JPH09225723A - スローアウェイ式ボールエンドミル及びそれ用のチップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本体の剛性が高くて加工精度、耐久性に優れ
るスローアウェイ式ボールエンドミルを実現することで
ある。 【解決手段】 本体１の先端部に設けるチップ座６を、
座側面６ａが回転中心軸ＣからＥ外周側に偏った位置に
ある座とし、そこに先端側が回転中心側に入り込む方向
に曲がっているスローアウェイチップ１０を装着するよ
うにしたので、本体剛性の低下が抑えられる。また、２
枚刃エンドミルでは回転中心部の切れ刃数を有効２枚と
してその刃の欠けを防止し、送りを大きくして加工能率
を高めることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プレス金型、鍛
造金型に代表される各種産業用金型等の自由曲面を加工
するのに用いられるスローアウェイ式ボールエンドミル
と、それ用のスローアウェイチップに関する。

【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、例えば、図６に示すようなものがあ
る。このボールエンドミルは、本体１の先端部に２つの
チップ座２、３を設け、そのチップ座に板状のスローア
ウェイチップ４、５を取付けたものである。

【０００３】スローアウェイチップ４は、先端Ｒ部の切
れ刃を１／４円の円弧にしてＲ部切れ刃の内端を回転中
心に配置している。また、もうひとつのスローアウェイ
チップ５は、２つのチップ座２、３間に本体の肉を残す
（これにより本体先端の剛性低下を少なくする）ため
に、内端が回転中心に至らない形状、大きさにしてい
る。

【０００４】この図６のボールエンドミルは、左右一対
の切れ刃をひとつのチップに形成し、そのチップを本体
先端の一文字のスリットに挿入し、本体で挟持するタイ
プのエンドミルに比べて本体の剛性確保が容易であり、
高精度加工に適している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のボール
エンドミルは、チップ座２の回転中心側座側面２ａが回
転中心軸Ｃを越えた位置にあるので、チップ座２、３間
の本体肉厚を大きくするのが難しい。この部分の肉厚を
あえて大きくすると、チップ５が小さくなり、エンドミ
ルが１枚刃に近いものになって性能が低下するほか、チ
ップのクランプも難しくなる。このように、座２、３間
の本体肉厚を大きくできないため、その分、本体の剛性
低下が大きくなる。最近の切削工具は、切れ刃を耐摩耗
性の良い硬質合金や硬質焼結体で形成して加工の高速化
を図る傾向にあるが、本体の剛性が充分でないと高速加
工では特に、加工中にいわゆるビビリ（振動）や切れ刃
の欠損が生じて加工精度が悪くなる。これはボールエン
ドミルも例外ではなく、この点に従来のスローアウェイ
式ボールエンドミルは不満を残している。

【０００６】また、図６の構造では、回転中心部の有効
切れ刃が１枚になるので、中心刃の負荷が大きくなって
その部分の切れ刃が欠損し易い欠点もある。

【０００７】この発明は、これ等の不具合を解決するこ
とを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、スローアウェイ式ボールエン
ドミルのチップ座の回転中心側の座側面とその面で支え
るスローアウェイチップの内側側面を回転中心軸と略平
行にして回転中心軸から外周側に離間した位置に設け、
スローアウェイチップの先端側は前記座側面よりも回転
中心側に入り込ませてＲ部切れ刃を回転中心近傍に至ら
しめたのである。

【０００９】また、この発明のボールエンドミルに用い
る板状スローアウェイチップについては、Ｒ部切れ刃が
略１／４円の円弧を画き、さらに、エンドミルの回転中
心側に置かれるチップの内側側面の後部側はその面の前
部側に対して凹んでおり、かつ、その凹んだ内側側面は
Ｒ部切れ刃の外端に対する接線と略平行になっている形
状にしたのである。

【００１０】なお、このスローアウェイチップは、すく
い面を、チップの正面視において切れ刃の外端側がエン
ドミルの回転方向前方にある方向に傾斜させておくと望
ましい。Ｒ部の切れ刃をねじれ刃にするのも望ましい。

