JPH106123A - ワークの切削方法及びそれに使用するエンドミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汎用のスピンドルに装備したエンドミルによ
るワークの切削方法において、冷却クーラント液の加工
ポイントへの供給が簡単に行なえ、工具の長寿命化を図
ることを課題とする。 【解決手段】 エンドミル３０先端に冷却クーラント液
を通す中心孔３１を設け、更にこの中心孔３１と連通
し、刃面に開口する噴射孔３２を設けることにより、ス
ピンドル３０の中心軸に沿う正面側にクーラントノズル
４１の噴射口を合わせ、クーラントノズル４１から冷却
クーラント液をエンドミル３０の中心孔３１に侵入させ
た後、噴射孔３２を通じて加工ポイントに有効に冷却ク
ーラント液を供給して、温度の安定化、切屑の効率的な
排出を促し、エンドミルの長寿命化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワークの切削方
法及びそれに使用するエンドミルに係り、特に、エンド
ミルの先端から冷却クーラント液を供給するクーラント
スルー方式のエンドミルを使用することにより、加工ポ
イントでの切削条件の改善を図り、かつ、消耗工具の長
寿命化を可能にしたワークの切削方法及びそれに使用す
るエンドミルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークの切削加工に使用されるエ
ンドミルは、エンドミルの材質，刃面形状，刃具硬度，
表面コーティング等を改善することにより、工具の加工
寿命を延ばしているのが実情である。

【０００３】また、通常、ワークをエンドミルにより切
削加工するには、図１０，図１１に示すように、スピン
ドル１の先端にエンドミル２が装着され、ワークＷの切
削加工時、エンドミル２の正面側に複数のクーラントノ
ズル３が設置されており、このクーラントノズル３から
加工点及びワークＷにそれぞれ冷却クーラント液を噴射
させて、エンドミル２やワークＷの温度上昇を抑え、加
工時の潤滑性並びに刃面の摩耗を抑えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ワークＷの切削方法においては、複数のクーラントノズ
ル３を通じてエンドミル２及びワークＷに冷却クーラン
ト液を噴射させているが、加工ポイントに冷却クーラン
ト液を供給するのは難しく、エンドミル２やワークＷの
温度上昇を抑える機能、及び加工時の潤滑性を高めかつ
刃面の摩耗を抑える機能を十分果たすものとはいえず、
総合的に従来の冷却方式を使用したワークの切削方法に
おいては工具寿命をそれほど延ばすものとはいえないと
いう欠点があった。

【０００５】更に、従来の冷却方式を使用した切削方法
においては、エンドミル２の正面左右側からそれぞれワ
ークＷ及びエンドミル２に対してそれぞれのクーラント
ノズル３を通じて冷却クーラント液を噴射しており、複
数のクーラントノズル３から噴射ポイントを相違させ
て、冷却クーラント液を噴射させるため、面倒な作業を
強いられるという欠点があった。

【０００６】また、エンドミル内部に冷却クーラント液
を通す構成のものも採用されており、例えば、図１２に
示すように、専用のスピンドル４には、後端側から冷却
クーラント液を供給するための通路が形成されており、
専用のエンドミル５には、この通路４ａと連通する通路
５ａが形成されている。

【０００７】しかし、上記構成においては、専用スピン
ドル４に専用エンドミル５を装着する必要があり、装置
構成が複雑となり、設備費が高騰化するという欠点があ
る。

【０００８】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、汎用のスピンドルを使用し、独自の冷却方
式を採用することにより、ワークの切削加工時、優れた
冷却，潤滑機能が得られ、エンドミルの長寿命化を可能
にしたワークの切削方法及びそれに使用するエンドミル
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ワーク固定治具に取り付けられたワーク
に対して、スピンドル先端に装着したエンドミルにより
切削加工するワークの切削方法において、前記エンドミ
ルは、先端に冷却クーラント液を通す中心孔が開設さ
れ、更にこの中心孔と連通する刃面に開けた噴射孔が形
成され、ワークの切削加工時、エンドミルの中心軸に合
わせてエンドミル正面側に設置したクーラントノズルか
らエンドミル先端部分に冷却クーラント液を噴射し、エ
ンドミルの中心孔，噴射孔を通じてエンドミルの刃面及
び加工ポイントに冷却クーラント液を供給することを特
徴とする。

