JPS6332565B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6332565B2
JPS6332565B2 JP10842378A JP10842378A JPS6332565B2 JP S6332565 B2 JPS6332565 B2 JP S6332565B2 JP 10842378 A JP10842378 A JP 10842378A JP 10842378 A JP10842378 A JP 10842378A JP S6332565 B2 JPS6332565 B2 JP S6332565B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutting edge
main cutting
main
ridge
starting point
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.)
Expired
Application number
JP10842378A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5537244A (en
Inventor
Fumio Inoguchi
Makoto Sato
Koichi Sano
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.)
Makino Milling Machine Co Ltd
Tungaloy Corp
Original Assignee
Makino Milling Machine Co Ltd
Toshiba Tungaloy Co Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by Makino Milling Machine Co Ltd, Toshiba Tungaloy Co Ltd filed Critical Makino Milling Machine Co Ltd
Priority to JP10842378A priority Critical patent/JPS5537244A/en
Publication of JPS5537244A publication Critical patent/JPS5537244A/en
Publication of JPS6332565B2 publication Critical patent/JPS6332565B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B23C5/1009Ball nose end mills
    • B23C5/1018Ball nose end mills with permanently fixed cutting inserts

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、ソリツド形式のボールエンドミルに
関し、特に切削性能が向上し得るように主切刃稜
および副切刃稜をそれぞれ形成した2枚刃のボー
ルエンドミルを提供するものである。 従来、この種のボールエンドミル、殊に超硬ソ
リツドボールエンドミルは、対称形の2枚刃が多
く、しかも小径であるため、中心部の切屑ポケツ
トが小さく、また捩れ角が小さいものであつた。
したがつて、切屑の排出性が悪く実用に際して欠
けやすい不都合を有していた。また、SKD11や
SUS304などの高硬度材、難削材などに対して
は、前述した切屑排出および切刃構成などから充
分な切削が行なえない状況にあつた。 一方、小径のボールエンドミルが、金型加工に
多用されることに伴い、切削能率の向上および難
削材への適用が可能となるボールエンドミルの開
発が要求されはじめている。 このようなことから、小径のボールエンドミル
では、高靭性の超硬合金の開発、切刃構成の改善
などの観点から、上記問題点を解決できるボール
エンドミルの提供が望まれている。 本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、円
柱状をなす本体の先端半球側部には、曲すくい面
および逃げ面の交差により円弧状をなす主切刃稜
が形成され、しかもこの主切刃稜は、その切刃始
点を回転中心付近に位置させることにより半球部
切削用として構成され、またこの主切刃稜の切刃
始点を基準にして、周方向に約180゜ずれた位置に
は、半球部切削用に続く外周部切削用としての副
切刃稜が形成されるようにしたソリツド形式のボ
ールエンドミルにおいて、前記主切刃稜および副
切刃稜がそれぞれ有効な切削作用をなすように切
刃構成を改善したものである。 以下、本発明ソリツド形式のボールエンドミル
における一実施例について図を参照しながら説明
する。 第1図乃至第6図において、1は、円柱状をな
すソリツド形式のボールエンドミルの本体であ
