JP2007268648A - エンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】切屑排出性と高めることにより良好に切削加工を行うことができるとともに、切屑詰まりに起因するエンドミル本体の破損や切刃の欠損を防止して寿命の延長を図ることができるエンドミルを提供する。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるエンドミル本体１の先端部外周に複数の切屑排出溝４Ａ、４Ｂが形成され、これらの切屑排出溝４Ａ、４Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃５Ａ、５Ｂが形成されたエンドミルにおいて、切屑排出溝４は、周方向に隣接する複数段の溝部１１、１２を備えるとともに、少なくとも一の切屑排出溝４Ａは、軸線Ｏ方向の少なくとも一部において、他の切屑排出溝４Ｂと異なる段数で構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に複数の切屑排出溝が形成されて、そのエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されたエンドミルに関する。

この種のエンドミルにおいては、切刃によって生成される切屑が切屑排出溝内に詰まると、切削抵抗が著しく増加してエンドミル本体の破損や切刃の欠損等のトラブルが発生するため、切屑をエンドミル本体後端側へと円滑に排出することが求められている。
ところで、例えば特許文献１〜４では、エンドミル本体の先端部外周に、らせん状をなしてねじれる複数の切刃が形成され、これら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不等ねじれとすることにより、エンドミル本体の軸線方向に沿った少なくとも一部において、切刃のエンドミル回転方向における間隔を異なるようにした、不等リードエンドミルと称されるものが提案されている。

このような不等リードエンドミルにおいては、切刃のエンドミル回転方向における間隔が異なる部分では各切刃が被切削材に食い付く間隔も異なるものとなり、また、ねじれ角も異なることから、これらの切刃による切削力やその作用時間が異なるものとなって、エンドミル本体にその固有振動数と共振するような周期的な振動が生じるのを防ぐことができ、このような共振に起因するビビリ振動が惹起されるのを防止することができる。また、ねじれ角を等しくしたまま切刃のエンドミル回転方向の間隔だけを不等ピッチとした不等分割エンドミルによっても、切刃の食い付く間隔が不等周期となるために同様の効果を得ることができる。
特公昭６３−６２３２３号公報 特公平５−４９４０８号公報 特公平７−１１５２５４号公報 特公平３−１９００４号公報

ところで、このように切刃同士のエンドミル回転方向の間隔が異なるものとされたエンドミルにおいては、前述のように各切刃が被切削材に食い付く間隔も異なるものとなるに伴い、この切刃による送り方向の切り込み量も切刃ごとに異なって、切刃による切削量、つまり、生成される切屑量や切屑厚さも異なることになる。すなわち、エンドミル回転方向前方側に隣接する切刃との周方向の間隔が他の切刃よりも大きくされた切刃では、前記エンドミル回転方向前方側の切刃が被切削材を切削してからこの切刃が被切削材に食い付くまでにエンドミル本体がより多く送り出されるため、他の切刃よりも肉厚の厚い切屑が生成されて切屑の生成量が多くなる。

こうしてエンドミル回転方向前方側に隣接する切刃との間隔が大きくされた切刃では、前述のように他の切刃よりも肉厚の大きな切屑が生成されるとともにその生成量も多くなるため切刃への切削負荷が大きく、前記間隔が小さくされた他の切刃に比べて欠損等が発生するおそれがある。したがって、この切刃の寿命によってエンドミルの寿命が決定されてしまい、他の切刃の損傷は少なくてもエンドミルを交換しなければならず、エンドミルの寿命短縮を招くことになる。

また、このエンドミル回転方向前方側に隣接する切刃との間隔が大きくて多量の切屑が生成される切刃においては、この切刃のエンドミル回転方向前方側に位置する切屑排出溝の溝幅も広くなるので、ある程度の切屑排出性を確保することは可能であるが、切削条件等によっては、前述のように肉厚が大きくカールされ難い切屑をこの切屑排出溝を通じてエンドミル本体後端側に向けて円滑に排出することが困難となるおそれがある。
このように、不等分割エンドミルや不等リードエンドミルにおいては、特に切屑排出性が大きな問題となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、切屑排出性と高めることにより良好に切削加工を行うことができるとともに、切屑詰まりに起因するエンドミル本体の破損や切刃の欠損を防止して寿命の延長を図ることができるエンドミルを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に複数の切屑排出溝が形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されたエンドミルにおいて、前記切屑排出溝は、周方向に隣接する複数段の溝部を備えるとともに、少なくとも一の切屑排出溝は、軸線方向の少なくとも一部において、他の切屑排出溝と異なる段数で構成されていることを特徴としている。

