(57)【要約】【課題】ワーク側壁の切削時にビビリ振動を抑制して面粗さを良好にできる。【解決手段】ラジアスエンドミルは、工具本体の底刃に設けた円弧刃３の外周側境界部３ａにバックテーパが施された外周刃１０を接続する。外周刃１０は、円弧刃３との境界部３ａから共通の接線Ｌ１に沿って円弧状に形成されて滑らかに接続する。外周刃１０の半径Ｒａは、工具本体の半径Ｒｄの２〜１０倍の寸法に設定する。円弧刃３は外周刃１０と反対側の境界部３ｂにすきま角αが０．５°〜５°の第一底刃１２を接続し、第一底刃１２により大きな７°〜１５°のすきま角βを有する第二底刃１３を接続する。円弧刃３及び外周刃１０の境界部３ａでの切削がスムーズに行われ、ビビリ振動を抑えて面粗さを良好にできる。第一底刃１２のすきま角αによって、ワーク底面における切削負荷を低減してビビリ振動を抑制し、加工面の仕上がりが良い。【選択図】  図３
2006212744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体の底刃に設けた円弧刃の外周側境界部にバックテーパが施された外周刃が接続されているエンドミルにおいて、
前記外周刃は、円弧刃との境界部から該円弧刃の接線に沿って円弧状に形成されて滑らかに接続され且つその半径は円弧刃の半径より大きいことを特徴とするエンドミル。
【請求項２】
前記外周刃の半径は、工具本体の半径の２〜１０倍の寸法に設定されている請求項１に記載のエンドミル。
【請求項３】
前記エンドミルはラジアスエンドミルであって、前記円弧刃は底刃の外周側に位置し且つ工具本体の中心軸線回りに回転対称に複数設けられていて、前記円弧刃の外周刃と反対側の境界部にすきま角０．５°〜５°を有する第一底刃が接続され、該第一底刃には第一底刃よりすきま角の大きい第二底刃が接続されている請求項１または２に記載のエンドミル。
【請求項４】
前記第一底刃の径方向長さは、工具本体の半径の１〜２０％である請求項３に記載のエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底刃に円弧刃を有するラジアスエンドミルやボールエンドミル等のエンドミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来ラジアスエンドミルの一例として、中心軸線回りに回転する工具本体の先端に底刃として複数の円弧状の切刃を回転対称に設けたものがある。円弧状の切刃の外周側側面における境界部には直線状の外周刃が接続されている。このようなラジアスエンドミルを中心軸線回りに回転させながら横送りしてワークを切削加工する場合、切り込みを深くして外周刃でも切削すると負荷が大きくなるため、通常バックテーパを施して外周刃をワーク側壁（肩壁）の加工面から逃がしている。
また外周刃にバックテーパを施したエンドミルとして例えば特許文献１に記載されたボールエンドミルがある。このボールエンドミルでは、工具本体の先端部に略１／４円弧状の切刃を複数回転対称に配設して、各円弧状の切刃の外周側端部に直線状の外周刃を接続して切屑排出溝と共に螺旋状に形成している。しかもこれら外周刃にバックテーパを設けることでワークの側壁から逃がし、過大な負荷によるビビリ振動を防いでいる。
【特許文献１】特開２００４−２２３６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したラジアスエンドミルやボールエンドミルにおいて、直線状の外周刃にバックテーパを施すと、円弧状の切刃部と外周刃との境界部に角部が形成される。そのため、このようなラジアスエンドミルやボールエンドミルを横送りしてワークの側壁を切削する場合、円弧状の切刃と外周刃との境界部の角部でも切削すると角部によって加工面の仕上がりが悪くなる欠点があり、更にはビビリ振動も発生するという欠点がある。
これを防ぐためにバックテーパの傾斜角を更に大きく設定してワーク側壁の加工面から大きく逃がすようにしているが、この場合でも上述した欠点は解消できなかった。
