JP4136139B2 - エンドミル - Google Patents
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- B23C2210/246—Milling cutters comprising a hole or hollow in the end face or between the cutting edges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Milling Processes (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マシニングセンタ等でアルミニウムや鋳鉄部品の高速、高精度加工に用いられる超硬合金製（表面に硬質コーティング層を有するものも含む）ソリッドエンドミル（以下単にエンドミルと云う）、詳しくは、再研磨対応と寿命向上のための工夫を加えたエンドミルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高精度、高品質が要求される量産機械部品の加工は、マシニングセンタの高速、高性能化、超硬合金製エンドミルの高性能化に伴い、３枚以上の切れ刃を持つ多刃エンドミルによる高速、高精度加工が普及しつつある。
【０００３】
この高速、高精度加工に利用するエンドミルの特長は、両端面にセンタ穴を設けていることである。同用途のエンドミルは、刃数が多く、しかも、高精度に作り込まれており、元々高価であるので再研磨による再生回数をできるだけ多くすることが望まれる。センター穴はその再研磨時に、両センター支持を行って新作品の精度と同様の精度を維持するために設けられる。
【０００４】
このセンター穴を有するエンドミルは、再研磨による底刃側センター穴の消滅を防止するために先端中心部に沈み穴を設け、その沈み穴の奥端面に底刃側のセンター穴を設けているが、かかるエンドミルは、縦送り（軸方向への送り）後に、前後、又は左右もしくはその複合方向（軌跡が円弧になる方向）に横送りする加工や縦送りと横送りを同時進行させる加工が行えない。縦送り切削時に底刃の無い回転中心部に被削材が切り残され、それが沈み穴に入り込んで横送りを妨げるからである。
【０００５】
そこで、底刃の内端側に内刃を設けることがなされている。図２に、その内刃を有するエンドミルの従来例を示す。このエンドミルの先端の沈み穴２は、図２（ｂ）に示すように、軸心と平行なストレート穴にしてあり、そのため、内刃６はすかし角の無い刃になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２のエンドミルは、外周刃４だけでなく、内刃６も軸心で平行になっているため、縦送り切削時のスラスト力が大きくなる。
【０００７】
また、縦送り後の横送り切削では、内刃６に逃げ角が無く、被削材と沈み穴２の内周面との間に逃がし用のクリアランスが出来ないため、過大な負荷がかかる。
【０００８】
そのため、改善対象のエンドミルは、４〜１０枚ある切れ刃のうち、１枚が３００個程度の加工数に達した段階で割損する事故が多発している。その割損は、沈み穴の穴底と内周面の交点付近で起こっており、前述の負荷の集中により、その部分が約３００個加工するうちに応力限界に達して割損に至っていると考えられる。
【０００９】
なお、特開昭４８−３８５９１号は、内刃を付けるために沈み穴（同公報は逃げ穴と称している）の内周壁を外周側に逃がすことを述べているが同公報の第９図に示されるような逃げ（内周壁を回転方向後方側ほど外側に寄せている）を付けるためには、外径が沈み穴の穴径よりも相当小さな砥石（砥石径が小さくなるほど加工能率が低下する）を用い、その砥石が隣り合う内刃と干渉しないようにして１刃毎に逃げを付ける加工が必須となり、加工時間が長くなってエンドミルの製造コストが高くなってしまう。
【００１０】
また、同公報のエンドミルは、内刃が内向きに傾いているため、縦送り切削でのスラストが図２のエンドミルよりも大きくなると云う問題もある。
【００１１】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、内刃に簡単な方法で逃げとすかし角を付けられるようにして製造コストの低減と先端部の割損防止が図れるようにすることを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、超硬合金製多刃エンドミルの先端に設ける沈み穴を入口から奥に向かって拡径するテーパ穴で形成し、そのテーパ沈み穴の内周面と先端のチップポケットの溝面との交差稜で内刃を形成したのである。
【００１３】
