JP6410220B1

JP6410220B1 - エンドミル

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Publication number: JP6410220B1
Application number: JP2017145746A
Authority: JP
Inventors: 竜也喜多; 一生堀
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2037-07-27
Also published as: JP2019025570A

Abstract

【課題】びびり振動を抑制しつつ、不安定な環境であっても切れ刃が欠損しにくい不等リードエンドミルを提供すること。【解決手段】第１の底刃と、この第１の底刃に接続され、回転軸に対して第１のねじれ角をもって、回転軸を中心とするらせん状に形成される第１の外周刃と、第１の底刃とは回転軸の周方向に離間する第２の底刃と、この第２の底刃に接続され、第１の外周刃とは回転軸の周方向に離間して、回転軸に対して第１のねじれ角とは異なる第２のねじれ角をもって、回転軸を中心とするらせん状に形成される第２の外周刃とを少なくとも備える不等リードエンドミルであって、第１の底刃、第２の底刃、第１の外周刃及び第２の外周刃には、ホーニングが形成されている。【選択図】図８

Description

本発明は、エンドミルに関する。

エンドミルは、ワークの端面を切削するための底刃と、ワークの壁面を切削するための外周刃を備える切削工具である。切れ味を良くして良好な加工面を得るために、エンドミルの刃先は、シャープエッジと呼ばれる鋭い形状に維持されている。

このようなエンドミルのうち、特許文献１に示されるように、回転軸に対して捩れた外周刃を複数備え、各外周刃のリード（一回転したときに進む長さ）を異ならせることにより、共振に伴うびびり振動を抑制することができる不等リードエンドミルが知られている。少なくとも一つの外周刃のリードを、他の外周刃のリードと異ならせることにより、びびり振動を抑制することができるため、一層優れた加工精度（面粗さ）を実現することができる。

特開２０１４−２１０３２４号公報

不等リードエンドミルを用いることにより、安定した環境では、優れた加工精度を実現することができるようになった。しかしながら、不安定に把持されているワークを加工する場合や、工具を突出させてワークを加工しなければならない場合など、不安定な環境では、切れ刃が欠損しやすいという問題があった。

そこで本発明は、びびり振動を抑制しつつ、不安定な環境であっても切れ刃が欠損しにくい不等リードエンドミルを提供することを目的とする。

本発明の一実施態様にかかる不等リードエンドミルは、回転軸を備える円柱状のボディと、このボディの先端部に、回転軸の径方向に延びるように形成される第１の底刃と、この第１の底刃に接続され、ボディの外周部に、回転軸に対して第１のねじれ角をもって、回転軸を中心とするらせん状に形成される第１の外周刃と、ボディの先端部に、第１の底刃とは回転軸の周方向に離間して、回転軸の径方向に延びるように形成される第２の底刃と、この第２の底刃に接続され、ボディの外周部に、第１の外周刃とは回転軸の周方向に離間して、回転軸に対して第１のねじれ角とは異なる第２のねじれ角をもって、回転軸を中心とするらせん状に形成される第２の外周刃とを少なくとも備える不等リードエンドミルであって、第１の底刃及び第２の底刃には、第１の大きさを有する第１のホーニングが形成され、第１の外周刃及び第２の外周刃には、第１の大きさより小さい第２の大きさを有する第２のホーニングが形成されている。

この不等リードエンドミルによれば、びびり振動の抑制と、切れ刃の欠損の抑制を両立することが可能になる。

また、第１の大きさ及び第２の大きさは、５μｍより大きく、５０μｍより小さくてもよい。

ホーニングの大きさを、それぞれ、この範囲内にとどめることにより、より、びびり振動を抑制することが可能になる。

また、第１の大きさは、第２の大きさの１．５倍以上、２．５倍以下でもよい。

ホーニングの大きさを、底刃のホーニングの大きさと、外周刃のホーニングの大きさの関係を、この範囲内にとどめることにより、好適にびびり振動を抑制することが可能になる。

また、第１及び第２の底刃は、回転軸から第１または第２の外周刃との接続部分まで、第１のホーニングが形成されていてもよい。

底刃の回転軸から外周刃との接続部分までホーニングを形成することにより、切れ刃の欠損の抑制を促進することが可能になる。

また、不等リードエンドミルをスクエアエンドミルに適用してもよい。

また、不等リードエンドミルをラジアスエンドミルに適用し、第１の底刃と、第１の外周刃を接続する接続部に第１のコーナー刃を備え、第２の底刃と、第２の外周刃を接続する接続部に第２のコーナー刃を備え、第１のコーナー刃及び第２のコーナー刃に、第３のホーニングを形成してもよい。

