JPH0215328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転型切削工具に関するものであ
り、そして特に、とは言つてもこれだけに限られ
るものではないが、ミーリング・カツタに対して
使用するのに適している回転型切削工具に関す
る。

例示を目的として、この明細書では本発明を従
来通りのエンドミルに関連させて説明する。従来
通りのエンドミルとはシヤンク部と切削部とを有
する円柱形状のミーリング・カツタであり、切削
部のシヤンク部側端部からその自由端まで延びる
複数個のらせん状に配置された歯が切削部に設け
られているものである。そのようなミーリング・
カツタでは歯の切刃は工具の長さの方向軸線に対
して実質的に一定の半径方向の位置にある。

しかし本発明はテーパ・エンドミルに対しても
適用できる。即ち切削部が全体的に円錐台形にな
つていて、工具の軸線に対する各歯の切刃の半径
方向位置が、切削部のシヤンク部側端部から自由
端に向かうにつれて一定の割合で変化しているテ
ーパ・エンドミルに対しても本発明を適用するこ
とができる。そのようなテーパ・エンドミルで
も、工具の軸線に垂直な方向の断面では工具の軸
線から同じ半径方向位置に歯の切刃が位置してい
る。

更に、本発明は、工具の軸線に対して歯がらせ
ん状にではなく、軸線に対して歯が平行に延びて
いる、いわゆる“直刃”エンドミルにも適用でき
る。

もちろん本発明は一般にエンドミルとかミーリ
ング・カツタなどと適切に分類できない、他の形
式の回転型切削工具に対しても利用できる。

（従来技術及びその問題点） 上述したような従来通りのミーリング・カツタ
を使用する場合には、いくつかの固有の問題があ
る。一般的に言えば、これらの問題は、摩耗と、
切削作用の低下という形で現れる。この原因は、
切刃がその全長にわたつて工作物に同時に当た
り、作業領域から満足に除去されない、連続した
切屑が生じることによる。そのような工具の切削
作用を改善し、摩耗を減少させようとする試みが
従来行なわれてきた。これらの試みは、間隔をあ
けて歯を横切るように切られた比較的深い切欠き
の形をしたいわゆる“チツプ・ブレーカ”、ある
いは各歯に沿つて中断された切刃を形成する、他
の同様な手段を通常は使用している。そのような
“チツプ・ブレーカ”の一つの形式がErhardtの
1958年10月14日付米国特許第2855657号に記載さ
れている。上述した問題に対するこれらの試みら
れた解決策は、工具寿命を改善し、作業領域から
切屑を除去しやすくなるという点ではある程度の
成功を収めた。この成功は主に、作業領域から容
易に除去できる、より小さい不連続な切屑を生じ
るようにしたという点にある。言い換えれば、こ
れらの解決策は作業領域から切屑を除去すること
よりも、生じる切屑の形状に主に向けられていた
ことになる。

本発明の目的は、改良された切削作用と不連続
な切屑を実現するようになつている不連続切刃だ
けではなく、望ましい形状の切屑を生じ、これら
の切屑を作業領域から除去しやすくするような歯
の切削面及び後面をも提供することによつて従来
のミーリング・カツタに固有の欠点を解決するこ
とにある。

本発明に従う工具は、切削部の長さ方向全体に
わたつて複数枚の歯が延びており、各歯が切削面
と、後面と、これらの切削面と後面との間のラン
ド面とを有している形状の工具である。ランド面
は、間隔をあけて設けられた弧状断面を有する複
数個の横方向くぼみによつて中断されており、切
削面とランド面の中断されていない部分との接合
部分に複数個の切刃が形成されている。切刃は正
のレーキ角を有し、各歯の切削面及び後面の表面
は切削部の一端から他端にかけて略正弦曲線状に
波打つており、各刃部のレーキ角はその長さ方向
に沿つて連続的に変化している。

