JPH0549408B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は、外周にねじれを有する複数の切刃
が形成された転削工具に関するものである。 ［従来の技術］ 従来のこの種の転削工具としては、第８図Ａ，
Ｂに示すエンドミルがある。このエンドミルは、
棒状をなすエンドミル本体１の先端部の刃部１ａ
の外周に複数の切刃２が形成されてなるものであ
り、切刃２はエンドミル本体１が大きく振動する
のを防止するために、ねじれをもつて形成されて
いる。 すなわち、仮に切刃２をエンドミル本体１の長
手方向に沿つてストレートに形成した場合には、
切刃２の軸線方向における切り込み部分全体がワ
ークに同時に喰付き、またワークから同時に離れ
る。そして、切刃２がワークに喰付く際にエンド
ミル本体１に切削荷重が衝撃的に作用する。その
一方、切刃２がワークから離れる際には、エンド
ミル本体１に作用する切削荷重が急激に減少す
る。この切削荷重の急激な変化によつて、エンド
ミル本体１が振動せしめられる。この点、上記の
エンドミルにおいては、切刃２をねじれをもつて
形成しているから、切刃２はワークに徐々に喰付
き、またワークから徐々に離れる。したがつて、
切削荷重が急激に変動することがなく、エンドミ
ル本体１が振動するものを防止することができ
る。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のエンドミルにおいては、
切削荷重の急激な変化に伴う比較的大きな振動は
防止することができるものの、比較的小さな振動
の発生があつた。このため、仕上げ面が悪化し、
特に高い面粗度が要求されるような場合、あるい
は重切削（深切り込み）または高送りで切削する
ような場合には、充分に満足し得るものとはいい
難かつた。 ［問題点の原因追及］ そこで、この出願の発明者は、比較的小さな振
動の発生原因を追及し、その原因が次のような点
にあるものと推定するに至つた。 すなわち、上記従来のエンドミルにおいては、
各切刃２のねじれ角が互いに等しく、しかも各切
刃２が周方向に等間隔をもつて形成されているか
ら、第９図に示すように、切刃２の各部からその
切刃２に隣接する切刃２までの軸線方向および周
方向の間隔はいずれの部分においても一定になつ
ている。そして、一定間隔を有する各切刃２に切
削荷重が作用した場合には、その切削荷重によつ
て惹起されるエンドミル本体１の振動も常にほぼ
一定の振動数を有し、この振動が互いに共振し
て、エンドミル本体１に小さな、しかし面粗度に
悪影響を及ぼす程度の振動を発生させるものと推
定した。 ［発明の目的］ この発明は、上記の推定に基づいてなれたもの
であり、工具本体に比較的小さな振動が発生する
のを防止することができ、これによつて仕上げ面
の向上、重切削（深切り込み）および高送り切削
を可能とする転削工具を提供することを目的とす
る。 ［問題点を解決するための手段］ この発明は、上記問題点を解決するために、複
数の切刃の先端を工具本体の円周方向に等間隔に
配置するとともに、これら複数の切刃のうちの少
なとも一の切刃のねじれ角を他の切刃のねじれ角
と異なる角度に設定したものである。 ［作用］ 異なるねじれ角に設定された一の切刃とこれに
隣接する切刃との間の周方向および軸線方向の間
隔が、一の切刃に沿つてその先端から後端側へ向
かうにしたがつて連続的に変化する。この結果、
エンドミル本体に発生する振動の振動数がエンド
ミルの回転に伴つて変化し、それらの振動が互い
に打ち消し合う。したがつて、エンドミル本体に
仕上げ面を悪化させるような振動が発生するのを
防止することができる。 ところで、このように切刃のねじれ角を異なら
しめると、切刃同士の周方向の間隔がその先端か
ら後端側に向かつて変化することは上述の通りで
あるが、切刃成形時の加工基準を考慮した場合に
は、何れかの位置で全ての切刃の間隔が等しくな
るようにするべきである。そして、このような場
合、エンドミル本体の共振による振動を打ち消す
ためだけならば、本発明のように切刃の先端にお
いて等間隔とするよりは、むしろ切刃の後端側で
等間隔とする方が有利と考えられる。なぜなら、
