KR101983093B1

KR101983093B1 - 다날 엔드밀

Info

Publication number: KR101983093B1
Application number: KR1020157001798A
Authority: KR
Inventors: 마코토 바바; 준이치 히라이
Original assignee: 미츠비시 히타치 쓰루 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2019-05-29
Also published as: US9555486B2; KR20150040866A; WO2014017576A1; CN104640658A; JPWO2014017576A1; US20150174672A1; CN104640658B; WO2014017576A8; EP2878404A1; EP2878404A4; JP6139528B2; EP2878404B1

Abstract

개쉬(gash)와 날 홈을 갖는 다날 엔드밀을 사용하여 난삭성 합금제 임펠러 등의 박육 부재를 고속도의 고속 이송으로 절삭가공할 때의, 개쉬(7)로부터의 절삭 부스러기 배출 효과와 날 홈(8)에의 유도 효과를 높인다. 절삭날(3)의 절삭면을 회전축(O)측에서 반경 방향 외주측에 걸쳐서 바닥날(6)의 절삭면(6a)과, 이에 인접하여, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 다른 면을 형성하고, 코너R날(5)의 절삭면을 겸하는 외주날(4)의 절삭면(4a)으로 구성되고, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 외주날(4)의 절삭면(4a)과의 경계에 위치하는 볼록 능선(64)과, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)과의 경계에 위치하는 볼록 능선(68)과의 교점을, 코너R날(5)의 여유면(5b)과 바닥날(6)의 여유면(6b)과의 경계에서 반경 방향 회전축(O)측으로 들어가게 한다.

Description

다날 엔드밀{MULTI-FLUTE ENDMILL}

본 발명은 예를 들어, 터빈이나 과급기 등의 회전기계장치에 사용되는 박육(thin-walled) 임펠러나 블레이드 등을 3축 또는 5축 제어의 공작 기계를 사용하여 절삭가공에 의해 제조할 때에 공작 기계에 장착하여 임펠러 등의 부재에 대해 고속 이송의 절삭가공을 할 수 있도록 개선한 다날 엔드밀에 관한 것이다.

터빈, 과급기 등의 회전기계장치에 사용되는 박육 임펠러(날개차), 블레이드 등은 Ni계 내열 합금, 스테인리스 강 또는 티탄 합금제의 난삭성 합금 부재(소재)를 공작 기계의 회전축 상에 고정하여 엔드밀 등의 절삭공구를 회전시키면서 다축 제어를 하여, 이 합금 부재에 황삭 가공, 중간 마무리 가공 및 마무리 가공을 행하는 절삭가공 공정을 거쳐 제조된다.

이 절삭가공 공정 중, 마무리 가공에서는 합금 부재의 표면을 만곡된 곡면형으로 마무리 가공할 필요가 있기 때문에, 종래부터 볼 엔드밀, 테이퍼볼 엔드밀, 또는 외주날, 코너날 및 바닥날로 구성되는 절삭날을 구비한 래디어스 엔드밀(radius endmill)이 사용되었다. 특히 공구 본체의 선단부에 다수의 절삭날, 예를 들면, 6매 이상의 절삭날을 갖춘 솔리드형 래디어스 엔드밀(이하에서는 '다날 엔드밀'이라고도 함)이 점차 사용되고 있다.

다날 엔드밀에 관한 종래 기술로서는 도 11에 도시한 바와 같은, 다수의 절삭날을 구비하고, 엔드밀의 회전 방향(R)(둘레 방향)으로 인접하는 절삭날 간에 절삭 부스러기의 배출을 위한, 반경 방향 중심(회전축) 근처의 개쉬(gash)(7)와 외주 근처의 날 홈(8)을 갖춘 형태가 있다(특허문헌 1 참조). 도 11은 특허문헌 1의 도 8에 기재한 예를 구체적으로 나타내고 있다.

도 11에 도시한 예(특허문헌 1)에서는 바닥날(6)의 회전 방향(R) 전방측에 형성되어 있는 개쉬(7)의 반경 방향 외주측으로 회전 방향(R) 후방측에 날 홈(8)을 형성하고 있지만, 개쉬(7)에 연속하여 날 홈(8)이 형성됨으로써, 절삭 부스러기가 개쉬(7)에 머물기 어려워, 바닥날(6)이 절삭한 절삭 부스러기의 배출성을 높이는 효과가 있다고 생각된다.

특허문헌 1 이외의, 반경 방향 중심 부근에 형성된 개쉬의 반경 방향 외주 부근에 날 홈이 형성된 엔드밀의 예를 도 12에 나타낸다(특허문헌 2 참조). 도 12는 특허문헌 2의 도 2를 나타내고 있다. 이 예에서는 개쉬(7)의 반경 방향 외주 부근에 연속하여 특허문헌 1의 날 홈에 상당하는 절삭 부스러기 배출홈(4)이 형성되고, 절삭 부스러기 배출홈(4)과 개쉬(7) 사이에, 코너날(12)의 절삭면(11)을 형성하는 오목부(10)가 형성되어 있기 때문에(단락[0017], [0018]), 개쉬(7)와 절삭 부스러기 배출홈(4)은 오목부(10)를 통해 연통해 있다.

특허문헌 2에서는 원호를 그리는 코너날(12)을 원호의 돌출단(P)을 넘은 반경 방향 중심측으로, 바닥날(9)의 개시점(Q)까지 형성하고, 점(Q)에서 엔드밀의 후단부측에 걸쳐 형성되어, 오목부(10)를 구획하는 교선(L)을, 돌출단(P)을 지나는 중심축에 평행한 직선으로부터 반경 방향 중심측에 위치시킴으로써, 코너날(12)이 생성한 절삭 부스러기를 바닥날의 절삭면(8)측으로 돌아서 들어가는 일 없이, 코너날 절삭면(11)에서 배출시키는 것을 가능하게 한다(단락[0019] 내지 단락[0024]).

[특허문헌 1]DE 제20 2009 013 808 U1호 공보(도 8) [특허문헌 2]일본 공개 특허 제2010-167520호 공보(청구항 1, 단락[0016] 내지 [0024], 도1, 도2)

도 11의 예(특허문헌 1)에서는 개쉬(7)의 바닥면의, 반경 방향 중심(회전축)측에서 외주측에 걸친 반경 방향에 대한 경사가 완만하고, 엔드밀의 단면에 평행에 가깝기 때문에, 개쉬(7)로부터의 절삭 부스러기 배출 효과는 그다지 기대하기 어렵다. 또한, 개쉬(7)에 연속하는 날 홈(8)은 반경 방향 외주 부근에 편중되어 형성되어있기 때문에, 개쉬(7)로부터 날 홈(8)으로의 유도 효과도 기대할 수 없다고 생각된다.

도 11의 예에서는 또한, 외주날(4)의 절삭면(4a)이 코너R날(5)의 절삭면을 겸하고 있기 때문에, 겸하지 않는 경우보다 도 7(b)의 실선으로 나타내는 바와 같이 날 홈(8)(칩 포켓)의 용적을 다소 크게 취할 수 있다. 단, 날 홈(8)이 반경 방향 외주 부근에 편중되어 형성되어 있기 때문에, 날 홈(8)의 용적을 늘리는 이점은 살리지 못한다. 칩 포켓(CP)은 개쉬 용적과 날 홈 용적의 합이고, 이 용적이 클수록, 절삭 부스러기의 축적 능력과 배출 효과가 높다고 할 수 있다. 도 7(b) 중, 실선은 외주날(4)의 절삭면(4a)이 코너R날(5)의 절삭면을 겸하는 경우의 단면을 나타내고, 2점 쇄선은 외주날(4)의 절삭면(4a)이 코너R날(5)의 절삭면을 겸하지 않는 경우의 단면을 나타낸다.

특허문헌 2에서는 코너날(12)이 생성한 절삭 부스러기가 개쉬(7)측으로 돌아서 들어가는 것을 저지하기 위해, 개쉬(7)와 절삭 부스러기 배출홈(4) 사이에 개재하는 오목부(10)의 개쉬측 면에, 융기한 벽면(13)을 형성하고 있다(단락[0019]). 이로 인해, 바닥날(9)이 생성하여, 개쉬(7) 내에 떨어진 절삭 부스러기를 절삭 부스러기 배출홈(4)으로 배출하는 효과를 오목부(10)가 저해할 가능성이 있고, 개쉬(7) 내로부터 절삭 부스러기를 절삭 부스러기 배출홈(4)으로 유도하는 효과는 얻을 수 없다고 생각된다.

본 발명은 상기 배경으로부터, 특허문헌 1의 예에 비해 현저하게 개쉬로부터의 절삭 부스러기 배출 효과와 날 홈에의 유도 효과를 높이는 형태의 다날 엔드밀을 제안하는 것이다.

종래부터 3축이나 5축 NC 제어의 공작 기계를 사용하여, 만곡된 표면을 갖는 상기 임펠러 표면을 고속도로 고속 이송의 절삭가공을 했을 때, 생성된 절삭 부스러기를 단시간에 엔드밀로부터 배출하는 것이 곤란해지고, 절삭가공을 저해하는 사태가 발생하는 경우가 있었다. 이 배경으로부터, 임펠러 표면을 고속도로 고속 이송의 절삭가공을 행할 수 있는 다날 엔드밀의 개발이 요망되고 있었다. 블레이드 등의 난삭성 합금 부재를 대상으로 하는 경우도 마찬가지이다.

이 점을 받아들여, 본 발명의 기본적인 목적은 난삭성 합금 부재에 대하여 고속 이송의 절삭가공을 실시해도 상기한 절삭 부스러기의 배출성이 양호한 절삭날부의 구조를 개량한 다날 래디어스 엔드밀을 제공하는 데 있다.

상세하게 말하면, 본 발명은 3축이나 5축의 NC 공작 기계에 장착되는 다날 래디어스 엔드밀(다날 엔드밀)을 사용하면서, 종래부터 곤란했던, 난삭성 합금의 박육 부재로 이루어지고, 만곡된 표면을 갖는 임펠러 등의 난삭성 합금 부재의 표면을, 1개의 다날 엔드밀로 고속 이송의 마무리용 절삭가공을 종래보다도 고능률(고속도 가공)로 장시간 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 아울러 고속 이송의 절삭가공을 하여도, 생성되는 절삭 부스러기의 배출을 양호하게 하는 것을 목적으로 한다.

또한, '다날'이란, 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 공구 본체(다날 엔드밀) 선단부의 회전축(O)측(반경 방향 중심측)에서 섕크부(shank)(2a)의 반경 방향 외주측에 걸쳐 바닥날(6), 바닥날(6)에 연속하는 코너R날(5), 및 코너R날(5)에 연속하는 외주날(4)로 구성되는 절삭날(3)을 복수 매, 특히 6매 이상 구비하는 래디어스 엔드밀을 말한다.

