JP5708132B2

JP5708132B2 - ニック付きエンドミル

Info

Publication number: JP5708132B2
Application number: JP2011072825A
Authority: JP
Inventors: 和徳原口
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012206197A

Description

本発明は、複数条の外周刃の捩れ角が異なるものとされて、周方向に隣接する外周刃同士でこの周方向の間隔が異なる部分を有するようにされたエンドミルにニックを付けたニック付きエンドミルに関するものである。

切削加工に用いられるエンドミルにおいては、切屑を分断して生成して切削抵抗の低減等を図るため、外周刃にニック（溝）を付けたものが知られている。このようなニック付きエンドミルとしては、例えば特許文献１に、１つの外周刃に形成されるニックのピッチを異なるものとしたり、大きさを異なるものとしたり、あるいは複数の外周刃同士でニックのピッチや大きさを異なるものとしたりして、ビビリ振動の抑制を図るようにしたものが提案されている。

また、同様にビビリ振動の抑制を図るようにしたエンドミルとしては、例えば特許文献２〜４に記載されているように、複数条の外周刃のうち少なくとも１条の外周刃の捩れ角を他の外周刃と異なる捩れ角とした、いわゆる不等リードエンドミルにおいて、外周刃の先端や基端、あるいは中央部側で、これら外周刃の周方向の間隔が等しくされた等間隔位置を設けたものが提案されている。

実開平５−７８４２１号公報特公平５−４９４０８号公報特公平７−１１５２５４号公報特公昭６３−６２３２３号公報

ところで、外周刃の捩れ角や周方向の間隔が等しい通常のエンドミルにニックを形成する場合は、エンドミル本体の軸線回りに外周刃とは異なる一定の捩れ角で捩れるニック捩れ線と各外周刃との交点に例えばニックの軸線方向の幅の中心が位置するようにして、周方向に隣接する外周刃のニック同士が軸線方向にずらされており、たとえ軸線回りの回転軌跡同士が重なり合うにしても、その重なり合い方が互いに等しくなるようにされてニックによる切削量等が均等となるようにし、特定のニックに大きな負荷が作用することにより欠損等を生じてエンドミル寿命が潰えることのないようにさせられている。

しかしながら、上記特許文献２〜４に記載された不等リードエンドミルのように異なる捩れ角とされた外周刃に対して、一定の捩れ角で捩れたニック捩れ線との交点にニック中心が位置するようにニックを形成すると、ニックの回転軌跡が重なり合っているときには、捩れ角の大きな外周刃のニックによって削り残された被削材を捩れ角の小さな外周刃のニックが削り取るときと、逆に捩れ角の小さな外周刃のニックによって削り残された被削材を捩れ角の大きな外周刃のニックが削り取るときとでは、ニックによる切削幅や切削量が異なるものとなる。従って、これら切削幅や切削量の大きなニックには作用する負荷も大きくなって欠損等が生じ易くなってしまい、こうして一部のニックにでも欠損が生じるとエンドミルを廃棄せざるを得なくなってしまう。

