JPS637456Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、切削作業中にチヤツクから工具が
抜け出すことのないようにしたストレートシヤン
クエンドミルに関する。

（従来の技術） 各種のフライス盤で使用されるストレートシヤ
ンクエンドミルは、そのシヤンク部をストレート
コレツトチヤツクで把持して使用される。しか
し、比較的直径の大きなエンドミルを用い、重切
削を行なうような場合、エンドミルがストレート
コレツトから徐々に抜け出して来て、加工物をオ
ーバカツトして無価値なものにしてしまつたり、
エンドミルが折損し、加工物やコレツトチヤツク
あるいはフライス盤のスピンドルに損傷をあたえ
たりするトラブルを生じさせることがあつた。

従来このような切削中のストレートシヤンクエ
ンドミルの抜け出し現象は、エンドミルのもつね
じれ角による切削抵抗の垂直成分と、切削トルク
によるエンドミルの逆回転方向へのスリツプによ
るものと考えられてきた。

第１図は、コレツトチヤツクの把持特性を示す
一例で、刃径φ50シヤンクφ32のエンドミルを把
持する際の静的把持トルクＴを縦軸に、静的引抜
荷重Ｗを横軸に示し、原点付近の斜線は前述のエ
ンドミルで重切削を行なつた場合の切削トルク、
およびねじれ角による切削抵抗の垂直分力のおお
よその限界を示してある。

ここで静的把持トルクは工具φ32シヤンクを把
持したコレツトチヤツクを固定し、工具を回転方
向にトルクをかけた時にスリツプを起すトルク
（Kg・ｍ）を示す。またアムスラーによる静的
引抜き荷重は同様に前記コレツトチヤツクを固定
し、前記工具を外方に引き抜いた時の引抜き荷重
（Kg）を示す。斜線で示す刃径φ50シヤンク径
φ32のエンドミルで重切削を行つた場合の切削ト
ルクは、実際に前記エンドミルに切削時に加えら
れる切削トルク（約20Kg・ｍ）を示し、同切削
垂直分力、即ち切削中にチヤツクからエンドミル
が下方に引き抜かれようとする力、の限界は、前
記エンドミルのねじれ角による切削抵抗の垂直分
力のおおよその最大値（約400Kg）を示す。第
１図をみてわかるように実用重切削での切削トル
クおよび垂直分力に対してコレツトチヤツクの静
的スリツプトルク、および静的引抜き荷重はきわ
めて高いレベルにあり、安全率は十分であると考
えられる。それにもかかわらず、実際には切削中
にエンドミルシヤンクがコレツトチヤツクから抜
け出してくるのである。当考案は、エンドミルの
切削抵抗とコレツトチヤツクおよびストレートシ
ヤンクの挙動を詳細に研究し、解析した結果、エ
ンドミルの抜け出し現象に関して誰もがまつたく
予期していなかつた原因によつて生じていること
が明らかになつた。

その抜け出し現象のメカニズムを要約すると次
のようなことである。

即ち、第２図に示すようにコレツトチヤツク１
にストレートコレツト２を介してエンドミル３の
シヤンク部４を把持して切削する場合、エンドミ
ル刃部には、切削抵抗Ｒが、重切削の場合ほゞ一
定の向きに作用する。シヤンクのサイズによつて
はストレートコレツト２を省略してコレツトチヤ
ツク本体１に直接把持させることもあるが、次に
述べることは、直接、または関接に把持すること
には無関係に、まつたく同じであると考えてよ
い。前述のようにエンドミルは切削抵抗によりた
わみを生じ、ストレートシヤンク４はストレート
コレツト２の支点部分６で、傾斜ｉの傾きをもつ
軸となつて回転する。

このようにストレートシヤンク４が曲げ抵抗Ｒ
を受けて、支点部分６で傾斜ｉなる軸で回転する
と、エンドミルシヤンク４は、ストレートコレツ
ト２を蹴るようにして押し出される。これは、仮
想ねじによる送り出し現象とも呼べる。実験によ
るとφ32のストレートシヤンクを把持して支点部
６に4800Kg・cmの曲げモーメント（Ｒ＝400Kg
で、Ｒ負荷点から支点までの距離が12cm）をか
けて回転させると、シヤンクは次第に抜け出し、
その軸方向には3000Kgもの押し出し力Ｆを生じ
た。この力はこれ以上に増加することが予測され
たが、測定装置の限界に達したので中止した。

実際の切削におけるエンドミルの切削による垂
直分力は、最大でも500Kg程度であり、両者の
値を比較してみてもエンドミルの抜け出しが、切
削抵抗の垂直分力によるものではないことがわか
る。

ストレートシヤンクのこの抜け出し現象は、支
点部分６にかかる力、シヤンク径、ストレートコ
レツト２の入口部すなわち支点部分６の摩耗、お
よび弾塑性変形によるダレ具合などによつて、シ
ヤンク１回転当り数μm〜数10μmの範囲で徐々に
抜け出す。

