KR20190101967A

KR20190101967A - 엔드밀

Info

Publication number: KR20190101967A
Application number: KR1020197017121A
Authority: KR
Inventors: 다카후미 사이; 마코토 바바; 아키라 도쿠야마
Original assignee: 미츠비시 히타치 쓰루 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-09-02
Also published as: JP7125611B2; CN110167702B; CN110167702A; KR102474710B1; WO2018123428A1; US11458551B2; EP3560645A4; US20190321897A1; EP3560645A1; JPWO2018123428A1

Abstract

축상을 이루는 엔드밀 본체 (2) 와, 엔드밀 본체의 축선 방향의 선단으로부터 후단을 향하여 연장되는 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 과, 엔드밀 본체의 축선 방향의 선단부에 형성되고, 축선 둘레의 회전 궤적이 축선 상에 중심을 갖는 구면 형상을 이루는 바닥날 (9) 과, 절삭 부스러기 배출 홈을 따라 형성되고, 축선 둘레의 회전 궤적이 외측으로 볼록한 호상을 이루는 외주날 (5) 을 구비하고, 외주날의 회전 궤적의 곡률 반경은, 바닥날의 회전 궤적의 곡률 반경보다 크고, 외주날의 비틀림각이 20°이상이고, 축선과 직교하는 단면에 있어서의 외주날의 직경 방향 레이크각이 ―20°이상 0°이하인, 엔드밀.

Description

엔드밀

본 발명은, 엔드밀에 관한 것이다.

본원은, 2016년 12월 26일에, 일본에 출원된 일본 특허출원 2016-251238호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

금형 등의 벽면 마무리 가공 용도에 사용되는 솔리드 엔드밀에 있어서, 외주날의 회전 궤적을 큰 원호상으로 함으로써 피크 피드를 크게 하여, 가공 효율을 향상시킨 것이 알려져 있다 (예를 들어 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 평11-156620호

상기한 엔드밀에 있어서는, 고능률의 가공이 가능하지만, 동시에, 마무리면의 품질을 높일 것이 요구된다.

본 발명은, 고능률 가공이 가능하고, 또한 양호한 마무리면 성상이 얻어지는 엔드밀을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 축상을 이루는 엔드밀 본체와, 상기 엔드밀 본체의 축선 방향의 선단으로부터 후단을 향하여 연장되는 절삭 부스러기 배출 홈과, 상기 엔드밀 본체의 축선 방향의 선단부에 형성되고, 상기 축선 둘레의 회전 궤적이 상기 축선 상에 중심을 갖는 구면 형상을 이루는 바닥날과, 상기 절삭 부스러기 배출 홈을 따라 형성되고, 상기 축선 둘레의 회전 궤적이 외측으로 볼록한 호상을 이루는 외주날을 구비하고, 상기 외주날의 회전 궤적의 곡률 반경은, 상기 바닥날의 회전 궤적의 곡률 반경보다 크고, 상기 외주날의 비틀림각이 20°이상이며, 상기 축선과 직교하는 단면에 있어서의 상기 외주날의 직경 방향 레이크각이 ―20°이상 0°이하인, 엔드밀이 제공된다.

상기 구성에 의하면, 외주날의 회전 궤적의 곡률 반경이, 바닥날의 회전 궤적의 곡률 반경보다 크고, 외주날의 비틀림각이 20°이상이 되어, 직경 방향 레이크각이 ―20°이상 0°이하의 값으로 설정되어 있음으로써, 절삭 부하가 저감되는 것에 더하여, 외주날에 있어서의 날끝 강도를 향상시킬 수 있다. 이로써, 고능률 가공이 가능함과 함께, 고품질의 마무리면을 얻을 수 있다.

또, 바닥날이 볼날인 점에서, 외주날을 사용한 벽면 마무리 가공과, 바닥날을 사용한 구석부 마무리 가공을 1 개의 엔드밀로 실시할 수 있어, 공정 집약에 의해 가공 효율을 높일 수 있다.

상기 외주날의 외경이 축선 방향의 선단부를 향함에 따라 작아지는 형상을 갖는 구성으로 해도 된다.

상기 외주날의 심 두께가 상기 외주날의 외경에 대해 70 ％ 이상 85 ％ 이하인 구성으로 해도 된다.

상기 축선과 직교하는 단면에 있어서의 상기 외주날의 비틀림각이 40°이상인 구성으로 해도 된다.

상기 외주날의 직경 방향 레이크각이 ―10°이상 ―3°이하인 구성으로 해도 된다.

상기 외주날의 회전 궤적의 곡률 반경이, 상기 바닥날의 회전 궤적의 곡률 반경의 20 배 이상 30 배 이하인 구성으로 해도 된다.

본 발명에 의하면, 고능률 가공이 가능하고, 또한 양호한 마무리면 성상이 얻어지는 엔드밀이 제공된다.

도 1 은, 실시형태의 엔드밀을 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 엔드밀의 측면도이다.
도 3 은, 엔드밀의 바닥날 부분만을 나타내는 축선 방향의 정면도이다.
도 4 는, 엔드밀 선단으로부터 5 ㎜ 의 위치에 있어서의 단면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 엔드밀에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 엔드밀 (1) 은, 금속 재료 등으로 이루어지는 피삭재에 대해, 예를 들어 마무리 가공이나 중간 마무리 가공 등의 절삭 가공 (전삭 가공) 을 실시하는 절삭 공구 (전삭 공구) 이다.

