JP5266821B2 - エンドミル - Google Patents

Description

本発明は、エンドミル本体の先端部外周に螺旋状に捩れる外周刃が、またエンドミル本体の先端には内周側から外周側に延びて上記外周刃の先端に連なる底刃がそれぞれ形成されたエンドミルに関するものである。

このようなエンドミルとしては、例えば特許文献１に、軸方向すくい角が外周刃の捩れ角よりも負角側に大きくなる面取部が底刃に沿って形成されるとともに、この底刃の外周側では、該底刃の径方向すくい角が外周刃の径方向すくい角と略等しくなるように、この面取部がエンドミル回転方向後方側に曲折させられたエンドミルが開示されている。このようなエンドミルでは、特に外周刃の捩れ角が概ね４０°以上の強捩れであっても、底刃の内外周での強度を確保して欠損等の発生を防止することができる。
特開２００５−２７１１６７号公報

ところで、このようなエンドミルでは、底刃がその全長に亙って被削材に切り込まれることによって切削抵抗の増大を招いたりするのを防ぐため、その外周端から内周側に向かうに従い僅かにエンドミル本体の軸線方向後端側に向かうように底刃を傾斜させて中低角（すかし角）を確保することがあり、この場合には底刃のエンドミル回転方向後方側に連なる先端逃げ面にも、同じく内周側に向かうに従い軸線方向後端側に向かうように中低角が与えられる。

しかしながら、この先端逃げ面は、底刃からエンドミル回転方向後方側に向けても軸線方向後端側に向かうように逃げ角が与えられているので、上記面取部のうち外周側に曲折させられた曲折部では、上記先端逃げ面の中低角、逃げ角、および曲折部の面取部に対する曲折角度の関係によっては、中低角を与えても底刃が外周側の曲折部において外周端よりも内周側がエンドミル本体の軸線方向先端側に突出してしまう事態が生じるおそれがある。

例えば、図７および図８に示すように、底刃１の面取部２に形成された底刃内周部１Ａの径方向すくい角を０°、面取部２外周の曲折部３に形成された底刃外周部１Ｂの底刃内周部１Ａに対するエンドミル本体４の軸線Ｌ方向から見た底面視の曲折角度γとして、底刃１の外周端Ｏからこの底面視に底刃内周部１Ａに平行に距離Ｘだけ内周側にある曲折部３のエンドミル回転方向Ｔ後方側の逃げ面４上における点Ａは、中低角βとした場合に外周端Ｏに対してｄ１＝−Ｘ・ｔａｎβだけ軸線Ｌ方向後端側に位置する。一方、この点Ａから同底面視において底刃内周部１Ａに垂直な方向にある底刃外周部１Ｂ上の点Ｂは、底刃１の逃げ角θとすると点Ａに対してｄ２＝Ｘ・ｔａｎγ・ｔａｎθだけ軸線Ｌ方向先端側に位置することになる。

従って、底刃１の外周端Ｏからみた底刃外周部１Ｂ上の点Ｂの軸線Ｌ方向の位置は、ｄ＝ｄ１＋ｄ２＝Ｘ・（−ｔａｎβ＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）で与えられることになり、例えば曲折角度γ＝２０°、逃げ角θ＝６°、中低角β＝２°とした場合、式（−ｔａｎβ＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）＝０．００３３となる。すなわち、底刃外周部１Ｂは外周端Ｏから内周側に向かうに従い軸線Ｌ方向には先端側に突出することになって、底刃１上ではこの底刃外周部１Ｂと底刃内周部１Ａとの交点が最も軸線Ｌ方向先端側に突出することになり、この突出した交点部分により被削材の底刃による加工面にスジ状の傷が形成されて加工面精度を損なうおそれがある。

