(57)【要約】【課題】硬さがＨＲＣ６０以上の高硬度材の隅部の加工において、隅部を良好な直角度で良好に仕上げることができるエンドミルを提供することを課題とする。【解決手段】スクエアエンドミルにおいて、該スクエアエンドミルはピン角で、該スクエアエンドミルの正面視で、底刃３のコーナ側のすくい面は、外周刃２のすくい面で、該底刃３の回転中心側のすくい面は、ギャッシュ面４で構成し、該外周刃のすくい角を０°以下としたことを特徴とする高硬度材の高精度加工用スクエアエンドミルである。【選択図】図２
2007276008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクエアエンドミルにおいて、該スクエアエンドミルはピン角で、該スクエアエンドミルの正面視で、底刃３のコーナ側のすくい面は、外周刃２のすくい面で、該底刃３の回転中心側のすくい面は、ギャッシュ面４で構成し、該外周刃のすくい角を０°以下としたことを特徴とする高硬度材の高精度加工用スクエアエンドミル。
【請求項２】
請求項１記載の高硬度材の高精度加工用スクエアエンドミルにおいて、該底刃３の該コーナ側のすくい面と、該底刃３の回転中心側のすくい面との境界を、半径方向で、外周より、刃径の５％以上１５％以下、に設けたことを特徴とする高硬度材の高精度加工用スクエアエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、高硬度材、例えば、ＨＲＣ６０以上の仕上げ切削に用いる高硬度材加工用スクエアエンドミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
硬さがＨＲＣ６０以上である焼入れ鋼等の高硬度材の切削に用いるスクエアエンドミルは、コーナの補強のため、底刃のすくい面がエンドミル先端のコーナまで延在する外周刃のすくい面を切り欠いて設けられた平坦部から形成され、さらに底刃の逃げ面と平坦部と外周刃の逃げ面が交わるコーナに、エンドミル回転方向後方側に屈曲する屈曲部を設け、高硬度材の加工に対応していた（特許文献１参照）。しかし、特許文献１記載のエンドミルは、外周刃のすくい面を切り欠いてコーナの補強をしているので、外周刃の逃げ角の影響で、コーナの刃径が正規のエンドミル刃径より小さくなり、高硬度材に外周刃と底刃を使って壁面と底面を切削する際、壁面と底面の成す隅部の直角度が得られず、更に、コーナの切削性が劣るので、切削抵抗が増大し、バリが発生しやすく、高硬度材の仕上げ加工に問題があった。
【特許文献１】特開平４−１５９０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明は、硬さがＨＲＣ６０以上の高硬度材の隅部の加工において、隅部を良好な直角度で良好に仕上げることができるエンドミルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本願発明は、スクエアエンドミルにおいて、該スクエアエンドミルはピン角で、該スクエアエンドミルの正面視で、底刃３のコーナ側のすくい面は、外周刃２のすくい面で、該底刃３の回転中心側のすくい面は、ギャッシュ面４で構成し、該外周刃のすくい角を０°以下としたことを特徴とする高硬度材の高精度加工用スクエアエンドミルである。本願発明を適用することにより、エンドミル先端まで正規のエンドミル刃径を設けることができ、高硬度材の隅部の加工において、加工後の隅部の直角度が得られ、更に、コーナ部に鋭利な切れ刃を設けることができ、コーナの切削性が向上してバリを抑制し、精度良く隅部を仕上げることができる。
更に、より好ましくは、上記本願発明において、該底刃３の該コーナ側のすくい面と、該底刃３の回転中心側のすくい面との境界を、半径方向で、外周より、刃径の５％以上１５％以下、に設けたことを特徴とする高硬度材の高精度加工用スクエアエンドミルである。
