JP2016159380A - Ball end mill - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミックからなるボールエンドミルに関するものである。 The present invention relates to a ball end mill made of ceramic.
従来、例えば下記特許文献1に示されるようなボールエンドミルが知られている。一般にボールエンドミルは、超硬合金等により形成されている。特許文献1のボールエンドミルは、軸状をなすエンドミル本体を有しており、該エンドミル本体には、切屑排出溝、外周刃及び底刃(先端刃)が形成されている。なお、ボールエンドミルには、外周刃の径が軸線方向に沿って一定とされた狭義のボールエンドミルの他、外周刃の径が軸線方向に沿う先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされたテーパボールエンドミルや、ロングネックエンドミル、テーパネックエンドミル等がある。
切削加工時においてボールエンドミルは、エンドミル本体の軸線回りに沿う周方向のうち、工具回転方向に回転させられつつ、軸線に交差する方向に送りを与えられて被削材に切り込んでいく。
Conventionally, for example, a ball end mill as shown in Patent Document 1 below is known. In general, the ball end mill is formed of a cemented carbide or the like. The ball end mill of Patent Document 1 has an end mill body having an axial shape, and a chip discharge groove, an outer peripheral blade, and a bottom blade (tip blade) are formed in the end mill body. The ball end mill has a narrow endless ball end mill in which the diameter of the outer peripheral blade is constant along the axial direction, and a taper in which the diameter of the outer peripheral blade is gradually increased from the distal end along the axial direction toward the base end side. There are ball end mills, long neck end mills, taper neck end mills and the like.
At the time of cutting, the ball end mill is cut in the work material by being fed in the direction intersecting the axis while being rotated in the tool rotation direction in the circumferential direction along the axis of the end mill body.
詳しくは、ボールエンドミルには、エンドミル本体の外周に、該エンドミル本体の先端から基端側へ向けて延びる切屑排出溝が周方向に間隔をあけて複数条形成されている。また、切屑排出溝において工具回転方向を向く壁面と、エンドミル本体の外周面との交差稜線には、外周刃が形成されている。また、切屑排出溝の前記壁面と、エンドミル本体の先端面との交差稜線には、底刃(先端刃)が形成されている。底刃は、エンドミル本体の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状をなすとともに、外周刃の先端に滑らかに連なり、該先端から軸線上に向かって延びている。 Specifically, the ball end mill has a plurality of chip discharge grooves formed on the outer periphery of the end mill main body extending in the circumferential direction from the distal end of the end mill main body toward the base end side. Moreover, the outer peripheral blade is formed in the intersection ridgeline of the wall surface which faces a tool rotation direction in a chip discharge groove, and the outer peripheral surface of an end mill main body. Further, a bottom blade (tip blade) is formed on the intersecting ridge line between the wall surface of the chip discharge groove and the tip surface of the end mill body. The bottom blade has a convex arc shape that is convex toward the outer peripheral side of the tip end of the end mill body, and is smoothly connected to the tip of the outer peripheral blade and extends from the tip toward the axis.
特許文献1のボールエンドミルは、切削の加工速度を高めるため、外周刃のラジアルレーキ角(外周すくい角)を正(ポジティブ)の角度に設定している。具体的には、外周刃のラジアルレーキ角が大きな正の角度に設定されるほど、該外周刃が被削材に鋭く切り込んで、切れ味が高められる。切れ味が高められることにより切削抵抗が低減するため、切削速度を高めて加工効率を向上できる。 In the ball end mill of Patent Document 1, the radial rake angle (outer rake angle) of the outer peripheral blade is set to a positive angle in order to increase the cutting processing speed. Specifically, as the radial rake angle of the outer peripheral blade is set to a large positive angle, the outer peripheral blade cuts sharply into the work material, and the sharpness is enhanced. Since the cutting resistance is reduced by increasing the sharpness, the cutting speed can be increased to improve the processing efficiency.
一方、下記特許文献2に示されるような、エンドミル本体がセラミックで形成されたラジアスエンドミルが知られている。このラジアスエンドミルは、外周刃のラジアルレーキ角が−4°〜0°とされていて、正角に近い負(ネガティブ)の角度に設定されている。これは、特許文献2のラジアスエンドミルエンドミルがセラミックで構成されているためであり、外周刃のラジアルレーキ角を負の角度とすることによって、刃物角を大きくし、刃先強度を確保している。
On the other hand, there is known a radius end mill in which an end mill body is formed of ceramic as shown in
ところで、従来のボールエンドミルに対して、特許文献2のようにエンドミル本体をセラミックで形成し、かつ外周刃のラジアルレーキ角に−4°〜0°を適用した場合には、外周刃が早期に摩耗(摩滅)してしまい、工具寿命が短くなるという問題があった。このような外周刃の摩耗を抑えるには、加工時の切削抵抗を低減することが好ましい。つまり上述したように、外周刃のラジアルレーキ角を正角側に大きくして、切れ味を高める対策が考えられる。
By the way, when the end mill main body is made of ceramic as in
しかしながら、ボールエンドミルをセラミックで形成した場合において、外周刃のラジアルレーキ角を正角側に大きくすると、刃物角が小さくなって刃先強度を確保することができない。
また、この種のボールエンドミルに対しては、より切削速度を高めて、加工効率を向上することが求められていた。
However, when the ball end mill is made of ceramic, if the radial rake angle of the outer peripheral blade is increased to the positive angle side, the blade angle is decreased and the blade edge strength cannot be ensured.
Further, for this type of ball end mill, it has been required to increase the cutting speed and improve the processing efficiency.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エンドミル本体がセラミックで形成されながらも、外周刃の刃先強度や耐摩耗性を十分に確保しつつ、切削速度を高めて加工効率を向上でき、かつ工具寿命も延長できるボールエンドミルを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and while the end mill body is formed of ceramic, the cutting edge speed of the outer peripheral blade and the wear resistance are sufficiently secured, and the cutting speed is increased to perform processing. An object of the present invention is to provide a ball end mill that can improve the efficiency and extend the tool life.
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明のボールエンドミルは、軸状をなし、セラミックからなるエンドミル本体と、前記エンドミル本体の外周に形成され、該エンドミル本体の軸線方向に沿う先端から基端側へ向かうに従い漸次前記軸線回りの周方向のうち工具回転方向とは反対側へ向けて延びる切屑排出溝と、前記切屑排出溝における前記工具回転方向を向く壁面と、前記エンドミル本体の外周面との交差稜線に形成された外周刃と、前記切屑排出溝における前記壁面と、前記エンドミル本体の先端面との交差稜線に形成され、該エンドミル本体の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状をなすとともに、前記外周刃の先端に滑らかに連なり、該先端から前記軸線上に向かって延びる底刃と、を備え、前記外周刃及び前記底刃のうち、少なくとも前記外周刃のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されており、前記外周刃のラジアルレーキ角は、−20°〜−10°であることを特徴とする。
In order to solve such problems and achieve the above object, the present invention proposes the following means.
That is, the ball end mill of the present invention has an axial shape, is formed on the outer periphery of the end mill main body made of ceramic and the end mill main body, and gradually rotates around the axis as it goes from the front end along the axial direction of the end mill main body toward the base end side. The outer periphery formed in the intersection ridgeline of the chip discharge groove extended toward the opposite side to a tool rotation direction among the circumferential directions of the above, the wall surface facing the tool rotation direction in the chip discharge groove, and the outer peripheral surface of the end mill body Formed in a crossed ridge line between the blade, the wall surface in the chip discharge groove, and the tip end surface of the end mill body, and has a convex arc shape protruding toward the outer peripheral side of the tip end of the end mill body. A bottom blade that is smoothly connected to the tip and extends from the tip toward the axis, and at least the outer blade of the outer blade and the bottom blade. Arureki angle, is set to a negative angle, the radial rake angle of the peripheral cutting edge is characterized by a -20 ° ~-10 °.
