(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラフィングエンドミルの底刃と各波状外周切刃によって形成される各コーナ部のうち、コーナ角が９０°よりも小さくなるコーナ部にコーナ刃を設け、このコーナ刃は、コーナ角が９０°以上となるコーナ部の最も突出している外周切刃および底刃よりも突出していない様に構成したものであることを特徴とするラフィングエンドミル。
【請求項２】
ラフィングエンドミルの底刃と各波状外周切刃によって形成される全てのコーナ部に、当該コーナ部を断面視直線状に切り落とした形状を有するコーナ刃を設けると共に、当該コーナ刃と底刃の交点におけるコーナ刃のエンドミル先端側の始点が、前記波状外周切刃の稜線よりもエンドミル軸心側とし、且つ溝を介して隣接する各切刃の当該コーナ刃と底刃の交点がエンドミル軸回転軌道上同じ位置にあって、各コーナ刃と底刃のなす角度を互いに等しくすると共に、前記コーナ刃が底刃となす角度および波状外周切刃となす角度がともに９０°よりも大きくなる様に構成したものであることを特徴とするラフィングエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料などの切削加工において、主に粗削り用として用いられるエンドミル（以下、ラフィングエンドミルと呼ぶ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料の切削加工における粗削り用として、工具母材の刃先部外周に連続した波状に形成されたねじれ切刃（以下、「波状外周切刃」と呼ぶことがある）を有するラフィングエンドミルが使用されており、この様なラフィングエンドミルは、直線状の外周切れ刃を有する通常のエンドミルに比べて、切削抵抗が小さく、また切り屑が細かく分断されるために切り屑が排出されやすいといった、粗削りに優れた特徴がある。
【０００３】
図１は、ラフィングエンドミルの外観を示す概略説明図であり、図中１は工具母材刃先部に複数ねじれて形成された波状外周切刃、２は底刃、３は溝（切り屑排出溝）、４は柄部、５は波状外周切刃１と底刃２によって形成されるコーナ部、７はエンドミルの回転軸を夫々示す。しかしながら、この様なラフィングエンドミルにおいては、コーナ部５の損傷が大きいという問題があった。
【０００４】
こうしたことから、例えば特開平８−１１２７０９号、同７−２９９６３５号、同６−３３５８１７号等には、波状外周切刃の形状を工夫することによって、ラフィングエンドミルの耐久性を向上させる技術が提案されている。また、特開平９−２９５３０号には、波状外周切刃にホーニングを施して切刃の強度を高めることも提案されている。
【０００５】
しかしながら、上記の様なラフィングエンドミルでは、エンドミルの半径方向の切込み量が大きい場合などでは、コーナ部５の損傷が依然として大きくなりやすく、波状外周切刃の形状等を工夫するだけでは、大きな性能改善を期待できないのが実状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこうした状況の下になされたものであって、その目的は、コーナ部の損傷を極力低減することができ、耐久性を著しく改善することができるラフィングエンドミルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成することのできた本発明のラフィングエンドミルとは、ラフィングエンドミルの底刃と各波状外周切刃によって形成される各コーナ部のうち、コーナ角が９０°よりも小さくなるコーナ部にコーナ刃を設け、このコーナ刃は、コーナ角が９０°以上となるコーナ部の最も突出している外周切刃および底刃よりも突出していない様に構成したものである点に要旨を有するものである。
【０００８】
