(57)【要約】  【課題】  加工効率が良い上に、長寿命であるエンドミルを提供すること。  【解決手段】  エンドミル１は、工具本体２の一端側に刃部３を備えており、その刃部３は、切刃として、先端側に形成されるボール刃６ａ，６ｂと、そのボール刃６ａ，６ｂに連設される外周刃５ａ，５ｂとを備えている。その切刃の直後の逃げ面における第１逃げ角α１は、０°を超え、かつ、略５°以下の範囲に構成されている。よって、ビビリ振動が抑制され、その結果、加工能率の向上を図ることができる。また、この切刃の直後の逃げ面における第１逃げ幅ｔ１は、外径Ｄに対して、略０．００５Ｄ以上、かつ、略０．２Ｄ以下の範囲に構成されている。よって、十分な刃先強度が確保され、その結果、エンドミル１の長寿命化を図ることができる。  【選択図】    図１
2006116640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心周りに回転される工具本体と、その工具本体の先端側から基端側に向かって形成される溝部と、その溝部に沿って形成される外周刃と、その外周刃に連設され前記工具本体の先端側に配設されると共に、略円弧状に湾曲して形成される先端側刃とを備えたエンドミルにおいて、
前記先端側刃の第１逃げ角は、０°を超え、かつ、略５°以下の範囲とされ、
前記先端側刃の第１逃げ幅は、外径Ｄに対して、略０．００５Ｄ以上、かつ、略０．２Ｄ以下の範囲とされていることを特徴とするエンドミル。
【請求項２】
前記先端側刃は、略半球状のボール刃であることを特徴とする請求項１記載のエンドミル。
【請求項３】
前記先端側刃は、丸コーナーを有するラジアス刃であることを特徴とする請求項１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、エンドミルに関し、特に、加工時におけるビビリ振動を抑制し安定な高速加工を可能とする上に、長寿命であるエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金型などの３次元曲面加工においては、先端に略円弧状に湾曲した刃を有するエンドミル（ボールエンドミル、ラジアスエンドミル）が一般的に使用されている。例えば、特開平１１−５８１１９（特許文献１）には、高硬度材を加工する際に用いる超硬ソリッドボールエンドミルが提案されている。特許文献１の超硬ソリッドボールエンドミルは、逃げ角が６°以下になると切削熱が上昇して切れ刃の寿命が短くなり、一方で、逃げ角が１６°を越えるとチッピングが起こりやすくなるという理由から、逃げ角が６°〜１６°に構成されている。
【特許文献１】特開平１１−５８１１９号公報（例えば、段落［０００７］など）
【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、特許文献１に記載される超硬ソリッドボールエンドミルなど既存のエンドミルを用いた場合において、加工能率を考慮して、切削速度や送り速度を高速にすると、ビビリ振動が原因で被削面が粗面化するという問題点があった。その結果として、金型を等高線加工や倣い加工する際には、切削速度や送り速度を低速にして作業しなければならず、作業効率が低下するという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、切削加工時におけるビビリ振動を抑制し安定な高速加工を可能とする上に、長寿命である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】
【０００５】
この目的を達成するために、請求項１記載のエンドミルは、軸心周りに回転される工具本体と、その工具本体の先端側から基端側に向かって形成される溝部と、その溝部に沿って形成される外周刃と、その外周刃に連設され前記工具本体の先端側に配設されると共に、略円弧状に湾曲して形成される先端側刃とを備えたものであり、前記先端側刃の第１逃げ角は、０°を超え、かつ、略５°以下の範囲とされ、前記先端側刃の第１逃げ幅は、外径Ｄに対して、略０．００５Ｄ以上、かつ、略０．２Ｄ以下の範囲とされている。
【０００６】
請求項２記載のエンドミルは、請求項１記載のエンドミルにおいて、前記先端側刃は、略半球状のボール刃である。
【０００７】
請求項３記載のエンドミルは、請求項１記載のエンドミルにおいて、前記先端側刃は、丸コーナーを有するラジアス刃である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のエンドミルによれば、外周刃に連設され工具本体の先端側に配設されると共に、略円弧状に湾曲して形成される先端側刃の第１逃げ角が略５°以下とされるので、ビビリ振動を抑制することができるという効果がある。その結果として、切削速度や送り速度を上げて切削加工を行うことができるので、加工能率の向上を図ることができる。また、第１逃げ角が０°を越えるので、逃げ面が切削加工時に被削面と接触しない。よって、被削面が粗面化されることを防止できる上に、切削熱を抑制することができるという効果がある。
【０００９】
更に、先端側刃の第１逃げ幅が、外径Ｄに対して略０．００５Ｄ以上とされるので、良好な切れ味を提供しつつ、十分な刃先強度を確保できるという効果がある。そのため、先端側刃の欠損が生じ難くなり、エンドミルの長寿命化を図ることができる。加えて、先端側刃の第１逃げ幅が、外径Ｄに対して略０．２Ｄ以下とされるので、被加工物の硬度が高い場合であっても、先端側刃の欠損が生じ難いだけでなく、切れ味も良好であるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例におけるエンドミル１における刃部３の正面拡大図であり、図２は、図１の矢印ＩＩ方向から見たエンドミル１の側面図であり、図３は、図１の矢印ＩＩＩ方向から見たエンドミル１における刃部３の先端の拡大図である。まず、これらの図１〜図３を参照して、エンドミル１の全体構成について説明する。
【００１１】
エンドミル１は、軸心Ｌを有する工具本体２と、その工具本体２の一端側に同心に連結される刃部３とを主に備えて構成され、刃部３の先端に略半球状のボール刃６ａ，６ｂが配設されたソリッドタイプのボールエンドミルである。
【００１２】
工具本体２は、タングステンカーバイド（ＷＣ）等を加圧焼結した超硬合金により構成されているものであり、その一端に形成される刃部３と他端側に形成され軸心Ｌと同軸の円柱状のシャンク部（非図示）とから構成されている。エンドミル１は、この工具本体２のシャンク部（非図示）を保持するホルダー（非図示）を介してマシニングセンター等の加工機械に取り付けられ、軸心Ｌ周りに回転駆動されつつ移動させられることにより切削加工を行う。
【００１３】
刃部３は、先端に配設されたボール刃６ａ，６ｂの他に、切り屑排出溝４ａ，４ｂ、外周刃５ａ，５ｂ、第１逃げ面７ａ，７ｂ等を主に備えており、この刃部３により、被加工物である金型などの３次元曲面加工などが行われる。
【００１４】
なお、本実施例のエンドミル１の刃部３には、高硬度材の切削時における耐熱性や耐溶着性を向上させるために、外周刃５ａ，５ｂ及びボール刃６ａ，６ｂ部分には、窒化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）がコーティングされている。
【００１５】
また、本実施例では、刃部３の外径Ｄは、Ｄ＝２ｍｍに構成されている。但し、この値を切削条件に応じて適宜変更することは当然可能である。
【００１６】
切り屑排出溝４ａ，４ｂは、切削加工中の切り屑の生成、収納及び排出を行うためのものであり、ねじれを伴う２本の切り屑排出溝４ａ，４ｂが工具本体２の軸心Ｌに対して対称に配設されている。
【００１７】
外周刃５ａ，５ｂは、刃部３に形成される切刃であり、刃部３の外周側に所定の幅を有して形成される第１逃げ面７ａ，７ｂと、切り屑排出溝４ａ，４ｂとが交差する稜線部分に２枚の外周刃５ａ，５ｂが形成されている。
【００１８】
ボール刃６ａ，６ｂは、刃部３の先端部に略半球に形成される切刃であり、その回転軌跡が略半球状を呈する。このボール刃６ａ，６ｂは、上述した外周刃５ａ，５ｂと同様に、第１逃げ面７ａ，７ｂと、切り屑排出溝４ａ，４ｂとが交差する稜線部分に形成されると共に、上述した外周刃５ａ，５ｂと連設して形成されている。
【００１９】
第１逃げ面７ａ，７ｂは、切刃である外周刃５ａ，５ｂ及びボール刃６ａ，６ｂの直後に設けられた逃げ面である。第１逃げ面７ａ，７ｂの幅（以下「第１逃げ幅」と略す。）ｔ１（図２参照）は、外径Ｄに対して、略０．００５Ｄ以上、かつ、略０．２Ｄ以下の範囲となるように形成することが好ましい。
【００２０】
第１逃げ幅ｔ１を、外径Ｄに対して略０．００５Ｄ以上とすることにより、刃部３は、良好な切れ味を提供しつつ、十分な刃先強度を確保できる。一方で、第１逃げ幅ｔ１を、外径Ｄに対して略０．２Ｄ以下とすることにより、被加工物の硬度が高い場合であっても、切削加工の際に刃部３の欠損が生じ難いだけでなく、切れ味も良好となる。
【００２１】
特に、少なくともボール刃６ａ，６ｂにおける第１逃げ幅ｔ１の値を上記範囲とすることにより、ボール刃６ａ，６ｂに十分な刃先強度を確保することができるので、金型加工のような３次元曲面加工する際において、良好な切れ味と刃先強度の確保とを両立することができる。その結果として、切削加工時において滑らかな被削面が得られる上に、エンドミル１の長寿命化を図ることができる。
【００２２】
なお、本実施例では、第１逃げ幅ｔ１は、ｔ１＝０．０５ｍｍ（＝０．０２５Ｄ）に構成されている。但し、この値を切削条件に応じて適宜変更することは当然可能である。
【００２３】
また、切削仕上面に対する第１逃げ面７ａ，７ｂの傾き（以下「第１逃げ角」と略す。）α１（図３参照）は、０°を超え、かつ、略５°以下の範囲となるように形成することが好ましい。第１逃げ角α１を略５°以下とすることにより、加工時におけるビビリ振動を抑制することができる。その結果として、切削速度や送り速度を上げて切削加工を行うことができるので、加工能率を向上させることができる。
【００２４】
一方で、第１逃げ角α１を０°を越えるようにすることにより、切削加工時に第１逃げ面７ａ，７ｂと被削面とが接触しないので、被削面が粗面化されることを防止できる上に、切削熱を抑制することができる。そして、切削熱が抑制されることにより、エンドミル１の寿命の低下を抑制することができる。
【００２５】
特に、少なくともボール刃６ａ，６ｂにおける第１逃げ角α１の値を上記範囲とすることにより、ボール刃６ａ，６ｂ部分を用いて抜き勾配を有する金型の側面加工を行う際であっても、切削速度や送り速度を上げて切削加工を行うことができるので、加工能率を向上させることができる。
【００２６】
次に、上述のように構成されたエンドミル１を用いて行った切削試験について以下に示す。切削試験は、エンドミル１を、被削面に沿って所定の条件での等高線加工にて得られた被削面の粗さを測定する試験である。
【００２７】
切削試験の詳細諸元は、被削材：ステンレス系工具鋼（４８ＨＲＣ）、使用機械：マシニングセンタ、切削方法：勾配１°３０’の立ち壁加工、切削油材：不使用（エアブロー）、回転速度：８０００ｍｉｎ−１、送り速度９６０ｍｍ／ｍｉｎ、軸方向切り込み深さａａ：０．０３ｍｍ、ピックフィードｐｆ：０．０３ｍｍである。
【００２８】
切削試験には、上記実施例で説明したエンドミル１を使用した。なお、ボール刃６ａ，６ｂの第１逃げ角α１は、３種類の値（α１＝１°，３°，５°）を用いて切削試験を行った。以下において、ボール刃６ａ，６ｂの第１逃げ角α１がα１＝１°に構成されたエンドミル１を「本発明品Ａ」、ボール刃６ａ，６ｂの第１逃げ角α１がα１＝３°に構成されたエンドミル１を「本発明品Ｂ」、ボール刃６ａ，６ｂの第１逃げ角α１がα１＝５°に構成されたエンドミル１を「本発明品Ｃ」と称する。また、本発明品Ａ〜Ｃの外径Ｄは、Ｄ＝２ｍｍであり、第１逃げ幅ｔ１は、ｔ１＝０．０５ｍｍ（＝０．０２５Ｄ）である。
【００２９】
また、比較のため、ボール刃の第１逃げ角が６°に構成されたエンドミル（以下、「従来品Ａ」と称する。）と、ボール刃の第１逃げ角が１６°に構成されたエンドミル（以下、「従来品Ｂ」と称する。）と、ボール刃の第１逃げ角が０°に構成されたエンドミル（以下、「従来品Ｃ」と称する。）とについても同様の切削試験を行った。なお、本発明品Ａ〜Ｃと従来品Ａ〜Ｃとの差違は第１逃げ角の大きさのみであり、その他の材質や寸法等の構成は同様である。
【００３０】
図４は、切削試験が行われた後の被削面の外観を模式的に示した図であり、図４（ａ）は本発明品Ａの結果であり、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、それぞれ、従来品Ａ及び従来品Ｂの結果である。なお、図４（ａ）〜（ｃ）はいずれも、図面左右方向に直線的に行う切削を図面上側から開始し、順次下方へ移動させた場合について図示している。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、本発明品Ａを用いた場合には、被削面は、全体に渡って傷による模様が視認されることなく滑らかな状態であった。
【００３２】
これに対し、図４（ｂ）に示すように、従来品Ａを用いた場合には、切削初期の被削面（図４（ｂ）の上方）には、ビビリ振動によって付けられた薄い模様（点線のハッチング部分）が確認された。
【００３３】
また、図４（ｃ）に示すように、従来品Ｂを用いた場合には、切削初期の被削面（図４（ｃ）の上方）には、強いビビリ振動によって付けられた目立った模様（実線のハッチング部分）が確認された。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｃ）に示した各被削面について、切削開始後から切削送り方向に対して垂直な方向（図４（ａ）〜（ｃ）における下方側）に１．５ｍｍまでの範囲に対して得られた粗さ曲線に基づいて、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４により定められている計測方法により粗さパラメータ（Ｒａ，Ｒｙ，Ｒｚ）を算出した。
【００３５】
なお、Ｒａは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値である「算術平均粗さ」である。また、Ｒｙは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から最も高い山頂までの高さと、最も低い谷底までの深さとの和である「最大高さ」である。また、Ｒｚは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和である「十点平均粗さ」である。
【００３６】
本発明品Ａを用いた場合の被削面（図４（ａ））に対して得られた粗さパラメータは、Ｒａ＝０．２２３μｍ、Ｒｙ＝１．４１８μｍ、Ｒｚ＝０．９４７μｍであった。これに対し、従来品Ａを用いた場合の被削面（図４（ｂ））に対して得られた粗さパラメータは、Ｒａ＝０．４９４μｍ、Ｒｙ＝２．４５１μｍ、Ｒｚ＝１．８２８μｍであり、従来品Ｂを用いた場合の被削面（図４（ｃ））に対して得られた粗さパラメータは、Ｒａ＝０．５２８μｍ、Ｒｙ＝２．７８２μｍ、Ｒｚ＝２．０２９μｍであった。
【００３７】
これらの結果は、本発明品Ａを用いた場合に得られた被削面の粗さパラメータＲａ，Ｒｙ，Ｒｚの値は、それぞれ、従来品Ａ及び従来品Ｂを用いた場合の値に対し、略０．４〜０．５倍程度、略０．５〜０．６倍程度、略０．４〜０．５倍程度に低減されていることを示している。即ち、本発明品Ａを用いた場合には、従来品Ａ及び従来品Ｂを用いた場合に確認されたビビリ振動による被削面の粗面化が顕著に抑制されていることを示している。
【００３８】
図５は、上記切削試験の結果を示した図である。図５中、「結果」欄の「○」は、「被削面の状態が良好であった」ことを意味し、図４（ａ）に示した被削面と同様の状態に相当する。一方で、「結果」欄の「×」は、「被削面がビビリ面となった」ことを意味し、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示した被削面と同様の状態に相当する。また、「結果」欄の「△」は、「被削面が擦り面となった」ことを意味している。なお、これらの評価は、上記と同様に算出された粗さパラメータの値に基づいて行われている。
【００３９】
図５に示すように、本発明品Ａ〜Ｃを用いた場合には、いずれも被削面の状態が良好であるという結果が得られた。これに対し、第１逃げ角α１の値が６°以上である従来品Ａ又は従来品Ｂを用いた場合には、ビビリ振動に起因する被削面の粗面化が確認され、また、第１逃げ角α１の値が０°である従来品Ｃを用いた場合には、第１逃げ面７ａ，７ｂと被削面とが接触したことに起因する被削面の粗面化が確認された。
【００４０】
即ち、第１逃げ角α１の値を、５°以下とすることにより、ビビリ振動を抑制することができ、その結果として、従来品Ａや従来品Ｂを用いた場合に確認されたような被削面の粗面化を防止することができるのである。また、第１逃げ角α１の値を０°を超えるようにすることにより、被削面と第１逃げ面７ａ，７ｂとが接触せず、その結果として、従来品Ｃを用いた場合に確認されたような被削面の粗面化を防止することができるのである。
【００４１】
以上説明したように、本実施例のエンドミル１（本発明品Ａ〜Ｃ）は、ボール刃６ａ，６ｂの第１逃げ角α１の値が、０°を超え、かつ、略５°以下の範囲とされることによって、加工時におけるビビリ振動を抑制することができる。その結果として、切削速度や送り速度を上げても被削面を滑らかに仕上げることができるので、加工能率を向上させることができる。
【００４２】
また、その場合に、第１逃げ幅ｔ１を、外径Ｄに対して、略０．００５Ｄ以上、かつ、略０．２Ｄ以下の範囲とすることにより、良好な切れ味と共に、十分な刃先強度を得ることができるので、３次元曲面加工の際に刃部３の欠損が生じ難くなり、エンドミル１の長寿命化を図ることができる。
【００４３】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００４４】
例えば、上記実施例では、エンドミル１として、刃部３の先端に略半球状のボール刃６ａ，６ｂが配設されたボールエンドミルであるとしたが、刃部３が、外周刃と、その外周刃に連設され工具本体の先端側に形成されると共に、丸コーナーを有するラジアス刃（先端側刃）とから構成されるラジアスエンドミルであってもよい。
【００４５】
また、上記実施例におけるエンドミル１は、ソリッドタイプのものとしたが、上記実施例と同様の第１逃げ角α１と第１逃げ幅ｔ１とを有する刃部を備えたスローアウェイチップを取り付けたスローアウェイ式のエンドミルであってもよい。
【００４６】
また、上記実施例では、刃部３に設けられた逃げ面を、１つの逃げ面（第１逃げ面７ａ，７ｂ）から構成されるものとしたが、逃げ面が、ボール刃６ａ，６ｂ又は外周刃５ａ，５ｂの直後に設けられた第１逃げ面７ａ，７ｂと、その第１逃げ面７ａ，７ｂの直後に所定の幅で連設される第２逃げ面とから構成されたものであってもよい。
【００４７】
また、上記実施例では、エンドミル１は、２枚の外周刃５ａ，５ｂとその外周刃５ａ，５ｂに連接されるボール刃６ａ，６ｂとから構成するものとしたが、３枚以上の複数の外周刃とその外周刃に連接されるボール刃とから構成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例におけるエンドミルにおける刃部の正面拡大図である。
【図２】図１の矢印ＩＩ方向から見たエンドミルの側面図である。
【図３】図１の矢印ＩＩＩ方向から見たエンドミルにおける刃部の先端の拡大図である。
【図４】切削試験が行われた後の被削面の外観を模式的に示した図である。
【図５】切削試験の結果を示した図である。
【符号の説明】
【００４９】
１                エンドミル
２                工具本体
４ａ，４ｂ        切り屑排出溝（溝部）
５ａ，５ｂ        外周刃
６ａ，６ｂ        ボール刃（先端側刃）
α１               第１逃げ角
ｔ１               第１逃げ幅
【図１】
2006116640.tif 000003
【図２】
2006116640.tif 000004
【図３】
2006116640.tif 000005
【図４】
2006116640.tif 000006
【図５】
2006116640.tif 000007