JP6036487B2 - ボールエンドミル - Google Patents

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に、この軸線回りの回転軌跡が半球状となる複数の底刃が周方向に間隔をあけて形成されたボールエンドミルに関するものである。

複数刃を有するボールエンドミルとして、例えば特許文献１の図６には、エンドミル本体の外周にそれぞれ間隔をあけて形成された複数（４枚）の外周刃を有するとともに、これら外周刃の先端に回転軌跡が半球状をなす円弧状の底刃を有したものが提案されている。

特開２００１−２５９１５号公報、図６

上述したように３枚刃以上の複数の底刃を備えるボールエンドミルにおいては、切屑を排出するためのポケットとなるギャッシュ幅を広くとることができず、切屑の排出性が悪くなる。

また、この種のボールエンドミルにおいて、切屑排出性が悪くなる他の原因として、切削の際に底刃により生成される切屑が、最初にギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面（以下、ギャッシュの背面側の壁面という場合もある）に当接するが、ギャッシュの背面側の壁面は、通常、肉眼では凹凸を見つけることができない程度まで平滑に仕上られており、生成直後の高温の切屑がこのギャッシュの背面側の壁面に当接する際に密着してしまい、背面側の壁面からの切屑離れが悪くなることが挙げられる。
また、極端な場合には、生成直後の高温の切屑がギャッシュの背面側の壁面に当接して溶着することもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、たとえギャッシュ幅が狭い場合であっても底刃により生成された切屑を切屑詰まりを生じさせることなく円滑に排出することが可能であり、しかも切屑のギャッシュ壁面への溶着を防ぐことができるボールエンドミルを提供することを課題としている。

前記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に、前記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状となる複数の底刃が、前記先端部の先端内周側から周方向に間隔をあけて後端外周側に延びるように形成されたボールエンドミルであって、前記エンドミル本体の先端部に設けられたギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面に、断面が凹凸をなす筋状が形成され、前記筋状は、前記ギャッシュの基端側から先端側に向かうに従い凹凸のピッチが広がるように形成されていることを特徴とする。
また、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に、前記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状となる複数の底刃が、前記先端部の先端内周側から周方向に間隔をあけて後端外周側に延びるように形成されたボールエンドミルであって、前記エンドミル本体の先端部に設けられたギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面に、断面が凹凸をなす筋状が形成され、前記筋状は、前記軸線方向先端視において、底刃の径方向中間部を中心として放射状に伸びるように形成されていることを特徴とする。
また、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に、前記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状となる複数の底刃が、前記先端部の先端内周側から周方向に間隔をあけて後端外周側に延びるように形成されたボールエンドミルであって、前記エンドミル本体の先端部に設けられたギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面に、断面が凹凸をなす筋状が形成され、前記筋状は、前記ギャッシュの基端側から先端側に向かうに従い凹凸のピッチが広がるように形成され、前記筋状は、前記軸線方向先端視において、底刃の径方向中間部を中心として放射状に伸びるように形成されていることを特徴とする。

このように構成されたボールエンドミルでは、切削の際に底刃により生成される切屑が、最初にギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面、つまりギャッシュの背面側の壁面に当接するが、この壁面に断面が凹凸をなす筋状が形成されている。このため、背景技術で説明した従前の一般に知られているボールエンドミルに比べ、ギャッシュの背面側の壁面と切屑との接触面積が狭くなる。したがって、生成直後の高温の切屑がギャッシュの背面側の壁面に当接する際に該背面側の壁面に密着する事象を抑えることができ、この結果、該背面側の壁面からの切屑離れが良好になる。

また、前記筋状は、前記ギャッシュの基端側から先端側に向かうに従い凹凸のピッチが広がるように形成されている。
切削の際に底刃により生成される切屑は、ギャッシュの背面側の壁面の先端側部分に当接し、そこから、ギャッシュの基端側へと流れる。つまり、ギャッシュの基端側は切屑の通過場所となる。このように切屑の通過場所となる、ギャッシュの背面側の壁面の基端側の凹凸のピッチを先端側に比べて狭くすることにより、この部分に切屑が密着する事象をより一層抑えることができる。このため、底刃により生成された切屑を、切屑詰まりを生じさせることなくより円滑に排出することが可能となる。

