JP4975395B2 - Ball end mill - Google Patents
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Description
本願発明は、ボール刃に生じる欠損及び摩耗の発生を抑え、良好な工具寿命が得られるエンドミルに関する。 The present invention relates to an end mill that suppresses the occurrence of chipping and wear that occur in a ball blade and provides a good tool life.
ボールエンドミルは、工具回転中心では切削速度が限りなくゼロに近づくため、切削抵抗が大きくなり、被削材を削るというよりは押し潰すような状態となる。これにより切れ味が低下し溶着も発生し易くなり、仕上げ面の面粗度が悪化するという問題がある。また、チゼルエッジ部は切れ味が悪く耐摩耗性が低下すること、チゼルエッジから排出される切り屑の逃げ場がなく、溜まった切り屑が被削材と加工面との間で押し潰され加工面に凝着して仕上げ面の面粗度を悪化させてしまうこと、更に凝着物が逃げ面に回り込んで逃げ面摩耗が進行し易いこと等の問題があった。これらの不具合点を解消するために、特許文献1から3が開示されている。
In the ball end mill, the cutting speed approaches zero as much as possible at the center of rotation of the tool, so that the cutting resistance increases and the workpiece is crushed rather than cut. Accordingly, there is a problem that sharpness is lowered and welding is easily generated, and the surface roughness of the finished surface is deteriorated. In addition, the chisel edge portion has poor sharpness and wear resistance, and there is no escape space for chips discharged from the chisel edge, and the accumulated chips are crushed between the work material and the work surface and condensed on the work surface. However, there are problems such that the surface roughness of the finished surface is deteriorated by adhesion, and further, the adhered material goes around the flank and the flank wear easily proceeds. In order to solve these problems,
特許文献1は、チゼルエッジ近傍に窪み部を設けて前記チゼル部付近における切り屑排出を促進させると共に、仕上げ面の面粗度をも良好にするボールエンドミルが開示されている。しかし、チゼルエッジ近傍に窪み部を設ける構成では、チゼルエッジ近傍の肉厚を減じることとなり、ボール刃強度に問題がある。即ち、常に加工に供されているチゼルエッジのボール刃強度を低下させて、特に高速回転で加工するような場合には耐欠損性および耐摩耗性が低下する恐れがある。特許文献2は、ボール刃強度を確保する手段が開示されている。すくい面をボール刃直交断面において凸曲面形状に形成することで、すくい面と被削材及び切り屑との接触面積を小さくし、ボール刃強度を確保しつつ切り屑排出を良好にしたことを開示している。しかし、チゼルエッジ近傍では切り屑の逃げ場がなく、切り屑の排出は良好にならない。このため、一般的なボールエンドミルのボール刃直交断面すくい面形状は、連続した1つのフォーム・凹曲面形状として正角のすくい角を設定することで、切り屑の逃げ場を確保し、切れ味を重視してきた。しかし、すくい角を正角にしたことで切れ味が良い反面、刃物角が小さく、鋭角となるために欠損しやすく、耐久性が低くなるという課題があった。
そこで本願発明は、ボール刃強度を損なわず、ボール刃に生じる欠損及び摩耗の発生を抑えて、工具寿命の長いボールエンドミルを提供することである。
Therefore, the present invention is to provide a ball end mill having a long tool life by suppressing the occurrence of chipping and wear occurring in the ball blade without impairing the strength of the ball blade.
