JP5302941B2 - Roughing ball end mill - Google Patents
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Description
本発明は、荒加工用として側面刃に凹凸(ラフィング)を設けたボールエンドミルに関し、詳しくは、切れ刃に加わる被切削部材の反力や抵抗(以下「切削抵抗」という。)を軽減して、ビビリや切れ刃の欠損を無くし、切削性能を向上させたボールエンドミルに関する。 The present invention relates to a ball end mill in which unevenness (roughing) is provided on a side blade for rough machining, and more specifically, the reaction force and resistance (hereinafter referred to as “cutting resistance”) of a member to be cut applied to the cutting edge are reduced. Further, the present invention relates to a ball end mill that eliminates chatter and chipping and improves cutting performance.
タービンのノズルやブレード等に用いられる耐熱鋼は、ハイスと呼ばれる高速度鋼と成分が類似しており、高い高温強度と靭性を有する。そのため、これら部品の切削は、容易ではない。一方、ボールエンドミルは、先端が球状で、主に曲面を切削するのに用いられている。そのため、ボールエンドミルは、切削面として曲面が多いタービンノズルやタービンブレードの切削に好適である。また、側面刃に凹凸(ラフィング)をもつラフィングボールエンドミルは、切り込み量を増加でき高速送り切削が可能であり、通常荒加工用として用いられている。 The heat-resistant steel used for turbine nozzles and blades is similar in composition to high-speed steel called high speed steel, and has high high-temperature strength and toughness. Therefore, cutting these parts is not easy. On the other hand, the ball end mill has a spherical tip and is mainly used for cutting a curved surface. Therefore, the ball end mill is suitable for cutting turbine nozzles and turbine blades having many curved surfaces as cutting surfaces. Roughing ball end mills having irregularities (roughing) on the side blades can increase the depth of cut and enable high-speed feed cutting, and are usually used for roughing.
タービンノズルやタービンブレードを超硬工具鋼からなる刃先交換型ボールエンドミルで加工したところ、突き出し量が多いこともあり、大きなビビリ(振動や共振)が発生し、切削面が粗くなると共に、送り速度も向上しなかった。
そのため、ソリッド型の切削工具を用い、切削工具をホルダに焼きばめしたものに変更し、切削工具の剛性を高めてみたが、相変わらずビビリが発生し、前記の不具合がなくならない。
When a turbine nozzle or turbine blade is machined with a tip-changeable ball end mill made of cemented carbide steel, the protruding amount may be large, resulting in large chatter (vibration and resonance), roughened cutting surface, and feed rate. Also did not improve.
For this reason, a solid type cutting tool was used, and the cutting tool was changed into a holder that was shrink-fitted into the holder, and the rigidity of the cutting tool was increased.
そこで、粉末冶金法により組織の微細化や高合金化を図った焼結高速度工具鋼(粉末ハイス)で形成されたラフィングボールエンドミルを使用してみたが、先端刃のR部の抵抗が大きいため、該R部に欠損が発生し、工具交換回数が多くなると共に、送り速度もさほど向上しないという問題が生じた。 Therefore, I tried using a roughing ball end mill made of sintered high-speed tool steel (powder high speed) whose structure was refined and made high alloy by powder metallurgy, but the resistance of the R part of the tip edge was large. For this reason, a defect occurs in the R portion, the number of tool replacements increases, and the feed rate does not improve much.
特許文献1(特開平7−195221号公報)には、ラフィングボールエンドミルにおいて、ボール形状をなす先端刃に波形状切れ刃又はニックを設けて、切削抵抗を軽減し、或いは先端刃で切り屑を分断することにより、切り込み量の増加と高い送り速度を可能にした技術事項が開示されている。図7は、特許文献1の図6に開示されたラフィングボールエンドミルの構成を示す。 In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-195221), in a luffing ball end mill, a wave-shaped cutting edge or a nick is provided on a tip edge forming a ball shape to reduce cutting resistance, or chips are removed with a tip edge. The technical matter which enabled the increase of the cutting amount and the high feed rate by dividing | segmenting is disclosed. FIG. 7 shows a configuration of a luffing ball end mill disclosed in FIG.
