JP2005230976A

JP2005230976A - ラフィングエンドミル

Info

Publication number: JP2005230976A
Application number: JP2004043362A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Obata; 光由小幡
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】近年の高速高能率切削領域における重切削粗加工での、従来の山部半径Ｒ１が谷部半径Ｒ２より大きい波形切れ刃の形状では切りくずが大きくなり切削抵抗が上がるため異常摩耗やチッピングを生じることを防止したラフィングエンドミルを提供。
【解決手段】波形切れ刃２の軸直角断面Ａ−Ａに沿う断面形状の山部頂点ｍと隣接する山部頂点ｍとのピッチ距離Ｐが工具外径Ｄの２％〜１０％、波形切れ刃２の山部半径Ｒ１が工具外径Ｄの０．５％〜１％であり、波形切れ刃２の谷部半径Ｒ２が山部半径Ｒ１の１．５倍以上であり、さらに山部頂点ｍと谷部低点ｎとの距離ｈが山部半径Ｒ１より大きくかつ谷部半径Ｒ２小さい値にされている。
【選択図】図２

Description

この発明は、フライス加工において溝の重切削や側面の高能率切削が可能なラフィングエンドミルに関する。

金属材料の粗加工に用いられるラフィングエンドミルは、従来より波形切れ刃即ちニックを施した切れ刃を有し、これにより切りくずを分断させ切削抵抗を軽減させることにより、ラフィングエンドミルの重切削を可能にしている。特許文献１では、該波形切れ刃の山部曲率半径（以下山部半径Ｒ１という）を工具外径Ｄの１０％以下とし該波形切れ刃の谷部曲率半径（以下谷部半径Ｒ２という）を山部半径Ｒ１の０．４〜０．８倍とし，前記波形切れ刃の軸直角断面Ａ−Ａに沿う断面形状の山部頂点と隣接する山部頂点とのピッチ距離Ｐを山部半径Ｒ１と谷部半径Ｒ２との和の１．２〜１．８倍とし、山部、谷部の波高さを一定の公式に基づいて定義したことにより切削抵抗を抑えたまま耐チッピング性を向上させる工夫がなされている。また、特許文献２では、ニック高さを工具外径Ｄの０．００５〜０．０１５倍とし、山部半径Ｒ１を谷部半径Ｒ２より大きくし、ニック山部にかかる応力集中を分散し耐チッピング性を向上させている。
特開平６−３１５８１７号公報請求項１、請求項２特開平７−２９９６３５号公報第１図

しかしながら従来の切削速度すなわち高速度工具鋼及び粉末高速度工具鋼での切削速度領域では従来技術は有効ではあるが、近年の高速高能率切削領域における重切削粗加工では、従来の山部半径Ｒ１が谷部半径Ｒ２より大きい波形切れ刃の形状では切りくずが大きくなり切削抵抗が上がるため異常摩耗やチッピングを生じ、工具の短寿命につながるケースが非常に多い。また、最近では調質鋼や難削材の粗加工の要望が増加しており、より一層チッピングや異常摩耗に対する性能向上が求められている。

本発明の課題は、近年の高速高能率切削領域における重切削粗加工での、従来の山部半径Ｒ１が谷部半径Ｒ２より大きい波形切れ刃の形状では切りくずが大きくなり切削抵抗が上がるため異常摩耗やチッピングを生じ、工具の短寿命につながるケースが非常に多いこと、また最近では調質鋼や難削材の粗加工の要望が増加しており、より一層チッピングや異常摩耗に耐える性能向上が求められている課題を解決したラフィングエンドミルを提供することにある。

このため本発明は、外周に刃溝ねじれ角で構成された２〜１０枚の波形切れ刃で構成されたラフィングエンドミルにおいて、前記波形切れ刃の軸直角断面Ａ−Ａに沿う断面形状の山部頂点と隣接する山部頂点とのピッチ距離Ｐが工具外径Ｄの２％〜１０％であり、該波形切れ刃の山部曲率半径（以下山部半径Ｒ１という）が工具外径Ｄの０．５％〜１％であり、該波形切れ刃の谷部曲率半径（以下谷部半径Ｒ２という）が山部半径Ｒ１の１．５倍以上であり、さらに山部頂点と谷部低点との距離ｈが山部半径Ｒ１より大きくかつ谷部半径Ｒ２小さい値であることを特徴とするラフィングエンドミルによって上述の本発明の課題を解決した。

