(57)【要約】【目的】ラジアスエンドミルのコーナＲ刃の切削性及び耐欠損性を向上させ、高送り切削を可能にするラジアスエンドミルを提供することを目的とする。【構成】ラジアスエンドミルにおいて、該エンドミルのコーナＲ４５度方向視で、コーナＲ刃が凸状に湾曲し、コーナＲ刃のＲ０度部ＡとＲ９０度部Ｂを通る線分ＡＢに対する凸状の突出量の最大値の位置を線分ＡＢ上に投影した位置をＣとし、同様に最大値の３／４である線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＤ、最大値の１／２である線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＥ、最大値の１／４である線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＦとした時、線分ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＡの順に各々の長さを漸次小さく変化させ、且つ、変化する量を漸次小さくし、線分ＣＤの長さが線分ＡＣに対し５０％以上であることを特徴とする高送り切削時の耐チッピング性を向上させたラジアスエンドミル。【選択図】図３
2004042256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドミル先端コーナ部にＲ刃を有するラジアスエンドミルにおいて、該エンドミルのコーナＲ４５度方向視で、該コーナＲ刃が凸状に湾曲し、該コーナＲ刃のＲ０度部ＡとＲ９０度部Ｂを通る線分ＡＢに対する該凸状の突出量の最大値の位置を該線分ＡＢ上に投影した位置をＣとし、同様に該最大値の３／４である該線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＤ、該最大値の１／２である該線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＥ、該最大値の１／４である該線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＦとした時、線分ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＡの順に各々の長さを漸次小さく変化させ、且つ、変化する量を漸次小さくし、該線分ＣＤの長さが該線分ＡＣに対し５０％以上であることを特徴とする高送り切削時の耐チッピング性を向上させたラジアスエンドミル。
【請求項２】
請求項１記載のラジアスエンドミルにおいて、該線分ＡＣの長さは、該線分ＡＢの長さの４０％以上５０％未満であることを特徴とする高送り切削時の耐チッピング性を向上させたラジアスエンドミル。
【請求項３】
請求項１記載のラジアスエンドミルにおいて、該エンドミルのコーナＲ４５度方向視で、該凸状の突出量の最大値が該コーナＲ半径の１５％〜２５％であることを特徴とする高送り切削時の耐チッピング性を向上させたラジアスエンドミル。
【請求項４】
請求項１記載のラジアスエンドミルにおいて、該最大値の３／４である該線分ＡＢ上でのＢ側の位置をＧ、該最大値の１／２である該線分ＡＢ上でのＢ側の位置をＨ、該最大値の１／４である該線分ＡＢ上でのＢ側の位置をＩとした時、線分ＣＧ、ＧＨ、ＨＩ、ＩＢの順に各々の長さを漸次小さく変化させ、且つ、変化する量を漸次小さくしたことを特徴とする高送り切削時の耐チッピング性を向上させた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】
本願発明は、金型等の等高線加工等に用いるラジアスエンドミルの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型等の等高線加工には、従来よりボールエンドミルが一般に使用されている。最近では、高能率切削の要求が強くなり、上記ボールエンドミルに代えてラジアスエンドミルが使用されてきている。ラジアスエンドミルは、ボールエンドミルと比較して切れ刃が被削材と接触する切れ刃長さが短く、また、ボールエンドミルではエンドミル先端部がエンドミル軸心上になるため切削速度が得られないのに対し、ラジアスエンドミルでは十分な切削速度が得られるため、切削抵抗が小さく、切れ味が良好であり、高能率切削に適している。
【特許文献１】特開平７−２４６５０８号公報（第５頁、図１）
