JP6780420B2 - Taper ball end mill - Google Patents

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Description

本発明は、テーパボールエンドミルに関する。 The present invention relates to a tapered ball end mill.

インペラやブリスクなどの切削加工には、奥まった箇所の加工に好適なテーパボールエンドミルが用いられる(例えば、特許文献1参照)。 For cutting of impellers and blisks, taper ball end mills suitable for machining deep parts are used (see, for example, Patent Document 1).

特開2002−126929号公報JP-A-2002-126929

テーパボールエンドミルは、先端に設けられたボール状の底刃と、テーパ状の外周刃とを有する。一般的に、テーパボールエンドミルは、一般的なボールエンドミルと比較して、底刃のみならず外周刃の使用頻度も高い。したがって、底刃および外周刃の強度をバランスよく確保したテーパボールエンドミルが求められている。 The tapered ball end mill has a ball-shaped bottom blade provided at the tip and a tapered outer peripheral blade. In general, the taper ball end mill uses not only the bottom blade but also the outer peripheral blade more frequently than the general ball end mill. Therefore, there is a demand for a tapered ball end mill that secures the strength of the bottom blade and the outer peripheral blade in a well-balanced manner.

本発明は、底刃および外周刃の強度を同時に確保したテーパボールエンドミルを提供することを目的の一つとする。 One object of the present invention is to provide a tapered ball end mill that simultaneously secures the strength of the bottom blade and the outer peripheral blade.

本発明の一態様によれば、球状の底刃とテーパ状の外周刃とを備えた軸線周りに回転するテーパボールエンドミルであって、前記テーパボールエンドミルの先端面から基端側へ向かうに従い工具回転方向とは反対側へ向かって螺旋状に捻れる切屑排出溝を備え、前記切屑排出溝は、前記切屑排出溝において前記軸線に対し径方向外側を向く底面と、前記底刃に連なり工具回転方向を向く先端すくい面と、前記先端すくい面と前記底面との間に形成される境界線と、を含み、前記底刃の球径方向における、前記底刃と前記底面との距離であり、前記境界線を基準として定められる前記先端すくい面の寸法を前記先端すくい面の幅として、前記底刃の球半径に対する、前記底刃の球径方向に沿う前記先端すくい面の最大幅の百分率をAとし、前記外周刃の捻れ角をθ°とし、前記外周刃のテーパ角をβ°として、下記の2つの式を満たす、テーパボールエンドミル。 According to one aspect of the present invention, it is a tapered ball end mill having a spherical bottom blade and a tapered outer peripheral blade that rotates around an axis, and is a tool as it goes from the tip surface to the proximal end side of the tapered ball end mill. A chip discharge groove that spirally twists toward the side opposite to the rotation direction is provided, and the chip discharge groove is connected to a bottom surface of the chip discharge groove that faces radially outward with respect to the axis and a tool rotation. It is the distance between the bottom blade and the bottom surface in the spherical diameter direction of the bottom blade, including a tip rake face facing a direction and a boundary line formed between the tip rake surface and the bottom surface. The dimension of the tip rake face determined with reference to the boundary line is defined as the width of the tip rake face, and the percentage of the maximum width of the tip rake face along the ball diameter direction of the bottom blade with respect to the sphere radius of the bottom blade. A taper ball end mill satisfying the following two equations, where A is defined, the twist angle of the outer peripheral blade is θ °, and the taper angle of the outer peripheral blade is β °.

15≦A≦30
11≦θ−β≦21
15 ≤ A ≤ 30
11 ≤ θ-β ≤ 21

ここで、底刃の球半径に対する、底刃の球径方向に沿う先端すくい面の最大幅の百分率をすくい幅率と呼ぶこととする。上述の構成によれば、すくい幅率を15%以上30%以下とすることを意味する。また、上記の構成によれば、外周刃の捻れ角と外周刃のテーパ角との差を11°以上21°以下とすることを意味する。すくい幅率および捻れ角とテーパ角との差を上述の関係とすることで、底刃と外周刃との強度バランスを最適とすることができ、折損を生じ難いテーパボールエンドミルを提供できる。 Here, the percentage of the maximum width of the tip rake face along the ball diameter direction of the bottom blade with respect to the sphere radius of the bottom blade is referred to as the rake width ratio. According to the above configuration, it means that the rake width ratio is 15% or more and 30% or less. Further, according to the above configuration, it means that the difference between the twist angle of the outer peripheral blade and the taper angle of the outer peripheral blade is 11 ° or more and 21 ° or less. By making the difference between the rake width ratio and the twist angle and the taper angle the above-mentioned relationship, the strength balance between the bottom blade and the outer peripheral blade can be optimized, and a tapered ball end mill that is less likely to break can be provided.

