JP4936495B2

JP4936495B2 - 超硬エンドミル

Info

Publication number: JP4936495B2
Application number: JP2000327985A
Authority: JP
Inventors: 徹関口; 夕鍵谷
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: US6719501B2; DE10153005B4; US20020067964A1; DE10153005A1; JP2002126934A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフライス加工において、穴あけから溝の連続加工の高能率切削が可能な３枚刃の超硬エンドミルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の３枚刃超硬エンドミルは、外周刃および底刃で構成されており、例えば図３の（ａ）乃至（ｃ）に示すように、切れ刃２の軸直角断面でみて、外周刃３の逃げ面１４からなるランド幅Ｌ１と刃溝１５の幅Ｌ２の比率は、１：６程度であり、また心厚１６は外径１７の６０％〜７０％程度であるが、刃溝１５の形状はヒール部１５ａが中凸形状となっていた。特開２０００−５２１２７号公報では、外周切れ刃に直角方向断面でみて、刃溝面形状が連続した凹曲線をなし、心厚が外径の６０％〜７５％とし、刃溝ねじれ角が３０°〜５０°としたエンドミルが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のものは超硬エンドミルによる穴あけ加工や溝加工は主に２枚刃エンドミルが使用されている。３枚刃や４枚刃のエンドミルでは側面加工においては２枚刃エンドミルに対し、加工能率や加工面精度で有利であるが、その反面穴あけ加工や溝加工では切りくずの排出性や溝のたおれ、コーナー摩耗が大きいなどの課題があった。本発明の課題は上記従来製品の課題を解決した、穴あけ加工や溝加工で切りくずの排出性がよく、溝のたおれとコーナー摩耗が少ない３枚刃超硬エンドミルを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、外周に刃溝ねじれ角を有する３枚の外周切れ刃を有する超硬コーティングエンドミルにおいて、前記外周切れ刃の軸直角断面でみて、第１の逃げ面（４ａ）および第２の逃げ面（４ｂ）からなるランド幅（Ｌ１）と刃溝幅（Ｌ２）の比率を１：２〜１：４とし、前記刃溝を形成する第１の刃溝面（５ａ）と第２の刃溝面（５ｂ）とが、前記超硬コーティングエンドミルの軸中心側に各々凹んでいるように形成されており、心厚は外径の６２％〜６８％とされ、前記第２の刃溝面（５ｂ）は、前記外周切れ刃から前記心厚方向に伸び、前記心厚径（ｄ）に接し、かつ径方向で前記心厚径（ｄ）より大きくかつ前記外周切れ刃の回転方向で前側の第２の逃げ面（４ｂ）後端より小さい位置まで先端部が伸びており、前記第１の刃溝面（５ａ）は、前記前側の第２の逃げ面（４ｂ）の後端と、前記第２の刃溝面（５ｂ）の先端部とを接続し、かつ、径方向で前記前側の第２の逃げ面（４ｂ）の後端と、前記第２の刃溝面の（５ｂ）先端部との間に形成され、かつ前記第２の刃溝面（５ｂ）は、前記第１の刃溝面（５ａ）より広くされており、前記前記刃溝ねじれ角を４０°〜６０°とし、かつコバルトを１０〜１４質量％含有する超微粒子超硬合金を母材とする前記外周切れ刃を含む切れ刃に窒化チタンアルミ系硬質膜を被覆したことを特徴とする超硬エンドミルを提供することにより上記課題を解決した。
【０００５】
【発明の効果】
かかる構成により、切れ刃の軸直角断面でみて、第１の逃げ面４ａおよび第２の逃げ面４ｂからなるランド幅Ｌ１と刃溝幅Ｌ２の比率を１：２〜１：４としランド幅Ｌ１を大きくとることによりエンドミルの剛性を高め、溝のたおれとコーナー摩耗を少なくでき、刃溝を形成する第１の刃溝面５ａと第２の刃溝面５ｂとが、超硬コーティングエンドミルの軸中心側に各々凹むように形成し、第２の刃溝面５ｂは、前記外周切れ刃から前記心厚方向に伸び、前記心厚径（ｄ）に接し、かつ径方向で心厚径（ｄ）より大きくかつ外周切れ刃の回転方向で前側の第２の逃げ面（４ｂ）後端より小さい位置まで先端部が伸びるようにし、ほぼ直線状の第２の刃溝面とし、第２の刃溝面（５ｂ）を第１の刃溝面（５ａ）より広くしたので、切屑のカールを促進し強制排出させるものとなり、ねじれ角４０°〜６０°とすることにより切削抵抗の低減とエンドミルの折損強度の両立をはかり、又、コバルトを１０〜１４質量％含有する超微粒子超硬合金を母材とし靭性を高め、かつ外周切れ刃を含む切れ刃に窒化チタンアルミ系硬質膜の被覆処理を施し耐摩耗性を大きく向上させた超硬エンドミルとなった。
【０００６】
また、第２の逃げ面４ｂを、超硬コーティングエンドミルの軸中心側に凹むように形成することにより、さらに切屑のカールを促進し強制排出させるものとなった。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。（実施例１）図１は本発明の第１実施例を示すφ１０ｍｍ３枚刃超硬エンドミルの側面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った拡大軸直角断面図である。図１及び図２において、エンドミル１に設けられた逃げ面４ａ、４ｂからなるランド幅Ｌ１を２．６ｍｍ、第１の刃溝面５ａおよび第２の刃溝面５ｂからなる刃溝５の幅Ｌ２を７．８ｍｍとし、ランド幅Ｌ１と刃溝幅Ｌ２の比率を１：３に、心厚６を６．５ｍｍで外径７の６５％に設定している。また、刃溝５は図２に示すように第１の刃溝面５ａおよびそれに続く第２の刃溝面５ｂとから形成されており、この第１の刃溝面５ａと第２の刃溝面５ｂとは、超硬コーティングエンドミルの軸中心側に各々凹型となるよう形成している。