JP5448241B2 - ボールエンドミル及びそれを用いた切削加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として工作機械等で使用されるボールエンドミルの形状に関するものであり、特に、溶着しやすくかつ材料硬度の高い被削性の悪い金型など、ボールエンドミルの先端を使用して加工するようなフラット部を含んだ３次元曲面加工等の切削加工に適した新規かつ高性能のボールエンドミルに関するものである。
また本発明は、前記ボールエンドミルを用いた３次元曲面加工等に好適な高効率の切削加工方法に関する。

ボールエンドミルは、金型などの３次元曲面加工用工具として広く用いられているものであり、超硬合金を基材としたボールエンドミルが普及している。一方、削られる方の被削材に関しては、金型としての性能改良が進んでいる。例えば、プラスチック金型材料においては、射出成型の際に、ショット数が多くなってくると、金型に割れが発生し、金型に修正が必要になる。その金型割れの発生までの時間を延ばすための改良がなされており、今までの金型としての強度は保ちつつ、金属自体に靭性を持たせる傾向にある。つまり、硬度はある程度硬くかつ、溶着をおこし易いねばさを兼ね備えた金属材料が一般的になってきている。

一般的に、ボールエンドミルによる切削加工においては、工具本体のボール刃先端部（以後、チゼル近傍ともいう。）における切削速度よりもボール刃の外周側（回転軸より４５°〜９０°の範囲をいう。）の切削速度は極めて大であるため、ボール刃の外周側における負荷は大きく、チッピングや摩耗が著しく進行し、大幅に工具寿命を短くしてしまう。特に先述したような近年開発されたプラスチック金型材料の切削においては、硬度が高く、摩耗進行が早くなる問題と、生成された切屑が刃先からうまく排出されず切屑詰まりを起こしやすくなるといった問題が発生する。
特許文献１には、非鉄金属材料を切削するために切屑排出性を向上させたボールエンドミルが開示されている。従来、ボールエンドミルの刃底丸みの半径は、刃径に対して０．１５〜０．３０倍に形成されていた。しかしながら、本発明者が検討したところ、従来構成のボールエンドミルでは、本発明の対象とするプラスチック金型材料等の高速切削等において、前記問題が顕在化していることがわかった。

一方、近年、等高線加工を行うための切削工具として、超硬合金を基材としたボールエンドミルが種々提案され、実用化されている。しかしながら、従来実用化されているものは、ある程度の工具寿命の確保ができるものの、プラスチック金型材料などの難加工性の金型材料の加工に際して切屑排出性が悪く、問題になっていた。
即ち、近年の金型加工では、高能率かつ安定した高精度切削が要求されるため、荒加工から仕上げ加工までを等高線加工で彫り込む加工方法が実用性の点から採用されている。そうなると、従来主として切削性や切屑排出性について検討され、改良がなされてきたボール刃の外周側における切削だけでなく、ボールエンドミルのチゼル近傍でも切削を行うことが必要になる。しかし、従来のものでは、特にチゼル近傍における切り屑排出性と切削性が極めて不十分であり、この問題の解決が望まれている。

特開平６−２１８６１２号公報

従って、本発明の目的は、高硬度でかつ高靭性なプラスチック金型材料等、高硬度でかつ高靭性な難削性の金属材料の切削加工に適した新規かつ高性能なボールエンドミル及びそれを用いた高効率の切削加工方法を提供することにある。

本発明のボールエンドミルは、略半球状のボール刃と外周刃とから構成される二枚の切れ刃と、前記二枚の切れ刃をつなぐチゼル刃と、前記切れ刃に沿って切屑を逃がすためのギャッシュ面と、前記切れ刃に沿うすくい面及び逃げ面とを有し、当該ボールエンドミルの工具先端から刃径Ｄの１０％までの範囲であるボール刃先端部での、前記ボール刃のすくい面と前記ギャッシュ面との境界部分であるギャッシュ底部に直角な断面における前記ボール刃のすくい面から前記ボール刃のすくい面と前記逃げ面のうちの二番逃げ面との交差部に沿って引いた接線と当該ボールエンドミルの回転軸とのなす角度であるチゼル端部すくい角が−４５〜−１５°であり、前記ボール刃先端部での、前記ギャッシュ底部に直角な断面における前記ボール刃のすくい面と前記ギャッシュ面との間の接続部の曲率半径であるすくい面曲率半径が前記刃径Ｄの３％以下であり、及び前記交差部と前記ギャッシュ面との距離であるギャッシュ深さが前記刃径Ｄの０．５〜１％の範囲にあることを特徴とするものである。ここで、ボール刃先端部はチゼル近傍ともいう。特に限定しない限り、ボール刃先端部は当該ボールエンドミルの工具先端から刃径Ｄの１０％までの範囲をいう。
本発明のボールエンドミルの構成を採用したことにより、特にボール刃先端部での切屑排出性が改善され、長寿命のボールエンドミルが得られる。

