JP2004090192A - End mill and its manufacturing method - Google Patents

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JP2004090192A
JP2004090192A JP2002257117A JP2002257117A JP2004090192A JP 2004090192 A JP2004090192 A JP 2004090192A JP 2002257117 A JP2002257117 A JP 2002257117A JP 2002257117 A JP2002257117 A JP 2002257117A JP 2004090192 A JP2004090192 A JP 2004090192A
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JP
Japan
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sintered body
end mill
outer peripheral
tool
ultra
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Application number
JP2002257117A
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Takashi Kanda
神田 孝
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an end-mill-like tool using an ultra-high pressure sintered body with improved blade vibration, outer diameter dimension accuracy of the tool, and surface roughness by burnishing, causing no chattering. <P>SOLUTION: The end mill employs the ultra-high pressure sintered body 2, the sintered body 2 is joined to a support section 12, the end mill has an outer peripheral round land connecting to 6 or more twisted cutting edges, and core thickness ratio is 80 to 95%. Especially, the surface roughness Rz of the outer peripheral round land is 0.5 μm or less. Such end mill provides a tool having high dimension accuracy and no run-out, by grinding the outer periphery of a hard sintered body material 11 and then forming the cutting edge. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はネジレ刃を有するエンドミルおよびその製造方法に関するもので、鋼の中でも特に高硬度焼入鋼加工や鋳鉄加工に用いられる立方晶窒化硼素焼結体(CBN焼結体)、さらに非鉄金属加工に用いられるダイヤモンド焼結体(PCD焼結体)を切刃に有するエンドミルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の工具材質である超硬合金やハイス、またそれらの表面にセラミック物質をコーティングした工具に比べ、CBN焼結体やダイヤモンド焼結体(PCD焼結体)などの超高圧焼結体はより高い硬度を有する工具材料である。このことからCBN焼結体は、HRC55以上の高硬度焼入鋼の切削加工や、さらに鋳鉄材料の高速切削条件での加工に用いられるようになった。PCD焼結体は非鉄金属材料の加工に用いられる。
【0003】
しかしながら、超高圧焼結体は極めて高い硬度を有する反面、比較的もろい材料である。従って、超高圧焼結体をエンドミル形状に成型する際においては、以下で詳細に説明するように種々の問題が発生する。
【0004】
その主なものは以下のとおりである。
(1)工具寸法精度:工具の基本寸法である、工具径寸法や刃振れ精度などを高い精度に仕上げることが困難である。
(2)切刃のチッピング:研削時に切刃稜線(エッジ)に微少なチッピングが生じ、これが原因となってエンドミルでの加工面の仕上げ面粗さが悪化する。
(3)ビビリの発生:特に高硬度焼入鋼では切削抵抗が大きいため、エンドミルのような断続衝撃を受ける加工においては、ビビリ現象が生じやすく、工具も破損しやすい。また、仕上げ面も悪くなる。
【0005】
以上のような問題点に対して、現状実施されている改善や工夫点をまとめると以下のようになる。
(1)工具寸法精度
ドリルやリーマはもとより、エンドミルにおいても工具径寸法や外周刃振れ精度を向上させるために丸ランドを付することが一般的である。例えば、スパイラルエンドミルに外周丸ランドを付すことにより加工仕上げ面、倒れ精度が向上するという効果が得られている(例えば、特許文献1参照。)。その一例を図3に示す。図3(A)は、スパイラルエンドミル4の正面図、図3(B)は切刃部1の拡大正面図であり、超高圧焼結体2の切刃部1に幅がWの外周丸ランド3が設けられている。図3(C)は、スパイラルエンドミル4の側面図である。
【0006】