第２の刃溝面（５ｂ）は、外周切れ刃から心厚方向に伸び、心厚径（ｄ）に接している。さらに、第２の刃溝面（５ｂ）は、径方向で心厚径（ｄ）より大きくかつ外周切れ刃の回転方向で前側の第２の逃げ面（４ｂ）後端より小さい位置まで先端部が伸びている。また、第１の刃溝面（５ａ）は、前側の第２の逃げ面（４ｂ）の後端と、第２の刃溝面の先端部とを接続し、かつ、径方向で前側の第２の逃げ面（４ｂ）の後端と、第２の刃溝面（５ｂ）の先端部との間に形成されている。また、第２の刃溝面（５ｂ）は第１の刃溝面（５ａ）より広い。図１に示すように、刃溝５のねじれ角を５０°とし、又、ＷＣ：８６質量％、Ｃｏ：１２質量％、他１質量％の超微粒子超硬合金を母材とし、かつ外周切れ刃を含む切れ刃表面８に窒化チタンアルミ系（ＴｉＡｌＮ）硬質膜の被覆処理を施した。符号２は先端切れ刃、１０はシャンクである。
【０００８】
（実験例１）
本発明の第１実施例３枚刃超硬エンドミルにより図３に示す形状を有する従来品のφ１０ｍｍ２枚刃、３枚刃及び４枚刃超硬エンドミルの各１本の穴明けによる比較切削テストを行った。図４乃至図７は比較切削テストの結果であり、穴明け加工における穴（切削）深さによる切削抵抗変化を測定した結果を示す。縦軸は左側にスラスト荷重、右側にトルク、横軸は切削（穴）深さｍｍを示す。図４は本発明の第一実施例、図５は従来品の２枚刃、図６は従来品３枚刃、図７は従来品４枚刃の測定結果である。テスト条件は、切削速度：Ｖ＝８０ｍ／ｍｉｎ（回転数：２，５５０ｍｉｎ-1）、送り速度：Ｆ＝２００ｍｍ／ｍｉｎ、穴深さは１０ｍｍ、被削材はＳＫＤ１１（２２０ＨＢ）、ドライでエアブローをかけて行った。
【０００９】
図６、図７に示すように、図３に示す形状を有する従来品φ１０ｍｍ３枚刃及び４枚刃超硬エンドミルは、穴加工が進むにつれ刃欠けが生じ切削抵抗が途中から急激に上昇し大きく変動している。これに対し、図４、図５に示す３枚刃の本発明品及び従来の２枚刃超硬エンドミルは切削抵抗の上昇、変動がなく安定した切削が可能であり、３枚刃エンドミルでの２枚刃エンドミルに相当する性能を得ることができた。
【００１０】
（実験例２）
次に、実験例１の穴あけ加工から連続して溝加工を行うテストを実施した。切削速度：Ｖ＝８０ｍ／ｍｉｎ（回転数：２，５５０ｍｉｎ-1）、穴あけ加工の送り速度：Ｆ＝２００ｍｍ／ｍｉｎ、溝加工の送り速度：Ｆ＝１０００ｍｍ／ｍｉｎでの損傷状態の比較を行った。被削材はＳＫＤ１１（２２０ＨＢ）、ドライでエアブローをかけて、最初に深さ１０ｍｍの穴加工を行い、連続して深さ１０ｍｍ長さ２００ｍｍの溝加工を行った。その結果、図３に示す形状を有する従来品のφ１０ｍｍ２枚刃、３枚刃及び４枚刃超硬エンドミルでは、１穴目の加工から溝加工への移行時に折損し加工が不可能であった。これに対し、本発明品は刃欠け、折損などの異常な損傷がなく１００個の穴あけから溝の連続加工が可能であった。即ち３枚刃の本発明品では従来品では不可能であった穴あけから溝への連続加工における高送りが可能となった。即ち、本発明品においては、穴加工は従来の２枚刃に比して遜色がなく、さらに従来の２枚刃等で加工できない穴あけから溝への連続、高送り加工を可能とした。
【００１１】
（実験例３）
本発明の第１実施例３枚刃超硬エンドミルにより、更に、被削材をＳＫＤ６１（４０ＨＢ）に変えて図３に示す形状を有する従来品３枚刃超硬エンドミルとの比較溝切削耐久テストを行い溝切削における摩耗量を測定した。切削速度：Ｖ＝５０ｍ／ｍｉｎ（回転数：１，６００ｍｉｎ-1）で、テーブル送り速度が２００ｍｍ／ｍｉｎ、軸方向切り込み量は５ｍｍ、横方向切り込み量は１０ｍｍ（溝加工）、ドライでエアブローをかけ、切削長５ｍ切削した後、各コーナー摩耗量ＶＢＣ、逃げ面摩耗量ＶＢ、境界摩耗量ＶＢＮ（各単位ともｍｍ）を測定した。その結果を図８に示す。図８に示すように、コーナー摩耗量、逃げ面摩耗量、境界摩耗量共本発明品は従来品より少ない。特に、コーナー摩耗量については、本発明品は０．０７２ｍｍであるのに対し、従来品は０．１２９ｍｍであり、本発明品は従来品に比べてコーナー摩耗量が６０％減少した。
【００１２】
（実施例２）
第１実施例と同じ母材を使用した第２実施例として、φ１０ｍｍ超硬エンドミルを、軸直角断面において、ランド幅Ｌ１を３．０ｍｍ、刃溝幅Ｌ２を７．５ｍｍとし、ランド幅Ｌ１と刃溝幅Ｌ２の比率は１：２．５、心厚は６．２ｍｍで外径の６２％、さらに、刃溝形状は第１実施例と同一形状として、ねじれ角を４５°とし、第１実施例と同様の切削テスト、溝切削耐久テスト、側面加工耐久テストを行ったが、第１実施例φ１０ｍｍ超硬エンドミルとほぼ同様の結果を得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である、φ１０ｍｍ３枚刃超硬エンドミルの側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った拡大軸直角断面図である。
【図３】（ａ）は従来の２枚刃超硬エンドミルの刃部の拡大軸直角断面図、（ｂ）は従来の３枚刃超硬エンドミルの刃部の拡大軸直角断面図、（ｃ）は従来の４枚刃超硬エンドミルの刃部の拡大軸直角断面図である。
【図４】本発明品の穴明けによる切削テストの測定結果である。
【図５】従来の２枚刃の穴明けによる切削テストの測定結果である。
【図６】従来の３枚刃の穴明けによる切削テストの測定結果である。
【図７】従来の４枚刃の穴明けによる切削テストの測定結果である。
【図８】被削材をＳＫＤ６１（４０ＨＢ）に変えて本発明品と従来品３枚刃超硬エンドミルとの比較溝切削耐久テストにおける摩耗量の測定結果である。
【符号の説明】
１エンドミル
２先端切れ刃
３外周切れ刃
４逃げ面
４ａ第１の逃げ面
４ｂ第２の逃げ面
５刃溝
５ａ第１の刃溝面
５ｂ第２の刃溝面
６心厚
７外周
８コーティング範囲
ｄ心厚径