本願発明は、工具本体の先端外周側から工具本体先端の工具軸線上の工具回転中心部に向かうように、円弧状に形成されたボール刃が設けられたボールエンドミルにおいて、少なくとも、工具回転中心部からボール刃の刃径50%以下の刃直交断面におけるすくい面が、2つのすくい面から構成され、ボール刃稜線に最も近い第1すくい面における第1すくい角R1(度)は0を含む負角に設定され、−10≦R1≦0であり、第2すくい面における第2すくい角R2(度)は0を含まない正角に設定され、0<R2≦15とし、なおかつR1値をR2値より小さく設定することにより、ボール刃の刃直交断面におけるすくい面が負角から正角に変化する少なくとも2段の面から形成されたことを特徴とするボールエンドミルである。上記の構成を採用することによって、ボール刃の強度を損なわず、ボール刃に生じる欠損及び摩耗の発生を抑えて、工具寿命の長いボールエンドミルを提供することができる。 The present invention provides at least a tool rotation center portion in a ball end mill provided with a ball blade formed in an arc shape so as to go from a tip outer peripheral side of a tool body to a tool rotation center portion on a tool axis at a tool body tip. the rake face of the blade diameter of 50% or less of the blade cross section perpendicular to the ball blade from and consists of two rake face, negative comprising a first rake angle R1 (in degrees) is 0 in the closest first rake face on the ball edge line The angle is set to −10 ≦ R1 ≦ 0, the second rake angle R2 (degree) in the second rake face is set to a positive angle not including 0 , 0 <R2 ≦ 15 , and the R1 value is R2 The ball end mill is characterized in that the rake face in the cross-section perpendicular to the edge of the ball blade is formed from at least two stages of surfaces that change from a negative angle to a positive angle by setting the value smaller than the value . By adopting the above-described configuration, it is possible to provide a ball end mill having a long tool life while suppressing the occurrence of chipping and wear occurring in the ball blade without impairing the strength of the ball blade.
本願発明のボールエンドミルは、第1すくい面の長さRLは、外径の0.1〜3%とし、また、ボール刃を構成する刃物角ε度を、60≦ε≦100、とすることが好ましい。更により好ましくは、ボールエンドミルのR1値を、−5≦R1≦0、R2値を、0<R2≦5、とすることである。 In the ball end mill of the present invention, the first rake face length RL is 0.1 to 3% of the outer diameter, and the cutter angle ε degree constituting the ball blade is 60 ≦ ε ≦ 100. Is preferred. More preferably, the R1 value of the ball end mill is set to −5 ≦ R1 ≦ 0, and the R2 value is set to 0 <R2 ≦ 5.
本願発明は、ボール刃の強度を損なわず、ボール刃に生じる欠損及び摩耗の発生を抑えて、工具寿命の長いボールエンドミルを提供することができた。 The present invention can provide a ball end mill having a long tool life by suppressing the occurrence of chipping and wear occurring in the ball blade without impairing the strength of the ball blade.
本願発明のボールエンドミルを実施するための最良の形態について、図を参照して説明する。図1から図4は、本願発明のボールエンドミルの概略構成を説明する図である。図1において、工具本体1は超硬合金やサーメット等の硬質材料、またはCBN焼結体であり、このような基体材料に各種の被覆処理が施された材料から形成されて略円柱状をなしている。図2において、その先端部には工具先端から基端側に向かうに従い工具回転方向の後方側に向かって捩れる2条の切り屑排出溝2が、工具本体1の周方向に等間隔に形成されている。そして、各切り屑排出溝2の工具回転方向を向く壁面のすくい面3と、工具本体1の外周側を向く外周逃げ面4との交差稜線部には、夫々ボール刃5が形成されている。
図3及び図4は、本願発明のボールエンドミルの先端部の構成を説明する図である。工具本体1の先端には上記切り屑排出溝2の工具回転方向を向く各壁面にあたるすくい面3と、工具先端側を向く外周逃げ面4との交差稜線部に、上記各ボール刃5に連なり、工具本体1の先端外周側から工具本体1先端の工具軸線上の工具回転中心部Cに向かうように、夫々ボール刃5が底刃を形成している。これらのボール刃5は工具本体1の軸線に対する径方向からの側面視に略1/4円弧状をなすように形成されており、その軸線回りに半球状の回転軌跡をなすように形成されている。
