JPH084967B2 - エンドミル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、溝切削や側面切削に用いられるエンドミ
ルに係り、詳しくは金型等の高硬度材料の仕上げ加工に
用いて好適なエンドミルに関する。

［従来の技術］ プラスチック金型やゴム金型等を加工する際には、例
えば第６図に示すように、金型１に深溝２を形成するリ
ブ加工が行われているが、このような溝２の仕上げ加工
は、通常の切削加工では溝壁面３の面粗度の確保が困難
なため、従来から専ら放電加工に頼っていた。

しかしながら、放電加工は加工時間に長時間を要しか
つ加工コストも極めて高価であるという欠点を有してい
る。このため、最近では、特にリブ加工時における仕上
げ加工に適したエンドミルが種々提供されている。

第７図及び第８図はこのようなリブ加工用として提案
されているエンドミルの一例を示すものである。これら
の図に示すエンドミル４は、工作機械の主軸（図示略）
と嵌合される略円柱状のシャンク５を基端部に備えた工
具本体６の先端部に、工具軸線Ｏと直交する断面が正多
角形状（図示の例では正六角形）をなす刃部７を形成
し、この刃部７の各側面８…が交わる稜線部に刃部７の
全長に渡って延びる６つの外周刃９…を形成してなるも
ので、各外周刃９は、上記溝２の形状に対応して工具軸
線Ｏの回りにテーパ軸状の回転軌跡を描くように、工具
軸線Ｏに対して所定角度傾けて形成されている。

しかして、このようなエンドミルを用いて上記溝２を
加工する場合には、工具本体６が軸線Ｏを中心として矢
印Ａ方向へ回転せしめられるとともに、工具本体６と溝
２との間に該溝２の長手方向への相対運動が与えられ、
これにより各外周刃９が壁面３を切削して溝２が形成さ
れてゆく。なお、この場合の切込量は極めて小さく、切
削加工よりもむしろ研削加工の領域に近いものである。
また、上記刃部７を断面多角形状に形状する理由は、刃
外周刃９の刃先角を大きくして切削時のびびり振動を排
除し、仕上げ面の面粗度を改善するためである。

ここで、上記切刃９の枚数は、図示の例では６枚とさ
れているが、これに限らず３枚以上の任意の枚数のもの
が種々提供されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来のエンドミル４のようなリブ
加工用エンドミルは、いずれも刃部７が断面視正多角形
状をなす角柱状に形成されているので、切刃９のすくい
角θ１、すなわち刃部７の軸線Ｏと直交する断面（第８
図）において、工具回転中心P0から各切刃９を結ぶ線分
l1に対して切刃９から工具回転方向前方側に延びる側面
8aのなす角度は、正多角形断面における頂角の半分とな
り、切刃９の枚数をｎ、線分l1から切刃９を中心として
反時計方向へ図った角度を正とすれば、 θ１＝−π×（ｎ−１）/n（rad.） …… で定められる。

また、切刃９の逃げ角θ２、すなわち、切刃９を通過
しかつ線分l1と直交する線分l2に対して切刃９から工具
回転方向後方側に延びる側面8bがなす角度は、90゜（π
/2rad.）から上記すくい角θ１を差し引いた値に等し
く、切刃９の枚数がｎであれば、 θ２＝π×（２−ｎ）/2n（rad.） …… となる。

このように従来のエンドミルは、刃部７を正多角形状
に形成する限りにおいてすくい角θ１及び逃げ角θ２が
切刃９の枚数ｎで定められてしまうため、選択する刃数
ｎによっては刃先角（θ１＋θ３）が著しく小さくなっ
て刃先強度が不足し、びびり振動が生じ易くなるととも
に切刃のチッピングも生じ易いという欠点があった。

また、特に刃部７の先端に底刃を設けたエンドミルに
あっては、切削効率を向上すべく工具を軸線方向に送り
出してテーパ溝を一度に形成しようと試みても、外周刃
先端部の強度不足から工具軸線方向の送り量を大きく設
定できないため、結局、被削材を小径の工具で溝切り加
工する等の下加工を行ってからこれをエンドミルで拡径
してテーパ溝を形成せざるを得ないという問題もあっ
た。

この発明は、このような背景の下になされたもので、
刃数が変化しても一定の刃先角を維持できて刃先強度に
優れたエンドミルを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明は、工具先端面に底
刃及びギャッシュが形成されたエンドミルにおいて、外
周刃先端部のすくい角を−30゜〜−50゜の範囲に、外周
刃先端部の逃げ角を20゜〜35゜の範囲に設定したもので
ある。

