JPH09192915A - ボールエンドミル - Google Patents
ボールエンドミルInfo
- Publication number
- JPH09192915A JPH09192915A JP629796A JP629796A JPH09192915A JP H09192915 A JPH09192915 A JP H09192915A JP 629796 A JP629796 A JP 629796A JP 629796 A JP629796 A JP 629796A JP H09192915 A JPH09192915 A JP H09192915A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- tip
- end mill
- ball end
- cutting edges
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
- B23C5/1009—Ball nose end mills
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Milling Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボールエンドミルにおいて、高速回転、高速
送りによって切削効率を向上させるためには切刃数の増
加が有効であるが、同時にボールエンドミルは先端部が
半球状に突出しているために、先端部の切刃に強度が要
求される。 【解決手段】 刃数を三枚とし、先端部の軸心または軸
心近傍において各切刃を連結したことを特徴とする。
送りによって切削効率を向上させるためには切刃数の増
加が有効であるが、同時にボールエンドミルは先端部が
半球状に突出しているために、先端部の切刃に強度が要
求される。 【解決手段】 刃数を三枚とし、先端部の軸心または軸
心近傍において各切刃を連結したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はボールエンドミルに
関するものであり、強度及び切削速度を向上させるボー
ルエンドミルに関するものである。
関するものであり、強度及び切削速度を向上させるボー
ルエンドミルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ボールエンドミルは先端が半球状に形成
されたエンドミルであり、主に金型の倣い加工において
底面コーナーのＲ部の切削に使用される。最近はチタン
合金やステンレス、プリハードン鋼（熱処理済鋼材）な
どの硬度や粘性の高い難削材を加工する需要が増加して
きている。
されたエンドミルであり、主に金型の倣い加工において
底面コーナーのＲ部の切削に使用される。最近はチタン
合金やステンレス、プリハードン鋼（熱処理済鋼材）な
どの硬度や粘性の高い難削材を加工する需要が増加して
きている。
【０００３】これら難削材に対処する方法の一つとし
て、エンドミルの刃数をより多く設け、切り込み幅を小
さくして高速回転、高速送りを行って加工能率を向上さ
せることが挙げられる。一般にボールエンドミルは二枚
の切刃にて構成されているが、特公昭63-32565号、特公
昭57-132910 号等に三枚刃以上の複数刃のボールエンド
ミルが開示されている。
て、エンドミルの刃数をより多く設け、切り込み幅を小
さくして高速回転、高速送りを行って加工能率を向上さ
せることが挙げられる。一般にボールエンドミルは二枚
の切刃にて構成されているが、特公昭63-32565号、特公
昭57-132910 号等に三枚刃以上の複数刃のボールエンド
ミルが開示されている。
【０００４】またボールエンドミルは先端部が半球状を
なしているがために、通常のエンドミルと違って先端部
において軸心付近が突出することになる。しかし軸心は
即ち回転中心であり、軸心に近づくに従って周速度（切
刃に対して直角方向の速度）が低下して捩れのモーメン
トが強くなり、ボールエンドミルの先端部において切刃
のチッピングやカケが生じやすいという問題がある。そ
こで、切刃が二枚のボールエンドミルにおいては、切刃
を先端部において連結することによって切刃の強度を保
つということが行われている。
なしているがために、通常のエンドミルと違って先端部
において軸心付近が突出することになる。しかし軸心は
即ち回転中心であり、軸心に近づくに従って周速度（切
刃に対して直角方向の速度）が低下して捩れのモーメン
トが強くなり、ボールエンドミルの先端部において切刃
のチッピングやカケが生じやすいという問題がある。そ
こで、切刃が二枚のボールエンドミルにおいては、切刃
を先端部において連結することによって切刃の強度を保
つということが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、切刃が
二枚のボールエンドミルの場合には切刃を連結させたも
のもあり、これによって刃先の強度の向上が図られてい
