KR102211830B1 - 멀티 블레이드 볼 엔드밀 - Google Patents

Abstract

생크부와, 선단에 볼부를 가지는 절삭날부와, 절삭날부에 형성된 3매 이상의 절삭날을 구비하고, 각각의 절삭날이, 35°∼45°의 트위스트각 η을 가지는 외주날과, 상기 외주날과 원활하게 연결되도록 상기 트위스트각 η에 대하여 최외주점에서의 트위스트각 μ이 η―μ≤7°의 관계를 만족시키는 볼날로 이루어지고, 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°∼―11°이며, 외주날의 직경 방향 경사각이 2°∼8°이며, 볼부 선단의 회전 중심점의 근방에 각각의 볼날의 선단으로부터 회전 중심점까지 중저 구배날이 일체로 형성되어 있는 멀티 블레이드 볼 엔드밀.

Description

멀티 블레이드 볼 엔드밀{MULTI-BLADE BALL END MILL}

본 발명은, 각종 금형에 사용되는 경화강(硬化鋼) 등의 고경도(高硬度)의 이삭재(離削材; difficult-to-cut material)에 대하여 고속 이송의 거친 가공을 행해도, 치핑(chipping) 및 결손(缺損; breakage)이 적고 장수명인 멀티 블레이드 볼 엔드밀에 관한 것이다.

자동차 공업이나 전자 공업 등에 있어서 각종 부품을 제조하는 것에 사용하는 고경도의 금형을 고능률로 절삭할 수 있는 장수명의 볼 엔드밀로서, 3매 이상의 볼날(ball-end cutting edge)을 가지는 초경합금제(超硬合金製)의 멀티 블레이드 볼 엔드밀이 널리 사용되고 있다. 그러나, 볼 엔드밀을 사용하여 피삭재(被削材)를 절삭하면 회전 속도가 거의 제로인 볼날의 회전 중심점 근방에 큰 부하가 걸려, 채터링(chattering) 진동이 발생한다. 그 결과, 볼날의 회전 중심점 근방에 치핑 및 결손이 발생한다. 이 문제점을 해결하기 위해, 지금까지 각종 방법이 제안이 되어 있다.

일본 공개특허 제2002―187011호는, 도 25 및 도 26에 나타낸 바와 같이, 3매 이상의 볼날을 가지는 멀티 블레이드 볼 엔드밀에 있어서, 회전 중심점 O 근방의 칩 포켓(chip pocket)의 부족을 해소하기 위해, 각각의 볼날의 퇴피면(랜드)에 신닝(thinning)을 행하고, 회전 중심 근방에서 각각의 볼날을 결락(缺落)시킨 볼 엔드밀을 제안하고 있다. 그러나, 각각의 볼날의 신닝부는 궁형부(弓形部; arcuate portion)를 가지지 않으므로, 회전 중심점 O 근방에 큰 부하가 걸렸을 때 채터링 진동이 발생한다. 더욱이, 일본 공개특허 제2002―187011호는 볼날 및 외주날(peripheral cutting edge)의 직경 방향 경사각에 관하여뿐 아니라, 볼날 및 외주날의 트위스트각(twist angle)에 관해서도 아무것도 검토되어 있지 않다. 따라서, 이 멀티 블레이드 볼 엔드밀을 고경도 이삭재의 고속 이송 거친 가공에 사용하면, 볼날 및 외주날에 치핑 및 결손이 발생한다.

일본 공개특허 제2009―56559호는, 2매 이상의 볼날을 가지는 볼 엔드밀로서, 회전 중심 부근에 단면(斷面) V자형 또는 U자형의 홈부가 볼날의 사이에 형성되어 있고, 고능률 가공에서도 공구 중심부로부터의 절삭칩의 배출을 양호하게 한 볼 엔드밀을 제안하고 있다. 그러나, 이 볼 엔드밀은, 회전 중심점 근방에 절삭날이 존재하지 않으므로, 회전 중심점 근방에 관한 큰 부하에 의해 채터링 진동이 발생한다. 또한, 일본 공개특허 제2009―56559호는 볼날 및 외주날의 직경 방향 경사각에 관해서뿐 아니라, 볼날 및 외주날의 트위스트각에 관해서도 아무것도 검토되어 있지 않다. 따라서, 이 멀티 블레이드 볼 엔드밀을 고경도 이삭재의 고속 이송 거친 가공에 사용하면, 볼날 및 외주날에 치핑 및 결손이 발생한다.

일본 공개특허 평9―267211호는, 금형 등의 고속 절삭에 적절하도록, 볼날의 노즈 부분(nose portion)에 4°이상의 경사각[중저(中低) 구배각]으로 V자형의 바닥날(bottom cutting edge)을 설치한 2매날 볼 엔드밀을 개시하고 있다. 그러나, 볼날 및 외주날의 트위스트각이 작으므로, 고경도 이삭재에 대한 고속 이송 거친 가공 시에 치핑 및 결손을 충분히 방지할 수 없다.

일본 공개특허 제2010―105093호는, 각각의 볼날이 ―10°∼0°의 경사각(외단 부근에서는 0°또는 마이너스각)을 가지고, 각각의 외주날이 플러스의 경사각을 가지고, 각각의 볼날의 경사면이 각각의 외주날의 경사면에 파고들어 있는 엔드밀을 개시하고 있다. 그러나, 이 볼 엔드밀은 중저 구배날(center-lowered, inclined cutting edge)을 가지지 않으므로, 고경도의 이삭재의 고속 이송 거친 가공을 행하면, 회전 중심점 근방에서의 절삭칩 막힘이 발생한다. 또한, 볼날 및 외주날의 트위스트각이 작으므로, 고경도 이삭재에 대한 고속 이송 거친 가공 시에 치핑 및 결손을 충분히 방지할 수 없다.

일본 공개특허 제2006―15419호는, 대략 1/4 원호형의 바닥날(볼날) 및 외주날이 접속부에서 거의 같은 직경 방향 경사각을 가지는 볼 엔드밀을 개시하고 있다. 일본 공개특허 제2006―15419호는, 이와 같은 형상 때문에, 접속부에서 절삭날의 강도가 크게 변동되지 않고, 접속부까지 절삭에 사용한 경우라도 절삭 부하의 집중에 의한 결함이나 치핑이 생기지 않는다는 장점이 있는 것으로 기재하고 있다. 그러나, 일본 공개특허 제2006―15419호는 볼날 및 외주날의 직경 방향 경사각에 관하여뿐 아니라, 볼날 및 외주날의 트위스트각에 관해서도 아무것도 검토되어 있지 않다. 또한, 이 볼 엔드밀에서는, 각각의 외주날의 경사면이 각각의 볼날의 경사면 측으로 크게 파고들고 있고, 또한, 각각의 볼날의 경사면이 볼록 곡면형으로 되어 있지 않으므로, 각각의 볼날의 강성(剛性) 및 날끝 강도가 불충분하다. 따라서, 이 멀티 블레이드 볼 엔드밀을 고경도 이삭재의 고속 이송 거친 가공에 사용하면, 볼날 및 외주날에 치핑 및 결손이 발생한다.

일본 공개특허 제2002―187011호 일본 공개특허 제2009―56559호

따라서, 본 발명의 목적은, 경화강 등의 고경도의 이삭재의 고속 이송 거친 가공에 사용해도 볼날 및 외주날의 치핑 및 결손을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐 아니라, 회전 중심점 근방에 절삭칩이 막히는 것을 방지하는 동시에 채터링 진동의 발생을 억제한 멀티 블레이드 볼 엔드밀을 제공하는 것이다.

상기 목적을 감안하여 예의(銳意) 연구의 결과, 본 발명자는, (a) 각각의 절삭날의 최외주점에서의 트위스트각 및 각각의 외주날의 트위스트각을 크게 하는 동시에, 각각의 절삭날의 최외주점에서의 트위스트각을 각각의 외주날의 트위스트각으로 할 수 있을만큼 근접시킴으로써, 각각의 절삭날과 각각의 외주날을 원활하게 연결시키고, (b) 각각의 볼날의 직경 방향 경사각을 크게 마이너스로 하는 동시에, 각각의 외주날의 직경 방향 경사각을 플러스로 하고, 또한 (c) 회전 중심점 근방에 중저 구배날을 형성하면, 이들 요건의 상승 효과에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.

본 발명의 제1 멀티 블레이드 볼 엔드밀은, 회전축선을 중심으로 하여 회전하는 생크부(shank portion)와, 선단에 볼부(ball portion)를 가지는 절삭날부와, 상기 절삭날부에 형성된 3매 이상의 절삭날을 구비하고,

각각의 절삭날이, 35°∼45°의 트위스트각 η을 가지는 외주날과, 상기 외주날과 원활하게 연결되도록 상기 트위스트각 η에 대하여 최외주점에서의 트위스트각 μ이 η―μ≤7°의 관계를 만족시키는 볼날로 이루어지고,

각각의 중저 구배날과 각각의 볼날의 연결점으로부터 0.1D∼0.4D(단, D는 상기 절삭날부의 직경임)의 범위 내에서의 상기 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°°∼―11°이며, 상기 외주날의 직경 방향 경사각이 2°∼8°이며,

상기 볼부 선단의 회전 중심점의 근방에서 각각의 볼날의 선단으로부터 상기 회전 중심점까지 중저 구배날이 일체로 형성되어 있고,
상기 볼날과 상기 외주날과의 경계에 가까운 각각의 상기 볼날의 영역에서는, 각각의 볼날의 경사면에 대응하는, 마이너스의 경사각을 가지는 제1 경사면의 중앙부에, 각각의 외주날의 경사면에 대응하는, 플러스의 경사각을 가지는 오목 곡면형의 제2 경사면이 파고들고, 상기 경계에 가까워짐에 따라 상기 제2 경사면/제1 경사면의 비가 점차로 커져, 상기 경계에서 상기 제2 경사면이 100%로 된다.

각각의 중저 구배날이 적어도 회전 방향 후방으로 만곡된 궁형부를 가지고, 상기 궁형부의 만곡도[상기 궁형부의 정상점(頂点)으로부터 상기 궁형부의 양단을 연결하는 선분에 내려진(extending) 수선(垂線; perpendicular line)의 길이와 상기 궁형부의 양단을 연결하는 선분의 길이와의 비율]는 5∼40%이며, 또한 각각의 중저 구배날은, 상기 회전 중심점이 각각의 중저 구배날과 각각의 볼날과의 연결점보다 회전축 방향의 후방에 위치하도록, 상기 회전축선과 직교하는 면에 대하여 0.5°∼3°의 경사각 α로 경사져 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 멀티 블레이드 볼 엔드밀에서, 제2 경사면/제1 경사면의 비」란, 후술하는 도 10의 (a) 등에 있어서 제2 경사면의 윤곽선 길이와 제1 경사면의 윤곽선의 길이와의 비율을 말한다.