도 1 은, 본 실시형태의 엔드밀을 나타내는 사시도이다. 도 2 는, 도 1 에 나타내는 엔드밀의 측면도이다. 도 3 은, 엔드밀의 바닥날 부분만을 나타내는 축선 방향의 정면도이다. 도 4 는, 엔드밀 선단으로부터 5 ㎜ 의 위치에 있어서의 단면도이다.

도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 엔드밀 (1) 은 축상을 이룬다. 엔드밀 (1) 은, 예를 들어 초경 합금이나 고속도 공구강 등으로 이루어지는 엔드밀 본체 (2) 를 갖는다.

엔드밀 본체 (2) 는 개략 원기둥상을 이루고 있고, 엔드밀 본체 (2) 의 축선 (O) 방향을 따른 선단부에 날부 (3a) 가 형성되어 있다. 엔드밀 본체 (2) 에 있어서 날부 (3a) 이외의 부위가 섕크부 (3b) 이다.

엔드밀 (1) 은, 엔드밀 본체 (2) 에 있어서 원기둥상을 이루는 섕크부 (3b) 가 머시닝 센터 등의 공작 기계의 주축에 장착된다. 엔드밀 (1) 은, 상기 주축에 의해 축선 (O) 둘레 중 엔드밀 회전 방향 (T) 으로 회전된다. 엔드밀 (1) 은, 상기 회전과 함께 축선 (O) 방향에 대한 절입이나 축선 (O) 과 직교하는 직경 방향으로의 이송을 부여받아, 피삭재에 절입해 가서, 피삭재를 절삭 가공한다. 엔드밀 (1) 은, 피삭재에 대해 예를 들어 곡면 가공, 포켓 가공, 딥 드릴링 가공, R 가공 (볼록 R, 오목 R), 모따기 가공 등의 각종 가공을 실시한다.

구체적으로, 본 실시형태의 엔드밀 (1) 은, 예를 들어 3 ∼ 6 축의 다축 제어의 머시닝 센터 등의 공작 기계의 주축에 착탈 가능하게 장착되어, 피삭재의 절삭에 사용된다.

엔드밀 (1) 에 의해 피삭재를 절삭 가공할 때에는, 엔드밀 (1) 의 날부 (3a) 및 피삭재의 절삭면 (피가공부) 을 향하여, 쿨런트가 공급된다. 쿨런트로는, 예를 들어, 유성 또는 수용성의 절삭액제나 압축 에어 등이 사용된다. 쿨런트는, 공작 기계의 주축으로부터 엔드밀 본체 (2) 의 내부를 통해 날부 (3a) 및 가공면에 공급되어도 되고, 엔드밀 본체 (2) 의 외부로부터 날부 (3a) 및 가공면에 공급되어도 된다.

본 실시형태에서는, 엔드밀 본체 (2) 의 축선 (O) 을 따른 방향 (축선 (O) 이 연장되는 방향) 을, 축선 (O) 방향이라고 한다. 또, 축선 (O) 방향 중, 섕크부 (3b) 로부터 날부 (3a) 를 향하는 방향을 선단측이라고 하고, 날부 (3a) 로부터 섕크부 (3b) 를 향하는 방향을 기단측이라고 한다.

또, 축선 (O) 과 직교하는 방향을 직경 방향이라고 한다. 직경 방향 중, 축선 (O) 에 접근하는 방향을 직경 방향의 내측이라고 하고, 축선 (O) 으로부터 이간되는 방향을 직경 방향의 외측이라고 한다.

또, 축선 (O) 둘레로 주회 (周回) 하는 방향을 둘레 방향이라고 한다. 둘레 방향 중, 절삭시에 공작 기계의 주축에 의해 엔드밀 본체 (2) 가 회전되는 방향을 엔드밀 회전 방향 (T) 이라고 하고, 이것과는 반대의 회전 방향을, 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측 (반 (反) 엔드밀 회전 방향) 이라고 한다.

날부 (3a) 의 외주에는, 둘레 방향에 서로 간격을 두고 복수의 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 이들 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 이, 서로 둘레 방향에 등간격을 두고 배치되어 있다. 본 실시형태의 예에서는, 날부 (3a) 의 외주에 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 이 4 개 형성되어 있다 (도 3 참조).

절삭 부스러기 배출 홈 (4) 은, 엔드밀 본체 (2) 의 축선 (O) 방향의 선단으로부터 기단측을 향함에 따라 둘레 방향을 향하여 연장되어 있다. 본 실시형태에서는, 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 이, 엔드밀 본체 (2) 의 선단면 (날부 (3a) 에 있어서 축선 (O) 방향의 선단측을 향하는 볼록 반구면) 에 개구되고, 그 선단면으로부터 기단측을 향함에 따라 서서히 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측을 향하여 비틀려, 나선상으로 연장되어 있다. 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 은, 날부 (3a) 의 기단측의 단부에 있어서, 엔드밀 본체 (2) 의 외주로 절상 (切上) 되어 있다. 바꾸어 말하면, 엔드밀 본체 (2) 에 있어서, 축선 (O) 방향을 따른 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 이 형성된 영역이, 날부 (3a) 로 되어 있다.

