JP2015047655A - クーラント穴付きエンドミル - Google Patents
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Abstract
【課題】長底刃のエンドミル回転方向後方側に隣接する底刃によって生成される切屑の排出性を向上させる。
【解決手段】エンドミル本体1に形成された複数の切屑排出溝4先端のギャッシュ7と先端逃げ面8との交差稜線部に底刃9が形成され、底刃9のうち少なくとも1枚は他の底刃9B、9Cよりも内周側に長く延びる長底刃9Aとされ、エンドミル本体1内には切屑排出溝4同士の間にクーラント穴10がそれぞれ形成され、長底刃9Aとそのエンドミル回転方向T後方側に開口する第1のクーラント穴10Aの開口部との軸線O方向先端視の間隔が、長底刃9Aのエンドミル回転方向T後方側に隣接する第2の底刃9Bとそのエンドミル回転方向T後方側に開口する第2のクーラント穴10Bの開口部との軸線O方向先端視の間隔よりも大きくされている。
【選択図】図2
【解決手段】エンドミル本体1に形成された複数の切屑排出溝4先端のギャッシュ7と先端逃げ面8との交差稜線部に底刃9が形成され、底刃9のうち少なくとも1枚は他の底刃9B、9Cよりも内周側に長く延びる長底刃9Aとされ、エンドミル本体1内には切屑排出溝4同士の間にクーラント穴10がそれぞれ形成され、長底刃9Aとそのエンドミル回転方向T後方側に開口する第1のクーラント穴10Aの開口部との軸線O方向先端視の間隔が、長底刃9Aのエンドミル回転方向T後方側に隣接する第2の底刃9Bとそのエンドミル回転方向T後方側に開口する第2のクーラント穴10Bの開口部との軸線O方向先端視の間隔よりも大きくされている。
【選択図】図2
Description
本発明は、エンドミル本体の先端部に複数の外周刃と底刃が形成されるとともに、エンドミル本体内には複数のクーラント穴が形成されてエンドミル本体の先端に開口させられたクーラント穴付きエンドミルに関するものである。
このような複数の外周刃および底刃と複数のクーラント穴を備えたクーラント穴付きエンドミルとして、例えば特許文献1には、4枚刃のボールエンドミルの4枚の底刃(先端切れ刃)のうち2枚の底刃の先端逃げ面にクーラント穴(流体供給穴)が開口させられているものに対して、すべての底刃に均等にクーラント(流体)を供給するために、3本または4本の切屑排出溝(ねじれ溝)に沿って先端部に底刃が形成されているとともに、エンドミル本体内にはこれらの切屑排出溝と同じ数で等しいリードのクーラント穴が延びて底刃の先端逃げ面にそれぞれ開口させられているものが提案されている。
また、特許文献2にも、軸心に対して対称的に形成された一対の第1ギャッシュに沿って軸心付近まで設けられた一対の長底刃と、軸心まわりにおいてこれら一対の長底刃から90°の位置に、該軸心に対して対称的に外周部から第1ギャッシュに達するように形成された第2ギャッシュに沿って設けられた一対の短底刃とを有し、一対の長底刃の逃げ面に開口する一対の開口部を有してエンドミルを縦通して設けられた流体供給穴(クーラント穴)と、軸心側の端部が互いに交わっている第1ギャッシュおよび第2ギャッシュの連通面積を大きくするとともに、第1ギャッシュおよび第2ギャッシュの交差部分とクーラント穴の開口部とを接続するように設けられた一対の連通溝とを有するクーラント穴付きの4枚不等底刃のエンドミルが記載されている。
ところが、特許文献2に記載されているように底刃として長底刃と短底刃とがエンドミル本体先端部に周方向に交互に形成されている場合、長底刃が軸心付近にまで延びるようにするためには、長底刃のエンドミル回転方向後方側に隣接する短底刃が形成される第2ギャッシュは、軸心から離れた位置にまでしか形成することができない。このため、第2ギャッシュによる切屑排出用のポケットの大きさも制限されざるを得ず、この特許文献2に記載されているように第1ギャッシュおよび第2ギャッシュの交差部分とクーラント穴の開口部とを接続するように連通溝を設けたり、あるいはたとえ特許文献1に記載されているように切屑排出溝と同数のクーラント穴をエンドミル本体に形成したりしても、第2ギャッシュにおいて切屑詰まりが生じ易くなるおそれがある。
本発明は、このような背景の下になされたもので、エンドミル本体先端部に他の底刃よりもエンドミル本体の内周側に長く延びる長底刃が形成されたエンドミルにおいて、この長底刃のエンドミル回転方向後方側に隣接する底刃によって生成される切屑の排出性を向上させ、切屑詰まりを防止して安定した切削加工を行う可能なクーラント穴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、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部が切刃部とされ、この切刃部の外周には、上記軸線方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向後方側に捩れる複数の切屑排出溝が周方向に間隔をあけて形成され、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に外周刃がそれぞれ形成されるとともに、上記切屑排出溝の先端部にはギャッシュが形成され、これらのギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面と上記エンドミル本体の先端逃げ面との交差稜線部に、上記外周刃の先端から上記エンドミル本体の内周側に延びる底刃がそれぞれ形成されており、上記底刃のうち少なくとも1つの第1の底刃は、この第1の底刃のエンドミル回転方向後方側に隣接する第2の底刃よりも上記エンドミル本体の内周側に長く延びる長底刃とされるとともに、上記エンドミル本体内には、周方向において隣接する上記切屑排出溝同士の間に、上記切屑排出溝と同じ向きに捩れるように延びて上記エンドミル本体の先端に開口するクーラント穴がそれぞれ形成されていて、これらのクーラント穴のうち、上記第1の底刃と該第1の底刃のエンドミル回転方向後方側に開口する第1のクーラント穴の開口部との上記軸線方向先端視における間隔が、上記第2の底刃と該第2の底刃のエンドミル回転方向後方側に開口する第2のクーラント穴の開口部との上記軸線方向先端視における間隔よりも大きくされていることを特徴とする。