このように、ラジアスエンドミルのコーナー刃にもホーニングを施すことにより、びびり振動の抑制と、コーナー刃を含む切れ刃の欠損の抑制を両立することが可能になる。

また、本発明の一実施態様にかかる不等リードエンドミルは、回転軸を備える円柱状のボディと、このボディの先端部に、回転軸の径方向に延びるように形成される第１の底刃と、この第１の底刃に接続され、ボディの外周部に、回転軸に対して第１のねじれ角をもって、回転軸を中心とするらせん状に形成される第１の外周刃と、ボディの先端部に、第１の底刃とは回転軸の周方向に離間して、回転軸の径方向に延びるように形成される第２の底刃と、この第２の底刃に接続され、このボディの外周部に、第１の外周刃とは回転軸の周方向に離間して、回転軸に対して第１のねじれ角とは異なる第２のねじれ角をもって、回転軸を中心とするらせん状に形成される第２の外周刃とを少なくとも備える不等リードエンドミルであって、第１の底刃、第２の底刃、第１の外周刃及び第２の外周刃には、ホーニングが形成されている。

この不等リードエンドミルによっても、びびり振動の抑制と、切れ刃の欠損の抑制を両立することが可能になる。

また、ボディの先端部に、前記回転軸の径方向に延びるように形成される、第１の底刃及び第２の底刃を含む複数の底刃は、回転軸の周方向において、不等ピッチで形成されていてもよい。

不等ピッチの不等リードエンドミルは、切れ刃を不等ピッチに設けることに基づいて、切削抵抗の周期性が変化するため、等ピッチの不等リードエンドミルよりも、びびり振動を抑制する効果が高くなる。このため、ホーニングを設けることによって誘発されるびびり振動を効果的に抑制しつつ、切れ刃の欠損を抑える効果がより発揮される。

本発明によれば、びびり振動を抑制しつつ、不安定な環境であっても切れ刃が欠損しにくい不等リードエンドミルを提供することができる。

不等リードエンドミル１０の斜視図。不等リードエンドミル１０の側面図。不等リードエンドミル１０の底面図。底刃及び外周刃にそれぞれ形成されたホーニングを示す図。不等リードエンドミル２０の斜視図。不等リードエンドミル２０の側面図。不等リードエンドミル２０の底面図。不等リードエンドミル２０のホーニングの状態を示す拡大図。不等リードエンドミル２０の先端の拡大図。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する（なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する）。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る不等リードエンドミル１０の斜視図である。また、図２は、この不等リードエンドミル１０の側面図であり、図３は、この不等リードエンドミル１０の底刃１２Ａ〜１２Ｄを回転軸Ａ１方向から見た底面図である。この不等リードエンドミル１０は、超硬合金からなる超硬ソリッドスクエアエンドミルである。

これら図面に示されるように、不等リードエンドミル１０は、回転軸Ａ１を備える円柱状のボディ１１を備える。また、ボディ１１の先端部に、回転軸Ａ１とほぼ垂直方向に延びる４つの底刃１２Ａ〜１２Ｄが形成される。各底刃１２Ａ〜１２Ｄは、回転軸Ａ１の中心部から外周へ向かう径方向に延びるように形成されている。各底刃１２Ａ〜１２Ｄは、図３に示されるように、不等ピッチで設けられている。本実施形態においては、底刃１２Ａと１２Ｂ、及び、底刃１２Ｃと１２Ｄがそれぞれ周方向に８５°離間して設けられ、底刃１２Ｂと１２Ｃ、及び、底刃１２Ａと１２Ｄがそれぞれ周方向に９５°離間して設けられている。これら底刃１２Ａ〜１２Ｄは、回転軸Ａ１とほぼ垂直な端面を切削するために用いられる。