각각의 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 은, 엔드밀 회전 방향 (T) 을 향하는 벽면을 갖는다. 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 의 벽면 중, 절삭날에 인접하는 부분이 레이크면이다. 구체적으로는, 절삭날의 레이크면 중, 그 절삭날의 후술하는 외주날 (5) 및 바닥날 (9) 에 인접하는 부분이 각각, 외주날 (5) 의 레이크면 (11) 및 바닥날 (9) 의 레이크면 (12) 으로 되어 있다. 바닥날 (9) 의 레이크면 (12) 은, 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 중 개쉬 (7) 에 형성되어 있다.

절삭 부스러기 배출 홈 (4) 의 축선 (O) 방향의 선단부에는, 홈상의 개쉬 (7) 가 형성되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 엔드밀 본체 (2) 를 축선 (O) 방향의 선단으로부터 기단측을 향하여 본 엔드밀 본체 (2) 의 정면에서 보았을 때, 개쉬 (7) 는 직경 방향을 따르도록 연장되어 있다. 개쉬 (7) 는, 직경 방향 내측의 단부가 축선 (O) 근방에 배치되어 있다. 개쉬 (7) 는, 직경 방향 내측의 단부로부터 직경 방향 외측을 향함에 따라 서서히 축선 (O) 방향의 기단측을 향하여 연장되어 있다.

개쉬 (7) 의 수는, 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 의 수에 대응하고 있고, 본 실시형태의 예에서는 4 개의 개쉬 (7) 가 형성되어 있다. 이들 개쉬 (7) 에는, 후술하는 바닥날 (9) 의 종류 (제 1 바닥날 (9A), 제 2 바닥날 (9B) 에 따라, 복수 종류의 개쉬 (7A, 7B) 가 포함된다. 개쉬 (7A, 7B) 의 상세한 것은 후술한다.

도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 바와 같이, 날부 (3a) 에는, 둘레 방향에 서로 간격을 두고 복수의 절삭날이 형성되어 있다. 이들 절삭날은 각각, 외주날 (5) 및 바닥날 (9) 을 가지고 있다. 절삭날은, 외주날 (5) 과 바닥날 (9) 이 서로 접속됨으로써, 전체적으로 축선 (O) 둘레의 나선상으로 연장되어 있다. 절삭날의 수는, 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 의 수에 대응하고 있고, 본 실시형태의 예에서는 4 개 (4 개) 의 절삭날이 형성되어 있다. 요컨대, 본 실시형태의 엔드밀 (1) 은, 4 장 날의 엔드밀이다.

절삭날 중, 바닥날 (선단날) (9) 은, 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 의 선단부에 위치하는 개쉬 (7) 의 엔드밀 회전 방향 (T) 을 향하는 벽면과, 엔드밀 본체 (2) 의 선단면의 교차 능선에 형성되어 있다. 바닥날 (9) 은, 개쉬 (7) 의 상기 벽면의 선단 외주 가장자리를 따라 연장되고, 측면에서 보았을 때, 엔드밀 본체 (2) 의 선단 외주측을 향하여 볼록해지는 원호상을 이루는 볼날이다. 바닥날 (9) 은, 그 선단 (직경 방향 내단) 으로부터 기단측을 향함에 따라 직경 방향 외측을 향하여, 또한 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측을 향하여 연장되어 있다.

바닥날 (9) 은, 개쉬 (7) 의 엔드밀 회전 방향 (T) 을 향하는 벽면 중, 선단 외주측의 단부에 위치하는 레이크면 (12) 과, 날부 (3a) 의 선단면 중, 그 개쉬 (7) 의 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측에 인접하는 선단 플랭크면 (8) 의 교차 능선에 형성되어 있다.

날부 (3a) 의 선단면에는, 둘레 방향에 이웃하는 개쉬 (7) (절삭 부스러기 배출 홈 (4)) 끼리 사이에, 선단 플랭크면 (8) 이 각각 형성되어 있다. 선단 플랭크면 (8) 은, 바닥날 (9) 로부터 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측을 향함에 따라 기단 내주측을 향하여 경사져 있다. 선단 플랭크면 (8) 의 경사에 의해 바닥날 (9) 에는 플랭크각이 부여되어 있다.

복수 (본 실시형태의 예에서는 4 개) 의 바닥날 (9) 은, 엔드밀 본체 (2) 의 축선 (O) 방향의 선단부에, 축선 (O) 둘레에 서로 간격을 두고 배치된다. 복수의 바닥날 (9) 은, 각각이 볼록 원호상을 이룸과 함께, 축선 (O) 둘레의 회전 궤적이 축선 (O) 상에 중심을 갖는 반구상을 이룬다. 복수의 바닥날 (9) 에는, 서로 날 길이가 상이한 제 1 바닥날 (9A), 및 제 2 바닥날 (9B) 이 포함된다.

제 1 바닥날 (9A) 은, 직경 방향의 내측을 향한 날 길이가, 제 2 바닥날 (9B) 과 비교하여 길게 되어 있다. 도 3 에 나타내는 엔드밀 본체 (2) 의 정면에서 보았을 때, 제 1 바닥날 (9A) 은, 외주날 (5) 과의 접속 부분 (제 1 바닥날 (9A) 에 있어서의 직경 방향 외측의 단가장자리) 으로부터 직경 방향의 내측을 향하여 연장된다. 제 1 바닥날 (9A) 의 날 길이 방향의 선단 (21) 이, 축선 (O) 을 넘은 위치에 배치되어 있다. 요컨대 제 1 바닥날 (9A) 은, 직경 방향 내측을 향하여 연장되는 날 길이 방향의 선단 (21) 이, 축선 (O) 에 도달하고 있음과 함께, 축선 (O) 의 끝에까지 연장되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서 제 1 바닥날 (9A) 은, 축선 (O) 의 바로 윗쪽은 통과하지 않고, 2 개의 제 1 바닥날 (9A) 이 축선 (O) 을 사이에 두고 엇갈리게 배치되어 있다.

