JP3146495B2 - ボールエンドミル - Google Patents

ボールエンドミル

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JP3146495B2
JP3146495B2 JP40916390A JP40916390A JP3146495B2 JP 3146495 B2 JP3146495 B2 JP 3146495B2 JP 40916390 A JP40916390 A JP 40916390A JP 40916390 A JP40916390 A JP 40916390A JP 3146495 B2 JP3146495 B2 JP 3146495B2
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辰夫 新井
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • 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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  • 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】この発明は、工具本体の先端部に
略円弧状の主刃のみが形成された単刃のボールエンドミ
ルに係り、詳しくは工具の切れ味を過度に劣化させるこ
となく十分な工具剛性を確保してびびり振動を抑制でき
るボールエンドミルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のボールエンドミルとして
は、例えば図9ないし図11に示すように、軸状をなす
工具本体1の先端半球部1aに当該工具本体1の先端及
び外周に開口するチップポケット2が形成され、このチ
ップポケット2の回転方向を向く壁面2aにチップ取付
座3が形成され、このチップ取付座3に一枚のスローア
ウェイチップ(以下、チップと略称する。)4がボルト
5で着脱自在に装着されてなる単刃のスローアウェイ式
ボールエンドミルが知られている。
【0003】ここで、上記チップ4は超硬合金を厚さ一
定の平板状に形成してなるもので、そのすくい面4aと
側面4bとの稜線部には略1/4円弧状の円弧刃6とこ
の円弧刃6の後端に連続する直線刃7とからなる主刃8
がチップ中心に対して対称に形成されている。さらにチ
ップ4の円弧刃6の先端部には着座面4cに向かって凸
曲線を描きつつ延びる湾曲部6aが形成されている。
【0004】そして、上記チップ4は、その主刃8の先
端が工具軸線方向からの底面視において工具回転中心P
0にほぼ一致するように位置決めされた上で、ボルト5
で締め付けられて工具本体1に着脱自在に装着される。
この際、主刃8のアキシャルレーキ角γAは正角に設定
され、このため図12に示すように、主刃8は工具軸線
方向からの底面視においてチップ着座面4c側に中心P
1を有する円弧を描くこととなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
の単刃のボールエンドミルにおいては、主刃8のアキ
シャルレーキ角γAを正角に設定しているので、チップ
ポケット2の回転方向を向く壁面2aやチップ取付座3
の底面3aを工具後端側に向かうほど漸次工具回転方向
と反対側へ傾斜する傾斜面状に形成する必要がある。こ
のためチップポケット2の背後の工具本体1の肉厚t
(図11参照)が工具後端側に向かうに従って徐々に減
少し、これに伴って工具剛性が劣化してびびり振動を招
く等の弊害が生じ、時として工具折損を生じることさえ
あった。
【0006】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、一の主刃の切れ味を過度に劣化させることな
く一定の工具剛性を確保して一の主刃によるびびり振動
を効果的に抑制できる単刃のボールエンドミルを提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明のボールエンドミルは、工具本体の先端外周
部に、先端側が略円弧状に湾曲して工具回転中心に達す
る一の主刃のみが設けられてなるボールエンドミルにお
いて、主刃のアキシャルレーキ角を負角に設定するとと
もに、該主刃のすくい面に主刃に沿って延びるブレーカ
溝を形成し、該ブレーカ溝の延在方向に沿う溝深さを上
記主刃の先端から後端側へ向かうに従って漸次増大させ
たことを特徴とする。またこの発明のボールエンドミル
