JPH06218612A - ボールエンドミル - Google Patents

ボールエンドミル

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JPH06218612A
JPH06218612A JP865793A JP865793A JPH06218612A JP H06218612 A JPH06218612 A JP H06218612A JP 865793 A JP865793 A JP 865793A JP 865793 A JP865793 A JP 865793A JP H06218612 A JPH06218612 A JP H06218612A
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茂 坂井
Eishichi Takahashi
栄七 高橋
Hisafumi Koizumi
尚史 小泉
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 工具本体1の先端部に、工具軸線O回りに半
球状の回転軌跡をなす底刃6が形成されている。この底
刃6のすくい角αは、工具本体1の先端部外周から工具
先端の工具回転中心Cに向かうに従い、漸次負角側に大
きくなるように形成される一方、底刃6の逃げ角βは漸
次正角側に大きくなるように形成されている。この工具
回転中心Cにおけるすくい角α1は−20°〜−40°
に、先端部外周におけるすくい角α2は−15°〜−3
5°に設定され、工具回転中心Cにおける逃げ角β1
15°〜30°に、先端部外周における逃げ角β2は1
2°〜20°に設定されている。 【効果】 十分な切刃強度および逃げ量を確保して、例
えば焼入れ金型鋼等の3次元加工においても、摩耗やチ
ッピングを抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に焼入れ金型鋼等の
高硬度被削材の3次元加工に用いて最適なボールエンド
ミルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】被削材に、3次元加工によって凹曲面状
の底部を有する溝を形成する切削工具として、ボールエ
ンドミルが知られている。この種のボールエンドミルに
おいては、超硬合金等の硬質材料より成る円柱状の工具
本体の先端に、その軸線回りに工具先端側に膨らむ半球
状の回転軌跡をなす略1/4円弧状の底刃が1条ないし
複数条形成され、この工具本体を上記軸線回りに回転さ
せつつ、被削材に対して切込み、および送りを与えるこ
とにより、上述のような溝を形成してゆく。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ボールエンドミルによる切削では、工具本体の外周側の
切削速度に比して内周側の切削速度が小さくなるため、
底刃に作用する切削抵抗は工具本体の内周側に向かうほ
ど増加することが知られている。特に、工具本体先端に
おける工具回転中心の近傍では切削速度が略0となって
しまうため、切削抵抗が最も大きくなってしまい、その
切削作用も被削材を削るというよりは、むしろ被削材を
押し潰すような状態となってしまう。しかしながら、従
来のボールエンドミルでは、底刃の全長に亙ってすくい
角が正角側に設定されるように形成されており、かつ逃
げ角も上記回転中心部において10°から15°程度ま
でしか確保されておらず、この回転中心部において切刃
にチッピングや摩耗が発生し易いという問題があった。
【0004】特に、焼入れ金型鋼等の高硬度材料を被削
材として切削を行なう場合には、上記回転中心部におけ
る切刃への負担もきわめて大きくなり、これにより切刃
に生じるチッピングや摩耗も激しくなって工具寿命が著
しく短縮されてしまい、全く実用に供し得ない状態であ
った。本発明は、このような事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところはこのような高硬度材の3次
元加工においてもチッピングや摩耗の発生を抑え得る、
工具寿命の長いボールエンドミルを提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て上記目的を達するために、本発明は、軸線回りに回転
される工具本体の先端部に、上記軸線回りに半球状の回
転軌跡をなす底刃が形成されて成るボールエンドミルに
おいて、上記底刃のすくい角を、工具本体の先端部外周
から該工具本体先端の工具回転中心に向かうに従い、漸
次負角側に大きくなるように形成する一方、該底刃の逃
げ角を、上記先端部外周から工具回転中心に向かうに従
い、漸次正角側に大きくなるように形成して、上記工具
回転中心における上記すくい角を−20°〜−40°に
