(57)【要約】【課題】  エンドミルを用いた切削加工において、「立ち壁」と「平坦部」とが混在する曲面形状加工において、回転速度および送り速度を加工状況に応じて制御することは困難である。また、切削ポイント（周速）が変わらないように、切削面と工具との相対角度を保つ加工では、工具とワークとの干渉回避が優先され、切削ポイントを一定に保って加工することは非常に困難である。【解決手段】  有効刃を先端部１０と該先端部１０に続き設けられた側端部１１とに構成するボールエンドミル１において、先端部１０に設けた刃数を側端部１１に設けた刃数よりも多くし、有効刃を主刃２と該主刃２より径の小さい副刃３とで構成し、先端部１０に設けた主刃２の数を側端部１１に設けた主刃２の数よりも多くする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とに構成するボールエンドミルであって、刃の一部を側端部において小さく構成し、先端部の刃数を側端部の刃数よりも多くすることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項２】
有効刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とに構成するボールエンドミルであって、有効刃を主刃と該主刃より径の小さい副刃とで構成し、
先端部に設けた主刃の数が側端部に設けた主刃の数よりも多いことを特徴とするボールエンドミル。
【請求項３】
有効刃の先端より軸心方向に一定距離までを先端部とし、該有効刃の先端部以降の部分を側端部とすることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のボールエンドミル。
【請求項４】
有効刃において、刃の周速度が一定値以下の部分を先端部とし、刃の周速度が該一定値より速い部分を側端部とすることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のボールエンドミル。
【請求項５】
有効刃の側面視において、軸心と刃接線とが成す角度が一定値以上の部分を先端部とし、軸心と刃接線とが成す角度が該一定値より小さい部分を側端部とすることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のボールエンドミル。
【請求項６】
有効刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とにより構成するボールエンドミルであって、有効刃を主刃と副刃とにより構成し、先端部における主刃の径と副刃の径との差よりも側端部における主刃の径と副刃の径との差を大きく構成したことを特徴とするボールエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削加工に用いられるエンドミルの構成に関するものである。より詳しくは、エンドミルを用いた切削においてビビリの発生を抑え、効率的に切削加工を行うためのエンドミル形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボ−ルエンドミルは金型作成などの３次元曲面加工において短時間での作成が望まれる場合によく用いられるものであり、特に、ボールエンドミルを用いた高速切削の要求が強いものである。ボ−ルエンドミルは、ボ−ル刃の円弧半径を、ノ−ズを基点として、刃付け研削することにより精度のよい円弧半径を付与することができる利点がある。
そして、高能率な加工を実現するためには、刃数を増やして多刃化し、切りくずを小さくすることが行われている。また、様々な刃先の試みが行われており、多刃化に伴うチップポケットの減少を解決するための排出性に関する刃先の工夫や、ねじれ量の工夫もされている。
【０００３】
多刃ボールエンドミルの構造において、ねじれを有する複数の外周刃とボール刃とからなり、ノーズに達する親刃とノーズに達しない子刃とで構成したものが知られている（例えば、特許文献１）。
さらに、軟質材料用切削工具において、工具本体のボディー部の外周に螺旋状の外周刃を形成して、先端部に多数の切刃を設けた先端形状をしたものも知られている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０−８０８１６号公報
【特許文献２】実開平６−５０７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の多刃工具では、突き出し量の長い状態での加工で、ビビリ振動が発生し易くなる。工具側端部付近で加工を行う「立ち壁」加工ではビビリが発生しやすく、このビビリ振動を抑制するために工具回転数を下げる工具の回転数制御を行う必要がある。特にコーナー形状部の加工においては、工具回転数を下げるため、これにあわせて工具の一刃当たりの送り量を制御する必要がある。このため、工具の送り速度も上げられない状態となり、切削加工にかかる時間が増大することとなる。
