JP2022016104A - Ball-end mill - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、このエンドミル本体の先端逃げ面に開口して軸線方向後端側に延びる切屑排出溝が形成されるとともに、この切屑排出溝の先端部には、切屑排出溝の底面をエンドミル本体の内周側に切り欠くように凹溝状のギャッシュが形成され、このギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面の先端外周側の辺稜部に、軸線回りの回転軌跡が軸線上に中心を有して先端側に凸となる半球面状をなす底刃が形成されたボールエンドミルに関するものである。 In the present invention, a chip discharge groove that opens to the tip flank of the end mill body and extends toward the rear end side in the axial direction is formed on the outer periphery of the tip of the end mill body that is rotated in the direction of rotation of the end mill around the axis. At the tip of the chip discharge groove, a concave groove-shaped gash is formed so as to cut out the bottom surface of the chip discharge groove toward the inner peripheral side of the end mill body, and the side of the outer peripheral side of the tip of the wall surface facing the end mill rotation direction of this gash. It relates to a ball end mill in which a hemispherical bottom blade having a center on the axis and convex toward the tip is formed on a ridge.
このようなボールエンドミルとして、例えば特許文献1には、単体の工具素材からなるボール刃(底刃)をもつボールエンドミルにおいて、その刃形をエンドミル回転軸(軸線)を含む平面内で、ボール刃部のボール中心からエンドミル回転軸に対して45゜に位置する切れ刃(上記底刃)を結ぶ線分に垂直な方向に投影したとき、この位置におけるすくい角が5゜以上であって、かつエンドミルの刃底(ギャッシュ)丸みの半径(R)が、エンドミル直径(D)に対してR=(0.15~0.3)×Dの関係にあるものが記載されている。
As such a ball end mill, for example, in
また、特許文献2には、ボール刃(底刃)がCBN焼結体にて構成されているボールエンドミルにおいて、ボール刃のすくい面側にチャンファを設けるとともに、該チャンファの幅寸法を、工具中心側から外周側に向かうに従って大きくしたボールエンドミルが記載されている。
Further, in
しかしながら、この特許文献1に記載されたボールエンドミルのように、ボール刃部のボール中心からエンドミル回転軸に対して45゜に位置する底刃の刃底丸みの半径(R)をエンドミル直径(D)に対してR=(0.15~0.3)×Dとしてチップポケットを大きくするとともに、すくい角を5°以上として切削性をよくしたものでは、底刃の刃物角が小さくなって強度の低下を招き、底刃にチッピングや欠損等が生じてしまうおそれがある。
However, like the ball end mill described in
また、ギャッシュがそのままの刃底丸みの半径と底刃のすくい角とでエンドミル本体の先端逃げ面において軸線が通るエンドミル回転中心近にまで延びていると、周速が0に近いために大きな切削負荷が作用するエンドミル回転中心近傍においても、底刃の強度が低下してチッピングや欠損等が生じ易くなる。 In addition, if the gash extends to the end mill rotation center where the axis passes on the tip flank of the end mill body with the radius of the blade bottom roundness and the rake angle of the bottom blade as it is, the peripheral speed is close to 0, so large cutting is performed. Even in the vicinity of the center of rotation of the end mill on which a load acts, the strength of the bottom blade is reduced and chipping, chipping, etc. are likely to occur.
これは、上記特許文献2に記載されたボールエンドミルでも同様であり、この特許文献2に記載されたボールエンドミルでは、エンドミル回転中心近傍においてチャンファーの幅寸法が小さくなるため、やはり底刃の強度が低下してチッピングや欠損等が生じ易くなる。
This also applies to the ball end mill described in
その一方で、すくい角を小さくするとともにチップポケットも小さくして底刃の刃物角を大きくした場合には、特にエンドミル本体を高速回転させて切削加工を行う場合や大きな切り込み量で切削加工を行う場合には、切屑排出性が損なわれて切屑詰まりを生じてしまい、切削抵抗の増大を招いてしまう。 On the other hand, if the rake angle is made smaller and the tip pocket is also made smaller to increase the blade angle of the bottom blade, especially when cutting is performed by rotating the end mill body at high speed or cutting is performed with a large depth of cut. In that case, the chip evacuation property is impaired and chip clogging occurs, which leads to an increase in cutting resistance.
さらに、特許文献2に記載されたボールエンドミルでは、チャンファーの幅寸法がエンドミル回転中心側から底刃の後端外周側に向かうに従って大きくなるので、軸線回りの回転半径が大きくなるために切屑が多量に生成される底刃の軸線方向の後端側では、この底刃によって生成される切屑の切屑離れが悪化してしまう。
Further, in the ball end mill described in
本発明は、このような背景の下になされたもので、特に軸線方向の後端側における切屑離れの向上を図ることにより、良好な切屑排出性を確保して切屑詰まりによる切削抵抗の増大を抑えつつ、底刃の強度低下は防いでチッピングや欠損等が生じることのない、エンドミル寿命の長い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 under such a background, and in particular, by improving chip separation on the rear end side in the axial direction, good chip discharge is ensured and cutting resistance is increased due to chip clogging. It is an object of the present invention to provide a ball end mill having a long end mill life, which is suppressed from a decrease in the strength of the bottom blade and does not cause chipping or chipping.
