KR20230088814A - 엔드밀 - Google Patents

Abstract

절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있고 또한, 절삭칩의 둘러붙음을 억제할 수 있는 엔드밀을 제공한다. 엔드밀(10)은, 축선(O)을 회전축으로 하여 회전되는 원기둥형의 공구본체(11)와, 공구본체의 외주에 축선 둘레에 비틀려서 오목하게 형성되는 비틀림 홈(12)과, 공구본체의 선단부에 형성되는 바닥날(16a∼16c)과, 바닥날로부터 주위 방향으로 연장되는 여유면(17a∼17c)과, 외주측으로부터 축선을 향해서 비틀림 홈의 선단측에 오목하게 형성되고, 바닥날의 경사면(19a∼19c)을 형성하는 개쉬(18a∼18c)를 구비하고, 경사면이 오목형의 만곡면에 형성되고, 경사면과 여유면과의 능선으로 이루어지는 바닥날이 오목형으로 만곡하고 있다.

Description

엔드밀

본 발명은, 특히 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있고 또한, 절삭칩의 둘러붙음을 억제할 수 있는 엔드밀에 관한 것이다.

절삭공구의 일종인 엔드밀은, 원기둥형의 공구본체와, 공구본체의 외주(外周)에 오목하게 형성되는 비틀림 홈과, 공구본체의 선단부(先端部)에 형성되는 바닥날을 구비하고 있다. 종래, 이 엔드밀에 있어서, 비틀림 홈의 선단측에 오목하게 형성한 개쉬에 의해 바닥날의 경사면이 형성되는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는, 이 개쉬에 의한 경사면이 평탄면에 의해 형성되고, 그 경사면과 여유면과의 능선으로 이루어지는 바닥날이 직선형으로 형성되어 있다.

일본공개특허 제2017-226048호 공보

그러나, 특허문헌 1과 같이 바닥날이 직선형인 경우에는, 그 바닥날에 의해 생성되는 절삭칩이 개쉬 내에서 체류하기 쉽고, 엔드밀의 외부로 절삭칩이 배출되기 어려운 문제점이 있다. 나아가서는, 직선형의 바닥날에 의해 생성된 절삭칩은, 비교적 두꺼워 분단되기 어렵기 때문에, 그 절삭칩이 엔드밀에 둘러붙기 쉬운 문제점이 있다.

본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있고 또한, 절삭칩의 둘러붙음을 억제할 수 있는 엔드밀을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이 목적을 달성하기 위해 본 발명의 엔드밀은, 축선을 회전축으로 하여 회전되는 원기둥형의 공구본체와, 상기 공구본체의 외주에 상기 축선 둘레에 비틀려서 오목하게 형성되는 비틀림 홈과, 상기 공구본체의 선단부에 형성되는 바닥날과, 상기 바닥날로부터 주위 방향으로 연장되는 여유면와, 외주측으로부터 상기 축선을 향해서 상기 비틀림 홈의 선단측에 오목하게 형성되고, 상기 바닥날의 경사면을 형성하는 개쉬를 구비하고, 상기 경사면이 오목형의 만곡면으로 형성되고, 상기 경사면과 상기 여유면과의 능선으로 이루어지는 상기 바닥날이 오목형으로 만곡하고 있다.

청구항 1에 기재된 엔드밀에 의하면, 오목형의 만곡면의 개쉬에 의해 바닥날이 오목형으로 만곡하고 있으므로, 바닥날에 의한 절삭 시에는, 만곡면의 중앙측에 절삭칩을 안내하도록, 절삭칩을 나선형으로 생성할 수 있고, 개쉬 내에서의 절삭칩의 체류를 억제할 수 있다. 이로써, 개쉬의 근방으로부터 엔드밀의 외부로 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 직선형의 바닥날과 비교하여 오목형의 바닥날 쪽이, 동일량을 긴 바닥날에 의해 절삭할 수 있기 때문에, 바닥날에 의해 생성되는 절삭칩을 얇게 하기 쉽다. 그 결과, 절삭칩을 분단시키기 쉽게 할 수 있으므로, 엔드밀로의 절삭칩의 둘러붙음을 억제할 수 있다.

