JP2002254234A - ボールエンドミル - Google Patents
ボールエンドミルInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
- B23C5/1009—Ball nose end mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2210/00—Details of milling cutters
- B23C2210/54—Configuration of the cutting part
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Milling Processes (AREA)
Abstract
着し易い被削材やHRC45以上の高硬度な被削材にお
いても良好な仕上げ加工面が得ることができるボールエ
ンドミルを提供する。 【構成】工具軸心に対し略対称に2枚のボール刃を有す
るボールエンドミルにおいて、該ボール先端部のボール
刃の逃げ面同士で形成されたチゼルエッジを有し、工具
正面視でボール刃を形成させる互いのアール部ギャッシ
ュの間隔がボール中心部でボール刃の半径の3〜15%
とし、該チゼルエッジの工具回転方向側に、該逃げ面の
曲面に対し凹状の凹んだ部位を少なくとも該アール部ギ
ャッシュの間隔を直径とする円の内側に有し、該凹状部
とチゼルエッジとの最短距離が0.03〜0.12mm
としたことを特徴とするボールエンドミルである。
Description
の工作機械を使用して用いる仕上げ加工用のボールエン
ドミルの改良に関し、更に詳しくは、ボ−ルエンドミル
のボ−ル中心部の形状に関する。
付近は、工具回転軸近傍となり、切削速度が十分に得ら
れず、特に平面に近い底面の切削では、ボール刃の逃げ
面同士で形成されたチゼルエッジを有する部位(以下、
チゼル部と称する。)において、該チゼルエッジにより
生成された切り屑の逃げ場がなく、該切り屑はチゼル部
と加工面の間で押し潰され、加工面に凝着したり、チゼ
ルエッジに溶着し、構成刃先を形成することにより削り
過ぎや、溶着、脱落を繰り返すことにより脱落時に工具
の母材ごと欠落し、切れ味劣化によるムシレ加工面を形
成する等、平面に近い底面の加工面粗さが得られない状
態であった。
好にする目的で改善されたものとして、特開2000−
233311号公報に開示される仕上げ用ボールエンド
ミルがあり、ボールエンドミルのボール中心部分の強度
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
粗さを向上するというものである。
された切り屑は、該ボール刃のアール部ギャッシュを介
して排出されるが、工具正面視でボール刃を形成させる
互いのアール部ギャッシュの間隔(以下、チゼル幅と称
する。)を直径とする円(以下、チゼル内接円と称す
る。)の内側は、該アール部ギャッシュと交わりがな
く、切り屑の逃げ場がなく、切り屑排出性を考慮するに
おいて、チゼル幅の設定が重要となる。
くするとチゼル内接円も大きくなり、切り屑の排出性に
おいて課題があり、小さくするとチゼル部の強度が弱
く、特に、マルテンサイト系ステンレス鋼に代表される
硬さHRC45を超えるような硬くて溶着及び凝着し易
い被削材では、その硬さとともに、切削加工中に切れ刃
に溶着、脱落を繰り返すこととなり、脱落時に工具の母
材ごと欠落し、工具寿命や加工面粗さに課題があった。
に開示されている仕上げ用ボールエンドミルでは、2枚
のボール刃1のすくい面を含む平面の間隔が該ボール刃
の半径の3%以下、即ちボール刃直径の1.5%以下に
設定してあるが、重要点であるチゼル幅5の記載が無
く、ボール中心付近の切り屑排出性の面から、その効果
は極めて少ないものと考えられる。
自由度があり、切れ刃強度を持たしながら十分なチップ
ポケットが確保できる部位は問題ないが、大きな負のす
くい角を有し、且つ切れ刃設計上自由度が少ないチゼル
