JP5958614B2

JP5958614B2 - ボールエンドミル

Info

Publication number: JP5958614B2
Application number: JP2015135606A
Authority: JP
Inventors: 貴行畔上; 阿部　太郎; 太郎阿部
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: JP2015171762A

Description

本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状をなす偶数枚の切刃が周方向に間隔をあけて形成された偶数刃のボールエンドミルに関するものである。

このような偶数刃のボールエンドミルとして、特許文献１には、エンドミル本体の先端部に６枚のボール刃が形成され、このうち周方向に１つおきの３枚のボール刃は、エンドミル本体先端の軸線上に交差させられた長ボール刃（長刃）とされるとともに、残りの３枚のボール刃は軸線から離れた位置に内周端を有する短ボール刃（短刃）とされた６枚刃のボールエンドミルが提案されている。

このようなボールエンドミルでは、６枚のボール刃すべてが長ボール刃とされたボールエンドミルに対して、エンドミル本体先端の軸線上に突き合わされる長ボール刃の形成を容易にできるとともに、切屑排出用のポケット容量を確保して切屑詰まりを防止できる。一方、従来の対向配置された２枚のボール刃が長ボール刃とされるとともに残りの４枚のボール刃が短ボール刃とされたボールエンドミルに対しては、エンドミル本体先端における長ボール刃が多いので、加工面精度の向上と切刃寿命の延長を図ることができる。

特開２０１１−１８３５３２号公報

ところで、この特許文献１に記載のボールエンドミルでは、エンドミル本体先端において短ボール刃の内周端を軸線から離れた位置とするのに、短ボール刃に連なる先端逃げ面の先端内周側に、軸線に垂直な方向またはこれよりも内周側に向かうに従い僅かに先端側に向かう方向に延びる切欠面を形成し、この切欠面と先端逃げ面と短ボール刃のギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面との交点に短ボール刃の内周端が位置するようにしている。

そして、長ボール刃が３枚であることに加えて、このように切欠面によって短ボール刃の内周端よりも内周側に長ボール刃の回転軌跡がなす半球よりも後退した空間を形成し、この空間によっても切屑を排出するポケットの容量を確保するようにしているが、より大きなポケット容量を確保しようとしてこの切欠面を広げると、切欠面が長ボール刃のエンドミル本体先端側の部分に連なる先端逃げ面に及んでしまい、長ボール刃の特に軸線上に交差させられる部分において、エンドミル回転方向後方側のエンドミル本体の肉厚を確保することができなくなって刃先強度が低下し、この部分に欠損等が生じ易くなるおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように長刃（長ボール刃）と短刃（短ボール刃）が交互に形成されたボールエンドミルにおいて、長刃の特に軸線上に交差させられるエンドミル本体先端側部分における刃先強度を損なうことなく、良好な切屑排出性を得ることが可能なボールエンドミルを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状をなす偶数枚の切刃が周方向に間隔をあけて形成されており、これら偶数枚の切刃のうち周方向に１つおきの切刃は、上記エンドミル本体先端の上記軸線上に交差させられた長刃とされ、残りの周方向に１つおきの切刃は、その先端逃げ面の内周部が切欠面によって切り欠かれて上記軸線から離れた位置に内周端を有する短刃とされ、上記長刃のギャッシュと該長刃のエンドミル回転方向に隣接する短刃のギャッシュとはエンドミル本体先端側で連通させられているとともに、上記軸線方向先端側から見たときに、該軸線を中心として上記短刃の内周端を通る円周上において、上記長刃から該長刃のギャッシュのエンドミル回転方向後方を向く壁面とこの長刃のエンドミル回転方向に隣接する上記短刃の先端逃げ面または上記切欠面との交線までの円弧の長さである上記長刃のギャッシュの幅が、上記円周上において、上記短刃から該短刃のギャッシュのエンドミル回転方向後方を向く壁面とこの短刃のエンドミル回転方向に隣接する上記長刃の先端逃げ面との交線までの円弧の長さである上記短刃のギャッシュの幅よりも周方向に幅広とされていることを特徴とする。