【特許文献２】特開平１１−２１６６０９号公報（第４頁、図６）
【０００３】
ラジアスエンドミルについては、その使用目的等に応じて多数の改善がなされており、特許文献１は、コーナＲ刃を補強した例、特許文献２は、切削性を向上させた例がある。一方、金型等の加工では、コーナ部の加工や、深彫り加工等の工具突き出し量が大きい加工等があり、切削中にビビリ振動が発生しやすいため、一般にＮＣプログラムで処理しやすい送り速度を下げる方法が採られている。送り速度を下げる方法では、加工能率が下がるだけでなく、ビビリ振動を抑制する効果が少なく、１刃当たりの送り量が比例して下がるため、切れ刃と被削材の接触回数が多くなり、摩耗進行が早くなる。また、ビビリ振動抑制効果の高い、切削速度を下げる方法があるが、これだけでは、送り速度が比例的に下がり、何れにしても加工能率が下がるため、最近では、高能率切削を行う手段として、切削速度は下げるが、送り速度は上げる、即ち、１刃当たりの送り量をエンドミル刃径の３％以上に極端に上げる低切り込み・高送り切削が用いられ始めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ラジアスエンドミルでは、１刃当たりの送り量を極端に上げると、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部付近に切削負荷が集中し、コーナＲ刃の強度が切削負荷に耐えきれず、チッピングや欠損により寿命に至るという課題があった。また、高送り切削を行うと、切削抵抗が大きく、チッピングや欠損が生じ易くなるため、切削条件、即ち、送り速度を下げざる得なくなり、高能率切削と呼べる状態ではなかった。ここで、１刃当たりの送り量を極端に上げる高送り切削では、工具軸方向の切り込み量は一般的な部位でコーナＲ半径の３０％前後とされており、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部付近に当たるコーナＲ４５度部からコーナＲ０度部、即ち、底刃側方向の位置に、チッピングや欠損が生じていた。
【０００５】
【本発明の目的】
本発明は、以上のような背景をもとになされたものであり、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部付近の耐欠損性を向上させ、高送り切削を可能にするラジアスエンドミルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、本願発明は、エンドミル先端コーナ部にコーナＲ刃を有するラジアスエンドミルにおいて、該エンドミルのコーナＲ４５度方向視で、該コーナＲ刃が凸状に湾曲し、該コーナＲ刃のＲ０度部ＡとＲ９０度部Ｂを通る線分ＡＢに対する該凸状の突出量の最大値の位置を該線分ＡＢ上に投影した位置をＣとし、同様に該最大値の３／４である該線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＤ、該最大値の１／２である該線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＥ、該最大値の１／４である該線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＦとした時、線分ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＡの順に各々の長さを漸次小さく変化させ、且つ、変化する量を漸次小さくし、該線分ＣＤの長さが該線分ＡＣに対し５０％以上であることを特徴とする高送り切削時の耐チッピング性を向上させたラジアスエンドミルである。
【０００７】
ここで、コーナＲ４５度方向視とは、コーナＲ刃のＡを基準点として、工具軸線に対して４５度の角度方向から斜視したものであり、これは、１刃当たりの送り量を極端に上げる高送り切削では、工具軸方向の切り込み量は一般的な部位でコーナＲ半径の３０％前後とされており、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部に当たる部位がコーナＲ４５度部からコーナ、即ち、底刃側方向の位置であることから、コーナＲ４５度方向視が最も軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部付近の形状を的確に表すことができる理由からである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
