JPWO2011149062A1 - エンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】 切屑排出性を改善し、良好な切削加工が可能なエンドミルを提供する。【解決手段】 中心軸Ｏ周りに回転する工具本体１の先端部に設けられた底刃２と、工具本体１の外周に設けられた外周刃４と、底刃２および外周刃４のすくい面３とを具備するとともに、底刃２を分断する凹部６を少なくとも１つ設け、かつ、少なくとも凹部６よりも外周側のすくい面３に、外周側後方に向かって延びる壁部８を設けたエンドミル１０である。【選択図】図１

Description

本発明はエンドミルに関するものである。

エンドミルは主として横送り加工や座ぐり加工を行う際に用いられる。

特許文献１では、底刃と外周刃のすくい面に底刃に沿って段差部を設けて、段差部に切屑を当てて折り曲げたエンドミルが開示されている。また、底刃にニック（凹部）を形成することが記載されている。

また、特許文献２にも、底刃にニック（凹部）を形成することが開示されている。

特開２００５−１２５４６５号公報 実開平５−３７４１１号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２のいずれにおいても、ニックよりも外周側に生成する切屑はカールしにくくかつ排出される方向も不安定であり、この外周側の切屑がエンドミルに絡みつくという問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するものであり、切屑排出性を改善してスムーズな切削加工が可能なエンドミルを提供することにある。

本発明のエンドミルは、中心軸周りに回転する工具本体の先端部に設けられた底刃と、前記工具本体の外周に設けられた外周刃と、前記底刃および前記外周刃のすくい面とを具備するとともに、前記底刃を分断する凹部を少なくとも１つ設け、かつ、少なくとも前記凹部よりも外周側のすくい面に、外周側後方に向かって延びる壁部を設けたものである。

本発明のエンドミルによれば、底刃で被削材を切削する際に生成される切屑が凹部によって細く分断され、その後にすくい面を通って排出される際に、エンドミルの中心軸付近を通る切屑はすくい面の曲面によって折り曲げられ、かつエンドミルの外周を通る切屑はブレーカとして機能する壁部によって折り曲げられるとともに、所定の方向に排出されるように制御されるので、いずれの切屑も短く切れて排出されて、切屑がエンドミルに絡み付いて切削加工の妨げになることがなく、良好な切削加工が可能である。

本実施形態のエンドミルの例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は先端側（Ａ方向）から見た正面図である。 本実施形態のエンドミルの例におけるすくい面について側面から見た拡大図であり、（ａ）図１に示す構成例、（ｂ）、（ｃ）は比較例の構成である。 図２に示すエンドミルにおける切屑の生成状態を説明するための図であり、（ａ）図１に示す構成例、（ｂ）、（ｃ）は比較例の構成である。 切屑の排出状態の違いによる切削加工状態を説明するための図であり、（ａ）本実施形態、（ｂ）、（ｃ）はエンドミルを用いたものである。 本実施形態のエンドミルの変形例について説明するための図である。 本実施形態のエンドミルの更なる変形例について説明するための図である。

本実施形態のエンドミルの例について、図１および図２（ａ）を用いて説明する。

図１（ａ）（ｂ）のエンドミル１０は、中心軸Ｏ周りに回転する工具本体１の先端部に設けられた複数の底刃２（図２では３枚刃）と、それぞれの底刃２の外周に設けられた外周刃４と、底刃２および外周刃４のすくい面３とを具備し、底刃２を分断する凹部６が設けられているとともに、少なくとも凹部６よりも外周側のすくい面３に、外周側後方に向かって延びる壁部８が設けられている。なお図１では、凹部６として、紙面の裏側方向に凹む凹部を１つ設けた例を示している。

また図１に示すエンドミル１０においては、すくい面３の後方に連続する切屑排出溝５が設けられている。なお、図１（ａ）（ｂ）によれば、底刃２に連続するすくい面３と切屑排出溝５とによって先端視で凹状のギャッシュ９が設けられており、ギャッシュ９は切屑ポケットとして機能することによって切屑処理性が維持される。また、底刃２で切削された切屑と外周刃４で切削された切屑の両方が、すくい面３を介して切屑排出溝５側に流れる。

