JP2000052125A - ボールエンドミル - Google Patents

ボールエンドミル

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JP2000052125A
JP2000052125A JP10227048A JP22704898A JP2000052125A JP 2000052125 A JP2000052125 A JP 2000052125A JP 10227048 A JP10227048 A JP 10227048A JP 22704898 A JP22704898 A JP 22704898A JP 2000052125 A JP2000052125 A JP 2000052125A
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JP
Japan
Prior art keywords
end mill
ball
blade
ball end
ridge line
Prior art date
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Pending
Application number
JP10227048A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Akamine
洋之 赤嶺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Moldino Tool Engineering Ltd
Original Assignee
Hitachi Tool Engineering Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Tool Engineering Ltd filed Critical Hitachi Tool Engineering Ltd
Priority to JP10227048A priority Critical patent/JP2000052125A/ja
Publication of JP2000052125A publication Critical patent/JP2000052125A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/02Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B23C5/1009Ball nose end mills
    • B23C5/1027Ball nose end mills with one or more removable cutting inserts
    • B23C5/1036Ball nose end mills with one or more removable cutting inserts having a single cutting insert, the cutting edges of which subtend 180 degrees
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2200/00Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/20Top or side views of the cutting edge
    • B23C2200/201Details of the nose radius and immediately surrounding areas

