トップ :: B 処理操作 運輸 :: B23 工作機械;他に分類されない金属加工

【発明の名称】 ラジアスエンドミル
【発明者】 【氏名】齋藤 益生

【要約】 【課題】切れ刃が通常よりも多い荒加工用のラジアスエンドミルにおいて、切屑排出性能を向上させて切屑詰まりを抑制することにより、更に高い加工能率で切削加工を行うことができるようにする。

【構成】図1(a) の底面図においてコーナアール刃16と底刃18とが滑らかに接続されているとともに、それ等の接続点Qにおける接線Pの偏心角θが5°以上になる外向きとされており、且つ、その底刃18はコーナアール刃16の半径Rの1/10以上の延長寸法Xを有するため、それ等の底刃18やコーナアール刃16によって切削された切屑が工具の回転に伴って外周側へ良好に排出されるようになる。これにより、通常のものよりも切れ刃12の数が多くてチップポケットが小さい荒加工用のラジアスエンドミル10においても、切屑排出性能が向上して切屑詰まりが抑制され、更に高い加工能率で切削加工を行うことができるようになる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
工具先端の外周コーナ部分に設けられた1/4円弧状のコーナアール刃と、該コーナアール刃に連続して設けられて軸心S側へ延びる底刃とを有する切れ刃が、該軸心Sまわりに複数設けられているラジアスエンドミルにおいて、
軸方向の先端側から見た底面視において、前記底刃は前記コーナアール刃に対して滑らかに接続されているとともに、
該コーナアール刃と該底刃との接続点Qにおける接線Pは、該接続点Qと軸心Sとを結ぶ直線Lに対して切れ刃が外向きになるように偏心角θが5°以上で傾斜しており、
且つ、該接続点Qから滑らかに延びている前記底刃の前記直線L方向における延長寸法Xは、前記コーナアール刃の半径Rの1/10以上である
ことを特徴とするラジアスエンドミル。
【請求項2】
前記底刃は、前記底面視において前記コーナアール刃に滑らかに接続された凸円弧形状を成しており、該コーナアール刃を研削加工する研削砥石を用いて該コーナアール刃の研削加工に連続して研削加工されることによって設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載のラジアスエンドミル。
【請求項3】
前記偏心角θは10°〜40°の範囲内で、前記延長寸法XはR/5以上である
ことを特徴とする請求項1または2に記載のラジアスエンドミル。
【請求項4】
前記切れ刃を軸心まわりに4枚以上備えている荒加工用のものである
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のラジアスエンドミル。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明はラジアスエンドミルに係り、特に、切れ刃の枚数が通常よりも多めの荒加工用のラジアスエンドミルの改良に関するものである。
【背景技術】
【0002】
工具先端の外周コーナ部分に設けられた1/4円弧状のコーナアール刃と、そのコーナアール刃に連続して設けられて軸心側へ延びる底刃とを有する切れ刃が、軸心まわりに複数設けられているラジアスエンドミルが知られている。特許文献1、2に記載のエンドミルはその一例で、このようなラジアスエンドミルは金型の三次元曲面加工などに好適に用いられる。
【特許文献1】特開2004−50338号公報
【特許文献2】特開2003−71626号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、高能率加工を行う荒加工用のラジアスエンドミルは、通常のものよりも刃数が多めで、例えばφ10のエンドミルの場合、4枚〜6枚程度の切れ刃を備えている。これは、切れ刃1枚当たりの切削量を多くすることなく、切れ刃の枚数が多くなった分だけ送り速度や切込み量を大きくすることができるため、それだけ加工能率を向上させることが可能となるのである。
【0004】
しかしながら、このように切れ刃の数を多くすると、切れ刃1枚当たりのチップポケットの容積が小さくなるため、切屑詰まりが発生し易くなり、必ずしも十分な加工能率向上効果が得られないという問題があった。すなわち、被削材の弾性変形等で底刃も切削加工に関与するが、従来の底刃は、コーナアール刃を研削加工する研削砥石とは別の砥石を用いたギャッシュ加工によって形成され、コーナアール刃との接続点から軸心に向かって真っ直ぐに延びているため、切屑を外周側へ向かって押し出す作用が弱く、その底刃部分で切屑詰まりが生じ易いのである。コーナアール刃部分でも、底刃と同様に切屑を外周側へ押し出す作用が弱く、特にコーナアール刃の半径が大きくて切屑の排出量が多い程、切屑詰まりが発生し易くなる。また、比較的低硬度(例えば40HRC程度以下)の被削材に対して溝加工等を行う場合、切れ刃1枚当たりの切削量を大きくできるが、切削量=切屑の排出量であるため、切削量を大きくするに従って切屑詰まりが発生し易くなる。
