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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-09
(45)【発行日】2022-06-17
(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 20060101AFI20220610BHJP
【ＦＩ】
B23C5/10 Z
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022007805
(22)【出願日】2022-01-21
【審査請求日】2022-01-21
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】522029589
【氏名又は名称】左甲斐 武久
(74)【代理人】
【識別番号】110001014
【氏名又は名称】特許業務法人東京アルパ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】左甲斐 武久
【審査官】小川 真
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１５９３７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３６１５１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０６７９８５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／０９９９５４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｃ ５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
端面部と丸コーナ部とを有するラジアス刃と、前記ラジアス刃をなすすくい面とを備えるラジアスエンドミルにおいて、前記ラジアス刃は、前記端面部と前記丸コーナ部との間の境界点よりも中心寄りの所定の位置から前記丸コーナ部のなかの所定の位置までの範囲に後退部を有し、
前記後退部は、外周に近づくほど前記ラジアスエンドミルの回転方向に対して逆方向に後退し、前記ラジアスエンドミルの軸方向から見て、前記回転方向へ向けて膨らんだ凸曲線状であり、
前記すくい面は、前記後退部をなす凸曲面状の後退すくい面と、前記後退部よりも中心側の端面部をなす略平面状の中心すくい面を有し、
前記後退すくい面と、前記中心すくい面との間の境界線が、軸方向先端側へ向けて膨らんだ凸曲線である、
ラジアスエンドミル。
【請求項2】
前記後退すくい面は、鏡面研磨されている、請求項１のラジアスエンドミル。
【請求項3】
前記後退すくい面のすくい角は、負角であり、前記中心すくい面のすくい角と比較して、絶対値が大きい、請求項１又は２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】
特許文献１は、底刃の稜線が、端面部の中心からＲ刃の稜線と交わる自由端まで、平面視において凸円弧状の曲率円により構成されているラジアルエンドミルを開示している。このラジアスエンドミルは、切削抵抗が小さくなるので、切れ刃の破損を防止でき、一刃当たりの送り量を大きくすることができるので、切削速度を落とすことなく、エンドミルの回転数を小さくすることができる。これにより、発熱を抑えることができるので、切れ刃の寿命を延ばすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２００６／１０３７９９号
【非特許文献】
【0004】
【文献】古川勇二「機械加工学―形状の創成原理」オフィスＨＡＮＳ、２０２０年
