JPH05309U - ボールエンドミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金型加工の荒取り作業でも回転中心近傍の切
れ刃欠損がなく、工具寿命の安定した高性能なボールエ
ンドミルを提供する。 【構成】 ボールエンドミルの工具本体１は、先端部に
回転軌跡が球状を呈する底刃５と本体の外周から先端部
にかけて外周刃を有する。底刃５は、回転中心部に心厚
を残して回転方向に凸なる円弧状を呈する。その回転中
心側に先端側研磨を施すことにより、底刃５の切れ刃構
成は、円弧状の第１刃部５ａと、第１刃部より回転中心
に向かって平面で折り曲がる第２刃部ｂとからなる。 【効果】 刃先強度を大幅に向上させることができたの
で、ダイス鋼等の切削においても中心軸近傍底刃の欠損
を完全に防止できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、フライス盤等で使用されるボールエンドミルに係わり、特に回転中 心付近の底刃形状が改良されたボールエンドミルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】

金型の彫込み等、曲面加工に用いられているボールエンドミルは、金型材料の 難削化や加工時間の短縮要求に伴って、より苛酷な条件で使われるようになって きている。

【０００３】 例えば、図５に示す従来のボールエンドミルは、超硬合金製の板チップ２２を 工具先端中心部に差し込み、また外周に同じく超硬合金製の一対のねじれチップ ２４をそれぞれろう付け後すくい面及び逃げ面２６を研磨した４枚刃タイプのも のである。図５より明らかなように、底刃２５は回転方向に凸曲線状であり、回 転中心を基準にほぼ点対称に配置されたいわゆるＳ字刃形（外周刃のねじれチッ プによるねじれ刃に相当）を形成している。このような形状により、直刃タイプ と比べて、切削時における衝撃を一度に全切れ刃で受けることがなく、滑らかな 切削を行うことができる。

【０００４】 しかしながら、切削負荷の少ない仕上切削ならまだしも、ダイス鋼や、鋳物型 の中に鋼材が組込まれている金型の荒取り作業においては、回転中心近傍に欠損 が生じ、使用不可能となるという問題がある。これは、回転中心軸に近づく程 切削速度が低くなり、切削抵抗が増加すること、荒取り加工では苛酷な条件の ため、切削荷重が大きいこと、ボールエンドミルは機械保持具からの突出し長 さが比較的大きく、たわみ易いこと、鋳物に比べてダイス鋼等の鋼材は比切削 抵抗が大きいこと等の原因で、振動を起こし易く、逃げ面側よりの過大なスラス ト力（背分力）により、特に中心部近傍に欠損が生じやすくなるためである。

【０００５】 従って、本考案は、以上のような問題点を解消し、金型加工の荒取り作業でも 回転中心近傍の切れ刃欠損がなく、工具寿命の安定した高性能なボールエンドミ ルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は次のような構成要件を具備している。 すなわち、(1) 複数刃のボールエンドミルの各底刃を、回転方向に凸なる円弧 状の第１刃部と、該第１刃部より回転中心に向かって平面で折り曲がる第２刃部 とにより構成し、(2) 更には第２刃部と中心部の心厚Ｈによりチゼルエッジを構 成する。

【０００７】 従って、本考案のボールエンドミルは、工具本体の先端部に回転軌跡が球状を 呈する底刃と、該本体の外周から先端部にかけて外周刃を有するもので、上記底 刃はその底面視において、回転中心部に心厚を残して回転方向に凸なる円弧状を 呈し、かつその回転中心側に先端側研磨を施すことにより、該底刃の切れ刃構成 が、上記円弧状の第１刃部と、第１刃部より回転中心に向かって平面で折り曲が る第２刃部とからなることを特徴とする。

【０００８】 そして好ましくは、上記中心部の心厚Ｈの大きさが、Ｈ＝（0.01〜0.04）Ｄ（ Ｄは外径寸法）であり、第２刃部のすくい角が負角で、好ましくは−５°〜−40 °の範囲であり、又該第２刃部の最大径ｄが外径寸法Ｄに対して、ｄ＝（0.1 〜 0.4 ）Ｄの範囲である。

