JP7360506B1 - テーパーエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】 外周切れ刃の刃径寸法が工具本体先端側から後部側に向かって大径にになったテーパーエンドミルにおいて、工具本体の先端部の工具剛性と、工具本体の後部側の外周切れ刃の刃先強度とを高めると共に、切りくずの排出性を高め、工具寿命を向上させる。【解決手段】 テーパーエンドミルの工具本体10に設けた各外周切れ刃12の回転方向上流側における２番逃げ面13の２番逃げ角θ2を工具本体の先端側よりも後部側が小さくする一方、３番逃げ面14の３番逃げ角θ3を工具本体の先端側よりも後部側が大きくし、各外周切れ刃が形成された工具本体における刃径寸法Dに対する心厚dの割合が、工具本体の先端側よりも後部側が小さくすると共に、各外周切れ刃のラジアルレーキγがネガ（－）であり、工具本体の先端側よりも後部側におけるラジアルレーキのネガ（－）の値を大きくした。【選択図】 図１

Description

本発明は、工具本体の先端から軸線方向へ延びる各溝に沿って各外周切れ刃が設けられ、各外周切れ刃の刃径寸法が工具本体先端側から後部側に向かうに従って大径に形成されたテーパーエンドミルに関するものである。特に、前記の各外周切れ刃の回転方向上流側に２番逃げ面と３番逃げ面とを設けたテーパーエンドミルにおいて、工具本体の先端部における工具剛性を高めると共に、工具本体の後部側における外周切れ刃の刃先強度や、切りくずの排出性を高めて、工具寿命を向上させるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、金属材料等の被削材に対して面取り加工や溝加工を行うのに、特許文献１、２に示されるように、工具本体の先端から軸線方向へ延びる各溝に沿って各外周切れ刃が設けられ、各外周切れ刃の刃径寸法が工具本体先端側から後部側に向かうに従って大径に形成されたテーパーエンドミルを用いることが知られている。

そして、特許文献１に示されるテーパーエンドミルにおいては、工具本体の外周にねじれを有する複数の切れ刃が形成されたテーパーエンドミルにおいて、該外周刃部の心厚を工具刃径に対して７０～９０％の範囲に設定すると共に、外周刃部の軸直角断面における外周切れ刃のすくい角を－３０゜を超え０゜以下にして、エンドミルの剛性を高めると共に、切りくず排出性を良好にし、振動、ビビリ等を軽減してチッピングを防止することが示されている。

また、特許文献２に示されるテーパーエンドミルにおいては、工具軸線方向へ延びる溝を、溝底と前記工具軸線との距離である溝底半径がシャンク側から前記工具先端側へ向かうに従って小さくなるように設け、前記溝底半径を、前記工具軸線方向において所定の勾配角で直線的に変化させると共に、前記勾配角を、前記シャンク側に比較して前記工具先端側の方が小さくなるように予め定められた変化点で変化するようにし、所定の強度や剛性を確保しつつ切りくず排出性能を向上させることが示されている。

しかし、前記の特許文献１、２に示されるテーパーエンドミルにおいても、工具本体の先端部における工具剛性を十分に高めると共に、工具本体の後部側における外周切れ刃の刃先強度や、切りくずの排出性を十分に高めて、工具寿命を向上させることは困難であった。

特開平６－４７６１５公報 ＷＯ２０１９／２４４３６１号公報

本発明は、工具本体の先端から軸線方向へ延びる各溝に沿って各外周切れ刃が設けられ、各外周切れ刃の刃径寸法が工具本体先端側から後部側に向かうに従って大径に形成されたテーパーエンドミルにおける前記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明は、前記のようなテーパーエンドミルにおいて、工具本体の先端部における工具剛性を十分に向上させると共に、工具本体の後部側における外周切れ刃の刃先強度や、切りくずの排出性を十分に高め、工具寿命を向上でき、また一つの工具で複数の加工形態が可能なことを課題とするものである。

本発明におけるテーパーエンドミルにおいては、前記のような課題を解決するため、工具本体の先端から軸線方向へ延びる各溝に沿って各外周切れ刃が設けられ、各外周切れ刃の刃径寸法が工具本体先端側から後部側に向かうに従って大径に形成されたテーパーエンドミルにおいて、前記の各外周切れ刃の回転方向上流側に２番逃げ面と３番逃げ面とが設けられ、各外周切れ刃における２番逃げ面の２番逃げ角が工具本体の先端側よりも後部側が小さくなる一方、３番逃げ面の３番逃げ角が工具本体の先端側よりも後部側が大きくなるようにし、各外周切れ刃が形成された工具本体における刃径寸法に対する心厚の割合が、工具本体の先端側よりも後部側が小さくなるようにすると共に、各外周切れ刃のラジアルレーキがネガ（－）の値であり、工具本体の先端側よりも後部側におけるラジアルレーキのネガ（－）の値が大きくなるようにした。