청구항 2에 기재된 엔드밀에 의하면, 청구항 1에 기재된 엔드밀이 나타내는 효과에 더하여, 다음 효과를 얻을 수 있다. 축선 방향에서 볼 때, 바닥날 중 가장 주위 방향으로 오목한 점의 접선으로부터 바닥날의 최외단까지의 최단 거리인 오목량을 m으로 하고, 공구본체의 직경을 D로 한다. m≤0.05D를 만족시킴으로써, 엔드밀의 강성(剛性)을 확보할 수 있고, 엔드밀의 절손(折損)을 억제할 수 있다.

청구항 3에 기재된 엔드밀에 의하면, 청구항 1 또는 2에 기재된 엔드밀이 나타내는 효과에 더하여, 다음 효과를 얻을 수 있다. 축선 방향에서 볼 때, 바닥날 중 가장 주위 방향으로 오목한 점의 접선으로부터 바닥날의 최외단까지의 최단 거리인 오목량을 m으로 하고, 축선에 수직한 가상평면과 여유면이 이루는 각도를 β로 한다. m<0.15/tanβ를 만족시킴으로써, 바닥날에 의한 절삭면의 평면도(平面度)를 0.15mm 미만으로 하기 쉽도록 할 수 있다. 이 절삭면의 평면도가 0.15mm 미만이면, 예를 들면, 그 후의 절삭면의 마무리 가공에 있어서 1회로 평면도를 0.02∼0.05 mm로 마무리할 수 있어, 마무리 가공의 가공횟수를 저감할 수 있다.

청구항 4에 기재된 엔드밀에 의하면, 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 엔드밀이 나타내는 효과에 더하여, 다음 효과를 얻을 수 있다. 바닥날은, 축선에 면하는 중심날을 구비한다. 이 중심날에 의해 엔드밀에 의한 축선 방향으로의 절삭을 가능하게 할 수 있다. 특히, 축선 방향으로의 절삭 시에 절삭칩의 배출이나 둘러붙음이 문제가 되기 쉽지만, 전술한 바와 같이, 오목형의 바닥날에 의해, 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있고 또한, 엔드밀로의 절삭칩의 둘러붙음을 억제할 수 있다.

청구항 5에 기재된 엔드밀에 의하면, 청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 엔드밀이 나타내는 효과에 더하여, 다음 효과를 얻을 수 있다. 서로 이어지는 바닥날, 개쉬 및 비틀림 홈은, 주위 방향으로 복수 설치된다. 축선에 수직한 가상평면에 대한 개쉬의 홈바닥의 구배(勾配)인 개쉬각을 20° 이상 65° 이하로 한다. 이로써, 복수의 개쉬로부터 비틀림 홈을 통하여 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있고, 절삭칩의 말려들어감 등에 기인한 절삭 저항의 증대를 억제하기 쉽게 할 수 있다.

청구항 6에 기재된 엔드밀에 의하면, 청구항 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 엔드밀이 나타내는 효과에 더하여, 다음 효과를 얻을 수 있다. 비틀림 홈의 비틀림각을 20° 이상 50° 이하로 함으로써, 바닥날에 의해 생성된 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있고, 절삭칩의 말려들어감 등에 기인한 절삭 저항의 증대를 억제하기 쉽게 할 수 있다.

도 1은 일실시형태에서의 엔드밀의 측면도이다.
도 2는 엔드밀의 저면도이다.
도 3은 비교예 및 실시예의 엔드밀에 작용하는 토크 하중을 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 및 실시예의 엔드밀에 작용하는 스러스트(thrust) 하중을 나타낸 그래프이다.

이하, 바람직한 실시형태에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 일실시형태에서의 엔드밀(10)의 측면도이다. 도 2는, 엔드밀(10)의 저면도이다. 그리고, 도 1에서는, 엔드밀(10)의 선단(바닥면) 측을 확대하여 나타내고 있다.

엔드밀(10)은, 가공기계(도시하지 않음)로부터 전달되는 회전력에 의해 피가공물(도시하지 않음)을 절삭 가공하기 위한 공구이며, 솔리드 타입의 스퀘어 엔드밀로서 구성되어 있다. 엔드밀(10)은, 텅스텐 카바이드 등을 가압 소결한 초경합금(超硬合金)으로 이루어지는 공구본체(11)를 구비한다. 그리고, 공구본체(11)의 소재는, 초경합금으로 한정되지 않고, 고속도 공구강으로 해도 된다.

