(57)【要約】  【課題】  チッピングの防止と切削能率の向上とを確保しつつ、リブ溝の底部を比較的フラットに形成することができるリブ溝加工用エンドミルを提供すること。  【解決手段】  本願発明のリブ溝加工用エンドミル１では、底刃６が円弧状に形成されると共に、その円弧半径Ｒ１が外径Ｄの略１．５倍を越え、かつ、略６倍以下の範囲内で構成されている。よって、加工面が湾曲することなく切削能率の向上を図ることができる。また、コーナー部７が円弧状に形成されると共に、その円弧半径Ｒ２が外径Ｄの略０．０５倍以上、かつ、略０．０３倍以下の範囲内で構成されている。よって、デザイン上の問題を解消すると共に、チッピングを防止してリブ溝加工用エンドミル１の高寿命化を図ることができる。  【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体の外周面部に凹設される油溝と、その油溝に沿って形成されると共にその回転軌跡が先細のテーパ状に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底部に形成される底刃とを備え、リブ溝を加工するために使用されるリブ溝加工用エンドミルにおいて、
前記底刃は円弧状に形成されると共に、その円弧半径が前記外周刃の最小径の略１．５倍を越えかつ略６倍以下の範囲内で構成され、
前記底刃と前記外周刃とが交わるコーナー部は円弧状に形成されると共に、その円弧半径が、前記外周刃の最小径の略０．０５倍以上かつ略０．３倍以下の範囲内で構成されていることを特徴とするリブ溝加工用エンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リブ溝加工用エンドミルに関し、特に、チッピングの防止と切削能率の向上とを確保しつつ、リブ溝の底部を比較的フラットに形成することができるリブ溝加工用エンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンドミルの底部に形成される底刃は、軸心に対して略垂直に形成されるフラット形状に構成されている。しかし、このようなエンドミルは、被加工物と底刃との接触面が略平面となるので、切削能率が悪いという難点がある。
【０００３】
このような切削能率の悪さを解消するために、特開平１１−１５６６２０号公報（特許文献１）には、切れ刃（底刃）をシャンクから先端へ向けて凸状に形成すると共に、その円弧状の切れ刃（底刃）の円弧半径をエンドミル直径の０．６倍から１．５倍までで構成する技術が開示されている。この技術によれば、切れ刃（底刃）が円弧状に形成されているので、被加工物と切れ刃（底刃）との接触面積をフラット形状のエンドミルを用いた場合の接触面積と比較して大きくすることができる。これにより、切削能率の向上を図ることができる。
【特許文献１】特開平１１−１５６６２０号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リブ溝の加工に使用されるリブ溝加工用エンドミルにおいては、フラット形状の底刃はチッピングにより欠損が生じ易いという問題点があった。一方、上述したように、底刃の円弧半径をエンドミル直径の０．６倍から１．５倍の範囲に構成すれば、チッピングの抑制には効果的であるが、この場合には、底刃に対応する加工面が湾曲してしまい、リブ溝の底部をフラットに形成するというデザイン上の要求を満足することができないという問題点があった。
【０００５】
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、チッピングの防止と切削能率の向上とを確保しつつ、リブ溝の底部を比較的フラットに形成することができるリブ溝加工用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】
この目的を達成するために、請求項１記載のリブ溝加工用エンドミルは、軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体の外周面部に凹設される油溝と、その油溝に沿って形成されると共にその回転軌跡が先細のテーパ状に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底部に形成される底刃とを備え、リブ溝を加工するために使用されるものであり、前記底刃は円弧状に形成されると共に、その円弧半径が前記外周刃の最小径の略１．５倍を越えかつ略６倍以下の範囲内で構成され、前記底刃と前記外周刃とが交わるコーナー部は円弧状に形成されると共に、その円弧半径が、前記外周刃の最小径の略０．０５倍以上かつ略０．３倍以下の範囲内で構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載のリブ溝加工用エンドミルによれば、底刃は円弧状に形成されると共に、その円弧半径が外周刃の最小径の略１．５倍を越えかつ略６倍以下の範囲内で構成されている。底刃は、その円弧半径が小さくなるに従い、略半円形状となる。これにより、加工面が湾曲してしまい、デザイン上の問題が発生する。しかし、本発明では、底刃の円弧半径が外周刃の最小径の略１．５倍を越えて構成されるので、加工面を比較的フラットに形成し、デザイン上の問題を解消することができるという効果がある。