そして、本発明におけるテーパーエンドミルのように、工具本体の先端から軸線方向へ延びる各溝に沿って設けられた各外周切れ刃の回転方向上流側に２番逃げ面と３番逃げ面とを設けるにあたり、２番逃げ面の２番逃げ角が工具本体の先端側よりも後部側が小さくなる一方、３番逃げ面の３番逃げ角が工具本体の先端側よりも後部側が大きくなるようにすると、工具本体の先端側においては、２番逃げ面の２番逃げ角が大きくなって十分な逃げ量が確保され、２番逃げ面が被削材に干渉するのが防止されると共に、３番逃げ面の３番逃げ角が小さくなって、工具本体の先端側における剛性が低下するのが防止される。さらに、工具本体の後部側においては、２番逃げ面の２番逃げ角が小さくなって、工具本体の後部側における外周切れ刃の刃先強度が低下するのが防止されると共に、３番逃げ面の３番逃げ角が大きくなって十分な逃げ量が確保され、３番逃げ面が被削材に干渉するのが防止される。

また、本発明におけるテーパーエンドミルのように、各外周切れ刃が形成された工具本体における刃径寸法に対する心厚の割合が、工具本体の先端側よりも後部側が小さくなるようにすると、径が小さく剛性が低い工具本体の先端側における心厚の割合が大きくなって、工具本体の先端側における工具剛性が向上すると共に、径が大きく剛性が高い工具本体の後部側における心厚の割合が小さくなって、溝の割合が大きくなり、切りくずの排出性が向上する。

また、本発明におけるテーパーエンドミルのように、各外周切れ刃のラジアルレーキがネガ（－）になるようにすると、ラジアルレーキがポジ（＋）の場合に比べて、切削時に各外周切れ刃に加わる切削抵抗が小さくなって、各外周切れ刃の刃先強度が向上し、特に、前記のように工具本体の先端側よりも後部側における各外周切れ刃のラジアルレーキのネガ（－）の値を大きくすると、切削速度が速い工具本体の後部側における各外周切れ刃に加わる切削抵抗が大きくなるが、工具本体の後部側における各外周切れ刃の刃先強度が大きく向上する。

そして、本発明におけるテーパーエンドミルにおいては、前記の各溝をねじれ溝で構成し、各外周切れ刃によって切削された切りくずの排出性を高めることが好ましい。

また、本発明におけるテーパーエンドミルにおいては、前記の工具本体の先端部をギャッシュ加工して、工具本体の先端部に、前記の各外周切れ刃による先端角よりも大きな先端角になったギャッシュ刃を設けることが好ましい。このように工具本体の先端部に、前記の各外周切れ刃による先端角よりも大きな先端角になったギャッシュ刃を設けると、各外周切れ刃を用いた面取り加工に加えて、各外周切れ刃とギャッシュ刃とを用いたＶ溝加工やセンタリング加工や穴加工が行えるようになる。

本発明におけるテーパーエンドミルにおいては、前記のように工具本体の先端側においては、２番逃げ面の２番逃げ角が大きくなって、２番逃げ面が被削材に干渉するのが防止されると共に、３番逃げ面の３番逃げ角が小さくなって、工具本体の先端側における剛性が低下するのが防止され、さらに心厚の割合が大きくなって、工具剛性がさらに向上されるようになり、また工具本体の後部側においては、２番逃げ面の２番逃げ角が小さくなって、外周切れ刃の刃先強度が低下するのが防止されると共に、３番逃げ面の３番逃げ角が大きくなって、３番逃げ面が被削材に干渉するのが防止されるようになる。

また、本発明におけるテーパーエンドミルにおいては、切削速度が速い工具本体の後部側における各外周切れ刃に加わる切削抵抗が大きくなるが、前記のように工具本体の先端側よりも後部側における外周切れ刃のラジアルレーキのネガ（－）の値が大きくなっているため、工具本体の後部側における各外周切れ刃の刃先強度が大きく向上する。

