JP2014091168A - End mill and manufacturing method for the same - Google Patents

End mill and manufacturing method for the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014091168A
JP2014091168A JP2012240896A JP2012240896A JP2014091168A JP 2014091168 A JP2014091168 A JP 2014091168A JP 2012240896 A JP2012240896 A JP 2012240896A JP 2012240896 A JP2012240896 A JP 2012240896A JP 2014091168 A JP2014091168 A JP 2014091168A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
end mill
ridge line
bottom blade
outer peripheral
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012240896A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6089596B2 (en
Inventor
Satoru Higano
哲 日向野
Masakuni Takahashi
正訓 高橋
Takuya Kubo
拓矢 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2012240896A priority Critical patent/JP6089596B2/en
Priority to CN201310470647.6A priority patent/CN103785885B/en
Publication of JP2014091168A publication Critical patent/JP2014091168A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6089596B2 publication Critical patent/JP6089596B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an end mill that when rotated, can improve defect resistance in a fast-moving outer periphery side and reduce cutting resistance in a slow-moving shaft line side so as to cut even an object with a small diameter of 2 mm or less keeping stable strength, thereby improving cutting performance and realizing long service life.SOLUTION: In a ridge line part between a cutting face 14 and a flank face 16 of a bottom blade 13 is formed a honing face 17 with a convex circular cross section that is 2 mm or less in diameter and orthogonal to the longitudinal direction of the ridge line part, and a curvature radius R of the honing face 17 is formed to gradually increase while going toward the outside in a radial direction.

Description

本発明は、精密金型等の加工に用いられる小径のエンドミル及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a small-diameter end mill used for processing precision molds and the like, and a method for manufacturing the same.

エンドミルは、外周部に形成される外周刃と先端に形成される底刃とからなる切刃部と、シャンク部とを有している。このエンドミルは軸線回りに回転し、その外周刃により軸方向に沿った垂直面の切削加工が行われ、底刃により軸方向と直交する水平面の切削加工が行われる。
この種のエンドミルにおいては、切刃部が鋭利すぎると欠損が生じやすいので、切刃部には、長寿命化のために一般に砥石を使った研削加工によってチャンファーホーニング等を形成して、耐欠損性を向上させ、長寿命化を図っている。この場合、軸線を中心として回転する工具では、底刃の軸線に近い側と外周部に近い側とでは周速度が異なり、速度が速い外周部側ではチッピングなどを防ぐための耐欠損性が必要であり、速度が遅い軸線側では切削抵抗を小さくすることが必要となる。
The end mill has a cutting blade portion formed of an outer peripheral blade formed at the outer peripheral portion and a bottom blade formed at the tip, and a shank portion. The end mill rotates around the axis, and the outer peripheral blade cuts a vertical surface along the axial direction, and the bottom blade cuts a horizontal plane perpendicular to the axial direction.
In this type of end mill, if the cutting edge is too sharp, it tends to be damaged, so chamfer honing or the like is generally formed on the cutting edge by grinding using a grindstone to extend the life. Improves deficiency and extends life. In this case, the tool rotating around the axis is different in peripheral speed on the side close to the axis of the bottom blade and on the side close to the outer peripheral part, and the chip must be fracture resistant to prevent chipping on the outer peripheral part where the speed is high. Therefore, it is necessary to reduce the cutting resistance on the axis line side where the speed is slow.

耐チッピング性を向上させて長寿命化を図ったエンドミルとしては、例えば、特許文献1のエンドミルが提案されている。このエンドミルでは、先端に複数のアール刃を有するエンドミルにおいて、アール刃にマージンを設けてこのマージンの幅を1刃内で可変とすることで安定した切削加工を得ようとするものである。   For example, an end mill disclosed in Patent Document 1 has been proposed as an end mill that has improved chipping resistance and has a long service life. In this end mill, in an end mill having a plurality of rounded blades at the tip, a margin is provided in the rounded blade, and the width of the margin is made variable within one blade to obtain a stable cutting process.

特開2003−285218号公報JP 2003-285218 A

しかしながら、特許文献1のエンドミルではマージンの幅の調整によって切削抵抗を減少して高効率化を図ろうとはしているが、このマージンは切削時に平面接触によって被削材と接触するため、切削抵抗が大きい。
近年では、金型の形状の複雑化や小型化に伴って直径2mm以下の小径のエンドミルの需要の増加が見込まれており、このような小径のエンドミルにおいては、特に切削抵抗の減少と、耐欠損性の向上を果たすことが重要となっている。
However, the end mill of Patent Document 1 attempts to increase the efficiency by reducing the cutting resistance by adjusting the width of the margin. However, since this margin comes into contact with the work material by planar contact during cutting, the cutting resistance Is big.
In recent years, the demand for small-diameter end mills with a diameter of 2 mm or less is expected to increase along with the complexity and miniaturization of the mold shape. It is important to improve deficiency.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、回転時に速度の速い外周部側の耐欠損性を向上し、速度の遅い軸線側の切削抵抗を小さくして、直径2mm以下の小径の場合でも安定した強度を維持しながら切削でき、切削性の向上と長寿命化を図ることができるエンドミル及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and improves the fracture resistance on the outer peripheral side where the speed is high during rotation, reduces the cutting resistance on the axis side where the speed is low, and has a small diameter of 2 mm or less. It is an object of the present invention to provide an end mill that can be cut while maintaining a stable strength, and that can improve machinability and extend its life, and a method for manufacturing the end mill.

