JP2010162677A5 - - Google Patents
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Description
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を超える高硬度鋼材(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 the connector-related mold and has become necessary to cut with a cutting end mill of HRC60 to the processing of ultra-El high hardness steel (e.g. JIS SKD11 heat-treated). 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.
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−25°以上−5°以下の範囲であることにより、ボール刃の稜線が刃先先端方向から見たときに、逆S形状となるように形成された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 in the range of −25 ° to −5 °. Therefore, the small-diameter CBN ball end mill is characterized in that the ridgeline of the ball blade is formed in an inverted S shape when viewed from the tip direction of the blade edge . 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 small-diameter CBN characterized in that the blade diameter D is 3 mm or less and the ratio L / D of the neck length L to the blade diameter D is 5 or more. It is a ball end mill.
また、本発明ではボール刃のアキシャルレーキを−25°以上−5°以下の範囲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。 Further, the present invention is characterized in that the axial rake of the ball blade is set in the range of −25 ° to −5 ° . 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。また切れ刃の剛性が上がり、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−25°以上−5°以下の範囲にすることで、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. In addition, the rigidity of the cutting edge increases, 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 part is often hit by the workpiece, but the axial rake of the ball blade is -25 ° or more and -5 ° or less. By making it into this range , since the rigidity of the blade part 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−25°以上−5°以下の範囲にすることにより、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 in the range of −25 ° or more and −5 ° or less as the shape of the right blade left-handed twist, the mist coolant can be efficiently spread to the tip of the blade portion. it can. 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−25°以上−5°以下の範囲であり、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−10°以上0°以下の範囲を含み、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−25°以上−12°以下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−10°以上0°以下の範囲を含むとは、ラジアルレーキが−10°以上0°以下の角度が、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 −25 ° to −5 ° in the range of less, further around the tip of the ball cutting edge 20% of the total length of the ball cutting edge includes a range radial rake of -10 ° or 0 ° or less, the length of the whole ball blade The radial rake of the outer peripheral side ball blade exceeding 20% is a small-diameter CBN ball end mill characterized in that the minus angle gradually increases until reaching the outer peripheral blade in the range of −25 ° to −12 ° . Here, the range of 20% of the total length of the ball blade includes the range where the radial rake is -10 ° or more and 0 ° or less. The angle where the radial rake is −10 ° or more and 0 ° or less is This means that it is surely in the range of 20% of the total length of the ball blade with the tip of 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−25°以上−5°以下の範囲にすることにより、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 can spread the mist coolant to the tip of the blade portion by setting the axial rake of the ball blade to be in the range of −25 ° to −5 ° as the shape of the right-handed left-handed twist. As a result, the cooling effect of the cutting edge is enhanced to further extend the tool life, and the surface roughness quality of the work surface of the workpiece can be improved by improving 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−25°以上−5°以下の範囲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−25°以上−5°以下の範囲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−25°以上−5°以下の範囲にすることで、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 in the range of −25 ° to −5 ° . 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 in the range of −25 ° to −5 ° , 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. By making the axial rake 13 of 5 within a range of −25 ° or more and −5 ° or less , stable processing can be performed.
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−25°以上−5°以下の範囲にしてあるので、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 has a right-handed left-handed twist, and the axial rake 13 of the ball-shaped blade 5 is in the range of −25 ° to −5 ° , and is shown in FIG. Thus, the ridgeline of the ball 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−10°以上0°以下の範囲を含み、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−25°以上−12°以下の範囲で外周刃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 a range of −10 ° to 0 ° , and the radial rake 14 of the outer peripheral side ball blade 5 exceeding the 20% range 16 has a range of −25 ° to −12 ° to the outer peripheral blade 6. The minus angle is gradually increasing. 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.
以下の表中にある各実施例では、本発明例、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、刃数が2枚刃、刃径が1mm、ボール刃の半径Rが0.5mm、外周刃長さが0.1mmすなわち刃長が0.6mmとし、首下長さが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。被削材には幅が50mm、奥行きが50mm、高さが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。
Each of the following examples in the table, examples present invention, the conventional example, shown as dividing the comparative example, form numbers regardless of the division, described a series of serial numbers.
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. Any conventional example 1 and the invention example 2, the number of blades is two blades, blade diameter 1 mm, the radius R is 0.5mm ball blade peripheral cutting edge length is 0.1mm i.e. blade length and 0.6mm This is a small diameter CBN long neck ball end mill with a neck 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 surface, the machining surface state on the bottom surface, and the tool life. The results are shown in Table 1.
(実施例2)
実施例2では刃数が2枚刃、刃径が1mm、ボール刃の半径Rが0.5mm、外周刃長さが0.1mmすなわち刃長が0.6mmとし、首下長さが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 R of the ball blade is 0.5 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 is 4 mm and the right blade left-hand twist is a small diameter CBN long neck ball end mill shape, the influence due to the difference in shape between 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.
(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。被削材には幅が50mm、奥行きが50mm、高さが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.
(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例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。被削材には幅が50mm、奥行きが50mm、高さが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 the same as the Invention Example 10, except that the radial rake from the tip of the ball blade to the shank side is changed to 0.02 mm as shown in Table 4. Manufactured and subjected to 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.
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−10°以上0°以下の範囲であると、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 -10 ° or more and 0 ° or less , it can be more stably processed for a long time. .
(実施例5)
実施例5は本発明例18〜23において、工具基本形状を本発明例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。被削材には幅が50mm、奥行きが50mm、高さが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 18 to 23 of Example 5, the basic tool shape is the same as that of Example 15 of the present invention (therefore, the radial rake at the tip of the ball blade is −5 ° confirmed to be optimal in Example 4). A ball blade with a different radial rake on the outer peripheral blade side was manufactured 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.
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−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−25°以上−12°以下の範囲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. The radial rake also in rigidity and biting of the plane of the cutting edges - around 20 ° is good, it was confirmed that the blade shape can be processed in a more stable, high-efficiency among 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, the radial rake of the ball blade on the outer peripheral side is more preferably in the range of −25 ° to −12 ° .
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