第３図はこの現象を模形的に再現させる方法を
示す。

ストレートコレツトに相当する厚紙でできた中
空円筒７に、それよりもやや外径の小さいストレ
ートシヤンクに相当する円筒８を挿入し、支点部
の傾斜に相当する傾きｉをあたえて、中空円筒７
を手でゆつくりと回転させる。すると円筒８は、
ほゞ一定のリードで徐々にＦの方向に抜け出す。
このとき、円空円筒７と円筒８の両方の接点に印
をつけておくと、抜け出してくるストレートシヤ
ンクに相当する円筒８は、中空円筒７の回転方向
と同方向に両者の周差の分だけ自転することがわ
かる。この自転の方向はいわゆる切削トルクによ
つてスリツプすると考えられる方向とは逆の向き
であり、これはエンドミルの抜け出しが切削トル
クによるものではないことも裏づけている。

以上述べたような抜け出し現象の解明によつて
切削中のストレートシヤンクの抜け出し防止対策
は従来から考えられていた切削抵抗の垂直成分や
切削トルクによるスリツプ防止策としてシヤンク
を強く把持すればよいという一辺倒の考え方では
解決できないことがわかつた。

その対策として最も簡単な構造で効果が大きい
のはストレートシヤンクの一部にテーパを設け、
シヤンクの抜け出し現象に対して、くさび作用に
よつてこれを防止するのが効果的であることがわ
かつた。

（考案の目的） この考案は、上述の知見に基づいてなされたも
のであつて、シヤンクの一部に刃部側が細くなる
ようなテーパを設けるという簡単な構造でエンド
ミルの抜け出しを防止することを目的とする。

（考案の構成及び作用効果） 本案は上述の如くシヤンクの一部に刃部側が小
径となるようなテーパ部を設けたので、該テーパ
がくさび作用をなし、これに沿つて変形している
ストレートコレツトが、エンドミルシヤンクの抜
け出しに際して穴径を押し拡げるような力を受け
るので、その抗力はきわめて大きな抵抗を生じ、
シヤンクの抜け出しが十分に防止される。

なお本願の主効果ではないが、テーパ部にメー
カ名、工具の材質、寸法などのマーキングを施す
と、コレツト等と擦れ合うことが少なくなり、い
つまでも鮮明な文字を維持することができる。

（実施例の説明） 次にこの考案の実施例を第４図によつて説明す
る。シヤンクの一部に刃部側が小径になるような
テーパ９を設ける。このテーパ９の両端にはシヤ
ンク称呼外径を有するストレート部１０，１０′
を設けてある。

このストレート部１０とテーパ９の小径部の径
差１１は、最大でも0.2mm以下であることが望ま
しい。これはコレツトが弾性変形し、かつテーパ
小径部をも締めつけることが必要なためで、これ
以上大きな径差を設けても空間が生じるのみで意
味がない。実測によりコレツト内径の自由変形量
（シヤンクを入れないで締めつける場合）は、0.2
mm程度が限界であることがわかつている。

一般に重切削によりストレートシヤンクエンド
ミルがコレツトチヤツクから抜け出すシヤンク外
径寸法はφ20mm以上の場合が多い。また一般のコ
レツトチヤツクのコレツト内最大把持長さは60mm
前後である。したがつてシヤンク部に設けるテー
パ９の長さは30〜50mm程度の範囲で設ける。

第５図に当考案によるシヤンクの把持状態につ
いて説明する。コレツトには刃部側のストレート
部１０がある程度入り込むまでシヤンクを挿入す
る。この操作によつてシヤンク部のストレート部
１０および１０′により、エンドミルの把持中心
を精密に定めることができる。第５図にはテーパ
部９とストレートコレツト２との間に空間１２を
仮りに示してあるが、実際にはコレツトの締めつ
けによつてこの空間はストレートコレツト、ある
いはコレツトの弾性変形によつて生じていない。

なお本考案は、例えば実開昭53−6975号公報に
開示するように、サイドロツクホルダーで締付け
られる工具取付部にテーパー状締付斜面を設け、
この斜面にホルダー外周から内周に貫通するネジ
の先端を当接させ、前記ネジを締めることによつ
てホルダー外径部を変形させるものとは異る技術
である。このものではテーパー状締付斜面の外方
端部即ち凹部の始点は、ネジが締め付けられると
ホルダー内径から離れ本考案に開示するくさび作
用をしないからである。

【図面の簡単な説明】

第１図はコレツトチヤツクの把持特性図、第２
図はエンドミルの刃部に切削時にかかる切削抵抗
の作用の説明図、第３図は第２図の場合の模形的
再現図、第４図は本考案の要部側面図、第５図は
本考案品を把持した状態の断面図である。 ４……シヤンク部、９……テーパ、１０，１
０′……ストレート部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ストレートシヤンクを持つたエンドミルにお
   いて、刃部側が小径となるようにストレートシ
   ヤンクの一部を全周にわたつてテーパとし、該
   テーパ両端にシヤンク称呼外径を有するストレ
   ート部を設けたことを特徴とするストレートシ
   ヤンクエンドミル。 (2) 前記シヤンク部テーパの小径部が、シヤンク
   称呼外径より0.2mm以下の範囲で小さいことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   のストレートシヤンクエンドミル。