JP2005219176A

JP2005219176A - エンドミル

Info

Publication number: JP2005219176A
Application number: JP2004031556A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Obata; 光由小幡
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】工具刃長より短い厚みを有する薄板溝加工において穴あけから溝加工（通り溝加工）を連続して高能率加工が可能な３枚刃コーティングエンドミルを提供。
【解決手段】超硬合金、高速度工具鋼又は粉末高速度工具鋼を母材とし、先端に３枚の底刃２を有し、３枚の底刃２に続く溝ねじれ角をつけた３枚の外周刃３を有するコーティングエンドミルにおいて、底刃２のコーナー部４に外径をＤとして、０．０２５Ｄ〜０．２５Ｄの大きさの面取り刃５を有し、かつ底刃２の１枚（２枚以上にでもよい）の中間部に軸方向の切り欠け即ち軸方向ニック刃６を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は薄板溝加工において穴あけから溝加工を連続的に行うエンドミルに関し、特に工具刃長より短い厚みを有する薄板溝加工において穴あけから溝加工（通り溝加工）を連続的加工に適した３枚刃のエンドミルに関する。

従来の、工具刃長より短い厚みを有する薄板溝加工において、穴あけから溝加工を連続的に行うような通り溝加工において、従来のエンドミルの底刃のコーナー部は、刃数に関係なく図３（ａ）（ｃ）に示すように鋭利な刃先になっていた。また、底刃のコーナー部の強度を向上させるため、正面戻し又は刃殺しを施し、あるいは非特許文献１に示すような、底刃に面取りコーナーを設けた面取り刃、又は底刃に丸コーナーを設けたラジアス刃、を有するものもある。特許文献１では穴あけから溝加工（通り溝加工）を連続して加工できるエンドミル開示する。
JIS ハンドブック20035)工具第 106頁: B0172 No.5064、5063, 第 113頁: 付図２８、付図２７特開２００２−１２６９３４号公報図２

従来の工具刃長より短い厚みを有する薄板加工は加工ワークの大きさにもよるが、剛性が低くたわみやすい。よって加工時に振動が発生しやすく、従来工具を使用するとコーナー強度が小さいためコーナー刃先に欠けを生じやすい。その対処法としては、加工したい幅より小さい径のドリルを用いて下穴加工を行い、さらにそのドリルより小さい径のエンドミルを用いてコンタリング加工により加工を行う。しかし、これでは多工程となり能率が悪い。また、従来形状のエンドミルを用いてそのまま加工を行うには上記対策のため、穴あけ速度を従来の１０％程度の速度まで遅くしなければならなかった。また非特許文献１に示すような、底刃に面取りコーナーを設けた面取り刃、底刃に丸コーナーを設けたラジアス刃、又は特許文献１に開示するエンドミルも、薄板加工では発生する振動に耐えられず、コーナー部に欠けが発生し折損に至る場合があり、さらに切りくず詰まりによる切削スラスト増加のため折損に至るケースも多かった。

本発明の課題は薄板溝加工において穴あけから溝加工を連続的に行うエンドミル、特に工具刃長より短い厚みを有する薄板溝加工において穴あけから溝加工（通り溝加工）を連続的に高能率加工が可能な、薄板加工で発生する振動に耐え、コーナー部に欠けが発生し破損することがなく、さらに切りくず詰まりによる折損することがない、３枚刃のコーティングエンドミルを提供することにある。

このため本発明は、高速度工具鋼、粉末高速度工具鋼、それぞれコバルトを６〜１４％含有する、超硬合金、超微粒子超硬合金、又は超々微粒子超硬合金、を母材とし、外周に３枚の底刃と底刃に続く刃溝ねじれ角をを有する外周刃とを有する３枚刃コーティングエンドミルにおいて、前記底刃のコーナー部に外径をＤとして、０．０２５Ｄ〜０．２５Ｄの大きさの面取り刃を有し、かつ前記底刃の少なくとも１枚の中間部に軸方向の切り欠け即ち軸方向ニック刃を設けたことを特徴とするエンドミルを提供することによって上述した本発明の課題を解決した。

本発明のかかる構成によって、本発明のエンドミルは薄板溝加工において穴あけから溝加工（通り溝加工）を連続的に加工を行っても、底刃のコーナー部に外径をＤとして、
０．０２５Ｄ〜０．２５Ｄの大きさの面取り刃を有するので、薄板加工で発生する振動に耐える強度アップし、かつ底刃の少なくとも１枚の中間部に軸方向の切り欠け即ち軸方向ニック刃を設けたので、切りくずがニック刃で切断され、、コーナー部に欠けが発生し破損することがなく、詰まりによる切削スラスト増加のため折損することのない高能率加工が可能な３枚刃のエンドミルを提供するものとなった。

