JP4608285B2 - 回転切削工具を用いた切削方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属等の切削加工に用いられるエンドミル等の回転切削工具を用いた切削方法に関する。

従来より、金属等の切削加工の分野において、回転軸を中心として回転させながら切削加工を行うエンドミル等の回転切削工具が用いられている。この回転切削工具は、先端部分や先端部分の側面等に切刃を有しており、回転軸を中心として回転させることで切削加工を行うことができる。

このような回転切削加工は、金型の加工等に用いられている。例えば、先端角度９０度の回転切削工具を用いて金属ブロックに対して４５度の面取り加工を行う場合には、回転切削工具を垂直に立てた状態で移動させることで面取りを行う。
実開昭６１−１０２４０３号公報（昭和６１年０６月３０日公開）

しかしながら、上記従来のエンドミル等の回転切削工具を用いた回転切削方法は、以下に示すような問題点を有している。

すなわち、上述した回転切削工具を用いた切削方法では、金属ブロックの外周側の面取りについてはそのまま交差部分を通過するようにエンドミルを移動させることで交差部分の面取り加工が可能になる一方、金属ブロックの内周側における面取りについては、交差部分においてそのまま移動方向を垂直に変更しただけでは、交差部分の加工跡はエンドミルの回転に沿って丸くなってしまい、交差部分の面取りを正確に行うことができない。このため、従来の切削方法では、内周側の交差する部分の面取り加工については、エンドミルによる機械加工の後で職人が手作業により面取り加工を行っていた。

本発明の課題は、内周側の面取り加工を行う場合において、その交差部分の加工を正確かつ容易に行うことが可能な回転切削工具を用いた切削方法を提供することにある。

第１の発明に係る回転切削工具を用いた切削方法は、回転軸を中心に回転することで先端部分に設けられた回転軸に対してＸ度傾斜した切刃によって被切削物に対して面取り角度Ｘ度の面取り加工を行う回転切削工具を用いた切削方法である。第１のステップにおいては、回転切削工具の先端によって被切削物の内周側の第１エッジ部分に沿って回転切削工具を移動させて第１エッジ部分を面取り加工する。第２のステップにおいては、第１エッジ部分に交差する第２エッジ部分を、第１エッジ部分と第２エッジ部分との交差部分にくるまで回転切削工具を移動させて面取り加工する。第３のステップにおいては、回転切削工具の先端が、交差部分に回転切削工具が静止した状態で回転切削工具による切削加工によって被切削物に形成される円弧の第１・第２エッジ部分に平行な２つの接線の交点に向かって移動するように、回転切削工具を被切削物に対して斜め上方へ引き上げながら交差部分の面取り加工を行う。

ここでは、被切削物に対する面取り加工、特に内周側の交差部分の面取りを行う際における切削方法について規定している。具体的には、まず、回転切削工具の先端部分を内周側の交差部分まで切削しながら進めていく。そして、その位置から回転切削工具による切削加工によって被切削物の表面に形成される円の２つの接線の交点の方向に回転切削工具を引き上げながら切削加工を行う。

これにより、通常、円形の切削加工を行うための回転切削工具を用いて、面取り加工を行う際における内周側の交差部分の面取りを容易に行うことができる。この結果、従来の方法では職人による手作業で行っていた内周側の交差部分における面取り加工を、回転切削工具を用いて容易に行うことが可能になる。

なお、上記内周側とは、面取りを行う２つのエッジ部分が互いに内側で交差する部分をいうものとする。

第２の発明に係る回転切削工具を用いた切削方法は、第１の発明に係る回転切削工具を用いた切削方法であって、回転切削工具はエンドミルである。

ここでは、本発明の回転切削工具を用いた切削方法を、エンドミルに適用できる。これにより、面取り加工、特に内周側の交差部分における面取り加工を容易に行うことが可能なエンドミルを提供できる。

第１の発明に係る回転切削工具を用いた切削方法によれば、内周側の交差部分における面取り加工を、回転切削工具を用いて容易に行うことが可能になる。

第２の発明に係る回転切削工具を用いた切削方法によれば、内周側の交差部分における面取り加工を正確に行うことが可能なエンドミルを提供できる。

〔エンドミルの構成〕
本発明の一実施形態に係るエンドミル（回転切削工具）１０は、金型等の金属ブロックに対して切削加工を行う工具であって、フライス盤等の工作機械にセットされて使用される。このエンドミル１０は、図１に示すように、先端部分に２枚の切刃１１ａ，１１ｂを有している。切刃１１ａ，１１ｂは、それぞれ回転軸に対して４５度の角度で回転軸に対して対称に配置されており、先端角度Ｄ１が９０度となっている。