제 2 바닥날 (9B) 은, 제 1 바닥날 (9A) 에 대해, 엔드밀 회전 방향 (T) 에 이웃이 되어, 제 1 바닥날 (9A) 보다 직경 방향의 내측을 향한 날 길이가 짧게 되어 있다. 도 3 에 나타내는 엔드밀 본체 (2) 의 정면에서 보았을 때, 제 2 바닥날 (9B) 은, 외주날 (5) 과의 접속 부분 (제 2 바닥날 (9B) 에 있어서의 직경 방향 외측의 단가장자리) 으로부터 직경 방향의 내측을 향하여 연장된다. 제 2 바닥날 (9B) 의 날 길이 방향의 선단 (22) 이, 축선 (O) 을 넘지 않는 위치에 배치되어 있다. 요컨대 제 2 바닥날 (9B) 은, 직경 방향 내측을 향하여 연장되는 날 길이 방향의 선단 (22) 이, 축선 (O) 에 도달하고 있지 않다.

본 실시형태에서는, 제 1 바닥날 (9A), 및 제 2 바닥날 (9B) 의 세트가, 축선 (O) 을 중심으로 180°회전 대칭으로 2 세트 형성되어 있다.

엔드밀 본체 (2) 의 선단부에는, 복수의 바닥날 (9) 에 대해, 엔드밀 회전 방향 (T) 에 각각 개쉬 (7) 가 인접 배치되어 있다. 복수의 개쉬 (7) 에는, 서로 길이 (홈상) 가 상이한 복수 종류의 개쉬가 포함되어 있고, 구체적으로는, 제 1 바닥날 (9A) 의 개쉬 (7A) 와 제 2 바닥날 (9B) 의 개쉬 (7B) 가 포함된다.

본 실시형태에서는, 제 1 바닥날 (9A) 의 개쉬 (7A), 및 제 2 바닥날 (9B) 의 개쉬 (7B) 의 세트가, 축선 (O) 을 중심으로 180°회전 대칭으로 2 세트 형성되어 있다.

도 3 에 나타내는 엔드밀 본체 (2) 의 정면에서 보았을 때, 제 1 바닥날 (9A) 의 개쉬 (7A) 에 대해 제 2 바닥날 (9B) 의 개쉬 (7B) 의 길이가 짧다. 제 1 바닥날 (9A) 의 개쉬 (7A) 와 제 2 바닥날 (9B) 의 개쉬 (7B) 는 서로 연통되어 있다.

제 1 바닥날 (9A) 의 개쉬 (7A) 와 제 2 바닥날 (9B) 의 개쉬 (7B) 는, 엔드밀 선단부에 있어서 직경 방향으로 연장되는 경계선에 의해 구획된다. 상기 경계선은, 제 2 바닥날 (9B) 의 선단 (22) 으로부터 내측을 향하여 연장되고, 제 1 바닥날 (9A) 의 직경 방향 내측을 향하여 연장되는 날 길이 방향의 선단 (21) 에 도달한다.

제 1 바닥날 (9A) 의 개쉬 (7A) 와 제 2 바닥날 (9B) 의 개쉬 (7B) 를 구획하는 경계선은, 선단측을 향하여 볼록한 능선을 이루고 있다. 요컨대, 이 경계선이 개쉬 (7A, 7B) 보다 선단측에 위치하고 있다. 이로써, 바닥날에 의해 형성된 절삭 부스러기가 선단측으로 잘 이동하지 않게 되는 결과, 절삭 부스러기는 신속하게 개쉬를 통해서 기단측으로 배출된다.

또한, 제 1 바닥날 (9A) 의 개쉬 (7A) 와 제 2 바닥날 (9B) 의 개쉬 (7B) 를 구획하는 경계선 자체는, 선단측으로부터 기단측을 향하여 오목한 능선을 그리고 있는 것이 바람직하다. 이로써 절삭 부스러기 배출성이 보다 높아져, 절삭 부스러기 막힘에 의한 공구 손상의 리스크를 보다 저감시킬 수 있다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 절삭날 중, 외주날 (5) 은, 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 의 개쉬 (7) 이외의 부분 (개쉬 (7) 보다 기단측에 위치하는 부분) 에 있어서 엔드밀 회전 방향 (T) 을 향하는 벽면과, 엔드밀 본체 (2) 의 외주면의 교차 능선에 형성되어 있다. 외주날 (5) 은, 바닥날 (9) 의 직경 방향 외측의 단가장자리 (이 단가장자리는, 바닥날 (9) 의 기단측의 단가장자리이기도 하다) 에 접속하고 있음과 함께, 상기 단가장자리로부터 축선 (O) 방향의 기단측을 향하여 연장되어 있다. 구체적으로, 외주날 (5) 은, 바닥날 (9) 에 접속하는 단부로부터 기단측을 향함에 따라 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측을 향하여 연장되어 있다.

