JPH07246508A

JPH07246508A - 高硬度材料加工用エンドミル

Info

Publication number: JPH07246508A
Application number: JP4008894A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tamai; 秀樹玉井; Masahiko Fukui; 雅彦福井; Taichi Aoki; 太一青木; Takeo Komine; 武夫小峰; Tetsuya Sasakura; 徹也笹倉
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】焼入れ後の金型の様な高硬度材料を、高切削
速度および大切込みの切削条件で切削しても、チッピン
グ等の損傷の発生を極力低減することができ、優れた工
具寿命を達成することのできるエンドミルの構成を提供
する。【構成】外周刃、底刃、並びにこれらの連続部にＲ刃
を有する高硬度材料加工用エンドミルにおいて、前記底
刃のすくい面とＲ刃の逃げ面をいずれも曲面で形成し、
且つ前記底刃のすくい面となる曲面はエンドミルの回転
方向に対して凸状となる様に形成すると共に、Ｒ刃の逃
げ面となる曲面もエンドミル本体に対して凸状となる様
に形成し、更に前記２つの凸状曲面の交線を切刃とした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼入れ後の金型の様な
高硬度材料を切削加工するために用いられるエンドミル
に関し、特に上記の様な高硬度材料を切削加工してもチ
ッピング等の損傷の発生を極力抑制することのできるエ
ンドミルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンドミルは、外周刃と底刃を有してお
り、従来から金型等の切削加工用として使用されてい
る。近年、金型加工の工程を短縮するという観点から、
焼入れ後の金型の切削加工の需要が増大している。即
ち、従来は焼入れ前に切削加工による荒加工を行ない、
焼入れ後に切削加工や放電加工、或は研削加工等によっ
て仕上げ加工を行なっていたが、焼き入れ後の切削加工
だけで金型の荒加工および仕上げ加工を行ない、工程お
よびリードタイムを短縮しようという傾向がある。しか
しながら、こうした工程の短縮化を達成する上での最大
の障害は、焼入れ後の高硬度材料を能率良く切削できる
エンドミルがないことであると言われており、このよう
な高性能のエンドミルの実現が望まれている。

【０００３】こうしたことから、上記の様な用途を想定
した各種のエンドミルが開発されている。例えば特開平
５−５７５１９号の「高硬度材切削用エンドミル」で
は、高剛性の高硬度材を切削するのに適したエンドミル
の切刃形状が提案されている。即ち、この技術では、図
３（側面図）および図４（図３の軸直角断面図）に示す
様に、エンドミルにおける、外周切刃の径方向のすくい
角α、外周二番角β、外周切刃１２の捩れ角θ等を適切
に規定するものである。尚図中、１１は切刃部、１２は
外周切刃、１３は心厚部、１４は底刃、１５は切刃コー
ナー、Ｄ₁ は切刃部１１の外径寸法、Ｄ₃ は心厚部１３
の外径寸法を夫々示す。

【０００４】しかしながらこの技術では、チッピング等
の損傷の最も発生しやすい底刃１４や切刃コーナー１５
の工夫がなされていないので、上記の様な高硬度材料
を、荒切削のような大切り込みで加工することができ
ず、金型の焼入れ後の荒加工を含む高能率な切削加工に
は適用できないという問題があった。また上記の様な金
型のほとんどは、複雑な３次元形状を有するものである
が、このような形状の加工に対する方策がなされていら
ず、実際の金型の切削加工には適用されにくいものであ
る。

【０００５】一方、特開平４−１５９０１０号には、高
硬度材料の切削時におけるチッピング等の損傷の発生を
抑制した底刃の形状が提案されている。即ち、この技術
では、図５（底面図）および図６（図５の右方から見た
側面図）に示される様に、平面で底刃屈曲部２７を形成
することにより、図５の底面図における外周刃２３と底
刃２５からなる切刃コーナーの切刃角を鈍角にして、切
刃の強度を向上させてチッピングを抑制するものであ
る。尚図中２１は工具本体、２２は螺旋溝、２２ａはす
くい面、２４は外周逃げ面、２６は直線部、２８はギャ
ッシュ、２９は工具先端逃げ面、φは捩れ角、Ｏは軸線
を夫々示す。

