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】 エンドミル
【発明者】 【氏名】後藤 隆司

【氏名】永沼 勝美

【氏名】渡辺 健志

【氏名】小日向 工

【氏名】高野 良子

【要約】 【課題】耐折損性が高く、底面の仕上げ面精度が良好でバリの発生を抑制する。

【解決手段】エンドミル1は、中心軸線O回りに回転する工具本体2の先端部にギャッシュ面4を形成する。ギャッシュ面4と工具本体の外周面5との交差稜線部に外周刃6を形成するとともに、ギャッシュ面4と工具本体の先端面との交差稜線部に底刃8を形成する。ギャッシュ面4は中心軸線Oに対して−5°〜−60°の負角θに形成する。外周刃6のすくい角も中心軸線Oに対して−5°〜−60°の負角θに形成する。底刃8のすくい角も負角である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心軸線回りに回転される工具本体の先端部にギャッシュ面が形成され、このギャッシュ面と上記工具本体の外周面との交差稜線部に外周刃が形成されるとともに、上記ギャッシュ面と上記工具本体の先端面との交差稜線部には上記外周刃の先端から中心軸線方向に延びる底刃が形成され、上記ギャッシュ面はすくい面をなすと共に中心軸線に対して−5°〜−60°の範囲の負角に形成されていることを特徴とするエンドミル。
【請求項2】
上記ギャッシュ面の後端における工具本体の外周面は、上記底刃の回転軌跡の直径をDとして0.01D〜0.15Dだけ中心軸線方向に逃げている請求項1に記載のエンドミル。
【請求項3】
上記底刃と外周刃の交差部には略1/4円弧形状または面取り形状のコーナー刃が形成されている請求項1または2に記載のエンドミル。
【請求項4】
上記外周刃がテーパ状に形成されている請求項1乃至3のいずれかに記載のエンドミル。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、工具本体の先端部外周に外周刃が形成されるとともに、この工具本体の先端には外周刃に連なる底刃が形成された工具径を有するエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般にエンドミルは主として横送りを行うことで金型製造用等の被削材の切削加工に用いられる。エンドミルで横送り加工を連続して行う場合、被削材に所定の切り込みを入れて、横送り切削することになる。このような切削加工に用いられるエンドミルは、一般に次のような構成を有している。
即ち、超硬合金等の硬質材料から成り、その中心軸線回りに回転される略円柱軸状の工具本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、切屑排出溝の工具回転方向を向く溝壁面と、工具本体の外周面との交差稜線部に外周刃が形成される。そして切屑排出溝の溝壁面と工具本体の先端面との交差稜線部に、外周刃の先端から工具本体先端の略回転中心に向かって延びる底刃が形成されている。
【0003】
ここで、切屑排出溝の溝壁面は外周刃および底刃のすくい面とされ、また工具本体の外周面は外周刃の逃げ面(外周逃げ面)とされ、工具本体の先端面は底刃の逃げ面(先端逃げ面)とされる。
このようなエンドミルとして、例えば特許文献1に記載されたものが提案されている。このエンドミルでは、二枚の底刃が中心軸線回りにほぼ回転対称に配設され、底刃の径方向外側端部に接続されている外周刃は中心軸線に対して正角のすくい角(アキシャルレーキ角)を備えている。また溝壁面の先端にギャッシュ溝が形成されている。そのため、横送りをしながら被削材の切削加工をすることで、外周刃で側壁を肩削り切削して生成された切屑が切屑排出溝を走行して外部へ排出され、底刃で底部を仕上げ切削して切屑がすくい面をなすギャッシュ溝のギャッシュ面を通して外部へ排出されることになる。
【特許文献1】特許第3342522号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、近年、携帯電話等の発達や普及に伴ってその部品や外筺等の微細加工品用の金型を切削加工するエンドミルの需要が増大してきている。このような微細加工品用の金型を切削加工するエンドミルは工具本体の外径が例えば2mm以下の微小径のものが用いられている。このような微細加工用のエンドミルとして上述の特許文献1に記載された構成を備えたものを用いると、底面の仕上げ加工精度が悪化し、バリの発生が顕著になるという欠点がある。
そのため、放電加工によって微細加工品用の金型を製造することも行われているが、工具による切削加工と比較して製造コストが高いという欠点があった。
【0005】
