JPH0531615A - スローアウエイ式ボールエンドミル - Google Patents

スローアウエイ式ボールエンドミル

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JPH0531615A
JPH0531615A JP3306173A JP30617391A JPH0531615A JP H0531615 A JPH0531615 A JP H0531615A JP 3306173 A JP3306173 A JP 3306173A JP 30617391 A JP30617391 A JP 30617391A JP H0531615 A JPH0531615 A JP H0531615A
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JP
Japan
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tip
cutting edge
cutting
chip
edge
Prior art date
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Pending
Application number
JP3306173A
Other languages
English (en)
Inventor
Naohiro Nakamura
直宏 中村
Yoshikatsu Mori
良克 森
Keiji Handa
敬次 半田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0531615A publication Critical patent/JPH0531615A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/02Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B23C5/1009Ball nose end mills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/02Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B23C5/1009Ball nose end mills
    • B23C5/1027Ball nose end mills with one or more removable cutting inserts

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正面視刃型を切削抵抗の低減面で理想とされ
るS字刃型にし、かつ、本体の剛性低下を少なくして高
速重切削と加工精度の向上を可能ならしめたスローアウ
ェイ式ボールエンドミルを提供する。 【構成】 本体1の先端半球部にスローアウェイチップ
a〜dを回転軌跡が半球面を画くように、かつ、アキシ
ャルレーキに差をつけて正面視刃型が略S字になるよう
に取付け、切刃の保護と喰い付き点の円滑な移行を可能
ならしめる。また、このa〜dのチップ及びストレート
外周刃を構成するスローアウェイチップf、g、h等の
数と切刃軌跡のラップ量を増加させて1刃当りの切削負
荷の軽減、切屑の小サイズ化を計り、切刃全体の形状精
度も高める。このときのラップ量は切刃長さの1/4以
上とする。さらに、上記チップf、g、h等を設置する
切屑ポケット(例えば6、7)を1刃毎に独立させて本
体の剛性低下を抑える。これにより、性能寿命が向上
し、加工も安定して高精度、高能率加工が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高速重切削を可能な
らしめると同時に加工精度も充分に高めたスローアウェ
イ式ボールエンドミルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】スローアウェイ式ボールエンドミルの従
来技術としては、図8に示すように、円弧刃とストレー
ト刃を併せ持つスローアウェイチップ21、21′を各
1個、本体20の先端部に周方向に180°位置を変え
て取付けるもの、図9に示すように、外周の3辺が円弧
刃となる略正三角形のスローアウェイチップ22を、本
体20の先端半球部に2個以上、回転軌跡が半球面を画
くように取付け、なおかつ、本体の外周ストレート部に
ストレート刃をもつスローアウェイチップ23を取付け
るもの、図9のストレート外周切刃を設けないもの(特
公昭56−20125号)、先端半球部の円弧刃を有す
るチップに正のアキシャルレーキを付与するもの、実開
昭61−81814号に示されるように、先端半球部の
切刃を、回転方向にステップ配置したスローアウェイチ
