JP2015168058A - エンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】パイロット穴を全長において今まで達成されていない真円度で開けることを可能にするための一般的なフライス工具
【解決手段】１つの正面切れ刃２４−１は逃げ面交線を経由して第２正面２４−２切れ刃に移り変り、切削方向においてその間にある、互いに１８０°の第１分割角ＴＷ１ずれて配置されているさらなる正面切れ刃は中心部の前で終わる。形状および位置が正確であるパイロット穴あけまたは面取りにエンドミルをとりわけ有利に使い得るために、第１正面切れ刃は、第２正面切れ刃に対して切削方向に、１７３°から１７７°まで、好ましくは、１７４°から１７６°までの範囲にある第２分割角ＴＷ２でずれて配置されており、ここで、第１正面切れ刃は、切削方向に次のさらなる正面切れ刃に対して、９０°から９４°まで、好ましくは、９１°から９３°までの範囲にある第３分割角ＴＷ３でずれて配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、正面に配置されている４つのまっすぐな正面切れ刃と、各正面切れ刃の刃先部から伸びて溝部で互いに分離されている外周切れ刃とを有するエンドミルに関する。

このようなエンドミルは、例えば、ＤＥ１０３２５６００Ｂ４、または、２０１３年の出願人の“パイロットフライス”というパンフレットにより基本的に知られている。

最近、このタイプのフライス工具は、深穴を含めて穴を、加工物表面に斜めに開けないといけない場合に使われている。この場合、加工物表面に面取りを付けること、または、続く穴加工過程で穴加工工具、例えば、深穴加工工具のガイドとして用いられるパイロット穴を開けることに、エンドミルは用いられる。

使用工具のための材料の継続的な改善に伴って、このようなパイロット穴と面取りの面との質を向上することもできた。例えば、硬質物質、例えば、ソリッド超硬合金（ＶＨＭ）の使用で得られる工具の向上した硬度によりパイロット穴の形状精度は、該パイロット穴が表面の垂直線に比較的大きい角で加工物に開けられる場合にも、比較的好適となる。位置、形状精度および加工物表面に関して加工品質のさらなる向上は、正面切れ刃が互いに等しくない分割角でずれて配置されることにより達成される（ＤＥ１０３２５６００Ｂ４を参照）。さらなる一措置は、高硬度および高靱性の材料の加工のために充分な強固さを工具に与えるように、外周切れ刃にマイナスのすくい角を与えることである。

知られている一般的なエンドミルの形状は、３μｍから６μｍの間の範囲の許容真円度誤差である、パイロット穴に求められている形状精度を保持するためにたびたび不十分であった。

よって、本発明の課題は、パイロット穴を全長において今まで達成されていない真円度で開けることを可能にするための一般的なフライス工具を作ることである。

請求項１に係る発明は、正面に配置されている４つのまっすぐな正面切れ刃（２４−１ないし２４−４）と、正面切れ刃（２４−１ないし２４−４）のそれぞれの外の刃先部（２６−１ないし２６−４）から伸びて、溝部（３０）で互いに分離されている対応する数の外周切れ刃（２８−１ないし２８−４）とを備えており、ここで、１つの正面切れ刃（２４−１）は逃げ面交線（３２）を経由して第２正面切れ刃（２４−３）に移り変わり、切削方向において外周切れ刃（２８−１、２８−３）間にあり、互いに１８０°の第１分割角（ＴＷ１）ずれて配置されているさらなる正面切れ刃（２４−２、２４−４）が中心部の前（点３６）で終わる、エンドミルであって、第２正面切れ刃（２４−３）は、第１正面切れ刃(２４−１)に対して切削方向（ＲＳ）に、１７３°から１７７°まで、好ましくは、１７４°から１７６°までの範囲にある第２分割角（ＴＷ２）ずれて配置されており、第１正面切れ刃（２４−１）は、切削方向（ＲＳ）の次の正面切れ刃（２４−２）に対して、９０°から９４°まで、好ましくは、９１°から９３°までの範囲にある第３分割角（ＴＷ３）ずれて配置されている。

