(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部にギャッシュが形成されるとともに、上記エンドミル本体内には上記軸線に沿ってクーラント穴が穿設されていて、このクーラント穴は、上記エンドミル本体先端側のクーラント穴底面の外周縁部が、上記ギャッシュの先端外周側を向くギャッシュ底面と部分的に交差することにより、このギャッシュ底面に開口させら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。
【請求項２】
上記クーラント穴の上記ギャッシュ底面における開口部は、上記軸線方向先端側から見て周方向の両端部から中央部に向かうに従い径方向の開口幅が漸次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。
【請求項３】
上記クーラント穴底面は、少なくとも上記外周縁部側では、上記軸線に垂直な平面状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。
【請求項４】
上記クーラント穴底面は、少なくともその中心部側に上記軸線方向後端側に凸となる凸部を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクーラント穴付きエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミル本体の先端部にクーラント穴が開口したクーラント穴付きエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなクーラント穴付きエンドミルとしては、特許文献１、２に、エンドミル本体内に螺旋状に形成されたクーラント穴を、エンドミル本体先端部のギャッシュの底面に開口させたものが提案されている。このうち、特許文献１には、クーラント穴は螺旋状でなくても、真直であっても良いことが記載されており、さらにエンドミル本体の軸線に沿って形成された幹穴を先端部で分岐させた枝穴をエンドミル本体先端部に開口させるようにしたものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１８４１９号公報
【特許文献２】特開２００１−０２５９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述のようにエンドミル本体内に螺旋状に形成されたクーラント穴を、ギャッシュの底面において所定の位置に正確に開口させるのは難しく、特に切刃径が小径のエンドミルでは高倍率のカメラなどが必要となることもある。また、こうして螺旋状に形成されたクーラント穴や、真直に形成したクーラント穴でも、その開口部の形状はクーラント穴の断面形状と同じく通常は円形であり、しかも開口面積もクーラント穴の断面積のままであるので、エンドミル本体の後端部から供給されたクーラントは圧力損失により噴射圧が失われてしまい、広範囲にクーラントを噴射することは困難となる。これは、軸線に沿った幹穴から枝穴を分岐させた場合に、枝穴の開口面積の合計が幹穴の断面積に対して比較的大きい場合も同様である。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、クーラント穴をギャッシュ底面の所定の位置に正確に開口させることが容易に可能で、しかもこの開口部からクーラントを高い圧力で広範囲に噴射させることが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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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にギャッシュが形成されるとともに、上記エンドミル本体内には上記軸線に沿ってクーラント穴が穿設されていて、このクーラント穴は、上記エンドミル本体先端側のクーラント穴底面の外周縁部が、上記ギャッシュの先端外周側を向くギャッシュ底面と部分的に交差することにより、このギャッシュ底面に開口させられていることを特徴とする。
【０００７】
