JP2000233311A - 仕上げ用ボールエンドミル - Google Patents

仕上げ用ボールエンドミル

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JP2000233311A
JP2000233311A JP11174561A JP17456199A JP2000233311A JP 2000233311 A JP2000233311 A JP 2000233311A JP 11174561 A JP11174561 A JP 11174561A JP 17456199 A JP17456199 A JP 17456199A JP 2000233311 A JP2000233311 A JP 2000233311A
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JP
Japan
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ball
blades
end mill
cutting
nose
Prior art date
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Pending
Application number
JP11174561A
Other languages
English (en)
Inventor
Masami Iwata
正己 岩田
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Moldino Tool Engineering Ltd
Original Assignee
Hitachi Tool Engineering Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボールエンドミルのノ−ズ部分の強度を高
め、かつ切り屑排出性を向上することによってチッピン
グを防止し、曲率を持つ底面、底面付近の仕上げ加工
に、回転当り0.2mm以上の高送りで使用して工具寿
命を延長するとともに仕上げ面粗さを向上し、後加工の
磨き工程を省略ないしは短縮できる光沢のある美しい金
属表面を得ることができるボ−ルエンドミルを提供する
ことを目的とする。 【構成】 ノ−ズで交わる2刃を備えたボ−ルエンドミ
ルにおいて、2刃のボ−ル刃はノ−ズ近傍において両刃
のすくい面を含む平面の間隔が該ボ−ル刃の半径の1.
8%以上、3.0%以下の値で心上がりの位置に配さ
れ、かつ、2刃のボ−ル刃の逃げ面で構成されるチゼル
エッジはチゼル角が155度以上に設けることより構成
し、また、ボ−ル刃にギャッシュで形成された2刃のす
くい面内縁の間隔とチゼルエッジ長さとの比が1/7な
いし1/3で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として高速仕様の工
作機械で用いる仕上げ用ボールエンドミルに関し、詳し
くは曲面を含む金型、部品等の底面、底面付近の仕上げ
加工において、後加工の磨き工程を省略ないしは短縮で
きる仕上げ用ボールエンドミルに関する。
【0002】
【従来の技術】金型加工および部品加工の曲面の仕上げ
加工には一般に図1、図2に示すボ−ルエンドミルが用
いられている。これは半球面の軌跡が得られる円弧切れ
刃を有していて、切削条件を細かく制御することによっ
て、曲面のみでなく、平面仕上げも行なうことができる
という優れた作用を有するものである。ボ−ルエンドミ
ルにおいて、ボ−ル刃のノーズ部分は切削に際し切れ刃
が水平面を創成する重要部分であるにもかかわらず、切
削速度を発生しないため切削性がもっとも劣る部分であ
る。これを改良したものに図3に例示するように、ノー
ズ近傍においてボ−ル刃がわずかの幅をもって重なり、
切れ刃が回転中心線より前方に突出する心上り刃とされ
たものがあって、ノ−ズ強度に優れ、チゼルエッジが切
れ刃の一部となって切削作用をなすことができるため高
送りで長時間の切削を可能にする。例えば特開平7−2
0211号。以下不要には超硬合金のような高剛性素材
を用いる場合においても切れ刃のチッピングを防止し、
耐久性と仕上げ面粗度を向上させるためにねじれ角等と
合わせて回転中心部を心上がりとしたボ−ルエンドミル
が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】ボ−ルエンドミルで
曲面の底面、底面付近を切削するときノ−ズが切削面を
生成するから、心上がり刃としノ−ズを強化しチッピン
グを防ぐことができるが、チゼル幅が広くなり、この部
分の切れ刃が大きな負のすくい角をもつチゼルエッジに
より切削作用を負うことになり、切削性が不十分で摩耗
の進行を助長し、工具寿命が相変わらず短いという問題
点があった。またチゼルエッジが生成した切り屑をを円
滑に排出できずに再び切削面に付着させて仕上げ精度を
損ない、底面仕上げ用としては使えないという問題点も
あった。とくにボ−ルエンドミルを高送りで用いるほ
ど、回転中心付近は逃げ面が切れ刃として作用する現象
が見られ、余計に仕上げ面を悪くしたり工具寿命を短く
するという問題点があった。
【0004】この発明は以上のような背景のもとになさ
れたものであり、ノ−ズ部分の強度を高め、かつ切り屑
排出性を向上することによってチッピングを防止し、曲
率を持つ底面、底面付近の仕上げ加工に、回転当り0.
