JP2003165015A - コーナーラジラスエンドミル - Google Patents

コーナーラジラスエンドミル

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JP2003165015A
JP2003165015A JP2001366188A JP2001366188A JP2003165015A JP 2003165015 A JP2003165015 A JP 2003165015A JP 2001366188 A JP2001366188 A JP 2001366188A JP 2001366188 A JP2001366188 A JP 2001366188A JP 2003165015 A JP2003165015 A JP 2003165015A
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blade
end mill
cutting
corner
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Yasushi Sakamoto
靖 坂本
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Moldino Tool Engineering Ltd
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Hitachi Tool Engineering Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/02Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2210/00Details of milling cutters
    • B23C2210/08Side or top views of the cutting edge
    • B23C2210/084Curved cutting edges

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】コーナーラジアス刃の強度と切削性を両立さ
せ、高送り切削を可能にするコーナーラジアスエンドミ
ルを提供することを目的とする。 【構成】工具先端コーナー部に略1/4円弧状のコーナ
ーラジアス刃を有するコーナーラジアスエンドミルにお
いて、該コーナーラジアス刃の法線方向の逃げ角をR0
°部からR90°部に向かって小さくし、R0°部の逃
げ角が10°以上であることを特徴とするコーナーラジ
アスエンドミル。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、金型等の等高線深彫
り加工等の高能率切削に用いるコーナーラジアスエンド
ミルの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】金型等の等高線深彫り加工には、従来よ
りボールエンドミルが一般に使用されている。最近で
は、高能率切削の要求が強くなり、上記ボールエンドミ
ルに代えてコーナーラジアスエンドミルが使用されてき
ている。コーナーラジアスエンドミルは、同刃径のボー
ルエンドミルと比較して切れ刃が被削材と接触する長さ
が短く、又、ボールエンドミルでは工具先端部が工具軸
心上になるため切削速度が得られないのに対し、コーナ
ーラジアスエンドミルでは工具先端でも十分な切削速度
が得られるため、切削抵抗が小さく、切れ味が良好であ
り、高能率切削に適している。又、コーナーラジアスエ
ンドミルについては、その使用目的等に応じて多数の改
善がなされており、例えば、特開平7−246508号
公報には、コーナーアール刃を補強した例が、又、特開
平11−216609号公報には、切削性を向上させた
例が開示されている。一方、実際の金型等の加工では、
コーナー部の加工や、深彫り加工等の工具突き出し量が
大きい加工等があり、切削中にビビリ振動が発生しやす
いため、一般にNCプログラム上処理しやすい送り速度
を下げる方法が採られているが、送り速度を下げる方法
では、加工能率が下がるだけでなく、ビビリ振動を抑制
する効果が少なく、1刃送り量が比例して下がるため、
切れ刃と被削材の接触回数が多くなり、摩耗進行が早く
なる。又、ビビリ振動抑制効果の高い、切削速度を下げ
る方法があるが、これだけでは、送り速度が比例的に下
がり、何れにしても加工能率が下がるため、最近では、