また、上述のテーパボールエンドミルは、さらに、下記の式を満たすことが好ましい。
A≦25
Further, it is preferable that the taper ball end mill described above further satisfies the following formula.
A ≤ 25

上述の構成によれば、さらに折損を生じ難いテーパボールエンドミルを提供できる。 According to the above configuration, it is possible to provide a tapered ball end mill that is less likely to break.

本発明によれば、底刃および外周刃の強度を同時に確保したテーパボールエンドミルを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a tapered ball end mill that simultaneously secures the strength of the bottom blade and the outer peripheral blade.

実施形態のテーパボールエンドミルを示す斜視図。The perspective view which shows the taper ball end mill of an embodiment. 実施形態のテーパボールエンドミルの側面図。A side view of the tapered ball end mill of the embodiment. 実施形態のテーパボールエンドミルの正面図。Front view of the tapered ball end mill of the embodiment. 図2の領域IVの拡大図。Enlarged view of region IV of FIG. 捻れ角とテーパ角との差およびすくい幅率の好ましい関係を示すグラフ。The graph which shows the preferable relationship of the difference between a twist angle and a taper angle, and a rake width ratio.

以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分をわかりやすくするために、特徴とならない部分を便宜上省略して図示している場合がある。 Hereinafter, embodiments to which the present invention has been applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawing used in the following description, in order to make the feature portion easy to understand, the non-feature portion may be omitted for convenience.

図1は、本実施形態のテーパボールエンドミル1を示す斜視図である。図2は、テーパボールエンドミル1の側面図である。図3は、テーパボールエンドミル1の正面図である。以下テーパボールエンドミル1について、単にエンドミルと呼ぶ。 FIG. 1 is a perspective view showing a tapered ball end mill 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a side view of the tapered ball end mill 1. FIG. 3 is a front view of the taper ball end mill 1. Hereinafter, the taper ball end mill 1 is simply referred to as an end mill.

エンドミル1は、軸線Oに沿って延びる概略円柱状の部材である。エンドミル1は、例えば、超硬合金、サーメット、セラミックス等の硬質材料からなる。エンドミル1は、軸線O方向の一方の端部に位置する刃部3aと、刃部3aを除く部位に設けられたシャンク部3bと、を有する。 The end mill 1 is a substantially columnar member extending along the axis O. The end mill 1 is made of, for example, a hard material such as cemented carbide, cermet, or ceramics. The end mill 1 has a blade portion 3a located at one end in the axis O direction, and a shank portion 3b provided at a portion other than the blade portion 3a.

本明細書においては、エンドミル1の軸線O方向のうち、シャンク部3bから刃部3aへ向かう方向を先端側、刃部3aからシャンク部3bへ向かう方向を基端側という。また、軸線Oに直交する方向を径方向という。径方向のうち、軸線Oに接近する向きを径方向の内側、軸線Oから離間する向きを径方向の外側という。また、軸線O回りに周回する方向を周方向という。周方向のうち、切削加工時にエンドミル1が回転する方向を工具回転方向Tという。 In the present specification, among the axial O directions of the end mill 1, the direction from the shank portion 3b to the blade portion 3a is referred to as the tip end side, and the direction from the blade portion 3a to the shank portion 3b is referred to as the base end side. Further, the direction orthogonal to the axis O is called the radial direction. Of the radial directions, the direction approaching the axis O is referred to as the inside in the radial direction, and the direction away from the axis O is referred to as the outside in the radial direction. Further, the direction of orbiting around the axis O is called the circumferential direction. Of the circumferential directions, the direction in which the end mill 1 rotates during cutting is called the tool rotation direction T.

エンドミル1は、シャンク部3bにおいて工作機械の主軸等に把持され、軸線O周りのうち工具回転方向Tに回転させられる。エンドミル1は、金属材料等の被削材の切削加工(転削加工)に使用される。また、エンドミル1は、軸線O周りの回転とともに、軸線Oに交差する方向に送りを与えられて、刃部3aにより被削材に対して肩削り加工、溝加工、R削り加工、倣い加工等を行う。 The end mill 1 is gripped by the spindle of the machine tool or the like at the shank portion 3b, and is rotated in the tool rotation direction T around the axis O. The end mill 1 is used for cutting (rolling) a work material such as a metal material. Further, the end mill 1 is given a feed in a direction intersecting the axis O as it rotates around the axis O, and the blade portion 3a performs shoulder cutting, grooving, R cutting, copying, etc. on the work material. I do.

刃部3aは、エンドミル1の先端側に向かうに従って細くなる先細りのテーパ状に形成されている。また、刃部3aの先端は、球形状に形成されている。刃部3aにおいて、テーパ状に形成された領域には外周刃6が設けれ、球状に形成された先端には底刃9が設けられている。すなわち、エンドミル1は、ボール状の底刃9とテーパ状の外周刃6とを備える。 The blade portion 3a is formed in a tapered shape that tapers toward the tip end side of the end mill 1. Further, the tip of the blade portion 3a is formed in a spherical shape. In the blade portion 3a, the outer peripheral blade 6 is provided in the tapered region, and the bottom blade 9 is provided in the spherically formed tip. That is, the end mill 1 includes a ball-shaped bottom blade 9 and a tapered outer peripheral blade 6.