このように構成されたボールエンドミルにおいては、特許文献１に記載のボールエンドミルと同様に、エンドミル本体の周方向に１つおきの残りの切刃は短刃とされ、また長刃のギャッシュとそのエンドミル回転方向に隣接する短刃のギャッシュとがエンドミル本体先端側で連通させられているので、この短刃の内周端よりも内周側には長刃の回転軌跡に対して後退する空間が形成されることになる。その一方で、長刃のギャッシュは、エンドミル本体先端側で短刃のギャッシュよりも周方向に幅広とされているので、上記空間を無理に広げようとしなくても、長刃のギャッシュ自体に十分な切屑排出のためのポケット容量を確保することができる。

このため、長刃の特に軸線上に交差するエンドミル本体先端側の部分においては良好な切屑排出性を得ることができ、特許文献１に記載のボールエンドミルのように長刃による切屑排出のためのポケット容量を確保するために短刃の内周側の切欠面を大きくしてこの部分の長刃の先端逃げ面を大きく切り欠いたりする必要はなくなるため、この部分のエンドミル回転方向後方側に連なるエンドミル本体の肉厚を確保して切刃強度の低下を抑え、欠損等が発生するのを防ぐことが可能となる。従って、より高い送りを与えたとしても安定した切削が可能となるので、高能率の加工を促すことができる。

さらに、長刃と該長刃のエンドミル回転方向に隣接する短刃との周方向の間隔を、少なくとも上記エンドミル本体先端側で、この短刃と該短刃のエンドミル回転方向に隣接する長刃との周方向の間隔よりも小さくすることにより、長刃のエンドミル回転方向後方側に一層大きな肉厚をエンドミル本体に確保することができる。従って、これによっても長刃の切刃強度の向上を図って、欠損等の発生を確実に防止することができる。

なお、上述のように長刃のギャッシュをエンドミル本体先端側において短刃のギャッシュよりも周方向に幅広にするには、長刃のギャッシュを、こうして短刃のギャッシュよりも周方向に幅広とされた部分において、該長刃のギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面とエンドミル回転方向後方を向く壁面とに交差する方向に延びる底面、またはこれらの壁面に接する凹曲面状をなす底面を備えたものとして、この底面の分だけ周方向の幅が広がるようにすればよい。

以上説明したように、本発明によれば、エンドミル本体先端側の部分において、特許文献１に記載のボールエンドミルのように長刃による切屑排出のためのポケット容量を確保するために短刃の内周側の切欠面を大きくして長刃の先端逃げ面を大きく切り欠いたりせずとも、良好な切屑排出性を確保することができ、これにより長刃のエンドミル回転方向後方側にエンドミル本体の肉厚を十分に残して、切刃強度の低下による欠損等を防止することができる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。図１に示す実施形態の拡大正面図である。図２におけるＡ方向視の側面図である。図２におけるＢ方向視の側面図である。（ａ）図１に示す実施形態のエンドミル本体先端側における長刃のギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面とエンドミル回転方向後方を向く壁面との延長面の交差稜線に垂直な断面図（図１〜図３の点Ｌにおける断面図）、（ｂ）図（ａ）に示す断面図の拡大図、（ｃ）図（ｂ）の第１の変形例を示す断面図、（ｄ）図（ｂ）の第２の変形例を示す断面図である。（ａ）図１に示す実施形態のエンドミル本体先端側における短刃のギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面とエンドミル回転方向後方を向く壁面との交差稜線に垂直な断面図（図１〜図３の点Ｓにおける断面図）、（ｂ）図（ａ）に示す断面図の拡大図、（ｃ）図（ｂ）の変形例を示す断面図である。

図１ないし図６は本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、エンドミル本体１は、超硬合金等の硬質材料により形成されて軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その後端側部分（図２、図３おいて右側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部は切刃部３とされる。このようなボールエンドミルは、上記シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、該軸線Ｏに交差する方向に送り出されて、上記切刃部３により例えば金型等の曲面を切削加工したりするのに用いられる。

この切刃部３においては、その後端側の外周部に、周方向に間隔をあけて偶数条（本実施形態では６条）の切屑排出溝４が軸線Ｏ方向後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れるように形成されており、これらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の外周側辺稜部には、この壁面をすくい面とする外周刃５がそれぞれ形成されている。これらの外周刃５は、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とした１つの円筒面をなすようにされている。