このようなエンドミルにおいて、ギャッシュは、エンドミル本体の外周部に形成される切屑排出溝の先端部を内周側に切り欠くように形成される溝であり、そのエンドミル回転方向を向く壁面は底刃のすくい面とされるとともに、このすくい面と交差するギャッシュの先端外周側を向く底面は、先端側に向かうに従い内周側に向かうように傾斜させられることになる。従って、エンドミル本体の軸線に沿ってクーラント穴が穿設されていると、切刃の外径に関わらず、このクーラント穴の内径と、深さすなわちクーラント穴底面の軸線方向の位置とによって、ギャッシュ底面への開口位置が正確に設定される。
【０００８】
そして、こうしてギャッシュの底面に開口したクーラント穴の開口部は、上記クーラント穴底面の外周縁部が部分的にギャッシュ底面に交差して開口することにより、開口面積はクーラント穴の断面積よりも小さくなるため、高圧でクーラントを噴射させることが可能となる。さらに、このクーラント穴の開口部は、クーラント穴底面の外周縁部に沿って周方向に延びる弧状にギャッシュ底面に開口するように形成されるので、底刃のすくい面となるギャッシュの上記壁面からそのエンドミル回転方向側に向けて、より広い範囲にクーラントを供給することができる。
【０００９】
ここで、このように弧状に延びる上記クーラント穴の上記ギャッシュ底面における開口部は、特に上記軸線方向先端側から見て周方向の両端部から中央部に向かうに従い径方向の開口幅が漸次大きくされるように、すなわち軸線方向先端視において三日月状を呈するように形成されるのが望ましい。これにより、特に開口幅が広くなるクーラント穴開口部の周方向の中央部でより多くのクーラント噴射量を確保して、一層効率的なクーラントの供給を図ることができるとともに、両端部では開口幅を抑えることにより開口面積が大きくなりすぎて噴射圧が低減するのを避けることができる。
【００１０】
また、上記クーラント穴底面を、少なくとも上記外周縁部側では上記軸線に垂直な平面状とすることにより、このクーラント穴底面の軸線方向の位置を正確に把握することが可能となって、ギャッシュ底面への開口位置や開口部の形状、大きさを一層正確に設定することが可能となる。一方、上記クーラント穴底面を、少なくともその中心部側に上記軸線方向後端側に凸となる凸部を有するように形成することにより、この中心部側ではエンドミル本体の先端面との肉厚を確保して、切削負荷等によるエンドミル本体の破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、クーラント穴の開口部をギャッシュ底面の所定の位置に正確に開口させることができるとともに、この開口部からクーラントを高圧で広範囲に噴射することができ、これにより確実かつ効率的な切刃や切削部位の冷却、潤滑、切屑の排出を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態を軸線方向後端側から見た背面図である。
【図３】図１に示す実施形態を軸線方向先端側から見た拡大正面図である。
【図４】図１に示す実施形態の先端部の拡大側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の先端部の拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１ないし図４は、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態のエンドミルにおいて、エンドミル本体１は、図１に示すように後端部（図１において右側部分）が軸線Ｏを中心とした円柱状のシャンク部２とされるとともに、このシャンク部２の先端側（図１において左側）には、先端側に向かうに従い外径が漸次縮径するテーパ部３を介して、切刃部４が一体に形成されている。このようなエンドミルは、シャンク部２が図示されない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て、上記切刃部４により被削材を切削加工する。
【００１４】
この切刃部４の外周面には、上記テーパ部３の先端側にかけて、軸線Ｏ方向後方側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる複数条（本実施形態では２条）の切屑排出溝５が形成されていて、そのエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の外周側辺稜部には外周刃６が形成されている。なお、本実施形態のエンドミル本体１は、切刃部４が軸線Ｏに関して１８０°回転対称に形成されている。
【００１５】