上記課題を解決して、このような目的を達成するため、本発明は、軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、このエンドミル本体の先端逃げ面に開口して上記軸線方向の後端側に延びる切屑排出溝が形成されるとともに、この切屑排出溝の先端部には、上記切屑排出溝の底面を上記エンドミル本体の内周側に切り欠くように凹溝状の第1のギャッシュが形成され、この第1のギャッシュのエンドミル回転方向を向く第1の壁面の先端外周側の辺稜部には、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有して先端側に凸となる半球面状をなす底刃が形成されたボールエンドミルであって、上記第1のギャッシュの少なくとも上記第1の壁面には、上記底刃と間隔をあけて、上記第1の壁面をさらに切り欠くように凹溝状の第2のギャッシュが形成されており、上記エンドミル本体の先端外周側における上記第1の壁面と上記第2のギャッシュとの交差稜線と上記底刃との間の上記第1の壁面はチャンファー面とされていて、このチャンファー面の上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心に対する半径方向の幅は、上記軸線方向の先端側が後端側よりも大きいことを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve such an object, the present invention opens the outer periphery of the tip end portion of the end mill body, which is rotated in the end mill rotation direction around the axis, to the tip flank surface of the end mill body. A chip discharge groove extending toward the rear end side in the axial direction is formed, and a concave groove shape is formed at the tip of the chip discharge groove so as to cut out the bottom surface of the chip discharge groove toward the inner peripheral side of the end mill body. A first gash is formed, and a rotation locus around the axis has a center on the axis at the edge portion on the outer peripheral side of the tip of the first wall surface facing the end mill rotation direction of the first gash. A ball end mill in which a hemispherical bottom blade that is convex on the tip side is formed, and at least on the first wall surface of the first gash, the first wall surface is spaced from the bottom blade. A concave groove-shaped second gash is formed so as to further cut out the wall surface of the end mill, and the crossing ridge line between the first wall surface and the second gash on the outer peripheral side of the tip of the end mill main body and the bottom blade. The first wall surface between the two is a chamfer surface, and the width in the radial direction with respect to the center of the hemisphere formed by the rotation locus of the bottom blade of the bottom blade around the axis is the tip in the axis direction. The side is larger than the rear end side.
このように構成されたボールエンドミルにおいては、切屑排出溝の先端部に形成された凹溝状の第1のギャッシュの少なくともエンドミル回転方向を向く第1の壁面に、この第1の壁面をさらに切り欠くように凹溝状の第2のギャッシュが形成されており、この第2のギャッシュは、第1のギャッシュのエンドミル回転方向を向く第1の壁面の先端外周側の辺稜部に形成された底刃と間隔をあけている。 In the ball end mill configured as described above, the first wall surface is further cut on at least the first wall surface of the concave groove-shaped first gash formed at the tip of the chip discharge groove so as to face the end mill rotation direction. A concave groove-shaped second gash is formed so as to be lacking, and this second gash is formed on the peripheral edge portion on the outer peripheral side of the tip of the first wall surface facing the end mill rotation direction of the first gash. It is spaced from the bottom blade.
従って、底刃の刃物角は、エンドミル回転中心近傍やエンドミル本体の外周側でも、第1のギャッシュの第1の壁面によって大きく確保することができるとともに、チップポケットの大きさも、この第1のギャッシュの少なくとも第1の壁面を切り欠くように形成された第2のギャッシュによって大きく確保することができる。このため、底刃の刃物角が小さくなることによって底刃の強度低下が生じてチッピングや欠損等が生じるのは防ぎつつ、切屑排出性の向上を図って切屑詰まりによる切削抵抗の増大を抑えることが可能となる。 Therefore, the blade angle of the bottom blade can be largely secured by the first wall surface of the first gash even near the center of rotation of the end mill or on the outer peripheral side of the end mill main body, and the size of the tip pocket is also the size of the first gash. It can be largely secured by a second gash formed to cut out at least the first wall surface of the. For this reason, it is necessary to improve the chip evacuation property and suppress the increase in cutting resistance due to chip clogging, while preventing the bottom blade from being weakened due to the decrease in the blade angle of the bottom blade and causing chipping and chipping. Is possible.
また、上記構成のボールエンドミルでは、エンドミル本体の先端外周側における上記第1の壁面と上記第2のギャッシュとの交差稜線と底刃との間の第1の壁面はチャンファー面とされていて、このチャンファー面の上記底刃の上記中心に対する半径方向の幅が、上記軸線方向の先端側が後端側よりも大きい。これにより、大きな切削負荷が作用する軸線方向の先端側では底刃の強度を維持しつつ、軸線回りの回転半径が大きくなるために切屑が多量に生成される底刃の軸線方向の後端側では、この底刃によって生成される切屑の切屑離れを向上させることができる。 Further, in the ball end mill having the above configuration, the first wall surface between the crossing ridge line between the first wall surface and the second gash and the bottom blade on the outer peripheral side of the tip of the end mill main body is a chamfer surface. The width of the chamfer surface in the radial direction with respect to the center of the bottom blade is larger on the front end side in the axial direction than on the rear end side. As a result, while maintaining the strength of the bottom blade on the tip side in the axial direction on which a large cutting load acts, the rear end side in the axial direction of the bottom blade generates a large amount of chips due to the large radius of gyration around the axis. Then, it is possible to improve the chip separation of the chips generated by this bottom blade.
さらに、上記構成のボールエンドミルでは、上記チャンファー面の上記中心に対する半径方向の幅を、上記軸線方向の後端側では一定とすることにより、この後端側で必要以上に底刃の強度が損なわれるのは防ぐことができる。 Further, in the ball end mill having the above configuration, the width of the chamfer surface in the radial direction with respect to the center is made constant on the rear end side in the axial direction, so that the strength of the bottom blade is higher than necessary on the rear end side. It can be prevented from being damaged.
なお、この場合に、上記軸線方向の後端側において一定とされた上記チャンファー面の上記中心に対する半径方向の幅は、上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の半径Rに対して0.03×R~0.25×Rの範囲内とされていることが望ましい。この幅が0.03×Rを下回るほど小さいと底刃の強度が損なわれるおそれがあり、0.25×Rを上回るほど大きいと切削抵抗の増大を招くおそれがある。 In this case, the radial width of the chamfer surface, which is constant on the rear end side in the axial direction, with respect to the radius R of the hemisphere formed by the rotation locus of the bottom blade around the axial line. It is desirable that the value is within the range of 0.03 × R to 0.25 × R. If this width is smaller than 0.03 × R, the strength of the bottom blade may be impaired, and if it is larger than 0.25 × R, the cutting resistance may increase.