청구항 1에 기재한 발명의 다날 엔드밀은 섕크부의 선단부에 형성되고, 회전축(O)측에서 상기 섕크부의 반경 방향 외주측에 걸쳐 바닥날, 바닥날에 연속하는 코너R날, 및 코너R날에 연속하는 외주날로 구성되는 복수 매의 절삭날을 구비한 절삭날부와, 상기 회전축(O) 주위의 회전 방향(R)으로 인접하는 상기 절삭날 사이에, 상기 반경 방향으로 중심측과 외주측에 각각 형성된 개쉬와 날 홈을 갖는 다날 엔드밀로서,

상기 절삭날의 절삭면이 상기 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 상기 바닥날의 절삭면과, 이 바닥날의 절삭면에 인접하여, 상기 바닥날의 절삭면과 다른 면을 형성하고, 상기 코너R날의 절삭면을 겸하는 상기 외주날의 절삭면으로 구성되고,

상기 절삭날의 여유면이 상기 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 상기 바닥날의 여유면과, 이 바닥날의 여유면에 인접하는 상기 코너R날의 여유면과, 이 코너R날의 여유면에 인접하는 상기 외주날의 여유면으로 구성되며,

상기 날 홈이 상기 외주날의 절삭면과, 그와 회전 방향(R) 전방측으로 마주하는 날 홈면과, 상기 외주날의 절삭면과 날 홈면과의 경계에 형성된 바닥면으로 구성되고,

상기 바닥날의 절삭면과 상기 외주날의 절삭면과의 경계에 위치하는 볼록 능선과, 상기 바닥날의 절삭면과 상기 날 홈 바닥면과의 경계에 위치하는 볼록 능선과의 교점이, 상기 코너R날의 여유면과 상기 바닥날의 여유면과의 경계로부터 상기 반경 방향 중심측에 들어가 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에서의 '반경 방향'이란, 회전축(O)에 직교하는 단면 상의 회전축(O)을 지나는 방사 방향을 말하고, 개쉬(7)는 절삭날부(2b)를 섕크부(2a)의 선단부측, 즉 다날 엔드밀(1)의 선단부(1a)측에서 섕크부(2a)측으로 봤을 때, 반경 방향의 회전축(O)(중심) 부근의, 회전 방향(R)으로 인접하는 바닥날(6, 6)의 여유면(6b, 6b) 간에 형성된다. 날 홈(8)은 반경 방향으로 외주측의, 회전 방향(R)으로 인접하는 코너R날(5, 5)의 여유면(5b, 5b) 간에 형성된다. '섕크부(2a)의 선단부'는 '다날 엔드밀(1)의 선단부(1a)'와 같은 의미이다.

'외주날(4)의 절삭면(4a)이 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 다른 면을 형성하는'이란, 외주날(4)의 절삭면(4a)과 바닥날(6)의 절삭면(6a)이 동일한 면 내에 없는 것을 말한다. '외주날(4)의 절삭면(4a)이 코너R날(5)의 절삭면을 겸하는'이란, 외주날(4)의 절삭면(4a)이 외주날(4)에서 코너R날(5)에 걸쳐 형성되는 것을 말하는데, 외주날(4)의 절삭면(4a)은 후술하는 바와 같이 외주날(4)에서 바닥날(6)까지 걸쳐 있다.

날 홈(8)은 외주날(4)의 절삭면(4a)과, 그와 다날 엔드밀(1)의 회전 방향(R) 전방측으로 마주하는 날 홈면(8a)으로 구성되는데, 외주날(4)의 절삭면(4a)과 날 홈면(8a)의 경계에는 날 홈(8)의 바닥이 되는 바닥면(8b)이 형성된다(청구항 3). 바닥면(8b)은 회전 방향(R)(다날 엔드밀(1)의 둘레 방향)으로 폭을 갖고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 폭 방향(회전 방향 R) 양측으로 바닥면(8b)과 외주날(4)의 절삭면(4a) 사이에 경계선(10a)이 형성되고, 바닥면(8b)과 날 홈면(8a) 사이에 경계선(10b)이 형성된다. 경계선(10a)과 경계선(10b)은 함께 오목 능선을 이룬다. 바닥면(8b)은 다날 엔드밀(1)을 반경 방향 외주측에서 중심측으로 봤을 때, 아래로 볼록한 곡면 형태, 또는 V자형 등으로 형성되는 경우와, 평탄면으로 형성되는 경우가 있다.

'바닥날(6)의 절삭면(6a)과 외주날(4)의 절삭면(4a)과의 경계에 위치하는 볼록 능선(64)'이란, 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이, 반경 방향으로 연속하는 코너R날(5)과 바닥날(6)을 이루는 볼록 능선이 코너R날(5)에서 바닥날(6)로 이행할 때에, 바닥날(6)에 면하는 개쉬면(7a)측(바닥날(6)의 절삭면(6a)측)을 향해 분기한 능선을 말한다. 능선(64)은 코너R날(5)의 여유면(5b)과 바닥날(6)의 여유면(6b)과의 경계 부근에서 개쉬면(7a)으로 분기하여, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 외주날(4)의 절삭면(4a)과의 경계선이 된다.

'바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)과의 경계에 위치하는 볼록 능선(68)'이란, 날 홈(8)의 바닥면(8b)과 날 홈면(8a)이 이루는 경계선(10b)의 연장선 위에 있고, 경계선(10b)에서, 개쉬(7)에 면하는 바닥날(6)(바닥날(6)의 절삭면(6a)측)측을 향하는 능선을 가리킨다. 능선(68)은 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b) 사이의 경계선이 된다. 능선(68)은 외주날(4)의 절삭면(4a)과 회전 방향(R) 전방측으로 마주하는 날 홈면(8a)과 개쉬(7)의 바닥면(7b)이 만나는 위치에서 바닥날(6)측을 향하여, 능선(64)과 서로 교차한다. 개쉬(7)의 바닥면(7b)은 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 그와 회전 방향(R) 전방측으로 마주하는 개쉬면(7a) 사이의 경계에 형성된다(청구항 2).

능선(64)은 외주날(4)의 절삭면(4a)을 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 구획하기(구분하기) 때문에, 코너R날(5)에서 개쉬면(7a)측을 향해 분기함으로써, 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이, 외주날(4)의 절삭면(4a)을 바닥날(6)의 절삭면(6a)측으로 들어가게 한다(파고들게 한다). 마찬가지로, 능선(68)은 날 홈(8)의 바닥면(8b)을 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 구획하기(구분하기) 때문에, 경계선(10b)에서 바닥날(6)측을 향함으로써, 날 홈(8)의 바닥면(8b)을 바닥날(6)의 절삭면(6a)측으로 들어가게 한다(파고들게 한다).

외주날(4)의 절삭면(4a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)은 날 홈(8)을 구성하기 때문에, 외주날(4)의 절삭면(4a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)이 함께 바닥날(6)의 절삭면(6a)측으로 들어감으로써, 개쉬(7) 내에 존재하는 절삭 부스러기의 날 홈(8) 내로의 낙하를 유도하는 효과가 생기고, 개쉬(7) 내로부터의 절삭 부스러기의 배출성이 향상된다.

'바닥날(6)의 절삭면(6a)과 외주날(4)의 절삭면(4a)의 경계에 위치하는 볼록 능선(64)과, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)과의 경계에 위치하는 볼록 능선(68)의 교점(66)이, 코너R날(5)의 여유면(5b)과 바닥날(6)의 여유면(6b)와의 경계에서 반경 방향 회전축(O)측으로 들어가 있는'이란, 도 3, 도 6에 나타낸 바와 같이, 절삭날부(2b)를 섕크부(2a)(다날 엔드밀(1))의 선단부(1a)측에서 회전축(O) 방향으로 봤을 때에, 능선(64)과 능선(68)의 교점(66)이 코너R날(5)의 여유면(5b)과 바닥날(6)의 여유면(6b)과의 경계(경계선)에서 반경 방향 회전축(O)측으로 들어가 있는 것을 말한다. 도 3, 도 9 중, 코너R날(5)과 바닥날(6)에 접근해 있는 파선은 볼록 능선(64)을 나타내고 있다.

도 5 등에서는 반경 방향으로 인접하는 바닥날(6)의 여유면(6b)과 코너R날(5)의 여유면(5b) 사이, 및 코너R날(5)의 여유면(5b)과 외주날(4)의 여유면(4b) 사이에 경계를 나타내는 선이 표시되어 있지만, 실제로 이 선은 육안으로는 보이지 않을 수도 있다. 예를 들면, 인접하는 바닥날(6)의 여유면(6b)과 코너R날(5)의 여유면(5b), 및 코너R날(5)의 여유면(5b)과 외주날(4)의 여유면(4b)이, 코너R날(5)의 여유면(5b)을 그의 면내 방향(둘레 방향)으로 봤을 때의 클로소이드 곡선과 같이 인접하는 곡면(평면을 포함함)의 곡률이 점차 변화하는 바와 같은 경우에는 경계선이 보이지 않는다. 곡률이 변화하는 부분에는 경계선이 보이는 경우도 있다.

'능선(64)과 능선(68)의 교점(66)이 바닥날(6)의 여유면(6b)과 코너R날(5)의 여유면(5b)과의 경계에서 섕크부(2a)의 반경 방향으로 회전축(O)측에 들어가 있는 것'은 능선(64)과 능선(68)의 교점(66)이 코너R날(5)의 여유면(5b)과 바닥날(6)의 여유면(6b)과의 경계에서 회전축(O)측에 위치해 있는 것이고, 능선(64)과 능선(68)이 반경 방향 외주측에서 중심측(회전축(O))을 향해 서로 교차하는 선을 이루고 있는 것이다.

능선(64)과 능선(68)의 교점(66)이 여유면(6b)과 여유면(5b)의 경계에서 섕크부(2a)의 반경 방향으로 회전축(O)측에 들어가 있음으로써, 다날 엔드밀(1)을 선단부(1a)측에서 보면, 날 홈(8)이 반경 방향 외주측에서 중심측(회전축(O)측)에 걸쳐, 코너R날(5)에서 바닥날(6)에 걸치도록 형성되기 때문에, 상기와 같이 개쉬(7)로부터 날 홈(8)에 절삭 부스러기를 유도하는 효과가 얻어진다. 동시에, 도 7(b)에 실선으로 나타내는 바와 같이, 외주날(4)의 절삭면(4a)이 코너R날(5)의 절삭면을 겸하는 것으로 인한 날 홈(8)의 용적을 늘리는 이점이 살려지기 때문에, 날 홈(8)의 용적, 즉 칩 포켓(CP)의 용적을 확대하는 것이 가능해진다. 날 홈(8)의 용적 확대는 절삭 부스러기의 축적 능력과 배출 효과가 향상되는 것을 의미한다. 칩 포켓 (CP)은 개쉬(7)를 형성하는 공간의 용적과 날 홈(8)을 형성하는 공간의 용적을 합한 것이다.