本発明によれば、中心部に至る正面切れ刃の点対称を断念することと、正面切れ刃と他の正面切れ刃との間の分割角を９０°以外にすること、との組み合わせによって、パイロット穴が加工物の垂直線に対し比較的大きい角で開けられる場合でも、パイロット穴の最も高い真円度の精度を保持することができるように、工具の振動発生を抑えることができることが分かった。本発明によれば、正面切れ刃のすべての分割角が互いに異なっている。しかし、驚くことに、等しくない分割角によって発生する切れ刃の不等負荷が、切れ刃の配置および形状の他の幾何的パラメータとの組み合わせによって、穴の真円度の向上に有利に使われ得ることが明らかになった。勿論、切れ刃は負荷に耐えるために充分に頑丈でないといけない。しかし、このことは、例えば、この分野のソリッド超硬合金またはサーメット材料のような硬質物質を使用すれば、フライスの切れ刃に適した材料選択によって容易に管理できる。工具全体を硬質物質、例えば、ソリッド超硬合金とすることはとりわけ有利である。なぜなら、これによるシャンクの強靭性も穴あけ品質の向上に貢献するからである。

請求項２または４による発展形態により、正面切れ刃のとりわけ簡単な形状が得られる。

請求項３または５の発展形態は、外周切れ刃が僅かにプラスのすくい角を得ることをもたらす。この手段は、特に、加工物表面に斜めにパイロット穴を開けるときの初期に重要であり、なぜなら、フライス軸の過剰な偏移を防ぐために、この瞬間での外周切れ刃の負担はできるだけ小さいままに保たなければならないからである。

請求項６による発展形態により、エンドミルの加工精度はさらに向上される。少なくとも第１および第２正面切れ刃、すなわち、中心部に至る正面切れ刃の傾きにより、この正面切れ刃にさらなるセンタリング機能を付与できる。出願人の試験の結果として、正面切れ刃の傾斜角と分割の不均等とに関係があることが明らかになった。中心部に至る正面切れ刃の傾斜角が大きければ大きいほど、正面切れ刃の不等分割を大きくできる。１°の傾斜角でさえ、パイロット穴の真円度に著しい影響を与えるのに充分である。特に好ましくは、傾斜角は１．５°である。

上記さらなる正面切れ刃も同様にマイナスのセンタリング角で互いに傾いていれば、正面切れ刃のセンタリング効果がさらに強くされ得る。請求項７に記載したように上記さらなる正面切れ刃のこのような傾斜が選ばれる場合、該正面切れ刃の傾斜角を、中心部に至る正面切れ刃の傾斜角に合わせることが有利である。

正面切れ刃の刃先部を異なる横断面に配置することは基本的に可能である。しかし、請求項９に記載したように正面切れ刃のすべての刃先部がフライス軸に垂直な共通の横断面にあれば、エンドミルはとりわけ簡単に製造できるようになる。

請求項８の発展形態による有利な点は、パイロット穴が穴あけ軸に垂直な環状平面を有して形成され得ることである。このことは、加工物の穴のさらなる加工または機能に有利である。

正面切れ刃の、本発明による等しくない分割は、様々な方法で製造できる。例えば、各外周切れ刃のねじれ角を互いに合わせても、溝部を不均等な分割でフライス本体に形成することは可能である。他の変形例は、フライス先端から所定の距離において溝部を均等に又は点対称に配置し、各溝部のねじれ角を異なるように形成することである。このようにして、正面切れ刃の本発明による分割は自動的に達成される。

請求項１３および１４の発展形態によりエンドミルの切削性は切削速度がとりわけ低い箇所において改善される。上記手段でパイロット穴あけにおけるエンドミルの送り力をかなり減らすことが達成できる。

さらなる有利な実施形態は残っている従属請求項の対象となる。

以下に、模式図面により本発明の実施形態がより詳細に説明される。図面は以下の事項を示す。

パイロット穴あけの準備のために加工物に対して典型的に位置決めされたエンドミルを示す概略図。 本発明のエンドミルの正面図。 図２のＩＩＩ方向矢視図。 図２のＩＶ方向矢視図。 図２のＶ部分の詳細図。 本発明の工具で形成できるパイロット穴の模式図。 図２から図５までの、少し変更された工具で形成できるパイロット穴の、図６に対応する模式図。

