JP2000334615A - エンドミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンドミルを軸方向へ段階的に移動させなが
らステップ加工を行う場合に加工面の境界に視覚的な筋
が発生することを防止する。 【解決手段】 切れ刃部１４の後端に、(c) の左側半分
に示す切れ刃部１４の回転軌跡形状（断面形状）１４Ｒ
において、曲率中心が一定で曲率半径が１ｍｍの円弧２
０Ｒが形成されるように、後端切れ刃２０を設けた。円
弧２０Ｒの曲率中心は、外周切れ刃１６の回転軌跡であ
る軸心Ｏと平行な直線に対して円弧２０Ｒが接線で繋が
るように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンドミルに係り、
特に、軸方向へ段階的に移動させながら軸心と直角方向
へ切削加工を行ってポケット穴や立ち壁などを切削加工
するステップ加工に好適に用いられるエンドミルに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】比較的深いポケット穴や高さが高い立ち
壁などを切削加工する際に、刃長の長いロング刃のエン
ドミルを用いると、剛性が低下したり切削抵抗が大きく
なったりするため、加工精度が低下したり加工条件が制
限されたりする問題がある。このため、刃長の短いエン
ドミルを用いて、軸方向へ段階的に移動させながら軸心
と直角方向へ切削加工を行い、何段もつなぎ合わせて目
的の高さを切削加工するステップ加工が提案されてい
る。

【０００３】図２は、このようなステップ加工に用いら
れるエンドミルの一例で、このエンドミル１００は、シ
ャンク１０２および切れ刃部１０４を軸方向に連続して
一体に備えているとともに、切れ刃部１０４には、シャ
ンク１０２よりも径寸法が大きいとともに軸心Ｏまわり
に捩じれた複数の外周切れ刃１０６が設けられている。
また、切れ刃部１０４の先端には、外周切れ刃１０６に
連続して底刃１０８が設けられている。図２の軸心Ｏよ
りも右側半分は、軸心Ｏに対して直角な方向から見た正
面図で、左側半分は切れ刃部１０４の外周切れ刃１０６
を軸心Ｏと平行に示した断面図であり、その左側半分の
外周形状は切れ刃部１０４の回転軌跡形状１０４Ｒ、す
なわち切削形状と同じである。

【０００４】図３は、図２のエンドミル１００を用いて
ワーク１１０の立ち壁１１２をステップ加工する場合の
一例を説明する図で、(a) の第１工程では略垂直なエン
ドミル１００を軸心まわりに回転させつつ軸心と直角方
向、具体的には立ち壁１１２と平行で且つ略水平な方向
へ平行移動させて第１ステップ加工面１１４ａを切削加
工し、(b) の第２工程では、エンドミル１００を軸方向
の先端側へ所定寸法だけずらして同じく軸心まわりに回
転させつつ軸心と直角方向、具体的には立ち壁１１２と
平行で且つ略水平な方向へ平行移動させて第２ステップ
加工面１１４ｂを切削加工する。このようなステップ加
工を繰り返すことにより、目的とする高さ寸法の垂直面
を切削加工できる。なお、図３とは逆に下から上方へエ
ンドミル１００を段階的に移動させつつステップ加工を
行うことも勿論可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、切削加
工時には工具の撓み変形で切れ刃部１０４の後端１０４
ａ側がワーク１１０側へ食い込むため、第１ステップ加
工面１１４ａと第２ステップ加工面１１４ｂとの境界１
１６に段差が生じる。加工条件などにより段差は小さく
なるが、数μｍ程度（例えば１〜２μｍ）の段差が生じ
ることは避けられず、手で触っただけでは分からなくて
も、視覚的に境界１１６部分に筋ができてしまうのであ
る。特開平６−８０２９号公報には、切れ刃部１０４の
後端１０４ａに、外周切れ刃１０６に連続して所定角度
で傾斜した後方切削刃を設けたエンドミルが記載されて
いるが、傾斜角度が１０°程度でもコーナ（外周切れ刃
と接続する角部）が角張っていると、視覚的に筋が付い
てしまう。また、この後方切削刃は、単にテーパ面まで
溝を形成してすくい面および切れ刃を設けただけであ
り、逃げ面が設けられていないため、加工面粗さが悪
く、この点でも他の加工面部分と反射特性が相違して視
覚的な筋が生じ易い。