刃部3aの外周には、複数条(本実施形態では四条)の切屑排出溝4が形成されている。複数の切屑排出溝4は、周方向に等間隔に形成されている。切屑排出溝4は、エンドミル1の先端面に開口している。切屑排出溝4は、エンドミル1の先端面から基端側へ向かうに従い工具回転方向Tとは反対側へ向かって一定の捻れ角θ°で螺旋状に捻れている。切屑排出溝4は、刃部3aの基端側の端部において、エンドミル1の外周に切り上がっている。 A plurality of (four in the present embodiment) chip discharge grooves 4 are formed on the outer periphery of the blade portion 3a. The plurality of chip discharge grooves 4 are formed at equal intervals in the circumferential direction. The chip discharge groove 4 is open to the tip surface of the end mill 1. The chip discharge groove 4 is spirally twisted at a constant twist angle θ ° from the tip surface of the end mill 1 toward the base end side toward the side opposite to the tool rotation direction T. The chip discharge groove 4 is cut up to the outer periphery of the end mill 1 at the end portion of the blade portion 3a on the proximal end side.

切屑排出溝4の工具回転方向T側の端縁に切れ刃が形成されている。切れ刃は、刃部3aのテーパ部に位置する外周刃6と刃部3aの先端に位置する底刃9とを含む。外周刃6と底刃9とは、切屑排出溝4に沿って滑らかに連続する。本実施形態のエンドミル1は、4枚の外周刃6と2枚の底刃9を有する。したがって、4枚中の2枚の外周刃6は、底刃9と滑らかに連続し、残る2枚の外周刃6は、底刃9と連続せず先端近傍で途切れている。底刃9と連続しない外周刃6の周方向両側に位置する一対の切屑排出溝4は、エンドミル1の先端近傍で繋がっている。なお、エンドミル1の切れ刃の数(外周刃6及び底刃9の数)は、特に限定されるものではない。 A cutting edge is formed at the edge of the chip discharge groove 4 on the tool rotation direction T side. The cutting edge includes an outer peripheral blade 6 located at the tapered portion of the blade portion 3a and a bottom blade 9 located at the tip of the blade portion 3a. The outer peripheral blade 6 and the bottom blade 9 smoothly continue along the chip discharge groove 4. The end mill 1 of the present embodiment has four outer peripheral blades 6 and two bottom blades 9. Therefore, two of the four outer peripheral blades 6 are smoothly continuous with the bottom blade 9, and the remaining two outer peripheral blades 6 are not continuous with the bottom blade 9 and are interrupted near the tip. A pair of chip discharge grooves 4 located on both sides in the circumferential direction of the outer peripheral blade 6 which is not continuous with the bottom blade 9 are connected near the tip of the end mill 1. The number of cutting edges of the end mill 1 (the number of outer peripheral blades 6 and bottom blades 9) is not particularly limited.

切屑排出溝4の壁面は、底面2とすくい面7、10とを含む。
底面2は、切屑排出溝4において軸線Oに対し径方向外側を向く面である。
また、すくい面7、10は、切屑排出溝4において工具回転方向Tを向く壁面である。すくい面7、10は、外周刃6に連なって形成される外周すくい面10と、底刃9に連なって形成される先端すくい面7と、を含む。
The wall surface of the chip discharge groove 4 includes a bottom surface 2 and rake surfaces 7 and 10.
The bottom surface 2 is a surface of the chip discharge groove 4 that faces outward in the radial direction with respect to the axis O.
Further, the rake faces 7 and 10 are wall surfaces facing the tool rotation direction T in the chip discharge groove 4. The rake surfaces 7 and 10 include an outer peripheral rake surface 10 formed in connection with the outer peripheral blade 6 and a tip rake surface 7 formed in connection with the bottom blade 9.

外周刃6は、刃部3aの外周面において、外周すくい面10と外周逃げ面5との交差稜線に形成されている。外周逃げ面5は、切屑排出溝4の工具回転方向Tとは反対側に隣接する面である。外周刃6は、切屑排出溝4の外周端縁に沿って、つる巻き線状(螺旋状)に延びている。外周逃げ面5の幅(外周刃6に直交する向きの長さ)は、外周刃6の長さ方向後端側(シャンク部3b側)に向かうに従って徐々に幅広となっている。 The outer peripheral blade 6 is formed on the outer peripheral surface of the blade portion 3a at the intersecting ridge line between the outer peripheral rake surface 10 and the outer peripheral relief surface 5. The outer peripheral relief surface 5 is a surface of the chip discharge groove 4 adjacent to the side opposite to the tool rotation direction T. The outer peripheral blade 6 extends in a spiral winding shape (spiral shape) along the outer peripheral edge of the chip discharge groove 4. The width of the outer peripheral flank 5 (the length in the direction orthogonal to the outer peripheral blade 6) gradually becomes wider toward the rear end side (shank portion 3b side) in the length direction of the outer peripheral blade 6.

