JP2010214545A - エンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】切屑の排出性を低下させることなく切刃の冷却効率向上を図り、もって更なる長寿命化を図ったエンドミルを提供する。
【解決手段】先端刃４ｂを有する切刃４がヘッド部３に設けられたエンドミル１であり、クーラント供給路１０が穿設されている。クーラント供給路１０の先端は、切刃４の回転方向後方側に設けた第２逃げ面７に開口しており、この開口部１１の周辺領域のうち、少なくとも回転方向後方側の領域には、クーラント溜りとして機能する凹部１２が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、マシニングセンタ等の工作機械に装着され、ワークの座面切削加工等を行うエンドミルに関する。

例えば、ワークの座面加工は、マシニングセンタ等の工作機械に装着されたエンドミルをプランジ送りし、エンドミルの先端部に設けた切刃でワークを切削することによって行われる。この種の加工中、エンドミルの先端部には、切刃を冷却して切刃の損傷等を防止し、エンドミルの長寿命化を図る目的で、また、生成される切屑を円滑に排出し、ワークの切削精度（加工精度）を高める目的で潤滑油等のクーラントが供給される。クーラントの供給方式は、ノズル等の別途の供給具を用いて外部から供給する外部供給方式と、エンドミルに穿設したクーラント供給路を介して供給する内部供給方式とに大別されるが、外部供給方式はエンドミルの高速回転時におけるクーラントの供給効率に難があることから、エンドミルの高速回転化が進展している昨今においては内部供給方式を採用する場合が多い。

クーラント供給路が穿設されたエンドミルとして、例えば下記の特許文献１に開示されたものが公知である。同文献に開示されたエンドミル１００は、図４に示すように、先端部に設けた切刃１０１のすくい面１０２側の溝底（文献中「ギャッシュ」）１０３にクーラント供給路を開口させたものである。かかる構成によれば、開口部１０４から吐出されるクーラントを直接すくい面１０２に当てることができるので、切刃１０１の損傷防止効果等を高めることができる。

特開平８−３１８４１９号公報

しかしながら、上記特許文献１のエンドミルを用いてワークを切削した場合、切屑は、同文献中の図１に記載のように、すくい面１０２側の溝底１０３に削ぎ落とされる。そのため、吐出されるクーラントの大部分は削ぎ落とされた切屑に接触して切屑と共に排出されてしまい、切刃１０１（のすくい面）に必要十分量のクーラントを供給することができないおそれがある。また、切刃１０１のすくい面１０２に隣接した位置に開口部１０４が配設されていることから、切刃１０１全体にクーラントを供給することができないおそれがある。従い、従来構成では、切刃１０１全体を満遍なく、かつ十分に冷却することができず、切刃１０１の損傷等を効果的に防止する上では不十分である。

本発明の目的は、切屑の排出性を低下させることなく切刃の冷却効率向上を図り、もって更なる長寿命化を図ったエンドミルを提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明では、先端部に切刃を有し、先端部に対してクーラントを供給するクーラント供給路が穿設されたエンドミルにおいて、切刃の回転方向後方側に設けた逃げ面にクーラント供給路が開口し、かつ、開口部の周辺領域のうち、少なくとも回転方向後方側の領域に凹部が形成されていることを特徴とするエンドミルを提供する。

上記のように、本発明にかかるエンドミルでは、逃げ面にクーラント供給路を開口させている。このようにすれば、上記特許文献１の構成に比べて切刃（のすくい面）から離隔した位置からクーラントが吐出される。そのため、吐出されたクーラントが、削ぎ落とされた切屑に直接接触する量を減じることができるので、切刃に供給し得るクーラントの量を相対的に増大させることができる。また、開口部から吐出されたクーラントは、エンドミルの回転に伴って回転方向後方側に流動する。このようなクーラントの流れができれば、この流れに伴ってクーラントが拡散するので、切刃全体に対して満遍なくクーラントを供給することができる。従い、切刃の冷却効率の向上が図られる。その一方、削ぎ落とされた切屑に対しては、エンドミルの回転に伴って流動するクーラントが接触するので、切屑が切刃のすくい面にこびり付いてその排出性が低下するような事態、ひいては切削精度が低下するような事態も可及的に防止される。