さらに、上記第1のギャッシュは、上記第1の壁面と、上記エンドミル本体の先端外周側を向く底面と、この底面と上記第1の壁面との間に延びる溝底部とを備えているとともに、上記溝底部と上記第2のギャッシュとの交差部を通り上記第1の壁面に直交する直線に沿って該第1の壁面に対向する方向から見て、上記エンドミル本体の先端側における上記第1の壁面と上記第2のギャッシュとの交差稜線が上記軸線方向の先端側に凸となる凸曲線状をなしている場合には、上記底刃の上記中心から上記エンドミル本体の先端側における上記交差稜線がなす凸曲線に接する接線が上記底刃の上記中心から先端側に延びる上記軸線に対してなす角度が、35°~75°の範囲内とされていることが望ましい。 Further, the first gash includes the first wall surface, a bottom surface facing the outer peripheral side of the tip of the end mill main body, and a groove bottom portion extending between the bottom surface and the first wall surface. The first on the tip side of the end mill body when viewed from the direction facing the first wall surface along a straight line orthogonal to the first wall surface through the intersection of the groove bottom portion and the second gash. When the crossing ridge line between the wall surface and the second gash has a convex curve shape that is convex toward the tip side in the axial direction, the crossing from the center of the bottom blade to the tip side of the end mill body. It is desirable that the angle formed by the tangent line tangent to the convex curve formed by the ridge line with respect to the axis extending from the center of the bottom blade toward the tip side is within the range of 35 ° to 75 °.
この場合の上記接線は、底刃の中心よりも先端側の軸線からのチャンファー面の先端までの底刃の中心周りの位置を示すものとなり、この接線がなす角度が35°を下回ると、チャンファー面が上記エンドミル回転中心に近くなりすぎて底刃の切れ味が低下するおそれがある。また、この接線がなす角度が75°を上回ると、チャンファー面が軸線方向の後端側から形成されることになり、先端側において切屑離れを向上させることができなくなるおそれがある。 In this case, the tangent line indicates the position around the center of the bottom blade from the axis on the tip side of the center of the bottom blade to the tip of the chamfer surface, and when the angle formed by this tangent line is less than 35 °, The chamfer surface may be too close to the center of rotation of the end mill, and the sharpness of the bottom blade may be reduced. Further, if the angle formed by the tangents exceeds 75 °, the chamfer surface is formed from the rear end side in the axial direction, and there is a possibility that the chip separation cannot be improved on the tip end side.
以上説明したように、本発明によれば、第2のギャッシュを底刃から間隔をあけて形成することにより、大きな切り込み量で切削加工を行う場合でも切屑排出性の向上を図ることができて切屑詰まりによる切削抵抗の増大を抑えることができるとともに、底刃の刃物角を確保して底刃の強度低下を防ぎ、チッピングや欠損等が生じるのを防止することが可能となる。 As described above, according to the present invention, by forming the second gash at a distance from the bottom blade, it is possible to improve the chip discharge property even when cutting with a large cutting amount. It is possible to suppress an increase in cutting resistance due to chip clogging, secure a blade angle of the bottom blade, prevent a decrease in the strength of the bottom blade, and prevent chipping, chipping, and the like.
図1~図9は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、エンドミル本体1は、超硬合金等の硬質材料によって軸線Oを中心とした概略円柱状に形成されており、このエンドミル本体1の後端部(図1において右上側部分。図3においては右側部分。)は円柱状のままのシャンク部2とされるとともに、先端部(図1において左下側部分。図3においては左側部分。)は切刃部3とされている。
1 to 9 show an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the end mill
このようなボールエンドミルは、シャンク部2が工作機械の主軸に把持されてエンドミル本体1が軸線O回りにエンドミル回転方向Tに回転されつつ、軸線Oに垂直な方向や、軸線O方向と軸線Oに垂直な方向とに斜めに送り出されたりすることにより、切刃部3に形成された切刃によって被削材に溝加工や肩削り加工を行う。
In such a ball end mill, the
切刃部3の外周には、切刃部3の先端面である先端逃げ面4に開口して、軸線O回りにエンドミル回転方向Tとは反対側に捩れつつ、軸線O方向の後端側に延びる切屑排出溝5が形成されている。本実施形態では、4条の切屑排出溝5が、周方向に間隔をあけて形成されており、これらの切屑排出溝5は、シャンク部2の先端部で外周側に切れ上がっている。
On the outer periphery of the
これらの切屑排出溝5のエンドミル回転方向Tを向く壁面の外周側辺稜部には、この壁面をすくい面とする上記切刃のうちの外周刃6が形成されている。本実施形態における外周刃6は、軸線O回りの回転軌跡が軸線Oを中心とした円筒状をなすように形成されるとともに、切屑排出溝5と同じく軸線O方向の後端側に向かうに従い軸線O回りにエンドミル回転方向Tとは反対側に捩れている。