一方で、工具先端部に近い部分で加工が行われる「平坦部」加工においては、工具の周速が側端部に比べて極端に小さくなってしまい（先端部の回転中心では周速が０となる）、引きずり加工に近くなってしまう。このため、できるだけ回転数を上げて積極的に切り屑を創り出し、切削負荷を減らす加工が望まれるものである。
しかし、「立ち壁」と「平坦部」とが混在する曲面形状加工においては、回転速度および送り速度を加工状況に応じて制御する必要があり、工具の回転数や送り量において複雑な制御が要求されることとなり、切削加工作業を行うことが困難である。また、切削ポイント（周速）が変わらないように、切削面と工具との相対角度を保つ「同時５軸加工」を行うには、工具とワークとの干渉回避が優先され、切削ポイントを一定に保って加工することは非常に困難である。
【０００５】
特許文献１に示される技術においては、先端部の刃数と側部の刃数とが同じであり、先端部にかかる負荷と側部にかかる負荷とのバランスをとるのが困難であり、加工状況に応じて回転数や送り速度の複雑な調節が必要となるものである。
そして、特許文献２に示される技術においては、切削対象が軟質材料であり、側部には１つのらせん状周刃が設けられるものであり、金属材料について使用する場合には適さないものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決すべく、本発明においては、回転切削工具の周速の大きくなる工具側端部では刃数が少なく、逆に周速の小さくなる工具先端部では刃数が多いボールエンドミルを構成するものである。これにより、突き出しの長い工具による深堀加工において、ビビリ振動を抑えた加工を可能とするものである。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載のごとく、複数の刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とに構成するボールエンドミルであって、刃の一部を側端部において小さく構成し、先端部の刃数を側端部の刃数よりも多くする。
【０００８】
請求項２に記載のごとく、有効刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とに構成するボールエンドミルであって、有効刃を主刃と該主刃より径の小さい副刃とで構成し、先端部に設けた主刃の数が側端部に設けた主刃の数よりも多くする。
【０００９】
請求項３に記載のごとく、有効刃の先端より軸心方向に一定距離までを先端部とし、該有効刃の先端部以降の部分を側端部とする。
【００１０】
請求項４に記載のごとく、有効刃において、刃の周速度が一定値以下の部分を先端部とし、刃の周速度が該一定値より速い部分を側端部とする。
【００１１】
請求項５に記載のごとく、有効刃の側面視において、軸心と刃接線とが成す角度が一定値以上の部分を先端部とし、軸心と刃接線とが成す角度が該一定値より小さい部分を側端部とする。
【００１２】
請求項６に記載のごとく、有効刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とにより構成するボールエンドミルであって、有効刃を主刃と副刃とにより構成し、先端部における主刃の径と副刃の径との差よりも側端部における主刃の径と副刃の径との差を大きく構成する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載のごとく、複数の刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とに構成するボールエンドミルであって、刃の一部を側端部において小さく構成し、先端部の刃数を側端部の刃数よりも多くするので、
ボールエンドミルにおいて、切削面に同時に当たる刃数を少なくでき、ボールエンドミルのビビリを抑制できる。これにより、ボールエンドミルを用いた加工精度を向上できる。また、「立ち壁」加工時においても送り速度や回転数を極端に下げる必要かなく、加工にかかる時間を低減できる。そして、先端部による「平坦部」加工において、回転数を上げてもエンドミルのビビリが発生しにくくなり、ボールエンドミルの回転数の設定を容易に行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載のごとく、有効刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とに構成するボールエンドミルであって、有効刃を主刃と該主刃より径の小さい副刃とで構成し、先端部に設けた主刃の数が側端部に設けた主刃の数よりも多くするので、
ボールエンドミルにおいて、切削面に同時に当たる刃数を少なくでき、ボールエンドミルのビビリを抑制できる。これにより、ボールエンドミルを用いた加工精度を向上できる。また、「立ち壁」加工時においても送り速度や回転数を極端に下げる必要かなく、加工にかかる時間を低減できる。そして、先端部による「平坦部」加工において、回転数を上げてもエンドミルのビビリが発生しにくくなり、ボールエンドミルの回転数の設定を容易に行うことができる。