このように構成されたクーラント穴付きエンドミルにおいては、軸線方向先端視において、長底刃とされた第1の底刃と、そのエンドミル回転方向後方に開口する第1のクーラント穴の開口部との間隔が、この第1の底刃のエンドミル回転方向後方側に隣接する第2の底刃とそのエンドミル回転方向後方に開口する第2のクーラント穴の開口部との間隔よりも大きくされていて、第1のクーラント穴の開口部を、上記第2の底刃が形成されるギャッシュに近づけて形成することができる。
従って、この第1のクーラント穴から第2の底刃が形成されたギャッシュに向けてクーラントを効率的に供給することができるので、第1の底刃を長底刃としてエンドミル本体内周側に長く延びるように形成するために、そのエンドミル回転方向後方側の第2の底刃が形成されるギャッシュの大きさが制限されざるを得なくても、この第2の底刃によって生成された切屑を、詰まりを生じることなく切屑排出溝に押し出して確実に排出することができる。
ところで、このように軸線方向先端視における第1の底刃とそのエンドミル回転方向後方に開口する第1のクーラント穴の開口部との間隔を、第2の底刃とそのエンドミル回転方向後方に開口する第2のクーラント穴の開口部との間隔よりも大きくした場合に、例えば特許文献1に記載されたエンドミルのように切屑排出溝とクーラント穴とが等しいリードとされていると、第1のクーラント穴が、切刃部の軸線に直交する断面において、上記第2の底刃が形成されたギャッシュに連なる切屑排出溝側に大きく偏ってエンドミル本体後端側に延びてしまうおそれがある。
そして、このように第1のクーラント穴が大きく偏ったまま延びていると、第1のクーラント穴と第2の底刃が形成されたギャッシュに連なる切屑排出溝のエンドミル回転方向後方側を向く壁面との間の肉厚が薄くなり、特に切削加工時に最も大きな負荷が作用する切屑排出溝の切り上げ部、すなわち切刃部の後端部分で剛性が低下して、過大な負荷が作用したときにはエンドミル本体の折損を招くおそれがある。
そこで、このような場合には、上記第1のクーラント穴のリードを、上記第2の底刃に連なる第2の外周刃のリードよりも大きくすることにより、この第1のクーラント穴を、切刃部の後端側に向かうに従い、第2の外周刃が形成された切屑排出溝すなわち第2の底刃が形成されたギャッシュに連なる切屑排出溝のエンドミル回転方向後方側を向く壁面に対して、相対的にエンドミル回転方向側に離れるように延設することができる。従って、切屑排出溝の切り上げ部においても、これら第1のクーラント穴とそのエンドミル回転方向後方側に隣接する切屑排出溝の壁面との間のエンドミル本体の肉厚を確保して剛性の低下を防止することができる。
また、このような捩れたクーラント穴を備えたクーラント穴付きエンドミルは、エンドミル本体が超硬合金等の粉末焼結合金により形成されている場合には、例えば特許文献1に記載されているように上記粉末焼結合金の原料粉末をバインダーと混練して、中子(ピン)を備えた押出成形装置から捩りつつ押し出してクーラント穴となる螺旋穴が形成された円柱状の素材を成形し、これを焼結した後に切屑排出溝やギャッシュ、先端逃げ面を形成して外周刃および底刃を研ぎ付けることにより製造される。
そして、このように製造されるクーラント穴付きエンドミルでは、エンドミル本体に形成される複数の上記クーラント穴のリードは互いに等しくされることになるが、この場合に、これらクーラント穴のリードを上記切刃部に形成された複数の外周刃のリードのうち最も大きなリード以上とすることにより、すべてのクーラント穴を、切刃部の後端側に向かうに従い、それぞれのエンドミル回転方向後方側に隣接する切屑排出溝のエンドミル回転方向後方側を向く壁面に対して、少なくとも近づくことがないように延設することができる。従って、特に上述のように第1のクーラント穴のリードを第2の外周刃のリードよりも大きくした場合には、第1の底刃との開口部の間隔が大きくされたこの第1のクーラント穴も含めて、すべてのクーラント穴とそのエンドミル回転方向後方側の切屑排出溝の壁面との間の肉厚を切刃部後端において確保することが可能となる。
さらに、上記第1の底刃と、この第1の底刃のエンドミル回転方向側に隣接する第3の底刃との周方向の間隔を、上記第1の底刃と上記第2の底刃との周方向の間隔よりも小さくすることによって、長底刃とされた第1の底刃による切削量とこれより短い第2の底刃による切削量とのバランスを図ることができるとともに、上記第3の底刃に連なる第3の外周刃のリードを上記第1、第2の底刃にそれぞれ連なる第1、第2の外周刃のリードよりも大きくすることにより、エンドミル回転方向後方側に向けて順に周方向に隣接するこれら第3、第1、第2の外周刃がいわゆる不等リードとなってビビリ振動の発生を抑制することができる。
また、この場合には、底刃に連なる部分で第1、第2の外周刃間の周方向の間隔よりも小さくなる第1、第3の外周刃間の間隔が、切刃部の後端側に向かうに従い漸次大きくなるので、この切刃部後端の上記切屑排出溝の切り上げ部において、これら第1、第3の外周刃の間隔と第1、第2の外周刃の間隔を等間隔に近づけることができ、エンドミル本体の剛性の向上を図ることができる。
そして、この場合に、特に上述のように第1のクーラント穴のリードを第2の外周刃のリードよりも大きくし、かつ複数のクーラント穴のリードを互いに等しくするとともに複数の外周刃のリードのうち最も大きなリード以上とすることにより、これら互いに等しくされたクーラント穴のリードは、少なくとも第3の外周刃のリード以上となって、この第3の外周刃のリードとの差分よりも大きな差分で第1、第2の外周刃のリードより大きくなる。