날 홈(8)이 반경 방향 외주측에서 중심측(회전축(O)측)에 걸쳐, 코너R날(5)에서 바닥날(6)에 걸쳐 형성됨으로써, 외주날(4)의 절삭면(4a)이 코너R날(5)의 절삭면을 겸하는 것으로 인한, 날 홈(8)(칩 포켓)의 용적을 크게 취하는 이점이 생긴다. 외주날(4)의 절삭면(4a)이 코너R날(5)의 절삭면을 겸함으로써, 날 홈(8)의 용적을 크게 취할 수 있는 것은 상기와 같이, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 코너R날(5)에 직교하는 단면에서 봤을 때에, 코너R날(5)의 여유면(5b)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)이 단일 평면, 또는 곡면인 절삭면(4a)만으로 이어지기 때문에, 2점 쇄선으로 나타내는 코너R날(5)의 절삭면이 있는 경우보다 날 홈(8)측에 돌출하는 부분의 체적이 부재하게 되는 요인이 된다. 도 7(b)는 도 5의 z-z선을 따른 단면을 나타내고 있다.

외주날(4)의 절삭면(4a)이 코너R날(5)의 절삭면을 겸하는 것은 코너R날(5)의 절삭면을 형성하지 않는 것이기 때문에, 외주날(4)의 절삭면(4a)을 비롯해, 절삭날(3)의 절삭면 전체를 형성(연삭 가공)하기 위한 가공 시간을 경감하고, 절삭날(3)의 절삭면 전체의 가공성을 높이는 이점을 얻는 의미도 있다.

코너R날(5)의 절삭면(5a)이 형성되는 경우에는 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 코너R날(5)과 경계선(10a)을 잇는 직선의 날 홈(8)측에 2점 쇄선의 해칭으로 나타내는 돌기 부분이 형성된다. 이에 대해, 청구항 1에서는 외주날(4)의 절삭면(4a)이 코너R날(5)의 절삭면을 겸함으로써, 해칭의 돌기 부분이 형성되지 않기 때문에, 절삭면(5a)이 있을 경우의 돌기 부분만, 날 홈(8)(칩 포켓)의 용적이 늘어나게 된다.

능선(64)과 능선(68)의 교점(66)이 바닥날(6)의 여유면(6b)과 코너R날(5)의 여유면(5b)의 경계에서 섕크부(2a)의 반경 방향으로 회전축(O)측에 들어가 있는 결과로서, 외주날(4)의 절삭면(4a)은 바닥날(6)의 절삭면(6a)에 대해서, 상대적으로 회전 방향(R) 후방측에 위치한다. 절삭면(4a)이 절삭면(6a)에 대하여, 회전 방향(R) 후방측에 위치함으로써, 개쉬(7) 내에 존재하는 절삭 부스러기가 다날 엔드밀(1)의 회전에 수반하여, 날 홈(8) 내에 들어가기 쉬워지는 외에, 날 홈(8) 내의 절삭 부스러기가 다날 엔드밀(1) 밖으로 배출되기 쉬워지기 때문에, 이 점(절삭면(4a)이 절삭면(6a)의 회전 방향(R) 후방측에 위치하는 점)에서도 개쉬(7) 및 날 홈(8)으로부터의 절삭 부스러기 배출성의 향상이 도모되는 것을 말할 수 있다.

상기와 같이 날 홈(8)의 바닥면(8b)은 회전 방향(R)으로 폭을 갖지만, 바닥면(8b)이 폭을 가짐으로써, 폭이 없는 경우보다 바닥날(6)이나 코너R날(5) 등, 절삭날(3)의 어느 것으로부터 직접, 또는 개쉬(7)로부터 날 홈(8) 내에 낙하한 절삭 부스러기를 정체하기 어렵게 하는 효과가 있다. 마찬가지로 개쉬(7) 내에 낙하한 절삭 부스러기의 배출성을 양호하게 하기 위해서도, 개쉬(7)의 바닥면(7b)에는 회전 방향(R)으로 폭을 부여할 수 있다. 이 경우, 개쉬(7)와 날 홈(8)의 바닥면(7b, 8b)이 함께 폭을 갖지만, 날 홈(8) 내에서의 절삭 부스러기의 정체가 있으면, 개쉬(7) 내로부터의 절삭 부스러기의 배출이 저해될 가능성이 있다. 이 점에서, 개쉬(7) 내에 존재하는 절삭 부스러기를 날 홈(8)으로 배출하는 효율을 높이기 위해서는 개쉬(7)로부터 배출 장소로의 배출성이 양호한 것이 조건이 되기 때문에, 상대적으로는 날 홈(8) 바닥면(8b)의 폭이 개쉬(7) 바닥면(7b)의 폭보다 크게 확보되어 있는 것이 적절하다(청구항 2). 　

개쉬(7)의 바닥면(7b)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)에 폭을 갖도록 하는 것은 도 1１에 나타내는 예에서도 볼 수 있지만, 이 예에서는 날 홈(8) 바닥면(8b)의 폭이 개쉬(7) 바닥면(7b)의 폭보다 상대적으로 작기 때문에, 날 홈(8) 내에서 절삭 부스러기의 정체가 발생했을 때에 개쉬(7)로부터의 절삭 부스러기의 배출이 저해되거나, 배출이 정체할 가능성이 있다. 이에 대하여, 날 홈(8) 바닥면(8b)의 폭이 개쉬(7) 바닥면(7b)의 폭보다 큰 경우에는(청구항 2에서는), 날 홈(8) 내에서 절삭 부스러기의 정체가 발생하기 어렵기 때문에, 개쉬(7)로부터의 절삭 부스러기의 배출이 저해될 가능성과, 배출이 정체될 가능성이 저하된다.

외주날(4)의 여유면(4b)은 도 2, 도 10에 나타낸 바와 같이, 섕크부(2a)의 표면(2c)에 인접하여, 표면(2c)에 연속한 면을 이루기 때문에, '능선(64)과 능선(68)의 교점(66)이 여유면(6b)과 여유면(5b)의 경계에서 반경 방향 중심측으로 들어가 있는 것'은 '외주날(4)의 절삭면(4a)이 바닥날(6)의 여유면(6b)에서 섕크부(2a)의 표면(2c)에 까지 걸쳐 있는 것'이라고도 바꿔 말할 수 있다. 외주날(4)의 절삭면(4a)이 바닥날(6)의 여유면(6b)에서 섕크부(2a)의 표면(2c)에 까지 걸쳐있음으로써, 개쉬(7)에서 날 홈(8)을 경우한 절삭 부스러기의 다날 엔드밀(1) 밖으로의 배출성과 배출 속도가 향상된다고 할 수 있다.

청구항 1에서는 '바닥날(6)의 절삭면(6a)과 외주날(4)의 절삭면(4a)과의 경계에 있는 볼록 능선(64)과, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)과의 경계에 있는 볼록 능선(68)의 교점(66)이, 바닥날(6)의 여유면(6b)과 코너R날(5)의 여유면(5b)과의 경계에서 회전축(O)측으로 들어가 있을 것'의 요건을 갖춤으로써, 바닥날(6)이 발생한 절삭 부스러기가 개쉬(7)를 경유하여 날 홈(8)에 낙하하는 부분과, 직접 날 홈(8)에 낙하하는 부분으로 분할되게 된다. 이로 인해, 개쉬(7) 내에 절삭 부스러기가 머물기 어렵고, 절삭 부스러기의 개쉬(7)로부터의 배출 효과와 개쉬(7)로부터의 날 홈(8)으로의 유도 효과가 발휘된다.

상기와 같이 날 홈(8) 바닥면(8b)의 폭 방향 양측에는 외주날(4)의 절삭면(4a)과의 경계선(10a)과 날 홈면(8a)과의 경계선(10b)이 오목 능선으로서 형성된다. 여기서, 특히 도 5에 나타낸 바와 같이, 바닥면(8b)과 외주날(4)의 절삭면(4a)과의 경계선(10a)이 절삭면(6a)과 절삭면(4a)과의 경계에 있는 볼록 능선(64)과, 절삭면(6a)과 바닥면(8b)과의 경계에 있는 볼록 능선(68)의 교점(66)을 지날 경우(청구항 3)에는 외주날(4)의 절삭면(4a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)에서 골짜기를 형성하기 때문에, 개쉬(7) 내에 존재하는 절삭 부스러기가 날 홈(8) 내에 낙하하기 쉬워지고, 개쉬(7)로부터의 날 홈(8)으로의 유도 효과가 더욱 향상된다고 할 수 있다.

또한, 외주날(4)의 절삭면(4a)과, 그와 회전 방향(R) 전방측으로 마주하는 날 홈면(8a)으로 구성되는 날 홈(8) 공간의 용적은 날 홈면(8a)이 개쉬(7)의 바닥면(7b)에 회전 방향(R) 후방측으로 접하는 내측면(81a)과, 내측면(81a)과 다른 면을 형성하고, 개쉬면(7a)에 반경 방향으로 접하는 외측면(82a)과의 적어도 2면을 가짐으로써(청구항 4), 또한 증대한다. 개쉬면(7a)은 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 회전 방향(R)전방측으로 마주하는 면이다. 이 경우의 외측면(82a)은 도 8에 나타낸 바와 같이, 내측면(81a)에 대하여, 다날 엔드밀(1)의 섕크부(2a)측에서 선단부(1a)측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사지거나, 또는 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사지고, 내측면(81a)과 외측면(82a) 사이에는 경계선(88)으로서 볼록 능선이 표시된다. '적어도 2면을 갖는'이란, 날 홈면(8a)이 3면 이상의 면을 가질 경우가 있는 것을 말한다.

'외측면(82a)이 다날 엔드밀(1)의 섕크부(2a)측에서 선단부(1a)측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사지고」란, 다날 엔드밀(1)을 측면에서 반경 방향 중심측으로 봤을 때의 외측면(82a)의 경사 상황을 기술하고 있고, '반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사지고'란, 다날 엔드밀(1)을 선단부(1a)측에서 섕크부(2a)측으로 봤을 때의 외측면(82a)의 경사 상황을 기술하고 있다.

'내측면(81a)이 개쉬(7)의 바닥면(7b)에 회전 방향(R) 후방측으로 접하는'이란, 상기한 볼록 능선(68)의 연장선 위에 위치하고, 경계선(10b)에서 분기한 경계선을 끼고 바닥면(7b)과 내측면(81a)이 인접하고, 내측면(81a)이 바닥면(7b)에 대하여, 상대적으로 회전 방향(R) 후방측에 위치해 있는 것을 말한다. 이 바닥면(7b)과 내측면(81a) 사이의 경계선은 상기한, 절삭면(6a)과 바닥면(8b)과의 경계에 위치하는 볼록 능선(68)의 일부가 되어 있기 때문에, 바닥면(7b)과 내측면(81a)은 볼록 능선(68)을 사이에 끼고 인접한다.