本発明のボールエンドミルは、エンドミル本体がセラミックにより形成されている。そして、外周刃及び底刃のうち、少なくとも外周刃のラジアルレーキ角(外周すくい角)が負の角度に設定されており、具体的には、外周刃のラジアルレーキ角が、−20°〜−10°とされている。 In the ball end mill of the present invention, the end mill body is made of ceramic. The radial rake angle (outer rake angle) of at least the outer peripheral edge of the outer peripheral edge and the bottom edge is set to a negative angle. Specifically, the radial rake angle of the outer peripheral edge is -20 ° to- The angle is 10 °.
ここで、本明細書でいう「ボールエンドミル」には、外周刃の径(軸線に直交する径方向に沿う、軸線から外周刃までの距離。つまり半径)が軸線方向に沿って一定とされた狭義のボールエンドミルの他、外周刃の径が軸線方向に沿う先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされたテーパボールエンドミルや、ロングネックエンドミル及びテーパネックエンドミル等が含まれる。つまり本発明は、種々様々な態様とされた広義のボールエンドミルに採用することにより、後述の顕著な作用効果を奏するものである。 Here, in the “ball end mill” in this specification, the diameter of the outer peripheral blade (the distance from the axis to the outer peripheral blade along the radial direction perpendicular to the axis, that is, the radius) is constant along the axial direction. In addition to the ball end mill in a narrow sense, a tapered ball end mill, a long neck end mill, a tapered neck end mill, and the like in which the diameter of the outer peripheral blade is gradually increased from the distal end along the axial direction toward the proximal end side are included. In other words, the present invention has the following remarkable effects by being applied to a broadly defined ball end mill having various aspects.
また、本明細書でいう「外周刃のラジアルレーキ角」とは、図4及び図9に示されるエンドミル本体2の横断面視(エンドミル本体2の軸線Oに垂直な断面視)において、軸線Oに直交する径方向のうち、外周刃6を通る所定の径方向D(いわゆる「基準面」に相当)と、該外周刃6のすくい面4a(該外周刃6に隣接する切屑排出溝4の工具回転方向Tを向く壁面部分)との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度αを指している。
In addition, the “radial rake angle of the outer peripheral blade” referred to in the present specification refers to the axis O in the cross sectional view of the end mill
また、ラジアルレーキ角が「−(マイナス)」、つまり負(ネガティブ)の角度であるとは、図4及び図9に示されるエンドミル本体2の横断面視において、外周刃6のすくい面4aが、径方向の外側に向かうに従い工具回転方向Tとは反対側へ向かって傾斜して延びているときの、角度αである。この場合、上記所定の径方向D(基準面)に対して、外周刃6のすくい面4aが、工具回転方向Tに配置される。
なお、特に図示していないが、ラジアルレーキ角が「+(プラス)」、つまり正(ポジティブ)の角度であるとは、エンドミル本体2の横断面視において、外周刃6のすくい面4aが、径方向の外側に向かうに従い工具回転方向Tへ向かって傾斜して延びているときの、角度αである。この場合、上記所定の径方向D(基準面)に対して、外周刃6のすくい面4aが、工具回転方向Tとは反対側に配置される。
Further, the radial rake angle being “− (minus)”, that is, a negative (negative) angle means that the
In addition, although not specifically illustrated, the radial rake angle is “+ (plus)”, that is, a positive (positive) angle, the
そして本発明において、外周刃のラジアルレーキ角(上記角度α)は、負の角度であり、しかも−20°〜−10°と負角側に大きく設定されている。このため、切削加工時には、被削材に対するボールエンドミルの外周刃の切削抵抗が大きくなり、これに応じて、切削熱(せん断領域での塑性変形による発熱や摩擦熱等)も高くなる。 In the present invention, the radial rake angle (the angle α) of the outer peripheral blade is a negative angle, and is set to a large negative angle side of −20 ° to −10 °. For this reason, at the time of cutting, the cutting resistance of the outer peripheral edge of the ball end mill with respect to the work material increases, and accordingly, the cutting heat (heat generation or frictional heat due to plastic deformation in the shear region) also increases.
切削熱が高くなると、セラミックからなり耐熱性の高いボールエンドミルの外周刃に比べて、被削材の切削面(被加工部)は軟化する。つまり、外周刃に対して、被加工部の硬度が著しく低下する。
これにより外周刃は、被削材を削り取る(掻き取る)ように、高速で切削することが可能になる。また、軟化した被削材に比べてボールエンドミルの硬度が相対的に高められるため、外周刃の摩耗(摩滅)が顕著に抑制されて、工具寿命が延長する。
When the cutting heat is high, the cutting surface (working part) of the work material is softened as compared with the outer peripheral edge of a ball end mill made of ceramic and having high heat resistance. That is, the hardness of the workpiece is significantly reduced with respect to the outer peripheral blade.
As a result, the outer peripheral blade can be cut at a high speed so as to scrape off (cut off) the work material. Further, since the hardness of the ball end mill is relatively increased as compared with the softened work material, the wear (wear) of the outer peripheral blade is remarkably suppressed, and the tool life is extended.
すなわち、本発明の発明者は、セラミックからなるボールエンドミルについて鋭意研究を重ねた結果、外周刃のラジアルレーキ角を上記数値範囲に設定することにより、切削加工時の切削熱を意図的に高め、これにより、ボールエンドミルの硬度は維持しつつ被削材を軟化させて、これらの硬度差により被削材を掻き落とすように切削加工することで、切削速度を飛躍的に高めることができる、という知見を得るに至ったのである。
つまり、本発明のボールエンドミルによる切削モード(加工形態)は、従来の一般的なボールエンドミルの切削モードとは、大きく異なっている。
That is, the inventors of the present invention, as a result of earnest research on the ball end mill made of ceramic, by intentionally increasing the cutting heat at the time of cutting by setting the radial rake angle of the outer peripheral blade in the above numerical range, As a result, it is possible to dramatically increase the cutting speed by softening the work material while maintaining the hardness of the ball end mill, and cutting so that the work material is scraped off due to the difference in hardness. It came to gain knowledge.
That is, the cutting mode (processing mode) by the ball end mill of the present invention is greatly different from the cutting mode of the conventional general ball end mill.
具体的に、本発明のボールエンドミルによれば、被削材として例えばINCONEL(登録商標)等の耐熱合金を切削加工した場合、一般的な超硬合金からなるボールエンドミル(従来品)に比べて、10倍以上の加工能率を実現できることが確認された。
しかも、本発明のボールエンドミルの外周刃は、ラジアルレーキ角が上記数値範囲とされていることにより、刃物角が十分に確保されて、刃先強度が向上している。従って、刃先のチッピング等も生じにくくなっている。また、外周刃の刃物角が大きくされて刃先強度が高められているため、ボールエンドミルでありながらも、外周刃を用いた切削加工(側面加工)を安定して行うことが可能である。
Specifically, according to the ball end mill of the present invention, when a heat-resistant alloy such as INCONEL (registered trademark) is cut as a work material, compared to a ball end mill (conventional product) made of a general cemented carbide. It was confirmed that a machining efficiency of 10 times or more can be realized.
Moreover, the outer peripheral blade of the ball end mill of the present invention has a radial rake angle in the above numerical range, so that the blade angle is sufficiently secured and the blade edge strength is improved. Therefore, chipping of the blade edge is less likely to occur. In addition, since the blade angle of the outer peripheral blade is increased and the cutting edge strength is increased, it is possible to stably perform cutting (side surface processing) using the outer peripheral blade even though it is a ball end mill.