高能率切削を行う手段として、切削速度は下げるが、送
り速度は上げる、即ち、1刃送り量を極端に上げる高送
り切削が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
ーナーラジアスエンドミルでは、コーナーラジアス刃の
法線方向の逃げ角について、ほとんど検討されておら
ず、R0°部からR90°部まで、法線方向においてほ
ぼ一定の逃げ角であり、1刃送り量を極端に上げると、
特に、コーナーラジアス刃のR0°部からR45°部付
近までの工具径方向の逃げ角が不足し、逃げ面摩耗が大
きく進行し寿命に至るか、極端な場合はヒール当たりを
生じ、切削できないという課題があった。また、コーナ
ーラジアス刃のR45°部付近からR90°部では、前
記R0°部からR45°部付近までと比較して、工具径
方向の切り込み量自体が大きくなるとともに、切削速度
が高く、切削負荷が集中しやすく、コーナーラジアス刃
の強度が切削負荷に耐えきれず、更に、溶着等を併発
し、欠損により寿命に至るという課題があった。特に荒
加工や直彫り加工のようあに切り込み量が大きい加工に
おいて、高送り切削を行うと、切削抵抗が大きく、一層
欠損が生じ易くなるため、切削条件を更に下げざる得な
くなり、高能率切削と呼べる状態ではなかった。ここ
で、R0°部はコーナーラジアス刃のR中心を通る工具
軸と平行な直線上のコーナーラジアス刃刃先部であり、
即ち、R中心角が0°の部位であるコーナーラジアス刃
と底刃との繋ぎ目付近を指す。同様に、R45°部はR
中心角が45°であり、コーナーラジアス刃と外周刃と
の繋ぎ目付近に当たるR中心角が90°のR90°部と
前記R0°部との中間に位置する。
【0004】
【本発明の目的】本発明は、以上のような背景をもとに
なされたものであり、コーナーラジアス刃の強度と切削
性を両立させ、高送り切削を可能にするコーナーラジア
スエンドミルを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのため、本願発明は、
工具先端コーナー部に略1/4円弧状のコーナーラジア
ス刃を有するコーナーラジアスエンドミルにおいて、該
コーナーアール刃の法線方向の逃げ角をR0°部からR
90°部に向かって小さくし、R0°部の逃げ角が10
°以上であることを特徴とするコーナーラジアスエンド
ミルである。
【0006】
【発明の実施の形態】先ず、コーナーラジアス刃の法線
方向の逃げ角をR0°部からR90°部にかけて小さく
したのは、コーナーラジアス刃のR0°部からR90°
部に向かうに従って、切り込み量が大きくなるととも
に、切削速度が高くなる傾向にあり、切削負荷が集中し
やすく、強度面を重視したものである。更に、切削時に
おけるコーナーラジアス刃の逃げ面と被削材とのクリア
ランスをほぼ一定に保つためである。切削時におけるコ
ーナーラジアス刃の逃げ面と被削材とのクリアランス
は、工具回転方向の逃げ角で決定され、R0°部付近で
は法線方向の逃げ角に対し工具回転方向の逃げ角が小さ
くなるから、コーナーラジアス刃の法線方向の逃げ角を
R0°部方向に大きく、R90°部付近では法線方向の
逃げ角と工具回転方向の逃げ角がほぼ等しくなるので、
R90°部方向は小さくする。コーナーラジアス刃の逃
げ面と被削材とのクリアランスを逃げ角を変化させるこ
とによりほぼ一定としたことにより、切削性の安定が図
れ、高送り切削を容易にできる。第2に、R0°部の逃
げ角を10°以上としたのは、10°未満であると、逃
げ面と被削材とのクリアランスが十分に得られず、特
に、1刃送り量を極端に上げる高送り切削では、ヒール
当たりや、工具回転方向の逃げ角不足による切削抵抗の
増大、溶着発生等により工具寿命の低下するからであ
り、好ましくは12°以上が望ましい。また、上限につ
いては、刃先強度面を考慮して20°以下が望ましい。
更に、R0度〜R90度部の逃げ角は、上述のように逃
げ面と被削材とのクリアランスを略一定にするため、連
続的に変化させるのが良い。また、R90度部の逃げ角
は、外周刃の逃げ角と段差なく繋げるように、外周刃と
略同一の、例えば、外周刃の逃げ角の±1度以内の角度
とするのが好ましい。本願発明を適用したことにより、
コーナーラジアス刃の強度と切れ味を両方兼ね備えるこ
とになり、1刃送り量を極端に上げる高送り切削が可能
となった。
【0007】第3に、コーナーラジアス刃の法線方向断
面視で、コーナーラジアス刃の逃げ面を直線状又は凹曲
線状としても良く、切れ刃刃先近傍での逃げ面と被削材
