JP7497634B2 - エンドミル - Google Patents

Description

本発明は、軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、エンドミル本体の先端逃げ面に開口して軸線方向の後端側に延びる切屑排出溝が形成されており、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形成されるとともに、上記壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部には、先端逃げ面において上記軸線が通るエンドミル回転中心の近傍からエンドミル本体の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。

このようなエンドミルとして、例えば特許文献１には、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部が切刃部とされ、この切刃部の外周には軸線方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向後方側に捩れる複数の切屑排出溝が周方向に間隔をあけて形成され、これら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それぞれ形成されるとともに、切屑排出溝の先端部にはギャッシュが形成され、これらのギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面とエンドミル本体の先端逃げ面との交差稜線部に、外周刃の先端から上記エンドミル本体の内周側に延びる底刃がそれぞれ形成されたものが記載されている。

ここで、上記底刃のうち少なくとも１枚の底刃は、エンドミル回転方向側とエンドミル回転方向後方側とに隣接する他の２枚の底刃よりもエンドミル本体の内周側に長く延びる長底刃とされており、特にこの長底刃は、特許文献１に記載されたエンドミルでは、外周刃の先端からエンドミル本体の径方向において上記軸線を越える位置まで延びている。また、この特許文献１に記載されたエンドミルは、エンドミル本体内には周方向に隣接する切屑排出溝同士の間を通ってクーラント穴がそれぞれ形成されたクーラント穴付きエンドミルである。

そして、これらのクーラント穴のうち、上記長底刃が形成されたギャッシュに連なる切屑排出溝とこの切屑排出溝のエンドミル回転方向後方側に隣接する切屑排出溝との間を通るクーラント穴は、上記長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開口させられるとともに、上記長底刃が形成されたギャッシュに連なる切屑排出溝と該切屑排出溝のエンドミル回転方向側に隣接する切屑排出溝との間を通るクーラント穴は、上記長底刃が形成されたギャッシュに開口させられている。

特開２０１４－０８７８５９号公報

しかしながら、この特許文献１に記載されたエンドミルのように、長底刃が外周刃の先端からエンドミル本体の径方向において軸線を越える位置まで延びていると、縦突き加工やランピング加工のようにエンドミル本体を軸線方向の先端側にも送り出して切削加工を行う場合に、長底刃の軸線を越えた部分に大きな切削負荷が集中して、この部分に欠けが生じてしまうおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面とエンドミル本体の先端逃げ面との交差稜線部に、先端逃げ面においてエンドミル本体の軸線が通るエンドミル回転中心の近傍からエンドミル本体の外周側に延びる底刃が形成されたエンドミルにおいて、縦突き加工やランピング加工を行う場合でも、この底刃のエンドミル回転中心の近傍における欠けの発生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。

上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、上記エンドミル本体の先端逃げ面に開口して上記軸線方向の後端側に延びる切屑排出溝が形成されており、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形成されるとともに、上記壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部には、上記先端逃げ面において上記軸線が通るエンドミル回転中心の近傍から上記エンドミル本体の外周側に延びる底刃が形成されたエンドミルであって、上記先端逃げ面には、上記底刃に連なる第１先端逃げ面と、上記第１先端逃げ面のエンドミル回転方向と反対側に連なり上記第１先端逃げ面よりも大きい逃げ角を有する第２先端逃げ面と、が形成されており、上記底刃の内周端部における上記先端逃げ面には、上記第１先端逃げ面に鈍角に交差する方向に延びるチャンファー面が形成されており、このチャンファー面と上記第１先端逃げ面との交差稜線部は、上記軸線方向の先端側から見て、上記エンドミル回転中心を通るように延び、または上記エンドミル回転中心からの最短距離が上記外周刃の直径Ｄに対して０．１×Ｄ以下の範囲内で該チャンファー面上に上記エンドミル回転中心が位置するように延びているとともに、上記底刃に対して、９０°以下の角度の範囲内で交差するように延び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、エンドミル本体の先端逃げ面において軸線が通るエンドミル回転中心の近傍から外周側に延びる底刃の内周端部における先端逃げ面に、この先端逃げ面に鈍角に交差する方向に延びるチャンファー面が形成されており、このチャンファー面と先端逃げ面との交差稜線部は、軸線方向の先端側から見て、エンドミル回転中心を通るように延びるか、またはチャンファー面上にエンドミル回転中心が位置するように延びているので、エンドミル本体の軸線は、先端逃げ面との交差稜線部も含めたチャンファー面を通ることになる。