なお、外周刃のラジアルレーキ角が、−20°よりも小さい場合、つまり負角側に大きい場合には、該外周刃の切れ味が低下し過ぎてしまい、切削熱により被削材が軟化したとしても、切削速度を高めることが難しくなる。
また、外周刃のラジアルレーキ角が、−10°を超える場合には、ラジアルレーキ角が正角側に近づき過ぎて、所期する切削熱が得られなくなる。つまり、切削熱が十分に高められないので被削材が軟化せず、本発明の上述した作用効果が得られなくなるばかりか、外周刃が早期に摩耗して工具寿命に達するおそれがある。
従って、本発明において外周刃のラジアルレーキ角は、−20°〜−10°である。
In addition, when the radial rake angle of the outer peripheral blade is smaller than −20 °, that is, when it is larger on the negative angle side, the sharpness of the outer peripheral blade is deteriorated too much, and the work material is softened by the cutting heat. However, it becomes difficult to increase the cutting speed.
In addition, when the radial rake angle of the outer peripheral blade exceeds -10 °, the radial rake angle becomes too close to the positive angle side, and the desired cutting heat cannot be obtained. That is, since the cutting heat cannot be sufficiently increased, the work material is not softened, and the above-described operation and effect of the present invention cannot be obtained.
Therefore, in the present invention, the radial rake angle of the outer peripheral blade is −20 ° to −10 °.
以上より、本発明によれば、エンドミル本体がセラミックで形成されながらも、外周刃の刃先強度や耐摩耗性を十分に確保しつつ、切削速度を高めて加工効率を向上でき、かつ工具寿命も延長できるのである。 As described above, according to the present invention, while the end mill body is formed of ceramic, it is possible to increase the cutting speed and improve the processing efficiency while sufficiently securing the edge strength and wear resistance of the outer peripheral blade, and the tool life is also improved. It can be extended.
また、本発明のボールエンドミルにおいて、前記外周刃のラジアルレーキ角が、−17.5°〜−12.5°であることが好ましい。 In the ball end mill of the present invention, it is preferable that a radial rake angle of the outer peripheral blade is -17.5 ° to -12.5 °.
この場合、本発明による上述した作用効果が、より確実に、かつ安定的に得られやすくなる。なお、外周刃のラジアルレーキ角が−15°に設定された場合に、最も顕著な効果を奏する。 In this case, the above-described operational effects of the present invention can be obtained more reliably and stably. The most remarkable effect is obtained when the radial rake angle of the outer peripheral blade is set to -15 °.
また、本発明のボールエンドミルにおいて、前記外周刃のねじれ角が、30°〜40°であることが好ましい。 In the ball end mill of the present invention, it is preferable that a twist angle of the outer peripheral blade is 30 ° to 40 °.
本発明の上記構成によれば、外周刃のねじれ角が、30°〜40°に設定されている。
ここで、本明細書でいう「ねじれ角」とは、図2及び図7に示されるエンドミル本体2の側面視(エンドミル本体2を軸線Oに直交する径方向から見た側面視)において、軸線O(又は軸線Oに平行な直線)と、外周刃6(ねじれのつる巻き線)との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度βを指している。
According to the above configuration of the present invention, the twist angle of the outer peripheral blade is set to 30 ° to 40 °.
Here, the “twist angle” referred to in this specification is an axis line in a side view of the
一般に、例えば超硬合金からなるボールエンドミル(従来品)においては、外周刃のねじれ角は40°よりも大きく設定される。このように、ねじれ角が大きな正の角度に設定されることにより、外周刃が被削材に鋭く切り込んで、切れ味が高められるからである。
一方、本発明の上記構成においては、外周刃のねじれ角を30°〜40°と小さく設定して、被削材に対する外周刃の切削抵抗を意図的に高めている。これにより切削加工時には、被削材に対するボールエンドミルの外周刃の切削抵抗が大きくなって、切削熱(せん断領域での塑性変形による発熱や摩擦熱等)も高くなる。
In general, in a ball end mill (conventional product) made of cemented carbide, for example, the torsion angle of the outer peripheral blade is set to be larger than 40 °. This is because, when the twist angle is set to a large positive angle, the outer peripheral edge cuts sharply into the work material, and the sharpness is enhanced.
On the other hand, in the said structure of this invention, the torsion angle of an outer peripheral blade is set small as 30 degrees-40 degrees, and the cutting resistance of the outer peripheral blade with respect to a workpiece is increased intentionally. Thereby, at the time of cutting, the cutting resistance of the outer peripheral edge of the ball end mill with respect to the work material increases, and the cutting heat (heat generation, frictional heat, etc. due to plastic deformation in the shear region) also increases.
切削熱が高くなると、セラミックからなり耐熱性の高いボールエンドミルの外周刃に比べて、被削材の切削面(被加工部)は軟化する。つまり、外周刃に対して、被加工部の硬度が著しく低下する。
これにより外周刃は、被削材を削り取る(掻き取る)ように、高速で切削することが可能になる。また、軟化した被削材に比べてボールエンドミルの硬度が相対的に高められるため、外周刃の摩耗(摩滅)が顕著に抑制されて、工具寿命が延長する。
When the cutting heat is high, the cutting surface (working part) of the work material is softened as compared with the outer peripheral edge of a ball end mill made of ceramic and having high heat resistance. That is, the hardness of the workpiece is significantly reduced with respect to the outer peripheral blade.
As a result, the outer peripheral blade can be cut at a high speed so as to scrape off (cut off) the work material. Further, since the hardness of the ball end mill is relatively increased as compared with the softened work material, the wear (wear) of the outer peripheral blade is remarkably suppressed, and the tool life is extended.
つまり上記構成によれば、本発明の上述した作用効果を、さらに格別顕著なものとすることができる。 That is, according to the above configuration, the above-described operational effects of the present invention can be made even more remarkable.
具体的には、外周刃のねじれ角が、30°よりも大きくされていることで、外周刃において、切削熱により軟化した被削材を削り取るのに十分な切れ味を確保することができる。
また、外周刃のねじれ角が、40°よりも小さくされていることで、被削材を軟化させるのに十分な切削熱を得ることが可能な程度に、外周刃の切削抵抗を高めることができる。
Specifically, by making the twist angle of the outer peripheral blade larger than 30 °, the outer peripheral blade can ensure a sharpness enough to scrape off the work material softened by the cutting heat.
In addition, since the twist angle of the outer peripheral blade is smaller than 40 °, the cutting resistance of the outer peripheral blade can be increased to the extent that sufficient cutting heat can be obtained to soften the work material. it can.
また、本発明のボールエンドミルにおいて、前記エンドミル本体は、サイアロンからなることが好ましい。 In the ball end mill of the present invention, the end mill body is preferably made of sialon.
この場合、エンドミル本体が、セラミック材料のサイアロン(SiAlON)からなるので、耐熱性、耐熱衝撃性、高温環境下での機械的強度、耐摩耗性等に優れたものとなる。従って、本発明の上述した作用効果がさらに格別顕著なものとなり、かつ安定的に奏功される。 In this case, since the end mill body is made of ceramic material sialon (SiAlON), it has excellent heat resistance, thermal shock resistance, mechanical strength in a high temperature environment, wear resistance, and the like. Therefore, the above-described operational effects of the present invention become more remarkable and can be stably achieved.