とのクリアランスが大きくでき、摩耗や溶着を抑え、切
削抵抗が軽減でき、工具寿命が向上する。ここで、凹曲
線状の曲率半径が小さいとヒール当たりや刃先強度に影
響が発生するため、凹曲線状の曲率半径はコーナーラジ
アス半径の30倍以上が望ましく、更に好ましくは50
倍以上が望ましい。第4に、コーナーラジアス刃で生成
された切り屑がすくい面を介して排出されることから、
コーナーラジアス刃のすくい面を形成する面をR0°部
からR90°部に向かって凸曲面としても良く、切り屑
がすくい面に接触する部分を減少させ、切削抵抗を下げ
る。また、切削応力がすくい面の一部に集中せず、四方
に分散し、更に、切り屑の流れを阻害するような段部が
なくなる。第5に、コーナラジアス刃のR0°部付近か
らR90°部付近までのすくい角がコーナーラジアス刃
の法線方向及び工具径方向ともに負角としても良く、コ
ーナーラジアス刃の強度が向上し、一層長寿命な高送り
切削が可能となった。高能率切削を行うには、刃数の多
い方が有利ではあるが、コーナ部がある被加工物の場
合、4枚刃以上の多刃のエンドミルでは、該コーナ部で
同時切削刃が存在し、共振によるビビリ振動が発生しや
すくなるため、刃数は3枚刃が良い。更に、TiAlN
等の硬質皮膜やCr系の潤滑皮膜を施すことにより、長
寿命化が計れることは言うまでもない。以下、実施例に
基づき本発明を具体的に説明する。
【0008】(実施例1)図1〜図3は本発明例1であ
り、図1は側面図、図2は工具先端コーナー部の拡大
図、図3は図2のA−A断面図であるR45°部の法線
方向断面図を示す。図1より、工具先端コーナー部にコ
ーナーラジアス刃1を有し、コーナーラジアス刃1に連
続して、工具径方向に底刃2、工具軸方向に外周刃3を
有しており、超微粒子超硬合金製の刃径12mm、コー
ナーラジアス半径2mm、4枚刃で外周ねじれ角が43
°のコーナーラジアスエンドミルであり、切れ刃部にT
iAlN皮膜を被覆したものである。図2より、R0°
部4の法線方向逃げ角が12°であり、R90°部5に
向かって漸次逃げ角を小さくし、R90°部5の逃げ角
が外周逃げ角と同様の8°であり、コーナーラジアス刃
1の法線方向断面視で、コーナーラジアス刃1の逃げ面
6がほぼ直線状のものである。この本発明例1と同寸法
で、法線方向逃げ角がR0°部からR90°部までほぼ
一定で8°の従来例2と12°の従来例3とで比較テス
トを行った。切削諸元は、被削材にHRC40のプリハ
ードン鋼を用い、回転数を2400回転/min一定と
し、一刃送り量を0.1、0.2、0.3、0.4mm
/刃と変化させ、エンドミル軸方向ピッチ0.5mmで
工具突き出し長さを40mmとして、エアブローで等高
線加工を行い、損傷状態を観察した。その結果、本発明
例1は、1刃送り量が0.4mm/刃、即ち送り速度3
840mm/minまでビビリ振動はほとんどなく、安
定して加工でき、チッピングを発生することも無く、工
具摩耗は正常摩耗であり、まだ、十分切削可能な状態で
あった。これに対し、従来例2は、1刃送り量が0.1
mm/刃、即ち送り速度960mm/minの時、コー
ナーラジアス刃の逃げ面に溶着が発生し、切削時のビビ
リが大きく発生し、1刃送り量が0.2mm/刃、即ち
送り速度1920mm/minの時に、コーナーラジア
ス刃のR10゜部付近にチッピングが発生し、寿命とな
った。また、従来例3は、1刃送り量が0.2mm/
刃、即ち送り速度1920mm/minの時に、コーナ
ーラジアス刃のR80゜部からR90°部にかけて、チ
ッピングが発生し、ビビリ振動が大きくなり、1刃送り
量が0.3mm/刃、即ち送り速度2880mm/mi
nの時に、チッピングが大きくなり、寿命となった。
【0009】(実施例2)実施例2として、本発明例1
のR0°部の法線方向逃げ角を、本発明例3として10
°、本発明例4として15°、本発明例5として20
°、本発明例6として25°に変化させたものを各々製
作し、本発明例1と共に、回転数を2400回転/mi
n、一刃送り量を0.4mm/刃、送り速度で3840
mm/min、エンドミル軸方向ピッチ0.5mmで工
具突き出し長さを40mmとして、長さ60mm、幅4
0mm、深さ30mm、側壁3°の勾配の溝状のポケッ
ト加工をエアブローで等高線加工を行い、損傷状態を観
察した。その結果、全てのコーナーラジアスエンドミル
において、深さ30mmまで、即ち1形状加工ができ、
未だ切削可能な状態であり、特に本発明例1及び本発明
例4は、切削状態が安定しており、深さ30mmまで、