本発明では、谷部半径Ｒ２を山部半径Ｒ１の１．５倍以上と大きくし、切削抵抗の上昇を防ぎ、チッピングや異常摩耗に耐える性能向上を行い、山部頂点と隣接する山部頂点とのピッチ距離Ｐが工具外径Ｄの２％〜１０％であり、さらに山部頂点と谷部低点との距離ｈが山部半径Ｒ１より大きくかつ谷部半径Ｒ２より小さい値とすることにより、切りくずを効果的に分断させ切削抵抗をより低減させることが可能となり高速領域での切削性能を飛躍的に向上させたラフィングエンドミルを提供するものとなった。山部頂点と隣接する山部頂点とのピッチ距離Ｐが工具外径Ｄの２％未満では切削能率が低下し、１０％を越えると切りくずを効果的に分断しなくなるので、ピッチ距離Ｐを工具外径Ｄの２％〜１０％に限定した。また山部頂点と谷部低点との距離ｈは山部半径Ｒ１未満では切削能率が低下し、谷部半径Ｒ２を越えると切りくずを効果的に分断しなくなるので、距離ｈを山部半径Ｒ１より大きくかつ谷部半径Ｒ２より小さい値に限定した。

好ましくは、前記波形切れ刃の軸直角断面Ａ−Ａに沿う断面形状の山部頂点と隣接する山部頂点の配置は、工具が回転すると山部の頂点が一定の距離だけずれていくことを特徴とし、そのずれ量は前記ピッチ距離Ｐに対し、Ｐ／４であり、ずれる方向は刃先側すなわち左ねじれ方向とすることにより、切りくずを効果的に分断させ切削抵抗をより低減させることが可能となった。
さらに好ましくは、前記ラフィングエンドミルにおいて、外周刃溝ねじれ角が３５°〜５５°であり、外周切れ刃のすくい角が５°〜１５°であり、心厚が工具外径の５５％〜６５％とすることにより、切りくずを効果的に分断させ切削抵抗をより低減させることと、ラフィングエンドミルの剛性の保持とを両立させることができる。
また好ましくは、工具材質に高速度工具鋼、粉末高速度工具鋼、コバルトを６〜１４％含有する超硬合金、超微粒子又は超々微粒子超硬合金を母材とし、前記切れ刃部に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物及び硼化物を１層又は２層以上で０．５〜５μｍ被覆することにより、耐摩耗性を高めたコーティングラフィングエンドミルとすることができる

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図３を参照して説明する。図１に本発明を実施するための最良の形態の外径Ｄ＝φ１０ｍｍ４枚刃ラフィングエンドミル１の側面図を示す。外周刃溝ねじれ角θが４０°（３５°〜５５°であってもよい）で構成された４枚（２〜１０枚であってもよい）の波形切れ刃２で構成され、図２に図１の軸直角断面Ａ−Ａに沿う波形切れ刃２の要部拡大断面図を示す。波形切れ刃２の軸直角断面Ａ−Ａに沿う断面形状の山部頂点ｍと隣接する山部頂点ｍとのピッチ距離Ｐが工具外径Ｄ＝１０mmの５％＝０．５mm（２％〜１０％であってもよい）、波形切れ刃２の山部曲率半径（以下山部半径Ｒ１という）が工具外径Ｄの１０％＝0.1 mm（０．５％〜１％であってもよい）であり、波形切れ刃２の谷部曲率半径（以下谷部半径Ｒ２という）が山部半径Ｒ１の１．５倍以上の0.18mm以上であり、さらに山部頂点ｍと谷部低点ｎとの距離ｈが山部半径Ｒ１より大きくかつ谷部半径Ｒ２小さい値0.15mmにされている。図３は図１の波形切れ刃２の刃先方向でみた配置を拡大して示す説明図で、波形切れ刃の配置はＰ／４−左ねじれ配列とし、外周切れ刃すくい角６°（５°〜１５°であってもよい）、心厚を６０％（５５％〜６５％であってもよい）とし、工具材質にコバルトを１０％含有する超微粒子超硬合金を母材とし、かつ切れ刃表面にに窒化チタンアルミ系硬質膜を３μｍ被覆した。工具材質に高速度工具鋼、粉末高速度工具鋼、コバルトを６〜１４％含有する超硬合金、超微粒子又は超々微粒子超硬合金を母材とし、前記切れ刃部に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物及び硼化物を１層又は２層以上で０．５〜５μｍ被覆したものであってもよい