上記公開公報に見られるような超高圧焼結体を使った工具は、2枚或いは4枚(それ以上の場合もあるが)の切刃部に焼結体をロー付けすることによりエンドミルの切刃を構成する。この場合、円筒研削加工において、図4(A)に示すように円筒研削砥石5とエンドミル4を矢印の方向に回転させ外周丸ランド3を形成する。図4(A)からも明らかなように、切刃の丸ランド3と円筒研削砥石5が断続的に接触して研削される。得られたエンドミルの外周丸ランドの形状を詳細に観察すると、図4(B)に示すように焼結体のすくい面近傍には、砥石が抜ける際に生じる研削ダレ6が残る。従って、丸ランドは微少に工具回転半径の曲率半径からずれてしまっている。なお、丸ランドとは、エンドミルの外周部と同心円であってかつ同じ半径を持つ切刃の外周部のことである。又、ランド部のダレとは、切刃形状がエンドミルの外周面からずれた部分のことである。
【0007】
最近は工具に要求される精度が益々厳しくなり、僅かなずれですら認められなくなってきている。即ち、一層厳密に工具の性能、切れ味を追求する上においてはダレが全くない状態が望ましいことは明白である。
【0008】
(2)切刃のチッピング
超高圧焼結体は約0.5〜10μm、大きいもので50μm程度のCBNやダイヤモンドの粉末粒子を結合材とともに高圧焼結した材料である。従って、粉末粒子が構成要素であることから研削加工で鋭利な切刃を研磨した場合、エッジ先端部における粒子の脱落によるチッピングは避けられない。
【0009】
このチッピングの大きさは数μmから数十μmの大きさとなり、このようなチッピングのある切刃エッジを持つ工具で切削加工した場合、チッピングした切刃形状が被削材に転写し、仕上げ面が悪化する。このチッピングが切削時の衝撃を受けることにより、更に大きな欠損の誘発要因となり、工具寿命を短くさせることになる。
【0010】
(3)ビビリの発生
エンドミルにおける切削時の衝撃抵抗の大きさを小さくするためにはネジレ刃形状切刃を形成することが最も有効である。従来、超高圧焼結体材料におけるネジレ形状の素材を提供する方法として以下のものがある。(例えば、特許文献2、特許文献3、特許文献4参照。)
【0011】
これらの方法においてはロー付けをともなうこと或いは、構造上の制約から直径4mm以下の細径サイズで、6枚刃以上の切刃を有する多刃形状のエンドミルを製作することは事実上不可能であった。小径サイズにおいて6枚刃以上の多刃構造のエンドミルを得ようとする場合、特開平8−336716号公報に開示されているような「円柱状の超砥粒焼結体を削りだして作製された回転切削工具」がある。ここでは、超砥粒焼結体の製法などが明らかではない。超高圧焼結体を用いる先行技術もある(特許文献5参照)。この出願の中ではPCD焼結体ドリルが開示されている。
【0012】
以上詳細に検討したように、個々の課題の解決策は明らかになっているが、これらの問題全体を解決する手段はいまだに明らかになっていなかった。
【0013】
【特許文献1】
特開平8−276311号公報(第3−5頁、第1図)
【特許文献2】
特開平5−261613号公報(図1)
【特許文献3】
特開平3−10707号公報(図5)
【特許文献4】
特開平8−85012号公報(図5)
【特許文献5】
特公平7−42489号公報(第4−6頁、第6図)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のエンドミルは、直径5mm、深さが30mm程度の細い深穴の内面の面粗さを小さくしようとするものである。このような市場からの新しい要求に対して、本発明は従来の切削と研削の中間的な加工方法を提供しようとするものである。
(1)工具寸法精度の向上
刃先に超高圧焼結体を有するロー付け工具ではエンドミルやリーマなどの外周切刃部を円筒研削した場合、前述のようにダレが生じる。この結果外周部のランド幅を小さくする3番面加工の実施により、外周径寸法が小さくなってしまう不具合が発生する。これは外周丸ランドの研磨ダレをなくすことにより、その寸法精度は変化せず狙い通りの寸法の工具を得ることができる。更に多数刃工具において、一般に丸ランドを有しない場合、刃先位置のずれ(刃振れ)が生じる。
【0015】
(2)仕上げ面粗さの向上
一般にエンドミルの外周切刃に丸ランド(マージン)を付することによってバニシング効果により仕上げ面が向上することが知られている。本発明では丸ランド内の表面粗さをより平滑にすることにより、加工面粗さを更に向上させようと考え、そのような工具製造方法を提供しようとするものである。
【0016】
(3)ビビリの抑制
前述したように、ビビリ解決の手段は切刃をネジレ刃とすることと、一枚当たりの切刃にかかる負荷を小さくするために多刃とすることである。
【0017】
以上をまとめると従来の加工技術は、切削と研削に大別でき、前述の先行技術はいずれもこのどちらかに区別できる。切粉の大きなものが、切削加工であり、前述したようにCBNなど粉末粒子程度の大きさの切粉を出すものを、研削という。本発明はこのような従来技術では解決できない、新しい加工分野を切り開くことによって解決しようとするものである。即ち、切削と研削の中間に位置する工具を提供することで上述の寸法精度の向上、仕上げ面粗さの向上およびビビリの防止を達成しようとするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する超高圧焼結体を用いたエンドミルは、該超高圧焼結体が、支持部に接合され、6枚以上のネジレ形状の切刃と外周丸ランド(マージン)を有し、芯厚比が80〜95%のものである。ここで芯厚とは、ポケット溝の底を外接円とする円の直径を切刃の直径で割った値に100を掛けたものである。芯厚比が95%を越えると、溝が浅すぎて加工能率が悪くなる。一方、芯厚比が80%未満であれば、工具としての剛性が不足して目的を達成できない。
【0019】
