(57)【要約】【目的】仕上げ用ラジアスエンドミルを用いて加工面粗さを良好に保ちつつ、更に、加工の高能率化を改善することができる仕上げ用ラジアスエンドミルを提供する。【構成】仕上げ用ラジアスエンドミルは、エンドミル本体の底部に曲率一定の円弧状切刃２を備え、円弧状切刃２の外周端側に連続して曲率一定のコーナーＲ刃３を設け、円弧状切刃２の曲率半径Ｒ１が５０≦Ｒ１≦２００［ｍｍ］であるようにする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドミル本体の底部に曲率一定の円弧状切刃を備え、該円弧状切刃の外周端側に連続して曲率一定のコーナーＲ刃を設け、該円弧状切刃の曲率半径Ｒ１が、
５０≦Ｒ１≦２００［ｍｍ］
であることを特徴とする仕上げ用ラジアスエンドミル。
【請求項２】
請求項１記載の仕上げ用ラジアスエンドミルにおいて、
該エンドミル外径をＤとした時、該コーナーＲ刃の外周端側に設けた曲率半径Ｒ２が、
２≦Ｒ２≦（０．４×Ｄ）［ｍｍ］
であることを特徴とする仕上げ用ラジアスエンドミル。
【請求項３】
請求項１または２記載の仕上げ用ラジアスエンドミルにおいて、
該円弧状切刃又はコーナーＲ刃の少なくともー部がｃＢＮ材であることを特徴とする仕上げ用ラジアスエンドミル。
【請求項４】
請求項３記載のラジアスエンドミルにおいて、
該ｃＢＮ材のホーニング形状が、
０．００３≦Ｈ１≦０．０６［ｍｍ］
であることを特徴とするラジアスエンドミル。
【請求項５】
請求項３記載のラジアスエンドミルにおいて、
該ｃＢＮ材のホーニング形状が該円弧状切刃部より該コーナーＲ部に向うに従い大きくなるように設けたことを特徴とするラジアスエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金型等の仕上げ加工に用いる仕上げ用ラジアスエンドミルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械を用いた仕上げ加工を能率よく加工するには、工具送り量（以下、ピックフィードと称する。）を大きくし、加工時間の短縮を計る必要が有る。しかしながら、ピックフィードを大きくすると、各送り間の段差（以下、力プスハイトと称する。）が大きくなり、加工面粗さが劣化する。これを回避する為に特許文献１には、ボールエンドミル先端の半径を大きくすることが開示されている。しかし、ここで開示されている技術ではピックフィードを大きくした場合、加工面粗の劣化を低減するにあたり、十分な効果が得られないといった欠点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１５６６２０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】
近年、金型等の仕上げ加工の更なる高能率化が要求され、これに対応した工具が求められている。しかし、従来のボールエンドミル先端の半径を工具直径の１．５倍とした工具では、ピックフィードを大きくすることにより、加工時間の高能率化は図れるものの、加工面粗さの劣化を招き、仕上げ加工などの加工面粗さを重視した加工には十分な性能が得られていない。従って、加工面粗さを良好に保ちつつ、更に加工の高能率化を図る事が困難となっている。本発明は、以上の問題を解消するために鋭意研究した結果、従来の技術では達成することができなかった加工の高能率化と加工面粗さの両方を改善することができる仕上げ用ラジアスエンドミルを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明の仕上げ用ラジアスエンドミルは、仕上げ加工の高能率化と加工面粗さの両方の改善を計るため、エンドミル本体の底部に曲率一定の円弧状切刃を備え、該円弧状切刃の外周端側に連続して曲率一定のコーナーＲ刃を設け、該円弧状切刃の曲率半径Ｒ１が
５０≦Ｒ１≦２００［ｍｍ］
であることを特徴としている。
【０００６】
この場合において、
該エンドミル外径をＤとした時、該コーナーＲ刃の外周端側に設けた曲率半径Ｒ２が、
２≦Ｒ２≦（０．４×Ｄ）［ｍｍ］
であるようにしてもよい。
