JPH11138326A - ボールノーズ部の先端半部がすぐれた耐摩耗性を示す超硬合金製ボールエンドミル - Google Patents

ボールノーズ部の先端半部がすぐれた耐摩耗性を示す超硬合金製ボールエンドミル

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JPH11138326A
JPH11138326A JP30700497A JP30700497A JPH11138326A JP H11138326 A JPH11138326 A JP H11138326A JP 30700497 A JP30700497 A JP 30700497A JP 30700497 A JP30700497 A JP 30700497A JP H11138326 A JPH11138326 A JP H11138326A
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JP
Japan
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cemented carbide
ball
end mill
ball end
ball nose
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Withdrawn
Application number
JP30700497A
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English (en)
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Motoya Hamazaki
元弥 浜崎
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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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
    • B23C5/109Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft with removable cutting inserts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールノーズ部の先端半部がすぐれた耐摩耗
性を示す超硬合金製ボールエンドミルを提供する。 【解決手段】 超硬合金製ボールエンドミルを、いずれ
も結合相形成成分として、Co:7〜10%、Cr:
0.1〜2%、およびV:0.1〜1%を含有し、残り
が分散相形成成分としてのWCと不可避不純物からなる
組成を有し、かつボールノーズ部の先端半部のWC粒を
これ以外の部分のWC粒に比して相対的に粗粒とし、添
付の図1の超硬合金の示す抗磁力とWC粒の平均粒径と
の関係図において、上記ボールノーズ部の先端半部が1
64〜270Oe 、これ以外の部分が280〜500O
e の抗磁力をそれぞれ示す超硬合金で構成する。