공구본체(11)는, 축선(O)을 중심으로 한 원기둥형으로 형성되고, 기단측(도 1의 지면(紙面) 상측)에 생크(shank)(도시하지 않음)가 설치된다. 이 생크를 가공기계의 홀더에 유지시킴으로써, 엔드밀(10)이 가공기계에 장착되고, 축선(O)을 회전축으로 하여 가공기계에 의해 엔드밀(10)이 회전한다.

공구본체(11)의 선단측(도 1의 지면 하측)에는, 비틀림 홈(12), 외주날(14), 바닥날(16a∼16c), 개쉬(18a∼18c)가 주로 형성되어 있다. 이들 각 부에 의해 공구본체(11)에 날부가 형성되고, 날부에 의해 피가공물의 절삭 가공이 행해진다.

비틀림 홈(12)은, 절삭 가공 중의 절삭칩의 수용 및 배출을 행하는 것이다. 비틀림 홈(12)은, 공구본체(11)의 선단부로부터 기단 측을 향하여, 공구본체(11)의 외주에 축선(O) 둘레에 비틀려서(나선형으로) 오목하게 형성된다. 3개의 비틀림 홈(12)은, 축선(O)에 대하여 대칭으로 배치되어 있다.

외주날(14)은, 피가공물을 절삭하기 위한 부위이다. 외주날(14)은, 3개의 비틀림 홈(12)의 주위 방향의 일단 에지(회전 방향의 후단 에지)를 따라 공구본체(11)의 외주에 각각 합계 3개가 형성되고, 보통 날로 구성되어 있다. 외주날(14)의 경사면은, 비틀림 홈(12)에 의해 형성된다.

엔드밀(10)의 측면에서 볼 때(축선(O)에 수직한 방향으로부터 본 경우)에 있어서의, 축선(O)에 대한 비틀림 홈(12)(외주날(14))의 경사각도를 비틀림각(θ1)이라고 한다. 이 비틀림각(θ1)이 클수록, 절삭 시의 외주날(14)에 가해지는 부하가 감소하여 외주날(14)의 내구성을 향상시킬 수 있는 한편, 외주날(14)에 의한 절삭 저항이 커진다.

그리고, 비틀림각(θ1)이 20° 이상이면, 비틀림 홈(12) 내의 절삭칩을 그 경사를 따라 기단측에 보내기 쉽게 할 수 있다. 이로써, 피가공물과 바닥날(16a∼16c)이나 외주날(14) 사이에 절삭칩이 말려들어가기 어렵게 할 수 있고, 그 말려들어감에 기인한 절삭 저항의 증대를 억제하기 쉽다. 또한, 비틀림각(θ1)이 50° 이하이면, 외주날(14)의 길이를 억제할 수 있고, 외주날(14)에 의한 절삭 시의 절삭 저항의 증대를 억제하기 쉽다.

바닥날(16a∼16c)은, 외주날(14)과 마찬가지로 피가공물을 절삭하기 위한 부위이며, 공구본체(11)의 선단부에 형성되어 있다. 3개의 바닥날(16a∼16c)은, 3개의 외주날(14)에 각각 이어지도록 설치되어 있다.

바닥날(16a∼16c)로부터 주위 방향으로 연장되는 여유면(17a∼17c)이, 공구본체(11)의 선단면에 형성되어 있다. 여유면(17a∼17c)은, 바닥날(16a∼16c)로부터 이격됨에 따라, 축선(O)에 수직한 가상평면으로부터 이격되도록 상승 경사한다. 이 가상평면과 여유면(17a∼17c)이 이루는 각도인 여유각(β)이 클수록, 바닥날(16a∼16c)에 의한 절삭 시의 마찰이 저하되는 한편, 바닥날(16a∼16c)의 강도가 저하된다.

개쉬(18a∼18c)는, 바닥날(16a∼16c)을 축선(O) 측까지 연장하고 또한, 바닥날(16a∼16c)에 의해 생성된 절삭칩의 배출 성능을 높이기 위한 홈이다. 개쉬(18a∼18c)는, 외주측으로부터 축선(O)을 향하여, 3개의 비틀림 홈(12)의 선단 측에 각각 1개씩 합계 3개가 오목하게 형성되어 있다.

개쉬(18a∼18c)는, 엔드밀(10)의 선단으로 향할수록 깊어지도록 형성되어 있다. 개쉬(18a)는, 엔드밀(10)의 선단에서 개쉬(18b)에 이어지고, 개쉬(18b)는, 엔드밀(10)의 선단에서 개쉬(18c)에 이어진다. 개쉬(18c)는, 2개의 개쉬(18a, 18b)보다 얕게 형성되어 있고, 개쉬(18a)에 이어지지 않는다.