ここで超高圧焼結体とは、CBN粉末やダイヤモンド粉末を超高圧高温下で焼き固めたものである。CBN焼結体の場合は、Co粉末やTiN粉末などとCBN粉末を混合・焼結して硬度の大変高い焼結体を得ることができる。ダイヤモンド焼結体の場合は、Co粉末またはCo板とダイヤモンド粉末を焼結して作製される。本発明の支持部は、CBNやダイヤモンドを焼結するときにCBN焼結体やダイヤモンド焼結体に直接接合した超硬合金やW合金が適している。但し、超高圧焼結体と支持体とをロー付けすることもできる。
【0020】
また、切刃をネジレ形状とすることで、切削抵抗を下げ且つ切り粉の排出を助ける。切刃の外周部にランドを設けることで、被削材の表面をバニッシュする効果があり、仕上げ面の表面をきれいにする。エンドミルの外周切刃に、丸ランド(マージン)を付すことによって、バニシング効果により仕上げ面を向上することができる。本発明では、外周丸ランドの表面粗さをRzで0.5μm以下とすることにより、加工面粗さをさらに向上させようとするものである。切刃に沿ってポケット溝が形成されるが、この溝は極浅いものである。溝を浅くすることで切削時の取り代を少なくし、工具にかかる切削抵抗を小さくし、刃数を増やして加工速度を補い、芯厚比を大きくとることにより工具の剛性を保つことによって、目的とする工具を得ることができる。
【0021】
本発明が提供する超高圧焼結体を用いたエンドミルは、超高圧焼結体が支持部に接合された硬質焼結体素材を準備し、該硬質焼結体素材の外周面を表面粗さがRz(最大高さ)で0.5μm以下に研磨し、次に外周丸ランド(マージン)を残して6枚以上のネジレ形状の切刃を形成する工程などを経て製造される。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明のエンドミルは、図1(A)〜(D)の工程により工具を製作する。円筒研削盤などにより円柱の外周面を研削加工する工程(C)の後に、刃付けをする工程(D)をもってくることで研削ダレを防ぐことができる。この工程順序が、本発明では特に重要である。以下図面を用いて説明すると、図1(A)に示すように支持部12の先端部に超高圧焼結体2を有する円柱状の硬質焼結体素材11を準備する。必要に応じてシャンク13にロー付けして図1(B)に示す形状とするかまたはそのままをエンドミルシャンクとして丸研削して使用する。
【0023】
まず、先端部焼結体部分を所要の形状に仕上げる。図1(C)に例示した形状は、側面図で矩形(スクエア)のものである。そのほかにラジアス(前記スクエアの先端コーナー部にRの付いたもの)、テーパ状(外周部に傾斜稜線を有するもの)など所定の形状、寸法に円筒研削盤などによって仕上げる。
【0024】
このとき、創成された超高圧焼結体の表面をそのまま工具の外周丸ランドとして残すことにより、外周丸ランド内でのダレや振れなどの工具形状精度が悪化する要因が発生しにくくなる。このため、必然的に形状精度の良好な工具が得られることになる。この外周面は最終的に丸ランドとして加工表面へのバニシング効果により仕上げ面を向上させる効果をもつものであるため、この部分の面粗さが良好に仕上げられていることが良い。
【0025】
良好な面粗さの焼結体表面を得るためには、円筒研削での砥石番手を上げる、もしくは円筒加工後フィルムラップなどの方法で研削面の粗さをよくすることで工具の性能を向上させることができる。このときの焼結体表面の面粗さは最大高さRzで0.5μm以下にすることが望ましい。
【0026】
こののち、図1(D)に示すように、外周部分にポケット溝14を形成するが、その際焼結体外周面を丸ランドの幅0.02mm〜0.5mmの範囲で残すようにする。0.5mmを越えると切削抵抗が高くなり、工具と被削材との擦りが大きくなり刃先温度も上昇するため、工具寿命が短くなる。0.02mm未満では、丸ランドの効果が得られない。
【0027】
そして、前記ネジレ形状のネジレ角が10°〜45°であることが望ましい。ネジレ角が10°未満の場合は、切削抵抗を下げる効果も切粉の排出にも効果がなく、また45°を越えると切削抵抗がかえって高くなり、切粉の排出も悪くなる。
【0028】
又本発明エンドミルの別の特徴は、支持部の外径が、超高圧焼結体の外径より小さくまた、切刃が超高圧焼結体の表面に形成されている。したがって、支持部の外径が、超高圧焼結体で形成された切刃の外径より小さい。使用に当たっては、支持部をさらにシャンクに接合させることができる。
【0029】
(実施例)
図2(A)は、本発明のスクエアエンドミルの正面図である。このエンドミルは、切刃1および幅Wの丸ランド3が超高圧焼結体2に形成されており、この焼結体2は、支持部12に接合されている。切粉を排出するポケット溝14は、超高圧焼結体2の全長にわたり形成される。図2(B)は、エンドミルの側面図であり、ポケット溝14がネジレていることを示している。
【0030】
上記のスクエアトエンドミルは、図1に示す方法で製作され、各部の寸法は下記の通りであった。切刃の直径は4mm、切刃の長さが4mm、丸ランドの幅Wは0.05mm、溝の深さは0.3mm、刃数は8枚刃で超高圧焼結体としてはCBN焼結体として住友電気工業株式会社製のBN250を使用した。なお支持部の直径は3.5mm、切刃のネジレ角は15°、丸ランドの表面粗さがRzで0.3μmであった。この実施例で用いた、エンドミルの芯厚比は、3.4/4×100なので、85%であった。
【0031】
この工具を用いて焼き入れ鋼の側面部を加工した結果を以下に示す。切削条件は表1に示す。被削材はSKD11(HRC60)である。切削試験の結果仕上げ面の粗さとしてRz=0.52μmが得られ、従来工具では1〜2μm程度の粗さであったものを大幅に向上させることができた。
【0032】
【表1】

Figure 2004090192
【0033】