このため、やはり上述したように切刃部の後端側に向かうに従い第1、第3の外周刃の間隔と第1、第2の外周刃の間隔を等間隔に近づけることができるのに併せて、上記軸線に直交する断面における第1ないし第3の外周刃とそのエンドミル回転方向後方側に位置する各クーラント穴との周方向の間隔も等間隔に近づけることができる。従って、切屑排出溝の切り上げ部において、これらのクーラント穴と、そのエンドミル回転方向側およびエンドミル回転方向後方側にそれぞれ隣接する切屑排出溝の壁面との間のエンドミル本体の肉厚を均等化することができて、該切り上げ部におけるエンドミル本体の剛性の一層の向上を図ることが可能となる。
なお、本発明は、切刃部に複数条の切屑排出溝が形成されて、外周刃やギャッシュ、および底刃も切屑排出溝と同数形成されたエンドミル、すなわち1枚刃のエンドミルを除く例えば特許文献2に記載されたような長底刃と短底刃とが周方向に交互に形成された4枚刃のエンドミルなどにも適用可能であるが、1枚の底刃が長底刃とされて隣接する他の2枚の底刃よりも内周側に長く延びるようにされた3枚刃のエンドミル、すなわち上記切刃部に、それぞれ3つずつの上記切屑排出溝、上記外周刃、上記ギャッシュ、上記底刃、および上記クーラント穴が形成されたクーラント穴付きエンドミルに適用して、特に好適である。
以上説明したように、本発明によれば、エンドミル本体先端の切刃部に長底刃が形成されたエンドミルにおいて、この長底刃のエンドミル回転方向後方側に形成されたギャッシュに効率的にクーラントを供給することができ、このギャッシュにおける切屑詰まりを防止して切屑排出性を確保することにより、安定した切削加工を行うことが可能となる。
図1ないし図5は、本発明のクーラント穴付きエンドミル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において右上部分。図2、3においては右側部分)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において左下部分。図2、3においては左側部分)は切刃部3とされる。このようなクーラント穴付きエンドミルは、上記シャンク部2が工作機械の主軸に把持されて軸線O回りにエンドミル回転方向Tに回転されつつ、通常は軸線Oに交差する方向に送り出されて切刃部3により金属材料等の被削材の溝加工や肩削り加工を行う。
切刃部3の外周には、この切刃部3の先端すなわちエンドミル本体1の先端に開口して後端側に向かうに従いエンドミル回転方向T後方側に捩れる複数条の切屑排出溝4が周方向に間隔をあけて形成されている。本実施形態では、第1〜第3の3条の切屑排出溝4A〜4Cがエンドミル回転方向T後方に向けて順に形成されている。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4aの外周側辺稜部、すなわち該壁面4aと切刃部3の外周側を向く外周逃げ面5との交差稜線部には、壁面4aをすくい面とする外周刃6がそれぞれ形成されている。
従って、本実施形態では第1〜第3の3枚の外周刃6A〜6Cがエンドミル回転方向T後方に向けて順に形成されることになり、これら第1〜第3の外周刃6A〜6Cは、それぞれ第1〜第3の切屑排出溝4A〜4Cと等しいリードでエンドミル本体1の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向T後方側に捩れることになる。なお、これらの外周刃6が軸線O回りになす回転軌跡は、該軸線Oを中心とする1つの円筒面とされる。また、外周逃げ面5は、本実施形態では外周刃6に交差する逃げ角の小さい第1逃げ面5aと、この第1逃げ面5aのエンドミル回転方向T後方側に連なる逃げ角の大きい第2逃げ面5bとにより形成されている。
さらに、各切屑排出溝4の先端部には、それぞれの切屑排出溝4のエンドミル回転方向Tを向く上記壁面4aをエンドミル本体1の内周側に向けて切り欠くようにして、凹溝状のギャッシュ7が形成されている。このギャッシュ7は、エンドミル本体1の外周側から見て図3や図4に示すように先端側に向かうに従い漸次幅広となるV字状をなしており、エンドミル回転方向Tを向く壁面7aとエンドミル回転方向T後方側を向く壁面7bとを有している。従って、本実施形態では、やはり第1〜第3の切屑排出溝4A〜4Cの先端部に、それぞれ第1〜第3のギャッシュ7A〜7Cがエンドミル回転方向T後方に向けて順に形成されることになる。
そして、これらギャッシュ7のエンドミル回転方向Tを向く各上記壁面7aと、切屑排出溝4およびギャッシュ7によって切刃部3の先端面が切り欠かれて形成された先端逃げ面8との交差稜線部には、外周刃6の先端に連なり、エンドミル本体1の内周側に向けて延びる底刃9がそれぞれ形成されている。なお、先端逃げ面8も、本実施形態では底刃9に交差する逃げ角の小さい第1逃げ面8aと、この第1逃げ面8aのエンドミル回転方向T後方側に連なる逃げ角の大きい第2逃げ面8bとにより形成されている。
ここで、切刃部3の先端面には、第1〜第3の3つの切屑排出溝4A〜4Cおよびギャッシュ7A〜7Cによって第1〜第3の3つの先端逃げ面8A〜8Cが形成されることになる。なお、これら第1〜第3の先端逃げ面8A〜8Cの第1逃げ面8aの幅は互いに等しくされている。そして、エンドミル回転方向T後方に向けて順に、第1のギャッシュ7Aの上記壁面7aと第1の先端逃げ面8Aとの交差稜線部に第1の底刃9Aが形成され、第2のギャッシュ7Bの壁面7aと第2の先端逃げ面8Bとの交差稜線部に第2の底刃9Bが形成され、第3のギャッシュ7Cの壁面7aと第3の先端逃げ面8Cとの交差稜線部に第3の底刃9Cが形成される。すなわち、本実施形態のクーラント穴付きエンドミルは、3枚刃のエンドミルである。
これら第1〜第3の底刃9A〜9Cは、軸線O回りの回転軌跡が、該軸線Oに直交する1つの平面上、または内周側に向かうに従い軸線O方向後端側に極僅かに凹む1つの凹円錐面上に位置するようにされており、本実施形態のエンドミルは底刃9が外周刃6に回転軌跡において直交または僅かに鋭角に交差するスクエアエンドミルとされている。また、軸線O方向先端視において、各底刃9は直線状に延び、該底刃9に平行で軸線Oを通る直線よりも僅かにエンドミル回転方向T側に位置するようにされて、いわゆる芯上がりの配置とされている。
