JP2002144131A - Ball end mill - Google Patents

Ball end mill

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JP2002144131A
JP2002144131A JP2000342126A JP2000342126A JP2002144131A JP 2002144131 A JP2002144131 A JP 2002144131A JP 2000342126 A JP2000342126 A JP 2000342126A JP 2000342126 A JP2000342126 A JP 2000342126A JP 2002144131 A JP2002144131 A JP 2002144131A
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Japan
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end mill
boron nitride
cubic boron
blade
tip
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JP2000342126A
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Japanese (ja)
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Takayuki Nishimura
隆侑 西村
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GN TOOL KK
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GN TOOL KK
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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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2226/00Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23C2226/12Boron nitride
    • B23C2226/125Boron nitride cubic [CBN]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2226/00Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23C2226/18Ceramic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2228/00Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23C2228/10Coating

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ball end mill (1) capable of preventing a tip ball blade formed of a cubic boron nitride sintered body from coming off from a base metal, (2) having the tip ball blade easily formable in an S-shape, and (3) having the tip ball blade with excellent thermal wear resistance even if the size thereof is small. SOLUTION: In this ball end mill having a least one arc-shaped tip ball blade 13 formed thereon, the entire tip part thereof including the tip ball blade 13 is formed of the cubic boron nitride sintered body, and a ceramic coating is applied to the portion having the tip ball blade 13 formed thereon.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、難切削鋼、高硬
度焼入鋼、オーステエナイト鋼、フェライト鋳鉄等を切
削加工するためのボールエンドミルに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ball end mill for cutting hard-to-cut steel, hardened steel, austenitic steel, ferrite cast iron and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、金型製作におけるPCBNボール
エンドミルが開発され、市場に出回るようになってきて
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, PCBN ball end mills for mold production have been developed and are being marketed.

【0003】上記PCBNボールエンドミルでは、1m
m以下の立方晶窒化硼素焼結体層に超硬合金板が裏打ち
されて成る薄平板(以下、切刃体という)を、超硬合金
製母材の先端部半径方向に形成した先端溝に嵌め込んで
両者の超硬合金部分相互をロー付けし、前記立方晶窒化
硼素焼結体層に先端ボール刃を形成している。
In the above-mentioned PCBN ball end mill, 1 m
m, a thin flat plate (hereinafter referred to as a cutting blade), in which a cemented carbide plate is lined with a cubic boron nitride sintered body layer having a thickness of not more than The two cemented carbide portions are brazed to each other by fitting, and a tip ball blade is formed on the cubic boron nitride sintered body layer.