切刃の先端部は、最も先にワークに喰付くととも
にエンドミル本体の後端部から最も離れていて一
定振動数の振動による共振の影響を受け易い部分
であり、また常に切削に供される部分であるた
め、このような部分でこそ切刃の間隔が不等とな
るようにした方が振動の打ち消し効果が強いと考
えられるからである。 にも拘らず、本発明において切刃の先端が等間
隔となるようにしたのは、一つには切刃の先端を
不等間隔とすると一定振動数の振動による共振は
打ち消されるものの、逆にワークへの喰付きの不
均等による心振れが生じてしまうという新たな問
題が引き起こされるからであり、また一つには先
端においてチツプポケツトの幅に極端な広狭が生
じて切屑詰まりが発生し、これによつてワークと
エンドミル本体が溶着するような事態が起きるか
らである。さらに切刃の先端を不等間隔とする
と、工具の製造に過大な労力や熟練を要するとい
う問題も生じる。 しかるに本発明は、切刃のねじれ角を異ならし
めることにより生じるこれらの問題を鑑みて切刃
の先端を等間隔に配置したのであり、これによつ
て一定振動数の振動による共振を効果的に打ち消
しつつも、切刃のワークの喰付きを均等として心
振れを防止し、また工具先端においてチツプポケ
ツトの幅に極端な広狭が生じるのを防ぎ、さらに
切刃成形時の労力や熟練度の軽減を可能とするこ
とができる。 ［実施例］ 以下、この発明の一実施例について第１図Ａ，
Ｂおよび第２図を参照して説明する。 図中、符号１１はエンドミル本体であり、この
エンドミル本体１１の先端部は刃部１２とされて
いる。この刃部１２の外周には、ねじれを有する
４つの切刃１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが形
成されている。切刃１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１
３ｄの各間には、順次チツプポケツト１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，１４ｄが形成されている。また、
エンドミル本体１１の先端面には、各切刃１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄから回転中心Ｏ側へ
向つて延びる底刃１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５
ｄがそれぞれ形成されている。各底刃１５ａ〜１
５ｄは、軸方向先端視において凹湾曲状に形成さ
れており、これによつてその切削性能の向上を図
つている。 上記４つの切刃１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄのうち回転中心Ｏを挾んで位置する２つの切刃
１３ａ，１３ｃのねじれ角はθ₁とされ、他の２つ
の切刃１３ｂ，１３ｄのねじれ角はθ₂とされてい
る。そして、これらθ₁とθ₂とは、θ₁＜θ₂に設定さ
れている。また、４つの切刃１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ，１３ｄは、第２図に示すように、刃部１２
の先端においては周方向に等間隔をもつて配置さ
れいるが、θ1とθ₂とが異なる角度に設定されてい
るため、刃部１２の先端以外の位置においては、
不等間隔になつている。 しかして、上記構成のエンドミルにおいては、
２つの切刃１３ａ，１３ｃのねじれ角θ₁を小さ
く、他の２つの切刃１３ｂ，１３ｄのねじれ角θ₂
を大きくしているから、第２図に示すように、切
刃１３ａと１３ｂとの間および切刃１３ｃと１３
ｄとの間の周方向並びに軸方向の間隔は各切刃に
沿つて先端から後端側へ向かうにしたがつて漸次
広くなり、切刃１３ｂと１３ｃとの間および切刃
１３ｄと１３ａとの間の周方向並びに軸方向の間
隔は漸次狭くなる。したがつて、各切刃がワーク
を切削することによつて生じる微少な振動の振動
数が、エンドミルの回転に伴つて変化する。この
結果、切刃の切削によつて惹起される振動が互い
に打ち消し合い、仕上げ面の面粗度を悪化させる
ような振動がエンドミル本体１１に発生するのを
防止することができる。 ところで、このようなエンドミルにおいて刃部