図１において、符号１０でエンドミルが示され、該エンドミルは、一般的なフライス削りの他に、穴の拡張または、特に、傾斜した加工物面のパイロット穴あけおよび面取りに用いられる。

加工物表面２２に対して傾斜角Ｎで傾いている、このようなパイロット穴２０は図１において破線で示されている。傾斜角Ｎが大きければ大きいほど、穴軸線の位置および真円度に関してパイロット穴を充分高い精度で、特に、完全に形成されている穴の全深さＴ２０にわたって保つことは難しい。少し深い穴を形成するためにパイロット穴は次に使用される穴加工工具のためのガイドとして用いられるので、パイロット穴２０の形状精度はたびたび必要となる。よって、例えば、１０ｍｍの穴直径の場合に、その間、真円度誤差をパイロット穴２０の全長にわたって３μｍから６μｍの間の範囲内に保つ必要がある。

エンドミル１０は軸線１６、刃部分１２およびシャンク１４を含み、詳細に、図２から図５までにより詳しく説明されているように形成されている。

図２に示されているように、エンドミルは刃先部２６−１ないし２６−４を有する４つのまっすぐな正面切れ刃２４−１、２４−２、２４−３および２４−４を備え、刃先部２６−１ないし２６−４から外周切れ刃２８−１ないし２８−４がそれぞれ伸びる。外周切れ刃２８−１ないし２８−４の間に溝部３０が形成されている。示されている実施例では、外周切れ刃２８−１から２８−４は螺旋状に伸び、ここで、図３には、ねじれ角ＷＤが外周切れ刃２８−３に関して示されている。しかし、本発明はまっすぐな溝部付きエンドミルにおいても使用され得ることをここで強調する。

正面切れ刃２４−1および２４−３は、いわば“中心部を経由して”伸び、逃げ面交線３２（図５の詳細を参照）のみで互いから分離されている。符号３４−１および３４−３にて正面切れ刃２４−１および２４−３の逃げ面が示されている。

正面切れ刃２０−１と正面切れ刃２４−３との切削方向の間にさらなる正面切れ刃２４−２および２４−４がある。これら正面切れ刃は、切削方向とは反対側で隣接する正面切れ刃の先端シンニング３８により削られているため、これら正面切れ刃は、中心部の前にて点３６で終わり、該先端シンニング３８にて同時に、中心部に至る正面切れ刃２４−１および２４−３の流れが補正されている。正面切れ刃２４−２および２４−４は、１８０°の第１分割角ＴＷ１だけ互いにずれている。

図２から図５までに示すエンドミルの特徴は、正面切れ刃の位置に関して特別な分割割合があることである。詳細には、正面切れ刃２４−３は正面切れ刃２４-１に対して切削方向ＲＳにおいて、１７３°から１７７°まで、好ましくは、１７４°から１７６℃までの範囲内の、例えば、１７５°である第２分割角ＴＷ２だけずれている。さらに、切削方向において正面切れ刃２４−１の次の（隣の）正面切れ刃２４−２は、正面切れ刃２４-１に対して、９０°から９４°まで、好ましくは、９１°から９３℃までの範囲内の、例えば、９２°である第３分割角ＴＷ３だけずれている。

これにより、分割角ｔ１、ｔ２、ｔ３およびｔ４を有する正面切れ刃分割が達成され、ここで、分割角ｔ１ないしｔ４はすべて異なっている。例えば、分割角ｔ１は９２°、分割角ｔ２は８３°、分割角ｔ３は９７°、分割角ｔ４は８８°である。

さらに、図２と、特に、図５の詳細とにより、正面切れ刃２４−１、２４−３がそれぞれ、フライス軸線１６を通る中心面ＥＭ１、ＥＭ３に平行に延在することは明らかである。それぞれの正面切れ刃２４−１、２４−３は、切削方向において、小さな距離ＨＭ１、ＨＭ３だけ、対応する中心面ＥＭ１、ＥＭ３の後ろにあることが特に好ましく、これにより、対応する外周切れ刃３８−１、３８−３において僅かなプラスの正面すくい角が達成される。発生する切削力に好適な影響を与えるために、それぞれエンドミルの公称径に基づいて、１／１０ｍｍの数倍のオフセット距離ＨＭ１、ＨＭ３で充分である。

