JP5776595B2 - クーラント穴付きエンドミル - Google Patents

Description

本発明は、エンドミル本体の先端部に外周から内周側に向けてエンドミル本体の軸線を越えて延びる長底刃と軸線から離れた位置に内周端を有する短底刃とが形成されるとともに、エンドミル本体にクーラント穴が形成されたクーラント穴付きエンドミルに関するものである。

このようなクーラント穴付きエンドミルとして、例えば特許文献１には、軸心に対して対称的に形成された一対の第１ギャッシュに沿って軸心付近まで設けられた一対の長底刃と、軸心まわりにおいてこれら一対の長底刃から９０°の位置に、該軸心に対して対称的に外周部から第１ギャッシュに達するように形成された第２ギャッシュに沿って設けられた一対の短底刃とを有し、一対の長底刃の逃げ面に開口する一対の開口部を有してエンドミルを縦通して設けられた流体供給穴（クーラント穴）と、軸心側の端部が互いに交わっている第１ギャッシュおよび第２ギャッシュの連通面積を大きくするとともに、第１ギャッシュおよび第２ギャッシュの交差部分とクーラント穴の開口部とを接続するように設けられた一対の連通溝とを有するクーラント穴付きの４枚不等底刃のエンドミルが記載されている。

特許第４４０９６６５号公報

ところで、この特許文献１に記載のクーラント穴付きエンドミルでは、一対のクーラント穴の開口部から供給されたクーラントを、一対の連通溝を介して長底刃と短底刃の第１、第２のギャッシュに供給しているため、より多くのクーラントを供給しようとすると、クーラント穴やその開口部および連通溝を大きくしなければならない。ところが、クーラント穴は上述のように一対の開口部を長底刃の先端逃げ面に有しており、連通溝はこの開口部から第１、第２ギャッシュの交差部分に接続しているため、クーラント穴やその開口部および連通溝を大きくすると、長底刃の先端逃げ面も大きく切り欠かれることが避けられない。

しかるに、この特許文献１に記載のように、一対の長底刃から９０°の位置に一対の短底刃が形成されたクーラント穴付きエンドミルでは、長底刃と短底刃の先端逃げ面の大きさを略同じとすることができるが、ビビリ振動の発生防止のために長底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する短底刃との間隔が、短底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する長底刃との間隔よりも大きくされたエンドミルでは、長底刃の先端逃げ面が短底刃の先端逃げ面よりも小さくならざるを得ない。

しかしながら、そのようなエンドミルにおいてこのように長底刃の先端逃げ面が大きく切り欠かれると、長底刃のエンドミル回転方向後方側におけるエンドミル本体の肉厚が削がれて長底刃の切刃強度が損なわれてしまう。しかも、長底刃は短底刃よりも長い上に、エンドミル回転方向前方側の短底刃との間隔が、短底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する長底刃との間隔より大きくされているために切削時の負荷が大きく、そのような長底刃において切刃強度が損なわれると、欠損等の損傷を生じ易くなってしまう。

本発明は、このような背景の下になされたもので、長底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する短底刃との間隔が、短底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する長底刃との間隔よりも大きくされたエンドミルにおいて、長底刃の切刃強度を損なうことなく、十分なクーラントを供給することが可能なクーラント穴付き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、上記エンドミル本体の外周から内周側に向けて上記軸線を越えて延びる長底刃と、上記軸線から離れた位置に内周端を有する短底刃とが周方向に交互に形成され、上記長底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する短底刃との間隔は、上記短底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する長底刃との間隔よりも大きくされるとともに、上記エンドミル本体には複数のクーラント穴が形成されていて、これらのクーラント穴のうち、第１のクーラント穴は上記長底刃のエンドミル回転方向前方側に形成されるギャッシュに開口させられるとともに、第２のクーラント穴は上記短底刃の先端逃げ面に開口させられていることを特徴とする。

このように構成されたクーラント穴付きエンドミルにおいては、まず１組の長底刃と短底刃に対して、エンドミル本体に形成された複数のクーラント穴のうち第１、第２の２つのクーラント穴が開口させられているので、より多くのクーラントを供給することができる。そして、第１のクーラント穴は長底刃のギャッシュに少なくとも一部が開口するとともに、第２のクーラント穴は短底刃の先端逃げ面に開口させられているので、長底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する短底刃との間隔が短底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する長底刃との間隔よりも大きくされていて、長底刃の先端逃げ面が短底刃の先端逃げ面より小さくされていても、この長底刃の先端逃げ面にクーラント穴が開口するのは避けることができる。

