JP4449280B2

JP4449280B2 - ボールエンドミル

Info

Publication number: JP4449280B2
Application number: JP2002243518A
Authority: JP
Inventors: 元基松本; 泰崇岡▲崎▼; 太一青木
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: JP2004082233A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを切削するために用いられるボールエンドミルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、切削加工においては、ソリッドタイプのボールエンドミルがよく用いられており、その一例として実用新案登録第２５８８５８０号公報に開示されているようなものがある。
このようなボールエンドミルは、図５の概略説明図で示すように、軸線Ｏ回りに回転される工具本体１の先端部１Ａが略半球状を呈しており、この先端部１Ａに形成されたギャッシュ２における工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面がすくい面２Ａとされるとともに、すくい面２Ａの外周側稜線部に、上記の軸線Ｏ回りの回転軌跡が略半球状をなす略１／４円弧状の切刃（円弧刃３）が形成されているものである。
【０００３】
そして、円弧刃３のすくい面２Ａに対向するように工具本体１の先端部１Ａを見たとき、図５に示すように、すくい面２Ａの内縁４（ギャッシュ２において、工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面であるすくい面２Ａと、すくい面２Ａから工具回転方向Ｔ前方側へ屹立する壁面との境界線）が、円弧刃３がなす略円弧の半径Ｒに対して１．０５Ｒ〜１．３Ｒの曲率半径の一つの曲線として形成されており、このすくい面２Ａの内縁４の先端が、工具本体１の最先端１Ｂ周辺で円弧刃３の先端と交差するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、すくい面２Ａの内縁４が１．０５Ｒ〜１．３Ｒの曲率半径の一つの曲線として形成されていると、とくに、工具本体１の最先端１Ｂに近い部分において、円弧刃３とすくい面２Ａの内縁４との間の幅が狭くなりすぎてしまう、つまり、ギャッシュ２の溝深さを十分に確保することができなくなってしまうので、切屑排出性が悪化し、これにより、切屑詰まりが生じて、ワークの加工面の精度を低下させてしまうことになる。
【０００５】
これに対し、切屑排出性を良好に保つために、すくい面２Ａの内縁４が、図６に示すように、この内縁４の先端と後端とを結ぶ直線として形成されているものもある。
このような場合には、工具本体１の最先端１Ｂに近い部分においても、円弧刃３とすくい面２Ａの内縁４との間の幅を十分に確保して、切屑排出性を良好に維持することができるものの、この最先端１Ｂから後端側へ離れた部分では、円弧刃３とすくい面２Ａの内縁４との間の幅が広くなりすぎてしまう、つまり、ギャッシュ２の溝深さが深くなりすぎてしまうので、切刃強度の低下を生じるという問題がある。
【０００６】
また、このように内縁４を直線として形成するのではなく、上記の１．０５〜１．３Ｒの曲率半径の曲線よりも、曲率半径の大きい緩やかな一つの曲線として形成することも考えられるが、このように形成したとしても、内縁４が直線の場合と同様に、工具本体１の最先端１Ｂから後端側へ離れた部分においては、円弧刃３とすくい面２Ａの内縁４との間の幅が広くなりすぎるのを十分に緩和することはできず、切刃強度の低下の問題を完全に解消することはできない。
とくに、工具本体１が小径とされている場合には、もともと工具本体の剛性を確保しづらくなっていることから、ギャッシュ２の溝深さが深くなるのにともなう切刃強度の低下が顕著になってしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、切屑排出性を良好に維持できるとともに、切刃強度の低下を生じさせることのないボールエンドミルを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される工具本体の先端部に、前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなす略円弧状の切刃が形成されたボールエンドミルにおいて、前記略円弧状の切刃のすくい面の内縁が、少なくとも二つの曲線が互いに滑らかに接続されることによって構成されていて、この内縁を構成する複数の曲線について、該内縁の先端側に近づくにしたがって、順次曲率半径が大きくなるように形成されている、あるいは、少なくとも一つの直線と少なくとも一つの曲線とが互いに滑らかに接続されることによって構成されていて、この内縁の先端側の部分が直線で構成されているとともに、その後端側の部分が曲線で構成されていることを特徴とするものであり、さらには、前記略円弧状の切刃のすくい面に対向して見たときに、このすくい面の内縁が、該内縁の先端及び後端を通過するとともに前記略円弧状の切刃がなす略円弧の半径Ｒに対して１．３Ｒの曲率半径の曲線よりも内側に位置し、かつ、該内縁の先端及び後端を通過する直線よりも外側に位置していることを特徴とするものである。
本発明では、すくい面の内縁が、従来のような一つの曲線あるいは一つの直線で構成されるのではなく、少なくとも二つの曲線から構成されて、この内縁を構成する複数の曲線について、該内縁の先端側に近づくにしたがって、順次曲率半径が大きくなるように形成される、あるいは、少なくとも一つの直線と少なくとも一つの曲線とから構成されて、この内縁の先端側の部分が直線で構成されているとともに、その後端側の部分が曲線で構成されていることによって、このすくい面の内縁を、工具本体の最先端に近い部分では上記の内縁の先端及び後端を通過する直線寄りに位置させ、かつ、工具本体の最先端から離れた部分では上記の曲率半径１．３Ｒの曲線寄りに位置させるように、微妙な曲がりの変化を与えることができる。
それゆえ、工具本体の最先端に近い部分では、略円弧状の切刃とすくい面の内縁との幅を十分に大きく、ギャッシュの溝深さを十分に大きく確保して、切屑排出性を良好に維持しながらも、工具本体の最先端から離れた部分では、略円弧状の切刃とすくい面との幅を必要以上に大きくせずに、ギャッシュの溝深さを必要以上に深くしてしまうことがなくなり、切刃強度の低下を生じさせることがない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１及び図２を参照しながら説明する。
本実施形態によるボールエンドミルは、図１に示すように、例えば超硬合金等の硬質材料から構成されて、軸線Ｏ回りに回転される略円柱状の工具本体１０を有しており、この工具本体１０の先端部１０Ａが、軸線Ｏ上の一点ＯＡを中心として、軸線Ｏ方向の先端側に凸となるように膨らむ略半球状を呈している。
【００１０】
工具本体１０の先端部１０Ａを除く外周には、周方向で等間隔に、例えば二つの切屑排出溝１１，１１が工具本体１０の外周面に開口するように形成されており、これら切屑排出溝１１，１１の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面がすくい面１１Ａ，１１Ａとされている。
そして、すくい面１１Ａの外周側稜線部、すなわち、すくい面１１Ａと、このすくい面１１Ａに交差して工具本体外周側を向く逃げ面１２との交差稜線部にそれぞれ外周刃１３が形成されていて、いわゆる二枚刃となっている。
【００１１】
また、二つの切屑排出溝１１，１１は、工具本体１０の先端側から後端側に向かうにしたがい工具回転方向Ｔ後方側に向けて軸線Ｏを中心として螺旋状にねじれるように形成されており、これにともなって二枚の外周刃１３，１３も同様に螺旋状にねじれて形成されている。
【００１２】
略半球状を呈する工具本体１０の先端部１０Ａには、周方向で等間隔に、例えば２つのギャッシュ１４，１４が、先端部１０Ａの外周面に開口して先端部１０Ａを複数に分割するように形成されており、これらギャッシュ１４，１４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面が先端すくい面１４Ａ，１４Ａとされている。
そして、先端すくい面１４Ａの外周側稜線部、すなわち、先端すくい面１４Ａと、この先端すくい面１４Ａに交差して工具本体外周側及び軸線Ｏ方向の先端側を向く先端逃げ面１５との交差稜線部にそれぞれ、軸線Ｏ回りの回転軌跡が略半球状を呈するような略１／４円弧状の円弧刃１６，１６が形成されている。なお、円弧刃１６，１６は、軸線Ｏ方向の先端側から見て、工具回転方向Ｔ前方側に凸となるような緩やかな凸曲線状を呈している。
【００１３】
また、二つの円弧刃１６，１６は、二つの外周刃１３，１３のそれぞれに連続して、円弧刃１６の後端と外周刃１３の先端とがそれぞれ滑らかに連続するように形成されているとともに、ギャッシュ１４，１４も切屑排出溝１１，１１のそれぞれに連続して、ギャッシュ１４の後端と切屑排出溝１１の先端とがそれぞれ連通するように形成されている。