上記は一つの実施例であるが、硬質焼結体素材からは任意形状に切刃を削り出すことができるため、設計においては刃数、ネジレ角、すくい角などの要素を本発明の範囲内で自由に設定することができる。特に小径サイズ(工具回転径が4mm以下)の場合には従来のロー付け方法では不可能であったような6枚刃以上の多くの刃数を持つ工具を作ることができる。また、前述の通り工具径寸法も円筒研削により±0.005mmでの管理が容易にできるようになり、刃振れも0.003mm以内にすることができた。
【0034】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の製造方法により、小径多刃構造のネジレ刃エンドミルを寸法精度及び刃振れ精度良く得ることができる。また、原理的に刃振れが生じることなく精度の高い、研削ダレのない工具を得ることができる。更に、本発明によって得られた工具で切削すると、ランド面によるバニシング効果により仕上げ面粗さも良好な結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明エンドミルの製造工程を示す模式図で、図1(A)は先端部に超高圧焼結体を有する円柱状素材の模式図、図1(B)は円柱状素材をシャンクにロー付けした状態を示す模式図、図1(C)は研削仕上げした先端形状を示す模式図、図1(D)は刃溝加工(外周部はランド面を残す)を施した完成品の模式図である。
【図2】図2は本発明の一つの実施例で、図2(A)はスクエアエンドミルの正面図で、図2(B)はその側面図である。
【図3】図3は、従来の外周丸ランドを有するスパイラルエンドミルで、図3(A)はその正面図、図3(B)は切刃部の拡大正面図、図3(C)は側面図である。
【図4】図4は従来のエンドミルの外周研削の状況を模式的に示すもので、図4(A)は外周研削の模式図、図4(B)はエンドミル切刃の拡大模式図である。
【符号の説明】
1  切刃部
2  超高圧焼結体
3  外周丸ランド
4  エンドミル
5  円筒研削砥石
6  研削ダレ
11  硬質焼結体素材
12  支持部
13  シャンク
14  ポケット溝
W  丸ランドの幅[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an end mill having a torsion blade and a method for manufacturing the same, and particularly to a cubic boron nitride sintered body (CBN sintered body) used for hardened steel processing and cast iron processing among steels, and non-ferrous metal processing. The present invention relates to an end mill having a diamond sintered body (PCD sintered body) used for a cutting edge.
[0002]
[Prior art]
Compared to the conventional tool materials such as cemented carbide and high-speed steel, and tools whose surfaces are coated with a ceramic material, ultra-high pressure sintered bodies such as CBN sintered bodies and diamond sintered bodies (PCD sintered bodies) are more It is a tool material with high hardness. For this reason, the CBN sintered body has come to be used for cutting hardened steel having a hardness of HRC 55 or higher, and for cutting cast iron materials under high-speed cutting conditions. PCD sintered bodies are used for processing non-ferrous metal materials.
[0003]
However, the ultrahigh-pressure sintered body has a very high hardness, but is a relatively brittle material. Therefore, when the ultrahigh-pressure sintered body is formed into an end mill shape, various problems occur as described in detail below.
[0004]
The main ones are as follows.
(1) Tool dimensional accuracy: It is difficult to finish the tool dimensions such as the tool dimensional size and the blade runout accuracy with high accuracy.
(2) Chipping of the cutting edge: Fine chipping occurs at the ridgeline (edge) of the cutting edge during grinding, and this causes the finished surface roughness of the processed surface in the end mill to deteriorate.