１２の先端は、切刃１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１
３ｄがワークを切り込む際に最も先にワークに喰
付く部位であり、かつまたエンドミル本体１１の
基端部から最も離間しているため振動の起こり易
い部位である。従つて、この刃部１２の先端にお
いて切刃１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが周方
向に不等間隔に配置されていると各切刃のワーク
への喰付きが不均等になつてしまい、エンドミル
本体１１をその回転中心Ｏに対して垂直な方向に
振動させる力が働いて、いわゆる心振れが生じて
しまうおそれがある。そして、切削時にエンドミ
ル本体１１にこのような心振れが発生すると切削
精度の劣化を招いて仕上げ面が大幅に悪化してし
まうほか、場合によつては切刃に過大な切削負荷
が作用して切刃の欠損等を引き起こす危険性があ
る。 これに対して上記構成のエンドミルでは、刃部
１２の先端において切刃１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，１３ｄを周方向に等間隔に配置することによ
つて該先端部における各切刃のワークへの喰付き
を均等にすることができ、心振れの発生を最小限
に抑えることが可能となる。従つて、上述した切
刃を異なるねじれ角に設定することによる振動の
打ち消し効果と相俟つて、より効果的にエンドミ
ル本体１１の振動の発生を防止することができ、
優れた仕上げ面が得られるとともに切刃の欠損等
の発生を未然に防ぐことが可能となる。 また一方、このようなエンドミルによつて溝加
工や穴加工を行う時には、上記先端部がこれらの
溝や穴の最深部に挿入されるため、切削時に発生
する熱が発散され難くなつてしまう。従つて、万
一この刃部１２の先端部で切屑詰まりが起きた場
合には、エンドミル本体１１の先端部が極めて高
温になつてしまい、ワークとの溶着が発生するお
それがある。 しかしながら上記構成のエンドミルによれば、
このような事態の発生も未然に回避することが可
能である。すなわち、刃部１２の先端において切
刃１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを周方向に等
間隔に配置することにより、これらの切刃のねじ
れ角を異なる角度としても上記先端部においてチ
ツプポケツト１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの
幅に極端な広狭の差が生じるのを防ぐことができ
る。このため、切刃１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１
３ｄの先端で生成された切屑が、すべてのチツプ
ポケツト１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにおい
て円滑にその後端側に送られて排出されるので、
切屑詰まりの発生を防ぐことができ、上記ワーク
との溶着を防止することが可能となるのである。 なお、上述のように、この発明において切刃１
３ａ，１３ｃと切刃１３ｂ，１３ｄとのねじれ角
を互いに異なるものとしたのは、各切刃間の間隔
を変化させ、これによつてエンドミル本体１１が
振動するのを防止するためである。この場合、振
動防止効果は切刃間の間隔の変化率が大きいほど
発揮することができる。その変化率を大きくする
ためには、ねじれ角θ₁とθ₂との差を大きくすれば
よい。しかしその一方、ねじれ角θ₁とθ₂とを異な
る大きさのものにすると、切刃間の間隔が変化す
るのに伴つて、４つのチツプポケツト１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，１４ｄの幅に広狭の差が生じる。
具体的には、チツプポケツト１４ａ，１４ｃの幅
が先端側から後端側へ向かうにしたがつて漸次広
くなり、チツプポケツト１４ｂ，１４ｄの幅が漸
次狭くなる。チツプポケツト１４ａ，１４ｃにつ
いては、その幅が漸次広くなるから問題ないが、
チツプポケツト１４ｂ，１４ｄについてはその後
端側における幅が過度に狭くなると、切屑の排出
