(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】P2023150313
(43)【公開日】2023-10-16
(54)【発明の名称】ラジアスエンドミル
(51)【国際特許分類】
B23C 5/10 20060101AFI20231005BHJP
【FI】
B23C5/10 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022059361
(22)【出願日】2022-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000152527
【氏名又は名称】日進工具株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100139686
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 史朗
(72)【発明者】
【氏名】菊池 智幸
(72)【発明者】
【氏名】郡川 聖弥
【テーマコード(参考)】
3C022
【Fターム(参考)】
3C022KK01
(57)【要約】
【課題】被切削物の仕上げ面の加工面質を向上させるとともに、被切削物の加工寸法精度を向上させるラジアスエンドミルを提供する。
【解決手段】中心軸線O1回りに回転可能な工具本体10の先端側に切刃部20を備えたラジアスエンドミル1において、切刃部は、切刃部の先端面20aであって工具本体の径方向外側に形成され、第1底刃角が0°以上の第1底刃角部22と、切刃部において第1底刃角部よりも径方向内側に形成され、第2底刃角が第1底刃角よりも大きい第2底刃角部23と、切刃部の先端面に形成された複数のR刃24と、を有し、複数の切刃部におけるギャッシュ面20bのねじれ角α1は、基端側に向かうに従いそれぞれ大きくなる。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心軸線回りに回転可能な工具本体の先端側に切刃部を備えたラジアスエンドミルにおいて、
前記切刃部は、
前記切刃部の先端面であって前記工具本体の径方向外側に形成され、第1底刃角が0°以上の第1底刃角部と、
前記切刃部において前記第1底刃角部よりも径方向内側に形成され、第2底刃角が前記第1底刃角よりも大きい第2底刃角部と、
前記切刃部の前記先端面に形成された複数のR刃と、
を有し、
前記切刃部におけるギャッシュ面のねじれ角は、基端側に向かうに従い大きくなる、ラジアスエンドミル。
【請求項2】
前記切刃部は、前記複数のR刃から基端側に向けて形成された外周刃を有し、
前記第2底刃角部の逃げ面、前記第1底刃角部の逃げ面、前記複数のR刃の逃げ面の一つ、及び前記外周刃の逃げ面は、互いに滑らかに連なるように接続されている、請求項1に記載のラジアスエンドミル。
【請求項3】
前記R刃は、前記切刃部の先端から1/4円弧を超える長さを有する、請求項1又は2に記載のラジアスエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ラジアスエンドミルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、精密機械加工分野において、金型や部品等を切削加工するために、ラジアスエンドミルが用いられている(例えば、特許文献1参照)。
例えば、ラジアスエンドミルでは、切刃部における外周側コーナー部に、半径Rで1/4円弧状をなすR刃が形成されている。
そして、ラジアスエンドミルの切り込み時には、R刃で、被切削物(被削材)を切削加工する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載された従来のラジアスエンドミルでは、被切削物の仕上げ面の加工面質(表面粗さ)、及び被切削物の加工寸法精度に改善の余地がある。
【0005】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、被切削物の仕上げ面の加工面質を向上させるとともに、被切削物の加工寸法精度を向上させるラジアスエンドミルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のラジアスエンドミルは、中心軸線回りに回転可能な工具本体の先端側に切刃部を備えたラジアスエンドミルにおいて、前記切刃部は、前記切刃部の先端面であって前記工具本体の径方向外側に形成され、第1底刃角が0°以上の第1底刃角部と、前記切刃部において前記第1底刃角部よりも径方向内側に形成され、第2底刃角が前記第1底刃角よりも大きい第2底刃角部と、前記切刃部の前記先端面に形成された複数のR刃と、を有し、前記切刃部におけるギャッシュ面のねじれ角は、基端側に向かうに従い大きくなることを特徴としている。
【0007】