中心部に至る正面切れ刃２４−１および２４−３と同様に、正面切れ刃２４−２および２４−４は直線に沿って延在し、且つ、フライス軸線１６を通る共通の中心面に平行に伸び、図面により詳細に示されていないが、正面切れ刃２４−２および２４−４が存在する図２に示されている面Ｅと基本的に一致する。また、この正面切れ刃２４−２および２４−４は、小さな距離ＨＭだけ、この中心面Ｅの切削方向において後ろにあるようにすることができる。

異なっている分割角ｔ１ないしｔ４と、中心部に至る正面切れ刃２４−１および２４−３の１８０°からはずれた特別な分割角と、を有する上述した構成により、傾斜角Ｎ（図１参照）が３０°を超えるまでの値をとるときでさえ、非常に良好な真円度を有するパイロット穴を製造できるように、エンドミルの振動発生を有利に阻止することができる。

パイロット穴の形状および位置の精度のさらなる改良のために、本出願に係るエンドミルは、以下のさらなる特徴を有する。

中心部に至る両方の正面切れ刃２４−１および２４−３は、それぞれの刃先部から発し、フライス軸線１６に直交する横断面ＥＴ（図４参照）に対してマイナスのセンタリング角ＷＺで傾斜して延在している。このセンタリング角ＷＺは、０．５°と３．５°の間の範囲に、好ましくは１°と３°の間に、例えば１．５°でフライス軸線に向って傾いている。

図３から明らかなように、図２ないし図５にて示された実施形態では、正面切れ刃２４−２および２４−４の配置は類似して定められており、これは、これら正面切れ刃が同様に、互いに傾斜し、それによりこの正面切れ刃がフライス軸線１６と直交する横断面ＥＴに対してセンタリング角ＷＺ^＊を成し、このセンタリング角ＷＺ^＊がセンタリング角ＷＺと同様の大きさで、０．５°から３．５°の範囲にあることを意味する。

製造の簡略化のため、刃先部２６−１ないし２６−４は共通の横断面ＥＴにある。

また、短縮された正面切れ刃２４−２および２４−４は、先端シンニング４０により補正され、直線的に伸びている。

好ましくは、正面切れ刃の全長にわたって、０°から５°まで、好ましくは０°から３°までの範囲内にあるプラスの正面すくい角が生じるように、先端シンニング３８、４０が提供される。

図２からさらに明らかなように、全部の正面切れ刃２４−１ないし２４−４は、２つの逃げ面を有し、ここで、第１逃げ面３４−１ないし３４−４に、それに対して角度を持って伸びる第２逃げ面４２−１ないし４２−４が接続されている。

図２に示された本発明に係る、正面切れ刃２４−１ないし２４−４の分割は、様々な方式や方法で実現することが可能である。１つの方法は、溝部を工具の全長にわたって同一の分割で形成することである。他の方法では、直径方向で向き合っている溝部が、工具軸線１６と直交する横断面で見て、互いに点対称に配置され、好ましくは刃部分１２の範囲にあり、そして外周切れ刃２８−１および２８−３のためのねじれ角は異なって選ばれ、外周切れ刃２８−２および２８−４のためのねじれ角は同じで、外周切れ刃２８−１および２８−３のねじれ角とは異なるように、ねじれ溝部が設けられる。したがって、例えば、外周切れ刃２８−３のねじれ角より大きいまたは小さい外周切れ刃２８−１のねじれ角が選択される。さらに、外周切れ刃２８−１および２８−３のねじれ角より大きいまたは小さい外周切れ刃２８−２および２８−４のねじれ角が選択される。

エンドミル１０は、全体的に、高硬度物質、例えばＨＳＳまたはＨＳＳＥから、または、硬質物質、例えばソリッド超硬合金またはサーメット物質からなる。耐用期間の改良のためには、少なくとも刃部分１２の範囲で、エンドミルにコーティング、特にＰＶＤコーティングを付すのが有利でありえる。

