JP2723768B2 - ボールエンドミル - Google Patents

ボールエンドミル

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    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/02Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B23C5/1009Ball nose end mills
    • B23C5/1027Ball nose end mills with one or more removable cutting inserts
    • B23C5/1045Ball nose end mills with one or more removable cutting inserts having a cutting insert, the cutting edge of which subtends substantially 90 degrees
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    • B23C5/003Milling-cutters with vibration suppressing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
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    • B23C2210/04Angles
    • B23C2210/0407Cutting angles
    • B23C2210/0421Cutting angles negative
    • B23C2210/0428Cutting angles negative axial rake angle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単一の主切刃と二以上
の副切刃とを備えたボールエンドミルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、金型加工等に使用されているボー
ルエンドミルは、底切刃と周切刃とが軸中心に対して点
対称に配設されているため、切刃によって被削材に作用
する切削力の周期が、同一切削速度において一定となっ
ている。このため、該周期がボールエンドミルまたは被
削材の固有振動数と合致する場合に共振現象が発生し、
所謂びびり現象によって被削面精度の低下および切刃の
欠損等の不具合が生じている。
【0003】そこで、底切刃と周切刃とのなす角度、各
底切刃相互のなす角度または各周切刃相互のなす角度を
等分割でない角度によって分割することにより、切削時
のびびり現象の発生を阻止することを可能にした、「ボ
ールエンドミル」(実開昭63−74212号公報参
照)が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、それぞれ二枚の底切刃および周切刃が設けられ
ているが、底切刃と周切刃とがオーバーラップする領域
が少なく(ボールエンドミル本体の直径の約5%)、実
質的に二枚刃と同様の切削能率を有するだけである。そ
こで、切削効率を向上させるべく、ボールエンドミル本
体に三枚以上の切刃を設ければよいが、各切刃に作用す
る切削抵抗が異なるため、切削時のボールエンドミルに
振動が発生して切削精度が低下するとともに、該切刃自
体が損傷し易いという問題がある。
【0005】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、三枚以上の切刃を使用して高精度かつ効率的な切
削加工を遂行することができるとともに、切刃寿命を有
効に向上させることが可能なボールエンドミルを提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ボールエンドミル本体の先端部回転中
心に対応する中心切刃を有して前記ボールエンドミル本
体の軸方向に延びる単一の主切刃と、前記ボールエンド
ミル本体の先端部回転中心から離間した位置より該ボー
ルエンドミル本体の軸方向に延びる二以上の副切刃と、
を備え、前記主切刃と前記副切刃とのなす角度および各