しかるに、このような事態を避けるには、曲折角度γを小さくするか、逃げ角θや中低角βを大きくすればよいのであるが、曲折角度γを小さくし過ぎると底刃１の外周端Ｏ近傍での強度を確保することができなくなる。その一方で、逃げ角θや中低角βを大きくしようとしても、例えば底刃１の刃数が４刃以上の多刃のエンドミルでは、先端逃げ面４を形成するための研削工具等が隣接する底刃１に、特に先端逃げ面４の内周側で干渉してしまうため容易ではない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように底刃に沿って形成した面取部の外周側に曲折部が形成されたエンドミルにおいて、底刃がその外周端から内周側に向かう途中で軸線方向先端側に突出することがなく、加工面精度の劣化を防ぐことが可能なエンドミルを、底刃の強度を確保したまま比較的容易に提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、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、上記軸線方向後端側に向かうに従い該軸線回りにエンドミル回転方向後方側に捩れる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に外周刃が、先端側辺稜部には底刃が形成されたエンドミルにおいて、上記壁面の先端側には、上記外周刃の捩れ角よりも軸方向すくい角が負角側に大きくなる面取部が形成されるとともに、この面取部の外周端部には、外周側に向かうに従いエンドミル回転方向後方側に向けて曲折させられた曲折部が形成されていて、上記底刃はこれら面取部と曲折部の先端に形成される一方、該底刃のエンドミル回転方向後方側に連なる先端逃げ面には、内周側に向かうに従い上記軸線方向後端側に向かうように中低角が与えられていて、この中低角が、上記曲折部に交差する上記先端逃げ面の外周側で、上記面取部に交差する該先端逃げ面の内周側よりも大きくされているとともに、上記先端逃げ面の外周側における中低角α、上記軸線方向先端側から見た上記エンドミル本体の底面視における上記曲折部の上記面取部に対する曲折角度γ、上記底刃の逃げ角θとしたときに、（−ｔａｎα＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）≦０とされていることを特徴とする。

従って、このようなエンドミルにおいては、底刃に沿って面取部と、その外周側にエンドミル回転方向後方側に曲折する曲折部とが形成されていても、この曲折部に交差する先端逃げ面の外周側では、面取部に交差する先端逃げ面の内周側よりも中低角が大きくされているので、上述のように曲折部の面取部に対する曲折角度γ＝２０°、底刃の逃げ角θ＝６°、面取部における中低角β＝２°のままでも、曲折部における中低角αを例えばα＝約２．２°以上とすることにより、式（−ｔａｎα＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）を負または０とすることができる。

このため、上記構成のエンドミルによれば、曲折部に形成される底刃が、その外周端から内周側に向かうに従って先端側に突出するように延びてしまうのを避けることができ、こうして底刃の突端が外周端よりも内周側に位置することによって被削材の加工面にスジ状の傷が残されたりするのを防ぐことができる。その一方で、面取部の外周側に形成される曲折部には面取部に対して必要な曲折角度γを与えることができるので、底刃の外周端近傍での強度を確保することができ、また中低角を大きくするのは先端逃げ面外周側の上記曲折部に交差する部分だけでよいので、この先端逃げ面を形成する際に、特にその内周側で隣接する底刃に研削工具等が干渉するのも避けることができる。

ここで、上述のようなスジ状の傷が残されるのを確実に防ぐには、式（−ｔａｎα＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）が負となるようにして、上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡を該軸線を含む平面に投影したときに、該底刃がその外周端から内周側に向かうに従い漸次上記軸線方向後端側に向かうようにするのが望ましい。また、上述のような研削工具等の底刃への干渉は多刃のエンドミルほど顕著になることから、本発明は、上記エンドミル本体の先端部に４刃以上の上記底刃が形成されている場合に、より効果的である。

以上説明したように、本発明によれば、底刃の外周側に曲折部を形成することにより、その外周端近傍における耐欠損性を確保することができるとともに、先端逃げ面を形成する際の内周側での研削工具等の干渉を防ぎつつ、この底刃が外周端よりも内周側でエンドミル本体の軸線方向に突出するのを防止して、スジ状の傷等のない良好な加工面を形成することが可能となる。

図１ないし図６は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、エンドミル本体１１は、超硬合金等の硬質材料により形成されて軸線Ｌを中心とした概略円柱状をなし、その後端側（図１において右側）が当該エンドミル本体１１を工作機械の主軸に装着するためのシャンク部１２とされるとともに、先端側（図１において左側）には切刃部１３が形成され、上記工作機械によって軸線Ｌ回りに図２に符号Ｔで示すエンドミル回転方向に回転されつつ送り出されることにより、この切刃部１３によってワークに切削加工を施してゆく。

この切刃部１３の外周には、その先端から後端側に向けて軸線Ｌ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる複数条（本実施形態では６条）の切屑排出溝１４が、周方向に等間隔に、軸線Ｌに関して所定角度（本実施形態では６０°）ずつ回転対称に形成されている。そして、これらの切屑排出溝１４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面と、そのエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる切刃部１３の外周逃げ面との交差稜線部、すなわち上記壁面の外周側辺稜部には、切屑排出溝１４と同じく後端側に向かうに従い軸線Ｌ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる外周刃１５が形成されており、その捩れ角δは３７°〜６０°の強捩れとされている。また、切屑排出溝１４の上記壁面はこの外周刃１５のすくい面１６とされ、その径方向すくい角は負角に設定されている。

