JP5895654B2 - エンドミル - Google Patents

Description

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外周に外周刃が形成されたエンドミルに関するものである。

このようなエンドミルとして、特許文献１には、エンドミル本体の先端部外周に形成される切刃（外周刃）にホーニングが施され、このホーニング量がエンドミル回転方向前方側から後方側に向けて、小さくなるか、または大きくなるように、軸線方向で変化するようにしたものが提案されている。このようなエンドミルでは、ホーニング量が大きくされた部分では外周刃の耐欠損性を向上させることができる一方、ホーニング量が小さくされた部分では切れ味を鋭くすることができる。

特開２００９−０４５７０４号公報

ところで、このようなエンドミルの外周刃は、一般的にエンドミル本体の軸線回りに捩れた螺旋状に形成されて、軸線方向の一方の端部から被削材に徐々に切り込まれることにより切屑を生成して切削を行うが、外周刃の軸線方向の作用切れ刃長さが長い場合や軸方向すくい角（捩れ角）が大きい場合などには切屑も長くなり、切屑の噛みこみ、切屑詰まりを生じるおそれがある。しかるに、粗加工では外周刃を波刃状としたり外周刃にニックを付けたりして切屑を分断することも可能であるが、仕上げ加工ではこのような手段を採ることはできない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、仕上げ加工に用いる場合でも切屑の分断を図ることが可能な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外周に上記軸線方向に延びる外周刃が形成されたエンドミルにおいて、少なくとも１つの上記外周刃の少なくとも一部にはホーニングが施されており、このホーニングのホーニング量が、上記軸線方向後端側に向けて、増大した後に減少するように、または減少した後に増大するように、変化させられた部分を有しているとともに、第１に、上記エンドミル本体には、周方向に間隔をあけて複数の上記外周刃が形成されており、このうち少なくとも２つの上記外周刃に施される上記ホーニングのホーニング量は、上記軸線方向後端側に向けて、一方の外周刃の上記ホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃の上記ホーニング量が減少する部分を有し、また第２には、上記ホーニング量の変化が周期的であり、さらに第３には、上記エンドミル本体には、周方向に間隔をあけて複数の上記外周刃が形成されており、このうち少なくとも２つの上記外周刃に施される上記ホーニングのホーニング量は、上記軸線方向後端側に向けて、一方の外周刃の上記ホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃の上記ホーニング量が減少する部分を有しているとともに、上記ホーニング量の変化が周期的であることを特徴とする。

このように構成されたエンドミルにおいては、上記少なくとも１つの外周刃の少なくとも一部に施されたホーニングのホーニング量が、軸線方向後端側に向けて増大した後に減少、または逆に減少した後に増大するように変化させられた部分を有していて、ホーニング量が大きい部分では小さい部分よりも外周刃による剪断角は小さくなり、切屑がより前のめりで流出することになる。従って、こうして前のめりで流出する切屑に、ホーニング量の小さくて剪断角が大きい部分で生成される切屑が引っ張られるようにして切屑を分断することが可能となる。

このため、外周刃の軸線方向の作用切れ刃長さが長い場合や軸方向すくい角（捩れ角）が大きい場合などに、外周刃を波刃状としたり外周刃にニックを付けたりせずとも切屑の噛みこみ、切屑詰まりが生じるのを防ぐことができ、このような切屑の噛みこみ、切屑詰まりによるエンドミル回転駆動力の増大等は防ぎつつ、仕上げ加工に用いても加工面粗度を滑らかにすることができる。

さらに、エンドミル本体に、周方向に間隔をあけて複数の外周刃が形成されている上記第１、第３の場合に、このうち少なくとも２つの外周刃に施されるホーニングのホーニング量を、上記軸線方向後端側に向けて、一方の外周刃のホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃のホーニング量が減少する部分を有するようにすることにより、これらの部分で少なくとも２つの外周刃による剪断角を異なるものとすることができ、切屑生成の際に外周刃に作用する抵抗も異なる大きさとすることができる。従って、このような抵抗によって外周刃からエンドミル本体に惹起される振動も周波数の異なるものとなって互いに打ち消しあうため、エンドミル本体にビビリ振動が生じるのを防ぐことができる。