従って、長底刃のエンドミル回転方向後方側におけるエンドミル本体の肉厚が削がれるのを防ぐことができて、長底刃の切刃強度を確保することができ、切削時に長底刃に欠損が生じたりするのを防ぐことが可能となる。その一方で、短底刃の先端逃げ面は長底刃と比べて大きくすることができるため、第２のクーラント穴を開口させても短底刃の切刃強度は維持することができ、やはり欠損等が生じるのを防ぐことができる。

また、このように短底刃の先端逃げ面を大きくできるので、第２のクーラント穴を、第１のクーラント穴よりも開口面積が大きくなるようにすることにより、長短底刃の欠損を防ぎつつ、さらに多くのクーラントを供給することが可能となる。さらにまた、第１のクーラント穴を、第２のクーラント穴よりも軸線に対する径方向内周側に開口させることにより、軸線を越えて延びる長底刃の軸線近傍の内周側から外周側に亙って満遍なくクーラントを供給することができ、長底刃によって生成される切屑を確実に排出することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、長底刃や短底刃の切刃強度を損なうことなく、より多くのクーラントを供給することが可能となり、長短底刃に欠損等の損傷が生じるのを防ぎつつ、これら長短底刃や被削材の切削部位の確実な冷却、潤滑を図って底刃やその先端逃げ面の摩耗を抑えるとともに、効率的な切屑の排出を促すことが可能となる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図１に示す実施形態の拡大正面図である。

図１ないし図３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軸線Ｏを中心とした概略円柱軸状に一体に形成されていて、その後端部（図１における右上側部分。図２における上側部分）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（図１における左下側部分。図２における下側部分）は切刃部３とされている。このようなエンドミルは、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に回転されつつ通常は軸線Ｏに交差する方向に送り出され、切刃部３により被削材を切削加工する。

エンドミル本体１先端部の切刃部３の外周には、切刃部３の先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に捩れる４条の切屑排出溝４が周方向に間隔をあけて形成されている。これらの切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部には、各切屑排出溝４と同様に切刃部３の先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に捩れるとともに、軸線Ｏ回りの回転軌跡が該軸線Ｏを中心とする１つの円筒面をなす外周刃５が、やはり周方向に間隔をあけて形成されている。

また、各切屑排出溝４の先端部には、そのエンドミル回転方向Ｔ側を向く上記壁面をエンドミル本体１の内周側に向けて切り欠くようにして凹溝状のギャッシュ６が形成されている。そして、これらのギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面と、切刃部３先端の先端逃げ面７との交差稜線部に、このギャッシュ６の壁面をすくい面８として外周刃５の先端から内周側に延びる４つの底刃９が、やはり周方向に間隔をあけてそれぞれ形成されている。

ここで、本実施形態のエンドミルは、これら４つの底刃９が軸線Ｏ回りの回転軌跡において、該軸線Ｏに垂直な１つの平面上に略位置し、または内周側に向かうに従い該平面から僅かに後端側に向かうように延び、外周刃５と底刃９とが回転軌跡において略直交または僅かに鋭角に交差するスクエアエンドミルとされている。また、本実施形態におけるギャッシュ６は、図２に示すように、上記エンドミル回転方向Ｔ側を向いてすくい面８とされる壁面とこれに対向してエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面とがギャッシュ６の底部において凹曲面を介して結ばれた断面略Ｖ字状をなしている。

さらに、４条の切屑排出溝４の先端部に形成された４つのギャッシュ６のうち、周方向に１つおきの２つのギャッシュ６Ａは、そのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する残りの２つのギャッシュ６Ｂにそれぞれ連通するように、これらのギャッシュ６Ｂの底刃９のすくい面８とされる上記壁面と該底刃９の先端逃げ面７とを切り欠いて延びるように形成されている。一方、残りの２つのギャッシュ６Ｂは、そのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接するギャッシュ６Ａには連通せず、このギャッシュ６Ａの上記壁面をすくい面８とする底刃９との間に該底刃９の先端逃げ面７が残されるように形成されている。