一方、この切刃部１３の先端部すなわちエンドミル本体１１の最先端部においては、各切屑排出溝１４の先端側開口部が内周側に削り広げられるようにしてギャッシュ１７が形成されており、こうして広げられた切屑排出溝１４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く上記壁面の先端側すなわちすくい面１６の先端側には、エンドミル本体１１の内周側から外周側に延びて上記外周刃１５の先端に連なる底刃１８が形成されている。従って、本実施形態ではエンドミル本体１１の先端部に、４刃以上の６刃の底刃１８が形成されることになる。

さらに、この底刃１８には、図４に示すように上記すくい面１６と切刃部１３先端の先端逃げ面１９とをそのまま延長して交差させた場合の交差稜線部を、例えば軸線Ｌに平行な平面によって削り落とすようにして面取部２０が形成されている。従って、この面取部２０はすくい面１６に対して鈍角に交差して、その軸方向すくい角は外周刃１５の捩れ角δよりも負角側に大きく設定されることとなり（本実施形態では０°）、底刃１８はこの面取部２０と先端逃げ面１９との交差稜線部に形成されることとなる。

また、この面取部２０は、本実施形態では図２に示すように、エンドミル本体１１内周側では軸線Ｌから外周側に延びるようにされていて、これにより底刃１８のうちこの内周側の底刃内周部１８Ａの径方向すくい角は０°とされている。一方、この面取部２０のエンドミル本体１１外周側の部分は、外周側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうように、軸線Ｌ方向先端側から見た底面視に曲折角度γで曲折されられていて、曲折部２１とされている。

従って、これに伴い底刃１８のうちこの外周側の曲折部２１の形成される底刃外周部１８Ｂもエンドミル本体１１外周側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうように曲折角度γで曲折させられて、底刃内周部１８Ａの径方向すくい角が０°であることにより、この底刃外周部１８Ｂにおける径方向すくい角は上記曲折角度γと等しい負角となるようにされる。さらに、こうして負角とされた底刃外周部１８Ｂの径方向すくい角は、同じく負角とされた上記外周刃１５の径方向すくい角δと略等しくされており、より具体的には径方向すくい角δと曲折角度γとの差γ−δの絶対値が３°以内となるようにされている。

ここで、本実施形態では、上記曲折部２１は、エンドミル本体１１外周側において上記軸線Ｏに平行な平面とされたまま、内周側の面取部２０に対して上記曲折角度γをもって折れ曲がるように形成されており、従って底刃１８もその底刃内周部１８Ａから底刃外周部１８Ｂにかけて、直線同士が角度をもって交差する折れ線状に曲折させられることとなる。ただし、こうして折り曲げられた底刃外周部１８Ｂの長さは、底刃内周部１８Ａよりも十分短くされている。

さらに、本実施形態では、上記先端逃げ面１９に、内周側に向かうに従い軸線Ｌ方向後端側に向かうように該軸線Ｌに垂直な平面Ｐに対して中低角が与えられている。そして、この中低角は、図５に示すように底刃内周部１８Ａにおいて上記面取部２０に交差する先端逃げ面１９の内周部１９Ａの中低角βよりも、底刃外周部１８Ｂにおいて上記曲折部２１に交差する先端逃げ面１９の外周部１９Ｂの中低角αが大きくなるように設定されている。

従って、この先端逃げ面１９は、図５に示すように外周部１９Ｂにおいて上記平面Ｐに対して急勾配の中低角αでエンドミル本体１の内周側に向かうに従い軸線Ｌ方向後端側に凹み、次いで内周部１９Ａで凹曲折するようにして緩やかな中低角βでやはり内周側に向かうに従い軸線Ｌ方向後端側に凹むように形成される。勿論、この先端逃げ面１９には底刃１８に対して所定の逃げ角θが与えられていて、本実施形態では底刃内外周部１８Ａ，１８Ｂからエンドミル回転方向Ｔ後方側に向かうに従い先端逃げ面１９の内外周部１９Ａ，１９Ｂが等しい逃げ角θで軸線Ｌ方向後端側に向かうようにされている。

このように構成されたエンドミルにおいては、まず底刃１８に沿って軸方向すくい角が外周刃１５の捩れ角δよりも負角側に大きくなる面取部２０が形成されていて、底刃１８自体はこの面取部２０と先端逃げ面１９との交差稜線に形成されるため、外周刃１５の捩れ角δが上述のように正角側に大きい強捩れのエンドミルであっても、底刃１８には大きな刃先角を与えて十分な強度を確保することができ、この刃先角の不足による底刃８の欠損等を防止することができる。