この発明では、切刃部は、中心軸線回りに回転することで、切刃部の第1底刃角部、第2底刃角部、及びR刃により、被切削物を切削する。この際に、切刃部は、第1底刃角が0°以上の第1底刃角部、及び第2底刃角が第1底刃角よりも大きい第2底刃角部を有する。このため、被切削物の仕上げ面の加工面質を向上させるとともに、切刃部の先端における摩耗を抑え、切削抵抗を低減させることができる。従って、被切削物の仕上げ面の加工面質を向上させることができる。
さらに、切刃部におけるギャッシュ面のねじれ角は基端側に向かうに従い大きくなるため、R刃の切削抵抗が低減され、R刃で生成された切り屑の排出がスムーズになり、被切削物の加工寸法精度を向上させることができる。
【0008】
また、前記ラジアスエンドミルにおいて、前記切刃部は、前記複数のR刃から基端側に向けて形成された外周刃を有し、前記第2底刃角部の逃げ面、前記第1底刃角部の逃げ面、前記複数のR刃の逃げ面の一つ、及び前記外周刃の逃げ面は、互いに滑らかに連なるように接続されていてもよい。
この発明では、例えば、第2底刃角部の逃げ面、第1底刃角部の逃げ面、複数のR刃の逃げ面の一つ、及び外周刃の逃げ面を、継目の無いシームレス加工により製造することができる。
【0009】
また、前記ラジアスエンドミルにおいて、前記R刃は、前記切刃部の先端から1/4円弧を超える長さを有してもよい。
この発明では、R刃の円弧形状の製造誤差を抑制できてR刃の加工精度が向上し、R刃全体を精度の良い円弧形状に形成することができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明のラジアスエンドミルでは、R刃による被切削物の仕上げ面の加工面質を向上させるとともに、被切削物の加工寸法精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明の一実施形態のラジアスエンドミルにおける要部の側面図である。
【
図4】ラジアスエンドミルで削り出した突起の形状を示す斜視図である。
【
図5】仕上げ加工における、実施例及び比較例のラジアスエンドミルの比較図の一例である。
【
図6】仕上げ加工における、実施例及び比較例のラジアスエンドミルの比較図の他の例である。
【
図7】被切削物として合金工具鋼DC53を用いた場合の、切削加工後の実施例及び比較例のラジアスエンドミルの比較図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明に係るラジアスエンドミルの一実施形態を、
図1から
図7を参照しながら説明する。
図1及び
図2に示すように、例えば、本実施形態のラジアスエンドミル1は、複数刃の(後述する刃部21を複数有する)ラジアスエンドミルである。ラジアスエンドミル1は、例えば、合金工具鋼(SKD11)や粉末高速度工具鋼(SKH55等)を被切削物として、鍛造型やプレス型の為に用いられる。ラジアスエンドミル1は、工具本体10と、切刃部20と、を備える。
【0013】
ここで、工具本体10及び切刃部20は、それぞれ円柱状に形成されている。工具本体10及び切刃部20それぞれの中心軸(軸線)は、共通軸と同軸に配置されている。以下では、共通軸を中心軸線O1と言う。中心軸線O1方向のうち、工具本体10に対する切刃部20側を先端側と言い、切刃部20に対する工具本体10側を基端側と言う。ラジアスエンドミル1を中心軸線O1に沿って見て、中心軸線O1に直交する方向を径方向と言い、中心軸線O1回りに周回する方向を周方向と言う。径方向は、工具本体10の径方向である。
【0014】
工具本体10は、中心軸線O1回りに回転可能である。工具本体10の基端部は、図示しないマシニングセンタ等の工作機械に取付けられる。工具本体10には、例えば、超硬合金が好適に用いられる。
【0015】
切刃部20は、工具本体10の先端側に備えられている。切刃部20は、複数(本実施形態では4つ)の刃部21を有する。複数の刃部21は、中心軸線O1回りに等角度毎に配置されている。複数の刃部21は、中心軸線O1回りの回転方向D1に回転すると、被切削物を切削する。
図3に示すように、切刃部20の先端側で中心軸線O1に直交する仮想線を、基準線L1と規定する。各刃部21は、第1底刃角部22と、第2底刃角部23と、R刃24と、外周刃25と、を有する。なお、第1底刃角部22、第2底刃角部23、及びR刃24は、切刃部20の底刃である。
【0016】
第1底刃角部22は、切刃部20の先端面20aであって、第2底刃角部23よりも径方向外側に形成されている。第1底刃角部22の第1底刃角θ1は、0°以上である。第1底刃角θ1は、第1底刃角部22の先端面と基準線L1とのなす角度である。第1底刃角θ1は、2°以下であることが好ましい。