【文献】小橋眞、高田尚記「１．転移と塑性変形」名古屋大学大学院工学研究科物質プロセス工学専攻Ｈ３０年前期構造材料学講義資料、２０１８年、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｕｍｓｅ．ｎａｇｏｙａ－ｕ．ａｃ．ｊｐ／Ｐ６／ｋｏｂａｓｈｉ／ｉｍｇ／ｆｉｌｅ４５．ｐｄｆ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示されたラジアスエンドミルは、エンドミルを送り方向に移動させるときの切削抵抗が小さくなる。しかし、ポケット加工などエンドミルを軸方向に移動させてワークに切り込ませるときの切削抵抗は、小さくならない。しかし、エンドミルの回転数を小さくすると、エンドミルを軸方向に移動させてワークに切り込ませたときの一刃当たり送り量が大きくなるので、切れ刃の破損が発生する。
この発明は、例えばこのような課題を解決することを目的とする。
この発明は、例えばこのような課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
ラジアスエンドミルは、端面部と丸コーナ部とを有するラジアス刃と、前記ラジアス刃をなすすくい面とを備え、前記ラジアス刃は、前記端面部のなかの所定の位置から前記丸コーナ部のなかの所定の位置までの範囲に後退部を有し、前記後退部は、外周に近づくほど前記ラジアスエンドミルの回転方向に対して逆方向に後退し、前記ラジアスエンドミルの軸方向から見て、前記回転方向へ向けて膨らんだ凸曲線状であり、前記すくい面は、前記後退部をなす凸曲面状の後退すくい面と、前記後退部よりも中心側の端面部をなす略平面状の中心すくい面を有し、前記後退すくい面と、前記中心すくい面との間の境界線が、軸方向先端側へ向けて膨らんだ凸曲線である。
前記後退すくい面は、鏡面研磨されていてもよい。
前記後退すくい面のすくい角は、負角であり、前記中心すくい面のすくい角と比較して、絶対値が大きくてもよい。
前記後退すくい面は、鏡面研磨されていてもよい。
前記後退すくい面のすくい角は、負角であり、前記中心すくい面のすくい角と比較して、絶対値が大きくてもよい。
【発明の効果】
【0007】
前記ラジアスエンドミルによれば、軸方向に移動してワークに切り込んだときの切削抵抗が小さくなるので、切れ刃の破損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】エンドミルの先端部分の一例を示す平面図。
【図2】エンドミルの先端部分の一例を示す正面図。
【図3】エンドミルの先端部分の一例を示す右側面図。
【図4】ＩＶ－ＩＶ部分を示す拡大平面図。
【図5】Ｖ－Ｖ部分を示す拡大正面図。
【図6】ＶＩ－ＶＩ部分を示す拡大右側面図。
【図7】切り屑の一例を示す図。
【図8】補足説明資料を示す図。
【図9】補足説明資料を示す図。
【図10】補足資料を示す図。
【図11】補足資料を示す図。
【図12】補足資料を示す図。
【図13】補足資料を示す図。
【図14】補足資料を示す図。
【図15】補足資料を示す図。
【図16】補足資料を示す図。
【図17】補足資料を示す図。
【図18】補足資料を示す図。
【図19】補足資料を示す図。
【図20】補足資料を示す図。
【図21】補足資料を示す図。
【図22】補足資料を示す図。
【図23】補足資料を示す図。
【図24】補足資料を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図１～３を参照して、エンドミル１０について説明する。
エンドミル１０は、多刃ラジアルエンドミルであり、三枚の切れ刃を有する。切れ刃は、±Ｚ方向に延びるエンドミル１０の中心軸を中心として約１２０度間隔で周方向に略当間隔に配置されている。切れ刃は、外周刃１１ａ～１１ｃと、外周刃１１ａ～１１ｃから連続したラジアス刃１２ａ～１２ｃとを有する。
ラジアス刃１２ａは、すくい面１３ａと逃げ面１４ａとの交線に形成されている。同様に、ラジアス刃１２ｂは、すくい面１３ｂと逃げ面１４ｂとの交線に形成され、ラジアス刃１２ｃは、すくい面１３ｃと逃げ面１４ｃとの交線に形成されている。
エンドミル１０は、多刃ラジアルエンドミルであり、三枚の切れ刃を有する。切れ刃は、±Ｚ方向に延びるエンドミル１０の中心軸を中心として約１２０度間隔で周方向に略当間隔に配置されている。切れ刃は、外周刃１１ａ～１１ｃと、外周刃１１ａ～１１ｃから連続したラジアス刃１２ａ～１２ｃとを有する。
