KR20180090890A

KR20180090890A - 절삭 공구

Info

Publication number: KR20180090890A
Application number: KR1020187019660A
Authority: KR
Inventors: 유스케 마츠다; 다이스케 히가시; 사토루 구키노; 다카시 간다
Original assignee: 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤; 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2018-08-13
Also published as: WO2018092184A1; JP6587758B2; CN108472747A; KR102063000B1; EP3375553A4; EP3375553A1; WO2018092184A9; CA3009030A1; JPWO2018092184A1; EP3375553B1; US10525538B2; CN108472747B; US20190001423A1

Abstract

절삭 공구는, 축부와, 복수의 날영역군을 갖고 있다. 축부는, 중심축을 따라 연장되며, 또한 중심축을 둘러싸는 외주면을 갖는다. 복수의 날영역군은, 외주면에 나선형으로 마련되어 있다. 복수의 날영역군은, 제1 니크에 의해 분단된 제1 날영역군을 포함한다. 제1 날영역군은, 제1 날영역과, 제1 니크를 개재하여 제1 날영역에 인접한 제2 날영역을 갖는다. 제1 날영역은, 제1 레이크면부와, 제1 플랭크면부를 갖는다. 제1 레이크면부와 제1 플랭크면부의 능선은, 제1 절삭날부를 구성한다. 제2 날영역은, 제2 레이크면부와, 제2 플랭크면부를 갖는다. 제2 레이크면부와 제2 플랭크면부의 능선은, 제2 절삭날부를 구성한다. 외주면에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축이 제1 절삭날부의 전단측의 제1 단부와 중복되어 있는 상태에서, 제1 절삭날부의 중심축에 대한 경사각은, 제1 단부와 제2 절삭날부의 전단측의 제2 단부를 연결한 직선의 중심축에 대한 경사각보다 크다.

Description

절삭 공구

본 발명은 절삭 공구에 관한 것이다.

니켈기계의 내열 합금 등 일반적으로 난삭재로 여겨지는 재료의 절삭 가공에 있어서, 예컨대 엔드밀이 이용되고 있다. 난삭재의 엔드밀 가공에 있어서는, 절삭날에 니크(nick)라고 불리는 분단 부분을 형성한 절삭 공구가 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1∼3). 절삭날에 니크를 형성하여 절삭날을 불연속으로 함으로써, 절삭 부스러기를 분단시켜 절삭 저항의 저감을 도모하며, 또한 절삭날의 온도 상승을 억제하고 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2012-206197호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 제2010-240818호 특허문헌 3: 국제 공개 제2010/137429호

본 발명의 일양태에 관련된 절삭 공구는, 축부와, 복수의 날영역군을 구비하고 있다. 축부는, 중심축을 따라 연장되며, 또한 중심축을 둘러싸는 외주면을 갖는다. 복수의 날영역군은, 외주면에 나선형으로 마련되어 있다. 복수의 날영역군은, 제1 니크에 의해 분단된 제1 날영역군을 포함한다. 제1 날영역군은, 제1 날영역과, 제1 니크를 개재하여 제1 날영역에 인접한 제2 날영역을 갖는다. 제1 날영역은, 제1 레이크면부와, 제1 레이크면부와 연속되는 제1 플랭크면부를 갖는다. 제1 레이크면부와 제1 플랭크면부의 능선은, 제1 절삭날부를 구성한다. 제2 날영역은, 제2 레이크면부와, 제2 레이크면부와 연속되는 제2 플랭크면부를 갖는다. 제2 레이크면부와 제2 플랭크면부의 능선은, 제2 절삭날부를 구성한다. 외주면에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축이 제1 절삭날부의 전단측의 제1 단부와 중복되어 있는 상태에서, 제1 절삭날부의 중심축에 대한 경사각은, 제1 단부와 제2 절삭날부의 전단측의 제2 단부를 연결한 직선의 중심축에 대한 경사각보다 크다.

도 1은, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구의 구성을 나타내는 정면 모식도이다.
도 2는, 제1 절삭날부∼제4 절삭날부의 구성을 나타내는 확대 정면 모식도이다.
도 3은, 종축을 축 방향으로 하고 횡축을 둘레 방향으로 하여 외주면을 평면 상에 전개하여 절삭날부의 위치 관계를 나타내는 전개 모식도이다.
도 4는, 하나의 절삭날부와 하나의 니크에 의해 구성되는 하나의 유닛의 구성을 기하학적으로 나타내는 모식도이다.
도 5는, 제2 실시형태에 관련된 절삭 공구의 구성을 나타내는 정면 모식도이다.
도 6은, 제3 실시형태에 관련된 절삭 공구의 구성을 나타내는 정면 모식도이다.
도 7은, 제4 실시형태에 관련된 절삭 공구의 구성을 나타내는 전개 모식도이다.
도 8은, 비교예에 관련된 절삭 공구에 있어서의 절삭 저항과 시간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 실시예에 관련된 절삭 공구에 있어서의 절삭 저항과 시간의 관계를 나타내는 도면이다.

[본 개시가 해결하려는 과제]

특허문헌 1∼3에 개시된 절삭 공구에 의하면, 복수의 절삭날부의 배열 방향은, 각 절삭날부의 연장 방향과 동일하고, 둘레 방향에 있어서는 절삭날부와 니크가 교대로 배치되어 있다. 그 때문에, 절삭 가공 시에 있어서, 절삭날부가 피삭재에 단속적으로 접촉하고, 예컨대 채터링 진동 등의 충격 진동이 커지는 경우가 있어, 절삭 공구의 수명을 향상시키는 것이 곤란했다. 또한 절삭 저항을 충분히 저감시키는 것이 곤란했다.

본 발명의 일양태의 목적은, 절삭 저항을 저감시키면서, 수명을 향상시키는 절삭 공구를 제공하는 것이다.

[본 개시의 효과]

본 발명의 일양태에 의하면, 절삭 저항을 저감시키면서, 수명을 향상시키는 절삭 공구를 제공할 수 있다.

[본 개시의 실시형태의 개요]

우선, 본 개시의 실시형태의 개요에 관하여 설명한다.

(1) 본 발명의 일양태에 관련된 절삭 공구(100)는, 축부(2)와, 복수의 날영역군(1)을 구비하고 있다. 축부(2)는, 중심축(A)을 따라 연장되며, 또한 중심축(A)을 둘러싸는 외주면(3)을 갖는다. 복수의 날영역군(1)은, 외주면(3)에 나선형으로 마련되어 있다. 복수의 날영역군(1)은, 제1 니크(16)에 의해 분단된 제1 날영역군(10)을 포함한다. 제1 날영역군(10)은, 제1 날영역(10b)과, 제1 니크(16)를 개재하여 제1 날영역(10b)에 인접한 제2 날영역(10a)을 갖는다. 제1 날영역(10b)은, 제1 레이크면부(11b)와, 제1 레이크면부(11b)와 연속되는 제1 플랭크면부(12b)를 갖는다. 제1 레이크면부(11b)와 제1 플랭크면부(12b)의 능선은, 제1 절삭날부(14b)를 구성한다. 제2 날영역(10a)은, 제2 레이크면부(11a)와, 제2 레이크면부(11a)와 연속되는 제2 플랭크면부(12a)를 갖는다. 제2 레이크면부(11a)와 제2 플랭크면부(12a)의 능선은, 제2 절삭날부(14a)를 구성한다. 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축(A)이 제1 절삭날부(14b)의 전단측의 제1 단부(15b)와 중복되어 있는 상태에서, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)은, 제1 단부(15b)와 제2 절삭날부(14a)의 전단측의 제2 단부(15a)를 연결한 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 크다.