また、本発明の上記目的は、ラフィングエンドミルの底刃と各波状外周切刃によって形成される全てのコーナ部に、当該コーナ部を断面視直線状に切り落とした形状を有するコーナ刃を設けると共に、当該コーナ刃と底刃の交点におけるコーナ刃のエンドミル先端側の始点が、前記波状外周切刃の稜線よりもエンドミル軸心側とし、且つ溝を介して隣接する各切刃の当該コーナ刃と底刃の交点がエンドミル軸回転軌道上同じ位置にあって、各コーナ刃と底刃のなす角度を互いに等しくすると共に、前記コーナ刃が底刃となす角度および波状外周切刃となす角度がともに９０°よりも大きくなる様に構成することによっても達成され、こうした構成を採用することによってラフィングエンドミルの耐久性を更に向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らが検討したところによると、前記図１に示した様な複数の波状外周切れ刃を有するラフィングエンドミルのコーナ部５の損傷が大きくなりやすい原因は、以下の理由によるものと考えられた。
【００１０】
ラフィングエンドミルのねじれた波状外周切刃１が複数ある場合に、溝３を介して隣接する波状外周切れ刃１の位相を同じにすると、波状外周切刃１の形状がそのまま仕上げ面に転写されてしまうため、仕上げ面が著しく悪くなる。このため、上記の様なラフィングエンドミルでは、溝３を介して隣接する波状外周切刃１の位相は、各波状外周切刃１でずれているのが通常である。
【００１１】
図２は、波状外周切刃１が４枚であるラフィングエンドミルを、エンドミルの回転軸７に対して回転させて、エンドミル軸を含む平面に波状外周切刃１を投影させた図である。この図２では、溝３を介して隣接する波状外周切刃１のうねりの位相が、図２（ａ）→図２（ｂ）→図（ｃ）→図２（ｄ）になるにつれて、波状外周切刃１における波のうねりのピッチの１／４ずつずれている例を示したものである。尚、波状外周切刃１のうねりの深さは、うねりのピッチの２２％とたものである。
【００１２】
図２に示した様に、波状外周切刃１と底刃２によって形成される（波状外周切刃１の底刃側端点）コーナ部５の角度（コーナ角θ）は、各波状外周切刃１の位相によって異なり、図２では図（ａ）および（ｂ）の部分のコーナ部５では、９０°よりも小さな鋭角になっている。そして、この様にコーナ角θが９０°よりも小さなコーナ部５の切刃の強度は弱く、こうした状況は波状外周切刃１の形状を工夫しても改善することができないのである。
【００１３】
そこで本発明者らは、上記の様な波状外周切刃１を有するラフィングエンドミルにおけるコーナ部５の損傷を軽減するために、様々な角度から検討した。その結果、波状外周切刃１と底刃２によって形成されるコーナ部５に、適切なコーナ刃を設けるようにすれば、ラフィングエンドミルのコーナ部５の耐久性を著しく向上させ得ることを見出し、本発明を完成した。即ち、本発明では、ラフィングエンドミルのコーナ部５の損傷を軽減するために、波状外周切刃１と底刃２によって形成されるコーナ部５に適切なコーナ刃を設けて、コーナ角θが９０°よりも小さくなるコーナ部５をなくせば、切刃の強度を強くすることができ、ラフィングエンドミルのコーナ部５における耐久性を著しく向上させることができたのである。
【００１４】
本発明のラフィングエンドミルの構成を図面を用いて説明する。図３は、本発明のラフィングエンドミルの一構成例を底刃２側から見た概略説明図である。また図４は、上記図３に示したラフィングエンドミルを、エンドミルの回転軸に対して回転させて、エンドミル軸を含む平面に切刃を投影させた図である。尚、図４（ａ）〜（ｄ）は、図３における波状外周切刃１の位相の位置（ａ）〜（ｄ）に対応して示したものである。
【００１５】
図３、４に示した構成では、底刃２と波状外周切刃１によって形成されるコーナ部５のうち、コーナ角θが９０°よりも小さいのコーナ部５［図４（ａ），（ｂ）］に、コーナ刃６を設けることによって、コーナ部５の強度を向上させラフィングエンドミルの耐久性を向上させたものである。即ち、溝３を介して隣接して複数形成される波状外周切刃１のうち、コーナ角θが９０°よりも小さいコーナ部５のみにコーナ刃６を加えることにより、コーナ部５の切削負荷を低減させ耐久性を向上させるものである。
【００１６】
このラフィングエンドミルでは、コーナ角θが９０°以上となるコーナ部５［図４（ｃ），（ｄ）］にはコー刃６を設けないのであるが、前記コーナ刃６を、コーナ刃６を設けないコーナ部５の波状外周切刃１や底刃２よりも突出させてしまうと、コーナ刃６そのものの長さが小さくなるだけでなく、切刃が突出することにより切削負荷が集中して加わることになるため、コーナ部５を補強する効果は得られにくくなる。