副切刃同士のなす角度が、それぞれ異なる角度に設定さ
れるとともに、前記主切刃および前記各副切刃に作用す
る切削抵抗が同等になるように、該主切刃および該各副
切刃の前記ボールエンドミル本体の半径方向に対するす
くい角、または該ボールエンドミル本体の軸方向に対す
るすくい角をそれぞれ所定の角度に設定することを特徴
とする。
【0007】さらに、本発明は、ボールエンドミル本体
の先端部回転中心に対応する中心切刃を有して前記ボー
ルエンドミル本体の軸方向に延びる単一の主切刃と、前
記ボールエンドミル本体の先端部回転中心から離間した
位置より該ボールエンドミル本体の軸方向に延びる二以
上の副切刃と、を備え、前記主切刃と前記副切刃とのな
す角度および各副切刃同士のなす角度が、それぞれ異な
る角度に設定されるとともに、前記主切刃および前記各
副切刃に作用する切削抵抗が同等になるように、該主切
刃および該各副切刃の前記ボールエンドミル本体の半径
方向に対するすくい角、および該ボールエンドミル本体
の軸方向に対するすくい角をそれぞれ所定の角度に設定
することを特徴とする。
【0008】
【作用】上記の本発明に係るボールエンドミルでは、主
切刃と二以上の副切刃とを備えており、これら三以上の
切刃で被削材を効率的に切削することができる。その
際、主切刃と副切刃とのなす角度および各副切刃同士の
なす角度が、それぞれ異なる角度に設定されるため、切
削時のびびり現象の発生を確実に阻止することが可能に
なる。さらに、主切刃および各副切刃のボールエンドミ
ル本体の半径方向に対するすくい角および/または該ボ
ールエンドミル本体の軸線方向に対するすくい角をそれ
ぞれ所定の角度に設定することにより、長さの異なる主
切刃および各副切刃に作用する切削抵抗を同等にするこ
とができる。これにより、切削時のボールエンドミルに
振動が発生することを有効に阻止することが可能にな
る。
【0009】
【実施例】本発明に係るボールエンドミルについて実施
例を挙げ、添付の図面を参照して以下に説明する。
【0010】図1および図2において、参照符号10
は、本実施例に係るボールエンドミルを示す。このボー
ルエンドミル10は、ボールエンドミル本体12の先端
部回転中心に対応する中心切刃14を有して前記ボール
エンドミル本体12の軸方向Oに延びる単一の主切刃1
6と、前記ボールエンドミル本体12の先端部に前記回
転中心から離間して設けられる二以上の副切刃である第
1副切刃18および短尺な第2副切刃20とを備える
(図2参照)。主切刃16と第1副切刃18とのなす角
度θ1、第1副切刃18と第2副切刃20とのなす角度
θ2および第2副切刃20と主切刃16とのなす角度θ
3が、それぞれ異なる角度に設定されており、具体的に
は角度θ1が120°、角度θ2が105°および角度
θ3が135°に設定されている。
【0011】ボールエンドミル本体12の先端部には、
軸方向Oに切り欠いてチップポケット用第1溝部22、
第2溝部24および第3溝部26が形成される。この第
1溝部22を構成する第1取付面28には、主切刃16
が止めねじ30を介して固着される。第2溝部24を構
成する第2取付面32には、第1副切刃18がねじ止め
されるとともに、第3溝部26を構成する第3取付面3
6には、第2副切刃20がねじ止めされる。
【0012】図2に示すように、主切刃16の切刃稜1
6aは、ボールエンドミル本体12の中心とこの切刃稜
16aの先端とを結ぶ第1基準線A1に対して前記ボー
ルエンドミル本体12の回転方向(矢印X方向)とは逆
方向に所定の角度α1だけ傾斜しかつ距離Tだけ芯高に
構成される一方、前記主切刃16のすくい面16bは、
該ボールエンドミル本体12の軸方向Oに対して前記回
転方向に角度β1だけ傾斜している(図3参照)。
【0013】同様に、第1副切刃18の切刃稜18a
は、ボールエンドミル本体12の中心とこの切刃稜18
aの先端とを結ぶ第2基準線A2に対して前記ボールエ
ンドミル本体12の回転方向とは逆方向に所定の角度α
2だけ傾斜しかつ芯高に構成される一方(図2参照)、
前記第1副切刃18のすくい面18bは、該ボールエン
ドミル本体12の軸方向Oに対して前記回転方向に角度
β2だけ傾斜している(図4参照)。第2副切刃20の
切刃稜20aは、ボールエンドミル本体12の中心とこ
の切刃稜20aの先端とを結ぶ第3基準線A3に対して
前記ボールエンドミル本体12の回転方向とは逆方向に