り、その先端半球側部には、約1/4円状の主切刃
稜3が研削によつて一体的に形成されている。 この主切刃稜3は、第1図でみられるような直
線を呈する方向視では、回転中心付近に位置する
切刃始点5から斜方向にある切刃終点6に向つて
延びるが、第2図および第3図でみられるように
円錐面状の曲すくい面8aによつて、半球面を切
削創成する立体的な略1/4円状の円弧稜として形
成される。したがつて、第1図を基準にすれば、
この主切刃稜3は、本体1の軸中心線2に対し、
切刃始点5から切刃終点6に向つて直線的な傾斜
関係に位置する。 この主切刃稜3の構成における考え方は、第7
図a,bで示されているように球50をある平面
51で切截すれば、円形切截面52が得られるこ
とおよびこの円形切截面52と球50の中心点O
を結べば、円錐53が形成されることおよび得ら
れた円形稜線55について中心線54を基準にし
て回転すればハツチング部分に対する半球面が形
成されることを基礎にしている。すなわち、この
仮想の円錐を基にして、円錐面を曲すくい面、円
形稜線を切刃稜、円錐底面側を逃げ面とする考え
方である。 そして、第1図の場合では、前記軸中心線2に
対し、主切刃稜3を直線的な傾斜角度(90゜−α)
におき、αの角度による仮想の垂直基準線4を想
定して、この垂直基準線4と軸中心線2との交点
を頂点とする直円錐を考えれば、前述したような
一定の刃先半径Rを有する切刃構成が得られる。
したがつて、刃先半径Rの中心点O1は前述した
交点となる。この場合、αの角度は、例えば45゜
〜75゜の範囲で設定され、これに対する主切刃稜
3の傾斜角(90゜−α)は、25゜〜45゜となる。 また、この主切刃稜3を構成する曲すくい面8
aの中心点O1側には、凹状をなす切屑ポケツト
7が連設される。そして、逃げ面側では、帯状を
なす第1次逃げ面8bが形成される。これは、円
錐底面を直接逃げ面としたのでは、逃げ角が大き
くなりすぎ、刃先強度が損なわれるためである。
この結果、切屑ポケツト7は、第1図でみられる
ように、直線を呈する主切刃稜3が本体1の軸中
心線2に対し、傾斜関係にあるため、本体1の強
度を損なうことなく、充分なスペースをとること
ができる。 さらに、本体1の先端半球側部は、前記主切刃
稜3が直線を呈する方向視で主切刃稜3に対する
反対側いわゆる約180゜ずれたところを約半分切欠
除去している。除去したのは、主切刃稜3の切刃
始点5における切屑スペースを確保するためであ
り、この除去端11からは、外周部切削用として
の副切刃稜10が本体1と一体的になつて、捩れ
溝9に沿つて形成される。この場合、捩れ溝9の
捩れ角θは、従来品のものに比べて大きな捩れ角
例えばθ=20゜〜45゜に採られるものである。 そして、副切刃稜10は、主切刃稜3が半球面
の切削に関与するのに対し、外周部の切削に関与
して、いわゆる直角肩削りの加工を行なうもので
ある。 したがつて、副切刃稜10は、前記主切刃稜3
よりも軸方向に長く延びており、これによつて、
深切込み、溝削りを可能にしている。この場合、
副切刃稜10の軸方向長さは、刃先半径R(刃先
直径D=2R)とすれば、Rの約3倍程度延びて
いるものであり、また、前記本体1の先端半球部
分の除去端11の除去量は、軸方向で約1/2R程
度である。除去したのは、前述したように、主切
刃稜3の切刃始点5付近における切屑スペースを
確保したものである。 なお、本実施例では、本体1全てを超硬合金製
のものとしたが、経済性を配慮すれば、主切刃稜
3および副切刃稜10が形成される刃体部分を超
硬合金製とし、その後端に鋼製柄部(図示せず)
を備えるようにしてたいわゆるトツプソリツド形
式としてもよいものである。 このようにして構成された本発明のボールエン
ドミルは、一般に、刃先直径が3〜10mmφ程度の
ものに適用されるが、推奨切削条件は以下の表の
とおりである。この場合、Dは刃先直径、HS
シヨアー硬さ、HSはブリネル硬さを示す。
The present invention relates to a solid type ball end mill, and particularly to a two-flute ball end mill in which a main cutting edge ridge and a minor cutting edge ridge are respectively formed so as to improve cutting performance. Conventionally, this type of ball end mill, especially solid carbide ball end mills, often had two symmetrical blades and a small diameter, so the chip pocket in the center was small and the helix angle was small. .