外周刃6は、テーパ刃である。したがって、外周刃6の径(径方向に沿う軸線Oから外周刃6までの距離。つまり半径)は、軸線O方向に沿って先端側に向かうに従って小さくなっている。外周刃6が軸線O回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Oを中心とする1つの円錐面となる。 The outer peripheral blade 6 is a tapered blade. Therefore, the diameter of the outer peripheral blade 6 (the distance from the axis O along the radial direction to the outer peripheral blade 6, that is, the radius) becomes smaller toward the tip side along the axis O direction. The rotation locus formed by rotating the outer peripheral blade 6 around the axis O is one conical surface centered on the axis O.

底刃9は、刃部3aの先端において、先端すくい面7と先端逃げ面8との交差稜線に形成されている。先端逃げ面8は、エンドミル1の先端外周側へ向けて凸となる凸曲面状をなしている。先端逃げ面8の基端部は、外周逃げ面5の先端部に接続している。 The bottom blade 9 is formed at the tip of the blade portion 3a at the intersecting ridge line between the tip rake face 7 and the tip flank surface 8. The tip flank surface 8 has a convex curved surface shape that is convex toward the outer peripheral side of the tip of the end mill 1. The base end portion of the tip flank surface 8 is connected to the tip end portion of the outer peripheral flank surface 5.

底刃9は、エンドミル1の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状である。したがって、図2に示されるエンドミル1の側面視において、底刃9が軸線O回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Oの中心点Cを中心とする1つの半球面となる。 The bottom blade 9 has a convex arc shape that is convex toward the outer peripheral side of the tip of the end mill 1. Therefore, in the side view of the end mill 1 shown in FIG. 2, the rotation locus formed by the bottom blade 9 rotating around the axis O is one hemisphere centered on the center point C on the axis O.

(すくい幅率A)
図4は、図2の領域IVの拡大図であって、底刃9の先端すくい面7に対向する方向から見た図である。
底刃9は、中心点Cを中心とした半径Rの球面上の線分である。図4に示すように、底刃9の球径方向に沿う先端すくい面7の寸法を幅dとする。先端すくい面の幅dは、底刃9の球径方向における、底刃9と底面2との距離である。先端すくい面7の幅dは、先端側から基端側に向かって徐々に大きくなって最大幅Dとなり、さらに基端側に向かって徐々に小さくなる。なお、底刃9の球径方向とは、底刃9の回転軌跡である半球面の中心点Cを通過する直線方向の方向を意味する。
(Scoop width ratio A)
FIG. 4 is an enlarged view of region IV of FIG. 2, which is a view seen from the direction facing the tip rake face 7 of the bottom blade 9.
The bottom blade 9 is a line segment on a spherical surface having a radius R centered on the center point C. As shown in FIG. 4, the width d is defined as the dimension of the tip rake face 7 along the spherical diameter direction of the bottom blade 9. The width d of the tip rake face is the distance between the bottom blade 9 and the bottom surface 2 in the ball diameter direction of the bottom blade 9. The width d of the tip rake face 7 gradually increases from the tip side toward the base end side to become the maximum width D, and further gradually decreases toward the base end side. The spherical radial direction of the bottom blade 9 means a direction in a linear direction passing through the center point C of the hemisphere, which is the rotation locus of the bottom blade 9.

ここで、底刃9の球半径Rに対する、底刃9の球径方向に沿う先端すくい面7の最大幅Dの百分率をすくい幅率Aと呼ぶこととする。すくい幅率Aは、100×D/Rと表すことができる。
すくい幅率Aは、下記の(式1)を満たすことが好ましい。
15≦A≦30 ・・・(式1)
Here, the percentage of the maximum width D of the tip rake face 7 along the ball diameter direction of the bottom blade 9 with respect to the ball radius R of the bottom blade 9 is referred to as a rake width ratio A. The rake width ratio A can be expressed as 100 × D / R.
The rake width ratio A preferably satisfies the following (Equation 1).
15 ≤ A ≤ 30 ... (Equation 1)