本発明のエンドミルは、直径が2mm以下であり、底刃のすくい面と逃げ面との稜線部に、該稜線部の長さ方向と直交する断面が凸円弧状となるホーニング面が形成されるとともに、該ホーニング面の曲率半径が底刃の半径方向外方に向かうにしたがって漸次大きく形成されていることを特徴とする。   The end mill of the present invention has a diameter of 2 mm or less, and a honing surface having a convex arc shape in a cross section perpendicular to the length direction of the ridge line portion is formed at the ridge line portion between the rake face and the flank face of the bottom blade. At the same time, the radius of curvature of the honing surface is formed so as to gradually increase toward the outside in the radial direction of the bottom blade.

このようにホーニング面の曲率半径が底刃の半径方向外方に向かうにしたがって漸次大きく形成されていることで、軸線側の中央付近ではホーニング面の曲率半径が小さくなって切刃がシャープになり、外周部側になるにしたがってホーニング面の曲率半径が大きくなる。そのため、速度の遅い軸線側では切刃の切削性を向上して切削抵抗を抑制し、速度の速い外周側では耐欠損性を向上してチッピングを防止できる。しかも、ホーニング面の曲率半径を連続的に変化させることで強度的に安定したバランスのとれた切削性のよい底刃を形成することができる。   In this way, the radius of curvature of the honing surface is gradually increased toward the outer side in the radial direction of the bottom blade, so that the radius of curvature of the honing surface becomes smaller near the center on the axis side and the cutting edge becomes sharper. The radius of curvature of the honing surface increases as it approaches the outer peripheral side. Therefore, it is possible to improve the cutting performance of the cutting edge to suppress cutting resistance on the axis side where the speed is low, and to improve chipping resistance and prevent chipping on the outer peripheral side where the speed is high. In addition, by continuously changing the radius of curvature of the honing surface, it is possible to form a bottom blade with good balance and good cutting ability that is stable in strength.

本発明のエンドミルにおいて、前記ホーニング面の曲率半径は、軸線上から半径方向外方に向けて1/50以上1/20以下のテーパ率で変化し、外周端で標準切り込み深さの1/2以下であるとよい。   In the end mill of the present invention, the radius of curvature of the honing surface varies with a taper ratio of 1/50 or more and 1/20 or less from the axial direction outward in the radial direction, and is ½ of the standard cutting depth at the outer peripheral end. It may be the following.

軸線上にほぼピン角の鋭利な切刃を形成し、外周端では大きな曲率半径のホーニング面を形成することができ、切削性と耐欠損性の両方を向上させた小型のエンドミルを提供することができる。
この場合、テーパ率が1/50未満では所望のホーニング面を得ることができず、1/20を超える角度では外周部側の抵抗と軸線側とでの抵抗が大きく異なって十分な強度が得られない。また、外周端のホーニング面の曲率半径が標準切り込み深さに対して1/2を超える場合、ホーニングによる抵抗が大きくなりすぎるため、同様に十分な強度が得られなくなる。
To provide a small end mill that can form a sharp cutting edge with an almost pin angle on the axis and a honing surface with a large radius of curvature at the outer periphery, improving both machinability and fracture resistance Can do.
In this case, if the taper ratio is less than 1/50, a desired honing surface cannot be obtained. If the taper ratio is more than 1/20, the resistance on the outer peripheral side and the resistance on the axis side are greatly different and sufficient strength is obtained. I can't. Further, when the radius of curvature of the honing surface at the outer peripheral end exceeds 1/2 with respect to the standard cutting depth, the resistance due to honing becomes too large, and thus sufficient strength cannot be obtained.

本発明のエンドミルの製造方法は、底刃のすくい面と逃げ面との稜線部に、断面の光強度分布が径方向の中心で大きく外周部で小さいガウシアン分布となるレーザビームを照射して、前記稜線部の長さ方向と直交する断面が凸円弧状となるホーニング面を加工するレーザ加工工程を有し、該レーザ加工工程における前記レーザビームの走査方向を前記底刃の半径方向外方に向かうにしたがってレーザビームの中心が前記稜線部より離れた位置から漸次稜線部にくい込む方向に傾斜させることを特徴とする。   In the manufacturing method of the end mill of the present invention, the ridge line portion between the rake face and the flank face of the bottom blade is irradiated with a laser beam having a Gaussian distribution in which the light intensity distribution of the cross section is large at the center in the radial direction and small at the outer periphery, A laser processing step of processing a honing surface having a convex arc shape in a cross section orthogonal to the length direction of the ridge line portion, and the scanning direction of the laser beam in the laser processing step is outward in the radial direction of the bottom blade The laser beam center is gradually inclined from the position away from the ridge line portion in the direction in which the ridge line portion gets into gradually.

本発明のエンドミルの製造方法では、レーザビームのガウシアン分布の光強度分布を利用し、照射位置に対してビームの径方向位置をずらしながら連続する曲率半径のホーニング面を形成することができ、軸線側から外周部側まで高精度の切刃を有するエンドミルを製造することができる。
前述したように、金型の形状の複雑化や小型化に伴って直径2mm以下の小径のエンドミルの需要の増加が見込まれており、このような小径のエンドミルにおいては、従来の砥石を使った加工方法では、特に外周部側と軸線側との研削量を調整しながら研削することが難しいが、本発明の製造方法により、底刃の切削性を向上しつつその消耗を抑えた小径のエンドミルを提供することができ、複雑で小型化した金型等に適用して、その製作性を向上させることができる。
The end mill manufacturing method of the present invention uses the light intensity distribution of the Gaussian distribution of the laser beam, can form a honing surface having a continuous radius of curvature while shifting the radial position of the beam with respect to the irradiation position. An end mill having a highly accurate cutting edge can be manufactured from the side to the outer peripheral side.
As described above, the demand for small-diameter end mills having a diameter of 2 mm or less is expected to increase with the complexity and miniaturization of the mold shape. In such small-diameter end mills, conventional grindstones are used. In the processing method, it is difficult to grind while adjusting the grinding amount between the outer peripheral side and the axis side in particular. However, the manufacturing method of the present invention improves the machinability of the bottom blade and suppresses the consumption of the small diameter end mill. And can be applied to complicated and miniaturized molds and the like to improve the manufacturability.