本発明は、このような実情に鑑みて、ワーク側壁の切削時にビビリ振動を抑制して面粗さを良好にできるエンドミルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によるエンドミルは、工具本体の底刃に設けた円弧刃の外周側境界部にバックテーパが施された外周刃が接続されているエンドミルであって、外周刃は、円弧刃との境界部から該円弧刃の接線に沿って円弧状に形成されて滑らかに接続され且つその半径Ｒａは円弧刃の半径Ｒより大きいことを特徴とする。
本発明によるエンドミルは、底刃の円弧刃と外周刃とが境界部で共通の接線Ｌ１を以てスムーズに接続されており、しかも外周刃は円弧刃より大きな半径Ｒａを以てなだらかにバックテーパが形成されているため、円弧刃と外周刃とによってワークの側壁を切削加工すると、円弧刃と外周刃の境界部がワークに食いつくこともなく切削負荷とビビリ振動を抑制して仕上げ面粗さを向上させることができる。
【０００５】
また、外周刃の半径Ｒａは、工具本体の半径Ｒｄの２〜１０倍の寸法に設定されていることが好ましい。なお、工具本体の半径Ｒｄとはエンドミルの底刃の最大外径の１／２（半径）をいう。
外周刃の半径Ｒａが上述の範囲であれば、円弧刃及び外周刃の境界部での切削がスムーズに行われ、ビビリ振動を抑えて面粗さを良好にできる。他方、外周刃の半径Ｒａが２Ｒｄ未満では従来の直線状の外周刃と同様に円弧刃との接続部で円弧の曲率半径が急激に小さくなるように変化するため、ワークの側壁に食いついて仕上がりが悪くなり、また外周刃の半径Ｒａが１０Ｒｄを越えると外周刃は直線に近くなり切削負荷が増大してビビリ振動を生じる欠点が生じる。
【０００６】
また、エンドミルはラジアスエンドミルであって、円弧刃は底刃の外周側に位置し且つ工具本体の中心軸線回りに回転対称に複数設けられていて、円弧刃の外周刃と反対側の境界部にすきま角αが０．５°〜５°の第一底刃が接続され、この第一底刃には第一底刃よりすきま角の大きい第二底刃が接続されていることが好ましい。
ラジアスエンドミルにおいて、第一底刃のすきま角αが上述の範囲であると、ワーク底面におけるビビリ振動を抑制し、加工面の仕上がりが良く、切屑の噛み込みを防止できる。
しかも第一底刃と第二底刃との二段で底刃を逃がすことで切削時における回転軸線近辺の周速の小さい領域での切削負荷を減らすことができる。
【０００７】
また、第一底刃の径方向長さａは、工具本体の半径Ｒｄの１〜２０％であることが好ましい。
第一底刃の径方向長さａが工具半径Ｒｄの１％未満であると短すぎてワーク底面の仕上がりが悪く面粗さも悪化し第一底刃の欠損を生じ易くなり、２０％を越えると長すぎて切削負荷が過大になる。
また、第二底刃１３のすきま角βは７°〜１５°に設定されている。すきま角βが７°より小さいと負荷が減らず、１５°より大きいと中心部分の切除量が多すぎて工具剛性が小さくなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるエンドミルによれば、円弧刃と外周刃との境界部付近におけるワークの切削仕上げ面を良好にできると共にビビリ振動を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
図１乃至図４は第一の実施の形態によるラジアスエンドミルを示すものであり、図１は工具本体の要部側面図、図２は工具本体の底面図、図３は工具本体の円弧刃の拡大図、図４はラジアスエンドミルによる切削状態を示す図である。
本実施の形態によるラジアスエンドミル１は、図１及び図２に示すように、中心軸線Ｏ回りに回転可能な略円柱状の工具本体２の先端部（底部）の底刃６に、略１／４円弧状の一対の円弧刃３、３が回転対称に配設されている。各円弧刃３の回転方向前方側にはすくい面４が設けられ、すくい面４を含む回転方向前方側は中心軸線Ｏ方向に水平断面視略Ｖ字状に切除されて切屑排出溝５を形成している（図２参照）。各切屑排出溝５は、円弧刃３の外周側の境界部３ａで螺旋状（または直線状）に形成された切屑排出用のフルート（外周溝）と接続されており、その回転方向を向く面をなすすくい面４は平面状または凸曲面状等のいずれでもよい。
