JP3833975B2 - 高送り切削用ラジアスエンドミル - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、金型等の等高線加工等に用いるラジアスエンドミルの改良に関し、特に、高送り切削に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型等の等高線加工には、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換えてラジアスエンドミルが使用されてきている。ラジアスエンドミルは、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切れ刃長さが短く、また、ボールエンドミルではエンドミル先端部がエンドミル軸心上になるため切削速度が得られないのに対し、ラジアスエンドミルでは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。また、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Ｒ刃を補強した例が、また、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。
【０００３】
金型等の加工では、コーナ部の加工や、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。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。また、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始めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ラジアスエンドミルでは、１刃当りの送り量を上げると、コーナＲ刃の境界部付近に切削負荷が集中し、コーナＲ刃の強度が切削負荷に耐えきれず、チッピングや欠損により寿命に至るという課題があった。また、高送り切削を行うと、切削抵抗が大きくなると共に、切り屑の厚みが厚くなり、切り屑が外へ排出されにくく、切り屑を噛み込み、チッピングや欠損が生じ易くなるという課題があり、その対策として、送り速度を下げて行っている。
【０００５】
【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Ｒ刃の耐欠損性を向上させると共に、コーナＲ刃で生成された切り屑の排出性を向上させ、高送り切削を可能にするラジアスエンドミルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、本願発明は、エンドミル先端コーナ部に略１／４円弧状のコーナＲ刃を有するラジアスエンドミルにおいて、該コーナＲ刃と該エンドミルの底刃の交点をＡ、該コーナＲ刃と該エンドミルの外周刃の交点をＢとした時、該交点Ａ、Ｂの２点を通り、該コーナＲ刃のすくい面を切断する断面視で、該コーナＲ刃のすくい面が該交点Ａから該交点Ｂに向かう凸曲線であり、該交点Ａ、Ｂを結ぶ線分ＡＢに対する該凸曲線の最大突出部が、該線分ＡＢの中点より該交点Ａ側に位置することを特徴とする高送り切削用ラジアスエンドミルである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
１刃当りの送り量を上げる高送り切削では、工具軸方向の切り込み量はコーナＲ半径の３５％以下とされており、１刃当りの送り量を上げる高送り切削を行う場合、切り屑は切れ刃の位相の関係により交点Ａ付近より発生し、斜め上方向すなわち交点Ｂ付近方向へ流れる事になる。そこで、コーナＲ刃において強度と良好な切削性を兼ね備えるために、本発明では、交点Ａ、Ｂの２点を通り、コーナＲ刃のすくい面を切断する断面視で、該コーナＲ刃のすくい面が交点Ａから交点Ｂに向かう凸曲線にし、刃先強度が向上させると共に、速やかにすくい面から切り屑が離れ、切削抵抗が低減でき、切削性が良好となる。交点Ａ、Ｂの２点を通り、コーナＲ刃のすくい面を切断する断面視としたのは、上述の通り、切り屑の発生及び流れる方向であると共に、コーナＲ刃のすくい面の形状が一目で観察できるからである。また、凸曲線については、上述と同様の理由により、凸曲線の曲率が大きいほど、一層切削性が良好になることから、凸曲線の曲率を交点Ａから交点Ｂに向かって漸次変化させ、曲率の最大の位置を、主に切削に関与する部位である線分ＡＢの中点より交点Ａ側に位置させることが望ましく、線分ＡＢの中点より交点Ａ側の凸曲線の平均的な曲率、即ち、交点Ａ側の凸曲線の近似円弧の曲率を、交点Ｂ側と比較して大きくすることが望ましい。凸曲線の最大突出部付近は、切り屑が接触する長さが短くなり、切削抵抗を軽減することから、最も良好な切削性が得られるため、一般的な工具軸方向の切り込み量であるコーナＲ半径の３５％以下の位置に、凸曲線の最大突出部が存在することも有効であり、即ち、凸曲線の最大突出部が線分ＡＢの中点より交点Ａ側に位置することにより、より良好な切削性が得られるため、ビビリ振動の低減に大きな効果が得られる。１刃当りの送り量を極端に上げる高送り切削では、上述の通り、工具軸方向の切り込み量が一般的な部位でコーナＲ半径の３５％以下とされていることから、特に、切削加工時に主に使用される部分である交点Ａ側のすくい面を凸曲線にすることにより、切削加工時に主に使用される部分は強度、切削性を確実に得ることができる。コーナＲ刃の交点Ｂ付近には凹部や直線部が存在しても良く、この部位は切削加工時に主に使用される部分でないことから、高送り切削において影響が少なく、本願発明の範疇であることは言うまでもない。高送り切削の場合は、一般の切削と比較して切削負荷が大きく、コーナＲ刃全体として、強度が弱い部分に切削負荷が集中し、欠損に至る。