The outer
一方、切屑排出溝5の先端部には、それぞれの切屑排出溝5のエンドミル回転方向Tを向く壁面とエンドミル回転方向Tとは反対側を向く壁面とをエンドミル本体1の内周側に向けて切り欠くようにして、凹溝状の第1のギャッシュ7が形成されている。この第1のギャッシュ7は、エンドミル回転方向Tを向く第1の壁面7aと、エンドミル本体1の外周側を向く底面7bと、これら第1の壁面7aと底面7bとの間に延びる溝底部7cと、本実施形態ではエンドミル回転方向Tとは反対側とを向く第2の壁面7dとを備えて、エンドミル本体1の外周側に向かうに従い第1、第2の壁面7a、7d間の幅が漸次幅広となるように形成されている。
On the other hand, at the tip of the
さらに、この第1のギャッシュ7の第1の壁面7aとエンドミル本体1の上記先端逃げ面4とが交差する第1の壁面7aの先端外周側の辺稜部には、軸線O回りの回転軌跡が軸線O上に中心Pを有して先端側に凸となる半球面状をなす底刃8が形成されている。これらの底刃8の外周端は、切屑排出溝5の外周側辺稜部に形成された上記外周刃6の先端にそれぞれ滑らかに連なっている。
Further, a rotation locus around the axis O is formed on the peripheral edge portion on the outer peripheral side of the tip of the
ここで、本実施形態では図2に示すように、4条形成されることになる底刃8のうち、周方向に1つおきの底刃(図2において上下方向に延びる底刃)8は、先端逃げ面4において軸線Oが通るエンドミル回転中心Cの近傍まで延びる長底刃8aとされるとともに、残りの周方向に1つおきの底刃(図2において左右方向に延びる底刃)8は、先端逃げ面4において外周端から長底刃8aよりもエンドミル回転中心Cと間隔をあけた位置に延びる短底刃8bとされている。
Here, as shown in FIG. 2, in the present embodiment, among the four
なお、本実施形態では、この第1のギャッシュ7は、軸線Oに直交する断面において図6に示すように、第1、第2の壁面7a、7dと底面7bとが略直線状に延びるように形成されるとともに、溝底部7cは第1の壁面7aと底面7bとに接する曲率半径が極小さな凹円弧等の凹曲線状に形成されている。この溝底部7cの軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R1は、底刃8の軸線O回りの回転軌跡がなす半球の半径Rに対して0.005×R~0.15×Rの範囲内とされている。
In the present embodiment, in the
さらに、第1のギャッシュ7の少なくとも第1の壁面7aには、この底刃8と間隔をあけて、第1の壁面7aをさらに切り欠くように凹溝状の第2のギャッシュ9が形成されている。本実施形態においては、この第2のギャッシュ9は、軸線Oに直交する断面において第1のギャッシュ7の第1の壁面7aから、この第1の壁面7aと底面7bとの間に延びる第1のギャッシュ7の溝底部7cを越えて底面7bに渡って延び、さらに第2の壁面7dに達してエンドミル回転方向Tに隣接する先端逃げ面4に連なるように形成されている。
Further, on at least the
ここで、第2のギャッシュ9のエンドミル本体1の外周側を向く底面9aは、軸線Oに直交する断面において図6~9に示すように、その全体が凹曲線状をなすように形成されている。この第2のギャッシュ9の底面9aが軸線Oに直交する断面においてなす凹曲線は、この底面9aが軸線Oを中心として底面9aに内接する円との略接点の位置で最小の曲率半径R2となるようにされており、この最小の曲率半径R2は、底刃8の軸線O回りの回転軌跡がなす半球の半径Rに対して、0.03×R~0.2×Rの範囲内とされている。
Here, the
さらに、この第2のギャッシュ9の軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R2は、上記第1のギャッシュ7の溝底部7cの軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R1よりも大きい。
Further, the minimum radius of curvature R2 in the cross section orthogonal to the axis O of the
また、軸線Oに直交する断面において凹曲線状をなす第2のギャッシュ9が、第1のギャッシュ7の第1の壁面7aから溝底部7cを越えて底面7bに渡って形成されて、上記断面において直線状をなす第1の壁面7aと底面7bと交差することにより、図3および図4に示すように第1の壁面7aに対向する方向から見て、エンドミル本体1の先端側の第1の壁面7aと第2のギャッシュ9との交差稜線L1および底面7bと第2のギャッシュ9との交差稜線は軸線O方向の先端側に凸となる凸曲線状の山型をなすとともに、溝底部7cと第2のギャッシュ9との交差部Qは、第1の壁面7aおよび底面7bとの交差稜線L1がなす山型の間に挟まれた谷型に形成される。
Further, a
ここで、本実施形態では、溝底部7cと第2のギャッシュ9との上記交差部Qを通り第1の壁面7aに直交する直線に沿って第1の壁面7aに対向する方向から見て、底刃8の中心Pからエンドミル本体1の先端側における第1の壁面7aと第2のギャッシュ9との交差稜線L1がなす凸曲線に接する接線M1が底刃8の中心Pから先端側に延びる軸線Oに対してなす角度θ1は35°~75°の範囲内とされている。また、同じく第1の壁面7aに対向する方向から見て、底刃8の中心Pから溝底部7cと第2のギャッシュ9との交差部Qを通る直線M2が底刃8の中心Pから先端側に延びる軸線Oに対してなす角度θ2は、40°~85°の範囲内とされている。
Here, in the present embodiment, when viewed from the direction facing the
一方、第1のギャッシュ7の第1の壁面7aと第2のギャッシュ9との山型をなす交差稜線L1の軸線O方向の先端側の突端からエンドミル本体1の外周側を後端側に延びる交差稜線と、第2のギャッシュ9が間隔をあけた底刃8との間に残される第1の壁面7a部分は、第2のギャッシュ9と先端逃げ面4とをそのままエンドミル回転方向Tに延長して交差させた場合の底刃8とされる稜線部分を面取りしたようなチャンファー面7eとされている。従って、上記接線M1よりも軸線O方向の後端側の部分が、このチャンファー面7eとされる。
On the other hand, the outer peripheral side of the
そして、このチャンファー面7eの底刃8の中心Pに対する半径方向の幅Hは、軸線O方向の先端側が後端側よりも大きくされている。本実施形態では、このチャンファー面7eの幅Hは、上記接線M1上において最も幅広とされて、後端側に向かうに従い漸次幅狭となり、底刃8の軸線O方向の後端側ではこのように幅狭のままの一定の大きさとされている。
The width H in the radial direction with respect to the center P of the
ここで、エンドミル本体1の外周側の第1の壁面7aと第2のギャッシュ9との交差稜線は、底刃8側に凸となる凸曲線をなしており、チャンファー面7eの幅Hは、軸線O方向の先端側では後端側に向かうに従い幅狭となる割合が小さくなってゆき、軸線O方向の後端側において上述のように一定幅となる。こうして一定とされた底刃8の後端側におけるチャンファー面7eの底刃8の中心Pに対する半径方向の幅Hは、本実施形態では、底刃8の軸線O回りの回転軌跡がなす半球の半径Rに対して0.03×R~0.25×Rの範囲内とされている。
