JPH11216608A - ボ−ルエンドミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械に使用する平面および曲面成形加工
と同時に仕上げ用途に適し、乾式切削等によって曲面成
形や仕上げ切削を可能にするボールエンドミルを提供す
る。 【構成】 ソリッドボ−ルエンドミルにおいて、ボ−ル
刃のノ−ズ部分に軸断面視において略Ｖ字状にノッチを
設け、該ノッチ部にはボ−ル刃と連続した底刃を少なく
とも１刃設けてあって、該底刃は、中低の勾配が５度以
上、１５度未満であって、かつ丸みを有する短い切れ刃
を介してボ−ル刃と連続させ、ボール刃のすくい面およ
び逃げ面の面粗さを０．５μｍＲｙ以下とすることより
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、主として工作機械で
用いるボールエンドミルに関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタなどの工作機械を用い
た３次元形状、特に曲面加工の用途にはボールエンドミ
ルが用いられている。これらの加工においては、３次元
形状を最少の工具本数でかつ短時間で成形することが望
まれており、また手作業による仕上げから機械加工によ
る高速仕上げに移行するニーズが増しており、工具に対
し更に長寿命および高精度加工の要求がなされている。
この目的で提供されたものとして、例えば特開平７−１
２１８号に示されたボールエンドミル（以下、従来品１
という）がある。また、同様にソリッドのボールエンド
ミル切れ刃先端にＶ字状溝を形成し、回転中心近傍の損
耗を防止することを目的とした、特開平４−３１０３１
０号に示されたボールエンドミル（以下、従来品２とい
う）がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】従来品１は、切削速
度０領域に切れ刃をもたないように離間させたものであ
るが、この場合はボール刃にねじれ角が付けられないた
めに切削性が劣り、また回転中心には全く切れ刃がない
ため縦送りだけでなく、傾斜切削やヘリカル切削等の３
次元切削ができないなどの問題があった。他にも円弧状
ボール刃の中心付近の端点で損傷が大きくなるなど十分
とは言えないものであった。また、従来品２はＶ字溝の
開き角度が６０度〜１５０度（すなわち中低勾配にあた
る角度は６０度〜１５度）であるボール刃とＶ字溝側面
とがなすエッジは非常に鋭角となるため、ボール刃回転
中心付近に負荷が掛かる切削においては、欠損を生じや
すいという問題があった。更に近年、環境問題の高まり
から上述の曲面加工においても切削油剤を用いない乾式
切削化が切望されているが、このような用途には到底適
合できるものではなかった。

【０００４】

【本発明の目的】本願発明は、工作機械に使用する平面
および曲面成形加工と同時に仕上げ用途にも適すし、乾
式切削によって曲面成形や仕上げ切削を可能にするボー
ルエンドミルを提供するものである。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本願発明は、ソリッドボ
−ルエンドミルにおいて、ボ−ル刃のノ−ズ部分に軸断
面視において略Ｖ字状にノッチを設け、該ノッチ部には
ボ−ル刃と連続した底刃を少なくとも１刃設けてあっ
て、該底刃は、中低の勾配が５度以上、１５度未満であ
って、かつ丸みを有する短い切れ刃を介してボ−ル刃と
連続させ、ボール刃のすくい面および逃げ面の面粗さを
０．５μｍＲｙ以下としたボールエンドミルて、更に、
該エンドミルの回転中心および／またはボ−ル刃の逃げ
面あるいは背面に開口するクーラント穴を設け、エアー
や冷風を供給するできるようにしたボールエンドミルで
ある。

【０００６】

【作用】ノーズ部分にＶ字状の溝を設けた場合、図１に
示す様な水平方向切削あるいは図２に示す様な等高線形
状加工おいては、切れ刃が一定以上の切削速度をもつた
め切削性が改善されるが、切れ刃端では切削応力が集中
しやすく損耗が激しくなる。特にＶ字溝の中低の勾配α
を大きくすれば、この応力集中の影響は大きくなる。し
かし、逆に小さくすれば、図３に示す傾斜切削および軸
線方向に切削送りをするときに、切れ刃として作用しな
いＶ字溝部分が被削材と当たり、不都合が生じてくる。
本願発明では、ノーズに中低の底刃を設けたので、工具
回転中心近傍において被削材との余分な干渉を避けるこ
とができ、切れ刃中心付近の擦れ摩耗を低減して、高速
回転で使用しても長寿命となる。また、等高線加工ある
いは底刃の中低の勾配以下の僅かな傾き角での傾斜切削
の場合、底刃が干渉しないため切れ刃は一定以上の切削
速度を保つことができ、面粗さが向上する。