また、上記第２、第３の場合のように、上記ホーニング量の変化を周期的とすることにより、特にエンドミル本体先端部外周に３刃以上の外周刃が形成されて、このうち少なくとも１つの外周刃のホーニング量が増大する部分に、他の外周刃のホーニング量が減少する部分を有するようにホーニングを施す場合に、これらの外周刃同士ではホーニング量の変化の周期が等しくて軸線方向に位相がずれたものとすることにより、一層確実かつ比較的容易にビビリ振動を防止することが可能なエンドミルを得ることができる。また、ホーニングはチャンファホーニングや複合ホーニングでもよいが、比較的容易かつ正確にホーニング量を変化させやすい丸ホーニングであるのが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、外周刃を波刃状としたりニックを付けたりせずとも、切屑を分断することが可能となり、仕上げ加工に用いて滑らかな仕上げ面を形成しつつ、切屑の噛みこみ、切屑詰まりを防いでエンドミル本体の回転駆動力の軽減を図ることができる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 図１におけるＡＡ拡大断面図およびＣＣ拡大断面図である。 図１におけるＢＢ拡大断面図である。 図１におけるＤＤ拡大断面図である。 本発明の一実施形態および他の実施形態と、従来の一般的なエンドミルおよび特許文献１に記載のエンドミルの外周刃の先端から軸線方向後端側に向けての距離とホーニング量との関係の一例を示す図である。

図１ないし図５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軸線Ｏを中心とした概略円柱軸状をなし、その後端部（図１において上側部分）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において下側部分）は切刃部３とされ、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、該軸線Ｏに交差する方向に送り出され、切刃部３により被削材を切削加工する。

エンドミル本体１先端部の切刃部３外周には周方向に間隔をあけて複数（本実施形態では４条）の切屑排出溝４が、切刃部３先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるように形成されており、これらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の外周縁に、この壁面をすくい面とする切屑排出溝４と同数の複数の外周刃５が、切屑排出溝４と同様に切刃部３先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるように形成されている。

また、切屑排出溝４の先端部には、この切屑排出溝４の内周部をさらに内側に切り欠くようにしてギャッシュ６が形成されており、このギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の先端縁には、この壁面をすくい面とする底刃７が形成されている。ここで、本実施形態のエンドミルは、図１に示すようにこの底刃７がその外周端において外周刃５の先端部と９０°または９０°より僅かに小さな角度で交差させられたスクエアエンドミルとされているが、外周刃５と底刃７とが例えば略１／４円弧等の凸曲線をなすコーナ刃を介して連なったラジアスエンドミルや、底刃５が軸線Ｏ回りの回転軌跡において該軸線Ｏ上に中心を有する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。

そして、上記複数の外周刃５のうち少なくとも１つの外周刃５の少なくとも一部にはホーニング８が施されており、このホーニング８のホーニング量が、軸線Ｏ方向後端側に向けて、増大した後に減少するように、または減少した後に増大するように、変化させられた部分を有している。ここで、本実施形態では、ホーニング８は図２〜図４に示すように丸ホーニングであり、ホーニング量は軸線Ｏに直交する断面における外周刃５のホーニング（丸ホーニング）８の半径とされる。

また、本実施形態では、外周刃５の全長に亙ってホーニング８が施されていて、図５に符号Ａで示すように、そのホーニング量の変化は、外周刃５の先端から軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い、連続的に大きくなった後に小さくなって先端におけるホーニング量と等しくなり、次いで連続的に小さくなった後に再び大きくなって先端におけるホーニング量と等しくなり、再びホーニング量が最大のホーニング量に向けて増大するという周期を一定に繰り返すようにされている。

ここで、この周期は、本実施形態では、外周刃５の先端から軸線Ｏ方向後端側に向けての距離とホーニング量との関係において図５に示すように、正弦波状の滑らかな凹凸曲線をなしている。なお、図５に符号Ｅで示すのは、一般的なホーニング量が変化しない場合であり、符号Ｆで示すのは、特許文献１に記載されたうちホーニング量がエンドミル回転方向後方側に向かうに従い大きくなる場合である。

