(57)【要約】【課題】高硬度の金型材を加工する場合、汎用のエンドミル工具では、工具剛性が充分ではなく、工具のびびりや刃先の欠損が発生し易く、送り速度を上げて高能率に加工することが困難であった。【解決手段】ソリッドのエンドミルにおいて、本体外周の工具刃長を本体工具径以下とし、刃数を３枚で構成したラジアス刃エンドミルとする。さらに、底刃の刃先コーナ部すくい角を最小−２０°〜０°とし、刃先コーナＲを本体工具径の１０〜２０％で構成する。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソリッドのエンドミルにおいて、本体外周の工具刃長が本体工具径以下で、刃数を３枚で構成したことを特徴とするラジアス刃エンドミル。
【請求項２】
底刃の刃先コーナ部すくい角を最小−２０°〜０°とし、刃先コーナＲを本体工具径の１０〜２０％で構成したことを特徴とする請求項１に記載のラジアス刃エンドミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高硬度金型材の高能率加工に適するラジアス刃エンドミルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に金型材は、焼入れにより粗材硬度が、焼入れ前で約ＨＲＣ１３から焼入れ後で約ＨＲＣ４５と高くなる。このため、焼入れ後の高硬度金型材を加工する場合、汎用のエンドミル工具では、刃先が欠損し易かった。この対策として、従来は切削時の切込量を減らし、切削抵抗を減少させて加工を行っていた。また、加工中の刃先の欠損を無くすため、刃先コーナＲを大きくする対策を行っていた。一方、切込量を減らした分の切削効率低下を補うために、刃数を増やす対策を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に市販されているラジアス刃エンドミル工具は、刃数が２枚、４枚である。刃数が２枚の場合は、図４（ａ）に示すように、チップポケット断面積比が２０％と大きくなるため、切屑を容易に排出することはできるが、工具芯厚が小さくなるため、工具の剛性が低下する。なお、チップポケット断面積比は、図４に示すラジアス刃エンドミルの断面部（一点鎖線円中の白抜き部）１０、１１、１２とチップポケット断面部（一点鎖線円中の斜線部）２０、２１、２２において、チップポケット断面部面積をラジアス刃エンドミルの断面部面積とチップポケット断面部面積の和で除したものである。刃数が４枚の場合は、図４（ｃ）に示すように工具芯厚Ｔが大きくなるため、工具剛性は高くなるが、チップポケット断面積比が１０％と小さくなるため、加工を行った場合、切屑が容易に排出されず、図３に示すような金型素材のポケット形状７の溝加工を行う際、被削材のコーナ部８などで切粉の巻込みによる刃先の欠損が生じることがある。
【０００４】
また、刃先の欠損防止のため、刃先のコーナＲを大きくすると、刃先と被削材の接触部分が増加するため、摩擦による切削抵抗が大きくなってしまう。そのため、加工中にびびりを発生し易くなる。また、従来の工具は工具刃長が、工具径の約２倍以上あるため、工具剛性は高くはなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、工具の剛性が高く、送り速度を上げても工具のびびりや刃先の欠損が少なく、焼入れ後の高硬度金型材を高能率に加工することが可能なラジアス刃エンドミルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のラジアス刃エンドミルは、ソリッドのエンドミルにおいて、本体外周の工具刃長が本体工具径以下で、刃数を３枚で構成したことを特徴とする。また、本発明のラジアス刃エンドミルにおいては、底刃の刃先コーナ部すくい角を最小−２０°〜０°とし、刃先コーナＲを本体工具径の１０〜２０％で構成することが好ましい。
【０００７】
エンドミルの工具刃長を実質的な突出し長さとし、そのとき、エンドミルの工具刃長部分を片持梁とみなして切削抵抗Ｆが刃先にかかると仮定すると、負荷点における工具撓み量δは、δ＝ＦＬ３／３ＥＩとして求めることができる。ここで、Ｌは工具刃長、Ｅはヤング率、Ｉは断面２次モーメントである。工具の撓み量は工具刃長の３乗に比例することから、剛性を高くするには工具刃長は短かいほどよい。よって、本発明のラジアス刃エンドミルにおいては工具刃長は工具径以下とした。
【０００８】
また、２枚刃は４枚刃よりチップポケットは広く、切屑を容易に排出できるが、反面、工具剛性が低下する。４枚刃は工具剛性は高いが、チップポケットが狭くなるため、切屑の排出が容易でなくなり、排出されなかった切屑が工具側面刃にあたって工具側面刃にチッピングを生じさせてしまう。よって、本発明のラジアス刃エンドミルにおいては工具刃数を３枚とした。
