JP2010162677A - Small-diameter cbn ball end mill - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-service life CBN (cubic boron nitride) small-diameter ball end mill which can suppress vibration and chattering of a tool during cutting work, has high bending-breakage strength, and can provide a good cutting surface, particularly a small-diameter ball end mill which, even in the case of a long neck having a length L of the neck which is five times or larger the diameter D of the cutting edge, is less likely to cause vibration and has no possibility of bending-breakage. <P>SOLUTION: The small-diameter CBN ball end mill has a cutting edge diameter D of not more than 3 mm and includes a ball cutting edge, which constitutes a cutting part and has an arcuate radius of R mm, and a peripheral cutting edge formed of CBN. In the small-diameter CBN ball end mill, the rake face of the ball cutting edge and the rake face of the peripheral cutting edge which is not less than R/5 of the length of the peripheral cutting edge are provided on the same plane, the peripheral cutting edge is formed in a right hand cut left hand helix form, and the axial rake angle of the ball cutting edge is -5&deg; to -25&deg;. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、立方晶窒化硼素(以下CBNという)焼結体を刃部に用いる小径CBNボールエンドミルに関する。本発明は特に刃径Dが3mm以下、エンドミルの首下長さをLとしたときの比率である、L/Dが5以上のロングネックで、首部に刃部となる前記焼結体とシャンク側である超硬合金との接合部を有する小径CBNボールエンドミルに関するものである。  The present invention relates to a small-diameter CBN ball end mill using a sintered body of cubic boron nitride (hereinafter referred to as CBN) for a blade portion. In particular, the present invention is a long neck having a blade diameter D of 3 mm or less and a length under the neck of the end mill of L, and L / D is 5 or more, and the sintered body and shank serving as a blade at the neck. The present invention relates to a small-diameter CBN ball end mill having a joint with a cemented carbide which is the side.

CBN焼結体を刃部に用いる回転工具は、主として金型の加工用工具として用いられている。3次元加工の必要な金型の加工ではボールエンドミルが多く用いられる。特にリブ溝加工や深い部分の隅部加工、削り残し部分の仕上げ加工では刃径が3mm以下の小径ボールエンドミルを用いることが多い。近年、この小径ボールエンドミルの首下長さLは刃径Dの5倍以上が要求されている。さらに、被削材(以下、ワークとも言う)とのクリアランスの小さい閉鎖領域での加工であることから、工具のたわみや振動の問題が大きく切り屑の排出性も十分でないために、これらが主原因で工具の折損やチッピングの原因になっている。  A rotary tool using a CBN sintered body for a blade portion is mainly used as a tool for machining a mold. A ball end mill is often used for machining a die that requires three-dimensional machining. In particular, a small-diameter ball end mill having a blade diameter of 3 mm or less is often used in rib groove processing, deep corner processing, and finishing processing of uncut portions. In recent years, the neck length L of this small-diameter ball end mill is required to be at least 5 times the blade diameter D. Furthermore, since the machining is performed in a closed region where the clearance with the work material (hereinafter also referred to as a workpiece) is small, there is a problem of tool deflection and vibration, and chip discharge is not sufficient. This causes breakage and chipping of the tool.

これに対して、ボールエンドミルのボール部の切り屑ポケットを大きく設けて切り屑排出性を改善する技術が特許文献1に記載されている。また、外周刃をシャンク側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように軸心に対して傾斜させ、すくい角を負にして刃先強度を向上させたCBNエンドミルが特許文献2に提案されている。  On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for improving the chip discharging performance by providing a large chip pocket in the ball portion of the ball end mill. Further, Patent Document 2 proposes a CBN end mill in which the outer peripheral blade is inclined with respect to the shaft center so as to be twisted in the opposite direction to the cutting rotation direction seen from the shank side, and the rake angle is made negative to improve the edge strength. Has been.

特開平11−114717号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-114717 特開2008−110411号公報JP 2008-110411 A

近年、家電製品や機械製品の小型精密化は目を見張るものがあり、電子部品関係や半導体関連の部品も精密かつ複雑化している。例えばコネクタ関連の金型ではHRC60を越える高硬度鋼材(例えば熱処理したJIS SKD11)の加工に小径エンドミルを用いて切削する必要がでてきている。また近年、例えば携帯電話の厚みは年々薄くなってきており、薄くてもフレームの強度を持たせるためにリブの構造が変わってきている。つまり微細なリブのプレス加工のために、従来よりも、さらに硬い金型材料が必要とされており、切削加工も、微細加工の必要性から特に刃径が3mm以下の小径エンドミルが要請されている。しかしながら前記のような高硬度鋼材の切削工具による加工では、工具の摩耗に問題があり、長時間における高能率・高精度な加工が困難である。このため、極めて加工能率の低い放電加工が依然として採用されている場合が多い。  In recent years, miniaturization of home appliances and machine products has been remarkable, and electronic parts and semiconductor-related parts have become more precise and complicated. For example, in a connector-related mold, it is necessary to use a small-diameter end mill to cut a high-hardness steel material exceeding HRC60 (for example, heat-treated JIS SKD11). In recent years, for example, the thickness of mobile phones has been decreasing year by year, and the structure of the ribs has been changed in order to give the frame strength even if it is thin. In other words, a mold material that is harder than before has been required for press processing of fine ribs, and a small-diameter end mill with a blade diameter of 3 mm or less is particularly required for cutting because of the need for fine processing. Yes. However, the above-described machining of a hard steel material with a cutting tool has a problem with tool wear, and it is difficult to perform high-efficiency and high-precision machining for a long time. For this reason, electrical discharge machining with extremely low machining efficiency is still often employed.

放電加工を用いないでこれら高硬度材の材料を切削加工する場合、一般的には超硬合金製のコーティング被覆工具が用いられている。高硬度材の材料を長時間において高精度な加工を行うためには、工具の材質そのものの硬度を上げ、耐摩耗性を向上させる必要がある。そのような背景の中で近年、刃部がCBN焼結体で形成されたCBN焼結工具が用いられるケースが増えてきた。しかしながらCBN焼結工具は、超硬工具に比べて極めて脆く、切削中にチッピングや欠損を起こしやすいという欠点があり、切り込みを上げたり送り速度を早くした高能率切削は不可能であり、制約された環境化で超仕上げ加工として使われているにすぎない。  When cutting these high-hardness materials without using electric discharge machining, generally a coated tool made of cemented carbide is used. In order to perform high-precision processing of a material with high hardness over a long period of time, it is necessary to increase the hardness of the tool material itself and improve wear resistance. In such a background, in recent years, the number of cases in which a CBN sintered tool having a blade portion formed of a CBN sintered body is used. However, CBN sintered tools are extremely fragile compared to cemented carbide tools, and have the disadvantage that they are prone to chipping and chipping during cutting, and high-efficiency cutting with high cutting speed and high feed rate is impossible and limited. It is only used as a super-finishing process in an environment.

CBN焼結材特有の問題点を解決するために切れ味と刃先強度に重点を置いてCBNエンドミルの形状を改善した提案が前述した特許文献2でなされている。しかし、上述に示すように高能率な加工を行う上で問題があり、無理に高能率な加工を行って切削条件を上げるとチッピングや折損を起こしてしまうという課題が依然として残っている。この課題の大きな原因として、現在では3mm以下と言う小径の工具に加えて、刃径に対する加工深さの比率が5倍以上のもの、すなわちロングネックの小径ボールエンドミルが必要とされてきているのが現状であるからである。具体的には、微細かつ深溝の加工をおこなうために、刃径Dに対する首下長さLの比率が5乃至10程度の細長いボールエンドミルの使用が急増しているのである。このようなボールエンドミルは切削中にビビリ、振動を生じ、特にCBN焼結体の場合は刃先がチッピングしやすく、折損事故に至ることも多い。このような課題に対しては、前記の特許文献も含めて従来技術では対応しきれていない。  In order to solve the problems peculiar to the CBN sintered material, a proposal for improving the shape of the CBN end mill with emphasis on sharpness and cutting edge strength has been made in Patent Document 2 described above. However, as described above, there is a problem in performing high-efficiency processing, and there remains a problem that chipping and breakage occur when the high-efficiency processing is performed and the cutting conditions are increased. As a major cause of this problem, in addition to a small diameter tool of 3 mm or less, a ratio of the machining depth to the blade diameter is 5 times or more, that is, a long neck small diameter ball end mill has been required. This is because the current situation is. Specifically, in order to process fine and deep grooves, the use of elongated ball end mills in which the ratio of the neck length L to the blade diameter D is about 5 to 10 is rapidly increasing. Such a ball end mill generates chatter and vibration during cutting, and in particular, in the case of a CBN sintered body, the cutting edge tends to be chipped and often causes a breakage accident. Such problems cannot be dealt with by the prior art including the above-mentioned patent documents.

刃先にボール刃を有する小径のCBNボールエンドミルに共通する現在の課題をまとめると下記のようになる。
1)超硬よりも高性能のCBN工具を用いるときの最大の課題は、CBNが本質的に脆性材であり剛性の確保が必要であることである。特に、刃径が3mm以下の小径のCBNボールエンドミルとなると、工具全体の剛性を確保する必要がある。
2)金型の加工に使用される最近の小径CBNボールエンドミルは深彫りを行うために首下長さが長いので、工具首部のたわみが大きくなって、切削中に振動やビビリの発生が容易に生じる。狭くて深溝の金型の切削加工などでは、ボールエンドミルのボール刃による底面切削だけではなく、むしろ外周刃による勾配面切削が主流と考えなければならない。ところが、勾配面切削に小径のボールエンドミルを用いる場合には、ワークへの切れ刃接触長さが同じ刃径のラジアスエンドミルと比較しても長くなり、工具自体の振動が発生しやすい。
3)一般的に、CBN工具を用いて加工する場合においては、ミスト状のクーラントを用いることが多い。従来から多用されている右刃右ねじれのCBN工具を用いて深いリブ加工などを行う場合、ミスト状のクーラントは、刃先まわりの空気と共にシャンク側に流れてしまうため、刃先に充分なクーラントの供給ができなくなる。
The following is a summary of current issues common to small-diameter CBN ball end mills having a blade at the cutting edge.
1) The biggest problem when using a CBN tool with higher performance than carbide is that CBN is essentially a brittle material and it is necessary to ensure rigidity. In particular, when the CBN ball end mill has a small diameter of 3 mm or less, it is necessary to ensure the rigidity of the entire tool.
2) Recent small-diameter CBN ball end mills used for machining dies have long neck lengths for deep engraving, which increases the deflection of the tool neck, making it easy to generate vibration and chatter during cutting. To occur. In the cutting of narrow and deep groove dies, not only the bottom cutting with the ball blade of the ball end mill, but rather the gradient cutting with the outer peripheral blade must be considered the mainstream. However, when a small-diameter ball end mill is used for slope surface cutting, the contact length of the cutting edge to the workpiece is longer than that of a radius end mill having the same cutting diameter, and the tool itself is likely to vibrate.
3) Generally, in the case of machining using a CBN tool, a mist coolant is often used. When deep rib machining is performed using a right-handed right-twisted CBN tool that has been widely used in the past, the mist-like coolant flows to the shank side with the air around the blade edge, so supply sufficient coolant to the blade edge. Can not be.