この結果、本発明におけるテーパーエンドミルにおいては、工具本体の先端部における工具剛性を十分に向上させると共に、工具本体の後部側における外周切れ刃の刃先強度や、切りくずの排出性を十分に高めて、工具寿命を向上させることできる。

本発明の一実施形態に係るテーパーエンドミルを示し、（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）は概略斜視図である。 同実施形態に係るテーパーエンドミルにおいて、工具本体のテーパー状になった部分を示した概略平面説明図である。 同実施形態に係るテーパーエンドミルにおいて、２番逃げ面の２番逃げ角と３番逃げ面の３番逃げ角とが工具本体の先端側から後部側に向かうにつれて変化する状態を示し、（Ａ）は図２に示したＡ－Ａ線部分の２番逃げ面の２番逃げ角と３番逃げ面の３番逃げ角とを示した概略断面説明図、（Ｂ）は図２に示したＢ－Ｂ線部分の２番逃げ面の２番逃げ角と３番逃げ面の３番逃げ角とを示した概略断面説明図、（Ｃ）は図２に示したＣ－Ｃ線部分の２番逃げ面の２番逃げ角と３番逃げ面の３番逃げ角とを示した概略断面説明図である。 同実施形態に係るテーパーエンドミルにおいて、工具本体における刃径寸法に対する心厚の割合及び外周切れ刃のラジアルレーキが工具本体の先端側から後部側に向かうにつれて変化する状態を示し、（Ａ）は図２に示したＡ－Ａ線部分の概略断面説明図、（Ｂ）は図２に示したＢ－Ｂ線部分の概略断面説明図、（Ｃ）は図２に示したＣ－Ｃ線部分の概略断面説明図である。 同実施形態に係るテーパーエンドミルにおいて、工具本体の先端部をギャッシュ加工し、工具本体の先端部に外周切れ刃による先端角よりも大きな先端角になったギャッシュ刃を設けた状態を示した概略断面説明図である。

以下、本発明の一実施形態におけるテーパーエンドミルを添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明におけるテーパーエンドミルは、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

この実施形態におけるテーパーエンドミルにおいては、図１（Ａ），（Ｂ）等に示すように、工具本体１０の先端から軸線方向にねじれた状態で複数（図に示す例では３つ）の溝１１を設けて、各溝１１に沿って各外周切れ刃１２を形成して、各外周切れ刃の刃径寸法Ｄが工具本体１０の先端側から後部側に向かうに従って大径になるようにしている。

そして、この実施形態におけるテーパーエンドミルにおいては、前記の各外周切れ刃１２の回転方向上流側に、２番逃げ面１３と３番逃げ面１４とを設けている。

ここで、このように各外周切れ刃１２の回転方向上流側に２番逃げ面１３と３番逃げ面１４とを設けるにあたっては、２番逃げ面１３における２番逃げ角θ２と、３番逃げ面１４における３番逃げ角θ３とを、工具本体１０の先端側から後部側にかけて変化させるようにしている。

そして、この実施形態におけるテーパーエンドミルにおいては、２番逃げ面１３における２番逃げ角θ２と、３番逃げ面１４における３番逃げ角θ３とを、図２に示した工具本体１０の先端に近い第１の位置Ａ－Ａと、第１の位置Ａ－Ａよりも先端から離れた第２の位置Ｂ－Ｂと、第２の位置Ｂ－Ｂよりも先端から離れた第３の位置Ｃ－Ｃとにおいて、図３（Ａ）～（Ｃ）に示すように変化させ、前記の第１の位置Ａ－Ａにおける２番逃げ角θ２ａと、第２の位置Ｂ－Ｂにおける２番逃げ角θ２ｂと、第３の位置Ｃ－Ｃにおける２番逃げ角θ２ｃが、θ２ａ＞θ２ｂ＞θ２ｃの関係になって、各外周切れ刃１２における２番逃げ面１３の２番逃げ角θ２が、工具本体１０の先端側よりも後部側が小さくなるようにすると共に、前記の第１の位置Ａ－Ａにおける３番逃げ角θ３ａと、第２の位置Ｂ－Ｂにおける３番逃げ角θ３ｂと、第３の位置Ｃ－Ｃにおける３番逃げ角θ３ｃが、θ３ａ＜θ３ｂ＜θ３ｃの関係になって、各外周切れ刃１２における３番逃げ面１４の３番逃げ角θ３が、工具本体１０の先端側よりも後部側が大きくなるようにしている。

