JP6844215B2

JP6844215B2 - ２枚刃ボールエンドミル

Info

Publication number: JP6844215B2
Application number: JP2016227167A
Authority: JP
Inventors: 洋平西
Original assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2036-11-22
Also published as: JP2018083245A

Description

本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に２枚の底刃が形成された２枚刃ボールエンドミルに関するものである。

このような２枚刃ボールエンドミルにおいては、例えば特許文献１に、金型等の高硬度材の加工用のものとして、工具本体の軸方向先端部側に、複数枚の切れ刃と回転方向に隣接する切れ刃間に形成されたギャッシュを有する切れ刃部を備え、この切れ刃部が工具本体の軸方向に、ボール刃が形成されるボール刃部と、ボール刃に連続する外周刃が形成される外周刃部とに区分されたボールエンドミルであり、ボール刃部はボール刃の回転方向後方側に形成される二番面と、この二番面に回転方向後方側に連続して形成され、二番面と異なる面をなす三番面と、この三番面に回転方向後方側に連続して形成され、三番面と異なる面をなす四番面を持ち、外周刃部の各外周刃の回転方向後方側には互いに異なる面をなす複数の外周刃逃げ面が形成され、四番面は回転軸に関して外周側に向かって凸の曲面状に形成され、ギャッシュの外周刃部側にギャッシュに通じる外周溝が形成され、ギャッシュの溝底と外周溝の溝底は回転軸に対して異なる角度をなしているものが提案されている。

このような２枚刃ボールエンドミルでは、ボール刃部がボール刃の回転方向後方側に連続して形成される異なる逃げ面（二番面、三番面、四番面）を持ち、また外周刃部にも各外周刃の回転方向後方側に互いに異なる面をなす複数の外周刃逃げ面が形成されていて、これらボール刃部と外周刃部の外形をボールエンドミルの回転軸を中心とした回転体形状に近い立体形状に形成し易く、切れ刃部の剛性を高めることができる。

特開２０１５−１８２１９６号公報

ところで、この特許文献１に記載された２枚刃ボールエンドミルでは、上記ギャッシュが、エンドミル回転方向とは反対側に向けて順に連続する互いに異なる面であるギャッシュ壁面と、ギャッシュ底面と、ボール刃のすくい面とから構成されているが、エンドミル本体先端部のエンドミル回転中心側では、このうちギャッシュ底面とすくい面とがボール刃の内周端に交わっているだけである。このため、上記ボール刃の内周端近傍で生成される切屑が行き場を失って切屑詰まりを生じ易くなり、切削抵抗の増大を招いたり、例えば超硬合金のような硬質材料を加工する場合にはエンドミル本体先端部のエンドミル回転中心周辺で欠損を生じたりするおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、例えば上述のような硬質材料の加工を行う２枚刃ボールエンドミルにおいて、底刃（ボール刃）の内周端周辺における切屑排出性の向上を図ることにより、切屑詰まりによる切削抵抗の増大やエンドミル回転中心周辺でのエンドミル本体の欠損等を防ぐことが可能な２枚刃ボール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、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に一対のギャッシュが上記軸線に関して１８０°回転対称に形成され、これらのギャッシュのエンドミル回転方向を向くギャッシュ底面と、このギャッシュ底面からエンドミル回転方向とは反対側に延びる先端逃げ面との交差稜線部に、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有して上記エンドミル本体の先端側に凸となる凸半球面状をなす底刃がそれぞれ形成された２枚刃ボールエンドミルであって、上記ギャッシュは、上記ギャッシュ底面に交差してエンドミル回転方向に延びる第１のギャッシュ壁面と、この第１のギャッシュ壁面に交差してさらにエンドミル回転方向に延びる第２のギャッシュ壁面とを備え、一対の上記底刃は、上記エンドミル本体の先端部の外周側から内周側に向けて該エンドミル本体の先端部のエンドミル回転中心を越え、間隔をあけて互いに行き違うように延びて該底刃の内周端に達しており、上記第１、第２のギャッシュ壁面の交差稜線と、上記第２のギャッシュ壁面と上記先端逃げ面との交差稜線とは、上記底刃の内周端において交わるように形成されており、上記軸線方向先端側から見て、上記底刃と、この底刃の上記内周端において交わる上記第１、第２のギャッシュ壁面の交差稜線との交差角が、２０°〜５０°の範囲とされている。