上記第1〜第3の底刃9A〜9Cのうち、第1の底刃9Aは、そのエンドミル回転方向T後方側に隣接する第2の底刃9Bよりもエンドミル本体1の内周側に長く延びる長底刃とされ、本実施形態ではエンドミル回転方向T側に隣接する第3の底刃9Cよりもエンドミル本体1の内周側に長く延びるようにされている。この長底刃とされた第1の底刃9Aは、軸線O方向先端視において図2に示すように、第1の外周刃6Aの先端からエンドミル本体1の径方向に軸線Oを越える位置まで延びている。
また、第1の底刃9Aのエンドミル回転方向T側に隣接する上記第3の底刃9Cは、第1〜第3の底刃9A〜9Cのうちでエンドミル本体1の内周側への長さが最も短い短底刃とされている。さらに、この第3の底刃9Cのエンドミル回転方向T側、すなわち第1の底刃9Aのエンドミル回転方向T後方側に隣接する第2の底刃9Bは、長短底刃とされた第1、第3の底刃9A、9Cの中間の長さの中底刃とされている。
このような第1〜第3の底刃9A〜9Cの長短は、第1〜第3のギャッシュ7A〜7Cを異なる大きさとすることによって形成される。第1の底刃9Aが壁面7aと第1の先端逃げ面8Aとの交差稜線部に形成された第1のギャッシュ7Aは、そのエンドミル回転方向T側に隣接する第3の先端逃げ面8Cの内周部分を大きく切り欠いて第3のギャッシュ7Cに連通するように形成されている。
また、第3の底刃9Cが壁面7aと第3の先端逃げ面8Cとの交差稜線部に形成された第3のギャッシュ7Cも、そのエンドミル回転方向T側に隣接する第2の先端逃げ面8Bの内周部分を切り欠いて第2のギャッシュ7Bに連通している。ただし、この第3のギャッシュ7Cが第2の先端逃げ面8Bを切り欠く大きさは、第1のギャッシュ7Aが第3の先端逃げ面8Cを切り欠く大きさよりは小さくされている。
これら第1、第3のギャッシュ7A、7Cに対して、第2の底刃9Bが壁面7aと第2の先端逃げ面8Bとの交差稜線部に形成された第2のギャッシュ7Bは、そのエンドミル回転方向T側に隣接する第1の先端逃げ面8Aを第1のギャッシュ7Aに連通するまでは切り欠いておらず、第1、第2のギャッシュ7A、7B間には第1の先端逃げ面8Aの第1逃げ面8aが軸線O方向先端視において該軸線Oを越えるまで内周側に残されることになる。従って、これにより、第1〜第3の底刃9A〜9Cがそれぞれ長、中、短底刃とされる。
一方、エンドミル本体1内には、シャンク部2の後端面すなわちエンドミル本体1の後端面から先端側に向けて延びるように、切屑排出溝4や外周刃6、底刃9と同数の3つのクーラント穴10が周方向に互いに間隔をあけて形成されており、切削加工時にはこれらのクーラント穴10を介してエンドミル本体1先端に切削油剤等のクーラントが噴出させられることにより、底刃9の潤滑、冷却や切屑の排出が促される。なお、各クーラント穴10は軸線Oに直交する断面において互いに等しい内径の略円形をなすように形成されている。
また、これらのクーラント穴10は、切屑排出溝4や外周刃6と同じく軸線O方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向T後方側に捩れるように形成されており、切刃部3では周方向において隣接する切屑排出溝4同士の間を通って該切刃部3の先端すなわちエンドミル本体1の先端にそれぞれ開口させられている。特に本実施形態では、これらのクーラント穴10はいずれも、エンドミル本体1先端の切屑排出溝4同士の間の各先端逃げ面8に開口している。
これらのクーラント穴10のうち、長底刃とされた第1の底刃9Aが形成された第1のギャッシュ7Aに連なる第1の切屑排出溝4Aと、この第1の切屑排出溝4Aのエンドミル回転方向T後方側に隣接する第2の切屑排出溝4Bとの間を通る第1のクーラント穴10Aは、この長底刃とされた第1の底刃9Aのエンドミル回転方向T後方側に連なる第1の先端逃げ面8Aのうちの上記第2逃げ面8bにその開口部全体が位置するように開口している。これに対して、第2の切屑排出溝4Bとそのエンドミル回転方向T後方側に隣接する第3の切屑排出溝4Cとの間を通る第2のクーラント穴10Bは、第2の先端逃げ面8Bの第1、第2逃げ面8a、8bの境界線上に開口している。
従って、第1の底刃9Aと第1のクーラント穴10Aの開口部との上記軸線O方向先端視における間隔は、この第1の底刃9Aのエンドミル回転方向T後方側に隣接する第2の底刃9Bと第2のクーラント穴10Bの開口部との上記軸線O方向先端視における間隔よりも大きくされている。また、第3の切屑排出溝4Cとそのエンドミル回転方向T後方側に隣接する第1の切屑排出溝4Aとの間を通る第3のクーラント穴10Cも、第3の先端逃げ面8Cの第1、第2逃げ面8a、8bの境界線上に開口しており、ただしその開口部の軸線O方向先端視における第3の底刃9Cとの間隔は、第2の底刃9Bと第2のクーラント穴10Bの開口部との軸線O方向先端視における間隔よりも小さくされている。
すなわち、本実施形態では、長さの長い第1、第2、第3の底刃9A、9B、9Cの順に、底刃9とそのエンドミル回転方向T後方側のクーラント穴10との軸線O方向先端視における間隔が大きくなるようにされている。なお、この軸線O方向先端視における底刃9とそのエンドミル回転方向T後方側に隣接する各クーラント穴10との間隔とは、例えば各底刃9と各クーラント穴10の開口縁との最短距離とされる。
さらに、本実施形態では、第1〜第3の3つのクーラント穴10A〜10Cは、リードが互いに等しく、またエンドミル本体1の軸線Oを中心とした1つの円筒面上に周方向に等間隔に形成されている。従って、エンドミル本体1先端におけるクーラント穴10A〜10Cの開口部も周方向に等間隔に配置される。そして、これに対して、第1〜第3の底刃9A〜9Cの周方向の間隔が不等間隔とされることにより、本実施形態では上述のように底刃9とクーラント穴10との間隔が異なるようにされている。