本発明のボールエンドミルにおいて、上記すくい面曲率半径とは、ボールエンドミルのボール刃すくい面とギャッシュ面境界部のギャッシュ溝に直角な断面での、すくい面とギャッシュ面の間の接続部の曲率半径をいう。
上記ギャッシュ深さとは、ギャッシュ溝直角断面における二番逃げ面とすくい面との交差部とギャッシュ面との距離をいう。
また、上記チゼル端部すくい角とは、ギャッシュ溝直角断面でのすくい面と回転軸とのなす角度をいう。

本発明のボールエンドミルを用いた切削加工方法は、略半球状のボール刃と外周刃とから構成される二枚の切れ刃と、前記二枚の切れ刃をつなぐチゼル刃と、前記切れ刃に沿って切屑を逃がすためのギャッシュ面と、前記切れ刃に沿うすくい面及び逃げ面とを有し、
当該ボールエンドミルの工具先端から刃径Ｄの１０％までの範囲であるボール刃先端部での、前記ボール刃のすくい面と前記ギャッシュ面との境界部分であるギャッシュ底部に直角な断面における前記ボール刃のすくい面から前記ボール刃のすくい面と前記逃げ面のうちの二番逃げ面との交差部に沿って引いた接線と当該ボールエンドミルの回転軸とのなす角度であるチゼル端部すくい角が−４５〜−１５°であり、前記ボール刃先端部での、前記ギャッシュ底部に直角な断面における前記ボール刃のすくい面と前記ギャッシュ面との間の接続部の曲率半径であるすくい面曲率半径が前記刃径Ｄの３％以下であり、及び前記交差部と前記ギャッシュ面との距離であるギャッシュ深さが前記刃径Ｄの０．５〜１％の範囲にあるボールエンドミルを用いた切削加工方法であって、被削材を前記ボールエンドミルにより切削加工するにあたり、前記ボールエンドミルの刃先端部において切り屑排出性及び切削性を具備しつつ切削加工を行うことを特徴とする。
本発明の切削加工方法によれば、高効率かつ安定に高精度加工ができるとともにボール刃先端部での最大逃げ面磨耗幅を従来に比べて顕著に抑制することができる。

（１）本発明のボールエンドミルによれば、プラスチック金型材料等の難削性金属材料の高速切削時、高切り込み切削時、または高速切削時及び高切り込み切削時において、チゼル端部すくい角、上記のすくい面の曲率半径及びギャッシュ深さというボールエンドミルにおける３つの主要な構成要件を最適範囲に特定したことにより、ボール刃先端部に発生する切屑がチップポケットへ順次収容され、さらに収容後の切屑が円滑に排出されるため、切屑排出性が著しく向上するとともに、当該ボールエンドミルの摩耗の進行を抑制することができる。特にボール刃先端部の熱摩耗の進行を抑えられ、工具寿命を著しく向上することができる。
（２）本発明の切削加工方法によれば、高効率かつ高精度加工を安定に行うことができるとともに、使用したボールエンドミルが長寿命になり、トータルの切削加工コストを低減することができる。