従って、エンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接するギャッシュ６Ｂが連通していない上記２つのギャッシュ６Ａの底刃９は、外周刃５の先端から内周側に向けて、互いに反対側の底刃９の先端逃げ面７同士が交差する位置まで延びることになり、エンドミル本体１先端において軸線Ｏを越えて延びる長底刃９Ａとされる。また、この長底刃９Ａ以外の残りの２つの底刃９は、その内周端がエンドミル本体１先端において軸線Ｏから間隔をあけて外周側に位置する短底刃９Ｂとされる。

これら長底刃９Ａと短底刃９Ｂとは周方向に交互に配置されて、エンドミル本体１は軸線Ｏに関して１８０°回転対称に形成されている。そして、図３に示すように、これらの底刃９は、長底刃９Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する短底刃９Ｂとの間隔が、短底刃９Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する長底刃９Ａとの間隔よりも大きくされている。

従って、これらの底刃９の外周端に連なる上記外周刃５も、少なくとも切刃部３の先端側では、長底刃９Ａに連なる外周刃５とそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する外周刃５との間隔が、短底刃９Ｂに連なる外周刃５とそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する外周刃５との間隔よりも大きくされる。なお、外周刃５は、このような間隔を一定に維持したまま後端側に向けて延びていてもよく、またこれら隣接する外周刃５のリードを異なるものとして、後端側に向かうに従い間隔が変化するようにされていてもよい。

さらに、エンドミル本体１内には、シャンク部２の後端面から先端側に向けて、底刃９の数と同数の複数（４つ）のクーラント穴１０が穿設されている。これらのクーラント穴１０は、本実施形態では軸線Ｏに直交する断面が円形をなし、同断面において軸線Ｏに直交する１つの直径線上に並ぶように、軸線Ｏを挟んで内周側と外周側とに２つずつ形成されていて、内周側の第１のクーラント穴１０Ａに対して外周側の第２のクーラント穴１０Ｂが大きな断面積とされている。

また、これらのクーラント穴１０は、図１および図２に破線で示すように軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔ後方側に向けて捩れるように螺旋状に穿設されており、そのリードは切屑排出溝４の捩れのリードと等しくされていて、エンドミル本体１先端側の切刃部３においては、外周側の第２のクーラント穴１０Ｂが、長底刃９Ａに連なる外周刃５が形成された切屑排出溝４とそのエンドミル回転方向Ｔ前方側の切屑排出溝４との間の部分に延びるようにされている。

そして、これらのクーラント穴１０は、エンドミル本体１先端において、第１のクーラント穴１０Ａが上記長底刃９Ａのギャッシュ６Ａに開口させられるとともに、第２のクーラント穴１０Ｂは短底刃９Ｂの先端逃げ面７に開口させられている。特に、本実施形態では、第１のクーラント穴１０Ａは、その全部が、上述のように断面略Ｖ字状をなすギャッシュ６Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面において、長底刃９Ａの軸線Ｏ周辺の部分に対向するように開口させられている。

また、第２のクーラント穴１０Ｂは、本実施形態では、短底刃９Ｂの先端逃げ面７のエンドミル回転方向Ｔ側の第１逃げ面７Ａと後方側の第２逃げ面７Ｂとの交差稜線を跨ぐように開口させられている。なお、本実施形態では、こうして１組ずつの長底刃９Ａのギャッシュ６Ａと短底刃９Ｂの先端逃げ面７に、同じく１組ずつの第１、第２のクーラント穴１０Ａ、１０Ｂのみが開口させられており、これら以外のクーラント穴はエンドミル本体１に形成されてはいない。

このように構成されたクーラント穴付きエンドミルでは、長底刃９Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する短底刃９Ｂとの間隔が、短底刃９Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する長底刃９Ａとの間隔よりも大きくされていて、これに伴い上述のように少なくとも切刃部３の先端側では、これらの底刃９に連なる外周刃５の間隔も不等間隔となるので、これら外周刃５や肩削りの際に底刃９が被削材に食い付く周期も不等となる。このため、すべての外周刃５や底刃９が等しい周期で被削材に食い付くことによって周期的な振動がエンドミル本体１に作用するのを防ぐことができ、このような周期的振動によってビビリ振動が生じるのを防止することができる。

そして、このように、長底刃９Ａとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する短底刃９Ｂとの間隔が、短底刃９Ｂとそのエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する長底刃９Ａとの間隔よりも大きくされるのに伴い、図３に示すように長底刃９Ａの先端逃げ面７は短底刃９Ｂの先端逃げ面７よりも小さくならざるを得ないが、上記構成のクーラント穴付きエンドミルでは、エンドミル本体１に形成されたクーラント穴１０は、長底刃９Ａの先端逃げ面７を避けるようにして、第１のクーラント穴１０Ａが長底刃９Ａのギャッシュ６Ａに開口されるとともに、第２のクーラント穴１０Ｂは短底刃９Ｂの先端逃げ面７に開口させられている。