이로써, 개쉬(18a)에 면하는 바닥날(16a)에는, 축선(O)에 면하는 중심날(24)이 형성된다. 이 중심날(24)에 의해 바닥날(16a)이 공구본체(11)의 반경(D/2)보다 길어져, 축선(O) 근방에서도 피가공물을 바닥날(16a)(중심날(24))로 절삭할 수 있다. 즉, 중심날(24)에 의해 엔드밀(10)에 의한 축선(O) 방향으로의 절삭(헬리컬 가공이나 램핑 가공, 플런지 가공 등)이 가능하게 된다.

개쉬(18a∼18c)는, 바닥날(16a∼16c)의 경사면(19a∼19c)를 형성하고 또한, 그 경사면(19a∼19c)과 주위 방향으로 상대(相對)하는 개쉬면(20a∼20c)을 형성한다. 경사면(19a∼19c)과 개쉬면(20a∼20c)의 경계 부분이 개쉬(18a∼18c)의 홈바닥(21a∼21c)이다. 본 실시형태에서는 홈바닥(21a∼21c)이 직선형으로 형성되어 있지만, 홈바닥(21a∼21c)을 폭이 넓은 띠형으로 형성해도 된다.

축선(O)에 수직한 가상평면에 대한 홈바닥(21a∼21c)의 구배를 개쉬각(θ2)이라고 한다. 이 개쉬각(θ2)이 클수록, 개쉬(18a∼18c)에 의한 절삭칩의 수용 공간의 용적을 크게 할 수 있는 한편, 공구본체(11)의 선단부의 두께가 얇아져서 강성이 저하된다.

그리고, 개쉬각(θ2)이 20° 이상이면, 개쉬(18a∼18c)에 의한 절삭칩의 수용 공간의 용적을 충분히 확보할 수 있다. 이로써, 피가공물과 바닥날(16a∼16c)이나 외주날(14) 사이에 절삭칩이 말려들어가기 어렵게 할 수 있고, 그 말려들어감에 기인한 절삭 저항의 증대를 억제하기 쉽다. 또한, 개쉬각(θ2)이 65° 이하이면, 개쉬(18a∼18c) 근방의 공구본체(11)의 강성을 충분히 확보할 수 있고, 예를 들면 공구본체(11)의 변형이나 결함에 따른 절삭 저항의 증대를 억제하기 쉽다.

경사면(19a∼19c)은, 오목형의 만곡면에 의해 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 경사면(19a∼19c)은, 축선(O)에 대하여 경사진 홈바닥(21a∼21c)과 평행하게 연장되는 홈으로서, 직경 방향의 중앙 부분이 패인 홈에 의해 형성되어 있다. 이로써, 경사면(19a∼19c)이 평탄면인 경우와 비교하여 오목형의 만곡면인 쪽이, 특히 바닥날(16a∼16c)의 외주 측의 개쉬경사각을 크게 하기 쉽다. 그 결과, 바닥날(16a∼16c)에 의해 생성되는 절삭칩을 얇게 하기 쉽다.

그리고, 개쉬경사각이란, 축선(O)과 바닥날(16a∼16c)의 일점을 포함하는 가상평면에 대한, 그 일점에 이어지는 부분의 경사면(19a∼19c)의 경사각도를 일컫는다. 개쉬경사각은, 특별히 지정이 없으면, 바닥날(16a∼16c)의 직경 방향의 중앙의 일점에서의 것을 지칭한다. 또한, 개쉬경사각은, 축선(O)을 포함하는 가상평면에 대하여 경사면(19a∼19c)이 절삭 방향의 후방 측에 있는 경우를 양(+)으로 하고, 절삭 방향의 전방 측에 있는 경우를 음(-)으로 한다.

그리고, 개쉬경사각이 -20°∼20°의 범위에 있으면, 바닥날(16a∼16c)의 내구성과 필요한 절삭력이 밸런스를 맞출 수 있어, 바닥날(16a∼16c)의 변형이나 결함에 따른 절삭 저항의 증대를 억제하기 쉽고, 절삭력에 따른 절삭 저항의 증대를 억제하기 쉽다.