【００１０】ここで、切削対象であるワークは、マシニ
ングセンター等の主軸コラムに装着されたワーク固定治
具に固定され、Ｘテーブル上にエンドミルを装着したス
ピンドル並びにクーラント装置が設置され、クーラント
装置はエンドミルの正面側に位置しており、クーラント
装置のクーラントノズルはエンドミルの中心軸に一致す
るように位置決めされている。

【００１１】そして、本発明方法に使用するエンドミル
は、規格品である超硬エンドミルの先端に冷却クーラン
ト液を通す中心孔を設け、更にこの中心孔と連通して刃
面方向に向く噴射孔が設けられており、この噴射孔は、
刃面の逃げ面あるいはすくい面のどちらか一方あるいは
逃げ面，すくい面の双方に設けられていてもよい。

【００１２】例えば、刃径φ１６のエンドミルには、φ
５の中心孔，φ１の噴射孔が好適である。

【００１３】更に、中心孔の長手方向に沿って複数箇所
に噴射孔が設けられていてもよい。

【００１４】そして、このようにクーラントスルー構造
を持つエンドミルを使用してワークを切削加工するに
は、ワークの切削加工時、エンドミルの正面側で、エン
ドミルの中心軸と一致し、所望間隔（例えば３０ｍｍ前
後）離した箇所に設置したクーラントノズルから７０ｋ
ｇ／ｃｍ² の高圧で冷却クーラント液をエンドミルの中
心孔を狙って噴射する。

【００１５】以上の構成から明らかなように、ワークの
切削加工時、クーラントノズルから冷却クーラント液が
エンドミルの先端部分に噴射され、冷却クーラント液は
エンドミル先端に設けられた中心孔からエンドミル内部
に侵入し、エンドミル自身に発生した熱を奪いながらエ
ンドミルの逃げ面、あるいはすくい面に開けた噴射孔を
通じて加工ポイントに向けて噴射される。

【００１６】そして、刃面より噴射された冷却クーラン
ト液は、刃面が加工ワークの表面を切削する加工ポイン
ト部に届き、加工時の潤滑性を高め、刃面の摩耗を抑
え、かつ刃面と加工ワークとの間に熱が伝達されること
をも抑制する。

【００１７】更に、加工ポイントを冷却した冷却クーラ
ント液は、切削時に生成される切屑の排出を手助けしな
がら溝の切上げ方向に流れ出す。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るワークの切削
方法及びそれに使用するエンドミルの実施形態につい
て、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明に係るワークの切削方法に使
用する装置のレイアウトを示す側面図、図２は同レイア
ウトを示す平面図、図３は本発明方法に使用するエンド
ミルの外観図、図４乃至図５は同エンドミルの断面図、
図６乃至図７はエンドミルの別の実施形態を示す各断面
図、図８，図９は本発明方法と従来方法と従来方法にお
ける切削加工時の面粗さ，切削負荷をそれぞれ対比して
示すグラフである。

【００２０】図１，図２において、Ｘテーブル１０上に
汎用のスピンドル２０が設置されており、このスピンド
ル２０の主軸２１先端にエンドミル３０が装着されてい
る。

【００２１】また、Ｘテーブル１０上には、エンドミル
３０の正面側に所定間隔をおいてクーラント装置４０が
設けられており、このクーラント装置４０のクーラント
ノズル４１の噴射口が本実施形態ではエンドミル３０の
先端と３０ｍｍの間隔をおいて、かつエンドミル３０の
中心軸と一致するように対峙している。

【００２２】一方、ワークＷは主軸コラムに装着された
ワーク固定治具５０に取り付けられている。

【００２３】次に、本発明方法に使用するエンドミル３
０の具体的な構成について図３乃至図７を基に説明する
と、エンドミル３０は、表１に示す仕様の２枚刃超硬エ
ンドミルの先端にφ５の中心孔３１を放電加工により１
０ｍｍ穿設加工するとともに、この中心孔３１と連通す
るように、刃面側に開くφ１の噴射孔３２をこれも放電
加工により穿設する（図３，図４参照）。

【００２４】

【表１】

【００２５】更に、この噴射孔３２を開ける刃面は、図
５に示す逃げ面３３に開けても良く、また、図６に示す
ように、刃面のすくい面３４に開けても良く、更に、図
７に示すように、逃げ面３３，すくい面３４の双方に開
設してもよい。