この構成のエンドミルにおいては、例えば、一の切刃のエンドミル回転方向前方側に位置する一の切屑排出溝を、他の切屑排出溝よりも一段多く切り欠いて多段に構成することにより、一の切屑排出溝の大きさが他の切屑排出溝よりも大きくなり、一の切刃によって生成される切屑を確実にエンドミル本体後端側へと排出することができる。したがって、切屑詰まりの発生を防止して、切削加工を良好に行うことができるとともに、切屑詰まりに起因するエンドミル本体の破損や切刃の欠損を防止でき、このエンドミルの寿命延長を図ることができる。

ここで、前記一の切屑排出溝の外周側辺稜部に形成された一の切刃を、前記軸線方向の少なくとも一部において、エンドミル回転方向前方側に隣接する切刃とのエンドミル回転方向における間隔を他の切刃と異なる大きさとすることにより、いわゆる不等分割エンドミルにおけるエンドミル回転方向前方側に隣接する切刃との間隔が大きい一の切刃によって生成される肉厚の厚い多量の切屑を、他の切屑排出溝よりも多段とされた一の切屑排出溝を通じてエンドミル本体後端側へ確実に排出できる。

また、前記一の切屑排出溝のねじれ角を、前記他の切屑排出溝のねじれ角と異なるように形成することにより、いわゆる不等リードエンドミルにおいて、エンドミル回転方向前方側に隣接する切刃との間隔が大きい部分の切刃によって生成される肉厚の厚い多量の切屑を、他の切屑排出溝よりも多段とされた切屑排出溝を通じてエンドミル本体後端側へ確実に排出できる。

よって、特に切屑排出性が問題となる不等分割エンドミルや不等リードエンドミルにおいても、切屑の排出を促進して切削加工を良好に行うことができるとともに、エンドミルの寿命延長を図ることができる。
なお、不等リードエンドミルにおいては、ねじれ角の異なる切刃同士のエンドミル回転方向の間隔が軸線Ｏ方向において変化するため、切刃同士の前記間隔が大きな部分のみを他の切屑排出溝よりも多段に構成していれば、切屑排出性を向上させることができる。

また、前記一の切屑排出溝を、前記軸線方向の少なくとも一部において、前記切刃のエンドミル回転方向前方側に連なり前記エンドミル本体の径方向内側に凹んだ主溝と、前記切刃のエンドミル回転方向前方側に隣接する他の切刃のエンドミル回転方向前方側に連なる副溝と、前記主溝と前記副溝との間に配置された補助溝とで構成し、前記他の切屑排出溝を、前記主溝と前記副溝又は前記主溝のみで構成することにより、一の切屑排出溝の大きさを他の切屑排出溝よりも補助溝又は補助溝と副溝を形成した分だけ確実に大きくすることができ、一の切刃によって生成される切屑をより確実にエンドミル本体後端側へと排出することができる。

同様に、前記一の切屑排出溝を、前記軸線方向の少なくとも一部において、前記切刃のエンドミル回転方向前方側に連なり前記エンドミル本体の径方向内側に凹んだ主溝と、前記切刃のエンドミル回転方向前方側に隣接する他の切刃のエンドミル回転方向前方側に連なる副溝とで構成し、前記他の切屑排出溝を、前記主溝のみで構成することにより、一の切屑排出溝の大きさを他の切屑排出溝よりも副溝を形成した分だけ確実に大きくすることができる。

さらに、前記一の切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に形成された前記切刃と前記切刃のエンドミル回転方向前方側に隣接する前記他の切刃とのエンドミル回転方向の間隔が、前記エンドミル本体先端側から後端側に向かうにしたがい漸次小さくされ、前記一の切屑排出溝を、前記エンドミル本体先端側では前記主溝と前記副溝と前記補助溝とで構成し、前記エンドミル本体後端側では前記主溝と前記副溝又は前記主溝のみで構成することにより、前記切刃と前記他の切刃とのエンドミル回転方向の間隔が大きい部分にのみ補助溝又は補助溝と副溝を形成して、切屑排出性を向上させて切削加工を良好に行うことができる。