１刃当たりの送り量を極端に上げる高送り切削を行う場合、耐チッピング性や耐欠損性を向上させるために、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部付近の強度を高める必要がある。そこで、強度を高めるために、先ず、凸状に湾曲したコーナＲ刃であることから、コーナＲ刃の強度が向上し、チッピングや欠損の起点となるエッジ状の部位を有さず、コーナＲ刃の耐チッピング性や耐欠損性が向上する。
【０００９】
次に、線分ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＡの順に各々の長さを漸次小さく変化させ、且つ、変化する量を漸次小さくすることにより、主として切削に関与するコーナＲ刃の、軸方向の切り込み深さに対応する境界部付近の曲率を小さくし、強度を高めることができる。特に、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部付近には、切削負荷が集中するため、本発明では、線分ＣＤの長さを線分ＡＣに対し５０％以上とした。高送り切削では、工具軸方向の切り込み量は、一般的な加工部位で、コーナＲ半径の３０％前後であることから、線分ＣＤの長さを線分ＡＣに対し５０％以上であれば、確実に線分ＣＤ間に軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部が位置する。ここで、線分ＣＤ間のコーナＲ刃は突出方向に対し、線分ＣＤの長さが他の部位と比較して長くなり、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部付近の曲率を抑え、１刃当たりの送り量を極端に上げる高送り切削において、適正な形状が得られ、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部近傍の強度を向上し、コーナＲ刃の耐チッピング性や耐欠損性が向上し、安定した工具寿命が得られ、高送り切削が可能となった。ここで、他の部位との切削性のバランスを考慮して線分ＣＤの長さの上限値は線分ＡＣに対し７０％以下が望ましく、更に好ましくは、線分ＡＣに対し６０％以下が望ましい。
【００１０】
更に、上記説明したように、工具軸方向の切り込み量は、一般的な加工部位で、コーナＲ半径の３０％前後であることから、コーナＲ刃の中間点より底刃側が主に切削に関与することになる。本発明では、エンドミルのコーナＲ４５度方向視で、線分ＡＣの長さが線分ＡＢの長さに対し、４０％以上５０％未満とした、即ち、凸状の突出量の最大値の位置をコーナＲ刃の中間点より底刃側にしたことにより、コーナＲ刃の中間点より底刃側の曲率が大きくし、ねじれの効果で一層切れ味が維持でき、切削抵抗を下げることができる。ここで、線分ＡＣの長さが線分ＡＢの長さに対し４０％未満であると、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部が突出量の最大値の位置より、Ｒ９０度側、即ち、外周刃側に位置する可能性があり、突出量の最大値の位置が主に切削に関与する部位に含まれることを懸念すると共に、コーナＲ刃の中間点より底刃側の曲率が大きくなり過ぎたり、コーナＲ刃全体がいびつに湾曲したりするため、強度的な面を考慮して４０％以上とした。これらにより、良好な切削性と強度を兼ね備えることができ、コーナＲ刃の境界部付近を含む、主に切削に関与するコーナＲ刃の切れ味が維持でき、切削抵抗を下げることができる。
【００１１】
エンドミルのコーナＲ４５度方向視で、凸状の突出量の最大値がコーナＲ半径の１５％〜２５％としても良く、適正なコーナＲ刃の曲率が得られ、切削性と強度が得られる。ここで、凸状の突出量の最大値がコーナＲ半径の１５％未満であると、曲率が小さくなり、切削性が劣化し、２５％を超えると反対に曲率が大きくなり、強度面が劣化するためであり、凸状の突出量の最大値がコーナＲ半径の１５％〜２５％とした。
【００１２】
