特開 2023-103732 エンドミル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023103732

(43)【公開日】2023-07-27

(54)【発明の名称】エンドミル

(51)【国際特許分類】

   B23C 5/10 20060101AFI20230720BHJP

【ＦＩ】

B23C5/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022004428

(22)【出願日】2022-01-14

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100192614

【弁理士】

【氏名又は名称】梅本 幸作

(74)【代理人】

【識別番号】100158355

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 明子

(72)【発明者】

【氏名】前田 直樹

【テーマコード（参考）】

3C022

【Ｆターム（参考）】

3C022KK03

3C022KK24

3C022KK26

3C022KK28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】エンドミル自体の剛性を維持しながら、溝加工や高送り加工などの重切削加工においても切り屑の排出性を向上できるエンドミルを提供する。
【解決手段】複数の底刃と、底刃から長手方向に連続して形成される複数の外周刃と、外周刃に隣接配置された外周刃と同数のねじれ溝と、を有するエンドミルにおいて、エンドミルの長手方向に対して直角方向となる断面視において、エンドミルの中心軸Ｏを中心としてヒール４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を通過する仮想円Ｃ１、中心軸Ｏを中心としてねじれ溝の溝底に内接する仮想円Ｃ３、仮想円Ｃ１の半径ｒ１と仮想円Ｃ３の半径ｒ３を等分した半径ｒ２を有する仮想円Ｃ２、中心軸Ｏと外周刃の刃先を結ぶ仮想線Ｌ１、中心軸Ｏと仮想円Ｃ２およびねじれ溝の交点を結ぶ仮想線Ｌ２とした場合、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２が成す角度αを複数のねじれ溝と複数の外周刃の間ですべて異なる角度とする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の底刃と、前記底刃から長手方向に連続して形成される複数の外周刃と、前記外周刃に隣接配置された前記外周刃と同数のねじれ溝と、を有するエンドミルにおいて、前記エンドミルの長手方向に対して直角方向となる断面視において、前記エンドミルの中心軸Ｏを中心としてヒール４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を通過する仮想円Ｃ１、前記中心軸Ｏを中心として前記ねじれ溝の溝底に内接する仮想円Ｃ３、前記仮想円Ｃ１の半径ｒ１と前記仮想円Ｃ３の半径ｒ３を等分した半径ｒ２を有する仮想円Ｃ２、前記中心軸Ｏと前記外周刃の刃先を結ぶ仮想線Ｌ１、前記中心軸Ｏと前記仮想円Ｃ２および前記ねじれ溝の交点を結ぶ仮想線Ｌ２とした場合、前記仮想線Ｌ１と前記仮想線Ｌ２が成す角度αが、前記複数のねじれ溝と前記複数の外周刃の間ですべて異なることを特徴とするエンドミル。

【請求項2】

前記角度αは３０°以上５０°以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被削材への溝加工や高送り加工などの重切削加工に適したエンドミルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンドミルによる被削材への側面加工によって発生した切り屑の排出性を高めるために、エンドミルの外周刃やねじれ溝などを種々な形状が開発されてきた。例えば、特許文献１ないし３に開示されている様にエンドミルのねじれ溝の円周方向の幅を広げたり、断面の溝構造を複数に分割したりすることでねじれ溝における切り屑の詰まりを防止するねらいがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－２７７０３３号公報

【特許文献2】特開２００４－１２２２８１号公報

【特許文献3】特開２０２０－１９２６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、被削材への溝加工や高送り加工などに代表される、いわゆる重切削加工は、側面加工の場合に比べて切り屑の発生量が増加する。特許文献１ないし３に開示されているエンドミルは、いずれも外周刃のすくい面と当該すくい面に隣接する面（曲面）に段差を付けることで切り屑の排出性を高めているが、当該段差以上の溝加工を行う場合には応力が集中するため、エンドミルに亀裂が発生する。