図5は、図2のA−A線に沿った刃直交断面を示す概略構成説明図である。本願発明のボールエンドミルのボール刃の刃直交断面におけるすくい面形状を示す要部拡大断面図である。図3に示す工具回転中心部Cから任意の位置におけるボール刃5に直交する方向にA−A線をとっている。
本願発明のボールエンドミルは、軸線回りに回転する工具本体の先端部に少なくとも2つの円弧状のボール刃を有するボールエンドミルにおいて、該ボール刃の刃直交断面におけるすくい面が、すくい角の異なる2つの面3a、3bから構成され、ボール刃稜線に最も近い第1すくい面における第1すくい角R1は、図2に記載されている略1/4円弧状のボール刃で構成される円弧の中心Pとボール刃5を通る線と第1すくい面3aとが形成する角度と定義して、R1(度)を−10≦R1≦0、と設定する。第2すくい面における第2すくい角R2は、Pとボール刃5を通る線と第2すくい面3bがなす円弧の接線とが形成する角度と定義して、R2(度)を0<R2≦15、と設定する。R1<R2であることが好ましい。ボール刃稜線から最も近い角R1値が0度を超える値、つまり正角のボール刃になると、高硬度材の切削加工時にはボール刃の強度が不足してボール刃の耐欠損性が低下し、R1値が−10度未満であると切れ味が悪くなり切削抵抗が増大してしまうために、R1値は、−10≦R1≦0、に設定した。R2値が0度以下であると、形成されるすくい面は負角の連続したフォームとなり、十分なチップポケットが確保できず、切り屑排出性が悪化し、切り屑の噛み込みによる仕上げ面の面粗度の悪化に繋がるばかりだけでなく、すくい面と切り屑との接触面積が小さくならないために、これらの間で生じる摩擦を小さくすることができず、結果溶着を抑えることができなくなってしまう。R2値が15度を超えると、ボール刃の肉厚が減少し、ボール刃全体の強度が低下してしまうために、R2値は、0<R2≦15、に設定した。本願発明のボールエンドミルは、ボール刃の刃直交断面におけるすくい面が負角から正角に変化する少なくとも2段の面から形成されるので、すくい面と切り屑との接触面積が小さくなる。つまり、切り屑接触長さが短くなり切削抵抗を軽減して切り屑排出に十分なチップポケットを確保しつつ、R1値は負角であるために十分なボール刃強度を確保したボールエンドミルを実現できる。また、すくい面と切り屑との接触面積が小さくなるので、これらの間に生じる摩擦は小さくすることができ、高硬度材および難削材といった被削材を加工する際に切り屑がすくい面に溶着しにくくなって、ボール刃の切れ味を長時間持続させることが出来る。R1値がR2値より大きいと、ボール刃を構成する刃物角が極端に鋭角になってしまい、ボール刃強度を確保できないために、R1<R2に設定することが好ましい。
The best mode for carrying out the ball end mill of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are diagrams for explaining a schematic configuration of a ball end mill according to the present invention. In FIG. 1, a
3 and 4 are diagrams illustrating the configuration of the tip of the ball end mill according to the present invention. The tip of the
FIG. 5 is a schematic configuration explanatory view showing a cross-section perpendicular to the blade along the line AA in FIG. 2. It is a principal part expanded sectional view which shows the rake face shape in the blade orthogonal cross section of the ball blade of the ball end mill of this invention. A line AA is taken in a direction orthogonal to the
The ball end mill of the present invention is a ball end mill having at least two arc-shaped ball blades at the tip of a tool body that rotates about an axis, and the rake face in the cross-section perpendicular to the ball blades has two rake angles different from each other. The first rake angle R1 of the first rake face that is composed of the
第1すくい面長さRLは、外径の0.1%未満ではその効果がなく、外径の3%を超えると切り屑接触長さが大きくなり、切削抵抗が増大するので、第1すくい面長さRLを外径の0.1%〜3%に設定することが好ましい。ボール刃強度を確保するために、ボール刃を構成する刃物角εを、60≦ε≦100、とすることが好ましい。 If the first rake face length RL is less than 0.1% of the outer diameter, there is no effect, and if it exceeds 3% of the outer diameter, the chip contact length increases and the cutting resistance increases. The surface length RL is preferably set to 0.1% to 3% of the outer diameter. In order to ensure the strength of the ball blade, the blade angle ε constituting the ball blade is preferably 60 ≦ ε ≦ 100.