なお、このエンドミルの沈み穴は、入口径をエンドミル径の１／２〜１／３、深さをエンドミル径の１／５〜１／１０とし、さらに、穴のテーパ角を１０°〜５０°にするのが好ましい。
【００１４】
【作用】
沈み穴を奥広がりのテーパ穴にしてその穴の内周面と先端のチップポケットの溝面との交差稜で内刃を形成すると、その内刃に自然に逃げのクリアランスとすかし角が付く。そのため、縦送り切削でのスラストが低減され、また、縦送り後の横送りでの負荷も軽減されて先端部の割損が防止され、エンドミルの寿命も向上する。
【００１５】
また、奥広がりのテーパ沈み穴は、ブランク材（粉末原料を圧縮成形後焼結して得られる材料）製造時の粉末原料の圧縮成形工程において、型抜きの可能な形状の穴を型押し成形して作り、焼結後の例えば刃付け加工時に、所定のテーパ角を有する逆テーパ状砥石（これは穴径より少し小さなものでよい）を用いて目的のテーパ穴に仕上げる方法で形成することができる。この場合の穴広げの方法は、砥石を定位置で回転させ、ブランク材を軸心を中心にして一回転させる方法と、ブランク材を固定し、砥石を回転させながら穴の内周面に沿って一周させる方法があるが、どちらの方法を採用しても、砥石が他の刃と干渉しないようにする気遣いは無用であるし、砥石を１刃毎に当て直す必要もない。従って、１刃毎に逃げを付けるときよりも大径の砥石を用いて加工能率を高め、かつ加工の手間を削減でき、これによって製造コストの低減が図れる。
【００１６】
なお、沈み穴の入口径が大き過ぎると加工径が１０ｍｍ前後の小径エンドミルの場合、先端側での強度確保が難しくなり、逆にその入口径が小さ過ぎると、小径エンドミルの場合沈み穴内周面のテーパ加工が難しくなるので、沈み穴の入口径はエンドミル径の１／２〜１／３にしておくのがよい。
【００１７】
また、沈み穴の深さは、浅過ぎると再研磨代が充分に採れず、逆に深過ぎると先端側の強度が落ちるので、エンドミル径の１／５〜１／１０ぐらいが適している。
【００１８】
さらに、沈み穴のテーパ角が１０°未満では内刃の逃げが不足して内刃で切削するときの負荷軽減効果が薄く、一方、そのテーパ角が５０°を超えると、沈み穴を取り巻く部分の根元側肉厚が小さくなり過ぎて先端側の強度不足を招くので、このテーパ角は１０°〜５０°の範囲で設定するのがよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明のエンドミルの実施形態を示す。図中１はシャンク、２は先端面に設けた沈み穴、３は両端面、即ち、沈み穴２の奥端面とシャンク１の後面に設けたセンター穴、４はねじれ角の付いた外周刃、５は先端の底刃、６は内刃、７は各底刃に対応させて設けた先端のチップポケット、８は外周刃４に添ったねじれ溝である。
【００２０】
また、９は底刃５の逃げ面である。この逃げ面９は、図１（ｄ）に示すように、エンドミルの回転方向後方に向かって下り傾斜に加工されて底刃に逃げ角αが付いている。
【００２１】
図１（ｂ）のκは底刃５のすかし角であり、これは従来のエンドミルにも付されている。
【００２２】
この図１のエンドミルは、沈み穴２を奥広がりのテーパ穴にしており、この点が図２のエンドミルと異なる。このように、沈み穴２を奥広がりの方向に傾斜したテーパ穴となすことで、その穴の内周面とチップポケット７の溝面との交差稜で形成される内刃６にすかし角κ’が付き、縦送り切削でのスラストが小さくなる。また、図１（ｃ）に示すように、内刃６の回転方向後方に逃げのクリアランスｔが生じて内刃６による切削がなされるときの負荷も軽減され、沈み穴のコーナ部に無理な応力が頻繁に加わることが無くなる。
【００２３】
なお、図１（ｂ）に示す沈み穴２の入口径ｄは、エンドミル径Ｄの１／２〜１／３に設定されている。また、沈み穴２の深さＬは１／５Ｄ〜１／１０Ｄに、テーパ角θは１０°〜５０°の範囲に各々設定されている。
【００２４】
以上の如く構成したこの発明のエンドミルは、直径Ｄ：１１．６ｍｍ、刃数Ｎ：６枚、沈み穴入口径ｄ：５．５ｍｍ、沈み穴深さＬ：２．０ｍｍ、沈み穴テーパ角θ：２０°の諸元の試作品による評価試験の結果、割損事故が皆無となり、また、寿命も従来品に比べて１．５〜２倍に延びることが判った。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明のエンドミルは、従来ストレート又は先細テーパ形状にしていた沈み穴を奥広がりのテーパ穴となしてこの沈み穴の内周面とチップポケットの溝面との交差稜で形成される内刃にすかし角と逃げのクリアランスが自然につくようにしたので、先端部の割損が防止され、寿命が向上して刃具費低減の効果をもたらす。
【００２６】