상기 (1)에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서는, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)은, 제1 단부(15b)와 제2 절삭날부(14a)의 전단측의 제2 단부(15a)를 연결한 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 크다. 그 때문에, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)이 상기 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)과 동일한 경우와 비교하여, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)이 상기 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 큰 경우에는, 제1 절삭날부(14b)의 레이크각이 커진다. 결과적으로, 제1 절삭날부(14b)의 절삭 저항을 저감시킬 수 있다. 또한 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)이 상기 직선의 중심축(A)에 대한 경사각(α)과 동일한 경우와 비교하여, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)이 상기 직선의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 큰 경우에는, 둘레 방향에 있어서의 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)의 간격이 작아진다. 그 때문에, 절삭 가공 시에 있어서, 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)가 피삭재에 단속적으로 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 결과적으로, 예컨대 채터링 진동 등의 충격 진동을 억제하고, 절삭 공구(100)의 수명을 향상시킬 수 있다.

(2) 상기 (1)에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서, 복수의 날영역군(1)은, 제2 니크(26)에 의해 분단된 제2 날영역군(20)을 포함하고 있어도 좋다. 제2 날영역군(20)은, 제3 날영역(20b)과, 제2 니크(26)를 개재하여 제3 날영역(20b)에 인접한 제4 날영역(20a)을 갖고 있어도 좋다. 제3 날영역(20b)은, 제3 레이크면부(21b)와, 제3 레이크면부(21b)와 연속되는 제3 플랭크면부(22b)를 갖고 있어도 좋다. 제3 레이크면부(21b)와 제3 플랭크면부(22b)의 능선은, 제3 절삭날부(24b)를 구성하고 있어도 좋다. 제4 날영역(20a)은, 제4 레이크면부(21a)와, 제4 레이크면부(21a)와 연속되는 제4 플랭크면부(22a)를 갖고 있어도 좋다. 제4 레이크면부(21a)와 제4 플랭크면부(22a)의 능선은, 제4 절삭날부(24a)를 구성하고 있어도 좋다. 외주면(3)의 둘레 방향에 있어서, 제1 절삭날부(14b)는, 제2 니크(26)와 중복되도록 배치되고, 또한 제4 절삭날부(24a)는, 제1 니크(16)와 중복되도록 배치되어 있어도 좋다. 이에 따라, 축 방향에 있어서의 모든 위치에 있어서 절삭날부를 배치할 수 있다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서, 제2 절삭날부(14a)는, 제2 단부(15a)와 반대측의 제3 단부(17a)를 갖고 있어도 좋다. 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)가 외주면(3)의 둘레 방향에 있어서 중복되어 있어도 좋다. 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제3 단부(17a)의 간격(W2)은, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)의 간격(W1)의 0.3배 이하여도 좋다. 이에 따라, 절삭 저항을 저감시킬 수 있다.

(4) 상기 (3)에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제3 단부(17a)의 간격(W2)은, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)의 간격(W1)의 0.05배 이하여도 좋다. 이에 따라, 절삭 저항을 더욱 저감시킬 수 있다.

(5) 상기 (1) 또는 (2)에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서, 제2 절삭날부(14a)는, 제2 단부(15a)와 반대측의 제3 단부(17a)를 갖고 있어도 좋다. 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)가 외주면(3)의 둘레 방향에 있어서 이격되어 있어도 좋다. 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제3 단부(17a)의 간격(W3)은, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)의 간격(W1)의 0.1배 이하여도 좋다. 이에 따라, 절삭 저항의 변동을 저감시킬 수 있다.

(6) 상기 (5)에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제3 단부(17a)의 간격(W3)은, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)의 간격(W1)의 0.05배 이하여도 좋다. 이에 따라, 절삭 저항의 변동을 더욱 저감시킬 수 있다.

(7) 상기 (1)∼(6) 중 어느 하나에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축(A)이 제1 단부(15b)와 중복되어 있는 상태에서, 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)은, 5° 이상 45° 이하이며, 또한 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)은, 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 3° 이상 15° 이하로 커도 좋다. 이에 따라, 절삭 저항치를 저감시킬 수 있다.

(8) 상기 (1)∼(7) 중 어느 하나에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서, 복수의 날영역군(1)은, 초경 합금에 다이아몬드가 코팅된 재료, 다결정 소결 다이아몬드 및 입방정 질화붕소 중 적어도 어느 재료에 의해 구성되어 있어도 좋다. 공구 재료로서 초경 합금에 다이아몬드 코팅된 것이나 다결정 소결 다이아몬드 및 입방정 질화붕소 등의 경질 재료를 이용함으로써, 내마모성이 우수한 점에서 공구 수명이 보다 긴 공구를 얻을 수 있다.

(9) 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축(A)이 제1 단부(15b)와 중복되어 있는 상태에서, 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각을 α°로 하고, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각을 β°로 하면, 중심축(A)에 평행인 방향에 있어서의 제1 니크(16)의 폭은, tan(90-α) - tan(90-β) 이하여도 좋다. 이에 따라, 단속적인 충격 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

[본 개시의 실시형태의 상세]

다음으로, 도면에 기초하여 본 개시의 실시형태의 상세에 관하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일 또는 대응하는 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 이들에 관하여 동일한 설명은 반복하지 않는다.

(제1 실시형태)

우선, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구의 구성에 관하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)는, 예컨대 프라이즈 가공에 이용되는 엔드밀이다. 본 실시형태의 절삭 공구(100)에 의해 절삭 가공하는 피가공재는, 예컨대 난삭재라고 불리는 것이다. 피가공재의 일례로서, 예컨대 니켈기 합금을 들 수 있다. 절삭 공구(100)는, 축부(2)와, 복수의 날영역군(1)을 주로 갖고 있다. 축부(2)는, 예컨대 대략 원기둥형이고, 중심축(A)을 따라 연장된다. 축부(2)는, 중심축(A)을 둘러싸는 외주면(3)을 갖는다. 외주면(3)은, 예컨대 원통면이다. 축부(2)는, 전단(4)과, 전단(4)과 반대측의 후단을 갖는다. 후단은, 예컨대 생크를 구성하는 부분이다. 전단(4)은, 절삭 가공 시에 피삭재에 대향하는 부분이다. 전단(4)은, 예컨대 엔드밀의 저면이다.

복수의 날영역군(1)은, 축부(2)의 외주면(3)에 나선형으로 마련되어 있다. 복수의 날영역군(1)의 각각은, 서로 이격되어 있다. 복수의 날영역군(1)의 각각은, 중심축(A)의 둘레에서 나선형으로 연장하고 있다. 날영역군의 수는, 2 이상이면 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 4 이상이어도 좋고, 6 이상이어도 좋고, 8 이상이어도 좋다. 복수의 날영역군(1)은, 예컨대 제1 날영역군(10)과, 제2 날영역군(20)을 포함한다. 제1 날영역군(10)은, 제1 니크(16)에 의해 분단되어 있다. 제1 날영역군(10) 및 제1 니크(16)는, 제1 스파이럴 리드선(S1) 상에 위치하고 있다. 제2 날영역군(20)은, 제2 니크(26)에 의해 분단되어 있다. 제2 날영역군(20) 및 제2 니크(26)는, 제2 스파이럴 리드선(S2) 상에 위치하고 있다. 제1 스파이럴 리드선(S1)과, 제2 스파이럴 리드선(S2)은 서로 교차하지 않도록 이격되어 있다. 제1 스파이럴 리드선(S1)의 비틀림각은, 제2 스파이럴 리드선(S2)의 비틀림각과 상이해도 좋다(부등 리드 설계). 또한 각 날영역군을 구성하는 복수의 날영역의 각각의 피치가 상이해도 좋다(부등 분할 설계).