これは、複数条の外周刃の捩れ角は等しくされる一方で周方向の間隔が異なるようにされた、いわゆる不等ピッチのエンドミルにおいても同様であり、すなわちこのような不等ピッチのエンドミルにおいても、一定の捩れ角のニック捩れ線との交点にニックを形成すると、エンドミル回転方向側に隣接する外周刃との周方向の間隔の大きい外周刃と小さい外周刃では、ニックの回転軌跡が重なり合ったときにその切削幅や切削量が異なるものとなる。また、特許文献１に記載されたように、ニックのピッチや大きさを異なるものにしても同様の事態は懸念される。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上記不等リードエンドミルのように周方向に隣接する外周刃同士の間隔が異なる部分を有するエンドミルにニックを形成したエンドミルにおいて、たとえこれら隣接する外周刃同士のニックの回転軌跡が重なり合ったときでも、特定のニックに欠損等が生じ易くなるのを防いで、工具寿命の延長を図ることが可能なニック付き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、軸線回りに回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、上記軸線回りに螺旋状に捩れる複数条の外周刃が形成されるとともに、これらの外周刃には複数のニックが、周方向に隣接する外周刃同士で上記軸線方向にずらされて形成されたニック付きエンドミルであって、上記複数条の外周刃のうち周方向に隣接する少なくとも一部の外周刃においては、これらの外周刃同士の周方向の間隔が異なる部分を有するとともに、この周方向の間隔が異なる部分では、周方向に隣接する外周刃同士の上記軸線方向に隣接する上記ニックの該軸線方向におけるピッチが互いに等しくされていて、上記少なくとも一部の外周刃が、周方向に隣接した外周刃同士で上記軸線に対する捩れ角が異なる大きさとされることにより上記周方向の間隔が異なる部分を有するとともに、上記軸線に直交する断面において周方向に等間隔となる等間隔位置を有しており、上記周方向に隣接した外周刃同士のうち一方の外周刃の１つのニックを基準ニックとして上記等間隔位置に位置させるとともに、この一方の外周刃の他のニックは上記基準ニックを通り上記軸線に垂直な平面に対して一定のニック捩れ角α（°）で該軸線回りに捩れて上記外周刃と交差するニック捩れ線と該一方の外周刃との交点に位置させられている一方、上記周方向に隣接した外周刃同士のうち他方の外周刃に形成される、上記基準ニックから上記軸線方向に数えてＮ番目のニックは、この他方の外周刃と上記ニック捩れ線との交点から、上記一方の外周刃のニックの軸線方向のピッチＰ（ｍｍ）、上記外周刃の外径Ｄ（ｍｍ）、上記外周刃の刃数Ｍ（枚）、および上記他方の外周刃の捩れ角β（°）に対して、次式（数１）で表されるずらし量δ（ｍｍ）に対して±５０％の範囲内で上記軸線方向にずらされていることを特徴とする。

このようにニックが形成されたエンドミルにおいては、外周刃が異なる捩れ角とされて周方向の間隔が異なるものとされていても、こうして周方向の間隔が異なる部分では、周方向に隣接する外周刃同士で軸線方向に隣接するニックの軸線方向におけるピッチが互いに等しくされているので、ニックの幅や形状が同じであれば、これら周方向に隣接する外周刃同士のニックの軸線回りの回転軌跡が重なり合っていても、これらのニック同士の回転軌跡の重なり合い方を互いに等しくすることができる。このため、個々のニックの切削幅や切削量の均等化を図って、特定のニックに大きな負荷が作用することにより欠損等が生じ易くなるのを防ぐことができ、こうして特定のニックが欠損してエンドミル寿命が短期に潰えてしまうのを防止することが可能となる。

ここで、上述した不等リードエンドミルのように、上記少なくとも一部の外周刃が、周方向に隣接した外周刃同士で上記軸線に対する捩れ角が異なる大きさとされることにより上記周方向の間隔が異なる部分を有するとともに、上記軸線に直交する断面において周方向に等間隔となる等間隔位置を有している場合には、上記周方向に隣接した外周刃同士のうち一方の外周刃の１つのニックを基準ニックとして上記等間隔位置に位置させるとともに、この一方の外周刃の他のニックは上記基準ニックを通り上記軸線に垂直な平面に対して一定のニック捩れ角α（°）で該軸線回りに捩れて外周刃と交差するニック捩れ線と該一方の外周刃との交点に位置させたとすると、周方向に隣接した外周刃同士のうち他方の外周刃に形成される、上記基準ニックから軸線方向に数えてＮ番目のニックは、この他方の外周刃と上記ニック捩れ線との交点から、上記一方の外周刃のニックの軸線方向のピッチＰ（ｍｍ）、外周刃の外径Ｄ（ｍｍ）、外周刃の刃数Ｍ（枚）、および上記他方の外周刃の捩れ角β（°）に対して、次式で表されるずらし量δ（ｍｍ）で上記軸線方向にずらされることになる。

ただし、このようなずらし量δで上記他方の外周刃のニックを上記一方の外周刃のニック捩れ線から軸線方向にずらしたりすることにより、上述のように外周刃の周方向の間隔が異なる部分で、周方向に隣接する外周刃同士の上記軸線方向に隣接する上記ニックの該軸線方向におけるピッチを互いに等しくする場合でも、他方の外周刃のニックは厳密に上記ずらし量δでずらされて、周方向に隣接する外周刃同士のニックの上記ピッチも厳密に互いに等しくされるのが望ましいのは勿論であるが、ずらし量δの誤差が無く、またピッチも誤差無く等しくするのは現実的には不可能であるので、ずらし量δは極小さいことから、本発明では上記式により計算されるずらし量δに対して±５０％の範囲内で上記基準ニックから上記軸線方向に数えてＮ番目のニックをずらしている。なお、この範囲は望ましくは±３０％である。