エッジが切れ刃となるボール中心部の形状において課題
があった。
なされたものであり、切り屑の排出性が良好で、加工面
に切り屑が凝着し易い被削材やHRC45以上の高硬度
な被削材においても良好な仕上げ加工面が得ることがで
きるボールエンドミルを提供することを目的とする。
工具軸心に対し略対称に2枚のボール刃を有するボール
エンドミルにおいて、該ボール先端部のボール刃の逃げ
面同士で形成されたチゼルエッジを有し、工具正面視で
ボール刃を形成させる互いのアール部ギャッシュの間隔
がボール中心部でボール刃の半径の3〜15%とし、該
チゼルエッジの工具回転方向側に、該逃げ面の曲面に対
し凹状の凹んだ部位を少なくとも該アール部ギャッシュ
の間隔を直径とする円の内側に有し、該凹状部とチゼル
エッジとの最短距離が0.03〜0.12mmとしたこ
とを特徴とするボールエンドミルである。
加工する場合、切削加工中に切れ刃に溶着、脱落を繰り
返しによる溶着脱落時の工具の母材の欠落に耐えること
のできる強度と、形状的に相反する切り屑排出性を含む
切れ味とを両方兼ね備える形状が必要である。そこで本
願発明では、先ず強度面を考慮し、チゼル幅をボール刃
の半径の3〜15%としたものである。チゼル幅がボー
ル刃の半径の3%未満であると、強度が不十分であり、
15%を超えるとすくい角が負角であるチゼルエッジの
長さ(以下、チゼル長さと称する。)が長くなり過ぎる
又はボール刃とチゼルエッジがなす角(以下、チゼル角
と称する。)が小さくなり、前者は切れ味が更に劣り、
後者はボール刃とチゼルエッジの繋ぎ目の強度が劣るた
め、チゼル幅をボール刃の半径の3〜15%とした。こ
こで、本願発明者等の研究により、チゼル長さは0.3
〜0.6mm、チゼル角は、165〜180°が望まし
い。
上にすることによって、ボール中心部の強度は得られる
が、前述の通り、切り屑排出性に問題が生じる為、その
対策として切り屑排出性の面から、少なくともチゼル内
接円の内側において、逃げ面の曲面に対し凹状の凹んだ
部位(以下、凹状部と称する。)を有し、該凹状部とチ
ゼルエッジとの最短距離(以下、凹状部距離と称す
る。)が0.03〜0.12mmとしたものである。
ジで生成された切り屑はチゼル部と被削材との間に挟ま
れ、押し潰されること無く、チゼル内接円の内側に設け
られた凹状部を介して排出される。ここで、一般にエン
ドミルによる加工は断続切削であり、例えば縦方向のみ
に切削を行うドリルのように連続切削のものより切れ刃
の強度が必要となる。凹状部距離が0.03mmより小
さいと、断続切削に耐えられず、ボール先端部が早く摩
滅し易くなり、特に加工面に切り屑が凝着し易い被削材
を切削加工する場合、切削加工中に切れ刃に溶着、脱落
を繰り返しによる溶着脱落時の工具の母材の欠落に耐え
ることのできる強度が保てなくなる場合もあり、また
0.12mmより大きいと、凹状部の効果が発揮できな
くなってしまう為、凹状部距離を0.03〜0.12m
mとした。
いに相反する強度と切り屑排出性を兼ね備えることが可
能になったので、加工面に切り屑が凝着し易い被削材に
おいても良好な仕上げ加工面が得ることができ、且つ工
具寿命が向上することができた。ここで、凹状部にあえ
て切り屑を止める必要はなく、凹状部を介して排出でき
れば良く、特にボ−ルエンドミルのボール中心部付近で
は、被削材とボール刃1との隙間が実切削部から外周側
へ漸次広くなる為、凹状部は切り屑の排出を妨げない程
度に必要に応じて浅くすることができ、また、切り屑の
流れを考慮すると、該凹状部形状は工具正面視における
チゼルエッジに対して垂直且つ工具軸に平行な断面視で
滑らかな曲線状が好ましい。
出を妨げない程度に浅くするのがボール中心部の強度面
に有利であり、被削材とボール刃との隙間が工具軸線部
から外周側へ漸次広くなる為、切り屑の大きさを考慮
し、逃げ面の曲面に対し凹状部の深さ(以下、凹状部深
さと称する。)は0.05mmあれば十分であり、最大
でもボール刃の半径の10%程度が望ましい。