は、工具本体の先端外周部に、先端側が略円弧状に湾曲
して工具回転中心に達する一の主刃のみが設けられてな
る単刃のボールエンドミルにおいて、上記主刃のアキシ
ャルレーキ角を負角に設定するとともに、該主刃のすく
い面に上記主刃に沿って延びるブレーカ溝を形成し、該
ブレーカ溝の溝幅を上記主刃の先端から後端側へ向かう
に従って漸次拡大させたことを特徴とする。尚、ブレー
カ溝の延在方向の溝幅及び溝深さをともに主刃の先端側
から後端側へ向かうに従って漸次増大させることが好適
である。
【0008】
【作用】請求項1に係る発明によれば、主刃のアキシャ
ルレーキ角が負角に設定されているので、これに応じて
チップポケットが工具軸方向後端側へ向かうに従って漸
次工具回転方向側へ傾斜することとなる。従ってチップ
ポケット背後の肉厚が工具後端側で増大して十分な剛性
が確保される。しかも円弧状の主刃が負角に設定されて
いるために先端側よりも後端側の方が切り込みが深く切
屑は先端側よりも後端側で厚くなることに関連してブレ
ーカ溝の溝深さをその延在方向に漸次増大させること
で、主刃の先端側では切り込みが浅いために切屑も薄く
比較的浅いブレーカ溝による比較的小さいすくい角で切
屑を生成でき、主刃の後端側では切り込みが深くなるこ
とに関連してすくい角を大きくして切れ味を良くして比
較的厚い切屑を生成できることになりスムーズな切削を
行える。また請求項2に係る発明では、ブレーカ溝を
の延在方向に沿って主刃の後端側で次第に幅広とするこ
とで、主刃の先端側では比較的薄い切屑を短い距離走行
させてブレーカ溝で丸め込むことができると共に後端側
では比較的厚い切屑を先端側より長く走行させてブレー
カ溝で丸め込んで処理できて、特に後端側での切屑詰ま
りを抑制できてスムーズな切屑処理が行える。そのた
め、いずれの場合もブレーカ溝を設けることによって主
刃のすくい角を実質的に正角方向に変化させ、切屑の厚
さに応じて切屑詰まりを抑制して切屑排出性を良くする
と共に切れ味を向上でき、工具剛性を確保してびびり振
動を抑制できる。
【0009】
【実施例】以下、図1ないし図4を参照して、本発明の
一実施例を説明する。なお、上述した従来例と同一の構
成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0010】図1及び図2において符号20は工具本体
である。この工具本体20の先端部には略半球状をなす
球状部21が形成され、この球状部21には当該球状部
21の外周をほぼ1/4周切り欠いてなるチップポケッ
ト22が形成されている。そして、このチップポケット
22の回転方向を向く壁面にはチップ取付座23が形成
され、このチップ取付座23にチップ24が載置されて
ボルト5で着脱自在に取り付けられている。
【0011】ここで、上記チップ24は超硬合金を厚さ
一定の平板状に形成してなるもので、そのすくい面24
aと側面24bとの稜線部には2つの主刃25がチップ
中心に対して対称に形成されている。これら主刃25
は、上記すくい面24aと直交する方向からの平面視に
おいて略1/4円弧状に延びる円弧刃26と、この円弧
刃26の後端に連続して直線的に延びる直線刃27とか
ら構成され、上記円弧刃26の先端部には、図3により
詳細に示すようにチップ24の着座面24cに向かって
凸曲線を描きつつ延びる湾曲部26aが形成されてい
る。そして、チップ24は、その主刃25の先端が工具
軸線方向からの底面視において工具回転中心P0とほぼ
一致するように位置決めされて工具本体20に取り付け
られている。
【0012】さらに、図2に示すようにチップ24が装
着される上記チップ取付座23の底面23aは、工具軸
方向先端側から後端側へ向かうほど漸次工具回転方向側
へ傾斜する傾斜面に形成され、これによりチップ取付座
23に装着された状態でのチップ24の主刃25のアキ
シャルレーキ角γAは負角に設定されている。このた
め、図3に示すように、工具軸線方向からの底面視にお
ける主刃25は、円弧刃26の湾曲部26aが工具回転
中心P0から工具外周側へ離間するに従って工具回転方
向側へ突出する円弧を描くものの、円弧刃26の残る部
分から直線刃27の後端にかけての部分がチップ24の
すくい面24a側に中心P1を有する円弧を描き、さら
には直線刃27の後端が最も工具回転方向へ突出するこ
ととなり、チップ着座面24c側に中心P1を有する円
弧を描く従来例(図12参照)と著しく異なっている。
なお、図2では工具軸線とチップ取付座23の底面23
aとがなす角をアキシャルレーキ角γAとして表現して
いるが、これはチップ24のすくい面24aが着座面2