また、これらの切屑排出溝５の先端側には、該切屑排出溝５の先端部をさらに軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い内周側に向けて切り欠くようにギャッシュ７が形成されている。さらに、このギャッシュ７のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面７Ａとエンドミル本体１の先端面との交差稜線部には、上記壁面７Ａをすくい面とするとともに上記先端面を逃げ面（先端逃げ面）とする底刃８が形成されている。
【００１６】
ここで、本実施形態では、この底刃８は、その軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏ上に中心を有して先端側に凸となる半球状をなすようにされていて、すなわち本実施形態のエンドミルはボールエンドミルとされている。また、上記外周刃６は、これらの底刃８の外周端に連なり、本実施形態では軸線Ｏ回りの回転軌跡が上記半球の半径と等しい半径の円筒面状をなすようにされている。
【００１７】
一方、エンドミル本体１には、その後端面９から軸線Ｏに沿って先端側に向け、クーラント穴１０が穿設されている。このクーラント穴１０は、本実施形態では軸線Ｏを中心とする一定内径の断面円形のもので、この内径は、軸線Ｏから切刃部４における切屑排出溝５の溝底までの芯厚径よりも小さくされており、切刃部４先端の該軸線Ｏと交差する回転中心には達することなく、その手前の軸線Ｏ方向において上記ギャッシュ７が形成された範囲にクーラント穴底面１０Ａを有するようにされている。
【００１８】
そして、このクーラント穴１０は、上記クーラント穴底面１０Ａの外周縁部、すなわちこのクーラント穴底面１０Ａとクーラント穴１０の内周面との交差稜線部が、ギャッシュ７の上記壁面７Ａからエンドミル本体１の先端外周側を向いてエンドミル回転方向Ｔに延びるギャッシュ底面７Ｂと部分的に交差するようにされている。従って、これにより該ギャッシュ底面７Ｂには、クーラント穴１０の開口部１０Ｂが、クーラント穴底面１０Ａの外周縁部がなす円周に沿って延びる弧状に開口させられることになる。
【００１９】
ここで、このクーラント穴底面１０Ａは、少なくともその外周縁部側が軸線Ｏに垂直な平面状とされており、特に本実施形態ではその全面が軸線Ｏに垂直な平面とされている。一方、ギャッシュ底面７Ｂは軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い内周側に向かうように傾斜しつつ先端外周側に僅かに凸曲し、また周方向にも凸曲する凸曲面状とされており、従って開口部１０Ｂは軸線Ｏ方向先端側からみて図３に黒塗りで示すように、クーラント穴１０の内周面に沿った円弧の両端をこの円弧の半径よりも大きな半径の円弧状または直線状の弦で結んだような三日月状を呈することになる。
【００２０】
このように構成されたエンドミルにおいて、上述のように被削材を切削加工する際には上記工作機械側からエンドミル本体１の後端面９に開口したクーラント穴１０にクーラントが供給されて、切刃部３のギャッシュ底面７Ｂに開口に開口した開口部１０Ｂから噴射させられる。ここで、上記構成のエンドミルでは、エンドミル本体１内に形成されたクーラント穴１０が、そのままの内径でギャッシュ底面７Ｂに開口するのではなく、そのクーラント穴底面１０Ａの外周縁部が部分的にギャッシュ底面７Ｂと交差して開口させられていて、開口部１０Ｂの開口面積が、すべての開口部１０Ｂを合わせてもクーラント穴１０の断面積よりも小さくなる。
【００２１】
このため、ギャッシュ底面７Ｂの開口部１０Ｂからクーラントを高い圧力で噴射することができ、このギャッシュ底面７Ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なって底刃８のすくい面となるギャッシュ７の上記壁面７Ａや底刃８自体、および該底刃８による被削材の切削部位にクーラントを効果的に供給して、その冷却や潤滑を図ることができる。また、切削加工時に底刃８によって生成される切屑も、この開口部１０Ｂから噴射させられるクーラントにより円滑に排出することが可能となる。
【００２２】
また、こうしてギャッシュ底面７Ｂに開口したクーラント穴１０の開口部１０Ｂは、クーラント穴底面１０Ａの外周縁部が部分的にギャッシュ底面７Ｂに交差して形成されるものであることから、この外周縁部すなわちクーラント穴底面１０Ａとクーラント穴１０の内周面との上記交差稜線部に沿った弧状をなして周方向に延びるように形成される。従って、この周方向においてより広い範囲に行き渡るようにクーラントを噴射させることができて、一層確実な冷却および潤滑、切屑排出を促すことが可能となる。