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 날영역군(10)은, 예컨대 제1 날영역(10b)과, 제2 날영역(10a)을 갖는다. 제2 날영역(10a)은, 제1 니크(16)를 개재하여 제1 날영역(10b)에 인접한다. 바꿔 말하면, 제1 니크(16)는, 제1 날영역(10b)과 제2 날영역(10a) 사이에 있다. 제1 날영역(10b)과 제2 날영역(10a)은, 제1 니크(16)에 의해 분단되어 있다. 제1 날영역(10b)은, 제1 레이크면부(11b)와, 제1 플랭크면부(12b)와, 제1 저면부(13b)를 갖는다. 제1 플랭크면부(12b)는, 제1 레이크면부(11b)와 연속된다. 제1 저면부(13b)는, 제1 레이크면부(11b)와 제1 플랭크면부(12b)의 쌍방에 연속된다. 제1 레이크면부(11b)와 제1 플랭크면부(12b)의 능선은, 제1 절삭날부(14b)를 구성한다. 제1 절삭날부(14b)는, 제1 단부(15b)와, 제4 단부(17b)를 갖는다. 제1 단부(15b)는, 축부(2)의 전단측에 위치한다. 제1 단부(15b)는, 제1 레이크면부(11b)와, 제1 플랭크면부(12b)와, 제1 저면부(13b)가 접하는 부분이다. 제4 단부(17b)는, 제1 단부(15b)의 반대측에 위치한다. 제4 단부(17b)는, 생크측(후단측)에 위치한다.

제2 날영역(10a)은, 제2 레이크면부(11a)와, 제2 플랭크면부(12a)와, 제2 저면부(13a)를 갖는다. 제2 플랭크면부(12a)는, 제2 레이크면부(11a)와 연속된다. 제2 저면부(13a)는, 제2 레이크면부(11a)와 제2 플랭크면부(12a)의 쌍방에 연속된다. 제2 레이크면부(11a)와 제2 플랭크면부(12a)의 능선은, 제2 절삭날부(14a)를 구성한다. 제2 절삭날부(14a)는, 제2 단부(15a)와, 제3 단부(17a)를 갖는다. 제2 단부(15a)는, 축부(2)의 전단측에 위치한다. 제2 단부(15a)는, 제2 레이크면부(11a)와, 제2 플랭크면부(12a)와, 제2 저면부(13a)가 접하는 부분이다. 제3 단부(17a)는, 제2 단부(15a)의 반대측에 위치한다. 제3 단부(17a)는, 생크측(후단측)에 위치한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 날영역군(20)은, 예컨대 제3 날영역(20b)과, 제4 날영역(20a)을 갖고 있다. 제4 날영역(20a)은, 제2 니크(26)를 개재하여 제3 날영역(20b)에 인접한다. 바꿔 말하면, 제2 니크(26)는, 제3 날영역(20b)과 제4 날영역(20a) 사이에 있다. 제3 날영역(20b)과 제4 날영역(20a)은, 제2 니크(26)에 의해 분단되어 있다. 제3 날영역(20b)은, 제3 레이크면부(21b)와, 제3 플랭크면부(22b)와, 제3 저면부(23b)를 갖고 있다. 제3 플랭크면부(22b)는, 제3 레이크면부(21b)와 연속된다. 제3 저면부(23b)는, 제3 레이크면부(21b)와 제3 플랭크면부(22b)의 쌍방에 연속된다. 제3 레이크면부(21b)와 제3 플랭크면부(22b)의 능선은, 제3 절삭날부(24b)를 구성한다. 마찬가지로, 제4 날영역(20a)은, 제4 레이크면부(21a)와, 제4 플랭크면부(22a)와, 제4 저면부(23a)를 갖고 있다. 제4 플랭크면부(22a)는, 제4 레이크면부(21a)와 연속된다. 제4 저면부(23a)는, 제4 레이크면부(21a)와 제4 플랭크면부(22a)의 쌍방에 연속된다. 제4 레이크면부(21a)와 제4 플랭크면부(22a)의 능선은, 제4 절삭날부(24a)를 구성한다.

둘레 방향에 있어서, 제1 날영역군(10)에 있어서의 날영역은, 제2 날영역군(20)에 있어서의 니크와 중복되어 있으며, 또한 제2 날영역군(20)에 있어서의 날영역은, 제1 날영역군(10)에 있어서의 니크와 중복되어 있어도 좋다. 구체적으로는, 외주면(3)의 둘레 방향에 있어서, 제1 절삭날부(14b)는, 제2 니크(26)와 중복되도록 배치되며, 또한 제4 절삭날부(24a)는, 제1 니크(16)와 중복되도록 배치되어 있다. 마찬가지로, 외주면(3)의 둘레 방향에 있어서, 제2 절삭날부(14a)는, 제2 니크(26)와 중복되도록 배치되며, 또한 제3 절삭날부(24b)는, 제1 니크(16)와 중복되도록 배치되어 있다.

외주면(3)에 접하는 평면(도 2를 나타내는 평면)에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축(A)이 제1 단부(15b)와 중복되어 있는 상태에서, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)은, 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)를 연결한 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 크다. 마찬가지로, 중심축(A)이 제2 단부(15a)와 중복되어 있는 상태에서, 제2 절삭날부(14a)의 중심축(A)에 대한 경사각은, 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)를 연결한 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 크다. 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)를 연결한 직선(SL)이 연장되는 방향은, 제1 날영역군(10)이 연장되는 방향이다. 바꿔 말하면, 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)를 연결한 직선(SL)이 연장되는 방향은, 제1 날영역군(10)을 구성하는 복수의 날영역의 절삭날부의 전단측의 단부가 배열되어 있는 방향이다.

외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축(A)이 제1 단부(15b)와 중복되어 있는 상태에서, 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)은, 5° 이상 45° 이하이며, 또한 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)은, 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 3° 이상 15° 이하로 커도 좋다. 마찬가지로, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축(A)이 제2 단부(15a)와 중복되어 있는 상태에서, 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)은, 5° 이상 45° 이하이며, 또한 제2 절삭날부(14a)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)은, 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 3° 이상 15° 이하로 커도 좋다. 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각은, 제2 절삭날부(14a)의 중심축(A)에 대한 경사각과 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각은, 제2 절삭날부(14a)의 중심축(A)에 대한 경사각과 상이한 경우, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각은, 제2 절삭날부(14a)의 중심축(A)에 대한 경사각보다 커도 좋고, 작아도 좋다.

다음으로, 경사각(α) 및 경사각(β)의 측정 방법에 관하여 설명한다.