Here, the intersecting ridge line between the
さらに、本実施形態では、第1、第2のギャッシュ7、9は、切屑排出溝5の捩れに合わせて軸線O方向の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Tとは反対側に向かって捩れるように形成されている。従って、軸線Oに直交する断面において略直線状をなす第1のギャッシュ7の第1、第2の壁面7a、7dおよび底面7bは、軸線O方向には捩れ面状に形成される。
Further, in the present embodiment, the first and
また、本実施形態では、図6に示すように第1のギャッシュ7の溝底部7cの軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R1となる円弧の軸線Oからの距離が最短となる溝底位置7fを図3に示すように軸線O方向に繋げた第1のギャッシュ捩れ線N1の軸線Oに対する捩れ角αよりも、図9に示すように第2のギャッシュ9の軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R2となる円弧の軸線Oからの距離が最短となる溝底位置9bを図3に示すように軸線O方向に繋げた第2のギャッシュ捩れ線N2の軸線Oに対する捩れ角βが大きくなるように形成されている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the groove bottom having the shortest distance from the axis O of the arc having the minimum radius of curvature R1 in the cross section orthogonal to the axis O of the
ここで、本実施形態では、第2のギャッシュ捩れ線N2の軸線Oに対する捩れ角βと、第1のギャッシュ捩れ線N1の軸線Oに対する捩れ角αとの差β-αは、2°~15°の範囲内とされている。 Here, in the present embodiment, the difference β−α between the twist angle β of the second gash twist line N2 with respect to the axis O and the twist angle α of the first gash twist line N1 with respect to the axis O is 2 ° to 15 °. It is within the range of °.
さらにまた、本実施形態においては、上記第1のギャッシュ捩れ線N1を軸線Oに対する捩れ角αのまま軸線O方向の後端側に延長したときの図9に示すような第2のギャッシュ9に交差して軸線Oに直交する断面における軸線Oと上記第1のギャッシュ7の溝底位置7fとを結ぶ直線F1に対して、同じ断面における軸線Oと第2のギャッシュ9の上記溝底位置9bとを結ぶ直線F2は、軸線Oを中心としてエンドミル回転方向Tにずれている。
Furthermore, in the present embodiment, the first gash twist line N1 becomes the
ここで、本実施形態では、図9に示すように、これらの直線F1、F2の位相差である上記断面における軸線Oと第1のギャッシュ7の溝底位置7fとを結ぶ直線F1と、軸線Oと上記第2のギャッシュ9の溝底位置9bとを結ぶ直線F2との交差角γは、5°~30°の範囲内とされている。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, a straight line F1 connecting the axis O in the cross section, which is the phase difference between the straight lines F1 and F2, and the
このように構成されたボールエンドミルにおいては、切屑排出溝5の先端部に形成された凹溝状の第1のギャッシュ7の少なくともエンドミル回転方向Tを向く第1の壁面7aに、この第1の壁面7aの先端外周側の辺稜部に形成された底刃8と間隔をあけて、当該第1のギャッシュ7の第1の壁面7aをさらに切り欠くようにして凹溝状の第2のギャッシュ9が形成されている。
In the ball end mill configured as described above, the
従って、切屑を収容するチップポケットの大きさは、この第1のギャッシュ7の第1の壁面7aを切り欠くように形成された第2のギャッシュ9によって大きく確保することができる。その一方で、底刃8の刃物角は、エンドミル回転中心C近傍やエンドミル本体1の外周側でも、第1のギャッシュ7の第1の壁面7aによって大きく確保することができる。このため、底刃8の刃物角が小さくなることによって底刃8の強度低下が生じるのは防ぎつつ、切屑排出性の向上を図って切屑詰まりによる切削抵抗の増大を抑えることが可能となる。
Therefore, the size of the chip pocket for accommodating the chips can be largely secured by the
しかも、本実施形態では、この第2のギャッシュ9が、第1のギャッシュ7の上記エンドミル回転方向Tを向く第1の壁面7aとエンドミル本体1の外周側を向く底面7bとの間の溝底部7cを越えて該底面7bにまで延び、さらにエンドミル回転方向Tとは反対側を向く第2の壁面7dにも至っている。従って、この第2のギャッシュ9によるチップポケットの容量をさらに大きく確保することができるので、良好な切屑排出性を得ることができる。
Moreover, in the present embodiment, the
さらに、上記構成のボールエンドミルにおいては、エンドミル本体1の先端外周側における第1のギャッシュ7の第1の壁面7aと第2のギャッシュ9の底面9aとの交差稜線と底刃8との間に残される第1の壁面7aが、上述のように第2のギャッシュ9と先端逃げ面4とをそのままエンドミル回転方向Tに延長して交差させた場合の底刃8とされる稜線部分を面取りしたようなチャンファー面7eとされており、本実施形態では、このチャンファー面7eの底刃8の中心Pに対する半径方向の幅Hが、軸線O方向の先端側において後端側よりも大きくされている。
Further, in the ball end mill having the above configuration, between the crossing ridge line between the
従って、上記構成のボールエンドミルによれば、大きな切削負荷が作用する軸線O方向の先端側では底刃8の強度を維持することができるとともに、軸線O回りの回転半径が大きくなるために切屑が多量に生成される底刃8の後端側では、良好な切屑離れ促すことが可能となる。
Therefore, according to the ball end mill having the above configuration, the strength of the
また、本実施形態では、このようにチャンファー面7eの底刃8の中心Pに対する半径方向の幅Hが、軸線O方向の先端側が後端側よりも大きい場合において、この軸線O方向の後端側ではチャンファー面7eの底刃8の中心Pに対する半径方向の幅Hが一定とされている。このため、この軸線O方向の後端側で底刃8の強度が必要以上に損なわれるのを防止することができる。
Further, in the present embodiment, when the width H in the radial direction with respect to the center P of the