同様に、前記一の切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に形成された前記切刃と前記切刃のエンドミル回転方向前方側に隣接する前記他の切刃とのエンドミル回転方向の間隔が、前記エンドミル本体先端側から後端側に向かうにしたがい漸次小さくされ、前記一の切屑排出溝を、前記エンドミル本体先端側では前記主溝と前記副溝とで構成し、前記エンドミル本体後端側では前記主溝のみで構成することにより、前記切刃と前記他の切刃とのエンドミル回転方向の間隔が大きい部分にのみ副溝を形成して、切屑排出性を向上させて切削加工を良好に行うことができる。

本発明によれば、切屑排出性と高めることにより良好に切削加工を行うことができるとともに、切屑詰まりに起因するエンドミル本体の破損や切刃の欠損を防止して寿命の延長を図ることができるエンドミルを提供することができる。

本発明の実施形態について添付した図面を参照にして説明する。図１から図４に本発明の実施形態であるエンドミルを示す。
このエンドミルは、概略円柱状をなして軸線Ｏを中心に回転されるエンドミル本体１を有しており、エンドミル本体１の後端側（図１において右側）が工作機械の主軸端等に把持されるシャンク部２とされ、エンドミル本体１の先端側（図１において左側）が切刃部３とされている。

切刃部３の外周には、エンドミル本体１の先端側から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に所定の角度で捩れる複数条（本実施形態では４条）の切屑排出溝４が形成されており、これらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面と、エンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる外周面との交差稜線部、すなわち前記壁面の外周側辺稜部には外周刃とされる切刃５が形成されている。

つまり、エンドミル本体１の先端側から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に所定の角度で捩れる４つの切刃５が形成されているのである。これにより、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面がすくい面６とされ、この切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる外周面が切刃５の逃げ面７とされる。ここで、前記すくい面６は、エンドミル回転方向Ｔ後方側に向けて凹んだ凹曲面状をなしており、切刃５には正のすくい角が与えられている。なお、この切刃５が軸線Ｏ回りになす回転軌跡は、本実施形態においては軸線Ｏを中心とした円筒面状とされている。

一方、この切刃部３の先端部には、切屑排出溝４から内周側に延びるギャッシュ８が形成されており、切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ前方側を向く壁面の先端側辺稜部には、前記切刃５の先端からエンドミル本体１径方向内側の軸線Ｏ近傍まで延びる底刃９が形成されている。ここで、本実施形態のエンドミルは、この底刃９と外周刃とされる切刃５とが軸線Ｏ回りの回転軌跡において略直交するように配置されたスクエアエンドミルとされている。

ここで、複数の切刃５のうちの少なくとも一の切刃５Ａ（５Ｂ）は、エンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する他の切刃５Ｂ（５Ａ）とねじれ角が異なるように形成されており、本実施形態のエンドミルは、いわゆる不等リードエンドミルとされている。
また、４つの切刃５のうち軸線Ｏを挟んで互いに対向する２つの切刃５Ａ、５Ａ（５Ｂ、５Ｂ）同士のねじれ角が同一とされており、エンドミル回転方向Ｔに隣接する切刃５Ａ、５Ｂ同士のねじれ角が互いに異なるように構成されている。つまり、ねじれ角αの第１切刃５Ａとねじれ角βの第２切刃５Ｂとがエンドミル回転方向Ｔに交互に配置されているのである。なお、本実施形態においては、第１切刃５Ａのねじれ角αがα＝４０°とされ、第２切刃５Ｂのねじれ角βがβ＝４５°とされ、α＜βとされている。

このように第１切刃５Ａ及び第２切刃５Ｂを配置することにより、第１切刃５Ａとこの第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第２切刃５Ｂとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔Ｐ１が、エンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次小さくなり、第２切刃５Ｂとこの第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第１切刃５Ａとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔Ｐ２が、エンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次大きくなる。

したがって、エンドミル本体１先端側においては、図２に示すように、第１切刃５Ａとこの第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第２切刃５Ｂとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔Ｐ１が、第２切刃５Ｂとこの第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第１切刃５Ａとのエンドミル回転方向Ｔにおける間隔Ｐ２よりも大きくされているが、エンドミル本体１後端側においては、図４に示すように、前記間隔Ｐ１が前記間隔Ｐ２よりも小さくなる。