【００１１】さらに、チップを板状台金の外周部に硬質
合金又は硬質焼結体を接合した複合材料で作り、切れ刃
を前記硬質合金又は硬質焼結体で形成するのも好まし
い。

【００１２】

【作用】上述した構造にすると、本体の先端中心に、チ
ップ座の座側面が回転中心軸から離間した分余分に肉が
残り、本体の剛性が向上する。

【００１３】また、スローアウェイチップの先端側を回
転中心側に入り込ませてあるので中心刃も失われない。
これにより、スローアウェイチップを回転中心を基準に
して点対称に２個装着すれば中心刃の有効刃数が２枚に
なり、中心刃に働く負荷が半減する。従って、１回転当
りの送りを高めて加工能率を上げることも可能になる。

【００１４】なお、チップのすくい面を切れ刃外周側が
回転方向前方にある方向に傾けたものは、切れ刃の強度
向上と、切削抵抗の分散、ワークに対する喰い付き時の
衝撃緩和が図れる。その理由は後述する。

【００１５】Ｒ部の切れ刃をねじれ刃としたものも切削
抵抗の分散、喰い付き時の衝撃緩和が図れる。

【００１６】また、スローアウェイチップを板状台金の
外周部に硬質合金又は硬質焼結体を接合した複合材料で
作って切れ刃を前記硬質合金又は硬質焼結体で形成した
ものは、コストアップを最小限に抑えてチップの耐摩耗
性を大きく向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に、この発明のスローアウェ
イ式ボールエンドミルの実施形態を示す。

【００１８】図に示すように、本体１の先端部に２つの
チップ座６、６と、２つの切屑ポケット７、７を設けて
ある。このチップ座６、６、切屑ポケット７、７は、そ
れぞれ、エンドミルの回転中心軸Ｃを基準にして点対称
に配置されている。

【００１９】チップ座６は、回転中心側の座側面６ａを
回転中心軸Ｃと略平行にして回転中心軸Ｃから外周側に
Ｅ偏らせて配置してある。これにより、チップ座６、６
に、２・Ｅの厚みの肉が残って本体先端の剛性が高まっ
ている。

【００２０】また、図２に示すように、本体１の最先端
部を回転中心軸Ｃを越えた位置からポケット側に斜めに
切除しており、そのため、座側面６ａの本体先端側の端
部は、本体先端から多少後退した位置にある。なお、切
除面８、８は傾斜方向が逆になっている。

【００２１】９は、各チップ座の主座面に開設したクラ
ンプねじ螺合用のねじ穴である。

【００２２】チップ座６、６には、図１に示すように、
スローアウェイチップ１０が皿ねじのクランプねじ１８
を用いて取付けられる。

【００２３】図１のエンドミルに用いたスローアウェイ
チップ１０の詳細を図３に示す。このスローアウェイチ
ップ１０は、エンドミルの回転中心側に置かれる内側側
面の後部側をその面の前部側に対して凹ませ、この凹ん
だ面１３をＲ部切れ刃１１ａの外端に対する接線Ｌｙ
（図３（ａ）参照）と略平行にして前述の座側面６ａで
支え、更に、面１３と略直角な背面１４を図２（ａ）に
示す座背面６ｂで支えるようにしている。

【００２４】面１３の凹み量は、前述のＥと同じかそれ
よりも少し大きくしており、このため、チップ１０の先
端側が、図１（ａ）に示すように、チップの着座状態下
で本体１の回転中心側に入り込み、その部分のＲ部切れ
刃１１ａにより中心刃が作り出される。

【００２５】また、図示のスローアウェイチップ１０
は、台金１５に硬質焼結体のブランク１６を接合した複
合材料で作ってブランク１６に切れ刃１１を付してい
る。

【００２６】ブランク１６は、底面に超硬合金の座板１
６ａを複合化した構造であり、その平面視形状はＪ字状
になっている。この形状のブランクは、平板の複合化材
料から歩留り良く切り出すことができる。図のスローア
ウェイチップ１０は、サイズ面でも無駄の無いこのブラ
ンク１６を台金に接合することにより、高価な硬質焼結
体の使用量を少なくして耐摩耗性を高めており、経済性
に優れる。