【0004】しかしながら、上記のようにして形成され
るボールエンドミルでは、外径φ6、半径R3以下の小
径である場合には、以下のに示すような問題があっ
た。 .切刃体の超硬合金製母材への接合面積が小さいこと
から、ロー付けによる接着力不足や切削熱によって短期
間で先端ボール刃となる切刃体が超硬合金製母材から外
れてしまうという問題があり、工具寿命を延ばす上で障
害となっていた。 .また、切刃体が薄くなるからボールエンドミルの先
端ボール刃の形状にも制限が生じ、先端ボール刃を高速
加工に最適な側面視(端面視)でS字刃形にすることは
不可能であった。
[0004] However, the ball end mill formed as described above has the following problems when the diameter is smaller than the outer diameter φ6 and the radius R3. . Due to the small bonding area of the cutting blade to the cemented carbide base material, the cutting blade that becomes the ball tip in a short time comes off from the cemented carbide base material due to insufficient bonding force due to brazing or cutting heat. This has been a problem in extending tool life. . In addition, since the cutting blade becomes thinner, the shape of the tip ball blade of the ball end mill is limited, and it is impossible to make the tip ball blade into an S-shape in a side view (end view) that is optimal for high-speed machining. there were.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、小径であっても、立方晶窒化硼素焼結体で形成さ
れた先端ボール刃が母材から外れることがなく、先端
ボール刃がS字刃形に容易に形成でき、先端ボール刃
が耐熱磨耗性に優れているボールエンドミルを提供する
ことを課題とする。
Therefore, according to the present invention, even when the diameter is small, the tip ball blade formed of the cubic boron nitride sintered body does not come off from the base material, and the tip ball blade has an S-shape. An object of the present invention is to provide a ball end mill that can be easily formed into a blade shape and that has a tip ball blade excellent in heat resistance and abrasion resistance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】(請求項1記載の発明)
この発明は、円弧形状の先端ボール刃が少なくとも一つ
形成されているボールエンドミルにおいて、先端ボール
刃を含む先端部全体が立方晶窒化硼素焼結体で構成され
ており、先端ボール刃が形成された部分にセラミックコ
ーティングが施されている。 (請求項2記載の発明)この発明のボールエンドミル
は、上記請求項1記載の発明に関し、4〜6mm厚の立
方晶窒化硼素焼結体層と8〜12mm厚の母材超硬合金
層とを一体焼結して成るディスク状のブランク材を、放
電ワイヤでφ3〜φ7の円柱体にカットし、前記円柱体
の超硬合金部分にシャンクをロー付けすると共に、前記
円柱体の立方晶窒化硼素焼結体部分に先端ボール刃を形
成してある。 (請求項3記載の発明)この発明のボールエンドミル
は、上記請求項1又は2記載の発明に関し、立方晶窒化
硼素焼結体層は、立方晶窒化硼素粒子が40〜70体積
%含み、残りがWC超硬合金、金属バインダー分散型組
成で形成されている。 (請求項4記載の発明)この発明のボールエンドミル
は、上記請求項1乃至3のいずれかに記載の発明に関
し、セラミックコーティングは、(TiAl)N又はT
iCN、TiNを物理的蒸着法でコーティングするもの
である。
Means for Solving the Problems (Invention of Claim 1)
The present invention provides a ball end mill in which at least one arc-shaped tip ball blade is formed, the entire tip portion including the tip ball blade is formed of a cubic boron nitride sintered body, and the tip ball blade is formed. Ceramic coating is applied to the part. (Invention of Claim 2) The ball end mill of the present invention relates to the invention of Claim 1, wherein a cubic boron nitride sintered body layer having a thickness of 4 to 6 mm and a base metal cemented carbide layer having a thickness of 8 to 12 mm are provided. A disc-shaped blank material obtained by integrally sintering is cut into a cylindrical body of φ3 to φ7 with a discharge wire, a shank is brazed to a cemented carbide portion of the cylindrical body, and cubic nitriding of the cylindrical body is performed. A tip ball blade is formed on the boron sintered body. According to a third aspect of the present invention, there is provided a ball end mill according to the first or second aspect, wherein the cubic boron nitride sintered body layer contains 40 to 70% by volume of cubic boron nitride particles, Is formed of a WC cemented carbide and a metal binder dispersed type composition. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a ball end mill according to any one of the first to third aspects, wherein the ceramic coating comprises (TiAl) N or T
iCN and TiN are coated by a physical vapor deposition method.

【0007】なお、上記発明のボールエンドミルの機能
については、以下の発明の実施の形態の欄で明らかにす
る。
The function of the ball end mill according to the present invention will be clarified in the following embodiments of the present invention.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例として示
した図面に従って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments.

【0009】図1はこの発明の実施形態のボールエンド
ミルの正面図であり、図2は前記ボールエンドミルの刃
部側の端面図である。 (このボールエンドミルの構成及び製造方法について)
このボールエンドミルは、図1や図2に示すように、5
mm厚の立方晶窒化硼素焼結体層10と10mm厚の母材
超硬合金層11とが一体焼結固着されて成る外径φ5の刃
部1と、前記刃部1の母材超硬合金層11側にロー付けさ
れたシャンク2とから構成されており、前記刃部1のほ
ぼ全長にねじれ溝12(その他ストレート溝でもよい)を
形成すると共に立方晶窒化硼素焼結体層10の先端縁に半
径R3の円弧形状の先端ボール刃13を形成してある。こ
こで、この実施形態では、先端ボール刃13は高速加工に
最適なものとするため、図2に示すようにS字状に形成
してあり、先端ボール刃13が形成された部分にはセラミ
ックコーティングが施されている。
FIG. 1 is a front view of a ball end mill according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an end view on the blade side of the ball end mill. (About the configuration and manufacturing method of this ball end mill)
As shown in FIG. 1 and FIG.
a cubic boron nitride sintered body layer 10 mm thick and a base metal cemented carbide layer 11 having a thickness of 10 mm are integrally sintered and fixed; And a shank 2 brazed to the alloy layer 11 side. The twisted groove 12 (or other straight groove) may be formed over substantially the entire length of the blade portion 1 and the cubic boron nitride sintered body layer 10 may be formed. An arc-shaped tip ball blade 13 having a radius R3 is formed on the tip edge. Here, in this embodiment, the tip ball blade 13 is formed in an S-shape as shown in FIG. 2 so as to be optimal for high-speed machining. Coated.

