JPH0711219U - すくい面を波形に形成したテーパ刃回転切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 すくい面を波形に形成したテーパ刃回転切削
工具における小径部の刃強度を向上させるとともに、良
好なびびり振動抑制性能が得られるようにする。 【構成】 一円錐面上において螺旋状に捩じれて設けら
れた外周刃１８ａ〜１８ｄのすくい面に略正弦曲線状の
波形の凹凸を成形するとともに、その波形の波長および
振幅を、一円錐面の大径側から小径側に向かうに従って
円錐面の直径に略正比例して漸減させた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、複数の外周刃が一円錐面上において捩じれているとともにすくい面 が波形に形成されたテーパ刃回転切削工具の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一円筒面或いは円錐面上において螺旋状に捩じれているとともにその螺旋に沿 ってすくい面に波形の凹凸が形成されている複数の外周刃が、互いに波形の位相 をずらした状態で設けられている回転切削工具が知られている。特公昭４７−１ ０３１６号公報や米国特許第１，８４０，８５２号公報に記載されている切削工 具はその一例であり、このような切削工具によれば、外周刃のアキシャルレーキ が連続的に変化しているとともに波形の位相が互いにずれているため、びびり振 動が抑制されて重切削や高能率加工が可能になるとともに、優れた仕上げ面精度 が得られる。これらの回転切削工具の外周刃すくい面の波形は、螺旋に対して凹 凸が交互に連続して設けられることにより略正弦曲線状に形成されており、各波 形の波長および振幅は、外周刃全体に亘ってそれぞれ略一定とされている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、外周刃が一円錐面上において螺旋状に捩じれて設けられている テーパ刃回転切削工具の場合、刃部の軸直角断面における直径が大径側から小径 側に向かうに従って次第に減少し、それに伴ってランド幅も狭くなるため、波形 の振幅が大径側から小径側まで一定であると、小径側では波形の谷底部における ランド幅が極端に小さくなって刃強度が低下するという問題があった。また、波 形の頂部と谷底部との間の工具軸心を中心とする振れ角度は小径側で大きく大径 側で小さいため、波形の位相ずれによって生じる軸直角断面での切れ刃の分割角 の差、すなわち不等分割の程度が小径側で大きく大径側で小さくなり、外周刃が 一円筒面上に設けられて分割角の差が略一定の適正値とされているものに比べて びびり振動の抑制性能が低下する。アキシャルレーキの変動幅も、大径側に比べ て小径側で大きくなり、切削性能の面で好ましくない。

【０００４】 本考案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、 すくい面を波形に形成したテーパ刃回転切削工具における小径部の刃強度を向上 させるとともに、良好なびびり振動抑制性能が得られるようにすることにある。

【０００５】

【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、本考案は、一円錐面上において螺旋状に捩じれ ているとともにその螺旋に沿ってすくい面に波形の凹凸が形成されている複数の 外周刃が、互いに波形の位相をずらした状態で設けられているテーパ刃回転切削 工具において、前記波形を略正弦曲線状とし、その波長および振幅を前記一円錐 面の大径側から小径側に向かうに従って漸減させたことを特徴とする。

【０００６】 なお、上記波形の波長および振幅は、前記一円錐面の直径に略正比例して変化 させることが望ましい。

【０００７】

【作用および考案の効果】

このようなテーパ刃回転切削工具においては、外周刃のすくい面が略正弦曲線 状の波形とされるとともに、その波長および振幅が一円錐面の大径側から小径側 に向かうに従って漸減させられているため、ランド幅が狭くなる小径側において も、波形の谷底部でランド幅が極端に小さくなることが回避されて刃強度が向上 する。また、波形の頂部と谷底部との間の工具軸心を中心とする振れ角度の工具 軸方向における変化が小さくなるため、位相ずれによる軸直角断面上の切れ刃の 分割角の差の変化も小さくなり、その分割角の差を適正な範囲内に維持すること により、切削の際のびびり振動抑制性能を向上させることができる。アキシャル レーキの変動幅についても、同様に工具軸方向における変化が小さくなり、良好 な切削性能が得られる。

