JPH07241715A - セラミックスを素材とするエンドミル - Google Patents

セラミックスを素材とするエンドミル

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JPH07241715A
JPH07241715A JP5204394A JP20439493A JPH07241715A JP H07241715 A JPH07241715 A JP H07241715A JP 5204394 A JP5204394 A JP 5204394A JP 20439493 A JP20439493 A JP 20439493A JP H07241715 A JPH07241715 A JP H07241715A
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JP
Japan
Prior art keywords
end mill
cutting
cutting edge
ball end
angle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5204394A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Ofude
光一 大筆
Masanori Ueki
正憲 植木
Kazuhiro Shintani
一博 新谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Matsuura Kikai Seisakusho KK
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Matsuura Kikai Seisakusho KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, Matsuura Kikai Seisakusho KK filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP5204394A priority Critical patent/JPH07241715A/ja
Publication of JPH07241715A publication Critical patent/JPH07241715A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2226/00Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/18Ceramic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2210/00Details of milling cutters
    • B23C2210/20Number of cutting edges
    • B23C2210/203Number of cutting edges four

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 窒化珪素系セラミックスを素材とし、切削面
が滑らかで、かつ受給に充分絶え得る程度の寿命を保有
するボールエンドミルを提供すること。 【構成】 窒化珪素系セラミックスを素材とし、軸方向
と直交する断面において、軸中心を中心位置として、刃
先の先端部を0.02mm〜0.05mmの幅による円
弧状をなし、該断面におけるコーナーのラジアルレーキ
角は30°〜60°の負角とし、側面において切刃が軸
方向に対し、約10°以上の捻れ角を有し、チッピング
が生じ難く、かつ持久性に優れていることによるボール
エンドミル