【００１５】
請求項３に記載のごとく、有効刃の先端より軸心方向に一定距離までを先端部とし、該有効刃の先端部以降の部分を側端部とするので、
ボールエンドミルにおいて、切削面に同時に当たる刃数を少なくでき、ボールエンドミルのビビリを抑制できる。これにより、ボールエンドミルを用いた加工精度を向上できる。また、「立ち壁」加工時においても送り速度や回転数を極端に下げる必要かなく、加工にかかる時間を低減できる。そして、先端部による「平坦部」加工において、回転数を上げてもエンドミルのビビリが発生しにくくなり、ボールエンドミルの回転数の設定を容易に行うことができる。
【００１６】
請求項４に記載のごとく、有効刃において、刃の周速度が一定値以下の部分を先端部とし、刃の周速度が該一定値より速い部分を側端部とするので、
ボールエンドミルにおいて、切削面に同時に当たる刃数を少なくでき、ボールエンドミルのビビリを抑制できる。これにより、ボールエンドミルを用いた加工精度を向上できる。また、「立ち壁」加工時においても送り速度や回転数を極端に下げる必要かなく、加工にかかる時間を低減できる。そして、先端部による「平坦部」加工において、回転数を上げてもエンドミルのビビリが発生しにくくなり、ボールエンドミルの回転数の設定を容易に行うことができる。
【００１７】
請求項５に記載のごとく、有効刃の側面視において、軸心と刃接線とが成す角度が一定値以上の部分を先端部とし、軸心と刃接線とが成す角度が該一定値より小さい部分を側端部とするので、
ボールエンドミルにおいて、切削面に同時に当たる刃数を少なくでき、ボールエンドミルのビビリを抑制できる。これにより、ボールエンドミルを用いた加工精度を向上できる。また、「立ち壁」加工時においても送り速度や回転数を極端に下げる必要かなく、加工にかかる時間を低減できる。そして、先端部による「平坦部」加工において、回転数を上げてもエンドミルのビビリが発生しにくくなり、ボールエンドミルの回転数の設定を容易に行うことができる。
【００１８】
請求項６に記載のごとく、有効刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とにより構成するボールエンドミルであって、有効刃を主刃と副刃とにより構成し、先端部における主刃の径と副刃の径との差よりも側端部における主刃の径と副刃の径との差を大きく構成するので、
ボールエンドミルにおいて、切削面に同時に当たる刃数を少なくでき、ボールエンドミルのビビリを抑制できる。これにより、ボールエンドミルを用いた加工精度を向上できる。また、「立ち壁」加工時においても送り速度や回転数を極端に下げる必要かなく、加工にかかる時間を低減できる。そして、先端部による「平坦部」加工において、回転数を上げてもエンドミルのビビリが発生しにくくなり、ボールエンドミルの回転数の設定を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、ボールエンドミルにおいて、有効刃を先端部と該先端部に続き設けられた側端部とにより構成し、ボールエンドミルの切削効率を向上させるものであり、先端部において切削抵抗を軽減しながら、側端部においてボールエンドミルのビビリを抑制するものである。
【実施例１】
【００２０】
次に、本発明の実施例について図を用いて説明する。
図１はボールエンドミルの正面図であり、図２は同じく側面図である。
ボールエンドミル１は先端を半球状に構成した柱状体の先端より切削刃を設けたものであり、後端側にはシャンクが構成されている。ボールエンドミル１に構成された刃において、切削に用いられる部分が有効刃である。
ボールエンドミル１の有効刃は先端部１０および側端部１１に設けられた切削刃により構成されており、先端部１０にはボール刃４が、側端部１１には主刃３および副刃３が設けられている。
ボール刃４は半球状の先端部に構成されるものであり、ボールエンドミル１の先端より一定方向にねじれながら外周面に延出されている。本実施例においては、ボール刃４を、軸心を中心として、等角度に４つのボール刃４・４・・を配設するものである。そして、ボール刃４・４・・は側端部１１に構成される刃に接続するものであり、主刃２もしくは副刃３に連続的に接続するものである。
【００２１】
主刃２および副刃３はボールエンドミル１の側部において、らせん状に構成されている。側端部１１において、主刃２と副刃３とは交互に配設されており、正面視において軸心を中心として主刃２の対向位置に主刃２が、副刃３の対向位置には副刃３が設けられている。そして、副刃３の径は主刃２の径より小さく構成されており、主刃２は副刃３より軸心から離れた位置に構成されるものである。主刃２が副刃３より外側に位置することとなり、ボールエンドミル１は回転しながら移動するので、主刃２および副刃３により切削が行われることとなる。側端部１１による切削において、主刃２が主に切削を行うものであり、副刃３は切刃として無効となるくらいに径を小さくするものである。これにより、ボールエンドミルのビビリ抑制を行うことができる。