【００１４】
ここで、円弧刃１６のすくい面（先端すくい面１４Ａ）に対向するように工具本体１０の先端部１０Ａを見たときには、図２に示すように、先端すくい面１４Ａの内縁１７（ギャッシュ１４において、工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面である先端すくい面１４Ａと、先端すくい面１４Ａから工具回転方向Ｔ前方側に屹立する壁面１４Ｂとの境界線）が、少なくとも二つの曲線が互いに滑らかに接続されることによって構成されており、本実施形態においては、異なる曲率半径の二つの曲線が互いに滑らかに接続されることによって構成されている。
【００１５】
この先端すくい面１４Ａの内縁１７の先端１７Ａは、工具本体１０の最先端１０Ｂ周辺に位置しているとともに、円弧刃１６と交差するように形成されており、本実施形態においては、例えば、内縁１７の先端１７Ａが、工具本体１０の最先端１０Ｂに位置して、円弧刃１６の先端と交差するように形成されている。
なお、円弧刃１６については、その先端側部分が軸線Ｏを越えて反対側にまで延びていたり、軸線Ｏを越えずに手前で切れ上がるように形成されていてもよいが、このような場合には、内縁１７も、軸線Ｏを越えて反対側にまで延びていたり、軸線Ｏを越えずに手前で切れ上がるように形成されるので、内縁１７と円弧刃１６とが交差する点が内縁１７の先端１７Ａとなる。
【００１６】
一方、先端すくい面１４Ａの内縁１７の後端１７Ｂは、軸線Ｏ上の一点ＯＡ（工具本体１０の先端部１０Ａがなす略半球の中心）でこの軸線Ｏに直交する平面付近に位置しているとともに、外周刃１３のすくい面１１Ａの内縁の先端に連続するように形成されており、本実施形態においては、例えば、内縁１７の後端１７Ｂが、一点ＯＡで軸線Ｏに直交する平面上に位置するように形成されている（内縁１７において、一点ＯＡで軸線Ｏに直交する平面に交差する交点を後端１７Ｂとしている）。
【００１７】
また、先端すくい面１４Ａの内縁１７は、内縁１７の先端１７Ａ及び後端１７Ｂを通過するとともに円弧刃１６がなす略円弧の半径Ｒ（工具本体１０の半径、工具本体１０の先端部１０Ａがなす略半球の半径）に対して１．３Ｒの曲率半径の曲線Ｘよりも軸線Ｏに近い内側に位置し、かつ、内縁１７の先端１７Ａ及び後端１７Ｂを通過する直線Ｙよりも軸線Ｏから離れた外側に位置している。
【００１８】
さらに、先端すくい面１４Ａの内縁１７は、その先端１７Ａ側の部分が、円弧刃１６と同一方向に凸となる曲率半径ａの曲線１８で構成されているとともに、その後端１７Ｂ側の部分が、円弧刃１６と同一方向に凸となる曲率半径ｂの曲線１９で構成されていて、これら２つの曲線１８，１９同士が滑らかに接続されることによって、内縁１７が全体的に円弧刃１６と同一方向に凸となっている。
【００１９】
そして、これら２つの曲線１８，１９の曲率半径ａ，ｂについては、ａ＞ｂの関係が成り立っている、すなわち、内縁１７を構成する複数の曲線（１８，１９）について、内縁１７の先端１７Ａ側に近づくにしたがって、順次曲率半径が大きくなるように形成されている。
なお、本実施形態においては、内縁１７の先端１７Ａ側の部分を構成する曲線１８の曲率半径ａが２Ｒとされ、かつ、内縁１７の後端１７Ｂ側の部分を構成する曲線１９の曲率半径ｂが０．８Ｒとされている。
【００２０】
このような二つの曲線１８，１９によって先端すくい面１４Ａの内縁１７が構成されていることから、工具本体１０の最先端１０Ｂに近い部分、すなわち、内縁１７の先端１７Ａ側の部分を構成する曲線１８は、上記の直線Ｙ寄りに位置させられ、かつ、工具本体１０の最先端１０Ｂから離れた部分、すなわち、内縁１７の後端１７Ｂ側の部分を構成する曲線１９は、上記の曲線Ｘ寄りに位置させられている。
【００２１】
換言すれば、全体的に凸となっている上記の曲線Ｘは、その曲線Ｘの中央部分が最も凸となった状態であるのに対して、同じく全体的に凸となっている先端すくい面１４Ａの内縁１７は、その内縁１７の中央部分よりも後端１７Ｂ側寄りの部分が最も凸となった状態であり、この最も凸となる部位が後端１７Ｂ側寄りに偏っているのである。
【００２２】
このような構成とされた本実施形態のボールエンドミルによれば、工具本体１０の最先端１０Ｂに近い部分においては、この先端すくい面１４Ａの内縁１７が、上記の直線Ｙ寄りに位置していて、曲線Ｘと比較したときに、円弧刃１６と先端すくい面１４Ａの内縁１７との間の幅を大きく、ギャッシュ１４の溝深さを大きく確保できるので、切屑排出性を良好に維持して、切屑詰まりを生じさせることなく、ワークの加工面の精度を高く保つことが可能となる。
