JPH06170633A

JPH06170633A - 縦横切削用エンドミル

Info

Publication number: JPH06170633A
Application number: JP27231292A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Okanishi; 良祐岡西; Kazuyoshi Sasaki; 一良佐々木; Yoshihito Kuroda; 誉人黒田; Keiji Ishikawa; 圭二石川; Osamu Goto; 理後藤
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】低硬度材から高硬度材まで種々の被削材に対
応でき、かつ高精度・高能率加工に適当なエンドミルを
提供する。【構成】工具本体の外周にねじれを有する複数の切れ
刃が形成されたエンドミルにおいて、該刃部の工具軸直
角断面における外周切れ刃のすくい角を−２９°〜０
゜、かつ該刃部の芯厚を工具刃径に対して７０〜９０
％、ギャッシュ角を２０゜〜４５゜とし、かつ底刃の子
刃の切り刃長さを刃径の０．２〜０．４とした縦横切削
用エンドミル切削材で、高能率、高精度な加工を行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフライス盤やマシニング
センター等の工作機械に用いるエンドミルに関する。

【０００２】

【従来の技術】フライス盤またはマシニングセンター等
の工作機械を用いて、鋼材をはじめ一般材料を切削する
回転切削工具としては、図１〜図３に示すエンドミルが
ある。（以下、従来品と記載する）従来品１は、従来
のエンドミルの中で最も一般的なものである。外周切れ
刃に正のすくい角を設け、かつ該刃部の心厚を工具刃径
に対して６０％前後とすることにより、チップポケット
を広く設け、切削性を向上させたものである。

【０００３】また、焼入れした工具鋼のように硬さがＨ
ＲＣ５０を超える被削材を加工するエンドミルしとし
て、特開平３−１７８７１４号に示される図４〜図５
（以下、従来品と記載する）、本発明と同一出願人で
ある実開平２−１００７２７および特開平３−２６４１
３に示される図６〜図７（以下、従来品と記載す
る）、及び、特開平４−１５９０１０号に示される図８
〜図９（以下、従来品と記載する）がある。

【０００４】特に、従来品はＨＲＣ６０以上の被削
材においても切削が可能であり、これらは外周切れ刃に
−６０゜〜−３０゜の大きなネガのすくい角を設け、か
つ大きな正の値の逃げ角を設けたものである。従来品
はさらにＨＲＣ５０以上の被削材において、底刃の屈曲
部の径方向すくい角を−２２゜〜−５゜のネガとし、底
刃の強度を向上させたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】昨今、労働時間の短
縮、省人化が叫ばれ、さらに工作物の加工精度への要求
がきびしく成ってきたことから、工作機械においてもマ
シニングセンター等のＮＣ機が普及し、主流となってき
た。そのため、信頼性があり高精度・高能率な加工が可
能な工具に対する要望は高まる一方である。

【０００６】しかしながら、従来品では、刃先強度お
よび工具自体の剛性が上記の要望に対して不十分である
ため、高速・高送り切削を行うと、振動が激しくなり、
チッピング・欠け等を生じ、良好な加工面が得られない
ため、切削条件が限定され、高能率加工と呼べるまでに
は至らなかった。また通常の切削においても本質的に脆
性材料である超硬合金に鋭利な切り刃を設けることは、
工具の安定性に対しては改善の余地がまだある。

【０００７】また、硬さがＨＲＣ５０を越える被削材に
なると、高速・高送り切削と同様、損耗が激しい上に、
非常にチッピング・欠けを生じ易く、そのため、高硬度
材切削用として従来品があり、高硬度材の切削に適
応させるため、外周切れ刃を大きなネガのすくい角とし
ているため、切れ味が劣り、切削抵抗が大きくなり、仕
上げ切削のようなわずかな切り込みにしか対応できない
のが現状である。また従来品は、屈曲部の長さが０．
１〜０．５ｍｍとチップポケットが浅いため、わずかな
切り込みにしか対応できず汎用途には適応出来ない。