図7において、このラフィングボールエンドミル100は、工具本体の外周面に設けられた側面刃102、及びボール形状を有する先端部分に設けられた先端刃104の断面が波形状の凹凸をもつ切れ刃106で構成されている。この波形状の凹凸は、工具本体軸線Aに対して交差する方向に連続して形成されている。
In FIG. 7, the luffing
タービンノズルやタービンブレードのように、高い高温強度と靭性を持つ耐熱鋼の切削のために、ラフィングボールエンドミルを用いても、先端刃のR部の抵抗が大きくなり、該R部に欠損が発生し、前述の不具合が発生する。これは、特許文献1に開示された、先端刃のR部に波形状の凹凸が形成されたラフィングボールエンドミルでも同様であり、先端刃のR部に波形状の凹凸が形成された分だけ切削能力は向上するが、逆に被切削部材の該R部に対する切削抵抗が増大し、該R部が欠ける可能性が増大する。 Even when a roughing ball end mill is used to cut heat-resistant steel with high high-temperature strength and toughness, such as turbine nozzles and turbine blades, the resistance of the R portion of the tip blade increases, and defects occur in the R portion. And the above-mentioned trouble occurs. This is the same as the roughing ball end mill disclosed in Patent Document 1 in which the corrugated irregularities are formed in the R portion of the tip blade, and cutting is performed by the amount of corrugated irregularities formed in the R portion of the leading edge blade. Although the capability is improved, conversely, the cutting resistance of the member to be cut with respect to the R portion increases, and the possibility that the R portion is missing increases.
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、高強度で難切削性の部材をラフィングボールエンドミルを用いて切削する場合に、ビビリをなくし、切削性能を高く維持しながら、ラフィング付き先端刃に対する切削抵抗を低減して、先端刃のR部の欠損を防止することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention eliminates chatter when cutting a high-strength and difficult-to-cut member using a luffing ball end mill, and maintains high cutting performance while cutting against a cutting edge with luffing. An object is to reduce the resistance and prevent the R portion of the tip blade from being lost.
かかる目的を達成するため、本発明のラフィングボールエンドミルは、ボール形状をなす先端部に中心から半径方向に配置された複数の先端刃と、該先端刃に連なり外周面に凹凸が形成された複数の側面刃とを備えたラフィングボールエンドミルにおいて、側面刃及び先端刃に、少なくとも凸部の断面が工具本体の軸線方向に長軸が向けられた楕円形状(以下「横向き楕円形状」という。)をなす連続した山谷の差を有する凹凸が形成されており、前記先端刃の凹凸のピッチ及び前記山谷の差が前記側面刃の凹凸のピッチ及び前記山谷の差よりも小さくするものである。
In order to achieve such an object, the luffing ball end mill of the present invention includes a plurality of tip blades arranged in a radial direction from the center at a tip portion having a ball shape, and a plurality of concave and convex portions formed on the outer peripheral surface connected to the tip blade. In the luffing ball end mill including the side blades, an elliptical shape (hereinafter referred to as a “laterally-oriented elliptical shape”) in which at least the cross section of the convex portion is oriented in the axial direction of the tool body is provided on the side blades and the tip blades. Concavities and convexities having a difference between successive peaks and valleys formed are formed, and the pitches of the irregularities of the tip blades and the differences of the peaks and valleys are made smaller than the pitches of the irregularities of the side blades and the differences between the peaks and valleys .