【００２７】さらに、このスローアウェイチップ１０
は、すくい面１２を本体への装着状態で図１（ｂ）に示
すように、切れ刃１１の外端が回転方向前方に突出する
方向に傾けてある。このようにすると、切れ刃外端がい
わゆる芯高になるので、切れ刃の２番角（図３（ｂ）の
β）を小さくしても２番面と被削材の干渉が起こらず、
その２番角の縮小で切れ刃１１の刃先角（くさび角）α
を大きくして切れ刃強度を高めることができる。

【００２８】従来のボールエンドミルは、チップ厚みが
径方向の各部で一定しているため、周速が速くて切削抵
抗が大きくなる外周側でチップの強度が不足しがちであ
るが、例示のチップはその強度不足を解消でき、破損の
トラブルが減少する。

【００２９】また、すくい面１２の傾きにより、図１
（ｃ）に示すように、Ｒ部切れ刃１１の位置が外周側に
向かうにつれて徐々に変化し、そのために被削材への喰
い付きが徐々に進行し、切削抵抗の分散、喰い付き時の
衝撃緩和が図られる。

【００３０】図４に示すように、切れ刃１１にねじれ角
を付すこともできる。これも、切れ刃の位置が変化して
喰い付きが徐々に進行するので、切削抵抗の分散と喰い
付き時の衝撃緩和が図れる。また、ねじれ刃はストレー
ト刃に比して切れ刃長さが長くなるので、負荷の軽減に
よる切れ刃欠損の抑止効果も生じる。

【００３１】図１のねじれの無い刃、図４のねじれ刃の
どちらを選択するかは、経済性と切削性能のどちらかを
優先するかを考えて決めればよい。ねじれ刃チップは、
性能面では勝るが研削が難しく、研削コストが高くな
る。これに対し、図１のチップはすくい面が平坦なため
研削し易く、ユーザサイドでの再現性の良い再研削も可
能なため、コスト面で有利である。

【００３２】次に、スローアウェイチップ１０の先端側
内側面は、図５のように、回転中心軸Ｃを少しオーバし
た位置に配置するのがよい。回転中心部は切削速度がゼ
ロであるので、切削抵抗が大きく、切れ刃が欠け易い。
従って、図のように、内端のエッジを面取りして強化す
る等の工夫が必要であるが、上記のオーバ配置であれ
ば、内端の強化面取りで回転中心の刃が失われることを
防止できる。

【００３３】なお、スローアウェイチップ１０を２個装
着して２枚刃エンドミルにする場合には、切れ刃内端の
相互干渉防止及び中心刃の欠け対策のために、チップの
内端間に図５に示す隙間ｇを設けるのが望ましい。その
隙間ｇは、大き過ぎると切り残しが生じるようになるの
で０〜約０．５ｍｍの範囲が適している。

【００３４】また、図１（ｂ）のすくい面の傾斜角γは
０°〜約２０°の範囲にあるのが望ましい。このγが過
大になると逃げの３番角δ（図３（ｂ）参照）を大きく
する必要があるので、逆に刃先強度が低下する。これに
加え、ブランク１６と、クランプねじ１８が接近し過ぎ
て互いに干渉したり、切屑ポケット７が容積不足になっ
て切屑詰まりが生じ易くなったりもする。図１（ｂ）
に、γが過大な場合の切れ刃位置を鎖線で示す。これか
ら、γが大きくなるほどブランク１６がクランプねじ１
８に接近し、切屑ポケット７も小さくなることが判る。
図３のチップはγを約８°としており、前述の不具合が
生じない。

【００３５】さらに、図１に示した座側面６ａの回転中
心軸Ｃからの離間量Ｅは、エンドミルの有効径Ｄに対
し、０．０５Ｄ〜０．２Ｄぐらいが望ましい。このＥが
小さいと本体剛性が下がり、切れ刃の欠損、寿命低下を
引き起すビビリが生じ易くなる。また、Ｅが過大な場合
には充分なサイズのクランプねじ１８を使えず、チップ
クランプの信頼性に問題が出てくる。