【0010】立方晶窒化硼素焼結体層10は、立方晶窒化
硼素粒子が40〜70体積%含み、残りがWC超硬合
金、金属バインダー分散型組成で形成されている。
The cubic boron nitride sintered body layer 10 contains 40 to 70% by volume of cubic boron nitride particles, and the remainder is formed of a WC cemented carbide and a metal binder dispersed type composition.

【0011】セラミックコーティングは、(TiAl)
N又はTiCN、TiNを物理的蒸着法でコーティング
するものである。
The ceramic coating is (TiAl)
N or TiCN or TiN is coated by a physical vapor deposition method.

【0012】なお、上記した立方晶窒化硼素焼結体層10
は4〜6mm厚の範囲で、母材超硬合金層11は8〜12
mm厚の範囲で、刃部1の直径はφ3〜φ6の範囲で、
それぞれ選択される。
The cubic boron nitride sintered body layer 10
Is in the range of 4 to 6 mm thick, and the base metal cemented carbide layer 11 is 8 to 12 mm.
mm, the diameter of the blade 1 is in the range of φ3 to φ6,
Each is selected.

【0013】次に、このボールエンドミルは、以下に示
す工程により製造できる。 .図3に示すような、5mm厚の立方晶窒化硼素焼結
体層10と、10mm厚の母材超硬合金層11とが一体焼結
固着されて成るディスク状のブランク材Bを製造する。
なお、立方晶窒化硼素焼結体層10は4〜6mm厚の範囲
のものであり且つ母材超硬合金層11は8〜12mm厚の
範囲のものが使用できる。 .前記ブランク材Bを放電ワイヤでカットし、図3や
図4に示すようなφ5.5の円柱体B1を製造する。な
お、円柱体B1の直径はφ3〜φ7の範囲で選択するこ
とができる。 .前記円柱体B1の母材超硬合金層11側に図5に示す
ようにシャンク2をロー付けする。 .前記円柱体B1部分のほぼ全長にねじれ溝12を形成
すると共に立方晶窒化硼素焼結体層10の先端部に円弧形
状の先端ボール刃13を形成する。これにより図1に示し
たボールエンドミルが完成する。 (このボールエンドミルの優れた点について) A.この実施形態では、立方晶窒化硼素焼結体層10は、
立方晶窒化硼素粒子は40〜70体積%含み、残りはW
C超硬合金、金属バインダー分散型組成により構成して
ある。
Next, this ball end mill can be manufactured by the following steps. . As shown in FIG. 3, a disk-shaped blank material B in which a 5 mm-thick cubic boron nitride sintered body layer 10 and a 10 mm-thick base metal cemented carbide layer 11 are integrally sintered and fixed is manufactured.
The cubic boron nitride sintered body layer 10 may have a thickness of 4 to 6 mm, and the base metal cemented carbide layer 11 may have a thickness of 8 to 12 mm. . The blank material B is cut by a discharge wire to produce a φ5.5 cylindrical body B1 as shown in FIGS. In addition, the diameter of the cylindrical body B1 can be selected in the range of φ3 to φ7. . As shown in FIG. 5, a shank 2 is brazed to the base material cemented carbide layer 11 side of the cylindrical body B1. . A torsion groove 12 is formed in substantially the entire length of the cylindrical body B1 and an arc-shaped tip ball blade 13 is formed at the tip of the cubic boron nitride sintered body layer 10. Thus, the ball end mill shown in FIG. 1 is completed. (About the superior point of this ball end mill) A. In this embodiment, the cubic boron nitride sintered body layer 10
The cubic boron nitride particles contain 40 to 70% by volume, with the balance being W
It is composed of C cemented carbide and a metal binder dispersed type composition.