개쉬면(20a∼20c)은, 평탄면에 의해 형성되어 있다. 그리고, 개쉬면(20a∼20c)에 수직한 단면에 있어서, 그 개쉬면(20a∼20c)과, 상대하는 경사면(19a∼19c)은 서로 평행하다.

또한, 경사면(19a∼19c)이 오목형의 만곡면이기 때문에, 경사면(19a∼19c)과 여유면(17a∼17c)과의 능선에 의해 형성되는 바닥날(16a∼16c)도 오목형으로 만곡한다. 구체적으로, 바닥날(16a∼16c)은, 축선(O) 방향에서 볼 때 직경 방향의 중앙 부분이 주위 방향으로 오목하도록 만곡한다.

이로써, 오목형의 바닥날(16a∼16c)에 의한 피가공물의 절삭 시에는, 경사면(19a∼19c)의 만곡면의 중앙 측에 절삭칩을 안내하도록, 절삭칩을 나선형으로 생성할 수 있다. 이에 따라, 개쉬(18a∼18c) 내에서의 절삭칩의 체류를 억제할 수 있으므로, 개쉬(18a∼18c)의 근방으로부터 엔드밀(10)의 외부로 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있다.

또한, 바닥날(16a∼16c)이 직선형인 경우와 비교하여 오목형인 쪽이, 동일량의 피가공물을 긴 바닥날(16a∼16c)로 절삭할 수 있기 때문에, 바닥날(16a∼16c)에 의해 생성되는 절삭칩을 얇게 하기 쉽다. 그 결과, 엔드밀(10)의 회전에 따른 원심력에 의해 절삭칩을 분단시키기 쉽게 할 수 있으므로, 엔드밀(10)로의 절삭칩의 둘러붙음을 억제할 수 있다.

특히, 중심날(24)을 가지는 엔드밀(10)은, 축선(O) 방향으로의 절삭이 가능하며, 이 축선(O) 방향으로의 절삭 시에 절삭칩의 배출이나 둘러붙음이 문제가 되기 쉽다. 그러나, 전술한 바와 같이, 오목형의 바닥날(16a∼16c)에 의해, 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있고 또한, 엔드밀(10)로의 절삭칩의 둘러붙음을 억제할 수 있다.

엔드밀(10)의 선단부에 있어서, 경사면(19a∼19c)이 외주날(14)까지 설치됨으로써, 경사면(19a∼19c)에 의한 오목형의 바닥날(16a∼16c)이 엔드밀(10)의 외주단(外周端)까지 설치되고, 개쉬랜드(도시하지 않음)를 형성하고 있다. 이로써, 바닥날(16a∼16c)과 외주날(14)에 의한 날끝 코너의 강도를 향상시킬 수 있고, 엔드밀(10)의 절손을 억제할 수 있다.

축선(O) 방향에서 볼 때, 바닥날(16a∼16c) 중 가장 주위 방향으로 오목한 점의 접선으로부터, 그 바닥날(16a∼16c)의 최외단까지의 최단 거리를 오목량(m)으로 한다. 오목량(m)은, 공구본체(11)의 직경(외주날(14)의 직경)(D)에 대하여, m≤0.05D를 만족시키는 것이 바람직하다. m>0.05D에서는, 공구본체(11)의 직경(D)에 대하여 오목량(m)이 지나치게 커서, 개쉬(18a∼18c) 근방의 공구본체(11)의 두께를 확보할 수 없어, 엔드밀(10)이 절손하기 쉬워질 우려가 있다. 이에 대하여, m≤0.05D를 만족시킴으로써, 엔드밀(10)의 강성을 확보할 수 있고, 엔드밀(10)의 절손을 억제할 수 있다.

또한, 오목형의 만곡면에 의한 경사면(19a∼19c)과, 바닥날(16a∼16c)로부터 이격됨에 따라 상승 경사지는 여유면(17a∼17c)의 조합에 의해, 그 경사면(19a∼19c)을 정면으로부터 본 경우에도, 바닥날(16a∼16c)의 직경 방향의 중앙 부분이 기단측(상측)에 약간 패이게 된다. 이 바닥날(16a∼16c)의 축선(O) 방향의 오목량은, 주위 방향의 오목량(m) 및 여유각(β)을 사용하여, m×tanβ로 산출된다.