本発明装置では、側面刃及び先端刃に楕円形とすることで被切削部材側への突き出しを低減した前記凹凸を設けたことにより、側面刃及び先端刃に加わる切削抵抗を低減できる。これによって、切削時に工具本体のビビリをなくし、切削面の精度向上、切削速度増大等、切削性能を向上できると共に、先端刃のR部の欠損を低減できる。 In the device of the present invention, the cutting force applied to the side blade and the tip blade can be reduced by providing the unevenness with reduced protrusion to the member to be cut by making the side blade and the tip blade elliptical. This eliminates chattering of the tool body during cutting, improves cutting performance such as improving the accuracy of the cutting surface and increasing the cutting speed, and can reduce defects in the R portion of the tip edge.
本発明装置において、前記構成に加えて、端先刃の凹凸のピッチを0.8〜1.0mmとし、山谷の差を0.1〜0.15mmとすると共に、側面刃の凹凸のピッチを1.2〜1.5mmとし、山谷の差を0.3〜0.5mmとするとよい。
先端刃及び側面刃の凹凸を横向き楕円形状とするだけでなく、先端刃及び側面刃の凹凸を前記数値範囲のような細かい形状をすることで、これら切れ刃に対する切削抵抗をさらに低減できる。ここで、先端刃のR部には側面刃より高い抵抗が付加されるので、先端刃の凹凸のピッチ及び山谷の差を側面刃より小さくしている。
In this invention apparatus, in addition to the said structure, while making the pitch of the unevenness | corrugation of an end blade into 0.8-1.0mm, making the difference of a mountain valley 0.1-0.15mm, and making the unevenness | corrugation pitch of a side blade into It is good to set it as 1.2-1.5mm and to make the difference of a mountain valley 0.3-0.5mm.
In addition to making the unevenness of the tip blade and the side blade into a laterally elliptical shape, the cutting resistance against these cutting edges can be further reduced by making the unevenness of the tip blade and the side blade fine as in the above numerical range. Here, since the resistance higher than that of the side blade is added to the R portion of the tip blade, the difference between the pitch and the valley of the unevenness of the tip blade is made smaller than that of the side blade.
先端刃又は側面刃の凹凸の山谷の差及びピッチを前記上限値より増加させると、これらの切れ刃に対する被切削部材の抵抗が増加し、特に、溝加工等の場合に工具本体の突き出し量が増加すると、ビビリが発生して、切削性能が低下する。一方、先端刃又は側面刃の凹凸の山谷の差及びピッチが前記下限値より下回ると、凹凸を付設したことにより得られる本来の切削性能が低下する。 Increasing the pitch difference between the top edge and the side edge and the pitch between the upper and lower edges increases the resistance of the member to be cut against these cutting edges, and in particular, the amount of protrusion of the tool body in the case of grooving, etc. When it increases, chattering occurs and cutting performance decreases. On the other hand, if the difference between the unevenness and the pitch of the unevenness of the tip edge or the side edge is less than the lower limit value, the original cutting performance obtained by providing the unevenness is deteriorated.
本発明装置において、前記構成に加えて、先端刃及び側面刃間に形成されるねじれ溝の工具本体の軸線に対するねじれ角を15〜30°とするとよい。このように、切り屑を排出するねじれ溝のねじれ角を従来より小さく設定することで、工具本体の芯厚(直交断面積)を確保し、剛性を向上させることができる。そのため、工具本体の突き出し量を長くしても、工具本体のビビリを抑制でき、切削性能(切削面の凹凸低減、切削速度増大等)を向上できる。 In the device according to the present invention, in addition to the above configuration, the twist angle of the twist groove formed between the tip blade and the side blade with respect to the axis of the tool body may be 15 to 30 °. Thus, the core thickness (orthogonal cross-sectional area) of the tool body can be ensured and the rigidity can be improved by setting the twist angle of the twist groove for discharging the chips to be smaller than the conventional one. Therefore, even if the protrusion amount of the tool main body is increased, chattering of the tool main body can be suppressed, and cutting performance (cut surface unevenness reduction, cutting speed increase, etc.) can be improved.