(3) Occurrence of chattering: Since hardened steel has a large cutting resistance, in the case of an intermittent impact such as an end mill, the chattering phenomenon easily occurs, and the tool is easily damaged. Also, the finished surface becomes worse.
[0005]
The following is a summary of the improvements and ingenuity currently implemented for the above problems.
(1) Tool Dimension Accuracy In addition to drills and reamers, it is common for end mills to have round lands in order to improve tool diameter and outer edge runout accuracy. For example, by attaching a round end land to a spiral end mill, there is obtained an effect that a finished surface to be processed and a falling accuracy are improved (for example, see Patent Document 1). An example is shown in FIG. FIG. 3A is a front view of the spiral end mill 4, and FIG. 3B is an enlarged front view of the cutting edge portion 1. 3 are provided. FIG. 3C is a side view of the spiral end mill 4.
[0006]
A tool using an ultra-high pressure sintered body as disclosed in the above-mentioned publications is used for cutting an end mill by brazing the sintered body to two or four (or more) cutting edges. Make up the blade. In this case, in the cylindrical grinding, the cylindrical grinding wheel 5 and the end mill 4 are rotated in the direction of the arrow as shown in FIG. As is clear from FIG. 4 (A), the round land 3 as a cutting blade and the cylindrical grinding wheel 5 are intermittently contacted and ground. When observing the shape of the outer peripheral round land of the obtained end mill in detail, as shown in FIG. 4B, a grinding sag 6 generated when the grindstone comes off remains near the rake face of the sintered body. Therefore, the round land slightly deviates from the radius of curvature of the tool rotation radius. In addition, the round land is an outer peripheral portion of the cutting edge which is concentric with the outer peripheral portion of the end mill and has the same radius. Further, the sag of the land portion is a portion where the cutting edge shape is shifted from the outer peripheral surface of the end mill.
[0007]
In recent years, the precision required for tools has become increasingly severe, and even slight deviations have become unacceptable. That is, it is clear that a state in which there is no sag is desirable in order to more strictly pursue the performance and sharpness of the tool.
[0008]
(2) The chipping ultrahigh-pressure sintered body of the cutting edge is a material obtained by high-pressure sintering of CBN or diamond powder particles having a size of about 0.5 to 10 μm and as large as about 50 μm together with a binder. Therefore, when a sharp cutting edge is polished by grinding because the powder particles are constituents, chipping due to falling off of particles at the edge tip is inevitable.
[0009]
The size of this chipping is several μm to several tens of μm, and when cutting is performed with a tool having a cutting edge with such chipping, the chipped cutting edge shape is transferred to the work material, and the finished surface Worsens. When this chipping receives an impact at the time of cutting, it causes a larger loss, thereby shortening the tool life.
[0010]
(3) Generation of Chatter To reduce the magnitude of impact resistance during cutting in an end mill, it is most effective to form a torsion blade-shaped cutting blade. Conventionally, there are the following methods for providing a torsion-shaped material in an ultrahigh-pressure sintered material. (For example, see Patent Literature 2, Patent Literature 3, and Patent Literature 4.)
[0011]
In these methods, it is practically impossible to produce a multi-blade end mill having a small diameter of 4 mm or less and a cutting edge of 6 or more blades due to brazing or structural restrictions. there were. In order to obtain an end mill having a multi-blade structure of six or more blades in a small diameter size, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-336716 discloses a method in which "a cylindrical superabrasive sintered body is manufactured by shaving. Rotary cutting tool ". Here, the method of manufacturing the superabrasive sintered body is not clear. There is also a prior art using an ultra-high pressure sintered body (see Patent Document 5). In this application, a PCD sintered body drill is disclosed.
[0012]
As discussed in detail above, solutions to individual problems have been clarified, but means for solving these problems as a whole have not been clarified yet.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-8-27631 (pages 3-5, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-5-261613 (FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP-A-3-10707 (FIG. 5)
[Patent Document 4]
JP-A-8-85012 (FIG. 5)
[Patent Document 5]
Japanese Patent Publication No. 7-42489 (Pages 4-6, Fig. 6)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The end mill of the present invention is intended to reduce the surface roughness of the inner surface of a fine deep hole having a diameter of 5 mm and a depth of about 30 mm. In response to such new demands from the market, the present invention seeks to provide a processing method intermediate between conventional cutting and grinding.
