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

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。