ねじれ溝のねじれ角が前記上限値を超えると、工具本体の剛性が低下し、ビビリが発生しやすくなる。また、ねじれ角αが前記下限値を下回ると、切れ刃に対する切削抵抗が増加し、ビビリが発生して、切削性能が低下し、かつ切り屑の排出性も悪くなる。 When the twist angle of the twist groove exceeds the upper limit, the rigidity of the tool body is lowered, and chattering is likely to occur. On the other hand, when the twist angle α is less than the lower limit value, the cutting resistance against the cutting edge increases, chattering occurs, the cutting performance deteriorates, and the chip dischargeability also deteriorates.
本発明装置において、刃先からホルダに至るまでの工具本体先端部をソリッドで構成し、該工具本体先端部をホルダに焼きばめで固定するとよい。これによって、工具本体の剛性を向上でき、さらに工具本体のビビリをなくし、切削性能を向上できる。 In the apparatus of the present invention, the tool body tip from the blade edge to the holder may be made of solid, and the tool body tip may be fixed to the holder by shrink fitting. As a result, the rigidity of the tool body can be improved, the chatter of the tool body can be eliminated, and the cutting performance can be improved.
本発明装置において、複数の先端刃及び側面刃を工具本体軸線に対して周方向に非対称に形成するとよい。このように、複数の切れ刃を工具本体の周方向に非対称に配置し、各切れ刃の間隔をランダムに微妙に変えるようにするとよい。これによって、個々の切れ刃に加わる切削抵抗に起因した振動のタイミングを微妙にずらし、個々の切削刃で振動を互いに打ち消し合うようにすることができる。これによって、工具本体のビビリを抑制でき、切削性能を向上できる。 In the device according to the present invention, the plurality of tip blades and side blades may be formed asymmetrically in the circumferential direction with respect to the tool body axis. As described above, it is preferable to dispose a plurality of cutting edges asymmetrically in the circumferential direction of the tool body so that the interval between the cutting edges is randomly and slightly changed. As a result, the timing of vibration caused by the cutting resistance applied to the individual cutting blades can be slightly shifted so that the vibrations cancel each other with the individual cutting blades. Thereby, chattering of the tool body can be suppressed and cutting performance can be improved.
例えば、先端刃及び側面刃が4枚刃である場合、向かい合う2枚の切削刃の他の向かい合う2枚の切削刃に対する角度を工具本体の周方向で90°よりさらに2〜5°の偏向角をもたせて配置するとよい。これによって、互いに向かい合う2枚の切削刃を1組とした2組の切れ刃で互いに振動を打ち消し合い、工具本体のビビリを抑制できる。
偏向角が2°を下回ると、振動を打ち消す効果があまり得られず、偏向角が5°を上回ると、工具本体の先端部の基本的な構成変更となり、他の切削性能に影響を与える。そのため、偏向角を2〜5°の範囲とするのが望ましい。
For example, when the tip blade and the side blade are four blades, the angle between the two cutting blades facing each other and the two other cutting blades facing each other is a deflection angle of 2-5 ° further than 90 ° in the circumferential direction of the tool body. It is good to arrange with Accordingly, vibrations are canceled out by two sets of cutting blades, each of which has two cutting blades facing each other, and chattering of the tool body can be suppressed.
If the deflection angle is less than 2 °, the effect of canceling out the vibration is not obtained so much. If the deflection angle exceeds 5 °, the basic configuration of the tip of the tool body is changed, and other cutting performance is affected. Therefore, it is desirable that the deflection angle is in the range of 2 to 5 °.