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切刃先端の欠損が起こりにくいボールエンド
ミルを提供する。 【構成】 回転軌跡が略半球面となるボール刃を備え、
前記ボール刃に工具回転中心を含む凹部を形成したボー
ルエンドミルにおいて、前記ボール刃、前記凹部に接す
るすくい面の稜線、および前記凹部に接する逃げ面の稜
線が交差する部位を回転方向に対して凸曲面状とするこ
とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明はボール刃先端付近に大
きな欠損が起こりにくいボールエンドミルに関する。
【0002】
【従来の技術】ボールエンドミルにおいて最も摩耗、欠
損しやすい先端部の切刃を改善するために従来より様々
な工夫が行われている。例えば特開平7−96413号
公報に記載のボールエンドミルは底刃のすくい角を負と
している。特開平4−310310号公報に記載のボー
ルエンドミルは先端部にV溝形状の凹部を設けている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は一部実
用化されているものの、切削速度の高速化、工具材料の
高硬度化に伴い不充分なものとなってきている。特に高
硬度材の切削、高速切削、工具寿命の長寿命化などの要
求に対して立方晶窒化硼素焼結体(PCBN)、ダイヤ
モンド焼結体(PCD)、その他セラミックス等を工具
材料として用いた場合、切刃先端が大きく欠損しがち
で、被削面の肌荒れや寸法精度の劣化等の問題を引き起
こしている。特に突き出し量が100mm以上と大きい
場合に欠損が起こりやすい。また、大きく欠損した工具
は先端部切刃のみならずその周辺までもが大きく使用不
能となり、また再研磨も不可能となるので、高価な工具
であるだけに甚だ不経済である。上記問題に鑑み本願発
明は切刃先端の欠損が起こりにくいボールエンドミルを
提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記欠損の発生過程を詳
細に観察したところ、先ず切削の初期段階においてボー
ル刃先端付近の稜線に微小なチッピングが生じ、そのチ
ッピングを起点として次々に欠損が起こり、やがて大き
な欠損に発展することがわかった。従って、上記課題を
解決するためには、ボール刃先端付近に微小チッピング
の起点となる鋭い稜線や不連続な曲面を出来るだけ少な
くすることが重要であると思われた。本願発明はこのよ
うな知見に基づいてなされたものである。
【0005】本発明は、ボール刃に工具回転中心を含む
凹部1を形成したボールエンドミルにおいて、ボール刃
2、凹部に接するすくい面3の稜線4、および凹部に接
する逃げ面5の稜線6の3つの稜線が交差する部位、即
ち回転中心に近いボール刃の終端を回転方向に対して凸
曲面状としたボールエンドミルである。より詳細には前
記凸曲面状をなす部位(以下、凸曲面部と云う。)とす
くい面、逃げ面、切刃側面7の各面との境界線は各面の
外側に向かって凸の形状となるような凸曲面部を設ける
のが好ましい。さらに各稜線にはRホーニングが施さ
れ、そのRは凸曲面部から離れるに従って徐々に小さく
し、各稜線と滑らかに繋がるようにすることで、さらに
チッピング起点を減少させることが出来る。または稜線
にホーニングが施されている場合にはそのホーニング面
と滑らかにつながるよう、Rおよび幅を徐々に変化させ
る。稜線に沿った各Rホーニング部の長さは凸曲面部R
半径の0.8〜5倍程度以上とすると滑らかに各稜線と
繋がるようにすることができる。
【0006】図1に本発明例のボール刃付近の斜視図
を、図2に図1の凸曲面部およびRホーニングが施され
た稜線付近の拡大図を示す。尚、図2においては凸曲面
部及びRホーニングの形状をワイヤーフレーム法にて示
した。本図では凸曲面部が略球面の一部をなす形状に仕
上げられている。凸曲面部を略球面の一部をなす形状と
することにより微小チッピングの起点となりやすい部分
をより少なくすることができる。図1及び図2において
すくい面3、逃げ面5、切刃側面7の3つの面の境界に
形成される3本の稜線が集合する部位に凸曲面部8を設
け、さらに各稜線にはRホーニング部9を設ける。この
ようにすることで先端部切刃の切削に作用する部分には
鋭い稜線等、チッピングの起点となりやすい部分がなく
なりチッピングが起こらなくなるので摩耗の形態は正常
摩耗となり、工具の長寿命化、寸法精度の維持が図られ
る。凸曲面部のR半径は0.003〜1mmとする。好
ましくは0.01〜0.3mmである。
【0007】本発明品は工具突き出し長さが大きい場
合、あるいは使用する工作機械の剛性が小さい場合でも
工具の振れに起因するチッピングが生じにくい。特にエ
ンドミルの全長Lの3乗を刃径Dの2乗で除した値(L
/D)が20000以上の場合に本発明の効果は顕
著である。
【0008】尚、前記工具回転中心の凹部は凸曲面部を
設けることにより必然的に形成される場合もあるが、ボ
ール刃先端にV溝状の凹部を形成するなどして凹部を大
きく形成することも更に有効である。図3にV溝状の凹
部1を形成した本発明例の側面図を、図4に図3の先端
方向から見た正面図を、図5に図3のV溝状の凹部付近
の拡大図を示す。
【0009】このように構成したボールエンドミルにお
いて、先端部切刃はPCBNをはじめ、サイアロン基、
アルミナ基、炭化珪素及び窒化珪素基、硼化チタンをは
じめとする硼化物系セラミック、Y23など酸化物基、
などのセラミックであることが好ましい。超硬合金工具
に請求項1に係る発明を適用すると、被削材にいわゆる
ムシレが生じ、肌荒れの原因となる場合がある。対し
て、CBN等はムシレが生じにくく刃先が比較的曲率半
径の大きな凸曲面であっても良好に切削できる。よって
Rホーニング部は凸曲面部と滑らかにつながることが必
要なことは勿論、設ける位置によってRを変化させるこ
とが好ましい。ボール刃および凹部に接するすくい面の
稜線は切刃として作用することから超硬合金の場合は比
較的鋭くR=0.003〜0.05mmとし、凹部に接
する逃げ面の稜線においてはR=0.005〜0.5m
mとする。CBN等の硬質材料の場合には各Rとも0.
01〜0.3mmとする。勿論、各Rは最終的には各稜
線と滑らかに繋がるよう収斂する。
【0010】尚、PCD等ダイヤ系の材料の場合は用途
によって適しない場合がある。即ち、PCD等は非鉄金
属、特にアルミ合金の切削に好んで用いられるが、稜線
を丸くすることにより構成刃先が生成しやすく、寸法精
度に悪影響を及ぼし、また、構成刃先の生成を避けるた
めに高速切削とした場合には切削熱によるダイヤの変質
が懸念されるためである。従ってこのような問題を生じ