このため、縦突き加工やランピング加工のようにエンドミル本体を軸線方向の先端側にも送り出して切削加工を行う場合に、周速が０となるために最も大きな切削負荷が作用するエンドミル回転中心の近傍の底刃の強度の向上を図ることができる。従って、上記構成のエンドミルによれば、エンドミル回転中心近傍において底刃に欠けが発生するのを防ぐことができ、エンドミル寿命の延長を図ることが可能となる。

ただし、このチャンファー面の面積が大きくなりすぎると、切削抵抗の増大を招いてチャンファー面と切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面との交差稜線部に欠けが生じるおそれがある。このため、本発明においては、チャンファー面と先端逃げ面との交差稜線部は、チャンファー面上にエンドミル回転中心が位置するように延びている場合でも、エンドミル回転中心からの最短距離が外周刃の直径Ｄに対して０．１×Ｄ以下の範囲内とされるとともに、上記底刃に対して９０°以下の角度の範囲内で交差して延びるようにしている。

なお、このような切削抵抗の増大を確実に防ぐには、上記チャンファー面と上記先端逃げ面との交差稜線部は、上記軸線方向の先端側から見て、上記底刃に対して、４５°以下の角度の範囲内で交差するように延びていることが望ましい。

また、チャンファー面が先端逃げ面と鈍角に交差していても、先端逃げ面との交差稜線部に直交する断面において上記軸線に垂直な平面に対してエンドミル回転方向に向かうに従い軸線方向の先端側に向かうように傾斜していたり、あるいは上記平面に対してエンドミル回転方向に向かうに従い軸線方向の先端側に向かうように傾斜していても、その傾斜角が小さすぎたりすると、底刃のエンドミル回転中心近傍における強度の向上を十分に図ることができなくなるおそれがある。

ただし、その一方で、先端逃げ面との交差稜線部に直交する断面において上記軸線に垂直な平面に対するチャンファー面の傾斜角が大きすぎると、やはり切削抵抗の増大を招くおそれがある。このため、上記チャンファー面は、上記先端逃げ面との交差稜線部に直交する断面において上記軸線に垂直な平面に対し、２°～１５°の範囲内の傾斜角でエンドミル回転方向に向かうに従い上記軸線方向の後端側に向かうように傾斜していることが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、先端逃げ面においてエンドミル本体の軸線が通るエンドミル回転中心の近傍からエンドミル本体の外周側に延びる底刃のエンドミル回転中心の近傍における強度を向上させて、縦突き加工やランピング加工を行う場合でもこのエンドミル回転中心近傍における底刃に欠けが発生するのを防ぐことができ、エンドミル寿命を延長させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態を軸線方向の先端側から見た正面図である。 図２における矢線Ｘ方向視の側面図である。 図２におけるエンドミル回転中心近傍の拡大正面図である。 図４における矢線Ｙ方向視の拡大側面図である。 図４における矢線Ｚ方向視の拡大側面図である。 図２におけるＺＺ拡大断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す、図２におけるエンドミル回転中心近傍の拡大正面図に相当する図である。 本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。 図９に示す実施形態を軸線方向の先端側から見た正面図である。 図１０における矢線Ｘ方向視の側面図である。

図１～図７は、本発明の第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軸線Ｏを中心とした円柱状に形成されており、このエンドミル本体１の後端部（図１において右上側部分。図３においては左側部分。）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１において左下側部分。図３においては右側部分。）は切刃部３とされている。

このようなエンドミルは、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されてエンドミル本体１が軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、軸線Ｏに垂直な方向に送り出されたり、縦突き加工の場合は軸線Ｏ方向に送り出されたり、ランピング加工の場合は軸線Ｏ方向と軸線Ｏに垂直な方向とに斜めに送り出されたりすることにより、切刃部３に形成された切刃によって被削材に溝加工や肩削り加工を行う。

切刃部３の外周には、切刃部３の先端面である先端逃げ面４に開口して、軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔとは反対側に捩れつつ、軸線Ｏ方向の後端側に延びる切屑排出溝５が形成されている。本実施形態では、３条の切屑排出溝５が、周方向に間隔をあけて形成されており、これらの切屑排出溝５は、シャンク部２の先端部で外周側に切れ上がっている。

これらの切屑排出溝５のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部には、この壁面をすくい面とする上記切刃のうちの外周刃６が形成されている。本実施形態における外周刃６は、軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏを中心とした円筒状をなすように形成されており、後述する外周刃６の直径Ｄは、この円筒の直径である。