【００１７】
従って、図３、４に示したラフィングエンドミルでは、コーナ刃６を、コーナ角が９０°以上となってコーナ刃を設定しないコーナ部５の最も突出した波状外周切刃１や底刃２よりも突出していない様にする必要がある。こうした構成を採用することによって、コーナ角θが９０°よりも小さく強度が弱いコーナ部５の切削負荷を小さくすることができ、ラフィングエンドミルの損傷を防止することができる。
【００１８】
尚、前記コーナ刃６を、他の波状外周切刃１や底刃２よりも著しく後退させ過ぎると、波状外周切刃１や底刃２を必要以上除去してしまうことになり、波状外周切刃１や底刃２の性能を劣化させてしまうことになる。また、コーナ刃６の切削負荷量によっては、コーナ刃６と底刃２となす角度が９０°以上となることが強度上のぞましく、またコーナ刃６の製作も容易となる。
【００１９】
図５は、本発明のラフィングエンドミルの他の構成例を底刃２側から見た概略説明図である。また図６は、上記図５に示したラフィングエンドミルを、エンドミルの回転軸に対して回転させて、エンドミル軸を含む平面に切刃を投影させた図である。尚、図６（ａ）〜（ｄ）は、図５における波状外周切刃１の位相の位置（ａ）〜（ｄ）に対応して示したものである。
【００２０】
前記図３、４に示したラフィングエンドミルでは、強度が不十分なコーナ部５のみにコーナ刃６を設け、切削負荷を低減させることによって、ラフィングエンドミルのコーナ部の耐久性を向上させるものであるが、図５、６に示した構成では、全てのコーナ部５に、出入りのないコーナ刃６を設けることによって、このコーナ刃６を積極的に切削に関与させてコーナ部の耐久性を更に向上させるものである。
【００２１】
即ち、図５、６に示したラフィングエンドミルでは、底刃２と波状外周切刃１によって形成される全てのコーナ部５にコーナ刃６を設け、このコーナ刃６と底刃２の交点におけるコーナ刃６のエンドミル先端側の始点６ａが、波状外周切れ刃１の稜線１ａよりもエンドミル軸心側にあるようにすることにより、コーナ角θが９０°よりも小さくなるコーナ部５をなくし、耐久性を向上させるものである。
【００２２】
尚、コーナ刃６と底刃２の交点であるコーナ刃６のエンドミル先端側の始点６ａが、波状外周切刃１の稜線１ａよりもエンドミル軸中心側になければ、コーナ刃６のエンドミル先端側の始点６ａが、波状外周切刃１のうねりの深さよりも浅くなってしまうので、底刃２と波状外周切刃１によって形成される全てのコーナ部５にコーナ刃６を設けることができない場合が生じる。
【００２３】
図５、６に示したラフィングエンドミルにおいて、全コーナ刃６を積極的に切削に関与させて切削性を向上させるために、製造上不可避的な誤差は除いて、各コーナ刃６の出入りをできるだけ小さくし、各コーナ刃６の切削時の負担を同じにする必要がある。このためには、溝３を介して隣接する各切れ刃の当該コーナ刃６と底刃２の交点がエンドミル軸回転軌道上同じ位置（図５における仮想円８上）にあって、当該コーナ刃６と底刃２のなす角度（図６中αで示す）もほぼ等しくならなければならない。また、コーナ刃６と底刃２となす角度αおよびコーナ刃６と波状外周切刃１となす角度βがともに９０°よりも大きくなるようにすれば、コーナ刃６の外周刃側と底刃側の双方の強度をバランスよく強化することができる。
【００２４】
尚、コーナ刃６の長さを長くすれば、ラフィングエンドミルの耐久性向上には効果的であるが、通常コーナ刃６はエンドミルの回転軸７と並行ではないので、加工物の削り残し量が増加するという欠点がある。こうしたことから、コーナ刃６の長さは、加工部によって許容される削りの残し量によって決定する必要がある。また、コーナ刃６の長さを長くし過ぎると、コーナ刃６と前記回転軸７とがなす角度や波状外周切刃１の形状によっては、エンドミル先端（底刃２）から２山め以降の波状外周切刃１の山部にコーナ刃が接触することになる。こうした形態では、波状外周切刃１が波状になったラフィングエンドミルの、切削抵抗が小さく、また切り屑が細かく分断されるために切り屑が排出されやすいといった、粗削りに優れた特徴が弱められることになるため望ましくないので、できるだけ避ける必要がある。