각각의 볼날에 충분한 강성 및 날끝 강도를 부여하기 위해,
본 발명의 제2 멀티 블레이드 볼 엔드밀은, 회전축선을 중심으로 하여 회전하는 생크부; 선단에 볼부를 가지는 절삭날부; 및 상기 절삭날부에 형성된 3매 이상의 절삭날;을 포함하고,
각각의 상기 절삭날이, 35°∼45°의 트위스트각 η을 가지는 외주날과, 상기 외주날과 원활하게 연결되도록 상기 트위스트각 η에 대하여 최외주점에서의 트위스트각 μ이 η―μ≤7°의 관계를 만족시키는 볼날로 이루어지고,
각각의 중저 구배날과 각각의 상기 볼날의 연결점으로부터 0.1D∼0.4D(단, D는 상기 절삭날부의 직경임)의 범위 내에서의 상기 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°∼―11°이며, 상기 외주날의 직경 방향 경사각이 2°∼8°이며,
상기 볼부 선단의 회전 중심점의 근방에 각각의 상기 볼날의 선단으로부터 상기 회전 중심점까지 중저 구배날이 일체로 형성되어 있고,
각각의 상기 볼날의 경사면이 회전 방향으로 볼록한 곡면형이며, 상기 볼록 곡면의 만곡도(상기 볼록 곡면의 정상점으로부터 상기 볼록 곡면의 양단을 연결하는 선분에 내려진 수선(垂線)의 길이와 상기 볼록 곡면의 양단을 연결하는 선분의 길이와의 비)가 1%∼10%이다.

상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면과의 경계는 각각의 볼날의 선단 방향으로 볼록한 곡선형인 것이 바람직하다.

볼부에 충분한 강성 및 강도를 부여하기 위해, 상기 볼날 사이의 절삭칩 배출홈은 볼록 곡면형의 바닥면부를 가지고, 상기 볼록 곡면의 만곡도(상기 볼록 곡면의 정상점으로부터 상기 볼록 곡면의 양단을 연결하는 선분에 내려진 수선의 길이와 상기 볼록 곡면의 양단을 연결하는 선분의 길이와의 비)는 5∼40%인 것이 바람직하다. 상기 절삭칩 배출홈의 바닥면에 차지하는 상기 볼록 곡면부의 비율은 50% 이상인 것이 바람직하다.

각각의 상기 중저 구배날에서의 상기 궁형부의 반경 방향의 길이의 비율은 20∼100%인 것이 바람직하고, 각각의 상기 절삭날에 있어서 중저 구배날과 볼날과의 연결점에서의 상기 중저 구배날의 퇴피면의 원주 방향의 폭은 상기 볼날의 퇴피면의 최대 원주 방향의 폭의 20∼80%인 것이 바람직하고, 각각의 상기 중저 구배날의 반경 방향의 길이 X(볼날에 연결되는 외단과 상기 회전 중심점과의 반경 방향 거리)는 상기 절삭날부의 직경 D의 1.25∼3.75%인 것이 바람직하다.

상기 볼날은, 상기 회전축선을 중심으로 하여 원주 방향으로 부등(不等) 분할로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 멀티 블레이드 볼 엔드밀은, (a) 각각의 절삭날이, 35°∼45°의 트위스트각 η을 가지는 외주날과, 상기 외주날과 원활하게 연결되도록 최외주점에 있어서 상기 트위스트각 η에 대하여 η―μ≤7°의 관계를 만족시키는 트위스트각 μ을 가지는 볼날로 이루어지고, (b) 각각의 중저 구배날과 각각의 볼날의 연결점으로부터 0.1D∼0.4D(단, D는 상기 절삭날부의 직경임)의 범위 내에서의 상기 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°∼―11°이며, 상기 외주날의 직경 방향 경사각이 2°∼8°이며, 또한 (c) 상기 볼부 선단의 회전 중심점의 근방에서 각각의 볼날의 선단으로부터 상기 회전 중심점까지 중저 구배날이 일체로 연장되어 있으므로, 고경도 이삭재의 고속 이송 거친 가공에서도 볼날 및 외주날에 치핑 및 결손이 발생하는 것을 충분히 억제할 수 있을 뿐 아니라, 회전 중심점 O 근방의 절삭 부하를 저감하여, 절삭칩의 배출을 효과적으로 행할 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 4매날 볼 엔드밀(four-flute ball end mill)을 나타낸 측면도이다.
도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 4매날 볼 엔드밀을 나타낸 사시도이다.
도 1의 (c)는 도 1의 (a)의 4매날 볼 엔드밀을 나타내는 부분 확대 사시도이다.
도 1의 (d)는 절삭날의 트위스트각과 외주날의 트위스트각과의 관계를 나타낸 부분 전개(展開) 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 4매날 볼 엔드밀(등분 비율의 볼날을 가지는)의 볼날 및 절삭칩 배출홈을 나타내는 확대 정면도이다.
도 3은 도 2의 4매날 볼 엔드밀의 볼날의 궤적을 나타내는 확대도이다.
도 4는 도 2의 4매날 볼 엔드밀의 중저 구배날의 일례를 나타낸 확대 정면도이다.
도 5는 중저 구배날의 궁형부를 나타낸 부분 확대 정면도이다.
도 6은 중저 구배날의 궁형부를 나타낸 부분 확대 정면도이다.
도 7은 중저 구배날의 퇴피면의 원주 방향의 폭을 나타내는 부분 확대 정면도이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 4매날 볼 엔드밀(부등 분할의 볼날을 가지는)의 볼부를 나타낸 확대 정면도이다.
도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 4매날 볼 엔드밀의 중저 구배날을 나타낸 부분 확대 정면도이다.
도 9는 도 8의 (b)의 중저 구배날의 일부를 나타낸 확대 정면도이다.
도 10의 (a)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.10D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 1의 4매날 볼 엔드밀의 I―I 단면을 나타내는 확대도이다.
도 10의 (b)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.25D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 1의 4매날 볼 엔드밀의 II―II 단면을 나타내는 확대도이다.
도 10의 (c)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.40D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 1의 4매날 볼 엔드밀의 III―III 단면을 나타내는 확대도이다.
도 10의 (d)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.70D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 1의 4매날 볼 엔드밀의 IV―IV 단면을 나타내는 확대도이다.
도 11은 본 발명의 4매날 볼 엔드밀을 제조하기 위해 중저 구배날을 형성하기 전 단계의 볼부를 나타낸 확대 정면도이다.
도 12는 1개의 중저 구배날을 형성한 후의 볼부를 나타낸 확대 정면도이다.
도 13은 본 발명의 3매날 볼 엔드밀을 나타낸 측면도이다.
도 14는 도 13의 3매날 볼 엔드밀의 중저 구배날을 나타낸 부분 확대 정면도이다.
도 15는 도 14의 중저 구배날의 일부를 나타낸 확대 정면도이다.
도 16의 (a)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.10D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 13의 3매날 볼 엔드밀의 I―I 단면을 나타내는 확대도이다.
도 16의 (b)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.25D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 13의 3매날 볼 엔드밀의 II―II 단면을 나타내는 확대도이다.
도 16의 (c)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.40D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 13의 3매날 볼 엔드밀의 III―III 단면을 나타내는 확대도이다.
도 16의 (d)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.70D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 13의 3매날 볼 엔드밀의 IV―IV 단면을 나타내는 확대도이다.
도 17은 본 발명의 5매날 볼 엔드밀을 나타낸 측면도이다.
도 18은 도 17의 5매날 볼 엔드밀의 중저 구배날(center-lowered, inclined cutting edge)을 나타낸 확대 정면도이다.
도 19는 도 18의 중저 구배날의 일부를 나타낸 확대 정면도이다.
도 20의 (a)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.10D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 17의 5매날 볼 엔드밀의 I―I 단면을 나타내는 확대도이다.
도 20의 (b)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.25D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 17의 5매날 볼 엔드밀의 II―II 단면을 나타내는 확대도이다.
도 20의 (c)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.40D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 17의 5매날 볼 엔드밀의 III―III 단면을 나타내는 확대도이다.
도 20의 (d)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.70D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 17의 5매날 볼 엔드밀의 IV―IV 단면을 나타내는 확대도이다.
도 21은 본 발명의 6매날 볼 엔드밀을 나타낸 측면도이다.
도 22는 도 21의 6매날 볼 엔드밀의 중저 구배날을 나타낸 확대 정면도이다.
도 23은 도 22의 중저 구배날의 일부를 나타낸 확대 정면도이다.
도 24의 (a)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.10D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 21의 6매날 볼 엔드밀의 I―I 단면을 나타내는 확대도이다.
도 24의 (b)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.25D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 21의 6매날 볼 엔드밀의 II―II 단면을 나타내는 확대도이다.
도 24의 (c)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.40D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 21의 6매날 볼 엔드밀의 III―III 단면을 나타내는 확대도이다.
도 24의 (d)는 중저 구배날과 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.70D만큼 이격된 위치에서 회전축선과 직교하는 도 21의 6매날 볼 엔드밀의 IV―IV 단면을 나타내는 확대도이다.
도 25는 일본 공개특허 제2002―187011호의 멀티 블레이드 볼 엔드밀을 나타낸 정면도이다.
도 26은 도 25의 부분 확대 정면도이다.

고경도의 이삭재의 고속 이송 거친 가공에 적절한 본 발명의 멀티 블레이드 볼 엔드밀을, 초경합금제의 솔리드형 멀티 블레이드 볼 엔드밀을 예로 들어, 이하 상세하게 설명한다. 본 발명의 멀티 블레이드 볼 엔드밀의 절삭날의 매수(枚數)는 3∼6매가 바람직하다. 각 볼 엔드밀에 관한 설명은, 특별히 한정하지 않으면 다른 볼 엔드밀에도 적용된다. 본 명세서에서 사용하는 각종 파라미터의 정의는 모든 볼 엔드밀에 있어서 같으므로, 4매날 볼 엔드밀의 란에 기재한 정의는 그대로 다른 멀티 블레이드 볼 엔드밀에도 적용된다.