'외측면(82a)이 개쉬면(7a)에 반경 방향으로 접하는'이란, 개쉬면(7a)과 외측면(82a)이 경계선을 사이에 끼워 인접하고, 외측면(82a)이 개쉬면(7a)에 대하여, 상대적으로 반경 방향 외주측에 위치해 있는 것을 말한다. 이 개쉬면(7a)과 외측면(82a) 사이의 경계선은 개쉬면(7a)과 날 홈면(8a) 사이의 경계선(78)이고, 이 경계선(78)은 상기한 내측면(81a)과 외측면(82a) 사이의 경계선(88)인 볼록 능선에 연속한다.

'외측면(82a)이 내측면(81a)에 대하여, 섕크부(2a)측에서 선단부(1a)측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사지는'이란, 도 8에 나타낸 바와 같이, 외측면(82a)이 내측면(81a)에 대하여, 날 홈(8)의 바닥면(8b)측에서, 회전 방향(R) 전방측에 위치하는 코너R날(5)의 여유면(5b)측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측을 향해 경사지는 것이다.

'외측면(82a)이 내측면(81a)에 대하여, 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사지는'이란, 외측면(82a)이 내측면(81a)에 대하여, 다날 엔드밀(1)의 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측을 향해 경사지는 것이다. 결과로서, 외측면(82a)은 날 홈(8)의 바닥면(8b)측에서, 회전 방향(R) 전방측에 위치하는 코너R날(5)의 여유면(5b)측에 걸쳐, 절삭날(3)의 배면(회전 방향(R) 후방측 면)측의 면을 얇게 절취하도록, 또는 깎아내도록 형성된다.

외측면(82a)은 내측면(81a)에 대하여, 섕크부(2a)측에서 선단부(1a)측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사짐과 동시에, 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사지는 경우도 있다.

청구항 4에서는 날 홈면(8a)이 내측면(81a)과, 내측면(81a)과 다른 면을 형성하는 외측면(82a)과의 적어도 2면을 가짐으로써, 외주날(4) 절삭면(4a)의 선단부(1a)측 위치와, 이와 마주하는 날 홈면(8a)의 선단부(1a)측 위치 사이의 둘레 방향(회전 방향(R))의 거리가 확대되기 때문에, 날 홈(8) 공간의 용적이 증대하고, 개쉬(7)의 용적과 합친 칩 포켓(CP)의 용적이 증대한다. 날 홈(8)(칩 포켓) 공간의 용적 증대에 의해 절삭 부스러기의 배출성이 한층 향상되는 이점이 얻어지게 된다.

바닥날의 절삭면과 외주날의 절삭면과의 경계에 있는 볼록 능선과, 바닥날의 절삭면과 날 홈 바닥면과의 경계에 있는 볼록 능선의 교점이, 바닥날 여유면과 코너R날 여유면과의 경계에서 회전축(O)측에 들어감으로써, 바닥날이 발생한 절삭 부스러기를 개쉬를 경유하여 날 홈에 낙하하는 부분과, 직접 날 홈에 낙하하는 부분으로 분할시킬 수 있기 때문에, 개쉬 내에 절삭 부스러기가 머물기 어려워지고, 개쉬로부터의 절삭 부스러기 배출 효과와 개쉬로부터의 날 홈으로의 유도 효과가 높아진다. 특히, 외주날의 절삭면이 바닥날의 여유면에서 섕크부 표면에까지 걸쳐 있기 때문에, 개쉬로부터 날 홈을 경유한 절삭 부스러기의 다날 엔드밀 밖으로의 배출성과 배출 속도가 향상된다.

또한, 바닥날 절삭면과 외주날 절삭면과의 경계에 있는 볼록 능선과, 바닥날 절삭면과 날 홈 바닥면과의 경계에 있는 볼록 능선의 교점이, 바닥날 여유면과 코너R날 여유면의 경계로부터 섕크부의 반경 방향 중심측으로 들어감으로써, 날 홈이 반경 방향 외주측에서 중심측에 걸쳐, 코너R날에서 바닥날에 걸쳐 형성되기 때문에, 개쉬로부터의 날 홈으로의 유도 효과가 높아진다. 동시에, 외주날 절삭면이 코너R날 절삭면을 겸하는 것으로 인한 날 홈의 용적을 늘리는 이점이 생기기 때문에, 날 홈의 용적, 즉 칩 포켓의 용적을 확대할 수 있다. 그 결과, 난삭성 합금 부재를 피삭재로 하여, 종래에 비해 절삭깊이량을 깊게 하여 고속 이송의 절삭가공을 행한 경우에도, 고정밀도로 또한 안정한 고속 이송 가공을 행할 수 있고, 다날 엔드밀의 긴 수명이 도모된다.

다시 말하면, 코너R날을 사용하여 임펠러 등의 굴곡진 면을 고속으로 고속 이송에 의한 절삭가공을 실시했을 때에, 코너R날에 의해 생성된 절삭 부스러기가 개쉬로 흐르는 것을 저지할 수 있고, 바로 날 홈 내, 특히 날 홈의 바닥면을 따라 외부로 원활하게 배출시킬 수 있어, 절삭 부스러기의 막힘을 억제할 수 있다. 결과로서, 난삭성 합금 부재를 고속으로 고속 이송에 의한 절삭가공을 실시해도, 코너R날을 포함하는 절삭날의 손상을 방지할 수 있다.

도 1은　본 발명의 다날 엔드밀에 관한 제작 예를 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1의 절삭날부의 확대도이다.
도 3은　도 1에 나타낸 절삭날부를 단부면측에서 회전축 방향으로 본 모습을 나타낸 다날 엔드밀의 단부면도이다.
도 4는 도 2에서의 x-x선을 따른 단면도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 다날 엔드밀의 절삭날부를 선단부측에서 섕크부측으로 본 모습을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에서의 y-y선의 화살표 방향으로 취한 도면이다.
도 7(a)는 코너R날(5)의 단면 끝에 2개의 능선(64, 68)과 경계선(10a)이 보이고 있는 모습을 도시한 도 5에서의 z-z선을 따른 단면도이다.
도 7(b)는 도 5에서의 z-z선을 따른 단면 단부면도이고, 코너R날(5)의 절삭면이 없는 본 발명을 실선으로 나타내고, 코너R날(5)의 절삭면이 있는 참고예를 쇄선으로 나타내고 있다.
도 8은 날 홈면이 내측면과 외측면의 2면으로 이루어지는 경우의 본 발명의 다날 엔드밀의 다른 제작예를 도시한 사시도이다.
도 9(a)는 절삭날이 10매인 경우의 본 발명의 다날 엔드밀의 절삭날부를 단부면(선단부)측에서 본 모습을 도시한 단면도이다.
도 9(b)는 절삭날이 15매인 경우의 본 발명의 다날 엔드밀의 절삭날부를 단부면측에서 본 모습을 도시한 단부면도이다.
도 10은 외주날의 외형선이 회전축(O)과 평행하게 형성된 경우의 본 발명의 다날 엔드밀의 제작예를 도시한 측면도이다.
도 11은 특허문헌 1에 기재된 엔드밀을 선단부측에서 섕크부측으로 본 모습을 도시한 사시도이다.
도 12는 특허문헌 2에 기재된 엔드밀의 부분 확대 측면도(특허문헌 2의 도 2)이다.

이하에서는 본 발명의 다날 엔드밀에 관한 실시형태를 도면을 사용하여 설명한다.

이하의 설명에서, 예를 들면, Ni계 내열 합금제 부제를 피삭재로 하는 경우, '고속도 가공(고속가공)'이란, 일반적으로 절삭속도(Vc)가 60 내지 80mm/분인 가공을 말한다. 절삭속도(Vc)가 60mm/분 미만이면, 절삭성이 저하되어 절삭 저항이 과대해진다. 한편, 절삭속도(Vc)가 80mm/분을 초과하면, 절삭 온도가 매우 높아지고, 절삭날의 조기 마모나, 절삭 부스러기가 절삭날에 용착하는 현상이 발생한다. 또한, 피삭재와 절삭날과의 찰과가 과대해지기 때문에, 특히 절삭날 여유면의 마모가 많아진다. 이 점에서, Ni 계 내열 합금제 부재를 피삭재로 할 경우에는 절삭속도(Vc)의 보다 바람직한 범위는 65 내지 80mm/분이고, 더욱 바람직한 범위는 70 내지 80mm/분이 된다.

또한, 예를 들면, Ni계 내열 합금제 부재를 피삭재로 할 경우, '고속 이송 가공'이란, 일반적으로 이송 속도(Vf)가 1000 내지 3000 mm/분의 가공을 말한다. 이송 속도(Vf)가 1000mm/분 미만이면, 가공 능률이 낮아진다. 한편, 이송 속도(Vf)가 3000mm/분을 초과하면, 절삭 부스러기의 생성량이 과대해지기 때문에, 절삭 부스러기 막힘이 발생하기 쉬워진다. 이송 속도(Vf)의 보다 바람직한 범위는 1500 내지 3000mm/분이고, 더욱 바람직한 범위는 1800 내지 3000 mm/분이다.

1매당 절삭날로 실현 가능하게 되는 실질적인 절삭 능률은 이송 속도, 회전수 및 날수로부터 도출되는 1날당 이송량(fz)[mm/t]과, 지름 방향 절삭깊이량(ae)[mm]과, 축방향 절삭깊이량(ap)[mm]으로 결정된다. 종래의 다날 엔드밀에서는 1날당 이송량(fz)이 0.03 내지 0.06mm/t, 지름 방향 절삭깊이량(ae)이 0.4 내지 0.6mm, 축방향 절삭깊이량(ap)이 0.4 내지 0.6mm 정도의 능률로 밖에 실용상의 절삭 수명(임펠러의 마무리 가공을 공구 교체 없이, 1개의 다날 엔드밀로 완료하기 위해 필요한 수명)을 확보할 수 없다. 그러나, 본 발명의 다날 엔드밀(1)에서는 1날당 이송량(fz)이 0.08 내지 0.3mm/t, 지름 방향 절삭깊이량(ae)이 １ 내지 10mm, 축방향 절삭깊이량(ap)이 0.8 내지 2.0mm정도의 매우 고능률인 절삭 조건에서 절삭가공이 가능하다. 그로 인해, 상기한 바와 같은 매우 고능률의 절삭 조건(고속도 가공과 고속 이송 가공)에서도 종래에 비해 장시간 사용할 수 있는 실용상의 절삭 수명을 확보할 수 있는 것이 본 발명의 다날 엔드밀(1)의 이점이 된다.