本発明は、このような実情に鑑みて、耐折損性が高く、底面の仕上げ面精度が良好でバリの発生を抑制できるようにしたエンドミルを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は外径が2mm以下の微小径のエンドミルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によるエンドミルは、中心軸線回りに回転される工具本体の先端部にギャッシュ面が形成され、このギャッシュ面と工具本体の外周面との交差稜線部に外周刃が形成されるとともに、ギャッシュ面と工具本体の先端面との交差稜線部には外周刃の先端から中心軸線方向に延びる底刃が形成され、ギャッシュ面はすくい面をなすと共に中心軸線に対して−5°〜−60°の範囲の負角(θ)に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、被削材を切削加工する際にギャッシュ面が−5°〜−60°の負角(θ)に設定されているために外周刃と底刃のすくい角も負角に設定されることになり、底面の切削加工時に底刃は底面に荷重を押しつける圧縮力として働くために加工精度が向上し、外周刃で被削材の側壁を切削する際に下方に荷重を押しつける圧縮力として働くためバリを抑制できる。しかも、エンドミルにおけるギャッシュ面の後端部分の断面積がすくい角を正角に設定したものと比較して増大するため、工具剛性が増して耐折損性が高い。
【0007】
また、ギャッシュ面の後端における工具本体の外周面は、底刃の回転軌跡の直径をDとして0.01D〜0.15Dだけ中心軸線方向に逃げていることが好ましい。
ギャッシュ面の後端における工具本体の外周面の逃げ幅(L)が0.01Dより小さいと切削中に被削材に接触して工具本体の折損を生じるおそれがあり、0.15Dより大きいと工具剛性が著しく低下する。
【0008】
また、底刃と外周刃の交差部には略1/4円弧形状または面取り形状のコーナー刃が形成されていることが好ましく、コーナー刃の欠けを抑制できて加工精度を良好にできる。
また、外周刃はテーパ状に形成されていてもよい。
なお、ギャッシュ面の後端は外周刃の刃長の後端とほぼ一致することが好ましい。
【発明の効果】
【0009】
本発明によるエンドミルによれば、ギャッシュ面によって外周刃と底刃のすくい角が負角に形成され、切削加工時に底刃は加工面に荷重を押しつける圧縮力として働くために加工精度が向上する。しかも、外周刃によって側壁を切削する際に荷重を被削材に押しつける圧縮力が働くためバリの発生を抑制できる。更に、エンドミルにおけるギャッシュ部の後端部分の断面積が、外周刃や底刃の一方または両方のすくい角を正角に設定したものと比較して増大し工具剛性が増して耐折損性が高いという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図1乃至図4により説明する。図中、図1は本実施の形態によるエンドミルの先端部をギャッシュ面から見た正面図、図2は図1に示すエンドミルを90°異なる角度からみたA方向矢視図、図3はエンドミルの底面図、図4はエンドミルによる横送り切削状態を示す概略縦断面図、図5は実施例によるエンドミルのギャッシュ面の負角と加工面粗さ及びバリの高さとの関係を示す試験結果の図である。
本実施の形態によるエンドミル1は図1乃至図3に示すように1枚刃の転削工具であり、工具本体2が例えば超硬合金等の硬質材料から形成されて略円柱の軸状をなし、中心軸線O回りに回転可能とされている。なお、図1及び図2に示すエンドミル1の工具本体2において中心軸線O方向の切刃側を先端側とし、後端側を基端側という。工具本体2の外径は例えば2mm以下、好ましくは10〜200μmの範囲に設定されている。
エンドミル1において、工具本体2の先端部は例えば段差を介して工具本体2の外径より若干小径の刃部3が設けられている。刃部3において、工具本体2の先端から基端側に向かって中心軸線Oに対して負の角度(負角)θを以て例えば略平面状に切除されてなるギャッシュ面4が傾斜状態で形成されている。
【0011】
ギャッシュ面4と刃部3の外周面5との交差稜線には外周刃6が形成されている。そのため、外周刃6も図2に示す側面視で中心軸線Oに対して負角θのすくい角(アキシャルレーキ角)を備えており、中心軸線Oに対してテーパ状に形成されている。そして、ギャッシュ面4は外周刃6のすくい面を構成する。外周面5は外周刃6の回転方向後方側に設けた正の逃げ角を有する例えば平坦な逃げ面5aと、その後方に続く略円筒面5bとで構成されている(図2、3参照)。
ギャッシュ面4と刃部3の先端面7との交差稜線は底刃8を形成し、図に示す例では底刃8は回転軸線Oに重なっている。なお、底刃8は芯上がりまたは芯下がりに形成されていてもよい。底刃8は一端から他端に向けて次第に基端側に後退するように中心軸線Oに直交する線に対して傾斜している。底刃8の一端は最も先端側に突出していて外周刃6の先端と交差する部分は略1/4円弧状のコーナー刃8aを構成する。刃部3の先端面7は底刃8から離間するに従って次第に工具本体2の後端に近づくように傾斜しており、底刃8の逃げ面を構成する。またギャッシュ面4は底刃8のすくい面を構成する。
【0012】