る。しかし、切刃が二枚では一刃あたりの切削量が大き
く、送りスピード、回転数等をあげられない欠点を有す
る。
二枚のボールエンドミルの場合には切刃を連結させたも
のもあり、これによって刃先の強度の向上が図られてい
る。しかし、切刃が二枚では一刃あたりの切削量が大き
く、送りスピード、回転数等をあげられない欠点を有す
る。
【０００６】また、刃数を三枚以上に多くすれば、ボー
ルエンドミルの回転数及び送りスピードを上げることが
できる。しかし従来三枚以上の切刃を有するボールエン
ドミルの切刃はその先端軸心部において不連続であり、
切刃に端部が形成されている。この切刃の端部は捩れの
モーメントを受けることによって欠けやすく、工具の寿
命が短くなってしまうという欠点を有していた。
ルエンドミルの回転数及び送りスピードを上げることが
できる。しかし従来三枚以上の切刃を有するボールエン
ドミルの切刃はその先端軸心部において不連続であり、
切刃に端部が形成されている。この切刃の端部は捩れの
モーメントを受けることによって欠けやすく、工具の寿
命が短くなってしまうという欠点を有していた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るボールエン
ドミルの代表的な構成は、ソリッドタイプのボールエン
ドミルであって、本体の外周に三枚の螺旋状の切刃を有
し、該切刃を半球状に形成された先端部に延長して、前
記本体の軸心において互いに連結させたことを特徴とす
る。
ドミルの代表的な構成は、ソリッドタイプのボールエン
ドミルであって、本体の外周に三枚の螺旋状の切刃を有
し、該切刃を半球状に形成された先端部に延長して、前
記本体の軸心において互いに連結させたことを特徴とす
る。
【０００８】また、本発明に係るボールエンドミルの他
の代表的な構成は、ソリッドタイプのボールエンドミル
であって、本体の外周に三枚の螺旋状の切刃を有し、該
切刃を半球状に形成された先端部に延長して、前記本体
の軸心からずれた位置において互いに連結させたことを
特徴とする。
の代表的な構成は、ソリッドタイプのボールエンドミル
であって、本体の外周に三枚の螺旋状の切刃を有し、該
切刃を半球状に形成された先端部に延長して、前記本体
の軸心からずれた位置において互いに連結させたことを
特徴とする。
【０００９】本発明は薄い回転砥石を用いてボールエン
ドミル先端の溝部を形成することにより上記構成を実現
したものであり、刃数を増加させると同時に切刃を連続
させるている。
ドミル先端の溝部を形成することにより上記構成を実現
したものであり、刃数を増加させると同時に切刃を連続
させるている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図を用いて本発明に係るボールエ
ンドミルの実施例を示す。本実施例に示すボールエンド
ミルは超硬合金をもって形成されたソリッドエンドミル
であり、図１に示すのは本発明に係るボールエンドミル
の側面図、図２に示すのは先端部の正面図である。
ンドミルの実施例を示す。本実施例に示すボールエンド
ミルは超硬合金をもって形成されたソリッドエンドミル
であり、図１に示すのは本発明に係るボールエンドミル
の側面図、図２に示すのは先端部の正面図である。
【００１１】ボールエンドミル１の本体２は直径φ10mm
の超硬合金製の軸体であり、先端部は曲率半径Ｒが5mm
の半球状に形成されている。外周面には螺旋状に形成さ
れた三枚の外周刃４が形成されており、これら外周刃４
の本体の軸心に対する捩れ角αは30度に設定されてい
る。
の超硬合金製の軸体であり、先端部は曲率半径Ｒが5mm
の半球状に形成されている。外周面には螺旋状に形成さ
れた三枚の外周刃４が形成されており、これら外周刃４
の本体の軸心に対する捩れ角αは30度に設定されてい
る。
【００１２】外周刃４には切刃4aから順に第一逃げ面4
b、第二逃げ面4c、およびチップポケット4dが形成され
ており、第一逃げ角βは10度、第二逃げ角γは25度に形
成され、また切刃4aのすくい角δは４度に形成されてい
る。これらの角度は従来と比べて大きめに形成されてお
り、すなわち鋭利な切刃となっている。これは超硬合金
を使用していること、後述するように表面処理を行って
いること、また刃数を増加させたことにより一刃あたり
の切削量を少な目に設定できること等から可能になった
ものであり、被切削材の加工硬化や発熱を抑える効果を
有する。
b、第二逃げ面4c、およびチップポケット4dが形成され
ており、第一逃げ角βは10度、第二逃げ角γは25度に形
成され、また切刃4aのすくい角δは４度に形成されてい
る。これらの角度は従来と比べて大きめに形成されてお
り、すなわち鋭利な切刃となっている。これは超硬合金
を使用していること、後述するように表面処理を行って
いること、また刃数を増加させたことにより一刃あたり
の切削量を少な目に設定できること等から可能になった
ものであり、被切削材の加工硬化や発熱を抑える効果を
有する。
【００１３】外周刃４は先端部に延長されて半球部を三