Therefore, there was a problem in that the chip dischargeability was poor and chipping was likely to occur in practical use. Also, SKD11 and
For high-hardness materials such as SUS304, difficult-to-cut materials, etc., it was not possible to perform sufficient cutting due to the aforementioned chip evacuation and cutting blade configuration. On the other hand, as small-diameter ball end mills are increasingly used for mold machining, there is a growing demand for the development of ball end mills that can improve cutting efficiency and can be applied to difficult-to-cut materials. For these reasons, it is desired to provide a small-diameter ball end mill that can solve the above-mentioned problems from the viewpoint of developing a highly tough cemented carbide and improving the cutting edge configuration. The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and has an arc-shaped main cutting edge ridge formed by the intersection of a curved rake face and a flank face on the hemispherical side of the tip of the cylindrical main body. The main cutting edge is configured for cutting hemispherical parts by locating the starting point of the cutting edge near the center of rotation, and also has a cutting edge offset of about 180° in the circumferential direction based on the cutting edge starting point of the main cutting edge. In a solid-type ball end mill in which a secondary cutting edge ridge is formed at the position for cutting the hemispherical part and then for cutting the outer peripheral part, the main cutting edge ridge and the secondary cutting edge ridge each have an effective cutting action. The cutting edge configuration has been improved to achieve this. Hereinafter, one embodiment of the solid type ball end mill of the present invention will be described with reference to the drawings. In Figs. 1 to 6, reference numeral 1 denotes the body of a solid type ball end mill having a cylindrical shape, and a main cutting edge 3 of approximately 1/4 circular shape is formed by grinding on the hemispherical side of the tip. It is integrally formed. The main cutting edge 3 extends from the cutting edge starting point 5 located near the center of rotation toward the cutting edge ending point 6 in the diagonal direction when viewed in a straight line direction as seen in FIG. As seen in the drawings and FIG. 3, the conical curved rake face 8a forms a three-dimensional, substantially quarter-circular arcuate edge that cuts and generates a hemispherical surface. Therefore, based on Figure 1,
This main cutting edge 3 is relative to the axis center line 2 of the main body 1.
It is located in a linear inclined relationship from the cutting edge starting point 5 to the cutting edge ending point 6. The idea behind the configuration of this main cutting edge 3 is the 7th
As shown in Figures a and b, if the sphere 50 is cut along a certain plane 51, a circular cut surface 52 can be obtained, and the center point O between this circular cut surface 52 and the sphere 50.
This is based on the fact that if the circular ridge line 55 is connected, a cone 53 is formed, and if the obtained circular ridge line 55 is rotated about the center line 54, a hemispherical surface for the hatched portion is formed. That is, based on this virtual cone, the idea is to use the conical surface as the curved rake face, the circular ridgeline as the cutting edge, and the conical bottom side as the relief surface. In the case of Fig. 1, the main cutting edge 3 is set at a linear inclination angle (90°-α) with respect to the axis center line 2.
Assuming a virtual vertical reference line 4 at an angle of α, and considering a right circular cone with its apex at the intersection of this vertical reference line 4 and the shaft center line 2, the constant cutting edge radius R as described above can be obtained. A cutting edge configuration having the following is obtained.
Therefore, the center point O1 of the radius R of the cutting edge becomes the above-mentioned intersection point. In this case, the angle α is set, for example, in the range of 45° to 75°, and the inclination angle (90°−α) of the main cutting edge 3 to this is 25° to 45°. In addition, the curved rake face 8 that constitutes this main cutting edge ridge 3
A concave chip pocket 7 is provided in series on the center point O1 side of a. On the flank side, a belt-shaped primary flank 8b is formed. This is because if the conical bottom is used directly as the flank, the clearance angle will become too large and the strength of the cutting edge will be impaired.
As a result, the chip pocket 7 can be formed without sacrificing the strength of the main body 1 because the straight main cutting edge 3 is inclined with respect to the axial center line 2 of the main body 1, as shown in FIG. , can take up enough space. Furthermore, about half of the hemispherical side portion of the tip of the main body 1 is removed at a portion on the opposite side to the main cutting edge 3, which is shifted by about 180 degrees when viewed in the direction in which the main cutting edge 3 is a straight line. This removal was done in order to secure a space for chips at the cutting edge starting point 5 of the main cutting edge 3. From this removed end 11, the auxiliary cutting edge 10 for cutting the outer peripheral part is integrally formed with the main body 1. It is formed along the twisted groove 9. In this case, the twist angle θ of the twist groove 9 is set to be larger than that of conventional products, for example, θ=20° to 45°. While the main cutting edge 3 is involved in cutting a hemispherical surface, the auxiliary cutting edge 10 is involved in cutting the outer periphery and performs so-called right-angled shoulder cutting. Therefore, the minor cutting edge ridge 10 is the same as the main cutting edge 3.