【０００８】次に、機械構造用炭素鋼のような低硬度材
になるとその影響が顕著に現れ、従来品では加工能
率が劣る上に加工面にはムシレを生じ、加工精度が非常
に劣るという問題があった。従来品でも加工能率が劣
る点では同様であるがすくい角はより負角が小さい
ため、ムシレ等の影響は小さい。

【０００９】以上のように、従来のエンドミル〜で
は、超硬合金の特性をより発揮させるため、鋭利な切り
刃においてはチッピング、欠損等の問題が生じやすく、
また鈍角な切り刃においては仕上げ等の切削が主とな
り、また両者の中間的なすくい角である−２０゜〜−０
゜においては、両者の特徴が入り交じるため様々な用
途、精度・能率に対応させる事が出来るも、いまだ十分
に検討されていないのが実状である。

【００１０】

【本発明の目的】よって、本願発明は以上の様な問題を
解消するためになされたものであり、超硬合金の抗圧力
に優れた特徴を生かし、基本的な刃型をネガとし、ネガ
とする事により生ずる様々な問題を解決し、低硬度材か
ら高硬度材まで種々の被削材に対応でき、かつ高精度・
高能率な加工に対応できるようなエンドミルを提供する
ものである。

【００１１】

【問題を解決するための手段及び作用】そのため、本願
発明は上記の目的を達成するために、基本的な刃型をネ
ガとし、ネガとする事により生ずる悪影響をより軽減さ
せるため、剛性を高め、次に切れ味を良くするため、外
周切れ刃のねじれ角を強ねじれ（４０゜〜６０゜）と
し、切削抵抗を分散させて切り刃の負担を軽減し、ま
た、外周切り刃のランド巾、逃げ角、フラット巾を設定
し、それらの相乗効果により工具性能を、低硬度材から
高硬度材までの種々の被削材の加工をより高精度にかつ
高能率に行えるよう改善したものである。

【００１２】第１に、剛性を高めるため、心厚を厚くす
る。従来品では刃径の６０％前後であるが、本願発明
では従来品と同様８０％前後まで厚くする。チッ
プポケットを考慮し心厚は刃径の７０〜９０％とし、７
０％未満では剛性が不足し、工具性能が劣化する、また
９０％を越えると相対的にチップポケットのスペースが
小さくなり切り屑処理が出来なくなるため７０〜９０％
ととした。

【００１３】また心厚を厚くする事は同様にチップポケ
ットをより浅くする事となるが、浅いチップポケットで
も十分に切り屑排出を行うことが出来るのは基本的な刃
型をネガとしているため、切り屑が切り刃によりせん断
される形となり、そのため従来品の様なすくい角が正
のものより浅いチップポケットでも、エンドミルに対す
る切り屑の離れ具合、切り屑の形状が良好となり、切り
屑が工具の送り方向に対し、ほぼ反対方向に排出するた
め、切り屑詰まりを起こさず、径方向の切り込みに対し
て汎用性を保つ事ができる。

【００１４】さらに、外周切れ刃のすくい角に関して、
−２９゜〜０゜の範囲で十分効果はあるものの、より一
層の効果を得るためには、軸直角断面におけるすくい角
を−２５゜〜−１０゜に設定することが望ましい。−２
９゜以下では、実質的に従来品と同様になり、仕上
げ切削には使用できるも汎用性がなくなり、また０゜を
越えると、従来品と同様となるため−２９゜〜０゜と
した。

【００１５】第２に、外周切れ刃のねじれ角を強ねじれ
（４０゜〜６０゜）とし、切削抵抗を分散させて切り刃
の負担を軽減させる。強ねじれとする事は切り刃接触長
さを長くすることであり、エンドミル全体の受ける抵抗
は増加するが、心厚を厚くする事により十分に補える。
外周刃のねじれ角が４０゜未満では切り刃に加わる負荷
が大きくなり性能が不安定となり、また６０゜を越える
と相対的にチップポケットのスペースが小さくなり切り
屑処理が出来なくなるため４０゜〜６０゜ととした。