【0014】「立方晶窒化硼素焼結体層の比較例」立方
晶窒化硼素粒子バインダーの少ない高密度の立方晶窒化
硼素焼結体、または立方晶窒化硼素粒子を40〜70体
積%含み、残りとしてWC超硬合金、金属バインダー以
外にセラミックが入っている分散型焼結体この実施形態
の立方晶窒化硼素焼結体層10は比較例のものと比べる
と、超高圧焼結装置(1200℃、50000気圧)に
よる焼結時において生じる焼き割れ、破損の発生等が抑
制され、また、耐欠損性、被加工性に優れ、切削時の耐
磨耗性についても優れている。 B.この実施形態では、立方晶窒化硼素焼結体層10に形
成した先端ボール刃13に(TiAl)N又はTiCN、
TiNを物理的蒸着法でセラミックコーティングしてあ
る。
"Comparative Example of Cubic Boron Nitride Sintered Layer" A cubic boron nitride particle containing 40 to 70% by volume of a cubic boron nitride sintered body or a cubic boron nitride sintered body having a low binder density and having a low content. The cubic boron nitride sintered body layer 10 of this embodiment is made of an ultra-high pressure sintering device (1200 ° C.) as compared with the comparative example. (50000 atm) during sintering due to sintering, breakage, etc. are suppressed, and the chipping resistance is excellent, the workability is excellent, and the wear resistance during cutting is also excellent. B. In this embodiment, the tip ball blade 13 formed on the cubic boron nitride sintered body layer 10 has (TiAl) N or TiCN,
TiN is ceramic coated by physical vapor deposition.

【0015】したがって、高速ドライ加工した場合で
も、耐熱磨耗性に優れ、加工面が綺麗であり、高精度の
加工が可能になる。つまり切削が安定したものとなる。 C.上記A,Bの構成の相乗効果により、歩留りが良
く、切削性能に優れ、長寿命のボールエンドミルが提供
できる。 D.この実施形態では、先端ボール刃13を含む先端部全
体が立方晶窒化硼素焼結体で構成されているから、従来
の技術の欄で示したような先端ボール刃が外れる(切刃
体の外れ)ようなことはない。 E.この実施形態では、先端ボール刃13を含む先端部全
体が立方晶窒化硼素焼結体で構成されているから、先端
ボール刃13の形成域を大きくとることができ、よって先
端ボール刃を高速加工に最適な側面視(端面視)でS字
刃形にすることが可能である。 〔その他〕なお、この発明の基本的な考え方は、図6に
示すように他の形式のエンドミルにおいて採用すること
ができる。
Therefore, even when high-speed dry processing is performed, the heat-resistant abrasion resistance is excellent, the processed surface is clean, and high-precision processing can be performed. That is, the cutting becomes stable. C. Due to the synergistic effect of the configurations A and B, it is possible to provide a ball end mill having good yield, excellent cutting performance, and long life. D. In this embodiment, since the entire tip including the tip ball blade 13 is made of a cubic boron nitride sintered body, the tip ball blade as shown in the section of the prior art comes off (the cutting blade body comes off). Nothing like that. E. FIG. In this embodiment, the entire tip portion including the tip ball blade 13 is made of a cubic boron nitride sintered body, so that the formation area of the tip ball blade 13 can be enlarged, and thus the tip ball blade can be processed at high speed. It is possible to form an S-shaped blade in a side view (end view) that is optimal for the present invention. [Others] The basic concept of the present invention can be applied to other types of end mills as shown in FIG.

【0016】図6に示すエンドミルは、円弧状ではない
先端刃13’が少なくとも一つ形成されており、先端刃1
3’を含む先端部全体が立方晶窒化硼素焼結体で構成さ
れており、先端刃13’が形成された部分にセラミックコ
ーティングを施したものである。このエンドミルにおい
て、立方晶窒化硼素焼結体層10の組成、セラミックコー
ティングの材料及び方法は上記実施形態と同様である。
The end mill shown in FIG. 6 has at least one tip blade 13 ′ that is not arc-shaped, and
The entire tip portion including 3 ′ is made of a cubic boron nitride sintered body, and the portion where the tip blade 13 ′ is formed is coated with a ceramic coating. In this end mill, the composition of the cubic boron nitride sintered body layer 10, the material of the ceramic coating, and the method are the same as those in the above embodiment.

【0017】[0017]

【発明の効果】この発明は上記のような構成であるから
次の効果を有する。
The present invention has the following effects since it has the above-described configuration.