また、前記筋状は、前記軸線方向先端視において、底刃の径方向中間部を中心として放射状に伸びるように形成されている。
底刃により生成される切屑は、エンドミル自体が回転していることもあって、底刃に対して直交方向に流れ出るのではなく底刃に対して９０度未満のある角度をもって流れ出る。前記したように筋状を、軸線方向先端視において、底刃の径方向中間部を中心として放射状に伸びるように形成した場合、筋状における凹凸の延びる方向を、切屑の流れ出る方向に対してほぼ直交させることが可能になる。このように筋状における凹凸の延びる方向と切屑の流れ出る方向とをほぼ直交させると、ギャッシュの背面側の壁面と切屑との接触面積を、より一層狭くさせることが可能となり、この結果、該壁面からの切屑離れがより良好になる。

加えて、筋状における凹凸の延びる方向と切屑の流れ出る方向とをほぼ直交させると、筋状の凹凸によって切屑の分断効果が高まり、この点においても、ギャッシュの背面側の壁面からの切屑離れが良好になる。

以上説明したように、本発明によれば、ギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面に生成直後の高温の切屑が密着する事象を抑えることができ、該壁面からの切屑離れが良好になる。この結果、切屑を切屑詰まりを生じさせることなく円滑に排出することが可能となり、たとえ３枚刃以上の複数の底刃を備える場合でも、切屑詰まりの発生を防いで切削時の抵抗や負荷の増大を抑えることにより効率的な切削加工を図ることが可能となる。加えて、ギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面に生成直後の高温の切屑が密着する事象を抑えることができるから、切屑のギャッシュ壁面への溶着を防ぐこともできる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 本発明の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態を示す正面図である。 本発明の一実施形態の筋状を示す正面図である。 本発明の一実施形態の筋状の性状を説明するグラフである。

図１〜図４は、本発明の一実施形態のボールエンドミルを示し、図１は側面図、図２は斜視図、図３は正面図、図４は筋状を示す正面図である。
図１および図２に示すように、エンドミル本体１は軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その後端側（図１における右側）はシャンク部２とされるとともに先端側が切刃部３とされて、前記シャンク部２が工作機械の主軸に取り付けられることにより、軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出され、また場合によっては該軸線Ｏ方向先端側にも送り出されて、切刃部３により被削材を切削加工する。

この切刃部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、後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる複数（本実施形態では４条）の切屑排出溝４が形成されている。さらに、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は、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とした１つの円筒面上に位置するようにして外周刃５がそれぞれ形成されている。
なお、この実施形態では、切屑排出溝４及び外周刃５の捩れ角度は、４５°と、比較的大きな角度（いわゆる強ねじれ）に設定されている。

また、各切屑排出溝４の先端部には、そのエンドミル回転方向Ｔを向く前記壁面を切り欠くようにして先端内周側に向かうギャッシュ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側を向く壁面の外周側辺稜部に、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏ上に中心を有する凸半球面状をなすような円弧状の底刃７がそれぞれ形成されている。 従って、本実施形態では、エンドミル本体１先端部の切刃部３に４条の底刃７が形成されるとともに、先端部外周にはこれらの底刃７に連なる４条の外周刃５が形成されることになる。なお、これらの底刃７も、エンドミル本体１の先端内周側（軸線Ｏ側）から前記半球面に沿って後端外周側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるようにされ、それぞれ前記外周刃５の先端に滑らかに接続されている。

ここで、本実施形態では、前記４条の底刃７のうち、軸線Ｏを挟んで互いに反対側に位置する一対の底刃７が前記長底刃７Ａとされるとともに、残りの一対の底刃７は、その内周端７ｂが長底刃７Ａの内周端７ａよりも軸線Ｏ方向先端視において該軸線Ｏから離れた位置から後端外周側に延びる短底刃７Ｂとされ、これら長底刃７Ａと短底刃７Ｂとが周方向に交互に配置されている。なお、これらの長短底刃７Ａ、７Ｂやその後端に連なる外周刃５Ａ、５Ｂ等も含めて、エンドミル本体１は軸線Ｏに関して１８０°回転対称に形成されている。

また、底刃７および外周刃５の数Ｎ＝４でエンドミル本体１が軸線Ｏに関して１８０°回転対称とされた本実施形態では、軸線Ｏ方向先端視において長底刃７Ａの内周端７ａにおける接線と該長底刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する短底刃７Ｂの内周端７ｂにおける接線とがなす挟角は、同軸線Ｏ方向先端視においてこの短底刃７Ｂの内周端における接線と該短底刃７Ｂのさらにエンドミル回転方向Ｔ側に位置する底刃７（長底刃７Ａ）の内周端７ａにおける接線Ａとがなす挟角（本実施形態では１００°）より小さくされる。