具体的に、本実施形態では、長底刃とされた第1の底刃9Aとそのエンドミル回転方向T後方側の中底刃とされた第2の底刃9Bとの周方向の間隔と、この第2の底刃9Bとそのエンドミル回転方向T後方側の短底刃とされた第3の底刃9Cとの周方向の間隔とが、互いに等しく、かつこの第3の底刃9Cとそのエンドミル回転方向T後方側に位置することになる第1の底刃9Aとの間隔よりも大きくされている。なお、この底刃9の周方向の間隔とは、例えば軸線O方向先端視における該軸線Oを中心とした周方向に隣接する底刃9の外周端同士を結ぶ円弧の長さとされる。
さらにまた、本実施形態では、これらの底刃9の外周端に連なる外周刃6のリードも異なる大きさとされている。具体的に、本実施形態では、第1の底刃9Aに連なる第1の外周刃6Aのリードが最も小さく、すなわち第1の外周刃6Aのねじれ角が最も大きくされるとともに、第3の底刃9Cに連なる第3の外周刃6Cのリードが最も大きく、すなわち第3の外周刃6Cのねじれ角が最も小さくされ、第2の底刃9Bに連なる第2の外周刃6Bのリードおよびねじれ角は第1、第3の外周刃6A、6Cのリードおよびねじれ角の中間の大きさとされていて、第2の外周刃6Bのねじれ角は第1、第3の外周刃6A、6Cのねじれ角の和の1/2とされている。
一方、これらの外周刃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後方側に捩れる第1〜第3のクーラント穴10A〜10Cのリードは、上述のように互いに等しく、第1〜第3の外周刃6A〜6Cのリードのうち最も大きなリード以上とされており、すなわち第3の外周刃6Cのリード以上とされていて、特に本実施形態ではこの第3の外周刃6Cのリードと等しくされている。従って、これらのクーラント穴10のリード、特に第1のクーラント穴10Aのリードは、そのエンドミル回転方向T後方側に位置する第2の外周刃6Bのリードおよび該第2の外周刃6Bが壁面4aに形成された第2の切屑排出溝4Bのリードよりも大きくされている。
このように、第1〜第3のクーラント穴10A〜10Cおよび外周刃6A〜6Cのリードと、第1〜第3の底刃9A〜9Cの周方向の間隔と、第1〜第3の底刃9A〜9Cとクーラント穴10A〜10Cとの軸線O方向先端視の間隔とが設定されることにより、まずエンドミル回転方向T側に隣接する底刃9(第1の底刃9A)との間隔が最も大きくされた第1のクーラント穴10Aは、軸線O方向後端側に向かうに従い軸線Oに直交する断面において、第1の外周刃6Aのすくい面とされる第1の切屑排出溝4Aのエンドミル回転方向Tを向く壁面4aに相対的に近づいてゆき、第2の外周刃6Bが形成された第2の切屑排出溝4Bのエンドミル回転方向T後方側を向く壁面4bからは相対的に離れてゆくことになる。
また、次にエンドミル回転方向T側に隣接する底刃9(第2の底刃9B)との間隔が大きい第2のクーラント穴10Bも、同じく軸線O方向後端側に向かうに従い軸線Oに直交する断面において、第2の外周刃6Bのすくい面とされる第2の切屑排出溝4Bのエンドミル回転方向Tを向く壁面4aに相対的に近づいてゆくが、その近づく度合いは第1のクーラント穴10Aよりは小さい。一方、第3のクーラント穴10Cは、本実施形態では第3の外周刃6Cとリードが等しくされているため、そのすくい面とされる壁面4aとの間隔は軸線O方向に亙って一定とされる。
さらに、隣接する外周刃6同士の周方向の間隔は、エンドミル本体1先端の底刃9に連なる部分では最も小さな間隔とされる第1の外周刃6Aとそのエンドミル回転方向T側の第3の外周刃6Cとの間隔が軸線O方向後端側に向かうに従い漸次大きくなる。これに対して、この第1の外周刃6Aとそのエンドミル回転方向T後方側の第2の外周刃6Bの間隔と、第2の外周刃6Bとそのエンドミル回転方向T後方側の第3の外周刃6Cの間隔は漸次小さくなってゆき、その小さくなる割合は互いに等しくされている。
そして、このように隣接する外周刃6同士の周方向の間隔が軸線O方向後端側に向けて変化することにより、本実施形態では、切刃部3後端の切屑排出溝4の切り上げ部、すなわち切屑排出溝4がシャンク部2側に向けて外周側に切れ上がり始める位置において図5に示すように、第1〜第3の外周刃6A〜6Cの周方向の間隔が互いに等しくなるようにされている。なお、各切屑排出溝4は、そのエンドミル回転方向Tを向く壁面4aからエンドミル回転方向T後方側を向く壁面4bまでが互いに略等しい断面形状、寸法とされ、外周刃6のエンドミル回転方向T後方側に連なる外周逃げ面5の特に第2逃げ面5bの幅が変化することにより、隣接する外周刃6同士の周方向の間隔が上述のように増減するようにされている。
また、この切屑排出溝4の切り上げ部では、これら第1〜第3の外周刃6A〜6Cのすくい面とされる第1〜第3の切屑排出溝4A〜4Cのエンドミル回転方向Tを向く壁面4aと、軸線Oに直交する断面においてそれぞれの壁面4aのエンドミル回転方向T後方側に位置する第1〜第3のクーラント穴10A〜10Cとの間隔も互いに等しくなるようにされており、すなわち各壁面4aとクーラント穴10との間に等しい肉厚tが確保されるように形成されている。
さらに、本実施形態では、この切屑排出溝4の切り上げ部において各クーラント穴10は、図5に示したようにエンドミル本体1の軸線Oに直交する断面において、各クーラント穴10のエンドミル回転方向T側に形成された切屑排出溝4のエンドミル回転方向Tを向く上記壁面4aと、各クーラント穴10のエンドミル回転方向T後方側に形成された切屑排出溝4のエンドミル回転方向T後方側を向く壁面4bとの間にも、略等しい肉厚tが確保されるように形成されている。
ここで、この肉厚tは、例えば図5に示すように軸線Oに直交する断面において、各クーラント穴10にエンドミル本体1の外周側から接する円Cを描いたときに、この円Cとクーラント穴10がなす円との接点Pにおける共通した接線L上における、該接線Lと上記壁面4aとの交点Qaと接点Pとの間の間隔、および接線Lと上記壁面4bとの交点Qbと接点Pとの間の間隔とされる。また、略等しい肉厚tとは、例えば上記断面における交点Qa、Qbの中点が接線L方向においてクーラント穴10がなす円の範囲内に位置していればよい。