Claims

外周に刃溝ねじれ角を有する３枚の外周切れ刃を有する超硬コーティングエンドミルにおいて、前記外周切れ刃の軸直角断面でみて、第１の逃げ面（４ａ）および第２の逃げ面（４ｂ）からなるランド幅（Ｌ１）と刃溝幅（Ｌ２）の比率を１：２〜１：４とし、前記刃溝を形成する第１の刃溝面（５ａ）と第２の刃溝面（５ｂ）とが、前記超硬コーティングエンドミルの軸中心側に各々凹んでいるように形成されており、心厚は外径の６２％〜６８％とされ、前記第２の刃溝面（５ｂ）は、前記外周切れ刃から前記心厚方向に伸び、前記心厚径（ｄ）に接し、かつ径方向で前記心厚径（ｄ）より大きくかつ前記外周切れ刃の回転方向で前側の第２の逃げ面（４ｂ）後端より小さい位置まで先端部が伸びており、前記第１の刃溝面（５ａ）は、前記前側の第２の逃げ面（４ｂ）の後端と、前記第２の刃溝面（５ｂ）の先端部とを接続し、かつ、径方向で前記前側の第２の逃げ面（４ｂ）の後端と、前記第２の刃溝面（５ｂ）の先端部との間に形成され、かつ前記第２の刃溝面（５ｂ）は、前記第１の刃溝面（５ａ）より広くされており、前記刃溝ねじれ角を４０°〜６０°とし、かつコバルトを１０〜１４質量％含有する超微粒子超硬合金を母材とする前記外周切れ刃を含む切れ刃に窒化チタンアルミ系硬質膜を被覆したことを特徴とする超硬エンドミル。
前記第２の逃げ面（４ｂ）が、前記超硬コーティングエンドミルの軸中心側に凹んでいるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超硬エンドミル。