第2底刃角部23は、切刃部20において、第1底刃角部22よりも径方向内側に形成されている。第2底刃角部23は、第1底刃角部22に対して径方向内側に連なる。第2底刃角部23の第2底刃角θ2は、第1底刃角θ1よりも大きい。第2底刃角θ2は、第2底刃角部23の先端面と基準線L1とのなす角度である。第2底刃角θ2は、3°以上10°以下であることが好ましい。
【0017】
R刃24は、切刃部20の先端面20aにR状に形成されている。
図1に示すように、切刃部20におけるギャッシュ面20bのねじれ角α1は、基端側に向かうに従い大きくなる。なお、
図3に示すように、ギャッシュ面20bは、第2底刃角部23から、第1底刃角部22、R刃24を通って、後述するバックテーパつなぎ刃32の基端まで延びる面である。
複数のR刃24についても、ねじれ角(中心軸線O1方向のすくい角)α1は、基端側に向かうに従いそれぞれ大きくなる。
R刃24の基端側に形成された外周刃25の回転方向D1には、フルート溝31が形成されている。
図3に示すように、R刃24は、基部切刃24bと、延長刃24cと、を有する。
基部切刃24bは、半径Rの略1/4円弧状に形成されている。基部切刃24bの先端は、第1底刃角部22の先端面に連なる。延長刃24cは、基部切刃24bの基端から基端側に向かって、前記半径Rを保って延びている。このように、基部切刃24b及び延長刃24cを有するR刃24は、切刃部20の先端から1/4円弧を超える長さを有する。
【0018】
外周刃25は、各R刃24の延長刃24cから基端側に向けて形成されている。
延長刃24cの基端と外周刃25との間は、例えば直線状のバックテーパ形状を有するバックテーパつなぎ刃32によって接続されている。
図1から
図3に示すように、刃部21の逃げ面21aは、第2底刃角部23から、第1底刃角部22、R刃24を通って、外周刃25まで延びる面である。逃げ面21aは、第2底刃角部23の逃げ面23a、第1底刃角部22の逃げ面22a、R刃24の逃げ面24d、及び外周刃25の逃げ面25aを有する。これらの逃げ面23a,22a,24d,25aは、互いに滑らかに連なるように接続されていることが好ましい。
【0019】
図2に示すように、複数の刃部21は、芯下がりに形成されている。ここで言う芯下がりとは、複数の刃部21が中心軸線O1を通過せずに、中心軸線O1に対して回転方向D1とは反対方向に移動した位置に設けられていることを意味する。
なお、複数の刃部21は、芯上がりに形成されていてもよい。ここで言う芯上がりとは、複数の刃部21が、中心軸線O1に対して回転方向D1に移動した位置に設けられていることを意味する。
【0020】
次に、実施例のラジアスエンドミル及び比較例(従来)のラジアスエンドミルを用いた試験結果につい説明する。なお、比較例のラジアスエンドミルは、実施例のラジアスエンドミルに対して、第1底刃角部を備えていない。
【0021】
(1.被切削物の仕上げ面の加工面質の検証)
実施例及び比較例のラジアスエンドミルを用いて、ブロック状の被切削物から
図4に示すような突起51の形状を削り出した。突起51は、X字状に形成され、基準面50上に配置されている。ラジアスエンドミルにおいて、径はφ2mm、コーナーRは0.2mm、有効長は6mmである。被切削物は、粉末高速度工具鋼HAP40(64HRC)で形成されるとした。
この場合のラジアスエンドミルの回転速度nを、12,000回転/minとした。軸方向切込み深さa
pを0.02mm、半径方向切込み深さa
eを0.05mm、送り速度V
fを1,000mm/min、1刃当たりの送り量f
zを0.020mm/toothとした。切削する際に、オイルミストを用いた。
両ラジアスエンドミルによる被切削物の加工は、それぞれ50分行った。
試験結果を、
図5に示す。
図5には、突起51の上面51a(
図4参照)、壁面(側面)51bを削り出した結果を示す。
【0022】
比較例のラジアスエンドミルで上面51aを切削したときの算術平均粗さRaは、0.028μm(マイクロメートル)であった。実施例のラジアスエンドミルで上面51aを切削したときの算術平均粗さRaは、0.010μmであった。実施例のエンドミルで切削した上面51aは、比較例のラジアスエンドミルで切削した上面51aに比べて、傷が少なく、きれいな状態であった。
比較例のラジアスエンドミルで壁面51bを切削したときの算術平均粗さRaは、0.077μmであった。実施例のラジアスエンドミルで壁面51bを切削したときの算術平均粗さRaは、0.052μmであった。実施例のラジアスエンドミルで切削したで壁面51bは、比較例のラジアスエンドミルで切削したで壁面51bに比べて、傷が少なく、きれいな状態であった。
【0023】
比較例のラジアスエンドミルによる突起51の幅の加工誤差量は、0.004mmであった。実施例のラジアスエンドミルによる突起51の幅の加工誤差量は、0.003mmであった。