【０００８】
一方、底刃は、その円弧半径が大きくなるに従い、略直線形状となる。これにより、底刃と被加工物との接触面積が小さくなり、切削能率が悪化する。しかし、本発明では、底刃の円弧半径が外周刃の最小径の略６倍以下に構成されるので、底刃と被加工物との接触面積を確保し、充分な切削能率を得ることができるという効果がある。
【０００９】
また、底刃と外周刃とが交わるコーナー部は円弧状に形成されると共に、その円弧半径が外周刃の最小径の略０．０５倍以上かつ略０．３倍以下の範囲内で構成されている。コーナー部は、その円弧半径が大きくなるに従い、略Ｒ状となる。これにより、加工溝の縁部が略Ｒ状となり、デザイン上の問題が発生する。しかし、本発明では、コーナー部の円弧半径が外周刃の最小径の略０．０５倍以上に構成されるので、加工溝の縁部を略Ｌ字状とし、デザイン上の問題を解消することができるという効果がある。
【００１０】
一方、コーナー部は、その円弧半径が小さくなるに従い、尖鋭となる。これにより、チッピングが生じ易くなり、リブ溝加工用エンドミルの寿命が短くなる。しかし、本発明では、コーナー部の円弧半径が外周刃の最小径の略０．３倍以下に構成されるので、チッピングを防止して、リブ溝加工用エンドミルの高寿命化を図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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、リブ溝加工用エンドミル（以下、エンドミルと略す）１の正面図であり、図２は、エンドミル１の先端側（図１右側）の拡大図であり、図３は、図１の矢印ＩＩＩ方向から見たエンドミル１の側面図である。まず、これら図１から図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。
【００１２】
エンドミル１は、略円柱状に形成されるシャンク部２と、そのシャンク部２の先端側（図１右側）に配設される工具本体３と、その工具本体３の外周面部に凹設される油溝４と、その油溝４に沿設される外周刃５と、その外周刃５に連設され工具本体３の底部（図１右側）に形成される底刃６とを主に備えて構成され、被加工物である金型などを往復切削することによりリブ溝を加工するエンドミルである。
【００１３】
このエンドミル１は、シャンク部２を保持するホルダー（図示せず）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Ｏ回りに回転駆動されつつ移動させられることにより、リブ溝の切削加工を行う。
【００１４】
工具本体３は、タングステンカーバイト（ＷＣ）等を加圧焼結した超硬合金を材質として構成されており、図１に示すように、外周面部には、油溝４、外周刃５及び底刃６等がそれぞれ形成されている。なお、工具本体３の材質は超硬合金に限られず、高速度工具鋼から構成されていても良い。
【００１５】
油溝４は、リブ溝の加工過程において潤滑効果を高めるための溝であり、図１に示すように、工具本体３の軸心Ｏ回りに螺旋状に凹設されている。切削油は、この油溝４を介して切削面に供給される。なお、本実施例では、ねじれ角が略２５°とされている。ただし、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】
外周刃５は、油溝４に沿って形成されると共に、その回転軌跡が工具本体３の先端方向（図１右方向）へ向けて縮径するテーパ状に形成されている。
【００１７】
底刃６は、図２に示すように、外周刃５に連設されつつ、工具本体３の底部にシャンク部２から工具本体３の底部へ向けて（図２上方向）凸の円弧状に形成されている。また、底刃６は、図３に示すように、軸心Ｏに対して対称的に一対形成される。
【００１８】
外周刃５と底刃６とが交わるコーナー部７は、図２に示すように、円弧状に形成されている。
【００１９】