更に本願発明のボールエンドミルは、R1値を−5≦R1≦0、R2値を0<R2≦5とすることにより、特にロックウェルCスケールでHRC55を超える被削材に対し、優れたボール刃の強度の確保と、良好な切り屑排出性が得られ、底面加工や形状加工で良好な工具寿命が得られる。ボールエンドミル材料として超硬合金やサーメット等の硬質合金を用いた場合では、耐欠損性に優れ、CBN焼結体を用いた場合では耐摩耗性に優れるといった効果がある。コーティングとして(TiAl)N等の硬質皮膜やCr系の潤滑皮膜を施しても、一層の長寿命化並びに仕上げ面の面粗度が良好になる。 Furthermore, the ball end mill of the present invention has an excellent ball blade particularly for work materials exceeding HRC55 on the Rockwell C scale by setting the R1 value to −5 ≦ R1 ≦ 0 and the R2 value to 0 <R2 ≦ 5. As a result , it is possible to ensure the strength of the steel and to obtain a good chip discharging property, and to obtain a good tool life by bottom processing and shape processing. When a hard alloy such as cemented carbide or cermet is used as the ball end mill material, there is an effect that the chipping resistance is excellent, and when a CBN sintered body is used, the wear resistance is excellent. Even when a hard coating such as (TiAl) N or a Cr-based lubricating coating is applied as a coating, the life of the coating is further extended and the surface roughness of the finished surface is improved.
(実施例1)
本発明例1は、軸線回りに回転する工具本体の先端部に少なくとも2つの円弧状のボール刃を有するボールエンドミルである。本発明例1において、ボール刃稜線に最も近いR1値を−5度、R2値を5度、RL値を外径の1%、ε値を80度とした。工具母材は超微粒子超硬合金を使用し、ボール径10mm、刃数が2枚刃、外周ねじれ角を30度、ボール刃部には耐摩耗性を向上させるため(TiAl)N系硬質皮膜を3μm被覆した。従来のボールエンドミルと比較するために、従来例15のすくい角を−5度、従来例16は0度、従来例17は5度、に設定したこと以外は本発明例1と同寸法で作製し、同コーティングを被覆し、切削テストを行った。切削テストの条件を以下に示す。
(切削テストの条件)
切削方法 :底面仕上げ切削
被削材 :マルテンサイト系ステンレス鋼(JIS規格のSUS420J2相当)の焼入れ鋼、硬さHRC52
回転数 :10000min−1、
送り速度 :4m/min
切り込み :軸方向、0.4mm、径方向、0.2mm
切削油 :水溶性クーラントを用いた湿式
評価方法は、切削長400m時の工具摩耗状態及び加工面の状態を観察した。400m切削時における切り屑排出性の判定基準は、◎が、工具への溶着が見られずに切り屑が一方向へ安定して排出されている場合、○は、工具への溶着は見られないが切り屑の飛散状態が安定していない場合、△は、工具へ微小な溶着が認められた場合、×は、工具への溶着が激しい場合、とした。耐欠損性の判定基準は、◎が、チッピング及び欠けは観察されず、且つ摩耗形態も安定している場合、○は、チッピング及び欠けは観察されない場合、△は、微小なチッピングの発生が観察される場合、×は、大きな欠けを伴う場合、とした。加工面性状の判定基準は、○が、ムシレが見られず、カッターマークも加工面に転写されており且つ光沢がある場合、△は、ムシレは見られないが加工面に光沢が無い場合、×は、ムシレの発生を伴い加工面性状が非常に悪化している場合とした。テストの判定結果を表1に示す。
Example 1
Example 1 of the present invention is a ball end mill having at least two arc-shaped ball blades at the tip of a tool body that rotates about an axis. In Example 1 of the present invention, the R1 value closest to the ball edge line was −5 degrees, the R2 value was 5 degrees, the RL value was 1% of the outer diameter, and the ε value was 80 degrees. The tool base is made of ultrafine cemented carbide, the ball diameter is 10mm, the number of blades is 2 blades, the outer helix angle is 30 degrees, and the ball blade has a (TiAl) N hard coating to improve wear resistance. Was coated with 3 μm. For comparison with the conventional ball end mill, the rake angle of the conventional example 15 is set to -5 degrees, the conventional example 16 is set to 0 degree, and the conventional example 17 is set to the same size as the first example of the present invention except that it is set to 5 degrees. Then, the coating was coated and a cutting test was performed. The conditions of the cutting test are shown below.