すなわち、ボールエンドミル１の側部に複数の切削刃を構成するとともに、側部に構成される複数ある切削刃の内から一部切削刃の径を、他の切削刃の径より小さく構成することにより、側端部１１においてビビリの発生を抑制させるものである。側端部１１において、ボールエンドミルの径に達する切削刃の数を先端部の刃数より少なく構成することにより、側端部１１のビビリ発生を抑制させるものである。
【００２２】
このように、ボールエンドミル１を構成することにより、先端部における刃数を側端部における刃数より多くするものである。被加工部材を切削する刃の数を側端部より先端部の方が多くなるように構成することにより、先端部１０における切削性を維持しながら、側端部１１におけるビビリの発生を抑制できる。これにより、ボールエンドミル１のビビリを抑え、「立ち壁」と「平坦部」とが混在する曲面形状加工を容易に行うことができる。
被加工材に複数の刃が同時に当たるとビビリ易くなる側部では刃数を少なくし、周速度が小さくなる端部においては刃数を多くすることにより切削性能を維持するものである。これにより、「立ち壁」加工時におけるビビリを抑制するとともに、「平坦部」加工における効率的な処理を行うことができるものである。
【００２３】
このようなボールエンドミルは、従来のボールエンドミルを用いて容易に製作可能である。図３はボールエンドミルの製作構成を示す図であり、図３（ａ）はボールエンドミルの製作構成を示す正面図であり、図３（ｂ）は同じく側面図である。
実施例に示すボールエンドミルは、従来のボールエンドミルにおいて側端部に構成されている複数刃の内から一部の刃を小さくすることにより製作可能となるものである。図３に示すごとく、ボールエンドミルにおいて、先端部１０の刃を残し、側端部において４つ構成された刃の内から、対向する２つの刃を切削加工などにより他の刃より小さく加工するものである。すなわち、図３において黒矢印がさす部位を削り、径を小さくすることにより、副刃３を構成することができ、残った刃が主刃２となるものである。
これにより、従来のボールエンドミルより、先端部の刃数より側端部の刃数が少ないボールエンドミルを容易に構成することができるものである。従来のボールエンドミルから容易に製作可能な構成であるため、製造にかかるコストを低減できるとともに、必要に応じて従来のボールエンドミルから製作することもできる。
【実施例２】
【００２４】
次に、先端部と側端部との区分について図を用いて説明する。
図４は延出方向に沿って先端部を側端部とを区分する例を示す図である。
【００２５】
はじめに、軸心方向に沿って先端部と側端部とを区分する構成について説明する。この構成においては、図４に示すごとく、先端よりの区間ａを先端部とし、先端部以降の基端部側（図４における右方側）へ続く区間ｂを側端部として、刃数の調整を行うものである。なお、区間ｂは有効刃において区間ａを除いた部分ともいえる。
区間ａに設ける刃の数より、区間ｂに設ける刃の数を少なく構成するものである。区間ｂにおいて刃の数を少なくする構成としては、区間ｂにおいて切削刃として作用する刃の数を、区間ａの切削刃として作用する刃の数より少なくし、残りの刃を切削刃として作用する刃より小さく構成するものである。
区間ａと区間ｂとの接続部においては、区間ａに設けた刃の一部を段付状態として径を急激に小さく構成したり、刃の径を徐々に小さく構成したりすることができるものである。
なお、先端部と側端部の区分は、加工する材料や速度、仕上げ品質などを考慮して適宜設定するものであり、この実施例においては区間ａを決定するものである。
このようにボールエンドミルを構成することにより、ボールエンドミルの側端部において、切削面に同時に当たる刃数を少なくでき、ボールエンドミルのビビリを抑制できる。これにより、ボールエンドミルを用いた加工精度を向上できる。また、「立ち壁」加工時においても送り速度や回転数を極端に下げる必要がなく、加工にかかる時間を低減できる。そして、先端部による「平坦部」加工において、回転数を上げてもエンドミルのビビリが発生しにくくなり、ボールエンドミルの回転数の設定を容易に行うことができる。
【実施例３】
【００２６】
次に、刃の周速度により先端部を側端部とを区分し、刃の数を調整するものである。
図５は周速により先端部を側端部とを区分する例を示す図であり、図５（ａ）５は周速により先端部を側端部とを区分する例を示す図であり、図５（ｂ）は区分において段をつける構成を示す図であり、図５（ｃ）は区分より副刃を徐々に小さくする構成を示す図である。
切削工具の刃の周側に応じて、切削刃の数を調節するものである。一定の周速以下の部分を先端部とし、それより大きい周速の部分を側端部とし、先端部の刃数を側端部の刃数より多くするものである。
