JP6192037B2 - エンドミル - Google Patents
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Description
この発明は、有効刃長部の後方にテーパ部を介して有効刃長部よりも大径のシャンク部を連ならせたエンドミルに関する。
切れ刃を有する有効刃長部よりもシャンク部が大径で、その有効刃長部とシャンク部の間をテーパ部で繋いだ首記のエンドミルは、前記有効刃長部とテーパ部の境界部に応力が集中し易い。
境界部に集中する応力が大きいと、エンドミルが折損することがある。高速度鋼に比べて脆性の高い超硬合金で形成されたエンドミルは得にその可能性が高い。そこで、下記特許文献１のように、有効刃長部とテーパ部との間に滑らかに連続して切れ上る曲面を形成して境界部の段差を無くし、これにより応力集中を回避する策が提案されている。
前掲の特許文献１に開示された構造によれば、境界部が曲面になっているので応力集中を緩和することができる。
しかしながら、有効刃長部とテーパ部の境界部に曲面の切れ上り面を形成すると、境界部の全体を削る必要があり、それに起因したエンドミルの剛性低下が避けられない。
剛性の低いエンドミルは加工精度の低下を招くことがある。そこで、剛性低下を招かない方法で境界部に対する応力集中を緩和する構造が望まれている。
この発明は、その要求に応えたものであって、有効刃長部とそれよりも大径のシャンク部との間をテーパ部で繋いだエンドミルについて、高剛性を維持して有効刃長部とテーパ部の境界部に対する応力集中を緩和できるようにすることを課題としている。
上記の課題を解決するため、この発明においては、切れ刃を設けた有効刃長部と、その有効刃長部よりも大径のシャンク部と、前記有効刃長部とシャンク部の間を繋ぐ外径が前記有効刃長部から前記シャンク部に向けて徐々に大きくなったテーパ部とを備えたエンドミルを改善の対象にしてそのエンドミルに以下の構成を付加した。
即ち、前記有効刃長部に、所定の逃げ角を有して前記切れ刃に連なった第１の逃げ面と、その第１の逃げ面に連なった第１の逃げ面よりも逃げ角の大きな第２の逃げ面が形成され
、前記有効刃長部と前記テーパ部との境界部において、前記第１の逃げ面が前記テーパ部の外周に段差無く滑らかに接続され、前記第２の逃げ面と前記テーパ部の外周との間に段差部が形成されているものにした。
、前記有効刃長部と前記テーパ部との境界部において、前記第１の逃げ面が前記テーパ部の外周に段差無く滑らかに接続され、前記第２の逃げ面と前記テーパ部の外周との間に段差部が形成されているものにした。
この発明のエンドミルは、有効刃長部とテーパ部の境界部の剛性低下が抑制され、さらに、その境界部に対する応力集中も緩和される。
以下、添付図面の図１〜図５に基づいてこの発明のエンドミルの実施の形態を説明する。
図１は、３枚刃のスクエアエンドミルにこの発明を適用したものである。図示のエンドミル１は、有効刃長部２、テーパ部３及びシャンク部４を有する。
有効刃長部２には、所定のねじれ角を有する３条のねじれ溝５と、各ねじれ溝に沿った切れ刃６と、底刃７が設けられている。また、所定の逃げ角を有して切れ刃６に連なった第１の逃げ面８と、その第１の逃げ面に連なった第２の逃げ面９が形成されている。
第１の逃げ面８は、二番逃げ面と称される面であり、図２に示した逃げ角γ１を有している。また、第２の逃げ面９は、三番逃げ面と称される面であり、第１の逃げ面８の逃げ角γ１よりも大きな逃げ角γ２を有している。
テーパ部３は、有効刃長部２とシャンク部４との間に設けられる繋ぎ部であって、有効刃長部２の側からシャンク部４の側に向けて外径が徐々に大きくなっている。このテーパ部３の小径側の端部が有効刃長部２に連なり、大径側の端部にシャンク部４が連なっている。
シャンク部４は、有効刃長部２よりも大径になっている。
第１の逃げ面８は、その終端が図３、図４に示すように、有効刃長部２とテーパ部３の境界部において段差なくテーパ部３の外周に滑らかに接続されている。テーパ部３には第１の逃げ面８の延長上に配置される面取り部１０が設けられており、その面取り部１０に第１の逃げ面８が段差なく滑らかに連なっている。