본 명세서에 있어서 사용하는 용어 「고경도의 이삭재」는, 예를 들면, 담금질 처리한 합금 공구강(SKD61, SKD11 또는 분말 하이스 등) 등의 40 이상, 특히 50 이상의 록웰 경도(Rockwell hardness) HRC를 가지는 금속을 의미한다. 용어 「거친 가공(roughing)」은, 마무리 가공(finishing)의 전에 행하는 가공으로서, 절삭 능률을 높이기 위해 절입 즉 커트인(cut-in) 깊이 및 이송량이 크고, 따라서 절삭 부하가 큰 가공을 의미한다. 또한, 용어 「고속 이송 가공」은, 고능률로 가공하기 위해 이송 속도(feed speed) Vf, 축 방향 절입량 즉 커트인의 양(longitudinal cutting depth) ap 및 직경 방향 절입량(radial cutting depth) ae 중 어느 하나 이상을 크게 한 가공을 의미한다. 고경도의 이삭재의 고속 이송 가공의 경우, 예를 들면, 3매날 볼 엔드밀에서는 이송 속도 Vf를 1250㎜/min 이상, 축 방향 절입량 ap를 0.3㎜ 이상, 직경 방향 절입량 ae를 0.9㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 4매날, 5매날 및 6매날의 볼 엔드밀에서는 이송 속도 Vf를 1500㎜/min 이상, 축 방향 절입량 ap를 0.4㎜ 이상, 직경 방향 절입량 ae를 1.2㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

초경합금제의 솔리드형 멀티 블레이드 볼 엔드밀은, WC 분말과 Co 분말의 혼합 분말을 금형 성형 및 소결한 후, 절삭날부, 개쉬부(gash portion), 절삭칩 배출홈, 퇴피면, 경사면 등의 마무리 가공[연삭(硏削) 가공]을 행하여 제조된다. 필요에 따라, 절삭날부에 예를 들면, TiSiN, TiAlN, TiAlSiN, CrN, CrSiN, AlCrN, AlCrSiN, AlTiCrN 또는 AlCrVBN 등의 공지의 내마모성 경질(硬質) 피막을 피복한다.

[1] 4매날 볼 엔드밀

(1) 제1 실시형태

도 1∼도 7에 나타낸 본 발명의 제1 실시형태에 의한 4매날 볼 엔드밀(1)은, 원기둥형의 생크부(2)와 절삭날부(3)를 구비하고, 절삭날부(3)는 선단의 볼부(3a)와, 볼부(3a)와 생크부(2)와의 사이의 외주날부(3b)로 이루어진다. 절삭날부(3)에는, 소정의 트위스트각을 가지는 4개의 절삭날(5a, 5b, 5c, 5d)이 형성되어 있고, 각각의 절삭날(5a∼5d)은 볼부(3a)에 형성된 원호형 볼날(6a, 6b, 6c, 6d)와, 외주날부(3b)에 형성된 나선형 외주날(7a, 7b, 7c, 7d)로 이루어지고, 각각의 볼날(6a∼6d)과 각각의 외주날(7a∼7d)는 원활하게(변곡점 없이) 연결되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 볼부(3a)에 4개의 볼날(6a∼6d)가 각각 개쉬부(17a∼17d)를 통하여 회전 중심점 O의 회전에 배치되어 있다.

도 1의 (a)∼도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6d)의 회전 방향 전방에 경사면(11a, 11b, 11c, 11d)이 형성되어 있고, 회전 방향 후방에 퇴피면(랜드)(9a, 9b, 9c, 9d)이 형성되어 있다. 또한, 각각의 경사면(11a∼11d)의 회전 방향 전방에 개쉬부(17a, 17b, 17c, 17d)가 형성되어 있고, 각각의 개쉬부(17a∼17d)는 각각의 절삭칩 배출홈(4)의 일부를 구성하고 있다. 각각의 외주날(7a∼7d)의 회전 방향 전방에 경사면(12a, 12b, 12c, 12d)이 형성되어 있고, 회전 방향 후방에 퇴피면(13a, 13b, 13c, 13d)이 형성되어 있다.

도 3 및 도 4는 볼부(3a)의 회전 중심점 O 근방을 나타낸다. 각각의 볼날(6a∼6d)(도 3에서는 6a, 6c만 보임)dms, 절삭날부(3)의 외주(外周)로부터 회전 중심점 O의 근방의 점 P1, P2, P3, P4(도 3에서는 P1, P3만 보임)까지 연장되어 있다. 각 점 P1∼P4로부터 회전 중심점 O까지의 사이에, 중저 구배날(8a, 8b, 8c, 8d)이 연장되어 있다. 따라서, 점 P1∼P4는 볼날(6a∼6d)의 선단, 중저 구배날(8a∼8d)의 외단, 또는 볼날(6a∼6d)과 중저 구배날(8a∼8d)과의 연결점이라고 할 수 있다. 각각의 중저 구배날(8a∼8d)의 회전 방향 후방에 퇴피면(10a, 10b, 10c, 10d)이 형성되어 있다. 각각의 퇴피면(10a∼10d)은, 대응하는 볼날 퇴피면(9a∼9d)과 경계선(15a, 15b, 15c, 15d)을 통하여 연이어 접촉되어 있다. 이하, 중저 구배날에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 4매날 볼 엔드밀(1)에서는, 중저 구배날(8a∼8d)은, 회전 중심점 O으로부터 각 점 K1∼K4까지 연장되고, 회전 방향 후방으로 만곡된 궁형부와, 각 점 K1∼K4로부터 각 점 P1∼P4까지 연장되는 볼날 연장부로 이루어진다. 중저 구배날(8d)를 나타낸 도 5 및 도 6에서는, 궁형부는 "8d1"로 나타내고, 볼날 연장부는 "8d2"로 나타낸다. R은 회전 방향을 나타낸다. 중저 구배날(8d)의 궁형부(8d1)는, 회전 방향 전방에 인접하는 중저 구배날(8a)의 퇴피면(10a)의 형성에 의해 형성된다. 이것은 다른 궁형부(8a1∼8c1) 및 다른 볼날 연장부(8a2∼8c2)도 마찬가지이다.

궁형부(8a1∼8d1)는 전체적으로 곡선형인 경우와, 부분적으로 곡선형인 경우가 있다. 후자의 경우, 곡선형의 부분과 직선형의 부분은 원활하게 연결되어 있으므로, 양자의 경계는 정확하게 정해지지 않는다. 따라서, 곡선형의 부분이 전체적이든 부분적이든, 「궁형부」라고 하는 것으로 한다.

그러나, 볼날 연장부(8d2)는 필수가 아니고, 각각의 중저 구배날(8a∼8d)은 전체적으로 회전 방향 후방으로 만곡된 궁형부만이라도 된다. 이와 같이, 각각의 중저 구배날(8a∼8d)이 적어도 회전 방향 후방으로 만곡된 궁형부(8a1∼8d1)를 가지므로, 중저 구배날(8a∼8d)은, 고속 이송 절삭 시의 가공 부하에 견디는 것이 가능하다.

도 4, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 중저 구배날(8a)의 퇴피면(10a)은 그 회전 방향 후방의 중저 구배날(8d)에 곡선형으로 접하여 중저 구배날(8d)의 궁형부(8d1)를 형성하는 동시에, 퇴피면(10a)의 회전 방향 후방 에지부는 개쉬부(17d)에 연결되어 있다. 이것은, 다른 중저 구배날(8b∼8d)의 퇴피면(10b∼10d)에 대해서도 마찬가지이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 각각의 중저 구배날(8a∼8d)은, 회전 중심점 O이 회전축선 방향 최후점으로 되도록, 회전축선 Ax와 직교하는 면에 대하여 미소한 경사각 α로 경사져 있다. 이로써, 볼날(6a∼6d)의 선단 P1∼P4보다 내측에 있는 중저 구배날(8a∼8d)은 미소한 폭 T의 극히 얕은 오목부(14)를 형성한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 오목부(14)는, 회전 중심점 O을 중심으로 하고, 중저 구배날(8a∼8d)과 볼날(6a∼6d)과의 연결점 P1∼P4를 지나는 원(C)로 나타낸다.

각각의 중저 구배날(8a∼8d)의 경사각 α는 0.5°∼3°인 것이 바람직하다. 경사각 α가 3°를 넘으면, 중저 구배날(8a∼8d)을 사용하는 절삭에 의해 작용하는 부하에 의해, 점 P1∼P4 부근의 절삭날[볼날(6a∼6d) 및 중저 구배날(8a∼8d)]의 단부(端部)의 조기 마모나 치핑이 발생하기 쉬워진다. 또한, 경사각 α가 0.5°보다 작아지면, 회전 중심점 O 부근의 중저 구배날(8a∼8d)이 피삭재와 접촉되기 쉬워져, 절삭 저항을 저감하는 중저 구배날(8a∼8d)의 효과가 소실된다. 더욱 바람직한 경사각 α는 1°∼2°이다. 이와 같이, 각각의 중저 구배날(8a∼8d)이 미소한 경사각으로 회전축선 방향 후방으로 경사져 있으므로, 고속 이송 절삭에 있어서 채터링 진동을 억제할 수 있다.

중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X는 절삭날부(3)의 직경 D(도 1)의 1.25∼3.75%인 것이 바람직하다. 중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X는, 볼날(6a∼6d)에 연결되는 외단 P1∼P4와 회전 중심점 O과의 반경 방향 거리이며, 절삭날부(3)의 정면도에서 보았을 때의 외단 P1∼P4와 회전 중심점 O과의 거리와 같다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 각각의 중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X[볼날(6a∼6d)에 연결되는 외단 P1∼P4와 회전 중심점 O과의 반경 방향 거리]는 오목부(14)의 폭 T의 절반이다. 예를 들면, 직경 D이 8㎜의 경우, 오목부(14)의 폭 T을 0.2∼0.6㎜의 범위로 설정한다.