このように構成された２枚刃ボールエンドミルにおいては、上記ギャッシュが、底刃のすくい面となるギャッシュ底面に交差してエンドミル回転方向に延びる第１のギャッシュ壁面と、第１のギャッシュ壁面に交差する第２のギャッシュ壁面とを備えており、この第２のギャッシュ壁面は第１のギャッシュ壁面からさらにエンドミル回転方向に延びているので、特許文献１に記載された２枚刃ボールエンドミルと同様に、エンドミル本体先端部の外形を、軸線を中心とした回転体形状に近い立体形状として高い剛性を確保することができる。

そして、この第２のギャッシュ壁面は、第１のギャッシュ壁面との交差稜線と上記先端逃げ面との交差稜線とが底刃の内周端において交わるように形成されており、すなわちこの底刃の内周端が、エンドミル本体の先端部におけるエンドミル回転中心周辺での第１、第２のギャッシュ壁面の開始点となる。このため、底刃の内周端の周辺において生成された切屑を、第１のギャッシュ壁面から第２のギャッシュ壁面を介して速やかに排出することができ、切屑排出性を向上させて切屑詰まりの発生を防止することが可能となるので、切削抵抗の増大やエンドミル回転中心周辺におけるエンドミル本体の欠損等を防ぐことができる。

また、上記第１のギャッシュ壁面と第２のギャッシュ壁面とを、上記軸線に直交する断面において凸曲するように交差させることにより、エンドミル本体の先端部の外形が、軸線を中心とした回転体形状に一層近い立体形状となるので、さらに剛性の向上を図ることができる。

さらに、上記第１のギャッシュ壁面と第２のギャッシュ壁面とを、上記底刃の内周端から離れるに従い漸次幅広となるように形成することにより、エンドミル本体の先端部内周から後端外周側に向けて切屑排出空間を大きくすることができ、一層の切屑排出性の向上を図ることができる。

なお、上記軸線方向先端側から見て、上記底刃と、この底刃の上記内周端において交わる上記第１、第２のギャッシュ壁面の交差稜線との交差角は、２０°〜５０°の範囲とされるのが望ましい。この交差角が上記範囲よりも小さいと、底刃の内周端側における上記切屑排出空間が小さくなって切屑排出性の向上を十分に図ることが困難となるおそれがあり、上記範囲よりも大きいとエンドミル本体先端部がギャッシュによって大きく切り欠かれて剛性不足を招くおそれがある。

また、上記エンドミル本体の少なくとも先端部の表面に、硬質皮膜、特にダイヤモンドコーティングを被覆することにより、超硬合金のような硬質材料の加工においてもエンドミル本体先端部の摩耗を抑えることができ、長期に亙って安定した加工が可能な一層長寿命の２枚刃ボールエンドミルを提供することができる。

以上説明したように、本発明によれば、エンドミル本体先端部の剛性を確保しつつ、底刃の内周端周辺における切屑排出性の向上を図って切屑詰まりの発生を防ぐことができ、切削抵抗の増大を抑えることができるとともに、エンドミル回転中心周辺におけるエンドミル本体の欠損等を防止することが可能となる。

本発明の一実施形態を示すエンドミル本体先端部を軸線方向先端側から見た拡大正面図である。図１に示す実施形態のエンドミル本体先端部の側面図である。図１に示す実施形態のエンドミル本体先端部を斜め先端側から見た斜視図である。図２におけるＺＺ拡大断面図である。

図１ないし図４は、本発明の２枚刃ボール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を中心とした多段の概略円柱状に形成され、その先端部（図２および図３において右側部分）は小径の切刃部２とされるとともに、この切刃部２よりも後端側（図２および図３において左側）は外径が漸次大きくなる首部３を介して図示されない大径円柱状のシャンク部とされる。このような２枚刃ボールエンドミルは、上記シャンク部が工作機械の主軸に取り付けられて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、軸線Ｏに交差する方向に送り出され、上記切刃部２により超硬金等の硬質材料の切削加工を行う。