【０００６】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、エンドミルを軸方向
へ段階的に移動させながらステップ加工を行う場合に加
工面の境界に視覚的な筋が発生することを防止すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、円柱形状の軸部と、その軸部の一端に
連続して設けられるとともにその軸部よりも大きい一定
の外径寸法の外周切れ刃を備えている切れ刃部と、を有
するエンドミルにおいて、(a) 前記外周切れ刃の前記軸
部側の端部には、軸心まわりの回転軌跡のその軸心を含
む断面形状においてその外周切れ刃の回転軌跡であるそ
の軸心と平行な直線に対して接線で繋がるように滑らか
に接続されてその軸心側へ向かう円弧を形成するよう
に、その外周切れ刃に連続して後端切れ刃が設けられて
いるとともに、(b) その後端切れ刃には、刃先から周方
向へ向かうに従って軸方向の先端側へ逃げる逃げ面が設
けられていることを特徴とする。

【０００８】第２発明は、第１発明のエンドミルにおい
て、前記外周切れ刃は軸心まわりに捩じれたねじれ刃
で、その外周切れ刃の刃数をＮ、その外周切れ刃の外径
寸法が等しい実質切削長さ（軸方向の長さ）をＢ、その
外周切れ刃の外径をＤ、その外周切れ刃のねじれ角をβ
とした時、次式(1) で表されるｎが略自然数であること
を特徴とする。 ｎ＝Ｂ・Ｎ・tan β／（π・Ｄ） ・・・(1)

【０００９】

【発明の効果】このようなエンドミルにおいては、切れ
刃部の後端の後端切れ刃が、軸心まわりの回転軌跡の軸
心を含む断面形状において外周切れ刃の回転軌跡である
軸心と平行な直線に対して接線で繋がるように滑らかに
接続されて軸心側へ向かう円弧を形成するように設けら
れているため、ステップ加工を行った場合に加工面の境
界部分に生じる段差の面形状が上記円弧に対応する湾曲
面になり、面の向きの急な変化が緩和される。また、後
端切れ刃には軸方向の逃げ面が設けられているため加工
面粗さが向上し、外周切れ刃によって加工される他の加
工面部分との反射特性の相違が小さくなる。このよう
に、段差部分の面の向きの急な変化が緩和され、且つそ
の段差部分の面粗さが向上することにより、段差部分に
生じる視覚的な筋の発生が抑制される。

【００１０】また、(1) 式のｎが略自然数になるように
外周切れ刃の各部の諸元Ｎ、Ｂ、Ｄ、βが定められる第
２発明では、実質切削長さＢの範囲内において軸方向に
存在する外周切れ刃の刃数が軸心まわりのどの位置でも
略自然数ｎになるため、軸心まわりの回転に拘らず切削
に関与する外周切れ刃の刃数が略一定（＝ｎ）になり、
切削抵抗（負荷）の変動が抑制されて軸部（回転ホルダ
から切れ刃部までの長さ）が長い場合でも高い加工精度
が得られるようになる。すなわち、上記ステップ加工を
行う場合、工作機械のホルダから切れ刃部までの長さ
（軸部）が長くなるため、切削抵抗の変動で切れ刃部が
振れてビビリ振動が生じ易いが、切削抵抗の変動が抑制
されることから切れ刃部の振れが軽減されるのである。

【００１１】なお、「略自然数」とは、自然数である１
以上の整数に近い値であることを意味するもので、例え
ば実際の切削加工は後端切れ刃の一部を含んで行われる
し、ステップ加工では軸方向にオーバーラップして切削
加工が行われるため、厳密にｎが自然数となるように設
定する必要はないのである。

【００１２】

【発明の実施の形態】ここで、本発明のエンドミルは、
軸方向へ段階的に移動させながらステップ加工を行う場
合に、加工面の境界に視覚的な筋が発生し難いといった
所望の効果が得られるが、後端切れ刃が設けられている
ことから、例えばエンドミルを軸方向の後端側（シャン
ク側）へ連続的に移動させつつ所定の内周面に沿って移
動させてポケット穴をヘリカル加工することもできるな
ど、通常のエンドミルの使用形態を含めて種々の態様で
使用できる。

【００１３】円柱形状の軸部は、主にシャンクを想定し
たものであるが、シャンクと切れ刃部との間に首部が設
けられる場合は、外周切れ刃は少なくとも首部よりも大
径であれば良い。

