JP4848928B2 - エンドミル - Google Patents

Description

本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に複数の切屑排出溝が形成されて、そのエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されたエンドミルに関する。

この種のエンドミルにおいては、例えば特許文献１〜４に記載のように、エンドミル本体の先端部外周に、らせん状をなしてねじれる複数の切刃が形成され、これらの切刃のうちの少なくとも一の切刃のねじれ角を他の切刃のねじれ角と異なる不等ねじれとすることにより、エンドミル本体の軸線方向に沿った少なくとも一部において、切刃のエンドミル回転方向における間隔を異なるようにした、不等リードエンドミルと称されるものが提案されている。

このような不等リードエンドミルにおいては、切刃のエンドミル回転方向における間隔が異なる部分では各切刃が被削材に食い付く間隔も異なるものとなり、また、ねじれ角も異なることから、これらの切刃による切削力やその作用時間が異なるものとなって、エンドミル本体にその固有振動数と共振するような周期的な振動が生じるのを防ぐことができ、このような共振に起因するビビリ振動が惹起されるのを防止することができるものである。
特公昭６３−６２３２３号公報 特公平５−４９４０８号公報 特公平７−１１５２５４号公報 特公平３−１９００４号公報

ところで、このように少なくとも一の切刃のねじれ角を他の切刃のねじれ角と異なるものとした不等リードエンドミルにおいて、エンドミル回転方向に隣接する切刃のうちエンドミル回転方向前方側に位置する切刃のねじれ角がエンドミル回転方向後方側に位置する切刃のねじれ角よりも大きく設定されている場合には、これら隣接する切刃同士の間に位置する切屑排出溝の溝幅がエンドミル本体後端側に向かうにしたがい漸次狭くなる。このため、この切屑排出溝を擦過する切屑が溝幅の狭い部分で詰まってしまい、それ以上の切削ができなくなることがあった。また、切屑詰まりによって切削抵抗が著しく増加して、切刃の欠損やエンドミル本体の破損等のトラブルが発生するおそれがあった。

特許文献４においては、切刃のねじれ角を途中で変更することによって切屑排出溝の溝幅を拡大して切屑排出性の向上を図った不等リードエンドミルが提案されているが、ねじれ角が異なる部分において切屑の流れが変わることになるため、切屑を安定して排出できないおそれがあった。さらに、ねじれ角が途中で変更するように加工する必要があり、このエンドミルの製作が困難になって製作コストが増大してしまうといった問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、一の切刃のねじれ角と他の切刃のねじれ角が異なりこれらの切刃の間の切屑排出溝の溝幅が変化する場合であっても、切屑を安定して排出することができるエンドミルを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に複数の切屑排出溝が形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されたエンドミルにおいて、前記切刃のうちの少なくとも一の切刃は、エンドミル回転方向前方側に隣接する他の切刃とねじれ角が異なるように形成されており、前記一の切刃と前記他の切刃との間に位置する前記切屑排出溝は、前記一の切刃のエンドミル回転方向前方側に連なる主溝と、該主溝のエンドミル回転方向前方側に連なる副溝とを備えており、前記軸線に直交する断面において、前記軸線を中心として前記主溝の溝深さの３０〜５０％の位置を通過する基準円と前記主溝との前記副溝側の交点から前記一の切刃までの前記基準円上における周方向長さが、前記軸線方向において一定とされていることを特徴としている。

この構成のエンドミルにおいては、一の切刃のねじれ角と他の切刃のねじれ角が異なりこれらの切刃の間の切屑排出溝の溝幅が変化する場合であっても、切刃のエンドミル回転方向前方側に位置する主溝が、前記軸線に直交する断面において、前記軸線を中心として前記主溝の溝深さの３０〜５０％の位置を通過する基準円と前記主溝との前記副溝側の交点から前記一の切刃までの前記基準円上における周方向長さが、前記軸線方向において一定とされているので、エンドミル本体の先端から後端まで切削性能が変化することがなく安定している。また、この切刃によって生成された切屑をエンドミル進行方向後方側へと安定して排出することができる。したがって、切屑詰まりの発生を防止して切削加工を良好に行うことができるとともに、切刃の欠損やエンドミル本体の破損等といったトラブルを未然に防止してエンドミルの寿命延長を図ることができる。