【発明の効果】
【０００５】
本願発明を適用することにより、硬さがＨＲＣ６０以上の高硬度材の隅部の加工において、隅部を良好な直角度を有して仕上げることができるエンドミルを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１より、エンドミル本体１の外周にねじれを有する外周刃２を複数設け、外周刃２のすくい角は０°以下に設定する。エンドミル本体１の先端に底刃３、ギャッシュ４を設け、ギャッシュ４は外周刃２の溝に向かって開口する。また、外周刃２と底刃３が交わるコーナ部５を有する。図２は、図１のＡ部のエンドミルの回転中心に平行な断面で切断した図を示す。図２より、本願発明は、外周刃のすくい面６をシャンク側からコーナ部５に向かって伸延して設け、該底刃３はコーナ側の底刃７と回転中心側の底刃８とに分けて設け、コーナ側の底刃のすくい面９は該外周刃のすくい面６で形成する。回転中心側の底刃のすくい面１０は、該ギャッシュ４のエンドミル回転方向を向く面で構成する。本願発明は、外周刃のすくい面６がエンドミル先端まで伸延しており、エンドミル刃径を成す外周刃がエンドミル先端まで存在するので、高硬度材の隅部の加工で、隅部の直角度を得ることができ、コーナ部５の切削性を向上することができ、コーナ部５付近で切削する隅部の切削方向のバリを低減でき、隅部を良好に仕上げることができる。
外周刃２のすくい角が０°より大きいと、コーナ部付近の強度が低下し、コーナ部が欠損、または摩耗が早期に進行して高硬度材の隅部の直角度が得られない。また、外周刃のすくい角は−１５°以上が好ましく、コーナ部５の切削性が向上して切削抵抗を低減でき、コーナ部の欠損やバリの発生を抑制できる。すくい角は−５°以下が刃先強度の観点から好ましい。また、外周刃２のねじれ角は１０°から２５°の範囲が好ましい。これにより、コーナ部５の強度を確保できる。１０°より小さいと、外周刃２の切削の断続性が大きくなり、コーナ部５の切削負荷が大きくなり、欠損の可能性が上がる。また、２５°より大きいと、コーナ部５において、外周刃と底刃の逃げ面と成す角度が鋭利になってコーナ部の肉厚が薄くなり、コーナ部５の強度が低下するためである。
【０００７】
図４より、コーナ部５側の底刃７と回転中心側の底刃８との底刃上の境界点１１は、図２に示す回転中心側の底刃のすくい面１０とコーナ部側の底刃のすくい面９が成す境界線が底刃３と交わる点であり、図４に示すように、本願発明は、外周刃と底刃の交点１２から境界点１１までのエンドミル半径方向の境界距離１３をエンドミル刃径の１５％以下の範囲に設定する。これにより、コーナ部側の底刃の長さが短く設けることができる。
底刃３の逃げ角の影響で、境界点１１がコーナ部５よりエンドミル先端側に突出してコーナ部側の底刃７が被削材の加工面に擦れることを抑制し、コーナ部の欠損やバリの発生を抑制して高硬度材の隅部を精度良く仕上げることができる。ここで、境界距離が１５％より大きいと、底刃３のすくい面は外周刃のすくい面６から成るコーナ部側の底刃のすくい面７で形成される部分が多くなり、上記境界点１１が外周刃と底刃の交点１２よりエンドミル回転方向側に位置する量が大きくなる。このため、底刃３の逃げ角が影響してコーナ部側の底刃の中底勾配Ａ１が回転中心側の底刃の中底勾配Ａ２に対して小さくなりすぎ、コーナ部側の底刃７の逃げ面が被削材に擦過しやすくなり、切削抵抗が増大し、バリの発生、コーナ部の欠損の可能性が高くなる。また、上記境界距離が０％、つまり、上記境界点１１と外周刃と底刃の交点１２が重なる場合も本願発明の範疇であり、コーナ部の直角度を保ち、コーナ部の強度を最大限向上することができる。