JP2009148860A

JP2009148860A - エンドミルおよびそれを用いた加工方法

Info

Publication number: JP2009148860A
Application number: JP2007330004A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Arai; 保荒井; Toru Sekiguchi; 徹関口; Isao Hori; 功堀
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】良好な加工面精度をもって刃長よりも大きな寸法で深堀加工することができるエンドミルおよびそれを用いた加工方法を提供する。
【解決手段】外周刃が、シャンク部の外周面に対して外径が等しく面が連続した円筒面を持つ丸ランド及び刃先に正面戻しを備えているエンドミル。丸ランドの幅は０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍである。深堀加工時には、エンドミルを回転させつつ径方向移動させ、刃長よりも浅い深さ寸法だけ被加工物を切削し、刃長よりも短い距離だけ軸方向に進め、再び回転させつつ径方向移動させて外周刃の刃長よりも浅い深さだけ被加工物を切削する。
【効果】加工面精度良く深堀加工することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はエンドミルおよびそれを用いた加工方法に関するものである。

従来のエンドミルにおいて、特にストレートシャンクエンドミルには、円柱状のシャンク部の一端に外周刃と底刃とを持つ刃部が設けられている。外周刃の外径Ｄの呼び寸法はシャンク部の外径ｄの呼び寸法に対して大きいか、小さいかあるいは同じである。

外周刃の外径Ｄがシャンク部の外径ｄよりも小さいと、加工深さの限界はエンドミルの刃長（外周刃の長さ）により定められてしまい、それ以上の深い加工はできない。刃長よりも深い加工が必要な場合には、外周刃の外径Ｄがシャンク部の外径ｄよりも大きいエンドミルに交換して加工作業をしなければならず、作業工程が増えることになる。

外周刃の外径Ｄがシャンク部の外径ｄよりも大きいエンドミルの場合には、工具突き出し長さを長くとることで加工深さそのものに限界は無くなるが、長く比較的細いシャンク部の剛性が不十分でエンドミルのびびり振動が発生して加工面にさざ波状の不整表面が形成されてしまい、やはりそれ以上の深い加工が困難である。また、工具突き出し長さを長くとることでエンドミルのびびり振動が発生し、エンドミルの刃先部も欠損が発生しやすくなる。

特許文献１には、シャンク部外径の呼び寸法が外周刃外径の呼び寸法と等しくされたストレートシャンクエンドミルにおいて、シャンク部外径の最大許容寸法を、外周刃外径の最小許容寸法未満とすることが提案されている。このストレートシャンクエンドミルにおいては、シャンク部と外周刃とで外径の呼び寸法が等しくされていても、最終的に完成したエンドミル外周刃の外径寸法はシャンク部の外径寸法よりも大きくなり、シャンク部が外周刃よりも細く剛性の小さなエンドミルとなっている。

他方、従来、エンドミルは、外周刃にマージンを設けず切れ刃とするのが一般的であった。しかし、このようなエンドミルで被加工物を高速で加工するとびびり振動が発生するという問題があった。そこで、特許文献２においては、すくい角が１５〜２５°の外周刃に一定の幅（０．２ｍｍ以下、好ましくは０．０２〜０．０８ｍｍ）の丸ランド（外周ランド、外周マージン）を設け、さらにコーナーＲ部の７５％以上の範囲に底刃ギャッシュの刃当たりがあり、底刃のすくい角を１５〜２５°として、びびり振動を抑制し、被削材に対する切削性能を向上させ、面粗さなどの加工精度を維持しつつ高能率加工を行うようにしたエンドミルが開示されている。

登録実用新案第３０３８９８１号公報特開２０００−０００７１６号公報

これらの特許文献１および２には、それぞれの課題を解決するための提案がなされているが、工具欠損も無くびびり振動を起こさずに良好な加工面粗度を得ることができ、しかも深堀を実行できるエンドミルを得ることはできず、そのような困難な３つの条件を満足するエンドミルを開発することが望まれている。またこのようなエンドミルを用いて被加工物をエンドミルの刃長よりも大きな深さ寸法で深堀加工するための方法を開発することも望まれている。

従ってこの発明の目的は、被加工物を良好な加工面精度をもって刃長よりも大きな寸法で深堀加工することができるエンドミルを提供することである。この発明の目的はまた、このようなエンドミルを用いて工具欠損も無く、被加工物を良好な加工面精度をもって刃長よりも大きな寸法で深堀加工することができる加工方法を提供することである。

この発明によれば、円柱状のシャンク部と、このシャンク部の一端に設けられた外周刃とを備え、上記外周刃が、上記シャンク部の外径と等しい外径の円筒面を持つ丸ランド及び刃先に正面戻しを備えていることを特徴とするエンドミルが提供される。

またこの発明によれば、円柱状のシャンク部と、このシャンク部の一端に設けられた外周刃とを備え、上記外周刃が、上記シャンク部の外径と等しい外径の円筒面を持つ丸ランド及び刃先に正面戻しを備えていることを特徴とするエンドミルを使用して、被加工物に対して上記外周刃の刃長よりも浅い深さだけ径方向切り込みをする第１の径方向切り込み工程と、上記エンドミルを上記被加工物に対して上記外周刃の刃長よりも短い距離だけ軸方向に前進させる工程と、上記エンドミルにより上記被加工物に対して再び上記外周刃の刃長よりも浅い深さだけ径方向切り込みをする第２の径方向切り込み工程とを備え、第１の工程と第２の工程とで、刃長以上の深さの加工を行うことを特徴とするエンドミルを用いた加工方法が提供される。

この発明のエンドミルあるいはこの発明のエンドミルを用いた加工方法によれば、被加工物を良好な加工面精度をもって刃長よりも大きな寸法で深堀加工することができるという効果が得られる。換言すれば、刃長を大きくせずに剛性を維持しつつ深堀加工の可能なエンドミルが提供される。

実施の形態１．
図１はこの発明のエンドミルの一実施形態を示す概略側面図であり、図２は図１の外周刃の端面図、図３は図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図、図４は図３の外周刃の拡大図である。

これらの図において、この発明のエンドミル１は、例えば硬度の高い焼結金属で作られた全体として円柱状の加工工具であって、円柱状のシャンク部２と、このシャンク部２の一端に設けられた外周刃３とを備えている。

刃部は、シャンク部２の一端に連続した円柱部分の外周に形成された螺旋状の溝部分によって形成された２枚の外周刃（切れ刃）３と２枚の底刃４とを備えている。図４に拡大して示すように、外周刃３の外周の円筒面には、２本の平行な螺旋溝状のチップルーム５が形成されていて、チップルーム５の間には外周刃３の円柱状素材の円筒面の一部が丸ランド６として残されている。チップルーム５は、すくい面７と、第２逃げ面８および第３逃げ面９を持っていて、外周刃３は丸ランド６とすくい面７との間の角縁部あるいは稜線によって形成されており、丸ランド６と第２逃げ面８との間には稜線１０が形成されている。底刃４は、外周刃３の端面側の逃げ面１２とすくい面７との間の稜線であり、丸ランド６と底刃４の逃げ面１２との間の境界にも稜線１３が形成されている。

シャンク部２については、外径Ｄに対する許容差はＪＩＳ規格Ｂ０４０１によりｈ６と規定されており、シャンク部２の外径Ｄの呼び寸法が例えば１０ｍｍの場合には許容差は−９〜０μｍである。外周刃３の外径ｄは、シャンク部２の外径Ｄと等しくされていて、外周刃３の外径ｄに対する許容差は−９〜０μｍである。円筒面である丸ランド６の幅Ｗ（外周刃３に対して直角な方向に測った寸法）は、０．０２〜０．０８ｍｍである。丸ランド６の幅Ｗは、エンドミルの呼び径によって変わるものではなく、幅Ｗが０．０２ｍｍよりも小さいと工作上の困難性とともに外周刃３の剛性が小さくなりすぎてびびり振動が起こる虞が大きくなり、０．０８ｍｍよりも大きいと切削抵抗が大きくなって不都合である。丸ランド６の幅Ｗは外周刃３全体に亘ってほぼ一定である。丸ランド６の幅Ｗは外周刃３に対して直角な方向に測った寸法であるが、図４には便宜上エンドミルの軸に対して直角な面内の寸法として描いてある。