It extends axially longer than the
Enables deep cutting and grooving. in this case,
The axial length of the auxiliary cutting edge 10 is about three times longer than the radius R of the cutting edge (edge diameter D=2R). The amount of removal of the end 11 is approximately 1/2R in the axial direction. As described above, what was removed was to secure a space for chips near the cutting edge starting point 5 of the main cutting edge 3. In this embodiment, the entire main body 1 is made of cemented carbide, but if economic efficiency is considered, the blade portion where the main cutting edge 3 and the minor cutting edge 10 are formed is made of cemented carbide. with a steel handle (not shown) at the rear end.
A so-called top solid type may also be used. The ball end mill of the present invention constructed in this way is generally applied to those having a cutting edge diameter of about 3 to 10 mmφ, and the recommended cutting conditions are as shown in the table below. In this case, D is the cutting edge diameter, H S is Shore hardness, and H S is Brinell hardness.

【表】 (切削例) ボールエンドミルの呼び径は、10mmφで、被削
材をS55C(シヨアー硬さ35〜38)として切削し
た。切削条件は、回転数N=1800r.p.m、切削速
度V=56m/min、テーブル送りF=126mm/
min、1刃当りの送りf=0.04mm/刃とした。 この結果本発明品は、2パス(1パス=200mm)
で逃げ面摩耗が、VB=0.07〜0.1mmで正常摩耗を
呈し、まだ切削可能であつた。これに対し、平面
的なすくい面および曲面的な逃げ面の交差により
円弧状の切刃稜を構成した従来品の2枚刃(対称
刃形)ボールエンドミルでは、2パスの切削中、
境界バリが発生した。また切屑の焼けがみられ、
振動も大きくなつたので、切削を中止した。この
ときの逃げ面摩耗は、VBnax=0.35でチツピング
が大きくみられた。このような差が出たのは、切
刃構成、切屑の排出性および工具剛性からであ
る。 本発明は、以上説明したように、ソリツド形式
の小径エンドミルに好適するように立体的な円弧
状をなす主切刃稜3および捩れを伴つた副切刃稜
10で2枚刃を構成し、また切屑の排出スペース
を配慮したものであるから、切削性能の向上が期
待できるものである。
[Table] (Cutting example) The nominal diameter of the ball end mill was 10 mmφ, and the work material was S55C (Shoer hardness 35 to 38). The cutting conditions are: rotation speed N = 1800r.pm, cutting speed V = 56m/min, table feed F = 126mm/
min, feed per tooth f = 0.04 mm/tooth. As a result, the product of the present invention has two passes (one pass = 200 mm)
The flank wear showed normal wear when V B =0.07 to 0.1 mm, and cutting was still possible. On the other hand, with conventional two-flute (symmetrical blade shape) ball end mills that have an arc-shaped cutting edge formed by the intersection of a flat rake face and a curved flank face, during two-pass cutting,
Boundary burrs have occurred. Burnt chips were also observed,
The vibration also increased, so cutting was stopped. The flank wear at this time was V Bnax = 0.35, with significant chipping. This difference is due to the cutting edge configuration, chip evacuation performance, and tool rigidity. As explained above, the present invention constitutes a two-flute structure with a three-dimensional arcuate main cutting edge 3 and a twisted secondary cutting edge 10 suitable for a solid-type small-diameter end mill. Furthermore, since the space for discharging chips is taken into consideration, it is expected that cutting performance will be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明ボールエンドミルの一実施例
を示す正面図、第2図は、その底面図、第3図
は、第1図の斜下方からみた一部側面図、第4図
は、同じく第1図の斜上方からみた一部側面図、
第5図は、第2図に対する左斜下方からの一部側
面図、第6図は、同じく第2図に対する右斜上方
からの一部側面図、第7a,b図は、本発明の主
切刃稜の構成を説明する図で、aは正面図、bは
右斜め下方からの側面図である。 1…本体、2…軸中心線、3…主切刃稜、4…
垂直基準線、7…切屑ポケツト、8…第1次逃げ
面、9…捩れ溝、10…副切刃稜、11…除去
端。
Fig. 1 is a front view showing one embodiment of the ball end mill of the present invention, Fig. 2 is a bottom view thereof, Fig. 3 is a partial side view as seen diagonally from below in Fig. 1, and Fig. 4 is: Similarly, a partial side view seen from diagonally above Figure 1.