【００３６】このほか、スローアウェイチップ１０のク
ランプは、図１、図４ではクランプねじ１８のみで行っ
ているが、クランプ強度を高めるために、クランプねじ
１８と図６に示す押え金１９を併用して行ってもよい。
また、組付けスペース等に余裕があれば、周知の他の構
造のクランプ手段を利用してもよい。

【００３７】また、切れ刃１１は、略１／４円のＲ部切
れ刃１１ａの外端に直線部切れ刃１１ｂを連ねた形にし
たが、直線部切れ刃１１ｂは、本体の剛性、スペースに
余裕があれば専用の別のチップを複数付加して切れ刃長
さＡ₁ を長くした構成にしてもよく、必要がなければ省
くことも可能である。刃数も必要に応じて増減させるこ
とができるが、１枚刃のものは切削バランスの面であま
り好ましくない。

【００３８】−実施例− 図２に示す形状の本体と図３に示す形状のスローアウェ
イチップを作り、これを組み合わせて図１の直径４０ｍ
ｍのボールエンドミル（発明品）に仕上げた。

【００３９】本体は、ＳＮＣＭ６３０製とし、図１のＥ
を４ｍｍとした。また、スローアウェイチップは座に適
合する形にし、径方向内端厚みよりも外端厚みが約３ｍ
ｍ厚くなるようにすくい面にγ＝約８°の傾きを付け
た。切れ刃材質はＣＢＮを主成分とする硬質焼結体とし
た。本体とスローアウェイチップの寸法諸元は、図１に
おいて、Ｄ＝４０ｍｍ、Ｄ₁ ＝４２ｍｍ、Ｒ＝２０ｍ
ｍ、Ａ₁ ＝３０ｍｍ、Ａ₂＝４５ｍｍ、Ｌ₁ ＝１００ｍ
ｍ、Ｌ₂ ＝１００ｍｍ、Ｌ₃ ＝２１０ｍｍである。

【００４０】また、比較のため、図６に示すボールエン
ドミル（従来品）も作った。このエンドミルの本体は、
チップ座の形状、サイズを図１のものと異らせ、材質と
Ｄ、Ｄ₁ 、Ｒ、Ａ₁ 、Ａ₂ 、Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ の各寸法
は図１のものと同じにした。スローアウェイチップは径
方向内端が回転中心軸を越えるものと越えないものを組
合わせ（両者とも径方向厚みは一定）ており、従って、
中心刃は１枚しかない（図１のものは２枚）。切れ刃材
質は発明品と同じにした。

【００４１】次に、試作した発明品と従来品の切削性能
を、ねずみ鋳鉄（ＦＣ３００）製のプレス用大型金型を
切削して比較した。

【００４２】切削条件は、主軸回転数Ｎ＝６，０００
ｒ．ｐ．ｍ、切込みｄ＝０．５ｍｍ、送りｆ＝０．３ｍ
ｍ／刃、ピックフィードｐｆ＝３．０ｍｍとした。

【００４３】この結果、従来品は、切削開始後約７時間
で切れ刃の欠損が生じた。特に、有効刃数が１枚になっ
ている回転中心部の欠損が著しかった。これに対し、発
明品は、１５時間切削後も切れ刃の全域が健全で欠損箇
所はどこにも見られなかった。また、金型の形状精度に
影響する仕上面粗さも従来品使用時に比べて１５〜２０
％向上した。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、スローアウェイチップの内側側面に段差をつけ、そ
の面の凹んだ後部側を座側面で支えるようにしたので、
ボールエンドミルの本体先端の中心部に肉が残って本体
の剛性が向上し、そのために加工精度が向上し、また、
切れ刃の欠けが抑制されてチップの寿命も延びる。

【００４５】また、同一形状のスローアウェイチップを
２個装着して中心刃の有効刃数を２枚にすることができ
るので、中心刃の欠けを抑制でき、さらに、１回転当り
の送りを高めて切削能率を向上させることもできる。