【０００９】
また、高硬度材を加工する場合、底刃の刃先コーナ部すくい角を正角にして加工すると、刃先にチッピングが発生し、最後には、刃先が欠損してしまう。また、刃先コーナ部すくい角を−２０°より大きくすると、刃先コーナ部での切れ味が悪くなるため、本発明のラジアス刃エンドミルにおいて刃先コーナ部すくい角は、最小−２０°から０°であることが好ましい。
【００１０】
また、刃先コーナＲをエンドミルに付加することにより、刃先チッピングを防止することができる。しかし、工具を高速で送る場合、この刃先コーナＲが工具径の１０％より小さい場合、刃先のチッピングが発生する。また、刃先コーナＲが工具径の２０％より大きい場合は、刃先と被削材の接触部分が増加することで摩擦抵抗が増し、加工中びびりが発生して加工困難となる。よって、本発明のラジアス刃エンドミルにおいて刃先コーナＲは工具径の１０〜２０％であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のラジアス刃エンドミルの一実施例を示す。実施例は、本体工具径をφ１２ｍｍ、本体外周の工具刃長２を１０ｍｍ、刃数３枚、底刃の刃先コーナ部すくい角４を−２０°〜０°、刃先コーナＲ５を工具径の１６．７％となる２ｍｍとしたラジアス刃エンドミル１である。なお、比較検討用として、刃数を４枚とした以外は、発明品と同一条件の工具（比較品１）、また、刃先コーナＲを工具径の２５％となる３ｍｍとした以外は、発明品と同一条件の工具（比較品２）の２種類を用意した。
【００１２】
また、被削材として約ＨＲＣ４５の焼入れ後の高硬度金型材を使用し、主軸回転数３７００ｒｐｍ、送り速度５０００ｍｍ／ｍｉｎで、図３に示すようなポケット形状７の溝加工を行った。
【００１３】
比較品１の工具は、４枚刃なのでチップポケット断面積比が小さいため、切屑が容易に排出されず、被削材のコーナ部８で切粉を巻き込み、図２に示すような刃先側面部の欠損６が生じた。
【００１４】
比較品２は、刃先のコーナＲが３ｍｍと大きいため、刃先と被削材の接触部分が増加するため、摩擦による切削抵抗が大きくなり、加工中にびびりが発生した。その結果、図３に示すように被削材のコーナ部８の仕上げ面に喰い込み９が生じた。
【００１５】
一方、本発明の実施例のラジアス刃エンドミル１は、３枚刃なのでチップポケット断面積比が大きく、そのため、切屑の排出も容易であり、刃先側面部の切屑の巻き込みはなかった。また、工具刃長２が工具径以下のため、工具剛性が高く、加工中のびびりを発生することなく、良好に加工することができた。この結果、図５に示すように、本発明のラジアス刃エンドミルは、比較品に対し、単位時間当りの切屑排出量を大幅に増加できて、金型材加工能率を６倍向上することができた。
【００１６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明のとおり、本発明のラジアス刃エンドミルによれば、工具の剛性が高く、送り速度を上げても工具のびびりや刃先の欠損が少なく、焼入れ後の高硬度金型材を高能率に加工することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のラジアス刃エンドミルであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底刃方向からみた側面図、（ｃ）は底刃の斜視図を示す。
【図２】比較品１の工具に発生した刃先側面部の欠損状況を示す図である。
【図３】比較品２の工具で金型素材のポケット形状の溝加工を行った際に、被削材に生じたコーナ部仕上げ面の喰込み状況を示す図である。
【図４】刃数とチップポケット断面積比を示す図であり、（ａ）は２枚刃でチップポケット断面積比２０％、（ｂ）は３枚刃でチップポケット断面積比１５％、（ｃ）は４枚刃でチップポケット断面積比１０％を示す。
【図５】実施の形態での発明品と比較品の単位時間当たりの切屑排出量を比較して求めた能率比を示す図である。
【符号の説明】
１：ラジアス刃エンドミル本体
２：工具刃長
３：刃先部
４：刃先コーナ部すくい角
５：刃先コ−ナＲ
６：刃先側面部の欠損
７：被削材のポケット形状
８：被削材のコーナ部
９：喰い込み
１０：２枚刃の断面部
１１：３枚刃の断面部
１２：４枚刃の断面部
２０：２枚刃のチップポケット断面部
２１：３枚刃のチップポケット断面部
２２：４枚刃のチップポケット断面部
Ｔ：工具芯厚
【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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