さらに、本実施形態では、複数の外周刃５のうち少なくとも２つの外周刃５にホーニング８が施されていて、これらの外周刃５に施されるホーニング８のホーニング量は、軸線Ｏ方向後端側に向けて、一方の外周刃５のホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃５のホーニング量が減少する部分を有するようにされている。ここで、本実施形態では、周方向に隣接する２つの外周刃５の間で、一方の外周刃５のホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃５のホーニング量が減少する部分を有するようにされている。

具体的に、一方の外周刃５のホーニング量の変化が図５に符号Ａで示したものであるとすると、他方の外周刃５のホーニング量の変化は例えば図５に符号Ｂで示したように、他方の外周刃５の先端で一方の外周刃５の最大のホーニング量と等しい最大のホーニング量とされ、軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い連続的に小さくなって、一方の外周刃５のホーニング量が最大になる軸線Ｏ方向の位置で、一方の外周刃５の先端におけるホーニング量と等しくなる。

さらに、他方の外周刃５のホーニング量は後端側に向かうに従い小さくなって、一方の外周刃５のホーニング量が先端のホーニング量に等しくなってところで、一方の外周刃５の最小のホーニング量と等しい最小のホーニング量となり、次いで後端側に向かうとホーニング量は増大して、一方の外周刃５のホーニング量が最小となる軸線Ｏ方向の位置で、一方の外周刃５の先端におけるホーニング量と等しくなり、さらに他方の外周刃５先端の最大のホーニング量に向けて大きくなるようにされている。すなわち、他方の外周刃５がなすホーニング量の変化の周期は、一方の外周刃５のホーニング量の変化周期の位相を１／４周期分先端側にずらしたものとされている。

なお、４つの外周刃５のうち残り２つの外周刃５は、これら一方の外周刃５と他方の外周刃５のホーニング量の変化の周期を交互に繰り返すものとされていてもよく、また、一方の外周刃５のホーニング量の変化周期の位相を２／４周期分と３／４周期分先端側にずらしたものとされていてもよい。さらに、４つの外周刃５のホーニング量の変化周期は、１／２周期分位相がずれたものを交互に繰り返すものであってもよい。

このように構成されたエンドミルでは、軸線Ｏ方向後端側に向けてホーニング量が増大した後に減少するように、または逆に減少した後に増大するように変化させられた外周刃５において、ホーニング量が大きい部分では小さい部分に対して外周刃５による剪断角が小さくなるため、外周刃５突端のホーニング８から生成される切屑は、エンドミル回転方向Ｔ側により大きく傾いて、ホーニング量が小さい部分に比べて前のめりに生成されることになる。

従って、このようにホーニング量が大きな部分により生成される切屑に、その軸線Ｏ方向先端側または後端側あるいはその両側に隣接するホーニング量が小さな部分によって生成される切屑が引っ張られ、これにより、このホーニング量が小さな部分で切屑を分断することができる。このため、外周刃５の軸線Ｏ方向の作用切れ刃長さが長い場合や、螺旋状に捩れた外周刃５の軸方向すくい角（捩れ角）が大きくて外周刃５に沿った作用切れ刃長さが長い場合でも、外周刃５を波刃状のラフィング形状としたり外周刃５にニックを付けたりせずに切屑の噛みこみ、切屑詰まりを防止することができ、このような切屑の噛みこみ、切屑詰まりによるエンドミル本体１の回転駆動力の増大を防ぎつつ、仕上げ加工のときでも滑らかな加工面を形成することができる。

また、本実施形態では、エンドミル本体１に複数の外周刃５が形成されていて、このうち２つの外周刃５のホーニング量は、軸線Ｏ方向後端側に向けて、一方の外周刃５のホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃５のホーニング量が減少する部分を有するようにされている。従って、このように軸線Ｏ方向において一方の外周刃５のホーニング量が増大するとともに、他方の外周刃５のホーニング量が減少する部分では、外周刃５が被削材に食い付く際の抵抗が一方の外周刃５と他方の外周刃５とで異なる大きさとなる。

そして、この抵抗によってエンドミル本体１に惹起される振動も周波数の異なるものとなるため、このような周波数の異なる振動を互いに打ち消しあわせることができ、振動の周波数の一致による共振により生じるビビリ振動を防止して、円滑で高精度の切削加工を行うことができる。特に、本実施形態では、周方向に隣接する外周刃５同士で、一方の外周刃５のホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃５のホーニング量が減少する部分を有しているので、連続して被削材に食い付く外周刃５同士で振動を打ち消しあわせることができ、ビビリ振動の防止効果が高い。

