JPH07204921A - エンドミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンドミルの剛性を高め、切り屑排出性を良
好にし、切削抵抗を軽減し、様々な切削加工において高
能率、高性能なエンドミルを提供する。 【構成】 工具軸直角断面における外周切れ刃のすくい
角が−２０゜を越え０゜以下であり、外周切れ刃のすく
い面の一部もしくは全刃長間に凸状の段差を有したこと
により、該切れ刃の刃先強度を維持しつつ、切れ味を良
好にし、様々な切削加工において、高性能でかつ高能率
な加工を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフライス盤やマシニング
センター等の工作機械に用いるエンドミルに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】外周切れ刃のすくい面に凸状の段差を有
するものとして、特開平５−９６４１７号に開示されて
いるエンドミルがあり、これには、外周切れ刃のすくい
面に刃径の５〜２０％に相当する幅でランドを設けたこ
とにより、切削抵抗を抑え切れ味を向上させたものであ
る。また、特開平１−３１０８０７号においては、ネガ
ランドを設けたエンドミルが記載されている。工具軸直
角断面における負角の外周切れ刃のすくい角が−７０゜
〜−２０゜の範囲であり、その実施例の一つとしてすく
い面に凸状の段差を有する例が記載されている。次に、
切削加工の高能率化が進み、エンドミルもこれに対応す
べく、芯厚を従来より大きく設定し、かつ外周切れ刃の
すくい角を負角にする等の工夫がなされており、おもに
側面の軽切削において高速・高送り切削が可能となり、
高能率切削を可能にし、焼入れ鋼のような高硬度材の切
削にも対応できるエンドミルがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、特開
平５−９６４１７号のエンドミルでは、通常のエンドミ
ルと同様に、工具剛性および刃先剛性が不足しているた
め、高能率切削ができないばかりでなく、振動、ビビリ
等によりチッピングを発生し、折損する場合もあり、安
定性に問題があった。また、特開平１−３１０８０７号
のエンドミルは、高硬度材の切削専用のために非常に大
きな負角のすくい角を有しており、切れ味に問題があ
り、切削抵抗が増大していた。さらに、特開平１−３１
０８０７号および従来の高能率切削用のエンドミルの効
果は切り込み量の少ない軽切削によって得られるもので
あり、溝切削を始めとする切り込み量が大きい切削や座
ぐり加工等においては、前者は切れ味の劣化および切削
抵抗の増大、後者はチップポケットが狭く、切り屑詰ま
りを発生し、切削が不可能であった。なお、通常のエン
ドミルの形状で芯厚をテーパー状に設けることにより、
工具剛性を得るという工夫がなされていたが、高能率切
削を行うには不十分であり、切り屑排出性にも問題があ
った。

【０００４】

【本発明の目的】本発明は以上の問題を解決するため
に、刃型形状を様々検討することにより、エンドミルの
剛性を高め、切り屑排出性を良好にし、切削抵抗を軽減
し、様々な切削加工において高能率、高性能なエンドミ
ルを提供しようとするものである。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、工具軸直角断面における外周切れ刃の
すくい角が−２０゜を越え０゜以下であり、外周切れ刃
のすくい面の一部もしくは全刃長間に凸状の段差を有し
たものである。ここで、該段差部は鈍角に尖っていて
も、丸みを帯びていても、平坦部を有していても良い。
また、該外周刃部の工具刃元部の芯厚が工具先端部の芯
厚より大きく設け、工具軸方向に対し、芯厚の変化率が
変化した部位をエンドギャッシュ部と切り上がり部を除
き、少なくとも一ヶ所以上有したものであり、工具先端
部の芯厚を工具刃径に対して７０％未満、工具刃元部付
近の芯厚を７０〜９０％の範囲に設定しても良い。

【０００６】さらに、該切れ刃のねじれ角を２０゜〜６
５゜の範囲とすることによって切れ味が向上し、かつ耐
欠損性を著しく向上させることができる。なおさら
に、、被膜としては、対クレーター摩耗に優れるＡｌ、
Ｓｉ、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属の炭化
物、窒化物、酸化物、硼化物、および炭化硼素、硬質窒
化硼素、硬質炭素さらにこれらの固溶体または混合体か
らなる群のうちから選ばれた１種または２種以上の硬質
物質を１層または２層以上の多層で０．２〜２０μｍの
厚みで被覆すれば、より一層の効果を得ることができ
る。