本発明のボールエンドミルによれば、エンドミル本体がセラミックで形成されながらも、外周刃の刃先強度や耐摩耗性を十分に確保しつつ、切削速度を高めて加工効率を向上でき、かつ工具寿命も延長できる。 According to the ball end mill of the present invention, while the end mill body is made of ceramic, the cutting edge speed and wear resistance of the outer peripheral blade can be sufficiently secured, the cutting speed can be increased and the machining efficiency can be improved, and the tool life can be improved. Can be extended.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態に係るボールエンドミル1について、図1〜図4を参照して説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a ball end mill 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
〔ボールエンドミルの概略構成、及びエンドミル本体〕
図1〜図3に示されるように、本実施形態のボールエンドミル1は、軸状をなし、セラミックからなるエンドミル本体2を有している。具体的に、エンドミル本体2は、セラミック材料のサイアロン(SiAlON)からなる。
エンドミル本体2は概略円柱状をなしており、該エンドミル本体2の軸線O方向に沿う少なくとも先端部に刃部3aが形成され、該刃部3a以外の部位がシャンク部3bとされている。
[Schematic configuration of ball end mill and end mill body]
As shown in FIGS. 1 to 3, the ball end mill 1 according to the present embodiment has an
The end mill
ボールエンドミル1は、エンドミル本体2において円柱状をなすシャンク部3bが工作機械の主軸等に把持され、軸線O回りのうち工具回転方向Tに回転させられることで、金属材料等からなる被削材の切削加工(転削加工)に使用される。また上記回転とともに、軸線Oに交差する方向に送りを与えられて、刃部3aにより被削材に対して肩削り加工、溝加工、R削り加工、倣い加工等を行う。
なお、本実施形態のボールエンドミル1は、被削材として例えばINCONEL(登録商標)等の耐熱合金(難削材)の切削加工に、特に適している。
The ball end mill 1 has a
The ball end mill 1 of the present embodiment is particularly suitable for cutting a heat-resistant alloy (hard-to-cut material) such as INCONEL (registered trademark) as a work material.
また、このボールエンドミル1により被削材を切削加工する際には、該ボールエンドミル1の刃部3a及び被削材の切削面(被加工部)に向けて、クーラントが噴出される。このクーラントとしては、ドライアイスパウダーを用いることが好ましい。
Further, when the workpiece is cut by the ball end mill 1, coolant is jetted toward the
〔本明細書で用いる向き(方向)の定義〕
本明細書においては、エンドミル本体2の軸線O方向のうち、シャンク部3bから刃部3aへ向かう方向を先端側、刃部3aからシャンク部3bへ向かう方向を基端側という。
また、軸線Oに直交する方向を径方向といい、径方向のうち、軸線Oに接近する向きを径方向の内側といい、軸線Oから離間する向きを径方向の外側という。
また、軸線O回りに周回する方向を周方向といい、周方向のうち、切削加工時にエンドミル本体2が回転させられる方向を工具回転方向Tといい、これとは反対へ向かう方向を工具回転方向Tとは反対側という。
[Definition of direction (direction) used in this specification]
In the present specification, in the direction of the axis O of the
In addition, a direction perpendicular to the axis O is referred to as a radial direction, and a direction approaching the axis O in the radial direction is referred to as a radial inner side, and a direction away from the axis O is referred to as a radial outer side.
Further, the direction that circulates around the axis O is referred to as the circumferential direction. Of the circumferential directions, the direction in which the
〔切屑排出溝〕
刃部3aの外周には、複数条の切屑排出溝4が周方向に間隔をあけて形成されている。切屑排出溝4は、エンドミル本体2の先端面に開口しており、該先端面から基端側へ向かうに従い漸次工具回転方向Tとは反対側へ向けてねじれて延びている。切屑排出溝4は、刃部3aの基端側の端部において、エンドミル本体2の外周に切り上がっている。
[Chip discharge groove]
On the outer periphery of the
本実施形態のボールエンドミル1では、4条の切屑排出溝4が、互いに周方向に間隔(等間隔又は不等間隔)をあけて形成されている。
各切屑排出溝4は、工具回転方向Tを向く壁面を有しており、この壁面のうち、切れ刃に隣接する部分がすくい面とされている。具体的には、切れ刃のすくい面のうち、該切れ刃の後述する外周刃6及び底刃9に隣接する部分がそれぞれ、外周刃6のすくい面4a、及び底刃9のすくい面4bとされている。
In the ball end mill 1 of the present embodiment, four
Each
切屑排出溝4の先端部には、該先端部を径方向へ向けて溝状に切り欠くようにして、ギャッシュ7が形成されている。具体的に、本実施形態のギャッシュ7は、切屑排出溝4の先端部において径方向に沿うように延びる断面V字形の溝状に形成されており、その径方向内側の端部は、軸線Oに接近配置されている。
本実施形態では、4条の切屑排出溝4に対応して4条のギャッシュ7が形成されており、これらのギャッシュ7が、軸線Oを中心として放射状に形成されている。
A
In this embodiment, four
〔切れ刃〕
刃部3aは、周方向に間隔をあけて複数の切れ刃を有している。切れ刃はそれぞれ、外周刃6及び底刃9を有しており、これらがJ字状をなす1つの切れ刃を形成して、滑らかに連続している。
本実施形態のボールエンドミル1は、4枚刃(4つの切れ刃)の刃部3aを有している。ただし、ボールエンドミル1の切れ刃の数(J字状に連続する外周刃6及び底刃9の組数)は、本実施形態で説明する4枚刃に限定されるものではなく、例えば3枚刃以下であってもよく、又は5枚刃以上であってもよい。なお、切れ刃の数は、切屑排出溝4の数に対応している。
[Cutting edge]
The
The ball end mill 1 of the present embodiment has a
〔外周刃〕
切屑排出溝4における工具回転方向Tを向く壁面と、エンドミル本体2の外周面との交差稜線には、外周刃6が形成されている。外周刃6は、切屑排出溝4の前記壁面の外周端縁に沿って、つる巻き線状(螺旋状)に延びている。
(Peripheral blade)
An outer
具体的に、外周刃6は、切屑排出溝4の工具回転方向Tを向く壁面のうち、径方向外側の端部に位置するすくい面4aと、刃部3aの外周面のうち、該切屑排出溝4の工具回転方向Tとは反対側に隣接する外周逃げ面5と、の交差稜線に形成されている。
刃部3aの外周面には、周方向に隣り合う切屑排出溝4同士の間に、外周逃げ面5がそれぞれ形成されている。外周逃げ面5の幅(外周刃6に直交する向きの長さ)は、外周刃6の延在方向に沿って略一定とされている。
Specifically, the outer
On the outer peripheral surface of the
詳しくは、刃部3aに、切屑排出溝4の数(4条)に対応する数(4条)の外周刃6が、互いに周方向に間隔をあけて形成されている。外周刃6は、切屑排出溝4と等しいリードで、エンドミル本体2の先端から基端側へ向かうに従い漸次工具回転方向Tとは反対側へ向けてねじれて延びている。
Specifically, a number (four) of outer
外周刃6の径(径方向に沿う軸線Oから外周刃6までの距離。つまり半径)は、軸線O方向に沿って一定とされている。従って、外周刃6が軸線O回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Oを中心とする1つの円筒面となる。また、外周刃6に隣接する外周逃げ面5の径についても、軸線O方向に沿って一定とされている。
つまり本実施形態のボールエンドミル1は、外周刃6の回転軌跡がなす円筒面の縦断面(軸線Oに沿う断面)が、軸線Oに平行な直線状をなしており、例えば被加工部に垂直壁を有する直溝(リブ溝)の切削加工等に用いられるような、JIS B0172−1993(番号4208)で規定される狭義のボールエンドミルである。
The diameter of the outer peripheral blade 6 (the distance from the axis O along the radial direction to the outer
That is, in the ball end mill 1 of the present embodiment, the longitudinal cross section (cross section along the axis O) of the cylindrical surface formed by the rotation trajectory of the outer