円弧刃３の回転方向後方側には正の逃げ角を有する第一逃げ面７と、第一逃げ面７より逃げ角の大きい第二逃げ面８とが連続して設けられている。
【００１０】
図３において、各円弧刃３は上述したように略１／４円弧状に形成されていて、その外周側境界部３ａにおける接線Ｌ１方向に沿って円弧状の外周刃１０が滑らかに接続されている。しかも、外周刃１０は円弧刃３との境界部３ａから基部側に向けて漸次中心軸線Ｏに近づくようにバックテーパが施されている。そのため、接線Ｌ１は境界部３ａにおいて円弧刃３と外周刃１０との共通の接線となる。円弧刃３は切屑排出溝５に従って形成され、外周刃１０はフルートに沿って螺旋状に捻れている。或いはフルートは切屑排出溝５から連続して基部側に延びる直線状の溝でもよい。
円弧刃３の半径をＲとすると、外周刃の半径ＲａはＲより大きい。しかも、ラジアスエンドミル１において、図４に示すように底刃６の最大外径Ｄの１／２、即ち中心軸線Ｏから円弧刃３までの半径Ｒｄを工具半径とすると、外周刃１０の半径Ｒａは２Ｒｄ〜１０Ｒｄに設定されている。ここで、Ｒａが２Ｒｄ〜１０Ｒｄの範囲であれば、円弧刃３及び外周刃１０での切削がスムーズに行われ、ビビリ振動を抑えて面粗さを良好にできる。他方、Ｒａが２Ｒｄ未満では従来の直線状の外周刃と同様に円弧刃３との接続部で曲率半径が急激に小さくなるように形成され、加工面に食いついて仕上がりが悪くなり、Ｒａが１０Ｒｄを越えると外周刃１０は直線に近くなり切削負荷が増大してビビリ振動を生じる欠点がある。
なお、外周刃の半径Ｒａは好ましくは３Ｒｄ〜９Ｒｄ、更に好ましくは４Ｒｄ〜８Ｒｄに設定されている。上述の範囲内であれば一層仕上げ面粗さが安定し向上する。
【００１１】
また、各円弧刃３の他方（中心軸線Ｏ側）の境界部３ｂでは、直線状の第一底刃１２と第二底刃１３とが順次工具本体２の基部側に傾斜して設けられて中心軸線Ｏ上に設けたチゼル部１４で互いに交差する（図２、３参照）。第一底刃１２は、図３に示すように中心軸線Ｏに直交する円弧刃３の境界部３ｂでの接線Ｌ２に対してすきま角αを以て傾斜し、その接線Ｌ２方向（工具本体２の径方向）の長さａに設定されている。
ここで、すきま角αは０．５°〜５°に設定されている。すきま角αがこの範囲内であれば、ビビリ振動を抑制できて切屑の噛み込みを防止できるから加工面の仕上がりが良い。他方、αが０．５°未満では切削時の逃げがなくなって負荷が大きくなる欠点があり、５°を越えると円弧刃３との境界部３ｂが欠損し易くなり、面が仕上がらない。また、好ましくは１°〜３°の範囲に設定する。この範囲内であれば仕上げ面の粗さが安定して一層よくなる。
また第一底刃１２の長さａは工具半径Ｒｄの１〜２０％に設定する。１％未満であると短すぎてワーク底面の仕上がりが悪く第一底刃１２の欠損を生じ易く面粗さも悪化し、２０％を越えると長すぎて切削負荷が過大になる。
次に第二底刃１３のすきま角βは接線Ｌ２に対して７°〜１５°に設定されている。すきま角βが７°より小さいと負荷が減らず、１５°より大きいと中心部分の切除量が多すぎて工具剛性が小さくなる。
このように第一底刃１２と第二底刃１３との二段で逃がすことで切削時における回転軸線Ｏ近辺の周速の小さい領域での切削負荷を減らすことができる。
【００１２】
本実施の形態によるラジアスエンドミル１は上述の構成を備えており、次にその作用を図４を中心に説明する。
ラジアスエンドミル１を中心軸線Ｏ回りに回転させながら横送りしてワークＷを切削加工する。その際、底刃の円弧刃３と外周刃１０とが境界部３ａで共通の接線Ｌ１を以てスムーズに接続されており、しかも外周刃１０は円弧刃３より大きな半径Ｒａ（＝２Ｒｄ〜１０Ｒｄ）を以てなだらかにバックテーパが形成されている。そのため、円弧刃３と外周刃１０とによってワークＷの側壁を切削加工すると、食いつくこともなく切削負荷を抑制して面粗さを向上させてワークＷの側壁の仕上がりを向上できる。