各底刃１２Ａ〜１２Ｄは、外周部において、外周刃１４Ａ〜１４Ｄと、それぞれ接続されている。各外周刃１４Ａ〜１４Ｄは、回転軸Ａ１を中心とするらせん状に、軸方向に延びるように形成されている。捩れ角（またはねじれ角）を、側面視（図３）における回転軸Ａ１と、これと交わる外周刃のなす角と定義したときに、外周刃１４Ａ及びこれと周方向に１８０°離間する外周刃１４Ｃは、捩れ角αをなす。捩れ角の大きさは、ソリッドエンドミルの用途に応じて適宜選択可能である。また、外周刃１４Ｂ及びこれと周方向に１８０°離間する外周刃１４Ｄは、捩れ角β（≠α）をなす。したがって、互いに隣接する外周刃は、異なる捩れ角をなしている。また、捩れ角が異なる結果、互いに隣接する外周刃は、異なるリードを有している。その結果、共振に伴うびびり振動を抑制することが可能になる。

また、図４（ａ）は、底刃１２Ａ〜１２Ｄの形成方向（径方向）と垂直な断面において、各底刃１２Ａ〜１２Ｄにそれぞれ形成されたホーニングＨ１を示している。また、図４（ｂ）は、外周刃１４Ａ〜１４Ｄの形成方向と垂直な断面において、各外周刃１４Ａ〜１４Ｄにそれぞれ形成されたホーニングＨ２を示している。ホーニングとは、切れ刃の強度を保持するために、切れ刃のエッジを除去する刃先処理のことをいい、刃先が丸くなるようにエッジを除去する丸ホーニングと、刃先のエッジを面取りするチャンファーホーニングが知られている。本実施形態では、丸ホーニングが採用されている。

ホーニングは、切れ刃の強度を保持しやすくする一方で、びびり振動を起こしやすくすることが知られている。このため、穴をあけることを目的とするソリッドドリルや切削インサートと異なり、壁面加工を主目的とするエンドミルでは一般に採用されることはなく、特に、びびり振動を抑制するために開発された不等リードエンドミルで、びびり振動を誘発するホーニングを採用することは考えにくい。

しかしながら、本出願の発明者は、様々な形状のエンドミルや様々な条件下で実験を行い、不等リードエンドミルの底刃と外周刃の双方にホーニングを形成することで、びびり振動を許容範囲内に抑制したまま、切れ刃の欠損を抑制できることが判明した。特に、外刃のホーニングの大きさを、ソリッドドリル等に一般的に施されるホーニングの大きさよりも小さい１０μｍ程度の大きさにすることで、径の大きさ（５０ｍｍ以下）によらず、上述した効果が好適に発揮されることが判明した。

このように、底刃と外周刃の双方にホーニングを設け、かつ、底刃のホーニングの大きさを実質的に意味がある程度に、外周刃のホーニングの大きさよりも大きくすることによって、びびり振動の抑制と、切れ刃の欠損の抑制を両立できる。特に、底刃のホーニングの大きさを、外周刃のホーニングの大きさの、概ね１．５倍〜２．５倍の範囲内にすることにより、一層、びびり振動の抑制効果が発揮されることが判明した。

なお、ホーニングの大きさは、刃の位置に応じて許容範囲内のばらつきを有し、たとえば底刃から遠くシャンクに近い位置において形成される外周刃へのホーニングが小さい場合があるが、平均的に上述したような大小関係を有する趣旨であり、局所的に底刃のホーニングの大きさが、外周刃のホーニングの大きさと同程度、または、逆転する部分があってもよい。

また、ホーニングの大きさは、丸ホーニングの場合は、刃の方向と垂直な断面における刃先を近似する円の半径（曲率半径）を意味しており、チャンファーホーニングの場合は、刃の形成方向と垂直な断面において現れる、すくい面の線分と逃げ面の線分とチャンファーホーニングにより形成されたこれら２つの線分を結ぶ線分において、すくい面の線分方向におけるすくい面の端部と、逃げ面の端部の距離をいう。

なお、本実施形態においては、丸ホーニングを形成したが、チャンファーホーニングを底刃または外周刃、または双方に形成するようにしてもよい。

また、ホーニングを形成する箇所は、底刃の全域、すなわち、各底刃１２Ａ〜１２Ｄの回転軸Ａ１の中心付近から、外周刃１４Ａ〜１４Ｄの接続部にわたる領域に形成することが好ましい。外周刃１４Ａ〜１４Ｄについても、外周刃として機能する領域、すなわち、底刃との接続部からエンドミルの刃長までの領域に形成することが好ましい。

また、底刃の数は、４つに限られず、２枚刃、６枚刃などの複数の底刃が備わる不等リードエンドミルであってもよい。また、ある底刃と周方向に１８０°離間した位置に別の底刃を配置してなくてもよい。