本発明の一実施例であるボールエンドミルの概略構成を示す正面図である。 図１の左側面図であり、回転方向に９０度回転させた場合の構成を説明する図である。 図２において、二枚の切れ刃２の最外周部１０、１１をむすんだ直線１２に垂直であり、かつ回転軸Ｏに垂直な矢印Ａの方向から見た場合の構成を説明する図である。 図３において、直線Ｂ−Ｂで示す位置での断面を矢印Ｃの方向から見た断面図である。 図４において、領域Ｅで示したボール刃先端部におけるギャッシュ底部を拡大して示した概略構成図である。 すくい面曲率半径が過大である比較例１の説明図である。 ギャッシュ深さを変化させた比較例の説明図であり、（ａ）はギャッシュ深さが過小である比較例２を表す図であり、（ｂ）はギャッシュ深さが過大である比較例３を表す図である。 チゼル端部すくい角を変化させた比較例の説明図であり、（ａ）はチゼル端部すくい角が正側に過大である比較例４を表す図であり、（ｂ）はチゼル端部すくい角が負側により大きな角度である比較例５を表す図である。

＜ボールエンドミル＞
特に限定されないが、本発明のボールエンドミルの基材は超硬合金製とするのが好ましい。またＣＢＮ製のボールエンドミルとした場合にも本発明の有利な効果を奏することができる。さらにその他の公知の基材製としてもよい。
特に限定されないが、本発明のボールエンドミルに被覆する硬質皮膜として、ＡｌＣｒＳｉＮ系、ＣｒＳｉＮ系、ＴｉＳｉＮ系、ＴｉＢＯＮ系、ＴｉＣ系、ＴｉＮ系、ＴｉＣＮ系、ＴｉＡｌＮ系及びＡｌ_２Ｏ_３系皮膜のうちの１種または２種以上から構成される単層皮膜若しくは積層皮膜が例示される。
本発明のボールエンドミルは略半球状のボール刃を有する。図２に例示するように、略半球状とは、半径方向に突出した最外周部１０、１１等の部分を含むことが許容されるものをいう。即ち、全体としてはボールエンドミルの軸方向にボール刃３が突出し、もって本発明に係る略半球状のボール刃が構成される。

本発明のボールエンドミルにおいて、チゼル端部すくい角（図５の１９等）は−４５〜−１５°であり、−４０〜−１５°とするのが好ましい。チゼル端部すくい角が−４５°より負側により大きな角度の場合、交差部（図５の１６等）直下において切屑がスムーズに流れるための空間が確保できずに切屑排出性が低下し、欠損や損傷を起こす。逆にチゼル端部すくい角が−１５°より正側に過大の場合、刃先が鋭角に近づくために切れ味はよくなるが、充分な刃先剛性が得られなくなり、容易に刃先の損傷を招く。したがって、本発明の目的を達成するために最適なチゼル端部すくい角の範囲は−４５〜−１５°である。このように構成することで、例えばプラスチック金型材料などを底面切削する際に、従来切屑詰まりを起こしやすかったチゼル近傍の切屑がギャッシュ面側へスムーズに流れるために、安定した加工が可能になり、高速切削や高送り加工時に切屑詰まりを起こすことなく加工することができる。

本発明のボールエンドミルにおいて、すくい面曲率半径（図５の１８等）はエンドミル刃径Ｄの３％以下であり、０．８〜３％とするのが好ましい。すくい面曲率半径は、刃径Ｄの３％以下で形成される。ボール刃先端部でのすくい面曲率半径が３％を超えると、チゼル直下での切屑排出のための空間（チップポケット）が確保できなくなるため、結果的にチゼル近傍での切屑排出性が悪くなり欠損や折損を起こす。すくい面曲率半径が０．８％未満のものは工業生産性に乏しい。ボール刃先端部でのすくい面曲率半径が１〜２％の範囲の場合に切屑排出性が顕著に安定するのでさらに好ましい。このように、本発明のボールエンドミルは、特に底面切削時の切屑排出性を改良した点が特長であり、すくい面曲率半径をチゼル近傍において上記範囲に特定することが極めて重要である。
特に限定されないが、本発明による有利な効果を奏するために、刃径Ｄは１〜２０ｍｍであり、１．５〜１６ｍｍとするのが好ましい。刃径Ｄが１ｍｍ未満のものは工業生産性に乏しく、２０ｍｍ超のものは被削材の加工仕様の小寸法化、複雑形状化に適合しない。