また、図４に示すように、この実施形態では、エンドミル本体１の先端部に設けられたギャッシュ６のエンドミル回転方向後方側を向く壁面６Ａに、断面が凹凸をなす筋状８が形成されている。
筋状８は、長底刃７Ａに対応するギャッシュ６（長底刃７Ａのエンドミル回転方向前方側に位置するギャッシュ６）におけるエンドミル回転方向後方側を向く壁面６Ａ、及び短底刃７Ｂに対応するギャッシュ６のエンドミル回転方向前方側に位置するギャッシュ６の壁面６Ａにも形成されている。

筋状８は、ギャッシュ６の基端側（シャンク部２側）から先端側に向かうに従い凹凸のピッチが広がるように斜めに傾斜して形成されている。より具体的には、筋状８は、軸線Ｏ方向先端視において、底刃７の径方向中間部を中心Ｘとして放射状に伸びるように形成されている。なお、この実施形態では、筋状８の放射状の中心Ｘは、底刃７に沿った位置であってエンドミル本体１の中心から該エンドミル本体の半径の約１/２距離外方へ寄った位置とされているが、これに限られることなく、筋状８の放射状の中心Ｘは、この位置よりも底刃７に沿った外方位置であっても、あるいは逆に、底刃７に沿った内方位置であってもよい。
このような断面が凹凸をなす筋状８は、例えば、ギャッシュ６を形成する際に当該エンドミル本体１を砥石面に当てて、その研削筋をそのまま残すように加工することによって形成することができる。

図５は本発明の一実施形態の筋状８の性状を説明するグラフである。縦軸には筋状８の凹凸を表す高さをとり、横軸には、筋状８の凹凸の幅方向の距離をとっている。筋状８の凹凸の測定箇所は、ギャッシュ６のエンドミル回転方向後方側を向く壁面６Ａにおける、先端縁から基端側へ２ｍｍ戻った箇所であり、この部分を筋状８の凹凸に対し直交する方向へスキャンしたときの値を図５に示している。

ここでは、筋状８の凹凸ピッチは約０．３ｍｍ、凹凸の深さは約０．５μｍであるが、これらの値はあくまで一例であり、実際には、筋状８の凹凸のピッチとして０．１ｍｍ〜０．５ｍｍが採用され、より好ましくは、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍが採用される。
また、筋状８の凹凸の深さとして０．３μｍ〜１．０μｍが採用され、より好ましくは、０．４μｍ〜０．７μｍが採用される。
なお、この実施形態の筋状８の表面あらさは算術平均粗さＲａが０．０９７μｍ、最大高さＲｚが０．５７８μｍであった。

このようなボールエンドミルでは、切削の際に底刃７により生成される切屑が、最初にギャッシュ６のエンドミル回転方向後方側を向く壁面６Ａ、つまりギャッシュの背面側の壁面６Ａに当接するが、この壁面６Ａに断面が凹凸をなす筋状８を形成している。このため、底刃７で生成される切屑がギャッシュ６のエンドミル回転方向後方側を向く壁面６Ａに接触する際、その接触面積が狭くなる。したがって、生成直後の高温の切屑がギャッシュ６の背面側の壁面６Ａに当接する際に、該背面側の壁面６Ａに密着する事象を抑えることができる。この結果、当該背面側の壁面６Ａからの切屑離れが良好になる。

この結果、切屑を切屑詰まりを生じさせることなく円滑に排出することが可能となり、たとえ３枚刃以上の複数の底刃を備えかつ強ねじれの切屑排出溝４を有することで、ギャッシュの開き角度を広くとることができない場合でも、切屑詰まりの発生を防いで切削時の抵抗や負荷の増大を抑えることにより効率的な切削加工を図ることが可能となる。
加えて、ギャッシュの背面側の壁面６Ａに生成直後の高温の切屑が密着する事象を抑えることができるから、切屑のギャッシュ壁面への溶着を防ぐこともできる。