図4に示すように、先端すくい面7と底面2との間には、境界線2aが形成される。境界線2aは、先端すくい面7の突出方向基端側に位置している。底刃9が被削材から受ける反力に起因する曲げモーメントは、境界線2aに沿って最大となる。また、先端すくい面7の幅dが最大となる部位において、境界線2aに生ずる曲げモーメントも最大となる。したがって、底刃9が形成されたエンドミル1のボール状の先端部において、境界線2aが折損の起点となり易い。特に、先端すくい面7の幅dが最大となる最大幅Dに対応する部位において、折損が生じやすい。すくい幅率Aを30%以下とすることで、先端すくい面7の最大幅Dが抑制され、切削時に底刃9に折損が生じることを抑制できる。
また、先端すくい面7の幅dは、エンドミル1の先端における切屑排出溝4の深さと相関する。すくい幅率Aを15%超とすることで、切屑排出溝4を十分な深さとして、底刃9および外周刃6の切削時の切屑排出性を十分に確保できる。
As shown in FIG. 4, a boundary line 2a is formed between the tip rake face 7 and the bottom surface 2. The boundary line 2a is located on the base end side in the protruding direction of the tip rake face 7. The bending moment caused by the reaction force received by the bottom blade 9 from the work material becomes maximum along the boundary line 2a. Further, the bending moment generated at the boundary line 2a is also maximized at the portion where the width d of the tip rake face 7 is maximized. Therefore, at the ball-shaped tip of the end mill 1 on which the bottom blade 9 is formed, the boundary line 2a is likely to be the starting point of breakage. In particular, breakage is likely to occur at a portion corresponding to the maximum width D at which the width d of the tip rake face 7 is maximum. By setting the rake width ratio A to 30% or less, the maximum width D of the tip rake face 7 can be suppressed, and the bottom blade 9 can be prevented from being broken during cutting.
Further, the width d of the tip rake face 7 correlates with the depth of the chip discharge groove 4 at the tip of the end mill 1. By setting the rake width ratio A to more than 15%, the chip discharge groove 4 can be made to have a sufficient depth, and the chip discharge property of the bottom blade 9 and the outer peripheral blade 6 at the time of cutting can be sufficiently ensured.

なお、先端すくい面7と底面2との境界線2aには、先端すくい面7と底面2とを滑らかに接続する曲面部(スミR)が形成される場合がある。このような場合には、先端すくい面7と底面2との間の曲線部を仮想的に除去しこれらが鋭利に交差するものとして境界線2aを仮想的に定め、この境界線2aを基準として先端すくい面7の幅dを定めるものとする。 A curved surface portion (sumi R) that smoothly connects the tip rake face 7 and the bottom surface 2 may be formed on the boundary line 2a between the tip rake face 7 and the bottom surface 2. In such a case, the curved portion between the tip rake face 7 and the bottom surface 2 is virtually removed, and the boundary line 2a is virtually defined as if they intersect sharply, and the boundary line 2a is used as a reference. The width d of the tip rake face 7 shall be determined.

(捻れ角θ°およびテーパ角β°)
次に、外周刃6の捻れ角θ°およびテーパ 角β°の関係について説明する。
図2に示すように、外周刃6の捻れ角θ°は、エンドミル1を側方から見て、軸線Oと外周刃6の交差における外周刃6の軸線Oに対する傾き角度である。捻れ角θ°は、軸線Oに沿って一定である。
(Twist angle θ ° and taper angle β °)
Next, the relationship between the twist angle θ ° and the taper angle β ° of the outer peripheral blade 6 will be described.
As shown in FIG. 2, the twist angle θ ° of the outer peripheral blade 6 is an inclination angle of the outer peripheral blade 6 with respect to the axis O at the intersection of the axis O and the outer peripheral blade 6 when the end mill 1 is viewed from the side. The twist angle θ ° is constant along the axis O.

外周刃6は、捻れ角θ°を大きくする従って剛性が損なわれる。すなわち、捻れ角θ°を大きくすると、外周刃6は、強度が低下し折損しやすくなる。
一方で、底刃9は、捻れ角θ°を大きくすると折損し難くなる。底刃9は、外周刃6に滑らかに接続される。外周刃の捻れ角θ°を大きくすると、それに伴い正面視(図3)における底刃9の曲率も大きくなる。これにより、底刃9が長く形成され、底刃9による切削抵抗を小さくすることが可能となり、結果として底刃9は、折損し難くなる。
反対に、外周刃6の捻れ角θ°を小さくすると、外周刃6は折損し難くなり、底刃9は折損しやすくなる。
Peripheral cutting edge 6, thus stiffness in order to increase the twist angle theta ° is impaired. That is, when the twist angle θ ° is increased, the strength of the outer peripheral blade 6 is lowered and the outer peripheral blade 6 is easily broken.
On the other hand, the bottom blade 9 is less likely to break when the twist angle θ ° is increased. The bottom blade 9 is smoothly connected to the outer peripheral blade 6. As the twist angle θ ° of the outer peripheral blade is increased, the curvature of the bottom blade 9 in the front view (FIG. 3) also increases accordingly. As a result, the bottom blade 9 is formed to be long, and the cutting resistance by the bottom blade 9 can be reduced, and as a result, the bottom blade 9 is less likely to break.
On the contrary, when the twist angle θ ° of the outer peripheral blade 6 is reduced, the outer peripheral blade 6 is less likely to break and the bottom blade 9 is more likely to break.