図1に示すようにギャッシュ面4は底刃8で最大幅を有し刃部3の後端に向かって次第に幅が小さくなるように形成され、刃部3の後端である段差部がギャッシュ面4の後端4aに重なる。外周刃6は底刃8のコーナー刃8a部分からギャッシュ面4の後端4aまで略凸曲線状のテーパに形成されており、外周刃6の中心軸線O方向の刃長がギャッシュ面4の先端から後端4aまでの長さに等しい。エンドミル1は外周刃6が左捻れに形成されている(図3参照)。
また、図3において、エンドミル1の回転による底刃8のコーナー刃8aの回転軌跡Rが切刃最大外径Dを構成するものとして、ギャッシュ面4の後端4aの周方向における刃部3の外周面5は底刃8の切刃最大外径Dに対して0.01D〜0.15Dの範囲で中心軸線O側に全周に亘って引っ込められて形成されており、これを逃げ幅Lとする。
なお、逃げ幅Lが0.01Dより小さいと切削中に被削材に接触して工具本体2の折損を生じるおそれがあり、0.15Dより大きいと工具剛性が著しく低下する。
【0013】
ギャッシュ面4が中心軸線Oとなす角度θは−5°〜−60°の負角に設定するものとする(図2参照)。この範囲内であれば、加工面の面粗さを良好にできると共にバリの発生を抑制できる。角度θが−5°〜−60°の範囲を外れると、加工面の面粗さとバリの抑制の一方または両方が低下する。なお、ギャッシュ面4の角度θは好ましくは−20°〜−30°の範囲とし、この範囲であれば最も良好な結果が得られる。
エンドミル1の素材として超硬合金に限定されることなく、cBN焼結体、ダイヤモンド焼結体、単結晶ダイヤモンド等の各種のものを採用できる。
【0014】
本実施の形態によるエンドミル1は上述の構成を有しており、次にその作用を説明する。
先ずエンドミル1を用いて被削材に対して例えば横送り加工を行う場合、工具本体2を中心軸線O回りに回転させつつ中心軸線O方向に送り、被削材に対して切り込み加工する。この場合、エンドミル1は図3に示すように外周刃6が左捻れに形成されており、反時計回りに回転する。エンドミル1による被削材への切り込み切削は主として底刃8によって行われ、そして横送り切削する。
所定深さに切り込んだ後、図4に示すように、エンドミル1を横送りして切削加工する。その際、回転する切刃部3の外周刃6によって被削材Wの側壁を肩削りして切削加工しながら底刃8によって底面を仕上げ加工する。
【0015】
側壁の切削加工に際し、外周刃6のすくい角が負角θであるために、被削材Wの側壁上端では押しつける方向に荷重が働き、側壁上端に圧縮力が作用する。そのため、外周刃6によって側壁を切削する際に被削材Wを工具本体2の基端側に剥ぎ取る力が小さく、加工面に押しつけられる力が働くために側壁上端でのバリの発生を抑えることができる。
そして、外周刃6で肩削りした底面を、底刃8を横送りしながら仕上げ加工する。底刃8で生成される切屑はすくい面に沿って走行して工具本体2の基端側に繰り出される。その際、底刃8はギャッシュ面4からなるすくい面のすくい角が負角θのネガに設定されているため、被削材の底面に押しつける方向に荷重が働き、底面に圧縮力が作用する。そのため、底刃8によって底面を切削する際に被削材が工具本体2の基端側に剥ぎ取られる力が小さく、加工面に押しつけられる力が強く働くために加工面の仕上がりと面粗さが良好になる。
またギャッシュ面4が負角θに形成されているために後端4aにおける工具本体2の断面積が増大し、工具剛性が高く折損しにくい。
【0016】
これに対し、上述した従来のエンドミルでは、底刃と外周刃のすくい面が正角、即ちポジに設定されているために被削材の底面と側壁からそれぞれ切屑を引きはがす方向に力が働く。そのため、本実施形態によるエンドミル1と比較して底面の加工精度が劣ると共に側壁にはバリが発生し易いという不具合がある。
特に被削材が硬質素材であると、底刃や外周刃の少なくともいずれかが正のすくい角の場合に切刃を欠損し易いという欠点がある。また、底刃がネガ(負角)のすくい角を有する場合でも、正のすくい角を有する右捻れの外周刃を有すると切屑を基端側に引っ張る方向に力が働き、安定しない。
また、底刃や外周刃のすくい角が正であるとギャッシュ面の後端の断面積が小さくなり、工具剛性が低下する。
【実施例】
【0017】
次に本実施形態の実施例について説明する。
本実施例におけるエンドミルは、上述の実施形態によるエンドミル1と同一の構成を備えており、工具本体2の外径を100μmとし、ギャッシュ面4の中心軸線Oに対する負角θを図4の横軸に示す各値にそれぞれ設定したものを用いる。被削材はSKD11(60HRC)とした。そしてエンドミル1の回転数を40000min-1、Ad(軸方向切り込み)0.0025mm×Rd(径方向切り込み)0.005mmとし、横方向の送り速度を50mm/minとして切削加工を行った。
切削結果は図5の通りとなった。底刃8による良好な加工面粗さRzの上限を0.23μmとすると負角θは−5°〜−62°の範囲となるが、外周刃6による良好なバリの高さの上限を0.004mmとすると、−5°〜−60°の範囲となった。そのため、底面の加工面粗さと側壁のバリの高さの両方を満足する負角θの範囲は−5°〜−60°となる。