ラジアス刃１２ａは、すくい面１３ａと逃げ面１４ａとの交線に形成されている。同様に、ラジアス刃１２ｂは、すくい面１３ｂと逃げ面１４ｂとの交線に形成され、ラジアス刃１２ｃは、すくい面１３ｃと逃げ面１４ｃとの交線に形成されている。
【0010】
図４～６を参照して、ラジアス刃１２ａ及びすくい面１３ａについて詳しく説明する。なお、ラジアス刃１２ｂ，１２ｃ及びすくい面１３ｂ，１３ｃも同様である。
ラジアス刃１２ａは、端面部２４と、丸コーナ部２５とを有する。端面部２４は、端面部２４は、エンドミル１０の－Ｚ方向の先端に設けられ、エンドミル１０の中心軸付近から境界点２６まで、略±Ｙ方向に沿って延びている。丸コーナ部２５は、－Ｚ方向の先端から外周にかけて設けられ、境界点２６から、外周刃１１ａとの境界点まで、曲線状に延びている。
ラジアス刃１２ａは、端面部２４と、丸コーナ部２５とを有する。端面部２４は、端面部２４は、エンドミル１０の－Ｚ方向の先端に設けられ、エンドミル１０の中心軸付近から境界点２６まで、略±Ｙ方向に沿って延びている。丸コーナ部２５は、－Ｚ方向の先端から外周にかけて設けられ、境界点２６から、外周刃１１ａとの境界点まで、曲線状に延びている。
【0011】
また、ラジアス刃１２ａは、中心部２１と、後退部２２とを有する。中心部２１と後退部２２との間の境界点２３は、端面部２４と丸コーナ部２５との間の境界点２６よりもエンドミル１０の中心軸寄りにある。すなわち、後退部２２は、端面部２４から丸コーナ部２５にかけて設けられている。
後退部２２は、外周に近づくほどエンドミル１０の回転方向に対して逆方向に後退している。後退部２２は、－Ｚ方向から見て、エンドミル１０の回転方向へ向けて膨らんだ凸曲線状である。
後退部２２は、外周に近づくほどエンドミル１０の回転方向に対して逆方向に後退している。後退部２２は、－Ｚ方向から見て、エンドミル１０の回転方向へ向けて膨らんだ凸曲線状である。
【0012】
すくい面１３ａは、中心すくい面３１と、後退すくい面３２とを有する。
中心すくい面３１は、逃げ面１４ａとの間にラジアス刃１２ａの中心部２１をなす。中心すくい面３１は、略平面状であり、すくい角は、負角（例えば－５度）である。
後退すくい面３２は、逃げ面１４ａとの間にラジアス刃１２ａの後退部２２をなす。後退すくい面３２は、凸曲面状であり、すくい角は、負角（例えば－３０度）であって、中心すくい面３１よりも絶対値が大きい。また、後退すくい面３２は、鏡面研磨されている。
中心すくい面３１と後退すくい面３２との間の境界線３３は、ラジアス刃１２ａの中心部２１と後退部２２との間の境界点２３から、エンドミル１０の径方向外側かつ＋Ｚ方向へ向けて斜めに延びる曲線状であり、－Ｚ方向に膨らんだ凸曲線である。
中心すくい面３１は、逃げ面１４ａとの間にラジアス刃１２ａの中心部２１をなす。中心すくい面３１は、略平面状であり、すくい角は、負角（例えば－５度）である。
後退すくい面３２は、逃げ面１４ａとの間にラジアス刃１２ａの後退部２２をなす。後退すくい面３２は、凸曲面状であり、すくい角は、負角（例えば－３０度）であって、中心すくい面３１よりも絶対値が大きい。また、後退すくい面３２は、鏡面研磨されている。
中心すくい面３１と後退すくい面３２との間の境界線３３は、ラジアス刃１２ａの中心部２１と後退部２２との間の境界点２３から、エンドミル１０の径方向外側かつ＋Ｚ方向へ向けて斜めに延びる曲線状であり、－Ｚ方向に膨らんだ凸曲線である。
【0013】
図７を参照して、エンドミル１０を－Ｚ方向に移動してワークに切り込んだときに生じる切り屑８０について説明する。
切り屑８０は、図に示すように、薄い板状の小片が連続した形状となる。この形状は、従来のエンドミルによる加工で発生する切り屑とはまったく異なる。従来のエンドミルによる加工では、このように細かく分かれた薄い切り屑ではなく、ひとかたまりの厚い切り屑が発生する。
このような形状の切り屑８０が発生することにより、切削抵抗が小さくなり、切れ刃の破損を防止することができる。