さらに、本実施形態では、この底刃8の後端側におけるチャンファー面7eの底刃8の中心Pに対する半径方向の幅Hが、底刃8の軸線O回りの回転軌跡がなす半球の半径Rに対して0.03×R~0.25×Rの範囲内とされているので、底刃8の強度を維持しつつ、切削抵抗が増大するのは避けることができる。
Further, in the present embodiment, the radial width H of the
すなわち、この底刃8の後端側におけるチャンファー面7eの底刃8の中心Pに対する半径方向の幅Hが0.03×Rを下回るほど小さいと、チャンファー面7eが小さくなりすぎて底刃8の強度が損なわれるおそれがある。一方、逆に、この幅Hが0.25×Rを上回るほど大きいとチャンファー面7eが大きくなりすぎて切削抵抗の増大を招くおそれがある。
That is, if the width H of the
さらにまた、本実施形態では、溝底部7cと第2のギャッシュ9との上記交差部Qを通り第1の壁面7aに直交する直線に沿って第1のギャッシュ7の第1の壁面7aに対向する方向から見て、エンドミル本体1の先端側における第1の壁面7aと第2のギャッシュ9の底面9aとの先端側に凸となる凸曲線状をなす交差稜線L1に接する接線M1が、底刃8の中心Pから先端側に延びる軸線Oに対して、35°~75°の範囲内の角度θ1で交差するようにされており、これによって底刃8の切れ味を保ちつつ、良好な切屑離れを図ることが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, the
すなわち、この接線M1が底刃8の中心Pから先端側に延びる軸線Oに対してなす角度θ1が35°を下回ると、チャンファー面7eがエンドミル回転中心C近くまで延びてしまって底刃8の切れ味が低下するおそれがある。一方、逆に、この接線M1が底刃8の中心Pから先端側に延びる軸線Oに対してなす角度θ1が75°を上回ると、チャンファー面7eが軸線O方向の後端側から形成され過ぎることになり、先端側において切屑離れを向上させることができなくなるおそれがある。
That is, when the angle θ1 formed by the tangent M1 with respect to the axis O extending from the center P of the
一方、本実施形態では、第2のギャッシュ9の軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R2が、第1のギャッシュ7の最小半径である溝底部7cの軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R1よりも大きい。このため、第2のギャッシュ9を形成したことによって底刃8に応力が集中するのは防ぐことができるので、底刃8の剛性を確保することができるとともにエンドミル寿命を延長することが可能となる。
On the other hand, in the present embodiment, the minimum radius of curvature R2 in the cross section orthogonal to the axis O of the
また、本実施形態では上述のように、第2のギャッシュ9が、第1のギャッシュ7の第1の壁面7aから溝底部7cを越えてエンドミル本体1の外周側を向く底面7bに渡って形成されている場合に、底刃8の中心Pから溝底部7cと第2のギャッシュ9との交差部Qを通る直線M2が上記底刃8の中心Pから先端側に延びる上記軸線Oに対してなす角度θ2は、40°~85°の範囲内とされている。このため、一層良好な切屑排出性を確保しつつ、底刃8のチッピングや欠損等を確実に防止することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
すなわち、底刃8の中心Cから上記交差部Qを通る直線M2が底刃8の中心Pから先端側に延びる軸線Oに対してなす角度θ2が40°よりも小さいと、第2のギャッシュ9がエンドミル回転中心C近傍に近付きすぎて底刃8にチッピングや欠損等が生じ易くなるおそれがある。
That is, when the angle θ2 formed by the straight line M2 passing through the intersection Q from the center C of the
一方、逆に、底刃8の中心Pからこの交差部Qを通る直線M2が底刃8の中心Pから先端側に延びる軸線Oに対してなす角度θ2が85°よりも大きいと、底刃8のすくい面の大部分が第1のギャッシュ7の第1の壁面7aによって占められることになり、切屑排出性の向上を図ることが困難となるおそれがある。
On the other hand, conversely, when the angle θ2 formed by the straight line M2 passing through the intersection Q from the center P of the
また、本実施形態では、第2のギャッシュ9の軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R2が、底刃8の軸線O回りの回転軌跡がなす半球の半径Rに対して0.03×R~0.2×Rの範囲内とされており、これによっても一層良好な切屑排出性を確保することが可能となるとともに、底刃8のチッピングや欠損等を確実に防止することができる。
Further, in the present embodiment, the minimum radius of curvature R2 in the cross section orthogonal to the axis O of the
すなわち、この第2のギャッシュ9の最小の曲率半径R2が上記範囲よりも小さいと、第2のギャッシュ9が小さくなって切屑排出性の向上を図ることが困難となるおそれがある。一方、逆に、この第2のギャッシュ9の最小の曲率半径R2が上記範囲よりも大きいと、第1のギャッシュ7が大きく切り欠かれすぎていまい、底刃8の強度を確保することができなくなるおそれがある。
That is, if the minimum radius of curvature R2 of the
さらに、本実施形態では、第1のギャッシュ7の溝底部7cの軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R1は、底刃8の軸線O回りの回転軌跡がなす半球の上記半径Rに対して0.005×R~0.15×Rの範囲内とされているので、やはり良好な切屑排出性を確保することができるとともに、底刃8のチッピングや欠損等を確実に防止することも可能となる。
Further, in the present embodiment, the minimum radius of curvature R1 in the cross section orthogonal to the axis O of the
すなわち、この第1のギャッシュ7の溝底部7cの最小半径R1が上記範囲よりも小さいと、この溝底部7cに切屑が引っ掛かって詰まりを生じるおそれがある。一方、逆に、第1のギャッシュ7の溝底部7cの最小半径R1が上記範囲よりも大きいと、第2のギャッシュ9よりも軸線O方向の先端側における底刃8の強度が損なわれてチッピングや欠損等が生じるおそれがある。
That is, if the minimum radius R1 of the
さらにまた、本実施形態では、第1、第2のギャッシュ7、9が、切屑排出溝5と同様に軸線O方向の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Tとは反対側に向かって捩れるように形成されている。このため、切削加工時のエンドミル本体1の回転に伴い、底刃8によって生成された切屑は、後端側の切屑排出溝5に送り込まれて排出されるので、良好な切屑排出性を得ることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the first and