(1) Improvement of Tool Dimensional Accuracy In the case of a brazing tool having an ultrahigh-pressure sintered body at the cutting edge, when the outer peripheral cutting edge portion of an end mill, a reamer, or the like is cylindrically ground, sagging occurs as described above. As a result, there occurs a problem that the outer peripheral diameter is reduced by performing the third surface processing for reducing the land width of the outer peripheral portion. In this method, a tool having a desired size can be obtained without changing the dimensional accuracy by eliminating the polishing dripping of the outer peripheral round land. Further, in the case of a multi-blade tool, if a round land is not generally provided, a shift of the blade tip position (blade runout) occurs.
[0015]
(2) Improvement of Finished Surface Roughness Generally, it is known that by attaching a round land (margin) to an outer peripheral cutting edge of an end mill, a finished surface is improved by a burnishing effect. The present invention intends to further improve the machined surface roughness by smoothing the surface roughness in the round land, and to provide such a tool manufacturing method.
[0016]
(3) Suppression of Chatter As described above, the means for solving chatter is to use a cutting blade as a torsion blade and to use multiple blades to reduce the load applied to one cutting blade.
[0017]
In summary, the conventional processing techniques can be roughly divided into cutting and grinding, and any of the above-mentioned prior arts can be distinguished into either one. A large chip is a cutting process, and as described above, a chip, such as CBN, which produces a chip having a size of powder particles is called grinding. The present invention seeks to solve this problem by opening up a new processing field that cannot be solved by such conventional techniques. That is, by providing a tool positioned between cutting and grinding, it is intended to achieve the above-described improvement in dimensional accuracy, improvement in finished surface roughness, and prevention of chatter.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In the end mill using the ultrahigh-pressure sintered body provided by the present invention, the ultrahigh-pressure sintered body is bonded to a support portion, and has six or more torsion-shaped cutting blades and an outer peripheral round land (margin), The core thickness ratio is 80 to 95%. Here, the core thickness is a value obtained by multiplying 100 by a value obtained by dividing the diameter of a circle having the bottom of the pocket groove as a circumscribed circle by the diameter of the cutting edge. If the core thickness ratio exceeds 95%, the grooves are too shallow, resulting in poor machining efficiency. On the other hand, if the core thickness ratio is less than 80%, the rigidity of the tool is insufficient and the object cannot be achieved.
[0019]
Here, the ultra-high pressure sintered body is obtained by sintering CBN powder or diamond powder under ultra-high pressure and high temperature. In the case of a CBN sintered body, a very high hardness sintered body can be obtained by mixing and sintering a CBN powder with a Co powder or a TiN powder. In the case of a diamond sintered body, it is manufactured by sintering a Co powder or a Co plate and a diamond powder. The support portion of the present invention is preferably made of a cemented carbide or a W alloy directly bonded to a CBN sintered body or a diamond sintered body when sintering CBN or diamond. However, the ultrahigh-pressure sintered body and the support may be brazed.
[0020]
Further, by making the cutting blade to have a twisted shape, the cutting resistance is reduced and the discharge of the cutting powder is assisted. Providing a land on the outer periphery of the cutting blade has the effect of burnishing the surface of the work material, and cleans the surface of the finished surface. By attaching a round land (margin) to the outer peripheral cutting edge of the end mill, the finished surface can be improved by the burnishing effect. In the present invention, the surface roughness of the outer peripheral round land is set to 0.5 μm or less in Rz to further improve the processed surface roughness. A pocket groove is formed along the cutting edge, and this groove is extremely shallow. By reducing the cutting allowance during cutting by making the groove shallow, reducing the cutting resistance applied to the tool, increasing the number of blades to supplement the processing speed, and maintaining the rigidity of the tool by increasing the core thickness ratio, The intended tool can be obtained.
[0021]
The end mill using the ultra-high pressure sintered body provided by the present invention prepares a hard sintered body material in which the ultra-high pressure sintered body is joined to a supporting portion, and has an outer peripheral surface of the hard sintered body material having a surface roughness. Is manufactured through a process of polishing to an Rz (maximum height) of 0.5 μm or less and then forming six or more torsion-shaped cutting blades while leaving an outer peripheral round land (margin).
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The end mill of the present invention manufactures a tool by the steps shown in FIGS. Grinding sag can be prevented by bringing a step (D) of performing blade cutting after a step (C) of grinding the outer peripheral surface of the cylinder using a cylindrical grinder or the like. This order of steps is particularly important in the present invention. Referring to the drawings, as shown in FIG. 1A, a columnar hard sintered body material 11 having an ultrahigh-pressure sintered body 2 at the tip of a support portion 12 is prepared. If necessary, it is brazed to the shank 13 to obtain the shape shown in FIG. 1B, or is used as it is as an end mill shank by round grinding.
[0023]
First, the tip sintered body is finished to a required shape. The shape illustrated in FIG. 1C is rectangular (square) in a side view. In addition, it is finished with a cylindrical grinder or the like into a predetermined shape and dimensions, such as a radius (one with an R at the tip corner of the square) or a tapered shape (one with an inclined ridge on the outer periphery).