중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X를 절삭날부(3)의 직경 D의 1.25∼3.75%로 함으로써, 볼날의 길이를 확보하면서, 절삭 속도가 0으로 되는 회전 중심점 O 및 그 근방에서의 중저 구배날의 경사각 α를 0.5°∼3°의 범위로 확보할 수 있고, 따라서 고능률적인 거친 가공이 가능해진다. 중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X가 절삭날부(3)의 직경 D의 1.25% 미만이면, 중저 구배날(8a∼8d)의 경사각 α가 너무 커져, 중저 구배날(8a∼8d)의 가공이 곤란하다. 한편, 중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X가 절삭날부의 직경 D의 3.75%를 초과하면, 중저 구배날(8a∼8d)에 대하여 볼날(6a∼6d)가 너무 짧아져, 고능률적인 고속 이송 절삭을 실현할 수 없다. 중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X는 절삭날부(3)의 직경 D의 1.5∼3.5%인 것이 더욱 바람직하다. 특별히 한정되지 않지만, 실용성의 점에서, 직경 D는 바람직하게는 0.1∼30㎜이며, 더욱 바람직하게는 0.5∼20㎜이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 4매날 볼 엔드밀(1)에서는, 중저 구배날(8d)는, 회전 중심점 O으로부터 점 K4까지 연장되는 궁형부(8d1)와, 점 K4로부터 외단(P4)까지 연장되는 볼날 연장부(8d2)로 이루어지므로, 중저 구배날(8d)의 반경 방향의 길이 X는, 궁형부(8d1)의 반경 방향의 길이 X1와 볼날 연장부(8d2)의 반경 방향의 길이 X2와의 합계이다. 이 예에서는, 볼날 연장부(8d2)는 직선형이지만, 곡선형이라도 상관없다. 이것은, 다른 중저 구배날(8a∼8c)도 마찬가지이다. 궁형부의 반경 방향의 길이 X1는 중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X의 바람직하게는 20∼100%이며, 더욱 바람직하게는 30∼100%이며, 가장 바람직하게는 60∼95%이다. X1가 X의 20% 미만이면, 중저 구배날(8a∼8d)의 절삭 저항이 크다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 궁형부(8d1)의 양단(O, K4)을 연결하는 직선 L3 상의 점 Q1으로부터 뻗은(extending) 수선이 궁형부(8d1) 상의 점 Q2와 교차했을 때, 선분 Q1―Q2의 길이가 최대로 되도록 점 Q1의 위치를 결정한다. 이 때의 선분 Q1―Q2의 길이와 직선 L3의 길이와의 비율을 중저 구배날(8d)의 궁형부(8d1)의 만곡도로 한다. 선분 Q1―Q2의 길이와 직선 L3의 길이와의 비(만곡도)는 바람직하게는 5∼40%이며, 더욱 바람직하게는 8∼35%이다. 궁형부(8d1)의 만곡도가 5% 미만에서는 칩 포켓이 과소로 되고, 40%를 넘으면 중저 구배날의 강성이 부족하다.

볼부(3a)의 회전 중심점 O 부근에 형성된 미소한 폭 T의 오목부(14)는 개쉬부(17a∼17d)에 연이어 접촉하고, 절삭날부(3)의 선단에서의 칩 포켓으로서 기능한다. 중저 구배날(8a∼8d)에 의해 생성된 극히 얇은 절삭칩은 오목부(14)로부터 개쉬부(17a∼17d)를 통하여 절삭칩 배출홈(4)으로 배출되고, 고속 이송 절삭에서도 회전 중심점 O 근방에서의 절삭칩 막힘을 방지할 수 있다.

각각의 중저 구배날의 퇴피면(10a∼10d)의 폭은, 각각의 볼날의 퇴피면(9a∼9d)과의 경계선(15a∼15d)으로부터 회전 중심점 O까지의 사이에서 변동된다. 그래서, 퇴피면(10a∼10d)의 폭을 이하의 방법에 의해 평가한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 중저 구배날(8a)의 퇴피면(10a)의 점 P1에서의 원주 방향의 폭 W1은, 볼날(6a)의 퇴피면(9a)의 최대 원주 방향의 폭 W2의 바람직하게는 20∼80%이며, 더욱 바람직하게는 30∼70%이다. 이 요건을 만족시킴으로써 상기 중저 구배날의 높은 강성을 확보할 수 있다. 점 P1에서의 중저 구배날(8a)의 퇴피면(10a)의 원주 방향의 폭 W1은, 회전 중심점 O을 중심으로 하여 점 P1을 지나는 원(C)이 퇴피면(10a)과 교차하는 점 P1, P1’를 연결한 직선의 길이이다. 또한, 볼날(6a)의 퇴피면(9a)의 최대 원주 방향의 폭 W2는, 회전 중심점 O을 중심으로 한 원(C’)이 볼날(6a)의 퇴피면(9a)과 교차하는 점 B―B'를 연결한 직선의 길이[직선 B―B'의 길이가 최대로 되도록 원(C’)의 반경을 설정함]이다.

중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X에 대한 퇴피면(10a∼10d)의 폭을 평가하는 경우, 중저 구배날(8a∼8d)의 궁형부(8a1∼8d1)의 중심각 β를 사용한다. 궁형부(8a1∼8d1)의 중심각 β는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 중저 구배날(8d)의 퇴피면(10d)의 형성에 의해 형성된 중저 구배날(8c)의 궁형부(8c1)의 양단 O 및 K3와 점 P4를 연결하는 직선 L1, L2를 연결했을 때의 직선 L1과 직선 L2와의 각도이다.

중저 구배날의 궁형부의 중심각 β는 20°∼70°로 하는 것이 바람직하다. 중심각 β가 20°미만이면, 중저 구배날(8a∼8d)의 퇴피면(10a∼10d)의 폭이 너무 작아 절삭 시의 부하 저항에 대한 충분한 강성을 얻을 수 없다. 한편, 각각의 중저 구배날(8a∼8d)의 반경 방향의 길이 X가 절삭날부(3)의 인경 D의 1.25∼3.75%라는 조건을 만족시키면서, 중심각 β를 70°넘도록 한 중저 구배날(8a∼8d)을 형성하는 것은 곤란하다. 중심각 β는 더욱 바람직하게는 30°∼60°이며, 가장 바람직하게는 40°∼48°이다.

상기한 바와 같이, 각각의 중저 구배날(8a∼8d)은 적어도 회전 방향 후방으로 만곡된 궁형부를 가질뿐 아니라, 퇴피면(10a∼10d)이 충분한 폭을 가지므로, 충분한 강성을 가진다. 그러므로, 피삭재의 거친 가공을 고속 이송으로 실시해도, 중저 구배날(8a∼8d)의 치핑 및 결손을 효과적으로 방지할 수 있다.

각각의 중저 구배날(8a∼8d)의 직경 방향 경사각(회전축선 Ax와 직교하는 방향의 경사각)은 ―37°∼―11°이며, 바람직하게는 ―33∼―15°이다. 이로써, 충분한 강성 및 날끝 강도를 얻을 수 있다. 직경 방향 경사각이 ―37°미만에서는 절삭 저항이 과대하게 되고, ―11°를 넘으면 강성이나 날끝 강도가 저하된다.

볼날(6a∼6d)의 퇴피면(9a∼9d)의 퇴피각 및 중저 구배날(8a∼8d)의 퇴피면(10a∼10d)의 퇴피각은 모두 7°∼21°이내인 것이 바람직하다. 양 퇴피각이 7°미만이면 절삭 저항이 높아, 고능률적인 절삭에 있어서 채터링 진동이 생기기 쉽다. 한편, 양 퇴피각이 21°를 초과하면 절삭 저항은 저감하지만, 볼날 및 중저 구배날의 강성이 저하되므로, 고능률적인 절삭으로 치핑 및 결손이 생기기 쉽다. 볼날의 퇴피면(9a∼9d)의 퇴피각 및 중저 구배날의 퇴피면(10a∼10d)의 퇴피각은 모두 더욱 바람직하게는 9°∼19°이며, 가장 바람직하게는 10°∼15°이다. 그리고, 이들 퇴피각은 거의 같은 것이 바람직하다.

이와 같이, 궁형부를 가지는 각각의 중저 구배날이 회전축선과 직교하는 면에 대하여 0.5°∼3°의 경사각 α로 회전축선 방향 후방으로 경사져 있고, 또한 후술하는 본 발명의 제2 실시형태와 마찬가지로, 볼날의 경사면 및 절삭칩 배출홈의 바닥면이 볼록 곡면형의 본 발명의 멀티 블레이드 볼 엔드밀은, 고경도의 이삭재에 대하여 고능률의 거친 가공을 행해도, 볼날 및 중저 구배날의 치핑 및 결손이 효과적으로 방지되어, 매우 안정된 절삭이 가능하게 된다.

(2) 제2 실시형태

도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 4매날 볼 엔드밀(30)은, 중저 구배날의 형상 및 볼날의 부등 분할 이외에, 실질적으로 제1 실시형태에 의한 4매날 볼 엔드밀(1)과 같다. 도 8에 있어서 제1 실시형태와 같은 부분에는 같은 참조 번호를 부여하고 있다. 이들의 상위점에 대하여 이하에 상세하게 설명한다.

도 9는 도 8의 (b)의 일부를 확대하여 나타낸다. 퇴피면(10d)을 형성할 때 형성된 궁형부(8c1)는 회전 중심점 O와 점 K3와의 사이에 연장되고, 볼날(6c)로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 곡선형의 연장부(8c2)는 궁형부(8c1)와 점 K3와 연결된다. 점 K3는, 궁형부(8c1)와 곡선부(8c2)와의 사이에서 변곡점으로 된다.

도 9에 나타낸 예에서도, 중저 구배날(8d)의 퇴피면(10d)의 점 P4에서의 원주 방향의 폭 W1은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 볼날(6d)의 퇴피면(9a)의 최대 원주 방향의 폭 W2의 20∼80%인 것이 바람직하고, 30∼70%인 것이 더욱 바람직하다. 중저 구배날(8d)의 퇴피면(10d)의 형성에 의해 형성된 중저 구배날(8c)의 궁형부(8c1)의 중심각 β는, 궁형부(8c1)의 양단 O 및 K3와 점 P4를 연결하는 직선 L1, L2가 이루는 각도이다. 이 궁형부의 중심각 β도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 바람직하게는 20°∼70°이며, 더욱 바람직하게는 30°∼60°이며, 가장 바람직하게는 40°∼48°이다.

이와 같이, 중저 구배날(8c)을 구성하는 궁형부(8c1)와 볼날 연장부(8c2)가 변곡점 K3을 통하여 연결하여 이루어지는 경우라도, 각각의 중저 구배날이 회전축선과 직교하는 면에 대하여 0.5°∼3°의 경사각 α로 회전축선 방향 후방으로 경사져 있고, 또한 후술하는 볼날의 경사면 및 절삭칩 배출홈의 바닥면이 볼록 곡면을 형성한 본 발명의 요건을 만족시킴으로써, 제1 실시형태와 같은 효과가 얻어진다.

제2 실시형태에서는 볼날을 부등 분할하고 있으므로, 볼날(6a∼6d)의 회전 방향 위치 및 폭이 상이하고, 이들 중저 구배날(8a∼8d) 및 퇴피면(10a∼10d)도 상이하다. 이와 같은 부등 분할의 볼날에 의해, 고경도의 이삭재의 고속 이송 거친 가공의 경우에 채터링 진동이 한층 더 억제된다. 부등 분할에서의 분할 각도(4개의 볼날의 원주 방향 배치 각도)는 90±2°∼5°가 바람직하다. 분할 각도가 기준 각도 90°에 대하여 2°보다 작으면, 채터링 진동을 억제하는 큰 효과가 얻어지지 않는다. 한편, 분할 각도가 기준 각도 90°에 대하여 5°보다 크면, 볼날에 걸리는 부하의 불균일이 너무 커져, 치핑이나 절손(折損)의 증가가 염려된다.