以上説明したように、本発明によれば、周方向に隣接する外周刃同士で周方向の間隔が異なる部分を形成することによりビビリ振動の発生を抑制しつつ、こうして周方向の間隔が異なる外周刃でニックの軸線回りの回転軌跡が重なり合っていても、特定のニックに切削時の負荷が集中するのを防いで欠損等の発生を防止することができ、寿命の長いニック付きエンドミルを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。図１に示す実施形態の拡大正面図である。図１におけるＸＸ断面図（等間隔位置における断面図）である。図１に示す実施形態の外周刃とニックとの関係を示す展開図である。

図１ないし図４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一体形成されて軸線Ｏを中心とした外形略円柱状をなし、その後端部（図１において右側部分）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において左側部分）は切刃部３とされ、軸線Ｏ回りに図２および図３に符号Ｔで示すエンドミル回転方向に回転されつつ、該軸線Ｏに交差する方向に送り出されて被削材に切削加工を行う。

上記切刃部３の外周には、エンドミル本体１の先端から軸線Ｏ回りに捩れつつ後端側に向かう複数の切屑排出溝４が形成されており、これらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の先端側辺稜部には底刃５が、そして外周側辺稜部には外周刃６が形成されている。なお、本実施形態では、図１に示すようにこれら底刃５と外周刃６とが軸線Ｏ回りの回転軌跡において略直交するようにされたスクエアエンドミルに本発明を適用する場合について説明するが、底刃と外周刃が凸曲線状のコーナ刃を介して接続されたラジアスエンドミルや、底刃自体が回転軌跡において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。

また、本実施形態では、外周刃６は、周方向に間隔をあけて偶数の４条形成されるとともに、エンドミル本体１先端から後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるようにされている。そして、これらの外周刃６の軸線Ｏに対する捩れ角は、周方向に隣接するもの同士で異なる角度とされ、本実施形態では周方向に１つおきの一方の外周刃６Ａの捩れ角θ（°）に対して、残りの１つおきの他方の外周刃６Ｂの捩れ角β（°）はこの捩れ角θと異なる角度とされ、具体的に例えば捩れ角θが３０°に対して捩れ角βは２５°と捩れ角θよりも小さくされている。

従って、このように異なる捩れ角θ、βとされることにより、周方向に隣接する外周刃６Ａ、６Ｂ間の間隔は軸線Ｏ方向に沿って漸次変化してゆく。すなわち、図４に示すように一方の外周刃６Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する他方の外周刃６Ｂとの間隔は軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い漸次大きくなり、逆に他方の外周刃６Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する一方の外周刃６Ａとの間隔は軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い漸次小さくなる。

ここで、本実施形態では図２に示すように、エンドミル本体１の先端（切刃部３の先端）においては、一方の外周刃６Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する他方の外周刃６Ｂとの間隔が、他方の外周刃６Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する一方の外周刃６Ａとの間隔よりも小さくされている。従って、上記底刃５の周方向の間隔も、一方の外周刃６Ａに連なる底刃５とそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置して他方の外周刃６Ｂに連なる底刃５との間隔が、他方の外周刃６Ｂに連なる底刃５とそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置して一方の外周刃６Ａに連なる底刃５との間隔よりも小さくされる。

そして、外周刃６はこのエンドミル本体１の先端から軸線Ｏ方向後端側に向けて周方向の間隔が上述のように変化して、図１に示す切刃部３の軸線Ｏ方向の略中央部における等間隔位置Ｑで、該軸線Ｏに直交する断面において図３に示すようにこれら外周刃６Ａ、６Ｂ間の間隔がすべて等しくなるようにされている。さらにまた、切刃部３の後端では一方の外周刃６Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する他方の外周刃６Ｂとの間隔が、他方の外周刃６Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ側に位置する一方の外周刃６Ａとの間隔よりも大きくなるようにされている。