［作用］ 本発明の構成によれば、外周刃先端部のすくい角及び
逃げ角を上述の範囲に設定することで、外周刃先端に一
定の刃先角が確保されるとともに、そのすくい角が負角
側に過度に増大せずかつ逃げ角が不足しないので、工具
軸線方向の送りに対する外周刃先端部のびびりや異常摩
耗が回避される。

［実施例］ 以下、第１図ないし第４図を参照して本発明の一実施
例を説明する。

第１図及び第２図に示すように、本実施例のエンドミ
ルは、図示せぬ工具本体の先端部に断面略多角形状をな
すテーパ軸状の刃部40が形成され、この刃部40の側面41
の凸稜線部に４枚の外周刃42…が形成されるとともに、
刃部40の先端に工具基端側へ向けて陥没するギャッシュ
43が形成され、該ギャッシュ43の凸稜線部に各外周刃42
の先端から工具回転中心P0に向かって延びる４枚の底刃
44…が形成されてなるものである。

上記外周刃42は、いずれも刃部40の正面視において工
具軸線Ｏの回りに反時計方向方向に捩れるいわゆる左捩
れの外周刃に形成され、その捩れ角αは20゜とされてい
る。また、外周刃42のテーパ角φは１゜30′に設定され
ている。なお、これら捩れ角α及びテーパ角φは切削条
件等に応じて適宜定められるもので、具体的には捩れ角
αが０゜〜20゜、テーパ角φが30′〜５゜の範囲とされ
る。

一方、上記ギャッシュ43は、刃部40の正面視におい
て、各底刃44を凸稜線部として工具中心P0から各外周刃
42間の側面41に向けて放射状に伸びる溝状に形成され、
上記回転中心P0は、各外周刃42の最先端から工具基端側
へ向けて所定量Ｆだけ後退させて設けられている。ま
た、ギャッシュ43の壁面は、各底刃44から工具回転方向
前方側に連なるすくい面45と、各底刃44から工具回転方
向後方側へ連なる逃げ面46とから構成されている。

第１図及び第３図に示すように、上記すくい面45は、
刃部側面41との稜線部が各外周刃42よりも工具回転方向
前方側に一定距離をおいて工具基端側へ延在する傾斜面
に形成され、これにより刃部側面41の先端部における外
周刃42よりも回転方向前方側の部分には各外周刃42に対
する所定幅Ｄのすくい面47が形成されている。また、底
刃44に対する逃げ面46は、底刃44に対して所定の二番逃
げ角γ１及び三番逃げ角γ２でもって２段階に傾斜する
傾斜面とされ、これにより刃部側面41の先端部における
外周刃42よりも回転方向後方側の部分には各外周刃42に
対する逃げ面48が形成されている。

ここで、各外周刃42の先端部に対する上記すくい面47
のすくい角θ１は、−30゜〜−50゜の範囲に設定されて
いる。これは、すくい角θ１が−30゜を超えて正角側に
偏ると外周刃42の先端部における刃先角（θ１＋θ３）
が不足してチッピング等を生じ易くなるおそれがあり、
他方すくい角θ１が−50゜を超えて負角側に偏ると外周
刃42の先端部における切削抵抗が過度に大きくなって円
滑な切削が妨げられるおそれが生じるからである。

また、上記外周刃42の先端部における逃げ角θ２は、
20゜〜35゜の範囲に設定されている。逃げ角θ２が20゜
に満たないと逃げ面48と被削材との間に異常摩耗が生じ
て外周刃42の先端部が早期に摩耗するおそれがあり、他
方逃げ角θ２が35゜を超えると外周刃42の先端部におけ
る刃先角（θ１＋θ３）が不足してチッピング等の弊害
が生じるおそれがあるからである。

また、第２図ないし第４図に示すように、底刃44の外
周部は、切削時における欠け等を防止するため所定のチ
ャンファ角Ｃでもって切り欠かれている。さらに、底刃
44は工具回転中心P0側へ向かって所定幅Ｈの範囲で工具
基端側へと所定の逃げ角Ｇでもって傾斜させて形成され
ている。

そして、上記刃部側面41の先端部よりも工具基端側の
部分は、上記各すくい面47及び逃げ面48の延長面とさ
れ、これにより各外周刃42の中間部及び基端部には上記
先端部と同様のすくい角θ１及び逃げ角θ２が付されて
いる。

しかして、以上のように構成されたエンドミルによれ
ば、刃部40がその軸線Ｏを中心として矢印Ｂ方向（第１
図及び第２図参照）に回転せしめられるとともに、刃部
40が軸線方向前方側に送り出され、これに伴って底刃43
及び外周刃42の先端部が被削材を穿孔し、続いて外周刃
42の中間部及び基端部が先に穿孔された部分をテーパ状
に拡径する。そして、刃部40が軸線方向に所定量送り出
された後、刃部40が軸線方向と直交する方向に送り出さ
れ、これによって被削材にテーパ溝が加工される。