경사각(α) 및 경사각(β)을 측정하기 위해, 예컨대 Alicona사 제조의 INFINITE FOCUS G5가 이용된다. 촬상 소프트웨어는, 예컨대 Laboratory measurement이다. 해석 소프트웨어는, 예컨대 Measure suite이다. 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 절삭 공구(100)가 보이도록 절삭 공구(100)가 배치된다. 이 상태를 유지하면서, 절삭 공구(100)의 중심축(A)이, 제1 절삭날부(14b)의 제1 단부(15b)와 중복되도록, 절삭 공구(100)의 회전 방향의 위치가 조절된다. 이 상태에서, 절삭 공구(100)의 표면의 화상이 촬영된다. 상기 화상을 이용하여, 제1 절삭날부(14b)의 제1 단부(15b)와, 제2 절삭날부(14a)의 제2 단부(15a)를 연결하는 직선(SL)이 특정된다. 상기 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)이 구해진다. 마찬가지로, 상기 화상을 이용하여, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)이 구해진다. 또, 제1 단부(15b)가 둥글게 되어 있어, 제1 단부(15b)의 위치를 결정하는 것이 곤란한 경우에는, 제1 저면부(13b)와 제1 레이크면부(11b)의 능선을 연장한 선과, 제1 저면부(13b)와 제1 플랭크면부(12b)의 능선을 연장한 선과의 접점을 제1 단부(15b)로 한다. 제2 단부(15a)에 관해서도 마찬가지이다.

도 3은, 종축을 축 방향으로 하고 횡축을 둘레 방향으로 하여 외주면을 평면 상에 전개하여 절삭날부의 위치 관계를 나타내는 모식도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 절삭날부(제1 절삭날부(14b), 제2 절삭날부(14a), 제5 절삭날부(14c))의 전단측의 단부의 각각은, 제1 스파이럴 리드선(S1) 상에 위치한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 절삭날부의 각각의 축 방향(중심축(A))에 대한 경사각(β)은, 제1 스파이럴 리드선(S1)의 축 방향(중심축(A))에 대한 경사각(α)보다 크다. 바꿔 말하면, 복수의 절삭날부의 각각은, 제1 스파이럴 리드선(S1)으로부터 둘레 방향을 향하여 경사져 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 둘레 방향에 있어서, 니크를 개재하여 인접한 2개의 절삭날부에 있어서, 한쪽의 절삭날부의 전단측의 단부의 위치는, 다른쪽의 절삭날부의 후단측(생크측)의 단부의 위치와 동일해도 좋다.

또, 절삭 공구(100)의 직경이 제1 절삭날부(14b)의 둘레 방향의 길이보다 충분히 큰 경우에는, 종축을 축 방향으로 하고 횡축을 둘레 방향으로 하여 외주면(3)을 평면 상에 전개한 상태에서 구한 경사각(α) 및 경사각(β)과, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 절삭 공구(100)를 본 상태에서 구한 경사각(α) 및 경사각(β)과의 오차는 무시할 수 있을 정도로 작아진다. 구체적으로는, 절삭 공구(100)의 직경이 제1 절삭날부(14b)의 둘레 방향의 길이의 4배 이상인 경우에는, 종축을 축 방향으로 하고 횡축을 둘레 방향으로 하여 외주면(3)을 평면 상에 전개한 상태에서 구한 경사각(α) 및 경사각(β)은, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 절삭 공구(100)를 본 상태에서 구한 경사각(α) 및 경사각(β)과 거의 동일한 것으로 추정할 수 있다.

도 4는, 하나의 절삭날부와 하나의 니크에 의해 구성되는 하나의 유닛의 구성을 기하학적으로 나타내는 모식도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 절삭날부의 축 방향에 대한 경사각을 β로 하고, 직사각형의 대각선의 축 방향에 대한 경사각을 α로 한다. 직사각형의 대각선은, 전술한 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)를 연결하는 직선에 대응한다. 축 방향에 있어서의 절삭날부의 길이가 1일 때, 축 방향에 있어서의 니크의 폭은, tan(90-α) - tan(90-β)이다. 예컨대 α가 30°이고, β가 45°인 경우, 니크의 폭은, 약 0.73이 된다. 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축(A)이 제1 단부(15b)와 중복되어 있는 상태에서, 직선의 중심축(A)에 대한 경사각을 α°로 하고, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각을 β°로 하면, 중심축(A)에 평행인 방향에 있어서의 제1 니크(16)의 폭은, tan(90-α) - tan(90-β) 이하여도 좋다. 이에 따라, 둘레 방향에 있어서의 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)가 중복된다. 중심축(A)에 평행인 방향에 있어서, 제1 절삭날부(14b)의 길이는, 예컨대 0.1 mm 이상 5.0 mm 이하이다. 제1 절삭날부(14b)의 길이는, 공구의 직경에 따라 변동될 수 있는 것이기 때문에, 설계 시에 적절히 선택하면 된다.

또, 초고압 기술에 의해 제조되는 CBN(입방정 질화붕소) 소결체나 PCD(다결정 다이아몬드) 소결체는 일반적으로는 평면판 형상의 원판 소재이다. 이들을 원기둥형 초경 본체에 납땜하여 제조하는 엔드밀 공구의 경우, 날영역군의 형상은 비교적 비틀림 각도가 작은 것(예컨대 경사각(α)이 20° 이하 정도)으로 되는 경우가 많다. 그 경우에 있어서도, 제1 실시형태의 날형 형상을 채용함으로써, 각 절삭날부는 경사각(α)보다 큰 경사각(β)을 갖는 것이 가능해진다. 이에 따라, 절삭감이 높은 절삭 공구(100)를 창생하는 것이 가능해진다.

절삭 공구(100)를 구성하는 재료는, 예컨대 CBN 소결체, 다결정 다이아몬드 소결체, 세라믹스, 탄화텅스텐(초경), 서멧 등의 경질 재료이다. 복수의 날영역군(1)을 구성하는 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 초경 합금에 다이아몬드가 코팅된 재료, 다결정 소결 다이아몬드 및 입방정 질화붕소의 적어도 어느 재료에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 경질 재료의 종류에 상관없이 원기둥형 소재에서는 보다 형상의 자유도가 증가하고, 많은 조(thread)의 날영역군을 공구 본체 외주에 마련하는 것이 가능해진다. 그러나, 날영역군의 조수를 많게 함으로써 절삭 작용점이 많아지고, 절삭 저항의 증가에 의한 채터링 진동이 문제가 될 수 있다. 본 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)에 의하면, 날영역군을 복수의 니크로 분단함으로써, 절삭 부스러기를 작게 분단하여, 절삭 저항치를 낮출 수 있다.

복수의 날영역군(1)의 각각은, 이상적으로는 경사각(α)을 갖는 스파이럴 리드선 상에 배치되어 있다. 그러나, 치수 형상이 크지 않은 경우도 있고, 복수의 날영역군(1)의 각각을 구성하는 날영역은, 직선 상에 배치되어 있어도 좋다. 또한 절삭 저항을 더욱 저감시키기 위해, 날영역을 절삭 레이크면 방향으로 돌출 형상 원호 또는 곡선으로 하는 것도 효과적이다. 중심축(A)에 평행인 방향에 있어서의 복수의 절삭날부의 각각의 길이는, 반드시 동일할 필요는 없다. 마찬가지로, 중심축(A)에 평행인 방향에 있어서의 복수의 니크의 각각의 폭은, 반드시 동일할 필요는 없다. 니크가 어느 특정한 장소에 집중함으로써 절삭 재료의 절삭 남김이 없는 상태가 되도록 절삭날부가 배치되어 있으면 된다. 또, 본 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)는, 예컨대 레이저 가공 및 3D 프린터 등을 이용함으로써 제조 가능하다.