[0024]
At this time, by leaving the surface of the created ultra-high pressure sintered body as the outer peripheral round land of the tool as it is, it is less likely that factors such as sagging and runout in the outer peripheral round land deteriorate the tool shape accuracy. For this reason, a tool having good shape accuracy is inevitably obtained. Since this outer peripheral surface is finally a round land and has the effect of improving the finished surface by the burnishing effect on the processed surface, it is preferable that the surface roughness of this portion is excellently finished.
[0025]
In order to obtain a sintered body surface with good surface roughness, improve the tool performance by raising the grinding wheel number in cylindrical grinding or improving the roughness of the ground surface by film wrap etc. after cylindrical processing Can be done. At this time, the surface roughness of the sintered body surface is desirably 0.5 μm or less in maximum height Rz.
[0026]
Thereafter, as shown in FIG. 1 (D), a pocket groove 14 is formed in the outer peripheral portion, and at this time, the outer peripheral surface of the sintered body is left in a range of 0.02 mm to 0.5 mm in width of the round land. . If it exceeds 0.5 mm, the cutting resistance increases, the friction between the tool and the work material increases, and the temperature of the cutting edge also increases, so that the tool life is shortened. If it is less than 0.02 mm, the effect of the round land cannot be obtained.
[0027]
It is desirable that the twist angle of the twist shape is 10 ° to 45 °. When the helix angle is less than 10 °, there is no effect of lowering the cutting resistance and there is no effect on the discharge of the chips, and when it exceeds 45 °, the cutting resistance is rather increased and the discharge of the chips becomes worse.
[0028]
Another feature of the end mill of the present invention is that the outer diameter of the support portion is smaller than the outer diameter of the ultrahigh-pressure sintered body, and the cutting edge is formed on the surface of the ultrahigh-pressure sintered body. Therefore, the outer diameter of the support portion is smaller than the outer diameter of the cutting blade formed of the ultrahigh-pressure sintered body. In use, the support can be further joined to the shank.
[0029]
(Example)
FIG. 2A is a front view of the square end mill of the present invention. In this end mill, a cutting edge 1 and a round land 3 having a width W are formed in an ultrahigh-pressure sintered body 2, and the sintered body 2 is joined to a support portion 12. The pocket grooves 14 for discharging chips are formed over the entire length of the ultrahigh-pressure sintered body 2. FIG. 2B is a side view of the end mill, and shows that the pocket groove 14 is twisted.
[0030]
The above squared end mill was manufactured by the method shown in FIG. 1, and the dimensions of each part were as follows. The diameter of the cutting blade is 4mm, the length of the cutting blade is 4mm, the width W of the round land is 0.05mm, the depth of the groove is 0.3mm, the number of blades is 8 blades, and the super high pressure sintered body is CBN sintered. BN250 manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. was used as the binder. The diameter of the support was 3.5 mm, the torsion angle of the cutting blade was 15 °, and the surface roughness of the round land was 0.3 μm in Rz. Since the core thickness ratio of the end mill used in this example was 3.4 / 4 × 100, it was 85%.
[0031]
The result of working the side surface of the hardened steel using this tool is shown below. The cutting conditions are shown in Table 1. The work material is SKD11 (HRC60). As a result of the cutting test, Rz = 0.52 μm was obtained as the roughness of the finished surface, and the roughness of the conventional tool, which was about 1 to 2 μm, could be greatly improved.
[0032]
[Table 1]
Figure 2004090192
[0033]
Although the above is one embodiment, since the cutting blade can be cut into an arbitrary shape from the hard sintered material, elements such as the number of blades, the torsion angle, and the rake angle are within the scope of the present invention in the design. Can be set freely. In particular, in the case of a small-diameter size (the tool rotation diameter is 4 mm or less), a tool having a large number of 6 or more blades, which cannot be obtained by the conventional brazing method, can be manufactured. Further, as described above, the tool diameter can easily be controlled to ± 0.005 mm by cylindrical grinding, and the blade runout can be reduced to 0.003 mm or less.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, a spiral blade end mill having a small-diameter multi-blade structure can be obtained with high dimensional accuracy and high blade runout accuracy. In addition, it is possible to obtain a high-precision tool free of grinding sag without occurrence of blade runout in principle. Further, when cutting is performed with the tool obtained according to the present invention, good results can be obtained in terms of the finished surface roughness due to the burnishing effect of the land surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an end mill of the present invention, FIG. 1 (A) is a schematic diagram of a columnar material having an ultra-high pressure sintered body at a tip, and FIG. 1 (B) is a columnar material. FIG. 1 (C) is a schematic diagram showing a state in which a material is brazed to a shank, FIG. 1 (C) is a schematic diagram showing a shape of a ground end, and FIG. 1 (D) is a blade groove processing (an outer peripheral portion leaves a land surface). It is a schematic diagram of a completed product.