さらに、この面取部２０には、その外周側に、こうして負角側に大きな軸方向すくい角のまま（本実施形態では０°）エンドミル回転方向Ｔの後方側に曲折させられた曲折部２１が形成されており、これに伴い底刃１８もその底刃外周部１８Ｂが底刃内周部１８Ａに対してエンドミル回転方向Ｔ後方側に曲折角度γで曲折させられて、外周刃１５の先端に交差させられている。従って、この底刃外周部１８Ｂの強度を確保したまま、外周刃１５の先端部における刃先角も大きくして強度を確保することができ、切刃の欠損等を防いで長期に亙って安定した切削が可能な工具寿命の長いエンドミルを提供することが可能となる。

そして、さらに上記構成のエンドミルでは、こうして曲折部２１により曲折角度γでエンドミル回転方向Ｔ後方側に曲折させられた底刃外周部１８Ｂに連なる先端逃げ面１９の外周部１９Ｂにおいて、その中低角αが、上記面取部２０の底刃内周部１８Ａを介して交差する先端逃げ面１９の内周部１９Ａに与えられる中低角βよりも大きくされているので、特にこの底刃外周部１８Ｂにおいてその外周端よりも内周側が軸線Ｌ方向先端側に突出してしまうように底刃１８が形成されるのを避けることができる。

すなわち、こうして先端逃げ面１９の外周部１９Ｂが中低角αで傾斜させられていると、軸線Ｌ方向先端側から見た底面視において底刃内周部１８Ａに平行に底刃１８の外周端Ｏから距離Ｘだけ内周側の底刃外周部１８Ｂ上にある点は、この外周端Ｏから軸線Ｌ方向後端側にｄ＝Ｘ・（−ｔａｎα＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）だけ後退した位置にあり、α＞βであることから、先端逃げ面１９全体を中低角βで傾斜させたとすると、この中低角βと曲折角度γおよび逃げ角θとの関係から（−ｔａｎβ＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）＞０となって、底刃外周部が外周端Ｏから内周側に向かうに従い軸線Ｌ方向先端側に突出するような場合でも、底刃外周部１８Ｂでは（−ｔａｎα＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）≦０として外周端Ｏよりも内周側で底刃外周部１８Ｂが先端側に突出しないようにできるのである。

従って、上記構成のエンドミルによれば、このように底刃１８の外周端Ｏよりも内周側で底刃外周部１８Ｂが先端側に突出することによってその突端により被削材の加工面にスジ状の傷が付けられたりするのを防ぐことができ、滑らかで高品位の良好な加工面を得ることができる。

しかも、このような大きな中低角αに形成されるのは、先端逃げ面１９のうち上記曲折部２１に交差する外周部１９Ｂだけであって、内周部１９Ａは小さな中低角βのままでよいので、この先端逃げ面１９を形成する際の研削工具等が特に内周側の軸線Ｌ近傍において隣接する他の底刃１８に干渉したりするのを避けることができ、比較的容易に先端逃げ面１９を所定の中低角α，βで傾斜するように形成することができる。これは、特に本実施形態のように底刃１８が６刃であるなど、４刃以上の底刃（切刃）１８を有するいわゆる多刃のエンドミルにおいて効果的である。

また、特に（−ｔａｎα＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）＜０として、底刃１８全体の軸線Ｌ回りの回転軌跡を該軸線Ｌを含む平面に投影したときに、底刃１８がその外周端Ｏから底刃外周部１９Ｂおよび底刃内周部１８Ａに亙って全体的に内周側に向かうに従い漸次軸線Ｌ方向後端側に向かうように形成すれば、上述のようなスジ状の傷が発生するのを一層確実に防止して、より優れた加工面を得ることができる。

なお、この場合において、底刃１８の回転軌跡を軸線Ｌを含む平面に投影したときの底刃内外周部１８Ａ，１８Ｂの中低角は、底刃内周部１８Ａに対して底刃外周部１８Ｂが大きくても、逆に小さくてもよいが、底刃外周部１８Ｂの中低角が小さすぎると十分なすかし量を確保することができなくなるおそれがある一方、逆に底刃外周部１８Ｂの中低角が大きすぎると、底刃１８の外周端Ｏにおける先端逃げ面１９の外周部１９Ｂと外周刃１５の外周逃げ面との交差角が小さくなって強度が損なわれるおそれがある。従って、この底刃１８の回転軌跡を軸線Ｌを含む平面に投影したときの底刃内外周部１８Ａ，１８Ｂの中低角は互いに等しくなるように、すなわちこの回転軌跡の投影図上では図６に示すように底刃内外周部１８Ａ，１８Ｂが一直線状に延びるように形成されるのが望ましい。