上記のような課題に対して、本発明は、特に振動やビビリを抑制して、折損強度の高い小径CBNボールエンドミル、特に首下長さが刃径の5倍以上というロングネックでも振動の少ない小径CBNボールエンドミルを提供することを目的とする。  In response to the above-mentioned problems, the present invention suppresses vibration and chatter, and has a small breakage strength and a small diameter CBN ball end mill, particularly a long neck whose neck length is 5 times the blade diameter or less, and has little vibration. An object is to provide a small-diameter CBN ball end mill.

本発明者は特に小径のCBNエンドミルの刃先からシャンクまでの全体の構成と刃先の形状を詳しく検討した。その結果、特に刃径が3mm以下の小径CBNボールエンドミルの場合は、少なくとも刃部がCBN焼結材で構成されていると、刃部後方の逃げ面、及びバックメタルの部分もCBN焼結材であるので、全体の剛性が小さく切削中にワークとの接触で横方向の力が加わると、小径のため振動が大きくなり強度不足でチッピングや折損を起こしてしまうことが分かった。  The present inventor has examined in detail the overall configuration from the blade tip to the shank of the small diameter CBN end mill and the shape of the blade tip. As a result, especially in the case of a small-diameter CBN ball end mill with a blade diameter of 3 mm or less, if at least the blade portion is made of a CBN sintered material, the flank on the back of the blade portion and the back metal portion are also CBN sintered material. Therefore, it has been found that when the overall rigidity is small and a lateral force is applied by contact with the workpiece during cutting, the vibration is increased due to the small diameter and chipping and breakage occur due to insufficient strength.

そこで本発明の小径CBNボールエンドミルは、本質的な剛性確保のために前記刃部の外周刃は右刃左ねじれで形成する。さらに本発明の小径ボールエンドミルは、特に外周刃に対する切削中のワークからの横方向からの力で振動が大きくならないように、ボール刃のすくい面と外周刃のすくい面の大部分以上を段差の無い同一平面にするものである。また、刃の剛性確保とミスト状のクーラントの最適な供給のためにアキシャルレーキはマイナス角度とする。  Therefore, in the small-diameter CBN ball end mill of the present invention, the outer peripheral blade of the blade portion is formed with a right-handed left-handed twist in order to ensure essential rigidity. Furthermore, the small-diameter ball end mill of the present invention has a step difference between most of the rake face of the ball blade and the rake face of the outer peripheral blade so that vibration is not increased due to a lateral force from the workpiece being cut especially on the outer peripheral blade. There is no coplanarity. In order to ensure the rigidity of the blade and optimal supply of mist coolant, the axial rake should be at a negative angle.

すなわち本発明は、刃径が3mm以下で、刃部を成す円弧状半径Rmmのボール刃と外周刃がCBNから構成される小径CBNボールエンドミルであって、前記ボール刃のすくい面と前記外周刃長さのR/5以上の外周刃すくい面が同一平面で形成されており、前記外周刃は右刃左ねじれで形成され、前記ボール刃のアキシャルレーキが−5°〜−25°であることを特徴とする小径CBNボールエンドミルである。ここで、Rとはボール刃の半径のことをいう。  That is, the present invention is a small-diameter CBN ball end mill having a blade diameter of 3 mm or less and an arcuate radius Rmm forming a blade portion and an outer peripheral blade made of CBN, the rake face of the ball blade and the outer peripheral blade The outer peripheral edge rake face of R / 5 or more in length is formed in the same plane, the outer peripheral edge is formed by right-handed left-handed twist, and the axial rake of the ball blade is −5 ° to −25 °. Is a small diameter CBN ball end mill. Here, R means the radius of the ball blade.

特に本発明は前記の工具形状の特徴により、ロングネックの小径CBNボールエンドミルを実現する。すなわち、本発明の他の発明は、刃径Dが3mm以下で、前記刃径Dに対する首下長さLの比L/Dが5以上のロングネックの工具であり、前記工具の刃部を成す円弧状半径Rmmのボール刃と外周刃がCBNから構成される小径CBNボールエンドミルであって、前記ボール刃のすくい面と前記外周刃長さのR/5以上の外周刃すくい面が同一平面で形成されており、前記外周刃は右刃左ねじれで形成され、前記ボール刃のアキシャルレーキが−5°〜−25°であることを特徴とする小径CBNボールエンドミルである。  In particular, the present invention realizes a long neck small-diameter CBN ball end mill due to the above-mentioned feature of the tool shape. That is, another invention of the present invention is a long neck tool having a blade diameter D of 3 mm or less and a ratio L / D of a neck length L to the blade diameter D of 5 or more. A small-diameter CBN ball end mill in which a ball blade having an arcuate radius Rmm and an outer peripheral blade are made of CBN, and the rake face of the ball blade and the outer peripheral rake face of R / 5 or more of the outer peripheral blade length are coplanar. A small-diameter CBN ball end mill characterized in that the outer peripheral blade is formed of a right blade left-handed twist, and the axial rake of the ball blade is -5 ° to -25 °.

また本発明では従来のような刃溝の形成方法による剛性が低下する部分がなくなる。言い換えると、従来よりも刃溝を短く形成できる。この工具剛性の確保の効果は、本発明が対象とする刃径が3mm以下で、CBNという脆性工具を小径ボールエンドミルで実現するためにとても大切な効果である。特にロングネックの小径ボールエンドミルの場合においては、工具の剛性不足により振動が発生し易くなるため、刃部の剛性確保は非常に重要である。  Further, in the present invention, there is no portion where the rigidity is lowered by the conventional method for forming a blade groove. In other words, the blade groove can be formed shorter than before. This effect of ensuring the tool rigidity is a very important effect in order to realize a brittle tool called CBN with a small-diameter ball end mill with a blade diameter of 3 mm or less targeted by the present invention. In particular, in the case of a long-necked small-diameter ball end mill, vibration is likely to occur due to insufficient rigidity of the tool, so ensuring the rigidity of the blade is very important.

また、本発明ではボール刃のアキシャルレーキを−5°〜−25°にすることを特徴としている。これにより、軸方向に掛かる抵抗に対して対チッピング性が上がり、仕上げ工程の前工程で取りしろが不均一な加工の場合においても、従来の小径CBNボールエンドミルの最大の問題点である工具の振動および強度不足から生じるCBN粒子の脱落、チッピングや欠損、切削の不安定性を防止できる効果がある。  In the present invention, the axial rake of the ball blade is set to −5 ° to −25 °. This improves the chipping resistance against the resistance applied in the axial direction, and the tool which is the biggest problem of the conventional small-diameter CBN ball end mill even in the case of non-uniform machining in the previous process of the finishing process. This has the effect of preventing the drop of CBN particles, chipping and chipping, and instability of cutting caused by vibration and insufficient strength.

本発明の小径CBNボールエンドミルは、外周刃は右刃左ねじれで形成される。この効果によって該エンドミルは工作機械の主軸側へ引っ張られる方向に力が加わるため、切削工具の保持剛性が上がり、工作物側への振動が軽減できる。また切れ刃剛性が上がり、チッピングを抑制する効果もある。また特に、L/Dが5以上で振動が発生しやすいロングネックの場合においては、刃部が加工ワークに叩かれることが多くなるが、ボール刃のアキシャルレーキを−5°〜−25°にすることで、刃部自身の剛性をあげることができるため、欠けやチッピングといった損傷を生じにくくすることができる。  In the small-diameter CBN ball end mill of the present invention, the outer peripheral blade is formed by a right blade left-handed twist. Due to this effect, the end mill is applied with a force in the direction of being pulled toward the main spindle side of the machine tool, so that the holding rigidity of the cutting tool is increased and the vibration toward the workpiece side can be reduced. Further, the cutting edge rigidity is increased, and there is an effect of suppressing chipping. In particular, in the case of a long neck where L / D is 5 or more and vibration is likely to occur, the blade portion is often hit by the workpiece, but the axial rake of the ball blade is -5 ° to -25 °. By doing so, since the rigidity of the blade portion itself can be increased, damage such as chipping and chipping can be made difficult to occur.

CBN焼結体を用いて鋼材の切削加工を行う場合、刃先の冷却に用いられるのはミスト状のクーラントが多い。ミスト状にしてクーラントを用いるのは、急冷をするとCBNは脱落摩耗が進行し易いためである。ミスト状のクーラントは大気中に霧状に散布されるために、空気の流れに沿ってクーラントも流れる。特に切削時に回転数を上げて使用する小径CBN工具において従来のような右刃右ねじれの形状では、刃先のまわりの空気と共にミスト状のクーラントもシャンク側に流れるため、冷却を必要とする肝心な刃先に散布されにくくなる。本発明のように、右刃左ねじれの形状として、ボール刃のアキシャルレーキを−5°〜−25°にすることにより、ミスト状クーラントを効率的に刃部先端まで行き渡らせることができる。それにより、刃先の冷却効果を高めてさらに工具寿命を伸ばすとともに、潤滑性を高めることで加工面の面粗さ品位を向上させることができる。  When a steel material is cut using a CBN sintered body, a mist-like coolant is often used for cooling the cutting edge. The reason why the coolant is used in the form of mist is that CBN tends to drop off and wear easily when it is rapidly cooled. Since the mist-like coolant is sprayed in the atmosphere in the form of a mist, the coolant also flows along the air flow. Especially in the small-diameter CBN tool that is used by increasing the number of revolutions during cutting, the right-handed right-handed shape of the right blade as well as the mist-like coolant flows to the shank side together with the air around the blade edge. Difficult to spread on the cutting edge. As in the present invention, by setting the axial rake of the ball blade to -5 ° to -25 ° as the shape of the right blade left-handed twist, the mist coolant can be efficiently spread to the tip of the blade portion. Thereby, the cooling effect of the cutting edge can be enhanced to further increase the tool life, and the surface roughness quality of the machined surface can be improved by enhancing the lubricity.