【０００６】しかしながらこのエンドミルでは、高硬度
材料の切削時におけるチッピング等の損傷は抑制される
ものの、底刃屈曲部２７全体で切削が開始されるので、
高硬度材料に対するエンドミルの「くいつき性」が悪く
なってチッピングの発生を完全に抑制することはできな
いという欠点がある。またエンドミルの外周刃２３は、
任意の捩れ角を持った捩れ刃であるのに対し、この底刃
屈曲部２７は直線で形成されているので、外周刃と滑ら
かに接続することはできず、底刃屈曲部２７で発生した
切屑が外周刃２７に滑らかに移行できなくなるので、荒
切削のような大切り込みで加工する場合では、切り屑を
滞留、圧着させてしまい、最悪の場合には折損等の致命
的な損傷が発生してしまい、エンドミルが使用できなく
なるという事態が生じる。また３次元形状の加工に対し
ては、エンドミル切刃コーナーにＲ刃を形成する必要が
あると言われるが（この点については後述する）、この
Ｒ刃を形成する場合については何ら考慮されていらず、
Ｒ刃付きエンドミルには基本的には適用できないという
欠点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】焼入れ後の金型の様な
高硬度材料を、荒切削のような大切り込みで加工する
と、くいつき時の衝撃によって、底刃にチッピングが発
生しやすくなる。図５，６に示した様な底刃屈曲部２７
を設ければ、仕上げ切削のように切る込み量が小さい場
合には、チッピングによる損傷は低減されるものの、底
刃屈曲部２７は全域で同時に切削が開始されるので、
「くいつき性」については不十分であり、荒切削のよう
な大切り込みで加工する場合にチッピングの発生を完全
に抑制することはできない。また荒切削のように大切り
込みで加工する場合には、切り屑の量が増えると共に、
切削熱によって切り屑が切刃に溶着しやすくなるので、
底刃屈曲部２７のような切刃の不連続部があると、切り
屑が滞留しやすくなり、切り屑の切刃への圧着や切り屑
排出不良が発生し、最悪の場合には折損等の様にエンド
ミルにとって致命的とも言える損傷が発生する。

【０００８】こうしたことから、底刃から外周刃に至る
切刃稜線は、折れや尖形状が少なく、滑らかな形状を有
し、底刃の切削開始点から外周刃に切り屑が滑らかに順
次移行する状態を実現すること、即ち切り屑が滑らかに
排出される為の切り屑排出溝が形成されていることが必
要である。

【０００９】一方金型の３次元形状の加工に対応するた
めには、底刃と外周刃の連続的にＲ刃を形成する必要が
あると言われている。即ち、底刃と外周刃だけのエンド
ミルでは、図７（摸式図）に示す様に、３次元形状の加
工において上下斜め方向へ加工を行なう場合には、階段
状の仕上げ面が形成されるので、送り量を極めて小さく
しないと理想的な仕上げ面粗度がえられないので、極め
て能率の悪い加工しかできない。これに対し、Ｒ刃が形
成されることによって、図８に示す様に、送り量をそれ
ほど大きくしなくても、理想的な仕上げ面粗度が得られ
るのである。

【００１０】以上のことから、高硬度材料の切削加工工
程を短縮化するためには、底部と外周部の連続部にＲ刃
を形成したエンドミルで、しかも切削開始点から切り屑
が滑らかに外周刃へ順次移行するような切る刃を有する
ことが必要である。

【００１１】本発明はこうした事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、焼入れ後の金型の様な高硬
度材料を、高切削速度および大切込みの切削条件で切削
しても、チッピング等の損傷の発生を極力低減すること
ができ、優れた工具寿命を達成することのできるエンド
ミルの構成を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明のエンドミルとは、外周刃、底刃、並びにこれらの
連続部にＲ刃を有する高硬度材料加工用エンドミルにお
いて、前記底刃のすくい面とＲ刃の逃げ面をいずれも曲
面で形成し、且つ前記底刃のすくい面となる曲面はエン
ドミルの回転方向に対して凸状に形成すると共に、Ｒ刃
の逃げ面となる曲面もエンドミル本体に対して凸状とな
る様に形成し、更に前記２つの凸状曲面の交線を切刃と
したものである点に要旨を有するものである。

【００１３】

【作用】本発明のエンドミルによれば、Ｒ刃を形成する
ことによって、３次元形状の加工においても送り量をそ
れほど小さくせずとも加工することができるという利点
がある。また底刃のすくい面およびＲ刃の逃げ面を曲面
で形成することによって、図９に示す様に、底刃または
Ｒ刃上の切削開始点より切り屑が滑らかに外周刃へ移行
できる切刃稜線を形成することができる。即ち、切削開
始時より切り屑の流出方向が滑らかに移行するものであ
り、荒切削のような大切込みで加工する場合において
も、切り屑は滞留することなく、排出される。更に、従
来の底刃円屈曲部とは異なり、切削開始点から外周刃に
順次切り屑が進行するので、「くいつき性」に優れ、切
削状態が安定したものとなるため、チッピング等の損傷
なども抑制することができる。これに対し、図１０に示
す様に、底刃すくい面が曲面であってもエンドミルの回
転方向に凹状になる場合や曲面ではなく平面である場合
は、Ｒ刃切刃稜線が外周刃近傍で大きく突出する切刃稜
線となるので、切り屑が外周刃に滑らかに移行すること
ができないのである。