そして、図4に示されるエンドミル本体2の横断面視(エンドミル本体2の軸線Oに垂直な断面視)において、外周刃6のラジアルレーキ角(角度α)は、負の角度に設定されている。具体的に、外周刃6のラジアルレーキ角は、−20°〜−10°である。好ましくは、外周刃6のラジアルレーキ角は、−17.5°〜−12.5°である。
And in the cross sectional view of the end mill
ここで、本明細書でいう「外周刃6のラジアルレーキ角」とは、図4に示されるエンドミル本体2の横断面視において、軸線Oに直交する径方向のうち、外周刃6を通る所定の径方向D(いわゆる「基準面」に相当)と、該外周刃6のすくい面4a(該外周刃6に隣接する切屑排出溝4の工具回転方向Tを向く壁面部分)との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度αを指している。
Here, the “radial rake angle of the outer
また、ラジアルレーキ角が「−(マイナス)」、つまり負(ネガティブ)の角度であるとは、図4に示されるエンドミル本体2の横断面視において、外周刃6のすくい面4aが、径方向の外側に向かうに従い工具回転方向Tとは反対側へ向かって傾斜して延びているときの、角度αである。この場合、上記所定の径方向D(基準面)に対して、外周刃6のすくい面4aが、工具回転方向Tに配置される。
なお、特に図示していないが、ラジアルレーキ角が「+(プラス)」、つまり正(ポジティブ)の角度であるとは、エンドミル本体2の横断面視において、外周刃6のすくい面4aが、径方向の外側に向かうに従い工具回転方向Tへ向かって傾斜して延びているときの、角度αである。この場合、上記所定の径方向D(基準面)に対して、外周刃6のすくい面4aが、工具回転方向Tとは反対側に配置される。
Moreover, the radial rake angle is “− (minus)”, that is, a negative (negative) angle means that the
In addition, although not specifically illustrated, the radial rake angle is “+ (plus)”, that is, a positive (positive) angle, the
本実施形態では、切れ刃を構成する外周刃6及び底刃9のうち、少なくとも外周刃6のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されており、かつ、外周刃6のラジアルレーキ角が、上述した数値範囲とされている。
なお、外周刃6以外に、底刃9のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されていてもよい。
In the present embodiment, at least the radial rake angle of the outer
In addition to the outer
また、図2に示されるエンドミル本体2の側面視(エンドミル本体2を軸線Oに直交する径方向から見た側面視)において、外周刃6のねじれ角(角度β)は、30°〜40°である。好ましくは、外周刃6のねじれ角は、39°未満である。より望ましくは、外周刃6のねじれ角は、30°〜35°である。
Further, in the side view of the
ここで、本明細書でいう「ねじれ角」とは、図2に示されるエンドミル本体2の側面視において、軸線O(又は軸線Oに平行な直線)と、外周刃6(ねじれのつる巻き線)との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度βを指している。
Here, the “twist angle” in the present specification refers to the axis O (or a straight line parallel to the axis O) and the outer peripheral blade 6 (twisted spiral winding) in the side view of the
〔底刃(先端刃)〕
図1〜図3に示されるように、切屑排出溝4における工具回転方向Tを向く壁面と、エンドミル本体2の先端面との交差稜線には、底刃(先端刃)9が形成されている。底刃9は、エンドミル本体2の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状をなすとともに、外周刃6の先端に滑らかに連なり、該先端から軸線O上に向かって延びている。
[Bottom blade (tip blade)]
As shown in FIGS. 1 to 3, a bottom blade (tip blade) 9 is formed on a cross ridge line between the wall surface facing the tool rotation direction T in the
具体的に、底刃9は、切屑排出溝4(ギャッシュ7)の工具回転方向Tを向く壁面のうち、先端側の端部に位置するすくい面4bと、刃部3aの先端面のうち、該切屑排出溝4の工具回転方向Tとは反対側に隣接する先端逃げ面8と、の交差稜線に形成されている。
Specifically, the
刃部3aの先端面には、周方向に隣り合う切屑排出溝4同士の間に、先端逃げ面8がそれぞれ形成されている。先端逃げ面8の幅(底刃9に直交する向きの長さ)は、底刃9の延在方向に沿って略一定とされている。図示の例では、先端逃げ面8の幅が、外周逃げ面5の幅よりも小さくされている。先端逃げ面8は、エンドミル本体2の先端外周側へ向けて凸となる凸曲面状をなしている。先端逃げ面8の基端部は、外周逃げ面5の先端部に接続している。
A
刃部3aには、切屑排出溝4の数(4条)に対応する数(4条)の底刃9が、互いに周方向に間隔をあけて形成されている。
本実施形態では、図3に示されるエンドミル本体2の正面視において(エンドミル本体2の先端面を軸線O方向から正面に見て)、底刃9は、径方向に沿うように延びており、該底刃9の内端(径方向内側の端縁)は、軸線O上に位置している。また、軸線Oを挟んで隣り合う底刃9同士は、軸線O上において滑らかに接続している。図示の例では、すべての底刃9が、軸線O上において互いに接続している。
The
In the present embodiment, in a front view of the
また、図2に示されるエンドミル本体2の側面視において、底刃9が軸線O回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Oを中心とする1つの半球面となる。
In addition, in the side view of the end mill
図2において、底刃9のすくい角は、0°に近い正の角度、又は0°に設定されている。つまり、底刃9のすくい面4bは、先端(底刃9)から基端側へ向かうに従い、及び、径方向外端(底刃9)から径方向内側へ向かうに従い、漸次工具回転方向Tとは反対側に向けて傾斜しているか、又は、軸線Oに平行となるように形成されている。
なお、底刃9のすくい角は、負の角度に設定されていてもよい。この場合、底刃9のすくい面4bは、先端から基端側へ向かうに従い、及び、径方向外端から径方向内側へ向かうに従い、漸次工具回転方向Tへ向けて傾斜する。
In FIG. 2, the rake angle of the
In addition, the rake angle of the
〔本実施形態による作用効果〕
以上説明した本実施形態のボールエンドミル1によれば、エンドミル本体2がセラミックにより形成されている。そして、外周刃6及び底刃9のうち、少なくとも外周刃6のラジアルレーキ角(外周すくい角、図4における角度α)が負の角度に設定されており、具体的には、外周刃6のラジアルレーキ角が、−20°〜−10°とされている。
[Effects of this embodiment]
According to the ball end mill 1 of the present embodiment described above, the
このため、切削加工時には、被削材に対するボールエンドミル1の外周刃6の切削抵抗が大きくなり、これに応じて、切削熱(せん断領域での塑性変形による発熱や摩擦熱等)も高くなる。
For this reason, at the time of cutting, the cutting resistance of the outer
切削熱が高くなると、セラミックからなり耐熱性の高いボールエンドミル1の外周刃6に比べて、被削材の切削面(被加工部)は軟化する。つまり、外周刃6に対して、被加工部の硬度が著しく低下する。
これにより外周刃6は、被削材を削り取る(掻き取る)ように、高速で切削することが可能になる。また、軟化した被削材に比べてボールエンドミル1の硬度が相対的に高められるため、外周刃6の摩耗(摩滅)が顕著に抑制されて、工具寿命が延長する。
When the cutting heat is increased, the cutting surface (worked portion) of the work material is softened as compared with the outer
As a result, the outer
すなわち、本発明の発明者は、セラミックからなるボールエンドミル1について鋭意研究を重ねた結果、外周刃6のラジアルレーキ角を上記数値範囲に設定することにより、切削加工時の切削熱を意図的に高め、これにより、ボールエンドミル1の硬度は維持しつつ被削材を軟化させて、これらの硬度差により被削材を掻き落とすように切削加工することで、切削速度を飛躍的に高めることができる、という知見を得るに至ったのである。
つまり、本実施形態のボールエンドミル1による切削モード(加工形態)は、従来の一般的なボールエンドミルの切削モードとは、大きく異なっている。
In other words, the inventors of the present invention have made extensive studies on the ball end mill 1 made of ceramic, and as a result, set the radial rake angle of the outer
That is, the cutting mode (processing mode) by the ball end mill 1 of the present embodiment is greatly different from the cutting mode of a conventional general ball end mill.