後退すくい面３２のすくい角が絶対値の大きい負角なので、後退部２２で切り出された切り屑は、＋Ｙ方向（エンドミル１０の径方向外側）に横滑りしながら除去される。これにより、このような形状の切り屑８０が発生すると考えられる。
切り屑８０は、図に示すように、薄い板状の小片が連続した形状となる。この形状は、従来のエンドミルによる加工で発生する切り屑とはまったく異なる。従来のエンドミルによる加工では、このように細かく分かれた薄い切り屑ではなく、ひとかたまりの厚い切り屑が発生する。
このような形状の切り屑８０が発生することにより、切削抵抗が小さくなり、切れ刃の破損を防止することができる。
後退すくい面３２のすくい角が絶対値の大きい負角なので、後退部２２で切り出された切り屑は、＋Ｙ方向（エンドミル１０の径方向外側）に横滑りしながら除去される。これにより、このような形状の切り屑８０が発生すると考えられる。
【0014】
図８～２３は、以上の説明を補足するための資料を示す。
［原子マイクロ理論によるラジアスエンドミル］
金型加工ではφ１２～φ０．５ｍｍの超硬材小径工具。金型材硬度４０～７０ＨＲＣの荒、中加工の需要が増えている。高速高送り加工が採用されているが、切削工具を高速ＮＣマシンを使用。しかし、高熱発生、ビビリ振動、深彫困難、切削工具短寿命、切削抵抗大、工具突出長比率Ｌ／Ｄ＝５を超えると、放電加工使用が増える。⇒大消費電力、等の問題が発生。生産性阻害要因。
これ等の切削加工の切屑除去プロセスを理論的に確立した（古川博士理論）［金属の結晶構造転位理論］を採用。
金属の原子粒と境界に外部応力を与えると、隣接原子粒境界に沿ってドミノ的連続転位が発生する。切屑にまで成長する。このプロセスに億円近い超精密ＮＣマシンが製造されシリコンＩＣ産業等に貢献している。
この高価な機構を単純化。φ１２ｍｍ以下のラジアスエンドミル化に成功し現状の高速高送り加工の諸問題点の改善と低価格化ができるため特許申請する。
［原子マイクロ理論によるラジアスエンドミル］
金型加工ではφ１２～φ０．５ｍｍの超硬材小径工具。金型材硬度４０～７０ＨＲＣの荒、中加工の需要が増えている。高速高送り加工が採用されているが、切削工具を高速ＮＣマシンを使用。しかし、高熱発生、ビビリ振動、深彫困難、切削工具短寿命、切削抵抗大、工具突出長比率Ｌ／Ｄ＝５を超えると、放電加工使用が増える。⇒大消費電力、等の問題が発生。生産性阻害要因。
これ等の切削加工の切屑除去プロセスを理論的に確立した（古川博士理論）［金属の結晶構造転位理論］を採用。
金属の原子粒と境界に外部応力を与えると、隣接原子粒境界に沿ってドミノ的連続転位が発生する。切屑にまで成長する。このプロセスに億円近い超精密ＮＣマシンが製造されシリコンＩＣ産業等に貢献している。
この高価な機構を単純化。φ１２ｍｍ以下のラジアスエンドミル化に成功し現状の高速高送り加工の諸問題点の改善と低価格化ができるため特許申請する。
【0015】
１．金型の精度が上がり、これを加工する工作機械の精度も最高で０．１μｍと上がっている。
２．金型材料も単結晶体が可能ならば宜しいが、現時点では多結晶金属である。
３．金型加工用の工具は、材料の開発は行われてきたが、形状に関しては全くの新規性がない。
４．上記３は、高精度工作機械を用いて、多結晶金属を金型に加工する場合、切削工具材料は開発されてきたが、金型加工用の工具形状に関する抜本的方針は全く変わっていない。
５．本提案は、上記４に対する提案を行うものである。
６．従来の金型工具形状では、荒加工で２～３ｍｍ削る場合も、仕上げ加工で数十μｍ削る場合も、いきなり最終の仕上がりに必要な切り込みを直接与える方式である。
７．それに対して本提案は、荒加工であろうと仕上げ加工であろうと、最終的な切り込み設定は従来方式と同様である。しかし工具が被削材に切り込んで行くときの初期の切削過程が全く異なる。
８．具体的には、設定した切り込みに対して、実際の工具切り込みがゼロからスタートし、最終切込みに至る形状に工具形体を新規提案している。
９．すなわち、工具形体を添付図のように、工具回転方向に対して特別な螺旋状にし、結果として、工具の切削は、常に切り込みゼロからスタートし、最終切込みに至る方式である。