所定の角度α3だけ傾斜しかつ芯高に構成される一方
(図2参照)、前記第2副切刃20のすくい面20b
は、該ボールエンドミル本体12の軸方向Oに対して前
記回転方向とは逆方向に角度β3だけ傾斜している(図
5参照)。
【0014】前記角度α1、α2およびα3は、主切刃
16、第1副切刃18および第2副切刃20のボールエ
ンドミル本体12の半径方向に対するすくい角を示して
おり、それぞれ所定の角度(具体的には、負の異なる角
度)に設定されている。前記角度β1、β2およびβ3
は、主切刃16、第1副切刃18および第2副切刃20
のボールエンドミル本体12の軸方向Oに対するすくい
角を示しており、それぞれ所定の角度に設定されてい
る。第2副切刃20は、主切刃16および第1副切刃1
8に比べて短尺であるため、この第2副切刃20に作用
する切削抵抗を、前記主切刃16および第1副切刃18
に作用する切削抵抗と同等になるように大きくすべく、
角度β3のみが負のすくい角に設定されている。すなわ
ち、第2副切刃20による切削量が減少してこの第2副
切刃20に作用する切削抵抗が低下するからである。
【0015】なお、主切刃16と第1副切刃18および
第2副切刃20は、ボールエンドミル本体12の半径方
向の長さやこのボールエンドミル本体12の軸方向Oの
長さが用途等に応じて種々選択されるものである。この
ため、角度α1、α2およびα3のみを所定の角度に設
定して角度β1、β2およびβ3を同一の角度に固定す
る場合や、逆にこの角度α1、α2およびα3を同一の
角度に固定して前記角度β1、β2およびβ3のみを所
定の角度に設定する場合がある。
【0016】次に、このように構成される当該ボールエ
ンドミル10の動作について説明する。
【0017】図6に示すように、ボールエンドミル10
は、矢印X方向に回転されながら矢印Y方向に移動され
て被削材Wに深さ方向Dおよび切り込み方向Sに対し切
削加工を施す。その際、ボールエンドミル10の主切刃
16が主体となって第1および第2副切刃18、20と
共に深さ方向D側の加工を行う一方、この主切刃16と
第1および第2副切刃18、20の側面側で切り込み方
向S側の加工を一体的に行う。
【0018】この場合、本実施例では、主切刃16と第
1副切刃18とのなす角度θ1(120°)、第1副切
刃18と第2副切刃20とのなす角度θ2(105°)
および第2副切刃20と主切刃16とのなす角度θ3
(135°)が、それぞれ異なる角度に設定されてい
る。このため、切削力の周期が不定となり、びびり現象
の発生を有効に阻止することができる。しかも、三枚の
切刃、すなわち主切刃16と第1および第2副切刃1
8、20を介して切削作業が行われるため、従来の二枚
切刃に比べて切削効率が向上するという利点が得られ
る。
【0019】ところで、図2および図3に示すように、
主切刃16は、ボールエンドミル本体12の先端部回転
中心に対応する中心切刃14を有してこのボールエンド
ミル本体12の軸方向Oに延びており、被削材Wの加工
に使用される刃長が相当に長い。これに対して、第1副
切刃18は、ボールエンドミル本体12の先端部回転中
心より所定の距離だけ離間した位置からボールエンドミ
ル本体12の軸方向Oに延びており、その刃長が主切刃
16の刃長よりも短い(図4参照)。また、第2副切刃
20は、ボールエンドミル本体12の先端部回転中心よ
りさらに大きく離間した位置からボールエンドミル本体
12の軸方向Oに延びており、その刃長が第1副切刃1
8の刃長よりも短い(図5参照)。従って、切削抵抗の
大きさは、主切刃16>第1副切刃18>第2副切刃2
0という関係になり、この切削抵抗の不均等が切削時の
ボールエンドミル10自体の振動を惹起してしまう。
【0020】しかしながら、本実施例では、主切刃1
6、第1副切刃18および第2副切刃20のボールエン
ドミル本体12の半径方向に対するすくい角である角度
α1乃至α3、および前記主切刃16、第1副切刃18
および第2副切刃20のボールエンドミル本体12の軸
方向Oに対するすくい角である角度β1乃至β3が、そ
れぞれ所定の角度に設定されている。これにより、主切
刃16、第1副切刃18および第2副切刃20のそれぞ
れの切削量等が各刃長に応じて変更されるため、切削抵
抗の大きさが、主切刃16≧第1副切刃18=第2副切
刃20という関係になり、切削時にボールエンドミル1