また、負角θが−20°〜−30°の範囲では加工面粗さRzの上限が0.0-8μm、バリの高さの上限が0.0006mmとなり、一層好ましい結果が得られた。
【0018】
上述のように本実施の形態によるエンドミル1によれば、刃部3のギャッシュ面4を中心軸線Oに対して負角θ=−5°〜−60°の範囲に設定したためにギャッシュ面4の終端4aである刃部3の付け根の断面積が大きくなり、工具剛性が増大して耐折損性が高くなる。また、底刃8はすくい角を負角θとしたために被削材の底面に圧縮力を働かせることになり、加工面の精度が良好になる。更に外周刃6が左捻れですくい角が負角θであるために被削材の側壁にバリが発生するのを防止して加工面の精度を良好にできる。
【0019】
以下、本実施形態によるエンドミル1の変形例について図6乃至図8により説明するが、上述したものと同一または同様の部材、部品には同一の符号を用いて説明を省略する。
上述の実施形態ではエンドミル1の刃数を1枚としたが、多刃で構成してもよい。図6及び図7はその一例として二枚刃で構成されたエンドミルを示すものである。
このエンドミル20は、工具本体2の先端部に設けた刃部3では先端から基端側に向けて一対の切屑排出溝21、21が中心軸線O回りに概略回転対称に形成され、各切屑排出溝21の回転方向前方側の壁面先端側にはギャッシュ面22がそれぞれ形成されている。各ギャッシュ面22は工具本体2の中心軸線Oに対して負角θ=−5°〜−60°に設定されている。そのため、外周刃23,23もすくい角が負角θとされ、底刃24,24もすくい角が負角θに設定されている。
これらギャッシュ面22、外周刃23、底刃24は上述の実施形態によるものと同一の機能を有している。
【0020】
次に図8は本発明をテーパエンドミルに適用した変形例を示すものである。図8に示すテーパエンドミル30において、外周刃6は底刃8につながる先端側から基端側に向けて次第に中心軸線Oから離間するように外側に傾斜するテーパ角を備えたテーパ形状に形成されている。図8に示すテーパエンドミル30の側面図で、ギャッシュ面4の外周刃6とは反対側の外周面5は外周刃6の回転軌跡よりも内側に逃げたテーパ形状を有している。
このようなテーパエンドミルは金型加工に際して外周刃6をテーパに構成することで抜き勾配を形成することができる。
なお、上述の実施形態や変形例において、ギャッシュ面4、22を略平面としたが、これに限定されることなく凹曲面や凸曲面等でもよく、この場合の中心軸線Oに対する角度θはいずれの領域で設定してもよいが、底刃8,24側で設定することが好ましい。また、外周刃6,23も直線、凹曲線、凸曲線等で形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の本実施の形態によるエンドミルの先端部をギャッシュ面から見た正面図である。
【図2】図1に示すエンドミルを90°異なる方向から見たA方向矢視図である。
【図3】実施形態によるエンドミルの底面図である。
【図4】本実施形態のエンドミルによる被削材の横送り切削状態を示す要部縦断面図である。
【図5】本発明の実施例によるエンドミルのギャッシュ面の負角を異ならせた場合における加工面粗さ及びバリの高さを示す試験結果の図
【図6】本発明の変形例によるエンドミルの概略側面図である。
【図7】図6に示すエンドミルの概略底面図である。
【図8】本発明の別の変形例によるテーパエンドミルを示す概略側面図である。
【符号の説明】
【0022】
1、20 エンドミル
2 工具本体
3 刃部
4、22 ギャッシュ面(すくい面)
5 外周面(外周刃逃げ面)
6、23 外周刃
7 先端面(底刃逃げ面)
8、24 底刃
30 テーパエンドミル(エンドミル)
O 中心軸線
W 被削材
【出願人】 【識別番号】000152527
【氏名又は名称】日進工具株式会社
【出願日】 平成18年9月25日(2006.9.25)
【代理人】 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武

【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男

【識別番号】100089037
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 隆

【識別番号】100101465
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 正和

【識別番号】100094400
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 三義

【識別番号】100107836
【弁理士】
【氏名又は名称】西 和哉

【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦


【公開番号】 特開2008−80408(P2008−80408A)
【公開日】 平成20年4月10日(2008.4.10)
【出願番号】 特願2006−259544(P2006−259544)