이 바닥날(16a∼16c)의 축선(O) 방향의 오목량과, 바닥날(16a∼16c)에 의한 절삭면의 평면도가 거의 동일하게 된다. 절삭면의 평면도를, 엔드밀(10)에 의한 절삭 후의 마무리 가공에 있어서 1회로 0.02∼0.05 mm로 마무리하기 위해서는, 엔드밀(10)에 의한 절삭 직후의 평면도를 0.15mm 미만으로 하는 것이 바람직하다. m<0.15/tanβ를 만족시키는 것에 의해, 바닥날(16a∼16c)에 의한 절삭면의 평면도를 0.15mm(축선(O) 방향의 오목량을 0.15mm) 미만으로 하기 쉽게 할 수 있고, 그 후의 마무리 가공의 가공횟수를 저감할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에서는, 상기 실시형태에서 설명한 엔드밀(10)을 사용했다. 그리고 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예의 엔드밀에서는, 공구본체(11)의 소재를 초경합금, 공구본체(11)의 직경(D)을 6mm, 비틀림각(θ1)을 41°, 여유각(β)을 6°, 개쉬각(θ2)을 45°,오목량(m)을 0.15mm, 개쉬경사각 3°로 했다.

실시예의 엔드밀은, 전술한 바와 같이, 경사면(19a∼19c)이 오목형의 만곡면이며 바닥날(16a∼16c)이 오목형이다. 이에 대하여, 비교예의 엔드밀은, 경사면을 평탄면으로 하고, 그 경사면과 여유면과의 능선에 의한 바닥날을 직선형으로 한 것이며, 그 외의 구성은 실시예와 동일하다.

이들 실시예 및 비교예의 엔드밀을 사용하여, 플런지 가공 시험을 행하여, 엔드밀로의 절삭칩의 둘러붙음을 평가했다. 둘러붙음 평가를 위한 플런지 가공 시험의 각 조건은, 피가공물: SCM440(30HRC), 절삭 속도: 80m/min, 회전 속도: 4244min^-1, 이송 속도: 127mm/min, 축 방향의 플런지 깊이: 3mm, 냉각 방법: 드라이, 드웰(가공구멍의 바닥에서 엔드밀의 이송 대기): 0.5sec로 했다.

이 플런지 가공 시험에 있어서, 비교예에서는, 엔드밀에 절삭칩이 둘러붙는 것이 확인되어, 절삭칩의 둘러붙음 기인하여 엔드밀이 절손하는 경우도 있었다. 한편, 실시예에서는, 엔드밀에 절삭칩이 둘러붙지 않는 것이 확인되었다. 따라서, 경사면(19a∼19c)을 오목형의 만곡면으로 하고 바닥날(16a∼16c)을 오목형으로 만곡시킴으로써, 엔드밀로의 절삭칩의 둘러붙음을 억제할 수 있는 것이 밝혀졌다.

다음으로, 실시예 및 비교예의 엔드밀을 사용하여, 플런지 가공 시험 시에 있어서의 엔드밀의 절삭 저항(부하 토크 및 스러스트 하중)을 측정했다. 이 플런지 가공 시험의 각 조건은, 피가공물: SUS304, 절삭 속도: 50m/min, 회전 속도: 2650min^-1, 이송 속도: 60mm/min, 축 방향의 플런지 깊이: 3mm, 냉각 방법: 웨트(wet)(절삭유), 드웰: 0.5sec로 했다.

비교예에서의 부하 토크-가공 시간의 그래프를 도 3의 (a)에 나타내고, 실시예에서의 부하 토크-가공 시간의 그래프를 도 3의 (b)에 나타낸다. 비교예에서의 스러스트 하중-가공 시간의 그래프를 도 4의 (a)에 나타내고, 실시예에서의 스러스트 하중-가공 시간의 그래프를 도 4의 (b)에 나타낸다.

어느 그래프도 가로축이 가공 시간(Time)[s]이다. 가로축의 좌측단이 가공 개시 시점이며, 우측단이 가공 종료 시점이다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에서는, 세로축이 부하 토크(Torque)[N·cm]이며, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에서는, 세로축이 스러스트 하중(Thrust)[N]이다.

도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 비교예에서는, 플런지 가공의 종료 직전에 부하 토크 및 스러스트 하중이 증대하는 것이 확인되었다. 직선형의 바닥날에 의해 생성된 절삭칩이 개쉬나 비틀림 홈(12) 내에 체류하게 되어, 그 절삭칩이 피가공물과 바닥날이나 외주날(14) 사이에 말려들어가는 것에 기인하여, 부하 토크 및 스러스트 하중이 증대한 것으로 추측된다.