【０００９】

【作用】

ボールエンドミルの先端において、心厚を残して回転方向に凸なる円弧状の第 １刃部の先端に先端側研磨を施し、該第１刃部より回転中心に向かって平面で折 り曲がる第２刃部を形成したので、回転中心を基準にＳ字状を呈する底刃は、第 ２刃部を設ける前と比べてよりいわゆる強Ｓ字状（中心部の傾きが急になったＳ 字状）と、つまりよりねじれ角を大きくしたこととなり、切削性及び切りくず排 出性が著しく向上する。

【００１０】 また該第２刃部のすくい角を負角とすることによって、切削速度が小さく、ス ラスト力の大きい中心軸近辺底刃の刃先強度を大幅に向上させることができ、切 削抵抗の大きいダイス鋼切削においても中心軸近傍の欠損を完全に防止すること ができる。この場合、負角である第２刃部すくい角の大きさは、−５°〜−40° の範囲が好ましい。第２刃部のすくい角に関して、切削特性が急激に劣化するよ うな明白な境界があるわけではないが、傾向として、−40°より負に大きくなる と切れ味の低下よりビビリやすくなり、又−５°より小さいと、刃先強化の効果 が薄れてくる。

【００１１】 また、第２刃部の最大径ｄは外径寸法Ｄに対して、ｄ＝（0.1 〜0.4 ）Ｄの関 係を満たすのが好ましい。これは被削材や送り量によって変わるが、この範囲の 底刃が欠損しやすかったためであり、この理由として、中心側底刃は切削速度が 小さく、かつ実際には切りくず厚さが微小なので、外周側底刃のように切りくず を出す切削とはならず、こすり又はむしれの状態となり、逃げ面側からのスラス ト力により欠損が生じやすくなっていることが挙げられる。

【００１２】 尚、先端側研磨による第２刃部形成時、心厚を残してチゼルエッジを形成する ようにした方が、チゼルエッジも大きくなりこの部分の刃先強度も向上する。そ の上、チゼルエッジを形成した方が、心厚を残さないで中心部刃先をぴったりゼ ロに中心線に合わせるように研磨するより手間が省け製造しやすい。但しこのチ ゼルエッジを形成する場合は、心厚Ｈの大きさを、外径寸法Ｄに対して、Ｈ＝（ 0.01〜0.04）Ｄ、さらに好ましくはＨ＝（0.015 〜0.025 ）Ｄの範囲となるよう にした方が良い。心厚Ｈが0.04Ｄより大きくなると、チゼルエッジ部では被削材 をむしり取る状態になるので、切れ味の低下より切削抵抗が増大する。この為、 かえってビビリやすくなったり、中心部の摩耗増大により短寿命となるなど、好 ましくない。また心厚Ｈが0.01Ｄより小さいと、チゼルエッジ形成による刃先強 度向上の効果が薄れてくる。

【００１３】

【実施例】

以下本考案の実施例を添付図面を参照して説明する。

【００１４】 図１、図２に示す本考案の一実施例において、工具本体１の先端には、超硬合 金製の板チップ２が差し込まれ、該板チップ２に連なる様に外周に同じく超硬合 金製のねじれチップ３がそれぞれろう付けされている。そして上記ねじれチップ ３とほぼ90°の位相をずらして、該ねじれチップ３より先端側まで伸びるねじれ チップ４が回転中心を基準にほぼ点対称ににろう付けされている。従って、本実 施例のボールエンドミルは、４枚刃型である。尚、各チップの回転方向上部には 、切削した切りくずを収納するためのチップポケットが設けられている。