ランド面に形成された横方向くぼみは、重切削
の場合にも比較的小さい不連続切屑を生じる、中
断された切刃を形成する。このために工具の切刃
にかかる負荷は小さくなり、したがつて工具摩耗
も減少する。さらに切刃のレーキ角が変化してお
り、歯の表面の切削面及び後面が略正弦曲線状に
波打つていることも手伝つて、作業領域から切屑
が自動的に除去される。

もう一つ重要なこととして、本発明の工具は製
造しやすく、同じ型式の従来の切削工具を再研摩
するのに用いられる装置を用いて再研摩すること
ができ、このために使用者は本発明の工具を再研
摩するに際して、高価な、あるいは特別の装置に
頼る必要はなく、また工具を製造元に戻したり、
特別の再研摩装置を所有している人の所に送つた
りする必要もない。

（本発明に従う工具の製造方法） まず、本発明をよりよく理解できるように、従
来の歯と切刃がらせん状に配置されている円柱
形、即ちテーパのないエンドミルの製造方法を簡
単に説明する。

最初に、円柱状素材を旋盤上で適当な直径に削
つて工具のシヤンク部と切削部とを形成する。次
に特別のフルートミルを用いて工具の切削部に複
数個の溝をらせん状に形成する。フルートミルの
形状は、フルートミルが切削部の表面上を一端か
ら他端まで所定のらせん通路に沿つて移動する度
に１つらせん状溝を形成し、このらせん状溝が、
１つの歯の切削面と隣りの歯の後面及びランド面
とを形成する。通常はフルートミルの形状は、各
歯の切削部が正のラジアルレーキ角になるような
形状になつている。即ち切刃の切削面の延長部と
工具の長さ方向軸線に垂直な面内で切刃を通る半
径方向直線とによつて形成される角度が180度よ
り小さくなる。従来のミーリング・カツタではこ
のレーキ角は歯の長さ方向全体にわたつて一定で
ある。ミーリングによつてこのような形状にされ
た素材は適切に硬加処理が施され、シヤンク部が
研削される。次に切削面とランド面の接合部に各
歯に沿つて切刃を形成するために、歯のランド面
を研削して第１逃げ面及び第２逃げ面をつくる
（この作業は“面取り（relieving）”と呼ばれ
る）。これらの研削作業には通常は円筒研削盤が
使用される。以上の作業はすべて従来から行なわ
れているものであつて、従来のミーリング・カツ
タを製造する際には通常行なわれていたものであ
る。

上述した従来のカツタの製造方法と本発明のカ
ツタの製造方法との原理的な相異は、円柱状素材
の切削部にフルートミルを当てて歯を作るときに
生じる。本発明のミーリング・カツタを製造する
際には型板が使用される。即ちフルートミルが切
削部の一端から他端までらせん状通路を沿つて移
動するときに、フルートミルは型板の通路に沿つ
て移動し、これによつて、フルートミルは製造さ
れる工具の長さの方向軸線に交互に接近したり、
離れたりしながら移動する。

従つて、製造される工具の軸線に接近するよう
にフルートミルが移動するときに、１つの歯の切
削面と隣りの歯の後面及びランド面とに同時に凹
状の表面が形成される。製造される工具の軸線か
ら離れるようにフルートミルが移動するときに、
１つの歯の切削面と隣りの歯の後面とに同時に凸
状の表面が形成される。しかし、この時、ランド
面に関しては、フルートミルの部分は切削部の表
面から完全に離れた状態で移動するため、ランド
面はフルートミルの影響を受けることがなく、ラ
ンド面のこの領域は最初の円柱状素材から旋盤に
よつて形成された表面のままの状態で残る。

切削部の全周にわたつて同様な方法で次々にす
べての歯が形成され、そして各歯の切削面及び後
面は一端から他端まで略正弦曲線状に波打つた表
面を有し、ランド面は最初の円柱状素材から旋削
によつて形成された表面が、製造される切削工具
の軸線に接近するようにフルートミルが略正弦曲
線に従つた運動をしているときにフルートミルの
相当する部分がランド面に切り込む部分で弧状断
面を有する複数個の比較的浅い横方向くぼみによ
つて中断された形になつている。