一方、切刃部３の先端部、すなわちエンドミル本体１の先端部においては、上記切屑排出溝４の先端部を先端側に向かうに従い内周側に向けてさらに切り欠くようにしてギャッシュ６が形成されており、このギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面６ａの外周縁部には、この壁面６ａをすくい面として上記外周刃５の先端に連なり先端側に向かうに従い凸曲しつつ内周側に向かう、外周刃５と同数の偶数（本実施形態では６枚）の切刃（ボール刃）７がそれぞれ形成されている。これらの切刃７は、その軸線Ｏ回りの回転軌跡が、該軸線Ｏ上に中心を有して先端側に凸となる１つの半球をなすようにされていて、この半球の半径は上記外周刃５の回転軌跡がなす円筒面の半径と等しくされている。

これら６枚の切刃７のうち、周方向に１つおきの３枚の切刃７は、外周刃５の先端からエンドミル本体１先端の軸線Ｏ上に達するまで延びて、この軸線Ｏ上で互いに交差させられた長刃７Ａとされるとともに、残りの３枚の切刃７は、これら長刃７Ａよりも軸線Ｏから離れた位置に内周端を有する短刃７Ｂとされている。さらに、長刃７Ａのギャッシュ６Ａは、この長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔに隣接する短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂに連通させられている。なお、３枚の長刃７Ａそれぞれと、３枚の短刃７Ｂそれぞれは、周方向に等間隔に形成されている。

そして、短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂが図６（ｂ）に示すように、この短刃７Ｂのすくい面とされるエンドミル回転方向Ｔを向く上記壁面６ａと、この壁面６ａに対向してエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ｂとにより形成されているのに対し、長刃７Ａのギャッシュ６Ａは図５（ｂ）に示すように、この長刃７Ａのすくい面とされるエンドミル回転方向Ｔを向く上記壁面６ａと、この壁面６ａに対向してエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ｂと、これらの壁面６ａ、６ｂの間に延びる底面６ｃとにより形成されていて、これにより、エンドミル本体１の先端側では、長刃７Ａのギャッシュ６Ａが短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂよりも周方向に幅広とされている。すなわち、長刃７Ａのギャッシュ６Ａと短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂとの断面が異なる形状とされている。

ここで、本実施形態では、長刃７Ａのギャッシュ６Ａは、そのエンドミル回転方向Ｔとエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ａ、６ｂの延長面の交差稜線に直交する断面において図５（ｂ）に示すように、これらの壁面６ａ、６ｂが鋭角に交差する方向に延びるように形成されており、ギャッシュ６Ａの上記底面６ｃは、同断面においてこれらの壁面６ａ、６ｂに角度をもって交差するように延びている。また、短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂは、そのエンドミル回転方向Ｔとエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ａ、６ｂの交差稜線に直交する断面において図６（ｂ）に示すように、これらの壁面６ａ、６ｂが鋭角に交差するように形成されている。

さらに、本実施形態では、長刃７Ａのギャッシュ６Ａは、そのエンドミル回転方向Ｔ後方を向く上記壁面６ｂが、エンドミル本体１先端の上記軸線Ｏの極周辺において、短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方を向く上記壁面６ｂに交差するように延びることにより、この短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂと連通させられている。これら長刃７Ａのギャッシュ６Ａと短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ｂ同士の交差稜線の外周側では、図６（ｂ）に示すように短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂのエンドミル回転方向Ｔを向く壁面６ａと、そのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する長刃７Ａのギャッシュ６Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ｂとが交差させられ、さらにその外周側には、短刃７Ｂの先端逃げ面８Ｂの内周部を、軸線Ｏに垂直な方向またはこれよりも内周側に向かうに従い僅かに先端側に向かう方向に切り欠いた切欠面９が形成されていて、この切欠面９と、短刃７Ｂの先端逃げ面８Ｂと、短刃７Ｂのすくい面とされるギャッシュ６Ｂの上記壁面６ａとの交点が、短刃７Ｂの内周端とされる。

なお、本実施形態では、軸線Ｏに対する径方向に短刃７Ｂが形成された範囲において、少なくともエンドミル本体１の先端部内周側では、長刃７Ａと該長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔに隣接する短刃７Ｂとの周方向の間隔は、この短刃７Ｂと該短刃７Ｂのエンドミル回転方向Ｔに隣接する長刃７Ａとの周方向の間隔よりも小さくされている。一方、外周側の外周刃５に連なる部分では、このままの間隔でもよく、また長刃７Ａと短刃７Ｂとが周方向に等間隔に形成されていてもよく、逆に長刃７Ａとそのエンドミル回転方向Ｔに隣接する短刃７Ｂとの周方向の間隔が、この短刃７Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔに隣接する長刃７Ａとの周方向の間隔より大きくされていてもよい。