2mm以上の高送りで使用して工具寿命を延長するとと
もに仕上げ面粗さを向上し、後加工の磨き工程を省略な
いしは短縮できる光沢のある美しい金属表面を得ること
ができるボ−ルエンドミルを提供することを目的とす
る。
【0005】
【問題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するためにノ−ズで交わる2刃を備えたボ−ルエン
ドミルにおいて、2刃のボ−ル刃はノ−ズ近傍において
両刃のすくい面を含む平面の間隔が該ボ−ル刃の半径の
1.8%以上、3.0%以下の値で心上がりの位置に配
され、かつ、2刃のボ−ル刃の逃げ面で構成されるチゼ
ルエッジはチゼル角が155度以上としたものである。
また、ノ−ズで交わる2刃を備えたボ−ルエンドミルに
おいて、ボ−ル刃にギャッシュで形成された2刃のすく
い面内縁の間隔とチゼルエッジ長さとの比が1/7ない
し1/3としたものである。
【0006】
【作用】本発明を適用することにより、2刃のボ−ル刃
はノ−ズ近傍において心上がりの位置に配したから、ノ
ーズ部の刃厚が増し、強化がなされチッピング等の異常
損傷を防止できる。心上がり量となる平面の間隔はボ−
ル刃の半径の1.8%以上、3.0%以下と小さな値と
したから、ボ−ル刃の半径精度が維持しやすく、また、
チゼルエッジが不用意に長くなって加工精度を悪くする
ことがない。このように心上がり量は僅かであってボ−
ル刃すくい角の大きさにはほとんど変化がなく、したが
ってノ−ズ以外の部分における切削性は良好である。ま
た、2刃のボ−ル刃の逃げ面で構成されるチゼルエッジ
はチゼル角が155゜以上としたからボ−ル刃とチゼル
エッジが方向を変えずに連続したように作用する。これ
は、心上がり量が小さいことと相俟って、実質切れ刃の
作用をなす、チゼルエッジからボール刃のすくい面に至
る法面を狭くし、ノーズが作る切り屑はボール刃の切り
屑と同じく確実にチップポケットに収容される。従来の
ようにチゼル角が小さい場合はチゼルエッジが刃溝の方
向を向かないため切削で生じた切り屑がチゼルエッジ部
分に長時間滞留し、これが切削面に押し付けられて切削
仕上げ面を損なうことがあったが、本発明では、このよ
うな切り屑がノ−ズと切削面とに挟まって切削仕上げ面
を傷つける現象を防止でき、滑らかで光沢のある仕上げ
面を得ることができるのである。なおチゼル角が180
゜に近付くときは、チゼルエッジが必要以上に長くな
り、半径精度を損なうから、チゼル角は155゜〜17
0゜の範囲が望ましい。
【0007】ボ−ル刃を用いた底面切削では、必ずノー
ズから加工物へ切り込みを開始し、順次ボール刃へと移
る。従って、ノーズが作る切り屑を速やかに排出する機
能が求められる。本発明においては、2刃のボール刃は
エンドミルの半径を越えて延在し、ノーズから軸方向後
方にボール刃半径の10%隔たった位置における間隔
を、ボール刃半径の10%以下としたから、ノーズが作
る切り屑を速やかに排出できるとともに、すくい面を確
保でき、かつ、ノーズの軸方向すくい角を大きな負角と
することなく、切削性能が維持できる。次に、ボール刃
にギャッシュで形成された2刃のすくい面内縁の間隔と
チゼルエッジ長さとの比が1/7ないし1/3としたの
は、エンドミル端面視においてボール刃は必ずしも半径