実際問題としては、切削部の円柱表面の周囲に
次々に歯を形成するときに、製造される切削工具
の軸線に接近したり離れたりするようにフルート
ミルが運動する出発点は型板に沿つて次々に異な
る点になる。このために、製造される工具の周囲
に沿つて歯のランド面に次々に形成される横方向
くぼみは軸方向にずれ、したがつて歯の切刃も軸
線方向にずれる。即ち隣接する歯の間で僅かに位
相がずれる。

製造される切削工具の軸線に接近したり離れた
りするようにフルートミルを運動させるために波
打つた、略正弦曲線状の断面を有する型板を使用
することを除けば、本発明の切削工具の製造方法
は従来のエンドミルの製造方法と完全に同じであ
り、ミーリング・カツタのその他のすべての点、
即ち、切刃を形成するためにランド面を面取りす
ることも含めたすべてを完成するのに従来通りの
装置を採用して、従来通りに行なうことができ
る。尚、本発明の切削工具の場合、切刃はランド
面の間隔をあけて設けられたくぼみの間の中断さ
れていない部分だけに形成される。

（実施例） 次に図面、特に第１図及び第２図を参照しなが
ら詳細に説明する。

これらの図面には、シヤンク部Ｓと切削部Ｃと
を有するミーリング・カツタである回転型切削工
具が図示されている。図示したミーリング・カツ
タでは、切削部に６枚の歯１〜６が設けられてい
て、これらの歯は切削部のシヤンク部側端部から
切削部の自由端まで平行ならせん配置となつて延
びている。第６図に最もよく示すように、各歯
は、切削面１０と、後面１１と、これらの両面の
間のランド面１２とから成つている。

第６図に図示した歯は、円筒研削によつてラン
ド面の面取りを行うことによつて、切刃１３が形
成される。ランド面の面取りを行なうには、まず
ランド面を研削して切削面１０から後面１１まで
延びる傾斜即ち第２逃げ面１２ａを形成し、次に
切削面の縁を研削によつて落として第１逃げ面１
２ｂを作る。

第６図からわかるように、切削工具の軸線Ａと
図示した歯の切刃とを通る鎖線Ｘと、切刃の所に
おける切削面１０の傾斜を表わす鎖線Ｙとは180
度より小さい角度φを形成する。この明細書では
φはつねに180度より小さいものとするが、この
ことは切刃の正のレーキ角を有する、即ち切削工
具の長さ方向軸線に対して正のラジアル・レーキ
関係になつていることを意味する。各ランド面は
複数個の互いに隔てられた横方向くぼみ１４によ
つて中断されている。くぼみ１４は、第４図に最
もよく示すように、比較的浅くて、断面は半径の
比較的大きい弧状になつている。各ランド面に複
数個の互いに隔てられたくぼみが設けられている
ことによつて、各歯上で切削面とランド面の中断
されていない部分とが接合する部分に複数個の切
刃１３が形成されることになる。

更に、第３図に展開図として示した通り、この
態様のエンドミルは切削面１０及び後面１１が形
成されており、ランド面はくぼみ１４によつて中
断されており、切削面１０とランド面の中断され
ていない部分との接合部に切刃１３が形成されて
いる。各歯の切刃１３は隣接する歯の切刃１３に
対して順次にずれている。更に、従来のエンドミ
ルと同様に、正面の切刃Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ
４，Ｃ５及びＣ６が形成されている。