エンドミル本体１先端部の上記切刃部２には、一対の凹溝状のギャッシュ４が、切刃部２先端の軸線Ｏ上に位置するエンドミル回転中心周辺から切刃部２の後端外周側に向けて延びるように軸線Ｏに関して１８０°回転対称に形成されている。これらのギャッシュ４は、エンドミル回転方向Ｔに向けて順に、エンドミル回転方向Ｔを向いて切刃部２の外周から内周側に延びるギャッシュ底面４ａと、このギャッシュ底面４ａの内周側に交差してエンドミル回転方向Ｔに延びる第１のギャッシュ壁面４ｂと、この第１のギャッシュ壁面４ｂに交差してさらにエンドミル回転方向Ｔに延びる第２のギャッシュ壁面４ｃとを備えている。

また、切刃部２の周方向において両ギャッシュ４の間には先端逃げ面５が形成されている。この先端逃げ面５も、本実施形態ではギャッシュ４からエンドミル回転方向Ｔとは反対側に向けて順に、ギャッシュ４のギャッシュ底面４ａに交差してエンドミル回転方向Ｔとは反対側に延びる第１の先端逃げ面５ａと、この第１の先端逃げ面５ａに鈍角に交差してエンドミル回転方向Ｔとは反対側に延びる第２の先端逃げ面５ｂと、この第２の先端逃げ面５ｂにさらに鈍角に交差してエンドミル回転方向Ｔとは反対側に延びる第３の先端逃げ面５ｃとを備えている。

さらに、ギャッシュ４のギャッシュ底面４ａと、このギャッシュ底面４ａの外周縁からエンドミル回転方向Ｔとは反対側に延びる先端逃げ面５の第１の先端逃げ面５ａとの交差稜線部には、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏ上に中心を有してエンドミル本体１の先端側に凸となる凸半球面状をなす底刃６がそれぞれ形成されている。ここで、一対のギャッシュ４のギャッシュ底面４ａの外周縁に形成される一対の底刃６は、図１に示すようにエンドミル本体１先端部の切刃部２の外周側から内周側に向けて切刃部２先端のエンドミル回転中心を越え、間隔をあけて互いに行き違うように延びて底刃６の内周端Ｓに達している。また、一対の底刃６の第１の先端逃げ面５ａ同士の交差稜線部には、エンドミル回転中心を通るチゼル７が形成される。

また、切刃部２において上記底刃６の回転軌跡が凸半球面状をなす部分よりも後端側の部分は軸線Ｏを中心とした概略円柱状に延びて上記首部３の先端に連なっており、ギャッシュ４はこの部分にも連続するとともに、こうして連続したギャッシュ４のギャッシュ底面４ａの外周縁からエンドミル回転方向Ｔとは反対側には、上記先端逃げ面５に連なる外周逃げ面８が形成されていて、この外周逃げ面８とギャッシュ底面４ａとの交差稜線部には、底刃６の外周端に連なる外周刃９が形成されている。

なお、底刃６と外周刃９は、底刃６の内周端Ｓから後端外周側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔとは反対側に捩れるように形成されている。また、図２および図３に示すようにギャッシュ４の第１のギャッシュ壁面４ｂは首部３にまで延びて切れ上がっており、こうしてギャッシュ４や先端逃げ面５、外周逃げ面８および底刃６、外周刃９が形成された少なくとも切刃部２および首部３の表面、望ましくはエンドミル本体１全体の表面には硬質皮膜、さらに望ましくはダイヤモンドコーティングが被覆されている。

そして、切刃部２先端のエンドミル回転中心周辺において、ギャッシュ４の第１、第２のギャッシュ壁面４ｂ、４ｃの交差稜線Ｌ１と、第２のギャッシュ壁面４ｃと先端逃げ面５との交差稜線Ｌ２とは、図１に示すように底刃６の内周端Ｓにおいて交わるように形成されている。ここで、同図１に示すように軸線Ｏ方向先端側から見て、底刃６と、この底刃６の内周端Ｓにおいて交わる第１、第２のギャッシュ壁面４ｂ、４ｃの交差稜線Ｌ１との交差角αは２０°〜５０°の範囲とされており、第２のギャッシュ壁面４ｃと先端逃げ面５（第１の先端逃げ面５ａ）との交差稜線Ｌ２と底刃６との交差角βは６０°〜１２０°の範囲とされている。