また、該円弧状切刃又はコーナーＲ刃の少なくともー部がｃＢＮ材であるようにしてもよい。
【０００７】
さらに、該ｃＢＮ材のホーニング形状が、
０．００３≦Ｈ１≦０．０６［ｍｍ］
であるようにしてもよい。
さらにまた、該ｃＢＮ材のホーニング形状が該円弧状切刃部より該コーナーＲ部に向うに従い大きくなるように設けるようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
工具本体の底部に円弧状切刃を有し、該円弧状切刃の外周端側に連続して、コーナーＲ刃を設けたラジアスエンドミルにおいては、加工面の理論面粗さＨｍａｘは次の式によって表される。
【０００９】
Ｈｍａｘ＝Ｐ２　／（８×Ｒ１）　　　……（１）
ここでＰはピックフィード、Ｒ１は切刃の曲率半径を示す。
式（１）より、円弧状切刃の曲率半径Ｒ１を大きくすることにより加工面粗さを小さくすることが可能となることがわかる。また、加工能率を上げるためピックフィードＰを大きくとった場合は、加工面粗さを保つため、切刃の曲率半径Ｒ１を大きくする必要のあることがわかる。しかし、実際にはピックフィードＰを従来加工時の１．５〜２倍と大きくした場合、円弧状切刃の曲率半径Ｒ１の１．５倍程度では十分な加工面粗さが得られずに、バラツキ等を生じ安定して良好な加工面粗さを得ることができない。また、コーナーＲ刃はなだらかな曲面を加工した場合は機能するが、凹形状のある加工では、コーナーＲ刃が全面当りとなり激しい衝撃が働き欠損に至る。本発明の仕上げ用ラジアスエンドミルでは、円弧状切刃の曲率半径Ｒ１を、
５０≦Ｒ１≦２００［ｍｍ］
と設定することにより、課題を解決しようとしている。
【００１０】
円弧状切刃の曲率半径Ｒ１の数値限定理由を述べる。通常の工具は円弧状切刃の曲率半径Ｒ２が工具径Ｄの１．５倍以下となっており、一般的に仕上げ加工使用されるφ３０ｍｍ以下の工具で、例えばφ２０ｍｍで円弧状切刃の曲率半径Ｒ１を３０ｍｍとしている。しかし、円弧状Ｒ１が５０ｍｍ未満と小さすぎる場合には、加工時間の短縮を計る為にピックフィードを大きくした場合、カプスハイトが大きくなり良好な仕上面が得られなくなる。一方、円弧状切刃の曲率半径Ｒ１が２００ｍｍより大きい場合には、切削時に円弧状切刃の中心近傍での食い付き性が悪くなり、加工面のムシレを生じ良好な仕上面が得られなくなる。
【００１１】
従って、以上の様な点から、より好ましくは、円弧状切刃の曲率半径Ｒ１を、
５０≦Ｒ１≦２００［ｍｍ］
に設定することで、均一な加工面粗さを得る事ができる。
更に、円弧状切刃の外周端側に設けたコーナーＲ刃の曲率半径Ｒ２は、ラジアスエンドミルの工具本体直径がＤである時に、
２≦Ｒ２≦（０．４×Ｄ）［ｍｍ］
であることが好ましい。
【００１２】
コーナーＲ刃の曲率半径Ｒ２は、仕上げ加工時の取り代のバラツキを考慮すると、Ｒ２が２ｍｍ未満となる場合、凹形状の有る加工では、図５に示す様にコーナーＲ刃は、切刃の仮想円周の１／４以上が被削材と接する全面当りとなり、切削時の抵抗が増大してコーナーＲ刃の欠損が生じ安くなる。そのため、仕上げ加工での取り代を考慮してＲ２の最小値を２ｍｍ以上に設定することで図６に示す様に凹形状の有る加工でも、コーナーＲ刃は切刃の仮想円周の１／４が全面当りとなることを回避でき、接触面が小さくなることから切削抵抗が低減され、欠損が生じ難く安定した加工が行える。
【００１３】
一方、コーナーＲ刃の曲率半径Ｒ２が（０．４×Ｄ）より大きくなると、ほぼボールエンドミル形状に近似した形状となり、ピックフィードを大きくする事により、カブスハイトが大きくなると共に切削抵抗の増大を生じ、良好な仕上面が得られず、安定した加工が行えなくなる。そこで、コーナーＲ刃の曲率半径Ｒ２の設定条件として、
２≦Ｒ２≦（０．４×Ｄ）［ｍｍ］
に設定されることが好ましい。
【００１４】
円弧状切刃又はコーナーＲ刃の一部をｃＢＮ（ｃｕｂｉｃ　Ｂｏｒｏｎ　Ｎｉｔｒｉｄｅ　）材で設けた場合、ｃＢＮ材は刃先強度を持たせるために、ホーニング巾Ｈ１＝０．２ｍｍ、ホーニング角度α＝−２５度程度のネガホーニングを設けている。しかし、このホーニング巾、角度を適切に設けられず小さい場合には、刃先にチッピングを生じ、大きすぎると加工面のムシレを生じ良好な加工面が得られない。