(3) 절삭날, 외주날 및 절삭칩 배출홈의 형상

절삭날, 외주날 및 절삭칩 배출홈의 형상은, 제1 실시형태와 제2 실시형태와의 사이에 상위가 없기 때문에, 이하 제2 실시형태의 4매날 볼 엔드밀을 예로 들어, 상세하게 설명한다.

(a) 볼날 및 외주날의 트위스트각

고경도의 이삭재에 대하여 고속 이송의 거친 가공을 행해도 치핑 및 결손이 적고 장수명이므로, 각각의 외주날(7a∼7d)이 35°∼45°의 트위스트각 η(예를 들면η=40°)을 가지는 동시에, 각각의 볼날(6a∼6d)의 트위스트각 μ이 상기 트위스트각 η(예를 들면μ=36°)에 대하여 η―μ≤7°의 관계를 만족시키고, 따라서 양자가 원활하게 연결되어 있을 필요가 있다. 여기서, 각각의 볼날의 「트위스트각 μ」은, 특별히 한정하지 않는 한 각각의 볼날의 최외주점에서의 트위스트각을 말한다. 여기서, 「최외주점에서의 트위스트각」이란, 후술하는 각각의 볼날(6a∼6d)의 외단(26a∼26d)로부터 공구 선단 방향으로 0.02D까지의 범위에서 측정한 트위스트각이며, 최외단의 접선에 일치한다.

외주날(7a∼7d)의 절삭 성능을 향상시키는 동시에, 강성을 높여 고경도 이삭재의 측면 절삭 시의 치핑을 억제하기 위해, 각각의 외주날(7a∼7d)의 트위스트각 η은 35°∼45°의 범위 내로 한다. 도 1의 (d)에 나타낸 바와 같이, 트위스트각 η은 각각의 외주날(7a∼7d)와 회전축선 Ax가 이루는 각도이다. 외주날(7a∼7d)의 트위스트각 η이 35°미만이면, 각각의 외주날에 관한 저항이 크기 때문에, 치핑이 일어날 우려가 크다. 한편, 트위스트각 η이 45°보다 크면, 피삭재에 걸리는 부하 증대에 의한 채터링 진동이 발생하여, 가공면 품위의 저하를 초래한다. 외주날(7a∼7d)의 트위스트각 η은 37°∼43°가 바람직하다.

도 1의 (d)에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6d)의 트위스트각 μ은 각각의 외주날(7a∼7d)의 트위스트각 η에 대하여 η―μ≤7°의 관계를 만족시킬 필요가 있다. η―μ>7°이면, 각각의 외주날(7a∼7d)와 각각의 볼날(6a∼6d)의 연결점(볼날의 최외주점)과 절삭날은 크게 휘고, 치핑이나 결손의 원인으로 된다. η―μ≤6°가 바람직하고, η―μ≤5°가 더욱 바람직하다.

(b) 볼날의 만곡 각도

각각의 볼날(6a∼6d)의 최외주점에서의 만곡 각도 λ3은 35°∼45°인 것이 바람직하고, 37°∼43°인 것이 더욱 바람직하다. 만곡 각도 λ3은, 각각의 볼날(6a∼6d)의 시점(始点) P(P1, P2, P3, P4)에서의 접선 L1과, 시점 P과 볼날의 종점(終点) T3(회전 중심축 O으로부터 0.5D의 위치)를 지나는 직선 L2가 이루는 각도이다. 만곡 각도 λ3이 35°미만이면, 각각의 볼날(6a∼6d)에 관한 저항이 크기 때문에, 고경도 이삭재의 고속 이송의 거친 가공 시에 치핑이 일어날 우려가 크다. 한편, 만곡 각도 λ3이 45°보다 크면, 피삭재에 걸리는 부하가 크기 때문에, 채터링 진동이 발생하여, 가공면 품위의 저하를 초래한다. 그리고, 볼날의 시점 P에서의 접선 L1으로서, 본 명세서에서는 근사적(近似的)으로 각각의 볼날(6a∼6d)의 시점 P(P1, P2, P3, P4)로부터 0.01D의 위치에 있는 점 U(U1, U2, U3, U4)를 지나는 직선을 사용하는 것으로 한다.

회전 중심축 O으로부터 0.25D의 위치 T1에 있는 각각의 볼날의 만곡 각도 λ1은 6∼13°가 바람직하고, 회전 중심축 O으로부터 0.375D의 위치 T2에 있는 각각의 볼날의 만곡 각도 λ2는 14∼22°가 바람직하다. 만곡 각도 λ1은, 각각의 볼날의 시점 P에서의 접선 L1과 각각의 볼날의 회전 중심축 O으로부터 0.25D의 위치에 있는 점 T1을 지나는 직선 L3가 이루는 각도이다. 만곡 각도 λ2는, 각각의 볼날의 시점 P에서의 접선 L1과 각각의 볼날의 회전 중심축 O으로부터 0.375D의 위치에 있는 점 T2를 지나는 직선 L3가 이루는 각도이다.

(c) 볼날과 외주날과의 경계부의 형상

도 1의 (a)∼도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6d)과 각각의 외주날(7a∼7d)와의 경계에 가까운 볼날(6a∼6d)의 영역에서는, 각각의 볼날(6a∼6d)의 경사면이, 마이너스의 경사각을 가지는 각각의 제1 경사면(11a∼11d)의 중앙부에, 플러스의 경사각을 가지는 오목 곡면형의 각각의 제2 경사면(12a∼12d)가 파고든 형상을 가지는 것이 바람직하다. 각각의 제1 경사면(11a∼11d)에 파고든 각각의 제2 경사면(12a∼12d)의 선단부(20)는 만곡 형상이다. 도 1의 (c) 및 도 1의 (d)에서의 참조 번호 "26a, 26b, 26c"는 각각 각각의 볼날의 외단을 나타낸다. 각각의 볼날(6a∼6d)과 각각의 외주날(7a∼7d)와의 경계에 가까워짐에 따라, 제2 경사면/제1 경사면의 비는 점차로 커지고, 상기 경계에서 제2 경사면(12a∼12d)은 100%로 되는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 각각의 외주날(7a∼7d)이 큰 트위스트각 η을 가지는 동시에, 각각의 볼날(6a∼6d)의 트위스트각 μ이 η―μ≤7°의 관계를 만족시키므로, 각각의 제1 경사면(11a∼11d)에 파고드는 각각의 제2 경사면(12a∼12d)은 짧아, 각각의 볼날(6a∼6d)의 강성이 높다

(d) 절삭날 및 절삭칩 배출홈의 형상

본 발명의 제2 실시형태에 의한 4매날 볼 엔드밀(30)(도 1)의 볼부(3a)에 있어서, 중저 구배날과 볼날과의 연결점 K로부터 회전축선 방향으로 각각 0.10D, 0.25D, 0.40D 및 0.70D만큼 이격된 위치에서의 회전축선과 직교하는 I―I 단면, II―II 단면, III―III 단면 및 IV―IV 단면을, 각각 도 10의 (a), 도 10의 (b), 도 10의 (c) 및 도 10의 (d)에 나타낸다.

도 10의 (a)에 나타낸 I―I 단면(연결점 K로부터 0.10D만큼 이격) 및 도 10의 (b)에 나타낸 II―II 단면(연결점 K로부터 0.25D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 볼부(3a)에서의 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 볼날(6b)의 경사면(11b)과, 회전 방향 전방의 볼날(6c)의 퇴피면(9c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)과, 이들 간의 홈바닥면(4a)으로 형성되어 있다. 홈바닥면(4a)의 범위는 경사면(11b)과의 경계(44)로부터 홈 벽면(4b)과의 경계(45)까지이다. 이 예에서는 홈바닥면(4a)은 볼록 곡면만으로 이루어지고, 경계(44, 45)는 각각 경사면(11b)과 홈바닥면(4a)과의 변곡점 및 홈바닥면(4a)과 홈 벽면(4b)과의 변곡점이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 홈바닥면(4a)의 길이 u의 50% 이상을 볼록 곡면이 차지하고 있으면 된다. 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면 이외의 부분은 직선형이라도 된다.

회전축선에 수직인 단면을 나타내는 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6d)의 경사면(11a∼11d)은 회전 방향으로 볼록한 곡면형인 것이 바람직하다. 각각의 경사면(11a∼11d)의 볼록 곡면의 만곡도는, 볼록 곡면의 양단을 연결하는 선분의 길이 g에 대한 볼록 곡면의 정상점으로부터 상기 선분에 내려진 수선의 길이 h의 비 h/g로 나타낸다. 각각의 경사면(11a∼11d)의 볼록 곡면의 만곡도 h/g는 1∼10%(예를 들면 3%)가 바람직하다. 각각의 볼날(6a∼6d)의 경사면(11a∼11d)의 볼록 곡면의 만곡도 h/g가 1% 미만에서는, 볼부(3a)의 강성 및 날끝 강도가 부족하고, 10% 초과에서는 절삭성이 떨어지기 때문에, 용착(溶着)에 의한 이지러짐이 발생하기 쉬워진다. 각각의 볼날(6a∼6d)의 경사면(11a∼11d)의 볼록 곡면의 만곡도 h/g의 것보다 바람직한 범위는 1∼8%이다.

볼날(6b, 6c) 사이의 절삭칩 배출홈(4)의 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면의 만곡도는, 볼록 곡면의 정상점으로부터 그 볼록 곡면의 양단(44, 45)을 연결하는 선분에 내려진 수선의 길이 v와 상기 선분의 길이 u와의 비 v/u로 나타낸다. 각각의 절삭날이 충분한 강성 및 날끝 강도를 가지므로, 각각의 볼록 곡면의 만곡도는 바람직하게는 5∼40%이며, 더욱 바람직하게는 8∼35%이다. 볼록 곡면의 만곡도가 5% 미만에서는 볼부(3a)의 강성 및 날끝 강도가 부족하고, 40% 초과에서는 칩 포켓이 과소로 된다.