ここで、エンドミル本体１先端側における長刃７Ａのギャッシュ６Ａの幅は、軸線Ｏ方向先端側から見たときに、軸線Ｏを中心として短刃７Ｂの内周端を通る円周上において、長刃７Ａから該長刃７Ａのギャッシュ６Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ｂとこの長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔに隣接する短刃７Ｂの先端逃げ面８Ｂまたは切欠面９との交線までの幅（円弧の長さ）であり、エンドミル本体１先端側における短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂの幅は、同じく軸線Ｏ方向先端側から見たときに、軸線Ｏを中心として短刃７Ｂの内周端を通る円周上において、短刃７Ｂから該短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ｂとこの短刃７Ｂのエンドミル回転方向Ｔに隣接する長刃７Ａの先端逃げ面８Ａとの交線までの幅（円弧の長さ）である。

また、同様に、エンドミル本体１先端側における長刃７Ａと該長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔに隣接する短刃７Ｂとの周方向の間隔も、軸線Ｏ方向先端側から見たときに、軸線Ｏを中心として短刃７Ｂの内周端を通る円周上における長刃７Ａと該長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔに隣接する短刃７Ｂとの間隔（円弧の長さ）であり、短刃７Ｂと該短刃７Ｂのエンドミル回転方向Ｔに隣接する長刃７Ａとの周方向の間隔も、軸線Ｏ方向先端側から見たときに、軸線Ｏを中心として短刃７Ｂの内周端を通る円周上における短刃７Ｂと該短刃７Ｂのエンドミル回転方向Ｔに隣接する長刃７Ａとの間隔（円弧の長さ）である。

このように構成されたボールエンドミルでは、長刃７Ａのギャッシュ６Ａが、エンドミル本体１先端側の軸線Ｏ周辺において、短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂよりも周方向に幅広とされているので、この長刃７Ａのギャッシュ６Ａに切屑排出のための大きなポケットを確保することができる。このため、特許文献１に記載のボールエンドミルのようにこのポケット容量を確保するために切欠面を長刃７Ａの先端逃げ面８Ａにまで広げなくても良好な切屑排出性を得ることができ、長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側のエンドミル本体１の肉厚を大きくして、切刃強度の低下を抑えることができる。

また、この長刃７Ａのギャッシュ６Ａは、同じくエンドミル本体１先端側の軸線Ｏ周辺において、そのエンドミル回転方向Ｔに隣接する短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂに連通させられてもいるので、さらに良好な切屑排出性を確保することができる。従って、上記構成のボールエンドミルによれば、より高い送りを与えて切削加工を行っても、長刃７Ａに欠損等が生じるのを防ぎつつ切屑を円滑に排出することができ、安定した高能率の切削加工を行うことができる。

さらに、本実施形態では、少なくともエンドミル本体１の先端部内周側では、長刃７Ａと該長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔに隣接する短刃７Ｂとの間隔が、この短刃７Ｂと該短刃７Ｂのエンドミル回転方向Ｔに隣接する長刃７Ａとの間隔よりも小さくされている。このため、軸線Ｏに対する径方向に短刃７Ｂが形成された範囲の少なくとも内周側の部分では、長刃７Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方におけるエンドミル本体１の肉厚を一層大きく確保することができ、長刃７Ａの切刃強度を向上させて欠損等の発生を確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、図５（ｂ）に示したように、長刃７Ａのギャッシュ６Ａの底面６ｃを、この長刃７Ａのすくい面とされるエンドミル回転方向Ｔを向く壁面６ａとエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ｂとに角度をもって交差するように形成しているが、図５（ｃ）に示す第１の変形例のように、底面６ｃは壁面６ａ、６ｂと交差する方向に延びているものの、これら壁面６ａ、６ｂの少なくとも一方（図５（ｃ）では両方）と底面６ｃとが交差する部分は、上記断面が凹円弧等の凹曲線状をなしてこれらの壁面６ａ、６ｂと底面６ｃに接する凹曲面状に形成されていてもよい。