本発明に係るエンドミルは、上記構成に加えて開口部の周辺領域に凹部を有する。この凹部はクーラントを保持するクーラント溜りとして機能するため、仮に開口部近傍に切屑が削ぎ落とされたとしても、この切屑によって開口部が完全に塞がれるような事態を防止することができる。また、この凹部を少なくとも回転方向後方側の領域に設けたことから、エンドミルの回転に伴い、凹部内に保持したクーラントを、切刃のすくい面方向に効率的に流動させることができる。

上記の凹部は、その幅を回転方向後方側に向かって漸次拡大させるのが望ましい。このようにすれば、エンドミルの回転時において、凹部内に保持したクーラントの拡散性を高めることができるので、上記の作用効果を一層顕著に得ることができるからである。

以上で述べた本発明の構成は、先端が円弧状を呈するいわゆるボールエンドミルや、先端が平坦ないわゆるスクエアエンドミルを問わず、公知の各種エンドミルに適用可能である。

以上に示すように、本発明によれば、切屑の排出性、ひいては切削精度を低下させることなく切刃の冷却効率向上を図ることができる。これにより、エンドミルの更なる長寿命化を図り、交換に要する手間を減じて生産効率を向上することができる。

本発明の一実施形態に係るエンドミルの側面図である。 図１に示すエンドミルを矢印Ｘ方向から見た図である。 （ａ）図、（ｂ）図共に、他の実施形態に係るエンドミルの要部拡大図である。 従来構成のエンドミルを先端側から見た図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るエンドミル１を示す側面図である。同図に示すエンドミル１は、いわゆるソリッドタイプであり、図示しないマシニングセンタ等の工作機械に保持される軸状のシャンク部２と、シャンク部２の先端側に設けられ、一対の切刃４，４を有するヘッド部３とを主要部とし、中心軸線Ｏを回転中心として回転可能とされる。なお、本実施形態のエンドミル１は、図２に示す先端面視の状態において、反時計回り、すなわち同図中矢印Ａ方向に回転するものである。切刃４，４は、それぞれ、ヘッド部３の外周部に設けられた螺旋状の外周刃４ａと、ヘッド部３の先端部（エンドミル１の先端部）に設けられ、中心軸線Ｏに対して直交する方向に延びる先端刃４ｂとで構成される。かかる構成のエンドミル１は、スクエアエンドミルとも称される。切刃４を構成する先端刃４ｂの回転方向前方側の面は、先端刃４ｂでワークが切削されることによって生成される切屑をすくい取るすくい面５とされる。

各切刃４の回転方向前方側には、図２に示すように、外径側から内径側に向かって断面略Ｖ字形状にヘッド部３の肉を切り欠いて形成された凹溝８が設けられる。この凹溝８は、図１に示すように、すくい面５と中心軸線Ｏに対して傾斜した傾斜面９とで区画形成され、ヘッド部３の先端側から基端側に向かって螺旋状に延びて、ワークを切削するのに伴って生成される切屑の排出溝として機能する。

各切刃４の回転方向後方側には、逃げ面が設けられる。すなわち、切刃４のすくい面５を基準として、回転方向後方側に向かって、逃げ面、傾斜面９（凹溝８）が順に設けられる。本実施形態では、外周刃４ａに沿うようにして第１逃げ面６が設けられ、この第１逃げ面６の回転方向後方側であって、ヘッド部３の先端側に第２逃げ面７が設けられる。なお、逃げ面の形成態様はこれに限定されず、適宜変更可能であることはもちろんである。