도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 있어서, 각각의 볼날의 직경 방향 경사각[도 10의 (a)에서는 δ1만 나타내고, 도 10의 (b)에서는 δ2만 나타냄]은 ―37°∼―11°(예를 들면 δ1=―21°, δ2=―25°)이며, 바람직하게는 ―32°∼―16°이다. 각각의 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°미만에서는 볼날의 절삭 성능이 불충분하고, 또 ―11°초과에서는 볼날의 강성 및 날끝 강도가 낮아, 모두 고경도재(高硬度材)의 안정적인 절삭이 곤란하다.

도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각각의 중저 구배날과 각각의 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.10D∼0.25D의 범위에 있어서, 볼날의 경사면(11a∼11d)은 볼록 곡면형인 것이 바람직하다. 볼록 곡면형 경사면에 의해, 볼날의 강도를 유지하면서 원활하게 절삭칩을 배출할 수 있다. 볼날의 경사면이 평면 형상 또는 요면형의 경우, 치핑이나 결손이 발생할 우려가 있다.

도 1의 (a)∼도 1의 (c), 및 도 10의 (c)에 나타낸 III―III 단면(연결점 K로부터 0.40D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 각각의 외주날(7c)와의 경계에 가까운 각각의 볼날(6c)의 영역에서는, 볼날(6c)의 경사면이, 마이너스의 경사각을 가지는 제1 경사면(11c)의 중앙부에 플러스의 경사각을 가지는 오목 곡면형의 제2 경사면(12c)[외주날(7c)의 경사면 중 제1 경사면(11c) 내로 연장된 부분]이 파고든 형상을 가지고, 상기 경계에 가까워짐에 따라 제2 경사면(12c)/제1 경사면(11c)의 비가 점차로 커져, 상기 경계에서 제2 경사면(12c)이 100%로 되는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 각각의 절삭날의 트위스트각 μ 및 외주날의 트위스트각 η이 크므로, 제1 경사면(11c)으로의 제2 경사면(12c)의 파고든 양이 비교적 적어, 볼날과 외주날과의 경계부에서의 강성이 높다

도 10의 (c)에서는, 볼날(6b)의 경사면은, 볼날(6b)로부터 연장되는 짧은 제1 경사면(11b)과, 경계(47)를 통하여 제1 경사면(11b)에 연결되는 오목 곡면형의 제2 경사면(71b)으로 이루어진다. 제2 경사면(71b)은 외주날(7b)의 경사면(12b) 중 제1 경사면(11b) 내로 파고든 부분이다. 제2 경사면(71b)은, 볼록 곡면형의 홈바닥면(4a) 및 회전 방향 전방의 볼날(6c)의 퇴피면(9c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)과 함께, 절삭칩 배출홈(4)을 구성한다. 홈바닥면(4a)의 범위는, 제2 경사면(71b)과의 경계(46)로부터 홈 벽면(4b)과의 경계(45)까지이다. 도 10의 (c)의 홈바닥면(4a)의 길이 u’는 도 10의 (b)의 볼록 곡면의 길이 u보다 약간 길다. 본 발명의 효과를 얻기 위해, 홈바닥면(4a)의 길이 u’의 50% 이상을 볼록 곡면이 차지하는 것이 바람직하다. 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면 이외의 부분은 직선형으로 된다.

도 10의 (c)에 나타낸 각각의 홈바닥면의 볼록 곡면의 만곡도 v/u도, 각각의 절삭날이 충분한 강성 및 날끝 강도를 가지므로, 바람직하게는 5∼40%이며, 더욱 바람직하게는 8∼35%이다. 또한, 각각의 볼날의 직경 방향 경사각[도 10의 (c)에서는 δ3만 나타냄)도 ―37°∼―11°(예를 들면 δ3= ―27°)이며, 바람직하게는 ―32°∼―16°이다.

각각의 절삭날의 강성 및 날끝 강도를 높이기 위해, 각각의 중저 구배날과 각각의 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.10D만큼 이격된 I―I 단면으로부터, 0.25D만큼 이격된 II―II 단면을 경유하고, 0.40D만큼 이격된 III―III 단면에 이르기까지, 각각의 볼날의 직경 방향 경사각을 ―37°∼―11°의 범위 내에서 점차로 증가시키는 것이 바람직하고, (b) 각각의 볼날 사이의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도를 5∼40%의 범위 내에서 점차로 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 외주날의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도는, 볼날의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 각각의 제2 경사면(71b)의 직경 방향 경사각[도 10의 (c)에서는 γ1만 나타냄]은 바람직하게는 0°∼8°이며, 더욱 바람직하게는 2°∼7°이다.

도 10의 (d)에 나타낸 IV―IV 단면(연결점 K로부터 0.70D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 외주날 영역에서의 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 외주날(7b)로부터 회전 방향으로 연장되어 오목 곡면형의 경사면(71b)과 볼록 곡면형의 홈바닥면(4a)과 회전 방향 전방의 외주날(7c)의 퇴피면(70c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)에 의해 형성되어 있다. 또한, 각각의 외주날의 직경 방향 경사각[도 10의 (d)에서는 ε1만 나타냄]은 2°∼8°(예를 들면 ε1= 7°)이며, 바람직하게는 4°∼7°이다. 각각의 외주날의 직경 방향 경사각이 2°미만에서는 외주날의 절삭 성능이 불충분하고, 또한 8°초과에서는 외주날의 강성 및 날끝 강도가 낮아, 모두 고경도재의 안정적인 절삭이 곤란하다.

(4) 제조 방법

제2 실시형태의 4매날 볼 엔드밀(30)을 예로 들어, 중저 구배날의 제조 방법의 구체예를 이하에 설명한다. 먼저 도 11에 나타낸 바와 같이, 박판(薄板) 원판형의 다이아몬드 지석(grindstone)을 장착한 NC 제어의 연삭 가공기(도시하지 않음)를 사용하여, 4개의 볼날(6a∼6d)을 순차적으로 형성한다. 회전 중심점 O의 근방은 중저 구배날(8a∼8d)의 형성에 의해 삭제되므로, 볼날(6a∼6d)의 형성을 회전 중심점 O의 근방에서 정지한다. 그 결과, 회전 중심점 O을 포함하는 영역에 연삭 나머지의 사각형 돌기(16)가 잔류한다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 1개의 볼날(예를 들면, 6d)의 퇴피면(9d)에 대하여, 방향 E로 왕복 이동하는 박판 원판형의 다이아몬드 지석을 서서히 하강시키면서, 점 P4로부터 화살표 F의 방향으로 이동시킨다. 그 결과, 점 P4로부터 회전축선 방향 후방으로 경사지는 퇴피면(10d)이 형성된다. 퇴피면(9d)이 접촉되는 별개의 퇴피면(9c)의 볼날(6c)와의 간섭을 피하기 위해, 방향 E는 볼날(6c)에 대하여 경사져 있지 않으면 안된다. 볼날(6c)에 대한 방향 E의 경사각은 20°∼50°로 된다. 경사각이 20°미만에서는 연삭 가공의 정밀도가 저하되고, 50°를 넘으면 연삭 지석의 간섭이 일어난다. 이 수순을 모든 볼날의 퇴피면에 대하여 행함으로써, 도 8의 (b)에 나타낸 중저 구배날(8a∼8d)이 형성된다.

[2] 3매날 볼 엔드밀

도 13은 본 발명의 3매날 볼 엔드밀(40)을 나타내고, 도 14 및 도 15는 3매날 볼 엔드밀(40)에서의 중저 구배날을 나타낸다. 도 13∼도 15에 있어서 전술한 4매날 볼 엔드밀과 같은 부분에는 같은 참조 번호를 부여하고 있다. 3매날 볼 엔드밀(40)은, 3개의 볼날(6a, 6b, 6c)과, 각각의 볼날(6a, 6b, 6c)의 단부(P1, P2, P3)로부터 일체로 회전 중심점 O까지 연장되는 중저 구배날(8a, 8b, 8c)을 가진다. 각각의 볼날(6a, 6b, 6c)의 회전 방향 전방에 개쉬부(17a, 17b, 17c)가 형성되어 있다.

볼날 및 외주날의 트위스트각에 대해서는, 4매날 볼 엔드밀과 같다. 즉, 각각의 외주날(7a∼7c)은 35°∼45°의 트위스트각 η을 가지는 동시에, 각각의 볼날(6a∼6c)의 최외주점에서의 트위스트각 μ은 η―μ≤7°의 관계를 만족시키고, 따라서 양 날은 원활하게 연결되어 있다. 각각의 외주날(7a∼7c)의 트위스트각 η은 바람직하게는 37°∼43°이다.

각각의 볼날(6a∼6c)의 최외주점에서의 만곡 각도 λ3은 65°∼95°인 것이 바람직하고, 75°∼90°인 것이 더욱 바람직하고, 77°∼87°인 것이 가장 바람직하다. 만곡 각도 λ3이 65°미만이면, 각각의 볼날(6a∼6c)에 관한 저항이 크기 때문에, 고경도 이삭재의 고속 이송의 거친 가공 시에 치핑이 일어날 우려가 크다. 한편, 만곡 각도 λ3이 95°보다 크면, 피삭재에 걸리는 부하가 크기 때문에, 채터링 진동이 발생하고, 가공면 품위의 저하를 초래한다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6c)과 각각의 외주날(7a∼7c)과의 경계에 가까운 볼날(6a∼6c)의 영역에서는, 각각의 볼날(6a∼6c)의 경사면이, 마이너스의 경사각을 가지는 각각의 제1 경사면(11a∼11c)의 중앙부에, 플러스의 경사각을 가지는 오목 곡면형의 각각의 제2 경사면(12a∼12c)이 파고든 형상을 가지는 것이 바람직하다. 참조 번호 "27b"는 볼날(6b)의 외단을 나타낸다. 각각의 제1 경사면(11a∼11c)에 파고든 각각의 제2 경사면(12a∼12c)의 선단부(21)는 만곡 형상이다. 각각의 볼날(6a∼6c)과 각각의 외주날(7a∼7c)과의 경계에 가까워짐에 따라, 제2 경사면/제1 경사면의 비는 점차로 커지고, 상기 경계에서 제2 경사면(12a∼12d)은 100%로 되는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 각각의 외주날(7a∼7c)가 큰 트위스트각 η을 가지는 동시에, 각각의 외주날(7a∼7c)의 트위스트각 η과 각각의 볼날(6a∼6c)의 트위스트각 μ이 η―μ≤7°의 관계를 만족시키므로, 각각의 제1 경사면(11a∼11c)에 파고드는 각각의 제2 경사면(12a∼12c)은 짧고, 각각의 볼날(6a∼6c)의 강성이 높다