本発明の別の発明は、刃径が3mm以下で、刃部を成す円弧状半径Rmmのボール刃と外周刃がCBNから構成される小径CBNボールエンドミルであって、前記ボール刃のすくい面と前記外周刃長さのR/5以上の外周刃すくい面が同一平面で形成されており、前記外周刃は右刃左ねじれで形成され、前記ボール刃のアキシャルレーキが−5°〜−25°であり、さらに、ボール刃の先端を中心にして、ボール刃全体の長さの20%の範囲はラジアルレーキが0°〜−10°の角度範囲を含み、前記ボール刃全体の長さの20%を超える外周側のボール刃のラジアルレーキは−10°を超え25°の範囲で外周刃に至るまでマイナス角度が漸増していることを特徴とする小径CBNボールエンドミルである。ここで、上記のボール刃全体の長さの20%の範囲はラジアルレーキが0°〜−10°の角度範囲を含むとは、ラジアルレーキが0°〜−10°の角度が、ボール刃の先端を中心にしてボール刃全体の長さの20%の範囲に確実にあるということである。例えば、ボール刃全体の長さの10%の位置ではラジアルレーキが−15°であり、15%の位置では−5°のラジアルレーキであるのが一例である。このアキシャルレーキとラジアルレーキの条件はL/Dが5以上のロングネックの工具の場合に有効に作用する。すなわち、例えば、上記のラジアルレーキの条件により、ボール刃の先端付近における食付き性を確保し、ボール刃の工具外周側においては強度を確保できるので、切削性能と強度の両方を兼備した小径CBNボールエンドミルとなる。  Another invention of the present invention is a small-diameter CBN ball end mill having a blade diameter of 3 mm or less and an arcuate radius Rmm forming a blade portion and an outer peripheral blade made of CBN, The outer peripheral edge rake face of R / 5 or more of the outer peripheral edge length is formed in the same plane, the outer peripheral edge is formed by right-handed left-handed twist, and the axial rake of the ball edge is −5 ° to −25 °. Further, the range of 20% of the entire length of the ball blade with the tip of the ball blade as the center includes an angular range in which the radial rake is 0 ° to −10 °, and 20% of the total length of the ball blade. The radial rake of the ball blade on the outer peripheral side exceeding% is a small-diameter CBN ball end mill characterized in that the minus angle gradually increases until it reaches the outer peripheral blade in the range of more than −10 ° and 25 °. Here, the range of 20% of the total length of the ball blade includes the angle range of 0 to -10 ° in the radial rake means that the angle of 0 to -10 ° in the radial rake means that the angle of the ball blade is That is, it is surely in the range of 20% of the entire length of the ball blade with the tip as the center. For example, the radial rake is −15 ° at the position of 10% of the entire length of the ball blade, and the radial rake is −5 ° at the position of 15%. The conditions of this axial rake and radial rake are effective when a long-necked tool having an L / D of 5 or more is used. That is, for example, the above-described radial rake conditions ensure the biting property in the vicinity of the tip of the ball blade and ensure the strength on the outer peripheral side of the tool of the ball blade, so that the small diameter CBN combines both cutting performance and strength. It becomes a ball end mill.

本発明によって、例えば刃径が3mm以下のCBN小径ボールエンドミルを使用する精密部品や携帯電話のリブ構造と異なるフレーム部分の金型加工などの加工において、たとえ金型材が高硬度材であっても、かつ、刃径Dに対する首下長さLの比率(L/D)が5倍以上になるようなロングネック形状であっても、ボールエンドミルの剛性を確保でき切削加工中のビビリや振動の発生を抑制することができ、チッピングを引き起こすことがない。  According to the present invention, for example, in precision parts using a CBN small-diameter ball end mill having a blade diameter of 3 mm or less, or in mold processing of a frame part different from the rib structure of a mobile phone, even if the mold material is a high-hardness material. In addition, even with a long neck shape in which the ratio (L / D) of the neck length L to the blade diameter D is 5 times or more, the rigidity of the ball end mill can be ensured and chatter and vibration during cutting can be ensured. Generation can be suppressed and chipping is not caused.

本発明の小径CBNボールエンドミルは、右刃左ねじれの形状として、ボール刃のアキシャルレーキを−5°〜−25°にすることにより、ミスト状クーラントを刃部先端まで行き渡らせることが容易になり、刃先の冷却効果を高めてさらに工具の寿命を伸ばすとともに、潤滑性を高めることでワークの加工面の面粗さ品位を向上させることができる。すなわち、リブ溝加工や深い部分の隅部加工でも安定して長時間の高精度加工が実現でき、本発明が主に対象とする精密部品加工などのコスト削減に有効である。  The small-diameter CBN ball end mill of the present invention makes it easy to spread mist coolant to the tip of the blade by setting the axial rake of the ball blade to -5 ° to -25 ° as a right-handed left-handed twist shape. Further, it is possible to improve the surface roughness quality of the work surface of the workpiece by enhancing the cooling effect of the cutting edge to further extend the tool life and enhancing the lubricity. That is, high-precision machining for a long time can be realized stably even in rib groove machining and deep corner machining, and the present invention is effective for cost reduction such as precision component machining mainly targeted.

本発明の小径CBNボールエンドミルは、ボール刃の位置によってラジアルレーキが変えてある。ボールエンドミルは、ボール刃の先端付近は切削速度が上がらないために食付き性が悪いが、上記のラジアルレーキの条件により、ボール刃中心付近の食付き性を確保し、ボール刃の工具外周側においては強度を確保できるので、切削性能と強度の両方を兼備した小径CBNボールエンドミルとなる。  In the small diameter CBN ball end mill of the present invention, the radial rake is changed depending on the position of the ball blade. The ball end mill has poor chamfering because the cutting speed does not increase near the tip of the ball blade, but due to the above radial rake conditions, the chamfering property near the center of the ball blade is ensured and the tool outer side of the ball blade is secured. Since the strength can be ensured, a small-diameter CBN ball end mill having both cutting performance and strength is obtained.

本発明の実施の形態に係る小径CBNボールエンドミルを示す正面図である。It is a front view which shows the small diameter CBN ball end mill which concerns on embodiment of this invention. (a)は図1のA方向から見た図であり、(b)は図1の刃部の周辺の拡大図である。(A) is the figure seen from the A direction of FIG. 1, (b) is an enlarged view of the periphery of the blade part of FIG. 一般的なボールエンドミルとラジアスエンドミルで勾配面を有する被削材を加工した場合の切れ刃の接触長さの違いを比較した図であって、(a)はボールエンドミルの図であり、(b)はラジアスエンドミルの図である。It is the figure which compared the difference in the contact length of the cutting edge at the time of processing the workpiece which has a gradient surface with a general ball end mill and a radius end mill, (a) is a figure of a ball end mill, (b ) Is a diagram of a radius end mill. 本発明のCBNボールエンドミルの刃部の周辺の拡大図であって、(a)は本発明のCBNボールエンドミルの正面図であり、(b)は(a)の矢印B方向から見た図であり、(c)は(b)のP部分の拡大図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an enlarged view of the periphery of the blade part of the CBN ball end mill of this invention, (a) is a front view of the CBN ball end mill of this invention, (b) is the figure seen from the arrow B direction of (a). (C) is an enlarged view of a P portion of (b). 従来のCBNボールエンドミルの刃部の周辺の拡大図であって、(a)は従来のCBNボールエンドミルの正面図であり、(b)は(a)の矢印B方向から見た図であり、(c)は(b)のQ部分の拡大図である。It is an enlarged view of the periphery of the blade part of the conventional CBN ball end mill, (a) is a front view of the conventional CBN ball end mill, (b) is a view seen from the arrow B direction of (a), (C) is an enlarged view of a Q portion in (b). 従来のボールエンドミルと本発明のCBNボールエンドミルの切削抵抗を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cutting resistance of the conventional ball end mill and the CBN ball end mill of the present invention. 従来のボールエンドミルと本発明のCBNボールエンドミルのミスト状のクーラントの流れる方向を示す模式図であって、(a)は従来のボールエンドミルの図であり、(b)は本発明のCBNボールエンドミルの図である。It is a schematic diagram which shows the flow direction of the mist-like coolant of the conventional ball end mill and the CBN ball end mill of the present invention, wherein (a) is a view of the conventional ball end mill, and (b) is the CBN ball end mill of the present invention. FIG. (a)は従来のボールエンドミルの刃先先端方向から見た図であり、(b)は本発明のCBNボールエンドミルの刃先先端方向から見た図である。(A) is the figure seen from the blade tip direction of the conventional ball end mill, (b) is the figure seen from the blade tip direction of the CBN ball end mill of the present invention. 本発明のCBNボールエンドミルのボール刃全体長さと、ラジアルレーキの条件の角度範囲を説明する図である。It is a figure explaining the angle range of the condition of the ball blade whole length of the CBN ball end mill of the present invention, and radial rake. (b)は本発明のCBNボールエンドミルの図9のA−A断面を示す図であり、(a)は前記A−A断面に相当する位置での従来のボールエンドミルの断面を示す図であり、(c)は(a)の断面を有するボールエンドミルの底面切削における切削抵抗の方向を示す概略図であり、(d)は(b)の断面を有するボールエンドミルの底面切削における切削抵抗の方向を示す概略図である。(B) is a figure which shows the AA cross section of FIG. 9 of the CBN ball end mill of this invention, (a) is a figure which shows the cross section of the conventional ball end mill in the position corresponded to the said AA cross section. (C) is the schematic which shows the direction of the cutting resistance in the bottom face cutting of the ball end mill which has the cross section of (a), (d) is the direction of the cutting resistance in the bottom face cutting of the ball end mill which has the cross section of (b). FIG. (b)は本発明のCBNボールエンドミルの図9のB−B断面を示す図であり、(a)は前記B−B断面に相当する位置での従来のボールエンドミルの断面を示す図であり、(c)は(a)の断面を有するボールエンドミルの勾配面の切削における切削抵抗の方向を示す概略図であり、(d)は(b)の断面を有するボールエンドミルの勾配面の切削における切削抵抗の方向を示す概略図である。(B) is a figure which shows the BB cross section of FIG. 9 of the CBN ball end mill of this invention, (a) is a figure which shows the cross section of the conventional ball end mill in the position corresponded to the said BB cross section. (C) is the schematic which shows the direction of cutting resistance in the cutting of the gradient surface of the ball end mill which has the cross section of (a), (d) is in the cutting of the gradient surface of the ball end mill which has the cross section of (b). It is the schematic which shows the direction of cutting resistance. 実施例の加工方法を示した図である。It is the figure which showed the processing method of the Example.