【0005】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、切れ刃が通常よりも多くて高能率加工が可能なラジアスエンドミルにおいて、切屑排出性能を向上させて切屑詰まりを抑制することにより、更に高い加工能率で切削加工を行うことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
かかる目的を達成するために、第1発明は、工具先端の外周コーナ部分に設けられた1/4円弧状のコーナアール刃と、そのコーナアール刃に連続して設けられて軸心S側へ延びる底刃とを有する切れ刃が、その軸心Sまわりに複数設けられているラジアスエンドミルにおいて、(a) 軸方向の先端側から見た底面視において、前記底刃は前記コーナアール刃に対して滑らかに接続されているとともに、(b) それ等のコーナアール刃と底刃との接続点Qにおける接線Pは、その接続点Qと軸心Sとを結ぶ直線Lに対して切れ刃が外向きになるように偏心角θが5°以上で傾斜しており、且つ、(c) その接続点Qから滑らかに延びている前記底刃の前記直線L方向における延長寸法Xは、前記コーナアール刃の半径Rの1/10以上であることを特徴とする。
【0007】
第2発明は、第1発明のラジアスエンドミルにおいて、前記底刃は、前記底面視において前記コーナアール刃に滑らかに接続された凸円弧形状を成しており、そのコーナアール刃を研削加工する研削砥石を用いてそのコーナアール刃の研削加工に連続して研削加工されることによって設けられていることを特徴とする。
【0008】
第3発明は、第1発明または第2発明のラジアスエンドミルにおいて、前記偏心角θは10°〜40°の範囲内で、前記延長寸法XはR/5以上であることを特徴とする。
【0009】
第4発明は、第1発明〜第3発明の何れかのラジアスエンドミルにおいて、前記切れ刃を軸心まわりに4枚以上備えている荒加工用のものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
このようなラジアスエンドミルにおいては、軸方向の先端側から見た底面視においてコーナアール刃と底刃とが滑らかに接続されているとともに、それ等の接続点Qにおける接線Pの偏心角θが5°以上になる外向きとされており、且つ、その底刃はコーナアール刃の半径Rの1/10以上の延長寸法Xを有するため、それ等の底刃やコーナアール刃によって切削された切屑が工具の回転に伴って外周側へ良好に排出されるようになる。これにより、通常のものよりも切れ刃の数が多くてチップポケットが小さい荒加工用のラジアスエンドミルにおいても、切屑排出性能が向上して切屑詰まりが抑制され、更に高い加工能率で切削加工を行うことができるようになる。
【0011】
第2発明では、コーナアール刃を研削加工する研削砥石を用いてそのコーナアール刃の研削加工に連続して底刃が研削加工されるため、本発明のラジアスエンドミルを従来と同様に簡単且つ安価に製造できる。
【0012】
第3発明では、偏心角θが10°以上で、延長寸法XがR/5以上であるため、切屑排出性能が一層向上する。また、偏心角θが40°以下であるため、隣接する切れ刃との干渉を回避しつつ所定の延長寸法Xを確保することができる。
【0013】
第4発明のラジアスエンドミルは、4枚以上の多数の切れ刃を備えている荒加工用のもので、切れ刃の枚数が多い分だけ送り速度や切込み量を大きくすることが可能で、外向きの底刃による切屑排出性能の改善と相まって加工能率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
本発明のラジアスエンドミルは、種々の被削材に対する切削加工に用いられるとともに、その被削材の材質等に応じて加工条件も適宜設定されるが、例えば比較的低硬度(例えば40HRC程度以下)の被削材に対して溝加工等を行う場合に、切れ刃1枚当たりの切削量が大きくなる高速送り或いは大切込み量等の高能率の加工条件で切削加工を行う場合に好適に使用される。
【0015】
コーナアール刃の半径Rが大きい程、そのコーナアール刃によって切削された切屑の排出量が多くなり、切屑詰まりが発生し易くなるため、本発明は、そのような半径Rが比較的大きいラジアスエンドミル、例えば半径Rが1.5〜2mm程度以上、或いは半径Rが工具径Dの15%〜20%以上の場合に好適に適用される。
【0016】
接続点Qにおける切れ刃の接線Pの偏心角θが5°より小さい場合や、底刃の延長寸法Xがコーナアール刃の半径Rの1/10より小さい場合は、切れ刃が外向きとされることによる切屑の排出性能の向上効果が十分に得られないため、偏心角θは5°以上で延長寸法XはR/10以上とする必要があるが、第3発明のように偏心角θを10°〜40°の範囲内とし、且つ、延長寸法XをR/5以上とすることが望ましい。
【0017】
底面視において底刃がコーナアール刃に対して滑らかに接続される態様は、例えば滑らかな湾曲した円弧等の曲線或いは直線の中間位置でそれ等の底刃とコーナアール刃とが接続される場合の他、コーナアール刃が湾曲した曲線で、接続点におけるその曲線の接線方向へ直線的に底刃が延びている場合でも良い。
【0018】
第2発明では、コーナアール刃を研削加工する研削砥石を用いて底刃が研削加工されるが、他の発明の実施に際しては、コーナアール刃の研削砥石とは異なるギャッシュ用研削砥石を用いてギャッシュを研削加工することにより、コーナアール刃に滑らかに接続される底刃を形成することもできるなど、種々の加工方法を採用できる。また、底刃の形状は必ずしも底面視において凸円弧形状である必要はなく、底面視においてコーナアール刃との接続点Qから直線状に延び出すものでも良いなど、種々の態様が可能である。コーナアール刃から滑らかに延び出す部分(延長寸法Xの範囲)とは別に、底刃の軸心S側にギャッシュ加工によって中心刃を設けることも可能である。
【0019】
本発明は、第4発明のように4枚以上の多数の切れ刃を備えている荒加工用のラジアスエンドミルに好適に適用されるが、3枚刃以下のラジアスエンドミルにも適用され得る。また、必ずしも荒加工用に限定されるものではなく、通常よりも切れ刃の数が多めで高速送り或いは大切込み量等の高能率の加工条件で切削加工を行うことができる場合に、切れ刃が多い分だけチップポケットが小さくなって切屑詰まりが生じ易くなることを抑制することに技術的意義を有するもので、荒加工用以外のラジアスエンドミルにも適用され得る。
【実施例】
【0020】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例であるラジアスエンドミル10を示す図で、(a) は軸方向の先端側から見た底面図、(b) は1枚の切れ刃12の回転軌跡形状を示す図である。このラジアスエンドミル10は、工具径Dが10mmであるが、切れ刃12の数は通常よりも多い4枚で、軸心Sまわりに等角度間隔で設けられている。各切れ刃12は同一形状で、(b) の回転軌跡形状において軸心Sと平行になる外周切れ刃14、コーナアール刃16、底刃18、および中心刃20を一繋がりで備えている。
【0021】
外周切れ刃14は、工具外周面に研削砥石による研削加工で形成されたねじれ溝22に沿って設けられている。本実施例のラジアスエンドミル10は、図1(a) の底面図において、軸心Sの左まわりに回転駆動されることにより切削加工を行うもので、ねじれ溝22は切屑がシャンク側へ排出されるように右ねじれで設けられている。コーナアール刃16は、工具先端の外周コーナ部分に設けられて外周切れ刃14と底刃18とを滑らかに繋ぐ部分で、図1(b) の回転軌跡形状において所定の半径Rの1/4円弧状を成すように設けられており、本実施例では半径R=2mmすなわち工具径Dの20%の寸法で、上記ねじれ溝22に沿って設けられている。底刃18は、コーナアール刃16に滑らかに接続されて軸心S側へ延び出している部分で、図1(a) の底面図において凸円弧形状を成しており、上記ねじれ溝22に沿って設けられている。すなわち、これ等の外周切れ刃14、コーナアール刃16、および底刃18は、共通の研削砥石を用いた研削加工でねじれ溝22が形成されることにより、そのねじれ溝22に沿って設けられているのであり、コーナアール刃16部分から研削砥石が所定のねじれ角で軸心S側へ切り込むことによって底刃18が形成されている。
【0022】
また、中心刃20は、上記研削砥石とは異なるギャッシュ用研削砥石を用いて、軸心S付近で底刃18と交差するように先端ギャッシュ24を研削加工することにより、図1(a) の底面図において底刃18に対して折れ曲がるように設けられている。この中心刃20および底刃18は、図1(b) の回転軌跡形状から明らかなように、所定の中凹角αで軸心Sへ向かうに従って凹むように設けられている。中凹角αは、例えば1°〜15°の範囲内が適当で、本実施例では2°〜5°の範囲内で設定されている。
【0023】
ここで、前記コーナアール刃16および底刃18は、図1(a) の底面図において、それ等の接続点Qと軸心Sとを結ぶ直線Lに対して外向きになるように傾斜しているとともに、接続点Qを含めて連続した凸円弧形状を成している。接続点Qにおける接線Pが直線Lに対して外向きに傾斜する偏心角θが5°以上になるように、それ等のコーナアール刃16および底刃18は設けられており、本実施例では偏心角θが10°〜40°の範囲内とされている。また、接続点Qから滑らかに延びている底刃18の前記直線L方向における延長寸法Xは、コーナアール刃16の半径Rの1/10以上で、本実施例ではR/5以上すなわち2mm÷5=0.4mm以上とされている。