比較例のラジアスエンドミルによる突起51の深さ(基準面50と上面51aとの距離)の加工誤差量は、0.005mmであった。実施例のラジアスエンドミルによる突起51の深さの加工誤差量は、0.002mmであった。
実施例のラジアスエンドミルで切削したときの加工誤差量は、比較例のラジアスエンドミルで切削したときの加工誤差量よりも小さいことが分かった。
加工誤差量が小さくなった理由は、実施例のラジアスエンドミルが長寿命になり、ラジアスエンドミルのR精度(コーナーRの精度)が高くなったためだと考えられる。
【0024】
比較例のラジアスエンドミルで切削したときの、上面51aと壁面51bとの接続部分のバリ高さは、0.006mmであった。実施例のエンドミルで切削したときの、同接続部分のバリ高さは、0.004mmであった。
実施例のラジアスエンドミルで切削したときには、比較例のラジアスエンドミルで切削したときに比べて、バリ高さが抑えられることが分かった。
【0025】
図6に、突起51の仕上げ加工後の、実施例及び比較例のラジアスエンドミルの摩耗状況を示す。各ラジアスエンドミルに対して、底刃及び外周刃の写真をそれぞれ示す。
比較例のラジアスエンドミルでは、逃げ面の摩耗幅は0.026mmであり、R後退量は0.005mmであった。実施例のラジアスエンドミルでは、逃げ面の摩耗幅は0.023mmであり、R後退量は0.003mmであった。
この結果から、比較例のラジアスエンドミルに比べて実施例のラジアスエンドミルでは、逃げ面の摩耗幅及びR後退量がそれぞれ小さくなることが分かった。
【0026】
(2.荒加工での寿命の検証)
実施例及び比較例のラジアスエンドミルを用いて、被切削物を荒加工により削り出した。ラジアスエンドミルにおいて、径はφ2mm、コーナーRは0.2mm、有効長は6mmである。
被切削物を形成する材料を、合金工具鋼DC53(60HRC)とした。なお、ラジアスエンドミルが寿命となる基準は、逃げ面の摩耗幅が0.15mmを超えることである。逃げ面の摩耗幅が0.15mmを超えると、ラジアスエンドミルによる切削に支障が生じる。
【0027】
試験結果を、
図7に示す。なお、この場合のラジアスエンドミルの回転速度nを、15,000回転/min(分)とした。軸方向切込み深さa
pを0.05mm、半径方向切込み深さa
eを0.5mm、送り速度V
fを1,800mm/min、1刃当たりの送り量f
zを0.03mm/toothとした。切削する際に、オイルミストを用いた。
比較例のラジアスエンドミルでは、切削時間110分で逃げ面の摩耗幅が0.184mmとなり、寿命となった。
これに対して、実施例のラジアスエンドミルでは、切削時間110分における逃げ面の摩耗幅は、0.062mmであった。実施例のラジアスエンドミルでは、切削時間200分で逃げ面の摩耗幅が0.150mmとなり、寿命となった。
【0028】
この結果から、比較例のラジアスエンドミルに比べて実施例のラジアスエンドミルでは、荒加工における寿命が長くなることが分かった。
【0029】
以上説明したように、本実施形態のラジアスエンドミル1では、切刃部20は、中心軸線O1回りに回転することで、切刃部20の第1底刃角部22、第2底刃角部23、及びR刃24により、被切削物を切削する。この際に、切刃部20は、第1底刃角θ1が0°以上の第1底刃角部22、及び第2底刃角θ2が第1底刃角θ1よりも大きい第2底刃角部23を有する。このため、被切削物の加工面質を向上させるとともに、切刃部20の先端における摩耗を抑え、切削抵抗を低減させることができる。従って、被切削物の仕上げ面の加工面質を向上させることができる。
さらに、切刃部20におけるギャッシュ面20bのねじれ角α1は基端側に向かうに従い大きくなるため、R刃24の切削抵抗が低減され、R刃24で生成された切り屑の排出がスムーズになり、被切削物の加工寸法精度を向上させることができる。
【0030】
逃げ面23a,22a,24d,25aは、互いに滑らかに連なるように接続されている。このため、逃げ面23a,22a,24d,25aを、継目の無いシームレス加工により製造することができる。
R刃24は、切刃部20の先端から1/4円弧を超える長さを有する。従って、R刃24の円弧形状の製造誤差を抑制できてR刃24の加工精度が向上し、R刃24全体を精度の良い円弧形状に形成することができる。
【0031】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、ラジアスエンドミル1の各刃部21は、外周刃25を有さなくてもよい。R刃24の長さは、切刃部20の先端から1/4円弧未満でもよい。
【符号の説明】
【0032】
1 ラジアスエンドミル
10 工具本体
20 切刃部
20a 先端面
20b ギャッシュ面
22 第1底刃角部
22a,23a,24d,25a 逃げ面
23 第2底刃角部
24 R刃
25 外周刃
O1 中心軸線
α1 ねじれ角
θ1 第1底刃角
θ2 第2底刃角