(57)【要約】【課題】薄板状の被加工物をテーパエンドミルにより切削加工する場合、被加工物が切削時の負荷によりびびり振動を起こさない臨界切り込み量を向上させることを可能にするエンドミル加工方法を提供することを目的とする。 【解決手段】テーパエンドミル(工具)1のねじれ角β［度］と所定の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを基に次式（１）から算出された工具傾斜角度Ａ［度］で加工することを特徴とするエンドミル加工方法である。    ａ×β＋ｂ≦Ａ≦ｃ×β＋ｄ    ｛ただし、１０≦β≦５０［度］｝−−−（１）【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパ半角θが４［度］のテーパエンドミル（以下、単に「工具」と言う）により薄板状被加工物を下向き削りで肩削り加工するエンドミル加工方法において、前記工具のねじれ角β［度］と下記所定の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを基に次式（１）から算出された工具傾斜角度Ａ［度］で加工することを特徴とするエンドミル加工方法。
ａ×β＋ｂ≦Ａ≦ｃ×β＋ｄ    ｛ただし、１０≦β≦５０［度］｝−−−（１）
ここに、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、工具のねじれ角βに対して、シミュレーションまたは実験により予め決定される係数である。
また、Ａは、垂線より工具送り方向に対して逆方向に傾ける方向を正とする工具傾斜角度［度］である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板状の被加工物をテーパエンドミルにより切削加工するエンドミル加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インペラやスクリュに代表されるような薄板状の被加工物を、テーパ状の首部を有するテーパエンドミルにより切削加工する場合、被加工物が切削時の加工負荷によりびびり振動を発生することがある。このようなびびり振動は、被加工物が低剛性の薄板状金属であればより顕著に発生する傾向がある。
【０００３】
このようなびびり振動の抑制には、上記テーパエンドミルによる切込み量を低減させ、切削代を少なくした上で、繰り返し加工を行うエンドミル加工方法が一般的である（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術｛テーパエンドミルの工具のねじれ角β（後記）＝３０［度］、工具傾斜角度Ａ（後記）＝０［度］｝では、びびり振動を起こさない切り込み量（臨界切り込み量）の向上が期待できないため、繰り返しの加工が必要になり、加工効率を損なうという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、薄板状の被加工物をテーパエンドミルにより切削加工する場合、被加工物が切削時の負荷によりびびり振動を起こさない臨界切り込み量を向上させることを可能にするエンドミル加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
テーパ半角θが４［度］のテーパエンドミル（以下、単に「工具」と言う）により薄板状被加工物を下向き削りで肩削り加工するエンドミル加工方法において、前記工具のねじれ角β［度］と下記所定の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを基に次式（１）から算出された工具傾斜角度Ａ［度］で加工することを特徴とするエンドミル加工方法である。
ａ×β＋ｂ≦Ａ≦ｃ×β＋ｄ    ｛ただし、１０≦β≦５０［度］｝  −−−（１）
ここに、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、工具のねじれ角βに対して、シミュレーションまたは実験により予め決定される係数である。
また、Ａは、垂線より工具送り方向に対して逆方向に傾ける方向を正とする工具傾斜角度［度］である。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明に係るエンドミル加工方法は、
テーパ半角θが４［度］の工具（テーパエンドミル）により薄板状被加工物を下向き削りで肩削り加工するエンドミル加工方法において、前記工具のねじれ角β［度］と下記所定の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを基に次式（１）から算出された工具傾斜角度Ａ［度］で加工することを特徴とする。
ａ×β＋ｂ≦Ａ≦ｃ×β＋ｄ    ｛ただし、１０≦β≦５０［度］｝  −−−（１）
ここに、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、工具のねじれ角βに対して、シミュレーションまたは実験により予め決定される係数である。