本発明のボールエンドミルにおいて、ギャッシュ深さ（図５の１７等）は刃径Ｄの０．５〜１％であり、０．５０〜１％とするのが好ましい。０．５％未満であれば、底面切削の際の切屑流れが悪くなり、チゼル部の欠損や折損を起こす原因となる。また、逆に１％を超える大きさであれば、切屑の流れは安定したスムーズな流れになるが、工具剛性が不足するために、工具が振動を起こしやすくなり、振動による欠損を起こしやすくなる。そのため、特にチゼル近傍における切屑流れをスムーズにして、工具剛性も確保するためには、ボール刃先端部でのギャッシュ深さを刃径に対して０．５〜１％とする必要がある。

＜ボールエンドミルを用いた切削加工方法＞
本発明のボールエンドミルを用いた切削加工方法において、被削材である金型材料等の難削性の金属材料としては、例えばＪＩＳＧ４０５１〜４０５３に規定されるＳ５５Ｃ、ＳＣＭ４４０及びＳＮＣＭ４３９など、及びＪＩＳＧ４２０２等に規定されるＳＡＣＭ６４５など、インコネルまたはハステロイ等の鉄鋼材料、チタン合金、またはアルミニウム合金のうちのいずれかが挙げられる。
前記の難削性金属材料のロックウェル硬さ（ＨＲＣ）として、２５以上であり、好ましくは３０〜６０であり、より好ましくは３２〜６０のものが例示される。前記の難削性金属材料のシャルピー衝撃値として、１０Ｊ／ｃｍ^２以上であり、好ましくは２０〜８０Ｊ／ｃｍ^２であり、より好ましくは３０〜８０Ｊ／ｃｍ^２のものが例示される。
前記特定範囲のロックウェル硬さ及びシャルピー衝撃値を有する被削材に対し、特に本発明の切削加工方法による有利な効果を奏することができる。

本発明のボールエンドミルを用いた切削加工方法に係る高速切削の条件として、乾式切削において、被削材の送り速度が２０００ｍｍ／ｍｉｎ以上であり、好ましくは３０００〜８００００ｍｍ／ｍｉｎであり、より好ましくは４０００〜８００００ｍｍ／ｍｉｎである場合が例示される。
また本発明のボールエンドミルを用いた切削加工方法に係る高切り込み切削の条件として、乾式切削において、軸方向切り込み量が０．２ｍｍ以上及びピッチ方向切り込み量が０．１ｍｍ以上であり、好ましくは軸方向切り込み量が０．３〜１０ｍｍ及びピッチ方向切り込み量が０．１５〜５ｍｍであり、より好ましくは軸方向切り込み量が０．４〜１０ｍｍ及びピッチ方向切り込み量が０．２〜５ｍｍである場合が例示される。

本発明のボールエンドミルを用いた切削加工方法によれば、従来と同等以上の加工精度を保持しながら、加工効率を少なくとも１．２倍以上、好ましくは１．２〜１０倍程度向上することができる。そして、本発明のボールエンドミルを用いた切削加工の加工長として、前記の切削条件下で、２０００ｍ以上、好ましくは２０００〜１００００ｍを例示することができる。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例であるボールエンドミルの概略構成を示す正面図である。本発明によるボールエンドミル１は切れ刃２とシャンク部５からなり、切れ刃２はボール刃３と外周刃４から構成される。

図２は、図１のボールエンドミル１の左側面図であり、回転方向に９０度回転させた図で切れ刃２は二枚の刃から構成されたボールエンドミルである。前記ボールエンドミル１は、二枚の切れ刃２をつなぐチゼル刃６、切れ刃２に沿って切屑を逃がすためのギャッシュ面７（説明の便宜上、図面には、二つのギャッシュ面をそれぞれ７ａ、７ｂとして示す。）、そして二番逃げ面８と三番逃げ面９とを有する。

図３は、図２において二枚の切れ刃２の最外周部１０、１１をむすんだ直線１２に垂直であり、かつ回転軸Ｏに垂直な矢印Ａの方向から見た構成の説明図である。図３に示すように、ギャッシュ面７ａとすくい面１３との境界部分がギャッシュ底部１４となる。