１０．この新工具形体によって、従来の金型加工機を用いて、従来の金型材料を金型に加工する場合、仕上がり精度が従来加工法に比して数段向上すること、また金型加工工程も全体で２工程程度に短縮可能なこと、等の利点がある。
２．金型材料も単結晶体が可能ならば宜しいが、現時点では多結晶金属である。
３．金型加工用の工具は、材料の開発は行われてきたが、形状に関しては全くの新規性がない。
４．上記３は、高精度工作機械を用いて、多結晶金属を金型に加工する場合、切削工具材料は開発されてきたが、金型加工用の工具形状に関する抜本的方針は全く変わっていない。
５．本提案は、上記４に対する提案を行うものである。
６．従来の金型工具形状では、荒加工で２～３ｍｍ削る場合も、仕上げ加工で数十μｍ削る場合も、いきなり最終の仕上がりに必要な切り込みを直接与える方式である。
７．それに対して本提案は、荒加工であろうと仕上げ加工であろうと、最終的な切り込み設定は従来方式と同様である。しかし工具が被削材に切り込んで行くときの初期の切削過程が全く異なる。
８．具体的には、設定した切り込みに対して、実際の工具切り込みがゼロからスタートし、最終切込みに至る形状に工具形体を新規提案している。
９．すなわち、工具形体を添付図のように、工具回転方向に対して特別な螺旋状にし、結果として、工具の切削は、常に切り込みゼロからスタートし、最終切込みに至る方式である。
１０．この新工具形体によって、従来の金型加工機を用いて、従来の金型材料を金型に加工する場合、仕上がり精度が従来加工法に比して数段向上すること、また金型加工工程も全体で２工程程度に短縮可能なこと、等の利点がある。
【0016】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例である。本発明は、これに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく様々に修正し、変更し、追加し、又は除去したものを含む。これは、以上の説明から当業者に容易に理解することができる。
【符号の説明】
【0017】
１０ エンドミル、１１，ａ～１１ｃ 外周刃、１２，ａ～１２ｃ ラジアス刃、１３，ａ～１３ｃ すくい面、１４，ａ～１４ｃ 逃げ面、２１ 中心部、２２ 後退部、２３，２６ 境界点、２４ 端面部、２５ 丸コーナ部、３１ 中心すくい面、３２ 後退すくい面、３３ 境界線、８０ 切り屑。
【要約】
【課題】エンドミルの破損を防止する。
【解決手段】エンドミル１０は、端面部２４と丸コーナ部２５とを有するラジアス刃１２ａと、ラジアス刃１２ａをなすすくい面１３ａとを備える。ラジアス刃１２ａは、端面部２４のなかの境界点２３から丸コーナ部２５のなかの所定の位置までの範囲に後退部２２を有する。後退部２２は、外周に近づくほどエンドミル１０の回転方向に対して逆方向に後退し、エンドミル１０の軸方向から見て、回転方向へ向けて膨らんだ凸曲線状である。すくい面１３ａは、後退部２２をなす凸曲面状の後退すくい面３２と、中心部２１をなす略平面状の中心すくい面３１を有する。後退すくい面３２と中心すくい面３１との間の境界線３３は、軸方向先端側へ向けて膨らんだ凸曲線である。
【選択図】図５
【解決手段】エンドミル１０は、端面部２４と丸コーナ部２５とを有するラジアス刃１２ａと、ラジアス刃１２ａをなすすくい面１３ａとを備える。ラジアス刃１２ａは、端面部２４のなかの境界点２３から丸コーナ部２５のなかの所定の位置までの範囲に後退部２２を有する。後退部２２は、外周に近づくほどエンドミル１０の回転方向に対して逆方向に後退し、エンドミル１０の軸方向から見て、回転方向へ向けて膨らんだ凸曲線状である。すくい面１３ａは、後退部２２をなす凸曲面状の後退すくい面３２と、中心部２１をなす略平面状の中心すくい面３１を有する。後退すくい面３２と中心すくい面３１との間の境界線３３は、軸方向先端側へ向けて膨らんだ凸曲線である。
【選択図】図５
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