本発明装置によれば、ボール形状をなす先端部に中心から半径方向に配置された複数の先端刃と、該先端刃に連なり外周面に凹凸が形成された複数の側面刃とを備えたラフィングボールエンドミルにおいて、先端刃及び側面刃に、少なくとも凸部の断面が横向き楕円形状をなす連続した凹凸が形成されているので、先端刃及び側面刃に加わる切削抵抗を低減できる。 According to the device of the present invention, a luffing comprising a plurality of tip blades arranged radially from the center at a tip portion having a ball shape, and a plurality of side blades that are connected to the tip blade and have irregularities formed on the outer peripheral surface thereof. In the ball end mill, since the continuous concavo-convex shape in which at least the cross section of the convex portion forms a laterally elliptical shape is formed on the tip edge and the side edge blade, the cutting resistance applied to the tip edge and the side edge blade can be reduced.
これによって、工具本体のビビリをなくし、切削抵抗を低減できるので、凹凸を設けたことによる高い切削速度を維持しながら、切削面の切削性能(切削面の精度向上や切削速度の増大等)を向上できると共に、先端刃のR部の欠損を低減して、工具交換頻度を低減できる。 This eliminates chattering of the tool body and reduces cutting resistance, so cutting performance of the cutting surface (improving cutting surface accuracy, increasing cutting speed, etc.) while maintaining a high cutting speed due to the provision of irregularities. In addition to being able to improve, it is possible to reduce the loss of the R portion of the tip blade and reduce the frequency of tool replacement.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
(実施形態1)
本発明装置の第1実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。図1及び図2において、本実施形態に係るラフィングボールエンドミル10は、円筒形状の工具本体12の根元部13が大径の円筒形状を有するホルダ14の軸方向中心に穿設された焼きばめ用穴14aに挿入され、焼きばめで固定されている。工具本体12の先端側において、先端部が半球状に形成され、先端中心Bから放射状に4枚の切れ刃が設けられている。該切れ刃は、先端のR部に設けられた切削刃16と、該切削刃16に連設され、工具本体12の外周面に形成された側面刃18とからなる。
(Embodiment 1)
1st Embodiment of this invention apparatus is described based on FIGS. 1 and 2, the roughing
先端刃16及び側面刃18は、先端中心Bを起点として、螺旋状にねじれ、これら切れ刃の間に、切り屑排出用のねじれ溝20が形成されている。図2に示すように、工具本体12は、矢印r方向に回転し、切れ刃16,18で被切削部材を切削し、切り屑はねじれ溝20を通って上方に排出される。先端刃16及び側面刃18には、夫々凹凸22及び24が工具本体12の軸線Aと交差する方向(軸線Aに対して略直交する方向)に連続的に設けられている。
The
図3により、凹凸22及び24の形状を説明する。図3の(A)は凹凸22の断面形状を示し、(B)は凹凸24の断面形状を示す。凹凸22及び24は、少なくとも夫々の凸部22a及び24aが、長軸が軸線Aの方向に向けられた横向き楕円形状をなす。夫々の凹部22b及び24bは、凸部のような楕円形状である必要はないが、凸部との接続部を滑らかにつなげるために、凸部と同様の横向き楕円形状とするか、あるいは曲率半径が比較的大きいR形状とするのが望ましい。
The shape of the
このような断面形状とすることで、本実施形態の凹凸22の山谷の差H1及び凹凸24の山谷の差H2は、従来のラフィングエンドミルの凹凸の山谷の差より小さく形成されている。また、凹凸22のピッチP1及び凹凸24のP2も、従来のラフィングエンドミルより小さく形成されている。このように、凹凸22、24の山谷の差及びピッチを従来より小さくすることにより、凹凸22、24が被切削部材から受ける反力や抵抗を小さくすることができる。
With such a sectional shape, a difference of H 2 peaks and valleys of the difference H 1 and
具体的には、凹凸22の山谷の差H1を0.1〜0.15mmとし、ピッチP1を0.1〜0.15mmとし、凹凸24の山谷の差H2を0.3〜0.5mmとし、ピッチP2を1.2〜1.5mmとする。先端刃16は側面刃18と比べて、被切削部材から受ける反力や抵抗が大きいが、凹凸22の山谷の差H1及びピッチP1を凹凸24の山谷の差H2及びピッチP2より小さくすることにより、凹凸22が受ける反力や抵抗を軽減するようにしている。
Specifically, the peak-to-valley difference H 1 of the
また、本実施形態の凹凸22又は24は、夫々の切れ刃において1ピッチ内で凹凸の位置を軸線Aに少しずつずらして配置されている。これによって、被切削部材の切削面の凹凸を低減できると共に、個々の切れ刃に対する切削抵抗を低減できる。なお、この手段は従来公知である。