【００２３】
さらに、工具本体１０の最先端１０Ｂから離れた部分においては、この先端すくい面１４Ａの内縁１７が、上記の曲率半径１．３Ｒの曲線Ｘ寄りに位置していて、曲線Ｙと比較したときに、円弧刃１６と先端すくい面１４Ａの内縁１７との間の幅が大きくなることがなく、ギャッシュ１４の溝深さを必要以上に深くすることがないので、これにともなう切刃強度の低下を生じさせてしまうことがない。
【００２４】
すなわち、本実施形態では、先端すくい面１４Ａの内縁１７Ａを、従来のような一つの曲線あるいは一つの直線で構成したのではなく、少なくとも２つの曲線から構成したことから、上記のような微妙な曲がりの変化を有する先端すくい面１４Ａの内縁１７を形成することが可能となったのであり、これにより、切刃強度の低下防止と、切屑排出性の確保とを両立することができているのである。
【００２５】
なお、本実施形態においては、先端すくい面１４Ａの内縁１７を、少なくとも二つの曲線が互いに滑らかに接続されることによって構成するようにしたが、これに限定されることなく、先端すくい面１４Ａの内縁１７を、少なくとも一つの曲線と少なくとも一つの直線とが互いに滑らかに接続されることによって構成するようにしてもよく、このような場合を、第一変形例として図３を用いて説明する（上記の実施形態と同様の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する）。
【００２６】
この第一変形例では、先端すくい面１４Ａに対向するように工具本体１０の先端部１０Ａを見たとき、図３に示すように、先端すくい面１４Ａの内縁１７が、一つの直線と一つの曲線とが互いに滑らかに接続されることによって構成されている。
【００２７】
先端すくい面１４Ａの内縁１７は、その先端１７Ａ側の部分が、軸線Ｏに直交する方向に対して例えば４０゜の傾斜角をもつ直線２０で構成されているとともに、その後端１７Ｂ側の部分が、円弧刃１６と同一方向に凸となる曲率半径ｃ（例えば曲率半径ｃ＝０．８Ｒ）の曲線２１で構成されていて、これら直線２０，曲線２１同士が滑らかに接続されることによって、内縁１７が全体的に円弧刃１６と同一方向に凸となっている。
【００２８】
このような第一変形例においても、全体的に凸となっている先端すくい面１４Ａの内縁１７は、その内縁１７の中央部分よりも後端１７Ｂ側寄りの部分が最も凸となった状態とされて、この最も凸となる部位が後端１７Ｂ側寄りに偏っており、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
また、上記の実施形態や第一変形例で具体的に説明したように、先端すくい面１４Ａの内縁１７が、二つの線が互いに滑らかに接続されることによって構成されるのではなく、例えば三つ以上の線が互いに滑らかに接続されることによって構成されていてもよく、このような場合を、第二変形例として図４を用いて説明する（上記の実施形態と同様の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する）。
【００３０】
この第二変形例では、先端すくい面１４Ａに対向するように工具本体１０の先端部１０Ａを見たとき、図４に示すように、先端すくい面１４Ａの内縁１７が、二つの直線と一つの曲線とが互いに滑らかに接続されることによって構成されている。
【００３１】
先端すくい面１４Ａの内縁１７は、その先端１７Ａ側の部分が、軸線Ｏに直交する方向に対して例えば４５゜の傾斜角をもつ直線２２で構成され、その中間部分が、円弧刃１６と同一方向に凸となる曲率半径ｄ（例えば曲率半径ｄ＝０．８Ｒ）の曲線２３で構成され、さらに、その後端１７Ｂ側の部分が、軸線Ｏに直交する方向に対して例えば７０゜の傾斜角をもつ直線２４で構成されていて、これら直線２２，曲線２３，直線２４同士が滑らかに接続されることによって、内縁１７が全体的に円弧刃１６と同一方向に凸となっている。
【００３２】
このとき、先端すくい面１４Ａの内縁１７を構成する二つの直線２２，２４における軸線Ｏに直交する方向に対する傾斜角は、直線２２の軸線Ｏに直交する方向に対する傾斜角の方が、直線２４の軸線Ｏに直交する方向に対する傾斜角よりも小さくなっている、すなわち、内縁１７を構成する複数の直線（２２，２４）のうち、内縁１７の先端１７Ａ側に近づくにしたがって、軸線Ｏに直交する方向に対する傾斜角が小さくなるように形成されている。