ここにおいて、本実施例のエンドミルによれば、特に
刃部側面41のうちで特にギャッシュ43と交差する先端部
に、上述した範囲のすくい角θ１及び逃げ角θ２で傾斜
するすくい面47及び逃げ面48を設けたため、刃部40を軸
線方向に送って被削材を加工する場合でも刃先角（θ１
＋θ３）の不足によるびびり振動の発生や、切削抵抗の
増大、あるいは外周刃42の早期摩耗等の弊害が生じず、
この結果、あらかじめ被削材を下加工する必要がなくな
って、切削効率が向上する。

なお、本実施例においては、特に刃部側面41の先端部
以外の部分をも先端部と同様のすくい角θ１及びθ２で
傾斜する傾斜面としているが、本発明のエンドミルはこ
れに限るものではなく、従来の多角形状をなすエンドミ
ルと同様に、外周刃42間を直線的に結ぶ平面状に形成し
ても良い。要するに刃部40の先端部において所定のすく
い角θ１及び逃げ角θ２が与えられていれば、これ以外
の部分の形状は問わないものである。

また、本実施例では特に外周刃42を左ねじれの捩れ刃
としたがこれに限らず、直刃、右ねじれ等適宜変更可能
であり、外周刃42及び底刃44の枚数も４枚に限るもので
はない。

［実施例］ 次に、本発明の効果を明らかにすべく、本発明に係る
エンドミルと従来のエンドミルとをそれぞれ用いて、以
下に述べる切削試験を行った。

（切削試験） 本発明に係るエンドミルと従来のエンドミルとを用い
て、第５図に示すようにテーパ溝の仕上げ加工を行い、
このときの切削状況を比較した。なお加工条件は下記に
示す通りであり、結果は第１表に示す。

・被削材:HPM−１ ・溝形状：深さ（Ｌ）:14mm ：先端幅（Ｗ）:1mm ：テーパ角（θ）:1゜30′ ・切削速度:50m/min. ・工具送り量:400mm/rev. 第１表からも明らかなように、底刃付きのエンドミル
でテーパ溝を加工する場合、従来のエンドミルでは、刃
数が多いと外周刃先端部のすくい角が負角側に偏り過ぎ
て切削抵抗が過度に増加し、工具軸線方向の送り量を大
きくできない。これに対して本発明に係るエンドミルで
は外周刃先端部のすくい角及び逃げ角が刃数に関係無く
一定範囲に設定されるので、びびり振動及び外周刃の異
常摩耗を回避しつつ工具軸線方向の切込量を従来の２倍
以上増加させることができることが明らかとなった。

なお、上記切削試験においては、加工時間が、放電加
工で同一の加工を行った場合に比しておよそ1/10程度に
短縮されることも確認されている。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、外周刃先端部
のすくい角及び逃げ角が適性範囲に設定されて刃先強度
が十分に確保されるので、工具を軸線方向の送って切削
を行う場合でも、びびり振動の発生や外周刃先端部の早
期摩耗が回避され、この結果、特にテーパ溝を加工する
際に下加工が不要となって切削効率が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図はその側面図、第２図は正面図、第３図は外周刃先
端の正面拡大図、第４図は外周刃先端の側面拡大図、第
５図は切削試験の加工形態を示す図、第６図は被削材の
溝形状を示す図、そして第７図及び第８図は従来のエン
ドミルの例を示す図で、第７図は側面図、第８図は第７
図のII−II線における断面図である。 40……刃部、40a……側面、47……すくい面、48……逃
げ面、42……外周刃、43……ギャッシュ、44……底刃、
P0……工具回転中心、Ｏ……工具軸線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工具本体の先端部に、該工具本体の軸線
   （Ｏ）と直交する断面が略多角形状をなす刃部（40）が
   形成され、この刃部（40）の各側面（40a）が交わる稜
   線部に外周刃（42）が形成されるとももに、上記刃部
   （40）先端面に、上記外周刃（42）の先端部から工具中
   心（P0）に向かって延在する底刃（44）が形成され、こ
   れら底刃（44）間の工具先端面に、工具基端側に向けて
   陥没しかつ上記刃部先端部の側面に開口するギャッシュ
   （43）が形成されてなるエンドミルにおいて、 上記ギャッシュ（43）によって分割された刃部側面（40
   a）のうち、各外周刃（42）から工具回転方向前方側に
   連なる側面（47）の刃部正面視におけるすくい角（θ
   １）を−30゜〜−50゜の範囲に、各外周刃（42）から工
   具回転方向後方側に連なる側面（48）の刃部正面視にお
   ける逃げ角（θ２）を20゜〜35゜の範囲に設定したこと
   を特徴とするエンドミル。