図2に示すように、外周刃6のテーパ角β°は、エンドミル1を側方から見て、軸線Oに沿って並ぶ複数の外周刃6の一対の共通接線同士がなす角度である。テーパ角β°が変わると、好ましい外周刃6の捻れ角θ°が変わる。 As shown in FIG. 2, the taper angle β ° of the outer peripheral blade 6 is an angle formed by a pair of common tangents of a plurality of outer peripheral blades 6 arranged along the axis O when the end mill 1 is viewed from the side. When the taper angle β ° changes, the preferred twist angle θ ° of the outer peripheral blade 6 changes.

外周刃6がテーパ形状をなし、捻れ角θ°が軸線Oに沿って一定である場合、外周刃6同士の距離(ピッチ)は、先端に向かうに従い徐々に短くなる。ここで、底刃9の形状および外周刃6の捻れ角θ°が同一であり、テーパ角β°が異なるエンドミルを比較する。この場合、テーパ角β°が大きいエンドミルは、テーパ角β°が小さいものより、外周刃6のシャンク部3b側が大径となる。したがって、エンドミル1は、テーパ角β°を大きくすることで外周刃6の剛性を高めて、結果として外周刃6は折損し難くなる。一方で、テーパ角βが大きくなると、外周刃6の剛性が上がるため相対的に底刃9の強度が低下する。このため切削負荷が増加した場合に底刃9が折損しやすくなる。すなわち、テーパ角β°の増減は、捻れ角θ°の増減と比較して、外周刃6の折損しやすさの観点において、反対方向に作用する。
なお、テーパ角β°を大きくしすぎると、エンドミル1は、ワークの非切削部分に干渉しやすくなる。このため、テーパ角β°には制限が設けられる。
When the outer peripheral blades 6 have a tapered shape and the twist angle θ ° is constant along the axis O, the distance (pitch) between the outer peripheral blades 6 gradually shortens toward the tip. Here, the end mills having the same shape of the bottom blade 9 and the twist angle θ ° of the outer peripheral blade 6 but different taper angles β ° are compared. In this case, the end mill taper angle beta ° is large, than the taper angle beta ° is small, the shank portion 3b side of the peripheral cutting edge 6 ing and the large diameter. Therefore, in the end mill 1, the rigidity of the outer peripheral blade 6 is increased by increasing the taper angle β °, and as a result, the outer peripheral blade 6 is less likely to break. On the other hand, when the taper angle β becomes large, the rigidity of the outer peripheral blade 6 increases, so that the strength of the bottom blade 9 decreases relatively. Therefore, when the cutting load increases, the bottom blade 9 is likely to break. That is, the increase / decrease in the taper angle β ° acts in the opposite direction from the viewpoint of the ease of breaking of the outer peripheral blade 6 as compared with the increase / decrease in the twist angle θ °.
If the taper angle β ° is made too large, the end mill 1 tends to interfere with the non-cut portion of the work. Therefore, the taper angle β ° is limited.

テーパ角β°は、3°以上5°以下とすることが好ましい。テーパ角β°を3°以上5°以下とすることで、奥まった形状の加工を容易としつつ十分な剛性を有するエンドミル1を提供できる。 The taper angle β ° is preferably 3 ° or more and 5 ° or less. By setting the taper angle β ° to 3 ° or more and 5 ° or less, it is possible to provide an end mill 1 having sufficient rigidity while facilitating machining of a deep shape.

上記の作用を鑑みて、捻れ角θ°とテーパ角β°は、以下の(式2)に示す関係を満たすことが好ましい。
11≦θ−β≦21 ・・・(式2)
In view of the above action, it is preferable that the twist angle θ ° and the taper angle β ° satisfy the relationship shown in the following (Equation 2).
11 ≤ θ-β ≤ 21 ... (Equation 2)

捻れ角θ°およびテーパ角β°の差を、11°超21°未満とすることにより、外周刃6および底刃9の強度のバランスを最適化し、外周刃6および底刃9の折損を抑制することができる。 By setting the difference between the twist angle θ ° and the taper angle β ° to more than 11 ° and less than 21 °, the balance of strength between the outer peripheral blade 6 and the bottom blade 9 is optimized, and breakage of the outer peripheral blade 6 and the bottom blade 9 is suppressed. can do.

図5は、エンドミル1において、捻れ角θ°とテーパ角β°との差(θ−β)およびすくい幅率Aの好ましい関係を示すグラフである。図5において、実線L1で囲まれた領域が、好ましい捻れ角θ°、テーパ角β°およびすくい幅率Aの関係である。 FIG. 5 is a graph showing a preferable relationship between the difference (θ−β) between the twist angle θ ° and the taper angle β ° and the rake width ratio A in the end mill 1. In FIG. 5, the region surrounded by the solid line L1 is the relationship between the preferable twist angle θ °, the taper angle β °, and the rake width ratio A.