本発明によれば、小径の場合であっても切削性を向上しつつ安定した強度を確保して切刃部の消耗や破損を防止しながら切削でき、工具として長寿命化を図ることができる。   According to the present invention, even in the case of a small diameter, cutting can be performed while improving the machinability while ensuring stable strength and preventing the cutting edge portion from being worn out or damaged, and the tool can have a long life. .

本発明に係るエンドミルの一実施形態を示し、(a)が工具先端部の斜視図、(b)がホーニング面の拡大斜視図である。One Embodiment of the end mill which concerns on this invention is shown, (a) is a perspective view of a tool front-end | tip part, (b) is an expansion perspective view of a honing surface. 工具先端部を先端方向からみた正面図である。It is the front view which looked at the tool front-end | tip part from the front-end | tip direction. 図2のA−A線、B−B線、C−C線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 2, BB line, and CC line. 工具先端部をすくい面方向からみた側面図である。It is the side view which looked at the tool front-end | tip part from the rake face direction. エンドミル全体の概略側面図である。It is a schematic side view of the whole end mill. 本発明に係るエンドミルの製造方法に使用される一実施形態のレーザ加工装置を示す全体構成図である。It is a whole lineblock diagram showing the laser processing device of one embodiment used for the manufacturing method of the end mill concerning the present invention. ホーニング面を加工するレーザビームと工具先端部との位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of the laser beam which processes a honing surface, and a tool front-end | tip part. レーザビームの走査状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the scanning state of a laser beam.

以下、本発明に係るエンドミル及びその製造方法の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
本実施形態のエンドミル1は、図1〜図4に示すように、軸線D回りに回転される工具先端部2に、一対の切刃部11が軸線Dを挟んで180°反対側に形成された2枚刃のスクエアエンドミルであり、工具先端部2の外径は、2mm以下の小径に設けられる。
図5に示すように、エンドミル1には円柱状のシャンク部3が設けられ、このシャンク部3の先端部が小径に形成され、その小径の首部4の先端に略円周状のチップ部5が接合された構成とされている。チップ部5は、首部4に接合される超硬合金部6と、その超硬合金部6に接続され、切刃部11が形成されるcBN焼結体、焼結ダイヤモンド等の工具先端部2とで構成されている。
Hereinafter, an embodiment of an end mill and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 4, the end mill 1 of the present embodiment has a pair of cutting blade portions 11 formed on the opposite side of 180 ° across the axis D on the tool tip 2 rotated around the axis D. Further, the outer diameter of the tool tip 2 is provided with a small diameter of 2 mm or less.
As shown in FIG. 5, the end mill 1 is provided with a columnar shank portion 3, the tip portion of the shank portion 3 is formed with a small diameter, and the tip portion 5 having a substantially circumferential shape is formed at the tip of the neck portion 4 with the small diameter. Are joined. The tip part 5 is a cemented carbide part 6 joined to the neck part 4 and a tool tip part 2 such as a sintered cBN sintered body or sintered diamond connected to the cemented carbide part 6 to form a cutting edge part 11. It consists of and.

切刃部11は、工具先端部2の外周部に配置される外周刃12と、工具先端部2の先端に配置される底刃13とにより形成され、これら外周刃12の先端と底刃13の外周端とが鋭利な角部で交差している。そして、この一対の切刃部11が、周方向に180°離間した位置に配置されている。
この場合、外周刃12は、工具先端部2に周方向に180°離間して形成されたすくい面14と外周の逃げ面15とにより形成され、底刃13は、すくい面14と先端の逃げ面16とにより形成される。
The cutting blade portion 11 is formed by an outer peripheral blade 12 disposed at the outer peripheral portion of the tool tip portion 2 and a bottom blade 13 disposed at the distal end of the tool tip portion 2, and the distal end of the outer peripheral blade 12 and the bottom blade 13 are formed. Intersects with a sharp corner. And this pair of cutting-blade part 11 is arrange | positioned in the position 180 degree apart in the circumferential direction.
In this case, the outer peripheral edge 12 is formed by a rake face 14 formed at a distance of 180 ° in the circumferential direction from the tool tip 2 and an outer flank face 15, and the bottom edge 13 is formed by the rake face 14 and the flank edge. Formed by the surface 16.