【００１５】 底面視を示す図２において、板チップ２により形成される底刃５の形状は、ま ず回転中心に心厚ｈを残して回転方向に凸なる円弧状のすくい面６を形成し、更 に心厚Ｈを残して先端側研磨を行い、最後に逃げ面７を研磨することによって形 成される。すなわち底刃５は、上記円弧状の第１刃部５ａと、該第１刃部より回 転中心に向かって角度θの平面で折り曲がる第２刃部５ｂ、及び中心部の心厚Ｈ によるチゼルエッジ部５ｃとにより形成される。尚、第２刃部５ｂのすくい角α は、図３に示すように、切刃強度を持たせるように負角（好ましくは−５°〜− 40°）である。又ねじれチップ４により形成される底刃５’は、板チップ２と同 様な刃付けが施されるが、スペース的な制約によりチップ幅が小さいので、通常 第１刃部５ａと同じように形成される。

【００１６】実施例１、比較例１、２ 図１及び図２で示される形状の本考案の４枚刃ボールエンドミル（チップ材種 ：JISP30相当超硬合金、外径50mm（刃長80mm）、外周刃のねじれ角30°）と、本 考案品と底面視における底刃５の形状だけが図５のように異なる従来品（比較例 １）、及び上記従来品に心厚Ｈを残しチゼルエッジを設けた比較品（比較例２） とを、第１表の諸元で製作し、以下の条件で切削テストを行った。そのテスト結 果を第１表に合わせて示す。

【００１７】 被削材：ダイス鋼（SKD61) 工具突出し量：100 mm 回転数：480rpm テーブル送り量：220 〜350 mm/min 軸方向切込み深さ：15mm〜最大50mm ピックフィード：10mm〜15mm 水溶性切削油使用 アップカット、ダウンカット併用の往復倣い加工

【００１８】 第１表 心厚Ｈ 先端側研磨前 すくい 第２刃部の 例No. （mm） の心厚ｈ（mm） 角α 最大径ｄ(mm) 実施例１（本考案品） 1.0 3.0 −10° 14 比較例１（従来品） − − − − 比較例２（比較品） 1.0 − − −

【００１９】 例No. テスト結果 実施例１（本考案品） 180 分使用でも欠損なし。摩耗のみで再研磨可。 比較例１（従来品） 約２分にて中心部近傍が欠損。再研磨不可。 比較例２（比較品） 10分位で中心部近傍が欠損。再研磨不可。

【００２０】 第１表から明らかなように、従来品（比較例１）は約２分、比較品（比較例２ ）で約10分、切削時間が経過したときに、切削音の急激な変化があった。切削を 中止して工具を調べたところ、図６に示すにように、中心部に欠損Ａが軸方向で ４〜６mm位生じており、再研磨が不可能な状態であった。これに対して、本考案 品は切削音も静かで安定しており、180 分使用後も欠損はなく、正常摩耗であっ た。よって、無人化の目度が立つ。又、摩耗個所を再研磨することにより再度使 用可能であり、工具費の低減も計れた。

【００２１】 以上において、本考案の実施例を先端に板チップを差し込んだ４枚刃タイプの ろう付けボールエンドミルについて説明したが、これに限定されるものではない 。例えば、先端の板チップをろう付けする代わりに、図４に示すように、板チッ プ１０の刃先と、反対側の軸中心部に位置決め凸部１１を設けて工具本体凹部に 嵌合し、取り付けボルト１２にて挟持し、該板チップ１０を着脱可能に取り付け た２枚刃のスローアウェイタイプとしてもよい。また切れ刃となる先端部分のみ を超硬合金とし、工具本体となる残りの鋼材部分にろう付けした先ムクタイプの ボールエンドミルに適用したり、本考案の第１刃部と第２刃部との交叉部に面取 りを施したり、或いは、該切れ刃部にホーニングを施すなども、本考案の技術思 想の範囲内である。