Moreover, the unevenness |
次に、図4に示すように、工具本体12の軸線Aに対するねじれ溝20のねじれ角αを15〜30°と、従来のラフィングボールエンドミルのねじれ角αを従来より小さく設定している。ねじれ角αが大きければ、切れ刃に対する被切削部材の抵抗を小さくでき、切削性を向上できると共に、切り屑の排出性が良くなるが、芯厚(直交断面積)が減少するので、工具本体12の剛性が低下する。一方、ねじれ角αが小さければ、この逆の現象が起こる。
Next, as shown in FIG. 4, the torsion angle α of the
本実施形態では、切れ刃の凹凸22、24の山谷の差及びピッチを小さくしてあるので、切れ刃に対する切削抵抗を小さくでき、そのため、従来のラフィングエンドミルよりねじれ角αを小さくしても、切削性が低下しない。しかも、切り屑は細かくなるので、ねじれ角αを小さくしても、切り屑の排出性は低下しない。また、ねじれ角αを小さくすることにより、工具本体12の芯厚を確保でき、剛性を向上できる。
In the present embodiment, since the difference between the peaks and valleys and the pitch of the
先端刃の凹凸の山谷の差及びピッチを前記上限値より増加させるか、あるいは側面刃の凹凸の山谷の差及びピッチを前記上限値より増加させると、これらの切れ刃に対する被切削部材の抵抗が増加し、溝加工等の場合に工具本体12の突き出し量が増加すると、ビビリが発生し、切削性能が低下することがわかった。
一方、凹凸22又は24の山谷の差及びピッチが前記下限値より下回ると、本来凹凸を付与したことによる得られる切削性能がやや低下することがわかった。
When the difference between the peaks and valleys and the pitch of the unevenness of the tip edge is increased from the upper limit value, or when the difference and pitches of the unevenness and valleys of the side edge blade are increased from the upper limit value, the resistance of the member to be cut against these cutting edges is increased. It has been found that when the amount of protrusion of the
On the other hand, it has been found that when the difference between the peaks and valleys of the
また、本実施形態では、工具本体12の先端側から根元部側に向かう途中で、ねじれ角αを変更している。例えば、ねじれ角αを20°とし、先端Bから根元部側に向かう途中で、ねじれ角αを20°を中心に前後に(20°±2〜3°)だけ変更するようにしている。これによって、切削中、工具本体12に発生する振動の周波数を分散させ、ビビリを低減できる。かかる手段は、ビビリが発生しやすい溝加工に適用して好適である。
In the present embodiment, the twist angle α is changed on the way from the distal end side to the root portion side of the tool
本実施形態によれば、切れ刃に設けられた凹凸22、24の断面形状を横向き楕円形状とすると共に、該凹凸の山谷の差及びピッチを従来より小さくしたことにより、切れ刃に負荷される切削抵抗を低減でき、切削性能を向上できると共に、切れ刃の欠損を低減でき、工具交換回数を低減できるので、切削効率を向上できる。特に、大きな抵抗が発生する先端刃16の凹凸の山谷の差やピッチを低減したので、先端刃16の欠損を低減できる。
According to the present embodiment, the cross-sectional shape of the
また、前記構成に加えて、ねじれ角αを15〜30°とし、従来のラフィングボールエンドミルより小さくしたので、切れ刃に対する切削抵抗を増加させず、かつ切り屑の排出性を低下させることなく、工具本体12の芯厚を増加させて、剛性を向上できる。これによって、溝加工等の場合に、工具本体12の突き出し量が増加しても、ビビリが発生せず、切削面の凹凸を低減できる。
In addition to the above configuration, the twist angle α is set to 15 to 30 °, which is smaller than the conventional luffing ball end mill, so that the cutting resistance to the cutting edge is not increased and the chip dischargeability is not lowered. The rigidity can be improved by increasing the core thickness of the
また、刃先からホルダに至るまでの工具本体先端部をソリッドで構成し、該工具本体先端部をホルダに焼きばめで固定するとよい。これによって、工具本体の剛性を向上でき、さらに工具本体のビビリをなくし、切削性能を向上できる。 Moreover, it is good to comprise the tool main body front-end | tip part from a blade edge to a holder with a solid, and fix this tool main body front-end | tip part to a holder by shrink fitting. As a result, the rigidity of the tool body can be improved, the chatter of the tool body can be eliminated, and the cutting performance can be improved.