境界距離は３％以上に設けるのが好ましい。これにより、コーナ部側の底刃７の軸方向のすくい角は外周刃のねじれ角の影響を受けるため、コーナ部側の底刃７をエンドミルの１刃送り量以上の長さに設け、コーナ部５の切削性を向上してコーナ部の負担を軽減でき、コーナ部の欠損を抑制できる。一方、回転中心側の底刃のすくい面１０とコーナ部側の底刃のすくい面９が成す境界線が外周刃２と交わる場合は、回転中心側の底刃のすくい面１０で外周刃２が切り欠かれる形状となり、コーナ部の直角度が得られない。回転中心側の底刃のすくい面で構成されることになり、底刃の軸方向のすくい角が小さくなり、コーナ部の切削性が低下して高硬度材の隅部の仕上げ加工に不十分となる。本願発明は、コーナ部側の底刃７を、図４のように、エンドミル回転方向後方側に凹状の曲線とするのが好ましい。これにより、上記境界距離１３が過度に大きくなるのを防止し、コーナ部側の底刃７が被削材と擦れることを防止でき、コーナ部の損傷を抑制できる。本願発明は、図２に示す回転中心側の底刃の中低勾配βが３゜以上７゜以下の範囲であることが好ましい。これにより、コーナ部側の底刃の中底勾配Ａ１を大きくすることができ、コーナ部側の底刃７の高硬度材の加工面との擦過を抑制し、切削抵抗を低減し、コーナ部５の損傷を抑制することができ、エンドミル回転方向前方に形成される送り方向バリを抑制できる。３°より小さいと、図４のように、上記境界点１１が上記外周側端点１２よりエンドミル回転方向側に位置するため、底刃３の逃げ角の影響で、コーナ部側の底刃の中底勾配Ａ２が小さくなり、コーナ部側の底刃７の被削材の加工面とのクリアランスが少なくなり、被削材の加工面を擦過しやすく、コーナ部５の欠損を招くばかりか、加工面の塑性変形を助長し、バリの発生を抑制できない恐れがある。７°より大きいと、コーナ部５の強度が低下し、早期にコーナ部５が欠損し、隅部の良好な直角度が得られない。本願発明の底刃の逃げ角は４°〜６°が好ましく、コーナ部側の底刃の中底勾配Ａ１が小さくなることを抑制して擦過を防ぐことができる。本願発明の高硬度材加工用スクエアエンドミルの刃部の表面に硬さがＨＶ３０ＧＰａ以上の硬質皮膜を被��するのも好ましく、コーナ部の欠損と刃先摩耗の進行を抑え、隅部の良好な仕上げ加工が得られる。心厚をエンドミル刃径に対して７０％〜８０％とするのも好ましく、エンドミルの剛性を上げて加工時の振動を抑制してコーナ部５のチッピングを抑制できる。更に同様の理由から、外周刃の刃長をエンドミル刃径に対して２Ｄ以下としても良い。以下、実施例を用いて本願発明を具体的に説明する。
【実施例】
【０００８】
（実施例１）
本発明例１は、４枚刃で刃径が２ｍｍの、外周刃のねじれ角は２０゜、外周刃のすくい角は−２０゜、心厚は刃径の７５％で、底刃の逃げ角は６°、回転中心側の底刃の中底勾配は２°に設定した。本発明例１の母材には硬さがＨＲＡ９３．２の超微粒子超硬合金を使用し、本発明例１の刃部表面に硬さがＨＶ３６ＧＰａのＴｉＳｉＮを被覆した。上記境界距離は、エンドミル半径方向に計測して０．４ｍｍ、つまり、刃径の２０％に設定した。従来例２は、図５より、本発明例１と同様の仕様で、底刃まで延在する外周刃のすくい面を切り欠いて平坦面１４を設け、平坦面１４がギャッシュのエンドミル回転方向を向く面と同一平面で形成され、平坦面１４と底刃の逃げ面と外周刃の逃げ面で形成されるコーナ部にエンドミル回転方向後方に倒れる屈曲部１５を設けたものを用意した。従来例２に境界距離を当てはめると刃径の０％となる。従来例３は、本発明例１と同仕様で、外周刃のねじれ角が３０°、外周刃のすくい角が１０°、心厚が刃径の６０％、底刃の中底勾配が１°、境界距離は０．６ｍｍ、つまり刃径の２５％であるものを用意した。