도 15에 나타낸 바와 같이, 중저 구배날(8a)은 회전 방향 후방으로 만곡된 궁형부(8a1)와, 볼날 연장부(8a2)를 가진다. 물론, 볼날 연장부(8a2)는 없어도 되고, 또한 궁형부(8a1)는 전체적으로 곡선형일 필요는 없고, 곡선부와 직선부로 되어 있어도 된다. 이것은 다른 중저 구배날(8b, 8c)에도 적용된다. 도시하지 않지만, 각각의 중저 구배날(8a, 8b, 8c)은, 볼날(6a, 6b, 6c)과의 연결부(P1, P2, P3)보다 회전 중심점 O 쪽이 회전축선 방향 후방에 위치하도록, 회전축선과 직교하는 면에 대하여 0.5°∼3°의 경사각 α로 경사져 있다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 중저 구배날(8a)의 반경 방향의 길이 X에 대한 궁형부(8a1)의 반경 방향의 길이 X1의 비율은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 바람직하게는 20∼100%이며, 더욱 바람직하게는 30∼100%이며, 가장 바람직하게는 60∼95%이다. 중저 구배날(8a)과 볼날(6a)과의 연결점 P1에서의 퇴피면(10a)의 원주 방향의 폭 W1은, 볼날의 퇴피면(9a)의 최대 원주 방향의 폭의 20∼80%인 것이 바람직하고, 30∼70%인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 회전축선을 따라 보았을 때의 중저 구배날(8a)의 반경 방향의 길이 X[볼날(6a)에 연결되는 외단 P1과 회전 중심점 O과의 반경 방향 거리]는 절삭날부(3)의 직경 D의 1.25∼3.75%인 것이 바람직하고, 1.5∼3.5%인 것이 더욱 바람직하다. 이것도, 물론 다른 중저 구배날(8b, 8c)에 적용된다. 3매날 볼 엔드밀의 경우도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 중저 구배날(8c)의 궁형부의 중심각 β는 바람직하게는 20°∼70°이며, 더욱 바람직하게는 30°∼60°이며, 가장 바람직하게는 40°∼48°이다.

중저 구배날과 볼날과의 연결점 K로부터 회전축선 방향으로 각각 0.10D, 0.25D, 0.40D 및 0.70D만큼 이격된 위치에서의 회전축선과 직교하는 I―I 단면, II―II 단면, III―III 단면 및 IV―IV 단면을, 각각 도 16의 (a), 도 16의 (b), 도 16의 (c) 및 도 16의 (d)에 나타낸다.

도 16의 (a)에 나타낸 I―I 단면 및 도 16의 (b)에 나타낸 II―II 단면에서는, 볼날의 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 경사면(11b)과, 볼록 곡면형의 홈바닥면(4a)과, 회전 방향 전방의 볼날(6c)의 퇴피면(9c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)에 의해 형성되어 있다. 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)에서는 홈바닥면(4a)이 볼록 곡면만으로 이루어지지만, 본 발명의 효과를 얻기 위해, 홈바닥면(4a)의 길이 u의 50% 이상을 볼록 곡면이 차지하는 것이 바람직하다. 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면 이외의 부분은 직선형으로 된다. 홈바닥면(4a)의 범위는, 볼날의 경사면(11b)과의 경계(44)로부터 홈 벽면(4b)과의 경계(45)까지이다.

도 16의 (a) 및 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6c)의 경사면(11a∼11c)은 회전 방향으로 볼록한 곡면형인 것이 바람직하다. 각각의 경사면(11a∼11c)의 볼록 곡면의 만곡도 h/g는 1∼10%가 바람직하고, 1∼8%가 더욱 바람직하다. 또한, 볼날 사이의 각각의 절삭칩 배출홈(4)의 홈바닥면의 볼록 곡면의 만곡도 v/u도, 각각의 절삭날이 충분한 강성 및 날끝 강도를 가지므로, 바람직하게는 5∼40%이며, 더욱 바람직하게는 8∼35%이다. 볼록 곡면의 만곡도가 5% 미만에서는 볼부(3a)의 강성 및 날끝 강도가 부족하고, 40% 초과에서는 칩 포켓이 과소로 된다. 또한, 각각의 볼날의 직경 방향 경사각[도 16의 (a)에서는 δ7만 나타내고, 도 16의 (b)에서는 δ8만 나타냄]도 ―37°∼―11°이며, 바람직하게는 ―32°∼―16°이다. 각각의 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°미만에서는 볼날의 절삭 성능이 불충분하고, 또 ―11°초과에서는 볼날의 강성 및 날끝 강도가 낮아, 모두 고경도재의 안정적인 절삭이 곤란하다.

도 16의 (c)에 나타낸 III―III 단면(연결점 K로부터 0.40D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 각각의 볼날과 각각의 외주날과의 연결 영역에서는, 4매날 볼 엔드밀과 마찬가지로, 볼날(6b)의 경사면은, 볼날(6b)로부터 연장되는 짧은 제1 경사면(11b)과, 경계(47)를 통하여 제1 경사면(11b)과 연결되는 오목 곡면형의 제2 경사면(71b)으로 이루어진다. 또한, 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 제1 및 제2 경사면(11b, 71b)과, 볼록 곡면형의 홈바닥면(4a)과, 회전 방향 전방의 볼날(6c)의 퇴피면(9c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)에 의해 형성되어 있다. 홈바닥면(4a)의 범위는, 제2 경사면(71b)과의 경계(46)로부터 홈 벽면(4b)과의 경계(45)까지이다. 도 16의 (c)의 홈바닥면(4a)의 길이 u’는 도 16의 (b)의 볼록 곡면의 길이 u보다 약간 길다. 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면 이외의 부분은 직선형으로 된다. 본 발명의 효과를 얻기 위해, 홈바닥면(4a)의 길이 u’의 50% 이상을 볼록 곡면이 차지하는 것이 바람직하다.

도 16의 (c)에 나타낸 각각의 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면의 만곡도 v/u도, 각각의 절삭날이 충분한 강성 및 날끝 강도를 가지므로, 바람직하게는 5∼40%이며, 더욱 바람직하게는 8∼35%이다. 또한, 각각의 볼날의 직경 방향 경사각[도 16의 (c)에서는 δ9만 나타냄]도 ―37°∼―11°이며, 바람직하게는 ―32°∼―16°이다.

3매날 볼 엔드밀에 있어서도, 각각의 절삭날의 강성 및 날끝 강도를 높이기 위해, 각각의 중저 구배날과 각각의 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.10D만큼 이격된 I―I 단면으로부터, 0.25D만큼 이격된 II―II 단면을 경유하고, 0.40D만큼 이격된 III―III 단면에 이르기까지, (a) 각각의 볼날의 직경 방향 경사각을 ―37°∼―11°의 범위 내에서 점차로 증가시키는 것이 바람직하고, (b) 볼날 사이의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도를 5∼40%의 범위 내에서 점차로 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 외주날의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도는, 볼날의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도보다 큰 것이 바람직하다. 각각의 제2 경사면(71b)의 직경 방향 경사각[도 16의 (c)에서는 γ2만 나타냄]은 바람직하게는 0°∼8°이며, 더욱 바람직하게는 2°∼7°이다.

도 16의 (d)에 나타낸 IV―IV 단면(연결점 K로부터 0.70D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 외주날 영역에서의 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 외주날(7b)의 경사면(71b)과, 볼록 곡면형의 홈바닥면(4a)과 회전 방향 전방의 외주날의 퇴피면(70c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)에 의해 형성되어 있다. 또한, 각각의 외주날의 직경 방향 경사각[도 16의 (d)에서는 ε2만 나타냄]은 2°∼8°이며, 바람직하게는 4°∼7°이다. 각각의 외주날의 직경 방향 경사각이 2°미만에서는 외주날의 절삭 성능이 불충분하고, 또한 8°초과에서는 외주날의 강성 및 날끝 강도가 낮아, 모두 고경도재의 안정적인 절삭이 곤란하다.

[3] 5매날 볼 엔드밀

본 발명의 5매날 볼 엔드밀(50)(도 17)의 볼부(3a)에 있어서, 중저 구배날과 볼날과의 연결점 K로부터 회전축선 방향으로 각각 0.10D, 0.25D, 0.40D 및 0.70D만큼 이격된 위치에서의 회전축선과 직교하는 I―I 단면, II―II 단면, III―III 단면 및 IV―IV 단면을, 각각 도 20의 (a), 도 20의 (b), 도 20의 (c) 및 도 20의 (d)에 나타낸다.

볼날 및 외주날의 트위스트각에 대해서는, 4매날 볼 엔드밀과 같다. 즉, 각각의 외주날(7a∼7e)는 35°∼45°의 트위스트각 η을 가지는 동시에, 각각의 볼날(6a∼6e)의 최외주점에서의 트위스트각 μ은 η―μ≤7°의 관계를 만족시키고, 따라서 양 날은 원활하게 연결되어 있다. 각각의 외주날(7a∼7e)의 트위스트각 η은 바람직하게는 37°∼43°이다.

각각의 볼날(6a∼6e)의 최외주점에서의 만곡 각도 λ3은 25°∼35°인 것이 바람직하고, 27°∼33°인 것이 더욱 바람직하다. 만곡 각도 λ3이 25°미만이면, 각각의 볼날(6a∼6e)에 관한 저항이 크기 때문에, 고경도 이삭재의 고속 이송의 거친 가공 시에 치핑이 일어날 우려가 크다. 한편, 만곡 각도 λ3이 35°보다 크면, 피삭재에 걸리는 부하가 크기 때문에, 채터링 진동이 발생하여, 가공면 품위의 저하를 초래한다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6e)와 각각의 외주날(7a∼7e)과의 경계에 가까운 볼날(6a∼6e)의 영역에서는, 각각의 볼날(6a∼6e)의 경사면이, 마이너스의 경사각을 가지는 각각의 제1 경사면(11a∼11e)의 중앙부에, 플러스의 경사각을 가지는 오목 곡면형의 각각의 제2 경사면(12a∼12c)이 파고든 형상을 가지는 것이 바람직하다. 참조 번호 "28e"는 볼날(6e)의 외단을 나타낸다. 각각의 제1 경사면(11a∼11e)에 파고든 각각의 제2 경사면(12a∼12e)의 선단부(22)는 만곡 형상이다. 각각의 볼날(6a∼6e)와 각각의 외주날(7a∼7e)과의 경계에 가까워짐에 따라, 제2 경사면/제1 경사면의 비는 점차로 커지고, 상기 경계에서 제2 경사면(12a∼12e)은 100%로 되는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 각각의 외주날(7a∼7e)가 큰 트위스트각 η을 가지는 동시에, 각각의 볼날(6a∼6e)의 트위스트각 η이 η―μ≤7°의 관계를 만족시키므로, 각각의 제1 경사면(11a∼11e)에 파고드는 각각의 제2 경사면(12a∼12e)은 짧아, 각각의 볼날(6a∼6e)의 강성이 높다

도 20의 (a) 및 도 20의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6e)의 경사면(11a∼11e)은 회전 방향으로 볼록한 곡면형인 것이 바람직하다. 각각의 경사면(11a∼11e)의 볼록 곡면의 만곡도 h/g는 1∼10%가 바람직하고, 1∼8%가 더욱 바람직하다. 또한, 볼날 사이의 각각의 절삭칩 배출홈(4)의 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면의 만곡도 v/u도, 각각의 절삭날이 충분한 강성 및 날끝 강도를 가지므로, 바람직하게는 5∼40%이며, 더욱 바람직하게는 8∼35%이다. 볼록 곡면의 만곡도가 5% 미만에서는 볼부(3a)의 강성 및 날끝 강도가 부족하여, 40% 초과에서는 칩 포켓이 과소로 된다.