即ち1形状加工終了後の工具損傷状態は通常摩耗で摩耗
幅は僅かであり、加工面も良好であった。また、本発明
例5は切削状態及び加工面に影響はなかったが、R0°
部付近の刃先に微小チッピングが僅かに認めらた。更
に、本発明例3はR0°部付近の逃げ面に少し溶着が認
められ、本発明例6は、R0°部付近の刃先に微小チッ
ピングを生じており、僅かにビビリ振動が発生し切削状
態に影響があった。
【0010】(実施例3)実施例3として、本発明例1
のコーナーラジアス刃の法線方向断面視で、本発明例7
として、コーナーラジアス刃の逃げ面の曲率半径がコー
ナーラジアス半径の50倍である100mmの凹曲線状
のものと、本発明例8として、同凸曲線状のものとを製
作し、実施例2と同様のテスト及び評価を行った。その
結果、本発明例7は、本発明例1と同様、切削状態が安
定しており、深さ30mmまで、即ち1形状加工終了後
の工具損傷状態は通常摩耗で摩耗幅は僅かであり、加工
面も良好であった。また、本発明例8は、僅かにビビリ
振動が発生し、深さ30mmまで、即ち1形状加工終了
後の工具損傷状態は通常摩耗であったが、僅かに溶着が
認められ、摩耗幅は本発明例1及び本発明例8と比較し
て若干大きくなっていた。
【0011】(実施例4)本発明例9として、コーナラ
ジアス刃のすくい面を形成する面がアール0°部からR
90°部に向かって凸曲面のものを製作し、実施例2と
同様の切削テスト及び評価を行った。その結果、本発明
例9は、ポケット加工のコーナ部の加工においても、切
削状態も安定しており、深さ30mmまで、即ち1形状
加工終了後の工具損傷状態は、通常摩耗で摩耗幅は僅か
であり、加工面も良好であり、本発明例1と比較して
も、一層安定した高送り切削が可能であった。
【0012】(実施例5)本発明例10としてコーナラ
ジアス刃のR0°部付近からR90°部付近までのすく
い角を法線方向及び工具径方向ともに0°を超え、10
°以下の負角にしたものを製作し、実施例2と同様の切
削テスト及び評価を行った。その結果、本発明例10
は、本発明例1より、切削状態が安定しており、工具摩
耗幅も一層小さく、加工面も良好であった。
【0013】
【発明の効果】以上の結果から、本願発明を適用するこ
とにより、金型等の3次元曲面加工や等高線深彫り加工
等において、コーナーラジアス刃の強度と切削性を向上
させ、高送り切削を可能にするコーナーラジアスエンド
ミルを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明例1の側面図である。
【図2】図2は、図1の要部拡大図である。
【図3】図3は、図2のA−A断面図である。
【符号の説明】
1 コーナーラジアス刃 2 底刃 3 外周刃 4 R0°部 5 R90°部 6 逃げ面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工具先端コーナー部に略1/4円弧状のコ
    ーナーラジアス刃を有するコーナーラジアスエンドミル
    において、該コーナーラジアス刃の法線方向の逃げ角を
    R0°部からR90°部に向かって小さくし、該R0°
    部の逃げ角が10°以上であることを特徴とするコーナ
    ーラジアスエンドミル。
  2. 【請求項2】請求項1記載のコーナーラジアスエンドミ
    ルにおいて、該R90°部の逃げ角を外周刃の逃げ角と
    略同一としたことことを特徴とするコーナーラジアスエ
    ンドミル。
  3. 【請求項3】請求項1記載のコーナーラジアスエンドミ
    ルにおいて、該コーナーラジアス刃の法線方向断面視
    で、該コーナーラジアス刃の逃げ面が直線状又は凹曲線
    状であることを特徴とするコーナーラジアスエンドミ
    ル。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3記載のコーナーラジアスエ
    ンドミルにおいて、該コーナラジアス刃のすくい面がR
    0°部からR90°部に向かって凸曲面であることを特
    徴とするコーナーラジアスエンドミル。
  5. 【請求項5】請求項1記載のコーナーラジアスエンドミ
    ルにおいて、該コーナラジアス刃のすくい角が該コーナ
    ーラジアス刃の法線方向及び工具径方向ともに負角であ
    ることを特徴とするコーナーラジアスエンドミル。
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