【０００７】

【作用】本願発明は、工具の剛性を向上させ、かつ切り
屑排出性に優れた構成とすることにより、溝切削や座ぐ
り加工を含む様々な切削加工をより高能率かつ安定した
ものとするものである。工具軸直角断面における外周切
れ刃のすくい角が−２０゜を越え０゜以下であり、外周
切れ刃のすくい面の一部もしくは全刃長間に凸状の段差
を有したことにより、該切れ刃の刃先強度を維持しつ
つ、切れ味が良好となり、高能率、高性能に様々な切削
加工ができるようになった。工具軸直角断面における外
周切れ刃のすくい角は、上記発明が解決しようとする問
題点においても記載した通り−２０゜以下では切れ味が
劣り、また０゜を越えると刃先強度が劣化するため、−
２０゜を越え０゜以下に設定した。

【０００８】また、負角のすくい角を有するエンドミル
は正角のものより切り屑が一般にカールしにくく、すく
い面と切り屑との接触量が大きく切削抵抗が増大する
が、外周切れ刃のすくい面の一部もしくは全刃長間に段
差を設けたことにより、該接触量が減少し、かつチップ
ポケットも大きくなり、切り屑の排出性および切れ味が
向上した。ここで、切削に直接関与する該段差部の工具
軸直角断面における角度差は１０’〜４０゜が望まし
く、工具軸直角断面における該刃先端から該段差までの
距離は工具刃径に対し０．０１〜０．１倍が望ましい。
また、該角度差および／または該距離は暫時変化しても
良い。

【０００９】また、工具軸方向に対し芯厚の変化率が変
化した部位を少なくとも一ヶ所以上有したことにより、
その部位で切り屑詰まりを緩和および／またはチップブ
レーカーの働きを有することになり、溝切削や座ぐり加
工のような切削が高能率かつ良好にできるようになっ
た。ここで、芯厚が順次変化する部位については、工具
軸方向に対し、変化量が滑らかな丸みを帯びていること
が望ましい。また、工具先端部から刃元部に向かって芯
厚がわずかに減少する部位を有しても本発明の範囲であ
り、性能的にも大差ないが、工具剛性面を考慮すれば、
減少する部位は有しないことが望ましい。

【００１０】一層の効果を得るため、工具先端部の芯厚
を工具刃径に対して７０％未満、工具刃元部付近の芯厚
を７０〜９０％の範囲に設定しても良い。芯厚が工具刃
径の７０％以上になると溝切削や座ぐり加工のような切
削においてチップポケットが狭いため、工具先端部付近
の芯厚を７０％以下に設定した。また、工具刃元部付近
の最大芯厚部の芯厚が７０％未満では、振動、ビビリ等
を生じ易くなり、また９０％を越えると、チップポケッ
トに十分なスペースが取れなくなるため７０〜９０％と
した。

【００１１】さらに、外周切れ刃のねじれ角を２０°〜
６５°としたのは、６５°を越えると同時干渉刃が増
え、２０°未満であれば、同時干渉刃長が長くなり、い
ずれも切削抵抗が増加し、切れ味が劣る傾向になるから
である。なお、硬質物質を被覆することにより上記との
相乗効果でより一層高能率、高性能になったのである。

【００１２】尚、ここで溝切削を始めとする切り込み量
が大きい切削、座ぐり加工等の切削だけでなく側面切削
のような軽切削および焼入れ鋼のような高硬度材の切削
も可能であることは言うまでもない。また、本発明品で
あるエンドミルは形状的には複雑であるため、特殊なエ
ンドミル製造法を用いても良いが、通常の刃溝加工用の
研削盤で追加工することにより該形状が精度良く得ら
れ、エンドミル製作上も容易である。

【００１３】

【実施例】図１〜図４は本発明の一実施例であり、材質
にＴｉＮコーティングを施した超微粒子超硬合金を用
い、工具刃径１０ｍｍ、４枚刃、右刃右ねじれ（ねじれ
角：５０゜）のエンドミルである。工具軸直角断面にお
ける外周切れ刃のすくい角を−１５゜、にげ角を１０゜
とし、工具先端部の芯厚を工具刃径の６０％、工具刃元
部の芯厚を工具刃径の８０％とし、工具刃長の中央部で
滑らかな曲線で刃溝を連続させたものであり、工具先端
部から工具刃長の約１／４および１／２の部位におい
て、芯厚の変化率を変化させたものである。なお、工具
先端部から工具刃長の１／２の部位の外周切れ刃のすく
い面には凸状の段差を有しており、工具先端部から工具
刃長の１／４の部位における工具軸直角断面における該
刃先端から該段差までの距離が工具刃径に対し０．０６
倍である０．６ｍｍであり、引き続き工具刃長の１／２
の位置まで暫時増加させたものである。また、該段差部
の工具軸直角断面における角度差を１゜としたものであ
る。