また、この実施形態では、筋状８を、ギャッシュ６の基端側から先端側に向かうに従い凹凸のピッチが広がるように斜めに形成している。
ここで、切削の際、底刃７により生成される切屑は、ギャッシュ６の背面側の壁面６Ａの先端側部分に当接し、そこから、ギャッシュ６の基端側へと流れる。つまり、ギャッシュ６の基端側は切屑の通過場所となる。このように切屑の通過場所となる、ギャッシュの背面側の壁面６Ａの基端側の凹凸のピッチを先端側に比べて狭くすることにより、この部分に切屑が密着する事象を、より一層抑えることができる。このため、底刃７により生成された切屑を、切屑詰まりを生じさせることなくより円滑に排出することが可能となる。

さらに、この実施形態では、筋状８を、エンドミルの軸線Ｏ方向先端視において、底刃７の径方向中間部Ｘを中心として放射状に伸びるように形成している。底刃７により生成される切屑は、エンドミル自体が回転していることもあって、底刃に直交して流れ出るのではなく、図４に矢印Ｙで示すように、底刃７に対して９０度未満のある角度をもって流れ出る。したがって、底刃７により生成される切屑は、ギャッシュの背面側の壁面６Ａに当接するとき、該壁面６Ａに形成した筋状８の凹凸の延びる方向とほぼ直交するように当接する。このように切屑の流れ出る方向と筋状８における凹凸の延びる方向がほぼ直交すると、当該切屑とギャッシュの背面側の壁面６Ａとの接触面積をより一層狭くさせることが可能となり、この結果、該壁面からの切屑離れがより良好になる。

加えて、切屑の流れ出る方向と筋状８の凹凸の延びる方向とをほぼ直交させると、筋状８の凹凸による切屑の分断効果が高まり、この点においても、ギャッシュ６の背面側の壁面６Ａからの切屑離れが良好になる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、前記実施形態では、４枚刃の底刃７を有するボールエンドミルを例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、必ずしも４枚刃の底刃７を有するものに限られることなく、例えば２枚刃の底刃、３枚刃の底刃、あるいは５枚刃以上の底刃を有するボールエンドミルにも適用可能である。半径が１．００ｍｍ以下の小径のボールエンドミルの場合、２枚刃の底刃であっても、ギャッシュポケットが狭くなるので、本発明が有効になる。また、等分割並びに不等分割のボールエンドミルにも本発明は適用可能である。特に、不等分割で分割領域が狭いギャッシュの場合に、本発明が有効になる。
さらに、本発明は、等リードのボールエンドミルであっても、また不等リードのボールエンドミルにあっても勿論適用可能である。

１ エンドミル本体
２ シャンク部
３ 切刃部
４ 切屑排出溝
５ 外周刃
５Ａ 長底刃７Ａに連なる外周刃
５Ｂ 短底刃７Ｂに連なる外周刃
６ ギャッシュ
６Ａ ギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面（ギャッシュの背面側の壁面）
７ 底刃
７Ａ 長底刃
７Ｂ 短底刃
８ 筋状
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向

Claims (3)

1. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、前記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状となる複数の底刃が、前記先端部の先端内周側から周方向に間隔をあけて後端外周側に延びるように形成されたボールエンドミルであって、
   前記エンドミル本体の先端部に設けられたギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面に、断面が凹凸をなす筋状が形成され、
   前記筋状は、前記ギャッシュの基端側から先端側に向かうに従い凹凸のピッチが広がるように形成されていることを特徴とするボールエンドミル。
2. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、前記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状となる複数の底刃が、前記先端部の先端内周側から周方向に間隔をあけて後端外周側に延びるように形成されたボールエンドミルであって、
   前記エンドミル本体の先端部に設けられたギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面に、断面が凹凸をなす筋状が形成され、
   前記筋状は、前記軸線方向先端視において、底刃の径方向中間部を中心として放射状に伸びるように形成されていることを特徴とするボールエンドミル。
3. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、前記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状となる複数の底刃が、前記先端部の先端内周側から周方向に間隔をあけて後端外周側に延びるように形成されたボールエンドミルであって、
   前記エンドミル本体の先端部に設けられたギャッシュのエンドミル回転方向後方側を向く壁面に、断面が凹凸をなす筋状が形成され、
   前記筋状は、前記ギャッシュの基端側から先端側に向かうに従い凹凸のピッチが広がるように形成され、
   前記筋状は、前記軸線方向先端視において、底刃の径方向中間部を中心として放射状に伸びるように形成されていることを特徴とするボールエンドミル。

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