도 1에 나타낸 바와 같이 다날 엔드밀(1)은 회전축(O) 방향으로 소정 길이를 갖는 원주형 섕크부(2a)와, 섕크부(2a)의 회전축(O) 방향의 한쪽측인 선단부(1a)측에 형성된 절삭날부(2b)의 2부분으로 구성되어 있다. 섕크부(2a)의 다른 쪽 단부는 다날 엔드밀(1)을 사용하여, 예를 들면, 3차원 또는 5차원 제어에 의한 절삭가공을 행할 때에 공작 기계에 장착되고, 파지되는 부분이 된다.

절삭날부(2b)에는 외주날(4), 코너R날(5), 및 바닥날(6)로 구성되는 절삭날(3)을 복수(복수 매) 구비하고 있다. 절삭날부(2b)에 형성되어 있는 각 절삭날(3)의 구성예를 도 2 및 도 3에 도시한다. 코너R날(5)은 절삭날(3) 중, 대략 원호형, 또는 볼록 곡선형 등, 표면측으로 볼록해지는 형태로 형상화된다.

본 발명의 다날 엔드밀(1)은 다수의 절삭날(3)을 구비하고 있으므로, 3축이나 5축 제어의 NC 공작 기계를 사용하여, 난삭성 합금제 임펠러의 표면을, 특히 코너R날(5)을 사용하여 고속도로, 또한 고속 이송으로 마무리의 절삭가공을 행하여도, 코너R날(5)의 내마모성 향상과 치핑 등의 결손 발생의 억제를 도모하면서, 절삭 부스러기의 양호한 배출성을 확보하는 것이 가능하게 된다.

절삭날(3)은 도 2, 도 3, 도 5에 나타낸 바와 같이, 회전축(O)측(반경 방향 중심측)에서 반경 방향 외주측에 걸쳐 바닥날(6)과, 바닥날(6)에 연속하는 코너R날(5)과, 코너R날(5)에 연속하는 외주날(4)로 구성된다. 다날 엔드밀(1)은 둘레 방향으로 등간격으로 배열하는, 주로 6매 이상, 30매 이하의 절삭날(3)을 갖는다. 도시하는 다날 엔드밀(1)은 바닥날(6)이 회전축(O) 근방까지 직선상으로 형성되어 있는 점에서, 래디어스 엔드밀의 일종으로 간주할 수 있다.

절삭날(3)의 절삭면은 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 바닥날(6)의 절삭면(6a)과, 바닥날(6)의 절삭면(6a)에 인접하여, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 다른 면을 형성하고, 코너R날(5)의 절삭면을 겸하는 외주날(4)의 절삭면(4a)으로 구성된다. 절삭날(3)의 각 절삭면(6a, 4a)은 평면의 경우와 곡면의 경우가 있다.

절삭날(3)의 여유면은 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 바닥날(6)의 여유면(6b)과, 바닥날(6)의 여유면(6b)에 인접하는 코너R날(5)의 여유면(5b)과, 코너R날(5)의 여유면(5b)에 인접하는 외주날(4)의 여유면(4b)으로 구성된다. 도 2에 나타내는 L1은 외주날(4)의 형성 개시점(P1)에서의 다날 엔드밀의 날 지름(섕크부(2a)의 직경)을 나타내고, L2는 외주날(4)과 코너R날(5)의 연결부에서의 다날 엔드밀의 날 지름을 나타내고, L3은 절삭날(3)의 날 길이를 나타낸다. 코너R날(5)의 여유면(5b)은 곡면형으로 형성되지만, 바닥날(6)의 여유면(6b)과 외주날(4)의 여유면(4b)은 평면의 경우와 곡면의 경우가 있다.

도 3에 나타내는 '화살표 R'은 절삭가공을 행할 때의 다날 엔드밀(1)의 회전 방향(R)을 나타내고, '화살표 R' 방향의 하류측이 회전 방향(R)의 전방(회전 방향(R) 전방)을 의미하고, 반대측(상류측)이 회전 방향(R) 후방을 의미한다.

회전축(O) 주위의 회전 방향(R)으로 인접하는 절삭날(3, 3) 사이에 반경 방향으로 중심측(회전축(O)측)과 외주측에 개쉬(7)와 날 홈(8)이 각각 형성되어 있다. 개쉬(7)는 바닥날(6)의 절삭면(6a)과, 그와 회전축(O)주위의 회전 방향(R) 전방측으로 마주하는 개쉬면(7a)과, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 개쉬면(7a)과의 경계에 형성된 바닥면(7b)으로 구성된다. 날 홈(8)은 외주날(4)의 절삭면(4a)과, 그와 회전축(O) 주위의 회전 방향(R) 전방측으로 마주하는 날 홈면(8a)과, 외주날(4)의 절삭면(4a)과 날 홈면(8a)과의 경계에 형성된 바닥면(8b)으로 구성된다. 날 홈(8)은 어느 절삭날(3)이 절삭가공에 의해 생성한 절삭 부스러기를 다날 엔드밀(1)의 외부로 배출하기 위한 절삭 부스러기 배출홈이고, 개쉬(7)에 연통하면서, 섕크부(2a)의 외주면(2c)까지 형성되어 있다.

개쉬(7)와 날 홈(8)을 반경 방향으로 봤을 때의 바닥면(7b, 8b)의 단면 형상은 아래로 볼록한 V자형, 또는 U자형(곡면형) 외에, 평탄면형으로 형성된다. 날 홈(8) 바닥면(8b)의 폭 방향(회전 방향(R)) 양측에는 외주날(4)의 절삭면(4a)과의 경계에 위치하는 경계선(10a)과, 날 홈면(8a)과의 경계에 위치하는 경계선(10b)이 형성된다. 경계선(10b)의 반경 방향 중심측(회전축(O)측)의 연장선 위에, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)을 구획하고(구분하고), 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)과의 경계선이 되는 볼록 능선(68)이 형성된다. 도 5, 도 8에서는 바닥면(8b)의 폭 방향 양측의 경계선(10a, 10b)이 서로 평행하도록 도시되어 있지만, 경계선(10a, 10b)은 반드시 평행일 필요는 없다.

도 4는 개쉬(7)의 바닥면(7b) 및 날 홈(8)의 바닥면(8b)과, 경계선(10a, 10b)과의 관계를 나타내고 있다. 도 4는 도 2의 x-x선의 단면을 나타내고 있지만, 어느 개쉬(7)를 회전축(O)를 지나고, 반경 방향을 향한 평면으로 절단하여, 회전 방향(R) 후방측으로 봤을 때의 모습을 도시하고 있다. 여기에 나타낸 바와 같이, 개쉬(7)의 바닥면(7b)은 반경 방향의 직선에 대하여 예각을 이루어 교차하고, 날 홈(8)의 바닥면(8b)은 회전축(O)에 평행한 직선에 대해 예각을 이루어 교차하고 있다. 날 홈(8)의 바닥면(8b)은 개쉬(7)의 바닥면(7b)의 반경 방향 외주측 단부를 지나, 바닥날(6) 직전까지 연속한다. 바닥면(8b)의 폭 방향 양측의 경계선(10a, 10b) 중, 절삭면(4a)측의 경계선(10a)이 연속한 끝의 바닥날(6) 직전의 지점이 능선(64)과 능선(68)의 교점(66)이다. 경계선(10a)의, 바닥날(6)측의 단부는 바닥날(6)의 0.1mm 내지 2.0mm 정도 직전의 위치가 된다. 개쉬(7)의 바닥면(7b)은 반경 방향 외주측의 단부에서 날 홈(8)의 바닥면(8b)에 공간적으로 연통한다.

개쉬(7)의 바닥면(7b)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)은 함께, 절삭 부스러기를 막히기 어렵게 하기 위해서 회전 방향(R)으로 폭을 가지는데, 개쉬(7) 내에 존재하는 절삭 부스러기의 배출 장소인 날 홈(8) 내에서의 절삭 부스러기의 정체를 회피하고, 날 홈(8)으로부터의 절삭 부스러기의 배출성을 양호하게 하기 위해서, 날 홈(8) 바닥면(8b)의 폭은 개쉬(7) 바닥면(7b)의 폭보다 넓게 설정되어 있다. 회전축(O)에 직교하는 직선(반경 방향의 직선)과, 개쉬(7)의 바닥면(7b)이 이루는 각도인 개쉬(7) 각도(β)는 15° 내지 45°로 하는 것이 바람직하다. 각도(β)가 15° 미만에서는 칩 포켓(CP)의 체적(V)이 과소해지고, 다날 엔드밀(1)의 회전축(O) 근방에 흘러온 절삭 부스러기가 물림을 일으키고, 절삭날의 치핑이 발생하기 쉽다. 한편, 각도(β)가 45°를 넘으면, 코너R날(5)의 강도가 부족하게 된다.

도 4 내지 도 6 등에 나타낸 바와 같이, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 외주날(4)의 절삭면(4a)과의 경계에 위치하는 볼록 능선(64)과, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)과의 경계에 위치하는 볼록 능선(68)의 교점(66)은 코너R날(5)의 여유면(5b)과 바닥날(6)의 여유면(6b)과의 경계에서 반경 방향의 중심측으로 들어간 상태에 있고, 능선(64)과 능선(68)이 절삭면(6a) 내로 절입된 형태로 되어 있다.

다날 엔드밀(1)의 선단부(1a)측에서 봤을 때, 다날 엔드밀(1)의 표면(2c)에서 반경 방향으로 연속하는 절삭날(3)의 외주날(4)과 코너R날(5) 및 바닥날(6)은 볼록 능선을 이루지만, 이 볼록 능선(64)은 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이, 코너R날(5)의 여유면(5b)과 바닥날(6)의 여유면(6b)과의 경계 부근에서, 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 마주하는 개쉬면(7a)으로 분기한다. 한편, 상기한 날 홈 바닥면(8b)의 날 홈면(8a)측에 있는 경계선(10b)의 연장선 위에 있는 볼록 능선(68)은 바닥날(6)의 절삭면(6a)측을 향하고, 볼록 능선(64)과, 바닥날(6)의 절삭면(6a) 내에서 만나, 상기 교점(66)에서 교차한다.

날 홈(8)의 바닥면(8b)과 날 홈면(8a)과의 경계에 위치하는 경계선(10b)의 연장선 위에 있는 능선(68)이 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)을 구획(구분)함으로써, 바닥면(8b)에 대하여 다날 엔드밀(1)의 회전 방향(R) 후방측에 위치하는 외주날(4)의 절삭면(4a)이 바닥날(6)의 절삭면(6a)에 대해서도 회전 방향(R) 후방측에 위치하게 된다. 외주날(4)의 절삭면(4a)이 바닥날(6)의 절삭면(6a)의 회전 방향(R) 후방측에 위치함으로써, 절삭면(6a)(개쉬(7))으로부터 이탈한 절삭 부스러기가 절삭면(4a)(날 홈(8))으로 들어가기 쉽게 되어있다.