このエンドミル１には、シャンク部２およびヘッド部３を貫通するようにして一対のクーラント供給路１０，１０が穿設されている。各クーラント供給路１０は、その基端が図示しないクーラントタンクに接続され、その先端が第２逃げ面７，７にそれぞれ開口している。なお、図１に示すクーラント供給路１０は、中心軸線Ｏに沿って螺旋状に延びるものであるが、かかる形態はあくまでも一例であり、先端が逃げ面に開口する限りその他の任意の形態を採用することができる。例えば、シャンク部２からヘッド部３の先端近傍に至って一本の中心孔を形成し、この中心孔から分岐した支孔を第２逃げ面７，７にそれぞれ開口させるようにしても良い。また、使用可能なクーラントに特段の限定はなく、ワークの材料等に応じて油、水等を適宜選択すれば良い。

第２逃げ面７のうち、クーラント供給路１０の開口部１１の周辺領域には凹部１２が形成される。ここでは、開口部１１の周辺領域のうち、回転方向後方側の領域に凹部１２が形成されており、この凹部１２は、その幅を回転方向後方側に向かって漸次拡大させた略扇状をなす。凹部１２の回転方向後方側の一端は、凹溝８に開口している。この凹部１２は、当該エンドミル１を用いての切削加工時に、クーラントを保持するクーラント溜りとして機能する。

本実施形態に係るエンドミル１は主に以上の構成からなり、これを用いてのワークの座面切削は例えば以下示す態様で行われる。

まず、エンドミル１を図２中の矢印Ａ方向に回転させながらプランジ送りし、切刃４の先端刃４ｂでワークの座面切削を開始する。ワークの切削が開始されるのと同時に、クーラント供給路１０の開口部１１からクーラントが吐出される。切刃４の先端刃４ｂでワークが切削されると、生成された切屑はすくい面５ですくい取られ、凹溝８（傾斜面９）側に削ぎ落とされる。削ぎ落とされた切屑は傾斜面９に衝突しながら凹溝８に沿って送り方向後方側に移動・排出される。ワークの切削が進行するのに伴い、切削熱や、すくい面５と切屑とが摩擦することによって生じる摩擦熱等によって、切刃４、特に先端刃４ｂの回転方向前方側のすくい面５が高温となる。この高温状態が続くと、切刃４が損傷する、すくい面５に切屑が付着して切削精度が低下する等の問題が生じるが、開口部１１から吐出されたクーラントが、順次切刃４および切屑に接触することにより、かかる問題が可及的に防止される。

このとき、上記のように、逃げ面（第２逃げ面７）にクーラント供給路１０を開口させておけば、ギャッシュにクーラント供給路を開口させていた従来構成に比べ、切刃４に対して離隔した位置からクーラントが吐出される分、開口部１１から吐出されたクーラントが削ぎ落とされた切屑に直接接触する量を減じることができる。そのため、吐出されたクーラントの大部分が削ぎ落とされた切屑に接触して切屑と共に排出される従来構成に比べ、切刃４に供給し得るクーラントの量を増大させて、切刃４およびすくい面５の冷却効果を高めることができる。また、開口部１１から吐出されたクーラントは、エンドミルの回転に伴って回転方向後方側に流動する。このようなクーラントの流れができれば、この流れに伴ってクーラントが拡散するので、切刃４（すくい面５）の全体に対して満遍なくクーラントを供給することができる。一方、削ぎ落とされた切屑に対してはエンドミル１の回転に伴って流動するクーラントが接触するので、切屑の良好な排出性は担保される。

また、クーラント供給路１０の開口部１１の周辺領域に凹部１２を設けたことから、吐出されたクーラントの一部は凹部１２内に保持される。すなわち、開口部１１の周囲にクーラント溜りを設けたことから、仮に開口部１１付近に切屑が削ぎ落とされたとしても、この切屑によって開口部１１が完全に塞がれるような事態を防止することができる。また、凹部１２を、開口部１１の周辺領域のうち、少なくともエンドミル１の回転方向後方側の領域に設け、しかもその回転方向後方側の一端を凹部８に開口させたことから、エンドミル１の回転に伴い、凹部１２内で保持したクーラントを、切刃４のすくい面５方向に効率的に流動させることができる。さらに、凹部１２を、その幅がエンドミル１の回転方向後方側に向かって漸次拡大する扇状に形成したことから、クーラントの拡散性を高め、切刃４（すくい面５）に対するクーラントの供給効率を高めることができる。