【０００８】 ここで、上記波形の波長および振幅を一円錐面の直径に略正比例して変化させ れば、上記振れ角度や分割角の差は直径寸法の変化に拘らず略一定となり、外周 刃各部におけるアキシャルレーキの変動幅も略一定に保つことができる。また、 外周刃の螺旋は、テーパが小さい場合には等リードでもよいが、テーパが大きい 場合には等ヘリックス角（等捩じれ角）とすることが望ましい。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は、本考案の一実施例であるテーパ刃エンドミル１０を軸心と直角な方向 から見た正面図である。テーパ刃エンドミル１０は、フライス盤等に把持される シャンク１２と先端側程小径となる円錐形状の刃部１４とを同軸上に一体に備え ている。図２は刃部１４の展開図であり、刃部１４には、等ヘリックス角で４本 のねじれ溝１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ（以下、特に区別しない場合には単 にねじれ溝１６という）が設けられることにより、４つの外周刃１８ａ，１８ｂ ，１８ｃ，１８ｄ（以下、特に区別しない場合には単に外周刃１８という）が一 円錐面上において螺旋状に形成されている。これらの外周刃１８は、周方向にお いて等間隔で設けられているとともに、各々のすくい面２０（図３などを参照） に滑らかな凹凸が形成されることにより一円錐面上で波形を成している。

【００１０】 上記波形は所定の波長Ｌおよび振幅Ａの略正弦曲線状を成しているとともに、 図２に例示する波長Ｌ_n ，Ｌ_n+1 ，Ｌ_n+2 および振幅Ａ_n ，Ａ_n+1 ，Ａ_n+2 は、 大径側から小径側に向かうに従ってそれぞれ漸減させられており、Ｌ_n ＜Ｌ_n+1 ＜Ｌ_n+2 、およびＡ_n ＜Ａ_n+1 ＜Ａ_n+2 の関係にある。特に本実施例においては 、上記波長Ｌおよび振幅Ａが刃部１４の円錐形状の直径に略正比例して変化させ られている。図３、図４、および図５は、直径Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１がそれぞれ異な る軸方向各部における外周刃１８ａの同一尺度による断面図で、共に、ねじれ溝 １６に直角で且つ波形の谷底部分における断面図である。各断面における波形の 頂部と谷底部との間の工具軸心Ｏ_t を中心とする振れ角度α３，α２，α１は、 振幅Ａ３，Ａ２，Ａ１と直径Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１との比が略同じであるため、α３ ≒α２≒α１となる。他の外周刃１８ｂ，１８ｃ，１８ｄについても同様である 。

【００１１】 因に、図９〜図１１は、波長Ｌおよび振幅Ａが一定の従来のテーパ刃エンドミ ルの外周刃断面図で、それぞれ上記図３〜図５に対応する図である。この場合、 振幅Ａが軸心方向の位置に拘らず一定とされているため、波形の頂部と谷底部と の間の工具軸心Ｏ_t を中心とする振れ角度αが大径側から小径側に向かうに従っ て次第に大きくなり、α４＜α５＜α６となる。このため、図１１に示す小径側 では、波形の谷底部におけるランド幅（角度β２に相当）が極端に小さくなり、 外周刃２８の刃強度が低下するといった問題を生ずる。一方、本実施例のテーパ 刃エンドミル１０においては、波形の振幅Ａが円錐面の直径Ｄに略正比例して変 化しているため、対応する小径側の図５においても外周刃１８ａのランド幅に相 当する角度β１が大きく、適度な刃強度を確保できる。