외주날 (5) 은, 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 의 개쉬 (7) 이외의 부분에 있어서 엔드밀 회전 방향 (T) 을 향하는 벽면 중, 직경 방향 외측의 단부에 위치하는 레이크면 (11) 과, 날부 (3a) 의 외주면 중, 그 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 의 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측에 인접하는 외주 플랭크면 (6) 의 교차 능선에 형성되어 있다.

날부 (3a) 의 외주면에는, 둘레 방향에 이웃하는 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 끼리 사이에, 외주 플랭크면 (6) 이 각각 형성되어 있다. 외주 플랭크면 (6) 은, 외주날 (5) 로부터 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측을 향함에 따라 직경 방향의 내측을 향하여 경사져 있다. 외주 플랭크면 (6) 의 경사에 의해 외주날 (5) 에는 플랭크각이 부여되어 있다.

복수 (본 실시형태의 예에서는 4 개) 의 외주날 (5) 은, 엔드밀 본체 (2) 의 외주에, 축선 (O) 둘레로 서로 간격을 두고 배치되어, 서로 대략 평행하게 연장되어 있다. 각각의 외주날 (5) 은, 둘레 방향 위치가 대응하는 바닥날 (9) 의 직경 방향의 외측의 단가장자리에, 각각 접속하고 있다. 본 실시형태에서는, 복수의 외주날 (5) 이, 축선 (O) 둘레로 서로 등 피치로 배치되어 있다.

본 실시형태의 엔드밀 (1) 은, 외주날 (5) 의 외경 (외주날 (5) 의 회전 궤적이 이루는 원주면의 직경) 이, 축선 (O) 방향을 따라 선단으로부터 기단측을 향함에 따라 점차 크게 되어 있다. 외주날 (5) 의 외경의 확대율은, 선단으로부터 기단측을 향함에 따라서 서서히 작아지고 있다.

또, 복수의 외주날 (5) 이 축선 (O) 둘레로 회전하여 얻어지는 회전 궤적 (도 2 에 이점쇄선으로 나타내는 궤적) 은, 직경 방향의 외측으로 볼록한 원호상이다. 외주날 (5) 의 회전 궤적은, 외주날 (5) 의 선단에 있어서, 복수의 바닥날 (9) 이 축 둘레로 회전하여 얻어지는 회전 궤적과 매끄럽게 접속되어 있다. 즉, 외주날 (5) 의 회전 궤적과 바닥날 (9) 의 회전 궤적은, 회전 궤적끼리의 접속부에 있어서 단차나 요철이 발생하지 않는 일정한 곡선을 이루고 있다. 따라서, 본 실시형태의 엔드밀 (1) 은, 외주날 (5) 의 회전 궤적이 오벌 형상을 이루고 있다.

또한, 본 실시형태의 엔드밀에 있어서는, 축 둘레의 회전 궤적이 배럴 형상을 이루는 외주날을 사용해도 된다. 상기 「배럴 형상」이란, 외주날의 외경이 축선 (O) 방향의 중간 부분에 있어서 가장 크고, 축선 (O) 방향의 양단을 향하여 외경이 점차 작게 된 형상이다.

본 실시형태의 엔드밀 (1) 에 있어서, 외주날 (5) 의 회전 궤적의 곡률 반경 (이하, 외주 R 이라고 칭하기도 한다) 은, 바닥날 (9) 의 회전 궤적의 곡률 반경 (이하, 선단 R 이라고 칭하기도 한다) 보다 크다. 이로써, 외주날 (5) 의 가공 피치가 커져, 가공 능률이 우수한 것이 된다.

바람직하게는, 외주 R 은, 선단 R 의 20 배 이상 30 배 이하이다. 예를 들어, 선단 R 이 0.5 ㎜ ∼ 3 ㎜ 인 경우에 있어서, 외주 R 은 10 ㎜ ∼ 90 ㎜ 의 범위에 설정된다.

또한, 날부 (3a) 에 있어서의 최대 직경 (대단경) 이나, 날 길이는, 선단 R 과 외주 R 의 비율 등에 따라 적절히 설정된다. 예를 들어, 외주 R 이 선단 R 의 25 배인 경우에는, 대단경은 선단 R 의 5 배 정도, 날 길이는 선단 R 의 10 배 정도이다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 엔드밀 본체 (2) 의 횡단면에서 보았을 때 (엔드밀 본체 (2) 의 축선 (O) 에 수직인 단면에서 보았을 때), 외주날 (5) 의 직경 방향 레이크각 (래디얼 레이크각) (α) 은, 0°이하의 부의 각도로 설정되어 있다. 이로써, 날끝 강도가 향상되어, 피삭재의 경도가 높운 경우에도 날끝의 결손이나 치핑이 억제되기 쉬워진다. 구체적으로, 외주날 (5) 의 직경 방향 레이크각 (α) 은, ―20°이상 0°이하의 범위 내의 값으로 설정된다. 바람직하게는, 외주날 (5) 의 직경 방향 레이크각 (α) 은, ―10°이상 ―3°이하의 범위 내의 값이다. 보다 바람직하게는, 외주날 (5) 의 직경 방향 레이크각 (α) 은, ―10°이상 ―5°이하의 범위 내의 값이다. 또한, 수치 범위에 있어서의 상한치 및 하한치는 임의로 조합할 수 있다.

