JP2013202748A - エンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】縦送り加工に使用される場合に、捩れ角がそのエンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃より小さくされる少なくとも１つの外周刃が形成された切屑排出溝のエンドミル本体後端側における切屑排出性を確保する。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるエンドミル本体１の先端部外周に後端側に向けて延びる複数条の切屑排出溝４が形成されて、そのエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部にそれぞれ外周刃５が形成され、エンドミル本体１先端部にはこれらの外周刃５の先端から内周側に延びる底刃が形成され、少なくとも１つの外周刃５Ａはエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する外周刃５Ｂよりも軸線Ｏに対する捩れ角が小さくされ、この外周刃５Ａが形成される少なくとも１つの切屑排出溝４Ａは、溝底面に接する軸線Ｏを中心とした心厚円の直径ｄが、エンドミル本体１後端側に向かうに従い小さくなる。
【選択図】図４

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、エンドミル本体の先端から後端側に向けて延びる複数条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を向く壁面の外周側辺稜部にそれぞれ外周刃が形成されるとともに、エンドミル本体の先端部にはこれらの外周刃の先端から内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、特許文献１には、複数条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形成される複数の外周刃（切刃）のうち、少なくとも１つの外周刃はエンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃との間隔が他の外周刃よりも小さくされるとともに、この少なくとも１つの外周刃がエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に形成された少なくとも１つの切屑排出溝は、その溝底面に接する心厚円の直径が他の外周刃が形成された切屑排出溝の心厚円の直径よりも大きくされ、すなわち溝深さが浅くされたものが提案されている。

このような特許文献１に記載のエンドミルによれば、エンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃との間隔が他の外周刃よりも小さい上記少なくとも１つの外周刃では切屑生成量が少ないため、切屑排出のために十分な容量を切屑排出溝に確保しつつ、外周刃の剛性や強度を向上させることができる。また、この特許文献１には、上記少なくとも１つの外周刃のエンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃との間隔を他の外周刃よりも小さくするのに、この少なくとも１つの外周刃の軸線の対する捩れ角を、そのエンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃よりも小さくするとともに、外周刃の先端や後端、あるいは先端と後端との間の位置で外周刃を周方向に等間隔としたり、いずれの位置でも等間隔にならないようにしたりすることも記載されている。

特開２００７−１３６６２７号公報

ところで、近年このようなエンドミルにおいては、エンドミル本体を軸線に交差する方向に送り出して被削材に肩削り加工や溝削り加工を行う通常の加工以外に、エンドミル本体を軸線方向に送り出して被削材に底刃によって穴をあけ、そこから軸線に交差する方向にエンドミル本体を送り出してポケットを形成するような縦送り加工に使用されることが増えてきている。

しかしながら、そのような縦送り加工に使用される場合において、特許文献１に記載されているように、エンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃よりも捩れ角が小さくされて、この外周刃との間隔がエンドミル本体後端側に向かうに従い小さくなるようにされた少なくとも１つの外周刃が形成された切屑排出溝が、その溝底面に接する心厚円の直径が他の外周刃が形成された切屑排出溝の心厚円の直径よりも大きくされて溝深さが浅くされていると、縦送り加工の際にエンドミル本体先端側で生成された切屑が後端側で詰まりを生じてしまうおそれがある。