を越えて存在するとは限らない。すなわちギャッシュの
彫り込みが少なくて、2刃のすくい面が平行に現れない
場合があっても本発明の意義には変わりはない。上記の
比をとれば、チゼル角が160度を下回ることなく、実
用的チゼルエッジの長さの上限を0.6mmとしたと
き、心上がり量が2.0mmを越えることがない。ま
た、2刃のボ−ル刃はチゼルエッジを挟んで連続する曲
線とすると、ノ−ズから外周に至るまで連続した切り屑
を生じるようになって、ノ−ズへの切り屑の噛み込みが
一層低下する。またピック送りを大きくしてもチゼルエ
ッジの摩耗が均一となって工具寿命を長くする。以上2
刃のボ−ルエンドミルについて著したが、4刃以上であ
っても2刃がノ−ズを有していれば本発明を適用するこ
とができる。
【0008】ところでボ−ルエンドミルによる底面の仕
上げ面は切り込みを問わずボ−ル刃のうちピック送りの
量に相当する幅の部分で生成する。また送り方向には回
転送りの量に比例する間隔で規則的なツースマークを生
じることが知られている。すなわち切削仕上げ面粗さに
は切削抵抗によるエンドミルの変位が影響し、切れ刃の
軌跡が変化して均質な切削面を得難くする。送り速度、
切り込みの増加とともにこの影響は大きくなるが、とく
に回転当り送りが高速になるとノーズに極く近い切れ刃
は逃げ面側が切れ刃として作用するようになって安定切
削を阻害する。本発明の作用は心上がり刃とし、チゼル
エッジを設けて切れ刃強度を上げたに留まらず、チゼル
エッジが仕上げ面を生成するようにチゼルエッジ長さを
与え、またチゼルエッジの向きをボ−ル刃のそれに近付
けて切削抵抗が働く方向を安定させ、切れ刃の変位を抑
えて優れた仕上げ面を得るものである。チゼルエッジは
表裏が同様に切削できるから、逃げ面に切れ刃の作用を
求められる高送りによく適合する。また同時に、排出さ
れる切り屑を適切な刃溝に誘導して、切り屑が原因で仕
上げ面を損なうことがないようノーズ部分の切れ刃の構
成を改良したものである。これらの作用により、一層の
効果が得られたのである。以下、本発明をその実施例に
基づいて説明する。
【0009】
【実施例】図4は本発明の一実施例であるボ−ルエンド
ミルのノ−ズ近傍を表わす。このエンドミルは刃径10
mm、ボ−ル刃半径5mm、2刃の超硬合金製ストレ−
トシャンクボ−ルエンドミルであって、ボール刃は半径
をわずかに越えて延在し、すくい面の間隔がボール刃半
径の2.2%に当0.11mm、軸方向に小さなフック
状のすくい面を有し、0.5mm下がった位置ではすく
い面の間隔が0.2mmである。チゼル角168゜であ
るから、したがってチゼルエッジの長さは0.53m
m、すくい面内縁の間隔とチゼルエッジ長さとの比が1
/4.8のものである。同一寸法の比較品は図5に示す
ようノーズが心上がりであってチゼルエッジがあり、す
くい面を含む平面の間隔が0.25mm、チゼル角15
2゜である。因みにこの場合のチゼルエッジ長さは0.
42mm、その比は1/1.7である。上記の2例を比
較切削に供した。加工材料は40HRCに調質したプリ
ハ−ドン金型用鋼である。ノ−ズが切削加工面を形成す
る平面送り切削に用い、このとき得られる切削面粗さを
対象にして、切削速度100m/min、1刃送り0.