さらに、ボディ１１の外径を変更しても、本実施形態に係る不等リードエンドミルの効果は好適に発揮される。たとえば、ボディ１１の外径を１００ｍｍとしてもよい。

また、ボディ１１の他端に締結用のおねじ等を設け、工具本体と螺合等の手段により着脱可能に取り付けることができる交換式の不等リードエンドミルであってもよい。

また、不等ピッチ（不等分割）の不等リードエンドミル１０に替えて、底刃が周方向に等間隔で設けられている等ピッチのエンドミルとしてもよい。ただし、不等ピッチの不等リードエンドミルは、切れ刃を不等ピッチに設けることに基づいて、切削抵抗の周期性が変化するため、等ピッチの不等リードエンドミルよりも、びびり振動を抑制する効果が高くなる。このため、ホーニングを設けることによって誘発されるびびり振動を効果的に抑制しつつ、切れ刃の欠損を抑えるという本実施形態に示されるエンドミルの効果がより発揮される。
［製造方法］
以下、不等リードエンドミル１０の製造方法について説明する。

まず、砥石を用いた研削加工で、不等リードエンドミルを製造する。このとき、底刃及び外周刃とも、いわゆる（たとえば、発明が属する技術分野における当業者によって理解されるまたは技術規格により定義される）シャープエッジ（鋭利なエッジ）である。

次いで、ホーニングが形成される。本実施形態では、全方位より、不等リードエンドミルより硬い微粉の研磨材を吹き付けるブラスト加工により、ホーニングを形成する。ただし、不等リードエンドミルの回転軸Ａ１方向に強めに研磨材を吹き付けることにより、底刃のホーニングが大きくなるように調整した。

ホーニングは、研磨加工等でも形成することが可能であるが、微粉を吹き付けることにより、底刃の全域及び外周刃の全域に、同時にホーニングを形成することが可能になる。

加工時間を変更することにより、ホーニングの大きさを変更することができるが、底刃に形成されるホーニングの大きさが５０μｍ以下、好ましくは、１０μｍ以上３０μｍ以下となるように加工することが好ましい。また、外周刃は、５μｍ以上２０μｍ以下となるように加工することが好ましい。

以上のとおり、まず、底刃ならびに外周刃ともシャープエッジの不等リードエンドミルを製造し、次いで、この不等リードエンドミルに対して微粉の研磨材を吹き付けることにより、ホーニングが形成された底刃１２Ａ〜１２Ｄ及びホーニングが形成された外周刃１４Ａ〜１４Ｄを備える不等リードエンドミル１０を製造することができる。このような製造方法を用いる結果、底刃１２Ａ〜１２Ｄと、外周刃１４Ａ〜１４Ｄ以外の部分、たとえば、シャープエッジの不等リードエンドミルの製造中にできた研削加工の細かな筋や、すくい面と逃げ面の境界以外等も、面取りすることができる。

［第２実施形態］
図５は第２実施形態にかかるラジアスエンドミルの不等リードエンドミル２０の斜視図であり、図６は側面図、図７は底面図である。また、図８は、図５におけるサークルＣ１の拡大図であり、図９は、図６におけるサークルＣ２の拡大図である。なお、第１実施形態と共通の事柄については記載を省略または簡略化し、異なる部分を中心に記載する。

これら図面に示されるように、不等リードエンドミル２０は、回転軸Ａ２を持つボディ２１を備える。また、第１実施形態に係る不等リードエンドミル１０と同様に、４つの底刃２２Ａ〜２２Ｄと、この底刃２２Ａ〜２２Ｄにそれぞれ接続された外周刃２４Ａ〜２４Ｄを備える。各外周刃２４Ａ〜２４Ｄは、回転軸Ａ２を中心とするらせん状に、エンドミル２０の外周面上に形成される。第１実施形態に係る不等リードエンドミル１０と同様に、側面視において、外周刃２４Ａ及びこれと周方向に１８０°離間する外周刃２４Ｃは、回転軸Ａ２と捩れ角αをなし、外周刃２４Ｂ及びこれと周方向に１８０°離間する外周刃２４Ｄは、回転軸Ａ２と捩れ角β（≠α）をなすが、これに限られるものではなく、少なくとも１つの外周刃の捩れ角（またはねじれ角）が、他の外周刃の捩れ角と異なるように構成されていればよい。