また、ギャッシュ４の第１のギャッシュ壁面４ｂと第２のギャッシュ壁面４ｃとは、図４に示すように軸線Ｏに直交する断面において鈍角に凸曲するように交差しているとともに、底刃６の内周端Ｓから離れるに従い周方向に漸次幅広となるように形成されている。さらに、第２のギャッシュ壁面４ｃは図１に示すように先端逃げ面５の第１ないし第３の先端逃げ面５ａ〜５ｃのすべてに交差するように形成されていて、交差稜線Ｌ２は底刃６の内周端Ｓから離れるに従いエンドミル回転方向Ｔとは反対側に向けて多段に曲折する折れ線状に形成されている。なお、第３の先端逃げ面５ｃは略平面状とされている。

このように構成された２枚刃ボールエンドミルにおいては、ギャッシュ４が、底刃６のすくい面となるギャッシュ底面４ａに交差してエンドミル回転方向Ｔに延びる第１のギャッシュ壁面４ｂと、この第１のギャッシュ壁面４ｂに交差してさらにエンドミル回転方向Ｔに延びる第２のギャッシュ壁面４ｃとを備えており、これによってエンドミル本体１先端部の切刃部２の外形を、軸線Ｏを中心とした回転体形状に近い立体形状とすることができる。

特に、本実施形態では、これら第１のギャッシュ壁面４ｂと第２のギャッシュ壁面４ｃとが軸線Ｏに直交する断面において凸曲するように交差させられているので、切刃部２の外形は軸線Ｏを中心とした回転体形状に一層近い立体形状となる。このため、底刃６や外周刃９のエンドミル回転方向Ｔとは反対側にエンドミル本体１の肉厚を十分に確保することができ、切刃部２の剛性の向上を図ることができる。

その一方で、上記構成の２枚刃ボールエンドミルでは、第１、第２のギャッシュ壁面４ｂ、４ｃの交差稜線Ｌ１と、第２のギャッシュ壁面４ｃと先端逃げ面５との交差稜線Ｌ２とが、底刃６の内周端Ｓにおいて交わるように形成されている。従って、この底刃６の内周端Ｓが、切刃部２先端におけるエンドミル回転中心周辺での第１、第２のギャッシュ壁面４ｂ、４ｃの開始点となる。

このため、上記底刃６の内周端Ｓ周辺において生成された切屑を、第１のギャッシュ壁面４ｂから第２のギャッシュ壁面４ｃを介して速やかに排出することができ、切屑排出性の向上を図って切屑詰まりの発生を防止することができる。従って、上記構成の２枚刃ボールエンドミルによれば、このような切屑詰まりに起因する切削抵抗の増大やエンドミル回転中心周辺におけるエンドミル本体１の欠損等を防ぐことができ、超硬合金のような硬質材料に対して長期に亙って安定した加工を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、これら第１のギャッシュ壁面４ｂと第２のギャッシュ壁面４ｃとが、上記底刃６の内周端Ｓから離れるに従い周方向に漸次幅広となるように形成されており、これによってギャッシュ４による切屑排出空間を、エンドミル回転中心周辺の切刃部２の先端部内周から後端外周側に向けて大きくすることができる。このため、一層の切屑排出性の向上を図ることができ、切屑詰まりによる切削抵抗の増大や欠損の発生をより確実に防止することが可能となる。

さらに、本実施形態では、軸線Ｏ方向先端側から見たときの底刃６と第１、第２のギャッシュ壁面４ｂ、４ｃの交差稜線Ｌ１との交差角αが２０°〜５０°の範囲とされており、これによっても切屑排出性を向上しつつ、切刃部２の剛性を確保することが可能となる。すなわち、この交差角αが上記範囲よりも小さいと、底刃６の内周端Ｓ側において切屑排出空間が小さくなって切屑排出性を十分に向上させることが困難となるおそれがあり、逆に交差角αが上記範囲よりも大きいと切刃部２がギャッシュ４によって大きく切り欠かれることになって剛性不足を招くおそれがある。