【００２３】
さらに、こうしてギャッシュ底面７Ｂにクーラント穴１０を開口させるのに、上記構成のエンドミルではこのように軸線Ｏに沿って穿設されたクーラント穴１０の底面１０Ａの外周縁部をギャッシュ底面７Ｂに部分的に交差させており、その開口部１０Ｂの位置や大きさは、ギャッシュ底面７Ｂに対するクーラント穴１０の内径とクーラント穴底面１０Ａの軸線Ｏ方向の位置とによって、底刃８の外径等に関わらずに正確かつ容易に設定することができる。
【００２４】
このため、本実施形態のように切刃部４がシャンク部２からテーパ部３を介して縮径させられた小径のものであっても、ギャッシュ底面７Ｂの所定の位置に確実に開口部１０Ｂを形成することができる。また、切削加工の形態に合わせて開口部１０Ｂをギャッシュ底面７Ｂの先端内周側に開口させたり逆に後端外周側に開口させたり、あるいは開口面積を大きくしたり小さくしたりすることも容易となり、より効果的なクーラントの供給を図ることができる。
【００２５】
また、本実施形態では、このように開口したクーラント穴１０の開口部１０Ｂが、軸線Ｏ方向先端側から見て周方向の両端部から中央部に向かうに従い径方向の開口幅が漸次大きくなるような三日月状とされており、これによって開口幅が広くなるこの周方向の中央部においてクーラントの噴出量をより多くすることができる。このため、この開口部１０Ｂが、開口幅が幅狭の一定幅で周方向に延びている場合と比べては、十分なクーラントの噴射量を確保して効率的な供給を図ることができる一方、開口幅が幅広の一定幅とされている場合に対しては、開口面積が大きくなりすぎてクーラントの噴射圧が低減するような事態を避けることができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、上記クーラント穴１０の底面１０Ａが、少なくともその上記外周縁部側で軸線Ｏに垂直な平面状とされており、エンドミル本体１の後端面９からこの外周縁部側の平面までのクーラント穴１０の深さを正確に把握することが容易に可能となる。そして、これに伴い、この外周縁部がギャッシュ底面７Ｂと交差することによって開口する上記開口部１０Ｂの位置や形状、大きさを、エンドミル本体１の外側から確認可能なギャッシュ底面７Ｂの位置や傾斜に対して、クーラント穴１０の内径と上記クーラント穴１０の深さとから一層正確に設定することが可能となるので、さらに確実かつ効率的なクーラントの供給を促すことが可能となる。
【００２７】
なお、上記第１の実施形態ではクーラント穴底面１０Ａ全体がこのような軸線Ｏに垂直な平面状とされているが、図５に示す本発明の第２の実施形態のように、このクーラント穴底面１０Ａの中心部には凸部１０Ｃが形成されていてもよい。なお、この図５に示す第２の実施形態においては、凸部１０Ｃとこれに伴う開口部１０Ｂの形状以外の部分は第１の実施形態と同様であるので、開口部１０Ｂも含めて共通する要素には同一の符号を配して説明を省略する。
【００２８】
ここで、この第２の実施形態における凸部１０Ｃは、軸線Ｏを中心とした円錐状をなして後端側に突出するように形成されており、これに伴いクーラント穴１０の開口部１０Ｂも、図５に黒塗りで示すようにギャッシュ７の上記壁面７Ａに対向する側面視において上記凸部１０Ｃがなす円錐の母線に沿って傾斜して延びるように形成されている。ただし、この凸部１０Ｃは、図５の上側に示されるように、クーラント穴１０の底面１０Ａにおける内周面との交差稜線部である外周縁部から僅かに離れた位置から突出するように形成されていて、この外周縁部には軸線Ｏに垂直な平面状とされた底面１０Ａが残されている。
【００２９】
このように構成された第２の実施形態のエンドミルでは、上記第１の実施形態による効果に加えて、凸部１０Ｃが形成されたクーラント穴底面１０Ａの中心部では、エンドミル本体１の先端面（先端逃げ面）との間の肉厚を大きく確保することができる。このため、特に本実施形態のようにボールエンドミルに本発明を適用した場合のように、底刃８がエンドミル本体１先端の軸線Ｏ上における回転中心部まで切削加工に使用されることが多い場合において、この回転中心部に作用する切削負荷等によってエンドミル本体１に破損が生じたりするのを防止することが可能となる。
【００３０】