図８に示されるように、逃げ面２２Ａ−１と、すくい面２２Ａ−２の境界部である底刃２２Ａには、ホーニングＨ３が形成されている。さらに、この底刃２２Ａに接続するコーナー刃２６Ａ及びこれに接続される外周刃２４ＡにもホーニングＨ４、Ｈ５がそれぞれ形成される。

ここで、底刃２２Ａ（及び２２Ｂ〜２２Ｄ）のホーニングＨ３の大きさが大きく、外周刃２４Ａ（及び２４Ｂ〜２４Ｄ）のホーニングＨ４が小さくなるようにホーニングが形成される。また、コーナー刃２６Ａ（及び２６Ｂ〜２６Ｄ）は、これらを接続するように、底刃２２Ａ（及び２２Ｂ〜２２Ｄ）から外周刃２４Ａ（及び２４Ｂ〜２４Ｄ）に向かうにつれて、大きさが次第に小さくなるホーニングＨ４がそれぞれ形成される。

以上述べたように、ソリッドラジアスエンドミルからなる不等リードエンドミル２０においても、第１実施形態の不等リードエンドミル１０と同様の効果が発揮される。特に、底刃２２Ａ〜２２Ｄと外周刃２４Ａ〜２４Ｄの接続部分にコーナー刃を設け、このコーナー刃２６Ａ〜２６Ｄにもホーニングを施すことで、びびり振動の抑制と、チッピングの抑制を両立することが可能になる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１０、２０…不等リードエンドミル、１２Ａ〜１２Ｄ、２２Ａ〜２２Ｄ…底刃、１４Ａ〜１４Ｄ、２４Ａ〜２４Ｄ…外周刃、２６Ａ〜２６Ｄ…コーナー刃、Ａ１、Ａ２…回転軸、Ｈ１〜Ｈ４…ホーニング、α、β…捩れ角。

Claims

回転軸を備える円柱状のボディと、
このボディの先端部に、前記回転軸の径方向に延びるように、かつ、前記回転軸から離間して形成される第１の底刃と、
この第１の底刃に接続され、前記ボディの外周部に、前記回転軸に対して第１のねじれ角をもって、前記回転軸を中心とするらせん状に形成される第１の外周刃と、
前記ボディの先端部に、前記第１の底刃とは前記回転軸の周方向に離間して、前記回転軸の径方向に延びるように、かつ、前記回転軸から離間して形成される第２の底刃と、
この第２の底刃に接続され、前記ボディの外周部に、前記第１の外周刃とは前記回転軸の周方向に離間して、前記回転軸に対して前記第１のねじれ角とは異なる第２のねじれ角をもって、前記回転軸を中心とするらせん状に形成される第２の外周刃とを少なくとも備える不等リードエンドミルであって、
前記第１の底刃及び前記第２の底刃の全域には、第１の大きさを有する第１のホーニングが形成され、
前記第１の外周刃及び前記第２の外周刃の刃長にわたり形成される第２のホーニングは、前記第１の大きさより小さい第２の大きさを有し、かつ、
前記第２の大きさは、５μｍ以上、２０μｍ以下である
不等リードエンドミル。
前記第１の大きさは、５μｍより大きく、５０μｍより小さい請求項１記載の不等リードエンドミル。
前記第１の大きさは、前記第２の大きさの１．５倍以上、２．５倍以下である請求項１又は２に記載の不等リードエンドミル。
前記不等リードエンドミルは、スクエアエンドミルである請求項１から３のいずれか一項に記載の不等リードエンドミル。
前記不等リードエンドミルは、ラジアスエンドミルであり、
前記第１の底刃と、前記第１の外周刃を接続する接続部に第１のコーナー刃を備え、
前記第２の底刃と、前記第２の外周刃を接続する接続部に第２のコーナー刃を備え、
前記第１のコーナー刃及び第２のコーナー刃に、第３のホーニングが形成される請求項１から３のいずれか一項に記載の不等リードエンドミル。
請求項１に記載の不等リードエンドミルの製造方法であって、
シャープエッジの不等リードエンドミルを形成する工程と、
この不等リードエンドミルの全方位より研磨剤を吹き付ける工程であって、ただし、回転軸方向に、その他の方向より強めの研磨剤を吹き付けることにより前記第１のホーニング及び前記第２のホーニングを同時に形成する工程と、
を含む不等リードエンドミルの製造方法。