また、Ａは、垂線より工具送り方向に対して逆方向に傾ける方向を正とする工具傾斜角度［度］である。
【０００９】
これにより、薄板状の被加工物を工具により切削加工する場合、被加工物が切削時の負荷により、びびり振動を起こさない臨界切り込み量を向上させることが可能になる。したがって、加工効率を損なうということもなく、さらに加工効率が一段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンドミル加工方法を説明するためのテーパエンドミルの外形図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るエンドミルによる肩削り加工方法を説明するための模式図であって、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）は図（ａ）の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るエンドミルによる肩削り（下向き削り）加工方法を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係り、下向き削り｛β＝１０［度］｝の場合の工具傾斜角度Ａに対する臨界切込み量の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係り、下向き削り｛β＝３０［度］｝の場合の工具傾斜角度Ａに対する臨界切込み量の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係り、下向き削り｛β＝５０［度］｝の場合の工具傾斜角度Ａに対する臨界切込み量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係るエンドミル加工方法の前提条件につき、図１〜図３を用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態に係るエンドミル加工方法を説明するための工具としてのテーパエンドミルの外形図、図２は本発明の実施の形態に係るエンドミルによる肩削り加工方法を説明するための模式図であって、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）は図（ａ）の側面図、図３は本発明の実施の形態に係るエンドミルによる肩削り（下向き削り）加工方法を説明するための模式図である。
【００１３】
本発明の実施の形態に係るエンドミル加工方法に用いられるテーパエンドミル１は、図１に示す如く、外周に所定のねじれ角β［度］の切れ刃２ａが形成された刃部２とシャンク部３との間の首部にテーパ半角θ＝４［度］をなしてテーパ部４が形成されている。
【００１４】
この様なテーパエンドミル１による薄板状の被加工物Ｗの肩削り加工において、被加工物Ｗに対し設定可能な工具傾斜角度としては、図２（ａ）に示す如く、垂線Ｌより工具送り方向に平行な方向に負荷抵抗を軽減するため傾ける工具傾斜角度Ａと、図２（ｂ）に示す如く、垂線Ｌより工具送り方向に直角な方向に切込み量を確保するため傾ける工具傾斜角度Ｂとが挙げられる。ただし、前記工具傾斜角度Ｂは、工具のテーパ半角θ｛本実施形態ではθ＝４［度］に固定｝、ねじれ角βおよび工具傾斜角度Ａにより一意的に決まるため、実際には工具のねじれ角βと工具傾斜角度Ａが選択可能な変数となる。また、工具傾斜角度Ａは、垂線より工具送り方向に対して逆方向に傾ける方向を正とする。
【００１５】
本発明者達は、前記工具のねじれ角βと工具傾斜角度Ａの幾何学的な組合せにより、加工中に発生する切削抵抗の大きさや方向が変化することを知見した。そこで、これらの角度の組合せにおいて、従来技術として知られている“びびり振動を起こさない臨界切り込み量”をさらに向上させることが可能な領域がないかシミュレーションおよび切削実験で詳細に調査した。
【００１６】
初めに、薄板状被加工物Ｗとして厚さ１０ｍｍの中炭素鋼Ｓ４５Ｃ製の低剛性鋼板を、加工機のバイスから突出させて長さ１４０ｍｍとなるような片持支持を前提とした。次に、下記表１に示すテーパエンドミル１と加工条件の組合せによって、被加工物Ｗ上端の肩削り加工を下向き削りにより切削加工するシミュレーションおよび切削実験を行なった。ここで、前記下向き削りとは、図３に示す如く、被加工物Ｗの送り方向と同方向の工具回転方向で削り加工する方法を言う。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
上記シミュレーションおよび切削実験の結果、上記従来技術として知られている“びびり振動を起こさない臨界切り込み量”を満足する工具のねじれ角β［度］と工具傾斜角度Ａ［度］の組合せとは異なる組合せにおいて、上記既知の“びびり振動を起こさない臨界切り込み量（以下、単に「臨界切り込み量」とも言う）”をさらに向上させることが可能な領域があることを初めて見出した。その代表的な３つの結果（本発明例）を従来技術（比較例）とともに図４〜図６に示す。