ない被削材又は切削諸元の場合のみ請求項1に係る発明
の適用が推奨される。
【0011】また、請求項1乃至2に係る発明は切刃が
ビッカース硬度で1900〜2000以上、好ましくは
3000以上の材料の場合に、特に効果を発揮する。こ
れは微小なチッピングがやがて大きな欠損へつながるこ
とによる。
【0012】
【実施例】(実施例1)本発明例として図3に示す2枚
刃、刃径Dφ10mmのボールエンドミル1〜6を切刃
の材料を変えて作成した。凸曲面部は略球面の一部をな
す形状とし、材料にあわせてそのRを変化させた。比較
例として凸曲面部を有しないエンドミル7〜12を作成
した。表1に切刃の材料及び硬度、凸曲面部Rの大きさ
を示す。
【0013】
【表1】
【0014】これらのエンドミルを用いて切削試験を行
った。切削諸元は被削材:FC250、回転数N=30
000/min、送りF=6000mm/min、軸方
向切込みAd=0.5mm、ピックRd=0.3mm、
乾式、ダウンカットとし、2000mを切削して逃げ面
最大摩耗幅を測定した。結果を表1に併記する。
【0015】比較例7〜11は切削を開始してまもなく
いずれも大きく欠損し、逃げ面最大摩耗幅の測定は不可
能であった。比較例12にはチッピングが認められた。
対して本発明例では全て正常摩耗で摩耗が進行してお
り、切刃材質に応じた摩耗量となっている。
【0016】(実施例2)本発明例として、工具全長L
を90、125、160の3種類とし、実施例1の試料
1と同様の切刃を有するエンドミルを作成した。比較例
としてLは同じで凸曲面部を有しないエンドミルを作成
した。これらのエンドミルを用いて切削試験を行った。
切削諸元は工具突き出し長さl=被削材:FC250、
回転数N=30000/min、送りF=6000mm
/min、軸方向切込みAd=0.3mm、ピックRd
=0.7mm、乾式、ダウンカットとし、先ず切削長1
00mを切削してボール刃先端の摩耗形態、チッピン
グ、欠損の有無を観察した。ここで欠損の無かったもの
に対してさらに切削を続け、切削長を1000mとして
ボール刃先端の状態を観察した。結果を表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】比較例17では切削開始直後にチッピン
グ、比較例18では欠損が起こり切削不能に至った。比
較例16は100mまでの切削では問題なかったが長時
間の切削ではやはり欠損に至った。これに対し本発明例
はいずれも難なく正常摩耗を続け1000mの切削後も
まだ十分使用に耐えるものであった。
【0019】
【発明の効果】本発明のボールエンドミルは先端部のチ
ッピング、欠損が起こりにくく、工具の長寿命化、被削
面粗さの改善に役立つものである。また、特に切刃材料
としてPCDやPCBNなどの靱性に乏しい高硬度材料
を用いた場合でも、また工具突き出し長さが長いなど工
具に振れが生じやすい状況下においても工具は正常摩耗
するので再研摩が可能であり経済的である、等の効果を
奏すものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明例のボール刃付近の斜視図を示
す。
【図2】図2は図1の凸曲面部およびRホーニングが施
された稜線付近の拡大図を示す。
【図3】図3は本発明例の側面図をを示す。
【図4】図4は本発明例の正面図を示す。
【図5】図5は図3の先端付近の拡大図を示す。
【符号の簡単な説明】
1 凹部 2 ボール刃 3 すくい面 4 凹部に接するすくい面の稜線 5 逃げ面 6 凹部に接する逃げ面の稜線 7 切刃側面 8 凸曲面部 9 Rホーニング部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軌跡が略半球面となるボール刃を備
    え、前記ボール刃に工具回転中心を含む凹部を形成した
    ボールエンドミルにおいて、前記ボール刃、前記凹部に
    接するすくい面の稜線、および前記凹部に接する逃げ面
    の稜線が交差する部位を回転方向に対して凸曲面状とし
    たことを特徴とするボールエンドミル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のボールエンドミルにおい
    て、前記ボール刃はセラミックであることを特徴とする
    ボールエンドミル。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のボールエンドミルにおい
    て、前記セラミックは立方晶窒化硼素および/またはダ
    イヤモンドを含む焼結体であることを特徴とするボール
    エンドミル。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3記載のボールエンドミル
    において、前記ボール刃はビッカース硬度が1900k
    gf/mm以上であることを特徴とするボールエンド
    ミル。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4記載のボールエンドミル
    において、前記ボールエンドミルの全長をL、前記ボー
    ルエンドミルの刃径をDとしたとき、L/D≧20
    000の関係を有することを特徴とするボールエンドミ
    ル。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002192414A (ja) * 2000-12-25 2002-07-10 Toshiba Mach Co Ltd 軟質発泡樹脂の切削加工方法
WO2009060833A1 (ja) 2007-11-07 2009-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha ボールエンドミル

Cited By (3)

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JP2002192414A (ja) * 2000-12-25 2002-07-10 Toshiba Mach Co Ltd 軟質発泡樹脂の切削加工方法
WO2009060833A1 (ja) 2007-11-07 2009-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha ボールエンドミル
US8585329B2 (en) 2007-11-07 2013-11-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ball end mill

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