具体的に、本実施形態のボールエンドミル1によれば、被削材として例えばINCONEL(登録商標)等の耐熱合金を切削加工した場合、一般的な超硬合金からなるボールエンドミル(従来品)に比べて、10倍以上の加工能率を実現できることが確認された。
しかも、本実施形態のボールエンドミル1の外周刃6は、ラジアルレーキ角が上記数値範囲とされていることにより、刃物角が十分に確保されて、刃先強度が向上している。従って、刃先のチッピング等も生じにくくなっている。また、外周刃6の刃物角が大きくされて刃先強度が高められているため、ボールエンドミル1(狭義のボールエンドミル)でありながらも、外周刃6を用いた切削加工(側面加工)を安定して行うことが可能である。
Specifically, according to the ball end mill 1 of the present embodiment, when a heat-resistant alloy such as INCONEL (registered trademark) is cut as a work material, for example, a ball end mill (conventional product) made of a general cemented carbide is used. In comparison, it was confirmed that a machining efficiency of 10 times or more can be realized.
Moreover, the
なお、外周刃6のラジアルレーキ角が、−20°よりも小さい場合、つまり負角側に大きい場合には、該外周刃6の切れ味が低下し過ぎてしまい、切削熱により被削材が軟化したとしても、切削速度を高めることが難しくなる。
また、外周刃6のラジアルレーキ角が、−10°を超える場合には、ラジアルレーキ角が正角側に近づき過ぎて、所期する切削熱が得られなくなる。つまり、切削熱が十分に高められないので被削材が軟化せず、本実施形態の上述した作用効果が得られなくなるばかりか、外周刃6が早期に摩耗して工具寿命に達するおそれがある。
従って、本実施形態において外周刃6のラジアルレーキ角は、−20°〜−10°である。
In addition, when the radial rake angle of the outer
Further, when the radial rake angle of the outer
Therefore, in this embodiment, the radial rake angle of the outer
以上より、本実施形態によれば、エンドミル本体2がセラミックで形成されながらも、外周刃6の刃先強度や耐摩耗性を十分に確保しつつ、切削速度を高めて加工効率を向上でき、かつ工具寿命も延長できるのである。
As described above, according to the present embodiment, while the
また、外周刃6のラジアルレーキ角が、−17.5°〜−12.5°であると、本実施形態による上述した作用効果が、より確実に、かつ安定的に得られやすくなる。
なお、外周刃6のラジアルレーキ角が−15°に設定された場合に、最も顕著な効果を奏する。
Further, when the radial rake angle of the outer
In addition, when the radial rake angle of the outer
また本実施形態では、外周刃6のねじれ角(図2における角度β)が、30°〜40°とされているので、下記の作用効果を奏する。
Moreover, in this embodiment, since the twist angle (angle (beta) in FIG. 2) of the
すなわち一般に、例えば超硬合金からなるボールエンドミル(従来品)においては、外周刃のねじれ角は40°よりも大きく設定される。このように、ねじれ角が大きな正の角度に設定されることにより、外周刃が被削材に鋭く切り込んで、切れ味が高められるからである。
一方、本実施形態の上記構成においては、外周刃6のねじれ角を30°〜40°と小さく設定して、被削材に対する外周刃6の切削抵抗を意図的に高めている。これにより切削加工時には、被削材に対するボールエンドミル1の外周刃6の切削抵抗が大きくなって、切削熱(せん断領域での塑性変形による発熱や摩擦熱等)も高くなる。
That is, generally, in a ball end mill (conventional product) made of a cemented carbide, for example, the twist angle of the outer peripheral blade is set to be larger than 40 °. This is because, when the twist angle is set to a large positive angle, the outer peripheral edge cuts sharply into the work material, and the sharpness is enhanced.
On the other hand, in the above-described configuration of the present embodiment, the twisting angle of the outer
切削熱が高くなると、セラミックからなり耐熱性の高いボールエンドミル1の外周刃6に比べて、被削材の切削面(被加工部)は軟化する。つまり、外周刃6に対して、被加工部の硬度が著しく低下する。
これにより外周刃6は、被削材を削り取る(掻き取る)ように、高速で切削することが可能になる。また、軟化した被削材に比べてボールエンドミル1の硬度が相対的に高められるため、外周刃6の摩耗(摩滅)が顕著に抑制されて、工具寿命が延長する。
When the cutting heat is increased, the cutting surface (worked portion) of the work material is softened as compared with the outer
As a result, the outer
つまり上記構成によれば、本実施形態の上述した作用効果を、さらに格別顕著なものとすることができる。 That is, according to the said structure, the effect mentioned above of this embodiment can be made further remarkable.
具体的には、外周刃6のねじれ角が、30°よりも大きくされていることで、外周刃6において、切削熱により軟化した被削材を削り取るのに十分な切れ味を確保することができる。
また、外周刃6のねじれ角が、40°よりも小さくされていることで、被削材を軟化させるのに十分な切削熱を得ることが可能な程度に、外周刃6の切削抵抗を高めることができる。
Specifically, since the twist angle of the outer
In addition, since the twist angle of the outer
また本実施形態では、エンドミル本体2が、セラミック材料のサイアロンからなるので、耐熱性、耐熱衝撃性、高温環境下での機械的強度、耐摩耗性等に優れたものとなる。従って、本実施形態の上述した作用効果がさらに格別顕著なものとなり、かつ安定的に奏功される。
In the present embodiment, the
また本実施形態では、切削加工時に、ボールエンドミル1の刃部3a及び被削材の加工面(被加工部)に向けて供給するクーラントとして、ドライアイスパウダーを用いているので、上述のように切削熱が高められても、酸化被膜の付着を抑制できる。
Moreover, in this embodiment, since dry ice powder is used as a coolant supplied toward the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係るボールエンドミル(テーパボールエンドミル)11について、図6〜図9を参照して説明する。
なお、前述の実施形態(第1実施形態)と同じ構成要素については詳細な説明を省略し、主として異なる点についてのみ、下記に説明する。
Second Embodiment
Next, a ball end mill (tapered ball end mill) 11 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Detailed description of the same components as those of the above-described embodiment (first embodiment) is omitted, and only different points will be described below.
