JPH08276311A - スパイラルエンドミルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被削面のコーナーをピン角に近い形状にする
ことができるとともに長時間安定した加工精度を得るこ
とが可能なスパイラルエンドミルおよびその製造方法を
提供する。 【構成】 正面戻し部６に、切刃部の外周部に沿って設
けられた丸ランド３ａと連続するように、丸ランド３ａ
ほ幅ｈと異なる幅Ｈを有する丸ランド３ｂを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スパイラルエンドミ
ルおよびその製造方法に関し、より特定的には、切刃部
に硬質焼結体が配置されるとともにその切刃部の先端部
にアキシャルレーキをより小さい角度にするための面取
り部を有する正面戻し部が設けられたスパイラルエンド
ミルおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超硬合金やハイスまたは、これら
の表面にセラミック物質をコーティングしたスパイラル
エンドミルが用いられてきた。しかし、これらは耐摩耗
性が十分でなく、長時間安定した加工精度を維持するこ
とは困難であった。特に底面と側面を同時に加工する段
加工の場合、コーナー部のＲがたとえば０．２ｍｍ以下
と規定された場合には、従来の工具材料では工具コーナ
ーＲ部の摩耗が激しく、その結果短寿命となっていた。
このため、耐摩耗性に優れた硬質焼結体を切刃としたス
パイラルエンドミルの使用が提案されている。

【０００３】スパイラルエンドミルの場合、ねじれ角を
大きく取るに従って切れ味は向上するが、先端部エッジ
のくさび角は小さくなり鋭くなってしまう。

【０００４】このため、従来の材料に比べて脆い硬質焼
結体を切刃としたスパイラルエンドミルのねじれ角を、
たとえば１５〜４５°と大きく取る場合には、先端エッ
ジの欠けが生じやすくなる。この場合の先端エッジの欠
けを防止する目的で、アキシャルレーキをたとえば０°
に近づけるなどより小さいねじれ角とするためのたとえ
ば幅０．１ｍｍ以上の面取り部を有する正面戻し部を設
けることが提案されている。この正面戻し部の幅と角度
については切削条件などにより設定する。

【０００５】ところが、正面戻し部を設けると、外周切
刃に丸ランドを形成していない場合、正面戻しを行った
部分は工具径が小さくなる。そのため、段加工を行った
ときに刃先の形状が被削面に転写されることになり、被
削面のコーナー部の形状は崩れ、コーナー部がピン角に
近い形状（図９に示すようなシャープな角度を有する形
状）を要求される用途においては不都合を生じる。な
お、丸ランドとは、エンドミルの外周逃げ面を加工する
際に外周逃げ面を切り刃エッジまで追込まず、切り刃エ
ッジと外周逃げ面との間に円筒研削面を残すが、この円
筒研削面のことをいう。

【０００６】上記のような不都合を防止するために、図
１１に示すように、正面戻し部６を覆うように丸ランド
３を設けることも考えられる。ここで、切刃となる高質
焼結体１は工具本体２の表面に接合されており、図１１
は外周逃げ面４側から見た概略図である。

【０００７】しかし、このような構造では、正面戻し部
６の幅をＷ、ねじれ角をδとすると、丸ランド３の幅ｈ
はＷｔａｎδｍｍ以上必要となる。このように正面戻し
部６を丸ランド３で覆うために丸ランド３の幅ｈを大き
くすると、丸ランド３と加工面との摩擦が大きくなり、
被削面の側面側にうねりなどが生じ、かえって良好な切
削性能が得られないという不都合が新たに生じる。

【０００８】その一方、外周切刃に設ける丸ランド３の
幅ｈはなるべく小さくするほうが切削抵抗が減少すると
いう点を考慮して、通常の方法で図１２に示すように正
面戻し部６の幅Ｗｔａｎδよりも小さい幅を有する丸ラ
ンド３を設けると、正面戻し部６で丸ランド３が幅Ｔだ
け切れてしまうという不都合が生じる。正面戻し部６に
丸ランド３が形成されないと、上記したように正面戻し
部６において工具径が小さくなり、その結果被削面のコ
ーナーをピン角に近い形状にするのは困難になる。