また、１刃毎に逃げを付ける加工が不要であり、また、１刃毎に逃げを付けるときの使用砥石よりも大径の砥石を用いて沈み穴のテーパ加工を能率良く行うことができるため、製造コストを削減でき、これによる刃具費低減も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）この発明のエンドミルの実施形態を示す側面図
（ｂ）同上のエンドミルの先端部の拡大部分破断側面図
（ｃ）同じく正面図
（ｄ）図１（ｃ）のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図
【図２】（ａ）従来の沈み穴付きエンドミルの側面図
（ｂ）同上のエンドミルの先端部の拡大部分破断側面図
（ｃ）同じく正面図
【符号の説明】
１ シャンク
２ 沈み穴
３ センター穴
４ 外周刃
６ 内刃
７ チップポケット
８ ねじれ溝
９ 底刃の逃げ面
α 底刃の逃げ角
κ 底刃のすかし角
κ’ 内刃のすかし角
ｔ 内刃の逃げのクリアランス
【発明の属する技術分野】
この発明は、マシニングセンタ等でアルミニウムや鋳鉄部品の高速、高精度加工に用いられる超硬合金製（表面に硬質コーティング層を有するものも含む）ソリッドエンドミル（以下単にエンドミルと云う）、詳しくは、再研磨対応と寿命向上のための工夫を加えたエンドミルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高精度、高品質が要求される量産機械部品の加工は、マシニングセンタの高速、高性能化、超硬合金製エンドミルの高性能化に伴い、３枚以上の切れ刃を持つ多刃エンドミルによる高速、高精度加工が普及しつつある。
【０００３】
この高速、高精度加工に利用するエンドミルの特長は、両端面にセンタ穴を設けていることである。同用途のエンドミルは、刃数が多く、しかも、高精度に作り込まれており、元々高価であるので再研磨による再生回数をできるだけ多くすることが望まれる。センター穴はその再研磨時に、両センター支持を行って新作品の精度と同様の精度を維持するために設けられる。
【０００４】
このセンター穴を有するエンドミルは、再研磨による底刃側センター穴の消滅を防止するために先端中心部に沈み穴を設け、その沈み穴の奥端面に底刃側のセンター穴を設けているが、かかるエンドミルは、縦送り（軸方向への送り）後に、前後、又は左右もしくはその複合方向（軌跡が円弧になる方向）に横送りする加工や縦送りと横送りを同時進行させる加工が行えない。縦送り切削時に底刃の無い回転中心部に被削材が切り残され、それが沈み穴に入り込んで横送りを妨げるからである。
【０００５】
そこで、底刃の内端側に内刃を設けることがなされている。図２に、その内刃を有するエンドミルの従来例を示す。このエンドミルの先端の沈み穴２は、図２（ｂ）に示すように、軸心と平行なストレート穴にしてあり、そのため、内刃６はすかし角の無い刃になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２のエンドミルは、外周刃４だけでなく、内刃６も軸心で平行になっているため、縦送り切削時のスラスト力が大きくなる。
【０００７】
また、縦送り後の横送り切削では、内刃６に逃げ角が無く、被削材と沈み穴２の内周面との間に逃がし用のクリアランスが出来ないため、過大な負荷がかかる。
【０００８】
そのため、改善対象のエンドミルは、４〜１０枚ある切れ刃のうち、１枚が３００個程度の加工数に達した段階で割損する事故が多発している。その割損は、沈み穴の穴底と内周面の交点付近で起こっており、前述の負荷の集中により、その部分が約３００個加工するうちに応力限界に達して割損に至っていると考えられる。
【０００９】
なお、特開昭４８−３８５９１号は、内刃を付けるために沈み穴（同公報は逃げ穴と称している）の内周壁を外周側に逃がすことを述べているが同公報の第９図に示されるような逃げ（内周壁を回転方向後方側ほど外側に寄せている）を付けるためには、外径が沈み穴の穴径よりも相当小さな砥石（砥石径が小さくなるほど加工能率が低下する）を用い、その砥石が隣り合う内刃と干渉しないようにして１刃毎に逃げを付ける加工が必須となり、加工時間が長くなってエンドミルの製造コストが高くなってしまう。
【００１０】
また、同公報のエンドミルは、内刃が内向きに傾いているため、縦送り切削でのスラストが図２のエンドミルよりも大きくなると云う問題もある。
【００１１】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、内刃に簡単な方法で逃げとすかし角を付けられるようにして製造コストの低減と先端部の割損防止が図れるようにすることを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、超硬合金製多刃エンドミルの先端に設ける沈み穴を入口から奥に向かって拡径するテーパ穴で形成し、そのテーパ沈み穴の内周面と先端のチップポケットの溝面との交差稜で内刃を形成したのである。