さらに、本実施形態では、外周刃５のホーニング量の変化が周期的とされており、上述のように複数の外周刃５のうち少なくとも２つの外周刃５に施されるホーニング８が、一方の外周刃５のホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃５のホーニング量が減少する部分を有している場合に、このホーニング量の変化の周期を、一方と他方の外周刃５で等しくして位相を軸線方向にずらしたものとしている。

このため、ホーニング量の変化の周期が異なっていて、部分的にホーニング量が等しくかつ後端側に向けて増大、減少する部分同士が軸線Ｏ方向で重なり合うような場合に比べて、抵抗の大きさや後端側に向けての変化の傾向が一致するのを防いで、比較的容易に、しかしながら一層確実にビビリ振動を防止することが可能となる。

また、ホーニング８は、チャンファーホーニングや、チャンファーホーニングの角部が丸められた複合ホーニングでもよく、その場合にホーニング量は、軸線Ｏに直交する断面におけるホーニング８のホーニング面の幅の大きさとすればよいが、本実施形態ではホーニング８が丸ホーニングとされており、比較的容易に、かつより正確にホーニング量を変化させることができるので、特に図５に示したようにホーニング量の軸線Ｏ方向後端側に向けての変化が滑らかな凹凸曲線をなして連続している場合に好適である。

なお、本実施形態では、このように外周刃５の先端から軸線Ｏ方向後端側に向けての距離と外周刃５におけるホーニング８のホーニング量との関係が、正弦波状のような滑らかな凹凸曲線をなして連続していて、ホーニング量の変化率も外周刃５の全長に亙って変化するようにされているが、図５に符号Ｃで示すようにこの関係が、ホーニング量の変化率が所定の範囲では一定とされていて、軸線Ｏ方向後端側に向けてホーニング量が増大した後に減少するように、または減少した後に増大するように変化させられた部分が形成されるようにしてもよい。また、図５に符号Ｄで示すように、ホーニング８は外周刃５の全長に亙ってホーニング量が変化せずに一定の部分があってもよく、さらにホーニング量が０でホーニング８が施されない部分があってもよい。

１ エンドミル本体
２ シャンク部
３ 切刃部
４ 切屑排出溝
５ 外周刃
６ ギャッシュ
７ 底刃
８ ホーニング
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向

Claims (3)

1. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に上記軸線方向に延びる外周刃が形成されたエンドミルにおいて、少なくとも１つの上記外周刃の少なくとも一部にはホーニングが施されており、このホーニングのホーニング量が、上記軸線方向後端側に向けて、増大した後に減少するように、または減少した後に増大するように、変化させられた部分を有しているとともに、
   上記エンドミル本体には、周方向に間隔をあけて複数の上記外周刃が形成されており、このうち少なくとも２つの上記外周刃に施される上記ホーニングのホーニング量は、上記軸線方向後端側に向けて、一方の外周刃の上記ホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃の上記ホーニング量が減少する部分を有していることを特徴とするエンドミル。
2. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に上記軸線方向に延びる外周刃が形成されたエンドミルにおいて、少なくとも１つの上記外周刃の少なくとも一部にはホーニングが施されており、このホーニングのホーニング量が、上記軸線方向後端側に向けて、増大した後に減少するように、または減少した後に増大するように、変化させられた部分を有しているとともに、
   上記ホーニング量の変化が周期的であることを特徴とするエンドミル。
3. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に上記軸線方向に延びる外周刃が形成されたエンドミルにおいて、少なくとも１つの上記外周刃の少なくとも一部にはホーニングが施されており、このホーニングのホーニング量が、上記軸線方向後端側に向けて、増大した後に減少するように、または減少した後に増大するように、変化させられた部分を有しているとともに、
   上記エンドミル本体には、周方向に間隔をあけて複数の上記外周刃が形成されており、このうち少なくとも２つの上記外周刃に施される上記ホーニングのホーニング量は、上記軸線方向後端側に向けて、一方の外周刃の上記ホーニング量が増大する部分に、他方の外周刃の上記ホーニング量が減少する部分を有しているとともに、上記ホーニング量の変化が周期的であることを特徴とするエンドミル。

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