【００２５】
以下、実施例によって本発明のラフィングエンドミルによる作用効果をより具体的に示すが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変形することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２６】
【実施例】
前記図３、４に示したラフィングエンドミル（本発明品１）、前記図５、６に示したラフィングエンドミル（本発明品２）およびコーナ刃を設けていないラフィングエンドミル（従来品）を準備し、これらの各ラフィングエンドミルによる切削試験を行なった。
【００２７】
上記本発明品１は、４刃のコーナのうちコーナ角が９０°より小さい２刃のコーナに、他の切れ刃よりも突出しないように、コーナ刃６を施したものであり、このコーナ刃６はエンドミル軸との角度が４５°で施されているものである。本発明品２（全コーナ角にコーナ刃６を施したもの）では、コーナ刃６のエンドミル先端側の始点６ａは、外周切れ刃２の山部頂点からエンドミルの半径方向に、波状外周切刃１のうねりの深さ８の１．５倍の長さとし、コーナ刃６と底刃２となす角度は全刃１２５°、コーナ刃６とエンドミルの回転軸７とはエンドミル先端側から柄側へ広がる方向に全コーナ刃３５°になっているものを用いた。また、コーナ刃６と外周切れ刃１となす角度は９０°〜１３７°と、十分な強度を保つために９０°以上の角度になるように製作されている。このときの切削条件は下記の通りである。
【００２８】
（切削条件）
エンドミル：４枚刃ラフィングエンドミル
エンドミル直径：φ２５ｍｍ
波状外周切刃：うねりピッチ１．８ｍｍ，うねり深さ０．４ｍｍ
エンドミル材質：粉末ハイス（ＡｌＴｉＮコーティング処理品）
被削材：炭素工具鋼ＳＫ７（硬さＨＢ１９５）
回転速度：４６０ｍｉｎ-1（切削速度：３６ｍ／ｍｉｎ）
送り速度：２３０ｍｍ／ｍｉｎ（０．５ｍｍ／ｒｅｖ）
切込み量：エンドミル半径方向１０ｍｍ、エンドミル軸方向５ｍｍ
切削油：水溶性切削油
切削方式：ダウンカット
【００２９】
切削試験結果を下記表１に示すが、本発明のラフィングエンドミル（本発明品１、２）ではコーナ刃を設けていない従来のラフィングエンドミルと比べてコーナ部の損傷が低減され、耐久性が格段に向上していることが分かる。
【００３０】
【表１】
0003711218.tif 000002
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、波状外周切刃と底刃によって形成されるコーナ部に適切なコーナ刃を設けることによって、コーナ部の損傷を極力低減することができ、耐久性を著しく改善することができるラフィングエンドミルが実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】波状の外周切れ刃をもつラフィングエンドミルの外観を示す。
【図２】波状外周切刃が４枚であるラフィングエンドミルを、エンドミルの回転軸に対して回転させて、エンドミル軸を含む平面に切刃を投影させた図である。
【図３】本発明のラフィングエンドミルの一構成例を底刃２側から見た概略説明図である。
【図４】図３に示したラフィングエンドミルを、エンドミルの回転軸に対して回転させて、エンドミル軸を含む平面に切刃を投影させた図である。
【図５】本発明のラフィングエンドミルの他の構成例を底刃２側から見た概略説明図である。
【図６】図５に示したラフィングエンドミルを、エンドミルの回転軸に対して回転させて、エンドミル軸を含む平面に切刃を投影させた図である。
【符号の説明】
１  波状外周切刃
２  底刃
３  溝（切り屑排出溝）
４  柄部
５  コーナ部
６  コーナ刃
７  エンドミル回転軸
【図１】
0003711218.tif 000003
【図２】
0003711218.tif 000004
【図３】
0003711218.tif 000005
【図４】
0003711218.tif 000006
【図５】
0003711218.tif 000007
【図６】
0003711218.tif 000008