なお、主溝の溝深さとは、エンドミル本体の軸線に直交する断面において、切刃半径と前記軸線から主溝の溝底部までの径方向長さ（軸線を中心とした溝底部に内接する円の半径）との差のことであり、「主溝の溝深さの３０〜５０％の位置を通過する基準円」とは、この主溝の溝底部から径方向外側に主溝の溝深さの３０〜５０％の位置を通過する円、すなわち、前記軸線を中心として、前記軸線から主溝の溝底部までの径方向長さと主溝の溝深さの３０〜５０％の長さとの和の半径を有する円のことである。
ここで、前記軸線を中心として前記主溝の溝深さの３０〜５０％の位置を通過する基準円上における主溝の幅は、基準円と主溝との２つの交点と軸線中心とをそれぞれ結んだ２本の直線がなす交差角として測定してもよい。

本発明によれば、一の切刃のねじれ角と他の切刃のねじれ角が異なりこれらの切刃の間の切屑排出溝の溝幅が変化する場合であっても、切屑を安定して排出することができるエンドミルを提供することができる。

本発明の実施形態について添付した図面を参照にして説明する。図１から図４に本発明の実施形態であるエンドミルを示す。
このエンドミルは、概略円柱状をなして軸線Ｏを中心に回転されるエンドミル本体１を有しており、エンドミル本体１の後端側（図１において右側）が工作機械の主軸端等に把持されるシャンク部２とされ、エンドミル本体１の先端側（図１において左側）が切刃部３とされている。

切刃部３の外周には、エンドミル本体１の先端側から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に所定の角度で捩れる複数条（本実施形態では４条）の切屑排出溝４が形成されており、これらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面と、エンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる外周面との交差稜線部、すなわち前記壁面の外周側辺稜部には外周刃とされる切刃５が形成されている。

つまり、エンドミル本体１の先端側から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に所定の角度で捩れる４つの切刃５が形成されているのである。これにより、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面がすくい面６とされ、この切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる外周面が切刃５の逃げ面７とされる。ここで、前記すくい面６は、エンドミル回転方向Ｔ後方側に向けて凹んだ凹曲面状をなしており、切刃５には正のすくい角が与えられている。なお、この切刃５が軸線Ｏ回りになす回転軌跡は、本実施形態においては軸線Ｏを中心とした円筒面状とされている。

一方、この切刃部３の先端部には、切屑排出溝４から内周側に延びるギャッシュ８が形成されており、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面の先端側辺稜部には、前記切刃５の先端からエンドミル本体１径方向内側の軸線Ｏ近傍まで延びる底刃９が形成されている。ここで、本実施形態のエンドミルは、この底刃９と外周刃とされる切刃５とが軸線Ｏ回りの回転軌跡において略直交するように配置されたスクエアエンドミルとされている。

ここで、複数の切刃５のうちの少なくとも一の切刃５Ａ（５Ｂ）は、エンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する他の切刃５Ｂ（５Ａ）とねじれ角が異なるように形成されている。本実施形態においては、４つの切刃５のうち軸線Ｏを挟んで対向する２つの切刃５Ａ、５Ａ（５Ｂ、５Ｂ）同士のねじれ角が同一とされており、エンドミル回転方向Ｔに隣接する切刃５Ａ、５Ｂ同士のねじれ角が互いに異なるように構成されている。つまり、ねじれ角αの第１切刃５Ａとねじれ角βの第２切刃５Ｂとがエンドミル回転方向Ｔに交互に配置されているのである。なお、本実施形態においては、第１切刃５Ａのねじれ角αがα＝４０°とされ、第２切刃５Ｂのねじれ角βがβ＝４５°とされ、α＜βとされている。

このように第１切刃５Ａ及び第２切刃５Ｂを配置することにより、第１切刃５Ａとこの第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第２切刃５Ｂとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔が、エンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次小さくなり、第２切刃５Ｂとこの第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第１切刃５Ａとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔が、エンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次大きくなる。

したがって、エンドミル本体１先端側においては、図２に示すように、第１切刃５Ａとこの第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第２切刃５Ｂとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔が、第２切刃５Ｂとこの第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第１切刃５Ａとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔よりも大きくされているが、エンドミル本体１後端側においては、図４に示すように、第１切刃５Ａとこの第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第２切刃５Ｂとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔が、第２切刃５Ｂとこの第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第１切刃５Ａとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔よりも小さくなる。

ここで、第１、第２切刃５Ａ、５Ｂのそれぞれのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する切屑排出溝４Ａ、４Ｂの溝幅Ｗも、切刃５Ａ、５Ｂのねじれ角が互いに異なることにより、軸線Ｏ方向において漸次変化することになる。つまり、第１切刃５Ａとこの第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第２切刃５Ｂとの間に位置する第１切屑排出溝４Ａの溝幅Ｗは、エンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次狭くなり、第２切刃５Ｂとこの第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第１切刃５Ａとの間に位置する第２切屑排出溝４Ｂの溝幅Ｗは、エンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次広くなるように構成されている。

第１切屑排出溝４Ａは、第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に連なりエンドミル本体１径方向内側に向けて大きく凹んだ主溝１１と、この主溝１１のエンドミル回転方向Ｔ前方側端からエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第２切刃５Ｂの逃げ面７にまで延在する副溝１２とを有している。
同様に、前記第２切屑排出溝４Ｂは、第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に連なりエンドミル本体１径方向内側に向けて大きく凹んだ主溝１１と、この主溝１１のエンドミル回転方向Ｔ前方側端からエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第１切刃５Ａの逃げ面７にまで延在する副溝１２とを有している。

そして、第１切屑排出溝４Ａの主溝１１は、軸線Ｏに直交する断面において、軸線Ｏを中心として主溝１１の溝深さＤの３０〜５０％の位置を通過する基準円Ｓと主溝１１との副溝１２側の交点Ｐから第１切刃５Ａまでの前記基準円Ｓ上における周方向長さＭが、軸線Ｏ方向において一定とされており、エンドミル本体１の軸線Ｏに直交する断面において主溝１１と前記基準円Ｓとの交点Ｐと軸線Ｏを結んだ直線と、軸線Ｏと第１切刃５Ａを結んだ直線とがなす交差角が、軸線Ｏ方向において一定とされている。

同様に、第２切屑排出溝４Ｂの主溝１１は、軸線Ｏに直交する断面において、軸線Ｏを中心として主溝１１の溝深さＤの３０〜５０％の位置を通過する基準円Ｓと主溝１１との副溝１２側の交点Ｐから第２切刃５Ｂまでの前記基準円Ｓ上における周方向長さＭ´が、軸線Ｏ方向において一定とされており、エンドミル本体１の軸線Ｏに直交する断面において主溝１１と前記基準円Ｓとの交点Ｐと軸線Ｏを結んだ直線と、軸線Ｏと第２切刃５Ｂを結んだ直線とがなす交差角が、軸線Ｏ方向において一定とされている。
なお、本実施形態においては、第１切屑排出溝４Ａの主溝１１の前記基準円Ｓ上における周方向長さＭと、第２切屑排出溝４Ｂの主溝１１の前記基準円Ｓ上における周方向長さＭ´とが同一になるように設計されている。

また、本実施形態においては、第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する第１切屑排出溝４Ａの主溝１１のねじれ角及び第１切刃５Ａの逃げ面７に連なる第２切屑排出溝４Ｂの副溝１２のねじれ角が、第１切刃５Ａのねじれ角αと同一とされて前記逃げ面７の幅が軸線Ｏ方向において一定とされている。
同様に、第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する第２切屑排出溝４Ｂの主溝１１のねじれ角及び第２切刃５Ｂの逃げ面７に連なる第１切屑排出溝４Ａの副溝１２のねじれ角が、第２切刃５Ｂのねじれ角βと同一とされて前記逃げ面７の幅が軸線Ｏ方向において一定とされている。

すなわち、第１切屑排出溝４Ａは、ねじれ角αでねじれる主溝１１とねじれ角β（α＜β）でねじれる副溝１２とを備えており、第２切屑排出溝４Ｂは、ねじれ角βでねじれる主溝１１とねじれ角αでねじれる副溝１２とを備えているのである。

また、本実施形態においては、主溝１１の溝深さＤ、つまり、エンドミル本体１の軸線Ｏに直交する断面において、切刃半径と主溝１１の溝底部における径方向長さとの差が、軸線Ｏ方向において一定とされており、このエンドミルの心厚も軸線Ｏ方向で一定とされている。

以上のような構成とされたエンドミルは、エンドミル本体１の後端に形成されたシャンク部２が工作機械の主軸端に把持されて、軸線Ｏ回りに回転されるとともに軸線Ｏに交差する方向に向けて送られて、被削材に溝を形成したり、面加工、端面加工を施したりするものである。