この先端角度Ｄ１は、エンドミル１０のような回転切削工具を用いて、エンドミル１０の回転軸を垂直に立てた状態で、金属ブロックＢのエッジ部分に対して４５度の面取り加工を行うための角度である。

〔本切削方法〕
本実施形態のエンドミル１０を用いた切削方法では、図２に示すように、水平平面と垂直平面とで構成される垂直なエッジ部分を有する被切削物Ｂ１に対して、エンドミル１０の回転軸を垂直に立てた状態で接触させながら移動することで切削加工を行う。

エンドミル１０の先端角度Ｄ１は、上述したように９０度である。そして、回転軸に対して切刃１１ａ、１１ｂのなす角度αが４５度になるように２枚の切刃１１ａ，１１ｂが配置されている。よって、切刃１１ａ，１１ｂによって被切削物におけるエッジ部分を４５度の面取り角度で面取り加工する場合には、図２に示すように、エンドミル１０の回転軸を鉛直方向に平行になるように配置して被切削物のエッジ部分に接触させながら水平方向に移動させる。

ここで、上記のような面取り加工を行う際において、図３（ａ）に示す内周側の交差部分Ｘおよび交差部分Ｚについては、エンドミル１０を交差部分Ｘ，Ｚまで移動させるだけでは交差部分Ｘ，Ｚはエンドミル１０の回転に沿って丸く加工されてしまう。

そこで、本実施形態のエンドミル１０を用いた切削方法では、図４に示すように、所定の先端角度Ｄのエンドミルを用いて、エンドミル１０の回転軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からそれぞれ傾斜角Ｄ２だけ傾けた状態で切削加工を行うことで角錐加工を可能とする切削加工方法を応用している。

すなわち、所定の先端角度Ｄのエンドミル１０を用いて、図４に示すように、各軸方向に対して傾斜角Ｄ２でエンドミル１０の回転軸を傾けた状態で加工を行う。そして、図４に示す各軸方向へエンドミル１０を引きながら加工することで、角錐のポケット加工を実現できる。特に、先端角度Ｄを７０．５３度、傾斜角Ｄ２を５４．７４度とした場合には、ＸＹＺ軸方向へそれぞれエンドミル１０を移動させることで、３次元における直角加工（直角三角錐の加工）が可能になる。

本実施形態のエンドミル１０を用いた切削方法では、以上のような回転切削工具を用いた角錐加工を応用して、内周側の交差部分Ｘ，Ｚにおける面取り加工を行う。具体的には、エンドミル１０を内周側の交差部分Ｘ，Ｚ（図３（ａ）参照）まで移動させた後（第１のステップ）、エンドミル１０の切刃１１ａ，１１ｂによって被切削物Ｂ２に形成される円の接線の交点の方向に対してエンドミル１０を鉛直上向きに引き上げながら移動させる（第２のステップ）。

より詳細には、平面的には、図３（ｂ）に示すように、回転軸を中心とする円（エンドミル１０の断面）の接線（図３（ｂ）では被切削物Ｂ２の面取りのライン）の交点に向かってエンドミル１０を移動させる。そして、側面からみた場合には、図３（ｃ）に示すように、エンドミル１０を４５度斜め上方へ引き上げながら切削を行う。

これにより、図３（ａ）に示す内周側の交差部分Ｘ，Ｚについても、エンドミル１０の回転に沿った丸い加工跡にすることなく、４５度の面取りを交差部分Ｘ，Ｚまで正確に行うことができる。

なお、ここで説明した内周側とは、被切削物の内側を示すものではなく、面取り加工を行う２つのエッジ部分（第１エッジ部分および第２エッジ部分）が互いに内側で交差する側を示すものとする。つまり、図３（ａ）に示す交差部分Ｘおよび交差部分Ｚについては上記内周側に該当するが、エッジ部分同士が外側で交差する交差部分Ｙについては上記内周側には該当しない。

よって、図２に示すようにエッジ部分に対して切刃１１ａ，１１ｂを接触させながら移動させてエッジ部分の直線部分の面取りを行うとともに、エッジ部分の交差部分Ｘ，Ｚにおいては、上述のように平面的には、回転軸を中心とする円（エンドミル１０の断面）の接線の交点に向かってエンドミル１０を移動させて面取りを行い（図３（ｂ），図３（ｃ）参照）、交差部分Ｘ，Ｚの面取りが完了すると、再度直交するエッジ部分を面取りする位置までエンドミル１０を移動させて図２に示すように直線部分の面取りを行う。これにより、一方のエッジ部分の直線部分から交差部分、そして交差するもう一方のエッジ部分の交差部分にかけてエンドミル１０によって正確かつ容易に面取り加工を行うことが可能になる。よって、従来の面取り加工方法と比較して、大幅に効率を向上させた面取り加工を実現できる。