そして、図１（ａ）（ｂ）によれば、壁部８は、少なくともすくい面３の凹部６よりも外周側に中心軸Ｏに平行な後端方向ｐと中心軸Ｏに直交する外周方向ｑとの間の方向（中心軸Ｏと直交する方向とのなす角度θ）に向かって延びるように設けている。つまり、壁部８は、後方に向かうにつれて外周側に位置するように設けられている。言い換えると、壁部８の先端に対して壁部８の後端が外周側に存在するように配置されている。なお、図１、２（ａ）では、壁部８は溝部７（ブレーカ溝）の壁面からなり、切屑の流れる向きを変更したり切屑をカールさせて（折り曲げて）細かく分断するブレーカとして機能し、凹部６から延びて一つの溝をなしている。それにより、切屑の排出方向を一定にできてより安定した切屑排出が可能となるとともに、切屑を容易に折り曲げることができるとともに底刃２の強度を維持できる点で望ましい。

ここで、図３および図４に示すように、図３（ｃ）に示すエンドミル２１では、底刃の半径と同じ幅の切屑が生成するが、外周のほうが１回転当たりの切削量が多いので切屑は自然にカールして円錐状になる。円錐状になった切屑はエンドミル２１の切屑排出溝の形状に沿って後方へ流れていくが、切屑の幅が大きく切屑排出溝の空間よりも外側にはみ出すので、エンドミル２１が先端側に進み、沈み加工（穴あけ加工）の場合には、切屑が工具本体１や被削材等に引っ掛かって後方に流れなくなり、図４（ｃ）に示すように切屑が詰まってしまう。また、図３（ｂ）に示すニック（凹部）を形成しただけのエンドミル２０では、幅の小さい切屑が複数本生成するが、ニックよりも外周に発生した切屑はすくい面３の形状が比較的フラットであることから、切屑が進行する方向に自由度があり切屑がランダムな方向に排出されてしまう。そして、このランダムな方向に排出された切屑が、場合によっては図４（ｂ）に示すようにエンドミル２０本体に絡み付いてしまう。

これに対し、図３（ａ）の構成によれば、底刃２が被削材を切削する際に生成される切屑が凹部６によって細く分断されるので、切屑が切屑排出溝５からはみ出すことがなく、しかも、凹部６よりも外周側に発生した切屑も壁部８によって容易に折り曲げられるとともに切屑の排出方向も一定となり、図４（ａ）に示すように安定して切屑を排出することができる。

なお、図１、２（ａ）では溝部７は凹部６から延びている。つまり凹部６と溝部７はつながっており、かつ溝部７は外周側後方に向かって延びているので、溝部７の外周側では、底刃２と溝部７との間にすくい面３が存在する構成となっている。この構成であれば、製造が容易であるとともに切屑を容易に折り曲げることができるが、本実施形態によれば、図５（ａ）に示すように、凹部６と溝部７が連結せずに、底刃２の交差稜線が中心軸Ｏに対して後方でかつ紙面の裏側に凹んでいる凹部６’と溝部７ａとが独立に存在するものであってもよい。この場合でも、溝部７ａは外周側後方に延びており、溝部７ａと底刃２との間にはすくい面３が存在する。

また、図１〜３に示すように、溝部７は中心軸Ｏ方向の幅ｗが一定の帯状であることが、切屑を容易に折り曲げることができるとともに底刃２および外周刃４の強度を維持できる点で望ましい。切屑の生成状況を鑑みて、図５（ｂ）に示すように、溝部７ｂを外周側の中心軸Ｏ方向の幅が広い形状にすることもできる。さらに、溝部７および壁面８は直線状に限定されるものではなく、図５（ｃ）〜（ｆ）に示す溝部７ｃ〜７ｆおよび壁面８ｃ〜８ｆのように、途中で屈曲した形状や曲線状であってもよい。

ここで、前記帯状の溝部７の中心軸Ｏに直交する方向の幅ｗは、底刃２の中心軸Ｏからの回転軌跡の最外径Ｒに対して３〜１５％であることが、切屑排出性をより向上できるとともに底刃２および外周刃４の強度を維持できる点で望ましい。なお、幅ｗは帯状の溝部７の中間位置で測定する。

また、溝部７は、下に傾斜する壁面と立ち上がり壁面（壁部８）とを具備する溝状であることが、切屑の排出方向を一定にできてより安定した切屑排出が可能となる点で望ましい。この溝の深さは、溝部７の幅と、予想される切屑の生成量とを勘案して決定される。また、壁面８を構成する例として溝部７を例示したが、溝に限定されるものではなく、突出壁面と下降壁面とを具備する突起状（図示せず）であってもよい。