そして、この場合に、本実施形態では、第2のギャッシュ9の軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R2となる円弧の軸線Oからの距離が最短となる溝底位置9bを軸線O方向に繋げた第2のギャッシュ捩れ線N2の軸線Oに対する捩れ角βが、第1のギャッシュ7の溝底部7cの軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径R1となる円弧の軸線Oからの距離が最短となる溝底位置7fを軸線O方向に繋げた第1のギャッシュ捩れ線N1の軸線Oに対する捩れ角αよりも大きくなるように、異なる捩れ角に形成されている。
In this case, in the present embodiment, the
このため、第2のギャッシュ9は、第1のギャッシュ7の捩れ角αよりも軸線Oに対して大きな捩れ角βで捩れながら、軸線O方向の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Tとは反対側に向かうように形成されるので、この軸線O方向の後端側において、第2のギャッシュ9を第1のギャッシュ7の第1の壁面7aに対してより深くなるように形成することができる。
Therefore, the
従って、本実施形態によれば、この第2のギャッシュ9によるチップポケットの容量をさらに大きくして切屑排出性の一層の向上を図ることができるとともに、底刃8から第2のギャッシュ9の底面9aへの落差を大きくして切屑分断性も向上させることが可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, the capacity of the chip pocket by the
しかも、本実施形態では、この第2のギャッシュ捩れ線N2の軸線Oに対する捩れ角βと、第1のギャッシュ捩れ線N1の軸線Oに対する捩れ角αとの差β-αが、2°~15°の範囲内とされているので、切屑排出性や切屑分断性を一層確実に向上しつつ、底刃8やエンドミル本体1の強度の低下は防ぐことができる。
Moreover, in the present embodiment, the difference β-α between the twist angle β of the second gash twist line N2 with respect to the axis O and the twist angle α of the first gash twist line N1 with respect to the axis O is 2 ° to 15 °. Since it is within the range of °, it is possible to prevent the
すなわち、この捩れ角β、αの差β-αが2°を下回るほど小さいと、第2のギャッシュ9を第1のギャッシュ7の第1の壁面7aに対して深く形成することができずに、切屑排出性や切屑分断性を十分に向上させることができなくなるおそれがある。一方、この捩れ角β、αの差β-αが15°を上回るほど大きいと、軸線O方向の後端側で第2のギャッシュ9が深く彫り込まれすぎて底刃8やエンドミル本体1の切刃部3の強度が低下するおそれがある。
That is, if the difference β-α between the twist angles β and α is so small that it is less than 2 °, the
一方、本実施形態では、上記第1のギャッシュ捩れ線N1を軸線Oに対する捩れ角αのまま軸線O方向の後端側に延長したときの第2のギャッシュ9に交差して軸線Oに直交する断面における軸線Oと第1のギャッシュ7の溝底位置7fとを結ぶ直線F1に対して、同じ断面における軸線Oと第2のギャッシュ9の溝底位置9bとを結ぶ直線F2は、軸線Oを中心としてエンドミル回転方向Tにずれている。
On the other hand, in the present embodiment, the first gash twist line N1 intersects the
このため、本実施形態によれば、このように軸線Oと第2のギャッシュ9の溝底位置9bとを結ぶ直線F2を、軸線Oを中心として軸線Oと第1のギャッシュ7の溝底位置7fとを結ぶ直線F1からエンドミル回転方向Tにずらし、すなわち第1、第2のギャッシュ7、9の溝底位置7f、9bの間に位相差を設けることにより、特に大きな切り込み量で切削加工を行う場合において、軸線O方向の後端側の底刃8によって生成された厚みの大きい切屑が湾曲する第2のギャッシュ9の溝底位置9bを底刃8から遠ざけることが可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, the straight line F2 connecting the axis O and the
従って、第2のギャッシュ9によって形成される大きなチップポケットに、大きな切り込みによって生成される厚みの大きい厚みの大きい切屑を導いて溝底位置9bの部分により湾曲させることにより、効率的に分断することができる。このため、本実施形態では、第2のギャッシュ9によって形成されるチップポケットを有効に利用することができ、上述のように切り込み量が大きい場合でも、厚みの大きい切屑の安定した処理を促すことが可能となる。
Therefore, the large chip pocket formed by the
なお、この場合において、本実施形態では、上記断面における軸線Oと第1のギャッシュ7の溝底位置7fとを結ぶ直線F1と、軸線Oと第2のギャッシュ9の溝底位置9bとを結ぶ直線F2との交差角γが5°~30°の範囲内とされている。このため、確実に上述のような第2のギャッシュ9によるチップポケットの有効利用を図りながらも、切屑詰まり等により必要以上に切削抵抗が増大するのは防ぐことができる。
In this case, in the present embodiment, the straight line F1 connecting the axis O in the cross section and the
すなわち、この交差角γが5°を下回ると、第2のギャッシュ9の溝底位置9bを底刃8から十分に遠ざけることができずに、第2のギャッシュ9によるチップポケットの有効利用を図ることができなくなるおそれがある。一方、逆に、この交差角γが30°を上回ると、第2のギャッシュ9の溝底位置9bが底刃8から遠ざかりすぎ、切屑が長く第2のギャッシュ9の底面9aを擦過することになって切屑詰まり等を生じ、切削抵抗の増大を招くおそれがある。
That is, when this crossing angle γ is less than 5 °, the
1 エンドミル本体
2 シャンク部
3 切刃部
4 先端逃げ面
5 切屑排出溝
6 外周刃
7 第1のギャッシュ
7a 第1のギャッシュ7の第1の壁面
7b 第1のギャッシュ7の底面
7c 第1のギャッシュ7の溝底部
7d 第1のギャッシュ7の第2の壁面
7e チャンファー面
7f 第1のギャッシュ7の溝底位置
8 底刃
8a 長底刃
8b 短底刃
9 第2のギャッシュ
9a 第2のギャッシュ9の底面
9b 第2のギャッシュ9の溝底位置
O エンドミル本体1の軸線
T エンドミル回転方向
C エンドミル回転中心
P 底刃8の軸線O回りの回転軌跡がなす半球の中心
Q 第1のギャッシュ7の溝底部7cと第2のギャッシュ9との交差部
R 底刃8の軸線O回りの回転軌跡がなす半球の半径
R1 第1のギャッシュ7の溝底部7cの軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径
R2 第2のギャッシュ9の底面9aの軸線Oに直交する断面における最小の曲率半径
H チャンファー面7eの底刃8の中心Pに対する半径方向の幅