【００２６】このように、本発明方法に使用するエンド
ミル３０は、エンドミル３０内部に冷却クーラント液を
通すために先端に中心孔３１を開設し、更にこの中心孔
３１から冷却クーラント液を刃面に噴射させる噴射孔３
２が設けられている。

【００２７】次に、このエンドミル３０を使用し、図
１，図２に示すレイアウトによるワークＷの切削方法に
ついて具体的に説明する。

【００２８】まず、スピンドル２０の主軸２１にエンド
ミル３０を装着した後、Ｘテーブル１０等の制御により
ワークＷの加工ポイントにエンドミル３０を位置決め
し、スピンドル２０の高速回転でワークＷに対してエン
ドミル３０による切削加工を行なう。

【００２９】このとき、エンドミル３０の正面側に設け
られているクーラント装置４０のクーラントノズル４１
から高圧（７０ｋｇ／ｃｍ² ）でエンドミル３０の先端
に設けた中心孔３１に冷却クーラント液を噴射させる。

【００３０】尚、冷却クーラント液としてはノリタケク
ールＮ−８０ＴＣＳ（超硬工具専用）を使用する。

【００３１】そして、冷却クーラント液は、エンドミル
３０の中心孔３１内に入った後、噴射孔３２を通じてエ
ンドミル３０の刃面側に供給され、このときエンドミル
３０自身で発生した熱を奪いながら、エンドミル３０の
逃げ面３３あるいはすくい面３４に開けた噴射孔３２に
よりワークＷの加工ポイントに向けて噴射される。

【００３２】したがって、刃面より噴射された冷却クー
ラント液は、ワークＷの表面を切削する加工ポイント部
に届き、加工時の潤滑性を高め、刃面の摩耗を抑え、ま
た、刃面からワークＷに熱が伝達されることをも抑制す
る。

【００３３】更に、加工ポイントを冷却したクーラント
液は、切削時に成形した切屑の排出を手助けしながら溝
の切り上げ方向に流れ出す。

【００３４】このように、本発明方法によるワークＷの
切削方法によれば、冷却クーラント液は、エンドミル３
０に設けた中心孔３１，噴射孔３２を通じて加工ポイン
トに容易に供給され、加工ポイントでの切削条件（温度
の安定化，切屑の効率的な排出）を改善することがで
き、このことにより消耗工具の長寿命化が可能となる。

【００３５】更に、冷却クーラント液の供給方法として
は、１本のクーラントノズル４１によりエンドミル３０
の先端に設けた中心孔３１に向けて噴射させるだけてよ
いため、従来のように左右２箇所から複数のクーラント
ノズルによりワークＷ及び加工ポイントそれぞれに冷却
クーラント液を噴射させる方法に比べ、冷却クーラント
液の供給を簡単に制御できる利点がある。

【００３６】次いで、本発明方法と従来方法とを使用し
た試験結果を図８，図９のグラフで示す。

【００３７】図８は連続加工時の累積切削長さに対する
加工送り方向の面粗さＲｍａｘを示し、図９は累積切削
長さに対する切削負荷（主分力・背分力）を示す。

【００３８】尚、本発明方法は、図３，図４に示すエン
ドミル３０を使用して、図１，図２に示すレイアウトに
より切削加工を行なった場合であり、また、従来方法と
しては、表１のエンドミルを使用して図１０，図１１に
示すレイアウトにより切削加工を行なった場合の試験結
果を示す。

【００３９】そして、図８に示すグラフから明らかなよ
うに、エンドミル３０を使用した本発明方法では、加工
送り方向面粗さは累積切削長さ４．５ｍぐらいまでＲｍ
ａｘ３．２μｍ以下を維持しており、これはグラフ上に
同時プロットした従来方法の寿命データ２．７５ｍを上
回る値を得た。

【００４０】次に、図９に示すグラフすなわち加工時に
発生する切削負荷について着目した場合、主分力につい
ては本発明方法を使用したほうが従来方法で発生する主
分力より常に低い値を示し、従来例の加工寿命に２．７
５ｍの２倍以上の８ｍ加工時においても安定した値を示
すことが理解できる。

【００４１】また、背分力については、従来例が累積切
削長さ２．７５ｍ加工時に切削負荷１５ｋｇｆに達し、
試験を中止したのに対し、本発明方法では、すくい面か
らクーラントを供給しながら加工した場合、切削付加が
１５ｋｇｆに達するのは４．３ｍ、逃げ面からクーラン
トを供給しながら加工した場合６．２ｍでそれぞれ１５
ｋｇｆに達する。