다음으로, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구의 작용 효과에 관하여 설명한다.

제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)에 의하면, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)은, 제1 단부(15b)와 제2 절삭날부(14a)의 전단측의 제2 단부(15a)를 연결한 직선(SL)의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 크다. 그 때문에, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)이 상기 직선의 중심축(A)에 대한 경사각(α)과 동일한 경우와 비교하여, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)이 상기 직선의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 큰 경우에는, 제1 절삭날부(14b)의 레이크각이 커진다. 결과적으로, 제1 절삭날부(14b)의 절삭 저항을 저감시킬 수 있다. 또한 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)이 상기 직선의 중심축(A)에 대한 경사각(α)과 동일한 경우와 비교하여, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각(β)이 상기 직선의 중심축(A)에 대한 경사각(α)보다 큰 경우에는, 둘레 방향에 있어서의 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)의 간격이 작아진다. 그 때문에, 절삭 가공 시에 있어서, 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)가 피삭재에 단속적으로 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 결과적으로, 예컨대 채터링 진동 등의 충격 진동을 억제하고, 절삭 공구(100)의 수명을 향상시킬 수 있다.

또한 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)에 의하면, 복수의 날영역군(1)은, 제2 니크(26)에 의해 분단된 제2 날영역군(20)을 포함하고 있다. 제2 날영역군(20)은, 제3 날영역(20b)과, 제2 니크(26)를 개재하여 제3 날영역(20b)에 인접한 제4 날영역(20a)을 갖고 있다. 제3 날영역(20b)은, 제3 레이크면부(21b)와, 제3 레이크면부(21b)와 연속되는 제3 플랭크면부(22b)를 갖고 있다. 제3 레이크면부(21b)와 제3 플랭크면부(22b)의 능선은, 제3 절삭날부(24b)를 구성하고 있다. 제4 날영역(20a)은, 제4 레이크면부(21a)와, 제4 레이크면부(21a)와 연속되는 제4 플랭크면부(22a)를 갖고 있다. 제4 레이크면부(21a)와 제4 플랭크면부(22a)의 능선은, 제4 절삭날부(24a)를 구성하고 있다. 외주면(3)의 둘레 방향에 있어서, 제1 절삭날부(14b)는, 제2 니크(26)와 중복되도록 배치되며, 또한 제4 절삭날부(24a)는, 제1 니크(16)와 중복되도록 배치되어 있다. 이에 따라, 축 방향에 있어서의 모든 위치에 있어서 절삭날부를 배치할 수 있다.

또한 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)에 의하면, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축(A)이 제1 단부(15b)와 중복되어 있는 상태에서, 직선의 중심축(A)에 대한 경사각은, 5° 이상 45° 이하이며, 또한 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각은, 직선의 중심축(A)에 대한 경사각보다 3° 이상 15° 이하로 크다. 이에 따라, 공구 수명을 향상시키면서, 절삭 저항치를 저감시킬 수 있다.

또한 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)에 의하면, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 중심축(A)이 제1 단부(15b)와 중복되어 있는 상태에서, 직선의 중심축(A)에 대한 경사각을 α°로 하고, 제1 절삭날부(14b)의 중심축(A)에 대한 경사각을 β°로 하면, 중심축(A)에 평행인 방향에 있어서의 제1 니크(16)의 폭은, tan(90-α) - tan(90-β) 이하이다. 바꿔 말하면, 중심축(A)에 평행인 방향에 있어서의 제1 절삭날부(14b)의 길이는, tan(90-β)보다 길다. 이에 따라, 둘레 방향에 있어서, 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)를 중복시킬 수 있다. 따라서, 단속적인 충격 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

(제2 실시형태)

다음으로, 제2 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)의 구성에 관하여 설명한다. 또, 이하에 있어서는, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)와 상이한 점에 관하여 주로 설명하고, 동일한 설명에 관해서는 반복하지 않는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)가 외주면(3)의 둘레 방향에 있어서 중복되어 있어도 좋다. 바꿔 말하면, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)는, 중심축(A)에 평행인 동일 직선 상에 위치해도 좋다. 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제3 단부(17a)의 간격(W2)은, 예컨대 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)의 간격(W1)의 0.3배 이하이다. 바람직하게는, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제3 단부(17a)의 간격(W2)은, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)의 간격(W1)의 0.05배 이하이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 제3 단부(17a)와 제1 저면부(13b)는, 중심축(A)에 평행인 직선 상에 위치하고 있어도 좋다. 제2 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)는, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)와 동일한 효과를 갖는다. 또한 제2 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)는, 절삭 저항을 저감시킬 수 있다.

(제3 실시형태)

다음으로, 제3 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)의 구성에 관하여 설명한다. 또, 이하에 있어서는, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)와 상이한 점에 관하여 주로 설명하고, 동일한 설명에 관해서는 반복하지 않는다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)가 외주면(3)의 둘레 방향에 있어서 이격되어 있어도 좋다. 바꿔 말하면, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)는, 중심축(A)에 평행인 동일 직선 상에 위치하고 있지 않아도 좋다. 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제3 단부(17a)의 간격(W3)은, 예컨대 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)의 간격의 0.1배 이하이다. 바람직하게는, 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제3 단부(17a)의 간격(W3)은, 둘레 방향에 있어서의 제1 단부(15b)와 제2 단부(15a)의 간격(W1)의 0.05배 이하여도 좋다. 외주면(3)에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 제3 단부(17a)와 제1 저면부(13b)는, 중심축(A)에 평행인 직선 상에 위치하고 있어도 좋다. 제3 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)는, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)와 동일한 효과를 갖는다. 또한 제3 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)는, 절삭 저항의 변동을 저감시킬 수 있다.

(제4 실시형태)

다음으로, 제4 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)의 구성에 관하여 설명한다. 또, 이하에 있어서는, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)와 상이한 점에 관하여 주로 설명하고, 동일한 설명에 관해서는 반복하지 않는다.

절삭 공구(100)는, 예컨대 테이퍼 엔드밀이어도 좋다. 절삭 공구(100)가 테이퍼 엔드밀인 경우, 축부(2)는 원뿔대의 부분을 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 원뿔대의 외주면(3)을 둘레 방향으로 전개하면, 부채꼴 형상이 된다. 절삭날부(14)의 전단측의 단부의 각각은, 제1 스파이럴 리드선(S1) 상에 위치한다. 절삭날부(14)의 축 방향에 대한 경사각(β)은, 제1 스파이럴 리드선(S1)의 축 방향에 대한 경사각(α)보다 크다. 제4 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)는, 제1 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)와 동일한 효과를 갖는다.

또, 상기 각 실시형태에 있어서의 절삭 공구(100)는, 예컨대 레이디얼 엔드밀, 볼 엔드밀 또는 T 슬롯 형상의 사이드 커터 등이어도 좋다. 또한 상기 각 실시형태에 있어서의 절삭 공구(100)는, 경질체 자체를 본체 및 날영역군으로 하는 솔리드 공구여도 좋고, CBN, PCD로 대표되는 납땜 공구여도 좋고, 비스나 쐐기 등의 체결 기구에 의해 절삭날부를 갖는 칩을 착탈식으로 하는 스로 어웨이 공구여도 좋다.