【０００７】図３の様な傾斜切削または図４に示すヘリ
カル切削に関しては、底刃の中低の勾配を５度〜１５度
としたので、底刃が有効に作用し切削性は良くなる。図
５に示すように倣い走査線により曲面を加工する場合に
おいて、切削点が刻々と変化していっても、外周切れ刃
から円弧状ボール刃、底刃の全域で切れ刃は適切に作用
するため、切れ刃には局部的な負担を与えることなく、
切削バランスが取れた状態で切削が可能である。このた
め、摩耗、チッピングを抑える効果がある。さらに、底
刃とボール刃とが連接する部分を、丸みをもつ短い切れ
刃で結んだので、局部的な摩耗を軽減でき、加工精度維
持と耐久性向上に効果がある。

【０００８】本願発明はまた、ボ−ルエンドミルの回転
中心および／またはボ−ル刃の逃げ面または背面に開口
するクーラント穴を設けたものである。回転中心に開口
した場合はエアー等のクーラントは必ず切り屑を切削位
置から遠ざける方向に噴出して切削位置の冷却と切り屑
の排除に効果を現す。このとき回転中心近傍には底刃を
残してあるから、上述の底刃の効果は減ずることがな
い。むしろＶ字溝内に切り屑が蓄積するのを防ぐ効果が
ある。また、クーラント穴は逃げ面あるいは背面に開口
した場合は切削熱を発生しやすい切れ刃近傍にク−ラン
トを噴出できるから、温度管理を行ったエア−や、非酸
化性のガス等を用いることにより冷却能に優れるもので
ある。回転中心もしくは、逃げ面あるいは背面の開口は
単独でもよく、組み合わせてもよい。これは曲面加工に
おいて平面切削が主の場合、側面切削が主の場合で選択
すればよい。ここで、ク−ラントには、不活性ガスある
いは揮発性潤滑剤を用いれば乾式切削における仕上げ精
度を高めることができるのである。尚、ク−ラント穴は
刃部および本体を貫通して設ける手段によって製作が可
能である。

【０００９】ボール刃のすくい面および逃げ面の面粗さ
は０．５μｍＲｙ以下としたのは、ボ−ル刃の切れ刃稜
線の均一化が画れ、切れ刃をシャ−プにして切削抵抗を
減じ切削時のチッピングを抑制して仕上げ面粗さを改善
する。また、ボ−ル刃の半径精度を高めるためにも重要
因子となる。さらに耐久性を増強するために施すコ−テ
ィング処理に際して密着強度を高める効果を現わすので
ある。さらに切れ刃の振れを３μｍ以内、ボ−ル刃の半
径精度を±３μｍ以内にすることにより、一層の加工精
度向上が画れることはいうまでもない。

【００１０】中低勾配を５度以上１５度未満としたのは
傾斜切削の場合に通常適用される送り方向と送り速度に
おいて底刃全面が当たることのないようにしたものであ
る。また、底刃は傾斜切削等に用いられる角度等にもよ
るが、丸みをもつ切れ刃で代用することができる。底刃
と円弧状のボール刃とが連接する部分を、丸みをもつ切
れ刃で結ぶ方法は円弧刃付け研削によってもよく、また
ホーニング等の砥粒加工によってもよい。すなわち丸み
の大きさはＶ字溝の幅と同じく、用途に応じて選び分け
られるのである。尚、ここではＶ字溝により２刃エンド
ミルを対象に述べているが、刃数は２刃に限ることな
く、３またはそれ以上であってもよい。ソリッドのボー
ルエンドミルは高速度工具鋼、超硬合金、サーメット等
で構成されるが、いずれの素材であってもよく、これに
硬質被膜等のコーティングを施してあってもよい。以
下、実施例について詳細に説明する。