そして、底刃13のすくい面14と逃げ面15との間の稜線部に、この稜線部の長さ方向と直交する断面が凸円弧状となるホーニング面17が形成される。このホーニング面17の曲率半径Rは、図1(b)及び図2、図3に示すように、エンドミル1の軸線Dから半径方向外方に向かうにしたがって漸次大きく形成されている。具体的には、軸線D上から半径方向外方に向けて1/50以上1/20以下のテーパ率、すなわち、100μm進むにしたがって曲率半径が1μm以上2.5μm以下(直径では2μm以上5μm以下)の割合で大きくなり、外周端で標準切り込み深さ(1回転当たりの軸方向の切り込み深さ)の1/2以下の半径の曲率半径Rに設けられる。
この標準切り込み深さは、エンドミルの直径、被削材の種類、切削条件等によって定まるもので、例えば、焼入れ鋼(−55HRC)を切削する場合、直径0.5mmのエンドミルでは標準切り込み深さは10μm(回転速度50000mm−1、送り速度750mm/分)である。この条件では、テーパ率を1/50とすると、ホーニング面は、軸中心での曲率半径が0μm、外周端の曲率半径が5μmとなる。同じ被削材を直径2mmのエンドミルで切削する場合は、標準切り込み深さは40μm(回転速度20000mm−1、送り速度800mm/分)であり、ホーニング面は、軸中心での曲率半径が0μm、外周端の曲率半径が20μmとなる。
Then, a honing surface 17 having a convex arc shape in the cross section perpendicular to the length direction of the ridge line portion is formed at the ridge line portion between the rake face 14 and the flank 15 of the bottom blade 13. The radius of curvature R of the honing surface 17 is gradually increased from the axis D of the end mill 1 toward the outer side in the radial direction, as shown in FIGS. Specifically, the taper ratio of 1/50 or more and 1/20 or less from the axis D toward the outside in the radial direction, that is, the radius of curvature is 1 μm or more and 2.5 μm or less (the diameter is 2 μm or more and 5 μm or less as it advances 100 μm). ) And is provided at a radius of curvature R having a radius equal to or less than ½ of the standard cut depth (the cut depth in the axial direction per rotation) at the outer peripheral end.
This standard cutting depth is determined by the diameter of the end mill, the type of work material, cutting conditions, etc. For example, when cutting hardened steel (-55HRC), the standard cutting depth is 0.5 mm for an end mill. 10 μm (rotational speed 50000 mm −1 , feed speed 750 mm / min). Under this condition, if the taper ratio is 1/50, the honing surface has a radius of curvature at the axis center of 0 μm and a radius of curvature of the outer peripheral end of 5 μm. When the same work material is cut with an end mill having a diameter of 2 mm, the standard cutting depth is 40 μm (rotational speed 20000 mm −1 , feed speed 800 mm / min), and the honing surface has a radius of curvature of 0 μm at the axis center. The radius of curvature at the outer peripheral edge is 20 μm.

このように構成されるエンドミル1を製造する場合、レーザ加工により、工具先端部2となる円柱状素材20に底刃の溝(以下ギャッシュという)及びすくい面14を形成するとともに、外周側の逃げ面15を形成して外周刃12を形成し、先端側の逃げ面16を形成して底刃13を形成する。そして、底刃13のすくい面14と逃げ面16との稜線部にホーニング面17を形成する。   When the end mill 1 configured as described above is manufactured, a bottom blade groove (hereinafter referred to as a gash) and a rake face 14 are formed in the columnar material 20 serving as the tool tip 2 by laser processing, and the clearance on the outer peripheral side is formed. The surface 15 is formed to form the outer peripheral blade 12, and the tip side flank 16 is formed to form the bottom blade 13. Then, a honing surface 17 is formed at the ridge line portion between the rake face 14 and the flank face 16 of the bottom blade 13.

この製造方法に用いられるレーザ加工装置100は、図6に示すように、超硬合金からなる円柱状素材20にレーザビームLを照射して工具先端部2全体を三次元加工する装置である。このレーザ加工装置100は、レーザビームLをパルス発振して円柱状素材20に一定の繰り返し周波数で照射しながら走査するレーザ光照射機構22と、円柱状素材20を保持した状態で回転、旋回及びxyz軸方向にそれぞれ移動可能な素材保持機構24と、これらを制御する制御部25とを備えている。   As shown in FIG. 6, the laser processing apparatus 100 used in this manufacturing method is an apparatus that three-dimensionally processes the entire tool tip 2 by irradiating a columnar material 20 made of cemented carbide with a laser beam L. The laser processing apparatus 100 includes a laser beam irradiation mechanism 22 that scans the laser beam L while oscillating the laser beam L at a constant repetition frequency, and rotates, swivels, and rotates while holding the columnar material 20. A material holding mechanism 24 that can move in the xyz-axis direction and a control unit 25 that controls these are provided.

素材保持機構24は、被加工物をx−y−zの各方向に並進運動でき、且つ旋回運動、及び自転運動できる機構を有している。具体的には、水平面に平行なx方向に移動なx軸ステージ部31xと、そのx軸ステージ部31x上に設けられx方向に対して垂直で水平面に平行なy方向に移動可能なy軸ステージ部31yと、y軸ステージ部31y上に設けられ水平面に対して垂直方向に移動可能なz軸ステージ部31zと、z軸ステージ部上に設けられた旋回機構32と、旋回機構32に固定され、素材20を保持可能な回転機構33とを備える構成とされている。これら各ステージ部31x〜31z、旋回機構32、回転機構33の各駆動部は、例えばステッピングモータが用いられ、エンコーダにより位相をフィードバックすることができるようになっている。   The material holding mechanism 24 has a mechanism that can translate the workpiece in each of the xyz directions, and can perform a turning motion and a rotation motion. Specifically, an x-axis stage portion 31x that moves in the x direction parallel to the horizontal plane, and a y-axis that is provided on the x-axis stage portion 31x and is movable in the y direction perpendicular to the x direction and parallel to the horizontal plane Fixed to the stage 31y, the z-axis stage 31z provided on the y-axis stage 31y and movable in the direction perpendicular to the horizontal plane, the turning mechanism 32 provided on the z-axis stage, and the turning mechanism 32 The rotation mechanism 33 capable of holding the material 20 is provided. For example, a stepping motor is used for each of the drive units of the stage units 31x to 31z, the turning mechanism 32, and the rotation mechanism 33, and the phase can be fed back by an encoder.