날 홈(8)의 바닥면(8b)을 형성하는 경계선(10b)의 연장선 위의 능선(68)이 바닥날(6)의 절삭면(6a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)을 구획하는 점과, 절삭면(6a)의 개쉬면(7a)측에 바닥면(7b)이 위치하는 점에서, 개쉬(7)의 바닥면(7b)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)은 불연속이 되고, 날 홈(8)의 바닥면(8b)이 개쉬(7)의 바닥면(7b)에 대해 회전 방향(R) 후방측에 위치한다. 날 홈(8)의 바닥면(8b)이 개쉬(7)의 바닥면(7b)에 대해 회전 방향(R) 후방측에 위치함으로써, 외주날(4)의 절삭면(4a)과 바닥날(6)의 절삭면(6a)과의 관계와 마찬가지로, 개쉬(7)의 바닥면(7b)을 통해서 이동하는 절삭 부스러기가 날 홈(8)의 바닥면(8b)측에 들어가기 쉽게 되어있다.

교점(66)에는 상기와 같이 날 홈(8)의 바닥면(8b)과 외주날(4)의 절삭면(4a)과의 경계에 위치하는 경계선(10a)도 교차하고, 능선(64)과 능선(68)과 경계선(10a)은 1점의 교점(66)에서 교차하고 있다. 경계선(10a)이 교점(66)에 교차함으로써, 외주날(4)의 절삭면(4a)과 날 홈(8)의 바닥면(8b)이 형성하는 홈(골짜기)의 바닥을 이루고, 절삭면(4a)과 바닥면(8b)으로 이루어지는 홈을 하방으로 절입하는 모양이 되기 때문에, 개쉬(7) 내에 존재하는 절삭 부스러기를 날 홈(8) 내에 낙하시키기 쉽게 하는 작용을 한다.

도 8은 날 홈면(8a)이 개쉬(7)의 바닥면(7b)과 회전 방향(R) 후방측에서 접하는 내측면(81a)과, 내측면(81a)과 다른 면을 형성하고, 개쉬면(7a)에 반경 방향으로 접하는 외측면(82a)과의 적어도 2면을 갖는 형태를 취하는 경우의 다날 엔드밀(1)의 제작예를 나타낸다. 외측면(82a)은 내측면(81a)에 대해, 다날 엔드밀(1)의 섕크부(2a)측에서 선단부(1a)측에 걸쳐, 또는 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사져 있다.

개쉬면(7a)과 날 홈면(8a)은 서로 다른 면을 이루기 때문에, 도 8에 나타낸 바와 같이, 개쉬면(7a)과 날 홈면(8a) 사이에는 경계선(78)이 볼록 능선으로서 표시되지만, 이 경계선(78)은 날 홈(8)의 바닥면(8b)측에 연속함으로써, 내측면(81a)과 외측면(82a)을 구획하는(구분하는) 경계선(88)이 된다. 경계선(78)은 개쉬(7) 바닥면(7b)의 반경 방향 외주측의 단부와 상기한 볼록 능선(68)의 단부를 지나고, 경계선(88)으로서 날 홈(8) 바닥면(8b)의 날 홈면(8a)측의 경계선(10b)에 교차한다.

내측면(81a)에 대한 외측면(82a)의 경사 결과, 외측면(82a)의 회전 방향(R) 전방측에 위치하는 코너R날(5)의 여유면(5b) 및 외주날(4)의 여유면(4b)과 교차하는 외측면(82a)의, 반경 방향 외주측의 외형선은 도 5의 예보다 약간 회전 방향(R) 전방측으로 기울지만, 외측면(82a)은 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 경사지고, 여유면(5b, 4b)에는 외측면(82a)의, 표면(2c) 주위의 외형선이 교차하기 때문에, 절삭날(3)(날끝)의 강성에 영향을 미치는 정도는 아니다.

도 8의 예에서는 외측면(82a)이 내측면(81a)에 대해, 섕크부(2a)측에서 선단부(1a)측에 걸쳐, 또는 회전축(O)측에서 반경 방향 외주측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사짐으로써, 다날 엔드밀(1)을 선단부(1a)측에서 회전축(O) 방향으로 봤을 때, 날 홈(8)의 둘레 방향 폭이 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 넓어지고, 날 홈(8)의 용적이 확대되기 때문에, 도 5의 예로부터 개쉬(7) 내에 존재하는 절삭 부스러기의 배출성이 향상되는 이점이 있다.

도 3에 나타내는 '각도a'는 바닥날(6)의 여유면(6b) 폭의 각도이고, 바닥날(6)과, 여유면(6b)의 회전 방향(R) 후방측의 능선(개쉬면(7a)과 여유면(6b)과의 경계선)이 이루는 각도를 가리킨다. '각도b'는 '개쉬(7)의 열림 각도'이고, 여유면(6b)의 회전 방향(R) 후방측의 능선과, 그 바닥날(6)의 회전 방향(R) 후방측에 인접하는 바닥날(6)이 이루는 각도를 가리킨다. 이들 각도a, b는 다날 엔드밀(1)의 칩 포켓(CP)의 용적에 관계한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 다날 엔드밀(1)을 선단부(1a)측에서 회전축(O) 방향으로 봤을 때, 바닥날(6)과, 바닥날(6) 여유면(6b)의 회전 방향(R) 후방측의 능선이 이루는 각도를 '각도a(바닥날(6)의 여유면(6b) 폭의 각도)'라 하고, 바닥날(6) 여유면(6b)의 회전 방향(R) 후방측의 능선과 이 바닥날(6)의 회전 방향(R) 후방측에 인접하는 바닥날(6)이 이루는 각도를 '각도b(개쉬(7)의 열림 각도)'라 했을 때, 각도b는 각도a의 1.5배 이상 3배 이하의 범위가 되도록, 각 바닥날(6)과 바닥날 여유면(6b)을 형성하는 것이 바람직하다.

'각도a'는 다날 엔드밀(1)의 날 지름이나 절삭날(3)의 날수에 따라 설정된다. 예를 들면, 날수가 8매인 경우에는 각도a가 10° 내지 30° 정도로, 날수가 10매인 경우에는 8° 내지 24° 정도로, 날수가 12매인 경우에는 6° 내지 20° 정도로 설정된다. '각도b'는 360°를 날수로 나눈 수치에서 '각도a'의 값을 뺌으로서 구해진다. 예를 들면, 각도b는 날수가 8매인 경우에는 35° 내지 15° 정도로, 날수가 10매인 경우에는 28° 내지 12° 정도로, 날수가 12매인 경우에는 24° 내지 10° 정도로 설정된다.

또한, 절삭날(3) 중, 특히 바닥날(6), 코너R날(5)의 강성을 해하지 않는 범위에서 개쉬(7)의 용적이 확보되도록 설정된다. 예를 들면, 날 지름이 30mm, 절삭날(3)의 날수가 10매인 경우, 각도a는 12° 정도로, 개쉬(7)의 열림 각도b는 24° 정도로 설정된다.

　각도b가 바닥날 여유면(6b) 폭의 각도a의 1.5배 이상, 3배 이하로 설정되는 것이 바람직한 이유는 다음과 같다. 각도b가 각도a의 1.5배 미만으로 설정된 경우에는 각 절삭날(3)의 날끝 강성을 향상시킬 수 있지만, 절삭 깊이나 이송 속도를 올린 고능률 가공을 실시했을 때에는 칩 포켓(CP)이 작아진다. 즉, 각도b가 작아지므로, 절삭 부스러기를 효율적으로 날 홈(8)에 운반할 수 없게 되고, 절삭 부스러기의 물림을 발생시키기 쉽다. 한편, 각도b가 각도a의 3배를 넘는 경우에는 바닥날(6)이나 코너R날(5)의 날끝 강도가 부족하고, 특히 임펠러의 가공에 있어서 주된 절삭날(3)이 되는 코너R날(5)에 치핑이 발생하기 쉽다. 따라서, 각도b는 각도a의 1.5배 이상, 3배 이하로 설정되는 것이 바람직하다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 외주날(4)은 다날 엔드밀(1)의 선단부(1a)측에서 섕크부(2a)의 외주면측으로 기운 P1점에서 선단부(1a)측을 향하고, 회전축(O)에 대해 각도α를 이루어 형성되어 있다. P1점은 섕크부(2a)의 외주면에서 다날 엔드밀(1)의 선단부(1a)측을 향해 형성된 외주날(4)의 개시점이다. 이하에서는 P1점을 '외주날(4) 개시점'이라 하고, 각도α를 외주날(4)의 '경사각도α'라고 한다.

외주날(4)의 경사각도α는 0° 내지 10°인 것이 바람직하고, 5° 내지 10°인 것이 더욱 바람직하다. 경사각도α가 5° 미만에서는 만곡한 임펠러의 표면 오목부를 절삭가공할 때에 외주날(4)의 결손(과도 절삭)이 생기는 경우가 있다. 경사각도α가 10°를 넘으면, 다날 엔드밀(1) 선단부(1a)측에서의 절삭날부(2b)의 지름이 과소해짐으로써, 코너R날(5), 바닥날(6) 등의 절삭날의 길이가 짧아지고, 절삭날(3)의 각 날끝 강도의 저하, 칩 포켓(CP)의 체적 저하를 가져온다. 또한, 경사각도α를 0° 이상, 5° 미만(예를 들면, 0°)으로 한 경우, 5축의 NC 공작 기계에 다날 엔드밀(1)을 파지시켜 임펠러의 절삭가공을 행할 때에는 다날 엔드밀(1) 및 임펠러 자체의 각 기울기 제어가 필요해진다. 이에 의해, 경사각도α를 0°로 한 다날 엔드밀의 경우에도, 경사각도를 5° 내지 10°로 한 다날 엔드밀과 마찬가지의 본 발명의 유리한 효과를 발휘할 수 있다.

외주날(4)은 외주날(4)의 형성 개시점P1에서 회전축(O)에 대해, 예를 들면, 경사각도α로 경사지고, 외주날(4)의 종단부가 되는 P2점에서 코너R날(5)에 연속한다. P2점은 외주날(4)과 코너R날(5)과의 경계점이 된다. 코너R날(5)은 다날 엔드밀(1)을 측면에서(둘레 방향으로) 봤을 때, 외주날(4)과 코너R날(5)과의 경계점P2에서 다날 엔드밀(1)의 선단부(1a)측에 걸쳐 일정한 곡률의, 또는 변화하는 곡률을 갖는 곡선형으로 형성되어 있다. 외주날(4)은 또한, 회전축(O)의 방향에 대해, 예를 들면, 20°의 비틀림 각θ로 비틀려있다(도 1 참조).

도 2에서는 외주날(4)을 회전축(O) 방향으로 경사각도α를 나타내지만, 도 10에 나타낸 바와 같이, 외주날(4)을 회전축(O) 방향으로 경사지게 하지 않을 경우도 있다. 도 1０의 예는 외주날(4)을 회전축(O)에 평행하게 한 경우이다.