第５図に図示するように、各歯の切削面及び後
面には、断面が略正弦曲線状の波打つた面が設け
られていることもわかる。即ち切削面及び後面は
切削部の一端から他端まで連続的に凹凸を繰り返
している。図面では、切削面の凹部を番号２０ｃ
で示し、切削面の凸部を番号２１ｃで示し、後面
の凹部を番号２０ｔで示し、後面の凸部を番号２
１ｔで示している。もちろん１つの歯の切削面と
隣りの歯の後面は前述したように１つのフルート
ミルによつて同時に、螺旋状に形成されるので、
１つの歯の切削面の凸部と隣りの歯の後面凹部と
は互いに位置が合つている、即ち、向かい合つた
位置にある。切削面の表面の凹部が第４図に示す
ように切刃と位置が合つていて、切削面の凸部が
横方向くぼみ１４と位置が合つていることが好ま
しい。このような関係は、前述のようにフルート
ミルの各長さ方向通路を支配する型板の位置を適
切に決めることによつて容易に達成される。

（効果） 以上の説明に従つてミーリング・カツタを作る
ことにより、多くの利点が生じる。即ちすぐれた
性能、満足のいく摩耗特性、製造しやすいこと、
保守が比較的簡単であることなどという利点が生
じる。この最後の保守が簡単である理由は、本発
明の切削工具が普通の形とは違つているにもかか
わらず、切削工具を使用する機械工場ならどこに
も通常は備えてある従来通りの装置でもつて再研
摩できるからである。

これまで説明してきたように、本発明に従つた
切削工具の製造方法は従来のエンドミルのような
従来通りの切削工具製造方法に比べて、ただ一点
を除いて完全に同じである。本発明に従つてエン
ドミルを製造する場合は、略正弦曲線状通路に沿
つてフルートミルを案内するために型板が使用さ
れ、これによつて隣り合う歯の上に波打つた切削
面と後面とが同時に形成されるとともに、この後
面が形成された歯のランド面に横方向くぼみが間
隔をあけて形成される。これが従来のエンドミル
の製造方法と異なる唯一の点である。しかしこの
唯一の相異点のために、完成した切削工具には多
くの望ましい特徴が生じる。たとえばランド面に
複数個の比較的浅い横方向くぼみ（これは従来の
技術で知られている比較的深い、あるいは小半径
の“チツプ ブレーカ”溝と混同してはならな
い）が設けられたことによつて、前述したように
工具摩耗を減少させる傾向のある、中断された切
刃が生じる。更に各歯の切削面の表面が略正弦曲
線状に波打つていることによつて、各切刃のレー
キ角は切刃の長さ方向に沿つて連続的に変化する
ことになり、このために切屑が両面凸状のレンズ
形の横断面図に似た形状、即ち中央部分が比較的
厚く、両端部が比較的細く尖つている形状（即ち
ビヤ樽形状）の比較的小さい切屑になるという利
点が生じる。

更に、切屑の湾曲のためのスペースは切削面及
び後面が凸部になつている所で小さくなるので、
このためにこれらの領域では切屑が圧縮され、そ
して切屑が工作物から切離されて、自由になると
工作物及び切屑工具の所から飛びはねようとす
る。このため切屑除去が容易になる。

即ち、本発明に従うと、切削面及び後面が切削
部の一端から、他端にかけて略正弦波状に波打つ
た形状の面を有し、切刃の各々が、長さ方向に連
続的に変化しているレーキ角を有する。

これによつて、本発明の切削工具によると、カ
ールした切屑全体の形状が、円筒形ではなく、例
えば、両面凸状のレンズ形、即ち、ビヤ樽形状に
形成され、この切屑には工作物から完全に切り離
される前においては、不均一な力が加わつてお
り、これによつて、この切屑は、工作物から完全
に切り離されと、切削工具から飛び出る挙動を示
す。

前述したように、好ましい実施例では、各切刃
が切削面の凹部に隣接しているので、各切刃１３
の端部は切削面が凹部から凸部に変化する点に隣
接している。この実施例では、各切刃のレーキ角
はその中央部分（切削面の凹部の最大深さに達す
る点）の近くで最大になり、両端（凹部が最も浅
いか、あるいは実質的には存在しない点）の近く
で最小になる。このような関係は、両面凸状のレ
ンズ形（即ちビヤ樽形状）の切屑を作るために
も、上述したようにばね作用によつて作業領域か
ら切屑を除去する効率を高めるように、切屑の両
端ではさみつける切るためにも理想的である。