また、交点Ａ側にすくい面の凸曲線の最大突出部が存在する場合、交点Ａ側の線分ＡＢに対するすくい面の厚みが、交点Ｂ側より厚くなる。そこで、強度的なバランスから、平均的な交点Ｂ側の逃げ面の線分ＡＢに対する厚みを交点Ａ側よりも厚くしても良く、コーナＲ刃全体として、強度的なバランスが良好となり、耐欠損性を向上することができる。コーナＲ刃の強度を得るために、コーナＲ刃のすくい角は工具径方向に負角が良く、その範囲は強度と切削性を考慮して−１５°〜−４０゜が望ましい。工具径方向のすくい角が、負角で１５゜未満であると刃先強度が不足し、チッピングを生じやすくなり、また、４０゜を越えると刃先強度は大きくなるものの切削性の低下から、切削抵抗が増加し、ビビリ振動や切削面粗さの悪化をまねくことになる。Ｒ刃の強度と切削性を高次元で両立させるすくい角は−２０゜〜−３５゜がより望ましい。、高能率切削を行うには、刃数の多い方が有利ではあるが、隅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。また、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】
（実施例１）
図１は、本発明例１であり、ＴｉＡｌＮ被膜をコーティングした超微粒子超硬合金製、刃径１０ｍｍ、コーナＲ半径２ｍｍ、３枚刃のラジアスエンドミルであり、そのコーナＲ刃１のすくい面２側から見た主要部拡大図である。また、図２は、図１のコーナＲ刃１と底刃３の交点Ａと、コーナＲ刃１と外周刃４の交点Ｂの２点を通り、コーナＲ刃１のすくい面２を切断する平面による断面図であり、コーナＲ刃１のすくい面２が交点Ａから交点Ｂに向かう凸曲線であり、凸曲線の曲率の最大の位置は線分ＡＢの中点５より交点Ａ側６に位置し、線分ＡＢの中点５より交点Ａ側６の凸曲線の近似円弧の曲率を交点Ｂ側７と比較して大きく、凸曲線の最大突出部８が線分ＡＢの中点５より線分ＡＢの約１０％、交点Ａ側６に位置したものであり、コーナＲ刃１のすくい角はエンドミル径方向に−２５°とした。また、図２の交点Ａ側６のすくい面２は、凸状となるように形成する。凸状に形成する事により、交点Ａ側６のすくい面２は切り屑を形成し、排出する際に接触を短くし、スムーズな切り屑排出を行うことができる。図２の交点Ｂ側７の逃げ面９の線分ＡＢに対する厚み１０は、交点Ａ側６よりも厚く設けることにより、コーナＲ刃１全体の強度を高めることができる。本発明例１を用いて、切削諸元として、被削材にＨＲＣ４０のプリハードン鋼を用い、回転数を１６８０ｍｉｎ−１、１刃当りの送り量を０．６２５ｍｍ／刃、送り速度で４２００ｍｍ／ｍｉｎ、軸方向ピッチ０．６ｍｍで工具突き出し量を４０ｍｍとして、長さ１００ｍｍ、幅６５ｍｍ、深さ３０ｍｍ、側壁に３°の勾配を有する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。比較として、従来技術で述べた特開平７−２４６５０８号公報及び特開平１１−２１６６０９号公報に記載のラジアスエンドミルを従来例２、３として、本発明例１と同寸法で製作し、上記切削テストに加えた。本発明例１は、ポケットコーナ部分においても、ビビリ振動が非常に小さく、切削状態も安定しており、深さ３０ｍｍまで、即ち一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。これに対し従来例２は、１刃当りの送り量が大きいため、工具軸方向の切り込みが１．８ｍｍの３パス目加工の時点でチッピングを生じ、ポケットコーナ部分加工時にはビビリ振動が大きくなり、切削音が大きく、一形状加工終了後の工具損傷状態は、すでにコーナＲ刃が欠損により無くなっており、当初の加工形状が得られなかった。また、従来例３は切削初期で、コーナＲ刃にチッピングが発生し、ビビリ振動が大きくなり、ポケット加工形状の３０％加工した時点、即ち、深さ９ｍｍの時点で、チッピングが大きくなり、寿命となった。
【０００９】
（実施例２）
本発明例４として、本発明例１と同様の仕様で、凸曲線の最大突出部が線分ＡＢの中点より交点Ｂ側に位置したものを製作し、実施例１と同じ切削諸元にて同様の切削を行った。その結果、深さ３０ｍｍまで、即ち一形状加工でき、加工終了後の工具損傷状態はチッピングを発生することも無く通常摩耗であったが、本発明例１と比較して、ややビビリ振動が発生し、加工面にビビリ振動の跡が見られた。
【００１０】
【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、コーナＲ刃の耐欠損性を向上させると共に、コーナＲ刃で生成された切り屑の排出性を向上させ、高送り切削を可能にする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の主要部拡大図である。
【図２】図２は、図１の交点Ａ、Ｂを通る断面図である。
【符号の説明】
１ コーナＲ刃
２ すくい面
３ 底刃
４ 外周刃
５ 線分ＡＢの中点
６ 交点Ａ側
７ 交点Ｂ側
８ 最大突出部
９ 逃げ面
１０ 線分ＡＢに対する厚み
Ａ コーナＲ刃と底刃の交点
Ｂ コーナＲ刃と外周刃の交点

Claims (1)

1. エンドミル先端コーナ部に略１／４円弧状のコーナＲ刃を有するラジアスエンドミルにおいて、該コーナＲ刃と該エンドミルの底刃の交点をＡ、該コーナＲ刃と該エンドミルの外周刃の交点をＢとした時、該交点Ａ、Ｂの２点を通り、該コーナＲ刃のすくい面を切断する断面視で、該コーナＲ刃のすくい面が該交点Ａから該交点Ｂに向かう凸曲線であり、該交点Ａ、Ｂを結ぶ線分ＡＢに対する該凸曲線の最大突出部が、該線分ＡＢの中点より該交点Ａ側に位置することを特徴とする高送り切削用ラジアスエンドミル。

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