JPH11285912A - エンドミル及びこれを用いた切削加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のエンドミルと比較して先端面の切削能
力に優れるエンドミルを提供する。 【解決手段】 シャンク（１）と、外周面から先端面に
亘って連続する切刃（７）を有するヘッド（６）とを有
するエンドミルであって、このエンドミルは、このエン
ドミルの回転中心に沿い、ヘッドの先端面からこのヘッ
ド貫通しシャンクにまで達する孔（１０）を有する。１
の実施形態によれば、ヘッド（６）とシャンク（１）は
別の部品からなり、このヘッド（６）は、スクリュー部
材（１３）をこのヘッドの先端面から前記孔（１０）に
挿入させて前記シャンク（１）に固定することで、前記
シャンク（１）に取り付けられる。そして、ボルト
（６）の頭部は、前記孔（１０）内に完全に没入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はエンドミル及びエ
ンドミルを用いた切削加工法に関し、特にボールエンド
ミル及びラディアスエンドミル（radius endmill）を用
いた切削加工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンドミルは、一般に、マシニングセン
タ等のＮＣ加工機の回転主軸に取り付けられ、金型等の
複雑な三次元形状を削り出す場合に用いられる。エンド
ミルはフライスの一種である。このうちボールエンドミ
ル及びラディアスエンドミルは、先端部に外周面から先
端面へと連続する切刃を有し、先端面も切削に寄与する
ようになっているのが特徴である。

【０００３】このような種類のエンドミルをその構造か
ら大別すると、シャンク及び切刃を含む工具全体が単一
の部材で形成されてなる一体型（ソリッドエンドミル）
のものと、切刃を構成するチップが工具本体にろう付け
若しくはボルト締めにより固定されてなるもの（チップ
固定形）とに分けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、何れの
エンドミルにおいても、以下のような解決するべき課題
がある。

【０００５】まず、先端面の回転中心部の近傍では切削
速度が略０ないし極低速となるために切削が良好に行わ
れず、加工面がむしられたようになってしまう恐れがあ
る。

【０００６】また、先端面の回転中心部の近傍では、切
刃のピッチが狭くなるために切屑ポケットが狭くなって
しまう。このため、切屑の良好な排出が行えず、加工面
に損傷を生じさせてしまう恐れがある。

【０００７】また、ソリッドエンドミルは、工具全体が
希少な材料で形成されているために高価であり、また省
資源に向けた改善の余地がある。

【０００８】さらに、チップ固定タイプのエンドミルで
は、例えば複数のチップを工具本体に取り付けられ、か
つ高速で回転することから、チップ自体の成型精度だけ
でなくチップの取り付け精度のばらつきが加工精度に大
きく影響するという欠点がある。

【０００９】また、このタイプのボールエンドミルは大
型であり、その回転速度に限界があり、また、切削でき
る範囲も自ずと制限されるという問題がある。

【００１０】この発明は、以上述べたような従来のエン
ドミルの欠点を解消するためなされたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、シャンク
（１）と、外周面から先端面に亘って連続する切刃を有
するヘッド（６）とを有するエンドミルであって、この
エンドミルは、このエンドミルの回転中心に沿い、ヘッ
ドの先端面からこのヘッド貫通しシャンクにまで達する
孔（１０）を有するものを提供する。

【００１２】このような構成によれば、切削能力の低い
ヘッドの先端中央付近に孔を設け、この孔を種々の用途
で使用してボールエンドミルの機能を向上させることが
できる。

【００１３】例えば、この発明の主な実施形態によれ
ば、ヘッド（６）とシャンク（１）は別の部品からな
り、このヘッド（６）は、スクリュー部材（１３）をこ
のヘッドの先端面から前記孔（１０）に挿入させて前記
シャンク（１）に固定することで、前記シャンク（１）
に取り付けられる。