上記の本発明の構成要件に加え、さらに発明を実施するための形態を以下図1〜図11に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態に係る小径CBNボールエンドミルを示す正面図である。図2及び図9は刃部の周辺の拡大図である。図3は一般的なボールエンドミルとラジアスエンドミルの切れ刃の接触長さの違いを比較した図である。図4及び図5は刃部の周辺の拡大図である。図6は切削抵抗の方向を示す模式図である。図7はミスト状のクーラントの流れる方向を示す模式図である。図8は刃先先端方向から見た図である。図10は図9のA−A断面図と底面切削における切削抵抗の方向を示す概略図である。図11は図9のB−B断面図と勾配面の切削における切削抵抗の方向を示す概略図である。  In addition to the above-described constituent features of the present invention, modes for carrying out the invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view showing a small-diameter CBN ball end mill according to an embodiment of the present invention. 2 and 9 are enlarged views of the periphery of the blade portion. FIG. 3 is a diagram comparing the difference in contact length between cutting edges of a general ball end mill and a radius end mill. 4 and 5 are enlarged views of the periphery of the blade portion. FIG. 6 is a schematic diagram showing the direction of cutting resistance. FIG. 7 is a schematic diagram showing the direction in which the mist coolant flows. FIG. 8 is a view seen from the tip direction of the blade edge. FIG. 10 is a schematic diagram showing the AA cross-sectional view of FIG. 9 and the direction of cutting resistance in bottom cutting. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 9 and the direction of cutting resistance in the cutting of the inclined surface.

本発明の小径CBNボールエンドミルは、図1に示すように、刃径Dを有するCBN焼結体からなる刃部1と首部2が接合部3で超硬合金に接合され、首下長さLを構成し、シャンク4と繋がっている。  As shown in FIG. 1, the small-diameter CBN ball end mill of the present invention has a blade portion 1 and a neck portion 2 made of a CBN sintered body having a blade diameter D, joined to a cemented carbide at a joint portion 3 and has a neck length L And is connected to the shank 4.

本発明の小径CBNボールエンドミルは、図2に示すように、刃の形状として、刃部1を成す円弧状半径Rmmのボール刃5と外周刃6がCBN焼結体から構成され、前記ボール刃すくい面8と前記外周刃長さ7のR/5以上の外周刃すくい面9が同一平面で形成されており、右刃左ねじれであることを特徴としている。尚、本発明のCBNボールエンドミルは、刃部1を成すボール刃5は必ずしも厳密な意味の円弧ではないが、刃の部分は軸心を含む断面では円弧に近いボール形状であるので、ここの部分を総称して円弧状と呼ぶ。尚、図中の黒丸の点Oは半径Rの中心点を示している。  As shown in FIG. 2, the small-diameter CBN ball end mill of the present invention includes a ball blade 5 having an arcuate radius Rmm and an outer peripheral blade 6 forming a blade portion 1 as a blade shape, and is formed of a CBN sintered body. The rake face 8 and the outer peripheral edge rake face 9 of R / 5 or more of the outer peripheral edge length 7 are formed in the same plane and are characterized by a right-handed left-handed twist. In the CBN ball end mill of the present invention, the ball blade 5 constituting the blade portion 1 is not necessarily a circular arc in a strict sense, but the blade portion has a ball shape close to the circular arc in the cross section including the axis. The parts are generically called an arc shape. A black circle point O in the figure indicates the center point of the radius R.

金型などの勾配面を加工した場合における、一般的なボールエンドミルとラジアスエンドミルの切れ刃の接触長さ11の違いを比較したものを図3に示す。勾配面を加工する場合において、刃径Dが同径の場合ではラジアスエンドミルに比べてボールエンドミルの方が切れ刃の接触長さ11が長くなるため、切削抵抗が上がって振動を生じやすくなるといった問題が生じる。  FIG. 3 shows a comparison of the difference in contact length 11 between the cutting edges of a general ball end mill and a radius end mill when a sloped surface such as a mold is machined. When machining a sloped surface, if the blade diameter D is the same, the ball end mill has a longer contact length 11 for the cutting edge than the radius end mill. Problems arise.

すなわち、ボールエンドミルを勾配面加工に使用する場合には、工具の振動防止対策が重要である。これに対して、本発明の小径CBNボールエンドミルは、図4(a)〜(c)に示すように、ボール刃すくい面8と外周刃すくい面9が同じすくい面で形成される。本発明では、ボール刃と外周刃のすくい面が同一平面であることが望ましい。ただし、外周刃すくい面の長さがR/5以上で同一平面であることでも良い。従来のボールエンドミルのボール刃と外周刃の外周刃すくい面9は異なる面で形成されており、その場合には切削時に少なくとも2方向からの抵抗を受けて、振動が大きくなる。しかし、本発明はボール刃のボール刃すくい面8と外周刃の外周刃すくい面9が同一平面で形成された形状なので、切削時の抵抗を1方向から受けるため振動が生じにくく安定して加工することが可能になる。  That is, when the ball end mill is used for slope surface machining, it is important to take measures to prevent tool vibration. On the other hand, as shown in FIGS. 4A to 4C, the small-diameter CBN ball end mill of the present invention has the ball blade rake face 8 and the outer peripheral rake face 9 formed of the same rake face. In the present invention, it is desirable that the rake surfaces of the ball blade and the outer peripheral blade are the same plane. However, the length of the outer peripheral edge rake face may be equal to or greater than R / 5. The ball edge of the conventional ball end mill and the outer peripheral edge rake face 9 of the outer peripheral edge are formed of different surfaces. In this case, the vibration is increased due to resistance from at least two directions during cutting. However, according to the present invention, since the ball blade rake face 8 of the ball blade and the outer peripheral rake face 9 of the outer peripheral blade are formed in the same plane, the resistance during cutting is received from one direction, so that vibration is hardly generated and stable machining is performed. It becomes possible to do.

本発明のこのボール刃すくい面8と外周刃すくい面9の特長は、小さな抜き勾配角度を持った金型などの勾配面を切削する場合において大きな効果として発揮される。ワーク12の勾配角度が0.5°といった小さな場合は、本発明の小径CBNボールエンドミルではボール刃5と外周刃6が同時に切削に関与することになる。  The features of the ball blade rake face 8 and the outer peripheral rake face 9 of the present invention are exerted as a great effect when cutting a gradient surface such as a mold having a small draft angle. When the gradient angle of the workpiece 12 is as small as 0.5 °, in the small diameter CBN ball end mill of the present invention, the ball blade 5 and the outer peripheral blade 6 are simultaneously involved in cutting.

本発明のこの効果を、従来の形状の小径CBNボールエンドミルと比較して図5(a)〜(c)と図6(a)〜(c)を用いて説明する。図5(a)は、右刃左ねじれの従来形状を示す。従来のCBNボールエンドミルでは、図5(b)に示すようにボール刃すくい面8と外周刃のすくい面9は別々に形成されているため、図5(c)の外周刃6の部分拡大図に示すように、ボール刃すくい面8と外周刃すくい面9に角度差が発生してしまう。
この結果、従来の工具形状の場合は、図6(a)に示すようにボール刃すくい面8と外周刃すくい面9の方向が異なるため、異なった2方向からの切削抵抗を受けることになるり、振動が発生しやすくなる。これに対して本発明の小径CBNボールエンドミでは、図6(b)に示すように、1方向のみからの切削抵抗を受けるため、とくに首下長さLが刃径Dの5倍以上のような長い場合において、振動の発生を抑制してより安定加工がおこなえるようになる。
This effect of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (c) and FIGS. 6 (a) to 6 (c) in comparison with a conventional small diameter CBN ball end mill. Fig.5 (a) shows the conventional shape of a right blade left twist. In the conventional CBN ball end mill, as shown in FIG. 5 (b), the ball blade rake face 8 and the rake face 9 of the outer peripheral edge are formed separately, so that a partial enlarged view of the outer peripheral edge 6 in FIG. 5 (c). As shown in FIG. 2, an angle difference is generated between the ball blade rake face 8 and the outer peripheral rake face 9.
As a result, in the case of the conventional tool shape, since the directions of the ball blade rake face 8 and the outer peripheral rake face 9 are different as shown in FIG. 6A, the cutting force is received from two different directions. Therefore, vibration is likely to occur. On the other hand, in the small diameter CBN ball end mill of the present invention, as shown in FIG. 6 (b), since the cutting resistance is received from only one direction, the neck length L is particularly 5 times the blade diameter D or more. In such a long case, the occurrence of vibration can be suppressed and more stable machining can be performed.

本発明の小径CBNボールエンドミルのアキシャルレーキを図4(b)に示す。本発明では、ボールエンドミルのボール刃5のアキシャルレーキ13を−5°〜−25°としていることを特徴としている。これによって外周刃6は右刃左ねじれで形成されることになるが、この効果によって該エンドミルは工作機械の主軸側へ引っ張られる方向に力が加わるため、保持剛性が上がり、工作物側への振動が軽減できる。また、ボールエンドミルのボール刃5のアキシャルレーキ13が−5°〜−25°であるためボール刃5の剛性が上がり、チッピングを抑制することができる。ここでボール刃5のアキシャルレーキ13が−5°よりもプラス方向に大きいと、ボール刃5の剛性が不足し、CBN焼結材の強度が持たず、CBN粒子が脱落して、最終的にはチッピングを起こしてしまい、アキシャルレーキ13が−25°よりもマイナス方向に大きいとボール刃5の剛性は上がるものの、抵抗が増大してしまい、逆にCBN粒子の脱落が進行し、大きな欠損につながってしまう。特に、刃径Dに対する首下長さLの比率が5倍以上になるような小径のロングネックエンドミルの場合、切削抵抗が大きくなると、倒れや振動の発生に影響するため、ボールエンドミルのボール刃5のアキシャルレーキ13を−5°〜−25°にすることで、安定して加工できるようになる。  FIG. 4B shows an axial rake of the small diameter CBN ball end mill of the present invention. The present invention is characterized in that the axial rake 13 of the ball blade 5 of the ball end mill is set to −5 ° to −25 °. As a result, the outer peripheral blade 6 is formed with a right-handed left-handed twist. However, due to this effect, the end mill is applied with a force in the direction of being pulled toward the main spindle side of the machine tool. Vibration can be reduced. Further, since the axial rake 13 of the ball blade 5 of the ball end mill is −5 ° to −25 °, the rigidity of the ball blade 5 is increased and chipping can be suppressed. Here, if the axial rake 13 of the ball blade 5 is larger in the positive direction than −5 °, the rigidity of the ball blade 5 is insufficient, the strength of the CBN sintered material is not obtained, and the CBN particles fall off. Will cause chipping, and if the axial rake 13 is larger than −25 ° in the negative direction, the rigidity of the ball blade 5 will increase, but the resistance will increase, and conversely, the drop of the CBN particles will proceed, resulting in a large defect. It will be connected. In particular, in the case of a long neck end mill with a small diameter such that the ratio of the neck length L to the blade diameter D is 5 times or more, if the cutting resistance increases, it will affect the occurrence of tilting and vibration. When the axial rake 13 of 5 is set to -5 ° to -25 °, it can be stably processed.

本発明の小径CBNボールエンドミルでは、ボール刃5及び外周刃6の冷却や潤滑性を向上させる為に用いる切削液を霧状にしたミスト状のクーラントを使用する場合において、特に、散布が困難となるリブ溝形状の加工でも、ボール刃5及び外周刃6への切削液の散布量を向上させる効果がある。特にCBN工具の場合、高硬度材の加工において水溶性の切削液を直接刃部1にかけると、発生する切削熱が急冷されてCBN内部に亀裂が発生してCBNの粒子が脱落するため、霧状にしたミスト状のクーラントを散布することが望ましい。ここで、ミスト状のクーラントの流れる方向は、図7(a)に示すように従来の右刃右ねじれの場合には、高速回転によって刃部1周辺の気流はエンドミルのシャンク4側に向かって流れる方向(矢印M方向)となり、すなわちワークの上面18の方向から散布する霧状の切削液を押し返す状態となる。一方の本発明では高速回転時において、ミスト状のクーラントの流れる方向は、図7(b)に示すようにワークの上面18の方向から散布される霧状の切削液は、刃部先端に向かって流れる方向(矢印M方向)となり、すなわち刃部1周辺の気流を押し返すことなく、ボール刃5及び外周刃6への切削液の散布量を向上することができるため、さらに加工面粗さを向上させるとともに、工具寿命を向上させることで高精度な仕上げ加工を長時間にわたって行えるようになる。  In the small-diameter CBN ball end mill of the present invention, when using a mist-like coolant in which the cutting fluid used for improving the cooling and lubricity of the ball blade 5 and the outer peripheral blade 6 is used, it is particularly difficult to spray. Even in the processing of the rib groove shape, there is an effect of improving the spraying amount of the cutting fluid to the ball blade 5 and the outer peripheral blade 6. Particularly in the case of a CBN tool, when a water-soluble cutting fluid is directly applied to the blade portion 1 in the processing of a high hardness material, the generated cutting heat is rapidly cooled, cracks are generated inside the CBN, and CBN particles fall off. It is desirable to spray mist-like coolant. Here, the flow direction of the mist coolant is, as shown in FIG. 7A, in the case of the conventional right blade right twist, the airflow around the blade portion 1 is directed toward the shank 4 side of the end mill by high speed rotation. It becomes a flowing direction (arrow M direction), that is, a state in which the atomized cutting fluid sprayed from the direction of the upper surface 18 of the workpiece is pushed back. On the other hand, in the present invention, during high-speed rotation, the mist-like coolant flows in the direction of the mist-like cutting fluid sprayed from the direction of the upper surface 18 of the workpiece as shown in FIG. 7 (b). The amount of cutting fluid sprayed onto the ball blade 5 and the outer peripheral blade 6 can be improved without pushing back the airflow around the blade portion 1 (arrow M direction). In addition to improving the tool life, high-precision finishing can be performed over a long period of time.

従来の右刃右ねじれのボールエンドミルは図8(a)に示すようにボール刃5の稜線が刃先先端方向から見た図でありS字の形状をしている。これに対して、本発明の小径CBNボールエンドミルは右刃左ねじれであり、ボール刃5のアキシャルレーキ13を−5°〜−25°にしてあるので、図8(b)に示すようにボール刃5の稜線が刃先先端方向から見た図で、逆S形状であることを特徴とする。これにより、ボール刃5の先端付近のラジアルレーキ14を従来のS字形状よりも小さな負のすくい角にすることができるため、切削抵抗を下げてさらに安定加工をすることができるようになる。  As shown in FIG. 8 (a), the conventional right end twisted ball end mill is a view of the ridgeline of the ball blade 5 as viewed from the tip direction of the blade tip, and has an S shape. On the other hand, the small-diameter CBN ball end mill of the present invention is a right-handed left-handed twist, and the axial rake 13 of the ball-shaped blade 5 is set to -5 ° to -25 °. Therefore, as shown in FIG. The ridgeline of the blade 5 is a view seen from the tip direction of the blade tip, and has an inverted S shape. Thereby, since the radial rake 14 near the tip of the ball blade 5 can be set to a negative rake angle smaller than that of the conventional S-shape, the cutting resistance can be lowered and further stable machining can be performed.

図9は本発明のCBNボールエンドミルにおけるボール刃全体長さと、ラジアルレーキの条件の角度範囲を説明する図である。図10と図11で表されるラジアルレーキ14は図9のボール刃先端17を中心として、ボール刃全体の長さ15の20%の範囲16(E−E´の曲線の範囲をいう)はラジアルレーキ14が0°から−10°の角度範囲を含み、前記20%の範囲16を超える外周側のボール刃5のラジアルレーキ14は−10°を超え25°の範囲で外周刃6に至るまでマイナス角度が漸増している。ここで、ボール刃全体の長さ15とは、正面図における−90°から90°のボール刃長さを示す。言い換えれば図2のC−C´の曲線の範囲をいう。これにより、ボール刃5の先端付近の切れ味を向上して、特に首下長さLが長い状態でも振動の発生を抑制して安定加工ができると共に、外周付近のボール刃5の剛性を向上して、欠けやチッピングの発生を抑制することが可能になった。尚、図中の黒丸の点Oは半径Rの中心点を示している。  FIG. 9 is a diagram for explaining the entire length of the ball blade and the angular range of the radial rake condition in the CBN ball end mill of the present invention. The radial rake 14 represented in FIGS. 10 and 11 is centered on the tip 17 of the ball blade 17 in FIG. The radial rake 14 includes an angular range of 0 ° to −10 °, and the radial rake 14 of the ball blade 5 on the outer peripheral side exceeding the 20% range 16 reaches the outer peripheral blade 6 in a range of more than −10 ° and 25 °. The negative angle gradually increases until. Here, the length 15 of the entire ball blade indicates a ball blade length of −90 ° to 90 ° in the front view. In other words, it refers to the range of the curve CC ′ in FIG. As a result, the sharpness near the tip of the ball blade 5 can be improved, and even when the neck length L is long, vibration can be suppressed and stable machining can be performed, and the rigidity of the ball blade 5 near the outer periphery can be improved. As a result, chipping and chipping can be suppressed. A black circle point O in the figure indicates the center point of the radius R.

次に従来のエンドミルと本発明の小径CBNボールエンドミルを用いて底面切削を行った場合を示す。図10(b)は本発明のCBNボールエンドミルの図9のA−A断面を示す図である。(a)は前記A−A断面に相当する位置での従来のボールエンドミルの断面を示す図である。(c)は、(a)の断面を有するボールエンドミルの底面切削における切削抵抗の方向を示す概略図である。(d)は、(b)の断面を有するボールエンドミルの底面切削における切削抵抗の方向を示す概略図である。図10(a)の従来のエンドミルでは先端部の切れ味が低いため、図10(c)に示すように左右に先端が振られやすい。これに対して、本発明の小径CBNボールエンドミルでは図10(b)に示すようにラジアルレーキ14が図10(a)と比較して相対的に正側に設定してあるので、切れ味が高い。また本発明のCBNボールエンドミルでは前記のラジアルレーキ14によって図10(d)に示すように切削抵抗が小さくなる。小径CBNエンドミルへの要望は、仕上げ切削において、高精度かつ高品位にワーク12を加工することであり、特に刃部1の食付き性は重要である。また、特に、刃径Dに対する首下長さLの比率が5倍以上になるような小径のロングネックエンドミルの場合においては、刃部1の食付き性が低い場合、振動が発生しやすくなり、加工面品位を下げてしまう。また、同時に工具の倒れが大きくなってしまう為に、加工精度が低下し、加工狙いに対する誤差である削り残し量が多くなってしまう。  Next, a case where bottom cutting is performed using a conventional end mill and the small-diameter CBN ball end mill of the present invention will be described. FIG.10 (b) is a figure which shows the AA cross section of FIG. 9 of the CBN ball end mill of this invention. (A) is a figure which shows the cross section of the conventional ball end mill in the position equivalent to the said AA cross section. (C) is the schematic which shows the direction of the cutting resistance in the bottom face cutting of the ball end mill which has a cross section of (a). (D) is the schematic which shows the direction of the cutting resistance in the bottom face cutting of the ball end mill which has a section of (b). In the conventional end mill of FIG. 10A, the sharpness of the tip is low, so that the tip is easily swung left and right as shown in FIG. On the other hand, in the small diameter CBN ball end mill of the present invention, as shown in FIG. 10B, the radial rake 14 is set on the relatively positive side as compared with FIG. . Further, in the CBN ball end mill of the present invention, the radial rake 14 reduces the cutting resistance as shown in FIG. The demand for a small-diameter CBN end mill is to process the workpiece 12 with high accuracy and high quality in finish cutting, and the biting property of the blade portion 1 is particularly important. In particular, in the case of a small-diameter long neck end mill in which the ratio of the neck length L to the blade diameter D is 5 times or more, vibration is likely to occur when the biting property of the blade portion 1 is low. The quality of the machined surface will be lowered. At the same time, the tilting of the tool becomes large, so that the machining accuracy is lowered, and the uncut amount that is an error with respect to the machining target is increased.

図11(a)〜(d)は、従来のエンドミルと本発明の小径CBNボールエンドミルを用いて勾配面の切削を行った場合を示す。図11(b)は本発明のCBNボールエンドミルの図9のB−B断面を示す図である。(a)は前記B−B断面に相当する位置での従来のボールエンドミルの断面を示す図である。(c)は、(a)の断面を有するボールエンドミルの勾配面の切削における切削抵抗の方向を示す概略図である。(d)は、(b)の断面を有するボールエンドミルの勾配面の切削における切削抵抗の方向を示す概略図である。図11(c)の従来のエンドミルも、図11(d)の本発明のエンドミルも共に振動が発生しやすい状況である勾配面の切削の場合であるが、本発明の場合は特に図11(b)に示すようにラジアルレーキ14が負側に大きいため刃先剛性が向上し、欠けやチッピングの発生を抑制することができる。このようなことから、本発明の場合は、特に首下長さLが刃径Dの5倍を超えるような首下長さLが長い形状においても、底面切削、勾配面の切削のどちらにおいても安定して高能率で加工できるようになった。  11 (a) to 11 (d) show a case where a slope is cut using a conventional end mill and a small diameter CBN ball end mill of the present invention. FIG.11 (b) is a figure which shows the BB cross section of FIG. 9 of the CBN ball end mill of this invention. (A) is a figure which shows the cross section of the conventional ball end mill in the position corresponded to the said BB cross section. (C) is the schematic which shows the direction of the cutting resistance in cutting of the inclined surface of the ball end mill which has a cross section of (a). (D) is the schematic which shows the direction of the cutting resistance in cutting of the inclined surface of the ball end mill which has a cross section of (b). Both the conventional end mill of FIG. 11 (c) and the end mill of the present invention of FIG. 11 (d) are in the case of cutting a sloped surface where vibrations are likely to occur. As shown in b), since the radial rake 14 is large on the negative side, the rigidity of the cutting edge is improved, and the occurrence of chipping and chipping can be suppressed. For this reason, in the case of the present invention, especially in the shape of a long neck length L such that the neck length L exceeds 5 times the blade diameter D, in both bottom cutting and sloped surface cutting. Can be processed stably with high efficiency.

本発明においては図2に示すように工具の回転軌跡とワークとの干渉部分を必要最低限だけ除去した干渉回避部分10を外周刃回転方向後方に設けるとよい。これによってむだな工具剛性の低下を抑制でき、つまり全体の剛性が向上し、ワークとの干渉がないので、より安定した加工を実現することができる。ここで干渉回避部分10の形状は凹状、凸状または多角形状などでよく、必要最低限のワークとの干渉部分を除去できればどのような形状でも効果を発揮することができる。  In the present invention, as shown in FIG. 2, it is preferable to provide an interference avoidance portion 10 in which the interference portion between the rotation trajectory of the tool and the workpiece is removed to the rear in the rotational direction of the outer peripheral blade. As a result, it is possible to suppress a decrease in the tool rigidity, that is, the overall rigidity is improved and there is no interference with the workpiece, so that more stable machining can be realized. Here, the shape of the interference avoidance portion 10 may be a concave shape, a convex shape, a polygonal shape, or the like, and any shape can be exerted as long as the minimum necessary interference portion with the workpiece can be removed.

以下、本発明の小径CBNボールエンドミルを実施例により具体的に説明するが、それらの実施例により本発明が限定されるものではない。  Hereinafter, although the small diameter CBN ball end mill of the present invention is explained concretely with an example, the present invention is not limited by these examples.

以下の表中にある各実施例では、本発明、従来例、比較例を区分として示し、資料番号は前記区分にかかわらず、連続の通し番号で記載した。
(実施例1)
実施例1は、代表的な従来例である右刃右ねじれの刃形状に対して、本発明の形状を有する右刃左ねじれの刃形状の切削結果を比較したものである。従来例1と本発明例2はいずれもにおいて、刃数が2枚刃、刃径1mm、ボール刃の半径R0.5mm、外周刃長さ0.1mmすなわち刃長が0.6mmとし、首下長さ10mm(L/D=10)、シャンク径が4mmの小径CBNロングネックボールエンドミルである。従来例1は右刃右ねじれのものと、本発明例2は右刃左ねじれのものを作製しテストに供した。被削材には幅50mm、奥行き50mm、高さ50mmのSKD11(HRC60)の焼き入れ鋼を用いた。ワーク形状は、図12に示すように、1°の勾配が付く面を作製し、ワークの深さを10mmとし、底面部は加工面の状態を評価するために平面幅0.1mmを形成した。切削条件は、工具性能の差を明確にするため径方向の切り込み量を0.05mm、ピッチ方向の切り込み量は0.05mmと大きめに設定し、また、底面部の切り込み量は0.05mmとした。回転数は16000回/min、送り速度は960mm/minとし、冷却にはミスト状のクーラントを使用し、工具の逃げ面摩耗幅が0.1mmになるまで切削を行った。切削結果は刃の損傷状況、勾配面での加工面状態、底面部での加工面状態、工具寿命で比較した。それらの結果を表1に示す。
In each of the examples in the following table, the present invention, the conventional example, and the comparative example are shown as categories, and the material numbers are described as consecutive serial numbers regardless of the categories.
Example 1
Example 1 is a comparison of cutting results of a right-handed left-handed torsion having the shape of the present invention with respect to a right-handed right-handed twisted blade which is a typical conventional example. In both Conventional Example 1 and Invention Example 2, the number of blades is 2 blades, the blade diameter is 1 mm, the radius of the ball blade is R0.5 mm, the outer peripheral blade length is 0.1 mm, that is, the blade length is 0.6 mm. This is a small diameter CBN long neck ball end mill having a length of 10 mm (L / D = 10) and a shank diameter of 4 mm. Conventional Example 1 was manufactured with a right-handed right-handed twist, and Example 2 of the present invention was prepared with a right-handed left-handed one. SKD11 (HRC60) hardened steel having a width of 50 mm, a depth of 50 mm, and a height of 50 mm was used as the work material. As shown in FIG. 12, the workpiece shape is a surface with a 1 ° gradient, the workpiece depth is 10 mm, and the bottom surface portion is formed with a plane width of 0.1 mm in order to evaluate the state of the processed surface. . In order to clarify the difference in tool performance, the cutting conditions are set such that the radial cut amount is 0.05 mm, the pitch cut amount is 0.05 mm, and the bottom cut amount is 0.05 mm. did. The rotational speed was 16000 times / min, the feed rate was 960 mm / min, mist coolant was used for cooling, and cutting was performed until the flank wear width of the tool reached 0.1 mm. The cutting results were compared based on the blade damage status, the machining surface state on the slope, the machining surface state on the bottom surface, and the tool life. The results are shown in Table 1.

Figure 2010162677
Figure 2010162677

切削試験の結果、従来例1は、上記で説明したように工具剛性が低いため振動が発生した。これにより刃先に欠けが発生しており、勾配面での加工面状態の加工面粗さが悪くなったと思われる。勾配面には刃欠けによる刃先の段差が転写された形で、スジが多く残っていた。これに対して、本発明例2は非常に安定した加工面であり、勾配面の面粗さの最大高さはRz=0.68μmであった。また工具寿命では、比較例1が120mで規定の逃げ面摩耗幅が0.1mmに達していたのに対して、本発明例2は400mまで削っても逃げ面摩耗幅は0.07mmであり継続して加工可能な状態であった。また、ワークの底面部での加工面状態を比較すると、本発明例2は均一なカッターマークの加工面が得られたのに対して、比較例1は不均一なカッターマークが発生していると共に、加工面がムシレた状態になっていた。従来例1ではミスト状のクーラントが充分に供給できておらず、加工面にムシレが発生したのに対して、本発明2は先端部まで充分にミストクーラントを供給して、良好な加工面粗さを得られるからである。  As a result of the cutting test, vibration was generated in Conventional Example 1 because the tool rigidity was low as described above. As a result, chipping occurred in the cutting edge, and it seems that the machined surface roughness in the machined surface state on the inclined surface deteriorated. A lot of streaks remained on the sloped surface in which the level difference of the cutting edge due to the chipping of the blade was transferred. On the other hand, Example 2 of the present invention was a very stable processed surface, and the maximum height of the surface roughness of the gradient surface was Rz = 0.68 μm. Also, in the tool life, the comparative example 1 was 120 m and the specified flank wear width reached 0.1 mm, while the inventive example 2 had a flank wear width of 0.07 mm even when scraped to 400 m. It was in a state where it could be continuously processed. Further, when comparing the machined surface state at the bottom surface of the workpiece, the invention example 2 obtained a uniform cutter mark machined surface, while the comparative example 1 produced non-uniform cutter marks. At the same time, the machined surface was in a muddy state. In the prior art example 1, the mist-like coolant was not sufficiently supplied, and the processing surface was muffled. On the other hand, the present invention 2 supplied the mist coolant sufficiently to the tip portion to provide a good surface roughness. It is because it can be obtained.