にする為、凹状部をギャッシュに開口しても良く、工具
正面視において、工具中心を通る直線上で且つチゼルエ
ッジ直角方向の凹状部の最大幅(以下、凹状部幅と称す
る。)を0.3〜1.5mmとしても良く、該凹状部形
状をチゼルエッジに対して垂直且つ工具軸に平行な断面
視で、該チゼルエッジ側の側面が工具軸に対し40〜8
0°傾斜(以下、凹状部側面傾斜角と称する。)させて
も良い。
出される切り屑も小さくなるため、チゼル部の強度の面
から、凹状部幅及び/または凹状部深さを工具軸からボ
ール刃1の方向に漸次小さくしても良く、一度排出され
た切り屑がチゼル部と被削材の隙間に挟まれることによ
る凝着を抑制するために、工具中心を超えて対抗するチ
ゼルエッジの逃げ面に当たる部位まで凹状部を連続して
も良い。ここで、軸断面における凹状部の形状は矩形、
V字、U字、楕円弧、円弧等があり、同様の作用効果が
ある。以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明す
る。
施例であり、チゼル内接円6の内側でチゼルエッジ2の
工具回転方向側にギャッシュに開口させた工具正面視で
略半楕円形状の凹状部4を有したものである。また、図
4は本発明の他の実施例であり、凹状部4をギャッシュ
に開口させずにチゼル内接円6の内側の範囲内でチゼル
エッジ2の工具回転方向側に工具正面視で略楕円形状の
凹状部4を有したものである。上記本発明例の2形状を
チゼル幅5をボール刃の半径の5%、凹状部距離7を
0.05mmに設定し、工具母材が超硬合金製の工具径
10mm(ボ−ル半径5mm)、刃数2枚刃、外周ねじ
れ角が30°、ア−ル逃げ角が13°、ア−ルすくい角
が−5°のソリッドボールエンドミルに適用し、TiA
lNコ−ティングを3μm被覆したものを製作し、同時
に図5に示す凹状部4が無くチゼル幅5がボール刃の半
径の1、3、5%の3種類の従来例を同様に製作、コ−
ティングし、切削テストを行った。
テンレス鋼であるJIS規格のSUS420J2相当の
焼入れ材(52HRC)を用い、回転数12500mi
n−1、送り速度2.5m/min、切り込み量は軸方
向に0.2mm、ピック方向に0.2mmとし、エアブ
ロ−を用いて乾式による底面仕上げ切削を行い、切削長
100m時の工具摩耗状態と加工面の状態を観察した。
発明例、図7、8は従来例の加工面の状態である。2種
類の本発明例は、凹状部4がギャッシュ部に開口するし
ないの差異はほとんど見られず、ともに工具摩耗状態が
正常摩耗で摩耗幅も小さく、図6に示す通り切り屑の凝
着が非常に少ない光沢面が得られ、加工面粗さが良好で
あったのに対し、従来例である凹状部4が無く、チゼル
幅5がボール刃の半径の1%、即ち0.05mmのもの
は、チゼル部の強度不足によりカケが発生し、図7に示
す通り仕上げ面粗さも粗い結果となり、チゼル幅5がボ
ール刃の半径の3%、即ち0.15mm及び5%、即ち
0.25mmのものは、強度的には十分であったが、切
削加工中に生じる切り屑がチゼル部で押し潰され、図8
に示す通り加工面に切り屑の凝着を生じ、ムシレた様な
加工面状態であった。
ゼル幅5をボール刃の半径の2、3、5、10、15、
20%、チゼルエッジ2の工具回転方向側にギャッシュ
に開口する略半楕円形状の凹状部4を有し、凹状部距離
7を0.05mmに設定した5種類のボールエンドミル
を製作し、前記同様の切削テストを行い、切削長100
m時の加工面の状態を観察した。
〜0.75mmのものは、チゼル幅5が大きくなるに従
って、チゼル長さ8が長くなり、徐々に切削抵抗が大き
くなったが、加工面に影響はなく、切り屑の凝着が非常
に少ない光沢面が得られ、加工面粗さも良好であった。
また、比較例である20%、即ち1mmのものは、本発
明例である15%、即ち0.75mmのものより急激に
切削抵抗が増加し、ビビリ振動を生じ、ムシレた加工面
状態となった。また、比較例であるチゼル幅5をボール
刃の半径の2%、即ち0.1mmのものは、チゼル部の