0自体に振動が惹起されることを容易かつ確実に阻止す
ることが可能になる。従って、主切刃16と第1および
第2副切刃18、20とに部分的に損耗等が集中するこ
とがなく、この主切刃16並びに第1および第2副切刃
18、20の寿命を向上させることができるとともに、
加工精度を有効に確保することが可能になるという効果
が得られる。
【0021】そこで、本実施例に係るボールエンドミル
10と従来の二枚刃を用いたボールエンドミルとを使用
して切削実験を行った。その結果が以下の表1に示され
ている。なお、被削材としてFC25、切刃として超硬
が使用された。
【0022】
【表1】
【0023】これにより、当該ボールエンドミル10で
は、従来に比べて切削効率が一挙に向上するとともに、
刃先の磨耗量が減少して工具寿命の向上をも達成するこ
とができるという結果が得られた。
【0024】
【発明の効果】本発明に係るボールエンドミルによれ
ば、以下の効果が得られる。
【0025】主切刃と二以上の副切刃とを備えており、
これら三以上の切刃で被削材を効率的に切削することが
できる。その際、主切刃と副切刃とのなす角度および各
副切刃同士のなす角度が、それぞれ異なる角度に設定さ
れるため、切削時のびびり現象の発生を確実に阻止する
ことが可能になる。さらに、主切刃および各副切刃のボ
ールエンドミル本体の半径方向に対するすくい角および
/または該ボールエンドミル本体の軸方向に対するすく
い角をそれぞれ所定の角度に設定することにより、長さ
の異なる主切刃および各副切刃に作用する切削抵抗を同
等にすることができる。これにより、切削時のボールエ
ンドミルに振動が発生することを有効に阻止することが
可能になり、切削効率および切刃寿命の向上が容易に遂
行される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るボールエンドミルの斜視
説明図である。
【図2】前記ボールエンドミルの正面図である。
【図3】前記ボールエンドミルの主切刃を示す側面図で
ある。
【図4】前記ボールエンドミルの第1副切刃を示す側面
図である。
【図5】前記ボールエンドミルの第2副切刃を示す側面
図である。
【図6】前記ボールエンドミルによる切削動作の説明図
である。
【符号の説明】
10…ボールエンドミル 12…ボールエンドミル本体 16…主切刃 16a…切刃稜 16b…すくい面 18、20…副切刃 18a、20a…切刃稜 18b、20b…すくい面 22、24、26…溝部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボールエンドミル本体の先端部回転中心に
    対応する中心切刃を有して前記ボールエンドミル本体の
    軸方向に延びる単一の主切刃と、 前記ボールエンドミル本体の先端部回転中心から離間し
    た位置より該ボールエンドミル本体の軸方向に延びる二
    以上の副切刃と、 を備え、 前記主切刃と前記副切刃とのなす角度および各副切刃同
    士のなす角度が、それぞれ異なる角度に設定されるとと
    もに、 前記主切刃および前記各副切刃に作用する切削抵抗が同
    等になるように、該主切刃および該各副切刃の前記ボー
    ルエンドミル本体の半径方向に対するすくい角、または
    該ボールエンドミル本体の軸方向に対するすくい角をそ
    れぞれ所定の角度に設定することを特徴とするボールエ
    ンドミル。
  2. 【請求項2】ボールエンドミル本体の先端部回転中心に
    対応する中心切刃を有して前記ボールエンドミル本体の
    軸方向に延びる単一の主切刃と、 前記ボールエンドミル本体の先端部回転中心から離間し
    た位置より該ボールエンドミル本体の軸方向に延びる二
    以上の副切刃と、 を備え、 前記主切刃と前記副切刃とのなす角度および各副切刃同
    士のなす角度が、それぞれ異なる角度に設定されるとと
    もに、 前記主切刃および前記各副切刃に作用する切削抵抗が同
    等になるように、該主切刃および該各副切刃の前記ボー
    ルエンドミル本体の半径方向に対するすくい角、および
    該ボールエンドミル本体の軸方向に対するすくい角をそ
    れぞれ所定の角度に設定することを特徴とするボールエ
    ンドミル。
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