【００１４】後端切れ刃の回転軌跡の軸心を含む断面形
状の円弧は、例えば一定の曲率中心を中心とする一定の
曲率半径の円弧であっても良いが、楕円の円弧のように
連続的に変化しているものでも良い。円弧の曲率半径
は、視覚的な筋の発生を防止する上で０．０１ｍｍ以上
が良く、０．０２ｍｍ以上が望ましい。また、軸部と外
周切れ刃との直径寸法の差Δｄに対して、例えば一定の
曲率中心を中心として一定の曲率半径Δｄ／２で円弧が
形成されるようにすれば、切れ刃部の後端に１／４円弧
が形成される。Δｄ／２以上の曲率半径で円弧が形成さ
れるようにしても良い。なお、外周切れ刃と底刃とのコ
ーナにも、必要に応じて所定の曲率半径のＲを設けるこ
とができることは勿論である。

【００１５】後端切れ刃の逃げ面は、軸方向の先端側へ
逃げているだけでなく、径方向にも所定の逃げを設ける
ことが望ましい。また、前記(1) 式において、刃数Ｎお
よび自然数ｎは何れも２以上が望ましい。

【００１６】次に、本発明の実施例を図面を参照しつつ
詳細に説明する。図１の(a) は、本発明の一実施例であ
るエンドミル１０を軸心Ｏと直角方向から見た図で、シ
ャンク１２の一部を切り欠いた正面図であり、(b) は先
端側から見た底面図で、(c) は軸心Ｏの左側半分が切れ
刃部１４の回転軌跡形状（左外周形状は軸心Ｏを含む断
面形状と同じ）１４Ｒを示す図で、右側半分が外周切れ
刃１６を軸心Ｏと平行に図示した断面形状を示す図であ
る。シャンク１２は円柱形状で、その一端に連続して切
れ刃部１４がシャンク１２と同心に一体に設けられてい
る。切れ刃部１４には、シャンク１２よりも径寸法が大
きい一定の外径寸法で軸心Ｏまわりに捩じれた複数（本
実施例では４枚）の外周切れ刃１６が設けられていると
ともに、切れ刃部１４の先端には、それ等の外周切れ刃
１６に連続して底刃１８が設けられている。また、切れ
刃部１４の後端、すなわちシャンク１２側の端部には、
外周切れ刃１６に連続して後端切れ刃２０が設けられて
いる。外周切れ刃１６および後端切れ刃２０は、共通の
ねじれ溝２２に沿って設けられており、底刃１８は、ね
じれ溝２２の先端に設けられたギャッシュ２４に沿って
設けられている。なお、シャンク１２は軸部に相当す
る。

【００１７】ここで、上記外周切れ刃１６の刃数をＮ、
外周切れ刃１６の外径寸法が等しい実質切削長さ（軸方
向長さ）をＢ、外周切れ刃１６の外径をＤ、外周切れ刃
１６のねじれ角をβとした時、それ等の諸元は前記(1)
式で表されるｎが自然数となるように設定されている。
本実施例では、ｎ＝２になるように、Ｎ＝４、Ｂ≒２０
ｍｍ、Ｄ≒１４ｍｍ、β≒４８°に設定されている。

【００１８】一方、前記後端切れ刃２０は、図１(c) の
左側半分に示す切れ刃部１４の回転軌跡形状（断面形
状）１４Ｒにおいて、曲率中心が一定で曲率半径が１ｍ
ｍの円弧２０Ｒが形成されるように設けられており、且
つ、その円弧２０Ｒの曲率中心は、外周切れ刃１６の回
転軌跡である軸心Ｏと平行な直線に対して円弧２０Ｒが
接線で繋がるように滑らかに接続され、軸心Ｏ側へ向か
って湾曲するように設定されている。本実施例ではシャ
ンク１２と切れ刃部１４との直径寸法の差Δｄが２ｍｍ
で、断面形状における段差Δｄ／２＝１ｍｍであり、後
端切れ刃２０の回転軌跡断面形状における円弧２０Ｒの
曲率半径と同じであることから、回転軌跡形状１４Ｒの
後端に半径１ｍｍの１／４円弧が形成される。

【００１９】後端切れ刃２０にはまた、刃先から周方向
へ向かうに従って軸方向の先端側へ逃げる逃げ面２８が
設けられている。この逃げ面２８は、軸方向の先端側へ
逃げているだけでなく、径方向にも所定の逃げが設けら
れている。

【００２０】また、外周切れ刃１６と底刃１８とのコー
ナ２６には、図１(c) の左側半分に示す切れ刃部１４の
回転軌跡形状（断面形状）１４Ｒにおいて、曲率中心が
一定で曲率半径が１ｍｍの円弧２６Ｒが形成されるよう
に、Ｒ面取りが施されている。曲率中心は、Ｒ面取りの
円弧２６Ｒが外周切れ刃１６の回転軌跡である軸心Ｏと
平行な直線に対して接線で繋がるように設定されてい
る。なお、回転軌跡形状１４Ｒ（円弧２０Ｒ、２６Ｒを
含む）は、切れ刃部１４の切削形状を表している。