図５に示すごとく、エンドミルは略半球形部に円柱形部が接続した構成となっており、半球形部において先端より後端側に行くほど径が大きくなり、円柱形部において径が一定になる。このため、半球形部において後端側に行くほど回転時における周速が大きくなり円柱形部において周速が一定となる。
周速により先端部と側端部とを区分する際には、先端部と側端部との境界は図５の２点鎖線に示すように、半球形部に中途部において区分されるものとなる。
すなわち、エンドミルに構成された有効刃において、区分となる周速Ｖｃより小さい周速Ｖａとなる部分を先端部、周速Ｖｃより大きくなる周速Ｖｂとなる部分を側端部とするものである。
【００２７】
区分以降において、刃数を少なくする構成としては、図５（ｂ）に示すごとく、先端部においてのみ構成される刃を設けるものであり、この刃は区分において段を設けて側端部には続かないようにするものである。これにより、区分以降において副刃がなくなり、主刃のみとなり立ち壁においてのビビリを抑制することができる。
さらに、図５（ｃ）に示すごとく、区分以降において、側端部に構成されるいくつかの刃を徐々に小さくすることも可能である。大きさが維持される刃を主刃２、小さくなる刃を副刃３とすると、副刃３は区分以降において主刃２より徐々に小さく構成されるものである。これにより、切削に有効な刃を区分近傍において徐々に変化させることができる。そして、ボールエンドミルを用いた加工精度を向上でき、「立ち壁」加工時においても送り速度や回転数を極端に下げる必要かなく、加工にかかる時間を低減できる。そして、先端部による「平坦部」加工において、回転数を上げてもエンドミルのビビリが発生しにくくなり、ボールエンドミルの回転数の設定を容易に行うことができる。
【実施例４】
【００２８】
次に、回転軸心と接線の成す角度により、先端部を側端部とを区分し、刃の数を調整するものである。
図６は接線と軸心との成す角度により先端部を側端部とを区分する例を示す図である。
図６に示すごとく、回転軸心と接線の成す角度が一定角αより大きい部分を先端部とし、回転軸心と接線の成す角度がαより小さい角度βとなる部分を側端部とするものである。そして、先端部の刃数を側端部の刃数より多く構成するものである。
回転軸心と接線の成す角度により先端部と側端部とを区分して、刃数を調節するので、ボールエンドミルを用いた加工精度を向上できる。また、「立ち壁」加工時においても送り速度や回転数を極端に下げる必要かなく、加工にかかる時間を低減できる。そして、先端部による「平坦部」加工において、回転数を上げてもエンドミルのビビリが発生しにくくなり、ボールエンドミルの回転数の設定を容易に行うことができる。
【００２９】
なお、本実施例においても、前述のごとく、区分以降において、刃数を少なくする構成として、先端部においてのみ構成される刃を設け、この刃を区分において段を設けて側端部には続かないようにする方法や、区分以降において、側端部に構成されるいくつかの刃を徐々に小さくする方法をとることも可能である。
【実施例５】
【００３０】
次に、先端より主刃２の径と副刃３の径との差を徐々に大きくすることにより、先端部における切削に有効な刃数よりも側端部における切削に有効な刃数を少なくできるものである（有効に作用する刃の部分を小さくできる）。
図７は先端より副刃を徐々に小さくする構成を示す模式図である。
主刃２および副刃３はエンドミルの先端Ｐより構成されている。そして、主刃２と副刃３とは先端Ｐより後端側に向かうにつれて、主刃２の径と副刃３の径との差を大きくなるように構成した。
図７に示すごとく、副刃３は後端位置になるにつれて、主刃２より小さく構成されるものである。これにより、先端Ｐより後端側に向かうにつれて、切削に有効な刃数が少なくなり、先端部において切削に有効刃数が多く、側端部において切削に有効な刃数が少なくなるように構成できるものである。
このように、エンドミルを構成することにより、エンドミルの先端部において切削抵抗を軽減でき、側端部においてビビリの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ボールエンドミルの正面図。
【図２】同じく側面図。
【図３】ボールエンドミルの製作構成を示す図。
【図４】延出方向に沿って先端部を側端部とを区分する例を示す図。
【図５】周速により先端部を側端部とを区分する例を示す図。
【図６】接線と軸心との成す角度により先端部を側端部とを区分する例を示す図。
【図７】先端より副刃を徐々に小さくする構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００３２】
１    ボールエンドミル
２    主刃
３    副刃
４    ボール刃
１０    先端部
１１    側端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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