また、第１、第２切刃５Ａ、５Ｂのそれぞれのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する切屑排出溝４Ａ、４Ｂの溝幅Ｗ１、Ｗ２も、切刃５Ａ、５Ｂのねじれ角が異なることにより、軸線Ｏ方向において漸次変化することになる。つまり、第１切刃５Ａとこの第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第２切刃５Ｂとの間に位置する第１切屑排出溝４Ａの溝幅Ｗ１は、エンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次狭くなり、第２切刃５Ｂとこの第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第１切刃５Ａとの間に位置する第２切屑排出溝４Ｂの溝幅Ｗ２は、エンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次広くなるように構成されている。

そして、第１切屑排出溝４Ａは、図１及び図３に示すように、第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に連なりエンドミル本体１径方向内側に向けて大きく凹んだ主溝１１と、第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第２切刃５Ｂの逃げ面７のエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる副溝１２と、この主溝１１と副溝１２との間に位置する補助溝１３とを備えている。

ここで、エンドミル本体１の先端側においては、図２に示すように、副溝１２と補助溝１３とがなす曲率が略同一とされて、ひとつの凸曲線をなすように構成されている。また、補助溝１３は軸線Ｏ方向の途中で切り上げられており、エンドミル本体１の後端側においては、図４に示すように、補助溝１３は配置されていない。
つまり、第１切刃５Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する第２切刃５Ｂとのエンドミル回転方向Ｔの間隔Ｐ１が大きいエンドミル本体１先端側部分に補助溝１３が形成されており、前記間隔Ｐ１が小さいエンドミル本体１後端側部分には補助溝１３が形成されていないのである。

一方、第２切屑排出溝４Ｂは、第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に連なりエンドミル本体１径方向内側に向けて大きく凹んだ主溝１１と、第２切刃５Ｂのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する第１切刃５Ａの逃げ面７のエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる副溝１２とを有している。

また、本実施形態においては、主溝１１の溝深さＤ、つまり、エンドミル本体１の軸線Ｏに直交する断面において、切刃半径と主溝１１の溝底部における径方向長さとの差が軸線Ｏ方向において一定とされるとともに、副溝１２及び補助溝１３の溝深さが主溝の溝深さＤよりも浅くなるように構成されているので、このエンドミルの心厚が軸線Ｏ方向で一定とされている。

以上のような構成とされたエンドミルは、エンドミル本体１の後端に形成されたシャンク部２が工作機械の主軸端に把持されて、軸線Ｏ回りに回転されるとともに軸線Ｏに交差する方向に向けて送られて、被切削材に溝を形成したり、面加工、端面加工を施したりするものである。

本実施形態であるエンドミルによれば、エンドミル本体１の先端側において、第１切刃５Ａとこの第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する第２切刃５Ｂとのエンドミル回転方向Ｔの間隔Ｐ１が大きくされ、この第１切刃５Ａによって肉厚の厚い切屑が多く生成されることになる。
ここで、この第１切刃５Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する第１切屑排出溝４Ａが主溝１１及び副溝１２に加えて補助溝１３を備えて、第２切屑排出溝４Ｂよりも一段多く切り欠いて構成されているので、第１切屑排出溝５Ａの大きさが第２切屑排出溝４Ｂよりも一段大きくなり、第１切刃５Ａによって生成される前記切屑をエンドミル本体１後端側に向けて確実に排出することができる。よって、切屑詰まりの発生を防止して、切削加工を良好に行うことができるとともに、切屑詰まりに起因するエンドミル本体１の破損や第１切刃５Ａの欠損を防止でき、このエンドミルの寿命延長を図ることができる。

ここで、本実施形態においては、第２切刃５Ｂとエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する第１切刃５Ａとの間隔Ｐ２が、エンドミル本体１後端側に向かうにしたがい漸次大きくなり、エンドミル本体１後端側で前記間隔Ｐ２が大きくなって第２切刃５Ｂによって肉厚の厚い切屑が多く生成することになるが、第２切屑排出溝４Ｂを切屑が擦過する距離が短いため、この第２切屑排出溝４Ｂに補助溝１３を設ける必要はない。