レーザ光照射機構22は、QスイッチによりレーザビームLとなるレーザ光をパルス発振するレーザ光源26と、照射するレーザビームLを走査させるとともに同一平面上にレーザ光をスポット状に集光させる光学系を有するガルバノスキャナ27とを備えている。
レーザ光源26は、190nm〜550nmの短波長のレーザ光を照射できる光源を使用することができ、例えば本実施形態では、波長355nmのレーザ光を発振して出射できるものを用いている。また、ガルバノスキャナ27は、素材保持機構24の真上に配置されている。
なお、加工対象の素材によってレーザの偏光状態を制御するとよい。例えば、cBN焼結体は、cBN(cubic Boron Nitride)の粒子とバインダとの複合材であり、約6eVと大きなバンドギャップをもつcBN粒子とバインダとの間に大きなバンドギャップ差がある。同様に、PCD(ダイヤモンド焼結体)は、ミクロンサイズの合成ダイヤモンドパウダーを高温高圧下で焼結して結合させたものであり、ダイヤモンドの微結晶と焼結時に必要な焼結助材の複合材であり、主に5.47eVと大きなバンドギャップをもつダイヤモンドと焼結助剤との間に大きなバンドギャップ差がある。このため、多光子吸収により加工させる場合であっても、s偏光ではレーザビームを入射すると吸収率の変動を大きくすることで、cBN粒子やダイヤモンド微結晶は加工がよりされにくくなり、加工後の表面起伏が安定しなくなるため、cBN焼結体やPCDでは特にラジアル偏光が本発明の効果を発揮する。
The laser beam irradiation mechanism 22 includes a laser light source 26 that pulse-oscillates a laser beam that becomes a laser beam L by a Q switch, and an optical system that scans the laser beam L to be irradiated and collects the laser beam in a spot shape on the same plane. And a galvano scanner 27 having.
As the laser light source 26, a light source capable of irradiating laser light with a short wavelength of 190 nm to 550 nm can be used. For example, in this embodiment, a laser light source that can oscillate and emit laser light with a wavelength of 355 nm is used. The galvano scanner 27 is disposed directly above the material holding mechanism 24.
Note that the polarization state of the laser may be controlled according to the material to be processed. For example, a cBN sintered body is a composite material of cBN (cubic boron nitride) particles and a binder, and there is a large band gap difference between cBN particles having a large band gap of about 6 eV and the binder. Similarly, PCD (diamond sintered body) is a composite of micron-sized synthetic diamond powder that is sintered and bonded under high temperature and pressure, and is a composite of diamond crystallites and sintering aids required for sintering. There is a large band gap difference between diamond and a sintering aid, which is a material mainly having a large band gap of 5.47 eV. For this reason, even in the case of processing by multiphoton absorption, when the laser beam is incident on s-polarized light, the change in the absorption rate is increased, so that cBN particles and diamond crystallites are less likely to be processed. Since surface undulations become unstable, radial polarization exhibits the effect of the present invention particularly in cBN sintered bodies and PCD.

このように構成されるレーザ加工装置100によりエンドミル1を製造する方法について説明する。
円柱状素材20を移動しながらレーザビームLを走査して、工具先端部2にギャッシュ及びすくい面14を形成するとともに、外周側の逃げ面15、先端側の逃げ面16をそれぞれ形成して、所定形状の外周刃12と底刃13とを形成する。
この底刃13を形成する方法についてさらに詳述すると、素材保持機構24における回転機構33の回転軸と円柱状素材20の軸線Dとを一致させ、且つ、ガルバノスキャナ27のx軸とも一致するように設置する。この状態でレーザビームLの断面強度分布が通常となる加工領域に円柱状素材20を移動させ、工具先端部2より不要部分をレーザビームLの走査によって除去しすくい面14と逃げ面16との形態形成を行う。その後、すくい面14と逃げ面16との間の稜線部にホーニング加工を施す。
A method for manufacturing the end mill 1 using the laser processing apparatus 100 configured as described above will be described.
A laser beam L is scanned while moving the columnar material 20 to form a gash and rake face 14 on the tool tip 2, and a peripheral flank 15 and a tip flank 16 are formed respectively. The outer peripheral blade 12 and the bottom blade 13 having a predetermined shape are formed.
The method for forming the bottom blade 13 will be described in more detail. The rotation axis of the rotation mechanism 33 in the material holding mechanism 24 and the axis D of the columnar material 20 are made to coincide with each other, and the x axis of the galvano scanner 27 is also made to coincide. Install in. In this state, the cylindrical material 20 is moved to a processing region where the cross-sectional intensity distribution of the laser beam L is normal, and unnecessary portions are removed from the tool tip 2 by scanning the laser beam L. Perform morphogenesis. Thereafter, honing is applied to the ridge line portion between the rake face 14 and the flank face 16.

半径方向に対する底刃13の角度(すかし角)θは、図4に示すように通常2°〜5°の角度をなしており、レーザビームLは、全体としては、この底刃角度θに沿って軸線D側から外周端側に向かって走査される。このとき、レーザビームLの走査方向を図8(a)に示すように底刃13の半径方向外方に向かうにしたがってレーザビームLの径方向の中心Lが底刃(すくい面14と逃げ面16との稜線部)13より離れた位置から漸次底刃13にくい込む方向にわずかに傾斜させる。図8において二点鎖線で示す領域Sがレーザビームの照射範囲である。 As shown in FIG. 4, an angle (a watermark angle) θ of the bottom blade 13 with respect to the radial direction is normally an angle of 2 ° to 5 °, and the laser beam L as a whole has the bottom blade angle θ. Along the axis D and scanned toward the outer peripheral end. In this case, escape the laser beam center L 0 is the end cutting edge (rake face 14 in the radial direction of L in accordance with the scanning direction of the laser beam L toward the radially outer end cutting edge 13, as shown in FIG. 8 (a) Slightly incline from the position away from the edge 16 of the surface 16 to the bottom blade 13 gradually. In FIG. 8, a region S indicated by a two-dot chain line is a laser beam irradiation range.