設定するとともに、上記先端部外周における上記すくい
角を−15°〜−35°に設定し、かつ上記工具回転中
心における上記逃げ角を15°〜30°に設定するとと
もに、上記先端部外周における上記逃げ角を12°〜2
0°に設定したことを特徴とする。
【0006】
【作用】このような構成のボールエンドミルでは、1/
4円弧状をなす底刃のすくい角が工具本体の外周側から
内周側に向かって漸次負角側に大きくなるとともに、逃
げ角は正角側に大きくなるように形成されており、この
ため底刃は工具本体先端の回転中心部近傍において負角
側に最も大きなすくい角と最も大きな逃げ量とを得るこ
ととなる。すなわち、上記構成のボールエンドミルによ
れば、底刃に最も大きな負担がかかる工具回転中心部に
おいて高い切刃強度と十分な逃げ量とを確保することが
でき、上述したような高硬度材料の切削においても切刃
にチッピングや摩耗の生じることの少ない工具寿命の長
いボールエンドミルを提供することが可能となる。
【0007】ここで本発明では、底刃のすくい角を工具
回転中心において−20°〜−40°に、また工具本体
の先端部外周において−15°〜−35°に設定し、か
つ逃げ角を工具回転中心において15°〜30°に、ま
た先端部外周において12°〜20°に設定している
が、これはすくい角があまりに負角側に大きくなり過ぎ
たり、逃げ角があまりに小さくて十分な逃げ量が得られ
なくなったりすると、過剰な切削抵抗の増大を招くおそ
れがあり、逆にすくい角が小さすぎたり逃げ角が大きく
なり過ぎると底刃の刃先角が減少して十分な刃先強度が
得られなくなるおそれがあるからである。
【0008】
【実施例】図1ないし図4は、本発明の一実施例を示す
ものである。これらの図において、工具本体1は超硬合
金等の硬質材料や、このような硬質材料に各種の被覆処
理が施された材料から形成されて略円柱状をなし、その
先端部には工具先端から基端側に向かうに従い工具回転
方向(図中矢線T方向)の後方側に向かって捩れる2条
の切屑排出溝2,2が、工具本体1の周方向に等間隔に
形成されている。そして、各切屑排出溝2の工具回転方
向を向く壁面2aと、工具本体1の外周側を向く外周逃
げ面3との交差稜線部には、それぞれ外周刃4が形成さ
れている。従って、これらの外周刃4,4には切屑排出
溝2の捩れに応じて、正の軸方向すくい角が与えられる
こととなる。
【0009】一方、工具本体1の先端には、上記切屑排
出溝2,2の工具回転方向を向く各壁面2aと工具先端
側を向く先端逃げ面5との交差稜線部に、上記各外周刃
4に連なり、工具本体1の先端部外周側から工具本体1
先端の工具軸線O上の工具回転中心Cに向かうように、
それぞれ底刃6,6が形成されている。これらの底刃
6,6は、工具本体1の上記軸線Oに対する径方向から
の側面視に略1/4円弧状をなすように形成されてお
り、その軸線O回りに半球状の回転軌跡をなすように形
成されている。また、各底刃6は工具本体1の先端側か
らみて、工具回転中心Cを中心として対称とされ、かつ
それぞれに工具回転方向に僅かに膨らむ凸曲線を呈する
ように形成されている。
【0010】そして、これらの底刃6,6の該底刃6に
垂直な断面におけるすくい角αは、工具本体1の先端部
外周から工具回転中心C側に向かうに従い、漸次負角側
に大きくなるように形成されており、一方該底刃6の逃
げ角βは、上記先端部外周から工具回転中心C側に向か
うに従い、漸次正角側に大きくなるように形成されてい
る。ここで、この底刃6の工具回転中心Cにおける上記
すくい角α1は−20°〜−40°の範囲に設定される
べきであり、本実施例では−34°に設定されている。
また、該底刃6の上記先端部外周におけるすくい角α2
は−15°〜−35°に設定されるべきであり、本実施
例では−27°に設定されている。ちなみに、底刃6が
なす上記1/4円弧の中心Rを中心として工具軸線Oに
対し45°をなす位置における該底刃6のすくい角α3
は、−17.5°〜−37.5°の範囲に設定されるのが
望ましく、本実施例では−25°に設定されている。
【0011】さらに、底刃6の工具回転中心Cにおける
逃げ角β1は15°〜30°に設定されるべきであり、
本実施例では24°に設定されている。また、上記先端
部外周における底刃6の逃げ角β2は12°〜20°に
設定されるべきであり、本実施例では16°に設定され
ている。なお、上記中心Rから工具軸線Oに対して45
°をなす上記位置における底刃6の逃げ角β3は13.5
°〜25°に設定されるのが望ましく、本実施例では2
0°に設定されている。
【0012】しかして、このような構成のボールエンド
ミルでは、底刃6のすくい角αが工具本体1の外周側か
ら内周側の工具回転中心Cに向かって漸次負角側に大き
くなるとともに、逃げ角βは正角側に大きくなるように
形成されており、これにより底刃6は上述のように工具