等分割し、本体の先端の軸心３と一致する位置において
連結されている。この半球部の切刃4aを形成する際に
は、チップポケットをまず通常の厚さの砥石で荒削り
し、次に段階的に薄い砥石に交換して研削を行い、最終
的には縁部の厚みが1mm 前後の薄い回転砥石によって研
削して仕上げる。これにより、刃数を三枚としながらも
先端半球部に於いて切刃4aを連結して形成することがで
きる。
等分割し、本体の先端の軸心３と一致する位置において
連結されている。この半球部の切刃4aを形成する際に
は、チップポケットをまず通常の厚さの砥石で荒削り
し、次に段階的に薄い砥石に交換して研削を行い、最終
的には縁部の厚みが1mm 前後の薄い回転砥石によって研
削して仕上げる。これにより、刃数を三枚としながらも
先端半球部に於いて切刃4aを連結して形成することがで
きる。
【００１４】これらのことにより、従来のボールエンド
ミルと比較して、同じ回転速度にて切削を行った場合に
も送り速度を上げることができ、切削速度の向上を図る
ことができる。また先端半球部において切刃4aが連続し
ていることから、即ち切刃4aに端部が存在しないため切
刃の強度が向上する。従って切削における捻りのモーメ
ントに耐えやすく、回転速度を上げることができ、また
さらに送り速度を上げることが可能となる。
ミルと比較して、同じ回転速度にて切削を行った場合に
も送り速度を上げることができ、切削速度の向上を図る
ことができる。また先端半球部において切刃4aが連続し
ていることから、即ち切刃4aに端部が存在しないため切
刃の強度が向上する。従って切削における捻りのモーメ
ントに耐えやすく、回転速度を上げることができ、また
さらに送り速度を上げることが可能となる。
【００１５】本体２に外周刃４を形成した後に、その表
面にPVD(物理気相蒸着）法によってTiN(チタンナイトラ
イド）、あるいはTiCN（チタンカーボナイトライド）等
による強化皮膜層を形成する。これによって切刃の耐熱
性、耐磨耗性が大幅に向上し、チタンやステンレスなど
の難削材を切削する際に良好なものとしている。
面にPVD(物理気相蒸着）法によってTiN(チタンナイトラ
イド）、あるいはTiCN（チタンカーボナイトライド）等
による強化皮膜層を形成する。これによって切刃の耐熱
性、耐磨耗性が大幅に向上し、チタンやステンレスなど
の難削材を切削する際に良好なものとしている。
【００１６】図３を用いて本発明の他の構成を説明をす
る。前記第一の実施例と説明の重複する部分については
同一の番号を付して説明を省略する。図３に示すのは、
第二の実施例に係るボールエンドミルの先端部の正面図
である。
る。前記第一の実施例と説明の重複する部分については
同一の番号を付して説明を省略する。図３に示すのは、
第二の実施例に係るボールエンドミルの先端部の正面図
である。
【００１７】上述のように、ボールエンドミルの先端半
球部の軸心近傍においては周速度が限りなく小さくなっ
てしまうために、局部的に大きな捻りのモーメントが切
刃4aに負荷されることになる。前記第一実施例において
は各切刃4aを連結することによって切刃4aの強度を向上
して示したが、連結部分は形状の不連続により応力集中
が発生するため、連結部分を軸心から遠ざけることによ
りさらに強度を向上させることができる。
球部の軸心近傍においては周速度が限りなく小さくなっ
てしまうために、局部的に大きな捻りのモーメントが切
刃4aに負荷されることになる。前記第一実施例において
は各切刃4aを連結することによって切刃4aの強度を向上
して示したが、連結部分は形状の不連続により応力集中
が発生するため、連結部分を軸心から遠ざけることによ
りさらに強度を向上させることができる。
【００１８】そこで、本実施例に係るボールエンドミル
５はその先端半球部において、本体の軸心からずれた位
置にて連結されている。即ち、ボールエンドミル５の先
端に於いて三枚の切刃のうちの一枚である大刃６が軸心
を越えて配置され、その先端に連結されるようにして小
刃７が配置されている。これにより切刃の連結部に負荷
される捻りのモーメントを減少させることができ、さら
に切刃の強度を向上させることができる。
５はその先端半球部において、本体の軸心からずれた位
置にて連結されている。即ち、ボールエンドミル５の先
端に於いて三枚の切刃のうちの一枚である大刃６が軸心
を越えて配置され、その先端に連結されるようにして小
刃７が配置されている。これにより切刃の連結部に負荷
される捻りのモーメントを減少させることができ、さら
に切刃の強度を向上させることができる。
【００１９】次に、表１及び図４により従来品と本発明
に係るボールエンドミルの切削効率及び耐久性の比較例
を示す。尚、一般に切削効率や耐久性は、ボールエンド
ミルおよび非切削材の材質及び寸法、ボールエンドミル
の切削に使用される部位、また要求される加工精度など
により様々に変化するため一概には比較できない。従っ
て、ここに挙げたものはある条件下に於ける一例であ
る。