すなわち、レーザビームLの径方向の断面の光強度分布は、図7にハッチングで示したようにビーム中心Lで大きく外周部で小さいガウシアン分布となっており、わずかに傾斜させて走査することにより、工具先端部2の中心側では図7の実線で示すようにレーザビームLの径方向のエッジ付近を照射し、外周側では図7の二点鎖線で示すようにレーザビームLの半径を越える程度までの範囲で照射する。このレーザビームLの径方向の照射位置を図7の矢印で示すように徐々に変えながら底刃13の半径方向に沿って走査することにより、図1(b)及び図2、図3に示すように軸線D側から外周端にかけて曲率半径Rが異なるホーニング面17を施すことが可能になる。 That is, the light intensity distribution in the radial cross section of the laser beam L is a small Gaussian distribution increases the outer peripheral portion at the beam center L 0 as indicated by hatching in FIG. 7, scanning by slightly inclined Thus, the center side of the tool tip 2 irradiates near the radial edge of the laser beam L as shown by the solid line in FIG. 7, and the radius of the laser beam L as shown by the two-dot chain line in FIG. Irradiate within the range of exceeding. Scanning along the radial direction of the bottom blade 13 while gradually changing the radial irradiation position of the laser beam L as shown by the arrows in FIG. 7, the results shown in FIGS. Thus, it becomes possible to give the honing surface 17 from which the curvature radius R differs from the axis line D side to an outer peripheral end.

このレーザビームLの照射を所望の曲率半径Rが得られるまで、円柱状素材20の向きとレーザビームLの照射角度とを必要に応じて図8(a)(b)で示すように変えながら底刃13への加工を繰り返すことで、底刃13に所望の形状のホーニング面17を形成する。
このときのレーザビームLの照射の条件としては、工具先端部2のホーニング面17の曲率半径Rが、軸線D上から半径方向外方に向けて1/50以上1/20以下のテーパ率で変化し、外周端で標準切り込み深さの1/2以下になるようにする。
While changing the direction of the cylindrical material 20 and the irradiation angle of the laser beam L as necessary as shown in FIGS. 8A and 8B, the irradiation of the laser beam L is changed as necessary until a desired radius of curvature R is obtained. The honing surface 17 having a desired shape is formed on the bottom blade 13 by repeating the processing on the bottom blade 13.
As a condition for irradiation with the laser beam L at this time, the radius of curvature R of the honing surface 17 of the tool tip 2 is a taper ratio of 1/50 or more and 1/20 or less from the axis D toward the outside in the radial direction. It changes so that it becomes 1/2 or less of the standard cutting depth at the outer peripheral edge.

このようにして製造されたエンドミル1は、底刃13のホーニング面17が、断面凸円弧状で、その曲率半径が軸線側から外周端に向かうにしたがって漸次大きく形成され、軸線D上ではホーニングのない鋭利な切刃とし、外周側で大きなホーニングを有する切刃とすることができる。したがって、周速度の遅い軸線側では鋭利な切刃により切削抵抗を抑制することができ、周速度の大きい外周側では大きなホーニングが施されていることにより欠損を防止し、強度的に安定する。
この場合、テーパ率が1/50未満では所望のホーニング面を得ることができず、1/20を超える角度では外周部側の抵抗と軸線側とでの抵抗が大きく異なって十分な強度が得られない。また、外周端のホーニング面の曲率半径が標準切り込み深さに対して1/2を超える場合、ホーニングによる抵抗が大きくなりすぎるため、同様に十分な強度が得られなくなる。
この連続的に異なる曲率半径のホーニング面17とすることにより、エンドミル1の寿命を飛躍的に向上させることができ、例えば従来品の1.5倍〜2倍の寿命を得ることができる。
なお、エンドミルの底刃は、前述したように半径方向に対して2°〜5°の角度(すかし角)θで傾斜しており、このため、直径0.5mm、すかし角θが5°のエンドミルでは、標準切り込み深さ10μmを切り込む際に、外周端から半径方向に114μmまでの範囲の底刃が実際の切刃として使用されることになる。この標準切り込み深さをカバーできる範囲までホーニング面が形成されていればよいとすると、外周端の曲率半径を前述したように5μmとし、外周端から半径方向に114μmの位置での曲率半径を0μmとすると、テーパ率は(5−0)/114≒1/20となる。角度θが5°より小さいとテーパ率は小さくなる。
In the end mill 1 manufactured in this way, the honing surface 17 of the bottom blade 13 has a convex arc shape in cross section, and its radius of curvature gradually increases from the axis side toward the outer peripheral end. A sharp cutting edge and a cutting edge having a large honing on the outer peripheral side. Therefore, cutting resistance can be suppressed by a sharp cutting edge on the axis side where the peripheral speed is slow, and a large honing is applied on the outer peripheral side where the peripheral speed is high, thereby preventing defects and stabilizing the strength.
In this case, if the taper ratio is less than 1/50, a desired honing surface cannot be obtained. If the taper ratio is more than 1/20, the resistance on the outer peripheral side and the resistance on the axis side are greatly different and sufficient strength is obtained. I can't. Further, when the radius of curvature of the honing surface at the outer peripheral end exceeds 1/2 with respect to the standard cutting depth, the resistance due to honing becomes too large, and thus sufficient strength cannot be obtained.
By using the honing surface 17 having continuously different radii of curvature, the life of the end mill 1 can be dramatically improved. For example, the life of 1.5 to 2 times that of the conventional product can be obtained.
Note that the end blade of the end mill is inclined at an angle (a watermark angle) θ of 2 ° to 5 ° with respect to the radial direction as described above. Therefore, the diameter is 0.5 mm and the watermark angle θ is 5 In the end mill at 0 °, when cutting a standard cutting depth of 10 μm, a bottom blade in a range from the outer peripheral end to 114 μm in the radial direction is used as an actual cutting blade. Assuming that the honing surface is formed to the extent that this standard cut depth can be covered, the radius of curvature of the outer peripheral end is set to 5 μm as described above, and the radius of curvature at a position 114 μm in the radial direction from the outer peripheral end is set to 0 μm. Then, the taper ratio is (5-0) / 114≈1 / 20. When the angle θ is smaller than 5 °, the taper ratio becomes small.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
図1(b)等ではホーニング面の曲率半径を単一半径として図示しているが、本発明は複数の円弧の連続形状となるものを含むものであり、その場合、底刃の半径方向外方に向けて全体的に曲率半径が大きくなるように加工すればよい。
また、本実施形態では、外周刃、底刃ともレーザ加工によって形成したが、底刃以外の形態はレーザ以外の方法によって加工することも可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
In FIG. 1B and the like, the radius of curvature of the honing surface is shown as a single radius. However, the present invention includes a shape in which a plurality of arcs are continuously formed. What is necessary is just to process so that a curvature radius may become large overall toward the direction.
In this embodiment, both the outer peripheral blade and the bottom blade are formed by laser processing. However, forms other than the bottom blade can be processed by a method other than laser.