切削諸元は、被削材として硬さがＨＲＣ６１の焼き入れしたＳＫＤ１１を用い、切削速度６０ｍ／ｍｉｎ、送り速度３００ｍｍ／ｍｉｎで、長さ４０ｍｍ、深さ０．３ｍｍの溝加工を行った。図６は上記被削材の加工後の形状を示す図であり、溝１６は両端が開口する溝である。該溝加工の１回あたりの軸方向切込み量を０．０５ｍｍに設定した。１つの溝１６の総切削長は２４０ｍｍとなる。評価として、溝１６の壁面と底面が成す隅部の直角度を測定した。直角度の値は、被削材の端面１７に垂直な方向から溝１６の長さ方向に平行な方向を向いて端面１７側の隅部を光学顕微鏡で５０倍の倍率で観察し、隅部の丸みを円弧半径で置換した値を記録した。切削テスト終了後、溝１６の開口する部分における溝の底面と被削材の端面１７とが成すエッジ１８を仕上げるために、手加工でバリ取り（バリは図示しない）を行い、その作業時間を測定した。本発明例１は、延べ切削距離２４０ｍｍ、つまり１溝を問題なく切削でき、加工後の隅部の直角度は０．０２９ｍｍと良好であった。溝の長さ方向の開口部に発生するバリは小さく抑えられており、バリ取りに要した時間は５５秒と手加工で十分除去でき、高硬度材の隅部の良好な直角度が得られ、隅部を簡単に仕上げることができた。従来例２は、切削当初から直角度は０．０８０ｍｍと隅部の直角度が出ておらず、切削距離１２０ｍｍ、つまり１溝の半分まで切削した時点で、送り方向バリや切削方向バリの高さが本発明例１に比べて大きくなった。その後、１溝加工した後、バリ取りを行ったが、要した時間は３６０秒と非常に時間がかかった。これは被削材が高硬度材である事に加え、切削性の悪いコーナ部で隅部を加工したため、バリが加工硬化を起こし、さらにバリの除去が難しくなったと思われる。従来例３は、切削初期でコーナ部が欠損し、溝加工ができなかった。
【０００９】
（実施例２）
本発明例３〜７として、本発明例１と同仕様で、外周刃のすくい角を−１５°から０°まで変化させたものと、比較例８として外周刃のすくい角を５°としたものを用意し、これらに、本発明例１を加え、実施例１と同様の切削テストと評価を行った。その結果を表１に示す。
【００１０】
【表１】
2007276008.tif 000003
【００１１】
表１より、外周刃のすくい角が０°以下の本発明例４〜６は、１溝を加工することができ、隅部の直角度は０．０３ｍｍ以下と良好であった。本発明例４〜６はバリ取りに要した時間は４０秒以下と簡単に除去できる程度のバリの発生であったが、本発明例７は隅部の直角度は０．０３３ｍｍと若干大きくなった。これは、コーナ部の強度が不十分でコーナ部の摩耗が進行したためと思われる。特に、すくい角が−１５°〜−５°の範囲である本発明例４〜６は隅部の直角度が０．０３ｍｍ以下、バリ取りに要した時間も４０秒以下と高硬度材の隅部の仕上げ加工に良好であった。比較例８は切削距離が１００ｍ手前の時点でコーナ部が欠損し、１溝を加工することができず、高硬度材の仕上げ加工に使用すること自体不可能であった。これは、コーナ部の切れ刃の肉厚が薄く、コーナ部の強度が足りなかったためと思われる。
【００１２】
（実施例３）
本発明例９〜１３として、本発明例５と同仕様で、境界距離を刃径の０〜１５％のものをそれぞれ用意し、本発明例５を加えて実施例１と同様の切削テストと評価を行った。その結果を表２に示す。
【００１３】
【表２】
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【００１４】