さらに、外周刃６には、ニック７が形成されている。このニック７は、外周刃６のエンドミル回転方向Ｔ後方に連なる外周逃げ面を、外周側辺稜部に該外周刃６が形成された切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面からエンドミル回転方向Ｔ後方側に向けて凹溝状に切り欠いたものであり、図１に示すように１つの外周刃６に複数ずつ、周方向に隣接する外周刃６Ａ、６Ｂ同士で軸線Ｏ方向にずらされて形成されている。なお、個々のニック７がなす凹溝の断面形状は、外周側に向けて幅広となる等脚台形状やＶ字状、半円状、あるいは「コ」字状などとすることができるが、ニック７同士は互いに略同大同形とされる。

これらのニック７は、それぞれ図４において円の中心位置として示すように、上記一方の外周刃６Ａに形成されるニック７Ａのうちの１つが基準ニックとして上記等間隔位置Ｑ上に位置するようにされるとともに、残りの一方の外周刃６Ａに形成されるニック７Ａは、軸線Ｏ回りに一定のニック捩れ角α（°）で捩れるニック捩れ線Ｒ上に位置するようにされている。本実施形態では、ニック捩れ線Ｒは外周刃６と同様に軸線Ｏ方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるようにされており、またニック捩れ角αは例えば１７°と、外周刃６Ａ、６Ｂの捩れ角θ、βと異なる角度で、これら捩れ角θ、βよりも小さくされている。

これに対して、上記他方の外周刃６Ｂに形成されるニック７Ｂは、図４に示すように他方の外周刃６Ｂと上記ニック捩れ線Ｒとの交点（図４に破線で示した円の中心）Ｓから軸線Ｏ方向にずらし量δ（ｍｍ）だけずらされて配置されており、このずらし量δは、上記基準ニック７Ａから軸線Ｏ方向にＮ番目のニック７Ｂについて、上記ニック捩れ角α（°）、他方の外周刃６Ｂの捩れ角β（°）、一方の外周刃６Ａのニック７Ａの軸線Ｏ方向のピッチＰ（ｍｍ）、外周刃６の外径Ｄ（ｍｍ）、および外周刃６の刃数Ｍ（枚）に対し、次式により与えられる。すなわち、等間隔位置Ｑからの軸線Ｏ方向の距離が大きなニック７Ｂほど大きなずらし量δでずらされることになる。

なお、図４に示したニック７の位置は、実際のニック７では各ニック７の共通する位置、例えばニック７と外周刃６との軸線Ｏ方向先端側または後端側の交点の位置や、外周刃７に沿ったニック７の溝幅の軸線Ｏ方向の中心位置などとすればよい。

そして、このように一方の外周刃６Ａのニック捩れ線Ｒに対して他方の外周刃６Ｂのニック７Ｂがずらされて配置されることにより、周方向に隣接する捩れ角θ、βの異なる外周刃６Ａ、６Ｂ同士の軸線Ｏ方向に隣接するニック７Ａ、７Ｂの軸線Ｏ方向におけるピッチが互いに等しくされている。ここで、４条の外周刃６が形成された本実施形態のニック付きエンドミルでは、この周方向に隣接する外周刃６Ａ、６Ｂの軸線Ｏ方向に隣接するニック７Ａ、７Ｂの軸線Ｏ方向におけるピッチは上記ピッチＰの１／４とされ、また１つの他方の外周刃６Ｂに形成されるニック７Ｂの軸線Ｏ方向のピッチは、一方の外周刃６Ａにおけるニック７ＡのピッチＰと等しくされる。

言い換えれば、本実施形態では、上記他方の外周刃６Ｂに形成されるニック７Ｂは、一方の外周刃６Ａに形成されるニック７Ａの上記ニック捩れ線Ｒがなすニック捩れ角αとは異なるニック捩れ角のニック捩れ線上に位置するように形成されることになる。従って、このような構成のニック付きエンドミルを製造するには、一方の外周刃６Ａと他方の外周刃６Ｂとでそれぞれのニック捩れ線に沿ってニック７Ａ、７Ｂを形成すればよい。

このように、外周刃６Ａ、６Ｂが異なる捩れ角θ、βであるにも拘わらず、ニック７Ａ、７Ｂのピッチは周方向に隣接する外周刃６Ａ、６Ｂ同士で等しくされているので、上記構成のニック付きエンドミルによれば、切削時のビビリ振動は、外周刃６Ａ、６Ｂに作用する切削負荷の大きさや方向が変わるために打ち消し合うことにより抑制しつつ、ニック７Ａ、７Ｂの軸線Ｏ回りの回転軌跡が重なり合うような場合でも、その重なり合い方をこれらニック７Ａ、７Ｂ同士で等しくすることができる。