(Cutting test conditions)
Cutting method: Bottom finish cut work material: Hardened steel of martensitic stainless steel (equivalent to JIS standard SUS420J2), hardness HRC52
Rotational speed: 10000 min-1,
Feeding speed: 4m / min
Cutting depth: axial direction, 0.4 mm, radial direction, 0.2 mm
Cutting oil: A wet evaluation method using a water-soluble coolant observed the state of tool wear and the state of the machined surface when the cutting length was 400 m. The criterion for determining chip discharge when cutting 400 m is that ◎ indicates that no chips are welded to the tool and chips are discharged stably in one direction. In the case where the chip scattering state is not stable, Δ is a case where minute welding is observed on the tool, and X is a case where welding is intense on the tool. The criterion for fracture resistance is ◎, when no chipping or chipping is observed, and when the wear form is stable, ○ is when chipping and chipping are not observed, and Δ is the occurrence of minute chipping. Where x is marked, it is marked with a large chip. As for the judgment criteria of the processed surface property, ○ is that no mushy is seen, the cutter mark is also transferred to the processed surface and is glossy, △ is that no mushy is seen but the processed surface is not glossy, X was taken as the case where the processing surface property deteriorated very much with generation | occurrence | production of a murky. Table 1 shows the test results.
400m切削を行った結果、本発明例1は、安定した切削状態であり、ボール刃への溶着、欠損は認められず、均一な摩耗形態であり、加工面の状態は良好で、まだまだ切削可能であった。この理由は、本発明例1の2段すくい面ボールエンドミルは、刃先強度を保ちながら、切り屑排出を良好にしているためである。それに対し、従来例15及び従来例16は、耐欠損性は良好なものの切り屑排出性が悪く、切り屑詰まりによるボール刃への溶着が認められ、それに伴い加工面の状態も悪化していた。また従来例17は、一連のすくい面のフォームが正角に形成されてしまうため、切削初期の切れ味は良好なものの、次第に刃先に負担が掛かり、刃先強度が低下して切削中期には欠損により工具寿命に至ってしまった。 As a result of cutting 400 m, Example 1 of the present invention is a stable cutting state, no welding or chipping on the ball blade is observed, it is in a uniform wear form, the state of the processed surface is good, and cutting is still possible Met. This is because the two-stage rake face ball end mill of Example 1 of the present invention improves chip discharge while maintaining the cutting edge strength. In contrast, Conventional Example 15 and Conventional Example 16 had good chipping resistance but poor chip discharge, and welding to the ball blade due to chip clogging was observed, and the state of the machined surface was also deteriorated accordingly. . Further, in Conventional Example 17, since a series of rake face foams are formed at a regular angle, the sharpness at the initial stage of cutting is good. Tool life has been reached.