4cと平行に形成されているためにこのような図り方で
もアキシャルレーキ角γAを表現できることを考慮した
もので、着座面24cとすくい面24aとが平行でない
場合には工具側面視(図2)において主刃25と工具軸
線とがなす角をアキシャルレーキ角として表現する必要
があることは勿論である。
【0013】ここで上記主刃25のアキシャルレーキ角
γAは工具径や被削材の材質等に応じて適宜変更される
ものであるが、なるべくは−5°〜−1°の範囲に設定
することが好ましい。アキシャルレーキ角γAが−1°
より正角側に偏った場合にはチップポケット22の後端
側における肉厚の増加の程度が不足がちで工具剛性を十
分に向上させることができないおそれがあり、他方、ア
キシャルレーキ角γAが−5°よりも負角側に偏った場
合には切削抵抗の増加の程度が大きくなって工具の切れ
味が著しく劣化するおそれがあるからである。ちなみ
に、図示の例では工具径25mmに対してアキシャルレー
キ角γAが−2°に設定されている。
【0014】図1に示すように、上記チップ24のすく
い面24aには各主刃25の円弧刃26に沿って略円弧
状に延びる2つのブレーカ溝28・28が形成されてい
る。図4により詳細に示すように、これらブレーカ溝2
8は、円弧刃26と微小幅dのランド29を介して連な
る傾斜面28aと、この傾斜面28aの後端から上記す
くい面24aに向かって円弧状に湾曲しつつ延びるブレ
ーカ面28bとから構成され、その溝幅Wは当該ブレー
カ溝28の先端から後端まで一定とされている。なお、
ここで言う溝幅Wとは、主刃25の法線方向の断面にお
ける主刃25からブレーカ面28bとすくい面24aと
の交点までの距離を指すものとする。
【0015】また、上記傾斜面28aは、上記ランド2
9からチップ中心側へ離間するに従って上記着座面24
c側へ比例的に大きく陥没せしめられ、これにより円弧
刃26の法線方向の断面におけるすくい角(以下チップ
すくい角という。図4参照)γ2は、その先端から後端
に至るまで一定の正角とされている。また、傾斜面28
aの後端におけるチップすくい面24aからの陥没量h
はブレーカ溝28の先端から後端まで一定に設定されて
いる。
【0016】しかして、以上のように構成されたボール
エンドミルにおいては、主刃25のアキシャルレーキ角
γAを負角に設定しているので、チップポケット22の
回転方向を向く壁面22aやチップ取付座23の底面2
3aがいずれも工具後端側へ向かうに従って漸次工具回
転方向側へ傾斜する。従って、チップポケット22の背
後の肉厚tが従来に比して大幅に増大し、この結果工具
剛性が向上してびびり振動や工具折損の発生が抑制され
る。
【0017】一方、ブレーカ溝28の傾斜面28aによ
って主刃25のうち、特に円弧刃26のチップすくい角
γ2が正角となるため、工具側面視における主刃25の
アキシャルレーキ角γAが負角に設定されているにも拘
わらず、特に円弧刃26の切れ味があたかもアキシャル
レーキ角γAを正角に設定したかのごとく向上し、しか
もブレーカ面28bによって切屑が小さく丸め込まれる
ので切屑排出性が向上して切削抵抗が減少する。なお上
記ランド幅dについては工具径等に応じて適宜変更して
良いが、0.01〜0.5mmの範囲が好適に用いられる。
【0018】ここで、上記実施例のボールエンドミルの
ように円弧状の主刃25を有するものにおいては、主刃
25の被削材(図示略)に対する径方向の切込量が、円
弧刃25の先端側で小さく、後端側すなわち直線刃27
に連なる側で大きくなることから、主刃25から生成さ
れる切屑も主刃25の先端で薄く、後端側で厚くなる。
従って、上記のようにブレーカ溝28を形成する場合、
溝幅Wや溝深さhを一定とすれば、主刃25の後端側か
ら生成される切屑の厚さを基準として溝幅Wや溝深さd
を決定しなければならないため、主刃25の先端側では
生成される切屑に比してブレーカ溝28が大き過ぎてチ
ップ強度や工具剛性を無駄に劣化させるという不都合が
生じる。
【0019】そこで、このような場合には、図5ないし
図8に示すように、溝幅Wを主刃25の先端側から後端
側へ向かうに従って漸次増大させるとともに、溝深さh
をその底部が工具側面視において一定の傾斜角αで傾斜
するように漸次増大させ、あるいはこれら溝幅Wや溝深
さhのいずれか一方のみを上記の通り変化させることに
より、ブレーカ溝28をその先端から後端に至るまで切
屑に見合った大きさに形成し、これにより工具剛性が過
度に劣化するのを防止しつつ切屑排出性や切れ味の向上
を図ることができる。
【0020】以上の実施例では特にスローアウェイ式の