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化珪素系セラミック
スを素材とする鋳鉄の高速加工を可能とするボールエン
ドミルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、窒化珪素系セラミックス工具を鋳
鉄の断続旋削加工条件で使用した場合、長寿命を示すこ
とは知られていた。
【0003】しかしながら、窒化珪素系セラミックスを
高速回転によって切削を行うエンドミル工具に適用する
場合には、刃先においてミクロチッピング(小さな切断
片)や欠損を生じて被切削物の切削表面に細かい凹凸を
生じさせ、しかも刃先が破損することが予測された。
【0004】このため、素材の全てをセラミックス材料
とするエンドミル工具による切削加工は実用困難とされ
ていた。
【0005】つまり、従来の窒化珪素セラミックスでは
素材においても靭性に劣り、そのためこれを素材とする
エンドミル工具では、刃先及び軸の形状について、どの
ような場合が最も好ましいかについて具体的な検討が充
分行われていなかった。
【0006】
【発明が解決を必要とする課題】本願発明は、エンドミ
ル工具の刃先及び軸の形状を工夫することにより、前記
欠点を克服できる窒化珪素セラミックスを素材とするエ
ンドミル工具を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する
為、本願発明の構成は、窒化珪素セラミックスを素材と
し、軸方向と直交する断面において、軸中心を中心位置
として、刃先の先端部を0.02mm〜0.05mmの
幅による円弧状をなし、該断面におけるコーナーのラジ
アルレーキ角を30°〜60°の負角とし、側面におい
て切刃が軸方向に対し、約10°以上の捻れ角度を有す
ることによるボールエンドミルからなる。
【0008】
【発明の作用】窒化珪素セラミックスは、顕著に発達し
たβ−Si針状粒より構成されるものであり、高
靭性に特徴づけられる。
【0009】しかも、窒化珪素セラミックスは、高温度
での強度にも優れており、鋳鉄材に高温断続旋削におい
ても優れた性質を発揮している素材である。
【0010】他方、エンドミルによって鋳鉄の高速加工
を行った場合には、軸方向と直交する断面において、刃
の先端部から軸の中心方向にかけて、必然的に剪断応力
が生ずることになる。
【0011】このような場合、窒化珪素セラミックスを
使用したエンドミルにおいて刃の自給性及び切削工程に
おいてチッピングが生ずるか否かは刃先の角度、刃先先
端部の丸ボーニングによる幅、軸側面に沿った捻れ角等
の要因によって左右される。
【0012】一般にエンドミルの軸方向と直交する断面
における刃先のラジアルレーキ角は、正の角度(軸方向
と直交する断面において、刃先の先端同士の外側表面が
内側に湾曲するような角度)に設定されている。
【0013】これは、側面の刃の切削機能を発揮させる
ための設計である。
【0014】しかしながら、セラミックスエンドミルの
場合、ラジアルレーキ角がどの程度の範囲が好ましいか
については、これまで必ずしも充分な検討は行われてい
ない。
【0015】図1(a)のように、ラジアルレーキ角が
負角で小さく、鋭い鋭角をなす場合には刃自体の切削機
能は発揮されるが、逆に刃の先端においてセラミックス
結晶粒子の脱落が起こり、これによって前記チッピング
による欠点が生ずることになり易い。
【0016】これに対し、図1(b)に示すように、ラ
ジアルレーキ角が負角で大きい場合には、切削に伴って
刃先2におけるチッピングは生じ難いが、逆に刃にかか
る切削抵抗は大きくなる。
【0017】同様に、軸方向と直交する断面の軸中心を
中心とする円周において、刃先2の円周方向幅(当該幅
「丸オープニング幅」と呼ばれている。)が狭い場合に
は、切削能力は優れているが、チッピングは生じ易く、
逆にその幅が広い場合にはチッピングは生じ難いが、切
削能力に劣ることになる。
【0018】本願の発明者らは、窒化珪素セラミックス
を使用したボールエンドミル1の場合には、負角のラジ
アルレーキ角は、約30°から約60°程度がチッピン
グが生ぜず、しかも優れた切削能力を有する刃先2が得
られることを確認した。
【0019】他方、軸方向と直交する断面において、丸
ホーニングによる刃の外周表面に沿った幅は、約0.0
2mm乃至0.05mmの幅がチッピングが生じ難く、
しかも優れた切削能力を発揮できることが確認された。
【0020】ボールエンドミル1は、軸3の直交方向断
面において、通常異方多角形を形成している。
【0021】前記のように、負角のラジアルレーキ角が
30°乃至60°であることは、軸3の直交方向断面が
異方略正三角形、異方略正方形、異方略正五角形、異方
略正六角形ということに他ならない。
【0022】他方、ボールエンドミル1の軸方向側面に
おいて、刃先刃は図2(a)、(b)に示すように、所
定の捻れ角度を有しており、一般に捻れた方向に刃が形
成されている。
【0023】これは、被切削物に対する切削によって生
じた切屑を刃の先端から後方に送るためである。
【0024】従って、捻れ角が小さい場合には、被切削
物の切削によって生じた切屑を軸3の後方に伝達するこ
とに支障が生じ、ひいてはこれが残存した状態で切削が
行われ、滑らかな切削表面を得る点に支障が生じ易い。
【0025】適切な捻れ角は、ボールエンドミル1を形
成している素材によっても異なるが、発明者らは窒化珪
素セラミックスによるボールエンドミル1の場合には、
その適当な捻れ角の範囲が10°以上であることが好ま
しいことを確認した。
【0026】以上のように、本願発明は窒化珪素セラミ
ックスを素材とするボールエンドミルフォームにおいて
刃先2がチッピングを生ぜず、しかも優れた切削能力を
維持できるための負角のラジアルレーキ角の範囲、表面
幅方向の丸オープニング幅、捻れ角を選択し、これによ
って実用に耐え得る窒化珪素セラミックスを素材とする
ボールエンドミル1を提供したことを基本的な技術思想
としている。
【0027】
【実施例1】図3(a)、(b)に示すように、ボール
エンドミル1の軸方向と直交する断面形状を略三角形と
した場合、これによって負のラジアルレーキ角は30°
となるが、刃先2の丸オープニング幅を0.02mmと
し(図3(c)参照)、かつ軸方向の刃先2の捻れ角を
60°とする(図3(d)参照)窒化珪素セラミックス
を素材とするボールエンドミル1を製造し、切削速度を
300〜1000m/min、切込み0.1mm、ピッ
クフィード量を0.3mmとする一刃当たりの送り0.
1mmの各条件による切削を行ったところ、切削表面
は、従来の市販のTiNコーティングを行い、軸方向と
直交する断面が異方正方形であるボールエンドミル1と
然して変わらない滑らかな切削面が得られ、かつ刃先2
の寿命もほぼ同一であることが判明した。
【0028】
【実施例2】 (1)軸方向の傾斜角度を0゜とし、先端を精鋭とし、
軸方向に直交する断面形状を略正方形とする窒化珪素セ
ラミックスを素材とするボールエンドミル1を製造し、
前記実施例1と同一の条件によって切削を行ったが、切
削表面の各所に細かい凹凸が形成され、切削面が極めて
粗いものとなった。
【0029】これは、このような直交刃エンドミルによ
る加工では、生成したピックの離れが悪く、切削面に残
存し、しかも次の切刃が通過する際に変形されて仕上げ
面に溶着するためと思われる。
【0030】(2)これに対し、図4(a)、(b)に
示すように、同様に軸3と直交する方向断面を略正方形
とし、刃先2の幅を0.04mmの丸ボーニングとし
(図4(c)参照)、かつ側部における捻れ角を15°
とした場合(図4(d)参照)、被切削表面は前記
(1)の場合に比し、遥かに滑らかであると共に、前記
市販のボールエンドミル1による切削表面よりも更に滑
らかであり、かつ前記市販のボールエンドミル1よりも
寿命が長いことが判明した。