다음으로, 상기 각 실시형태에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서 절삭 저항이 저감되면서 충격 진동이 감소하는 메커니즘에 관하여 비교예와 대비하면서 상세히 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 비교예에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서는, 축 방향에 대한 절삭날부(14)의 경사각(β)은, 축 방향에 대한 스파이럴 리드선(S1)의 경사각(α)과 동일하다. 이 경우, 둘레 방향에 있어서는, 절삭날부와 니크가 교대로 배치된다. 그 때문에, 종축을 절삭 저항으로 하고, 횡축을 시간으로 했을 때, 어느 기간에 있어서는 절삭날부가 피삭재에 접촉하지만, 다른 어느 기간에 있어서는 절삭날부가 피삭재에 접촉하지 않는다. 즉, 절삭날부가 피삭재에 단속적으로 접촉하기 때문에, 예컨대 채터링 진동 등의 충격 진동이 커진다.

도 9에 도시된 바와 같이, 실시예에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서는, 축 방향에 대한 절삭날부의 경사각(β)은, 축 방향에 대한 절삭날 배열 방향의 경사각(α)보다 크다. 축 방향에 대한 스파이럴 리드선(S1)의 경사각이 비교예와 동일한 경우, 실시예에 관련된 절삭 공구(100)의 축 방향에 대한 절삭날부(14)의 경사각(β)은, 비교예에 관련된 절삭 공구(100)의 축 방향에 대한 절삭날부(14)의 경사각(β)보다 커진다. 즉, 실시예에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서는, 비교예에 관련된 절삭 공구(100)보다 절삭날 레이크각이 커진다. 그 때문에, 절삭 저항을 감소시킬 수 있다. 구체적으로는, 실시예에 관련된 절삭 공구(100)의 절삭 저항(R2)(도 9 참조)은, 비교예에 관련된 절삭 공구(100)의 절삭 저항(R1)(도 8 참조)보다 작아진다. 또한 실시예에 관련된 절삭 공구(100)에 있어서는, 둘레 방향에 있어서, 절삭날부(14)가 연속적으로 배치되어 있다. 그 때문에, 종축을 절삭 저항으로 하고, 횡축을 시간으로 했을 때, 모든 기간에 있어서 절삭날부가 피삭재에 접촉한다. 바꿔 말하면, 절삭날부가 둘레 방향(회전 방향)에 있어서 연속적으로 절삭에 관여한다. 그 때문에, 절삭날부(14)의 단속적인 챔퍼 충격의 발생을 작게 할 수 있다. 결과적으로, 예컨대 채터링 진동 등의 충격 진동을 저감시키고, 공구 수명을 향상시킬 수 있다.

실시예 1

(샘플 준비)

샘플 1A∼샘플 1D에 관련된 엔드밀이 준비되었다. 샘플 1A∼샘플 1D에 관련된 엔드밀에 있어서는, 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)가 둘레 방향에 있어서 중복되어 있다(도 5 참조). 샘플 1A∼샘플 1D에 관련된 엔드밀에 있어서의 폭(W1)(도 5 참조)은 전부 1.0 mm이다. 샘플 1A∼샘플 1D에 관련된 엔드밀에 있어서의 중복폭(W2)(도 5 참조)은, 각각 0 mm, 0.05 mm, 0.3 mm 및 0.5 mm이다. 샘플 1A∼샘플 1D에 관련된 엔드밀에 있어서의 W2/W1은, 각각 0, 0.05, 0.3 및 0.5이다. 샘플 1A∼샘플 1D에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(α) 및 경사각(β)은, 각각 25° 및 34°이다.

(실험 조건)

샘플 1A∼샘플 1D에 관련된 엔드밀을 이용하여, 피삭재에 대하여 절삭 시험이 행해졌다. 피삭재는, 인코넬 718(스페셜 메탈즈사의 등록 상표)이다. 절삭 속도(V) = 100 m/분이다. 엔드밀의 직경은 10φ이다. 날영역군의 매수는 8매이다. 축 방향으로의 절입(ap)은 5 mm이다. 직경 방향으로의 절입(ae)은 0.1 mm이다. 이송량(f)은 0.03 mm/날이다. 절삭 시험은 건식이다. 샘플 1A∼샘플 1D에 관련된 엔드밀의 절삭 저항치가 키슬러(Kistler) 절삭 저항 측정기에 의해 측정되었다. 또, 절삭 저항치란, 동력계의 측정치의 최대치이다.

(실험 결과)

표 1에 기재된 바와 같이, 샘플 1A 내지 샘플 1C에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 280 N 이상 334 N 이하인 데 대하여, 샘플 1D에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 396 N이었다. 이에 따라, W2/W1을 0.3 이하로 함으로써, 절삭 저항치를 현저히 저감 가능한 것이 확인되었다. 또한 샘플 1A 및 샘플 1B에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는, 280 N 이상 282 N 이하인 데 대하여, 샘플 1C에 관련된 엔드밀의 절삭 저항치는, 334 N이었다. 이에 따라, W2/W1을 0.05 이하로 함으로써, 절삭 저항치를 더욱 저감 가능한 것이 확인되었다.

실시예 2

(샘플 준비)

샘플 2A∼샘플 2D에 관련된 엔드밀이 준비되었다. 샘플 2A∼샘플 2D에 관련된 엔드밀에 있어서는, 제1 절삭날부(14b)와 제2 절삭날부(14a)가 둘레 방향에 있어서 이격되어 있다(도 6 참조). 샘플 2A∼샘플 2D에 관련된 엔드밀에 있어서의 폭(W1)(도 6 참조)은 전부 1.0 mm이다. 샘플 2A∼샘플 2D에 관련된 엔드밀에 있어서의 이격폭(W3)(도 6 참조)은, 각각 0 mm, 0.01 mm, 0.05 mm 및 0.1 mm이다. 샘플 1A∼샘플 1D에 관련된 엔드밀에 있어서의 W3/W1은, 각각 0, 0.01, 0.05 및 0.1이다. 샘플 2A∼샘플 2D에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(α) 및 경사각(β)은, 각각 25° 및 34°이다.

(실험 조건)

샘플 2A∼샘플 2D에 관련된 엔드밀을 이용하여, 피삭재에 대하여 절삭 시험이 행해졌다. 피삭재는, 인코넬 718(스페셜 메탈즈사의 등록 상표)이다. 절삭 속도(V) = 100 m/분이다. 엔드밀의 직경은 10φ이다. 날영역군의 매수는 8매이다. 엔드밀의 직경은 10φ이다. 절삭날 영역군의 매수는 8매이다. 축 방향으로의 절입(ap)은 5 mm이다. 직경 방향으로의 절입(ae)은 0.1 mm이다. 이송량(f)은 0.03 mm/날이다. 절삭 시험은 건식이다. 샘플 2A∼샘플 2D에 관련된 엔드밀의 절삭 저항치의 진동폭이 키슬러 절삭 저항 측정기에 의해 측정되었다. 또, 절삭 저항치의 진동폭이란, 절삭 중에 있어서의 동력계의 측정치가 흔들리는 크기(변동량)이다. 니크 부분에 의해 절삭의 간극이 커지면, 절삭 시와 공전 시에 있어서의 충격력의 차가 커지고, 절삭 저항치의 진동폭이 증가한다.

(실험 결과)

표 2에 기재된 바와 같이, 샘플 2A 내지 샘플 2C에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치의 진동폭은 44 N 이상 48 N 이하인 데 대하여, 샘플 2D에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 69 N이었다. 이에 따라, W3/W1을 0.05 이하로 함으로써, 절삭 저항치의 진동폭을 현저히 저감 가능한 것이 확인되었다. 또한 샘플 2A 및 샘플 2B에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는, 모두 44 N 이상인 데 대하여, 샘플 2C에 관련된 엔드밀의 절삭 저항치는, 48 N이었다. 이에 따라, W3/W1을 0.01 이하로 함으로써, 절삭 저항치의 진동폭을 더욱 저감 가능한 것이 확인되었다.