図３に示したその第１の逃げ面８の幅ｗは、第１の逃げ面８の逃げ角の大きさにもよるが、第１の逃げ面８が被削材と干渉しないようにするために、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の寸法にするのが好ましい。その幅ｗがこのような小さな値であっても、剛性低下の抑制と応力集中の緩和に関して顕著な効果が発揮される。これは、第１の逃げ面８がテーパ部３に段差無く滑らかに接続されていることによる効果である。
ここで言う第１の逃げ面８の幅ｗは、実質的な幅（エンドミル回転方向前後の縁間の前後の縁に対して直角方向の幅）ではない。有効刃長部２とテーパ部３との境界部における工具軸と直交する方向の第１の逃げ面８の寸法を幅ｗとしている。
第２の逃げ面９は、図３、図５に示すように、テーパ部３との間に段差を生じてテーパ部３に連なっている。図３、図５の１１が、第２の逃げ面９の終端とテーパ部３との間に形成された段差部である。
切削負荷は、第２の逃げ面９の部分には及び難い。従って、第２の逃げ面９の終端とテーパ部３の始端との境界部に段差部１１が存在していてもその部分に対する応力の集中は起こり難く、第１の逃げ面８を段差無くテーパ部３に連ならせることによる剛性低下の抑制と応力集中緩和の効果損なわれない。
前記段差部１１は、第２の逃げ面９を研削加工する際に砥石のエンドミル後方への送りを段差部１１の位置で止めることによって形成することができる。
有効刃長部外径：φ４ｍｍ、シャンク部外径：６ｍｍ、芯厚Ｗ（図２参照）：２．６ｍｍ、切れ刃長Ｌ（図１参照）：１１ｍｍ、第１の逃げ面の逃げ角γ１（図２参照）：６°、第２の逃げ面の逃げ角γ２（図２参照）：２５°、有効刃長部とテーパ部が交差した位置における第１の逃げ面の幅ｗ（図３参照）：０．３ｍｍ、ねじれ溝のねじれ角：４０°の諸元の超硬合金製３枚刃エンドミルを試作した。
その試作エンドミルは、第１の逃げ面を段差無く円滑にテーパ部に連ならせ、段差部を第２の逃げ面とテーパ部との境界部のみに形成した試料Ａと、段差部を第１の逃げ面とテーパ部との境界部及び第２の逃げ面とテーパ部との境界部の双方に形成した試料Ｂの２種類とした。
次に、上記エンドミルＡ，Ｂをそれぞれ１０本作成し、各試料を使用して以下の加工条件で５０回ずつ加工を行なった。
−加工条件−
工具回転速度：２，４００ｍｉｎ−１（３０ｍ／ｍｉｎ）
送り速度 ：２８８ｍｍ／ｍｉｎ
切り込み深さ：５ｍｍ、溝加工
切削油剤 ：水溶性切削油
使用機械 ：縦型マシニングセンタ
被削材 ：Ｓ４５Ｃ
工具回転速度：２，４００ｍｉｎ−１（３０ｍ／ｍｉｎ）
送り速度 ：２８８ｍｍ／ｍｉｎ
切り込み深さ：５ｍｍ、溝加工
切削油剤 ：水溶性切削油
使用機械 ：縦型マシニングセンタ
被削材 ：Ｓ４５Ｃ
この評価試験の結果、試料Ｂは、９本が５０回の加工まで耐えられずに破損した。これに対し、試料Ａは、１０本とも５０回の加工が行なえ、折損数はゼロであった。また、試料Ａによる加工では、加工中のいわゆるびびり（工具の振れ）が起こらず、精度の良い良好な加工面が得られた。
１ エンドミル
２ 有効刃長部
３ テーパ部
４ シャンク部
５ ねじれ溝
６ 切れ刃
７ 底刃
８ 第１の逃げ面
９ 第２の逃げ面
１０ 面取り部
１１ 段差部
２ 有効刃長部
３ テーパ部
４ シャンク部
５ ねじれ溝
６ 切れ刃
７ 底刃
８ 第１の逃げ面
９ 第２の逃げ面
１０ 面取り部
１１ 段差部
Claims (3)
- 切れ刃を設けた有効刃長部と、その有効刃長部よりも大径のシャンク部と、前記有効刃長部とシャンク部の間を繋ぐ外径が前記有効刃長部から前記シャンク部に向けて徐々に大きくなったテーパ部とを備えたエンドミルであって、
前記有効刃長部に、所定の逃げ角を有して前記切れ刃に連なった第１の逃げ面と、その第１の逃げ面に連なった第１の逃げ面よりも逃げ角の大きな第２の逃げ面が形成され、
前記有効刃長部と前記テーパ部との境界部において、前記第１の逃げ面が前記テーパ部の外周に段差無く滑らかに接続され、さらに、前記有効刃長部と前記テーパ部との境界部において、前記第２の逃げ面と前記テーパ部の外周との間に段差部が形成されているエンドミル。 - 前記有効刃長部と前記テーパ部との境界部における前記第１の逃げ面の工具軸と直交する方向の幅が、０．１ｍｍ〜１ｍｍになっている請求項１に記載のエンドミル。
- 前記テーパ部に、前記第１の逃げ面の延長上に配置される面取り部が設けられ、その面取り部に対して前記第１の逃げ面が段差無く滑らかに連なっている請求項１又は請求項２に記載のエンドミル。
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