【００３３】
このような第二変形例においても、全体的に凸となっている先端すくい面１４Ａの内縁１７は、その内縁１７の中央部分よりも後端１７Ｂ側寄りの部分が最も凸となった状態とされて、この最も凸となる部位が後端１７Ｂ側寄りに偏っており、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
ここで、上記の第二変形例において、先端すくい面１４の内縁１７の先端１７Ａ側の部分を構成する直線２２を曲線に代えても構わない。この場合には、内縁１７を構成する複数の曲線について、内縁１７の先端１７Ａ側に近づくにしたがって、順次曲率半径が大きくなるように形成されているのがよい。
さらに、先端すくい面１４Ａの内縁１７を構成する三つ以上の線については、直線同士が隣接して互いに接続されることがなければ、その三つ以上の線の配置を問うことはない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、すくい面の内縁が、従来のような一つの曲線あるいは一つの直線で構成されるのではなく、少なくとも二つの曲線から構成されて、この内縁を構成する複数の曲線について、該内縁の先端側に近づくにしたがって、順次曲率半径が大きくなるように形成される、あるいは、少なくとも一つの直線と少なくとも一つの曲線とから構成されて、この内縁の先端側の部分が直線で構成されているとともに、その後端側の部分が曲線で構成されていることによって、このすくい面の内縁を、工具本体の最先端に近い部分では、略円弧状の切刃とすくい面の内縁との幅を大きく確保しつつ、工具本体の最先端から離れた部分では、略円弧状の切刃とすくい面の内縁との幅を必要以上に大きくすることがないように形成することができる。
それゆえ、工具本体の最先端に近い部分では、ギャッシュの溝深さを十分に大きく確保して、切屑排出性を良好に維持しながらも、工具本体の最先端から離れた部分では、ギャッシュの溝深さを必要以上に深くしてしまうことがなくなり、切刃強度の低下を生じさせることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるボールエンドミルの側面図である。
【図２】本発明の実施形態によるボールエンドミルの先端部を示す概略説明図である。
【図３】本発明の実施形態によるボールエンドミルの先端部の第一変形例を示す概略説明図である。
【図４】本発明の実施形態によるボールエンドミルの先端部の第二変形例を示す概略説明図である。
【図５】従来のボールエンドミルの先端部を示す概略説明図である。
【図６】従来のボールエンドミルの先端部を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１０工具本体
１０Ａ先端部
１０Ｂ最先端
１４ギャッシュ
１４Ａ先端すくい面
１６円弧刃
１７先端すくい面の内縁
１７Ａ内縁の先端
１７Ｂ内縁の後端
１８，１９，２１，２３曲線
２０，２２，２４直線
Ｏ軸線

Claims

軸線回りに回転される工具本体の先端部に、前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなす略円弧状の切刃が形成されたボールエンドミルにおいて、
前記略円弧状の切刃のすくい面の内縁が、少なくとも二つの曲線が互いに滑らかに接続されることによって構成されていて、この内縁を構成する複数の曲線について、該内縁の先端側に近づくにしたがって、順次曲率半径が大きくなるように形成されていることを特徴とするボールエンドミル。
軸線回りに回転される工具本体の先端部に、前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなす略円弧状の切刃が形成されたボールエンドミルにおいて、
前記略円弧状の切刃のすくい面の内縁が、少なくとも一つの直線と少なくとも一つの曲線とが互いに滑らかに接続されることによって構成されていて、この内縁の先端側の部分が直線で構成されているとともに、その後端側の部分が曲線で構成されていることを特徴とするボールエンドミル。
請求項１または請求項２に記載のボールエンドミルにおいて、
前記略円弧状の切刃のすくい面に対向して見たときに、
このすくい面の内縁が、該内縁の先端及び後端を通過するとともに前記略円弧状の切刃がなす略円弧の半径Ｒに対して１．３Ｒの曲率半径の曲線よりも内側に位置し、かつ、該内縁の先端及び後端を通過する直線よりも外側に位置していることを特徴とするボールエンドミル。