このようなクーラント穴付きエンドミルでは、上述したように長底刃とされる第1の底刃9Aをエンドミル本体1先端の内周側に長く延びるように形成するために、この第1の底刃9Aのエンドミル回転方向T後方側に隣接する第2のギャッシュ7Bは、エンドミル本体1の先端の内周側に向けて軸線Oから離れた位置にまでしか形成することができなくなってギャッシュ深さが浅くなり、第2の底刃9Bによって生成された切屑を排出するポケットの容量も制限されざるを得ない。
ところが、これに対して上記構成のクーラント穴付きエンドミルによれば、第1の底刃9Aとそのエンドミル回転方向T後方側に開口する第1のクーラント穴10Aの開口部との軸線O方向先端視における間隔が、第2の底刃9Bと第2のクーラント穴10Bの開口部との間隔よりも大きくされている。従って、例えば各底刃9とそのエンドミル回転方向T後方側のクーラント穴10の開口部との間隔が等しくされている場合に比べ、第1のクーラント穴10から第2のギャッシュ7Bに向けて効率的にクーラントを供給することができ、第2のギャッシュ7Bのポケット容量が小さくても詰まりを生じることなく、切屑を確実に第2の切屑排出溝4Bに押し出して排出することが可能となり、安定した切削加工を行うことができる。
特に、本実施形態では、この長底刃とされた第1の底刃9Aとそのエンドミル回転方向T後方側の第1のクーラント穴10Aの開口部との軸線O方向先端視における間隔は、第3の底刃9Cと第3のクーラント穴10Cの開口部との間隔よりも大きくされていて、エンドミル本体1において最も大きな間隔とされている。このため、第2のギャッシュ7Bから第2の切屑排出溝4Bに向けての一層確実な切屑排出を図ることができる。
その一方で、第1、第3の底刃9A、9Cが形成された第1、第3のギャッシュ7A、7Cは、軸線O方向先端視において内周側に軸線Oを越えるように延設されてギャッシュ深さが第2のギャッシュ7Bよりも深く、しかもそのエンドミル回転方向T側に隣接する第3、第2のギャッシュ7C、7Bに連通しているので、切屑排出用のポケット容量を十分に確保することができる。従って、第2、第3の底刃9B、9Cと第2、第3のクーラント穴10B、10Cの開口部との軸線O方向先端視における間隔が第1の底刃9Aと第1のクーラント穴10Aとの間隔より小さくされていても、切屑詰まりを生じるおそれはない。
また、特に本実施形態では第2のクーラント穴10Cの開口部は、そのエンドミル回転方向T後方側の第3の底刃9Cとの周方向の間隔が、第1のクーラント穴10Aと第2の底刃9Bとの間隔よりも大きくなるが、この第3の底刃9Cも含めて各底刃9は、エンドミル本体1の回転に伴い、そのエンドミル回転方向T側のクーラント穴10から供給されたクーラントを巻き込むようにして切削を行うため、上記間隔が大きくてもクーラントによる底刃9の潤滑効果や冷却効果が損なわれることはない。
一方、本実施形態では、上述のように第1の底刃9Aとの開口部の軸線O方向先端視における間隔が、他の第2、第3の底刃9B、9Cと第2、第3のクーラント穴10B、10Cの開口部との間隔よりも大きくされた第1のクーラント穴10Aは、そのリードが、この第1のクーラント穴10のエンドミル回転方向T後方側に位置する第2の外周刃6Bのリードよりも大きくされているため、上述のように軸線O方向後端側に向かうに従い軸線Oに直交する断面において、第2の外周刃6Bが形成された第2の切屑排出溝4Bのエンドミル回転方向T後方側を向く壁面4bから相対的に離れてゆくことになる。
従って、この第1のクーラント穴10Aが、エンドミル本体1先端の先端逃げ面8(第1の先端逃げ面8A)への開口部では第1の底刃9Aとの間隔が大きく、第2のギャッシュ7Bの近くに開口していても、軸線O方向後端側に向けては第2の切屑排出溝4Bの壁面4bとの間隔が大きくなるようにして、本実施形態のように切屑排出溝4の切り上げ部では、この壁面4bと第1のクーラント穴10Aとの間の肉厚tが薄いままとなるのを防ぐことができる。このため、上記切り上げ部におけるエンドミル本体1の剛性を確保することができ、切削時に過大な負荷が作用してこの切り上げ部から切刃部3を撓ませるような力が作用しても、エンドミル本体1に折損が生じるのを防ぐことができる。
また、本実施形態では、第1のクーラント穴10Aのリードは、そのエンドミル回転方向T側に位置する第1の外周刃6Aおよび第1の切屑排出溝4Aのリードよりも大きくされており、従って第1のクーラント穴10Aは、軸線O方向後端側に向かうに従い、上述のように第2の切屑排出溝4Bの壁面4bから離れる一方で、第1の外周刃6Aのすくい面とされる第1の切屑排出溝4Aのエンドミル回転方向Tを向く壁面4aには相対的に近づいてゆくことになる。従って、第1のクーラント穴10Aのエンドミル回転方向T側の壁面4aとエンドミル回転方向T後方側の壁面4bとのエンドミル本体1の肉厚tが切屑排出溝4の切り上げ部では確実に均一になるように、切刃部3を形成することが可能となる。
さらに、本実施形態では、エンドミル本体1に形成されるクーラント穴10が互いに等しいリードで同じ方向に捩れるように形成されており、エンドミル本体1が超硬合金等の粉末焼結合金により形成されている場合に、この粉末焼結合金の原料粉末をバインダーと混練して押出成形装置から捩りつつ押し出すことにより、クーラント穴となる等しいリードの螺旋穴が形成された円柱状素材を成形し、これを焼結した後に切屑排出溝やギャッシュ、先端逃げ面、外周逃げ面を形成して外周刃および底刃を研ぎ付けることによって製造することができる。