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、例えばダイス鋼
などの高硬度鋼の切削加工に際して、ボールノーズ部の
先端半部がすぐれた耐摩耗性を示し、長期に亘ってすぐ
れた切削性能を発揮する超硬合金製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、一般に、ボールエンドミルが、図
2に概略正面図で示されるように、先端部のボールノー
ズ部と、切刃本体と、シャンク部からなり、前記ボール
ノーズ部における切刃が半径rの半球面上に形成された
構造をもつことは良く知られるところである。また、上
記ボールエンドミルが、重量%で(以下、%は重量%を
示す)、いずれも結合相形成成分として、 Co:7〜16%、 Cr:0.1〜3%、 V:0.1〜2%、 を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化タングス
テン(以下、WCで示す)と不可避不純物からなる組成
をもち、かつ先端部のボールノーズ部からシャンク部に
かけて0.4〜1.2μmの範囲内の所定の平均粒径を
有するWC粒で構成された均等組織をもった超硬合金か
らなり、さらにこれが、例えばダイス鋼などの高硬度鋼
で構成された温間および熱間鍛造金型などの切削加工に
用いられることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
は、切削加工装置の高性能化と相まって高精密化の傾向
にあり、これに伴ってボールエンドミルは細径化および
長尺化が不可欠の条件となっているが、ボールエンドミ
ルの細径化および長尺化のためにはWC粒を微細化して
高強度を具備せしめることが必要であり、このようにW
C粒が微細化すればするほどボールエンドミルは高強度
をもつようになり、これの一層の細径化および長尺化が
可能となるが、WC粒を微細化すればするほどボールエ
ンドミルのボールノーズ部における先端部の摩耗進行が
促進され、特に被削材が高硬度鋼のように硬質になれば
なるほど摩耗進行は著しく加速するようになって、使用
寿命の短命化が避けられないのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、特にボールエンドミルにおける
ボールノーズ部の先端半部の摩耗抑制に着目し、研究を
行った結果、 (a)切削加工時におけるボールノーズ部では、これの
最先端(中心点)は静止状態にあり、この最先端から切
刃本体に向けて周速は漸次増加する状態にあり、この状
態において、ボールノーズ部の先端半部のWC粒の粒径
をこれ以外の部分のそれに比して粗粒にしてやると、前
記ボールノーズ部の先端半部の摩耗が著しく抑制される
ようになること。 (b)超硬合金におけるWC粒の粒径とこれの示す抗磁
力との間には相関関係があり、WC粒の粒径が粗くなる
ほど、これの示す抗磁力は低下するようになるが、超硬
合金の組成を、いずれも結合相形成成分として、 Co:7〜10%、 Cr:0.1〜2%、 V:0.1〜1%、 を含有し、残りが分散相形成成分としてのWCと不可避
不純物からなる組成に特定した上で、超硬合金の示す抗
磁力とWC粒の平均粒径との関係を調べると図1に示さ
れる結果を示し、図1において、ボールノーズ部の先端
半部のWC粒の平均粒径が2.3〜3.2μmの範囲内
の値、すなわち前記先端半部を抗磁力で測定して164
〜270Oe を示す超硬合金とし、これ以外の部分のW
C粒の平均粒径が0.5〜0.7μmの範囲内の値、す
なわち同じくこれの抗磁力を測定した場合に280〜5
00Oe を示す超硬合金で構成すると、前記ボールノー
ズ部の先端半部の耐摩耗性が著しく向上し、この現象は
被削材が高硬度鋼でも顕著に現われることから、使用寿
命の著しい延命化が可能となり、しかもこれ以外の部分
は上記の通りWC粒の微細化によって高強度を具備する
ようになることから、ボールエンドミルの細径化および
長尺化も可能となること。以上(a)および(b)に示
される研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、いずれも結合相形成成分として、 Co:7〜10%、 Cr:0.1〜2%、 V:0.1〜1%、 を含有し、残りが分散相形成成分としてのWCと不可避
不純物からなる組成を有し、かつボールノーズ部の先端
半部のWC粒をこれ以外の部分のWC粒に比して相対的
に粗粒とし、添付の図1の超硬合金の示す抗磁力とWC
粒の平均粒径との関係図において、上記ボールノーズ部
の先端半部が164〜270Oe 、望ましくは170〜
240Oe 、これ以外の部分が280〜50Oe 、望ま
しくは330〜420Oe の抗磁力をそれぞれ示す超硬
合金で構成してなる、ボールノーズ部の先端半部がすぐ
れた耐摩耗性を示す超硬合金製ボールエンドミルに特徴
を有するものである。
【0006】つぎに、この発明のボールエンドミルにお
いて、これを構成する超硬合金の組成およびこれの示す
抗磁力を上記の通りに限定した理由を説明する。 (A)超硬合金の組成 (a)Co Co成分には、焼結性を向上させ、もって強度を向上さ
せる作用があるが、その含有量が7%未満では細径化お
よび長尺化に必要な所望の高強度を確保することができ
ず、一方その含有量が10%を越えると耐摩耗性が低下
するようになることから、その含有量を7〜10%と定
めた。
【0007】(b)CrおよびV これらの成分には、共存して原料粉末であるWC粉末が
焼結時に粗大化しない、すなわち原料粉末時の平均粒径
を焼結後も保持する作用がり、さらにCr成分には強度
および硬さを向上させる作用があり、したがってこれら
両成分は原料粉末のWC粉末の平均粒径を調整するする
ことにより、ボールノーズ部の先端半部のWC粒の平均
粒径を2.3〜3.2μmにして、この部分の示す抗磁
力を164〜270Oe とし、かつこれ以外のWC粒の
平均粒径を0.5〜0.7μmにして、これの示す抗磁
力を280〜500Oe とするには不可欠の成分であ
り、このためCrおよびVのうちのいずれかの含有量が
0.1%未満になってもWC粒の粒度調整が困難にな
り、原料粉末であるWC粉末の平均粒径を調整しても、
ボールノーズ部の先端半部ではWC粒の平均粒径が3.
2μmを越え、またこれ以外の部分では同0.7μmを
越える場合が発生し、それぞれ所望の耐摩耗性および強
度を確保することができず、一方CrおよびVのうちの
いずれかの含有量でもCr:2%およびV:1%を越え