실시예 3

(샘플 준비)

샘플 3A∼샘플 3E에 관련된 엔드밀이 준비되었다. 샘플 3A∼샘플 3E에 관련된 엔드밀에 있어서는, 경사각(α) 및 경사각(β)이 상이하다(도 2 참조). 샘플 3A∼샘플 3E에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(α)은, 각각 2°, 5°, 25°, 45° 및 60°이다. 샘플 3A∼샘플 3E에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(β)은, 각각 3°, 8°, 34°, 54° 및 68°이다.

(실험 조건)

샘플 3A∼샘플 3E에 관련된 엔드밀을 이용하여, 피삭재에 대하여 절삭 시험이 행해졌다. 피삭재는, 인코넬 718(스페셜 메탈즈사의 등록 상표)이다. 절삭 속도(V) = 100 m/분이다. 엔드밀의 직경은 10φ이다. 날영역군의 매수는 8매이다. 축 방향으로의 절입(ap)은 5 mm이다. 직경 방향으로의 절입(ae)은 0.1 mm이다. 이송량(f)은 0.03 mm/날이다. 절삭 시험은 건식이다. 샘플 3A∼샘플 3E에 관련된 엔드밀의 절삭 저항치가 키슬러 절삭 저항 측정기에 의해 측정되었다. 또한 샘플 3A∼샘플 3E에 관련된 엔드밀의 공구 수명이 측정되었다. 공구 수명은, 플랭크면 마모량(VB)이 0.2 mm에 도달하기까지의 가공 시간이다.

(실험 결과)

표 3에 기재된 바와 같이, 샘플 3B 내지 샘플 3E에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 280 N 이상 320 N 이하인 데 대하여, 샘플 3A에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 450 N이었다. 이에 따라, 경사각(α)을 5° 이상으로 함으로써, 절삭 저항치를 현저히 저감 가능한 것이 확인되었다. 또한 샘플 3B∼샘플 3D에 관련된 엔드밀의 공구 수명은, 27분 이상 47분 이하인 데 대하여, 샘플 3A 및 샘플 3E에 관련된 엔드밀의 공구 수명은, 15분 이상 22분 이하였다. 이에 따라, 경사각(α)을 5° 이상 45° 이하로 함으로써, 공구 수명을 향상시키면서, 절삭 저항치를 저감 가능한 것이 확인되었다.

실시예 4

(샘플 준비)

샘플 4A∼샘플 4C에 관련된 엔드밀이 준비되었다. 샘플 4A∼샘플 4C에 관련된 엔드밀에 있어서는, 경사각(α)은 동일하지만, 경사각(β)이 상이하다(도 2 참조). 샘플 4A∼샘플 4C에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(α)은, 전부 5°이다. 샘플 4A∼샘플 4C에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(β)으로부터 경사각(α)을 뺀 값은, 각각 1°, 3° 및 9°이다.

샘플 5A∼샘플 5E에 관련된 엔드밀이 준비되었다. 샘플 5A∼샘플 5E에 관련된 엔드밀에 있어서는, 경사각(α)은 동일하지만, 경사각(β)이 상이하다(도 2 참조). 샘플 5A∼샘플 5E에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(α)은, 전부 25°이다. 샘플 5A∼샘플 5E에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(β)으로부터 경사각(α)을 뺀 값은, 각각 1°, 3°, 9°, 15° 및 25°이다.

샘플 6A∼샘플 6D에 관련된 엔드밀이 준비되었다. 샘플 6A∼샘플 6D에 관련된 엔드밀에 있어서는, 경사각(α)은 동일하지만, 경사각(β)이 상이하다(도 2 참조). 샘플 6A∼샘플 6D에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(α)은, 전부 45°이다. 샘플 6A∼샘플 6D에 관련된 엔드밀에 있어서의 경사각(β)으로부터 경사각(α)을 뺀 값은, 각각 1°, 3°, 9° 및 15°이다.

(실험 조건)

샘플 4A∼샘플 4C에 관련된 엔드밀과, 샘플 5A∼샘플 5E에 관련된 엔드밀과, 샘플 6A∼샘플 6D에 관련된 엔드밀을 이용하여, 피삭재에 대하여 절삭 시험이 행해졌다. 피삭재는, 인코넬 718(스페셜 메탈즈사의 등록 상표)이다. 절삭 속도(V) = 100 m/분이다. 엔드밀의 직경은 10φ이다. 날영역군의 매수는 8매이다. 축 방향으로의 절입(ap)은 5 mm이다. 직경 방향으로의 절입(ae)은 0.1 mm이다. 이송량(f)은 0.03 mm/날이다. 절삭 시험은 건식이다. 샘플 4A∼샘플 4C에 관련된 엔드밀과, 샘플 5A∼샘플 5E에 관련된 엔드밀과, 샘플 6A∼샘플 6D에 관련된 엔드밀의 절삭 저항치가 키슬러 절삭 저항 측정기에 의해 측정되었다. 또한 샘플 4A∼샘플 4C에 관련된 엔드밀과, 샘플 5A∼샘플 5E에 관련된 엔드밀과, 샘플 6A∼샘플 6D에 관련된 엔드밀의 공구 수명이 측정되었다. 공구 수명은, 플랭크면 마모량(VB)이 0.2 mm에 도달하기까지의 가공 시간이다.

(실험 결과)

표 4에 기재된 바와 같이, 샘플 4B 및 샘플 4C에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 302 N 이상 320 N 이하인 데 대하여, 샘플 4A에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 374 N이었다. 이에 따라, 경사각(α)이 5°인 경우, β-α의 값을 3° 이상으로 함으로써, 절삭 저항치를 현저히 저감 가능한 것이 확인되었다. 또한 샘플 4A∼샘플 4C에 관련된 엔드밀의 공구 수명은, 24분 이상 27분 이하였다. 이에 따라, 경사각(α)이 5°인 경우, β-α의 값을 10° 이하로 함으로써, 니크부의 간극이 절삭날 길이 이상으로 커지고, 유효 절삭날수가 감소해 버리는 것이, 공구 수명의 저하 원인이 되고 있는 것이다. 이에 따라 β-α의 양은 지나치게 커도 그 효과가 감소하는 것이 확인되었다.

표 5에 기재된 바와 같이, 샘플 5B 내지 샘플 5E에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 122 N 이상 280 N 이하인 데 대하여, 샘플 5A에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 310 N이었다. 이에 따라, 경사각(α)이 25°인 경우, β-α의 값을 3° 이상으로 함으로써, 절삭 저항치를 현저히 저감 가능한 것이 확인되었다. 또한 샘플 5A∼샘플 5D에 관련된 엔드밀의 공구 수명은, 30분 이상 47분 이하인 데 대하여, 샘플 5E에 관련된 엔드밀의 공구 수명은, 27분이었다. 이에 따라, 경사각(α)이 25°인 경우, β-α의 값을 3° 이상 15° 이하로 함으로써, 공구 수명을 향상시키면서, 절삭 저항치를 저감 가능한 것이 확인되었다.