また、本実施形態では底刃１８が、エンドミル本体１１先端内周側において軸線Ｌから外周側に延びるようにされて、その径方向すくい角は上述のように０°とされているが、例えば軸線Ｌ周辺にセンタ穴が形成されていたりする場合には、底刃１８は軸線Ｌから離れたこのセンタ穴周辺から外周側に延びるようにされていてもよく、またこの内周側でも底刃１８の径方向すくい角が負角となるようにされていてもよい。

さらに、本実施形態では曲折部２１が外周側で面取部２０と角度をもって曲折していて、これに伴い底刃１８もその底はない外周部１８Ａ，１８Ｂが折れ線状に曲折させられているが、この底刃１８の曲折部が円弧等の曲線状となるように、面取部２０と曲折部２１とを滑らかな曲面で曲折させたりしてもよい。さらにまた、先端逃げ面１９の内外周部１９Ａ，１９Ｂも凹曲面により滑らかに連続させられていてもよく、また例えば外周部１９Ｂ自体を全体的に凹曲面状に形成してもよい。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す実施形態を軸線Ｌ方向先端側から見た拡大底面図である。 図１に示す実施形態の先端部の部分拡大側面図である。 図１に示す実施形態の面取部２０を示す底刃１８（底刃内周部１８Ａ）に直交する断面図である。 図２におけるＹＹ断面図である。 図１に示す実施形態において、底刃１８の回転軌跡を軸線Ｌを含む平面に投影したときに底刃内外周部１８Ａ，１８Ｂの中低角βが互いに等しくなるようにしたときの投影図である。 従来のエンドミルの底面図である。 図８における底刃１の外周端Ｏ周辺の拡大図である。

符号の説明

１１ エンドミル本体
１４ 切屑排出溝
１５ 外周刃
１６ すくい面
１８ 底刃
１８Ａ 底刃内周部
１８Ｂ 底刃外周部
１９ 先端逃げ面
１９Ａ 先端逃げ面１９の内周部
１９Ｂ 先端逃げ面１９の外周部
２０ 面取部
２１ 曲折部
Ｌ エンドミル本体１１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
Ｏ 底刃１８の外周端
α 先端逃げ面１９の外周部１９Ｂの中低角（先端逃げ面１９の外周側における中低角）
β 先端逃げ面１９の内周部１９Ａの中低角
γ 底面視において底刃外周部１８Ｂが底刃内周部１８Ａに対してなす曲折角度（軸線Ｌ方向先端側から見たエンドミル本体１１の底面視における曲折部２１の面取部２０に対する曲折角度）
θ 底刃１８の逃げ角

Claims (3)

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、上記軸線方向後端側に向かうに従い該軸線回りにエンドミル回転方向後方側に捩れる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に外周刃が、先端側辺稜部には底刃が形成されたエンドミルにおいて、上記壁面の先端側には、上記外周刃の捩れ角よりも軸方向すくい角が負角側に大きくなる面取部が形成されるとともに、この面取部の外周端部には、外周側に向かうに従いエンドミル回転方向後方側に向けて曲折させられた曲折部が形成されていて、上記底刃はこれら面取部と曲折部の先端に形成される一方、該底刃のエンドミル回転方向後方側に連なる先端逃げ面には、内周側に向かうに従い上記軸線方向後端側に向かうように中低角が与えられていて、この中低角が、上記曲折部に交差する上記先端逃げ面の外周側で、上記面取部に交差する該先端逃げ面の内周側よりも大きくされているとともに、上記先端逃げ面の外周側における中低角α、上記軸線方向先端側から見た上記エンドミル本体の底面視における上記曲折部の上記面取部に対する曲折角度γ、上記底刃の逃げ角θとしたときに、（−ｔａｎα＋ｔａｎγ・ｔａｎθ）≦０とされていることを特徴とするエンドミル。
2. 上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡を該軸線を含む平面に投影したときに、該底刃がその外周端から内周側に向かうに従い漸次上記軸線方向後端側に向かうようにされていることを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。
3. 上記エンドミル本体の先端部には、４刃以上の上記底刃が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンドミル。

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