【００１４】表１に図１〜４に示す本発明品と従来品と
の切削性能比較を示す。なお、従来品は芯厚が工具刃径
の５５％、すくい角が０゜（従来品１）と芯厚が工具刃
径の８０％、すくい角が−２０゜（従来品２）のものを
用いた。ここで比較のため、各々において凸状の段差を
設け、上記以外の部分は同形状とした。切削試験は、被
削材にＳ５０Ｃ材の硬さがＨＲＣ２３のものを使用し、
送り速度１０００ｍｍ／ｍｉｎ、軸方向切り込み１０ｍ
ｍで溝切削を、切削長２ｍまで各５本行った結果であ
る。切削条件は送り速度および切削量が大きい高能率加
工条件である。

【００１５】

【表１】

【００１６】ここで、評価基準を欠損率として切れ刃の
チッピングまたは欠損した部分の切れ刃の長さを切削に
要した切れ刃の長さに対する百分率で示した値で表す。
また、切削性を示す値として機械の主軸負荷率を用い
た。本発明品の欠損率は切削長とともにわずかに増加す
るものもあるが、２ｍ切削時において１％に満たない値
であり、外周切れ刃の最大フランク摩耗幅も０．０５ｍ
ｍであり、継続切削が可能であった。また、主軸負荷率
も３０％以下で安定しており、良好な切削状態であっ
た。

【００１７】従来品１の欠損率は平均で１０％を超え、
大きく欠損した切れ刃が多く、切削中の振動、ビビリお
よび切削音が大きく２ｍ切削時において主軸負荷率が４
０％を越え折損するものもあり、もはや切削不可能な状
態であった。従来品２に関しては、切削初期においてす
でに主軸負荷率が６０％を越え、使用初期に折損した。
また、図５に本発明の他の実施例である芯厚が二段テー
パ状に変化させたものを示すが、上記と同条件で切削テ
ストを行い、上記本発明品と同様良好な結果が得られ
た。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明を適用することに
よりエンドミルの剛性を高め、切り屑排出性を良好に
し、切削抵抗を軽減し、様々な切削加工において高能
率、高性能に加工できるようになったのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示し、その側面図で
ある。

【図２】図２は図１の工具先端部付近の刃部軸直角断面
における断面図である。

【図３】図３は図１の工具刃元部付近の刃部軸直角断面
における断面図である。

【図４】図４は図２の外周切れ刃部の拡大図である。

【図５】図５は本発明の他の実施例を示し、その側面図
である

【符号の説明】

１ 外周切れ刃 ２ シャンク部 ３ エンドギャッシュ部 ４ 切り上がり部 ５ 刃溝 ６ 芯厚 ７ チップポケット ８ 凸状の段差部 θａ ねじれ角 θｂ すくい角 θｃ にげ角 α 段差部の角度差 ｔ 刃先端から段差部までの距離

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具本体の外周に切れ刃が形成されたエ
   ンドミルにおいて、工具軸直角断面における外周切れ刃
   のすくい角が−２０゜を越え０゜以下であり、外周切れ
   刃のすくい面の一部もしくは全刃長間に凸状の段差を有
   することを特徴とするエンドミル。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンドミルにおいて、該
   外周刃部の工具刃元部の芯厚が工具先端部の芯厚に比べ
   大きく設け、工具軸方向に対し芯厚の変化率が変化した
   部位をエンドギャッシュ部と切り上がり部を除き、少な
   くとも一ヶ所以上有したことを特徴とするエンドミル。
3. 【請求項３】 請求項２記載のエンドミルにおいて、工
   具先端部の芯厚を工具刃径に対して７０％未満、工具刃
   元部付近の芯厚を７０〜９０％の範囲に設定したことを
   特徴とするエンドミル。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３記載のエンドミルにお
   いて、該切れ刃のねじれ角を２０゜〜６５゜の範囲に設
   定したことを特徴とするエンドミル。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４記載のエンドミルにお
   いて、Ａｌ、Ｓｉ、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移
   金属の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物、および炭化硼
   素、硬質窒化硼素、硬質炭素さらにこれらの固溶体また
   は混合体からなる群のうちから選ばれた１種または２種
   以上の硬質物質を１層または２層以上の多層で０．２〜
   ２０μｍの厚みで被覆したことを特徴とするエンドミ
   ル。