一方、各切屑排出溝５の先端部には、それぞれの切屑排出溝５のエンドミル回転方向Ｔを向く上記壁面をエンドミル本体１の内周側に向けて切り欠くようにして、凹溝状のギャッシュ７が形成されている。これらのギャッシュ７は、エンドミル本体１の外周側から見て図３に示すように先端側に向かうに従い漸次幅広となるＶ字状をなしており、外周刃６のすくい面とされる切屑排出溝５のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面に連なってエンドミル回転方向Ｔを向く壁面を備えている。

そして、これらのギャッシュ７のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面と、上記先端逃げ面４との交差稜線部には、外周刃６の先端に連なってエンドミル本体１の内周側に延びる上記切刃のうちの底刃８が形成されている。本実施形態において、これらの底刃８は、図２および図３に示すように軸線Ｏ方向の先端側から見てもエンドミル回転方向Ｔ側から見ても直線状に延びていて、外周刃６に９０°または９０°に近い鋭角に交差しており、本実施形態のエンドミルはスクエアエンドミルとされている。

ここで、本実施形態では３条形成されることになる底刃８のうち、１条の底刃（図２において上下方向に延びる底刃）８は、先端逃げ面４において上記軸線Ｏが通るエンドミル回転中心Ｃの近傍からエンドミル本体１の外周側に延びる長底刃８ａとされるとともに、残りの２条の底刃８は、エンドミル回転中心Ｃと間隔をあけた内周端から外周側に延びる短底刃８ｂとされている。長底刃８ａは、外周刃６の先端からエンドミル本体１の内周側に向けてエンドミル回転中心Ｃを僅かに越える位置にまで延びている。

２条の短底刃８ｂは、それぞれの短底刃８ｂが形成された先端逃げ面４のエンドミル回転方向Ｔとは反対側に隣接するギャッシュ７が、これらの先端逃げ面４の内周部をエンドミル回転方向Ｔ側に切り欠いてエンドミル回転方向Ｔ側のギャッシュと連通することにより、内周端がエンドミル回転中心Ｃと間隔をあけているのに対し、長底刃８ａが形成された先端逃げ面４のエンドミル回転方向Ｔとは反対側に隣接するギャッシュ７は、この先端逃げ面４を切り欠くことなく該先端逃げ面４上で止まっていて、長底刃８ａの内周部がエンドミル回転中心Ｃの近傍に残されている。

また、本実施形態では、これらの先端逃げ面４に、底刃８に連なる第１先端逃げ面４ａと、この第１先端逃げ面４ａのエンドミル回転方向Ｔとは反対側に連なる、第１先端逃げ面４ａよりも逃げ角の大きい第２先端逃げ面４ｂとが形成されている。そして、さらに、上記長底刃８ａに連なる先端逃げ面４には、長底刃８ａの内周端部における第１先端逃げ面４ａに、図７に示すようにこの第１先端逃げ面４ａに鈍角に交差する方向に延びるチャンファー面４ｃが形成されている。

本実施形態では、このチャンファー面４ｃは、第１先端逃げ面４ａと交差稜線部Ｌにおいて交差する平面状に形成されていて、交差稜線部Ｌから離れるに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうように延びており、軸線Ｏ方向の先端側から見て三角形状に形成されている。さらに、このチャンファー面４ｃと第１先端逃げ面４ａとの交差稜線部Ｌは、軸線Ｏ方向の先端側から見て図２および図４に示すように、本実施形態ではエンドミル回転中心Ｃを通るように延びているとともに、長底刃８ａに対して９０°以下、望ましくは４５°以下の角度θの範囲内で交差するように延びており、この角度θは本実施形態では１５°とされている。

さらにまた、このチャンファー面４ｃは、概略を図７に示すように第１先端逃げ面４ａとの交差稜線部Ｌに直交する断面において、軸線Ｏに垂直な平面Ｐに対し、２°～１５°の範囲内の傾斜角αでエンドミル回転方向Ｔに向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうように傾斜しており、本実施形態では６°に設定されている。また、先端逃げ面４の第１先端逃げ面４ａの逃げ角も２°～１５°の範囲内とされていて、本実施形態では６°に設定されている。

なお、本実施形態においても、エンドミル本体１には、底刃８と同数の３つのクーラント穴９が周方向に間隔をあけて軸線Ｏ方向の先端側に延びるように形成されていて、エンドミル本体１の先端に開口している。図２に示すように、このうち１つのクーラント穴９は、長底刃８ａに連なる先端逃げ面４の第１、第２先端逃げ面４ａ、４ｂの交差稜線部に開口しているとともに、残りの２つのクーラント穴９は、短底刃８ｂのエンドミル本体１内周側に隣接するギャッシュ７のエンドミル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面に開口している。