特に、特許文献１に記載されているように外周刃の後端や先端と後端との間の位置で外周刃の周方向の間隔が等しくされている場合には、捩れ角の小さい少なくとも１つの外周刃の先端に連なる底刃は、そのエンドミル回転方向前方側に隣接する底刃との周方向の間隔が他の底刃よりも大きくなり、切屑の生成量も多くなる。しかも、この特許文献１に記載のエンドミルでは、この少なくとも１つの外周刃の先端に連なる底刃が、エンドミル本体の内周側に向けてエンドミル本体先端の上記軸線の位置を越えて延びる長底刃とされているので、切屑の生成量が他の底刃よりもさらに多く、切屑詰まりを生じるおそれは一層高くなり、抵抗が増大してエンドミル本体を回転するのに多くの駆動力を要したり、あるいは詰まった切屑によって被削材の加工面が傷つけられて加工面粗度の劣化や加工品位の低下を招いたりするおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、少なくとも１つの外周刃の捩れ角がそのエンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃よりも小さくされていても、縦送り加工に使用される場合に、この少なくとも１つの外周刃が形成された切屑排出溝のエンドミル本体後端側における切屑排出性を確保する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、軸線回りに回転さ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から後端側に向けて延びる複数条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を向く壁面の外周側辺稜部にそれぞれ外周刃が形成されるとともに、上記エンドミル本体の先端部にはこれらの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形成されていて、上記外周刃のうち少なくとも１つの外周刃は、そのエンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃よりも上記軸線に対する捩れ角が小さくされるとともに、上記少なくとも１つの外周刃がエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に形成される少なくとも１つの切屑排出溝は、その溝底面に接する上記軸線を中心とした心厚円の直径が、エンドミル本体後端側に向かうに従い小さくなるようにされていることを特徴とする。

従って、このように構成されたエンドミルでは、少なくとも１つの外周刃がエンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃よりも捩れ角が小さくされていて、これらの外周刃の周方向の間隔がエンドミル本体後端側に向かうに従い小さくなるにしても、上記少なくとも１つの外周刃が形成される少なくとも１つの切屑排出溝は、エンドミル本体後端側に向かうに従いその溝底面に接する心厚円の直径が小さくされて、溝深さは深くなるので、この少なくとも１つの切屑排出溝にエンドミル本体後端側での切屑排出のための容量を確保することができる。

このため、上述のような縦送り加工に使用される場合に、たとえこの少なくとも１つの外周刃の先端に連なる底刃が、そのエンドミル回転方向前方側に隣接する底刃との間隔が他の底刃よりも大きくされていたり、またはエンドミル本体の内周側に向けて該エンドミル本体先端の上記軸線の位置を越えて延びる長底刃とされていたり、あるいはこれらの双方であったりしたときでも、上記少なくとも１つの切屑排出溝に切屑詰まりが生じるのを防ぐことができ、このような切屑詰まりによるエンドミル本体の回転駆動力の増大や加工面の粗度および品位の低下を防ぐことができる。その一方で、この少なくとも１つの外周刃以外の他の外周刃がエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に形成される他の切屑排出溝は、エンドミル本体後端側に向けて溝幅が一定か広くなってゆくので、やはり切屑詰まりを生じることはない。

なお、この少なくとも１つの外周刃以外の他の外周刃がエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に形成される他の切屑排出溝は、上述のようにエンドミル本体後端側に向けて溝幅が一定か広くなってゆき、切屑排出のための容量が小さくなることはないので、この他の切屑排出溝の溝底面に接する軸線を中心とした心厚円の直径を、該軸線方向に亙って一定とすれば、切屑排出性を維持しつつ、エンドミル本体後端側で少なくとも１つの切屑排出溝の心厚円の直径が小さくなることによるエンドミル本体の剛性低下を抑えることができる。

また、これら複数条の切屑排出溝は、その溝底面に接する上記軸線を中心とした心厚円の直径が、エンドミル本体の先端側では互いに等しくなるようにすることにより、特に上述のように上記少なくとも１つの外周刃の先端に連なる底刃が、そのエンドミル回転方向前方側に隣接する底刃との間隔が他の底刃より大きくされていたり、長底刃とされていたり、これらの双方であったりして切屑生成量が多く、大きな切削負荷を受ける場合でも、他の底刃と同等の強度や剛性を確保して安定した加工を行うことができる。

以上説明したように、本発明によれば、捩れ角が小さくされた少なくとも１つの外周刃が形成される切屑排出溝のエンドミル本体後端側での切屑詰まりを防止することができ、このような切屑詰まりによるエンドミル本体の回転駆動力の増大や加工面粗度の低下を防いで、効率的で高品位の切削加工を行うことができる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図１に示す実施形態の拡大正面図である。 図２におけるＺＺ拡大断面図である。 図１に示す実施形態の外周刃の展開図である。 図１に示す実施形態の切屑排出溝の底面に接する心厚円の直径が外周刃の外径に対してなす割合の、外周刃の先端からの距離に対する変化を示す図である（図６の横軸の右側がエンドミル本体後端側である。）。