【００１６】第３に、エンド刃の形状を底面視にて、す
くい角を−２９〜０゜とし、かつフラット幅０．１〜３
ｍｍ設ける。フラット巾をもうける事は従来品でも
同様に行われており、底刃の強度を向上させる事が出
来、特に本願では強ねじれとしたため、切削での食いつ
き部となる底刃の強度をより向上させるためフラット巾
を設けた。特に高送り切削のような負荷のかかる切削で
はエンド刃の強度が重要となるため、エンド刃にフラッ
ト幅が０．１ｍｍ未満では、フラット部を設けた効果が
なく、また３ｍｍを越えると、精度上問題が生じるため
０．１〜３ｍｍとした。

【００１７】第４に、ギャッシュ角を調整して、縦方向
の切削にも対応する事が出来るようした事である。従来
品の様な仕上げようでは専ら外周刃での切削が主
となるが、本願発明のような汎用性をもたせるためには
縦方向に切削した後、横方向に切削する加工も行われる
ため、ギャッシュ角を２０゜〜４５゜とし、ギャッシュ
角を大きく採る場合には、底刃の子刃の長さを径の０．
２〜０．４とする事により縦方向切削においても十分な
切り屑排出できるスペースを設けたものである。そのた
め、図１０〜図１２に示すように、ギャッシュ角を２０
゜〜４５゜とするとともに底刃の子刃の長さを外周より
０．２〜０．４Ｄとしたのは、切り屑排出のスペースを
十分に取れる角度と長さを組み合わせたものである。

【００１８】第５に、工具材質に硬質膜をコーティング
した超微粒子超硬合金を用いることにより、一層の効果
を上げることができる。特に、超微粒子超硬と硬質膜の
密着性が良く、硬質膜の摩擦抵抗が小さく、耐溶着性に
優れる特徴を生かすとともに、すくい角をネガとする事
により切り屑をすくい面が受ける形となるため、硬質膜
のチッピング・剥離等が起きにくくなる。また膜質とし
ては、実用化されているＴｉＮ被覆でも十分であるが、
さらに耐摩耗性を向上させるためＴｉＣＮ、ＴｉＮ−Ａ
ｌＮ等の皮膜でも切り屑との親和性の低い膜であれば十
分に使用する事ができる。

【００１９】また、今まではスクエァーエンドミルを例
にして述べてきたが、本願発明の特徴である高剛性、切
り屑処理性を生かせばラフィングエンドミル、ボールエ
ンドミル、テーパエンドミル、リーマ等に応用する事が
出来る。以下、実施例に基づいて詳細に説明する。

【００２０】

【実施例】図１０〜図１２に本発明の一実施例を示す。
工具材料に超微粒子超硬合金を用い、かつ硬質膜として
ＴｉＮコーティングを施した工具刃径８ｍｍ、６枚刃、
右刃右ねじれのエンドミルである。軸直角における外周
切れ刃のすくい角を−２０゜、刃部の心厚を工具刃形の
８５％すなわち６．８ｍｍ、ねじれ角を５０゜、ギャツ
シユ角を２５゜とし、子刃の切り刃長さを２ｍｍ（０．
２５Ｄ）としたものである。

【００２１】図１３〜図１５に従来品と、本発明
品との切削性能比較の結果を示す。図１１は被削材に合
金工具鋼ＳＫＤ６１の調質材、硬さＨＲＣ５５のものを
用いた仕上げ切削の結果であるが、本発明品は加工面の
直角度、最大面粗さともに３μｍ以内であり、特に直角
度に関しては従来品の約１／２と高精度であり、ウネ
リ、ムシレも生じず非常に良好な結果が得られた。

【００２２】また、表１は被削材に機械構造用炭素鋼で
あるＳ５０Ｃ材、硬さＨＢ１８０のものを用いた寿命テ
ストの結果である。表１に示すように従来品の標準条件
の約１０倍の高能率加工である主軸回転数８０００ｒｐ
ｍ、テーブル送り速度７２００ｍｍ／分でテストを行っ
たが、本発明品は２００ｍ切削後においても最大逃げ面
摩耗量が０．０５ｍｍ以下であり、従来品と比較して大
きく優れた。