여기서, 본 명세서에서 말하는 「외주날 (5) 의 직경 방향 레이크각」이란, 도 4 에 나타내는 엔드밀 본체 (2) 의 횡단면에서 보았을 때, 축선 (O) 과 직교하는 직경 방향 중, 외주날 (5) 을 통과하는 소정의 직경 방향 (d0) 과, 외주날 (5) 의 레이크면 (11) (외주날 (5) 에 인접하는 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 의 엔드밀 회전 방향 (T) 을 향하는 벽면 부분) 사이에 형성되는 예각 및 둔각 중, 예각의 각도 (α) 를 가리킨다.

본 실시형태에 있어서, 직경 방향 레이크각 (α) 은, 외주날 (5) 과 외주날 (5) 로부터 외경 (D) 의 4 ％ 내측의 레이크면 (11) 상의 위치를 연결하는 직선과, 직경 방향 (d0) 이 이루는 각도로서 규정된다.

직경 방향 레이크각이 「― (마이너스)」, 요컨대 부 (負) 의 각도라는 것은, 도 4 에 나타내는 엔드밀 본체 (2) 의 횡단면에서 보았을 때, 외주날 (5) 의 레이크면 (11) 이, 직경 방향의 외측을 향함에 따라 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측을 향하여 경사지게 연장되어 있을 때의, 각도 (α) 이다. 이 경우, 상기 소정의 직경 방향 (d0) 에 대해, 외주날 (5) 의 레이크면 (11) 이, 엔드밀 회전 방향 (T) 에 배치된다.

직경 방향 레이크각 (α) 이 ―20°미만인 경우, 외주날 (5) 의 예리함이 저하되기 때문에, 충분한 마무리면 품질이 얻어지지 않는다. 또, 절삭 저항이 커져 공구 손상이 발생하기 쉬워진다. 한편, 직경 방향 레이크각 (α) 이 0°를 초과하는 경우에는, 여유부를 크게 했을 때의 가공면의 면 조도 (Rz) 가 악화되기 쉬워져, 가공 조건의 폭이 좁아진다. 또, 날끝 강도가 저하되므로, 피삭재의 경도가 높아지면 날끝의 결손이나 치핑이 발생하기 쉬워진다.

또한, 외주날의 플랭크면은, 외주날로부터 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측에, 미소한 폭을 갖는 미소 2 번면과, 추가로 엔드밀 회전 방향 (T) 과는 반대측에 걸쳐 주 2 번면을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 미소 2 번면을 형성함으로써, 미소 2 번면에서 마모가 억제되어, 마모폭이 증대되는 것을 억제할 수 있다.

또, 도 4 에 나타내는 엔드밀 본체 (2) 의 횡단면에서 보았을 때, 축선 (O) 을 중심으로 하여, 절삭 부스러기 배출 홈 (4) 에 내접하는 원 (심 두께 원) (U) 을 그렸을 때, 내접원 (U) 의 직경 (심 두께) (Dw) 은, 외주날 (5) 의 외경 (D) 에 대해, 70 ％ (0.7 D) 이상 85 ％ (0.85 D) 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 심 두께 (Dw) 는, 외주날 (5) 의 외경 (D) 에 대해, 75 ％ 이상 85 ％ 이하이다. 더욱 바람직하게는, 심 두께 (Dw) 는, 외주날 (5) 의 외경 (D) 에 대해, 80 ％ 이상 85 ％ 이하이다. 또한, 수치 범위에 있어서의 상한치 및 하한치는 임의로 조합할 수 있다.

심 두께 (Dw) 가 외주날 (5) 의 외경 (D) 에 대해 70 ％ 미만인 경우, 엔드밀 (1) 의 강성이 부족한 결과, 진동이나 가공면의 붕괴에 의해 마무리면에 굴곡을 발생시키 쉬워진다. 심 두께 (Dw) 가 외주날 (5) 의 외경 (D) 에 대해 85 ％ 를 초과하는 경우, 절삭날의 형성이 매우 곤란하고, 또 충분한 절삭 부스러기 배출성이 얻어지지 않게 된다.

또, 도 2 에 나타내는 엔드밀 본체 (2) 의 측면에서 보았을 때 (엔드밀 본체 (2) 를 축선 (O) 과 직교하는 직경 방향에서 본 측면에서 보았을 때), 외주날 (5) 의 비틀림각 (각도 β) 은, 20°이상이다. 바람직하게는, 외주날 (5) 의 비틀림각 (β) 은, 40°이상이다. 보다 바람직하게는, 외주날 (5) 의 비틀림각 (β) 은, 40°이상 50°이하이다. 또한, 수치 범위에 있어서의 상한치 및 하한치는 임의로 조합할 수 있다.

여기서, 본 명세서에서 말하는 「비틀림각」이란, 도 2 에 나타내는 엔드밀 본체 (2) 의 측면에서 보았을 때, 축선 (O) (또는 축선 (O) 과 평행한 직선) 과, 외주날 (5) (비틀림의 나선) 사이에 형성되는 예각 및 둔각 중, 예각의 각도 (β) 를 가리키고 있다.

외주날 (5) 의 비틀림각 (β) 이 20°미만이면, 절삭 저항이 크기 때문에 면 조도가 악화되어, 원하는 가공 품질을 얻을 수 없다. 외주날 (5) 의 비틀림각 (β) 을 40°이상으로 함으로써, 면 조도가 작은 양호한 마무리면을 얻을 수 있다. 단, 외주날 (5) 의 비틀림각 (β) 이 지나치게 커지면, 공구 축 방향에 대한 절삭 저항이 커져, 채터링 진동 등의 이상 진동을 유발하기 쉬워진다. 그 때문에, 외주날 (5) 의 비틀림각 (β) 은 50°이하로 하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 본 실시형태의 엔드밀 (1) 은, 외주날 (5) 에 있어서의 외주 R 이 선단 R 보다 크고, 외주날 (5) 의 비틀림각이 20°이상이 되어, 직경 방향 레이크각이 ―20°이상 0°이하의 값으로 설정되어 있음으로써, 절삭 부하가 저감되는 데에 더하여, 외주날 (5) 의 날끝 강도를 향상시킬 수 있다. 이로써, 고능률 가공이 가능함과 함께, 고품질의 마무리면을 얻을 수 있다.