ップの複数個で構成するものなどがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図8のボールエンドミ
ルは、個々のスローアウェイチップの切刃長が長いため
切削抵抗が大きく、切削中に振動(いわゆるビビリ)を
生じ易くて高速、重切削が望めない。
【0004】また、図9のものは、チップの使用数が増
加した分、各チップの切刃長が短縮されてはいるが、先
端半球部の切刃が2個のチップで構成され、しかも、各
チップの切刃のオーバーラップ量が少ないため、1刃当
たりの切削負荷が大きく切屑幅も広くなるなど、切刃の
保護効果、切削抵抗の軽減効果が不充分である。加え
て、図のように、先端半球部とストレート外周部の切屑
ポケット24が一連に形成されていると本体の剛性低下
が著しく、従って、この場合にも前者同様重切削が望め
ない。
【0005】一方、円弧刃をもつスローアウェイチップ
にアキシャルレーキを付したものは、切刃が回転中心側
から徐々に喰い付いていくため、喰い付き初期の衝撃が
緩和されると云う利点があるが、この場合、アキシャル
レーキの付与による切刃の変位があるため、良好な切削
精度の確保のためには、いかにして切刃の軌跡を正確な
1/4円に近づけるかが問題となる。
【0006】また、有効切刃数或いは切刃のラップ量が
少ないと、先の工具と同様に1刃当たりの切削負荷や切
屑幅が大きくなる。
【0007】なお、実開昭61−81814号に示され
るものは、チップをステップ配置することによって半径
方向すくい角を容易に等しくし得るようにし、このこと
によって切削性能を向上させているが、正面視の刃型形
状が真に理想的な形状になっておらず、また、外周スト
レート刃用のチップを同一切屑ポケットに複数個装着し
ているため本体の剛性低下もある。発明者等は、チップ
配置やチップ形状の更なる工夫によって、当該公報に示
されるものよりも更に高性能で安定性も高いボールエン
ドミルを実現できることを見い出した。
【0008】この発明は、かかる高性能ボールエンドミ
ル提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明のボールエンド
ミルは、高性能化のために、本体の先端半球部のほぼ回
転対称位置に2つの切屑ポケットを設けて各切屑ポケッ
トにチップ座を各々複数個形成し、それぞれのチップ座
に円弧刃を有するスローアウェイチップを切刃の回転軌
跡が半球面を画くように取付け、この状態下での各切刃
の軌跡のラップ代を切刃長さの1/4以上、各切屑ポケ
ットの先端側チップのアキシャルレーキを0〜5°、後
退側チップのアキシャルレーキを4〜8°の範囲で先端
側チップのそれよりも大に設定し、かつ、後退側チップ
の切刃始端を同一切屑ポケット内にある先端側チップの
切刃の延長線上に位置せしめてエンドミルの正面視にお
ける刃型形状が略S字になるようにする。
【0010】また、ストレート外周刃については、本体
の先端半球部に連なるストレート外周部に、軸方向後方
に向かって拡開する切屑ポケットを周方向及び軸方向に
変位して複数個設置し、その切屑ポケットにチップ座を
各1個設けてそれぞれのチップ座上にストレートな切刃
陵を有するスローアウェイチップを切刃長さの1/4以
上の等ラップ代で軌跡が軸方向に連なる状態に取付け
る。
【0011】なお、本体の先端半球部に取付けるスロー
アウェイチップとして、平面視形状がほぼ正多角形をな
し、ノーズ間を結ぶ各切刃陵は全てのノーズを通る外接
円の半径よりも大きく、かつ互いに等しい曲率半径で円
弧状に外側に膨らんでいるポジティブ型のチップを用い
ること、また、そのチップの各側面に、側面の逃げ角よ
りも大きな逃げ角で傾斜する平坦面を設け、この平坦面
をチップ座に対応して設けた平坦面に密着させてチップ
を位置決めすることは、後述する理由から極めて好まし
いことと云える。
【0012】また、本体の先端半球部に取付けるスロー
アウェイチップのすくい面に、当該チップの切刃の少な
くとも始端側を回転方向後方に後退させるチャンファ面
を設けることも、高性能化の面で効果がある。
【0013】
【作用】先端半球部、ストレート外周部とも、有効刃数
を増やして切刃のラップ量を大きくすると、1刃当りの
切削負荷が軽減され、切屑も小さくなる。
【0014】また、アキシャルレーキを付すと、先に述
べた喰い付きの時の衝撃緩和効果が得られ、さらに、同
一幅の領域を切削する切刃の刃長がストレート刃形のと
きよりも長くなって切刃の保護効果も高まるが、正面視
の刃型形状をS字状にしておくと、喰い付き点の移行が
チップ間でも円滑に行なわれ、切刃の刃長もより長くな
って、先の効果がより一層増強される。
【0015】さらに、アキシャルレーキが大きくなるに
従って、円弧刃は回転方向前方視形状が直線に近づいて
くるが、1/4円をカバーする有効刃数が多ければ、角
数の多い正多角形ほど真円に近づいていくのと同一理由