【００１４】即ち、底刃近傍あるいはＲ刃から開始され
た切削は、順にＲ刃、外周刃へと進行する。各切刃被削
材に接触し、切削が開始された直後の切屑は、切刃に対
し垂直に近い方向で流出されるが、図１０に示す様にＲ
刃と外周刃が不連続で、Ｒ刃切刃稜線が外周刃近傍で大
きく突出する場合では、外周刃近傍のＲ刃の切屑流出方
向と外周刃の切屑流出方向が大きく異なることになる。
このため、切削がＲ刃から外周刃に滑らかに移行できな
いために、切屑がＲ刃と外周刃の交点で分断され、分断
されたＲ刃より流出された切屑が外周刃側へ流出するこ
とができずに滞留し、底刃すくい面に溶着する可能性が
多くなる。

【００１５】本発明のエンドミルにおいて、底刃のすく
い面を曲面で形成するときの曲率の大きさ、Ｒ刃の逃げ
面を曲面で形成するときの曲率の大きさ等は、被削材の
硬さ、工作機械の大きさ、送り量および許容面粗度によ
り最適なものを設定することができる。またこれらの曲
面は、例えば円柱状，円錐状，球状等の外面をなす曲面
のいずれをも採用することができる。

【００１６】本発明のエンドミルにおいて、底刃のすく
い面と外周刃のすくい面を連続した曲面とするような構
成を採用することも有効であり、このような構成を採用
することによって、切り屑の排出性を更に向上し、より
切り込みを大きくして加工することができるという効果
が発揮される。

【００１７】本発明のエンドミルは、その形状面で特徴
を有するものであり、その材質面については特に限定さ
れるものではないが、本発明のエンドミルが焼入れ後の
金型等の高硬度材料の切削加工を想定してなされたもの
であるので、その材質は工具摩耗を低減するという観点
から、エンドミル本体は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金である
ことが好ましく、また切刃部はＴｉＮ，ＴｉＣＮ，Ｔｉ
Ｃ，ＴｉＡｌＮ等の硬質物質で被覆されていることが好
ましい。また上記ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金には、必要によ
ってＴｉＣやＴａＣ等を含有させても良いのは勿論であ
る。

【００１８】尚本発明のエンドミルは、焼入れ後の金型
の切削を主に想定してなされたものであるが、本発明の
エンドミルが有効に適用できるのは、上記の様な金型に
限らず、例えば焼入れ処理後機械加工が必要な自動車部
品，機械部品等の高硬度材料等も挙げられる。

【００１９】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明のエンドミルの先端部の構成
例を示す概略説明図であり、図２はエンドミルの底刃側
から（図１の下方側から）見た概略説明図である。図中
１は外周刃、２は底刃、３は底刃すくい面、４は底刃す
くい面、５はＲ刃逃げ面、６はＲ刃、７は外周刃すくい
面、８は外周刃逃げ面、９は底刃逃げ面、１０はＲ刃第
２逃げ面、Ｌ₁ はＲ切刃長さ（エンドミル軸方向）、Ｌ
₂ はＲ切刃長さ（エンドミル半径方向）を夫々示す。

【００２１】本発明のエンドミルは、図示するように、
底刃すくい面３およびＲ刃逃げ面５が曲面によって形成
され、底刃すくい面３の曲面はエンドミルの回転方向に
対して凸状に形成されると共に、Ｒ刃逃げ面５の曲面は
エンドミル本体に対して（即ち、半径方向外方に向かっ
て）凸状に形成される。また底刃すくい面３とＲ刃逃げ
面５の交線Ａが切刃とされる。尚この構成においては、
Ｒ刃第２逃げ面１０も、エンドミル本体に対して凸状の
曲面に形成されている。

【００２２】本発明者らは、上記の様な形状を有するエ
ンドミルを用いて、切削試験を行ない、工具寿命を調査
した。このとき下記表１に示すように、従来品にＲ切刃
を形成したもの（No. ２）、およびＲ切刃を設ける代わ
りに底刃屈曲部を設けたもの（No. ３）についても同様
の切削試験を行なった。これらのエンドミルにおける特
にＲ刃に関連する部分の諸元を、下記表１に示すと共
に、他の共通する諸元および切削条件を下記に示す。