【００２１】このような本実施例のエンドミル１０にお
いては、切れ刃部１４の後端の後端切れ刃２０が、軸心
Ｏまわりの回転軌跡の軸心Ｏを含む断面形状（１４Ｒ）
において外周切れ刃１６の回転軌跡である直線に対して
接線で繋がるように滑らかに接続されて軸心Ｏ側へ向か
う円弧２０Ｒを形成するように設けられているため、例
えば図３に示すようなステップ加工を行った場合に加工
面１１４ａと１１４ｂとの境界部分１１６に生じる段差
の面形状が上記円弧２０Ｒに対応する湾曲面になり、面
の向きの急な変化が緩和される。また、後端切れ刃２０
には逃げ面２８が設けられているため加工面粗さが向上
し、外周切れ刃１６によって加工される他の加工面部分
との反射特性の相違が小さくなる。このように、段差部
分（境界部分）１１６の面の向きの急な変化が緩和さ
れ、且つその段差部分１１６の面粗さが向上することに
より、段差部分１１６に生じる視覚的な筋の発生が抑制
され、優れた加工面品質が得られるようになる。

【００２２】また、前記(1) 式のｎ＝２となるように外
周切れ刃１６の各部の諸元Ｎ、Ｂ、Ｄ、βが定められて
いるため、実質切削長さＢの範囲内において軸方向に存
在する外周切れ刃１６の刃数が軸心Ｏまわりのどの位置
でもｎすなわち「２」であるため、軸心Ｏまわりの回転
に拘らず切削に関与する外周切れ刃１６の刃数が一定
（ｎ＝２）になり、切削抵抗（負荷）の変動が抑制され
てシャンク１２（厳密にはホルダから切れ刃部までの長
さ）が長い場合でも高い加工精度（面粗さなど）が得ら
れるようになる。すなわち、上記ステップ加工を行う場
合、工作機械のホルダから切れ刃部１４までの長さが長
くなるため、切削抵抗の変動で切れ刃部１４が振れてビ
ビリ振動が生じ易いが、切削抵抗の変動が抑制されるこ
とから切れ刃部１４の振れやビビリ振動が軽減されるの
である。

【００２３】なお、図３とは逆に、エンドミル１０を軸
方向のシャンク１２側へ段階的に移動させながらステッ
プ加工を行う場合も同様の効果が得られる。また、図３
は立ち壁１１２を加工する場合であるが、ポケット穴の
内周面加工などにもステップ加工を適用できる。

【００２４】また、後端切れ刃２０が設けられているこ
とから、例えばエンドミル１０を軸方向の後端側（シャ
ンク１２側）へ連続的に移動させつつ所定の内周面に沿
って移動させてポケット穴をヘリカル加工することもで
きるなど、通常のエンドミルの使用形態を含めて種々の
態様で使用できる。

【００２５】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、
本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加
えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるエンドミルを説明する
図である。

【図２】従来のエンドミルの一例を示す一部を切り欠い
た図である。

【図３】従来のエンドミルを用いて立ち壁をステップ加
工する場合の一例を説明する図である。

【符号の説明】

１０：エンドミル １２：シャンク（軸部） １
４：切れ刃部 １６：外周切れ刃 ２０：後端切れ
刃 ２８：逃げ面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱形状の軸部と、該軸部の一端に連続
   して設けられるとともに該軸部よりも大きい一定の外径
   寸法の外周切れ刃を備えている切れ刃部と、を有するエ
   ンドミルにおいて、 前記外周切れ刃の前記軸部側の端部には、軸心まわりの
   回転軌跡の該軸心を含む断面形状において該外周切れ刃
   の回転軌跡である該軸心と平行な直線に対して接線で繋
   がるように滑らかに接続されて該軸心側へ向かう円弧を
   形成するように、該外周切れ刃に連続して後端切れ刃が
   設けられているとともに、 該後端切れ刃には、刃先から周方向へ向かうに従って軸
   方向の先端側へ逃げる逃げ面が設けられていることを特
   徴とするエンドミル。
2. 【請求項２】 前記外周切れ刃は軸心まわりに捩じれた
   ねじれ刃で、該外周切れ刃の刃数をＮ、該外周切れ刃の
   外径寸法が等しい実質切削長さをＢ、該外周切れ刃の外
   径をＤ、該外周切れ刃のねじれ角をβとした時、次式で
   表されるｎが略自然数である ｎ＝Ｂ・Ｎ・tan β／（π・Ｄ） ことを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。