で、切刃の形状は1/4円に近づいていくため、切刃全
体の形状精度も高まる。
【0016】また、有効刃数が多くなるほど、使用チッ
プが小さくて済むため、切屑ポケットを小さくして、本
体剛性を高め得る。ストレート外周刃の設置のための切
屑ポケットを1刃毎に独立させるのも、本体剛性の向上
とこれによるビビリの抑制につながる。
【0017】なお、各切刃のラップ量が1刃の刃長の1
/4以下であると、1刃当りの切削付加の軽減効果が薄
れるだけでなく、切刃全体の形状精度も低下してくるの
で、好ましくない。
【0018】また、先端半球部のチップに付すアキシャ
ルレーキを限定したのは、正面視の刃型形状をS字とな
すためであるが、先端側チップのアキシャルレーキが5
°以上、後退側チップのそれが8°以上では、切刃全体
の形状精度が不充分になる。
【0019】
【実施例】第1図乃至第7図に、この発明の一実施例を
示す。
【0020】図の1は工具本体、2、3は本体の先端半
球部にほぼ180°位置を変えて設けた切削ポケット、
4〜7は、本体のストレート外周部に、軸方向に90°
ピッチで設けた切削ポケット、8はチップのクランプね
じ、9は、2、3のポケット部に各2個設けたチップ
座、10は4〜7のポケット部に各1個設けたチップ座
である。
【0021】また、a〜dはチップ座9に、e〜hはチ
ップ座10に各々ねじ8で固定したスローアウェイチッ
プである。
【0022】a〜dのスローアウェイチップは同じもの
である。このチップは、図6に示すように、側面12と
上面13とが鋭角に交わるポジティブタイプで、各切刃
14が、互いに等しい円弧状の正三角形をなし、それら
切刃14の曲率半径は、全てのノーズを通る外接円の半
径よりも大きく形成されている。
【0023】また、各側面12には、それぞれ、側面の
逃げ角度αよりも大きな逃げ角度βで傾斜する平坦面1
5が形成されている。この平坦面15の逃げ角度βは、
通常のポジティブチップの側面の逃げ角度が0〜15°
であるのに対して、α<βの関係において好ましくは1
0〜30°に設定する。
【0024】また、平坦面15の上端は、各切刃14に
対して適宜な間隔をあけて形成する。これは、切刃の強
度低下と円弧刃の刃形変化を防ぐのに必要である。
【0025】以上の如く構成したa〜dのスローアウェ
イチップは、平坦面15の2つを、チップ座9に対応し
て設けた傾斜平坦面11に密着させて動かないように強
固に位置決めしてある。
【0026】また、これ等のチップは、図5に示すよう
に、切刃14の軌跡が14の長さの1/4以上のラップ
代をもって1/4円を画くように、また、アキシャルレ
ーキは、aが2°、同じ切削ポケット2内で後退した位
置にあるcが5°、他方の切削ポケット3側でも同様に
先端側に位置するbが2°、後退側のdが5°の関係に
あってcの切刃始端はaの切刃の延長線上に、dの切刃
始端はbの切刃の延長線上に各々位置し、a〜dの各切
刃14を連続した線で結ぶと、正面視図(図2)におけ
る刃型形状がS字刃型となるように配置してある。
【0027】このほか、a〜dのチップには、好ましい
態様として図7に判り易く示すように、すくい面(上面
13)の各コーナ部にチャンファ面16を付し、切刃1
4の始端と終端を回転方向後方に後退させてある。
【0028】次に、ストレート外周刃として設けるa〜
hのスローアウェイチップは、本体の剛性低下を少なく
するため、切削ポケット10を独立させて各々のポケッ
トに1個ずつ取付け、なおかつ、1刃当りの切削負荷を
軽減するために、切刃の軌跡のラップ代が1/4以上と
なるようにしてある。
【0029】また、各切屑ポケット10は、好ましくは
θ(図1参照)=30〜60°の角度で後方に向かって
拡開する形状にしてあり、切屑の排出性に優れる。
【0030】なお、使用チップは、一辺のみを切刃とし
たものでもよいが、先端半球部のチップは円弧の切刃陵
をもつ平面視がほぼ正多角形のチップ、ストレート外周
部のチップは通常の正多角形チップであると、辺の全て
を切刃として使用できるので経済的な無駄がない。
【0031】また、円弧刃のついたほぼ正多角形のポジ
ティブチップを使用する場合に、そのチップの各側面に
先に述べた傾斜平坦面を設けてこの面をチップ座の対応
した平坦面に密着させる方法を採ると、チップの支持安
定性が増し、チップのシフトによる加工精度の低下が起
こらない。
【0032】さらに、円弧刃をもつチップのすくい面に
前述のチャンファ面を設けると、喰い付き時の負荷が切
刃の始端に集中せず、始端の欠けが効果的に防止される
ほか、切削抵抗がより小さくなる。
【0033】以下に、この発明のボールエンドミルの性
能評価試験結果を記す。
【0034】〔試験1〕この試験に用いたボールエンド
ミルは、例示した構造の本発明品と図8に示す従来品
で、いずれも外径は30mmである。試験は、図10に示
す被削材Wを下記の条件で加工した。
【0035】被削材:S50C(HR C22程度) 切削条件:切削速度V=80m/min 回転数N=850rpm 送り f=0.1mm/rev、0.2mm/rev、 0.3mm/rev、0.4mm/rev 切込み(第10図のd)=25mm ピックフィード(第10図のPf)=1.0mm この条件での切削3分力及び切削動力の比較結果を図1
1に示す。
【0036】〔試験2〕例示の構造の本発明品と、図1
2に示す刃型の比較品(いずれも外径30mm、全長1
45mm)を用いて図13に示す被削材W-1をA〜Dの送
り形態で加工した。加工条件は以下の通り。
【0037】 被削材:プレハードン鋼(H-1C40〜42) 切削条件:V=60m/min f=0.15mm/rev 切込み Ad=3mm、Rd=4mm この試験における切削3分力の測定結果を図14に示
す。
【0038】なお、比較品は、図13におけるBの突込
み加工時に中心部切刃が欠損したが、本発明品はそのよ
うな欠損が起こらず、切削抵抗も小さかった。この結果
には、S字刃型にすること、或いはチャンファ面によっ
て切刃端を後退させることの有効性が如実に現われてい
る。
【0039】
【発明の効果】以上述べたように、この発明のボールエ
ンドミルは、有効刃数を増加させ、かつ、正面視の刃型
形状をS字形にして1刃当りの切削負荷、切削抵抗、喰
い付き時の衝撃を大巾に低減すると同時にストレート外
周刃用の切屑ポケットを個々に独立させることにより本
体の剛性低下をより少なくし、さらに、切刃全体の形状
精度も不足無く確保したものであるから、性能、寿命が
大きく向上し、安定した高能率加工が可能になると云う
効果がある。
【0040】なお、円弧刃をもつほぼ正多角形のポジテ
ィブチップを、その側面に平坦面を設けてチップ座の対
応した平坦面で位置決めしたものは、チップの支持安定
性が増し、チップのシフトによる加工精度の低下、加工
の中断が効果的に防止される。
【0041】また、先端半球部のチップのすくい面にチ
ャンファ面を付して切刃の端部を回転方向後方に後退さ
せたものは、切刃端近傍の欠損が起こり難く、切削抵抗
もより一層低減され、性能、寿命がより一層向上すると
云う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のボールエンドミルの一例を示す側面
【図2】図1のエンドミルの正面図
【図3】図1のエンドミルの平面図
【図4】図1のエンドミルの底面図
【図5】切刃の軌跡を示す線図
【図6】(I)は先端半球部のスローアウェイチップを
座面から外した状態にして示す図、(II)はそのチップ
を切刃の中央付近で切断したときの一部分の拡大断面図
【図7】先端半球部のチップの斜視図
【図8】従来のボールエンドミルの側面図
【図9】従来の他のボールエンドミルの側面図
【図10】性能評価試験における被削材の加工形態を示
す図
【図11】試験結果を示すグラフ
【図12】他の性能評価試験に用いた比較品の刃型を示
す正面図
【図13】その試験に於ける被削材の加工形態を示す図
【図14】試験結果を示すグラフ
【符号の説明】
1 本体 2、3、4、5、6、7 切削ポケット 8 クランプねじ 9、10 チップ座 11 9のチップ座の平坦面 12 a〜dのチップの側面 13 そのチップの上面(すくい面) 14 円弧切刃 15 チップの側面に設けた平坦面 16 チャンファ面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 本体の先端半球部のほぼ回転対称位置に
    2つの切屑ポケットを設けて各切屑ポケットにチップ座
    を各々複数個形成し、それぞれのチップ座に円弧刃を有
    するスローアウェイチップを切り刃の回転軌跡が半球面
    を画くように取付け、この状態下での画切り刃の軌跡の
    ラップ代を切刃長さの1/4以上、各切屑ポケットの先
    端側チップのアキシャルレーキを0〜5°、後退側チッ
    プのアキシャルレーキを4〜8°の範囲で先端側チップ
    のそれよりも大に設定し、かつ、後退側チップの切刃始
    端を同一切屑ポケット内にある先端側チップの切刃の延
    長線上に位置せしめてエンドミルの正面視における刃型
    形状を略S字にし、さらに、本体の先端半球部に連なる
    ストレート外周部に、軸方向後方に向かって拡開する切
    屑ポケットを周方向及び軸方向に変位して複数個設置
    し、その切屑ポケットにチップ座を各1個設けてそれぞ
    れのチップ座上にストレートな切刃陵を有するスローア
    ウェイチップを切刃長さの1/4以上の等ラップ代で軌
    跡が軸方向に連なる状態に取付け、このチップの切刃で
    ストレート外周刃を構成したことを特徴とするスローア
    ウェイ式ボールエンドミル。
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