そして、このように互いに等しくされたクーラント穴10のリードは、切刃部3に形成された複数の外周刃6のリードのうち最も大きなリード以上とされており、本実施形態では最も大きな第3の外周刃6Cのリードと等しくされている。このため、すべてのクーラント穴10は、軸線O方向後端側に向けて、そのエンドミル回転方向T後方側に位置する切屑排出溝4のエンドミル回転方向T後方側を向く壁面4bに少なくとも近づくことはないように形成されるので、上記切り上げ部においてこの壁面4bとの間の肉厚が薄くなって剛性不足が生じるのを、すべてのクーラント穴10について防止することができる。勿論、このクーラント穴10のリードは、切刃部3の後端側においてクーラント穴10が切屑排出溝4のエンドミル回転方向Tを向く壁面4aに開口してしまうことがないような大きさに設定される。
また、本実施形態では、長底刃とされた第1の底刃9Aと、そのエンドミル回転方向T側に隣接する第3の底刃9Cとの周方向の間隔が、エンドミル回転方向T後方側に隣接する中底刃とされた第2の底刃9Bとの周方向の間隔よりも小さくされており、切刃長の長い第1の底刃9Aによる切削量を、これよりも切刃長の短い第2の底刃9Bによる切削量とバランスさせて、第1の底刃9Aだけが早期に摩耗することによってエンドミル本体1全体が寿命となるのを防ぐことができる。さらに、本実施形態では、これら第1、第3の底刃9A、9Cの間隔が、短底刃とされた第3の底刃9Cと、そのエンドミル回転方向T側に隣接する第2の底刃9Bとの周方向の間隔よりも小さくされているので、切削量のバランスの一層の均一化を図ることができる。
さらにまた、本実施形態では、こうして隣接する底刃9の周方向の間隔が異なる大きさとされているのに加え、第3の底刃9Cに連なる第3の外周刃6Cのリードが、第1、第2の外周刃6A、6Bのリードよりも大きくされており、しかもこれら第1、第2の外周刃6A、6Bのリードも異なる大きさとされている。従って、各底刃9や外周刃6が被削材に食い付く際の振動の周期が互いに異なるものとなって、これらの振動が打ち消し合うため、周期的な振動がエンドミル本体1に作用することによる、いわゆるビビリ振動の発生を抑制することが可能となる。
また、このように第1、第3の底刃9A、9Cの周方向の間隔が、第1、第2の底刃9A、9Bの周方向の間隔よりも小さくされているのに対して、第3の外周刃6Cのリードが第1、第2の外周刃6A、6Bのリードよりも大きくされているため、軸線O方向後端側に向けては第1、第3の外周刃6A、6Cの間隔を第1、第3の外周刃6A、6Cの間隔に近づけることができる。しかも、本実施形態では、第3の底刃9Cとの間隔が第1の底刃9Aとの間隔と等しくされていた第2の底刃9Bに連なる第2の外周刃6Bのリードが、第1、第3の外周刃6A、6Cのリードの中間の大きさとされているので、すべての外周刃6の周方向の間隔を切屑排出溝4の切り上げ部では上述のように等間隔とすることができ、エンドミル本体1の剛性を向上させることができる。
そして、さらに本実施形態では、特にこのような底刃9の間隔や外周刃6のリードの大小に加えて、上述のように複数のクーラント穴10のリードが等しくされるとともに複数の外周刃6のリードのうち最も大きなリードである第3の外周刃6Cのリード以上とされているので、切屑排出溝4の切り上げ部では、これらの外周刃6のすくい面とされる切屑排出溝4のエンドミル回転方向Tを向く壁面4aと、そのエンドミル回転方向T後方側に位置するクーラント穴10との間隔も互いに等間隔とすることができる。
従って、上述のように外周刃6の周方向の間隔が等間隔となることと、切屑排出溝4のエンドミル回転方向Tを向く壁面4aとそのエンドミル回転方向T後方側に位置するクーラント穴10との間隔が等しくなることにより、本実施形態のようにエンドミル本体1先端に開口する各クーラント穴10の開口部とそのエンドミル回転方向T側に位置する底刃9との間隔が異なっていても、切屑排出溝4の切り上げ部ではクーラント穴10と、そのエンドミル回転方向T側とエンドミル回転方向T後方側に位置する切屑排出溝4の壁面4a、4bとの間の肉厚tは互いに等しく、かつ各クーラント穴10同士でも等しくすることができる。
このため、エンドミル本体1の先端では上述のように第1のクーラント穴10Aの開口部を第2のギャッシュ7Bに近づけて効率的なクーラントの供給による切屑排出を図りつつ、切刃部3後端の切屑排出溝4の切り上げ部では十分な剛性をエンドミル本体1に確保して、過大な負荷による折損を確実に防止することができる。さらに、本実施形態では、この切り上げ部において複数の切屑排出溝4も周方向に等間隔に均等に形成されるので、切削量のバランスが図られることとも相俟って良好な切屑排出性を得ることができる。
ただし、本実施形態では、このように切屑排出溝4の切り上げ部においてクーラント穴10と、そのエンドミル回転方向T側とエンドミル回転方向T後方側に位置する切屑排出溝4の壁面4a、4bとの間の肉厚tを互いに等しくしているが、例えば外周刃6をその有効切刃長の最大限まで使用するような場合には、切り上げ部におけるクーラント穴10とそのエンドミル回転方向T後方側の切屑排出溝4の上記壁面4bとの間の肉厚を、エンドミル回転方向T側の切屑排出溝4の上記壁面4aとの間の肉厚よりも大きくして、外周刃6の後端側における切刃部3の強度を高めるようにしてもよい。また、これとは逆に、切り上げ部におけるクーラント穴10と上記壁面4bとの間の肉厚を上記壁面4aとの間の肉厚より小さくしてもよい。
さらに、本実施形態では、第1のクーラント穴10Aは第1の底刃9Aに連なる第1の先端逃げ面8Aの第2逃げ面8bに開口しているが、この第2逃げ面8bから第2のギャッシュ7Bのエンドミル回転方向T後方側を向く壁面7bに跨って開口していてもよい。このような場合に、第1の底刃9Aと第1のクーラント穴10Aの開口部との間隔を大きく確保できるのであれば、第2のクーラント穴10Bや第3のクーラント穴10Cの開口部は、第2、第3の先端逃げ面8B、8Cの第1逃げ面8aに跨ることなく、第2逃げ面8bだけに開口していてもよい。