이에 대하여, 도 3의 (b) 및 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 바닥날(16a∼16c)이 오목형인 실시예에서는, 플런지 가공의 종료 직전에 부하 토크 및 스러스트 하중이 증대하는 경우가 없고, 거의 일정한 부하 토크 및 스러스트 하중으로 가공이 행해지는 것이 확인되었다. 이 때, 실시예에서는, 비교예와 비교하여 절삭칩이 엔드밀의 외부로 양호하게 배출되고 있는 것이 확인되었다. 이상의 결과, 경사면(19a∼19c)을 오목형의 만곡면으로 하고 바닥날(16a∼16c)을 오목형으로 만곡시킴으로써, 엔드밀의 외부로 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있기 때문에, 절삭 저항을 억제할 수 있었던 것으로 추측된다.

다음으로 실시예의 엔드밀의 비틀림각(θ1), 개쉬각(θ2), 개쉬경사각을 변화시킨 복수의 샘플을 작성하고, 플런지 가공 시험 시에 있어서의 각 샘플의 절삭 저항을 평가했다. 이 플런지 가공 시험의 각 조건은, 전술한 실시예 및 비교예의 절삭 저항의 측정 시와 동일하게 했다.

각 샘플의 엔드밀의 절삭 저항의 평가를 하기 표 1에 나타낸다. 그리고, 각 샘플의 절삭 저항의 평가는, 도 3의 (b) 및 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 샘플에 의한 가공 시의 절삭 저항(부하 토크 및 스러스트 하중)이 거의 일정한 경우에 「○」로 했다. 또한, 샘플에 의한 가공 시의 부하 토크 및 스러스트 하중에, 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같은 절삭 저항의 증대가 관찰된 경우에, 배출 성능을 「△」로 했다. 또한, 절삭 저항의 증대가 도 3의 (a) 및 도 4 (a)보다 큰 경우, 또는, 샘플의 제조가 구조적으로 불가능한 경우에, 배출 성능을 「×」로 했다.

그리고, 샘플에 의한 가공 시의 절삭 저항의 증대의 원인은, 체류한 절삭칩의 말려들어감뿐만 아니라, 공구본체(11)의 변형이나 결함, 외주날(14)에 의한 절삭 부분의 증대 등을 예로 들 수 있다. 따라서, 샘플의 절삭 저항의 증대가 관찰된 경우라도, 그 샘플의 절삭칩의 배출성이 반드시 저하되어 있다고는 할 수 없다.

[표 1]

표 1에 나타낸 바와 같이,개쉬각(θ2)이 20° 이상 65° 이하, 또한 개쉬경사각이 -20°∼20°의 범위, 또한 비틀림각(θ1)이 20° 이상 50° 이하인 경우에, 샘플의 절삭 저항을 억제할 수 있는 것이 밝혀졌다. 이들 각도의 조건 하에서는, 엔드밀의 외부로 절삭칩을 배출하기 쉽게 할 수 있고, 그 외에 절삭 저항의 증대의 요인이 없었기 때문에, 절삭 저항을 억제할 수 있었던 것으로 추측된다.

다음으로 실시예의 엔드밀의 직경(D)[mm] 및 오목량(m)[mm]을 변화시킨 복수의 샘플과, 비교예의 엔드밀의 직경(D)을 변화시킨 복수의 비교품을 작성했다. 이들 각 샘플 및 각 비교품에 대하여 플런지 가공 시험을 행하고, 각 샘플의 엔드밀의 내구성을 평가했다. 이 플런지 가공 시험의 각 조건은, 전술한 실시예 및 비교예의 절삭 저항의 측정 시와 동일하게 했다.

각 샘플의 엔드밀의 내구성을 하기 표 2에 나타낸다. 그리고, 각 샘플의 내구성은, 동일 직경(D)의 비교품이 절손할 때까지 가공할 수 있었던 수인 가공가능수에 기초하여 평가했다. 비교품의 가공가능수에 대하여 샘플의 가공가능수가 0.9∼1.1 배인 경우에, 즉 이들 가공가능수가 거의 동일할 경우에, 내구성을 「△」으로 했다. 비교품의 가공가능수에 대하여 샘플의 가공가능수가 1.1배보다 많은 경우에, 내구성을 「○」로 했다. 비교품의 가공가능수에 대하여 샘플의 가공가능수가 0.9배보다 적은 경우, 또는, 샘플의 제조가 구조적으로 불가능한 경우에, 내구성을 「×」로 했다.