【００１４】また、前記スクリュー部材（１３）は、前
記ヘッド（６）内に完全に没入していることが好まし
い。

【００１５】他の実施形態では、前記ヘッド（６）は、
前記シャンク（１）との位置ずれを防止する手段（８、
９）を有する 更なる他の実施形態では、前記ヘッド（６）は、外周面
から後端面に渡る切刃（７ｂ）を有する。

【００１６】他の実施形態では、前記ヘッド（６）は、
先端面側と後端面側が対称に形成され、先端面側の切刃
（７ａ）、後端面側の切刃（７ｂ）のいずれでも使用で
きる。

【００１７】他の実施形態では、前記スクリュー（１
３）には、クーラントを吐出するための吐出孔（２’）
が形成されている。

【００１８】他の実施形態では、前記シャンク（１）の
径をヘッド（６）の径よりも小さくしている。

【００１９】一方、他の主な実施形態に係るエンドミル
は、前記孔（１０）は、シャンク（１）を貫通するもの
であることを特徴とする。ここで前記孔は、クーラント
を吐出するためのクーラント孔（２）である。また、1
の実施例では、この貫通孔にはスクリュー部材（１
３’）が挿入されている。

【００２０】１の実施形態では、前記切刃（７）の形
は、前記ヘッド内任意の点（Ａ、Ａ１，Ａ２）を中心と
する所定の曲率半径の曲線をなす。

【００２１】他の実施形態では、前記点（Ａ）は、エン
ドミルの回転軸上に位置し、前記貫通孔（１０）のヘッ
ド（１）の先端側の縁部（Ｂ）と前記切刃（７）の中心
点（Ａ）を結ぶ仰角（α）が１０度以上９０度以下であ
る。

【００２２】さらなる他の実施形態では、前記切刃
（７）は、超高圧焼結体のチップを有する。

【００２３】他の実施形態では、前記ヘッド（６）及び
シャンク（１）には、前記切刃（７）の間からクーラン
トを吐出するための吐出孔（２）が形成されている。

【００２４】さらなる他の主な実施形態は、上記のエン
ドミルを使用した切削加工方法である。

【００２５】この発明の他の特徴と利点は、後に述べる
実施形態と図面によって当業者に理解される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複数の実施形態を
図面を参照して説明する。

【００２７】まず、第１の実施形態を図１〜図４を参照
して説明する。図１に示したのはボールエンドミルであ
り、このボールエンドミルは、例えばマシニングセンタ
の主軸に着脱自在に取り付けられるシャンク１と、この
シャンク１の先端部に取り付けられるヘッド６とからな
る。図１及び図２は、ヘッド６とシャンク１が組み合わ
された状態を示したものであり、図３（ａ）〜図３
（ｃ）はヘッド６のみを示したものである。

【００２８】図１及び図２に示すように、シャンク１
は、径方向の適宜２か所に、軸方向に貫通するクーラン
ト孔２を有する。また、このシャンク１の先端面には、
このシャンク１に取付けられるヘッド６との位置合わせ
のためのコッター溝３及び円筒凹部４が設けられてい
る。

【００２９】図２に点線で示すように、コッター溝３
は、所定の幅でシャンク1の径方向に沿って設けられ、
シャンク１とヘッド６の回り止めを行なう。また、凹部
４は、このシャンク1の中心軸を中心としかつコッター
溝３よりも小さい径で設けられた円孔であり、前記コッ
ター溝３よりも深く形成されている。この凹部４は、シ
ャンク１とヘッド６の軸線を一致させる機能を奏する。
また、この凹部４の底面には、このシャンク１の回転中
心軸に沿うネジ孔５が開口している。このシャンク１
は、例えば、焼き入れ可能なスチール系の合金（例えば
ＳＣＭ４４０鋼）などで形成されている。

【００３０】一方、前記ヘッド６は超硬合金などの超硬
質工具材料から形成された一体部品であり、図３
（ａ）、図３（ｂ）に示すように、周方向に沿って所定
のピッチで設けられた複数数枚のボール刃７を有する。
各ボール刃７は、捻りを有しないストレート刃であり、
図３（ｃ）に示すように、回転中心軸上の点Ａを中心と
して所定の曲率半径で描かれる円弧をなしている。