1 エンドミル
2 工具先端部
3 シャンク部
4 首部
5 チップ部
6 超硬合金部
11 切刃部
12 外周刃
13 底刃
14 すくい面
15,16 逃げ面
17 ホーニング面
20 円柱状素材
22 レーザ光照射機構
24 素材保持機構
25 制御部
26 レーザ光源
27 ガルバノスキャナ
31x〜31z ステージ部
32 旋回機構
33 回転機構
100 レーザ加工装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 End mill 2 Tool tip part 3 Shank part 4 Neck part 5 Tip part 6 Cemented carbide part 11 Cutting blade part 12 Outer peripheral blade 13 Bottom blade 14 Rake face 15, 16 Relief face 17 Honing face 20 Columnar material 22 Laser beam irradiation mechanism 24 Material holding mechanism 25 Control unit 26 Laser light source 27 Galvano scanners 31x to 31z Stage unit 32 Turning mechanism 33 Rotating mechanism 100 Laser processing apparatus

Claims (3)

直径が2mm以下であり、底刃のすくい面と逃げ面との稜線部に、該稜線部の長さ方向と直交する断面が凸円弧状となるホーニング面が形成されるとともに、該ホーニング面の曲率半径が半径方向の外方に向かうにしたがって漸次大きく形成されていることを特徴とするエンドミル。   A honing surface having a diameter of 2 mm or less and having a convex arc shape in a cross section perpendicular to the length direction of the ridge line portion is formed on the ridge line portion between the rake face and the flank face of the bottom blade. An end mill characterized in that the radius of curvature is gradually increased toward the outer side in the radial direction. 前記ホーニング面の曲率半径は、軸線上から半径方向外方に向けて1/50以上1/20以下のテーパ率で変化し、外周端で標準切り込み深さの1/2以下であることを特徴とする請求項1に記載のエンドミル。   The radius of curvature of the honing surface varies with a taper ratio of 1/50 or more and 1/20 or less from the axial direction toward the outside in the radial direction, and is 1/2 or less of the standard cutting depth at the outer peripheral end. The end mill according to claim 1. 底刃のすくい面と逃げ面との稜線部に、断面の光強度分布が径方向の中心で大きく外周部で小さいガウシアン分布となるレーザビームを照射して、前記稜線部の長さ方向と直交する断面が凸円弧状となるホーニング面を加工するレーザ加工工程を有し、該レーザ加工工程における前記レーザビームの走査方向を前記底刃の半径方向外方に向かうにしたがってレーザビームの中心が前記稜線部より離れた位置から漸次稜線部にくい込む方向に傾斜させることを特徴とするエンドミルの製造方法。   Irradiating the ridge line between the rake face and flank face of the bottom blade with a laser beam whose light intensity distribution in the cross section is large at the center in the radial direction and small at the outer periphery, and perpendicular to the length direction of the ridge line part A laser processing step of processing a honing surface having a convex arc shape in cross section, and the laser beam center in the laser processing step is directed outwardly in the radial direction of the bottom blade. A method of manufacturing an end mill, characterized by inclining in a direction in which the ridge line portion is gradually recessed from a position away from the ridge line portion.
JP2012240896A 2012-10-31 2012-10-31 End mill and manufacturing method thereof Active JP6089596B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012240896A JP6089596B2 (en) 2012-10-31 2012-10-31 End mill and manufacturing method thereof
CN201310470647.6A CN103785885B (en) 2012-10-31 2013-10-10 Slotting cutter and its manufacture method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012240896A JP6089596B2 (en) 2012-10-31 2012-10-31 End mill and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014091168A true JP2014091168A (en) 2014-05-19
JP6089596B2 JP6089596B2 (en) 2017-03-08

Family

ID=50662174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012240896A Active JP6089596B2 (en) 2012-10-31 2012-10-31 End mill and manufacturing method thereof

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6089596B2 (en)
CN (1) CN103785885B (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110181172A (en) * 2019-06-06 2019-08-30 武汉华工激光工程有限责任公司 A kind of device and method of Laser Processing Ceramics special-shaped slot
EP3530390A4 (en) * 2016-10-21 2020-07-01 Mitsubishi Hitachi Tool Engineering, Ltd. Cutting insert and cutting edge-interchangeable rotary cutting tool
JP2021008000A (en) * 2019-06-28 2021-01-28 株式会社Subaru End mill and drilling method
JP2021506599A (en) * 2017-12-14 2021-02-22 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ Threading insert with variable edge roundness