【0031】
【実施例3】図5(a)、(b)に示すように、軸方向
と直交する断面形状を正六角形とし(図5(c)参
照)、これによって60°の負角のラジアルレーキ角を
有し(図5(d)参照)、かつ刃先2の表面方向の幅を
0.05mmとし、側部の捻れ角を10°とし、窒化珪
素セラミックスを素材とするボールエンドミル1を作製
し、実施例1の場合と同様の切削を行った。
【0032】この場合に、負角のラジアルレーキ角の角
度は大きく、実施例1、同2の場合に比し、刃先2の切
削能力は多少劣るが、通常のボールエンドミル1に使用
される駆動モーターの駆動によって充分鋳鉄の切削を行
うことが可能であった。
【0033】被切削物の切削表面は、実施例2の場合と
同様、前記従来の市販のボールエンドミル1を使用した
場合よりも滑らかであり、かつその寿命もまた長いこと
が判明した。
【0034】
【発明の効果】以上のように、本願発明の場合には、窒
化珪素セラミックス製エンドミルにおいて、高速の切削
加工が実現できるため、しかも滑らかな切削表面が得ら
れ、かつ実用に充分耐えられる程度の寿命を有すること
が可能となるので、本願発明は、エンドミルの開発にお
いて画期的な意義を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b):エンドミルの軸方向と直交す
る断面図 負のラジアルレーキ角が大きい場合(a)及び小さい場
合(b)を示す
【図2】(a)、(b):エンドミルの軸方向に沿った
外側側面図 側部に沿った捻れ角の大きい場合(a)と小さい場合
(b)を示す
【図3】(a)、(b)、(c)、(d):ボールエン
ドミルの軸方向と直交する断面図の全体図(a)該断面
図の刃先部分の図(b)及び軸方向の側面図(c) 実施例1のボールエンドミルの形状を示す
【図4】(a)、(b)、(c)、(d):ボールエン
ドミルの軸方向と直交する断面図の全体図(a)、
(b)、該断面図の刃先部分の図(c)及び軸方向の側
面図(d) 実施例2のボールエンドミルの形状を示す
【図5】(a)、(b)、(c)、(d):ボールエン
ドミルの軸方向と直交する断面図の全体図(a)、
(b)、該断面図の刃先部分の図(c)及び軸方向の側
面図(d) 実施例3のボールエンドミルの形状を示す
【符合の簡単な説明】
1:ボールエンドミル 2:外周刃(刃先) 3:軸
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年8月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する
為、本願発明の構成は、窒化珪素セラミックスを素材と
し、軸方向と直交する断面において、軸中心を中心位置
として、刃先の先端部を0.02mm〜0.05mmの
幅による円弧状をなし、該断面におけるコーナーのラジ
アルレーキ角を30°〜60°の負角とし、側面におい
て切刃が軸方向に対し、約10°以上の捻れ角度を有す
ることによるエンドミルからなる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】このような場合、窒化珪素セラミックスを
使用したエンドミルにおいて刃の自給性及び切削工程に
おいてチッピングが生ずるか否かは刃先の角度、刃先先
端部の丸ホーニングによる幅、軸側面に沿った捻れ角等
の要因によって左右される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】同様に、軸方向と直交する断面の軸中心を
中心とする円周において、刃先2の円周方向幅(当該幅
「丸ホーニング幅」と呼ばれている。)が狭い場合に
は、切削能力は優れているが、チッピングは生じ易く、
逆にその幅が広い場合にはチッピングは生じ難いが、切
削能力に劣ることになる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】これは、このような直交刃エンドミルによ
る加工では、生成した切りくずの離れが悪く、切削面に
残存し、しかも次の切刃が通過する際に変形されて仕上
げ面に溶着するためと思われる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】(2)これに対し、図4(a)、(b)に
示すように、同様に軸3と直交する方向断面を略正方形
とし、刃先2の幅を0.04mmの丸ホーニングとし
(図4(c)参照)、かつ側部における捻れ角を15°
とした場合(図4(d)参照)、被切削表面は前記
(1)の場合に比し、遥かに滑らかであると共に、前記
市販のボールエンドミル1による切削表面よりも更に滑
らかであり、かつ前記市販のボールエンドミル1よりも
寿命が長いことが判明した。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年5月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 セラミックスを素材とするエンドミル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新谷 一博 石川県石川郡野々市町扇が丘7番地1 学 校法人金沢工業大学内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒化珪素セラミックスを素材とし、軸方
    向と直交する断面において、軸中心を中心位置として、
    刃先の先端部を0.02mm〜0.05mmの幅による
    円弧状をなし、該断面におけるコーナーのラジアルレー
    キ角は30°〜60°の負角とし、側面において切刃が
    軸方向に対し、約10°以上の捻れ角度を有することに
    よるボールエンドミル。
  2. 【請求項2】 軸と直交する方向の断面図が、異方正三
    角形、異方正四角形、異方正五角形、異方正六角形の何
    れかであることを特徴とする請求項1記載のボールエン
    ドミル。
JP5204394A 1993-06-25 1993-06-25 セラミックスを素材とするエンドミル Withdrawn JPH07241715A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5204394A JPH07241715A (ja) 1993-06-25 1993-06-25 セラミックスを素材とするエンドミル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5204394A JPH07241715A (ja) 1993-06-25 1993-06-25 セラミックスを素材とするエンドミル

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Publication Number Publication Date
JPH07241715A true JPH07241715A (ja) 1995-09-19

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ID=16489821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
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JP (1) JPH07241715A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1059136A1 (de) * 1999-06-10 2000-12-13 Orga Kartensysteme GmbH Frästichel
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Effective date: 20000905