【００２３】

【表１】従来品本発明品軸方向切り込み幅ｍｍ１２１２径方向切り込み幅ｍｍ３．２０．８回転数ｒｐｍ９５０８０００切削速度ｍ／ｍｉｎ２４２００テーブル送り速度ｍ／ｍｉｎ１５０７２００１刃当たり送り速度ｍｍ／刃０．０８０．１５切り屑排出量ｃｃ／ｍｉｎ５．８６９作業能率倍１１２工具寿命ｍ５０２００＋α 注）工具径：φ８ｍｍ、被削材：Ｓ５０Ｃ（生材ＨＢ１８０）

【００２４】さらに、図１７は、被削材にＳ５０Ｃを使
用し、硬さＨＢ１８０のものを用いた閉鎖溝加工の例で
ある。縦方向に穴あけした後、送り方向を横に変えて閉
鎖された溝を加工する例である。閉鎖溝の加工では、工
具交換をせずに１つの工具で全行程の加工を行えば能率
的な加工が出来るため、縦方向切削時の送りを０．０２
ｍｍ／刃と抑えて加工し、所定深さ加工後、横送りに変
え、０．１６ｍｍ／刃の送り量で溝加工を行う。深い溝
の場合はこの操作を繰り返して行う。その結果、従来品
では、送り速度（０．０５ｍｍ／刃）があげられない
ため溝加工に多大の時間を要したが、本願発明品では高
送りが可能なため加工時間が１／３以上短縮できた。ま
た、強ねじれのため、高送りを行っても切削面がととの
い、直角度が良好である。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本願発明の高剛性エンド
ミルは、機械構造用炭素鋼のような低硬度材から焼き入
れしたダイス鋼のようにＨＲＣ５０を越えるような高硬
度材まで、幅広く切削でき、かつ高能率・高精度の加工
が可能となった。また、刃先強度と工具自体の剛性を兼
ね備え、更に切れ味を良いため、工具寿命が大幅に向上
し、かつ安定性があり、工具の信頼性を向上するという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は従来品の一例を示し、その正面図であ
る。

【図２】図２は図１の側面図である。

【図３】図３は図１の刃部軸直角断面図である。

【図４】図４は従来品の一例を示し、その側面図を示
す。

【図５】図５は図４の刃部軸直角断面図である。

【図６】図６は従来品の一例を示し、その側面図を示
す。

【図７】図７は図６の刃部軸直角断面図である。

【図８】図８は従来品の例を示し、その底面図を示
す。

【図９】図９は図８の側面図である。

【図１０】図１０は本発明の一実施例を示し、その側面
図を示す。

【図１１】図１１は図１０のｘ−ｘ´の軸直角断面図で
ある。

【図１２】図１２は図１０の底面図である。

【図１３】本発明品の切削効果を示す説明図である。

【図１４】本発明品と従来品の切削効果を示す説
明図である。

【図１５】本発明品と従来品の切削効果を示す説
明図である。

【図１６】図１６は、閉鎖溝の加工例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１本体２外周切れ刃３シャンク部４芯厚５刃溝６親刃７子刃８ギャツシュ面 θa ねじれ角 θb すくい角 θc にげ角 θｇギャッシュ角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川圭二大阪市淀川区野中北１丁目13番20号日立ツール株式会社大阪工場内 (72)発明者後藤理大阪市淀川区野中北１丁目13番20号日立ツール株式会社大阪工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具本体の外周にねじれを有する複数の
切れ刃が形成されたエンドミルにおいて、該刃部の工具
軸直角断面における外周切れ刃のすくい角を−２９°〜
０゜、かつ該刃部の芯厚を工具刃径に対して７０〜９０
％、ギャッシュ角を２０゜〜４５゜とし、かつ底刃の子
刃の切り刃長さを刃径の０．２〜０．４としたことを特
徴とする縦横切削用エンドミル。
【請求項２】請求項１ないし４記載の高剛性エンドミ
ルにおいて、Ａｌ、Ｓｉ、周期率表第４ａ、５ａ、６ａ
族遷移金属の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物、および
炭化硼素、硬質窒化硼素、硬質炭素さらにこれらの固容
体または混合体からなる群のうちから選ばれた１種また
は２種以上の硬質物質を１層または２層以上の多層で
０．２〜２０μの厚みで被覆した事を特徴とする縦横切
削用エンドミル。