また、本実施形態では同様に、軸線Ｏ方向先端側から見たときの第２のギャッシュ壁面４ｃと先端逃げ面５（第１の先端逃げ面５ａ）との交差稜線Ｌ２と底刃６との交差角βが６０°〜１２０°の範囲とされているので、やはり切屑排出性を向上しつつ、切刃部２の剛性を確保することが可能となる。すなわち、この交差角βが上記範囲より小さい場合でも、底刃６の内周端Ｓ側の切屑排出空間が小さくなって切屑排出性を十分に向上させることが困難となるおそれがある一方、交差角βが上記範囲より大きくても切刃部２に剛性不足が生じるおそれがある。なお、交差角βは、より望ましくは６０°〜１２０°の範囲とされる。

さらにまた、本実施形態では、少なくともエンドミル本体１の先端部である切刃部２および首部３の表面に硬質皮膜、望ましくはダイヤモンドコーティングが被覆されている。このため、超硬合金のような硬質材料の加工においても、この切刃部２の摩耗を抑えることができるので、一層長期に亙って安定した加工が可能となる。

１エンドミル本体
２切刃部
３首部
４ギャッシュ
４ａギャッシュ底面
４ｂ第１のギャッシュ壁面
４ｃ第２のギャッシュ壁面
５先端逃げ面
５ａ第１の先端逃げ面
５ｂ第２の先端逃げ面
５ｃ第３の先端逃げ面
６底刃
７チゼル
８外周逃げ面
９外周刃
Ｏエンドミル本体１の軸線
Ｔエンドミル回転方向
Ｓ底刃６の内周端
Ｌ１第１、第２のギャッシュ壁面４ｂ、４ｃの交差稜線
Ｌ２第２のギャッシュ壁面４ｃと外周逃げ面５との交差稜線
α 軸線Ｏ方向先端側から見たときの底刃６と交差稜線Ｌ１との交差角
β 軸線Ｏ方向先端側から見たときの底刃６と交差稜線Ｌ２との交差角

Claims

軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に一対のギャッシュが上記軸線に関して１８０°回転対称に形成され、これらのギャッシュのエンドミル回転方向を向くギャッシュ底面と、このギャッシュ底面からエンドミル回転方向とは反対側に延びる先端逃げ面との交差稜線部に、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有して上記エンドミル本体の先端側に凸となる凸半球面状をなす底刃がそれぞれ形成された２枚刃ボールエンドミルであって、
上記ギャッシュは、上記ギャッシュ底面に交差してエンドミル回転方向に延びる第１のギャッシュ壁面と、この第１のギャッシュ壁面に交差してさらにエンドミル回転方向に延びる第２のギャッシュ壁面とを備え、
一対の上記底刃は、上記エンドミル本体の先端部の外周側から内周側に向けて該エンドミル本体の先端部のエンドミル回転中心を越え、間隔をあけて互いに行き違うように延びて該底刃の内周端に達しており、
上記第１、第２のギャッシュ壁面の交差稜線と、上記第２のギャッシュ壁面と上記先端逃げ面との交差稜線とは、上記底刃の内周端において交わるように形成されており、
上記軸線方向先端側から見て、上記底刃と、この底刃の上記内周端において交わる上記第１、第２のギャッシュ壁面の交差稜線との交差角が、２０°〜５０°の範囲とされていることを特徴とする２枚刃ボールエンドミル。
上記第１のギャッシュ壁面と第２のギャッシュ壁面とは、上記軸線に直交する断面において凸曲するように交差していることを特徴とする請求項１に記載の２枚刃ボールエンドミル。
上記第１のギャッシュ壁面と第２のギャッシュ壁面とは、上記底刃の内周端から離れるに従い漸次幅広となるように形成さ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２枚刃ボールエンドミル。
上記エンドミル本体の少なくとも先端部の表面には、硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の２枚刃ボールエンドミル。
上記硬質皮膜はダイヤモンドコーティングであることを特徴とする請求項４に記載の２枚刃ボールエンドミル。