표 6에 기재된 바와 같이, 샘플 6B 내지 샘플 6D에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 120 N 이상 278 N 이하인 데 대하여, 샘플 6A에 관련된 엔드밀에 있어서의 절삭 저항치는 292 N이었다. 이에 따라, 경사각(α)이 45°인 경우, β-α의 값을 3° 이상으로 함으로써, 절삭 저항치를 현저히 저감 가능한 것이 확인되었다. 또한 샘플 6A∼샘플 6D에 관련된 엔드밀의 공구 수명은, 15분 이상 38분 이하였다. 이에 따라, 경사각(α)이 45°인 경우, β-α의 값을 3° 이상 15° 이하로 함으로써, 절삭 저항치를 저감 가능한 것이 확인되었다.

표 4∼표 6의 결과를 종합하면, 경사각(α)이, 5° 이상 45° 이하인 것이 바람직하며, 또한 경사각(β)이 경사각(α)보다 3° 이상 큰 경우에 있어서, 공구 수명을 향상시키면서, 절삭 저항치를 저감 가능한 것이 확인되었다. 다만 그 크기가 α에 의해 적정한 각도가 있고, 니크의 간극량이 절삭날 높이 방향의 높이의 절반(0.5배) 이상이 되지 않는 것이 좋다. 요컨대 β-α는 3° 이상 15° 이하로 함으로써 그 효과를 얻을 수 있다.

이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 실시형태가 아니라 청구범위에 의해 나타내지고, 청구범위와 균등의 의미, 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1: 날영역군 10a: 제2 날영역
10b: 제1 날영역 2: 축부
3: 외주면 4: 전단
10: 제1 날영역군 11a: 제2 레이크면부
11b: 제1 레이크면부 12a: 제2 플랭크면부
12b: 제1 플랭크면부 13a: 제2 저면부
13b: 제1 저면부 14: 절삭날부
14a: 제2 절삭날부 14b: 제1 절삭날부
14c: 제5 절삭날부 15a: 제2 단부
15b: 제1 단부 16: 제1 니크
17a: 제3 단부 17b: 제4 단부
20: 제2 날영역군 20a: 제4 날영역
20b: 제3 날영역 21a: 제4 레이크면부
21b: 제3 레이크면부 22a: 제4 플랭크면부
22b: 제3 플랭크면부 23a: 제4 저면부
23b: 제3 저면부 24a: 제4 절삭날부
24b: 제3 절삭날부 26: 제2 니크
100: 절삭 공구 A: 중심축
S1: 제1 스파이럴 리드선(스파이럴 리드선)
S2: 제2 스파이럴 리드선
SL: 직선

Claims

중심축을 따라 연장되며, 또한 상기 중심축을 둘러싸는 외주면을 갖는 축부와,
상기 외주면에 나선형으로 마련된 복수의 날영역군을 구비하고,
상기 복수의 날영역군은, 제1 니크(nick)에 의해 분단된 제1 날영역군을 포함하고,
상기 제1 날영역군은, 제1 날영역과, 상기 제1 니크를 개재하여 상기 제1 날영역에 인접한 제2 날영역을 갖고,
상기 제1 날영역은, 제1 레이크면부와, 상기 제1 레이크면부와 연속되는 제1 플랭크면부를 갖고, 상기 제1 레이크면부와 상기 제1 플랭크면부의 능선은, 제1 절삭날부를 구성하고,
상기 제2 날영역은, 제2 레이크면부와, 상기 제2 레이크면부와 연속되는 제2 플랭크면부를 갖고, 상기 제2 레이크면부와 상기 제2 플랭크면부의 능선은, 제2 절삭날부를 구성하고,
상기 외주면에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 상기 중심축이 상기 제1 절삭날부의 전단측의 제1 단부와 중복되어 있는 상태에서, 상기 제1 절삭날부의 상기 중심축에 대한 경사각은, 상기 제1 단부와 상기 제2 절삭날부의 전단측의 제2 단부를 연결한 직선의 상기 중심축에 대한 경사각보다 큰 것인 절삭 공구.
제1항에 있어서, 상기 복수의 날영역군은, 제2 니크에 의해 분단된 제2 날영역군을 포함하고,
상기 제2 날영역군은, 제3 날영역과, 상기 제2 니크를 개재하여 상기 제3 날영역에 인접한 제4 날영역을 갖고,
상기 제3 날영역은, 제3 레이크면부와, 상기 제3 레이크면부와 연속되는 제3 플랭크면부를 갖고, 상기 제3 레이크면부와 상기 제3 플랭크면부의 능선은, 제3 절삭날부를 구성하고,
상기 제4 날영역은, 제4 레이크면부와, 상기 제4 레이크면부와 연속되는 제4 플랭크면부를 갖고, 상기 제4 레이크면부와 상기 제4 플랭크면부의 능선은, 제4 절삭날부를 구성하고,
상기 외주면의 둘레 방향에 있어서, 상기 제1 절삭날부는, 상기 제2 니크와 중복되도록 배치되며, 또한 상기 제4 절삭날부는, 상기 제1 니크와 중복되도록 배치되어 있는 것인 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 절삭날부는, 상기 제2 단부와 반대측의 제3 단부를 갖고,
상기 제1 절삭날부와 상기 제2 절삭날부가 상기 외주면의 둘레 방향에 있어서 중복되어 있고,
상기 외주면에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 상기 둘레 방향에 있어서의 상기 제1 단부와 상기 제3 단부의 간격은, 상기 둘레 방향에 있어서의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 간격의 0.3배 이하인 것인 절삭 공구.
제3항에 있어서, 상기 외주면에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 상기 둘레 방향에 있어서의 상기 제1 단부와 상기 제3 단부의 간격은, 상기 둘레 방향에 있어서의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 간격의 0.05배 이하인 것인 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 절삭날부는, 상기 제2 단부와 반대측의 제3 단부를 갖고,
상기 제1 절삭날부와 상기 제2 절삭날부가 상기 외주면의 둘레 방향에 있어서 이격되어 있고,
상기 외주면에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 상기 둘레 방향에 있어서의 상기 제1 단부와 상기 제3 단부의 간격은, 상기 둘레 방향에 있어서의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 간격의 0.1배 이하인 것인 절삭 공구.
제5항에 있어서, 상기 외주면에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 상기 둘레 방향에 있어서의 상기 제1 단부와 상기 제3 단부의 간격은, 상기 둘레 방향에 있어서의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 간격의 0.05배 이하인 것인 절삭 공구.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주면에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 상기 중심축이 상기 제1 단부와 중복되어 있는 상태에서, 상기 직선의 상기 중심축에 대한 경사각은, 5° 이상 45° 이하이며, 또한 상기 제1 절삭날부의 상기 중심축에 대한 경사각은, 상기 직선의 상기 중심축에 대한 경사각보다 3° 이상 15° 이하 큰 것인 절삭 공구.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 날영역군은, 초경 합금에 다이아몬드가 코팅된 재료, 다결정 소결 다이아몬드 및 입방정 질화붕소의 적어도 어느 재료에 의해 구성되어 있는 것인 절삭 공구.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주면에 접하는 평면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 상기 중심축이 상기 제1 단부와 중복되어 있는 상태에서, 상기 직선의 상기 중심축에 대한 경사각을 α°로 하고, 상기 제1 절삭날부의 상기 중심축에 대한 경사각을 β°로 하면,
상기 중심축에 평행인 방향에 있어서의 상기 제1 니크의 폭은, tan(90-α) - tan(90-β) 이하인 것인 절삭 공구.