各底刃のコーナー部の面取り刃の大きさは、薄板溝加工において穴あけから溝加工を連続して行うときの振動に耐え得る最低限の強度保持のため、最小で外径をＤとして０．０２５Ｄの大きさとする。また面取り刃が大きくなり過ぎると穴あけに関与する切削刃が長くなり過ぎるため、切りくず幅が広くなり、切りくずを細かく分断できなくなるので、面取り刃の最大の大きさは、切りくずの大きさとコーナー強度のバランスを考え、外径をＤとして０．２５Ｄの大きさに限定した。

好ましくは、前記エンドミルにおいて、前記軸方向ニック刃は前記底刃２枚又は３枚の中間部に設けられ、かつ各軸方向ニック刃の各中間部における半径方向位置は、相互に他と異ならせてもよい。
さらに好ましくは、前記エンドミルにおいて、各前記切れ刃部に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物又は硼化物を１層又は２層以上で０．５〜５μｍ被覆したものであってもよい。

図１は本発明を実施するための最良の形態の３枚刃超硬コーティングエンドミルの（ａ）が側面図、（ｂ) は（ａ）の底刃形状を示す底面図である。本発明の実施の形態の３枚刃超硬コーティングエンドミル１は、外径Ｄ＝φ５mm、刃長12mm、コバルト１０％超微粒子超硬合金を母材とし、先端に３枚の底刃２を有し、３枚の底刃２に続く溝ねじれ角をつけた３枚の外周刃３を有するコーティングエンドミルにおいて、底刃２のコーナー部４に外径をＤとして、０．０５Ｄ（０．０２５Ｄ〜０．２５Ｄであってもうおい）の大きさの面取り刃５を有し、かつ底刃２の１枚（２枚以上にでもよい）の中間に軸方向の切り欠け即ち軸方向ニック刃６を設け、さらに切れ刃部７表面に窒化チタンアルミ系（ＴｉＡｌＮ）硬質膜を約３μｍ被覆処理した。好ましくは、前記エンドミルにおいて、前記軸方向ニック刃は前記底刃２枚又は３枚の中間部に設けられ、かつ各軸方向ニック刃の各中間部における半径方向位置は、相互に他と異ならせることにより、より切りくずの切断を効果的に行うことができる。

図１のコバルト１０％超微粒子超硬合金の代わりに、それぞれコバルトを６〜１４％含有する、超硬合金、超微粒子超硬合金、超々微粒子超硬合金、高速度工具鋼又は粉末高速度工具鋼を母材としてもよい。また窒化チタンアルミ系（ＴｉＡｌＮ）硬質膜の代わりに、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物又は硼化物を１層又は２層以上で０．５〜５μｍ被覆してもよい。
各底刃２のコーナー部４の面取り刃５の大きさは、薄板溝加工において穴あけから溝加工を連続的行うときの振動に耐え得る最低限の強度保持のため、最低で外径をＤとして０．０２５Ｄの大きさとする。また面取り刃５が大きくなり過ぎると穴あけに関与する切削刃が長くなり過ぎるため、切りくず幅が広くなり、切りくずを細かく分断できなくなるので、面取り刃５の最大の大きさは、切りくずの大きさとコーナー強度のバランスを考え、外径をＤとして０．２５Ｄの大きさに限定した。