このように構成されたエンドミルでは、エンドミル本体１の先端逃げ面４においてエンドミル回転中心Ｃの近傍から外周側に延びる長底刃８ａの内周端部における第１先端逃げ面４ａに、この第１先端逃げ面４ａに鈍角に交差する方向に延びるチャンファー面４ｃが形成されており、このチャンファー面４ｃと第１先端逃げ面４ａとの交差稜線部Ｌは、軸線Ｏ方向の先端側から見て、本実施形態ではエンドミル回転中心Ｃを通るように延びているとともに、長底刃８ａに対して９０°以下の角度θの範囲内で交差するように延びている。

このため、上記構成のエンドミルによれば、縦突き加工やランピング加工のようにエンドミル本体１を軸線Ｏ方向の先端側にも送り出して切削加工を行う場合に、長底刃８ａがエンドミル回転中心Ｃを越えてそのまま延びている場合と比べ、周速が０となるために最も大きな切削負荷が作用するエンドミル回転中心Ｃの近傍における長底刃８ａの内周端部の強度の向上を図ることができる。従って、エンドミル回転中心Ｃの近傍において長底刃８ａに欠けが発生するのを防ぐことができ、エンドミル寿命の延長を図ることが可能となる。

ただし、上記角度θが９０°を上回ると、チャンファー面４ｃの面積が大きくなりすぎてしまい、切削抵抗の増大を招いてチャンファー面４ｃと切屑排出溝５のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面との交差稜線部に欠けが生じるおそれがある。このため、チャンファー面４ｃと第１先端逃げ面４ａとの交差稜線部Ｌは、軸線Ｏ方向の先端側から見て、長底刃８ａに対して９０°以下の角度θの範囲内で交差するようにされる。

なお、本実施形態では、上述のようにチャンファー面４ｃと第１先端逃げ面４ａとの交差稜線部Ｌが、軸線Ｏ方向の先端側から見てエンドミル回転中心Ｃを通るように延びているが、図７に示す第１の実施形態の変形例のように、チャンファー面４ｃ上にエンドミル回転中心Ｃが位置するように上記交差稜線部Ｌが延びていてもよく、この場合にも、第１の実施形態と同様にエンドミル回転中心Ｃの近傍における長底刃８ａの内周端部の強度の向上を図って欠けの発生を防止することができる。

ただし、この場合でも、交差稜線部Ｌが長底刃８ａと交差する上記角度θが９０°を上回ると、チャンファー面４ｃの面積が大きくなりすぎてしまい、切削抵抗の増大を招いてしまう。また、図７に示すエンドミル回転中心Ｃから交差稜線部Ｌまでの最短距離（軸線Ｏ方向の先端側から見てエンドミル回転中心Ｃを通り交差稜線部Ｌに直交する直線Ｍ上のエンドミル回転中心Ｃと交差稜線部Ｌとの間の距離）ｄが大きすぎても、同様にチャンファー面４ｃの面積が大きくなりすぎて切削抵抗の増大を招いてしまうので、この最短距離ｄは外周刃６の直径Ｄに対して０．１×Ｄ以下の範囲内とされるとともに、上記角度θも９０°以下の範囲内とされる。

なお、このようにチャンファー面４ｃの面積が大きくなりすぎることによる切削抵抗の増大を確実に防ぐには、上記チャンファー面４ｃと上記第１先端逃げ面４ａとの交差稜線部Ｌは、軸線Ｏ方向の先端側から見て、上述のように長底刃８ａに対して、４５°以下の角度の範囲内で交差するように延びていることが望ましい。

さらに、本実施形態では、上記チャンファー面４ｃが、第１先端逃げ面４ａとの交差稜線部Ｌに直交する断面において軸線Ｏに垂直な平面Ｐに対し、２°～１５°の範囲内の傾斜角αでエンドミル回転方向Ｔに向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうように傾斜している。このため、長底刃８ａの内周端部における強度を一層向上させつつ、切削抵抗の増大もより確実に防ぐことができる。

すなわち、この傾斜角αが２°を下回ったり、あるいはチャンファー面４ｃが第１先端逃げ面４ａとの交差稜線部Ｌに直交する断面において軸線Ｏに垂直な平面Ｐに対してエンドミル回転方向Ｔに向かうに従い軸線Ｏ方向の先端側に向かうように傾斜していたりすると、長底刃８ａのエンドミル回転中心Ｃ近傍における強度の向上を十分に図ることができなくなるおそれがある。一方、逆に、この傾斜角αが１５°を上回るほど大きいと、やはり切削抵抗の増大を招くおそれがある。