【0005】

また、溝形状を大きくすることで、エンドミル自体の断面積が更に小さくなり、エンドミルの剛性が低下する懸念もある。さらに、被削物に接触している外周刃のすくい面の曲率が大きい場合であっても切り屑の形状自体を小さくすることはできない。

【0006】

そこで、本発明は、エンドミル自体の剛性を維持しながら、溝加工や高送り加工などの重切削加工においても切り屑の排出性を向上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】

【0007】

本発明のエンドミルは、複数の底刃と、底刃から長手方向に連続して形成される複数の外周刃と、これらの外周刃に隣接配置された外周刃と同数のねじれ溝と、を有するエンドミルにおいて、当該エンドミルの長手方向に対して直角方向となる断面視において、エンドミルの中心軸を中心として外周刃の回転方向とは逆向き側に位置するヒールを通過する仮想円Ｃ１、エンドミルの中心軸を中心としてねじれ溝の溝底に内接する仮想円Ｃ３、前述の仮想円Ｃ１の半径ｒ１と仮想円Ｃ３の半径ｒ３を等分した半径ｒ２を有する仮想円Ｃ２、中心軸Ｏと外周刃の刃先を結ぶ仮想線Ｌ１、中心軸Ｏと仮想円Ｃ２およびねじれ溝の交点を結ぶ仮想線Ｌ２とした場合、これらの仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２が成す角度が、複数のねじれ溝と複数の外周刃の間ですべて異なるエンドミルとする。なお、前述の仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２が成す角度は３０°以上５０°以下の範囲とすることもできる。

【発明の効果】

【0008】

本発明のエンドミルは、複数の外周刃とそれに隣接するねじれ溝によって形成される２本の仮想線（仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２）が成す角度を各々異なる角度にすることで、エンドミル自体の剛性を維持しながら、溝加工や高送り加工などの重切削加工においても切り屑の排出性を向上できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のエンドミル１０の正面図である。

【図2】本発明のエンドミル１０の右側面図である。

【図3】本発明のエンドミル１０の斜視図である。

【図4】図２に示すエンドミル１０のＸ－Ｘ線断面図である。

【図5】従来のエンドミルによる切削仮想試験の加重変化を示すグラフである。

【図6】本発明のエンドミルによる切削仮想試験の加重変化を示すグラフである。

【図7】従来のエンドミル１００の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明のエンドミルの一実施形態について図面を用いて説明する。本発明のエンドミル１０の正面図を図１、右側面図を図２、斜視図を図３にそれそれ示す。エンドミル１０は、図１ないし図３に示す様に先端部に３枚の底刃１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を有している。

【0011】

これらの底刃１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）からエンドミル１０の長手（軸）方向に連続して３枚の外周刃２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）が形成されている。また、これらの底刃１（１Ａ～１Ｃ）および外周刃２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）に隣接して溝３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）が形成されている。

【0012】

次に、本発明のエンドミル１０の溝（ねじれ溝）３Ａ，３Ｂ，３Ｃの断面形態について図面を用いて説明する。図２に示す本発明のエンドミル１０のＸ－Ｘ線における断面図を図４に示す。本発明のエンドミル１０の長手方向（軸方向）に対して直角方向となる断面視において、本発明のエンドミル１０の外周刃２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）は中心軸Ｏを中心として中心角が等分（１２０°）に配置されている。

【0013】

これら３枚の外周刃２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の回転方向前方側に位置する３条の溝（ねじれ溝）３Ａ，３Ｂ，３Ｃの開き角度は、それぞれ異なっている。すなわち、中心軸Ｏを中心としてエンドミル１０の３枚の外周刃２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の回転方向前方側に位置するヒール４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を通過する仮想円Ｃ１および中心軸Ｏを中心としてねじれ溝３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の溝底５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）に内接する仮想円Ｃ３を基準にする。