【００１９】
なお、図４は本発明の実施の形態に係り、下向き削り｛β＝１０［度］｝の場合の工具傾斜角度Ａに対する臨界切込み量の関係を示す図（発明例１）である。図４において、横軸は工具傾斜角度Ａ［度］、縦軸は臨界切り込み量［ｍｍ］を示す。
【００２０】
また、図４に併記する比較例｛すなわち、上記特許文献１に開示された工具のねじれ角β＝３０［度］、工具傾斜角度Ａ＝０［度］｝は、シミュレーションにより概算するとともに切削実験により得られた臨界切込み量である。この比較例では、工具傾斜角度Ａ＝０［度］において、臨界切込み量が０．３５［ｍｍ］である。
これに対して、図４に示す本発明例１における臨界切込み量は、工具傾斜角度Ａが１０．５［度］〜３０．５［度］の範囲（破線で示す範囲）において、上記比較例の臨界切込み量を上回っている。因みに、工具傾斜角度Ａ＝１０．５［度］における臨界切込み量は０．４１ｍｍ、工具傾斜角度Ａ＝３０．５［度］における臨界切込み量は０．４０ｍｍである。
なお、本発明例１｛工具のねじれ角β＝１０［度］｝において、上述した式（１）で工具傾斜角度Ａの範囲を表現するための係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを算出すると、ａ＝１．１２１６、ｂ＝−０．６７５７、ｃ＝１．１２１６、ｄ＝１９．３２４３となる。
【００２１】
また、図５は本発明の実施の形態に係り、下向き削り｛β＝３０［度］｝の場合の工具傾斜角度Ａに対する臨界切込み量の関係を示す図（発明例２）である。
図５に示す本発明例２における臨界切込み量は、工具傾斜角度Ａが３３．０［度］〜５３．０［度］の範囲（破線で示す範囲）において、上記比較例の臨界切込み量を上回っている。因みに、工具傾斜角度Ａ＝３３．０［度］における臨界切込み量は０．４２ｍｍ、工具傾斜角度Ａ＝５３．０［度］における臨界切込み量は０．３８ｍｍである。
なお、本発明例２に関しても、上述した式（１）で工具傾斜角度Ａの範囲を表現するための係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、上記本発明例１で採用する係数ａ、ｂ、ｃ、ｄの値と同じである。また、図５に併記した比較例は、図４で示したものと同一であり、詳細な説明は省略する。
【００２２】
また、図６は本発明の実施の形態に係り、下向き削り｛β＝５０［度］｝の場合の工具傾斜角度Ａに対する臨界切込み量の関係を示す図（発明例３）である。
図６に示す本発明例３における臨界切込み量は、工具傾斜角度Ａが５５．４［度］〜７５．４［度］の範囲（破線で示す範囲）において、上記比較例の臨界切込み量を遥かに上回っている。因みに、工具傾斜角度Ａ＝５５．４［度］における臨界切込み量は０．５８ｍｍ、工具傾斜角度Ａ＝７５．４［度］における臨界切込み量は０．５９ｍｍである。
なお、本発明例３に関しても、上述した式（１）で工具傾斜角度Ａの範囲を表現するための係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、上記本発明例１で採用する係数ａ、ｂ、ｃ、ｄの値と同じである。また、図６に併記した比較例は、図４で示したものと同一であり、詳細な説明は省略する。
【００２３】
以上のように、本発明（すなわち、上記比較例に示した臨界切り込み量をさらに向上させることを可能とする技術）では、工具のねじれ角β＝１０、３０、５０［度］毎に、それぞれ適切な工具傾斜角度Ａの範囲が存在することを見出した。この工具傾斜角度Ａを特定するのが、上述した式（１）である。また、式（１）中の所定の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、シミュレーションまたは実験によりそれぞれ予め決定される。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、代表的な３つの工具のねじれ角β＝１０、３０、５０［度］の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ねじれ角βが１０≦β≦５０の範囲であれば、上述した式（１）で本願発明を特定することが可能である。
【００２５】
このように、本願発明によると、上記比較例に示す既知の臨界切り込み量をさらに向上させることが可能となるため、加工効率が一段と向上する。
【符号の説明】
【００２６】
１：テーパエンドミル，
２：刃部， ２ａ：切れ刃
３：シャンク部，
４：テーパ部
Ａ：垂線Ｌより工具送り方向に平行な方向に傾ける工具傾斜角度，
Ｂ：垂線Ｌより工具送り方向に直角な方向に傾ける工具傾斜角度，
Ｌ：垂線， Ｗ：被加工物， β：ねじれ角，  θ：テーパ半角
【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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