等高線加工で直角に近い立壁を加工するケースでは、軸方向に切り込んで繰り返し行うため、４回目以降ではコーナＲ刃全体で切削するようになり、線分ＢＣ間においても、線分ＡＣ間と同様に、突出量の最大値の３／４である線分ＡＢ上でのＢ側の位置をＧ、最大値の１／２である線分ＡＢ上でのＢ側の位置をＨ、最大値の１／４である線分ＡＢ上でのＢ側の位置をＩとした時、線分ＣＧ、ＧＨ、ＨＩ、ＩＢの順に各々の長さを漸次小さく変化させ、且つ、変化する量を漸次小さくすると良い。コーナＲ刃のすくい面を工具軸方向に凸曲面状としても良く、強度面が向上すると共に、切り屑離れが良く、コーナＲ刃の欠損を抑制し、切削抵抗を抑え、１刃当たりの送りの大きい高送り切削においても、一層、工具寿命が向上した。ここで、更にコーナＲ刃の強度を得るために、コーナＲ刃のすくい角は負角が良く、その範囲は−１５度から−３０度が望ましい。また、高能率切削を行うには、刃数の多い方が有利ではあるが、隅コーナ部がある被加工物の場合、４枚刃以上の多刃のエンドミルでは、該コーナ部で同時切削刃が存在し、共振によるビビリ振動が発生しやすくなるため、刃数は３枚刃が良い。また、ＴｉＡｌＮ等の硬質皮膜やＣｒ系の潤滑皮膜を施すことにより、長寿命化が計れることは言うまでもない。以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１〜図３は、本発明例１であり、図１は、ＴｉＡｌＮ被膜をコーティングした超微粒子超硬合金製、刃径１０ｍｍ、コーナＲ半径２ｍｍ、３枚刃のラジアスエンドミルの側面図であり、図２は、コーナＲ４５度方向視であり、図３は、図２のコーナＲ刃のみの詳細拡大図を示す。図１〜３より、コーナＲ刃１が凸状に湾曲し、コーナＲ刃１と底刃２の繋ぎ目付近であるコーナＲ刃のＡとコーナＲ刃１と外周刃３の繋ぎ目であるＢを通る線分ＡＢに対する凸状の突出量の最大値４の位置を線分ＡＢ上に投影した位置をＣとし、同様に最大値の３／４である線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＤ、最大値の２／４である線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＥ、最大値の１／４である線分ＡＢ上でのＡ側の位置をＦとし、最大値の３／４である線分ＡＢ上でのＢ側の位置をＧ、最大値の１／２である線分ＡＢ上でのＢ側の位置をＨ、最大値の１／４である線分ＡＢ上でのＢ側の位置をＩとした時、コーナＲ刃１の凸状の突出量の最大値４がコーナＲ半径の２０％に当たる０．４ｍｍとし、線分ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＡを各々、０．８３５ｍｍ、０．２８５ｍｍ、０．２０５ｍｍ、０．１５５ｍｍ、線分ＣＧ、ＧＨ、ＨＩ、ＩＢを各々０．９１０ｍｍ、０．３５５ｍｍ、０．１９５ｍｍ、０．１７５ｍｍとし、線分ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＡの順、及び、線分ＣＧ、ＧＨ、ＨＩ、ＩＢの順に各々の長さを漸次小さく変化させ、且つ、変化する量を漸次小さくしたものである。ここで、線分ＡＣの長さは線分ＡＢの長さに対し４７．５％であり、線分ＣＤの長さが線分ＡＣに対し５６．４％である。また、コーナＲ刃のすくい角は工具径方向に−２５度とした。
【００１４】
上記、本発明例１を用いて、切削諸元として、被削材にＨＲＣ４０のプリハードン鋼を用い、回転数を１６８０ｍｉｎ−１、一刃送り量を０．６２５ｍｍ／刃、送り速度で４２００ｍｍ／ｍｉｎ、エンドミル軸方向切り込み深さ０．６ｍｍで工具突き出し量を４０ｍｍとして、長さ１００ｍｍ、幅６５ｍｍ、深さ３０ｍｍ、側壁に３°の勾配を有するポケット加工をエアブローで等高線加工を行い、損傷状態を観察した。ここで、比較として、従来技術で述べた特許文献１及び特許文献２記載のラジアスエンドミルを従来例２及び３として、本発明例１と同寸法で製作し、上記切削テストに加えた。
【００１５】