図６に、本発明に係るエンドミル１０を用いて開けられたパイロット穴２０がどのような形を有するかを図式的に示す。円筒状の穴壁に円錐形状の穴底４２が接続され、この円錐角は、正面切れ刃２４−１ないし２４−４の、夫々の比較的小さい傾斜角ＷＺまたはＷＺ^＊によって決められている。

図３に点線で正面切れ刃２４−２’および２４−４’にて示される、本発明に係るエンドミルのさらなる変形例によれば、角ＷＺ^＊は、この場合０°に達しており、これは、正面切れ刃２４−２’および２４−４’が、刃先部２６−１ないし２６−４を通って伸びる横断面ＥＴにあることを意味する。

この形成によって、図７に模式的示されるパイロット穴２０’の輪郭が生じる。穴底は、この場合、いくらか異なった形となる。中心部では、依然として、中心部に至る正面切れ刃２４−１および２４−３の傾斜形状によって規定される円錐台がある。この円錐台に、穴軸ＢＡと直交する環状平面部４６が段部４４を介して接続されている。

上述の構成に基づいて、分割と傾斜角ＷＺとを全変域にわたって変更したエンドミルを用いたテストがなされた。このテストは、０．５ないし１×Ｄ（Ｄはエンドミルの公称直径を示す）の範囲の完全に実現された深さＴ２０を有するパイロット穴が形成できたことを明らかにした。このとき、最も深い部位および加工品表面に最も近い部位での、真円度の形のずれ量は、３μｍと４μｍとの間である。この数値は、濡れた又は乾いた状態で加工（ＭＭＳ技術）するかどうかに左右されずに達成できた。

これによって、本発明は、正面に配置されている４つのまっすぐな正面切れ刃と、正面切れ刃のそれぞれの外の刃先部から伸び、溝部で分離された対応する数の外周切れ刃とを備えたエンドミルを提供する。１つの正面切れ刃は、逃げ面交線を経由して第２正面切れ刃に移り変わる。切削方向においてその間にある、１８０°の第１分割で互いにずれて配置されているさらなる正面切れ刃は中心部の前で終わる。曲がっている加工物表面に、形状および位置が正確であるパイロット穴あけまたは面取りを行うために、エンドミルをとりわけ有利に使用できるように、第１正面切れ刃は、第２正面切れ刃に対して切削方向に、１７３°から１７７°まで、好ましくは、１７４°から１７６°までの範囲にある第２分割角ずれて配置されており、ここで、第１正面切れ刃は、切削方向に隣のさらなる正面切れ刃に対して、９０°から９４°まで、好ましくは、９１°から９３°までの範囲にある第３分割角ずれて配置されている。

１０・・・エンドミル、１２・・・刃部分、１６・・・フライス軸線、２０・・・パイロット穴、２２・・・加工物表面、２４−１〜２４−４・・・正面切れ刃、２６−１〜２６−４・・・刃先部、２８−１〜２８−４・・・外周切れ刃、３０・・・溝部、３２・・・逃げ面交線、３６・・・点、３８，４０・・・シニング、ＴＷ１・・・第１分割角、ＴＷ２・・・第２分割角、ＴＷ３・・・第３分割角、ＨＭ１，ＨＭ２・・・小さい距離、ＥＴ・・・横断面、ＷＺ・・・センタリング角、ＷＤ・・・ねじれ角。

Claims (17)