あるいは、図５（ｄ）に示す第２の変形例のように、底面６ｃ全体を、上記断面が凹円弧等の凹曲線状をなしてギャッシュ６Ａのエンドミル回転方向Ｔとその後方を向くこれらの壁面６ａ、６ｂに接する凹曲面に形成してもよい。これは、短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂも同様であり、図６（ｃ）に示す変形例のように、そのエンドミル回転方向Ｔを向く壁面６ａとエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面６ｂとが上記断面において、これらの壁面６ａ、６ｂに接する断面凹曲線状をなす凹曲面を介して連なるようにされていてもよく、この場合に、長刃７Ａのギャッシュ６Ａの底面６ｃも凹曲面であれば、上記断面におけるその曲率半径を、短刃７Ｂのギャッシュ６Ｂにおける凹曲面よりも大きくすればよい。

なお、上記実施形態では、切刃（ボール刃）７の長刃７Ａの全長に亙ってギャッシュ６Ａにこのような底面６ｃが形成されているが、外周刃５に連なる部分では隣接する切刃７の間隔も大きくなって良好な切屑排出性が得られるので、極端な広狭が生じなければ上述のように長刃７Ａのギャッシュ６Ａは幅広とされていなくてもよく、すなわち長刃７Ａのギャッシュ６Ａに上記底面６ｃが形成されていなくてもよい。

また、上記実施形態では、６枚刃のボールエンドミルに本発明を適用した場合について説明したが、８枚刃以上の偶数刃のボールエンドミルや、４枚刃以下の偶数刃のボールエンドミルに適用することも可能である。ただし、４枚刃のボールエンドミルに適用すると、短刃７Ｂのポケットが狭くなりすぎて切屑詰まりが問題となり、また２枚刃のボールエンドミルでは長刃７Ａと短刃７Ｂとが１枚ずつしか形成されないので、本発明は６枚刃以上で、特に６枚刃か８枚刃のボールエンドミルに適用して好適である。

１エンドミル本体
３切刃部
４切屑排出溝
５外周刃
６ギャッシュ
６Ａ長刃７Ａのギャッシュ
６Ｂ短刃７Ｂのギャッシュ
６ａギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面
６ｂギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔ後方を向く壁面
６ｃギャッシュ６の底面
７切刃（ボール刃）
７Ａ長刃
７Ｂ短刃
８Ａ長刃７Ａの先端逃げ面
８Ｂ短刃７Ｂの先端逃げ面
９切欠面

Claims

軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有する半球状をなす偶数枚の切刃が周方向に間隔をあけて形成されており、これら偶数枚の切刃のうち周方向に１つおきの切刃は、上記エンドミル本体先端の上記軸線上に交差させられた長刃とされ、残りの周方向に１つおきの切刃は、その先端逃げ面の内周部が切欠面によって切り欠かれて上記軸線から離れた位置に内周端を有する短刃とされ、上記長刃のギャッシュと該長刃のエンドミル回転方向に隣接する短刃のギャッシュとはエンドミル本体先端側で連通させられているとともに、
上記軸線方向先端側から見たときに、該軸線を中心として上記短刃の内周端を通る円周上において、上記長刃から該長刃のギャッシュのエンドミル回転方向後方を向く壁面とこの長刃のエンドミル回転方向に隣接する上記短刃の先端逃げ面または上記切欠面との交線までの円弧の長さである上記長刃のギャッシュの幅が、
上記円周上において、上記短刃から該短刃のギャッシュのエンドミル回転方向後方を向く壁面とこの短刃のエンドミル回転方向に隣接する上記長刃の先端逃げ面との交線までの円弧の長さである上記短刃のギャッシュの幅よりも周方向に幅広とされていることを特徴とするボールエンドミル。
上記長刃と該長刃のエンドミル回転方向に隣接する短刃との周方向の間隔が、少なくとも上記エンドミル本体先端側で、この短刃と該短刃のエンドミル回転方向に隣接する長刃との周方向の間隔よりも小さくされていることを特徴とする請求項１に記載のボールエンドミル。
上記長刃のギャッシュは、上記短刃のギャッシュよりも周方向に幅広とされた部分において、該長刃のギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面とエンドミル回転方向後方を向く壁面とに交差する方向に延びる底面、またはこれらの壁面に接する凹曲面状をなす底面を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボールエンドミル。