JPS5915767B2 - エンドミル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンドミルの改良に関する。

従来エンドミルでは、切刃がエンドミルの略半径上に延
びているため、はぼ２次元切削となり、エンドミル刃先
に犬なる衝撃力が働いて刃先が破損し易く、高速重切削
が不可能であった。

即ち、従来のエンドミルではエンドミルの回転による切
削に際して刃の中心部から外周部に至るまでほとんど同
時に被削材に接触することになり、このため切削時の衝
撃力が大きくなって刃先が破損しやすく、また重切削が
不可能であった。

また近年型材等の被剛材はますます難削高硬度化してき
ているためにエンドミル加工にも超硬合金の採用が必要
となってきたが、超硬合金の場合、一定速度以下で切削
すると刃先が欠損するという問題がある。

このため、エンドミルに超硬合金を採用すると、エンド
ミルの回転を高速にしても中心附近の切削速度は遅いた
めに、中心附近の刃先の欠損は避けられない。

さらに従来の切刃形状では切削中に生成する切屑がすく
い面に付着したままでつぎの切削を行なうことになり、
この付着した切屑が取去られる際に切刃の欠けが生じや
すい。

このような理由から、従来はボールエンドミルに超硬合
金を採用することは不可能と考えられ、高速で微量切削
する手動による彫刻機に類するものに限られて使用され
てきた。

本発明は上記問題を解決し、高速重切削に耐えるエンド
ミルを提供することを目的とする。

次に本発明の実施例を図面にもとづき説明する。

エンドミル本体１０はシャンク１１と球状先端部１２と
からなる。

前記先端部１２にテンプ２０が固定される。

該テンプ２０は大略矩形板状を呈し、正面視（第１図）
において縦長矩形、底面視（第２図）（エンドミル回転
軸方向下側から上を見た場合）において縦長矩形を呈す
。

そして本体先端部１２との位置関係は、底面視において
、第１長辺面２１がエンドミル半径上に置かれ、一隅２
６がエンドミル中心０上に置かれ、第１短辺面２３が、
エンドミル回転方向Ｒにおいて前記−長辺面２１よりも
前進側に位置した状態である。

そして第２長辺面２２がすくい面となり、第２矩辺面２
４がチップ側部の逃げ面となり、更に先端曲面２５がチ
ップ先端部の逃げ面となる。

しかも、前記第２長辺面２２と第１矩辺面２３の先端に
形成される切刃を滑らかな曲線で連続せしめて、先端部
切刃２７とし、これに続く第２長辺面２２と第２短辺面
２４との境界縁を側部切刃２８とする。

即ち、先端部の切刃２７は、底面視において、エンドミ
ル中心の切刃始端とエンドミル外周の切刃の終端とを結
ぶ直線りに対し、エンドミル回転方向前進側に凸の滑ら
かな曲線または曲線と直線との滑らかな結合線又は折線
を描く。

従って、前記先端部切刃２７において、３次元切削がな
され、刃先に働く切削力が大幅に減少し、高速重切削に
充分耐えることが可能となったのである。

しかも、図示の場合、側部切刃２８の刃物角Ｃおよび先
端部切刃２７の刃物角りが略９０度であるので、非常に
強い刃先となる。

これは、前記の如く、切刃２７が底面視において回転方
向に凸なる線を描くので、刃物角が９０度でも逃げ角が
存在できるためであり、更に犬なる刃物角を選ぶことも
可能である。

そのうえ、第１短辺面２３がエンドミル回転方向Ｒにお
いて前進側に位置した状態であるから、第２図において
、切刃２７から本体１０の右端までの厚さが増大するの
で、この点からも刃先の強さが増大するのである。

切刃線は、第９図に示すように、切刃始端とエンドミル
外周の切刃終端とを結ぶ直線りに対する切刃始端０にお
ける接線の角度をＡい切刃始端Ｏから約０．７Ｒ（Ｒは
刃物の半径）におけろ接線の角度をＡ１とすれば、 Ａｏ＝７５°、Ａ１＝−１５°、ＡＯ−Ａ１＝９０゜な
る関係で滑らかに変化する。

但し、角度Ａ。。Ａ１は直線りから回転方向に計った値
を正とする。

この構成のエンドミルによる切削過程を理論的に想定し
て説明すると次の如くになる。

まず通常のエンドミルでは、第６図ａ、ｂに示す如く、
被削物Ｗが矢印方向に送られ、エンドミルＥが右回転し
て切削する場合、Ａ点で底面視において直線状切刃２７
ａの全刃長はほぼ同時に被削物Ｗと接触を開始し、弾性
と塑性滑り過程を経て切込が始まり、Ｂ点で最大切込と
なり、０点で切削は終了する。

そしてＡ点附近で同時に切込が行なわれるから、エンド
ミルの撓みは大きく、切屑Ｗ。

は第６図すに示されるように側面視において円弧状の法
線方向に集められて圧縮され、すくい面は大きな圧力を
うけ、切屑Ｗｏは発熱溶着して切削抵抗となり、刃先の
損傷をはやめる。

本願実施例のエンドミルの切削の過程を解りやすくする
ためにＡＱ＝９０°として、分解想定してみると、第７
図ａ、ｅに示す如く、０点で刃先の先端中心部から接触
切込が始まる。

この部分の刃先の速度は零に近いから微小幅から漸増的
に切込まれて刃屑Ｗｏが生じ、滑り現象は起らない。

刃先中心部分がす、ｇに示す如＜ＯＢ線上に達したとき
刃先外周部は被削材と接触する。

この間エンドミルＥは９０°回転し、漸増連続的に切削
が行なわれて衝撃の少ないことが説明できる。

次に外周部がｃ、ｈに示す如く最大切削点Ｂに達したと
き、中心部刃先は切削を終って０点に位置し、切屑Ｗｏ
の一端は被削材から離れはじめ、ｄ、ｉに示す如く外周
部が０点に至るまで連続的にこの現象が続く。