또한, 외주날 (5) 의 비틀림각 및 직경 방향 레이크각에 대해, 상기 범위로 설정함으로써 양호한 마무리면이 얻어지는 것은 후술하는 실시예에 있어서 검증하고 있다.

또, 본 실시형태의 엔드밀 (1) 은, 볼날로 이루어지는 바닥날 (9) 을 구비하고 있다. 이로써, 외주날 (5) 을 사용한 벽면 마무리 가공과, 바닥날 (9) 을 사용한 구석부 마무리 가공을 1 개의 엔드밀로 실시할 수 있어, 가공 효율을 높일 수 있다.

실시예 1

이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과에 대해 검증한 결과를 나타낸다.

본 실시예 1 에서는, 실시예 1 ∼ 6, 및 비교예 1 ∼ 2 의 합계 8 종류의 엔드밀을 제작하여, 가공 시험을 실시하였다.

실시예 1 ∼ 6, 비교예 2 의 엔드밀로서, 날 수 : 4, 선단 R : 2 ㎜, 외주 R : 50 ㎜, 대단경 : 10 ㎜, 날 길이 : 18.7 ㎜, 바디 길이 : 40 ㎜, 헤드 직경 : 9.5 ㎜, 섕크 직경 12 ㎜ 의 오벌 형상의 날부를 갖는 엔드밀을 제작하였다.

비교예 1 의 엔드밀로서, 날 수 : 4, 선단 R (바닥날 없음) : 2 ㎜, 외주 R : 85 ㎜, 섕크 직경 10 ㎜ 의 날부를 갖는 엔드밀을 준비하였다.

실시예 1 ∼ 6 및 비교예 1 ∼ 2 의 엔드밀은, 모두 기재로서 초경 합금을 사용하고, 날부의 표면에는 경질 피막이 형성되어 있다.

실시예 1 ∼ 6 및 비교예 1 ∼ 2 의 엔드밀의 제원 (諸元) 측정 결과를 하기 표에 나타낸다. 외주 R 및 외주날 비틀림각의 측정은 광학 현미경을 사용하였다. 외주날 레이크각 및 심 두께의 측정은 광학식 비접촉 삼차원 측정 장치를 사용하여, 선단으로부터 5 ㎜ 의 위치에서 실시하였다.

다음으로, 실시예 1 ∼ 6 및 비교예 1 ∼ 2 의 엔드밀을 사용하여, 고경도 강 (히타치 금속사 제조 YXR3 (58HRC)) 의 가공 시험을 실시하였다. 가공 조건은 이하와 같다.

회전 수 n : 4780 min^―1 (Vc = 150 m/min)

이송 속도 Vf : 1924 ㎜/min (fz = 0.1 ㎜/t)

축 방향 절입 ap : 0.5 ㎜

직경 방향 절입 ae : 0.3 ㎜

기계 주축 : HSK-A63

홀더 : 수축 끼워맞춤 2 피스 홀더

냉각 : 에어 블로

가공 방법 (가공 형상) : 등고선 가공 (구배각 9°의 구배면)

각 엔드밀을 사용하여 가공한 피삭재의 표면의 면 조도 (Rz) 를 측정하였다. 측정 결과를 표 2 에 나타낸다. 표 2 에 있어서, 「이송 방향」의 면 조도란, 등고선 가공시의 공구 진행 방향을 따른 피삭재 표면의 면 조도이고, 본 실시예의 경우, 피삭재의 입벽 (立壁) 의 수평 방향을 따른 면 조도이다. 「축 방향」의 면 조도란, 등고선 가공시의 공구 축 방향을 따른 피삭재 표면의 면 조도이고, 본 실시예의 경우, 피삭재의 입벽의 높이 방향을 따른 면 조도이다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 외주날을 20°이상의 비틀림각으로 하고, 외주날의 레이크각을 ―20°∼ 0°의 범위로 한 실시예 1 ∼ 6 의 엔드밀은, 비교예의 엔드밀에 비해, 이송 방향의 면 조도가 현저하게 개선되어 있었다. 이것은, 비교예에 비해 비틀림각을 강하게 함으로써 절삭 저항이 분산되어, 이송 방향의 분력이 저감되었기 때문이다.

또, 외주날의 레이크각을 ―10°이상 ―3°이하로 한 실시예 1, 2, 4, 6 의 엔드밀은, 레이크각이 ―10°이하인 엔드밀과 비교하여, 절삭 저항이 전체적으로 저감되는 경향이 되어, 축 방향의 면 조도에 있어서도 비교예의 엔드밀과 동등 이상의 결과가 얻어지고 있어, 보다 고품질의 마무리면이 얻어지는 엔드밀이었다. 또한, 외주날의 레이크각을 ―10°이상 ―5°이하로 한 실시예 1, 4 의 엔드밀에서는, 가장 고품질의 마무리면이 얻어졌다.