本体1先端の回転中心Cにおいて、負角側に最も大きな
すくい角α1と最も大きな逃げ角β1とが得られることと
なる。このため、本実施例のボールエンドミルによれ
ば、底刃のすくい角が正角側に設定されていた従来のボ
ールエンドミルに比べ、特に底刃6に最も大きな負担が
かかる工具回転中心Cの近傍において高い切刃強度と十
分な逃げ量とを確保することができる。そしてこれによ
り、上述したような焼入れ金型鋼等の高硬度材料の3次
元加工においても、底刃6にチッピングや摩耗が生じる
のを抑えることができ、工具寿命の延長を図ることが可
能となる。
【0013】一方、底刃6の外周側においては、工具回
転中心C側に比べてすくい角αが負角側において小さく
設定されており、また逃げ角βも正角側で小さく設定さ
れているので、底刃6の全長に亙ってすくい角αを負角
側に設定することにより該底刃6に作用する切削抵抗が
過剰に大きくなるのを防ぐことができるとともに、底刃
6の刃先角が外周側に向かうに従って極端に小さくなる
のを抑え得て、略一定の切刃強度を底刃6の全長に亙っ
て与えることが可能となる。
【0014】ここで、本実施例のボールエンドミルを用
いて、被削材としてSKD11(HRC60)に対し3
時間の切削(切削長20m)の切削試験を行ない、試験
後の底刃6の状態を調べたところ、切削による摩耗は摩
耗幅0.2mm〜0.3mm程度のごく小さなものであり、か
つチッピングの発生も認められなかった。この結果は、
上述した作用効果を実証するものと考察される。
【0015】なお、本実施例では、底刃6の工具回転中
心Cにおけるすくい角α1を−34°に、また工具本体
1の先端部外周におけるすくい角α2を−27°に設定
し、かつ底刃6の工具回転中心Cにおける逃げ角β1
24°に、また先端部外周における逃げ角β2を16°
に、それぞれ設定したが、これらの角度α,βは上述の
ように、すくい角α1が−20°〜−40°の範囲に、
またすくい角α2が−15°〜−35°の範囲に、逃げ
角β1は15°〜30°の範囲に、さらに逃げ角β2は1
2°〜20°の範囲に、それぞれ設定されるべきであ
る。これは、まずすくい角α1,α2があまりに負角側に
大きくなり過ぎたり、逃げ角β1,β2があまりに小さく
て十分な逃げ量が得られなくなったりすると、底刃6に
過剰な切削抵抗の増大を招くおそれがあるからであり、
他方逆にすくい角α1,α2が負角側にて小さ過ぎたり、
逃げ角β1,β2が大きくなり過ぎると、底刃6の刃先角
が小さくなってしまって、上述したように底刃6に十分
な刃先強度を与えることができなくなるおそれがあるか
らである。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、最
も大きな切削抵抗の作用する底刃の回転中心部におい
て、該底刃に負角側に最も大きなすくい角と逃げ角とを
与え、十分な切刃強度および逃げ量を確保することがで
き、例えば焼入れ金型鋼等の高硬度材より成る被削材の
3次元加工に用いる場合おいても、摩耗やチッピングの
少ない工具寿命の長いボールエンドミルを提供すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す平面図である。
【図2】図1に示す実施例の先端部のX方向視の拡大側
面図である。
【図3】図1に示す実施例の先端部のY方向視の拡大正
面図である。
【図4】図1に示す実施例のZ断面図である。
【符号の説明】
1 工具本体 2 切屑排出溝 3 外周逃げ面 4 外周刃 5 先端逃げ面 6 底刃 O 工具軸線 C 工具回転中心 α 底刃6のすくい角 β 底刃6の逃げ角

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸線回りに回転される工具本体の先端部
    に、上記軸線回りに半球状の回転軌跡をなす底刃が形成
    されて成るボールエンドミルにおいて、 上記底刃のすくい角が、上記工具本体の先端部外周から
    該工具本体先端の工具回転中心に向かうに従い、漸次負
    角側に大きくなるように形成される一方、該底刃の逃げ
    角は、上記先端部外周から工具回転中心に向かうに従
    い、漸次正角側に大きくなるように形成されており、上
    記工具回転中心における上記すくい角が−20°〜−4
    0°に設定されるとともに、上記先端部外周における上
    記すくい角が−15°〜−35°に設定され、かつ上記
    工具回転中心における上記逃げ角が15°〜30°に設
    定されるとともに、上記先端部外周における上記逃げ角
    が12°〜20°に設定されていることを特徴とするボ
    ールエンドミル。
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