捻れ角θ°、テーパ角β°およびすくい幅率Aは、さらに以下の(式3)に示す関係を満たすことがより好ましい。
2(θ−β)−17≦A≦2(θ−β)−2 ・・・(式3)
It is more preferable that the twist angle θ °, the taper angle β °, and the rake width ratio A further satisfy the relationship shown in the following (Equation 3).
2 (θ-β) -17 ≤ A ≤ 2 (θ-β) -2 ... (Equation 3)

(式3)の関係を満たす捻れ角θ°、テーパ角β°およびすくい幅率Aは、図5に示す鎖線L2、L3に挟まれる領域内に位置する。(式3)の関係を満たす捻れ角θ°、テーパ角β°およびすくい幅率Aを採用することで、外周刃6および底刃9の折損を抑制することができる。 The twist angle θ °, the taper angle β °, and the rake width ratio A that satisfy the relationship of (Equation 3) are located in the region sandwiched between the chain lines L2 and L3 shown in FIG. By adopting a twist angle θ °, a taper angle β °, and a rake width ratio A that satisfy the relationship of (Equation 3), breakage of the outer peripheral blade 6 and the bottom blade 9 can be suppressed.

すくい幅率Aは、さらに以下の(式4)に示す関係を満たすことがより好ましい。
A≦25・・・(式4)
It is more preferable that the rake width ratio A further satisfies the relationship shown in the following (Equation 4).
A ≤ 25 ... (Equation 4)

(式4)の関係を満たすすくい幅率Aは、図5に示す鎖線L4より下側の領域内に位置する。(式3)の関係を満たす捻れ角θ°、テーパ角β°およびすくい幅率Aを採用することで、より折損し難いエンドミル1を提供できる。 The rake width ratio A satisfying the relationship of (Equation 4) is located in the region below the chain line L4 shown in FIG. By adopting a twist angle θ °, a taper angle β °, and a rake width ratio A that satisfy the relationship of (Equation 3), it is possible to provide an end mill 1 that is less likely to break.

以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the configurations and combinations thereof in the embodiments are examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications of the configurations are made without departing from the spirit of the present invention. Is possible. Moreover, the present invention is not limited to the embodiments.

実施形態のテーパボールエンドミル1の効果を確認するサンプルNo.1〜No.14を作成しその効果を確認した。
サンプルNo.1〜No.14のエンドミル1について、共通の構成について説明する。各サンプルのエンドミル1は、コーテッド超硬合金からなる。また、各サンプルのエンドミル1は、底刃9が2枚刃であり、外周刃6が4枚刃であり、底刃9の球半径Rが1mmであり、外周刃6のテーパ角β°が4°であり、外周刃6の刃長が20mmであり、外周逃げ面5および先端逃げ面8の逃げ角が10°である。
また、サンプルNo.1〜No.14のエンドミル1は、外周刃6の捻れ角θ°およびすくい幅率Aが、後段の表1に示すように、様々に変えられている。
Sample No. for confirming the effect of the tapered ball end mill 1 of the embodiment. 1-No. 14 was created and its effect was confirmed.
Sample No. 1-No. A common configuration of the 14 end mills 1 will be described. The end mill 1 of each sample is made of a coated cemented carbide. Further, in the end mill 1 of each sample, the bottom blade 9 has two blades, the outer peripheral blade 6 has four blades, the ball radius R of the bottom blade 9 is 1 mm, and the taper angle β ° of the outer peripheral blade 6 is It is 4 °, the blade length of the outer peripheral blade 6 is 20 mm, and the clearance angles of the outer peripheral flank surface 5 and the tip flank surface 8 are 10 °.
In addition, sample No. 1-No. In the end mill 1 of 14, the twist angle θ ° and the rake width ratio A of the outer peripheral blade 6 are variously changed as shown in Table 1 in the subsequent stage.

サンプルNo.1〜No.14のエンドミル1を用いて、回転数17,000/minにより、エンドミル1の送り速度を1,020mm/min〜4,080mm/minの範囲で変えて、深さ5mmの溝加工を行う切削試験を行った。被削材としては、A2618を用いた。 Sample No. 1-No. Cutting test in which the feed rate of the end mill 1 is changed in the range of 1,020 mm / min to 4,080 mm / min at a rotation speed of 17,000 / min using 14 end mills 1 to perform grooving with a depth of 5 mm. Was done. A2618 was used as the work material.