〔第1実施形態との相違点〕
図6〜図8に示されるように、本実施形態のボールエンドミル11では、ギャッシュ7が、切屑排出溝4の先端部において径方向に沿うように延びる断面台形の溝状に形成されており、その径方向内側の端部は、軸線Oに達している。本実施形態では、4条の切屑排出溝4に対応して4条のギャッシュ7が形成されており、これらのギャッシュ7同士が、径方向内側の端部(エンドミル本体2の先端面における径方向の中央、つまり軸線O上)で互いに連通している。
[Differences from the first embodiment]
As shown in FIGS. 6 to 8, in the
本実施形態のボールエンドミル11は、外周刃6の径が、軸線O方向に沿って先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされている。従って、外周刃6が軸線O回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Oを中心とする1つのテーパ面となる。また、外周刃6に隣接する外周逃げ面5の径についても、軸線O方向に沿って先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされている。
つまり本実施形態のボールエンドミル11は、外周刃6の回転軌跡がなすテーパ面の縦断面が、軸線Oに対して傾斜する直線状をなしており、例えば被加工部に傾斜壁を有するテーパ溝(テーパリブ溝)の切削加工等に用いられるような、JIS B0172−1993(番号4209)で規定されるテーパボールエンドミルである。
In the
That is, in the
図9に示されるエンドミル本体2の横断面視(エンドミル本体2の軸線Oに垂直な断面視)において、外周刃6のラジアルレーキ角(角度α)は、負の角度に設定されている。具体的に、外周刃6のラジアルレーキ角は、−20°〜−10°である。好ましくは、外周刃6のラジアルレーキ角は、−17.5°〜−12.5°である。
In the cross-sectional view of the
また、切れ刃を構成する外周刃6及び底刃9のうち、少なくとも外周刃6のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されており、かつ、外周刃6のラジアルレーキ角が、上述した数値範囲とされている。
なお、外周刃6以外に、底刃9のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されていてもよい。
Of the outer
In addition to the outer
図7に示されるエンドミル本体2の側面視(エンドミル本体2を軸線Oに直交する径方向から見た側面視)において、外周刃6のねじれ角(角度β)は、30°〜40°である。好ましくは、外周刃6のねじれ角は、39°未満である。より望ましくは、外周刃6のねじれ角は、30°〜35°である。
なお、本実施形態のような、エンドミル本体2の外径が軸線O方向の先端から基端側へ向けて大きくなるテーパボールエンドミルにおいては、外周刃6のリード長を合わせるか、ねじれ角βを合わせる必要がある。本実施形態のボールエンドミル11においては、外周刃6のねじれ角βを合わせて等ねじれとしている。
In the side view of the
In the tapered ball end mill in which the outer diameter of the end mill
刃部3aの先端面には、周方向に隣り合う切屑排出溝4同士の間に、先端逃げ面8がそれぞれ形成されている。先端逃げ面8の幅(底刃9に直交する向きの長さ)は、底刃9の延在方向に沿って略一定とされている。図示の例では、先端逃げ面8の幅が、外周逃げ面5の幅と同等の大きさとされている。先端逃げ面8は、エンドミル本体2の先端外周側へ向けて凸となる凸曲面状をなしている。先端逃げ面8の基端部は、外周逃げ面5の先端部に段差なく滑らかに接続している。
A
刃部3aには、切屑排出溝4の数(4条)に対応する数(4条)の底刃9が、互いに周方向に間隔をあけて形成されている。
本実施形態では、図8に示されるエンドミル本体2の正面視において(エンドミル本体2の先端面を軸線O方向から正面に見て)、底刃9は、径方向に沿うように延びており、該底刃9の内端(径方向内側の端縁)は、軸線O上よりも径方向外側に配置されている。
The
In the present embodiment, in the front view of the end mill
〔本実施形態による作用効果〕
以上説明した本実施形態のボールエンドミル11によれば、前述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態のボールエンドミル11はテーパボールエンドミルであり、外周刃6を用いた切削加工に供されやすいことから、前述した外周刃6による切削効率向上の作用効果が、より格別顕著なものとなりやすい。
[Effects of this embodiment]
According to the
Moreover, since the
〔本発明に含まれるその他の構成〕
なお、本発明は前述の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。
[Other configurations included in the present invention]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、前述の実施形態では、エンドミル本体2のセラミック材料として、サイアロンを用いたが、それ以外のセラミック材料であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, sialon is used as the ceramic material of the
また、外周刃6のねじれ角が30°〜40°であるとしたが、これに限定されるものではない。すなわち本発明は、外周刃6のラジアルレーキ角が、負の角度かつ−20°〜−10°であることによって、上述した顕著な作用効果が得られることから、外周刃6のねじれ角については、例えば30°より小さくてもよく、40°より大きくてもよい。
ただし、外周刃6のねじれ角が30°〜40°の範囲であると、上述した格別顕著な作用効果を奏することから、好ましい。また、外周刃6のねじれ角が39°未満であると、より安定的に上述の作用効果が得られることとなり、さらに望ましくは、外周刃6のねじれ角は、30°〜35°である。なお、30°〜35°の中でも、30°に近づくほど切削熱が高められて、良好な結果が得られやすい。
Moreover, although the torsion angle of the outer
However, it is preferable that the torsion angle of the outer
また、第1実施形態では、狭義のボールエンドミルであるボールエンドミル1を用い、第2実施形態では、テーパボールエンドミルであるボールエンドミル11を用いて説明したが、それ以外のボールエンドミルである、例えばロングネックエンドミルやテーパネックエンドミル等に本発明を適用してもよい。つまり本発明は、種々様々な態様とされた広義のボールエンドミルに採用することができて、上述した顕著な作用効果を奏するものである。
In the first embodiment, the ball end mill 1 that is a narrowly defined ball end mill is used, and in the second embodiment, the
その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及びなお書き等で説明した各構成(構成要素)を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。 In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, you may combine each structure (component) demonstrated by the above-mentioned embodiment, a modification, and a remark etc., addition of a structure, omission, substitution, others It can be changed. Further, the present invention is not limited by the above-described embodiments, and is limited only by the scope of the claims.
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to this embodiment.
[切削長の確認試験A]
本発明の実施例として、第1実施形態で説明したボールエンドミル1を用意した。すなわちボールエンドミル1は、エンドミル本体2がセラミックからなり、外周刃6の径が軸線O方向に沿って一定とされており、外周刃6のラジアルレーキ角(外周すくい角)αが、−20°〜−10°の範囲内である。
[Cutting length confirmation test A]
As an example of the present invention, the ball end mill 1 described in the first embodiment was prepared. That is, in the ball end mill 1, the
具体的には、外周刃6のラジアルレーキ角αが、−18°、−15°、−12°とされたボールエンドミル1を用意し、これらを順に実施例1〜3とした。また、エンドミル本体2がセラミックからなる点及び外周刃6の径が軸線O方向に一定である点において実施例と共通するが、外周刃6のラジアルレーキ角αが本発明の範囲外である、−23°、−7°とされたボールエンドミルを用意し、これらを順に比較例1、2とした。
Specifically, a ball end mill 1 in which the radial rake angle α of the outer
そして、これらのボールエンドミルを用いて被削材の連続切削を行い、外周刃6が刃先欠損や摩耗等により切削不能(工具寿命)となるまでの切削長(総切削長)について、確認を行った。つまり、ボールエンドミルの刃長全域(底刃9及び外周刃6を含む刃部3aの略全体)を使用して、被削材に連続的に切り込む切削加工を行った。なお、切削条件等については、下記の通りとした。
ボールエンドミルの刃数、サイズ:4枚刃、先端R5.0mm、刃長1D、ねじれ角30°
被削材:INCONEL(登録商標)718
回転数:24000min−1
切削速度:754m/min
送り速度:2880mm/min
一刃あたりの送り:0.03mm/tooth
クーラント:ドライ
切削方式:ダウンカット
突出長さ:20mm
切込量ae:1.5mm
切込量ap:9.0mm
Then, continuous cutting of the work material is performed using these ball end mills, and the cutting length (total cutting length) until the outer
Number of blades of ball end mill, size: 4 blades, tip R5.0mm, blade length 1D, helix angle 30 °
Work material: INCONEL (registered trademark) 718
Rotational speed: 24000min -1
Cutting speed: 754 m / min
Feeding speed: 2880mm / min
Feed per tooth: 0.03mm / tooth
Coolant: Dry Cutting method: Down cut Protrusion length: 20mm
Cutting depth ae: 1.5 mm
Cutting depth ap: 9.0 mm
試験の結果を、図5のグラフに示す。
図5に示されるように、本発明の実施例1〜3においては、切削長が十分に確保され、切削加工が安定して工具寿命が延長されることが確認された。なかでも、外周刃6のラジアルレーキ角αが−17.5°〜−12.5°の範囲内である実施例2においては、切削長が20mを超えており、より格別顕著な効果を奏することが確認された。
The result of the test is shown in the graph of FIG.