【００１２】 また、４つの外周刃１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、上記正弦曲線状を成 す波形の位相が工具軸方向においてそれぞれπ／２（＝１／４ピッチ）ずつずら されている。図６、図７、および図８は、前記図３、図４、および図５と略同じ 位置における工具軸心Ｏ_t と直角な断面である。例えば直径がＤ３の図６におけ る各外周刃１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの切れ刃２２ａ₃ ，２２ｂ₃ ，２２ ｃ₃ ，２２ｄ₃ は、前記π／２の位相ずれにより波形の振幅Ａ３に基づいて、工 具軸心Ｏ_t まわりの等角度間隔位置から周方向にずれた位置にある。図６では、 切れ刃２２ａ₃ が波形の谷底部であり、切れ刃２２ｃ₃ が波形の頂部であり、切 れ刃２２ｂ₃ および２２ｄ₃ がそれぞれ振幅の中央である。このため、各切れ刃 相互間の工具軸心Ｏ_t まわりの分割角θab，θbc，θcd，θdaには、かかる位相 のずれにより大小の差ができ、θab＝θbc＜θcd＝θdaの関係がある。この場合 、ねじれ溝１６の螺旋のねじれ角をγとすると、最大分割角と最小分割角との差 は、例えばθcd−θab＝α３／ cosγである。この大小関係は、軸直角断面の軸 心方向位置によって逐次変化し、周期的に入れ替わる。

【００１３】 直径がＤ２の図７における切れ刃２２ａ₂ ，２２ｂ₂ ，２２ｃ₂ ，２２ｄ₂ お よび分割角θab，θbc，θcd，θdaや、直径がＤ１の図８における切れ刃２２ａ ₁ ，２２ｂ₁ ，２２ｃ₁ ，２２ｄ₁ および分割角θab，θbc，θcd，θdaについ ても同様であり、最大分割角と最小分割角との差はそれぞれα２／ cosγ，α１ ／ cosγである。ここで、本実施例では任意の断面における振れ角度α、例えば 前記α３，α２，α１が略等しいことから、それぞれの分割角間の差も略同じと なり、軸心方向における位置によってかかる分割角の差が殆ど変化しない。この ため、本実施例においては、図９〜図１１の従来例のように、小径側ほど振れ角 度αが大きくなって分割角の差が増大し、びびり振動抑制性能が低下するという ような不都合を招くことがない。

【００１４】 以上のように構成されたテーパ刃エンドミル１０は、図示しないフライス盤等 にシャンク１２が把持されて軸心まわりに回転駆動されることにより、前記４つ の外周刃１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄによって図示しない被削材に切削加工 を行う。その場合に、かかるテーパ刃エンドミル１０の各外周刃１８のすくい面 ２０は周方向に凹凸した波形を成しており、その外周刃１８のアキシャルレーキ が連続的に変化しているとともに、その波形の位相が４つの外周刃１８ａ，１８ ｂ，１８ｃ，１８ｄ間で互いにずらされているため、びびり振動等が抑制されて 切削性能が向上し、重切削や高能率切削が可能である。また、各外周刃１８は一 円錐面上に形成されているため、切削性能の向上効果によって優れた仕上げ面精 度が得られる。

【００１５】 一方、本実施例のテーパ刃エンドミル１０は、上記すくい面２０の波形が略正 弦曲線状にされるとともに、その波長Ｌおよび振幅Ａが円錐面の大径側から小径 側に向かうに従って漸減させられているため、ランド幅が狭くなる小径側におい て波形の谷底部でのランド幅が極端に小さくなることが回避され、充分なランド 幅が確保されて外周刃１８の刃強度が向上する。また、波形の頂部と谷底部との 間の工具軸心Ｏ_t を中心とする振れ角度αの軸心方向における変化が小さくなる ため、位相ずれによる軸直角断面上の切れ刃２２の分割角の差の変化も小さくな り、その分割角の差を適正な範囲内に維持することにより、切削の際のびびり振 動抑制性能を向上させることができる。アキシャルレーキの変動幅についても、 工具軸方向における変化が小さくなり、良好な切削性能が得られる。特に本実施 例では、波形の波長Ｌおよび振幅Ａが上記円錐面の直径に略正比例して変化して いるため、上記分割角の差およびアキシャルレーキの変動幅を略一定に保って最 も適正な値に維持できるため、優れたびびり振動抑制性能、切削性能を得ること が可能である。