次に、図９～図１１は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、図１～図７に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配してある。第１の実施形態は、底刃８が外周刃６に９０°または９０°に近い鋭角に交差するスクエアエンドミルであったのに対し、この第２の実施形態は、外周刃６と底刃８とが凸円弧等の凸曲線状のコーナ刃１０を介して連なるラジアスエンドミルとされている。

そして、この第２の実施形態においても、１条の底刃（図１０において上下方向に延びる底刃）８は、先端逃げ面４において上記軸線Ｏが通るエンドミル回転中心Ｃの近傍からエンドミル本体１の外周側に延びてコーナ刃１０に連なる長底刃８ａとされ、この長底刃８ａの内周端部における第１先端逃げ面４ａには、この第１先端逃げ面４ａに鈍角に交差する方向に延びるチャンファー面４ｃが形成されている。

さらに、このチャンファー面４ｃと第１先端逃げ面４ａとの交差稜線部Ｌは、軸線Ｏ方向の先端側から見て、エンドミル回転中心Ｃを通るように延び、またはエンドミル回転中心Ｃからの最短距離ｄが外周刃６の直径Ｄに対して０．１×Ｄ以下の範囲内でチャンファー面４ｃ上にエンドミル回転中心Ｃが位置するように延びているとともに、長底刃８ａに対して、９０°以下、望ましくは４５°以下の角度θの範囲内で交差するように延びている。

このような第２の実施形態のラジアスエンドミルにおいても、第１の実施形態のスクエアエンドミルと同様に、エンドミル回転中心Ｃの近傍における長底刃８ａの内周端部の強度の向上を図ることができるので、縦突き加工やランピング加工のような切削加工でもエンドミル回転中心Ｃの近傍において長底刃８ａに欠けが発生するのを防いで、エンドミルの寿命の延長を図ることが可能となる。

１ エンドミル本体
２ シャンク部
３ 切刃部
４ 先端逃げ面
４ａ 第１先端逃げ面
４ｂ 第２先端逃げ面
４ｃ チャンファー面
５ 切屑排出溝
６ 外周刃
７ ギャッシュ
８ 底刃
８ａ 長底刃
８ｂ 短底刃
９ クーラント穴
１０ コーナ刃
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
Ｃ エンドミル回転中心
Ｄ 外周刃６の直径
Ｌ 第１先端逃げ面４ａとチャンファー面４ｃとの交差稜線部
Ｐ 交差稜線部Ｌに直交する断面における軸線Ｏに垂直な平面
θ 軸線Ｏ方向の先端側から見て交差稜線部Ｌが長底刃８ａに対して交差する角度
ｄ 交差稜線部Ｌのエンドミル回転中心Ｃからの最短距離
α チャンファー面４ｃの平面Ｐに対する傾斜角

Claims (3)

1. 軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、上記エンドミル本体の先端逃げ面に開口して上記軸線方向の後端側に延びる切屑排出溝が形成されており、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形成されるとともに、上記壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部には、上記先端逃げ面において上記軸線が通るエンドミル回転中心の近傍から上記エンドミル本体の外周側に延びる底刃が形成されたエンドミルであって、
   上記先端逃げ面には、上記底刃に連なる第１先端逃げ面と、上記第１先端逃げ面のエンドミル回転方向と反対側に連なり上記第１先端逃げ面よりも大きい逃げ角を有する第２先端逃げ面と、が形成されており、
   上記底刃の内周端部における上記先端逃げ面には、上記第１先端逃げ面に鈍角に交差する方向に延びるチャンファー面が形成されており、
   このチャンファー面と上記第１先端逃げ面との交差稜線部は、上記軸線方向の先端側から見て、
   上記エンドミル回転中心を通るように延び、または上記エンドミル回転中心からの最短距離が上記外周刃の直径Ｄに対して０．１×Ｄ以下の範囲内で該チャンファー面上に上記エンドミル回転中心が位置するように延びているとともに、
   上記底刃に対して、９０°以下の角度の範囲内で交差するように延びていることを特徴とするエンドミル。
2. 上記チャンファー面と上記第１先端逃げ面との交差稜線部は、上記軸線方向の先端側から見て、上記底刃に対して、４５°以下の角度の範囲内で交差するように延び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. 上記チャンファー面は、上記第１先端逃げ面との交差稜線部に直交する断面において上記軸線に垂直な平面に対し、２°～１５°の範囲内の傾斜角でエンドミル回転方向に向かうに従い上記軸線方向の後端側に向かうように傾斜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。

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