As shown in FIG. 5, in Examples 1 to 3 of the present invention, it was confirmed that the cutting length was sufficiently secured, the cutting process was stabilized, and the tool life was extended. In particular, in Example 2 in which the radial rake angle α of the outer
一方、比較例1、2においては、実施例1〜3に比べて切削長が大幅に短い結果となった。具体的に、比較例1では、外周刃6の切れ味が低下し過ぎたために、切削長に影響したものと考えられる。また比較例2では、外周刃6の刃先強度及び切削時の切削熱が十分に得られずに、切削長に影響したものと考えられる。
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the cutting length was significantly shorter than in Examples 1 to 3. Specifically, in Comparative Example 1, it is considered that the cutting length was affected because the sharpness of the outer
[切削長の確認試験B]
次に、本発明の実施例として、第2実施形態で説明したボールエンドミル(テーパボールエンドミル)11を用意した。すなわちボールエンドミル11は、エンドミル本体2がセラミックからなり、外周刃6の径が軸線O方向に沿って先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされており、外周刃6のラジアルレーキ角(外周すくい角)αが、−20°〜−10°の範囲内である。
[Cutting length confirmation test B]
Next, as an example of the present invention, the ball end mill (tapered ball end mill) 11 described in the second embodiment was prepared. That is, in the
具体的には、外周刃6のラジアルレーキ角αが、−18°、−15°、−12°とされたボールエンドミル11を用意し、これらを順に実施例4〜6とした。また、エンドミル本体2がセラミックからなる点及び外周刃6の径が軸線O方向の先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくなる点において実施例と共通するが、外周刃6のラジアルレーキ角αが本発明の範囲外である、−23°、−7°とされたボールエンドミル(テーパボールエンドミル)を用意し、これらを順に比較例3、4とした。
Specifically, a
そして、これらのボールエンドミルを用いて被削材の連続切削を行い、外周刃6が刃先欠損や摩耗等により切削不能(工具寿命)となるまでの切削長(総切削長)について、確認を行った。つまり、ボールエンドミルの刃長全域(底刃9及び外周刃6を含む刃部3aの略全体)を使用して、被削材に連続的に切り込む切削加工を行った。なお、切削条件等については、下記の通りとした。
ボールエンドミル(テーパボールエンドミル)の刃数、サイズ:4枚刃、先端R4.0mm、刃長15.0mm、ねじれ角30°、テーパ角3°
被削材:INCONEL(登録商標)718
回転数:24000min−1
切削速度:603m/min
送り速度:2880mm/min
一刃あたりの送り:0.03mm/tooth
クーラント:ドライ
切削方式:ダウンカット
突出長さ:18mm
切込量ae:1.0mm
切込量ap:15.0mm
Then, continuous cutting of the work material is performed using these ball end mills, and the cutting length (total cutting length) until the outer
Number of blades of ball end mill (tapered ball end mill), size: 4 blades, tip R4.0mm, blade length 15.0mm, helix angle 30 °, taper angle 3 °
Work material: INCONEL (registered trademark) 718
Rotational speed: 24000min -1
Cutting speed: 603 m / min
Feeding speed: 2880mm / min
Feed per tooth: 0.03mm / tooth
Coolant: Dry Cutting method: Down cut Protrusion length: 18mm
Cutting depth ae: 1.0 mm
Cutting depth ap: 15.0mm
試験の結果を、図10のグラフに示す。
図10に示されるように、本発明の実施例4〜6においては、切削長が十分に確保され、切削加工が安定して工具寿命が延長されることが確認された。なかでも、外周刃6のラジアルレーキ角αが−17.5°〜−12.5°の範囲内である実施例5においては、切削長が15mを超えており、より格別顕著な効果を奏することが確認された。
The test results are shown in the graph of FIG.
As shown in FIG. 10, in Examples 4 to 6 of the present invention, it was confirmed that the cutting length was sufficiently secured, the cutting process was stabilized, and the tool life was extended. Especially, in Example 5 whose radial rake angle (alpha) of the
一方、比較例3、4においては、実施例4〜6に比べて切削長が大幅に短い結果となった。具体的に、比較例3では、外周刃6の切れ味が低下し過ぎたために、切削長に影響したものと考えられる。また比較例4では、外周刃6の刃先強度及び切削時の切削熱が十分に得られずに、切削長に影響したものと考えられる。
On the other hand, in Comparative Examples 3 and 4, the cutting length was significantly shorter than in Examples 4 to 6. Specifically, in Comparative Example 3, it is considered that the cutting length was affected because the sharpness of the outer
1 ボールエンドミル
2 エンドミル本体
4 切屑排出溝
6 外周刃
9 底刃(先端刃)
11 ボールエンドミル(テーパボールエンドミル)
O 軸線
T 工具回転方向
α 角度(外周刃のラジアルレーキ角)
β 角度(外周刃のねじれ角)
1
11 Ball end mill (Tapered ball end mill)
O Axis T Tool rotation direction α angle (radial rake angle of outer peripheral edge)
β angle (Torsion angle of outer peripheral edge)
Claims (4)
前記エンドミル本体の外周に形成され、該エンドミル本体の軸線方向に沿う先端から基端側へ向かうに従い漸次前記軸線回りの周方向のうち工具回転方向とは反対側へ向けて延びる切屑排出溝と、
前記切屑排出溝における前記工具回転方向を向く壁面と、前記エンドミル本体の外周面との交差稜線に形成された外周刃と、
前記切屑排出溝における前記壁面と、前記エンドミル本体の先端面との交差稜線に形成され、該エンドミル本体の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状をなすとともに、前記外周刃の先端に滑らかに連なり、該先端から前記軸線上に向かって延びる底刃と、を備え、
前記外周刃及び前記底刃のうち、少なくとも前記外周刃のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されており、
前記外周刃のラジアルレーキ角は、−20°〜−10°であることを特徴とするボールエンドミル。 A shaft-shaped end mill body made of ceramic,
A chip discharge groove formed on the outer periphery of the end mill body, and gradually extending toward the opposite side of the tool rotation direction in the circumferential direction around the axis line from the distal end along the axial direction of the end mill body toward the base end side;
An outer peripheral blade formed on a cross ridge line between a wall surface facing the tool rotation direction in the chip discharge groove and an outer peripheral surface of the end mill body;
Formed on the intersecting ridge line between the wall surface in the chip discharge groove and the end face of the end mill body, forming a convex arc shape protruding toward the outer periphery of the end of the end mill body, and smoothly at the tip of the outer peripheral blade A bottom blade extending toward the axis from the tip, and
Of the outer peripheral blade and the bottom blade, at least the radial rake angle of the outer peripheral blade is set to a negative angle,
The ball end mill characterized in that a radial rake angle of the outer peripheral blade is -20 ° to -10 °.
前記外周刃のラジアルレーキ角が、−17.5°〜−12.5°であることを特徴とするボールエンドミル。 The ball end mill according to claim 1,
The ball end mill characterized in that a radial rake angle of the outer peripheral blade is -17.5 ° to -12.5 °.
前記外周刃のねじれ角が、30°〜40°であることを特徴とするボールエンドミル。 The ball end mill according to claim 1 or 2,
The ball end mill characterized in that a twist angle of the outer peripheral blade is 30 ° to 40 °.
前記エンドミル本体は、サイアロンからなることを特徴とするボールエンドミル。 The ball end mill according to any one of claims 1 to 3,
The end mill body is made of sialon, and is a ball end mill.
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