【００３１】また、図３（ｃ）に示すように、このヘッ
ド６の回転中心軸上には、段付きボルト孔１０（この発
明の「孔」）が形成されており、大径部１０ａ側がボー
ル刃７側の先端面に開口している。この大径部１０ａの
径は、この大径部１０ａのエッジ部Ｂと前記ボール刃７
の中心点Ａとがなす角度αが、１０°〜９０°、さらに
好ましくは２０°〜４５°になるように決定される。こ
の実施形態では、４１°をなすように形成されている。

【００３２】また、このヘッドの背面側には、前記シャ
ンクとの位置決めのために、前記コッター溝３と適合す
るコッター８、及び前記凹部４に適合する凸部９が形成
されている。

【００３３】さらに、ヘッド６にはシャンク１に形成さ
れたクーラント孔２に連通するクーラント孔１６が穿設
されており、このクーラント孔１６は、前記ボール刃７
の間に区画された切屑ポケット１２内に開口している。

【００３４】このヘッド６をシャンク１に装着する場合
には、まず、シャンク１の先端部に設けられた凹部４と
ヘッド６の凸部９とを位置決めした後、ヘッド６とシャ
ンク１とを相対的に回動させてコッター８とコッター溝
３とを一致させる。そして、この状態でヘッド６をシャ
ンク１に嵌め込む。なお、前記凹部９はショートテーパ
を有するものであっても良い。

【００３５】このようにしてシャンク１とヘッド６とを
精度良く位置決めされて組み合わされたならば、図１に
示すように、ヘッド６に設けられたボルト孔１０の大径
部１０ａから六角頭付きボルト１３を挿入し、前記シャ
ンク１のネジ孔５にねじ込む。完全にねじ込んだ状態
で、図１に示すように、六角頭付きボルト１３の頭部１
３ａはボルト孔１０の中に引込んだ状態、すなわち、ボ
ールエンドミルのヘッド６内に完全に没入した状態とな
る。なお、このボルト１３は、このボールエンドミルの
回転によって締まる方向にネジが切られているものであ
り、例えばこのボールエンドミルが右回転するものであ
る場合には右ネジのものが採用される。

【００３６】このように構成されたボールエンドミル
は、前記シャンク１の後端部を例えばマシニングセンタ
（３軸制御、４軸制御または５軸制御のマシニングセン
タ）の主軸に固定して用いられる。このボールエンドミ
ルを使用して切削を行なう状態を示したのが図４であ
る。マシニングセンタで切削を行う場合、この図に示す
ように、切削点Ｑを含む切削面に対してこのエンドミル
の中心軸が角度βをなして傾斜するようにプログラミン
グする。この図では、便宜的にボールエンドミル先端の
仮想頂点Ｐを利用し、このＰ点における法線とボールエ
ンドミルの中心軸のなす角度βが、前記角度αの１／２
以上の角度、すなわち、略５度以上で９０度未満、望ま
しくは１０度以上で９０度未満となるようにする。この
実施形態では、２０度傾けた状態で使用する。

【００３７】なお、上記交点Ｐの代りに加工点Ｑを用い
てＮＣプログラムを行っても良いが、両者の差異は僅か
であり、実質的にはどちらであっても支障はない。

【００３８】このように構成されたボールエンドミルに
よる利点の１つは、ボールエンドミルの切削能力の低い
先端中心付近に窪み（１０ａ）を設け、この部分を利用
してボルト１３を固定できることである。

【００３９】すなわち、シャンク１とヘッド６とを別部
品として、これらを１本のボルト１３で固定できるよう
にできる。このことにより、ヘッド６のみを高価な材料
で構成することができるので、材料の歩留まりが向上す
る。

【００４０】また、回転軸線上に設ける単一のボルト１
３でヘッド６を固定することができるから、細径のボー
ルエンドミルを得ることができる。さらに、工具のバラ
ンスが良くなるから、より高速での切削が行なえる。