また、本実施形態では、第2の底刃9Bが中底刃、第3の底刃9Cが短底刃とされているが、逆に第2の底刃9Bが短底刃、第3の底刃9Cが中底刃とされていてもよく、また第2、第3の底刃9B、9Cが互いに等しい長さとされていてもよい。さらに、本実施形態では、外周刃6と底刃9とが回転軌跡で互いに直交または僅かに鋭角に交差す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したが、外周刃と底刃とが1/4円弧等の凸曲線状をコーナ刃を介して連なるラジアスエンドミルや、場合によっては底刃自体が回転軌跡において1/4円弧等の凸曲線状をなす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3枚刃エンドミルに本発明を適用した場合について説明したが、切屑排出溝や外周刃、ギャッシュ、底刃等が複数であれば2枚刃のエンドミルや4枚刃以上のエンドミルに適用することも可能である。例えば、4枚刃のエンドミルであれば、特許文献2に記載のエンドミルのように長底刃と短底刃とが交互に形成されていてもよい。ただし、切屑排出溝4やギャッシュ7、およびクーラント穴10によって切り欠かれる切刃部3の強度等のバランスを考慮すると、本実施形態のような3枚刃のエンドミルに本発明を適用するのが好適である。
1 エンドミル本体
2 シャンク部
3 切刃部
4 切屑排出溝
4A〜4C 第1〜第3の切屑排出溝
4a 切屑排出溝4のエンドミル回転方向Tを向く壁面
4b 切屑排出溝4のエンドミル回転方向T後方側を向く壁面
5 外周逃げ面
6 外周刃
6A〜6C 第1〜第3の外周刃
7 ギャッシュ
7A〜7C 第1〜第3のギャッシュ
8 先端逃げ面
8A〜8C 第1〜第3の先端逃げ面
8a 先端逃げ面8の第1逃げ面
8b 先端逃げ面8の第2逃げ面
9 底刃
9A 第1の底刃(長底刃)
9B 第2の底刃(中底刃)
9C 第3の底刃(短底刃)
10 クーラント穴
10A〜10C 第1〜第3のクーラント穴
O エンドミル本体1の軸線
T エンドミル回転方向
t 切刃部3後端側におけるクーラント穴10と切屑排出溝4の壁面4a、4bとの間の肉厚
2 シャンク部
3 切刃部
4 切屑排出溝
4A〜4C 第1〜第3の切屑排出溝
4a 切屑排出溝4のエンドミル回転方向Tを向く壁面
4b 切屑排出溝4のエンドミル回転方向T後方側を向く壁面
5 外周逃げ面
6 外周刃
6A〜6C 第1〜第3の外周刃
7 ギャッシュ
7A〜7C 第1〜第3のギャッシュ
8 先端逃げ面
8A〜8C 第1〜第3の先端逃げ面
8a 先端逃げ面8の第1逃げ面
8b 先端逃げ面8の第2逃げ面
9 底刃
9A 第1の底刃(長底刃)
9B 第2の底刃(中底刃)
9C 第3の底刃(短底刃)
10 クーラント穴
10A〜10C 第1〜第3のクーラント穴
O エンドミル本体1の軸線
T エンドミル回転方向
t 切刃部3後端側におけるクーラント穴10と切屑排出溝4の壁面4a、4bとの間の肉厚
Claims (5)
- 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部が切刃部とされ、
この切刃部の外周には、上記軸線方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向後方側に捩れる複数の切屑排出溝が周方向に間隔をあけて形成され、
これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に外周刃がそれぞれ形成されるとともに、
上記切屑排出溝の先端部にはギャッシュが形成され、
これらのギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面と上記エンドミル本体の先端逃げ面との交差稜線部に、上記外周刃の先端から上記エンドミル本体の内周側に延びる底刃がそれぞれ形成されており、
上記底刃のうち少なくとも1つの第1の底刃は、この第1の底刃のエンドミル回転方向後方側に隣接する第2の底刃よりも上記エンドミル本体の内周側に長く延びる長底刃とされるとともに、
上記エンドミル本体内には、周方向において隣接する上記切屑排出溝同士の間に、上記切屑排出溝と同じ向きに捩れるように延びて上記エンドミル本体の先端に開口するクーラント穴がそれぞれ形成されていて、
これらのクーラント穴のうち、上記第1の底刃と該第1の底刃のエンドミル回転方向後方側に開口する第1のクーラント穴の開口部との上記軸線方向先端視における間隔が、上記第2の底刃と該第2の底刃のエンドミル回転方向後方側に開口する第2のクーラント穴の開口部との上記軸線方向先端視における間隔よりも大きくされていることを特徴とするクーラント穴付きエンドミル。 - 上記第1のクーラント穴のリードが、上記第2の底刃に連なる第2の外周刃のリードよりも大きくされていることを特徴とする請求項1に記載のクーラント穴付きエンドミル。
- 複数の上記クーラント穴のリードは、互いに等しくされるとともに、上記切刃部に形成された複数の上記外周刃のリードのうち最も大きなリード以上とされていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクーラント穴付きエンドミル。
- 上記第1の底刃と、この第1の底刃のエンドミル回転方向側に隣接する第3の底刃との周方向の間隔は、上記第1の底刃と上記第2の底刃との周方向の間隔よりも小さくされるとともに、上記第3の底刃に連なる第3の外周刃のリードが上記第1、第2の底刃にそれぞれ連なる第1、第2の外周刃のリードよりも大きくされていることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のクーラント穴付きエンドミル。
- 上記切刃部には、それぞれ3つずつの上記切屑排出溝、上記外周刃、上記ギャッシュ、上記底刃、および上記クーラント穴が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のクーラント穴付きエンドミル。
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