表２より、１溝目の加工では、本発明例９〜１３、本発明例５は０．０３ｍｍ以下の良好な直角度が得られ、また、バリ取りに要した時間も４０秒以下と簡単に除去できる程度のものであった。特に、本発明例９〜１２は、直角度が０．０２ｍｍ以下とさらに良好であった。その中でも、本発明例１０〜１２はバリ取りに要した時間も３０秒以下と短時間であったが、本発明例９は送り方向バリが若干多く出て、バリ取りに要した時間が長かった。その後、本発明例９〜１３、本発明例５の切削テストを続け、２溝目を加工した。本発明例９〜１３は２溝目も加工でき、特に本発明例１０〜１２は直角度が０．０３ｍｍ以下に抑えることができ、バリ取りも４０秒以下と短時間であり、バリが小さく除去しやすかった。本発明例９、１３は隅部の直角度が０．０３ｍｍを超え、若干隅部の精度が落ち、バリ取りに要した時間も４０秒を超えた。この原因として、本発明例９は、コーナ部の切削性が他の本発明例に比べて低いため、コーナ部に負荷が掛かり、コーナ部の摩耗が進行したためと考えられる。また、本発明例１３は境界距離が大きく、コーナ部側の底刃と回転中心側の底刃の境界点が被削材に擦過してコーナ部付近の摩耗が進行したためと考えられる。また、本発明例５は、２溝目の切削長１００ｍを超えた時点でコーナ部が欠損し、寿命となった。これは、コーナ部側の底刃が被削材に擦過してコーナ部の損傷が進んだためと思われる。
【００１５】
（実施例４）
本発明例１４〜１７として、本発明例１１と同仕様で、回転中心側の底刃の中底勾配Ａ１を１°〜７°に設定したものを用意し、実施例３と同様の切削テストと評価に供した。２溝目の結果を表３に示す。
【００１６】
【表３】
2007276008.tif 000005
【００１７】
表３より、１溝目の加工では、本発明例１４〜１７は隅部の直角度が０．０２５ｍｍ以下と精度良く隅部を加工することができ、バリ取りに要した時間も３０秒以下と良好であった。特に、本発明例１４〜１６は、隅部の直角度が０．０２ｍｍ以下と良好であった。次に２溝目の加工を行ったところ、本発明例１４〜１６は隅部の直角度が０．０３ｍｍ以下と良好な精度で隅部を安定して仕上げ切削することができた。バリ取りに要した時間も４０秒以下に抑えられ、バリが小さく除去しやすかった。特に、本発明例１５、１６は、隅部の直角度が０．０２５ｍｍ以下とさらに精度良く隅部を加工でき、バリ取りに要した時間も３０秒以下とバリを良好に抑制できた。本発明例１７は隅部の直角度が０．０３ｍｍを超え、若干大きくなったが、バリ取りに要した時間は３６秒と、本発明例１４と同等であった。この結果より、特に回転中心側の底刃の中底勾配を３°〜５°に設定することで、コーナ部側の底刃の擦過を抑制し、且つ、コーナ部の損傷を抑制でき、高硬度材の隅部の仕上げ加工に適応できると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明例のエンドミルの正面図を示す。
【図２】図２は、図１のＡ部をエンドミルの回転中心に平行な面で切断した拡大図を示す。
【図３】図３は、図１の右側面図を示す。
【図４】図４は、図３のＢ部の拡大図を示す。
【図５】図５は、従来例を図２同様、エンドミルの回転中心に平行な面で切断したコーナ部付近の拡大図を示す。
【図６】図６は、被削材の形状を示す。
【符号の説明】
【００１９】
１：エンドミル本体
２：外周刃
３：底刃
４：ギャッシュ
５：コーナ部
６：外周刃のすくい面
７：コーナ部側の底刃
８：回転中心側の底刃
９：コーナ部側の底刃のすくい面
１０：回転中心側の底刃のすくい面
１１：境界点
１２：外周刃と底刃の交点
１３：境界距離
１４：平坦面
１５：屈曲部
１６：溝
１７：被削材の端面
１８：エッジ
Ａ１：コーナ部側の底刃の中底勾配
Ａ２：回転中心側の底刃の中底勾配
【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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