실시예 2

실시예 2 에서는, 실 (實) 금형을 사용한 5 축 가공에 있어서의 중간 마무리 가공, 마무리 가공을 평가하였다. 가공 형상은, 사이즈가 약 90 ㎜, 가공 깊이가 30 ㎜ 인 사이드 기어 형상으로 하였다. 또, 피삭재는 히타치 금속사 제조 YXR33 (58 HRC) 을 사용하였다.

초벌 가공으로, 사이드 기어 형상을 가공 후, 바닥면의 마무리 가공을 실시하였다. 그리고, 본 실시예에 관련된 엔드밀과 종래의 볼 엔드밀을 사용하여, 구배면과 필릿부 (접속면) 를 중간 마무리 가공, 마무리 가공하였다.

중간 마무리 가공에서는 형상 내부와 바닥 이외의 필릿부를 가공하였다. 마무리 가공에서는 형상 내부와 바닥 필릿부를 가공하였다. 어느 쪽도 냉각 방법은 에어 블로로 하였다.

표 3 에 중간 마무리 가공에서 사용한 공구 형상을 나타낸다. 표 4 에 중간 마무리 가공에 있어서의 가공 조건을 나타낸다. 또한, 종래 볼 엔드밀의 가공 조건은 일반적으로 사용되는 조건이다. 본 실시예의 조건은 종래 볼 엔드밀의 가공에 비해 피치를 배로 한 조건으로 하였다.

표 5 에 마무리 가공에서 사용한 공구 형상을 나타낸다. 표 6 에 마무리 가공에 있어서의 가공 조건을 나타낸다. 또한, 종래 볼 엔드밀의 가공 조건은 일반적으로 사용되는 조건이다. 본 실시예의 조건은 종래 볼 엔드밀의 가공에 비해 피치를 크게 한 조건으로 하였다.

종래의 볼 엔드밀을 사용한 종래의 가공 방법에서는, 중간 마무리 가공과 마무리 가공을 합하여 200 분이 필요하였다. 그에 비해 본 실시예의 엔드밀을 사용함으로써, 중간 마무리 가공과 마무리 가공을 합해도 138 분이 되었다.

또, 종래의 볼 엔드밀을 사용한 가공면은, Ra 가 0.624 ㎛, Rz 가 3.379 ㎛ 였다. 한편, 본 실시예를 사용한 가공면은, Ra 가 0.515 ㎛, Rz 가 2.574 ㎛ 였다. 본 실시예의 엔드밀을 사용함으로써, 가공 시간 및 가공면의 개선이 높은 레벨로 달성되었다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경을 더하는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 엔드밀 본체 (2) 의 날부 (3a) 에 4 개 (4 세트) 의 절삭날이 형성된 4 장 날의 엔드밀 (1) 에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 엔드밀 본체 (2) 의 날부 (3a) 에 2 개 (2 세트) 의 절삭날이 형성된 2 장 날의 엔드밀 (1) 이어도 되고, 엔드밀 본체 (2) 의 날부 (3a) 에 6 개 (6 세트) 의 절삭날이 형성된 6 장 날의 엔드밀 (1) 이어도 된다.

그 밖에, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서, 전술한 실시형태, 변형예 및 또한 보충 기재 등에서 설명한 각 구성 (구성 요소) 을 조합해도 되고, 또, 구성의 부가, 생략, 치환, 그 밖의 변경이 가능하다. 또 본 발명은, 전술한 실시형태에 의해 한정되는 것은 아니다.

1 : 엔드밀
2 : 엔드밀 본체
4 : 절삭 부스러기 배출 홈
5 : 외주날
9 : 바닥날
D : 외경
d0 : 직경 방향
Dw : 심 두께
Dw : 직경 (심 두께)
O : 축선

Claims

축상을 이루는 엔드밀 본체와,
상기 엔드밀 본체의 축선 방향의 선단으로부터 후단을 향하여 연장되는 절삭 부스러기 배출 홈과,
상기 엔드밀 본체의 축선 방향의 선단부에 형성되고, 상기 축선 둘레의 회전 궤적이 상기 축선 상에 중심을 갖는 구면 형상을 이루는 바닥날과,
상기 절삭 부스러기 배출 홈을 따라 형성되고, 상기 축선 둘레의 회전 궤적이 외측으로 볼록한 호상을 이루는 외주날을 구비하고,
상기 외주날의 회전 궤적의 곡률 반경은, 상기 바닥날의 회전 궤적의 곡률 반경보다 크고,
상기 외주날의 비틀림각이 20°이상이며,
상기 축선과 직교하는 단면에 있어서의 상기 외주날의 직경 방향 레이크각이 ―20°이상 0°이하인, 엔드밀.
제 1 항에 있어서,
상기 외주날의 외경이 축선 방향의 선단부를 향함에 따라 작아지는 형상을 갖는, 엔드밀.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 외주날의 심 두께가 상기 외주날의 외경에 대해 70 ％ 이상 85 ％ 이하인, 엔드밀.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축선과 직교하는 단면에 있어서의 상기 외주날의 비틀림각이 40°이상인, 엔드밀.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외주날의 직경 방향 레이크각이 ―10°이상 ―3°이하인, 엔드밀.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외주날의 회전 궤적의 곡률 반경이, 상기 바닥날의 회전 궤적의 곡률 반경의 20 배 이상 30 배 이하인, 엔드밀.