また、開口部１０Ｂがこの凸部１０Ｃの斜面に沿って開口するように形成されていれば、該開口部１０Ｂを介して交差する上記斜面とギャッシュ底面７Ｂとの交差角を、第１の実施形態におけるクーラント穴底面１０Ａとギャッシュ底面７Ｂとの交差角よりも大きくすることができ、このクーラント穴１０の開口部１０Ｂにおける強度も確保してエンドミル本体１の損傷を一層確実に防止することができる。さらにまた、このような斜面を有する凸部１０Ｃを形成することにより、開口部１０Ｂからのクーラントの軸線Ｏに対する噴射角度も調整することが可能となる。
【００３１】
なお、このような斜面を有する凸部としては、円錐台状の凸部や球面状の凸部であってもよい。また、上述のようにクーラント穴底面１０Ａの中心部でエンドミル本体１の先端面（先端逃げ面）との間の肉厚を大きく確保するためだけなら、軸線Ｏを中心とした円板状あるいは円柱状の凸部であってもよい。
【００３２】
ところで、このようなクーラント穴１０をエンドミル本体１に形成するには、例えば先にエンドミル本体１にギャッシュ７や底刃８を形成した後に、後端面９から軸線Ｏに沿ってクーラント穴１０を所定の深さまでドリル等による穴明け加工や放電加工等により穿設するようにしてもよいが、特に本実施形態のようにエンドミル本体１が超硬合金等の硬質材料により形成されていると、ドリルによる穴明け加工自体が困難であったり、また放電加工を行うにしても多くの時間や労力を要したりすることになる。
【００３３】
そこで、このようにエンドミル本体１が超硬合金のような粉末焼結体によって形成される場合には、この焼結体の圧粉体を成形する際のプレス金型に円柱軸状の中子を軸線Ｏに沿うように配置しておいて、予め圧粉体にクーラント穴１０が形成されるようにしておき、焼結後にギャッシュ７や底刃８を形成して、ギャッシュ７の底面７Ｂにクーラント穴１０が開口するようにすればよい。このとき、上記中子の先端面を軸線Ｏに垂直な平面状とすれば第１の実施形態のようにクーラント穴底面１０Ａも軸線Ｏに垂直な平面状となり、また中子の先端面を凹円錐面状としておけば第２の実施形態のような凸部１０Ｃを形成することができる。
【００３４】
なお、このように予めエンドミル本体１にクーラント穴１０が形成されるようにした場合や、あるいはギャッシュ７や底刃８が形成されたエンドミル本体１にクーラント穴１０を穿設する場合でも、円柱軸状の工具本体の少なくとも先端部の表面にダイヤモンド砥粒等を含む砥粒層が形成された研削工具を用いて、これをエンドミル本体１に対して軸線Ｏ回りに相対的に回転させながら該軸線Ｏに沿って送り出してゆき、予め形成されたクーラント穴１０を仕上げ加工したり、クーラント穴１０そのものをエンドミル本体１そのものに形成するようにしてもよい。この場合にも、工具本体の先端面を軸線Ｏに垂直な平面状とすれば第１の実施形態のようにクーラント穴底面１０Ａも軸線Ｏに垂直な平面状となり、また工具本体の先端面を凹円錐面状としておけば第２の実施形態のような凸部１０Ｃを形成することができる。
【００３５】
また、上記第１、第２の実施形態では、本発明を底刃８の回転軌跡が半球状をなすボールエンドミルに適用した場合について説明したが、エンドミル本体先端部にギャッシュが形成されていれば、底刃が軸線Ｏに略垂直な方向に延びるように形成されたスクエアエンドミルや、このような底刃と外周刃とが１／４円弧状のコーナ刃によって接続されたラジアスエンドミルに本発明を適用することも可能である。さらに、上記第１、第２の実施形態では切刃部４が軸線Ｏに関して回転対称に形成されていて、底刃８および外周刃６が周方向に等分割に配置されているが、これらが不等分割に配置されていたり捩れ角が異なるように形成されていたりしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  エンドミル本体
７  ギャッシュ
７Ａ  ギャッシュ７のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面（底刃８のすくい面）
７Ｂ  ギャッシュ７の先端外周側を向く底面
８  底刃
１０  クーラント穴
１０Ａ  クーラント穴底面
１０Ｂ  クーラント穴１０のギャッシュ底面７Ｂへの開口部
１０Ｃ  凸部
Ｏ  エンドミル本体１の軸線
Ｔ  エンドミル回転方向
【図１】
0005447068.tif 000002
【図２】
0005447068.tif 000003
【図３】
0005447068.tif 000004
【図４】
0005447068.tif 000005
【図５】
0005447068.tif 000006