【００１６】 以上、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本考案は他の態 様で実施することもできる。

【００１７】 例えば、刃部１４におけるテーパ角度や外周刃１８の数およびねじれ方向、す くい面２０の波形の波長Ｌや振幅Ａなどは適宜設定できるし、複数の外周刃１８ を軸心Ｏ_t まわりにおいて不等間隔で設けることもできる。

【００１８】 また、各外周刃１８における波形の位相ずれの方向を逆にしたり、外周刃１８ ａ〜１８ｄの周方向における順番を変更したりすることもできる。各外周刃１８ の位相ずれは、必ずしも厳密にπ／２とする必要はないとともに、４つの外周刃 １８の位相ずれが互いに同じである必要もない。

【００１９】 また、軸端に切れ刃を有していないテーパ刃エンドミル以外のテーパ刃回転切 削工具や、切屑を分断するためのニックが逃げ面に設けられているものにも本考 案が同様に適用され得る。

【００２０】 また、前記実施例では、外周刃１８における波形の波長Ｌおよび振幅Ａが円錐 の直径と略正比例して変化しているものであったが、必ずしも正比例させる必要 はなく、任意の２つの軸直角断面で波長Ｌおよび振幅Ａを比較したときに、大径 側よりも小径側の方がそれぞれ小さくなっておれば良い。

【００２１】 また、前記実施例では、等ヘリックス角とされた螺旋に沿って波形が形成され た場合であったが、等リードとされた螺旋に沿って波形が形成されている場合で あっても差支えない。

【００２２】 その他一々例示はしないが、本考案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】本考案の一実施例であるすくい面を波形に形成
したテーパ刃回転切削工具の正面図である。

【図２】図１のテーパ刃回転切削工具の外周刃を示す展
開図である。

【図３】図１のテーパ刃回転切削工具の大径側部分にお
ける外周刃のねじれ溝と直角な断面図である。

【図４】図１のテーパ刃回転切削工具の中間部分におけ
る外周刃のねじれ溝と直角な断面図である。

【図５】図１のテーパ刃回転切削工具の小径側部分にお
ける外周刃のねじれ溝と直角な断面図である。

【図６】図３と略同じ軸方向位置における軸直角断面図
である。

【図７】図４と略同じ軸方向位置における軸直角断面図
である。

【図８】図５と略同じ軸方向位置における軸直角断面図
である。

【図９】従来のテーパ刃回転切削工具の外周刃を示す断
面図で、図３に対応する図である。

【図１０】従来のテーパ刃回転切削工具の外周刃を示す
断面図で、図４に対応する図である。

【図１１】従来のテーパ刃回転切削工具の外周刃を示す
断面図で、図５に対応する図である。

【符号の説明】

１０：テーパ刃エンドミル（テーパ刃回転切削工具） １８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ：外周刃 ２０：すくい面

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一円錐面上において螺旋状に捩じれてい
   るとともに該螺旋に沿ってすくい面に波形の凹凸が形成
   されている複数の外周刃が、互いに波形の位相をずらし
   た状態で設けられているテーパ刃回転切削工具におい
   て、 前記波形を略正弦曲線状とし、その波長および振幅を前
   記一円錐面の大径側から小径側に向かうに従って漸減さ
   せたことを特徴とするすくい面を波形に形成したテーパ
   刃回転切削工具。
2. 【請求項２】 前記波長および振幅は、前記一円錐面の
   直径に略正比例して変化している請求項１に記載のすく
   い面を波形に形成したテーパ刃回転切削工具。