に係るボールエンドミルの切削効率及び耐久性の比較例
を示す。尚、一般に切削効率や耐久性は、ボールエンド
ミルおよび非切削材の材質及び寸法、ボールエンドミル
の切削に使用される部位、また要求される加工精度など
により様々に変化するため一概には比較できない。従っ
て、ここに挙げたものはある条件下に於ける一例であ
る。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１に示すのはそれぞれ二枚連結刃、三枚
非連結刃、三枚連結刃を有するボールエンドミルの切削
速度の比較である。これはボールエンドミル先端半球部
による溝加工を行ったものであり、すべてを同じ回転速
度(3000r.p.m) にて回転させている。すると、二枚連結
刃と三枚非連結刃のボールエンドミルは同等の送り速度
(300mm/min) であるが、三枚連結刃は 1.5倍の送り速度
(450mm/min) で切削可能であることがわかる。
非連結刃、三枚連結刃を有するボールエンドミルの切削
速度の比較である。これはボールエンドミル先端半球部
による溝加工を行ったものであり、すべてを同じ回転速
度(3000r.p.m) にて回転させている。すると、二枚連結
刃と三枚非連結刃のボールエンドミルは同等の送り速度
(300mm/min) であるが、三枚連結刃は 1.5倍の送り速度
(450mm/min) で切削可能であることがわかる。
【００２２】三枚非連結刃が刃数が増加しているにも関
わらず二枚連結刃と同等の送り速度となっているのは、
切刃が連結されていないことから切刃端部が先端部に形
成されており、この切刃端部が欠けやすいために送り速
度が上げられないためである。これに対し三枚連結刃は
切刃端部が形成されていないことから強度があり、送り
速度を上げて切削を行うことができ、切削効率が向上す
る。また同様の理由から、次に示すように耐久性も向上
する。
わらず二枚連結刃と同等の送り速度となっているのは、
切刃が連結されていないことから切刃端部が先端部に形
成されており、この切刃端部が欠けやすいために送り速
度が上げられないためである。これに対し三枚連結刃は
切刃端部が形成されていないことから強度があり、送り
速度を上げて切削を行うことができ、切削効率が向上す
る。また同様の理由から、次に示すように耐久性も向上
する。
【００２３】図４に示すのは三枚非連結刃と三枚連結刃
の耐久性を比較した図であり、切削長に対する寸法公差
によって先端磨耗量を計測している。図に示す８が三枚
非連結刃、９が三枚連結刃による耐久曲線である。
の耐久性を比較した図であり、切削長に対する寸法公差
によって先端磨耗量を計測している。図に示す８が三枚
非連結刃、９が三枚連結刃による耐久曲線である。
【００２４】ボールエンドミルは切刃表面にコーティン
グなどの処理をしているために切削に際してまず高い耐
磨耗性を示し、初期磨耗10は磨耗速度が遅い。その後表
面の硬化層が磨滅すると、安定磨耗11に示されるように
切刃が通常に磨耗しながら切削が行われる。さらにある
程度以上切刃の磨耗が進行すると、切刃の切れ味が鈍く
なることにより切削抵抗及び摩擦が大きくなって発熱
し、急速磨耗12に示すように急激に磨耗が進行してしま
う。
グなどの処理をしているために切削に際してまず高い耐
磨耗性を示し、初期磨耗10は磨耗速度が遅い。その後表
面の硬化層が磨滅すると、安定磨耗11に示されるように
切刃が通常に磨耗しながら切削が行われる。さらにある
程度以上切刃の磨耗が進行すると、切刃の切れ味が鈍く
なることにより切削抵抗及び摩擦が大きくなって発熱
し、急速磨耗12に示すように急激に磨耗が進行してしま
う。
【００２５】ここで三枚非連結刃の耐久曲線８と三枚連
結刃の耐久曲線９を比較すると、例えば公差0.2mm にな
るときの切削長で比較すれば、耐久曲線８は約16ｍ、耐
久曲線９は約27ｍと 1.5倍以上の距離を示している。先
端に於ける切刃に端部が存在しないことから強度が向上
すると共に、耐磨耗性が向上していることがわかる。
結刃の耐久曲線９を比較すると、例えば公差0.2mm にな
るときの切削長で比較すれば、耐久曲線８は約16ｍ、耐
久曲線９は約27ｍと 1.5倍以上の距離を示している。先
端に於ける切刃に端部が存在しないことから強度が向上
すると共に、耐磨耗性が向上していることがわかる。
【００２６】尚、上記実施例において、超硬合金チップ
３の表面にPVD 法によりTiN 、またはTiCNをコーティン
グして示したが、他にもCVD （化学気相蒸着）法、IVD
（イオン注入蒸着）、イオンプレーティング等の方法を
用いたり、コーティングする物質にTiC(チタンカーバイ
ド）、SiC(シリコンカーバイド）、CBN(立体晶ボロンナ
イトライド）、TiAIN(チタンアルミナイトライド）、ダ
イヤモンド等を用いたりして強化皮膜層を形成すること
でも良い。
３の表面にPVD 法によりTiN 、またはTiCNをコーティン
グして示したが、他にもCVD （化学気相蒸着）法、IVD
（イオン注入蒸着）、イオンプレーティング等の方法を