歯の切削面を波打たせることによつて得られる
もう一つの直接的な効果は、工具の軸線に垂直に
面内における隣り合う歯上の切刃の間隔が歯の組
合わせによつて異なることである。たとえば第２
図は工具の切削部の自由端における垂直面内での
工具の形状を表わすものであるが、歯１及び２の
切刃の間隔Ａは歯２及び３の切刃の間隔Ｂとは異
なる。切刃の間隔がこのように不規則であること
によつて、切屑作業中の周期的振動が避けられ
る。なぜなら従来のエンドミルの場合のように切
刃が一様な間隔で配置されている場合に生じる、
切刃が一定の時間間隔で工作物に切込んだり、工
作物から離れたりするという現象が生じないから
である。

（修正態様） 本発明は図面に示された特別な構造のものだけ
に限定されるものではなく、特許請求の範囲に属
する、いかなる修正形をも含むものであることを
理解されたい。たとえばこれまでは本発明をらせ
ん状の刃を有するエンドミルに関連させて説明し
てきた。しかし本発明は直刃エンドミルやテーパ
エンドミルなどのような他の形式のエンドミルに
対しても適用可能であり、また回転型切削工具の
他の型式の工具に対しても適用できる。さらにこ
のような切削工具の直径及び寸法は相当広範囲の
ものが可能であり、切削工具を製造するときに使
用されるフルートミルの切込み深さも所望の切刃
またはレーキ角によつて相当異なる。たとえばフ
ルートミルの切込みが深いほど、切刃のレーキは
大きくなり、そして適切なレーキ角は機械加工者
及び工具製作者の知識の中にある多くの要因にも
ちろん依存している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に従つたエンドミ
ルの側面図。第２図は、第１図のエンドミルの端
面図。第３図は、第１図のエンドミルの切削部の
展開図。第４図は、代表的な歯の切刃の長さ方向
に沿つた側面図。第５図は、第４図に対応する歯
の中央部分における長さ方向断面図。第６図は、
代表的な歯の拡大横断図。 １〜６……歯、１０……切削面、１１……後
面、１２……ランド面、１３……切刃、１４……
くぼみ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸線を有する切削部の全長にわたつて複数枚
   の歯が延びている型式の回転型切削工具にして、 該歯の各々が、切削面と、後面と、該切削面と
   該後面との間の面取りされたランド面とを有して
   おり、 該ランド面が、間隔をあけて配置された、弧状
   断面の複数個の横方向くぼみによつて中断されて
   おり、 該切削面と該ランド面の中断されていない部分
   との接合部によつて形成される切刃が複数個形成
   されており、 該切削面及び該後面が該切削部の一端から、他
   端にかけて略正弦波状に波打つた形状の面を有
   し、 該切刃の各々が、長さ方向に連続的に変化して
   いる正のレーキ角を有する することを特徴とする回転型切削工具。 ２ 該切削部が円柱形状をしており、該歯が該切
   削部において互いに平行ならせん状に配置されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の回転型切削工
   具。 ３ 上記軸線に対する該歯のらせんのねじれ角が
   30度である特許請求の範囲第２項記載の回転型切
   削工具。 ４ 該歯の各々の切刃が他の歯の切刃に対して軸
   方向に位置に位置している特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の回転型切削工具。 ５ 該歯の各々の該切刃の各々において、その歯
   の切削面の凹部と隣接した歯の後面の凹部とが向
   かいあつた位置にある特許請求の範囲第４項記載
   の回転型切削工具。 ６ 上記軸線に垂直な面内における隣あつた歯の
   切刃の間隔がそれぞれ異なつて特許請求の範囲第
   １項〜第５項のいずれか１項記載の回転型切削工
   具。 ７ 該工具がエンドミルであつて、シヤンク部を
   有している特許請求の範囲第１項〜第６項のいず
   れか１項記載の回転型切削工具。