このため、これらのニック７Ａ、７Ｂが被削材を切削する際の切削幅や切削量を均等にすることができ、特定のニックで切削時の負荷が大きくなることによってこのニックやニックと外周刃との境界に欠損が生じたりするのを防ぐことができる。従って、このような欠損などによってエンドミルが早期に寿命に達するような自体を防ぐことができ、長期に亙って安定して被削材の切削加工を行うことが可能となる。

なお、このような効果を確実に奏功するためには、他方の外周刃６Ｂのニック７Ｂは厳密に上記ずらし量δでずらされて、一方の外周刃６Ａのニック７Ａとのピッチも厳密に等しくなるように形成されるのが望ましいが、現実的にずらし量の誤差が無く、またピッチも誤差無く等しくするのは不可能である。ただし、誤差が大きすぎると上述の効果を得ることができないので、実際のずらし量は、ずらし量自体は小さいことから、上記の式により与えられるずらし量δに対して±５０％の範囲内とされる。なお、この範囲は望ましくは±３０％とされる。

また、上記実施形態では４条の外周刃６を周方向に交互に捩れ角θ、βの異なる外周刃６Ａ、６Ｂとしたが、少なくとも一部の外周刃において周方向の間隔が異なるようにされていればよく、例えば１条の外周刃が他の外周刃と異なる捩れ角とされていてもよい。さらに、等間隔位置Ｑを切刃部３の軸線方向略中央部に位置させているが、切刃部３の先端であったり後端であったりしてもよい。

１エンドミル本体
３切刃部
５底刃
６外周刃
６Ａ一方の外周刃
６Ｂ他方の外周刃
７ニック
７Ａ一方の外周刃６Ａのニック
７Ｂ他方の外周刃６Ｂのニック
Ｏエンドミル本体１の軸線
Ｐ一方の外周刃６Ａのニック７Ａのピッチ
Ｑ等間隔位置
Ｒ一方の外周刃６Ａのニック７Ａのニック捩れ線
Ｓニック捩れ線Ｒと他方の外周刃６Ｂとの交点
Ｔエンドミル回転方向
θ 一方の外周刃６Ａの捩れ角
α ニック捩れ線Ｒの捩れ角
β 他方の外周刃６Ｂの捩れ角
δ 他方の外周刃６Ｂのニック７Ｂのずらし量

Claims

軸線回りに回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、上記軸線回りに螺旋状に捩れる複数条の外周刃が形成されるとともに、これらの外周刃には複数のニックが、周方向に隣接する外周刃同士で上記軸線方向にずらされて形成されたニック付きエンドミルであって、上記複数条の外周刃のうち周方向に隣接する少なくとも一部の外周刃においては、これらの外周刃同士の周方向の間隔が異なる部分を有するとともに、この周方向の間隔が異なる部分では、周方向に隣接する外周刃同士の上記軸線方向に隣接する上記ニックの該軸線方向におけるピッチが互いに等しくされていて、
上記少なくとも一部の外周刃が、周方向に隣接した外周刃同士で上記軸線に対する捩れ角が異なる大きさとされることにより上記周方向の間隔が異なる部分を有するとともに、上記軸線に直交する断面において周方向に等間隔となる等間隔位置を有しており、
上記周方向に隣接した外周刃同士のうち一方の外周刃の１つのニックを基準ニックとして上記等間隔位置に位置させるとともに、この一方の外周刃の他のニックは上記基準ニックを通り上記軸線に垂直な平面に対して一定のニック捩れ角α（°）で該軸線回りに捩れて上記外周刃と交差するニック捩れ線と該一方の外周刃との交点に位置させられている一方、
上記周方向に隣接した外周刃同士のうち他方の外周刃に形成される、上記基準ニックから上記軸線方向に数えてＮ番目のニックは、この他方の外周刃と上記ニック捩れ線との交点から、上記一方の外周刃のニックの軸線方向のピッチＰ（ｍｍ）、上記外周刃の外径Ｄ（ｍｍ）、上記外周刃の刃数Ｍ（枚）、および上記他方の外周刃の捩れ角β（°）に対して、次式で表されるずらし量δ（ｍｍ）に対して±５０％の範囲内で上記軸線方向にずらされていることを特徴とするニック付きエンドミル。