FIG. 2 is an embodiment of the present invention, FIG. 2 (A) is a front view of a square end mill, and FIG. 2 (B) is a side view thereof.
FIG. 3 is a conventional spiral end mill having a round outer peripheral land, FIG. 3 (A) is a front view thereof, FIG. 3 (B) is an enlarged front view of a cutting edge portion, and FIG. 3 (C) is a side view. FIG.
4A and 4B schematically show the state of the outer peripheral grinding of the conventional end mill. FIG. 4A is a schematic view of the outer peripheral grinding, and FIG. 4B is an enlarged schematic view of the end mill cutting blade. .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cutting edge part 2 Ultra-high pressure sintered body 3 Outer round land 4 End mill 5 Cylindrical grinding wheel 6 Grinding sag 11 Hard sintered material 12 Support part 13 Shank 14 Pocket groove W Width of round land

Claims (11)

超高圧焼結体を用いたエンドミルにおいて、該超高圧焼結体は、支持部に接合され、6枚以上のネジレ形状の切刃と外周丸ランドを有し、芯厚比が80〜95%であることを特徴とするエンドミル。In an end mill using an ultra-high pressure sintered body, the ultra-high pressure sintered body is bonded to a supporting portion, has six or more torsion-shaped cutting blades and an outer peripheral round land, and has a core thickness ratio of 80 to 95%. An end mill characterized in that: 前記ネジレ形状の切刃のネジレ角が10°〜45°であることを特徴とする請求項1に記載のエンドミル。The end mill according to claim 1, wherein the torsion angle of the torsion-shaped cutting blade is 10 ° to 45 °. 前記外周丸ランドの幅が0.02〜0.5mmであることを特徴とする請求項1または2に記載のエンドミル。The end mill according to claim 1, wherein a width of the outer peripheral round land is 0.02 to 0.5 mm. 前記外周丸ランドの表面粗さがRzで0.5μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のエンドミル。The end mill according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface roughness of the outer peripheral round land is 0.5 m or less in Rz. 超高圧焼結体が、立方晶窒化硼素焼結体またはダイヤモンド焼結体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のエンドミル。The end mill according to any one of claims 1 to 4, wherein the ultra-high pressure sintered body is a cubic boron nitride sintered body or a diamond sintered body. 前記支持部の外径が、超高圧焼結体の外径より小さいことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のエンドミル。The end mill according to any one of claims 1 to 5, wherein an outer diameter of the support portion is smaller than an outer diameter of the ultrahigh-pressure sintered body. 前記支持部がシャンクに接合されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のエンドミル。The end mill according to any one of claims 1 to 6, wherein the support portion is joined to a shank. 超高圧焼結体を用いたエンドミルの製造方法において、該超高圧焼結体が支持部に接合された硬質焼結体素材を準備し、該硬質焼結体素材の外周面を表面粗さがRz(最大高さ)で0.5μm以下に研磨し、次に外周丸ランド(マージン)を残して6枚以上のネジレ形状の切刃を形成することを特徴とするエンドミルの製造方法。In a method of manufacturing an end mill using an ultra-high pressure sintered body, a hard sintered body material in which the ultra-high pressure sintered body is joined to a support portion is prepared, and an outer peripheral surface of the hard sintered body material has a surface roughness of A method for manufacturing an end mill, comprising: polishing to 0.5 μm or less in Rz (maximum height), and then forming six or more torsion-shaped cutting blades while leaving an outer peripheral round land (margin). 前記ネジレ形状のネジレ角が10°〜45°であることを特徴とする請求項8に記載のエンドミルの製造方法。The method for manufacturing an end mill according to claim 8, wherein the torsion angle of the torsion shape is 10 ° to 45 °. 外周丸ランドの幅が0.02〜0.5mmであることを特徴とする請求項8または9に記載のエンドミルの製造方法。The method for manufacturing an end mill according to claim 8 or 9, wherein the width of the outer peripheral round land is 0.02 to 0.5 mm. 前記支持部の外径が、超高圧焼結体の外径より小さいことを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のエンドミルの製造方法。The method for manufacturing an end mill according to any one of claims 8 to 10, wherein an outer diameter of the support portion is smaller than an outer diameter of the ultrahigh-pressure sintered body.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007030088A (en) * 2005-07-26 2007-02-08 Dijet Ind Co Ltd Throw-away type rotary cutting tool and rotary cutter
JP2009241190A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Cbn radius end mill
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