【００１１】

【実施例】図６、図７および図８は本願発明の一実施例
であり、超微粒子超硬合金製の直径６ｍｍ、刃長８ｍ
ｍ、全長９０ｍｍ、刃数４刃、ねじれ角３０度のボール
エンドミルで、ノーズ部に幅２ｍｍ、中低勾配６度の底
刃を設けたものである。底刃とボ−ル刃とは半径０．５
ｍｍの円弧刃で滑らかに連続させてあり、底刃、円弧
刃、ボ−ル刃の逃げ面とそれぞれのすくい面とは面粗さ
が０．３〜０．４μｍＲｙとなるよう研磨仕上げを施し
た。このエンドミルの中心には直径１ｍｍのクーラント
穴６が、底刃からシャンク端に至るまで貫通している。
ボール刃部のすくい角は底刃から外周に至るまで−６度
である。これにＰＶＤ法によりＴｉ系の硬質被膜を施し
た。この工具を、マシニングセンタを用いて３次元切削
に供した。被削材をＳ５０Ｃで、回転数１５０００ｒｐ
ｍ、送り速度１５００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み０．５〜
１ｍｍ、ク−ラントにはわずかにミストを含む高圧エア
を用いて、図１に示すような凸曲面を走査倣い切削を行
った。傾斜、曲面など切削方向にかかわらず切り屑の排
出が頗るよく長時間にわたって安定した切削が可能であ
った。ピッチ送りを０．５ｍｍとしたため、切削量が多
いにもかかわらずボ−ル刃の面仕上げが細かく切れ刃が
シャ−プに維持されるため油剤を用いていないにもかか
わらず切削面は極めて良好であった。特に傾斜切削にお
いてはボールエンドミルの負荷部分が偏る傾向が避けら
れないが、切れ刃形状とともにクーラントの効果も相ま
って局部的な摩耗を軽減でき、優れた耐久性を得ること
ができた。ここでは３次元切削のため、エンドミル回転
中心にク−ラント穴を設けたが、立て送りが必要な場合
はボ−ル刃の逃げ面にク−ラント穴を設けることが望ま
しい。その一例を図９および図１０に示し、図９は上記
実施例における回転中心のク−ラント穴を排し、エンド
ミル本体をねじれをもって貫通するク−ラント穴をボ−
ル刃逃げ面に開口させたものである。上記実施例と同様
の高精度で製作してあるが、Ｖ字溝幅を狭くできるため
仕上げ切削用として適当であり、回転中心にまで底刃を
有するため立て送りの用途にも利用できる。図１０は特
に立て送りに適する２刃のボ−ルエンドミルであって、
急傾斜面においても切り屑を細かくして排出しやすいよ
う、ボール刃のすくい面は、底刃と連接する部分から外
周に至るまですくい角−６度とし、底刃のすくい面とは
角度をもって設けている。ここで該ク−ラント穴の開口
部はボ−ル刃逃げ面あるいは背面いずれでいってもよ
く、穴個数にも制限を設けない。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、特に金型
などの３次元形状加工に用いる高速切削用の工作機械に
適するボールエンドミルにおいて改善がなされた結果、
切削油剤を用いなくても切り屑排出性がよく高能率で切
削精度の優れた加工が可能になったのである。水平方向
送りにおいては切削性が向上し、送り速度を大きくで
き、傾斜送りや立て方向送りにも効果がある。特に切れ
刃の形状を強化した結果、耐久性を高めることが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、水平方向切削加工法の例を説明する略
図を示す。

【図２】図２は、等高線形状加工法の例を説明する略図
を示す。

【図３】図３は、傾斜切削加工法の例を説明する略図を
示す。

【図４】図４は、ヘリカル加工法の例を説明する略図を
示す。

【図５】図５は、走査倣い形状加工法の例を説明する略
図を示す。

【図６】図６は、本発明の実施例の側面図を示す。

【図７】図７は、図６の部分拡大図を示す。

【図８】図８は、図６の正面図を示す。

【図９】図９は、本発明の他の実施例の部分拡大図を示
す。

【図１０】図１０は、本発明のさらに他の実施例の正面
図を示す。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 刃部 ３ 外周刃 ４ ボール刃 ５ Ｖ字溝 ６ クーラント穴 ７ ボール刃のすくい面 ８ 底刃のすくい面 ９ ボール刃のランド幅 １０ 底刃のランド幅 α 中低の勾配

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソリッドボ−ルエンドミルにおいて、ボ
   −ル刃のノ−ズ部分に軸断面視において略Ｖ字状にノッ
   チを設け、該ノッチ部にはボ−ル刃と連続した底刃を少
   なくとも１刃設けてあって、該底刃は、中低の勾配が５
   度以上、１５度未満であって、かつ丸みを有する短い切
   れ刃を介してボ−ル刃と連続させ、ボール刃のすくい面
   および逃げ面の面粗さを０．５μｍＲｙ以下としたこと
   を特徴とするボールエンドミル。
2. 【請求項２】 請求項１記載のボールエンドミルにおい
   て、該エンドミルの回転中心および／またはボ−ル刃の
   逃げ面あるいは背面に開口するクーラント穴を設けたこ
   とを特徴とするボールエンドミル。