ると、強度が急激に低下するようになることから、その
含有量をCr:0.1〜2%、望ましくは0.5〜1.
2%、V:0.1〜1%、望ましくは0.2〜0.8%
と定めた。
【0008】(B)抗磁力 (a)ボールノーズ部の先端半部 この部分の示す抗磁力が270Oe を越えるということ
は、WC粒の平均粒径が2.3μm未満になることを意
味し、この場合所望のすぐれた耐摩耗性を確保すること
ができず、一方同じく抗磁力が164Oe 未満となるこ
とは、WC粒の平均粒径が3.2μmを越えて粗大化し
ていることを意味し、この場合は強度低下が著しいこと
から、これの示す抗磁力を164〜270Oe 、望まし
くは170〜240Oe と定めた。
【0009】(b)これ以外の部分 この部分の示す抗磁力が500Oe を越えることは、W
C粒の平均粒径が0.5μm未満になることを示し、こ
のようにWC粒の平均粒径が0.5μm未満になると、
特にボールノーズ部の上半部の耐摩耗性の進行が促進さ
れるようになり、一方同じく示す抗磁力が280Oe 未
満になることは、WC粒の平均粒径が0.7μmを越え
て粗粒となっていることを意味し、この場合には細径化
および長尺化に必要な所望の高強度を確保することがで
きないことから、これの示す抗磁力を280〜500O
e 、望ましくは330〜420Oe と定めた。
【0010】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の超硬合金製ボ
ールエンドミルを実施例により具体的に説明する。原料
粉末として、それぞれ表1に示される平均粒径をもった
WC粉末、平均粒径:1.2μmのCo粉末、さらに同
2μmのCr32 粉末およびVC粉末を用意し、これ
ら原料粉末を、ボールノーズ部の先端半部(以下、単に
先端半部と云う)およびその他部分を形成する目的で、
それぞれ表1に示される配合組成に配合し、ボールミル
で24時間湿式混合し、乾燥した後、まず先端半部形成
用混合粉末を、中心線深さ:127mm×径:12.7
mm×ボールノーズ部のr:6.35mmのキャビテイ
寸法をもった金型内に最先端から7mmの高さ位置まで
装入し、ついでその他部分形成用混合粉末を充填し、1
0kg/mm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧
粉体を0.1torr以下の真空中、1350〜150
0℃の範囲内の所定温度に1.5時間保持の条件で焼結
し、この焼結体に切削加工を施すことにより、図2に示
される形状、並びに長さ:100mm×径:10mm×
ボールノーズ部のr:5mmの寸法をもち、かつ上記配
合組成と実質的に同じ成分組成を有し、さらに原料粉末
として用いたWC粉末の平均粒径と実質的に変わらない
平均粒径のWC粒で構成された超硬合金からなる本発明
超硬合金製ボールエンドミル(以下、本発明ボールエン
ドミルと云う)1〜7をそれぞれ製造した。また、比較
の目的で、表1に示される通り先端半部を形成するのに
用いる原料粉末としてのWC粉末の平均粒径を、その他
部分を形成するのに用いるWC粉末の平均粒径と同じく
する以外は同一の条件で比較超硬合金製ボールエンドミ
ル(以下、比較ボールエンドミルと云う)1〜7をそれ
ぞれ製造した。
【0011】この結果得られた各種のボールエンドミル
について、ボールノーズ部を切り落とし、これをさらに
先端半部と上半部(その他部分)に分け、この先端半部
と上半部のヒステリシス曲線をCIS(超硬工具協会)
規格に基づいて測定し、これより抗磁力を求めた。ま
た、上記の各種ボールエンドミルを用いて、 被削材:JIS・SKD61、 切削速度:25m/min、 送り:0.03mm/刃、 軸方向切り込み:3mm、 径方向切り込み:7mm、 の条件で高硬度鋼の乾式溝加工を行い、ボールエンドミ
ルの最先端部における摩耗深さが0.2mmに至るまで
の加工溝長さを測定した。これらの結果を表1に合せて
示した。
【0012】
【表1】
【0013】
【発明の効果】表1に示される結果から、先端半部のW
C粒の平均粒径がその他部分のそれに比して相対的に粗
粒であり、これによってそれぞれの示す抗磁力も異なっ
たものになる本発明ボールエンドミル1〜7は、いずれ
もWC粒の平均粒径が全長に亘って同じであり、この結
果抗磁力も同じ値を示すようになる比較ボールエンドミ
ル1〜7に比して、高硬度鋼の切削において著しくすぐ
れた耐摩耗性を示し、長い使用寿命を示すことが明らか
である。上述のように、この発明のボールエンドミル
は、これの細径化および長尺化を可能とする高強度を具
備した上で、ボールノーズ部の先端半部はすぐれた耐摩
耗性を長期に亘って発揮するものであり、したがって切
削加工の高精密化にも十分満足に対応するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】超硬合金の示す抗磁力とWC粒の平均粒径との
関係図である。
【図2】ボールエンドミルの概略正面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 いずれも結合相形成成分として、 Co:7〜10重量%、 Cr:0.1〜2重量%、 V:0.1〜1重量%、 を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化タングス
    テンと不可避不純物からなる組成を有し、 かつボールノーズ部の先端半部の炭化タングステン粒を
    これ以外の部分の炭化タングステン粒に比して相対的に
    粗粒とし、 添付の図1の超硬合金の示す抗磁力と炭化タングステン
    粒の平均粒径との関係図において、上記ボールノーズ部
    の先端半部が164〜270Oe 、これ以外の部分が2
    80〜500Oe の抗磁力をそれぞれ示す超硬合金で構
    成したことを特徴とする、ボールノーズ部の先端半部が
    すぐれた耐摩耗性を示す超硬合金製ボールエンドミル。
JP30700497A 1997-11-10 1997-11-10 ボールノーズ部の先端半部がすぐれた耐摩耗性を示す超硬合金製ボールエンドミル Withdrawn JPH11138326A (ja)

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Cited By (5)

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Effective date: 20050201