【００４１】また、従来のツールでは、先端面の回転中
心部の近傍では切削速度が略０ないし極低速となるため
に切削が良好に行われず、加工面がむしられたようにな
ってしまう恐れがあったが、このボールエンドミルによ
れば、先端面の中央付近に窪み（１０ａ）が設けられて
おり、この部分が切削に寄与しないから上述のようなむ
しれが発生することがない。

【００４２】さらに、従来のボールエンドミルでは、回
転中心付近のボール刃の製作が最も難しかったが、この
中心部分が空隙となっているため、ボール刃の形成が容
易になる。また、多数のボール刃を近接して密に設ける
ことができるから、切削能力が向上する。

【００４３】さらに、クーラント孔２、１６を設けたこ
とにより、工具の内部から切刃部に直接的にクーラント
供給が行えるので、一般的な外部からの供給に比べてク
ーラント使用の諸効果が一層顕著に発揮できる。

【００４４】なお、上記実施の形態では、ボール刃７と
して６枚のストレー刃を設ける場合について述べたが、
ねじれ刃を設けるようにしてもよく、またその刃数につ
いてもこれに限定されるものではない。

【００４５】また、上記実施の形態では超硬質工具材料
として超硬合金を使用したが、サーメット、セラミック
ス、被覆超硬合金を用いてもよい。

【００４６】図５（ａ），図５（ｂ）は本発明の第２の
実施の形態を示すものであり、図３（ａ）〜図３（ｃ）
と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、こ
こでは異なる部分について述べる。

【００４７】第２の実施の形態では、超硬質工具材料か
らなるヘッド６において、ボール刃７となる部分に切欠
段部を設け、この切欠段部に焼結ダイヤモンド等の超高
圧焼結体チップ１４を接合してボール刃１１を構成する
ものである。

【００４８】このような構成の切刃部７とすれば、超高
圧焼結体チップ１４の特性が生かされる高速切削領域で
高能率に使用することができる。

【００４９】図６は本発明の第３の実施の形態を示すも
のであり、図１と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。

【００５０】第３の実施の形態では、図６に示すように
シャンク１の径ｄをヘッド６の径Ｄよりも小さく構成し
たものである。

【００５１】このような構成とすれば、被削材とシャン
ク１との干渉の恐れが減少し、より使い易いボールエン
ドミルとなる。

【００５２】図７は本発明の第４の実施の形態を示すも
のであり、図２と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。

【００５３】第４の実施の形態では、ボールエンドミル
に設けられるクーラント孔１７をヘッド６と六角頭付き
ボルト１３、そしてシャンク１の軸中心を貫通させて設
ける構成としたものである。

【００５４】このような構成とすれば、工具の回転バラ
ンスがより一層改善されるので高速回転での使用により
適したものとなる。

【００５５】図８は本発明の第５の実施の形態を示すも
のであり、図３（ｃ）と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分について述べ
る。

【００５６】第５の実施の形態では、第１の実施形態で
ヘッド６から突設されていた凸部９を、凹部９’とし、
シャンク１に設けられていた凹部４を凸部（図示しな
い）とする。また、この実施形態では、コッター及びコ
ッター溝を設けていない。

【００５７】このような構成のヘッド６とすれば、軽量
でコンパクトな形状となり、更に稀少資源の省資源化を
図ることができる。

【００５８】図９は本発明の第６の実施の形態を示すも
のであり、図３（ｃ）と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分について述べ
る。

【００５９】第６の実施の形態のヘッドは、略球状に形
成され、両端部に互いに連続するボール刃７ａ，７ｂが
設けられている。ボルト孔１０は、その両端部に大径部
１０ａ、１０ｂを有し、一方の大径部１０ｂが図８の凹
部９’の機能を奏するようになっている。

【００６０】このような構成によれば、両端どちらでも
シャンク１に装着可能で、またどちらでも切削が行え
る。また、この例のヘッド６を装着するシャンク１の径
はヘッド６の外径よりも細くして使用可能なボール刃７
の範囲を拡大させることが望ましい。