また、エンドミル本体１径方向内側に最も凹んだ主溝１１の溝深さＤを一定とすることにより、このエンドミルの心厚も軸線Ｏ方向で一定とされ、エンドミルの剛性を確保して切削抵抗による撓み変形等を防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、切屑排出溝及び切刃が４条形成された４枚刃のエンドミルとして説明したが、２枚刃、３枚刃のエンドミルであっても良いし、５以上の切刃を備えたエンドミルであっても良い。

また、エンドミル回転方向において、隣り合う切刃のねじれ角がすべて異なる不等リードエンドミルとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば４つの切刃のうちのひとつのみのねじれ角が異なる不等リードエンドミルであっても良いし、ねじれ角が同じで隣接する切刃同士のエンドミル回転方向の間隔のみが異なる不等分割エンドミルであってもよい。
さらに、ねじれ角及び切刃同士の前記間隔の同一とされたエンドミルであってもよい。この場合には、一の切刃の剛性が異なることとなり、不等リードエンドミルや不等分割エンドミルと同様に、エンドミル本体の振動を防止することができる。

さらに、ねじれ角αを４０°、ねじれ角βを４５°としたもので説明したが、ねじれ角α、βについて制限はなく、被切削材や切削条件等を考慮して適宜設定することが好ましい。

本発明の実施形態であるエンドミルの側面図である。 図１におけるＡ−Ａ´断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ´断面図である。 図１におけるＣ−Ｃ´断面図である。

符号の説明

１ エンドミル本体
４Ａ、４Ｂ 切屑排出溝
５Ａ、５Ｂ 切刃
１１ 主溝
１２ 副溝
１３ 補助溝

Claims (7)

1. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に複数の切屑排出溝が形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に切刃が形成されたエンドミルにおいて、
   前記切屑排出溝は、周方向に隣接する複数段の溝部を備えるとともに、少なくとも一の切屑排出溝は、軸線方向の少なくとも一部において、他の切屑排出溝と異なる段数で構成されていることを特徴とするエンドミル。
2. 前記一の切屑排出溝の外周側辺稜部に形成された一の切刃は、前記軸線方向の少なくとも一部において、エンドミル回転方向前方側に隣接する切刃とのエンドミル回転方向における間隔が他の切刃と異なる大きさとされたことを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。
3. 前記一の切屑排出溝のねじれ角が、前記他の切屑排出溝のねじれ角と異な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。
4. 前記一の切屑排出溝は、前記軸線方向の少なくとも一部において、前記切刃のエンドミル回転方向前方側に連なり前記エンドミル本体の径方向内側に凹んだ主溝と、前記切刃のエンドミル回転方向前方側に隣接する他の切刃のエンドミル回転方向前方側に連なる副溝と、前記主溝と前記副溝との間に配置された補助溝とで構成され、
   前記他の切屑排出溝は、前記主溝と前記副溝又は前記主溝のみで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンドミル。
5. 前記一の切屑排出溝は、前記軸線方向の少なくとも一部において、前記切刃のエンドミル回転方向前方側に連なり前記エンドミル本体の径方向内側に凹んだ主溝と、前記切刃のエンドミル回転方向前方側に隣接する他の切刃のエンドミル回転方向前方側に連なる副溝とで構成され、
   前記他の切屑排出溝は、前記主溝のみで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンドミル。
6. 前記一の切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に形成された前記切刃と前記切刃のエンドミル回転方向前方側に隣接する前記他の切刃とのエンドミル回転方向の間隔が、前記エンドミル本体先端側から後端側に向かうにしたがい漸次小さくされており、
   前記一の切屑排出溝は、前記エンドミル本体先端側では、前記主溝と前記副溝と前記補助溝とで構成され、前記エンドミル本体後端側では、前記主溝と前記副溝又は前記主溝のみで構成されていることを特徴とする請求項４に記載のエンドミル。
7. 前記一の切屑排出溝のエンドミル回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に形成された前記切刃と前記切刃のエンドミル回転方向前方側に隣接する前記他の切刃とのエンドミル回転方向の間隔が、前記エンドミル本体先端側から後端側に向かうにしたがい漸次小さくされており、
   前記一の切屑排出溝は、前記エンドミル本体先端側では、前記主溝と前記副溝とで構成され、前記エンドミル本体後端側では、前記主溝のみで構成されていることを特徴とする請求項５に記載のエンドミル。
   

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