(実施例2)
実施例2では刃数が2枚刃、刃径1mm、ボール刃の半径R0.5mm、外周刃長さ0.1mmすなわち刃長が0.6mmとし、首下長さ10mm(L/D=10)、シャンク径が4mm、右刃左ねじれの小径CBNロングネックボールエンドミル形状であるものの、ボール刃すくい面と外周刃すくい面の形状の相違による影響を確認した。本発明例5において、ボール刃すくい面と外周刃すくい面を同一平面で形成するように、ボール刃すくい面と外周刃すくい面を同時に研削する方法を用いて製作した。比較例として、ボール刃すくい面と外周刃すくい面を別工程で形成したボール刃すくい面と外周刃すくい面の角度差が10°とした比較例3と、ボール刃すくい面と外周刃すくい面の角度差を3°と小さくした比較例4を用いて切削テストを実施した。比較例3,4の外周切れ刃のすくい面は、図5に示す従来のボールエンドミルと同様に、外周溝研削を行う方法で形成した。切削試験は、実施例1と同様の切削条件、加工ワーク形状、加工方法にて行い、切削結果は刃の損傷状況、勾配面での加工面状態、工具寿命で比較し評価した。その結果を、表2に示す。
(Example 2)
In Example 2, the number of blades is two blades, the blade diameter is 1 mm, the radius of the ball blade is R0.5 mm, the outer blade length is 0.1 mm, that is, the blade length is 0.6 mm, and the neck length is 10 mm (L / D = 10). ), Although the shank diameter was 4 mm and the right blade left-twisted small diameter CBN long neck ball end mill shape, the influence due to the difference in the shape of the ball blade rake face and the outer edge rake face was confirmed. In Example 5 of the present invention, the ball blade rake face and the outer peripheral edge rake face were manufactured using a method of simultaneously grinding so that the ball blade rake face and the outer peripheral edge rake face were formed on the same plane. As a comparative example, Comparative Example 3 in which the angle difference between the ball blade rake face and the outer peripheral edge rake face formed by separate processes of the ball edge rake face and the outer peripheral edge rake face was 10 °, and the ball blade rake face and the outer peripheral edge rake face. A cutting test was carried out using Comparative Example 4 in which the angle difference was as small as 3 °. The rake face of the outer peripheral cutting edge of Comparative Examples 3 and 4 was formed by the method of grinding the outer peripheral groove in the same manner as the conventional ball end mill shown in FIG. The cutting test was performed under the same cutting conditions, workpiece shape, and machining method as in Example 1, and the cutting results were evaluated by comparing the blade damage status, the machining surface condition on the gradient surface, and the tool life. The results are shown in Table 2.

Figure 2010162677
Figure 2010162677

切削試験の結果、比較例3,4共に振動が発生し、これにより比較例3では150m削った段階で、比較例4では240mm削った段階で、いずれも逃げ面に大きなカケが発生した。勾配面での加工面状態としては、勾配面にはカッターマークが多く残った状態で、さらにうねりが発生していた。また、勾配面にはピッチ方向にスジが発生しており、勾配面の面粗さの最大高さは共にRz=2μm以上になった。これに対して、本発明例5はビビリ振動の発生もなく、安定した加工面状態であった。特に勾配面の面粗さの最大高さはRz=0.66μmであり、比較例と比べても非常に小さな面粗さを得ることができた。本発明例5は400m削った段階でも特に大きな欠損は無く、逃げ面摩耗幅も0.056mmと小さく、継続して加工可能な状態であった。  As a result of the cutting test, vibration was generated in both Comparative Examples 3 and 4, and as a result, large cracks were generated on the flank surface at the stage where 150 m was cut in Comparative Example 3 and at the stage where 240 mm was cut in Comparative Example 4. As for the machined surface state on the gradient surface, more waviness was generated with many cutter marks remaining on the gradient surface. In addition, streaks occurred in the pitch direction on the gradient surface, and the maximum height of the surface roughness of the gradient surface was Rz = 2 μm or more. On the other hand, Example 5 of the present invention was in a stable machined surface state with no chatter vibration. In particular, the maximum height of the surface roughness of the sloped surface was Rz = 0.66 μm, and a very small surface roughness could be obtained compared to the comparative example. In Example 5 of the present invention, there was no particularly large defect even at the stage of cutting 400 m, and the flank wear width was as small as 0.056 mm.

(実施例3)
実施例3は、ボール刃のアキシャルレーキの影響を確認したものである。比較例6、本発明例7〜11、比較例12は、基本的な工具形状は本発明例5と同じにして、表3に示すようにボール刃のアキシャルレーキを変えたものを製作して切削試験に供した。被削材には幅50mm、奥行き50mm、高さ50mmのSKD11(HRC60)の焼き入れ鋼を用いた。本試験では、底面切削にてボール先端部の評価を行った。切削条件は、軸方向の切り込み量を0.05mm、ピッチ方向の切り込み量を0.05mm、回転数は16000回/min、送り速度は960mm/minとし、冷却にはミスト状のクーラントを使用して切削距離が400mになるまで評価を行った。切削結果は刃の損傷状況、底面部での加工面状態で比較した。結果を表3に示す。
(Example 3)
In Example 3, the influence of the axial rake of the ball blade was confirmed. Comparative Example 6, Invention Examples 7 to 11 and Comparative Example 12 were prepared by changing the axial rake of the ball blade as shown in Table 3 with the same basic tool shape as that of Invention Example 5. It used for the cutting test. SKD11 (HRC60) hardened steel having a width of 50 mm, a depth of 50 mm, and a height of 50 mm was used as the work material. In this test, the ball tip was evaluated by bottom cutting. The cutting conditions were an axial depth of cut of 0.05 mm, a pitch direction depth of cut of 0.05 mm, a rotational speed of 16000 times / min, a feed rate of 960 mm / min, and mist coolant was used for cooling. Evaluation was performed until the cutting distance reached 400 m. The cutting results were compared based on the state of damage to the blade and the machined surface state at the bottom. The results are shown in Table 3.

Figure 2010162677
Figure 2010162677

切削試験の結果、本発明例7〜11のものはビビリ振動もなく、400m削った段階でも刃先は安定した逃げ面摩耗幅が0.1mm以下の摩耗状態であり、継続して加工可能な状態であった。また、加工面状態も良好な仕上げ面であり、底面部の面粗さの最大高さは全てRz=1μm以下であり、均一なカッターマークを得ることができた。これに対して、比較例6は刃先の剛性が低いことから、底面からの抵抗に対して弱いため、すくい面側に大きな欠けが生じた。また、比較例12は逃げ面側へ大きなチッピングが発生し、その後すくい面側に摩耗が進行していた。これはアキシャルレーキが負側に大きすぎるため、切削時に受ける刃先の抵抗が大きくなることが原因で逃げ面側へのチッピング発生したと考えられる。  As a result of the cutting test, Examples 7 to 11 of the present invention have no chatter vibration, and the blade edge is in a worn state having a stable flank wear width of 0.1 mm or less even after being cut by 400 m, and can be continuously machined. Met. In addition, the processed surface was a good finished surface, and the maximum height of the surface roughness of the bottom surface portion was Rz = 1 μm or less, and a uniform cutter mark could be obtained. On the other hand, since Comparative Example 6 is weak against the resistance from the bottom surface because of the low rigidity of the blade edge, a large chip occurred on the rake face side. Further, in Comparative Example 12, large chipping occurred on the flank side, and thereafter wear progressed on the rake face side. This is presumably because chipping to the flank side occurred because the axial rake was too large on the negative side and the resistance of the cutting edge received during cutting increased.

(実施例4)
実施例4は、ボール刃先端部のラジアルレーキの影響を確認した本発明例である。本発明例13〜17は、工具基本形状を本発明10と同じにして、表4に示すようにボール刃の先端からシャンク側に0.02mm入った所までのラジアルレーキを変えたものを製作し切削試験に供した。ボール刃の先端からシャンク側に0.02mm入った所までとは、ボール刃全体の長さの20%に相当する範囲である。被削材には幅50mm、奥行き50mm、高さ50mmのSKD11(HRC60)の焼き入れ鋼を用いた。本試験では、底面切削にてボール先端部の評価を行った。切削条件は、軸方向の切り込み量を0.05mm、ピッチ方向の切り込み量を0.05mm、回転数は16000回/min、送り速度は960mm/minとし、冷却にはミスト状のクーラントを使用して切削距離が400mになるまで評価を行った。切削結果は刃の損傷状況、底面部での加工面粗さで比較した。結果を表4に示す。
Example 4
Example 4 is an example of the present invention in which the influence of radial rake at the tip of the ball blade was confirmed. Invention Examples 13 to 17 are manufactured by changing the radial rake from the tip of the ball blade to the shank side as shown in Table 4 with the same basic tool shape as the present invention 10, as shown in Table 4. And subjected to a cutting test. From the tip of the ball blade to the place where it enters 0.02 mm on the shank side is a range corresponding to 20% of the entire length of the ball blade. SKD11 (HRC60) hardened steel having a width of 50 mm, a depth of 50 mm, and a height of 50 mm was used as the work material. In this test, the ball tip was evaluated by bottom cutting. The cutting conditions were an axial depth of cut of 0.05 mm, a pitch direction depth of cut of 0.05 mm, a rotational speed of 16000 times / min, a feed rate of 960 mm / min, and mist coolant was used for cooling. Evaluation was performed until the cutting distance reached 400 m. The cutting results were compared based on the blade damage status and the machined surface roughness at the bottom. The results are shown in Table 4.

Figure 2010162677
Figure 2010162677

切削試験の結果、本発明例13〜17のもの全てにおいて、400m削った段階でも刃先は安定した逃げ面摩耗幅が0.1mm以下の摩耗状態であり、継続して加工可能な状態であった。従って、工具寿命では従来のボールエンドミルに比較して良好な結果を得た。底面部での加工面粗さで比較をすると、いずれも加工面粗さは発明の目的からは満足できるものであるが、本発明例15が最も小さな加工面粗さを得ることができた。本発明例17がこのグループの中では相対的に加工面粗さの最大高さRzが大きく、本発明例17のようにラジアルレーキが正になると食付き性は向上するが、刃先の剛性が低下するため刃先の微少なチッピングが加工面粗さに影響していると考えられる。一方、本発明例13のようにラジアルレーキが大きな負になると刃先の受ける切削抵抗が向上し、若干の振動発生に影響してしまった。この結果より、ボール刃全体の長さの20%の範囲でのラジアルレーキが0°から−10°の範囲であると、より安定して長時間加工することが可能であることを確認した。  As a result of the cutting test, in all of Examples 13 to 17 of the present invention, the blade edge was in a worn state with a stable flank wear width of 0.1 mm or less even after being cut by 400 m, and could be continuously machined. . Therefore, the tool life was better than that of the conventional ball end mill. Comparing the processed surface roughness at the bottom surface, the processed surface roughness is satisfactory from the object of the invention, but the present invention example 15 was able to obtain the smallest processed surface roughness. In the present invention example 17, the maximum height Rz of the processed surface roughness is relatively large in this group, and when the radial rake becomes positive as in the present invention example 17, the biting property is improved, but the rigidity of the cutting edge is increased. It is thought that minute chipping of the cutting edge affects the surface roughness of the machined surface. On the other hand, when the radial rake becomes large negative as in Example 13 of the present invention, the cutting resistance received by the cutting edge is improved, which slightly affects the generation of vibration. From this result, it was confirmed that when the radial rake in the range of 20% of the entire length of the ball blade is in the range of 0 ° to −10 °, it is possible to perform machining more stably for a long time.