〔本実施形態のエンドミルを用いた切削方法の特徴〕
（１）
本実施形態のエンドミル１０を用いた切削方法では、上述したように、第１のステップとして、エンドミル１０の先端が内周側の交差部分にくるまで移動しながら切削を行う。そして、第２のステップとして、エンドミル１０が上記交差部分にある状態から、エンドミル１０によって形成される被切削物Ｂ２の加工跡の円の接線が交差する位置までエンドミル１０を斜め上方へ引き上げながら切削加工を行う。

これにより、通常、エンドミル１０等の回転切削工具を用いて内周側の面取りを行った場合には交差部分が丸くなってしまうところ、本発明によれば内周側の交差部分Ｘまで正確かつ容易に面取り加工を行うことが可能になる。よって、従来よりも大幅に加工効率を向上させて面取り加工を行うことができる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施形態では、エンドミル１０を用いた面取りを行う回転切削工具を用いた切削方法に対して本発明を適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態において説明したエンドミル１０の動きを制御するための切削プログラムとして本発明を活用することもできる。この場合には、内周側の交差部分におけるエンドミル１０の動きを上記実施形態の内容に従って制御することで、交差部分の面取り加工を正確かつ容易に行うことが可能になる。

（Ｂ）
上記実施形態では、エンドミル１０の先端に取り付けられた切刃１１ａ，１１ｂが回転軸に対してなす角度αが４５度である例を挙げて説明した。しかし、本発明の回転切削工具を用いた切削方法はこれに限定されるものではない。

例えば、面取り角度が６０度の場合には、先端角度が６０度のエンドミルを用いることができる。この場合には、内周側の面取り部分においてエンドミルを引き上げる角度も変更することで、上記と同様に、内周側の交差部分における面取り加工をエンドミル等の回転切削工具を用いて行うことができる。

（Ｃ）
上記実施形態では、本発明を適用した回転切削工具としてエンドミル１０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ドリル等の他の回転切削工具に対しても本発明を適用可能である。また、エンドミル１０の中でも、テーパエンドミル等の様々なエンドミルに適用可能である。

（Ｄ）
上記実施形態では、エンドミル１０の先端に２枚の切刃１１ａ，１１ｂが回転軸に対して対称に設けられている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、切刃が１枚あるいは３枚以上の場合であっても、回転軸に対して切刃のなす角度が４５度になるように設けられていれば上記と同様の効果を得ることができる。

（Ｅ）
上記実施形態では、金型等の金属に対する加工を例として挙げて説明した。しかし本発明はこれに限定されるものではない。例えば、木材加工、樹脂加工に対しても本発明を適用することができることはいうまでもない。

成形用金型や金属製部品等の金属や木のブロックに対して回転切削工具を用いて面取り加工、特に、内周側の交差部分における面取り加工を行う各種切削方法に対して広く適用可能である。

本発明の一実施形態に係るエンドミルを示す側面図。 図１のエンドミルによる面取り加工について説明する概略図。 （ａ）〜（ｃ）は、図１のエンドミルを用いた面取り加工の手順を示す概略図。 本発明の回転切削工具を用いた切削方法についての原理を示す図。

符号の説明

１０ エンドミル（回転切削工具）
１１ａ 切刃
１１ｂ 切刃
Ｂ１ 被切削物
Ｂ２ 被切削物
Ｄ１ 先端角度
Ｘ 内周側の交差部分

Claims (2)

1. 回転軸を中心に回転することで先端部分に設けられた前記回転軸に対してＸ度傾斜した切刃によって被切削物に対して面取り角度Ｘ度の面取り加工を行う回転切削工具を用いた切削方法であって、
   前記回転切削工具の先端によって前記被切削物の内周側の第１エッジ部分に沿って前記回転切削工具を移動させて前記第１エッジ部分を面取り加工する第１のステップと、
   前記第１エッジ部分に交差する第２エッジ部分を、前記第１エッジ部分と第２エッジ部分との交差部分にくるまで前記回転切削工具を移動させて面取り加工する第２のステップと、
   前記回転切削工具の先端が、前記交差部分に前記回転切削工具が静止した状態で前記回転切削工具による切削加工によって被切削物に形成される円弧の前記第１・第２エッジ部分に平行な２つの接線の交点に向かって移動するように、前記回転切削工具を前記被切削物に対して斜め上方へ引き上げながら前記交差部分の面取り加工を行う第３のステップと、
   を備えた回転切削工具を用いた切削方法。
2. 前記回転切削工具はエンドミルである、
   請求項１に記載の回転切削工具を用いた切削方法。

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