코너R날(5)의 다른 단부에 연속한 바닥날(6)은 도 4에 나타낸 바와 같이 다날 엔드밀(1) 선단부(1a)측에서의 반경 방향 외주측에서 중심측(회전축(O)측)에 걸쳐, 선단부(1a)측에서 섕크부(2a)측을 향하는 경사가 져서 회전축(O)의 근방까지 직선형으로 형성되어 있다.

상기와 같이 개쉬(7)를 형성하는 공간의 용적과 날 홈(8)을 형성하는 공간의 용적을 합한 것을 칩 포켓 (CP)이라 부른다. 칩 포켓의 용적은 섕크부(2a)의 지름과 날수가 일정하면, 큰 쪽이 절삭 부스러기의 배출 효과가 크다. 1날당 칩 포켓은 도 5에 사선으로 나타내는 바와 같이 회전 방향(R)으로 인접하는 절삭날(3, ３) 사이에 형성되는 공간을 말한다. 칩 포켓은 다날 엔드밀(1) 절삭날(3)의 날수와 같은 수만큼 존재한다.

1날당 칩 포켓(CP)의 용적(V)은 도 2에 나타내는 외주날(4)의 형성 개시점 P1에서의 다날 엔드밀(1)의 날 지름L1(섕크부(2a)의 직경)이 10mm 내지 30mm이고, 절삭날(3)의 날수가 6매 내지 30매일 때에, 25 mm³ 이상 120mm³ 이하의 범위로 설정되는 것이 적절하다. 칩 포켓(CP)의 체적(V)은 개쉬(7)와 날 홈(8)을 형성하기 전의 순수한 다날 엔드밀(1)에 대해, 개쉬(7)와 날 홈(8)의 형성에 따라 제거된 재료의 체적이다.

상기와 같이, 다날 엔드밀(1)은 6매 내지 30매의 절삭날(3)을 구비한다. 절삭날(3)의 날수(매수)의 상한은 외주날(4)의 형성 개시점P1에서의 다날 엔드밀(1)의 날 지름L1을 30mm로 한 경우로, 30매 정도가 적절하다. 이유는 다음과 같다.

본 발명의 다날 엔드밀(1)은 임펠러 등에 절삭가공을 행하는 경우에, 축 방향 및 지름 방향의 절삭깊이량(ae, ap)을 높인 고속 이송 가공을 행할 수 있지만, 또한 고능률 가공을 실시하기 위해서는 이송 속도(Vf)를 올릴 필요가 있다. 이송 속도(Vf)를 올리기 위해서는 1날당 이송량(fz)[mm/t]을 늘리거나, 절삭속도(Vc)[m/분]를 올릴 필요가 있다. 그러나, 특히 난삭성 합금 부재의 절삭가공을 행할 경우, 절삭 시에 발생하는 온도 상승이 문제가 된다. 절삭 시의 온도는 주축의 회전수(공구의 절삭속도(Vc))가 빨라질수록, 높아지고, 절삭 온도의 상승은 엔드밀 표면에 피복된 경질 피막에 대미지를 주어, 엔드밀의 수명을 짧게 하기 때문에, 그만큼 절삭 속도를 올릴 수 없다. 예를 들면, 피삭재가 Ni계 내열 합금제 부재인 경우에는 Vc=80m/분 정도가 한계가 된다. 다날 엔드밀(1)을 사용하여 절삭가공을 행할 때에는 '높은 절삭열을 발생시키지 않는 절삭가공을 행하는 것'이 특히 중요하기 때문에, 이러한 요소도 고려할 필요가 있다.

또한, 1날당 이송량(fz)을 너무 늘리면, 엔드밀의 날끝에 걸리는 부담이 커지기 때문에, 1날당 이송량(fz)을 그다지 많게 할 수 없다. 특히 1날당 이송량(fz)이 0.3mm/t를 넘으면, 이 현상이 현저해진다. 따라서, 고능률 가공을 실현시키기 위해서는 절삭날(3)의 날수를 늘릴 필요가 있고, 적어도 6매 이상의 날수를 갖는 다날 엔드밀을 사용하지 않으면, 종래의 2매 날, 또는 4매 날의 엔드밀과의 대비에서는 고능률 가공을 실시하기는 어렵다. 한편, 날수가 30매를 넘으면, 칩 포켓 (CP)이 너무 작아지기 때문에, 절삭 부스러기가 회전축(O) 부근이나 개쉬(7) 내에 막히기 쉬워지고, 막힌 절삭 부스러기를 물어들여 절삭날에 치핑이 발생하기 쉬워진다.

Ni계 초내열 합금 등으로 이루어지는 임펠러를, 본 발명의 다날 엔드밀(1)의 코너R날(5)을 사용하여 3축 또는 5축 NC 제어의 가공기에 의해 고능률의 고속 이송으로 절삭가공할 경우, 절삭 조건으로서, 예를 들면, 축방향 절삭깊이량(ap)은 0.8mm 내지 2.0mm(바람직하게는 1.0 내지 1.5mm), 지름 방향 절삭깊이량(ae)은 1 내지 10mm(바람직하게는 1 내지 5mm)의 값으로 설정된다. 또한, 1날당 이송량(fz)은 0.08 내지 0.3mm/t 정도(바람직하게는 0.1 내지 0.2mm/t)로 설정되고, 날수를 늘림으로써 임펠러의 마무리 가공의 완료까지 전체적인 절삭가공 능률을 종래보다도 현저하게 향상시키는 것이 가능하게 된다.

이상의 것을 감안하면, 절삭날(3)의 날수는 적어도 6매 이상으로 하고, 그의 상한은 30매 이하로 하는 것이 적절하다. 또한, 축 방향 절삭깊이량(ap), 지름 방향 절삭깊이량(ae) 및 1날당 이송량(fz)이 상기한 설정 범위 미만의 값에서는 종래의 고속 이송 가공과의 차이가 인식되지 않는다. 한편, 축방향 절삭깊이량(ap), 지름 방향 절삭깊이량(ae) 및 1날당 이송량(fz)의 설정 범위가 상기 범위를 넘으면, 공구 수명의 저하가 현저해져 실용적이지 않게 된다.

도 9(a)는 절삭날(3)이 10매인 경우의 다날 엔드밀(1)의 절삭날부(2b)의 단부면을 회전축(O) 방향으로 본 모습을 도시한다. 도 9(b)는 절삭날(3)이 15매인 경우의 다날 엔드밀(1)의 절삭날부(2b)의 단부면을 본 모습을 도시한다.

본 발명의 다날 엔드밀(1)을 3축 또는 5축 NC 제어 가공기에 장착하고, 임펠러 등의 만곡된 표면을 고능률로 마무리 가공을 행하기 위해서는 도 2에 나타내는 외주날(4)의 형성 개시점P1에서의 다날 엔드밀의 날 지름L1을 10mm 내지 30mm의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이유는 다음과 같다.

날 지름L1이 10 내지 30mm이면, 고능률에서의 절삭가공을 행한 뒤에, 날수를 6매 이상 30매 이하의 다날로 한 경우에도, 칩 포켓(CP)의 체적(V)을 25mm³이상 120mm³ 이하로 하는 것이 가능하다. 그러나, 날 지름L1이 10mm미만인 경우에, 절삭날(3)의 날수를 많게 하면, 25mm³ 이상의 칩 포켓(CP)의 체적(V) 확보가 곤란해진다. 한편, 날 지름L1이 30mm를 넘은 경우에서는 칩 포켓(CP)의 체적(V)을 25mm³ 이상, 120mm³ 이하로 설정하려고 했을 때에, 상기한 개쉬의 열림 각도b(도 3 참조)가 매우 좁아져 버리고, 절삭 부스러기의 배출이 방해될 가능성이 있다. 날 지름L1의 보다 적절한 범위는 15mm 내지 25mm이다. 날 길이L3은 외주날(4)의 형성 개시점P에서의 다날 엔드밀(1)의 날 지름L1의 30% 내지 60%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 날 길이L3이 날 지름L1의 60%를 넘으면, 고속 이송의 절삭가공을 행할 때에 금이 생긴다.

본 발명의 다날 엔드밀(1)을 사용한, 임펠러의 고속 이송으로 고능률의 절삭가공에서, 1날당 칩 포켓(CP)의 체적(V)을, 상기한 25mm³ 이상, 120mm³ 이하의 범위로 설정함으로써, 고속 이송으로 고능률의 가공을 행한 경우에도 생성된 절삭 부스러기를 원활하게 배출하는 것이 가능하게 된다. 이유는 다음과 같다.

칩 포켓(CP)의 체적(V)이 25mm³ 미만에서는 고능률의 절삭가공을 행했을 때에, 주로 코너R날(5)에 의해 형성되는 절삭 부스러기가 원활하게 배출되지 않고, 절삭 부스러기 막힘에 의해 절삭날(3)의 결손이나 치핑이 발생하기 쉽다. 한편, 칩 포켓(CP)의 체적(V)이 120mm³를 넘으면, 날수를 늘려, 다날로 했을 때에, 공구로서의 전체적인, 즉, 절삭날부(2b)의 초경합금으로 이루어지는 부분의 체적이 감소하는 점에서, 절삭날부(2b)의 강성 확보가 곤란해지고, 절삭 시의 충격에 의해 절삭날(3)에 치핑이 발생하기 쉬워진다. 날수를 줄이고, 공구로서의 전체적인 체적의 저하를 방지한 경우에는, 마무리 가공 완료까지의 종합적인 이송 속도(Vf)[mm/분]가 저하되어 버리기 때문에, 본 발명이 목적으로 하고 있는 고능률의 절삭가공은 실현될 수 없게 된다. 이상의 점에서, 본 발명에서는 칩 포켓(CP) 체적(V)의 적절한 범위는 25 mm³내지 100mm³이고, 보다 적절한 범위는 45mm³ 내지 70mm³이다.

또한, 1날당 칩 포켓(CP)의 체적(V)을 25mm³ 이상, 120mm³ 이하로 설정하는데 있어서는 코너R날(5)의 회전 방향(R) 전방측에 존재하는 개쉬(7) 및 날 홈(8)이 극력 커지도록 칩 포켓(CP)을 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 다날 엔드밀(1)의 강성을 해하지 않을 정도로, 개쉬(7)의 열림 각도b를 극력 크게 설정하는 것이다. 또한, 외주날(4) 절삭면(4a)의 지름 방향 길이가 극력 커지고, 또한 외주날(4) 및 코너R날(5)에서 경계선(10a)까지의 거리가 극력 커지도록 하는 것이다.