エンドミル1の回転数を一定として、送り速度を様々に変化させると、エンドミル1の回転当たりの送り量が変わる。回転当たりの送り量を大きくすると、エンドミル1に加わる負荷が大きくなり、外周刃6又は底刃9の折損が生じやすくなる。切削試験では、送り速度を変えた際のエンドミル1の折損を確認し、折損時の送り量を表1にまとめた。また、サンプルNo.1〜No.14の捻れ角θ°とテーパ角β°との差(θ−β)およびすくい幅率Aを図5中に図示する。 When the rotation speed of the end mill 1 is kept constant and the feed rate is variously changed, the feed amount per rotation of the end mill 1 changes. When the feed amount per rotation is increased, the load applied to the end mill 1 is increased, and the outer peripheral blade 6 or the bottom blade 9 is likely to be broken. In the cutting test, breakage of the end mill 1 when the feed rate was changed was confirmed, and the feed amount at the time of breakage is summarized in Table 1. In addition, sample No. 1-No. The difference (θ−β) between the twist angle θ ° and the taper angle β ° and the rake width ratio A of 14 are illustrated in FIG.

Figure 0006780420
Figure 0006780420

表1に示すように、(式1)および(式2)を満たす場合に、回転当たりの送り量を0.18mm/rev未満において折損が生じないエンドミル1を構成できることが確認できた。また、(式3)を満たす場合には、回転当たりの送り量を0.21mm/rev未満において折損が生じないエンドミル1を構成できることが確認できた。さらに、(式4)を満たす場合には、回転当たりの送り量を0.24mm/rev未満において折損が生じないエンドミル1を構成できることが確認できた。 As shown in Table 1, it was confirmed that when (Equation 1) and (Equation 2) are satisfied, the end mill 1 that does not cause breakage can be configured when the feed amount per rotation is less than 0.18 mm / rev. Further, when the condition (Equation 3) is satisfied, it has been confirmed that the end mill 1 can be configured without breakage when the feed amount per rotation is less than 0.21 mm / rev. Further, it was confirmed that when the condition (Equation 4) is satisfied, the end mill 1 can be configured without breakage when the feed amount per rotation is less than 0.24 mm / rev.

1…エンドミル(テーパボールエンドミル)、6…外周刃、9…底刃、A…すくい幅率、D…最大幅、d…幅、O…軸線、R…球半径、θ…捻れ角(°)、β…テーパ角(°) 1 ... end mill (tapered ball end mill), 6 ... outer peripheral blade, 9 ... bottom blade, A ... rake width ratio, D ... maximum width, d ... width, O ... axis, R ... sphere radius, θ ... twist angle (°) , Β ... Taper angle (°)

Claims (2)

球状の底刃とテーパ状の外周刃とを備えた軸線周りに回転するテーパボールエンドミルであって、
前記テーパボールエンドミルの先端面から基端側へ向かうに従い工具回転方向とは反対側へ向かって螺旋状に捻れる切屑排出溝を備え、
前記切屑排出溝は、
前記切屑排出溝において前記軸線に対し径方向外側を向く底面と、
前記底刃に連なり工具回転方向を向く先端すくい面と、
前記先端すくい面と前記底面との間に形成される境界線と、を含み、
前記底刃の球径方向における、前記底刃と前記底面との距離であり、前記境界線を基準として定められる前記先端すくい面の寸法を前記先端すくい面の幅として、
前記底刃の球半径に対する、前記底刃の球径方向に沿う前記先端すくい面の最大幅の百分率をAとし、
前記外周刃の捻れ角をθ°とし、
前記外周刃のテーパ角をβ°として、
下記の2つの式を満たす、テーパボールエンドミル。
15≦A≦30
11≦θ−β≦21
A tapered ball end mill that rotates around an axis with a spherical bottom blade and a tapered outer peripheral blade.
It is provided with a chip discharge groove that twists spirally from the tip surface of the tapered ball end mill toward the base end side toward the side opposite to the tool rotation direction.
The chip discharge groove is
The bottom surface of the chip discharge groove facing outward in the radial direction with respect to the axis,
The tip rake face that is connected to the bottom blade and faces the tool rotation direction ,
Includes a boundary line formed between the tip rake face and the bottom surface.
The distance between the bottom blade and the bottom surface in the spherical radial direction of the bottom blade, and the dimension of the tip rake face determined with reference to the boundary line is defined as the width of the tip rake face.
Let A be the percentage of the maximum width of the tip rake face along the ball diameter direction of the bottom blade with respect to the ball radius of the bottom blade.
The twist angle of the outer peripheral blade is set to θ °.
The taper angle of the outer peripheral blade is β °.
A taper ball end mill that satisfies the following two equations.
15 ≤ A ≤ 30
11 ≤ θ-β ≤ 21
さらに、下記の式を満たす、請求項に記載のテーパボールエンドミル。
A≦25
Additionally, satisfying the following formula, tapered ball end mill according to claim 1.
A ≤ 25
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