角α2を10度とし、第1切れ刃のすくい角α1を、式(1)及び式(9)を適用して求めた角度(*の部分)とした。すなわち、工具の軸方向距離L=0,10,20,30の場所での切削抵抗の比Bを式(1)から導出し、式(9)を用いて第2切れ刃のすくい角α2(=10)から切削抵抗比A2を算出し、以下の式(10)
A2/B=exp(−0.0188α1)・・・(10)
を用いて第1切れ刃のすくい角α1を各Lに対して導出した。
The tool used in the experiment is such that the rake angle α2 of the second cutting edge is 10 degrees, and the rake angle α1 of the first cutting edge is obtained by applying the equations (1) and (9) (part of * ). That is, the cutting resistance ratio B at the location of the axial distance L = 0, 10, 20, 30 of the tool is derived from the equation (1), and the rake angle α2 (2) of the second cutting edge using the equation (9). = 10) The cutting resistance ratio A2 is calculated from the following equation (10)
A2 / B = exp (−0.0188α1) (10)
Was used to derive the rake angle α1 of the first cutting edge for each L.

実施例4に係る切削工具にあっては、軸方向の距離Lが異なる各部位において、第1切れ刃と第2切れ刃の切削抵抗を同一にすることが可能になり、強制的なびびり振動の発生を防止することができる。   In the cutting tool according to the fourth embodiment, it is possible to make the cutting resistances of the first cutting edge and the second cutting edge the same at each portion where the distance L in the axial direction is different, forcing chatter vibration. Can be prevented.

なお、上述した特許文献1には、不等ピッチの切削工具において、ピッチ角度が大きければ大きいほど、すくい角も一義的に大きくすることが開示されている。しかし、この開示内容を不等ピッチ不等リードの切削工具に適用する場合は、周方向において前後する切れ刃の切削抵抗を等しくすることができない。より詳細には、図5に示す不等ピッチ不等リード切削工具において、軸方向の位置Cでは切れ刃121と122との間隔c1が切れ刃121と122との間隔c2よりも大きく、逆に位置Dでは切れ刃121と122との間隔d1が切れ刃121と122との間隔d2よりも小さくなり、軸方向の位置によって切れ刃の間隔が逆転するからである。   Note that, in the above-described Patent Document 1, it is disclosed that, in a cutting tool having an unequal pitch, the rake angle is uniquely increased as the pitch angle is increased. However, when this disclosure is applied to cutting tools with unequal pitch and unequal leads, the cutting resistances of cutting edges moving back and forth in the circumferential direction cannot be made equal. More specifically, in the unequal pitch unequal lead cutting tool shown in FIG. 5, the distance c1 between the cutting edges 121 and 122 is larger than the distance c2 between the cutting edges 121 and 122 at the position C in the axial direction. This is because at the position D, the distance d1 between the cutting edges 121 and 122 is smaller than the distance d2 between the cutting edges 121 and 122, and the distance between the cutting edges is reversed depending on the position in the axial direction.

上述した実施形態では、第2切れ刃のすくい角α2を一定にし、第1切れ刃のすくい角α1を対象にして算出する例を説明しているが、本発明はこれに限らず、第2切れ刃のすくい角α2を変化させ、第1切れ刃のすくい角α1を対象にして算出するようにしても実施できることは勿論である。   In the embodiment described above, an example in which the rake angle α2 of the second cutting edge is made constant and the rake angle α1 of the first cutting edge is calculated has been described, but the present invention is not limited thereto, and the second Of course, the calculation can be performed by changing the rake angle α2 of the cutting edge and calculating the rake angle α1 of the first cutting edge.

また、上述した実施形態では、第2切れ刃のすくい角α2を一定にし、第1切れ刃のすくい角α1を対象にして算出する例を説明しているが、本発明はこれに限らず、第1切れ刃のすくい角α1を一定にしまたは変化させ、第2切れ刃のすくい角α2を対象にして算出する場合にも同様に適用することができる。   In the above-described embodiment, an example is described in which the rake angle α2 of the second cutting edge is made constant and the rake angle α1 of the first cutting edge is calculated, but the present invention is not limited to this, The same can be applied to the case where the rake angle α1 of the first cutting edge is made constant or changed, and the rake angle α2 of the second cutting edge is calculated.