ボールエンドミルを例に挙げて説明したが、本発明はこ
れに限るものではなく、工具本体20の先端側にチップ
をろう付け接合した構成や工具全体を一体に成形するソ
リッド式の構成であっても主刃のチップポケット背後の
肉厚を増大させて工具剛性を確保するという効果が得ら
れる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明のボールエン
ドミルは、主刃のアキシャルレーキ角を負角に設定する
とともに、該主刃のすくい面に主刃沿って延びるブレ
ーカ溝を形成し、該ブレーカ溝の延在方向に沿う溝深さ
を主刃の先端から後端側へ向かうに従って漸次増大させ
たから、主刃のアキシャルレーキ角のために先端側より
も後端側の方が切り込みが深く切屑は先端側よりも後端
側で厚くなることに関連して、先端側では切屑も薄いた
め比較的浅いブレーカ溝による比較的小さいすくい角で
切屑を生成でき、後端側では切り込みが深くなるため比
較的大きなすくい角で切れ味を良くして比較的厚い切屑
を生成できることになりスムーズな切削を行える。また
本発明のボールエンドミルは、主刃のアキシャルレーキ
角を負角に設定するとともに、該主刃のすくい面に主刃
に沿って延びるブレーカ溝を形成し、該ブレーカ溝の溝
幅を主刃の先端から後端側へ向かうに従って漸次拡大さ
せたから、主刃の先端側では比較的薄い切屑を短い距離
走行させてブレーカ溝で丸め込むことができると共に後
端側では比較的厚い切屑を先端側より長く走行させてブ
レーカ溝で丸め込んで処理できて、特に後端側での切屑
詰まりを抑制できてスムーズな切屑処理が行える。更に
工具本体のチップポケット背後の肉厚を増大させて十分
な工具剛性を確保し、びびり振動の発生や工具折損の発
生を確実に抑制できるとともに、工具の切れ味の低下や
切屑排出性の劣化を最小限に止めることができるという
作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例において主刃を工具側方から
見たときの側面図である。
【図2】図1のII方向からの矢視図である。
【図3】図2のIII方向からの矢視図である。
【図4】図1のIV−IV線における断面図である。
【図5】本発明の他の実施例において、主刃をそのすく
い面と直交する方向から見たときの平面図である。
【図6】図5のVI方向からの矢視図である。
【図7】図5のVII−VII線における断面図である。
【図8】図5のVIII−VIII線における断面図である。
【図9】従来の工具の平面図である。
【図10】図9のX方向からの矢視図である。
【図11】図9のXI方向からの矢視図である。
【図12】従来の工具の底面の拡大図である。
【符号の説明】
20 工具本体 24a 主刃のすくい面 25 主刃 28 ブレーカ溝 γA 主刃のアキシャルレーキ角 P0 工具回転中心
フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−189518(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23C 5/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工具本体の先端外周部に、先端側が略円
    弧状に湾曲して工具回転中心に達する一の主刃のみが設
    けられてなる単刃のボールエンドミルにおいて、上記主
    刃のアキシャルレーキ角を負角に設定するとともに、該
    主刃のすくい面に上記主刃に沿って延びるブレーカ溝を
    形成し、該ブレーカ溝の延在方向に沿う溝深さを上記主
    刃の先端から後端側へ向かうに従って漸次増大させたこ
    とを特徴とするボールエンドミル。
  2. 【請求項2】 工具本体の先端外周部に、先端側が略円
    弧状に湾曲して工具回転中心に達する一の主刃のみが設
    けられてなる単刃のボールエンドミルにおいて、上記主
    刃のアキシャルレーキ角を負角に設定するとともに、該
    主刃のすくい面に上記主刃に沿って延びるブレーカ溝を
    形成し、該ブレーカ溝の溝幅を上記主刃の先端から後端
    側へ向かうに従って漸次拡大させたことを特徴とするボ
    ールエンドミル。
  3. 【請求項3】 上記ブレーカ溝の延在方向に沿う溝深さ
    を、上記主刃の先端から後端側へ向かうに従って漸次増
    大させたことを特徴とする請求項2記載のボールエンド
    ミル。
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