L1 エンドミル本体1の先端側の第1の壁面7aおよび底面7bと第2のギャッシュ9との交差稜線
M1 底刃8の中心Pから第1の壁面7aと第2のギャッシュ9との交差稜線L1がなす凸曲線に接する接線
θ1 接線M1が底刃8の中心Pよりも先端側の軸線Oに対してなす角度
M2 底刃8の中心Pから溝底部7Cと第2のギャッシュ9との交差部Qを通る直線
θ2 直線M2が底刃8の中心Pよりも先端側の軸線Oに対してなす角度
N1 第1のギャッシュ捩れ線
N2 第2のギャッシュ捩れ線
α 第1のギャッシュ捩れ線N1の軸線Oに対する捩れ角
β 第2のギャッシュ捩れ線N2の軸線Oに対する捩れ角
F1 第2のギャッシュ9に交差して軸線Oに直交する断面における軸線Oと第1のギャッシュ7の溝底位置7fとを結ぶ直線
F2 直線F1と同じ断面における軸線Oと第2のギャッシュ9の溝底位置9bとを結ぶ直線
γ 直線F1、F2の交差角
1
Claims (4)
上記第1のギャッシュの少なくとも上記第1の壁面には、上記底刃と間隔をあけて、上記第1の壁面をさらに切り欠くように凹溝状の第2のギャッシュが形成されており、
上記エンドミル本体の先端外周側における上記第1の壁面と上記第2のギャッシュとの交差稜線と上記底刃との間の上記第1の壁面はチャンファー面とされていて、
このチャンファー面の上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心に対する半径方向の幅は、上記軸線方向の先端側が後端側よりも大きいことを特徴とするボールエンドミル。 A chip discharge groove that opens to the tip flank of the end mill body and extends toward the rear end side in the axis direction is formed on the outer periphery of the tip end portion of the end mill body that is rotated around the axis in the end mill rotation direction, and the chip discharge groove is formed. At the tip of the groove, a concave groove-shaped first gash is formed so as to cut out the bottom surface of the chip discharge groove toward the inner peripheral side of the end mill body, and the first gash faces the end mill rotation direction of the first gash. A ball end mill in which a hemispherical bottom blade is formed on the peripheral edge of the wall surface on the outer peripheral side of the tip of the wall surface so that the rotation locus around the axis has a center on the axis and is convex toward the tip. There,
At least on the first wall surface of the first gash, a groove-shaped second gash is formed so as to further cut out the first wall surface at a distance from the bottom blade.
The first wall surface between the crossed ridge line between the first wall surface and the second gash and the bottom blade on the outer peripheral side of the tip of the end mill main body is a chamfer surface.
A ball end mill characterized in that the width in the radial direction of the hemisphere formed by the rotation locus of the bottom blade of the chamfer surface around the axis is larger on the tip side in the axis direction than on the rear end side.
上記溝底部と上記第2のギャッシュとの交差部を通り上記第1の壁面に直交する直線に沿って該第1の壁面に対向する方向から見て、上記エンドミル本体の先端側における上記第1の壁面と上記第2のギャッシュとの交差稜線は上記軸線方向の先端側に凸となる凸曲線状をなしており、
上記底刃の上記中心から上記エンドミル本体の先端側における上記交差稜線がなす凸曲線に接する接線が上記底刃の中心から先端側に延びる上記軸線に対してなす角度が、35°~75°の範囲内とされていることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のボールエンドミル。 The first gash has a first wall surface, a bottom surface facing the outer peripheral side of the tip of the end mill main body, and a groove bottom portion extending between the bottom surface and the first wall surface.
The first on the tip side of the end mill body when viewed from the direction facing the first wall surface along a straight line orthogonal to the first wall surface through the intersection of the groove bottom portion and the second gash. The crossing ridgeline between the wall surface and the second gash has a convex curve shape that is convex toward the tip side in the axial direction.
The angle formed by the tangent line tangent to the convex curve formed by the crossed ridge line on the tip side of the end mill body from the center of the bottom blade to the axis extending from the center of the bottom blade to the tip side is 35 ° to 75 °. The ball end mill according to any one of claims 1 to 3, wherein the ball end mill is within the range.
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