【００２３】（各エンドミルに共通する諸元）直径：１０ｍｍねじれ角：４５° 心厚：８．５ｍｍ（外径寸法）刃数：６枚外周２番角：６° 底刃２番角：６° 外周すくい角：−１３° 材質：超微粒子超硬合金＋ＴｉＡｌＮコーティ
ング（切削条件）回転数：４０００ｒｐｍ切削速度：１２５．７ｍ／ｍｉｎ送り：２４００ｍｍ／ｍｉｎ（０．１ｍｍ／
刃）切込み量：５ｍｍ（半径方向）、１ｍｍ（軸方向）被削材：ＳＫＨ１１（硬さ：ＨＲＣ６０）切削油：水溶性切削油その他：側面切削、ダウンカット

【００２４】

【表１】

【００２５】その結果を下記表２に示すが、この結果か
ら次のように考察できる。まず本発明の実施例のものは
（No. １）、焼き入れ鋼のような高硬度材料を、高切削
測度および大切込みの切削条件で切削しても、チッピン
グ等の損傷も発生することなく、すぐれた工具寿命を達
成しており、また切屑の排出性も良好であった。これに
対し、従来品にＲ切刃を形成しても、Ｒ切刃から滑らか
に外周切刃に接続するように切刃稜線を形成することが
できないので、切り屑の溶着が発生しやすく、切り屑排
出性を良好に維持することは困難である。またＲ切刃を
形成せずに底刃屈曲部を設けたものでは、焼き入れ鋼の
ような高硬度材料を、高切削測度および大切込みの切削
条件で切削すると、切削初期から底刃すくい面に切り屑
が溶着しやすく、またチッピングの発生を完全に防止す
ることは困難である。

【００２６】

【表２】

【００２７】尚上記実施例では、エンドミル本体が超硬
合金で構成されたソリッドエンドミルを想定した例を示
したけれども、エンドミルの先端部を着脱可能なスロー
アウェイチップとするような技術的応用も可能であり、
このような構成も本発明の技術的範囲に含まれるもので
ある。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
焼入れ後の金型のような高硬度材料を高切削速度および
大切込みの切削条件で切削しても、チッピング等の損傷
の発生することなく、すぐれた工具寿命を達成してお
り、また切屑の排出性も良好であるエンドミルが実現で
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンドミルの形状例を示す概略説明図
である。

【図２】図１に示したエンドミルの底刃側から見た概略
説明図である。

【図３】従来のエンドミルの一構成例を示す側面図であ
る。

【図４】図３に示したエンドミルの軸直角断面図であ
る。

【図５】従来のエンドミルの他の構成例を示す底面図で
ある。

【図６】図５の右方から見た側面図である。

【図７】Ｒ刃を形成していないエンドミルによって３次
元加工をするときの説明図である。

【図８】Ｒ刃を形成したエンドミルによって３次元加工
をするときの説明図である。

【図９】本発明のエンドミルを用いたときの切り屑の流
れを説明するための図である。

【図１０】従来のエンドミルを用いたときの切り屑の流
れを説明するための図である。

【符号の説明】

１外周刃２底刃３底刃すくい面４底刃すくい面５Ｒ刃逃げ面６Ｒ刃７外周刃すくい面８外周刃逃げ面９底刃逃げ面１０Ｒ刃第２逃げ面１１Ｒ切刃長さ（エンドミル半径方向）１２Ｒ切刃長さ（エンドミル軸方向）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小峰武夫兵庫県明石市魚住町金ケ崎西大池179番１株式会社神戸製鋼所明石工場内 (72)発明者笹倉徹也兵庫県明石市魚住町金ケ崎西大池179番１株式会社神戸製鋼所明石工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周刃、底刃、並びにこれらの連続部に
Ｒ刃を有する高硬度材料加工用エンドミルにおいて、前
記底刃のすくい面とＲ刃の逃げ面をいずれも曲面で形成
し、且つ前記底刃のすくい面となる曲面はエンドミルの
回転方向に対して凸状に形成すると共に、Ｒ刃の逃げ面
となる曲面もエンドミル本体に対して凸状となる様に形
成し、更に前記２つの凸状曲面の交線を切刃としたもの
であることを特徴とする高硬度材料加工用エンドミル。
【請求項２】底刃のすくい面と外周刃のすくい面を連
続した曲面としたものである請求項１に記載の高硬度金
型加工用エンドミル。
【請求項３】エンドミル本体が、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合
金である請求項１または２に記載の高硬度材料加工用エ
ンドミル。
【請求項４】少なくとも切刃部が、ＴｉＮ，ＴｉＣ
Ｎ，ＴｉＣおよびＴｉＡｌＮよりなる群から選ばれる１
種以上の硬質物質によって被覆されたものである請求項
１〜３のいずれかに記載の高硬度材料加工用エンドミ
ル。