但し、エンドミル１の回転時には、開口部１１から吐出されるクーラントに対して遠心力が作用するため、開口部１１をあまりに径方向外側に配置すると、切刃４（先端刃４ｂ）およびすくい面５の径方向内側の領域に十分量のクーラントを供給することが難しくなる可能性がある。そのため、吐出されたクーラントに作用する遠心力（エンドミル１の回転速度）を考慮して開口部１１の形成位置を決定するのが望ましく、例えばヘッド部３の先端部の半径をｒとしたときに、中心軸線Ｏを基準として、３／４・ｒよりも径方向内側に開口部１１を配置するのが望ましい。

同様に、エンドミル１の回転時には、凹部１２から流出するクーラントに対しても遠心力が作用するため、上述した凹部１２を区画形成する２つの側壁のうち、特に径方向外側の側壁１２ａの形成態様によっては、凹部１２から流出するクーラントを有効利用することができない可能性がある。かかる問題を解消するための一方策として、凹部１２を区画形成する２つの側壁のうち、特に径方向外側の側壁１２ａは、流出するクーラントに対して極力径方向内側に向かう流動力を附勢し得るような形態、例えば、図３（ａ）に示すような径方向内側に湾曲した円弧状に形成することが考えられる。

以上から、本発明によれば、切屑の排出性を低下させることなく切刃４の先端刃４ｂ、およびすくい面５の冷却効率向上を図ることができる。これにより、エンドミル１の更なる長寿命化を図り、交換に要する手間を減じて生産効率を高めることが、また、ワークの加工精度を高めることができる。因みに、本願発明者が検証したところ、上記本発明の構成を採用したエンドミル１は、従来構成に比べ５〜６倍程度の数のワークに対して良好な切削加工を施し得ることが判明した。

以上では、第２逃げ面７に形成した開口部１１の周辺領域のうち、エンドミル１の回転方向後方側の領域にのみ凹部１２を設けた場合について説明を行ったが、例えば、図３（ｂ）に示すように、開口部１１の周囲を取り囲むように凹部１２を設けても良い。また、以上で示す実施形態では、第２逃げ面７の周方向略中間位置に開口部１１を配置しているが、開口部１１の形成位置は、逃げ面（本実施形態では第２逃げ面７）の周方向範囲内であれば任意に設定することができる。

また、以上では、一対（２枚）の切刃４を有するエンドミル１に本発明の構成を適用した場合について説明を行ったが、本発明は１又は３枚以上の切刃４を有するエンドミル１に対しても適用可能である。また、以上では、先端が平坦な（先端刃４ｂが中心軸線Ｏに対して直交する方向に延びる）いわゆるスクエアエンドミルに本発明を適用した場合について説明を行ったが、本発明は先端が円弧状を呈する（切刃４を構成する外周刃４ａと先端刃４ｂとが滑らかに繋がった）いわゆるボールエンドミルに適用することももちろん可能である。

１ エンドミル
２ シャンク部
３ ヘッド部
４ 切刃
４ａ 外周刃
４ｂ 先端刃
５ すくい面
６ 第１逃げ面
７ 第２逃げ面
８ 凹溝
１０ クーラント供給路
１１ 開口部
１２ 凹部（クーラント溜り）
Ｏ 中心軸線

Claims (2)

1. 先端部に切刃を有し、前記先端部に対してクーラントを供給するクーラント供給路が穿設されたエンドミルにおいて、
   前記切刃の回転方向後方側に設けた逃げ面に前記クーラント供給路が開口し、かつ、該開口部の周辺領域のうち、少なくとも回転方向後方側の領域に凹部が形成されていることを特徴とするエンドミル。
2. 前記凹部の幅が、回転方向後方側に向かって漸次拡大してなる請求項１に記載のエンドミル。

Images