に難が生じる。以上の観点から、ねじれ角θ₁とθ₂
との差については、いずれかのチツプポケツトが
過度に狭くならない範囲においてできる限り大き
くするのがよい。具体的には、４枚刃のエンドミ
ルにおいてその直径Ｄが20mm程度で、刃部１２の
長さが3D以内であれば、｜θ₁−θ₂｜＝1゜〜10゜とす
るのが望ましい。 次に、この発明の他の実施例を説明する。な
お、以下に示す実施例においては、上記実施例と
異なる点についてのみ説明し、上記実施例と同様
な部分については同一符号を付してその説明を省
略する。 第３図に示すエンドミルは、エンドミル本体１
１の中央部に先端面から後端面まで貫通する貫通
孔１６を形成したものである。なお、貫通孔１６
を形成している関係上、いずれの底刃１５ａ，１
５ｂ，１５ｃ，１５ｄもエンドミル本体１１の中
心Ｏには達しておらず、またいずれも同じ長さに
なつている。 第４図に示すエンドミルは、底刃１５ａ，１５
ｂ，１５ｃ，１５ｄをそれぞれ直線状に形成した
ものである。なお、底刃を回転方向に向つて膨出
した形状とすることもある。 第５図に示すものは、刃部１２の先端部を半球
状に形成したボールエンドミルである。 さらに、第６図に示すものは、平フライスであ
り、このものにおいては、ねじれの弱い切刃１７
ａとねじれの強い切刃１７ｂとが交互に形成され
ている。ところで、上述した実施例のように工具
本体の外周に、該工具本体の先端から基端側に向
かつてねじれを有する複数の切刃が形成されてな
る転削において、複数の切刃のうちの一の切刃の
ねじれ角を、単に他の切刃のねじれ角と異なる角
度に設定しただけでは、これら切刃の全長に亙つ
て切刃間の間隔が異なつてしまう。このため、工
具本体に切刃を成形する際に、研磨加工の基準と
すべき位置を決定することが極めて困難となり、
工具の製造自体に多大な労力と熟練とを要する結
果となつてしまう。成形の基準位置を割り出すこ
とが困難なことから加工精度にも狂いを生じ易
く、この結果工具が設計当初の性能を充分に発揮
できなくなるおそれもある。 これに対して本発明の転削工具では、複数の切
刃の先端が工具本体の円周方向に等間隔に配置さ
れているため、これらの切刃の先端を切刃形成の
際の基準とすることができる。 例えば第１図ないし第４図に示した実施例のエ
ンドミルでは、切刃１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１
３ｄは刃部１２の先端、すなわち該切刃１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと底刃１５ａ，１５ｂ，
１５ｃ，１５ｄとのそれぞれの交点において、エ
ンドミル本体１１の円周方向に等間隔となつてい
る。そして本発明の転削工具では、このように等
間隔に配置された切刃の先端を切刃成形時の基準
とすることができ、これによつて過大な労力や熟
練を要することなく、切刃を正確かつ容易に形成
することが可能となる。 なお、上記の実施例は、全体が高速度鋼あるい
は超硬合金製のソリツドタイプのものであるが、
工具本体に切刃を有する切刃チツプをろう付けし
たろう付けタイプのものであつてもよい。また、
上記の実施例のエンドミルにおいては、４つの切
刃を形成しているが、切刃の数については複数で
あれば４つに限られるものではない。さらに、４
つの切刃のうち２つ宛の切刃のねじれ角を同一に
し、しかもねじれ角を交互に大小としているが、
すべての切刃のねじれ角を互いに異なるものとし
てもよく、また互いに異なるねじれ角を有する切
刃をそのねじれ角が小さいものから周方向に順次
形成してもよい。いずれにしても、この発明では
複数の切刃のうちの少なくとも一の切刃のねじれ
角を他のもののねじれ角と異なる大きさに設定す
ればよい。さらにまた、各切刃のねじれ方向を切
刃のすくい角が正のすくい角となるように設定し
ているが、ねじれ方向を逆にしてもよい。なおま
た、この発明はエンドミル、平フライスの他に、
側フライス等の転削工具にも適用することができ
る。 ［実験例］ 次に、この発明の効果を確認するために行つた
実験例を紹介する。なお、実験例の切削状態は第