図１ないし図６は、本発明の一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を中心とした概略円柱軸状をなし、その後端部（図１および図２において上側部分）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および図２において下側部分）は切刃部３とされ、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、通常は該軸線Ｏに交差する方向に送り出され、切刃部３により被削材を切削加工する。

エンドミル本体１先端部の切刃部３外周には周方向に間隔をあけて複数条（本実施形態では３条）の切屑排出溝４が、切刃部３先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるように形成されており、これらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の外周側辺稜部に、この壁面をすくい面とする切屑排出溝４と同数の複数（３つ）の外周刃５が、切屑排出溝４と同様にエンドミル本体１の先端である切刃部３先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるように形成されている。ここで、これら複数の外周刃５は、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とする１つの円筒面をなすようにされている。

また、複数の切屑排出溝４の先端部には、これらの切屑排出溝４の内周部をさらに内側に切り欠くようにしてギャッシュ６が形成されており、これらのギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の先端縁には、この壁面をすくい面として外周刃５の先端から内周側に延びる底刃７がそれぞれ形成されている。ここで、本実施形態のエンドミルは、図２に示すようにこの底刃７がその外周端において外周刃５の先端部と９０°または９０°より僅かに小さな角度で交差させられたスクエアエンドミルとされているが、外周刃５と底刃７とが例えば略１／４円弧等の凸曲線をなすコーナ刃を介して連なったラジアスエンドミルや、底刃５が軸線Ｏ回りの回転軌跡において該軸線Ｏ上に中心を有する半球状をなすようにされたボールエンドミルに本発明を適用することも可能である。

なお、本実施形態では、図３に示すように、切屑排出溝４と同数の複数（３つ）形成される上記底刃７のうち１つの底刃７は、外周刃５の先端から内周側に向けて切刃部３先端における軸線Ｏの位置を越えて延びる長底刃７Ａとされるとともに、残りの底刃７は、軸線Ｏから外周側に離れた位置に内周端を有する短底刃７Ｂとされている。さらに、これらの底刃７の周方向の間隔は、長底刃７Ａからそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する短底刃７Ｂまでの間隔が、残りの短底刃７Ｂからそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する底刃７までの間隔よりも大きくされている。

従って、このように底刃７の間隔が設定されることにより、外周刃５の先端の間隔も、長底刃７Ａに連なる外周刃５とそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する外周刃５との間隔が、短底刃７Ｂに連なる残りの外周刃５とそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する外周刃５との間隔よりも大きくされる。本実施形態では、エンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する外周刃５との間隔が大きい長底刃７Ａに連なる外周刃５が、軸線Ｏに対する捩れ角θが小さくされた本実施形態における少なくとも１つの外周刃５Ａとされ、残りの短底刃７Ｂに連なる外周刃５が他の外周刃５Ｂとされる。

そして、複数の切屑排出溝４のうち、上記少なくとも１つの外周刃７Ａがエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部に形成された少なくとも１つの切屑排出溝４Ａは、図４に示すように切刃部３のエンドミル本体１後端側で、その溝底面に接する軸線Ｏを中心とした心厚円の直径ｄが、他の外周刃５Ｂが形成された他の切屑排出溝４Ｂの溝底面に接する軸線Ｏを中心とした心厚円の直径Ｄよりも小さくなるようにされている。

なお、この少なくとも１つの切屑排出溝４における心厚円の直径ｄは、図６に示すようにエンドミル本体１先端側では他の切屑排出溝４Ｂの心厚円の直径Ｄと等しくされ、後端側に向かうに従い漸次小さくなるようにされている。さらに、図６に示すように、これらの心厚円の直径Ｄ、ｄは、最も小さくなる上記少なくとも１つの切屑排出溝４Ａの後端側でも外周刃５の外径（外周刃５の回転軌跡がなす円筒面の直径）の５０％以上とされている。