【０００９】また、被削面のコーナーをピン角に近い形
状にするために、正面戻し部を設けないようにすると、
上記したように先端エッジの欠損の心配が生じる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、耐摩耗性
に優れた硬質焼結体を切刃とし、かつねじれ角を大きく
取ったスパイラルエンドミルを用いて段加工を行なう場
合、被削面のコーナーをピン角に近い形状にし、かつ良
好な切削性能を得ることは困難であった。

【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、被削面のコーナーをピン角に近
い形状にすることができ、かつ良好な切削性能を得るこ
とが可能なスパイラルエンドミルおよびその製造方法を
提供することを目的とする。

【００１２】本願発明は次のような点に着目している。
すなわち、被削材の難削化および用途の高度化に伴って
ダイヤモンドやＣＢＮを主成分とする高硬度材料製のス
パイラルエンドミルが強く要求されるようになってき
た。特に、用途の高度化に伴い、図７および図８に示さ
れるようなわずかな段差も許されない工具精度が最近要
求されるようになってきた。特に、精度の要求される金
型や流体搬送器等においては、ごくわずかな上記のよう
な段差があっても製品の性能に著しい影響を与えること
が最近明らかになってきたため、これらの問題点を解決
するために本願発明を成すに至った。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１および２におけ
るスパイラルエンドミルは、切刃部に硬質焼結体が配置
されるとともに、切刃部の先端部にアキシャルレーキを
より小さい角度にするための面取り部を有する正面戻し
部が設けられたスパイラルエンドミルである。そしてそ
のスパイラルエンドミルは第１の丸ランド部と第２の丸
ランド部とを備えている。第１の丸ランド部は、切刃部
の正面戻し部以外の外周部に沿ってほぼ一定の第１の幅
を有するように設けられている。また、第２の丸ランド
部は、ほぼ一定の第２の幅を有しており、切刃部の正面
戻し部の外周部に第１の丸ランド部と連続するように設
けられているとともに、第２の丸ランド部と外周逃げ面
とで形成される線のねじれ角が第１の丸ランド部のねじ
れ角よりも小さくなるように形成されている。また、好
ましくは、正面戻し部の幅（Ｗ）は、０．０５ｍｍ以上
０．５ｍｍ以下の範囲内に設定するようにしてもよい。

【００１４】請求項３および４におけるスパイラルエン
ドミルの製造方法では、切刃部の外周に逃げ角の加工を
行う際に、切刃部の正面戻し部以外の外周部と正面戻し
部の外周部とでねじれ角を変化させることによって、正
面戻し部以外の外周部と正面戻し部の外周部とに形成さ
れる丸ランドの幅を変化させる工程を備える。また、好
ましくは、正面戻し部の幅（Ｗ）は、０．０５ｍｍ以上
０．５ｍｍ以下の範囲内になるように形成してもよい。

【００１５】

【作用】請求項１および２に係るスパイラルエンドミル
では、切刃部の正面戻し部の外周部に、正面戻し部以外
の外周部に沿って設けられた第１の丸ランド部と連続す
るように、それと外周逃げ面とで形成される線のねじれ
角が第１の丸ランド部のねじれ角よりも小さい第２の丸
ランド部が形成されるので、正面戻し部の工具径の減少
が防止される。これにより、被削面のコーナーがピン角
に近い形状に仕上がる。また、正面戻し部の幅（Ｗ）
を、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内に設定す
れば切削時の初期欠損の発生が防止されるとともに、切
削音が大きくなるという不都合も生じない。