用いたり、コーティングする物質にTiC(チタンカーバイ
ド）、SiC(シリコンカーバイド）、CBN(立体晶ボロンナ
イトライド）、TiAIN(チタンアルミナイトライド）、ダ
イヤモンド等を用いたりして強化皮膜層を形成すること
でも良い。
【００２７】また、上記実施例において示した軸径、各
逃げ角やすくい角などはこれに限定するものではなく、
切削条件及び切削の対象となる被切削材によって適宜設
定すべきものである。
逃げ角やすくい角などはこれに限定するものではなく、
切削条件及び切削の対象となる被切削材によって適宜設
定すべきものである。
【００２８】
【発明の効果】本発明に示すボールエンドミルは、切刃
の枚数を三枚に増加させたことにより、一刃あたりの切
削量を少なくすることができ、被切削材の面粗度を向上
させると共に、送りスピードや回転数を大きくして切削
を行うことができ、加工時間の短縮をはかることができ
る。
の枚数を三枚に増加させたことにより、一刃あたりの切
削量を少なくすることができ、被切削材の面粗度を向上
させると共に、送りスピードや回転数を大きくして切削
を行うことができ、加工時間の短縮をはかることができ
る。
【００２９】また三枚の切刃を先端部において連結した
ことにより、ボールエンドミル先端部における切刃の強
度を向上させ、工具寿命を延ばすことができる。また、
軸心からずれた位置において切刃を連結すれば、さらに
切刃のチッピングやカケを防いで強度のある構成とする
ことができる。
ことにより、ボールエンドミル先端部における切刃の強
度を向上させ、工具寿命を延ばすことができる。また、
軸心からずれた位置において切刃を連結すれば、さらに
切刃のチッピングやカケを防いで強度のある構成とする
ことができる。
【図１】第一の実施例に係るボールエンドミルの側面図
である。
である。
【図２】先端部の正面図である。
【図３】第二の実施例に係るボールエンドミルの先端部
の正面図である。
の正面図である。
【図４】耐久性の比較の一例を示す図である。
１…ボールエンドミル ２…本体 ３…軸心 ４…外周刃 ５…ボールエンドミル ６…大刃 ７…小刃 ８…三枚非連結刃の耐久曲線 ９…三枚連結刃の耐久曲線 10…初期磨耗 11…安定磨耗 12…急速磨耗 α…捩れ角 β…第一逃げ角 γ…第二逃げ角 δ…すくい角
Claims (2)
- 【請求項１】 ソリッドタイプのボールエンドミルであ
って、本体の外周に三枚の螺旋状の切刃を有し、該切刃
を半球状に形成された先端部に延長して、前記本体の軸
心において互いに連結させたことを特徴とするボールエ
ンドミル。 - 【請求項２】 ソリッドタイプのボールエンドミルであ
って、本体の外周に三枚の螺旋状の切刃を有し、該切刃
を半球状に形成された先端部に延長して、前記本体の軸
心からずれた位置において互いに連結させたことを特徴
とするボールエンドミル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP629796A JPH09192915A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | ボールエンドミル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP629796A JPH09192915A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | ボールエンドミル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09192915A true JPH09192915A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11634447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP629796A Pending JPH09192915A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | ボールエンドミル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09192915A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2016506875A (ja) * | 2013-02-13 | 2016-03-07 | イスカル リミテッド | 非対称的な割り出し角配置を有する、チタニウムの機械加工のためのエンドミル |
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-
1996
- 1996-01-18 JP JP629796A patent/JPH09192915A/ja active Pending
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