図１に示す本発明を実施するための最良の形態の外径Ｄ＝φ５mm、刃長12mm、コバルト１０％超微粒子超硬合金を母材とした３枚刃超硬コーティングエンドミルと、図３（ｃ）（ｄ）に示す従来品の外径Ｄ＝φ５mm、刃長12mm、コバルト１０％超微粒子超硬合金を母材とし、さらに切れ刃部７表面に窒化チタンアルミ系（ＴｉＡｌＮ）硬質膜を約３μｍ被覆処理した３枚刃超硬エンドミルとの比較テストを行った。被削材炭素鋼S50C(230HB) で厚さ 4mmを、切削速度 80m/min（回転数５，０９０min ^-1）、穴あけ送り速度 250mm/min（ｆ＝0.049 mm/rev）、溝加工送り速度 600 mm/min （ｆ＝0.039mm/t ）、仕上げ送り速度Ｆ＝ 500 mm/min 、切り込み：ａａ＝４mm, 溝ａｒ＝５mm, 仕上げａｒ＝０．２mmで、穴あけ〜溝加工〜仕上げ加工を連続ＤＲＹ（エアーブロー）加工したときの比較テスト結果を切削抵抗グラフとして図２に示す。（ａ）の本発明品では、グラフではそれぞれ、Fx: 黒線はエンドミルにｘ軸方向でかかる切削抵抗で、溝加工で大きく立ち上がって観察され、Fyは薄黒色線でエンドミルにｙ軸方向でかかる切削抵抗で、全工程で低く出ており、Fz: 白色線はエンドミルにｚ軸方向にかかるスラスト切削抵抗で、穴あけで大きく立ち上がって観察される。（ｂ）の従来品は、穴あけ時に折損したことが観察される。図２に示すように、従来品は、穴あけ時に折損したのに対し、本発明品は穴あけ性能が向上したため、折損することなく高能率で薄板溝加工が可能となり、穴あけ性能を飛躍的に向上させたコーティングエンドミルとなった。
〔本発明の最良の実施形態の効果〕

以上述べたように、本発明の最良の実施形態のかかる構成によって、本発明のエンドミルは薄板溝加工において穴あけから溝加工（通り溝加工）を連続的に加工を行っても、底刃のコーナー部に外径をＤとして、０．０２５Ｄ〜０．２５Ｄの大きさの面取り刃を有するので、薄板加工で発生する振動に耐える強度アップし、かつ底刃の少なくとも１枚の中間部に軸方向の切り欠け即ち軸方向ニック刃を設けたので、切りくずがニック刃で切断され、コーナー部に欠けが発生し破損することがなく、切りくず詰まりによる切削スラスト増加のため折損することのない高能率加工が可能な３枚刃のエンドミルを提供するものとなった。

本発明を実施するための最良の形態の３枚刃超硬コーティングエンドミルの（ａ）が側面図、（ｂ) は（ａ）の底刃形状を示す底面図である。図１に示す本発明を実施するための最良の形態の外径Ｄ＝φ５mm、刃長12mm、コバルト１０％超微粒子超硬合金を母材とした３枚刃超硬コーティングエンドミルと、図３（ｃ）（ｄ）に示す従来品の外径Ｄ＝φ５mm、刃長12mm、コバルト１０％超微粒子超硬合金を母材とした３枚刃超硬エンドミルとの比較テストを行った結果を示す穴あけ〜溝加工〜仕上げ加工時の各エンドミルの切削抵抗グラフである。（ａ) は従来の２枚刃エンドミルの側面図、（ｂ) は（ａ) の先端底刃形状を示す底面図、（ｃ) は従来の３枚刃エンドミルの側面図、（ｄ) は（ｃ) の先端底刃形状を示す底面図、をそれぞれ示す。

符号の説明

１：３枚刃超硬コーティングエンドミル２：底刃
３：外周刃４：コーナー部
５：面取り刃６：軸方向ニック刃
７：切れ刃部
Fx: 黒線はエンドミルにｘ軸方向でかかる切削抵抗
Fy: 薄黒色線はエンドミルにｙ軸方向でかかる切削抵抗
Fz: 白色線はエンドミルにｚ軸方向でかかる切削抵抗

Claims

高速度工具鋼、粉末高速度工具鋼、それぞれコバルトを６〜１４％含有する、超硬合金、超微粒子超硬合金、又は超々微粒子超硬合金、を母材とし、外周に３枚の底刃と底刃に続く刃溝ねじれ角をを有する外周刃とを有する３枚刃コーティングエンドミルにおいて、前記底刃のコーナー部に外径をＤとして、０．０２５Ｄ〜０．２５Ｄの大きさの面取り刃を有し、かつ前記底刃少なくとも１枚の中間部に軸方向の切り欠け即ち軸方向ニック刃を設けたことを特徴とするエンドミル。
前記エンドミルにおいて、前記軸方向ニック刃は前記底刃２枚又は３枚の中間部に設けられ、かつ各軸方向ニック刃の各中間部における半径方向位置は、相互に他と異ならせたことを特徴とする請求項１記載のエンドミル。
前記エンドミルにおいて、各前記切れ刃部に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物又は硼化物を１層又は２層以上で０．５〜５μｍ被覆したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコーティングエンドミル。