JP5577771B2

JP5577771B2 - エンドミル

Info

Publication number: JP5577771B2
Application number: JP2010058024A
Authority: JP
Inventors: 貴行畔上; 優次高木; 光太郎坂口
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP2011189463A

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に、上記軸線側から外周側に延びる底刃が形成されたエンドミルに関するものである。

このような底刃を有するエンドミルとして、例えば特許文献１には、回転軌跡が略半球状をなす切刃を有する被覆超硬合金製ボールエンドミルにおいて、該ボールエンドミルの底刃とされるボール刃におけるチゼル角が１６５〜１８５度、チゼル幅が０．０１〜０．１ｍｍ、チゼル刃の長さが０．０５〜０．４ｍｍであるものが提案されている。この特許文献１においては、チゼル刃をより薄く短くすることによりむしれ現象の防止を図るとともに、底刃については可能な限り心上がりの位置に配すると記載されている。

特開２００１−３４１０２６号公報

ところが、このように底刃を可能な限り心上がりの位置に配して、すなわちエンドミルの回転軸線に直交する断面において底刃の位置におけるすくい面の接線が、該接線に平行な軸線を通る直線に対してエンドミル回転方向側に位置するように底刃を配すると、底刃の径方向すくい角は負角となって切れ味が鈍ってしまい、切削抵抗の増大を招くことになる。

その一方で、上記軸線に直交する断面において底刃の位置におけるすくい面の接線が、該接線に平行な軸線を通る直線に対してエンドミル回転方向後方側に位置するように、底刃をいわゆる心下がりに単に配置しただけでは、切れ味は向上するものの、エンドミル先端部の回転中心となる軸線の周辺領域では底刃が行き違って切刃が存在しなくなってしまい、切削を行うことが不可能となって被削材に削り残しが生じることになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、底刃を心下がりに配置することで切れ味の向上を図りつつも、先端部の軸線周辺領域に切刃が形成されなくなるのを避けて、被削材に削り残しが生じたりするのを防ぐことが可能なエンドミルを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に、この先端部における上記軸線側から外周側に延びる少なくとも一対の底刃が形成されたエンドミルであって、このうち一対の底刃は、上記軸線の周辺領域よりも外周側の領域では、上記軸線に直交する断面において上記底刃のすくい面が該底刃から内周側に向かうに従い該底刃と上記軸線とを結ぶ直線に対してエンドミル回転方向の後方側に向かうようにされて、正の径方向すくい角を有しているとともに、上記軸線の周辺領域では、上記軸線方向先端視において上記一対の底刃が上記軸線を越えて行き違うことなく曲折してエンドミル回転方向側に切れ上がるようにされて、該一対の底刃の互いの先端逃げ面が該軸線側に向けて延びて交差することによりチゼル部を介して連結させられていることを特徴とする。

このように構成されたエンドミルにおいては、エンドミル本体先端部の軸線周辺領域よりも外周側の領域では底刃の径方向すくい角が正角であるため、鋭い切れ味を確保することができて、切削抵抗の低減を図ることができる。そして、その一方で、このエンドミル本体先端部の回転中心となる軸線の周辺領域では、上記一対の底刃の先端逃げ面同士が軸線側に延びて交差することによりチゼル部が形成され、このチゼル部を介して底刃が連結されているので、この軸線周辺領域で切刃が形成されなくなることがなくなり、被削材に削り残しが生じるのを防ぐことができる。

ここで、このように底刃の先端逃げ面同士が交差した軸線周辺領域のチゼル部においては、その軸方向すくい角が負角側に大きく設定されることになるが、この軸線周辺領域では軸線回りの回転速度が該軸線に近づくに従い０に近くなり、切刃で被削材を削り取ると言うよりは、被削材を押し潰すように変形させるような形態となるため、むしろ軸方向すくい角が負角とされてチゼル部の強度が確保されることにより、このような形態であってもエンドミル本体先端部に破損や変形が生じたりするのを避けることができて、円滑な加工を促すことができる。

なお、エンドミル本体先端部においてチゼル部が形成される上記軸線の周辺領域は、該軸線方向先端視において該軸線を中心とした上記底刃の外径に対して３％〜８％の直径の円内の領域であるのが望ましい。すなわち、軸線の周辺領域が上記範囲よりも小さくて、これに伴いチゼル部が形成される範囲も小さくなると、チゼル部の強度が低下して切削中に欠損が生じ、中心部の軸線周辺領域において切刃が存在しなくなってしまうおそれがある一方、逆に軸線周辺領域が上記範囲よりも大きくなると、上述のように軸方向すくい角が負角側に大きく設定されるチゼル部の範囲も大きくなり、切削抵抗の増大を招くおそれがある。

なお、本発明は、底刃の外周部に、外周側に向かうに従い凸曲線状をなして上記軸線方向後端側に向かうように湾曲するコーナ刃が形成されたラジアスエンドミルや、底刃がその外周部においてエンドミル本体外周部に形成された外周刃と略直交するように形成されたスクエアエンドミルに適用することも可能であるが、上記特許文献１に記載されたボールエンドミルのように、上記底刃が上記エンドミル本体の先端部における上記軸線の周辺領域から外周側に向かうに従い１／４円弧状等の凸曲線状をなして全体的に軸線方向後端側に向かうように湾曲していて、エンドミル本体先端の上記軸線周辺領域におけるチゼル部も切削に関与することが多い場合に適用して特に効果的である。

以上説明したように、本発明によれば、エンドミル本体先端部の軸線周辺領域においては、底刃の先端逃げ面を交差させたチゼル部によって十分な切刃強度を確保しつつも、被削材に削り残しが生じるのを防ぐことができる一方、この軸線周辺領域よりも外周側の領域においては、底刃の径方向すくい角を正角とすることにより切れ味の向上を図って切削抵抗の低減を促すことが可能となる。

本発明をボールエンドミルに適用した場合の第１の実施形態を示す側面図である。図１に示す実施形態の軸線方向先端視の拡大正面図である。本発明をラジアスエンドミルに適用した場合の第２の実施形態を示す側面図である。図３に示す実施形態の軸線方向先端視の拡大正面図である。

図１および図２は、本発明をボールエンドミルに適用した場合の第１の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１は超硬合金等の硬質材料により外形が軸線Ｏを中心とした概略円柱状に形成され、その後端側部分（図１において右側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端側部分（図１において左側部分）は切刃部３とされており、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、該軸線Ｏに交差する方向に被削材に対して相対的に送りを与えられることにより、切刃部３によって被削材を切削してゆく。

ここで、切刃部３には、その先端部から軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い上記エンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる切屑排出溝４が、周方向に間隔（本実施形態では等間隔）をあけて複数条（本実施形態では４条）形成されており、切刃部３の外周部においてこれらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の外周縁には、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とした単一の円筒面状をなすように外周刃５が形成されている。従って、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く上記壁面は、この外周刃５のすくい面とされる。なお、切刃部３後端側の、切屑排出溝４が外周側に切れ上がる部分からシャンク部２の先端にかけての部分は、その外径が、シャンク部２の外径や外周刃５の回転軌跡がなす円筒の外径（以下、切刃外径Ｄと称する。）よりも僅かに小さくされていて、首部６とされている。

一方、切刃部３の先端部においては、上記切屑排出溝４の先端部をさらに内周側に向けて切り欠くようにしてギャッシュ７が形成されており、このギャッシュ７のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の外周縁に、エンドミル本体１先端部の軸線Ｏ側、すなわちエンドミル本体１先端部における回転中心側から外周側に延びて、上記外周刃５にそれぞれ連なる底刃８が形成されている。従って、ギャッシュ７のエンドミル回転方向Ｔを向く上記壁面は、この底刃８のすくい面とされる。

ただし、ボールエンドミルとされた本実施形態のエンドミルでは、これらの底刃８の軸線Ｏ回りの回転軌跡は、軸線Ｏ上に中心を有して外周刃５の回転軌跡がなす円筒に滑らかに連なる、切刃外径Ｄと等しい直径の単一の半凸球面状をなし、従って各底刃８はギャッシュ７の上記壁面に対向する方向から見て略１／４円弧の凸曲線状を呈することになる。また、これら底刃８は、軸線Ｏ方向先端視においても図２に示すようにエンドミル回転方向Ｔ側に凸となる凸曲線を描きつつ、エンドミル本体１先端部における回転中心側から外周側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔ後方側に向かうように延びている。

そして、これらの底刃８は、エンドミル本体１先端部における軸線Ｏの周辺領域Ａよりも外周側、つまり上記回転中心近傍の領域よりも外周側の領域において心下がりとなるように形成されており、すなわちこの軸線Ｏ周辺領域Ａから外周側の領域では、軸線Ｏに直交する断面において底刃８の位置における上記すくい面（ギャッシュ７のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面）の接線が、この接線に平行で軸線Ｏに交差する直線よりもエンドミル回転方向Ｔの後方側に位置するようにされていて、つまり同断面において上記すくい面が底刃８から内周側に向かうに従い該底刃８と軸線Ｏとを結ぶ直線に対してエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうようにされ、底刃８の径方向すくい角が正角となるようにされている。あるいは、軸線Ｏ方向先端視において該軸線Ｏから先端逃げ面９へのギャッシュ７Ａの進入位置（上記軸線Ｏの周辺領域Ａとその外周側の領域との境界の位置）までの距離を、エンドミル回転方向Ｔ側を正、エンドミル回転方向Ｔ後方側を負として、その２倍をギャッシュ心厚と称したとき、このギャッシュ心厚が負とされて、このギャッシュ７Ａの進入位置よりも外周側の領域で底刃８の径方向すくい角が正とされている。

ここで、４条の切屑排出溝４のそれぞれ先端部に形成されたギャッシュ７は、周回り方向に１つおきの一対のギャッシュ７Ａが他の一対のギャッシュ７Ｂよりも軸線Ｏ近傍にまで延びるように形成されている。ただし、これら一対のギャッシュ７Ａ同士が交わることはなく、切刃部３の先端部における軸線Ｏの周辺領域Ａには、これら一対のギャッシュ７Ａの外周縁に形成された一対の底刃８Ａの先端逃げ面９が軸線Ｏ側に延びて交差するようにして、チゼル部１０が形成されている。

このチゼル部１０は、より詳しくは、軸線Ｏ方向先端視において上記一対の底刃８Ａが心下がりの状態のまま上記外周側の領域Ｂから内周側に向けて互いに接近するように軸線Ｏの近傍にまで延びて、ただし、軸線Ｏを越えて行き違うことなく、その手前で本実施形態では鈍角をなして曲折してエンドミル回転方向Ｔ側に切れ上がるようにされている。従って、軸線Ｏには、こうして切れ上がった一対の底刃８Ａの先端逃げ面９が交差することになり、なおかつこれらの先端逃げ面９同士の交差稜線が軸線Ｏに交差してチゼル刃１１を形成することになる。

一方、これら一対のギャッシュ７Ａのそれぞれと、そのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する他の一対のギャッシュ７Ｂのそれぞれとは互いに交わるように形成され、これによりこれら他の一対のギャッシュ７Ｂの外周縁に形成された他の一対の底刃８Ｂは、上記一対の底刃８Ａよりも外周側の位置から、正角の径方向すくい角をもって外周側に延びるように形成される。ここで、上記チゼル部１０が形成されるエンドミル本体１先端部の軸線Ｏの周辺領域Ａは、本実施形態では軸線Ｏ方向先端視において上記切刃外径Ｄに対して３％〜８％の直径の円内の領域とされている。

このように構成された本実施形態のエンドミル（ボールエンドミル）では、エンドミル本体１先端部における軸線Ｏ周辺領域Ａよりも外周側の領域において、底刃８が心下がりとされてその径方向すくい角が正角に設定されているので、底刃８による切れ味の向上を図ることができる。このため、切削加工時の切削抵抗を低減することができるとともに仕上げ面精度の向上を図ることができる。

その一方で、単に底刃８を心下がりにしただけでは、エンドミル本体１先端部の軸線Ｏの周辺領域Ａで底刃８の内周端が互いに行き違って、この軸線Ｏ周辺領域Ａに底刃８が存在しない部分が生じてしまうが、これに対して上記構成のエンドミルでは、軸線Ｏの周辺領域Ａにおいて一対の底刃８Ａの先端逃げ面９が軸線Ｏ側に向けて延びて交差することによりチゼル部１０を介して連結させられ、このチゼル部１０において先端逃げ面９同士が交差してなす交差稜線を上記チゼル刃１１として作用させて切削を行うことが可能となる。

従って、上記構成のエンドミルによれば、このように軸線Ｏ周辺領域Ａに底刃８が存在しない部分が生じることによって被削材に削り残しが発生するのを防ぐことができ、仕上げ面精度の一層の向上を図ることができる。しかも、上記チゼル刃１１は軸線Ｏの周辺領域Ａにあって切削時の回転速度が０に近く、このため被削材を削り取ると言うよりは押し潰すような切削形態となるのに対し、このチゼル刃１１自体は一対の底刃８Ａの先端逃げ面９同士が交差した交差稜線であることから、その軸方向すくい角は負角側に大きく設定されることになって高い強度を確保することができるので、上述のような切削形態となるにも関わらず、チゼル部１０に欠損や変形等が生じるのを防いで円滑かつ安定した切削を促すことができる。

ところで、このチゼル部１０が形成されるエンドミル本体１先端部の軸線Ｏ周辺領域Ａの範囲は、これが小さすぎると、チゼル部１０の強度が低下して切削中に欠損を生じ、エンドミル本体１先端部の軸線Ｏの周辺領域Ａに切刃が存在しなくなってしまうおそれがある。その一方で、逆に軸線Ｏ周辺領域Ａが大きすぎると、軸方向すくい角が負角となるチゼル部１０の大きくなって切削抵抗の低減を図ることができなくなるおそれが生じるので、このチゼル部１０が形成される軸線Ｏの周辺領域Ａは、軸線Ｏ方向先端視において軸線Ｏを中心とした底刃８の外径すなわち上記切刃外径Ｄに対して３％〜８％の直径の円内の領域とされるのが望ましい。

なお、この第１の実施形態では、本発明を、底刃８が略１／４円弧等の凸曲線状をなすボールエンドミルに適用した場合について説明しており、このようなボールエンドミルでは、上記チゼル刃１１が切削に関与することが多いため、本発明を適用して特に有効である。

ただし、このようなボールエンドミル以外にも、本発明は、底刃８が軸線Ｏに垂直な平面に沿うように延びて外周刃５と略直交するようにされたスクエアエンドミルや、このような底刃８と外周刃５とが交差するコーナ部に凸曲線状のコーナ刃が形成されたラジアスエンドミルに本発明を適用することも可能である。図３および図４は、このように本発明をラジアスエンドミルに適用した場合の第２の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と共通する要素のは同一の符号を配して説明を省略する。

すなわち、この第２の実施形態のラジアスエンドミルでは、切刃部３におけるエンドミル本体１先端部に形成される底刃８が、図３に示すように軸線Ｏ側から外周側に向けて該軸線Ｏに垂直な平面に沿って延びる、または外周側に向かうに従い該平面に対して僅かに先端側に向かうように傾斜して延びる、略直線状をなす中底刃８ａと、底刃８外周部においてこの中底刃８ａに接して外周側に向かうに従い軸線Ｏ方向後端側に向かうように湾曲して外周刃５に連なる、エンドミル回転方向Ｔ側から見て略１／４円弧等の凸曲線状のコーナ刃８ｂとから構成されている。

さらに、この底刃８は、軸線Ｏ方向先端視においては図４に示すように、上記中底刃８ａが、軸線Ｏの周辺領域Ａよりも外周側で正の径方向すくい角を与えられるように心下がりに配置されているとともに、上記コーナ刃８ｂは外周側に向かうに従いやはり凸曲線を描いてエンドミル回転方向Ｔ後方側に向かうように延び、ただしコーナ刃８ｂのすくい面は、軸線Ｏに直交する断面において該コーナ刃８ｂの位置における接線が、この接線に平行で軸線Ｏに交差する直線よりもエンドミル回転方向Ｔの後方側に位置するようにされ、すなわち同断面において上記すくい面がコーナ刃８ｂから内周側に向かうに従い該コーナ刃８ｂと軸線Ｏとを結ぶ直線に対してエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうようにされて、その径方向すくい角が正角となるようにされている。

そして、本実施形態でも、４条の底刃８は、一対の底刃８Ａが他の一対の底刃８Ｂよりも軸線Ｏ近傍まで延びるようにされていて、これら一対の底刃８の先端逃げ面９同士が交差することにより、軸線Ｏの周辺領域Ａにはチゼル刃１１を有するチゼル部１０が形成されている。ただし、本実施形態では、一対の底刃８Ａはその内周端から軸線Ｏ側に向けて、該軸線Ｏ方向先端視において図４に示すように凹曲線を描くようにしてエンドミル回転方向Ｔ側に切れ上がっている。

このよう構成された第２の実施形態のラジアスエンドミルにおいても、第１の実施形態と同様に底刃８がエンドミル本体１先端部の軸線Ｏの周辺領域Ａよりも外周側の領域において正の径方向すくい角を与えられるように心下がりに配置されているため、切れ味の向上を図って切削抵抗を低減することができる。また、エンドミル本体１先端部の軸線Ｏ周辺領域Ａにはチゼル部１０が形成されて一対の底刃８Ａを連結しているので、例えばエンドミル本体１を軸線Ｏに対して斜め先端側に送り出しつつ切削を行うような場合でも、この軸線Ｏ周辺領域Ａにおける強度を確保して欠損等の発生を防止することが可能となる。

なお、これら第１、第２の実施形態では切屑排出溝４が周方向に等間隔に形成されていて、これに伴い底刃８および外周刃５も周方向に等間隔となるように配置されているが、例えば一対の底刃８Ａと他の一対の側刃８Ｂはそれぞれ軸線Ｏに関して１８０°回転対称としながら、底刃８Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する底刃８Ｂとの間隔と、同側刃８Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する底刃８Ｂとの間隔とを異なる間隔とするなどして、これら底刃８やこれに連なる外周刃５を周方向に不等間隔となるように配置してもよい。また、他の底刃８Ｂは二対以上あってもよい。

１エンドミル本体
３切刃部
４切屑排出溝
５外周刃
８底刃
８Ａ一対の底刃
８Ｂ他の一対の底刃
９先端逃げ面
１０チゼル部
１１チゼル刃
Ｏエンドミル本体１の軸線
Ｔエンドミル回転方向
Ａエンドミル本体１先端部における軸線Ｏの周辺領域

Claims

軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、この先端部における上記軸線側から外周側に延びる少なくとも一対の底刃が形成されたエンドミルであって、このうち一対の底刃は、上記軸線の周辺領域よりも外周側の領域では、上記軸線に直交する断面において上記底刃のすくい面が該底刃から内周側に向かうに従い該底刃と上記軸線とを結ぶ直線に対してエンドミル回転方向の後方側に向かうようにされて、正の径方向すくい角を有しているとともに、上記軸線の周辺領域では、上記軸線方向先端視において上記一対の底刃が上記軸線を越えて行き違うことなく曲折してエンドミル回転方向側に切れ上がるようにされて、該一対の底刃の互いの先端逃げ面が該軸線側に向けて延びて交差することによりチゼル部を介して連結させられていることを特徴とするエンドミル。
上記軸線の周辺領域は、該軸線方向先端視において該軸線を中心とした上記底刃の外径に対して３％〜８％の直径の円内の領域であることを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。
上記底刃が上記エンドミル本体の先端部における上記軸線の周辺領域から外周側に向かうに従い凸曲線状をなして上記軸線方向後端側に向かうように湾曲し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。