Claims (2)

周面に軸心を挟んで対称位置に各一対の第1切れ刃および第2切れ刃を有し、隣り合う第1切れ刃および第2切れ刃のそれぞれを回転方向に先行する切れ刃との間隔を異ならせた不等ピッチにして交互に配されるとともに、第1切れ刃及び第2切れ刃の前記軸心に対するリード角を異ならせた不等リードにして、各切れ刃が設けられた切削工具の設計方法であって、
第1切れ刃のリード角をθ1、第2切れ刃のリード角をθ2、第1切れ刃のピッチ角度をφ1、第2切れ刃のピッチ角度をφ2、第2切れ刃のすくい角をα2、工具直径をDとし、前記軸心方向での切れ刃の先端から後端までの範囲内における複数の距離に対して、下記(1)式により、第2切れ刃の切削抵抗に対する第1切れ刃の切削抵抗の比Bをそれぞれ算出し、この切削抵抗の比Bの算出の前にまたは後に、下記(2)式により、第2切れ刃のすくい角α2のときの第2切れ刃の切削抵抗比A2を算出し、算出した切削抵抗比A2を前記切削抵抗の比Bのそれぞれで除算してその除算値A2/Bを求め、下記(3)式により、当該除算値A2/Bのときの、前記複数の距離のそれぞれにおける第1切れ刃のすくい角α1を求める工程と、
B={L(tanθ2−tanθ1)+Dφ1π/360}
/{L(tanθ1−tanθ2)+Dφ2π/360}・・・(1)
但し、Lは軸心方向における切れ刃の先端からの距離である。
A2=exp(−k・α2)・・・(2)
A2/B=exp(−k・α1)・・・(3)
但し、kは係数である。
続いて、求めた全ての第1切れ刃のすくい角α1に基づいて、これら全てのすくい角α1が連続的に繋がる第1切れ刃のすくい角の曲線α1’を算出する工程と、を含むことを特徴とする切削工具の設計方法。
A pair of first cutting edges and second cutting edges at symmetrical positions with an axial center on the peripheral surface, and each of the adjacent first cutting edges and second cutting edges in advance in the rotational direction Each of the cutting edges was provided with unequal leads with different lead angles with respect to the axis of the first cutting edge and the second cutting edge, which were alternately arranged at unequal pitches with different intervals. A cutting tool design method,
The lead angle of the first cutting edge is θ1, the lead angle of the second cutting edge is θ2, the pitch angle of the first cutting edge is φ1, the pitch angle of the second cutting edge is φ2, the rake angle of the second cutting edge is α2, The first cutting edge with respect to the cutting resistance of the second cutting edge according to the following formula (1) for a plurality of distances within the range from the leading edge to the trailing edge of the cutting edge in the axial direction, where the tool diameter is D The cutting resistance ratio B is calculated, and before or after the calculation of the cutting resistance ratio B, the cutting resistance of the second cutting edge when the rake angle α2 of the second cutting edge is obtained by the following equation (2): The ratio A2 is calculated, and the calculated cutting force ratio A2 is divided by each of the cutting force ratios B to obtain a divided value A2 / B. The following equation (3) is used to obtain the divided value A2 / B. Obtaining a rake angle α1 of the first cutting edge at each of the plurality of distances;
B = {L (tan θ2−tan θ1) + Dφ1π / 360}
/ {L (tan θ1−tan θ2) + Dφ2π / 360} (1)
However, L is the distance from the tip of the cutting edge in the axial direction.
A2 = exp (−k · α2) (2)
A2 / B = exp (−k · α1) (3)
However, k is a coefficient.
Subsequently, calculating a rake angle curve α1 ′ of the first cutting edge continuously connecting all the rake angles α1 based on the rake angles α1 of all the first cutting edges obtained. A cutting tool design method characterized by the above.
周面に軸心を挟んで対称位置に各1対の第1切れ刃および第2切れ刃が、隣り合う第1切れ刃および第2切れ刃のそれぞれを回転方向に先行する切れ刃との間隔を異ならせた不等ピッチにして交互に配されるとともに、第1切れ刃と第2切れ刃との前記軸心に対するリード角を異ならせた不等リードにして、各切れ刃が設けられた切削工具であって、請求項1に記載の切削工具の設計方法を用いて第1切れ刃のすくい角及び第2切れ刃のすくい角が設計されていることを特徴とする切削工具。   A pair of first cutting edge and second cutting edge in a symmetrical position with the axis centered on the peripheral surface, and the distance between the adjacent first cutting edge and second cutting edge in the rotational direction. Each of the cutting edges was provided with unequal leads with different lead angles with respect to the axial centers of the first cutting edge and the second cutting edge. A cutting tool, wherein the rake angle of the first cutting edge and the rake angle of the second cutting edge are designed using the cutting tool design method according to claim 1.
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