本実施形態であるエンドミルによれば、第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する第１切屑排出溝４Ａ全体の溝幅Ｗがエンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次狭くなるにもかかわらず、この第１切屑排出溝４Ａの主溝１１は、軸線Ｏに直交する断面において、軸線Ｏを中心として主溝１１の溝深さＤの３０〜５０％の位置を通過する基準円Ｓと主溝１１との副溝１２側の交点Ｐから第１切刃５Ａまでの前記基準円Ｓ上における周方向長さＭが、軸線Ｏ方向において一定とされているので、エンドミル本体１の先端から後端まで切削性能が変化することがなくなる。また、第１切刃５Ａによって生成した切屑は、主溝１１に案内されてエンドミル進行方向後方側へと排出される。よって、第１切屑排出溝４Ａの溝幅Ｗが狭くなるエンドミル本体１後端側において切屑詰まりが発生することを防止して切削加工を良好に行うことができるとともに、切屑詰まりに起因する切刃５の欠損やエンドミル本体１の破損等のトラブルを未然に防止してエンドミルの寿命延長を図ることができる。

さらに、主溝１１の溝深さＤが軸線方向Ｏで一定とされているので、主溝１１の深さ方向においても切屑の流れが安定することになり、切屑をエンドミル本体１後端側へとさらに確実に排出することができる。
また、エンドミル本体１径方向内側に最も凹んだ主溝１１の溝深さＤを一定とすることにより、このエンドミルの心厚も軸線Ｏ方向で一定となり、エンドミルの剛性を確保して切削抵抗による撓み変形等を防止できる。

さらに、本実施形態においては、第１切屑排出溝４Ａがねじれ角αでねじれる主溝１１とねじれ角βでねじれる副溝１２とを備え、第２切屑排出溝４Ｂがねじれ角βでねじれる主溝１１とねじれ角αでねじれる副溝１２とを備えており、第１切刃５Ａ、第２切刃５Ｂの逃げ面７の幅が一定とされているので、これら第１切刃５Ａ、第２切刃５Ｂの軸線Ｏ方向で剛性が低下する部分がなく、第１切刃５Ａ、第２切刃５Ｂの欠損を防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、切屑排出溝及び切刃が４条形成された４枚刃のエンドミルとして説明したが、２枚刃、３枚刃のエンドミルであっても良いし、５以上の切刃を備えたエンドミルであっても良い。

また、エンドミル回転方向において、隣り合う切刃のねじれ角がすべて異なるものとして説明したが、例えば４つの切刃のうちのひとつのみのねじれ角が異なるエンドミルであってもよい。
さらに、ねじれ角α、βを４０°、４５°としたもので説明したが、ねじれ角α、βについて制限はなく、被削材や切削条件等を考慮して適宜設定することが好ましい。

また，第１切屑排出溝４Ａの主溝１１の前記基準円Ｓ上における周方向長さＭと、第２切屑排出溝４Ｂの主溝１１の前記基準円Ｓ上における周方向長さＭ´とが同一になるように設計したものとして説明したが、これに限定されることはなく、前記周方向長さＭと前期周方向長さＭ´とが異なっていてもよい。

本発明の実施形態であるエンドミルの側面図である。 図１におけるＡ−Ａ’断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ’断面図である。 図１におけるＣ−Ｃ’断面図である。

符号の説明

１ エンドミル本体
４Ａ、４Ｂ 切屑排出溝
５Ａ、５Ｂ 切刃
１１ 主溝
１２ 副溝

Claims (1)

1. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に複数の切屑排出溝が形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されたエンドミルにおいて、
   前記切刃のうちの少なくとも一の切刃は、エンドミル回転方向前方側に隣接する他の切刃とねじれ角が異なるように形成されており、
   前記一の切刃と前記他の切刃との間に位置する前記切屑排出溝は、前記一の切刃のエンドミル回転方向前方側に連なる主溝と、該主溝のエンドミル回転方向前方側に連なる副溝とを備えており、
   前記軸線に直交する断面において、前記軸線を中心として前記主溝の溝深さの３０〜５０％の位置を通過する基準円と前記主溝との前記副溝側の交点から前記一の切刃までの前記基準円上における周方向長さが、前記軸線方向において一定とされていることを特徴とするエンドミル。

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