図４は、図３において直線Ｂ−Ｂで示す位置での断面を矢印Ｃの方向から見た断面図である。断面部分を斜線で示す。なお、直線Ｂ−Ｂは以下の条件を満たす。（１）工具先端１５を通る。（２）回転軸Ｏとなす角度αが４５°である。

図５は、図４において、領域Ｅで示したボール刃先端部におけるギャッシュ底部１４を拡大して示した概略構成図である。断面部分を斜線で示す。ボールエンドミル１による底面切削時には、ボール刃先端部（チゼル近傍ともいう。）におけるすくい面１３と二番逃げ面８との交差部１６で切屑が生成し、部分的ないし全体に曲率を持ったすくい面１３に沿って流れ、ギャッシュ面７ａ側に排出される。ここで図５はギャッシュ溝直角断面を示す図である。したがって、本発明においては、図５における交差部１６とギャッシュ面７ａとの距離を、前述したように、ギャッシュ深さ１７とする。

前述したように、本発明において、すくい面曲率半径は、ボールエンドミル１のボール刃３のすくい面１３とギャッシュ面７の境界部分であるギャッシュ底部１４のギャッシュ溝に直角な断面での、すくい面１３、ギャッシュ面７の間の接続部の曲率半径のことであり、図５においてはすくい面曲率半径１８として示してある。

また、本発明において、チゼル端部すくい角は、前述したように、ボールエンドミル１のボール刃３のすくい面１３とギャッシュ面７の境界部分であるギャッシュ底部１４のギャッシュ溝に直角な断面でのすくい面１３と回転軸Ｏとのなす角度である。したがって、図５においては、すくい面１３の交差部１６での接線と回転軸Ｏとのなす角度がチゼル端部すくい角１９として示される。

以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。

（実施例１）
本発明例１〜５および比較例１として、超硬合金を基材とした二枚刃のボールエンドミルで、すくい面曲率半径をそれぞれ変化させた以外は、刃径Ｄ６ｍｍ、全長９０ｍｍ、シャンク径６ｍｍ、ギャッシュ深さを刃径Ｄの０．７５％（０．０４５ｍｍ）、チゼル端部すくい角が−３０°であって、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ系窒化物皮膜を施した状態に仕様を統一した工具を作製し、切削試験を行った。すくい面曲率半径は、本発明例１〜５において、刃径Ｄの０．８％（０．０５ｍｍ）、刃径Ｄの１．０％（０．０６ｍｍ）、刃径Ｄの１．５％（０．０９ｍｍ）、刃径Ｄの２．０％（０．１２ｍｍ）、刃径Ｄの３．０％（０．１８ｍｍ）とし、比較例１においては、刃径Ｄの３．５％（０．２１ｍｍ）とした。
被削材はプラスチック用金型材料（日立金属株式会社製、商品名：ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ、ＨＲＣ＝４１、厚さ６５ｍｍにおける２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃値＝６３Ｊ／ｃｍ^２のもの）を用いた。
切削条件としては、軸方向切り込み量０．４ｍｍ、ピック方向切り込み量０．２ｍｍ、回転数２００００回転／ｍｉｎ、軸方向切り込み深さでの切削速度は１８８ｍ／ｍｉｎとなる。テーブル送り速度４０００ｍｍ／ｍｉｎ、冷却方法としてエアブローを用いた乾式切削で、底面切削加工を行った。
評価方法として、加工長２０００ｍ切削後に逃げ面摩耗幅を測定し、最大逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下のものを評価良（表内では○印）、０．０５ｍｍを超えるものまたは欠損したものを評価不良（表内では×印）とした。各試料の仕様および評価結果を表１に示す。

表１より、本発明例１〜５は、最大逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下の範囲にあり、チッピングすることなく安定した状態で切削が可能で、工具摩耗が抑えられていた。一方、図６に示すようなすくい面曲率半径が刃径Ｄの３．５％（０．２１ｍｍ）と過大である比較例１では、２０００ｍ切削時点で０．０６１ｍｍの逃げ面摩耗幅が観察された。
上記結果から、すくい面曲率半径は刃径Ｄの３％以下であることが必要であり、すくい面曲率半径が上記範囲よりも大きい場合には逃げ面摩耗が大きくなることが分かる。これは、すくい面曲率半径が大きいとチゼル近傍での切屑排出性が低下し、切屑つまりによって摩耗が進行しやすくなるためである。尚、図６中の斜線は断面を示す。