(実施例5)
実施例5は本発明18〜23において、工具基本形状を本発明15と同じとして(よって、ボール刃先端部のラジアルレーキは実施例4で最適と確認した−5°である。)、外周刃側のボール刃のラジアルレーキを変えたものを製作しテストに供した。被削材には幅50mm、奥行き50mm、高さ50mmのSKD11(HRC60)の焼き入れ鋼を用いた。ワーク形状は、図12に示すように、1°の勾配が付く面を作製し、ワークの深さを10mmとし、底面部は加工面の状態を評価するために平面幅0.1mmを形成した。切削条件は、径方向の切り込み量を0.05mm、ピッチ方向の切り込み量は0.05mmと大きめに設定し、故意に振動を発生させる為に回転数はこれまでの回転数よりも上げた30000回/minとし、送り速度も1250mm/minとして、冷却にはミスト状のクーラントを使用して試験を行った。切削結果は刃の損傷状況、底面部での加工面状態、勾配面での加工面粗さ、削り残し量で比較した。結果を表5に示す。
(Example 5)
In Example 5 to 18 of the present invention, the basic tool shape is the same as that of the present invention 15 (therefore, the radial rake at the tip of the ball blade is −5 ° confirmed to be optimal in Example 4), and the outer peripheral blade. A side ball blade with a different radial rake was produced and used for testing. SKD11 (HRC60) hardened steel having a width of 50 mm, a depth of 50 mm, and a height of 50 mm was used as the work material. As shown in FIG. 12, the workpiece shape is a surface with a 1 ° gradient, the workpiece depth is 10 mm, and the bottom surface portion is formed with a plane width of 0.1 mm in order to evaluate the state of the processed surface. . Cutting conditions were set such that the radial cutting depth was set to 0.05 mm and the pitch cutting depth was set to 0.05 mm, and the rotational speed was increased to 30000 in order to intentionally generate vibration. The test was performed using a mist-like coolant for cooling at a speed / min and a feed rate of 1250 mm / min. Cutting results were compared based on the damage status of the blade, the machined surface condition on the bottom surface, the machined surface roughness on the gradient surface, and the amount of uncut material. The results are shown in Table 5.

Figure 2010162677
Figure 2010162677

全ての工具において若干のビビリ振動を発生させた状態でテストを行った結果、本発明例19〜22は刃の損傷状況も安定した摩耗であり、勾配面での面粗さの最大高さがRz=1μm以下、底面部での加工面状態としてもスジやムシレもなく、削り残し量が0.015mm以下で良好であり、非常に高精度な加工を実現することができた。特に、本発明例20は加工面粗さ、削り残し量ともに最も優れた結果となった。また刃先の剛性と食付き性の面においてもラジアルレーキはー20°付近が良好であり、本発明の中でもさらに安定して高能率で加工できる刃形形状であることを確認した。本発明例18のものは、面粗さの最大高さがRz=1μm以下、底面部での加工面状態としてもスジやムシレもなく安定した摩耗で良好であったが、このグループの中では相対的に削り残し量が0.025mmと大きかった。これは外周側のラジアルレーキが負側に大きく、切削抵抗が大きくなったためと考えられる。一方、本発明例23、24において、刃の損傷状況、面粗さの最大高さ、底面部での加工面状態も共に、本発明例19〜22と同様に良好な状況を示していたが、ラジアルレーキが負側に小さいと、刃先の剛性が若干下がることで摩耗が進行し、削り残し量が増加したと考えられる。この結果より、外周側のボール刃のラジアルレーキは−10°を超え、−25°までとするのがより好ましい。  As a result of testing with all the tools generating slight chatter vibrations, the inventive examples 19 to 22 show stable wear in the blade damage state, and the maximum height of the surface roughness on the inclined surface is high. Rz = 1 μm or less, the processing surface state at the bottom surface portion was free of streaks and stuffiness, and the uncut amount was good at 0.015 mm or less, and extremely high-precision processing could be realized. In particular, Example 20 of the present invention was the most excellent in both the machined surface roughness and the uncut amount. Further, in terms of the rigidity and biting property of the blade edge, the radial rake was good at around −20 °, and it was confirmed that the blade shape can be machined more stably and efficiently in the present invention. In the example 18 of the present invention, the maximum height of the surface roughness was Rz = 1 μm or less, and the processed surface state at the bottom surface portion was good with stable wear without streaks or stuffiness, but within this group, The amount of uncut material was relatively large at 0.025 mm. This is considered to be because the radial rake on the outer peripheral side is large on the negative side and the cutting resistance is large. On the other hand, in the inventive examples 23 and 24, the blade damage status, the maximum height of the surface roughness, and the machined surface status at the bottom surface were all good as in the inventive examples 19-22. When the radial rake is small on the negative side, it is considered that the abrasion has progressed due to a slight decrease in the rigidity of the cutting edge, and the amount of uncut material has increased. From this result, it is more preferable that the radial rake of the outer peripheral side ball blade exceeds −10 ° and reaches −25 °.

本発明の小径CBNボールエンドミルが適用できる産業分野を例示すれば、金型や部品の加工等において、特にHRC50以上の高硬度材の加工であって、長時間にわたって安定して高精度な加工が可能である。具体的な適用分野は、例えば携帯電話などのプラスチック金型の仕上げ加工や、ギアなどHRC60以上の被削材となる鍛造金型の仕上げ加工に適している他、加工範囲の広い金型においても1本の工具で広範囲を切削できる。従来品よりも高精度な加工が可能であるため、より高精度な切削を求められる精密金型の加工に適している。  If the industrial field to which the small-diameter CBN ball end mill of the present invention can be applied is exemplified, in the processing of molds and parts, etc., particularly high-hardness materials with HRC50 or higher, and stable and high-precision processing over a long time. Is possible. Specific application fields are, for example, suitable for finishing plastic molds such as mobile phones, finishing forging dies that are work materials of HRC60 or higher such as gears, and also in molds with a wide processing range. A single tool can cut a wide area. Since it can be machined with higher accuracy than conventional products, it is suitable for machining precision molds that require higher-precision cutting.

1 刃部
2 首部
3 接合部
4 シャンク
5 ボール刃
6 外周刃
7 外周刃長さ
8 ボール刃すくい面
9 外周刃すくい面
10 干渉回避部分
11 切れ刃の接触長さ
12 被削材(ワークとも言う)
13 アキシャルレーキ
14 ラジアルレーキ
15 ボール刃全体の長さ
16 20%の範囲
17 ボール刃先端
18 ワークの上面
19
20
D 刃径
L 首下長さ
R 半径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blade part 2 Neck part 3 Joint part 4 Shank 5 Ball blade 6 Peripheral blade 7 Peripheral blade length 8 Ball blade rake face 9 Perimeter blade rake face 10 Interference avoidance part 11 Contact length of cutting edge 12 Work material (also called workpiece) )
13 Axial rake 14 Radial rake 15 Overall length of ball blade 16 20% range 17 Ball blade tip 18 Upper surface of workpiece 19
20
D Blade diameter L Neck length R Radius

Claims (4)

刃径が3mm以下で、刃部を成す円弧状半径Rmmのボール刃と外周刃がCBNから構成される小径CBNボールエンドミルであって、前記ボール刃のすくい面と前記外周刃長さのR/5以上の外周刃すくい面とが同一平面で形成されており、前記外周刃は右刃左ねじれで形成され、前記ボール刃のアキシャルレーキが−5°〜−25°であることを特徴とする小径CBNボールエンドミル。  A small-diameter CBN ball end mill having a blade diameter of 3 mm or less and an arcuate radius Rmm forming a blade portion and an outer peripheral blade made of CBN, wherein the rake face of the ball blade and the R / 5 or more peripheral blade rake surfaces are formed in the same plane, the outer peripheral blade is formed by right-handed left-handed twist, and the axial rake of the ball blade is -5 ° to -25 °. Small diameter CBN ball end mill. 刃径Dが3mm以下で、前記刃径に対する工具の首下長さLの比L/Dが5以上のロングネックのエンドミルであり、前記エンドミルの刃部を成す円弧状半径Rmmのボール刃と外周刃がCBNから構成される小径CBNボールエンドミルであって、前記ボール刃のすくい面と前記外周刃長さのR/5以上の外周刃すくい面が同一平面で形成されており、前記外周切れ刃は右刃左ねじれで形成され、前記ボール刃のアキシャルレーキが−5°〜−25°であることを特徴とする小径CBNボールエンドミル。  A long-necked end mill having a blade diameter D of 3 mm or less and a ratio L / D of the length L of the neck under the tool to the blade diameter of 5 or more, and a ball blade having an arcuate radius Rmm forming a blade portion of the end mill; A small-diameter CBN ball end mill having an outer peripheral blade made of CBN, wherein the rake face of the ball blade and an outer peripheral rake face of R / 5 or more of the outer peripheral blade length are formed in the same plane, A small-diameter CBN ball end mill characterized in that the blade is formed of a right blade left-handed twist, and the axial rake of the ball blade is -5 ° to -25 °. 請求項1または請求項2に記載の小径CBNボールエンドミルにおいて、ボール刃の先端を中心にして、ボール刃全体の長さの20%の範囲はラジアルレーキが0°から−10°の角度範囲を含み、前記20%を超える外周側のボール刃のラジアルレーキは−10°を超え−25°の範囲で外周刃に至るまでマイナス角度が漸増していることを特徴とする小径CBNボールエンドミル。  3. The small diameter CBN ball end mill according to claim 1, wherein the range of 20% of the entire length of the ball blade centered on the tip of the ball blade is an angular range where the radial rake is 0 ° to −10 °. A small-diameter CBN ball end mill characterized in that the radial rake of the outer peripheral ball blade exceeding 20% gradually increases in a minus angle from −10 ° to −25 ° until reaching the outer peripheral blade. 外周刃後方に被削材との干渉回避部分が設けられたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の小径CBNボールエンドミル。  The small diameter CBN ball end mill according to any one of claims 1 to 3, wherein an interference avoidance portion with a work material is provided behind the outer peripheral blade.
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