(実施例2)
本願発明におけるR1値の影響を明らかにするため、比較例10のR1値を−15度、比較例11として5度と設定したほかは実施例1のものと同様の切削テストを行った。その結果、本発明例1は、安定した切削状態であり、ボール刃への溶着、欠損は認められず、均一な摩耗形態であり、加工面の状態は良好で、まだまだ切削可能であった。それに対し、比較例10は、耐欠損性は良好なものの、切り屑排出性が悪く、切り屑詰まりによるボール刃への溶着が認められ、それに伴い加工面の状態も悪化していた。また比較例11は、一連のすくい面のフォームが正角に形成されてしまうため、切削初期の切れ味は良好なものの、次第に刃先に負担が掛かり、刃先強度が低下して切削中期には欠損により工具寿命に至ってしまった。本発明例1と比較しても摩耗量が大きく、加工面の状態も悪い事が観察された。この理由は、比較例10はR1値が大きな負角であるために、切り屑排出がうまくいかず、加工面悪化に寄与してしまったためである。比較例11はR1値自体が正角になるため、ボール刃強度が低下し、耐欠損性が悪くなってしまったのに対して、本発明例1の2段すくい面ボールエンドミルは、刃先強度を保ちながら、切り屑排出を良好にしているためである。
(Example 2)
In order to clarify the influence of the R1 value in the present invention, a cutting test similar to that of Example 1 was performed except that the R1 value of Comparative Example 10 was set to −15 degrees and 5 degrees as Comparative Example 11. As a result, Example 1 of the present invention was in a stable cutting state, no welding or chipping on the ball blade was observed, it was in a uniform wear form, the state of the processed surface was good, and cutting was still possible. On the other hand, although Comparative Example 10 had good fracture resistance, chip dischargeability was poor, welding to the ball blade due to chip clogging was observed, and the state of the machined surface was also deteriorated accordingly. In Comparative Example 11, since a series of rake face foams are formed at a regular angle, the sharpness at the initial stage of cutting is good, but the load on the cutting edge is gradually increased, the strength of the cutting edge is reduced, and there is a defect in the middle stage of cutting. Tool life has been reached. Compared with Example 1 of the present invention, it was observed that the amount of wear was large and the state of the machined surface was poor. The reason for this is that in Comparative Example 10, the R1 value is a large negative angle, so that chip discharge was not successful and contributed to deterioration of the machined surface. In Comparative Example 11, since the R1 value itself is a square, the ball blade strength is reduced and the fracture resistance is deteriorated, whereas the two-step rake face ball end mill of Example 1 of the present invention has a cutting edge strength. This is because chip discharge is improved while maintaining the above.
(実施例3)
本発明例2は、R1値を−7度、R2値を8度、RL値を外径の1%とし、ε値を70度とした。本願発明におけるR2値の影響を明らかにするため、比較例12のR2値を20度、比較例13を−5度と設定したほかは実施例1のものと同様の切削テストを行った。その結果、本発明例2は、安定した切削状態であり、ボール刃への溶着、欠損は認められず、均一な摩耗形態であり、加工面の状態は良好で、まだまだ切削可能であった。それに対し、比較例12は、R2値が20度であるため、刃先強度が極端に低下し、チッピング先行型の摩耗になり、不安定な摩耗形態であった。また比較例13は、一連のすくい面のフォームが負角に形成されてしまうため、耐欠損性には優れるものの、切り屑排出性が悪化し、切り屑の噛み込みによる仕上げ面の面粗度の悪化に繋がるばかりだけでなく、すくい面と切り屑との接触面積が小さくならないために、これらの間で生じる摩擦を小さくすることができず、結果溶着を抑えることができなくなってしまうものと考えられる。
(Example 3)
In Invention Example 2, the R1 value was −7 degrees, the R2 value was 8 degrees, the RL value was 1% of the outer diameter, and the ε value was 70 degrees. In order to clarify the influence of the R2 value in the present invention, the same cutting test as in Example 1 was performed except that the R2 value of Comparative Example 12 was set to 20 degrees and the Comparative Example 13 was set to -5 degrees. As a result, Example 2 of the present invention was in a stable cutting state, no welding or chipping on the ball blade was observed, it was in a uniform wear form, the state of the processed surface was good, and cutting was still possible. On the other hand, in Comparative Example 12, since the R2 value was 20 degrees, the cutting edge strength was extremely reduced, leading to chipping-preceding wear, and an unstable wear form. In Comparative Example 13, since a series of rake face foams are formed at a negative angle, although chip resistance is excellent, chip discharge is deteriorated, and surface roughness of the finished surface due to chip biting is reduced. Not only will this lead to deterioration, but the contact area between the rake face and the chips will not be reduced, so the friction generated between them cannot be reduced, and consequently welding cannot be suppressed. Conceivable.