また、こうして少なくとも１つの外周刃５Ａの捩れ角θが他の外周刃５Ｂよりも小さくされていることにより、この少なくとも１つの外周刃５Ａが形成される少なくとも１つの切屑排出溝４Ａは、その溝幅が図４に示すようにエンドミル本体１の後端側に向かうに従い漸次小さくなる。従って、図５に示すように少なくとも１つの外周刃５Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する他の外周刃５Ｂとの周方向の間隔も漸次小さくなり、本実施形態では、切刃部３の後端側で上記他の外周刃５Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する外周刃５との周方向の間隔よりも小さくなるようにされている。

さらに、本実施形態では、図６に示すように上記他の外周刃５Ｂがエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部に形成される他の切屑排出溝４Ｂは、その溝底面に接する軸線Ｏを中心とした心厚円の直径Ｄが、軸線Ｏ方向に亙って一定とされている。なお、これら他の外周刃５Ｂの捩れ角は、少なくとも１つの外周刃５Ａの捩れ角θよりも大きい範囲であれば、互いに等しくてもよく、また異なっていてもよい。

このような構成のエンドミルでは、上述のように切刃部３の後端側に向かうに従い、少なくとも１つの外周刃５Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する他の外周刃５Ｂとの周方向の間隔が漸次小さくなり、特に本実施形態では他の外周刃５Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側の外周刃５との間隔より小さくなっているものの、この少なくとも１つの外周刃５Ａが形成された少なくとも１つの切屑排出溝４Ａの溝底面が接する心厚円の直径ｄが、他の外周刃５Ｂが形成された他の切屑排出溝４Ｂの溝底面が接する心厚円の直径Ｄよりも小さくされているので、この少なくとも１つの切屑排出溝４Ａの容量を切刃部３の後端側でも確保することができる。

従って、通常の軸線Ｏに交差する方向に送り出す加工以外の、上述したようなエンドミル本体１を軸線Ｏ方向に送り出す縦送り加工の際に、たとえ本実施形態のようにこの少なくとも１つの外周刃５Ａの先端に連なる底刃７が、切刃部３先端における軸線Ｏの位置を越えて延びる長底刃７Ａとされ、しかもこの長底刃７Ａからそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する短底刃７Ｂまでの間隔が、残りの短底刃７Ｂからそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する底刃７までの間隔よりも大きくされていて、これら短底刃７Ｂより多くの切屑が生成されても、上記少なくとも１つの切屑排出溝４Ａにおいて切屑詰まりが発生するのを防ぐことができる。このため、このような切屑詰まりにより抵抗が増大してエンドミル本体１を回転させるのにより大きな駆動力が必要となったり、あるいは詰まった切屑によって加工面が傷つけられて加工面粗度や加工面品位が損なわれたりするのを防ぐことができ、効率的で精度の高い切削加工を行うことが可能となる。

また、エンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する外周刃５よりも軸線Ｏに対する捩れ角が小さくされることのない他の外周刃５が形成された他の切屑排出溝４Ｂは、エンドミル本体１の後端側に向けて溝幅が大きくなるか一定のままであるので、切屑排出のための容量が小さくなることはない。このため、本実施形態のように、この他の切屑排出溝４Ｂの溝底面に接する心厚円の直径Ｄが一定で、エンドミル本体１の後端側で上記少なくとも１つの切屑排出溝４Ａの心厚円の直径ｄより大きくされていても切屑詰まりを生じることはなく、この心厚円の直径ｄが小さくされることによって切刃部３の剛性が低下するのを抑えることができる。