【００４２】尚、図８のグラフに記入してあるＲｍａｘ
３．２Ｓ，６．４Ｓのラインは、ＪＩＳ規格の仕上げ記
号で▽▽▽程度の仕上げとした場合の基準線を示したも
ので、この基準線に照らし合わして今回の加工試験結果
を見てみると、クーラントのエンドミル内部供給方式に
ついては以下のことがいえる。

【００４３】．加工送り方向面粗さ寿命が約３０％向
上する（Ｒｍａｘ３．２μｍ基準、２．８ｍ〜４．５
ｍ）。

【００４４】．背分力方向の切削負荷が従来例より５
０％程度長く安定する。

【００４５】．エンドミル自身の温度上昇を抑えるこ
とで、エンドミルの加工寿命を伸ばすことが可能とな
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、以下に記
載する格別の作用効果を有する。

【００４７】（１）本発明方法は、エンドミル内部より
刃面に冷却クーラント液を供給してエンドミル自身の温
度上昇を防ぐとともに、加工ポイントに冷却クーラント
液を十分供給することにより、加工ポイントでの切削条
件（温度の安定化、切屑の効率的な排出）を改善し、工
具の長寿命化を可能にするという効果を有する。

【００４８】（２）本発明方法は、エンドミルの先端部
分に冷却クーラント液を噴射させて、加工ポイントに冷
却クーラント液を供給するというものであるため、従来
のようにエンドミルの正面側の複数箇所にクーラント装
置を配置して、更に複数のクーラントノズルからワーク
及び加工ポイントにそれぞれ冷却クーラント液を噴射す
るという構成ではなく、エンドミルの先端中心軸と合致
する噴射口を持つ単一のクーラントノズルを通じて冷却
クーラント液を供給すればよいため、冷却クーラント液
の供給が簡単かつ精度よく行なえ、刃具の冷却効率を高
めることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に使用する各装置のレイアウトを示
す側面図。

【図２】図１中Ａ矢視図。

【図３】本発明方法に使用するエンドミルの外観図。

【図４】本発明方法に使用するエンドミルの断面図。

【図５】図３中V −V 線断面図。

【図６】本発明方法に使用するエンドミルの別の実施形
態を示す断面図。

【図７】本発明方法に使用するエンドミルの更に別の実
施形態を示す断面図。

【図８】累積切削長さ、送り方向面粗さの相関関係につ
いて本発明方法と従来方法とを対比して示すグラフ。

【図９】累積切削長さ、切削負荷の相互関係について本
発明方法と従来方法とを対比して示すグラフ。

【図１０】従来のワークの切削方法に使用する装置のレ
イアウトを示す側面図。

【図１１】図１０に示す装置のレイアウトを示す平面
図。

【図１２】従来のクーラントスルー方式のスピンドル並
びにエンドミルを示す一部破断側面図。

【符号の説明】

１０ Ｘテーブル ２０ スピンドル ３０ エンドミル ３１ 中心孔 ３２ 噴射孔 ３３ 逃げ面 ３４ すくい面 ４０ クーラント装置 ４１ クーラントノズル ５０ ワーク固定具 Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク固定治具に取り付けられたワーク
   に対して、スピンドル先端に装着したエンドミルにより
   切削加工するワークの切削方法において、 前記エンドミルは、先端に冷却クーラント液を通す中心
   孔が開設され、更にこの中心孔と連通する刃面に開けた
   噴射孔が形成され、ワークの切削加工時、エンドミルの
   中心軸に合わせてエンドミル正面側に設置したクーラン
   トノズルからエンドミル先端部分に冷却クーラント液を
   噴射し、エンドミルの中心孔，噴射孔を通じてエンドミ
   ルの刃面及び加工ポイントに冷却クーラント液を供給す
   ることを特徴とするワークの切削方法。
2. 【請求項２】 スピンドルの先端に装着され、ワークを
   切削加工するエンドミルにおいて、 前記エンドミルは先端に冷却クーラント液をエンドミル
   内部に通す中心孔が開設され、この中心孔と連通し、冷
   却クーラント液を加工ポイントに噴射させる刃面に開設
   された噴射孔が設けられていることを特徴とするエンド
   ミル。