칩 포켓(CP)의 용적(V)은 하기 방법에 의해 얻어진 값을 사용하고 있다. 비접촉식 3차원 계측 시스템(상품명: RexcanIII, Solutionix제)을 사용하여 시험 제작한 다날 엔드밀의 표면부(절삭날부도 포함)의 3차원 계측을 순차 실시하여 본 발명의 다날 엔드밀의 3차원 CAD 모델을 제작했다. 이 3차원 CAD 모델로부터, 이웃하는 절삭날(3, 3) 사이에 형성된 개쉬(7)와, 이 개쉬(7)에 연속한 날 홈(8)을 더한 공간부의 체적을 1날당 칩 포켓(CP)의 체적(V)으로서 구했다.

도시되어 있지 않지만, 본 발명의 다날 엔드밀(1)에는 피삭재의 절삭가공 중에 냉각액(coolant)을 공급하기 위한 냉각액 구멍이 형성되는 경우가 있다. 냉각액 구멍은 다날 엔드밀(1)의 선단부(1a)측에서 1개, 또는 복수개 천공되어 형성된다. 냉각액 구멍은 절삭가공 중에서 각 절삭날(3)을 냉각할 목적과, 절삭가공에 의해 생성된 절삭 부스러기를 절삭날(3)과 절삭날(3) 사이에 형성되어 있는 개쉬(7)로부터 날 홈(8)을 통해 외부로 원활하게 배출할 목적과, 절삭 부스러기가 절삭날(3)에 부착(용착)하는 것을 방지할 목적으로 형성된다.

냉각액 구멍은 다날 엔드밀의 둘레 방향으로는 적어도 3개, 균등하게 배치되는 것이 적절하고, 개쉬면(7a), 또는 바닥날(6)의 여유면(6b)에 형성된다. 냉각액은 절삭가공 중, 3축 또는 5축 NC 가공기로부터 공급되고, 복수의 냉각액 구멍에서 분출된다.

(다날 엔드밀의 제조 방벙)

계속해서, 본 발명의 다날 엔드밀(1)의 제조 방법에 관한 일례를 이하에 설명한다. 특별히 한정되지 않지만, 다날 엔드밀(1)의 기체는 WC(탄화 텅스텐)를 주성분으로 한 WC계 초경합금 분말로 이루어지는 것이 바람직하다. WC계 초경합금제의 기체는 원료 분말을 금형으로 성형하여 얻어진 성형체를 소정 온도에서 소결하고, 얻어진 소결체를 다이아몬드 숫돌 등을 사용한 연삭 가공 장치에 의해 연삭 가공함으로써, 절삭날부(2b)에 일정 수의 절삭날(3)을 갖는 다날 엔드밀(1)로서 형성된다. 이때, 필요에 의해 다날 엔드밀(1)(섕크부(2a)) 내부의 회전축(O) 방향을 따른 냉각액 구멍이 천공 형성된다.

무가공 상태의 절삭날부(2b)에 대한 가공은 예를 들어, 박판 형태의 다이아몬드 숫돌 등을 사용한 NC 제어의 연삭 가공 장치에 의해 다음 순서로 이루어진다.

(1) 우선 도 5에 나타내는 날 홈(8)의 한쪽 벽면을 형성하는 외주날(4)의 절삭면(4a)과, 이와 마주하는 다른 쪽 날 홈면(8a)과, 양자 간의 바닥면(8b)을 형성한다. 이때, 코너R날을 겸하는 외주날(4)이 형성된다. 날 홈면(8a)은 개쉬면(7a)에 대해, 다날 엔드밀(1) 선단부(1a)측에서 섕크부(2a)측에 걸쳐 회전 방향(R) 전방측에서 후방측을 향하는 경사면을 이루도록, 또는 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측을 향하는 경사면을 이루도록 형성된다.

(2) 계속해서, 개쉬(7)를 구성하는 바닥날(6)의 절삭면(6a)과, 개쉬면(7a)과, 양자 간의 바닥면(7b)을 연삭 가공에 의해 형성한다. 이때, 바닥날(6)도 형성된다. 이 연삭 가공에서는 바닥날(6)의 절삭면(6a)이 외주날(4)의 절삭면(4a)에 대해, 회전 방향(R) 전방측에 위치하도록 가공된다. 이에 의해 외주날(4)의 절삭면(4a)과 바닥날(6)의 절삭면(6a)의 경계에 볼록 능선(64)과 볼록 능선(68)이 형성되고, 아울러 날 홈(8)의 바닥면(8b)과 그의 폭 방향 양측의 경계선(10a, 10b)이 형성된다. 바닥날(6)의 절삭면(6a)은 외주날(4)의 절삭면(4a)에 대해, 다날 엔드밀(1) 선단부(1a)측에서 섕크부(2a)측에 걸쳐 회전 방향(R) 후방측에서 전방측을 향하는 경사면을 이루도록 형성되고, 바닥날(6)을 포함하는 절삭날(3)의 강성이 확보된다.

외주날(4)의 절삭면(4a)의 형성 후, 개쉬면(7a)의 연삭 가공을 행하여, 개쉬(7)의 바닥면(7b)을 형성한다. 이에 의해, 도 5에 나타낸 바와 같이, 날 홈(8)의 바닥면(8b)과 개쉬(7)의 바닥면(7b)이 불연속 상태로, 날 홈(8)의 바닥면(8b)이 개쉬의 바닥면(7b)에 대해 회전 방향(R) 후방측에 위치하도록 형성된다. 계속해서, 각 절삭날(3)에 대해 여유면(6b, 5b, 4b)이 형성되고, 절삭날부(2b)의 가공이 종료된다.

(3) 절삭날부(2b)의 가공 종료 후, 소정 치수로 형성된 기체 표면 중의 적어도 절삭날부(2b)의 전체 표면에 두께 수㎛(예를 들면, 3㎛ 정도)의 경질 피막을, 예를 들어, PVD법에 의해 피복한다. 특별히 한정되지 않지만, 경질 피막으로서는 AlCrN막 등의 AlCr계 경질 피막이 적합하다.

본 발명의 다날 엔드밀(1)은 3축이나 5축의 머쉬닝 센터 등에 장착되고, Ni계 내열 합금제 부재로 이루어지는 임펠러의 만곡된 표면 등을 고속 또한 고속 이송으로 절삭가공을 행하기 위한 유효한 절삭 공구로서 사용된다.

1 다날 엔드밀
1a 선단부
2a 섕크부
2b 절삭날부
2c 표면
3 절삭날
4 외주날
4a 외주날의 절삭면
4b 외주날의 여유면
5 코너R날
5a 코너R날의 절삭면
5b 코너R날의 여유면
6 바닥날
6a 바닥날의 절삭면
6b 바닥날의 여유면
64 볼록 능선(바닥날 절삭면(6a)과 외주날 절삭면(4a) 사이의 경계선)
68 볼록 능선(바닥날 절삭면(6a)과 날 홈 바닥면(8b) 사이의 경계선)
66 볼록 능선(64)과 볼록 능선(68)의 교점
7 개쉬
7a 개쉬면
7b 개쉬의 바닥면
78 개쉬면과 날 홈면과의 경계선
8 날 홈
8a 날 홈면
81a 내측면
82a 외측면
8b 날 홈의 바닥면
88 내측면과 외측면과의 경계선
10a 경계선
10b 경계선
O 회전축
R 회전 방향
a 바닥날의 여유면 폭의 각도
b 개쉬의 열림 각도
L1 외주날의 형성 개시점에서의 다날 엔드밀의 날 지름
L2 외주날과 코너R날의 연결부에서의 다날 엔드밀의 날 지름
L3 날 길이
P1 외주날의 형성 개시점
P2 외주날과 코너R날의 연결부
α 외주날의 경사각도
β 개쉬 각도
θ 비틀림 각

Claims

섕크부의 선단부에 형성되고, 회전축(O)측에서 상기 섕크부의 반경 방향 외주측에 걸쳐서 바닥날과, 바닥날에 연속하는 코너R날과, 코너R날에 연속하는 외주날로 구성되는 복수 매의 절삭날을 구비한 절삭날부와, 상기 회전축(O) 주위의 회전 방향(R)으로 인접하는 상기 절삭날 간에서 상기 반경 방향으로 중심측과 외주측에 각각 형성된 개쉬와 날 홈을 갖는 다날 엔드밀로서,
상기 절삭날의 절삭면은 상기 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐서 상기 바닥날의 절삭면과, 이 바닥날의 절삭면에 인접하여, 상기 바닥날의 절삭면과 다른 면을 형성하고, 상기 코너R날의 절삭면을 겸하는 상기 외주날의 절삭면으로 구성되고,
상기 절삭날의 여유면은 상기 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐서 상기 바닥날의 여유면과, 이 바닥날의 여유면에 인접하는 상기 코너R날의 여유면과, 이 코너R날의 여유면에 인접하는 상기 외주날의 여유면으로 구성되며,
상기 날 홈은 상기 외주날의 절삭면과, 그와 회전 방향(R) 전방측으로 마주하는 날 홈면과, 상기 외주날의 절삭면과 상기 날 홈면과의 경계에 형성된 바닥면으로 구성되고,
상기 바닥날의 절삭면과 상기 외주날의 절삭면과의 경계에 위치하는 볼록 능선과, 상기 바닥날의 절삭면과 상기 날 홈의 바닥면과의 경계에 위치하는 볼록 능선과의 교점이, 상기 코너R날의 여유면과 상기 바닥날의 여유면과의 경계에서 상기 반경 방향 중심측에 들어가 있는 것을 특징으로 하는 다날 엔드밀.
제 1항에 있어서,
상기 날 홈 바닥면의 폭은 상기 개쉬를 구성하는 상기 바닥날의 절삭면과, 그와 회전 방향(R) 전방측으로 마주하는 개쉬면 사이의 경계에 형성된 바닥면의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 다날 엔드밀.
제 1항에 있어서,
상기 날 홈 바닥면의 상기 외주날측의, 오목 능선을 이루는 경계선은 상기 바닥날의 절삭면과 상기 외주날의 절삭면과의 경계에 위치하는 볼록 능선과, 상기 바닥날의 절삭면과 상기 날 홈의 바닥면과의 경계에 위치하는 볼록 능선과의 교점을 지나고 있는 것을 특징으로 하는 다날 엔드밀.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 날 홈면은 상기 개쉬의 바닥면과 회전 방향(R) 후방측에서 접하는 내측면과, 이 내측면과 다른 면을 형성하고, 상기 개쉬를 구성하는 상기 바닥날의 절삭면과 회전 방향(R) 전방측에서 마주하는 개쉬면에 상기 반경 방향으로 접하는 외측면과의 적어도 2면을 갖고, 상기 외측면은 상기 내측면에 대해, 상기 섕크부측에서 상기 선단부측에 걸쳐서 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사져 있거나, 또는 상기 반경 방향 중심측에서 외주측에 걸쳐서 회전 방향(R) 후방측에서 전방측으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 다날 엔드밀.