【0024】
このような本実施例のラジアスエンドミル10は、図1(a) の底面図においてコーナアール刃16と底刃18とが滑らかに接続されているとともに、それ等の接続点Qにおける接線Pの偏心角θが5°以上になる外向きとされており、且つ、その底刃18はコーナアール刃16の半径Rの1/10以上の延長寸法Xを有するため、それ等の底刃18やコーナアール刃16によって切削された切屑が工具の回転に伴って外周側へ良好に排出されるようになる。これにより、通常のものよりも切れ刃12の数が多くてチップポケットが小さい荒加工用のラジアスエンドミル10においても、切屑排出性能が向上して切屑詰まりが抑制され、更に高い加工能率で切削加工を行うことができるようになる。すなわち、本実施例のラジアスエンドミル10は荒加工用のもので、切れ刃12を通常よりも多い4枚備えているため、切れ刃1枚当たりの切削量を増加させることなく、切れ刃12の数が多い分だけ送り速度や切込み量を大きくすることが可能で、切屑排出性能の向上と相まって加工能率を向上させることができるのである。
【0025】
また、本実施例では、外周切れ刃14およびコーナアール刃16を研削加工する研削砥石を用いて、そのコーナアール刃16の研削加工に連続して底刃18が研削加工されるため、従来と同様に簡単且つ安価に製造できる。
【0026】
また、本実施例では偏心角θが10°以上で、延長寸法XがR/5以上であるため、切屑排出性能が一層向上する一方、偏心角θが40°以下であるため、隣接する切れ刃12との干渉を回避しつつ所定の延長寸法Xを確保することができる。
【0027】
図2は、本発明品と比較品とを用いて溝の切削加工を行い、切屑詰まりを生じることなく切削加工できる加工能率(切込み量)を調べた結果を説明する図である。図2の(a) は試験条件で、試験品の工具径D=10mm、コーナアール刃の半径R=2mm、溝の加工長さは350mm、被削材の材質はS50C、切削油はエアブロー、周速は100m/min、送り速度は3.2m/min、使用機械は竪型マシニングセンタである。そして、図2の(b) に示すように、切れ刃の数が4枚および6枚の2種類のラジアスエンドミルについて、前記偏心角θおよび延長寸法Xが異なる計11本の試験品(No1〜No11)を用意し、切屑詰まりを生じることなく切削加工できる切込み量aa を調べて、それをコーナアール刃の半径R(=2mm)で割り算した切込み割合(aa /R)で比較した。すなわち、切込み割合(aa /R)に半径R(=2mm)を掛け算した値が切込み量aa である。但し、試験品No2については、切込み割合(aa /R)=0.3での溝加工時に異常音が大きくなり、切屑詰まりとは関係なく途中で中断したため、切込み割合(aa /R)=0.25としたが、実質的に可能な切込み割合(aa /R)は0.2である。なお、偏心角θが0°または延長寸法Xが0mmの試験品No1、2、7は比較品で、それ以外は本発明品である。
【0028】
図2(b) の試験結果から明らかなように、試験品No3〜6、8〜11の本発明品は、試験品No1、2、7の比較品に比べて何れも切込み量aa 或いは切込み割合(aa /R)が2倍以上の高能率で溝加工を行うことができる。特に、偏心角θが10°以上で且つ延長寸法XがR/5(=0.4mm)以上の試験品No4、6、9〜11は、切込み割合(aa /R)=0.6すなわち切込み量aa が0.6×2=1.2mmの高能率加工が可能である。
【0029】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明が4枚刃の荒加工用ラジアスエンドミルに適用された場合の一例を説明する図で、(a) は軸方向の先端側から見た底面図、(b) は切れ刃の回転軌跡形状を示した図である。
【図2】複数の試験品を用いて切屑詰まりを生じることなく溝加工を行うことができた加工能率(切込み割合)を調べた結果を説明する図で、(a) は試験条件、(b) は試験結果である。
【符号の説明】
【0031】
10:荒加工用ラジアスエンドミル 12:切れ刃 16:コーナアール刃 18:底刃 S:軸心 Q:接続点 P:接線 θ:偏心角 R:コーナアール刃の半径 X:延長寸法
【出願人】 【識別番号】000103367
【氏名又は名称】オーエスジー株式会社
【出願日】 平成18年8月1日(2006.8.1)
【代理人】 【識別番号】100085361
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 治幸


【公開番号】 特開2008−36722(P2008−36722A)
【公開日】 平成20年2月21日(2008.2.21)
【出願番号】 特願2006−210151(P2006−210151)