図１に示す本発明のφ１０ｍｍ超硬コーティングラフィングエンドミルと、従来品φ１０ｍｍ超硬コーティングラフィングエンドミルとの比較テストを行った。被削材炭素鋼ＳＫＤ１１（２３０ＨＢ）を切削速度１２３ｍ／ｍｉｎ（回転数３、９００ｍｉｎ^-1）、テーブル送り速度５５０ｍｍ／ｍｉｎ（ｆ＝０．０３５ｍｍ／ｒｅｖ）、軸方向の切り込み１０ｍｍ、半径方向の切り込み５ｍｍとし、ドライ加工したときの切削抵抗を図４に示す。図４（ｂ）の従来品は、１１００Ｎの切削抵抗がかかっているのに対し、図４（ａ）の発明品はその約６割の７００Ｎの切削抵抗で加工が可能であった。
〔本発明の最良の実施形態の効果〕

本発明を実施するための最良の形態の外径Ｄ＝φ１０ｍｍ４枚刃ラフィングエンドミル１の側面図を示す。図１の軸直角断面Ａ−Ａに沿う波形切れ刃２の要部拡大断面図を示す。図１の波形切れ刃２の刃先方向でみた配置を拡大して示す説明図。実施例１の本発明のφ１０ｍｍ超硬コーティングラフィングエンドミルと、従来品φ１０ｍｍ超硬コーティングラフィングエンドミルとの比較テストの切削抵抗を示すグラフ。

符号の説明

１：ラフィングエンドミル２：波形切れ刃Ｄ：工具外径
Ｒ１：山部半径Ｒ２：谷部半径ｍ：山部頂点ｎ：谷部低点

Claims

外周に刃溝ねじれ角で構成された２〜１０枚の波形切れ刃で構成されたラフィングエンドミルにおいて、前記波形切れ刃の軸直角断面Ａ−Ａに沿う断面形状の山部頂点と隣接する山部頂点とのピッチ距離Ｐが工具外径Ｄの２％〜１０％であり、該波形切れ刃の山部曲率半径（以下山部半径Ｒ１という）が工具外径Ｄの０．５％〜１％であり、該波形切れ刃の谷部曲率半径（以下谷部半径Ｒ２という）が山部半径Ｒ１の１．５倍以上であり、さらに山部頂点と谷部低点との距離ｈが山部半径Ｒ１より大きくかつ谷部半径Ｒ２より小さい値であることを特徴とするラフィングエンドミル。
前記波形切れ刃の軸直角断面Ａ−Ａに沿う断面形状の山部頂点と隣接する山部頂点の配置は、工具が回転すると山部の頂点が一定の距離だけずれていくことを特徴とし、そのずれ量は前記ピッチ距離をＰとして、Ｐ／４であり、ずれる方向は刃先側すなわち左ねじれ方向であることを特徴とする請求項１記載のラフィングエンドミル。
前記ラフィングエンドミルにおいて、外周刃溝ねじれ角が３５°〜５５°であり、外周切れ刃のすくい角が５°〜１５°であり、心厚が工具外径の５５％〜６５％であることを特徴とする請求項１記載のラフィングエンドミル。
工具材質に高速度工具鋼、粉末高速度工具鋼、コバルトを６〜１４％含有する超硬合金、超微粒子又は超々微粒子超硬合金を母材とし、前記切れ刃部に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物及び硼化物を１層又は２層以上で０．５〜５μｍ被覆したことことを特徴とする請求項１記載のコーティングラフィングエンドミル。