７図に示すとおりである。 使用エンドミル 直径×全長×刃長×刃数＝20×120×60×４ ねじれ角 従来品 40゜（４刃共通） 発明品 38゜（２刃） 41゜（２刃） 切削条件 切削速度 40ｍ／min 送り速度 50，70，90，100および 120mm／min 切削方式 ダウンカツト（湿式） 軸方向切り込み量Ｌ 40mm 径方向切り込み量Ｄ 10mm 被削材 SCM440 硬度 HB250 実験結果は次表のとおりである。

【表】 上表から明らかなように、従来品ではいずれの
切削条件でも振動が発生し、特に送り速度が100
mm／min以上になると振動が大きくなり過ぎた結
果実験を中止せざるを得なかつたのに対し、発明
品ではいずれの切削条件でも、振動が発生するこ
となく、スムーズに切削を行うことができた。な
お、発明品は所要動力も従来品に比して小さくて
済むが、これは、従来品が振動して径方向切り込
み量が大小変化し、切り込み量が大きくなつたと
きに所要動力が増大するのに対し、発明品ではそ
のような切り込み量の変化がなく、その分だけ所
要動力が少なくて済むものと思われる。 ［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の転削工具によ
れば、複数の切刃の先端を工具本体の円周方向に
等間隔に配置するとともに、これら複数の切刃の
うちの少なくとも一の切刃のねじれ角を他の切刃
のねじれ角と異なる角度に設定しているから、一
の切刃とこれに隣接する切刃との間の周方向およ
び軸線方向の間隔が一の切刃の先端から後端側へ
向かうにしたがつて連続的に変化し、この結果エ
ンドミル本体に発生する振動の振動数がエンドミ
ルの回転に伴つて変化し、それらの振動が互いに
打ち消し合う。したがつて、エンドミル本体に仕
上げ面を悪化させるような振動が発生するのを防
止することができ、特に重切削（深切り込み）に
おいて低送りから高送りまで顕著な効果が得ら
れ、また所要動力を軽減することができる等の効
果が得られる。さらに、切刃の先端を円周方向に
等間隔に配置することにより、各切刃のワークへ
の喰付きを均等にして切削時の心振れを防ぐこと
ができるため、切刃のねじれ角を異なる角度にす
ることによる振動の打ち消し効果と相俟つて、切
削精度の劣化を防いで優れた仕上げ面を得ること
ができるとともに、エンドミル本体の振動が心振
れに起因する切刃の欠損等を防止することが可能
となる。また、このように切刃の先端を等間隔に
配置することにより、工具先端においてチツプポ
ケツトの幅に極端な広狭が生じるのを防ぐことが
できるため、切屑詰まりを防止してワークとエン
ドミル先端とが溶着するような事態を未然に回避
することが可能となる。 さらに、等間隔に配置された切刃の先端を基準
の位置とすることにより、切刃成形時に特に過大
な労力が熟練を要することなく、正確な加工精度
で容易に切刃を形成することができ、当初の設計
通りの性能を当該転削工具に付与することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂはこの発明の一実施例を示し、Ａ
図はその側面図、Ｂ図はＡ図の矢視図、第２図
は第１図に示すエンドミルの刃部の展開図、第３
図〜第６図はそれぞれこの発明の他の実施例を示
し、Ａ図はその側面図、Ｂ図はＡ図の矢視図、
第７図はこの発明の効果を確認するために行つた
実験の切削状況を示す図、第８図は従来のエンド
ミルの一例を示し、Ａ図はその側面図、Ｂ図はＡ
図の矢視図、第９図は第８図に示すエンドミル
における刃部の展開図である。 １１……エンドミル本体、１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ，１３ｄ……切刃。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具本体の外周に、該工具本体の先端から基
   端側に向かつてねじれを有する複数の切刃が形成
   されてなる転削工具において、 上記複数の切刃の先端を上記工具本体の円周方
   向に等間隔に配置するとともに、これら複数の切
   刃のうちの少なくとも一つの切刃のねじれ角を他
   の切刃のねじれ角と異なる角度に設定したことを
   特徴とする転削工具。