さらに、凹部６は複数個形成することもできるが、図１、２（ａ）に示すように、１つの底刃２に対して凹部６は１つだけ存在することが底刃２の欠損を抑制できる点で望ましく、凹部２は、底刃２の中心軸Ｏからの回転軌跡の最大径に対して５０％〜９０％の位置、すなわち、底刃２の中心軸Ｏからの回転軌跡の最大径Ｒと底刃２の中心軸Ｏから凹部６までの距離ｄとの比（ｄ／Ｒ）が０．５〜０．９で形成されることが、特に欠損しやすい外周刃４の欠損を抑制しつつ切屑排出性を最適化できる点で望ましい。比（ｄ／Ｒ）のさらに望ましい範囲は０．６〜０．８である。また、溝部７と中心軸Ｏに対して直交する方向ｑとの角度θが４０〜８０°であることが、外周側に生成した切屑がスムーズに排出される点で望ましい。

また、底刃２が複数設けられている場合、複数の底刃２のうちの少なくとも１つの底刃２に対し、凹部６の個数、底刃２をなす交差稜線における形成位置および形状の少なくとも１つが異なる形態で設けられているものであってもよい。例えば、凹部６は図１（ｂ）のようにすべての底刃２それぞれに形成することもできるが、図６（ａ）のように底刃２のうちのいくつかだけに形成することもでき、または図６（ｂ）のように凹部６の位置を底刃２ごとに変えて形成することもでき、さらに、図６（ｃ）のように、底刃２ごとに凹部６の個数を変えることもできる。このように、底刃２によって仕様の異なる非対称な凹部６を形成すれば、切削時にエンドミル１０が共振してびびりが発生することを抑制することができるとともに、凹部６の配置をずらすことによって被削材の底面の削り残しをなくすことができる。

さらに、切削時にエンドミル１０が共振してびびりが発生することを抑制することができる方法として、外周刃４が複数設けられている場合、複数の外周刃４のうちの少なくとも１つの外周刃４において、溝部７の形状および方向の少なくとも１つが異なる形態で設けることもできる。

なお、上述の実施形態においては、図１に示すように工具本体１自体の所定部位に切刃が形成された所謂ソリッドエンドミルタイプの構成を例にとって説明したが、これに代えて、所謂スローアウェーチップをホルダに装着した所謂スローアウェイエンドミルタイプ構成であっても良い。

１：工具本体
２：底刃
３：すくい面
４：外周刃
５：切屑排出溝
６：凹部
７：溝部
８：壁部
９：ギャッシュ
１０、２０、２１：エンドミル
Ａ：先端方向
Ｏ：中心軸
ｐ：後端方向
ｑ：外周方向
Ｒ：底刃の中心軸からの回転軌跡の最外径
ｗ：帯状の溝部の中心軸に直交する（底刃と平行な）方向の幅
ｄ：底刃の中心軸から凹部までの距離
θ：溝部の壁面と中心軸に垂直な方向ｑとのなす傾斜角度

Claims (8)

1. 中心軸周りに回転する工具本体の先端部に設けられた底刃と、前記工具本体の外周に設けられた外周刃と、前記底刃および前記外周刃のすくい面とを具備するとともに、前記底刃を分断する凹部を少なくとも１つ設け、かつ、少なくとも前記凹部よりも外周側のすくい面に、外周側後方に向かって延びる壁部を設けたエンドミル。
2. 前記壁部が前記凹部から延びている請求項１記載のエンドミル。
3. 前記壁部は溝部の壁面である請求項１または２記載のエンドミル。
4. 前記溝部の前記中心軸に直交する方向の幅は前記底刃の前記中心軸に対する回転軌跡の最大径に対して３〜１５％である請求項３記載のエンドミル。
5. 前記凹部が１つの前記底刃に対して１つだけ存在するとともに、該凹部は、前記中心軸からの距離が前記底刃の前記中心軸に対する回転軌跡の最大径に対して５０％〜９０％の位置に設けられている請求項１乃至４のいずれか記載のエンドミル。
6. 前記底刃が複数設けられているとともに、該複数の底刃のうちの少なくとも１つの底刃に対し、前記凹部の個数、前記底刃をなす交差稜線における形成位置および形状の少なくとも１つが異なる形態で設けられている請求項１乃至５のいずれか記載のエンドミル。
7. 前記外周刃が複数設けられているとともに、該複数の外周刃のうちの少なくとも１つの外周刃において、前記溝部の形状および方向の少なくとも１つが異なる形態で設けられている請求項１乃至６のいずれか記載のエンドミル。
8. 前記壁部と前記中心軸に対し直交する方向とのなす角度が４０〜８０°である請求項１乃至７のいずれか記載のエンドミル。