【００１５】
そのため、ｃＢＮ材のホーニング形状が
０．００３≦Ｈ１≦０．０６［ｍｍ］
の範囲とし良好な加工面と安定した切削が可能となる。好ましくは、
０．００３≦Ｈ１≦０．０５［ｍｍ］
の範囲である。
【００１６】
円弧状切刃及びコーナーＲ刃の一部をｃＢＮ材で設けた場合、特に、コーナーＲ刃Ｒ２には、加工製品のコーナー部で取り代が多くなってしまう様な加工においては、円弧状切刃の刃先先端では、
０．００３≦Ｈ１≦０．０６［ｍｍ］
の範囲とし、コーナーＲ刃の刃先ではＨ２＝０．２ｍｍ、α＝−２５度の大きなネガホーニングを設け、該円弧状切刃部より該コーナーＲ部に向うに従い大きくなるように設けることにより、良好な加工面粗さと安定した加工を行うことができる。
【００１７】
この様に構成したインサートにおいては、ピックフィードを大きくして加工を行った場合、加工製品のコーナー部で取り代が多くなってしまう様な加工においても欠損を有効に防ぐことができる。従って、ピックフィードを大きくしても加工面粗さのバラツキもなく安定して加工が行え、コーナーＲ刃の曲率半径Ｒ２を２ｍｍ以上とした事で凹形状の有る加工でもＲ刃が全面当りする事なく耐欠損性を高める事ができるのである。
【００１８】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
（実施例１）
図１は本発明例１の刃先交換式工具の正面図である。
また、図２は図１に用いたインサートの正面図である。
【００１９】
本発明例１は、工具外径Ｄが２０ｍｍの工具本体の底部に、曲率半径Ｒ１が５０ｍｍの円弧状切刃を備えた刃先交換式工具であって、該円弧状切刃の外周端側に連続したコーナーＲ刃の曲率半径Ｒ２は３ｍｍとした。図２は本発明例１に使用したインサートを示す。
【００２０】
高速マシニングセンターに本発明例１を設置して仕上げ加工を行った。被削材はダクタイル鋳鉄材（以下、ＦＣＤ材と称する）を用い、切削諸元は回転数６００００ｍｉｎ−１、送り速度７０００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み量０．５ｍｍ、ピックフィードＰは１．２ｍｍで加工を行った。一方従来例２として工具外径Ｄが２０ｍｍ、円弧状切刃の曲率半径Ｒ１が３０ｍｍのエンドミルを使用し、ピックフィードが０．８ｍｍであるという以外は、本発明例１と同一の切削条件として加工した。
【００２１】
その結果、従来例２の加工面粗さは３０μｍであったのに対して、本発明例１ではピックフィードを比較例２の１．５倍に当たる１．２ｍｍとした場合でも、加工面粗さは従来例２の３７％にあたる１１μｍに低減することができた。更に、ピックフィードを１．５倍としていることから、本発明例１では大幅な加工効率向上が図れることが確認された。
【００２２】
（実施例２）
図３は、本発明例３の刃先交換式工具の正面図である。この場合において、工具外径Ｄが３０ｍｍの工具本体の底部にＲ１が８５ｍｍの円弧状切刃を備えた刃先交換式工具であって、該円弧状切刃の外周端側に連続したコーナーＲ刃の曲率半径Ｒ２は５ｍｍとした。
【００２３】
高速マシニングセンターに本発明例３の刃先交換式工具をセットし仕上げ加工を行った。被削材はＦＣＤ材を用い、切削諸元は回転数１２０００ｍｉｎ−１、送り速度６０００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み量０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ、ピックフィード０．８ｍｍで加工を行った。従来例４として、工具外径Ｄが３０ｍｍ、円弧状切刃の曲率半径Ｒ１が４５ｍｍのエンドミルを使用し、ピックフィードが０．４ｍｍであるという以外は、本発明例３と同一の切削条件として加工した。
【００２４】
その結果、従来例４の加工面粗さは１７μｍであったのに対して、本発明例３ではピックフィードを従来例４の２倍に当たる０．８ｍｍとした場合でも、加工面粗さは従来例４の８０％にあたる１４μｍに低減することができた。更に、ピックフィードを２倍としていることから、本発明例３では従来例４の加工時間の半減が可能となった。