さらに、本実施形態では、これら複数条の切屑排出溝４の心厚円は、その直径Ｄ、ｄがエンドミル本体１の先端側では互いに等しくされている。しかるに、特に本実施形態のように捩れ角θが他の外周刃５Ｂよりも小さくされた上記少なくとも１つの外周刃５Ａの先端に連なる底刃７が、長底刃７Ａとされるとともに、そのエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する底刃７までの間隔が残りの短底刃７Ｂよりも大きくされていて切屑生成量が多い場合には、この長底刃７Ａとされた底刃７への縦送り加工の際の切削負荷も大きくなるが、この少なくとも１つの外周刃５Ａが形成される上記少なくとも１つの切屑排出溝４Ａの心厚円の直径ｄが、このようにエンドミル本体１先端側で他の切屑排出溝４Ｂの心厚円の直径Ｄと等しくされて、短底刃７Ｂと同等の強度や剛性を長底刃７Ａにも確保することができるので、本実施形態によれば、このように長底刃７Ａへの切削負荷が大きくても安定した加工を行うことが可能となる。

なお、こうして複数の切屑排出溝４の上記心厚円の直径Ｄ、ｄが互いに等しくされるエンドミル本体１先端側の位置は、図６に示すように例えば外周刃５の先端の位置であってもよい。この場合において、本実施形態のようにギャッシュ６が形成されて切屑排出溝４先端部の溝底面が切り欠かれている場合には、ギャッシュ６が形成されていない部分の溝底面をエンドミル本体１先端側に延長した仮想溝底面に接する心厚円の直径Ｄ、ｄが外周刃５の先端で等しくされていればよい。また、この複数の切屑排出溝４の上記心厚円の直径Ｄ、ｄが互いに等しくなる位置は、外周刃５の先端よりも僅かにエンドミル本体１の後端側のギャッシュ６が形成されていない位置でもよい。

また、上記実施形態では、本発明を外周刃５が３つのエンドミルに適用した場合について説明したが、外周刃が２つのエンドミルや、４つ以上のエンドミルに適用することも可能である。例えば、外周刃５が４つのエンドミルに適用する場合には、エンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する外周刃５よりも捩れ角θの小さい少なくとも１つの外周刃５Ａと、この少なくとも１つの外周刃５Ａ以外の他の外周刃５Ｂとを、周方向に交互に形成すればよい。

１ エンドミル本体
３ 切刃部
４、４Ａ、４Ｂ 切屑排出溝
５、５Ａ、５Ｂ 外周刃
６ ギャッシュ
７ 底刃
７Ａ 長底刃
７Ｂ 短底刃
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
θ 外周刃５Ａの捩れ角
Ｄ、ｄ 切屑排出溝４の溝底面に接する心厚円の直径

Claims (5)

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、上記エンドミル本体の先端から後端側に向けて延びる複数条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を向く壁面の外周側辺稜部にそれぞれ外周刃が形成されるとともに、上記エンドミル本体の先端部にはこれらの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形成されていて、上記外周刃のうち少なくとも１つの外周刃は、そのエンドミル回転方向前方側に隣接する外周刃よりも上記軸線に対する捩れ角が小さくされるとともに、上記少なくとも１つの外周刃がエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に形成される少なくとも１つの切屑排出溝は、その溝底面に接する上記軸線を中心とした心厚円の直径が、エンドミル本体後端側に向かうに従い小さくなるようにされていることを特徴とするエンドミル。
2. 上記少なくとも１つの外周刃以外の他の外周刃がエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に形成される他の切屑排出溝は、その溝底面に接する上記軸線を中心とした心厚円の直径が、上記軸線方向に亙って一定とされ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. 上記複数条の切屑排出溝の溝底面に接する上記軸線を中心とした心厚円の直径が、上記エンドミル本体の先端側では互いに等しくされ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。
4. 上記少なくとも１つの外周刃の先端に連なる上記底刃は、そのエンドミル回転方向前方側に隣接する底刃との間隔が他の底刃よりも大きくされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のエンドミル。
5. 上記少なくとも１つの外周刃の先端に連なる上記底刃は、上記エンドミル本体の内周側に向けて該エンドミル本体先端の上記軸線の位置を越えて延びる長底刃とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のエンドミル。

Images