（実施例２）
本発明例６〜８および比較例２、３として、超硬合金を基材とした二枚刃のボールエンドミルで、ギャッシュ深さをそれぞれ変化させた以外は、すくい面曲率半径を刃径Ｄの１．５％（０．０９ｍｍ）として実施例１と同仕様の工具を作製し、切削試験を行った。ギャッシュ深さは、本発明例６〜８において、刃径Ｄの０．５０％（０．０３０ｍｍ）、刃径Ｄの０．７５％（０．０４５ｍｍ）、刃径Ｄの１．００％（０．０６０ｍｍ）とし、比較例２、３においてはそれぞれ刃径Ｄの０．３０％（０．０１８ｍｍ）、刃径Ｄの１．５０％（０．０９０ｍｍ）とした。切削条件、被削材および評価は実施例１と同様で行った。各試料の仕様および評価結果を表２に示す。

表２より、本発明例６〜８は、最大逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下の範囲にあり、チッピングすることなく安定した状態で切削が可能で、工具摩耗が抑えられていた。一方、図７（ａ）に示すようなギャッシュ深さが刃径Ｄの０．３０％（０．０１８ｍｍ）と過小である比較例２では、２０００ｍ切削時点で０．０８１ｍｍの逃げ面摩耗幅が観察された。また図７（ｂ）に示すようなギャッシュ深さが刃径Ｄの１．５０％（０．０９０ｍｍ）と過大である比較例３は加工長２０００ｍに達する前に欠損した。図７（ａ）、（ｂ）において、断面部分を斜線で示す。
上記結果から、ギャッシュ深さは刃径Ｄの０．５〜１％の範囲にあることが必要であり、ギャッシュ深さが上記範囲よりも小さい場合には逃げ面摩耗が大きくなり、上記範囲よりも大きい場合には欠損が発生することが分かる。これは、ギャッシュ深さが小さいとチゼル近傍での切屑排出性が低下し、切屑つまりによって摩耗が進行しやすくなり、またギャッシュ深さが大きすぎると工具剛性が低下してしまうためである。

（実施例３）
本発明例９〜１３および比較例４、５として、超硬合金を基材とした二枚刃のボールエンドミルで、チゼル端部すくい角をそれぞれ変化させた以外は、すくい面曲率半径を刃径Ｄの１．５％（０．０９ｍｍ）として実施例１と同仕様の工具を作製し、切削試験を行った。チゼル端部すくい角は、本発明例９〜１３において、−１５°、−２０°、−３０°、−４０°、−４５°とし、比較例４、５においてはそれぞれ−１３°、−４７°とした。
切削評価は実施例１と同様の条件で行った。各試料の仕様および評価結果を表３に示す。

表３より、本発明例９〜１３は、最大逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下の範囲にあり、チッピングすることなく安定した状態で切削が可能で、工具摩耗が抑えられていた。一方、図８（ａ）に示すようなチゼル端部すくい角が−１３°と正側に過大である比較例４では、加工長２０００ｍに達する前に欠損した。また図８（ｂ）に示すようなチゼル端部すくい角が−４７°と負側により大きな角度である比較例５では、２０００ｍ切削時点で０．０６０ｍｍの逃げ面摩耗幅が観察された。図８（ａ）、（ｂ）において、断面部分を斜線で示す。
上記結果から、チゼル端部すくい角は−４５〜−１５°の範囲にあることが必要であり、チゼル端部すくい角が上記範囲よりも大きい場合には欠損が生じ、上記範囲よりも小さい場合には逃げ面摩耗が大きくなることが分かる。これは、チゼル端部すくい角が大きいと工具剛性が低下し、またチゼル端部すくい角が小さいとチゼル近傍での切屑排出性が低下し、切屑つまりによって摩耗が進行しやすくなるためである。