(実施例4)
本発明例3は、R1値を−10度、R2値を5度、RL値を外径の2%とし、ε値を60度とした。R1値がR2値よりも負角側にする影響を明らかにするため、比較例14のR1値を10度、R2値を−5度と設定したほかは実施例1のものと同様の切削テストを行った。その結果、R1値がR2値より大きいと、ボール刃を構成する刃物角が極端に鋭角になってしまい、ボール刃強度を確保できないために、比較例14はチッピング先行型の摩耗進行により、400m切削時では欠損に至った。このことから、本願発明の2段すくい面ボールエンドミルにおいては、R1値をR2値より小さく設定するのが好ましい事が判る。
Example 4
In Invention Example 3, the R1 value was −10 degrees, the R2 value was 5 degrees, the RL value was 2% of the outer diameter, and the ε value was 60 degrees. In order to clarify the influence of the R1 value on the negative angle side with respect to the R2 value, the cutting test similar to that of Example 1 was performed except that the R1 value of Comparative Example 14 was set to 10 degrees and the R2 value was set to -5 degrees. Went. As a result, when the R1 value is larger than the R2 value, the blade angle constituting the ball blade becomes extremely acute, and the strength of the ball blade cannot be secured. The cutting resulted in a defect. From this, it can be seen that in the two-stage rake face ball end mill of the present invention, it is preferable to set the R1 value smaller than the R2 value.
(実施例5)
本発明例4は、R1値を−10度、R2値を10度、RL値を外径の3%とし、ε値を100度とした。RL値の影響を明らかにするため、本発明例6のRL値を0.05%、本発明例7を5%と設定したほかは実施例1のものと同様の切削テストを行った。その結果、本発明例4は、安定した切削状態であり、ボール刃への溶着、欠損は認められず、均一な摩耗形態であり、加工面の状態は良好で、まだまだ切削可能であった。それに対し、本発明例6は、RL値が0.05%であるため、第1すくい面は負角側に形成されているが、長さが小さく、刃先強度が十分に確保されていないため切削途中から微小なチッピングの発生が確認されされた。また本発明例7は、工具外径に対して5%の第1すくい面長さになり、耐欠損性には大きく寄与するものの、工具へ微小な溶着が認められ切り屑排出性が劣った。切り屑の噛み込みによる仕上げ面は、ムシレは見られないが加工面に光沢が無い状態となった。このことから、本願発明の2段すくい面ボールエンドミルは、RL値を0.1%〜3%に設定するのが好ましい事が判る。
(Example 5)
In Invention Example 4, the R1 value was −10 degrees, the R2 value was 10 degrees, the RL value was 3% of the outer diameter, and the ε value was 100 degrees. In order to clarify the influence of the RL value, a cutting test similar to that of Example 1 was performed except that the RL value of Invention Example 6 was set to 0.05% and the Invention Example 7 was set to 5%. As a result, Example 4 of the present invention was in a stable cutting state, no welding or chipping on the ball blade was observed, it was in a uniform wear form, the state of the processed surface was good, and cutting was still possible. In contrast, in Example 6 of the present invention, since the RL value is 0.05%, the first rake face is formed on the negative angle side, but the length is small and the cutting edge strength is not sufficiently ensured. The occurrence of minute chipping was confirmed during the cutting. In addition, the present invention example 7 has a first rake face length of 5% with respect to the outer diameter of the tool and greatly contributes to fracture resistance, but minute welding is recognized on the tool and chip dischargeability is inferior. . As for the finished surface due to the biting of the chips, no messy was seen, but the processed surface was not glossy. From this, it can be seen that the RL value of the two-stage rake face ball end mill of the present invention is preferably set to 0.1% to 3%.