【００１３】
なお、このエンドミルの沈み穴は、入口径をエンドミル径の１／２〜１／３、深さをエンドミル径の１／５〜１／１０とし、さらに、穴のテーパ角を１０°〜５０°にするのが好ましい。
【００１４】
【作用】
沈み穴を奥広がりのテーパ穴にしてその穴の内周面と先端のチップポケットの溝面との交差稜で内刃を形成すると、その内刃に自然に逃げのクリアランスとすかし角が付く。そのため、縦送り切削でのスラストが低減され、また、縦送り後の横送りでの負荷も軽減されて先端部の割損が防止され、エンドミルの寿命も向上する。
【００１５】
また、奥広がりのテーパ沈み穴は、ブランク材（粉末原料を圧縮成形後焼結して得られる材料）製造時の粉末原料の圧縮成形工程において、型抜きの可能な形状の穴を型押し成形して作り、焼結後の例えば刃付け加工時に、所定のテーパ角を有する逆テーパ状砥石（これは穴径より少し小さなものでよい）を用いて目的のテーパ穴に仕上げる方法で形成することができる。この場合の穴広げの方法は、砥石を定位置で回転させ、ブランク材を軸心を中心にして一回転させる方法と、ブランク材を固定し、砥石を回転させながら穴の内周面に沿って一周させる方法があるが、どちらの方法を採用しても、砥石が他の刃と干渉しないようにする気遣いは無用であるし、砥石を１刃毎に当て直す必要もない。従って、１刃毎に逃げを付けるときよりも大径の砥石を用いて加工能率を高め、かつ加工の手間を削減でき、これによって製造コストの低減が図れる。
【００１６】
なお、沈み穴の入口径が大き過ぎると加工径が１０ｍｍ前後の小径エンドミルの場合、先端側での強度確保が難しくなり、逆にその入口径が小さ過ぎると、小径エンドミルの場合沈み穴内周面のテーパ加工が難しくなるので、沈み穴の入口径はエンドミル径の１／２〜１／３にしておくのがよい。
【００１７】
また、沈み穴の深さは、浅過ぎると再研磨代が充分に採れず、逆に深過ぎると先端側の強度が落ちるので、エンドミル径の１／５〜１／１０ぐらいが適している。
【００１８】
さらに、沈み穴のテーパ角が１０°未満では内刃の逃げが不足して内刃で切削するときの負荷軽減効果が薄く、一方、そのテーパ角が５０°を超えると、沈み穴を取り巻く部分の根元側肉厚が小さくなり過ぎて先端側の強度不足を招くので、このテーパ角は１０°〜５０°の範囲で設定するのがよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明のエンドミルの実施形態を示す。図中１はシャンク、２は先端面に設けた沈み穴、３は両端面、即ち、沈み穴２の奥端面とシャンク１の後面に設けたセンター穴、４はねじれ角の付いた外周刃、５は先端の底刃、６は内刃、７は各底刃に対応させて設けた先端のチップポケット、８は外周刃４に添ったねじれ溝である。
【００２０】
また、９は底刃５の逃げ面である。この逃げ面９は、図１（ｄ）に示すように、エンドミルの回転方向後方に向かって下り傾斜に加工されて底刃に逃げ角αが付いている。
【００２１】
図１（ｂ）のκは底刃５のすかし角であり、これは従来のエンドミルにも付されている。
【００２２】
この図１のエンドミルは、沈み穴２を奥広がりのテーパ穴にしており、この点が図２のエンドミルと異なる。このように、沈み穴２を奥広がりの方向に傾斜したテーパ穴となすことで、その穴の内周面とチップポケット７の溝面との交差稜で形成される内刃６にすかし角κ’が付き、縦送り切削でのスラストが小さくなる。また、図１（ｃ）に示すように、内刃６の回転方向後方に逃げのクリアランスｔが生じて内刃６による切削がなされるときの負荷も軽減され、沈み穴のコーナ部に無理な応力が頻繁に加わることが無くなる。
【００２３】
なお、図１（ｂ）に示す沈み穴２の入口径ｄは、エンドミル径Ｄの１／２〜１／３に設定されている。また、沈み穴２の深さＬは１／５Ｄ〜１／１０Ｄに、テーパ角θは１０°〜５０°の範囲に各々設定されている。
【００２４】
以上の如く構成したこの発明のエンドミルは、直径Ｄ：１１．６ｍｍ、刃数Ｎ：６枚、沈み穴入口径ｄ：５．５ｍｍ、沈み穴深さＬ：２．０ｍｍ、沈み穴テーパ角θ：２０°の諸元の試作品による評価試験の結果、割損事故が皆無となり、また、寿命も従来品に比べて１．５〜２倍に延びることが判った。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明のエンドミルは、従来ストレート又は先細テーパ形状にしていた沈み穴を奥広がりのテーパ穴となしてこの沈み穴の内周面とチップポケットの溝面との交差稜で形成される内刃にすかし角と逃げのクリアランスが自然につくようにしたので、先端部の割損が防止され、寿命が向上して刃具費低減の効果をもたらす。