本発明のボールエンドミルの形状緒元として、上記のチゼル端部すくい角、すくい面の曲率半径、及びギャッシュ深さという３つの主要構成要件があるが、上記実施例の結果より、この３つの適正範囲を全て満足したときにプリハードン鋼の切削において、高速切削時及び高切り込み切削時における切れ刃への溶着が抑制でき、もって生成された切り屑もチゼル先端部のチップポケットへ収容され、収容された切り屑の停滞が低減されてうまく排出されることが分かった。その結果として、本発明の工具の切削・耐摩寿命を著しく延長させることができるのである。

本発明のボールエンドミルであれば、プラスチック金型材料などの切削で高速切削時及び高切り込み切削時において、ボール刃先端部の摩耗の進行が抑制され、切屑排出性が向上し、工具寿命を著しく向上させることができる。
具体的な適用分野は、例えば携帯電話及び自動車部品などのプラスチック金型材料の荒加工から仕上げ加工である。また、プラスチック金型に存在するような深リブ溝の加工においても適している。そして、本発明のボールエンドミルは、プラスチック金型材料に代表される高硬度でかつ高靭性な難削性の金属材料の底面切削加工に特に好適である。

１ ボールエンドミル
２ 切れ刃
３ ボール刃
４ 外周刃
５ シャンク部
６ チゼル刃
７ ギャッシュ面
８ 二番逃げ面
９ 三番逃げ面
１０ 最外周部
１１ 最外周部
１２ 直線
１３ すくい面
１４ ギャッシュ底部
１５ 工具先端
１６ 交差部
１７ ギャッシュ深さ
１８ すくい面曲率半径
１９ チゼル端部すくい角
Ｄ 刃径
Ｏ 回転軸

Claims (2)

1. 略半球状のボール刃と外周刃とから構成される二枚の切れ刃と、前記二枚の切れ刃をつなぐチゼル刃と、前記切れ刃に沿って切屑を逃がすためのギャッシュ面と、前記切れ刃に沿うすくい面及び逃げ面とを有するボールエンドミルであって、
   当該ボールエンドミルの工具先端から刃径Ｄの１０％までの範囲であるボール刃先端部での、前記ボール刃のすくい面と前記ギャッシュ面との境界部分であるギャッシュ底部に直角な断面における前記ボール刃のすくい面から前記ボール刃のすくい面と前記逃げ面のうちの二番逃げ面との交差部に沿って引いた接線と当該ボールエンドミルの回転軸とのなす角度であるチゼル端部すくい角が−４５〜−１５°であり、
   前記ボール刃先端部での、前記ギャッシュ底部に直角な断面における前記ボール刃のすくい面と前記ギャッシュ面との間の接続部の曲率半径であるすくい面曲率半径が前記刃径Ｄの３％以下であり、
   及び前記交差部と前記ギャッシュ面との距離であるギャッシュ深さが前記刃径Ｄの０．５〜１％の範囲にあることを特徴とするボールエンドミル。
2. 略半球状のボール刃と外周刃とから構成される二枚の切れ刃と、前記二枚の切れ刃をつなぐチゼル刃と、前記切れ刃に沿って切屑を逃がすためのギャッシュ面と、前記切れ刃に沿うすくい面及び逃げ面とを有し、
   当該ボールエンドミルの工具先端から刃径Ｄの１０％までの範囲であるボール刃先端部での、前記ボール刃のすくい面と前記ギャッシュ面との境界部分であるギャッシュ底部に直角な断面における前記ボール刃のすくい面から前記ボール刃のすくい面と前記逃げ面のうちの二番逃げ面との交差部に沿って引いた接線と当該ボールエンドミルの回転軸とのなす角度であるチゼル端部すくい角が−４５〜−１５°であり、
   前記ボール刃先端部での、前記ギャッシュ底部に直角な断面における前記ボール刃のすくい面と前記ギャッシュ面との間の接続部の曲率半径であるすくい面曲率半径が前記刃径Ｄの３％以下であり、
   及び前記交差部と前記ギャッシュ面との距離であるギャッシュ深さが前記刃径Ｄの０．５〜１％の範囲にあるボールエンドミルを用いた切削加工方法であって、
   被削材を前記ボールエンドミルにより切削加工するにあたり、前記ボールエンドミルの刃先端部において切り屑排出性及び切削性を具備しつつ切削加工を行うことを特徴とするボールエンドミルを用いた切削加工方法。

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