(実施例6)
本発明例5は、R1値を−5度、R2値を5度、RL値を外径の1%とし、ε値を80度とした。ε値の影響を明らかにするため、本発明例8のε値が50度、本発明例9は105度と設定したほかは実施例1のものと同様の切削テストを行った。その結果、本発明例5は、安定した切削状態であり、刃先強度を保ちながら切り屑排出性も良好で、切削後の加工面状態も良好であった。それに対し、本発明例8は、本発明例5のように2段すくい面ボールエンドミルの形状になっているが、刃物角が50度であるため刃先強度は劣り、切削途中から微小なチッピングの発生が観察された。加工面性状はムシレは見られないが加工面に光沢が無い状態であった。また本発明例9は、逆に刃物角が105度と刃先強度は大きく確保しているものの、実際には工具設計上で逃げ角が小さいために良好な切削とはならず、全ての評価結果は△となった。このことから、本発明の2段すくい面ボールエンドミルのε値は、60≦ε≦100、に設定するのが好ましい。
(Example 6)
In Invention Example 5, the R1 value was −5 degrees, the R2 value was 5 degrees, the RL value was 1% of the outer diameter, and the ε value was 80 degrees. In order to clarify the influence of the ε value, the same cutting test as in Example 1 was performed except that the ε value of Example 8 of the present invention was set to 50 ° and 105 ° of Example 9 of the present invention. As a result, Example 5 of the present invention was in a stable cutting state, the chip dischargeability was good while maintaining the cutting edge strength, and the processed surface state after cutting was also good. On the other hand, Example 8 of the present invention has the shape of a two-step rake face ball end mill as in Example 5 of the present invention, but the blade angle is inferior because of the blade angle of 50 degrees, and minute chipping occurs during cutting. Development was observed. The texture of the processed surface was in a state in which no mushy was seen but the processed surface was not glossy. On the other hand, Example 9 of the present invention, on the contrary, has a blade angle of 105 degrees and a large blade edge strength, but in practice, the clearance angle is small in the tool design, so that the cutting is not good, and all the evaluation results Became △. Therefore, the ε value of the two-stage rake face ball end mill of the present invention is preferably set to 60 ≦ ε ≦ 100.
(実施例7)
次に、耐摩耗性を向上させるために本発明例1には(TiAl)N系硬質皮膜を3μm被覆していたが、更に耐摩耗性を向上させた(TiSi)N系硬質皮膜、潤滑性を向上させたCrN系硬質皮膜を夫々(TiAl)N系硬質皮膜の上層に成膜して、実施例1と同様の切削テストを行った。その結果、(TiSi)N系硬質皮膜のボールエンドミルは非常に耐摩耗性に優れ、更に安定した切削状態を示した。摩耗形態が安定していることから、加工面の状態も更に良好になり、工具寿命も2倍の切削距離が得られた。またCrN系硬質皮膜のボールエンドミルは、潤滑性に富むことから、切り屑排出性が更に良好になり、刃先強度も確保されたまま、切り屑詰まりも起こりにくくなり、工具寿命も1.7倍の切削距離が得られた。
(Example 7)
Next, in order to improve the wear resistance, the present invention example 1 was coated with 3 μm of the (TiAl) N-based hard film, but the (TiSi) N-based hard film further improved in wear resistance, lubricity A CrN-based hard film with improved C was formed on the upper layer of each (TiAl) N-based hard film, and the same cutting test as in Example 1 was performed. As a result, the (TiSi) N hard-coated ball end mill was extremely excellent in wear resistance and showed a more stable cutting state. Since the wear form is stable, the state of the machined surface is further improved, and the tool life is twice as long as the cutting distance. In addition, the ball end mill with a CrN-based hard coating is rich in lubricity, so that chip evacuation is further improved, cutting edge clogging is prevented while the cutting edge strength is secured, and tool life is 1.7 times longer. The cutting distance was obtained.
1:工具本体
2:切り屑排出溝
3:すくい面
3a:第1すくい面
3b:第2すくい面
4:逃げ面
5:ボール刃
6:第1すくい角R1
7:第2すくい角R2
8:第1すくい面長さRL
9:刃物角ε
C:工具回転中心部
P:ボール刃が構成する円弧中心
1: Tool body 2: Chip discharge groove 3:
7: Second rake angle R2
8: First rake face length RL
9: Blade angle ε
C: Tool rotation center P: Arc center formed by the ball blade
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