このため、長底刃９Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側には大きな肉厚をエンドミル本体１に確保することができるので、短底刃９Ｂよりも長く、またエンドミル回転方向Ｔ前方側に隣接する短底刃９Ｂとの間隔が大きくて、切削時の負荷の大きい長底刃９Ａにおいても、十分な切刃強度を維持して欠損等の損傷が生じるのを防止することが可能となる。しかも、２つ１組の長短底刃９Ａ、９Ｂに対して、やはり２つ１組の第１、第２のクーラント穴１０Ａ、１０Ｂがエンドミル本体１に形成されているので、より多くのクーラントを供給することができ、これらの底刃９や外周刃５の確実な潤滑、冷却を図って先端逃げ面７や外周刃５の逃げ面の摩耗等を抑制することができるとともに、これら底刃９および外周刃５によって生成された切屑を効率的に排出することができる。

一方、短底刃９Ｂは、そのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する長底刃９Ａとの間隔が大きいので先端逃げ面７を大きくすることができ、第２のクーラント穴１０Ｂが開口していても切刃強度を維持することができる。そして、さらに本実施形態では、この第２のクーラント穴１０Ｂの断面積が第１のクーラント穴１０Ａよりも大きくされていて、エンドミル本体１先端での開口面積も大きくされるので、一層多くのクーラントを供給することができ、底刃９の先端逃げ面７や外周刃５の逃げ面の耐摩耗性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、第１のクーラント穴１０Ａが、第２のクーラント穴１０Ｂよりも軸線Ｏに対する径方向内周側に開口させられており、従って長底刃９Ａのギャッシュ６Ａのうち、より内周側の軸線Ｏの近傍に第１のクーラント穴１０Ａを開口させることができる。このため、軸線Ｏを越えて延びる長底刃９Ａに対して、この軸線Ｏの近傍の内周側から外周側に亙ってクーラントを満遍なく供給することができ、上述のように負荷の大きい長底刃９Ａの一層確実な潤滑、冷却と、短底刃９Ｂよりも多く生成される切屑のさらに効率的な排出を図ることができる。

なお、本実施形態では、第１のクーラント穴１０Ａは上述のようにその全部が長底刃９Ａのギャッシュ６Ａに開口させられているが、例えば一部が短底刃９Ｂの先端逃げ面７に跨るようにして開口させられていてもよい。また、第２のクーラント穴１０Ｂは、本実施形態では短底刃９Ｂの先端逃げ面７の第１、第２逃げ面７Ａ、７Ｂの交差稜線を跨ぐように開口させられているが、第２逃げ面７Ｂだけに開口させられていてもよく、さらに一部が長底刃９Ａのギャッシュ６Ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面に跨って開口させられていてもよい。

１ エンドミル本体
３ 切刃部
４ 切屑排出溝
５ 外周刃
６（６Ａ、６Ｂ） ギャッシュ
７ 先端逃げ面
９ 底刃
９Ａ 長底刃
９Ｂ 短底刃
１０ クーラント穴
１０Ａ 第１のクーラント穴
１０Ｂ 第２のクーラント穴
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向

Claims (3)

1. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、上記エンドミル本体の外周から内周側に向けて上記軸線を越えて延びる長底刃と、上記軸線から離れた位置に内周端を有する短底刃とが周方向に交互に形成され、上記長底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する短底刃との間隔は、上記短底刃とそのエンドミル回転方向前方側に隣接する長底刃との間隔よりも大きくされるとともに、上記エンドミル本体には複数のクーラント穴が形成されていて、これらのクーラント穴のうち、第１のクーラント穴は上記長底刃のエンドミル回転方向前方側に形成されたギャッシュに開口させられるとともに、第２のクーラント穴は上記短底刃の先端逃げ面に開口させられていることを特徴とするクーラント穴付きエンドミル。
2. 上記第２のクーラント穴は、上記第１のクーラント穴よりも開口面積が大きくされていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント穴付きエンドミル。
3. 上記第１のクーラント穴は、上記第２のクーラント穴よりも上記軸線に対する径方向内周側に開口させられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラント穴付きエンドミル。

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