他方、ワークＷの底面では、ラジアスエンドミル１の円弧刃３と、その境界点３ｂから中心軸線Ｏ側にそれぞれすきま角α、βを有する第一底刃１２及び第二底刃１３とが順次接続されてワーク底面から逃げている。そのため、円弧刃３によってワーク底面に切り込んで仕上がり良く切削できると共に、第一底刃１２及び第二底刃１３が順次逃げているためにワークＷが高硬度の難削材であっても切削負荷を緩和できて、切刃の欠損とビビリ振動を抑え、面の仕上がりが向上する。
【００１３】
上述のように本実施形態によるラジアスエンドミル１によれば、外周刃１０が円弧刃３と滑らかに接続されているために境界部３ａでワークＷの側壁に食いつくこともなくビビリ振動を抑制して良好な面粗度の仕上げ面に加工できる。またワークＷの底面では、円弧刃３で切削すると共に中心軸線Ｏ側に第一底刃１２及び第二底刃１３が順次異なるすきま角α、βで逃げているために、ワークＷが難削材であっても切削負荷を緩和して第一及び第二底刃１２，１３の欠損とビビリ振動を抑制し、底面の仕上がりを向上できる。
【００１４】
なお、上述の実施の形態では、ラジアスエンドミル１について説明したが、これに代えてボールエンドミルに本発明を適用したものを第二実施形態として説明する。なお、上述の第一の実施形態と同一または同様の部分、部材には同一の符号を用いてその説明を省略する。
図５に示すボールエンドミル２０の先端部において、底刃６として半径Ｒを有する略１／４円弧状の円弧刃３が中心軸線Ｏ回りに回転対称に複数配設されている。各円弧刃３の外周側境界部３ａには半径Ｒａの円弧状をなす外周刃１０が滑らかに接続されている。境界部３ａにおいて円弧刃３と外周刃１０はその接線Ｌ１を共通にしている。また、工具本体２１の工具半径ＲｄはＲと同じである。そのため、外周刃１０の半径Ｒａは２Ｒ〜１０Ｒに設定されている。
そのため、このボールエンドミル２０を用いて横送り切削すると、円弧刃３と外周刃１０によって、ワークＷの側部に食い込むこともなくビビリ振動を抑えて面粗度を良好に切削でき、仕上がりがよいという第一実施形態と同様の効果を奏する。
【実施例】
【００１５】
次に本発明の各実施形態についての切削試験例１、２について図６及び図７により説明する。
（試験例１）
使用工具として第一実施形態によるラジアスエンドミル１を用いた。ラジアスエンドミル１の工具外径Ｄ（２Ｒｄ）＝２ｍｍ、円弧刃３の半径Ｒ＝０．５ｍｍ、外周刃１０の半径Ｒａ＝６ｍｍとした。ワークＷは「ＳＵＳ４２０Ｊ２  ５２ＨＲＣ」を用いた。工具本体２の回転数は２００００ｍｉｎ−１、送り速度は５００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込みは深さ方向に０．０５ｍｍ×横送りピッチ（ピックフィード）０．５ｍｍとし、クーラントとしてエアブローを用いた乾式切削を行った。
切削試験に際して、各ラジアスエンドミル１の第一底刃１２の長さａを工具半径Ｒｄの０．５％、１％、１０％、２０％、３０％に設定した。第二底刃１３のすきま角βを７°とした。第一底刃１２のすきま角αが０°、０．５°、１°、３°、５°、７°と順次設定した。そして、このラジアスエンドミル１でワークＷの底面を切削加工して、その仕上げ面粗さ（μｍＲｙ）を測定した。その結果は図６に示す通りである。
【００１６】
図６に示す試験結果において、良好な仕上げ面粗さを３μｍＲｙ以下とすると、第一底刃１２の長さａが工具半径の１％〜２０％の範囲、そしてすきま角αが０．５°〜５°の範囲で良好な仕上げ面粗さが得られた。なお、すきま角αが５°を越えても仕上げ面粗さが３μｍＲｙ以下の結果は得られるが、この場合には第一底刃１２のすきま角が大きくなるために円弧刃３と第一底刃１２との境界に角度がつき、第一底刃１２で切屑を噛み込み易くなるため好ましくない。
更にすきま角αが１°〜３°の範囲では仕上げ面粗さが２μｍＲｙ以下となる上に仕上げ面粗さの変化がなだらかであり、均一でむらの小さい仕上げ面粗さが得られ、一層良好な結果が得られた。
また、第二底刃１３のすきま角βを７°以外に５°、１５°、２０°に変化させて上述の切削試験を行ったところ、次のような結果が得られた。
すきま角βが５°の場合、７°と同様な傾向ではあったが、７°と比較して全体的に仕上げ面粗度が粗かった。
すきま角βが１５°の場合、７°と同様な結果が得られた。
すきま角βが２０°の場合、第一または第二底刃１２、１３にチッピングが生じ易かった。すきま角βを大きくしたために工具本体２が剛性不足になったと思われる。
【００１７】
（試験例２）
使用工具として第二実施形態によるボールエンドミル２０を用いた。ボールエンドミル２０の工具外径Ｄ（２Ｒｄ）＝２ｍｍ、円弧刃３の半径Ｒ＝１ｍｍとした。ワークＷは「ＳＵＳ４２０Ｊ２  ５２ＨＲＣ」を用いた。工具本体２の回転数は２００００ｍｉｎ−１、送り速度は５００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込みは深さ方向に０．０５ｍｍ×横送りピッチ（ピックフィード）０．５ｍｍとし、クーラントとしてエアブローを用いた乾式切削を行った。
そして、切削試験に際して、各ボールエンドミル２０の外周刃１０の半径Ｒａを工具半径Ｒｄに対して０．５Ｒｄ、１Ｒｄ、１．５Ｒｄ、２Ｒｄ、２，５Ｒｄ、３Ｒｄ、そして１倍間隔で４Ｒｄ〜１４Ｒｄとしたものを設定した。各外周刃１０についてワークＷの側壁を横送りしつつ切削加工して、その仕上げ面粗さ（μｍＲｙ）を測定した。その結果は図７に示す通りである。
【００１８】
図７に示す試験結果において、良好な仕上げ面粗さを３μｍＲｙ以下とすると、外周刃１０の半径Ｒａ＝０．８Ｒｄ以上であれば所要の仕上げ面粗さが得られるが、Ｒａ＝２Ｒｄ未満では粗さの変化が大きく粗さが安定しない欠点がある。また、Ｒａ＝１０Ｒｄを越えると外周刃１０が直線に近くなり、ビビリ振動を生じた。よって、Ｒａが２Ｒｄ〜１０Ｒｄの範囲であれば仕上げ面粗さが３μｍＲｙ以下で良好且つ安定した結果を得られた。
また、Ｒａが３Ｒｄ〜９Ｒｄであれば、更に良好で安定した仕上げ面粗さが得られ、４Ｒｄ〜８Ｒｄであれば一層良好で安定した仕上げ面粗さが得られた。
なお、試験例２はボールエンドミル２０を使用工具として切削試験を行ったが、工具の外周面側の構成は上述した円弧刃３を備えたラジアスエンドミル１でも同一であり、試験例２の構成をラジアスエンドミル１に採用しても側壁の送り切削加工については同様の試験結果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態によるラジアスエンドミルの先端部の側面図である。
【図２】図１に示すラジアスエンドミルの底面図である。
【図３】図１に示すラジアスエンドミルの円弧刃と外周刃の接続部分を示す部分拡大図である。
【図４】ラジアスエンドミルによるワークの送り切削状態を示す図である。
【図５】第二実施形態によるボールエンドミルの底刃部分を示す概略説明図である。
【図６】試験例１による試験結果を仕上げ面粗さで示すグラフである。
【図７】試験例２による試験結果を仕上げ面粗さで示すグラフである。
【符号の説明】
【００２０】
１  ラジアスエンドミル（エンドミル）
２  工具本体
３  円弧刃
３ａ、３ｂ  境界部
５  切屑排出溝
６  底刃
１０  外周刃
１２  第一底刃
１３  第二底刃
２０  ボールエンドミル（エンドミル）
Ｗ  ワーク
【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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