エンドミル１の外周刃３の刃先には、図１の円Ａで囲んだ部分の部分拡大図である図５と、図５の正面戻しを誇張して示す模式的斜視図である図６と、正面戻しを施したエンドミルの実例を写真で示す図７とに示すような正面戻し１４が設けられている。正面戻し１４は、ギャシュランドあるいは刃殺しとも呼ばれるもので、外周刃３と、底刃４と、丸ランド６および底刃４の逃げ面１１間の稜線１３との交点部分である切っ先部１５を研ぎ落として形成したものである。

図示の例では正面戻し１４は、エンドミル１の軸心を含む平面に平行な面に沿って研ぎ落として形成されてほぼ三角形の平面として形成されている。この三角形は外周刃３上に第１の頂点１６を持ち、稜線１３上に第２の頂点１７を持ち、底刃４上に第３の頂点１８を持っている。正面戻し１４は、大きすぎると切削抵抗が大きくなり過ぎ、小さすぎると刃が欠けやすくなって効果が無いため、第１の頂点１６から第２の頂点１７までのエンドミル１の軸に平行な方向の寸法Ｇ（図５）を外周刃外径の０．５％〜２．０％の大きさとするのが望ましい。

図８は、この発明のエンドミル１の先端部を中心軸を縦にして底刃４に平行な方向から見た正面図であり、丸ランド６と正面戻し１４との関係を示す写真である。図９は図８のエンドミルの側面を示す写真である側面図である。図１０には、図８および９のエンドミルの丸ランド６と正面戻し１４とを拡大して示す写真である拡大図である。

以上説明したように、この発明のエンドミル１は、外周刃３の外径ｄがシャンク部２の外径Ｄと等しく、また外周刃３が円筒面である丸ランド６及び正面戻し１４を備えているので、びびり振動及び刃先欠損を起こさずに被加工物を良好な加工面精度をもって刃長よりも大きな寸法で深堀加工することができる。

びびり振動が起こりにくく、加工面が滑らかにできる理由は、外周刃３に円筒面である丸ランド６が設けられているために刃先剛性が高く、丸ランド６によるバニッシュ効果により加工面が滑らかにされるからであると考えられる。深堀加工ができる理由は、エンドミル１の外周刃３の外径ｄがシャンク部２の外径Ｄと等しいために、外周刃３とシャンク部２との間に被加工物に当たって、刃長よりも大きな深さ寸法で切削することを妨げる肩部が無いからである。また刃先剛性が高くびびり振動が起きにくいので刃長を大きくすることができるため深堀加工が容易である。

この発明のエンドミル１を用いて外周刃３の刃長よりも大きな深さ寸法で深堀加工する場合の加工方法の一例を挙げれば、先ずエンドミル１を工作機械のチャックに取付け、回転させながら軸方向に進めて、エンドミル１の先端で被加工物（図示してない）を切削しながら、刃長よりも浅い深さに対応する第１の軸方向位置に配置されるまで進め、軸方向切り込みを行う。この工程は被加工物の側面を切削する場合には省略できる。

次に第１の径方向切り込み工程として、第１の軸方向位置に配置されたエンドミル１を回転させつつ径方向に移動させて、外周刃３の刃長よりも浅い深さ寸法だけ被加工物を切削する。このときエンドミル１の径方向移動が直線に沿って行われれば被加工物には直線溝が形成されるが、必要に応じて切削すべき領域をカバーするようにつづら折り状に移動させる。