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206936465U (en) * 2017-09-08 2018-01-30 河南裕展精密科技有限公司 Milling cutter
JP7197087B2 (en) * 2018-10-24 2022-12-27 日東電工株式会社 End mill and its manufacturing method
CN113441773A (en) * 2020-03-27 2021-09-28 京瓷株式会社 End mill and insert therefor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04240007A (en) * 1991-01-16 1992-08-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Polycrystal diamond cutting tool and manufacture thereof
JP2004074397A (en) * 2002-06-18 2004-03-11 Toyota Industries Corp Finishing radius end mill
WO2006079317A1 (en) * 2005-01-25 2006-08-03 Firma Gühring Ohg Variable cutting edge removal for drilling tools
JP2010520073A (en) * 2007-03-08 2010-06-10 ケンナメタル インコーポレイテッド Blade holder and face mill
JP2012006135A (en) * 2010-06-28 2012-01-12 Mitsubishi Materials Corp End mill and manufacturing method therefor
JP2012110963A (en) * 2010-11-01 2012-06-14 Sumitomo Electric Ind Ltd Cutting tool, manufacturing method for the same, and manufacturing device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6846135B2 (en) * 2002-03-25 2005-01-25 Hitachi Tool Engineering Ltd. Radius end mill having radius edge enhanced in resistance to chipping and fracture
US7402004B2 (en) * 2002-12-26 2008-07-22 Mitsubishi Materials Corporation Radius end mill
US7699565B2 (en) * 2005-03-28 2010-04-20 Osg Corporation Radius endmill
JP2007030074A (en) * 2005-07-25 2007-02-08 Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp Radius end mill and cutting method
CN201151006Y (en) * 2007-08-08 2008-11-19 长禹工业有限公司 Improved milling cutter
JP5214408B2 (en) * 2008-11-06 2013-06-19 ダイジ▲ェ▼ット工業株式会社 Replaceable blade end mill and throw-away tip
JP5803647B2 (en) * 2011-02-16 2015-11-04 三菱日立ツール株式会社 End mill

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04240007A (en) * 1991-01-16 1992-08-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Polycrystal diamond cutting tool and manufacture thereof
JP2004074397A (en) * 2002-06-18 2004-03-11 Toyota Industries Corp Finishing radius end mill
WO2006079317A1 (en) * 2005-01-25 2006-08-03 Firma Gühring Ohg Variable cutting edge removal for drilling tools
JP2010520073A (en) * 2007-03-08 2010-06-10 ケンナメタル インコーポレイテッド Blade holder and face mill
JP2012006135A (en) * 2010-06-28 2012-01-12 Mitsubishi Materials Corp End mill and manufacturing method therefor
JP2012110963A (en) * 2010-11-01 2012-06-14 Sumitomo Electric Ind Ltd Cutting tool, manufacturing method for the same, and manufacturing device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3530390A4 (en) * 2016-10-21 2020-07-01 Mitsubishi Hitachi Tool Engineering, Ltd. Cutting insert and cutting edge-interchangeable rotary cutting tool
US10850335B2 (en) 2016-10-21 2020-12-01 Mitsubishi Hitachi Tool Engineering, Ltd. Cutting insert and cutting edge-interchangeable rotary cutting tool
JP2021506599A (en) * 2017-12-14 2021-02-22 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ Threading insert with variable edge roundness
JP7231632B2 (en) 2017-12-14 2023-03-01 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ Threading insert with variable edge rounding
US11772165B2 (en) 2017-12-14 2023-10-03 Sandvik Intellectual Property Ab Threading insert having variable edge roundness
CN110181172A (en) * 2019-06-06 2019-08-30 武汉华工激光工程有限责任公司 A kind of device and method of Laser Processing Ceramics special-shaped slot
JP2021008000A (en) * 2019-06-28 2021-01-28 株式会社Subaru End mill and drilling method
JP7320391B2 (en) 2019-06-28 2023-08-03 株式会社Subaru End mill and drilling method
US11759870B2 (en) 2019-06-28 2023-09-19 Subaru Corporation End mill and drilling method

Also Published As

Publication number Publication date
CN103785885A (en) 2014-05-14
JP6089596B2 (en) 2017-03-08
CN103785885B (en) 2018-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6089596B2 (en) End mill and manufacturing method thereof
JP6435801B2 (en) End mill
JP5146493B2 (en) End mill and manufacturing method thereof
JP2012006135A (en) End mill and manufacturing method therefor
JP5870621B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
KR20180088638A (en) Cutting tool and manufacturing method thereof
JP5201424B2 (en) Carbon film coated cutting tool and method for manufacturing the same
JPWO2016152396A1 (en) Cutting tool, skiving machine and method
JP2012016735A (en) Laser beam machining device and laser beam machining method
JP5892008B2 (en) Ball end mill and manufacturing method thereof
JP2007268664A (en) Method and device for grinding work piece
JP5899904B2 (en) Carbon film coated end mill and method for producing the same
JP2014193522A (en) End mill and method for production thereof
JP5983364B2 (en) End mill
JP2006218554A (en) Method for creating shape of tool grinding wheel
JP5892007B2 (en) Square end mill and manufacturing method thereof
JP6354451B2 (en) Ball end mill and manufacturing method thereof
JP2007276034A (en) Dress gear, and manufacturing method and apparatus therefor
JP5939091B2 (en) Radius end mill and manufacturing method thereof
WO2021049257A1 (en) Skiving device and skiving method
JP4724062B2 (en) Dress gear manufacturing method and manufacturing apparatus
JP2008229764A (en) Rotary tool and machining method
JP2018039101A (en) Manufacturing method of cutting tool and honing face formation device
JP2012135828A (en) Carbon film-coated insert tip, and method of manufacturing the same
JP2001315003A (en) Cutting tool

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150930

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160906

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161031

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170123

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6089596

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150