また、工具本体12をソリッドで構成し、工具本体12の根元部13をホルダ14の中心に穿設された穴14aに焼きばめで固定したので、工具本体12の剛性を向上でき、これによって、工具本体12の切削時のビビリを抑制して、切削面の凹凸を低減でき、かつ切削送り速度を増大できる。
Further, since the
本発明者等は、先端刃16及び側面刃18の凹凸22、24の凸部22a、24a及び凹部22b、24bの断面を横向き楕円形状とし、かつ凹凸22の山谷の差H1を0.13mm、ピッチP1を1.0mmとし、凹凸24の山谷の差H2を0.4mm、ピッチP2を1.2mmとし、かつねじれ角αを20°とし、工具本体12をソリッドで構成し、ホルダ14に焼きばめ固定してラフィングボールエンドミルAを製作した。
The present inventors have
このラフィングボールエンドミルAを用いて、タービンブレードを切削加工した。図5はこの切削加工時を示す。図5において、工具本体12を固定したホルダ14が図示省略の加工機に装着され、被切削部材であるタービンブレードTBは、固定治具30,30に固定されている。この状態で、工具本体12によってタービンブレードTBを切削し、タービンブレードTBの3次元曲面を形成している。
Using this luffing ball end mill A, the turbine blade was cut. FIG. 5 shows this cutting process. In FIG. 5, the
このラフィングボールエンドミルを用いたところ、切削中、工具本体12のビビリがなく、精度の良い荒仕上げ面を形成できた。また、切れ刃の欠損も発生しなかった。前述の粉末ハイスで形成されたラフィングボールエンドミルを使用すると、1個のタービンノズルを切削するのに2時間強要していたが、ラフィングボールエンドミルAを用いたら、40分強で切削を完了できた。
When this luffing ball end mill was used, there was no chatter of the
なお、先端刃16の凹凸22の山谷の差H1及びピッチP1を前記上限値より増加させるか、あるいは側面刃18の凹凸24の山谷の差H2及びピッチP2を前記上限値より増加させると、これらの切れ刃に対する切削抵抗が増加し、溝加工等の場合に工具本体12の突き出し量が増加すると、多少ビビリが発生することがわかった。
一方、凹凸22又は24の山谷の差及びピッチが前記下限値より下回ると、切削性能がやや低下することがわかった。
In addition, the difference H 1 and the pitch P 1 of the peaks and valleys of the
On the other hand, it was found that the cutting performance was slightly lowered when the difference between the peaks and valleys of the
また、ねじれ溝20のねじれ角αが前記上限値を超えると、工具本体12の剛性が低下し、ややビビリが発生することがわかった。また、ねじれ角αが前記下限値を下回ると、切れ刃に対する抵抗が増加し、やや切削面が粗くなり、切削面の切削精度がやや低下することがわかった。
Moreover, when the twist angle (alpha) of the
(実施形態2)
次に、本発明装置の第2実施形態を図6により説明する。図6において、4枚の先端刃16a〜dのうち、先端刃16a及び16cは、図2と同様に、横方向中心線C1上に向いて配置されている。これに対し、先端刃16b及び16dは、中心Bを中心に縦方向中心線C2に対して夫々偏向角βだけ回転した位置に配置されている。偏向角βは2〜5°の範囲内(例えば4°)とする。その他の構成は、前記第1実施形態と同一である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the device of the present invention will be described with reference to FIG. 6, among the four tip blades 16a-d, the
本実施形態によれば、4枚の先端刃16a〜dが工具本体12の周方向に等間隔で配置されていないので、夫々の切れ刃が被切削部材に当るときのタイミングを、各切れ刃間で異ならせることができる。切削中に発生する振動の周波数は、各切れ刃の切削タイミングによって決められる。本実施形態のように、各切れ刃間の切削間隔を変えることによって、発生する振動を打ち消すことができ、これによって、ビビリの増大を抑制し、切削性能を確保できる。