第１の径方向切り込みが完了したら、続けて、エンドミル１を交換することなしに、エンドミル１を回転させながら、上述の第１の軸方向位置から更に外周刃３の刃長よりも短い距離だけ軸方向に進めて被加工物を切削し、外周刃３の先端が所望の深さ寸法に対応する位置となる第２の軸方向位置に配置させる（第２の軸方向切り込み）。

第２の軸方向位置に配置したエンドミル１は、第２の径方向切り込み工程として、更に回転させつつ径方向に移動させて、第１の径方向切り込み工程と同様に、再び外周刃３の刃長よりも浅い深さだけ被加工物を切削する。第２の径方向切り込み工程が完了したときには、被加工物は二回の切削によってエンドミル１の刃長よりも深く切削されていることになる。

この発明を外周刃にはコーティングを施していないエンドミルを例として説明したが、エンドミルの外周刃全体にコーティングを施したものであってもその効果を損なうものではない。コーティングとしては例えばＤＬＣコーティングが挙げられるが、コーティング材は、硬度が高く切削屑の外周刃への凝着を防ぐものであればＤＬＣでなくとも良く、例えばＴｉＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣ等も使用できる。

また、この発明を２枚刃のエンドミルを例として説明したが、この発明は刃の枚数に制限無く適用することができる。また同様にエンドミルの直径にも制限されずに適用できる。

この発明のエンドミルの一実施形態を示す側面図である。図１のエンドミルの端面図である。図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った外周刃の断面図である。図３の外周刃の部分拡大図である。図１の円Ａで囲んだ部分の部分拡大図である。図５の正面戻しを示す模式的斜視図である。正面戻しを施したエンドミルの例を示す図である。この発明のエンドミルの丸ランドと正面戻しとを底刃に平行な方向から見た図である。図８のエンドミルの側面図である。この発明のエンドミルの丸ランドと正面戻しとを示す拡大図である。

符号の説明

１エンドミル、２シャンク部、３外周刃、４底刃、５チップルーム、６丸ランド、７すくい面、８第２逃げ面、９第３逃げ面、１０稜線、１１底刃の逃げ面、１３稜線、１４正面戻し、１５刃先、１６第１の頂点、１７第２の頂点、１８第３の頂点、Ｄシャンク部外径、ｄ外周刃部外径、Ｇ正面戻しの寸法、Ｗ丸ランドの幅。

Claims

円柱状のシャンク部と
このシャンク部の一端に設けられた、外周刃と底刃を持つ刃部とを備え
上記外周刃の外径が、上記シャンク部の外径と等しいことを特徴とするエンドミル。
上記エンドミルの外周刃に、円筒面を持つ丸ランドを備え、その丸ランドの上記円筒面が上記シャンク部の外周面に連続した同一面上にあることを特徴とする請求項１記載のエンドミル。
上記丸ランドの幅が０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍであることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のエンドミル。
上記外周刃の切っ先に正面戻しを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンドミル。
上記正面戻しの大きさが、上記外周刃外径の０．５％〜２．０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンドミル。
上記刃部にコーティングが施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンドミル。
請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンドミルを使用して、被加工物に対して上記外周刃の刃長よりも浅い深さだけ径方向切り込みをする第１の径方向切り込み工程と、
上記エンドミルを上記被加工物に対して上記外周刃の刃長よりも短い距離だけ軸方向に前進させる工程と、
上記エンドミルにより上記被加工物に対して再び上記外周刃の刃長よりも浅い深さだけ径方向切り込みをする第２の径方向切り込み工程とを備え、第１の工程と第２の工程とで、刃長以上の深さの加工を行うことを特徴とするエンドミルを用いた加工方法。
上記第１の径方向切り込み工程の前に、上記エンドミルにより上記被加工物に対して軸方向切り込みをする軸方向切り込み工程を備えることを特徴とする請求項７に記載のエンドミルを用いた加工方法。