【００４６】さらに、スローアウェイチップのすくい面
を傾けて切刃の外端側が芯高になるようにしたものは、
ねじれ刃と違って切れ刃の研削がし易く、かつ、切れ刃
強度の向上、ねじれ刃と同様の切削抵抗の分散、喰い付
き時の衝撃緩和の効果が得られ、耐久性、性能のより優
れたスローアウェイボールエンドミルが実現できる。

【００４７】このほか、切れ刃部近辺のみに硬質合金や
硬質焼結体を使用したスローアウェイチップは、経済的
にその寿命を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）：実施形態のボールエンドミルの側面図 （ｂ）：同上のエンドミルの拡大正面図 （ｃ）：同上のエンドミルの９０°回転した位置の先端
部の側面図

【図２】（ａ）：図１のボールエンドミルの本体の側面
図 （ｂ）：同じく本体の正面図

【図３】（ａ）：図１のボールエンドミルに用いたスロ
ーアウェイチップの平面図 （ｂ）：同上のチップの正面図 （ｃ）：図３（ａ）のＸ−Ｘ部の断面図

【図４】（ａ）：他の実施形態の先端部の側面図 （ｂ）：同上の正面図 （ｃ）：９０°回転した位置の側面図

【図５】スローアウェイチップの内端の強化状態と配置
例を示す拡大正面図

【図６】（ａ）：従来のボールエンドミルの側面図 （ｂ）：同上のエンドミルの正面図 （ｃ）：同上のエンドミルの１８０°回転した位置の側
面図

【符号の説明】

１ 本体 ６ チップ座 ６ａ 座側面 ６ｂ 座背面 ７ 切屑ポケット ８ 切除面 ９ ねじ穴 １０ スローアウェイチップ １１ 切れ刃 １１ａ Ｒ部切れ刃 １１ｂ 直線部切れ刃 １２ すくい面 １３ 凹んだ内側側面 １４ 背面 １５ 台金 １６ ブランク １６ａ 座板 １７ 皿穴 １８ クランプねじ １９ 押え金 Ｃ 回転中心軸 Ｅ 偏り量 α 刃先角 β 二番角 δ 三番角 γ すくい面の傾き角 ｇ 隙間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体の先端部にチップ座を設け、そのチ
   ップ座に切れ刃を有する板状スローアウェイチップをク
   ランプ手段で固定して構成されるスローアウェイ式ボー
   ルエンドミルにおいて、前記チップ座の回転中心側の座
   側面とその面で支えるスローアウェイチップの内側側面
   を回転中心軸と略平行にして回転中心軸から外周側に離
   間した位置に設け、スローアウェイチップの先端側は前
   記座側面よりも回転中心側に入り込ませてＲ部切れ刃を
   回転中心近傍に至らしめ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。
2. 【請求項２】 請求項１記載のボールエンドミルに用い
   る板状スローアウェイチップであって、Ｒ部切れ刃が略
   １／４円の円弧を画き、さらに、エンドミルの回転中心
   側に置かれるチップの内側側面の後部側はその面の前部
   側に対して凹んでおり、かつ、その凹んだ内側側面はＲ
   部切れ刃の外端に対する接線と略平行になっていること
   を特徴とするボールエンドミル用スローアウェイチッ
   プ。
3. 【請求項３】 すくい面を、チップの正面視において切
   れ刃の外端側がエンドミルの回転方向前方にある方向に
   傾斜させてある請求項２記載のボールエンドミル用スロ
   ーアウェイチップ。
4. 【請求項４】 Ｒ部の切れ刃をねじれ刃とした請求項２
   記載のボールエンドミル用スローアウェイチップ。
5. 【請求項５】 板状台金の外周部に硬質合金又は硬質焼
   結体を接合した複合材料で作られ、切れ刃が前記硬質合
   金又は硬質焼結体で形成されている請求項２、３又は４
   記載のボールエンドミル用スローアウェイチップ。