【００２６】
また、１刃毎に逃げを付ける加工が不要であり、また、１刃毎に逃げを付けるときの使用砥石よりも大径の砥石を用いて沈み穴のテーパ加工を能率良く行うことができるため、製造コストを削減でき、これによる刃具費低減も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）この発明のエンドミルの実施形態を示す側面図
（ｂ）同上のエンドミルの先端部の拡大部分破断側面図
（ｃ）同じく正面図
（ｄ）図１（ｃ）のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図
【図２】（ａ）従来の沈み穴付きエンドミルの側面図
（ｂ）同上のエンドミルの先端部の拡大部分破断側面図
（ｃ）同じく正面図
【符号の説明】
１ シャンク
２ 沈み穴
３ センター穴
４ 外周刃
６ 内刃
７ チップポケット
８ ねじれ溝
９ 底刃の逃げ面
α 底刃の逃げ角
κ 底刃のすかし角
κ’ 内刃のすかし角
ｔ 内刃の逃げのクリアランス
Claims (2)
- ３枚以上の外周刃と各外周刃に連なる底刃を有し、かつ両端にセンター穴を有し、底刃側のセンター穴は、先端中心に設けた沈み穴の奥端面に設けられ、前記沈み穴は、入口から奥に向かって拡径するテーパ穴で形成され、底刃の内端部に前記テーパ沈み穴の内周面と先端のチップポケットの溝面との交差稜で形成された内刃を備えて成る超硬合金製ソリッドエンドミル。
- 前記沈み穴の入口径をエンドミル径の１／２〜１／３、深さをエンドミル径の１／５〜１／１０、穴のテーパ角を１０°〜５０°の範囲で各々設定した請求項１記載のエンドミル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33953998A JP4136139B2 (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | エンドミル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33953998A JP4136139B2 (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | エンドミル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000158224A JP2000158224A (ja) | 2000-06-13 |
| JP4136139B2 true JP4136139B2 (ja) | 2008-08-20 |
Family
ID=18328438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33953998A Expired - Lifetime JP4136139B2 (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | エンドミル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4136139B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010162628A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Mitsubishi Electric Corp | スクロール部材の加工方法 |
-
1998
- 1998-11-30 JP JP33953998A patent/JP4136139B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000158224A (ja) | 2000-06-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050419 |
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| A977 | Report on retrieval |
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| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080513 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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