このようにすると、前記のように工具本体１０の先端側においては、２番逃げ面１３の２番逃げ角θ２が大きくなって十分な逃げ量が確保され、２番逃げ面１３が被削材（図示せず）に干渉するのが防止されると共に、３番逃げ面１４の３番逃げ角θ３が小さくなって、工具本体１０の先端側における剛性が低下するのが防止される一方、工具本体１０の後部側においては、２番逃げ面１３の２番逃げ角θ２が小さくなって、工具本体１０の後部側における外周切れ刃１２の刃先強度が低下するのが防止されると共に、３番逃げ面１４の３番逃げ角θ３が大きくなって十分な逃げ量が確保され、３番逃げ面１４が被削材に干渉するのが防止される。

また、この実施形態におけるテーパーエンドミルにおいては、外周切れ刃１２が形成された工具本体１０における刃径寸法Ｄに対する心厚ｄの割合（ｄ／Ｄ）を、工具本体１０の先端側と後部側とで異ならせると共に、外周切れ刃１２のラジアルレーキγがネガ（－）の値になるようにし、外周切れ刃１２におけるラジアルレーキγのネガ（－）の値を、工具本体１０の先端側と後部側とで異ならせるようにしている。

また、この実施形態におけるテーパーエンドミルにおいては、外周切れ刃１２が形成された工具本体１０における刃径寸法Ｄに対する心厚ｄの割合（ｄ／Ｄ）を、工具本体１０の先端側よりも後部側が小さくなるようにすると共に、外周切れ刃１２のラジアルレーキγがネガ（－）の値になるようにし、外周切れ刃１２におけるラジアルレーキγのネガ（－）の値が、工具本体１０の先端側よりも後部側において大きくなるようにしている。

ここで、この実施形態におけるテーパーエンドミルにおいては、工具本体１０における刃径寸法Ｄに対する心厚ｄの割合（ｄ／Ｄ）を、図２に示した工具本体１０の先端に近い第１の位置Ａ－Ａと、第１の位置Ａ－Ａよりも先端から離れた第２の位置Ｂ－Ｂと、第２の位置Ｂ－Ｂよりも先端から離れた第３の位置Ｃ－Ｃとで変化させるにあたり、図４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、前記の第１の位置Ａ－Ａにおける工具本体１０における刃径寸法Ｄａに対する心厚ｄａの割合（ｄａ／Ｄａ）と、第２の位置Ｂ－Ｂにおける工具本体１０における刃径寸法Ｄｂに対する心厚ｄｂの割合（ｄｂ／Ｄｂ）と、第３の位置Ｃ－Ｃにおける工具本体１０における刃径寸法Ｄｃに対する心厚ｄｃの割合（ｄｂ／Ｄｂ）とが、（ｄａ／Ｄａ）＞（ｄｂ／Ｄｂ）＞（ｄｂ／Ｄｂ）の関係になって、外周切れ刃１２が形成された工具本体１０における刃径寸法Ｄに対する心厚ｄの割合（ｄ／Ｄ）を、工具本体１０の先端側よりも後部側が小さくなるようにしている。

このようにすると、剛性が低い工具本体１０の先端側においては、刃径寸法Ｄに対する心厚ｄの割合（ｄ／Ｄ）が大きくなって、工具本体１０の先端側における工具剛性が向上する一方、剛性が高い工具本体１０の後部側においては、刃径寸法Ｄに対する心厚ｄの割合（ｄ／Ｄ）が小さくなって、溝１１の割合が大きくなり、切りくずの排出性が向上する。

また、この実施形態におけるテーパーエンドミルにおいては、前記の外周切れ刃１２におけるラジアルレーキγのネガ（－）の値を、図２に示した工具本体１０の先端に近い第１の位置Ａ－Ａと、第１の位置Ａ－Ａよりも先端から離れた第２の位置Ｂ－Ｂと、第２の位置Ｂ－Ｂよりも先端から離れた第３の位置Ｃ－Ｃとで変化させるにあたり、図４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、前記の第１の位置Ａ－Ａにおける外周切れ刃１２のラジアルレーキγａの絶対値｜γａ｜と、第２の位置Ｂ－Ｂにおける外周切れ刃１２のラジアルレーキγｂの絶対値｜γｂ｜と、第３の位置Ｃ－Ｃにおける外周切れ刃１２のラジアルレーキγｃの絶対値｜γｃ｜とが、｜γａ｜＜｜γｂ｜＜｜γｃ｜の関係になるようにし、工具本体１０の先端側よりも後部側における各外周切れ刃１２のラジアルレーキγのネガ（－）の値が大きくなるようにしている。