０点からＣ′点の間にｅ、ｊに示す如くエンドミルのす
くい面は０点附近で僅かに被削材とつながっている切屑
Ｗ。

をその部分を支点として図示の法線方向分力ｆで反転さ
せて次の切削に干渉しないように排出する。

ここでエンドミル−回転中にうけるエンドミルの切削抵
抗を想定すれば、第８図に示す如くなる。

即ち、刃物一回転中における切削区間ＴはＴ＝Ａｏ＋１
８０°＝９０°＋１８０°＝２７０゜なる関係であり、
切削抵抗は漸増する。

これは本願のエンドミルが中心部において切刃曲線が大
きな曲率を有し、中心部（切刃先端）から徐々に切削を
行なうからである。

即ち従来のエンドミルが中心部から外周に至るまでほと
んど同時に開始し、このため切削開始時に大きな衝撃力
を５けるのに対し、本願エンドミルでは切削開始を中心
部から外周部に向けて徐々に行なうようにしているため
に衝撃力はなり、シかも弾性および塑性滑りを生じさせ
ずにスムースに切込が開始する。

また、前記先端部切刃２７において、切削点が中心から
除徐に外周へ移動し、いわば三次元的な切削がなされろ
ため、刃先に働く切削力が大幅に減少し、高速重切削に
も充分に耐えろことができろ。

しかも図示の場合、側部切刃２８の刃物角Ｃおよび先端
部切刃の刃物角Ｃが９０°であるので、非常に強い刃先
となる。

これは前記の如（、切刃２７が底面視において回転方向
に凸なる線を描くので、刃物角が９０°でも逃げ角が存
在できるためである。

このように、本発明では、従来とくに問題であったボー
ルエンドミルの先端中心部にお１６切削を容易に行なえ
るようにしたものであり、従来中心部附近がほぼ直線で
あったのを曲線にすることによって切込を容易にすると
共に切削を徐々に行なうようにして切削抵抗が急に増大
するのを防止するようにしている。

従って前記切刃線においてＡｏ−Ａ１の値が余り小さい
と効果が少なくなる。

このことは第１０図および第１１図に示す被削材と切刃
との相互に作用する応力の計測結果により説明できろ。

第１０図は被削材の送り方向の分力とそれに直交する被
削材の面方向の″分力との合成力を示し、１は従来品、
２は本発明品で（Ａｏ−Ａ１）の角度を１５０°とした
もの、３は（Ａ。

−Ａ１）の角度を３５°としたものを示す。

曲線１はエンドミルの回転力の進行につれて急激に立上
り、ピークに達しているのに対し、曲線２はなだらかな
上昇を示しており、このことは従来品が削り始めにチッ
プのうける負荷が急激に増大するのに対し、本発明品で
は負荷が徐々に増大して削り始めに衝撃的荷重が加わら
ず、かつ徐々に削り始めろために最大荷重も小さいこと
を示している。

そして（Ａｏ Ａ１）の角度が３５°のもの（曲線３）
でも従来品より負荷の上昇がゆるやかであって除徐に削
り始めろことを示している。

第１１図はエンドミルの軸方向の分力を示し、チップが
被削材を下向きに押えつける方向を正、被削材を上向き
に引き上げる方向を負としている。

曲線４は従来品、曲線５は本発明品の分力を示し、これ
より従来品は削り始めにおいてかなりの上すべり現象を
始めるのに対し、本発明品では削り始めには上すべり現
象は生じない。

即ち、この応力計測結果からも、従来品では上すべり現
象の後に切削が始まり、切削開始時に急激な負荷がかか
るが、本発明品ではただちに切削が始まり、徐々に切削
を拡大して最大切削点に達し、切刃に衝撃的荷重が加わ
らないことがわかる。

そして（ＡＯＡＩ）の角度が３５°のもの（曲線６）で
も従来品に比較して上すべり現象が大幅に減少し、切削
開始がスムースになされることが示されている。

なお、上記実施例においては、テンプ２０を垂直に取付
けた場合（第１図において側部切刃２８を垂直とした場
合）についてのみ説明したが、これをや又傾斜して取付
けてよいことは勿論である。

本発明は以上の如くであるので、極めて簡単な構成によ
り従来では不可能であった。

高速重切削が可能となり、しかも切りくずの排出が極め
てスムーズであり、本発明の切削性能は全く驚異的であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の正面図、第２図は底面図、第
３図は左側面図、第４，５図は各々第２図Ａ−Ａ、Ｂ−
Ｂ断面図、第６図ａは従来のエンドミル底面の工作物上
面への投影図、第６図すはその工作物送り方向に沿う縦
断面図、第７図ａ〜ｅは本発明の第６図ａと同様の説明
図、第７図ｆ〜ｊは本発明エンドミルと同様の説明図、
第８図は切削抵抗の比較グラフ、第９図は本発明品の底
面図、第１０図は本発明品と従来品との切削時の水平方
向の抵抗力分布図、第１１図は垂直方向の抵抗力分布図
である。 １０・・・・・・本体、１１・・・・・・シャンク、１
２・・・・・・先端部、２０・・・・・・テンプ、２７
・・・・・・先端部切刃、２８・・・・・・側部切刃。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単刃のボールエンドミルにおいて、切刃の始端がエ
   ンドミルの回転中心附近にあり、エンドミルの底面視に
   おいて切刃が回転方向に対して凸なる曲線をなしかつエ
   ンドミルの外周部の切刃曲線より中心部の切刃曲線の方
   が大きな曲率をなすように構成したことを特徴とするエ
   ンドミル。