【００６１】図１０は本発明の第７の実施の形態を示す
ものであり、図１と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。

【００６２】第７の実施の形態では、図１０に示すよう
に、シャンク１の略全長に亘る長さのボルト１３’を用
いる。また、シャンク１には、このシャンク１を全長に
亘って貫通する貫通孔５を設けられていると共に、この
貫通孔５の他端部に前記ボルト１３’が螺着される雌ネ
ジ１５が形成されている。そして、前記ヘッド６の先端
から前記ボルト１３’を挿入して、前記シャンク１の他
端部の雌ネジ１５に螺合させることで、ヘッド６とシャ
ンク１を互いに固定するようにする。

【００６３】さらに、前記ボルト１３’内にクーラント
孔２’を設け、このクーラント孔２'を通して切削面に
クーラントを供給するようになっている。

【００６４】このような構成によれば、前記ボルト１
３’を締め込むことで、ヘッド６の先端部とシャンク１
の他端部（１５）とが互いに引き寄せられる方向に引っ
張られ、このボールエンドミルに軸方向に沿う圧縮応力
が作用することから、このボールエンドミルの剛性が向
上する。なお、後で説明する一体型のボールエンドミル
（図１１参照）であっても、このようなボルト１３を利
用することで剛性向上の効果を得ることができる。

【００６５】このように構成することで、第４の実施例
と同様にクーラントを供給することができ、かつ回転バ
ランスに優れたボールエンドミルを得ることができる。

【００６６】図１１は、本発明の第８の実施の形態を示
すものである。この実施の形態に示すボールエンドミル
は、一体形成されたシャンク１’とヘッド６’とを有す
るものであり、回転軸に沿ってこれらシャンク及びヘッ
ドを貫通するクーラント孔２”が設けられているもので
ある。

【００６７】なお、この発明は、上記の一実施形態に限
定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で
種々変形できることは言うまでもない。例えば、前記ヘ
ッド６’に設けられた切刃７は、図３（ｃ）に示すよう
な点Ａを原点とする円弧をなしている必要はなく、図１
２に示すように、Ａ１，Ａ２を原点とする円弧をなして
いるものであっても良い。このような形状の切刃７’を
有するエンドミルはラディアスエンドミルと称される。

【００６８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明のボールエ
ンドミルによれば、切削能力の低いヘッドの先端中央付
近に孔を設け、この孔を種々の用途で使用してボールエ
ンドミルの機能を向上させることができる。

【００６９】また、従来のツールでは、先端面の回転中
心部の近傍では切削速度が略０ないし極低速となるため
に切削が良好に行われず、加工面がむしられたようにな
ってしまう恐れがあったが、このボールエンドミルによ
れば、先端面の中央付近に孔が設けられており、この部
分が切削に寄与しないからむしれ等が発生することがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す正面図。

【図２】同実施の形態の側面図。

【図３】同実施の形態のヘッドの構成例を示す図。

【図４】同実施の形態の使用状態の一例を示す説明図。

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるヘッドの構
成例を示す図。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示す正面図。