According to the present embodiment, since the four tip blades 16a to 16d are not arranged at equal intervals in the circumferential direction of the tool
本発明者等の実験によれば、先端刃16b及び16dの縦方向中心線C2に対する角度βが2°より小さいと、振動抑制効果はほとんど発生せず、逆に角度βが5°より大きいと、工具本体12の先端部の基本的な構成変更となり、他の切削性能に影響を与える。そのため、角度βを2〜5°の範囲とするのが望ましいことがわかった。
According to experiments of the present inventors, and the angle β is less than 2 ° relative to the longitudinal centerline C 2 of the
本発明のラフィングボールエンドミルは、航空機や発電用のタービンに用いられるブレード、タービンノズルや、プラスチック成形用金型等に用いられる難切削性材料からなる部材に対しても、切れ刃に対する切削抵抗を少なくして、切れ刃のビビリや欠損を低減でき、切削性能を高く維持できる。 The luffing ball end mill of the present invention provides cutting resistance against cutting edges even for members made of difficult-to-cut materials used in blades, turbine nozzles, plastic molding dies, etc. used in aircraft and power generation turbines. By reducing it, chatter and chipping of the cutting edge can be reduced, and cutting performance can be maintained high.
10 ラフィングボールエンドミル
12 工具本体
13 根元部
14 ホルダ
14a 焼きばめ用穴
16,16a〜d 先端刃
18 側面刃
20 ねじれ溝
22,24 凹凸
30 固定治具
A 軸線
B 先端中心
C1 横方向中心線
C2 縦方向中心線
TB タービンブレード(被切削部材)
r 回転方向
α ねじれ角
β 偏向角
10 Roughing
r Direction of rotation α Torsion angle β Deflection angle
Claims (6)
前記先端刃及び側面刃に、少なくとも凸部の断面が工具本体の軸線方向に長軸が向けられた楕円形をなす連続した山谷の差を有する凹凸が形成されており、
前記先端刃の凹凸のピッチ及び前記山谷の差が前記側面刃の凹凸のピッチ及び前記山谷の差よりも小さくすることを特徴とするラフィングボールエンドミル。 In a luffing ball end mill comprising a plurality of tip blades arranged in a radial direction from the center at a tip portion that forms a ball shape, and a plurality of side blades that are connected to the tip blade and have irregularities formed on the outer peripheral surface thereof,
Concavities and convexities having a difference between continuous peaks and valleys forming an ellipse in which the long axis is directed in the axial direction of the tool body are formed on the tip blade and the side blade ,
The roughing ball end mill characterized in that the difference between the pitch of the unevenness of the tip edge and the difference between the peaks and valleys is smaller than the difference between the unevenness pitch of the side edge and the difference between the peaks and valleys .
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