1mm、切り込みは上下、ピック送りとも0.3mmの
切削条件で水溶性切削油剤を併用して切削した。
【0010】本発明品は切削初期において切削面粗さ
4.2μmRyと良質の仕上げ面を得ることができた。
対して比較品は8.1〜9.8μmRyという大きな数
値を示した。この仕上げ状態は図6に示すように切削初
期に限らず、切削長さ500mにおいて6.3μmRy
を得、切削長さ600mにおいても同等の数値を持続す
ることができた。切削後の加工面は金属光沢のある表面
となり、パス中に切れ刃が創成した回転マ−クは、本発
明品の場合、規則正しい切削痕が行われていることを示
していて、切り屑が擦過した痕跡がない。この状態で本
発明品は磨き代が従来品の1/4となって、磨き時間の
大幅な短縮を図ることができる。
【0011】ところで、ボ−ルエンドミルにおいて底面
切削を行なう場合、送り速度が大きいと逃げ面が切れ刃
として作用する現象を生じる。計算上は切れ刃の回転半
径が(回転送り量/2π)より中心側では上記の作用が
生じ、またその遷移部分においても当然切れ味の劣化が
ある。回転送り0.2mmの場合は中心から片側0.0
35mm、遷移部分を考慮して片側0.1mmは逃げ面
側が切削する可能性がある。用いたエンドミルはいずれ
もチゼルエッジを有しているから、逃げ面側にも相応の
切削性が期待できる。しかし比較品ではボール刃とチゼ
ルエッジの方向が大きく異なるため切削作用に時間差が
生じ、さらに切り屑流出方向には広い逃げ面があってチ
ップポケットが遠いためビビリや切り屑噛み込みを生じ
て切削面を悪くした。本発明品の場合は切れ刃となった
チゼルエッジが十分な切削作用をなし、切り屑はチゼル
エッジ直前のチップポケットに排出され良好な切削面を
得たのである。該切削面がチゼルエッジのみで生成され
たことは明白であるが、チゼル角が大きいからチゼルエ
ッジの中低勾配が作用して切り屑噛み込みを減じたこと
も幸いしている。
【0012】高送りの場合はピック送りもまた大きくす
る。作業性と仕上げ面とを両立するに望ましいとされる
0.3mm程度のピック送りであっても、本発明を適用
すれば平坦な仕上げ面を残すことができる。またこれら
の効果は図7に示す形態においてもチゼルエッジの長
さ、方向が変わらないから同様に得られるものであり、
高送りに対応することができる。なおまたこの方法は大
きな切り屑を作るから、切削熱は切り屑とともに排除さ
れて、切削油を用いない乾式切削にも応用できるのであ
る。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ノ−ズ部
分の強度を高め、かつ切り屑排出性を向上することによ
って、チッピングを防止し、工具寿命を延長するととも
に仕上げ面粗さを向上し、とくに切削表面に光沢のある
美しい金属表面を得ることができるボ−ルエンドミルが
可能になったのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来品の一例の正面図を示す。
【図2】図2は、図1の側面図を示す。
【図3】図3は、従来品の他の一例の側面図をしめす。
【図4】図4は、本発明の実施例の側面拡大図を示す。
【図5】図5は、従来品の他の一例の側面拡大図を示
す。
【図6】図6は、比較切削における切削面粗さの変化推
移を示す説明図を示す。
【図7】図7は、本発明の他の実施例の側面拡大図を示
す。
【符号の説明】
1 ボ−ルエンドミル本体 2 ボ−ル刃 3 ボ−ル刃のすくい面 4 チゼルエッジ 5 チゼル角 6 チゼルエッジの長さ 7 すくい面内縁の間隔 8 すくい面の間隔 9 ギャッシュ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ノ−ズで交わる2刃を備えたボ−ルエンド
    ミルにおいて、2刃のボ−ル刃はノ−ズ近傍において両
    刃のすくい面を含む平面の間隔が該ボ−ル刃の半径の
    1.8%以上、3.0%以下の値で心上がりの位置に配
    され、かつ、チゼルエッジのチゼル角が155度以上で
    あることを特徴とする仕上げ用ボ−ルエンドミル。
  2. 【請求項2】請求項1記載のエンドミルにおいて、ノー
    ズから軸方向後方にボール刃半径の10%隔たった位置
    における間隔をボール刃半径の10%以下としたことを
    特徴とする仕上げ用ボ−ルエンドミル。
  3. 【請求項3】ノ−ズで交わる2刃を備えたボ−ルエンド
    ミルにおいて、ボ−ル刃にギャッシュで形成された2刃
    のすくい面内縁の間隔とチゼルエッジ長さとの比が、1
    /7ないし1/3であることを特徴とする仕上げ用ボ−
    ルエンドミル。
  4. 【請求項4】請求項1ないし請求項3記載のエンドミル
    において、2刃のボ−ル刃はチゼルエッジを挟んで連続
    する曲線として構成したことを特徴とする仕上げ用ボ−
    ルエンドミル。
JP11174561A 1998-12-17 1999-06-21 仕上げ用ボールエンドミル Pending JP2000233311A (ja)

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