1. 正面に配置されている４つのまっすぐな正面切れ刃（２４−１ないし２４−４）と、正面切れ刃（２４−１ないし２４−４）のそれぞれの外の刃先部（２６−１ないし２６−４）から伸びて、溝部（３０）で互いに分離されている対応する数の外周切れ刃（２８−１ないし２８−４）とを備えており、ここで、１つの正面切れ刃（２４−１）は逃げ面交線（３２）を経由して第２正面切れ刃（２４−３）に移り変わり、切削方向において外周切れ刃（２８−１、２８−３）間にあり、互いに１８０°の第１分割角（ＴＷ１）でずれて配置されているさらなる正面切れ刃（２４−２、２４−４）が中心部の前（点３６）で終わる、エンドミルであって、
   第２正面切れ刃（２４−３）は、第１正面切れ刃(２４−１)に対して切削方向（ＲＳ）に、１７３°から１７７°まで、好ましくは、１７４°から１７６°までの範囲にある第２分割角（ＴＷ２）ずれて配置されており、第１正面切れ刃（２４−１）は、切削方向（ＲＳ）の次の正面切れ刃（２４−２）に対して、９０°から９４°まで、好ましくは、９１°から９３°までの範囲にある第３分割角（ＴＷ３）ずれて配置されていることを特徴とするエンドミル。
2. 第１正面切れ刃および第２正面切れ刃（２４−１、２４−３）は、それぞれ、フライス軸線（１６）を通って伸びる対応する中心面（ＥＭ１、ＥＭ３）に平行に延在することを特徴とする、請求項１に記載のエンドミル。
3. 第１正面切れ刃および第２正面切れ刃（２４−１、２４−３）は、それぞれ、切削方向（ＲＳ）に小さい距離（ＨＭ１、ＨＭ３）だけ、対応する中心面（ＥＭ１、ＥＭ３）の後ろにあることを特徴とする、請求項２に記載のエンドミル。
4. 第１正面切れ刃（２４−１）と第２正面切れ刃（２４−３）との間にある前記さらなる正面切れ刃（２４−２、２４−４）は、フライス軸線（１６）を通って伸びるさらなる中心面（Ｅ）に平行に伸びることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエンドミル。
5. 前記さらなる正面切れ刃（２４−２、２４−４）は切削方向に小さい距離だけ、前記さらなる中心面（Ｅ）の後ろにあることを特徴とする、請求項４に記載のエンドミル。
6. 第１正面切れ刃および第２正面切れ刃（２４−１、２４−３）は、刃先部（２６−１、２６−３）から、フライス軸線（１６）に直交する横断面（ＥＴ）に対して０．５°と３．５°の間、好ましくは、１°と３°との間のマイナスのセンタリング角（ＷＺ）でフライス軸線（１６）の方向に傾いて延びることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエンドミル。
7. 前記さらなる正面切れ刃（２４−２、２４−４）は、同様にマイナスのセンタリング角（ＷＺ^＊）で互いに傾いていることを特徴とする、請求項６に記載のエンドミル。
8. 前記さらなる正面切れ刃（２４−２、２４−４）は、フライス軸線（１６）に直交する共通の横断面（ＥＴ）にあることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のエンドミル。
9. 各正面切れ刃（２４−１ないし２４−４）の刃先部（２６−１ないし２６−４）は、フライス軸線（１６）に直交する共通の横断面（ＥＴ）にあることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のエンドミル。
10. 各外周切れ刃（２８）のねじれ角（ＷＤ）は同一であることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のエンドミル。
11. 第１正面切れ刃および第２正面切れ刃（２４−１、２４−３）に対応する外周切れ刃（２８−1、２８−3）のねじれ角（ＷＤ）が異なっていることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のエンドミル。
12. 前記さらなる正面切れ刃（２４−２、２４−４）に対応する外周切れ刃（２８−２、２８−４）のねじれ角（ＷＤ）は、第１および第２の正面切れ刃（２４−１、２４−３）に対応する外周切れ刃（２８−１、２８−３）のねじれ角の少なくとも１つと異なっていることを特徴とする、請求項１１に記載のエンドミル。
13. 正面切れ刃（２４−１ないし２４−４）は、フライス中心部の先端シンニング（３８、４０）により補正されていることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のエンドミル。
14. 正面切れ刃（２４−１ないし２４−４）は、フライス中心部領域に至る、０°から３°までの範囲内にあるプラスの正面すくい角を有することを特徴とする、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のエンドミル。
15. 少なくとも切削部分の領域において、硬質物質、特に、ソリッド超硬合金（ＶＨＭ）からなることを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のエンドミル。
16. 少なくとも切削部分の領域において、コーティング、特にＰＶＤコーティングを付されていることを特徴とする、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のエンドミル。
17. フライス軸線に対して傾いている加工物表面（２２）のパイロット穴あけおよび面取りのために用いられる、請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のエンドミル。

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