【００１６】請求項３および４に係るスパイラルエンド
ミルの製造方法では、切刃部の外周に逃げ角の加工を行
なう際に、切刃部の正面戻し部以外の外周部と正面戻し
部の外周部とでねじれ角を変化させることによって正面
戻し部以外の外周部と正面戻し部の外周部とに形成され
る丸ランドの幅が変化されるので、容易に異なる幅を有
する、正面戻し部以外の外周部の丸ランド部と正面戻し
部の外周部の丸ランド部とが形成される。また、正面戻
し部の幅（Ｗ）を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範
囲内になるように形成すれば、被削面がより良好に仕上
げられる。

【００１７】

【実施例】図１は、硬質焼結体を切刃としたスパイラル
エンドミルの基本形状を示した側面図であり、図２はそ
の正面図である。図１および図２を参照して、工具本体
２の切刃部には高質焼結体１が接合されている。図１お
よび図２に示すスパイラルエンドミルの製造方法につい
ては本願発明者が既に特願平６−１５４４６９号におい
て提案している。

【００１８】硬質焼結体１を切刃としたスパイラルエン
ドミルのねじれ角δ（図１１参照）を大きく取る（たと
えば１５〜４５°）と、図３に示すように最先端くさび
角θが小さくなり、エッジ角度が鋭くなる。このため、
従来では、硬質焼結体１を切刃とする場合、図４に示す
ように最先端エッジの欠けを防止する目的で最先端部に
アキシャルレーキをたとえば０°または０°に近づける
ために面取りを施した正面戻し部６が設けられる。しか
しこのような正面戻し部６を設けると、その正面戻し部
６において工具径が減少し、上述したように被削面のコ
ーナーをピン角に近い形状にすることができないという
不都合が生じる。このような不都合を解決するため、本
発明では、図５に示すように、硬質焼結体１からなる切
刃の外周部に設けた丸ランド３ａと連続するように、正
面戻し部６に、外周部に設けた丸ランド３ａの幅ｈより
も大きい幅Ｈを有する丸ランド３ｂを設ける。このよう
に外周部に設けた丸ランド３ａの幅ｈの幅を正面戻し部
６において幅Ｈに変化させた丸ランド３ｂを設けること
によって、切刃全域に丸ランド３ａおよび３ｂが残るよ
うに構成する。

【００１９】この図５に示す本発明の丸ランド３ａおよ
び３ｂを設ける方法としては、通常５〜３０°の角度を
有する外周逃げ角β（図２参照）のリード加工を行なう
際、ねじれ角を図５の正面戻し部６（Ａ部）から外周切
刃部（Ｂ部）にかけて変化させることにより可能とな
る。つまり、Ａ部は正面戻しアキシャルレーキ角と同角
またはそれに近い角度のねじれ角でリード加工を行な
い、Ｂ部は通常のスパイラルエンドミル同様切刃エッジ
に沿ったねじれ角でリード加工を行なう。また、丸ラン
ド３ａの幅ｈは、０．１５ｍｍ以下０．０１ｍｍ以上に
するのが好ましい。その理由は、０．１５ｍｍを越える
と切削抵抗が高くなり、かつ切削面のうねりが生じ、工
具を製作する上で大変困難になるので実際的でないから
である。より好ましくは、切削抵抗を下げる意味で丸ラ
ンド３ａの幅ｈを０．１ｍｍ以下にするのがよい。な
お、本発明の丸ランド３ａおよび３ｂの形状として、上
記した図５（ａ）および（ｂ）に示したものの他、図１
４（ａ）および（ｂ）に示すようなものも考えられる。

【００２０】次に、図３、図４、図５（ａ）および
（ｂ）、図１１および図１２に示した工具を用いて図６
に示すような実際の切削加工を行なった場合のテスト結
果について以下に示す。まず、図３〜図５、図１１およ
び図１２の工具の形状を説明する。

【００２１】図３に示した比較例の工具では先端部に正
面戻し部を設けずに、外周切刃はシャープエッジにす
る。ここで、シャープエッジとは、加工時に正面戻し部
を残さずに逃げ面を切刃エッジまで追込み、切り上げた
形状の切刃エッジをいう。

【００２２】図４に示した比較例の工具では、先端部に
正面戻し部６を幅Ｗ＝０．２ｍｍ分だけ設けるととも
に、外周切刃はシャープエッジに形成する。

【００２３】図５（ａ）に示した本発明の一の実施例の
工具では、先端部に正面戻し部６を幅Ｗ＝０．２ｍｍ分
だけ設けるとともに、外周切刃部に幅ｈ＝０．０２ｍｍ
を有する丸ランド３ａと正面戻し部６の外周部に幅Ｈ＝
０．１ｍｍを有する丸ランド３ｂを設けた。

【００２４】図５（ｂ）に示した本発明の他の実施例の
工具では、先端部に正面戻し部６を幅Ｗ＝０．２ｍｍ分
だけ設けるとともに、外周切刃部および正面戻し部の外
周切刃部に幅ｈ＝Ｈ＝０．０２ｍｍを有する丸ランド３
ａおよび３ｂをそれぞれ設けた。

【００２５】図１１に示した比較例の工具では、先端部
に正面戻し部６を幅Ｗ＝０．２ｍｍ分だけ設けるととも
に、外周切刃部に幅ｈ＝０．３ｍｍの丸ランド３を設け
た。すなわち、丸ランド３の幅ｈを大きくすることによ
り、正面戻し部６を丸ランド３で覆うようにして工具径
の減少を抑制するようにした。

【００２６】図１２に示した比較例の工具では、先端部
に正面戻し部６を幅Ｗ＝０．２ｍｍ分だけ設けるととも
に、外周切刃部に幅ｈ＝０．０２ｍｍの丸ランド３を設
けた。ただし、従来の加工法のため正面戻し部６で丸ラ
ンド３が切れてしまっている。

【００２７】上記のような本発明による実施例の工具と
４つの比較例の工具を作製した後、以下の条件下で図６
に示すような切削を行なった。

【００２８】（例１）切刃が焼結ダイヤモンドよりなる
とともに工具径が８ｍｍ、切刃ねじれ角が３０°である
４枚刃スパイラルエンドミルを用いてＳｉ含有１０ｗｔ
％のアルミ合金の切削を行なった。加工条件は以下のと
おりである。すなわち、回転数：Ｎ＝２００００ｒｐ
ｍ、送り：Ｆ＝１０００ｍｍ／ｍｉｎ、半径方向切込
み：Ｒｄ＝０．０５ｍｍ、軸方向切込み：Ａｄ＝０．０
５ｍｍ、壁高さ１５ｍｍ、水溶性切削域による湿式切削
上記の条件で切削を行なった結果を以下に述べる。

【００２９】まず図３に示した比較例の工具では、切削
距離が１〜２ｍで切刃先端部に欠損が発生した。

【００３０】また、図１１に示した比較例の工具につい
ては、側面真直度およびうねりが大きく初期段階で使用
不可となった。

【００３１】図４および図１２に示した比較例の工具お
よび図５（ａ），（ｂ）に示した実施例の工具では、切
削距離が１０００ｍ加工後においても刃先に欠損は見ら
れず、側面真直度およびうねりについても良好な結果を
示した。しかし、図４および図１２に示した比較例の工
具では、図７および図８に示すように、アルミ合金被削
材５のコーナー部に図４の工具では正面戻し幅Ｗだけ、
図１２の工具では正面戻しにより丸ランド３が切れた幅
Ｔだけ工具径の減少により、図８に示す段差ｗが生じ
た。その一方、図５（ａ）および（ｂ）に示した実施例
の工具では、図９および図１０に示すように、コーナー
部で直角形状すなわちピン各に近い形状を得ることがで
きた。１０００ｍ加工後においてもコーナー部のＲは
０．０３Ｒ初期からほとんど変化しなかった。

【００３２】（例２）次に、丸ランド幅ｈの違いによる
切削性の評価を行なった結果を示す。図５に示した実施
例の工具を使用して、丸ランド３ａの幅ｈのみを、：
０．０５ｍｍ、：０．１ｍｍ、：０．１５ｍｍ、
：０．２ｍｍと４種類に変化させた工具で加工した場
合の切削状態および側面加工精度について評価を行なっ
た。被削材としてＳｉ含有５ｗｔ％のアルミ合金を用
い、その他の条件は上記した例１のテストと同様であ
る。その評価結果を以下の表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】上記表１を参照して、丸ランド３ａの幅ｈ
については０．１ｍｍ以下であれば安定した切削を得る
ことができることがわかる。ただし、側面加工精度がそ
れほど要求されない場合については最大０．１５ｍｍで
も可能である。

【００３５】（例３）次に、図５（ａ）に示した工具を
用いて、丸ランド３ｂの幅Ｈおよび正面戻し部６の幅Ｗ
についての検討を行なった。図５（ａ）に示した工具の
丸ランド３ｂの幅Ｈおよび正面戻し部６の幅Ｗを下記の
ように変化させた工具でＳｉ含有２０ｗｔ％のアルミ合
金を用いて加工した場合の切削状態および仕上げ面状態
について評価を行なった。その他の条件は上記した（例
１）の場合と同様である。

【００３６】丸ランド３ｂの幅Ｈは、０．０２ｍｍ、
０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍに変化さ
せ、正面戻し部６の幅Ｗは、０．０３ｍｍ、０．０
５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、
０．５ｍｍに変化させた。

【００３７】上記をパラメータとして切削テストを実施
した結果を図１３に示す。図１３を参照して、丸ランド
３ｂの幅Ｈについては、０．３ｍｍ以下であれば切削可
能であり、Ｈが小さい程切削抵抗が小さく良好であるこ
とがわかる。この点を考慮すると、丸ランド３ｂの幅Ｈ
については、０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲に
設定するのが望ましいといえる。すなわち、０．３ｍｍ
を越えるとびびりが発生し、切削音が大きくなるととも
に丸ランド３ｂに溶着が起こり被削面の状態が悪くな
る。また、０．０１ｍｍ未満の場合には工具の製造技術
上コントロールが困難になるので実際的でない。したが
って、丸ランド３ｂの幅Ｈは０．０１ｍｍ以上０．３ｍ
ｍ以下にするのが好ましい。

【００３８】また、正面戻し部６の幅Ｗについては、図
１３に示すように、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で
切削可能であり、好ましくは０．４ｍｍ以下である方が
よい。また、安定切削が得られれば刃先強度を考慮して
大きくとるのがよく、通常はＷ＝０．１ｍｍ以上とるの
が好ましい。上記の点を考慮して、正面戻し部６の幅Ｗ
については、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内
に設定するのが好ましい。０．０５ｍｍ未満では切削時
の初期欠損が発生しやすくなり、また、０．５ｍｍを越
えると切削音が大きくなるという欠点があるからであ
る。本願のようなスパイラルエンドミルにおいては０．
１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の範囲に設定するのがさらに
望ましい。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、請求項１および２に記載
のスパイラルエンドミルによれば、切刃先端部に正面戻
しを設けたとしても、外周部から正面戻し部にかけての
切刃全域に第１および第２の丸ランドを設けることによ
り、被削面のコーナーをピン角に近い形状に仕上げるこ
とができる。また、耐摩耗性に優れた硬質焼結体を切刃
として使用しているため、従来の超硬またはハイスから
なるエンドミルに比べて長時間安定してコーナー部の形
状精度を確保することができ、その結果生産ラインに使
用される場合にツール交換の回数を少なくすることがで
きるので生産効率を高めることができる。

【００４０】請求項３および４に記載のスパイラルエン
ドミルの製造方法によれば、切刃部の外周に逃げ角の加
工を行なう際に正面戻し部以外の外周部と正面戻し部の
外周部とでねじれ角を変化させることによって正面戻し
部以外の外周部と正面戻し部の外周部すなわち切刃全域
に丸ランドを設けることができ、その結果、被削面のコ
ーナーをピン角に近い形状にすることが可能なスパイラ
ルエンドミルを容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】硬質焼結体を切刃としたスパイラルエンドミル
の基本形状を示した側面図である。

【図２】図１に示したスパイラルエンドミルの正面図で
ある。

【図３】正面戻しを設けていないとともに外周切刃がシ
ャープエッジに形成された比較例の刃型モデルを示した
概略図である。

【図４】正面戻しを設けているが丸ランドを設けていな
い比較例の刃型モデルを示した概略図である。

【図５】正面戻しを設けかつ切刃の外周部および正面戻
し部に丸ランドを設けた本発明の実施例による刃型モデ
ルを示した概略図である。

【図６】硬質焼結体を切刃としたスパイラルエンドミル
の切削工程を説明するための斜視図である。

【図７】図４および図１２に示した比較例の刃型モデル
によって切削された被削面の形状を示した断面図であ
る。

【図８】図７に示した被削面のコーナー部１００の部分
拡大図である。

【図９】図５に示した本発明の刃型モデルを用いて切削
した被削面の形状を示した断面図である。

【図１０】図９に示した被削面のコーナー部２００の部
分拡大図である。

【図１１】正面戻しを設けかつ丸ランドを残している
が、正面戻し部を覆うために丸ランド幅を大きく取った
比較例の刃型モデルを示した概略図である。

【図１２】正面戻しを設けかつ丸ランドを残している
が、丸ランド幅が一定のため正面戻し部で丸ランドが切
れてしまっている比較例の刃型モデルを示した概略図で
ある。

【図１３】例３で得られたスパイラルエンドミルの切削
性能を、縦軸をＨ，横軸をＷとして示した図である。

【図１４】本発明の別の実施例による刃型モデルを示し
た概略図である。

【符号の説明】

１：硬質焼結体 ２：工具本体 ３、３ａ、３ｂ：丸ランド ４：外周逃げ面 ５：アルミ合金被削材 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鴻野 雄一郎 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 安平 宣夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上田 修治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 油屋 清治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中谷 征司 大阪府堺市鳳北町２丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内 (72)発明者 川西 眞 大阪府堺市鳳北町２丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切刃部に硬質焼結体が配置されるととも
   に、前記切刃部の先端部に、アキシャルレーキをより小
   さい角度にするための面取り部を有する正面戻し部が設
   けられたスパイラルエンドミルであって、 前記切刃部の正面戻し部以外の外周部に沿って略一定の
   第１の幅を有するように設けられた第１の丸ランド部
   と、 前記切刃部の正面戻し部の外周部に前記第１の丸ランド
   部と連続するように設けられ、それと外周逃げ面とで形
   成される線のねじれ角が前記第１の丸ランド部のねじれ
   角よりも小さい、略一定の第２の幅を有する第２の丸ラ
   ンド部とを備えた、スパイラルエンドミル。
2. 【請求項２】 前記正面戻し部の幅（Ｗ）は、０．０５
   ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内に設定されている、請
   求項１に記載のスパイラルエンドミル。
3. 【請求項３】 切刃部に硬質焼結体が配置されるととも
   に、前記切刃部の先端部に、アキシャルレーキをより小
   さい角度にするための面取り部を有する正面戻し部が設
   けられたスパイラルエンドミルの製造方法であって、 前記切刃部の外周に逃げ角の加工を行う際に、前記切刃
   部の正面戻し部以外の外周部と、前記切刃部の正面戻し
   部の外周部とでねじれ角を変化させることによって、前
   記正面戻し部以外の外周部と前記正面戻し部の外周部と
   に形成される丸ランドの幅を変化させる工程を備える、
   スパイラルエンドミルの製造方法。
4. 【請求項４】 前記正面戻し部の幅（Ｗ）は、０．０５
   ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内になるように形成す
   る、請求項３に記載のスパイラルエンドミルの製造方
   法。