【0018】発明の実施形態の欄の説明から明らかなよ
うに、小径であっても、立方晶窒化硼素焼結体で形成
された先端ボール刃が母材から外れることがなく、先
端ボール刃がS字刃形に容易に形成でき、先端ボール
刃が耐熱磨耗性に優れているボールエンドミルを提供で
きた。
As is apparent from the description of the embodiment of the present invention, even if the diameter is small, the tip ball blade formed of the cubic boron nitride sintered body does not come off from the base material, and It was possible to provide a ball end mill which can be easily formed into an S-shaped blade shape and has a tip ball blade excellent in heat resistance and wear resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施形態のボールエンドミルの正面
図。
FIG. 1 is a front view of a ball end mill according to an embodiment of the present invention.

【図2】前記ボールエンドミルの刃部側端面の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of a blade-side end surface of the ball end mill.

【図3】前記ボールエンドミルの刃部を形成するための
ディスク状のブランク材の斜視図。
FIG. 3 is a perspective view of a disk-shaped blank for forming a blade portion of the ball end mill.

【図4】前記ボールエンドミルの刃部を形成するための
円柱体の斜視図。
FIG. 4 is a perspective view of a columnar body for forming a blade portion of the ball end mill.

【図5】前記円柱体をシャンクにロー付けした状態を示
す正面図。
FIG. 5 is a front view showing a state where the cylindrical body is brazed to a shank.

【図6】他の形式のエンドミルに、この発明の基本的な
考え方の構造を施した場合の正面図。
FIG. 6 is a front view of a case in which a structure based on the basic concept of the present invention is applied to an end mill of another type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 刃部 2 シャンク 10 立方晶窒化硼素焼結体層 11 母材超硬合金層 12 ねじれ溝 13 先端ボール刃 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blade part 2 Shank 10 Cubic boron nitride sintered body layer 11 Base metal cemented carbide layer 12 Twisted groove 13 Tip ball blade

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円弧形状の先端ボール刃が少なくとも一
つ形成されているボールエンドミルにおいて、先端ボー
ル刃を含む先端部全体が立方晶窒化硼素焼結体で構成さ
れており、先端ボール刃が形成された部分にセラミック
コーティングが施されていることを特徴とするボールエ
ンドミル。
1. A ball end mill having at least one arc-shaped tip ball blade, wherein the entire tip portion including the tip ball blade is made of a cubic boron nitride sintered body, and the tip ball blade is formed. A ball end mill characterized in that a ceramic coating has been applied to the set portion.
【請求項2】 4〜6mm厚の立方晶窒化硼素焼結体層
と8〜12mm厚の母材超硬合金層とを一体焼結して成
るディスク状のブランク材を、放電ワイヤでφ3〜φ7
の円柱体にカットし、前記円柱体の超硬合金部分にシャ
ンクをロー付けすると共に、前記円柱体の立方晶窒化硼
素焼結体部分に先端ボール刃を形成してあることを特徴
とする請求項1記載のボールエンドミル。
2. A disk-shaped blank material obtained by integrally sintering a cubic boron nitride sintered body layer having a thickness of 4 to 6 mm and a base metal cemented carbide layer having a thickness of 8 to 12 mm is formed with a discharge wire by a discharge wire. φ7
And a shank is brazed to a cemented carbide portion of the cylindrical body, and a tip ball blade is formed on a cubic boron nitride sintered body portion of the cylindrical body. Item 2. A ball end mill according to item 1.
【請求項3】 立方晶窒化硼素焼結体層は、立方晶窒化
硼素粒子が40〜70体積%含み、残りがWC超硬合
金、金属バインダー分散型組成で形成されていることを
特徴とする請求項1又は2記載のボールエンドミル。
3. The cubic boron nitride sintered body layer is characterized in that it contains 40 to 70% by volume of cubic boron nitride particles, and the remainder is formed of a WC cemented carbide and a metal binder dispersed type composition. The ball end mill according to claim 1.
【請求項4】 セラミックコーティングは、(TiA
l)N又はTiCN、TiNを物理的蒸着法でコーティ
ングするものであること特徴とする請求項1記載のボー
ルエンドミル。
4. The ceramic coating comprises (TiA
1) The ball end mill according to claim 1, wherein N) or TiCN or TiN is coated by a physical vapor deposition method.
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