このように、各外周切れ刃１２におけるラジアルレーキγをネガ（－）にすると、ラジアルレーキγがポジ（＋）の場合に比べて、各外周切れ刃１２の刃先強度が向上し、特に、前記のように工具本体１０の先端側よりも後部側における各外周切れ刃１２のラジアルレーキγのネガ（－）の値を大きくすると、切削速度が速い工具本体１０の後部側における各外周切れ刃１２に加わる切削抵抗が大きくなるが、工具本体１０の後部側における各外周切れ刃１２の刃先強度が大きく向上して、各外周切れ刃１２の刃先が破損したりするのを防止することができる。

また、この実施形態におけるテーパーエンドミルにおいては、前記の工具本体１０の先端部をギャッシュ加工して、工具本体１０の先端部に、図５に示すように、前記の各外周切れ刃１２による先端角β１よりも大きな先端角β２になった各ギャッシュ刃１５を設けている。

このように、工具本体１０の先端部に、各外周切れ刃１２による先端角β１よりも大きな先端角β２になった各ギャッシュ刃１５を設けると、各外周切れ刃１２を用いて被削材に面取り加工を行う他に、各外周切れ刃１２と各ギャッシュ刃１５とを用いて被削材にＶ溝加工を行ったり、センタリング加工や穴加工を行うことができるようになる。

１０ ：工具本体
１１ ：溝
１２ ：外周切れ刃
１３ ：２番逃げ面
１４ ：３番逃げ面
１５ ：ギャッシュ刃
Ｄ ：刃径寸法
Ｄａ ：Ａ－Ａ位置の刃径寸法
Ｄｂ ：Ｂ－Ｂ位置の刃径寸法
Ｄｃ ：Ｃ－Ｃ位置の刃径寸法
ｄ ：心厚
ｄａ ：Ａ－Ａ位置の心厚
ｄｂ ：Ｂ－Ｂ位置の心厚
ｄｃ ：Ｃ－Ｃ位置の心厚
β１ ：外周切れ刃の先端角
β２ ：ギャッシュ刃の先端角
γ ：ラジアルレーキ
γａ ：Ａ－Ａ位置のラジアルレーキ
γｂ ：Ｂ－Ｂ位置のラジアルレーキ
γｃ ：Ｃ－Ｃ位置のラジアルレーキ
θ２ ：２番逃げ角
θ２ａ ：Ａ－Ａ位置の逃げ角
θ２ｂ ：Ｂ－Ｂ位置の逃げ角
θ２ｃ ：Ｃ－Ｃ位置の逃げ角
θ３ ：３番逃げ角
θ３ａ ：Ａ－Ａ位置の逃げ角
θ３ｂ ：Ｂ－Ｂ位置の逃げ角
θ３ｃ ：Ｃ－Ｃ位置の逃げ角

Claims (3)

1. 工具本体の先端から軸線方向へ延びる各溝に沿って各外周切れ刃が設けられ、各外周切れ刃の刃径寸法が工具本体先端側から後部側に向かうに従って大径に形成されたテーパーエンドミルにおいて、前記の各外周切れ刃の回転方向上流側に２番逃げ面と３番逃げ面とが設けられ、各外周切れ刃における２番逃げ面の２番逃げ角が工具本体の先端側よりも後部側が小さくなる一方、３番逃げ面の３番逃げ角が工具本体の先端側よりも後部側が大きくなるようにし、各外周切れ刃が形成された工具本体における刃径寸法に対する心厚の割合が、工具本体の先端側よりも後部側が小さくなるようにすると共に、各外周切れ刃のラジアルレーキがネガ（－）の値であり、工具本体の先端側よりも後部側におけるラジアルレーキのネガ（－）の値が大きくなっていることを特徴とするテーパーエンドミル。
2. 請求項１に記載のテーパーエンドミルにおいて、前記の各溝が、ねじれ溝であることを特徴とするテーパーエンドミル。
3. 請求項１又は請求項２に記載のテーパーエンドミルにおいて、前記の工具本体の先端部をギャッシュ加工して、工具本体の先端部に、前記の各外周切れ刃による先端角よりも大きな先端角になったギャッシュ刃を設けたことを特徴とするテーパーエンドミル。

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