【００２２】

【考案の効果】

本考案は、ボールエンドミルにおける底刃の切れ刃構成を回転方向に凸なる円 弧状の第１刃部と、該第１刃部より回転中心に向かって平面で折り曲がる第２刃 部とで構成したので、第２刃部を設ける前と比べてより強Ｓ字状となり、くいつ き時の衝撃が緩和され、切削性が向上し、切りくず排出性も良くなる。また欠損 が生じやすい先端側の第２刃部の最大外径ｄをｄ＝（0.1 〜0.4 ）Ｄ（Ｄは外径 寸法）の範囲に設定し、かつそのすくい角を負角、好ましくは−５°〜−40°の 範囲としたことにより、この部分の刃先強度を大幅に向上させることができたの で、ダイス鋼等の切削においても中心軸近傍底刃の欠損を完全に防止できる。尚 第２刃部形成時、心厚を残してチゼルエッジを形成するようにしたほうが製造し やすくなり、かつこの部分の刃先強度も向上する。そしてこれらの相乗効果によ り、切削性に優れ、かつ中心軸近辺底刃の欠損もなく工具寿命の安定した高性能 なボールエンドミルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるボールエンドミルの部
分断面側面図である。

【図２】図１に示すボールエンドミルの拡大底面図であ
る。

【図３】図２の矢印III 方向から見た部分断面図であ
る。

【図４】本考案のもう一つの実施例であるスローアウェ
イタイプのボールエンドミルの先端部を示す側面図であ
る。

【図５】従来のボールエンドミルの先端部を示す拡大底
面図である。

【図６】従来例に於けるボールエンドミルの使用後にお
ける欠損状態を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ 工具本体 ２ 板チップ ３、４ ねじれチップ ５ 底刃 ５ａ 第１刃部 ５ｂ 第２刃部 ５ｃ チゼルエッジ ６ すくい面 ７ 逃げ面 Ｈ 心厚 ｈ 第２刃部形成前の心厚 α 第２刃部のすくい角 ｄ 第２刃部の最大径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 中田 明男 東京都江東区東陽四丁目１番13号 日立ツ ール株式会社内 (72)考案者 芦田 良樹 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)考案者 秋元 勇 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)考案者 倭文 洋一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)考案者 千葉 武志 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具本体の先端部に回転軌跡が球状を呈
   する底刃と、該本体の外周から先端部にかけて外周刃を
   有するボールエンドミルであって、上記底刃はその底面
   視において、回転中心部に心厚を残して回転方向に凸な
   る円弧状を呈し、かつその回転中心側に先端側研磨を施
   すことにより、該底刃の切れ刃構成が、上記円弧状の第
   １刃部と、第１刃部より回転中心に向かって平面で折り
   曲がる第２刃部とからなることを特徴とするボールエン
   ドミル。
2. 【請求項２】 工具本体の先端部に回転軌跡が球状を呈
   する底刃と該本体の外周から先端部にかけて外周刃を有
   するボールエンドミルであって、上記底刃は、その底面
   視において回転中心部に心厚を残して回転方向に凸なる
   円弧状を呈し、かつその回転中心側に先端側研磨を施す
   ことにより、該底刃の切れ刃構成が、上記円弧状の第１
   刃部と、該第１刃部より回転中心に向かって平面で折り
   曲がる第２刃部と、先端側研磨後に残存する心厚Ｈによ
   る回転中心部のチゼルエッジとからなることを特徴とす
   るボールエンドミル。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のエンドミルにおいて、
   前記心厚Ｈの大きさが、外径寸法Ｄに対してＨ＝（0.01
   〜0.04）Ｄの関係を満たす範囲内であることを特徴とす
   るボールエンドミル。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のボー
   ルエンドミルにおいて、前記第２刃部のすくい角が負角
   であることを特徴とするボールエンドミル。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のボールエンドミルにお
   いて、前記第２刃部のすくい角が−５°〜−40°の範囲
   であることを特徴とするボールエンドミル。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載のボー
   ルエンドミルにおいて、前記第２刃部の最大径ｄが、外
   径寸法Ｄに対して、ｄ＝（0.1 〜0.4 ）Ｄの関係を満た
   す範囲内であることを特徴とするボールエンドミル。