【００２５】
（実施例３）
図４は本発明例５の刃先交換式工具の正面図である。この場合において工具外形Ｄが３０ｍｍの工具本体の円弧状切刃部分とコーナーＲ刃部分にｃＢＮ材を用い、底部に曲率半径Ｒ１が５　０ｍｍの円弧状切刃を備えた刃先交換式工具であって、該円弧状切刃の外周端側に連続したコーナーＲ刃の曲率半径Ｒ２は１０ｍｍとした。
【００２６】
図７は、本発明例５のホーニング形状を示す図である。図７（ａ）は、ホーニング形状に対応する断面位置特定図である。また図７（ｂ）は、ホーニング形状を表すＡ−Ａ断面拡大図である。
図７（ｂ）に示すように、本発明例５のホーニング形状は、Ｈ１＝０．０１ｍｍ、α＝−２５度とされている。
【００２７】
また、図８は、本発明例６のホーニング形状を示す図である。図８（ａ）は、ホーニング形状に対応する断面位置特定図である。また図８（ｂ）は、円弧状切刃２のホーニング形状を表すＢ−Ｂ断面拡大図である。また図８（ｃ）は、コーナーＲ刃３のホーニング形状を表すＣ−Ｃ断面拡大図である。
【００２８】
図８（ｂ）に示すように、本発明例６の円弧状切刃２のホーニング形状は、Ｈ１＝０．０１ｍｍ、α：−２５度となっている。
また、図８（ｃ）に示すように、コーナーＲ刃３は、Ｈ２＝０．２ｍｍ、α＝−２５度となっている。すなわち、ホーニング形状が円弧状切刃２よりコーナーＲ刃３に向うに従い大きくなるように設けている。
【００２９】
この本発明例５の刃先交換式工具を高速マシニングセンターにセットして仕上げ加工を行った。被削材はＦＣＤ材を用いた。切削諸元は回転数１２０００ｍｉｎ−１、送り速度６０００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み量０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ、ピックフィード０．８ｍｍで加工を行った。通常耐欠損性で劣るｃＢＮ材をエンドミルの円弧状切刃部に設けた場合、高速切削での耐塵耗性向上を図ることはできても、耐欠損性が劣ることによる刃先のチッビングが生じていた。しかし本発明例５では上記問題点が改善されていることを確認でき、ピックフィードを大きくしての高能率加工が可能となった。
【００３０】
上記実施例１〜３は、刃先交換式工具で示したが、これに限るものではなく、超硬高硬度材よりなるソリッド工具又は、刃数を限定する事なく種々の形状にあっても同様の効果を得る事ができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、円弧状切刃の曲率半径Ｒ１を、
５０≦Ｒ１≦２００［ｍｍ］
コーナーＲ刃の曲率半径Ｒ２を
２≦Ｒ２≦（０．４×Ｄ）［ｍｍ］
と適正な数値にした事で、ピックフィードを大きくしてもカプスハイトを小さく設定でき、加工面粗さを良好に保ち、且つ欠損の生じやすい凹形状の有る加工においても、コーナーＲ刃の欠損を生じる事なく高能率な加工を行う事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明例の刃先交換式工具の正面図である。
【図２】図１に用いたインサートの正面図である。
【図３】本発明例３の刃先交換式工具の正面図である。
【図４】本発明例５の刃先交換式工具の正面図である。
【図５】従来例による凹形状部の加工例を示す図である。
【図６】本発明例による凹形状部の加工例を示す図である。
【図７】本発明例５のホーニング形状を示す図である。
【図８】本発明例６ホーニング形状を示す図である。
【符号の説明】
１　工具本体
２　円弧状切刃（円弧状切刃部）
３　コーナーＲ刃（コーナーＲ刃部）
４　ｃＢＮ材切刃
Ｒ１　円弧状切刃の曲率半径
Ｒ２　コーナーＲ刃の曲率半径
Ｈ１　（円弧状切刃の）ホーニング巾
Ｈ２　（コーナーＲ刃の）ホーニング巾
【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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【図８】
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