強度不足により、カケが発生し仕上げ面粗さも粗い結果
となった。
ゼル幅5をボール刃の半径の5%、即ち0.25mm、
チゼルエッジ2の工具回転方向側にギャッシュ部に開口
する工具正面視で略半楕円形状凹状部4を有し、凹状部
距離7を0.01、0.03、0.05、0.08、
0.1、0.12、0.15mmに設定した7種類のボ
ールエンドミルを製作し、前記同様の切削テストを行
い、切削長100m時の工具摩耗状態と加工面の状態を
観察した。
ついては、0.12mmのもののチゼルエッジ2に僅か
に溶着が認められたが、加工面に影響はなく、切り屑の
凝着が非常に少ない光沢面が得られ、加工面粗さも良好
であった。また、比較例である0.15mmのものにな
ると、凹状部4の効果がほとんどなく、切削加工中に生
じる切り屑がチゼル部で押し潰され、加工面に切り屑の
凝着を生じ、ムシレた様な加工面状態であった。比較例
である凹状部距離7が0.01mmのものは、チゼルエ
ッジ2の一部にチッピングが認められ、工具回転中心付
近が摩滅によりチゼルエッジ2自体がなくなり、平らな
面状態となり、ムシレた加工面状態となった。
ゼル幅5をボール刃の半径の5%即ち0.25mm、チ
ゼル内接円6の内側でチゼルエッジ2の工具回転方向側
にギャッシュに開口する工具正面視で略半楕円形状の凹
状部4を有し、凹状部距離7を0.05mmに設定し、
更に凹状部深さ11、凹状部幅10、凹状部側面傾斜角
12を変化させたものを製作し、前記同様の切削テスト
を行い、切削長200m時の工具摩耗状態と加工面の状
態を観察した。その結果を表1に示す。
1を0.3mm、凹状部幅10を0.5mm、凹状部側
面傾斜角12を60°としたものを基準形状とし、本発
明例2〜5は凹状部深さ11を0.05〜1mm、本発
明例6〜10は凹状部幅10を0.1〜2mm、本発明
例11〜14は凹状部側面傾斜角12を20〜90°に
変化させたものである。
凹状部深さを0.05mmから1mmまでの範囲で切削
長300m迄、光沢面が得られ、本発明例5〜9に記し
たように、凹状部幅は0.3mm以上の範囲で切削長3
00m迄、光沢面が得られ、本発明例10〜14に記し
たように、凹状部側面角は40〜80°の範囲におい
て、加工面の粗さ、工具寿命ともに向上することが解っ
た。更に、凹状部幅は最大でも1.5mmあれば十分で
あり、凹状部幅を1.5mmより大きくしても、切り屑
排出性に関して、更なる効果向上は認められなかった。
ることにより、加工面に切り屑が凝着し易い被削材にお
いても良好な仕上げ加工面が得ることができ、且つ工具
寿命が向上することができた。
である。
ル部の正面拡大図である。
面拡大図である。
説明図である。
である。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】工具軸心に対し略対称に2枚のボール刃を
有するボールエンドミルにおいて、該ボール先端部のボ
ール刃の逃げ面同士で形成されたチゼルエッジを有し、
工具正面視でボール刃を形成させる互いのアール部ギャ
ッシュの間隔がボール中心部でボール刃の半径の3〜1
5%とし、該チゼルエッジの工具回転方向側に、該逃げ
面の曲面に対し凹状の凹んだ部位を少なくとも該アール
部ギャッシュの間隔を直径とする円の内側に有し、該凹
状部とチゼルエッジとの最短距離が0.03〜0.12
mmとしたことを特徴とするボールエンドミル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001047571A JP4610102B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | ボールエンドミル |
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---|---|---|---|
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