【図７】本発明の第４の実施の形態におけるヘッドの側
面図。

【図８】本発明の第５の実施の形態におけるヘッドの断
面図。

【図９】本発明の第６の実施の形態におけるヘッドの断
面図。

【図１０】本発明の第７の実施の形態を一部を断面して
示す正面図。

【図１１】本発明の第８の実施の形態を示す正面図。

【図１２】ヘッドの変形例を示す正面図。

【符号の説明】

１…シャンク ２…クーラント孔（孔） ３…コッター溝 ４…凹部 ５…ネジ孔（孔） ６…ヘッド ７…ボール刃（切刃） ８…コッター ９…凸部 １０…段付きボルト孔（孔）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿田 洋 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 木下 昌一 神奈川県川崎市幸区堀川町580番地 ソリ ッドスクエア 東芝タンガロイ株式会社内 (72)発明者 氏家 信久 神奈川県川崎市幸区北加瀬２丁目１番50号 国際新川崎ビル タンガロイエンジニア リング株式会社内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャンクと、外周面から先端面に亘って
   連続する切刃を有するヘッドとを有するエンドミルであ
   って、 このエンドミルは、 このエンドミルの回転中心に沿い、ヘッドの先端面から
   このヘッド貫通しシャンクにまで達する孔を有すること
   を特徴とするエンドミル。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンドミルであって、 ヘッドとシャンクは別の部品からなり、 このヘッドは、スクリュー部材をこのヘッドの先端面か
   ら前記孔に挿入させて前記シャンクに固定することで、
   前記シャンクに取り付けられる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、 前記スクリュー部材は、前記ヘッド内に完全に没入して
   いることを特徴とするエンドミル。
4. 【請求項４】 請求項２記載のエンドミルにおいて、 前記ヘッドは、前記シャンクとの位置ずれを防止する手
   段を有することを特徴とするエンドミル。
5. 【請求項５】 請求項２記載のエンドミルにおいて、 前記ヘッドは、外周面から後端面に渡る切刃をさらに有
   することを特徴とするエンドミル。
6. 【請求項６】 請求項５記載のエンドミルにおいて、 前記ヘッドは、先端面側と後端面側が対称に形成され、
   先端面側の切刃、後端面側の切刃のいずれでも使用でき
   ることを特徴とするエンドミル。
7. 【請求項７】 請求項２記載のエンドミルにおいて、 前記スクリューには、クーラントを吐出するための吐出
   孔が形成されていることを特徴とするエンドミル。
8. 【請求項８】 請求項２記載のエンドミルにおいて、 前記シャンクの径をヘッドの径よりも小さくしたことを
   特徴とするエンドミル。
9. 【請求項９】 請求項１のエンドミルにおいて、 前記孔は、シャンクを貫通するものであることを特徴と
   するエンドミル。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のエンドミルにおいて、 前記孔は、クーラントを吐出するためのクーラント孔で
    あることを特徴とするエンドミル。
11. 【請求項１１】 請求項９記載のエンドミルであって、 前記孔に挿入されたスクリュー部材を有することを特徴
    とするエンドミル。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載のエンドミルであっ
    て、 ヘッドとシャンクは別の部品からなり、 このヘッドは、スクリュー部材をこのヘッドの先端面か
    ら前記孔に挿入させて前記シャンクに固定することで、
    前記シャンクに取り付けられることを特徴とするエンド
    ミル。
13. 【請求項１３】 請求項１記載のエンドミルにおいて、 前記切刃の形は、前記ヘッド内任意の点を中心とする所
    定の曲率半径の曲線をなすことを特徴とするエンドミ
    ル。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のエンドミルにおい
    て、 前記点は、エンドミルの回転軸上に位置し、 前記貫通孔のヘッドの先端側の縁部と前記切刃の中心点
    を結ぶ仰角が１０度以上９０度以下であることを特徴と
    するエンドミル。
15. 【請求項１５】 請求項１記載のエンドミルにおいて、 前記切刃は、超高圧焼結体のチップを有することを特徴
    とするエンドミル。
16. 【請求項１６】 請求項１記載のエンドミルにおいて、 前記ヘッド及びシャンクには、前記切刃の間からクーラ
    ントを吐出するための吐出孔が形成されていることを特
    徴とするエンドミル。
17. 【請求項１７】 エンドミルを使用した切削加工方法で
    あって、 前記エンドミルは、 シャンクと、外周面から先端面に亘って連続する切刃を
    有するヘッドとを有するエンドミルであって、 このエンドミルは、 このエンドミルの回転中心に沿い、ヘッドの先端面から
    このヘッド貫通しシャンクにまで達する孔を有し、 このエンドミルの軸線を、切削面に対して所定角度傾斜
    させて切削することを特徴とする方法。