5 is a partial side view of FIG. 2 taken from diagonally below to the left, FIG. 6 is a partial side view of FIG. 2 taken from diagonally above to the right, and FIGS. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a cutting edge, in which a is a front view and b is a side view from diagonally below to the right. 1...Main body, 2...Shaft center line, 3...Main cutting edge ridge, 4...
Vertical reference line, 7...Chip pocket, 8...Primary flank surface, 9...Twisted groove, 10...Sub-cutting edge ridge, 11...Removal end.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 円柱状をなす本体1の先端半球側部には、曲
すくい面8aおよび逃げ面の交差により円弧状を
なす主切刃稜3が形成され、しかもこの主切刃稜
3は、その切刃始点5を回転中心付近に位置させ
ることにより半球部切削用として構成され、また
この主切刃稜3の切刃始点5を基準にして、周方
向に約180゜ずれた位置には、半球部切削用に続く
外周部切削用としての副切刃稜10が形成される
ようにしたソリツド形式のボールエンドミルにお
いて、 前記曲すくい面8aは、主切刃稜3が直線を呈
する方向視を基準にして、軸中心線2上の刃先半
径Rを構成する中心点O1、この中心点O1を通り、
しかも軸中心線2との間で傾斜角αを構成する前
記直線に対する垂直基準線4および直線を呈する
主切刃稜3の切刃始点5によつて求められる仮想
円錐における錐面の一部によつて構成されるとと
もに、前記中心点O1側には、凹状をなす切屑ポ
ケツト7が連設されるようになつており、 前記主切刃稜3は、曲すくい面8aおよび逃げ
面の交差によつて円弧状を呈する方向視では、切
刃始点5から終点6に至る間で約1/4円状を呈す
るようになつており、 前記本体1の先端半球側部は、前記主切刃稜3
が直線を呈する方向視で、主切刃稜3に対する反
対側の約半分が切欠されるように除去端11を形
成し、これに伴つて前記切刃始点5を含む曲すく
い面8aに対する軸方向の切屑スペースが構成さ
れ、 前記副切刃稜10は、軸方向の切屑スペースの
形成に伴つて前記主切刃稜3の切刃始点5よりも
軸方向後位から始まるとともに、その軸方向長さ
が主切刃稜3よりも長くなり、しかも捩れ溝9に
沿つてねじれ角θを構成していることを特徴とす
るソリツド形式のボールエンドミル。
[Claims] 1. On the hemispherical side of the tip of the cylindrical main body 1, an arcuate main cutting edge ridge 3 is formed by the intersection of the curved rake face 8a and the flank surface, and this main cutting edge ridge 3 is configured for cutting a hemispherical part by locating the cutting edge starting point 5 near the center of rotation, and the main cutting edge 3 is offset by about 180 degrees in the circumferential direction from the cutting edge starting point 5 of the main cutting edge 3. In a solid type ball end mill in which a secondary cutting edge ridge 10 is formed at a position for cutting the outer peripheral part following cutting of the hemispherical part, the curved rake face 8a is formed so that the main cutting edge ridge 3 forms a straight line. The center point O 1 constituting the cutting edge radius R on the shaft center line 2, passing through this center point O 1 ,
In addition, a portion of the conical surface in the virtual cone determined by the perpendicular reference line 4 with respect to the straight line forming an inclination angle α with the shaft center line 2 and the cutting edge starting point 5 of the main cutting edge 3 exhibiting a straight line. In addition, a concave chip pocket 7 is continuously provided on the center point O1 side, and the main cutting edge 3 is formed at the intersection of the curved rake face 8a and the flank face. When viewed in the direction of an arcuate shape, the cutting edge has an approximately 1/4 circular shape from the starting point 5 to the ending point 6, and the hemispherical side of the tip of the main body 1 is connected to the main cutting edge. Ridge 3
The removal end 11 is formed so that approximately half of the opposite side to the main cutting edge ridge 3 is cut out when viewed in a direction in which the main cutting edge ridge 3 is a straight line. With the formation of the axial chip space, the auxiliary cutting edge 10 starts axially rearward of the cutting edge starting point 5 of the main cutting edge 3, and its axial length increases. A solid-type ball end mill characterized in that the main cutting edge edge 3 is longer than the main cutting edge 3, and the helix angle θ is formed along the helix groove 9.
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