【0014】

これらの２つの仮想円Ｃ１の半径ｒ１と仮想円Ｃ３の半径ｒ３を等分した（半径ｒ１と半径ｒ３の平均値とした）半径ｒ２を有する仮想円Ｃ２、そして、中心軸Ｏと外周刃２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の刃先６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）を結ぶ仮想線Ｌ１、中心軸Ｏと仮想円Ｃ２およびねじれ溝３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の交点をそれぞれ結ぶ仮想線Ｌ２とした場合、２本の仮想線Ｌ１、仮想線Ｌ２が互いに成す角度（開き角度）α（α１，α２，α３）は、すべて異なる。

【0015】

なお、これらの角度α（α１，α２，α３）は３０°以上５０°以下の範囲であることが好ましく、一例として図４に示す断面形態の場合では、角度α１＝３４．０°，角度α２＝４１．３°，角度α３＝４８．５°である。

【実施例0016】

本発明のエンドミルと従来のエンドミルのそれぞれを用いて、溝加工の切削仮想試験をシミュレーションにより実施し、切削加工される切り屑の形態や大きさを比較検証した。本切削仮想試験に使用した専用のソフトウェア（ソフト名：ＡｄｖａｎｔＥａｇｅ）を用いたシミュレーションによる切削加工条件は以下の通りである。
・被削材：Ｓ５０Ｃ
・エンドミルの直径：１０ｍｍ
・回転数：２０００（ｍｉｎ^－１）
・送り量：０．０５（ｍｍ／ｔ）
・切り込み量（ａｐ）：５ｍｍ

【0017】

例えば図７に示すような従来のエンドミルを用いた本切削仮想試験時に発生した送り方向の加重変化（経時変化）を図５、図１に示す本発明のエンドミル本切削仮想試験時に発生した送り方向の加重変化（経時変化）を図６にそれぞれ示す。

【0018】

まず、従来のエンドミルを用いた本切削仮想試験時に発生した送り方向の加重変化（経時変化）は、図５に示す様に横軸に加工経過時間、縦軸に切削加工時に発生すると予想される送り方向の加重の変化を表した場合に、最大加重と最小荷重の差である変動幅Δａは、仮想試験を行った結果、約２３００Ｎとなった。また、図５に図示していないが、送り方向の最大加重は約４５０ＭＰａと試算された。

【0019】

これに対して、本発明のエンドミルを用いた本切削仮想試験時に発生した送り方向の加重変化（経時変化）は、図６に示す様に最大加重と最小荷重の差である変動幅Δｂは約１２００Ｎとなり、従来のエンドミルを用いた本切削仮想試験時に比べて約半分の反動幅になった。また、送り方向の最大加重は約３００ＭＰａと試算されて、従来のエンドミルを用いた本切削仮想試験時に比べて約３３％低減される結果となった。

【0020】

加えて、本発明のエンドミルを用いた本切削仮想試験時に発生する切り屑の大きさ（最大長さ）は、従来のエンドミルを用いた場合に比べて、切り屑の大きさも約２０％縮小するという試算結果が出た。

【0021】

以上の試験結果より、図４に示すような複数のねじれ溝と複数の外周刃を備えるエンドミルの断面視において、２本の仮想線から形成される角度（α１，α２，α３）をすべて異なるエンドミルとすることで、切削加工時に発生する切り屑を強制的にカールさせることで切り屑を小さくして、結果として切り屑の排出性を向上させる。したがって、 従来のエンドミルと同等の剛性を維持しながら、切削時に発生する加重（切削抵抗）を抑制しながら高送り加工を実現することもできる。

【符号の説明】

【0022】

１（１Ａ～１Ｃ） 底刃
２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ） 外周刃
３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ） 溝（ねじれ溝）
４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ） ヒール
５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ） 溝底
１０ エンドミル
Ｃ１～Ｃ３ 仮想円
α（α１，α２，α３） 開き角
Ｌ１～Ｌ３，Ｌ１１～Ｌ１３ 仮想線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】