次に、図４を参照して、外周刃５（図２参照）のテーパ角α、底刃６（図２参照）の円弧半径Ｒ１、及びコーナー部７（図２参照）の円弧半径Ｒ２について説明する。図４は、リブ溝を加工するリブ溝加工用エンドミル１の回転軌跡を模式的に示す断面図である。なお、理解を容易とするために、テーパ角αと円弧半径Ｒ２とが実際よりも大きく図示されている。
【００２０】
ここで、回転軌跡１５は外周刃５の回転軌跡であり、回転軌跡１６は底刃６の回転軌跡であり、回転軌跡１７はコーナー部７の回転軌跡である。また、外径Ｄは、図４に示すように、回転軌跡１５の延長線と回転軌跡１６の軸心Ｏにおける接線との交点を結ぶ距離である。
【００２１】
なお、本実施例では、外径ＤはＤ＝１．０ｍｍとされている。なお、外径Ｄは６．０ｍｍ以下で構成されることが望ましい。外径Ｄが６．０ｍｍ以下のエンドミル１に本発明を適用することで、本発明の効果をより顕著に奏することができるからである。具体的には、外径Ｄが６．０ｍｍ以上の比較的大径のエンドミルであれば、チッピングを防止すべく、円弧半径Ｒ２を大きくしても、デザイン上の影響が少ないからである。また、請求項１に記載した「外周刃の最小径」とは、外径Ｄをいう。
【００２２】
図４に示すように、テーパ角αは、回転軌跡１５と軸心Ｏに平行な直線とがなす角度であり、本実施例では３０′とされている。ただし、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】
図４に示すように、円弧半径Ｒ１とは、上側（図４上側）へ向けて凸の円弧状に構成される回転軌跡１６の円弧半径であり、その円弧半径Ｒ１は、工具本体３（図２参照）の底部側（図４上側）の外径Ｄの略１．５倍を超えかつ略６倍以下の範囲内で構成される。なお、本実施例では、円弧半径Ｒ１は、Ｒ１＝５Ｄとされている。
【００２４】
ここで、円弧半径Ｒ１を外径Ｄの略１．５倍を超える値とするのは、以下の理由による。即ち、底刃６は、その円弧半径Ｒ１が小さくなるに従い、略半円形状となる。これにより、加工面が湾曲してしまい、デザイン上の問題が発生する。よって、円弧半径Ｒ１を外径Ｄの略１．５倍を超える値に設定することにより、加工面を比較的フラットに形成し、デザイン上の問題を解消することができる。
【００２５】
一方、円弧半径Ｒ１を外径Ｄの略６倍以下の値とするのは、以下の理由による。即ち、底刃６は、その円弧半径Ｒ１が大きくなるに従い、略直線形状となる。これにより、底刃６と被加工物との接触面積が小さくなり、切削能率が悪化する。よって、円弧半径Ｒ１を外径Ｄの略６倍以下の値に設定することにより、底刃６と被加工物との接触面積を確保し、充分な切削能率を得ることができる。
【００２６】
図４に示すように、コーナー部７の円弧半径Ｒ２とは、回転軌跡１７の円弧半径であり、その円弧半径Ｒ２は、外径Ｄの略０．０５倍以上かつ略０．３倍以下の範囲内で構成される。
【００２７】
なお、円弧半径Ｒ２を外径Ｄの略０．０５倍以上の値とするのは、以下の理由による。即ち、コーナー部７は、その円弧半径Ｒ２が大きくなるに従い、略Ｒ状となる。これにより、加工される溝の縁部が略Ｒ状となり、デザイン上の問題が発生する。よって、円弧半径Ｒ２を外径Ｄの略０．０５倍以上の値に設定することにより、加工されたリブ溝の縁部を比較的直角に形成し、デザイン上の問題を解消することができる。
【００２８】
一方、円弧半径Ｒ２を外径Ｄの略０．３倍以下とするのは、以下の理由による。即ち、コーナー部７は、その円弧半径Ｒ２が小さくなるに従い、尖鋭となる。これにより、チッピングが生じやすくなり、エンドミル１の寿命が短くなる。よって、円弧半径Ｒ２を外径Ｄの略０．３倍以下の値に設定することにより、チッピングを防止し、エンドミル１の高寿命化を図ることができる。
【００２９】
次に、図５を参照して、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説明する。
【００３０】
切削試験は、エンドミル１を所定の条件で往復直線移動させて、被加工物にリブ溝を加工することにより、エンドミル１の耐久性を測定する試験である。耐久性は、エンドミル１にチッピング等の破損が生じるまでに加工した加工溝数に基づいて判断する。
【００３１】
切削試験の詳細諸元は、被削材：Ｓ５０Ｃ、切削方法：往復切削、切削油：不水溶性切削油、切削速度：４７ｍ／ｍｉｎ、送り速度：６７５ｍｍ／ｍｉｎ、軸方向切込み：０．０２ｍｍである。また、切削試験には、外径Ｄ：１．０ｍｍ、刃長：１２ｍｍのエンドミル１を使用した。
【００３２】
なお、加工されるリブ溝の寸法は、エンドミル１の送り方向の溝長さが１００ｍｍ、切り込み方向の溝深さが１０ｍｍ（２５０往復に相当）である。また、また、送り方向と垂直な方向の溝幅は外周刃５の回転軌跡に対応する。この寸法のリブ溝を１単位として、後述する加工溝数（図５参照）を算出する。