その結果、本発明例１は、１ポケット加工形状を行い、ビビリ振動はほとんどなく、安定して加工でき、線分ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＡの順、及び、線分ＣＧ、ＧＨ、ＨＩ、ＩＢの順に各々の長さを漸次小さく変化させ、且つ、変化する量を漸次小さくしたので、コーナＲ刃の軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部付近は、コーナＲ刃の軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部付近は、チッピングを発生することも無く、工具摩耗は正常摩耗であり、まだ、十分切削可能な状態であった。これに対し、従来例２は切削性が劣り、切削抵抗が大きく、切削初期で、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃の境界部付近のすくい面側にクレータ状のチッピングを生じ、従来例３は刃先強度が劣り、切削初期で、軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃の境界部付近にチッピングが発生し、従来例２、３共に、ビビリ振動が大きくなり、ポケット加工形状の３０％加工した時点、即ち、深さ９ｍｍの時点で、チッピングが大きくなり、寿命となった。
【００１６】
（実施例２）
本発明例１のラジアスエンドミルと同仕様で、線分ＡＣの長さが線分ＡＢの長さに対し、本発明例４として３５％、本発明例５として４０％、本発明例６として４５％、本発明例７として５０％、本発明例８として５５％のラジアスエンドミルを製作し、線分ＡＣの長さが線分ＡＢの長さに対し４７．５％の本発明例１と共に、実施例１と同様の切削テスト及び評価を行った。その結果、本発明例４〜８は、本発明例１と同様、１ポケット加工形状をビビリ振動はほとんどなく、安定して加工できたが、本発明例４はコーナＲ刃全体が若干いびつであり、一部微小チッピングを生じていた。また、本発明例６と本発明例１ではほとんど差がなかったが、本発明例７は、本発明例１と比較して切削抵抗の増加量が大きく、切削音が大きくなった。本発明例８では、更に切削抵抗が大きく、切削音が大きくなった。
【００１７】
（実施例３）
本発明例１のラジアスエンドミルと同仕様で、図３に示すコーナＲ刃の凸状の突出量の最大値がコーナＲ半径に対し、本発明例９として１０％、本発明例１０として１５％、本発明例１１として２５％、本発明例１２として３０％、即ち０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍのラジアスエンドミルを製作し、コーナＲ刃の凸状の突出量の最大値がコーナＲ半径に対し２０％、即ち０．４ｍｍの本発明例１と共に、実施例１と同様の切削テスト及び評価を行った。その結果、本発明例１及び本発明例１０、１１は、１ポケット加工形状をビビリ振動はほとんどなく、安定して加工でき、チッピングを発生することも無く、工具摩耗は正常摩耗であり、まだ、十分切削可能な状態であった。また、本発明例９、１２は１ポケット加工形状を加工できたが、本発明例９は僅かにビビリ振動が発生し、若干切削音が大きくなり、本発明例１２は、僅かに軸方向の切り込み深さに対応するコーナＲ刃との境界部に微小チッピングが見られた。
【００１８】
（実施例４）
本発明例１のラジアスエンドミルと同仕様で、本発明例１３としてコーナＲ刃のすくい面を工具軸方向に凸曲面状に成形させたラジアスエンドミルを製作し、実施例１と同様の切削テストを行った。その結果、本発明例１と比較して、一層、ビビリ振動が非常に小さく、切削状態も安定しており、エンドミル損傷状態は通常摩耗で摩耗幅は僅かであり、加工面も良好であった。
【００１９】
【発明の効果】
本願発明を適用することにより、コーナＲ刃の耐チッピング、耐欠損性が向上し、１刃当たりの送りの大きい高送り切削を可能にするラジアスエンドミルが提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明例１の側面図である。
【図２】図２は、図１のコーナＲ４５度方向視の拡大図である。
【図３】図３は、図２の主要部拡大図である。
【符号の説明】
１　コーナＲ刃
２　底刃
３　外周刃
４　突出量の最大値
Ａ　コーナＲ０度部
Ｂ　コーナＲ９０度部
Ｃ　突出量の最大値の線分ＡＢ上での位置
Ｄ　突出量の最大値の３／４である線分ＡＢ上でのＡ側の位置
Ｅ　突出量の最大値の１／２である線分ＡＢ上でのＡ側の位置
Ｆ　突出量の最大値の１／４である線分ＡＢ上でのＡ側の位置
Ｇ　突出量の最大値の３／４である線分ＡＢ上でのＢ側の位置
Ｈ　突出量の最大値の１／２である線分ＡＢ上でのＢ側の位置
Ｉ　突出量の最大値の１／４である線分ＡＢ上でのＢ側の位置
【図１】
2004042256.tif 000003
【図２】
2004042256.tif 000004
【図３】
2004042256.tif 000005