[표 2]

표 2에 나타낸 바와 같이, 직경(D)의 대소에 관계없이, m≤0.05D를 만족시킴으로써, 직선형의 바닥날을 가지는 비교품에 대하여, 실시예의 각 샘플의 내구성(강성)을 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다.

이상, 실시형태 및 실시예에 기초하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 형태 등으로 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량 변형이 가능한 것은 용이하게 추측할 수 있는 것이다. 외주날(14)이나 바닥날(16a∼16c) 등의 수, 비틀림각(θ1)이나 개쉬각(θ2) 등의 수치는 적절하게 변경해도 된다.

상기 실시형태에서는, 엔드밀(10)이 스퀘어 엔드밀로서 구성되는 경우에 대하여 설명하였으나, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 레디우스 엔드밀(radius end mill)로서 엔드밀(10)을 구성해도 된다. 또한, 엔드밀(10)은, 솔리드 타입으로 한정되지 않고, 드로우 어웨이 타입으로 해도 된다.

상기 실시형태에서는, 외주날(14)이 보통 날로 구성되는 경우에 대하여 설명하였으나, 이것으로 한정되지 않는다. 복수의 홈을 형성한 닉(cick) 날이나, 파형의 러핑(roughing) 날로부터 외주날(14)을 구성해도 된다.

상기 실시형태에서는, 날끝 코너에 개쉬랜드가 형성된 엔드밀(10)에 대하여 설명하였으나, 이것으로 한정되지 않는다. 엔드밀(10)의 선단부에 있어서, 경사면(19a∼19c)을 외주날(14)까지 설치하지 않음으로써, 날끝 코너를 샤프 코너로 해도 된다. 또한, 날끝 코너에 치핑(chipping) 방지용의 미소(微小) R을 형성해도 된다.

10: 엔드밀
11: 공구본체
12: 비틀림 홈
16a∼16c: 바닥날
17a∼17c: 여유면
18a∼18c: 개쉬
19a∼19c: 경사면
21a∼21c: 홈바닥
24: 중심날
O: 축선
D: 직경
m: 오목량
β: 여유각
θ1: 비틀림각
θ2: 개쉬각

Claims (6)

1. 축선을 회전축으로 하여 회전되는 원기둥형의 공구본체;
   상기 공구본체의 외주(外周)에 상기 축선 둘레에 비틀려서 오목하게 형성되는 비틀림 홈과;
   상기 공구본체의 선단부(先端部)에 형성되는 바닥날;
   상기 바닥날로부터 주위 방향으로 연장되는 여유면; 및
   외주측으로부터 상기 축선을 향해서 상기 비틀림 홈의 선단측에 오목하게 형성되고, 상기 바닥날의 경사면을 형성하는 개쉬;를 구비하고,
   상기 경사면이 오목형의 만곡면으로 형성되고, 상기 경사면과 상기 여유면과의 능선(稜線)으로 이루어지는 상기 바닥날이 오목형으로 만곡하고 있는, 엔드밀.
2. 제1항에 있어서,
   축선 방향에서 볼 때, 상기 바닥날 중 가장 주위 방향으로 오목한 점의 접선으로부터 상기 바닥날의 최외단(最外端)까지의 최단 거리인 오목량을 m으로 하고,
   상기 공구본체의 직경을 D로 한 경우에,
   m≤0.05D
   를 만족시키는, 엔드밀.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   축선 방향에서 볼 때, 상기 바닥날 중 가장 주위 방향으로 오목한 점의 접선으로부터 상기 바닥날의 최외단까지의 최단 거리인 오목량을 m으로 하고,
   상기 축선에 수직한 가상평면과 상기 여유면이 이루는 각도를 β로 한 경우에,
   m<0.15/tanβ
   를 만족시키는, 엔드밀.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바닥날은, 상기 축선에 면하는 중심날을 구비하는, 엔드밀.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   서로 이어지는 상기 바닥날, 상기 개쉬 및 상기 비틀림 홈은, 주위 방향으로 복수 설치되고,
   상기 축선에 수직한 가상평면에 대한 상기 개쉬의 홈바닥의 구배(勾配)인 개쉬각은, 20° 이상 65° 이하인, 엔드밀.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 비틀림 홈의 비틀림각은, 20° 이상 50° 이하인, 엔드밀.

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