【００３３】
図５は、切削試験の結果を示した図であり、円弧半径Ｒ１及び円弧半径Ｒ２（図４参照）と試験工具の耐久性との関係について示している。なお、図５中において、「Ｎｏ．」欄は、測定Ｎｏ．であり、１４種類の切削条件について測定したことを示している。
【００３４】
また、「Ｒ１」欄及び「Ｒ２」欄は、円弧半径Ｒ１及び円弧半径Ｒ２の値をそれぞれ示している。なお、該欄の「−」とは、円弧半径が０であることを意味している。
【００３５】
また、「加工溝数」欄は、所定の切削条件下において試験工具が折損せずに加工することができたリブ溝の加工数を示しており、理解を容易とするために、棒グラフ及び数値を用いて表した。
【００３６】
図５に示すように、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１１及びＮｏ．１３では、比較的少ない加工溝数でエンドミル１にチッピングが生じた。これは、円弧半径Ｒ２の値が略０．０５Ｄよりも小さく構成されているため、コーナー部７（図３参照）の強度を確保できなかったためと思われる。
【００３７】
Ｎｏ．２、及び、Ｎｏ．５からＮｏ．８では、円弧半径Ｒ２の値が０であるにも係わらず、加工溝数の値が比較的大きくなっている。これは、円弧半径Ｒ１の値が６Ｄ以下で構成されている、即ち、底刃６（図３参照）が比較的凸の円弧状に形成されているため、その底刃６と外周刃５とが交わる角度をより大きくすることができ、コーナー部７の強度を確保することができたためと思われる。
【００３８】
Ｎｏ．１０及びＮｏ．１２では、円弧半径Ｒ１の値が６Ｄを越え、底刃６が直線状に近づく（即ち、その底刃６と外周刃５とが交わる角度が小さくなる）にも関わらず、加工溝数の値が比較的大きくなっている。これは、円弧半径Ｒ２の値を大幅に拡大して、コーナー部７の強度を確保したためである。但し、この場合には、加工溝の縁部のＲが大きくなり過ぎて、デザイン上の要求を満足することができない。
【００３９】
一方、Ｎｏ．１、Ｎｏ．３及びＮｏ．４では、加工溝数の値が大きく、良好な結果が得られた。これは、円弧半径Ｒ２の値を略０．０５Ｄ以上で構成し、かつ、円弧半径Ｒ１の値を略６Ｄ以下の値で構成したことで、コーナー部７の強度を向上させ、チッピングを防止すると共に、底刃６の形状を比較的凸の円弧状として、切削能率の向上を図ることができたためと思われる。
【００４０】
また、これらＮｏ．１、Ｎｏ．３及びＮｏ．４では、円弧半径Ｒ２の値を略０．３Ｄ以下で構成し、かつ、円弧半径Ｒ１の値を略１．５Ｄを越えるように構成しているので、リブ溝の底部をフラットに形成するというデザイン上の要求も同時に満足する。
【００４１】
以上の結果より、円弧半径Ｒ１の値を略１．５Ｄを越え、かつ、略６Ｄ以下の範囲内で構成すると共に、円弧半径Ｒ２の値を略０．０５Ｄ以上、かつ、略０．３Ｄ以下の範囲内で構成することにより、エンドミル１（図１参照）の折損及びチッピングを効率的に防止して、エンドミル１の高寿命化を図ることができ、かつ、デザイン上の要求も満足することができる。
【００４２】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記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形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００４３】
例えば、上記実施例では、エンドミル１が２枚刃で構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、エンドミル１を３枚刃以上で構成することは当然可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】リブ溝加工用エンドミルの正面図である。
【図２】リブ溝加工用エンドミルの先端側の拡大図である。
【図３】図１の矢印ＩＩＩ方向から見たリブ溝加工用エンドミルの側面図である。
【図４】リブ溝加工用エンドミルの回転軌跡を模式的に示す断面図である。
【図５】切削試験の結果を示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    リブ溝加工用エンドミル
３    工具本体
４    油溝
５    外周刃
６    底刃
７    コーナー部
Ｄ    外径（最小径）
Ｒ１  円弧半径
Ｒ２  円弧半径
【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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