도 20의 (a) 및 도 20의 (b)에 나타낸 각각의 볼날의 직경 방향 경사각[도 20의 (a)에서는 δ10만 나타내고, 도 20의 (b)에서는 δ11만 나타냄]는 ―37°∼―11°이며, 바람직하게는 ―32°∼―16°이다. 각각의 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°미만에서는 볼날의 절삭 성능이 불충분하고, 또한 ―11°초과에서는 볼날의 강성 및 날끝 강도가 낮아, 모두 고경도재의 안정적인 절삭이 곤란하다.

도 20의 (c)에 나타낸 III―III 단면(연결점 K로부터 0.40D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 각각의 볼날과 각각의 외주날과의 연결 영역에서는, 4매날 볼 엔드밀과 마찬가지로, 볼날(6b)의 경사면은, 볼날(6b)로부터 연장되는 짧은 제2 경사면(11b)과, 경계(47)를 통하여 제2 경사면(11b)과 연결되는 오목 곡면형의 제2 경사면(71b)으로 이루어진다. 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 제1 및 제2 경사면(11b, 71b)과, 볼록 곡면형의 홈바닥면(4a)과, 회전 방향 전방의 볼날(6c)의 퇴피면(9c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)에 의해 형성되어 있다. 홈바닥면(4a)의 범위는, 제2 경사면(71b)과의 경계(46)로부터 홈 벽면(4b)과의 경계(45)까지이다. 도 20의 (c)의 홈바닥면(4a)의 길이 u’는 도 20의 (b)의 볼록 곡면의 길이 u보다 약간 길다. 본 발명의 효과를 얻기 위해, 홈바닥면(4a)의 길이 u’의 50% 이상을 볼록 곡면이 차지하는 것이 바람직하다. 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면 이외의 부분은 직선형으로 된다.

도 20의 (c)에 나타낸 각각의 홈바닥면의 볼록 곡면의 만곡도 v/u도, 각각의 절삭날이 충분한 강성 및 날끝 강도를 가지므로, 바람직하게는 5∼40%이며, 더욱 바람직하게는 8∼35%이다. 또한, 각각의 볼날의 직경 방향 경사각[도 20의 (c)에서는 δ12만 나타냄]도 ―37°∼―11°이며, 바람직하게는 ―32°∼―16°이다.

5매날 볼 엔드밀에 있어서도, 각각의 절삭날의 강성 및 날끝 강도를 높이기 위해, 각각의 중저 구배날과 각각의 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.10D만큼 이격된 I―I 단면으로부터, 0.25D만큼 이격된 II―II 단면을 경유하고, 0.40D만큼 이격된 III―III 단면에 이르기까지, (a) 각각의 볼날의 직경 방향 경사각을 ―37°∼―11°의 범위 내에서 점차로 증가시키는 것이 바람직하고, (b) 볼날 사이의 각각의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도를 5∼40%의 범위 내에서 점차로 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 외주날의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도는, 볼날의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면의 만곡도보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 각각의 제2 경사면(71b)의 직경 방향 경사각[도 20의 (c)에서는 γ3만 나타냄]은 바람직하게는 0°∼8°이며, 더욱 바람직하게는 2°∼7°이다.

도 20의 (d)에 나타낸 IV―IV 단면(연결점 K로부터 0.70D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 외주날 영역에서의 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 외주날(7b)의 경사면(71b)과, 볼록 곡면형의 홈바닥면(4a)과, 회전 방향 전방의 외주날의 퇴피면(70c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)에 의해 형성되어 있다. 또한, 각각의 외주날의 직경 방향 경사각[도 20의 (d)에서는 ε3만 나타냄]은 2°∼8°이며, 바람직하게는 4°∼7°이다. 각각의 외주날의 직경 방향 경사각이 2°미만에서는 외주날의 절삭 성능이 불충분하고, 또한 8°초과에서는 외주날의 강성 및 날끝 강도가 낮아, 모두 고경도재의 안정적인 절삭이 곤란하다.

[3] 6매날 볼 엔드밀

도 21은 본 발명의 6매날 볼 엔드밀(60)을 나타내고, 도 22 및 도 23은 6매날 볼 엔드밀(60)에서의 중저 구배날을 나타낸다. 도 21∼도 23에 있어서 4매날 볼 엔드밀과 같은 부분에는 같은 참조 번호를 부여하고 있다. 6매날 볼 엔드밀(60)은, 6개의 볼날(6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f)과, 각각의 볼날(6a∼6f)의 단부(P1, P2, P3, P4, P5, P6)로부터 일체로 회전 중심점 O까지 연장되는 중저 구배날(8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f)을 가진다. 각각의 볼날(6a∼6f)의 회전 방향 전방에 개쉬부(17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f)가 형성되어 있다.

볼날 및 외주날의 트위스트각에 대해서는, 4매날 볼 엔드밀과 같다. 즉, 각각의 외주날(7a∼7f)은 35°∼45°의 트위스트각 η을 가지는 동시에, 각각의 볼날(6a∼6f)의 최외주점에서의 트위스트각 μ은 η―μ≤7°의 관계를 만족시키고, 따라서 양 날은 원활하게 연결되어 있다. 각각의 외주날(7a∼7f)의 트위스트각 η은 바람직하게는 37°∼43°이다.

각각의 볼날(6a∼6f)의 최외주점에서의 만곡 각도 λ3은 20°∼30°인 것이 바람직하고, 22°∼28°인 것이 더욱 바람직하다. 만곡 각도 λ3이 20°미만이면, 각각의 볼날(6a∼6d)에 관한 저항이 크기 때문에, 고경도 이삭재의 고속 이송의 거친 가공 시에 치핑이 일어날 우려가 크다. 한편, 만곡 각도 λ3이 30°보다 크면, 피삭재에 걸리는 부하가 크기 때문에, 채터링 진동이 발생하여, 가공면 품위의 저하를 초래한다.

도 21에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6f)과 각각의 외주날(7a∼7f)과의 경계에 가까운 볼날(6a∼6f)의 영역에서는, 각각의 볼날(6a∼6f)의 경사면이, 마이너스의 경사각을 가지는 각각의 제1 경사면(11a∼11f)의 중앙부에, 플러스의 경사각을 가지는 오목 곡면형의 각각의 제2 경사면(12a∼12f)이 파고든 형상을 가지는 것이 바람직하다. 참조 번호 "29e"는 볼날(6e)의 외단을 나타낸다. 각각의 제1 경사면(11a∼11f)에 파고든 각각의 제2 경사면(12a∼12f)의 선단부(23)는 만곡 형상이다. 각각의 볼날(6a∼6f)과 각각의 외주날(7a∼7f)과의 경계에 가까워짐에 따라, 제2 경사면/제1 경사면의 비는 점차로 커져, 상기 경계에서 제2 경사면(12a∼12f)은 100%로 되는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 각각의 외주날(7a∼7f)가 큰 트위스트각 η을 가지는 동시에, 각각의 볼날(6a∼6f)의 트위스트각 μ이 η―μ≤7°의 관계를 만족시키므로, 각각의 제1 경사면(11a∼11f)에 파고드는 각각의 제2 경사면(12a∼12f)은 짧아, 각각의 볼날(6a∼6f)의 강성이 높다

도 23에 나타낸 바와 같이, 중저 구배날(8a)은 회전 방향 후방으로 만곡된 궁형부(8a1)와, 볼날 연장부(8a2)를 가진다. 물론, 볼날 연장부(8a2)는 없어도 되고, 또한 궁형부(8a1)는 전체적으로 곡선형일 필요는 없고, 곡선부와 직선부로 되어 있어도 된다. 이것은 다른 중저 구배날(8b∼8f)에도 적용된다. 도시하지 않지만, 각각의 중저 구배날(8a∼8f)은, 볼날(6a∼6f)과의 연결부(P1∼P6)보다 회전 중심점 O 쪽이 회전축선 방향 후방에 위치하도록, 회전축선과 직교하는 면에 대하여 0.5°∼3°의 경사각 α로 경사져 있다.

도 23에 나타낸 바와 같이, 중저 구배날(8a)의 반경 방향의 길이 X에 대한 궁형부(8a1)의 반경 방향의 길이 X1의 비율은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 바람직하게는 20∼100%이며, 더욱 바람직하게는 30∼100%이며, 가장 바람직하게는 60∼95%이다. 중저 구배날(8a)과 볼날(6a)과의 연결점 P1에서의 퇴피면(10a)의 원주 방향의 폭 W1도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 볼날의 퇴피면(9a)의 최대 원주 방향의 폭의 20∼80%인 것이 바람직하고, 30∼70%인 것이 더욱 바람직하다. 중저 구배날(8a)의 반경 방향의 길이 X[볼날(6a)에 연결되는 외단 P1과 회전 중심점 O과의 반경 방향 거리]도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 절삭날부(3)의 직경 D의 1.25∼3.75%인 것이 바람직하고, 1.5∼3.5%인 것이 더욱 바람직하다. 이것은 물론 다른 중저 구배날(8b∼8f)에도 적용된다. 6매날 볼 엔드밀의 경우, 중저 구배날(8a∼8f)의 각각의 궁형부의 중심각 β는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 바람직하게는 20°∼70°이며, 더욱 바람직하게는 30°∼60°이며, 가장 바람직하게는 40°∼48°이다.

중저 구배날과 볼날과의 연결점 K로부터 회전축선 방향으로 각각 0.10D, 0.25D, 0.40D 및 0.70D만큼 이격된 위치에서의 회전축선과 직교하는 I―I 단면, II―II 단면, III―III 단면 및 IV―IV 단면을, 각각 도 24의 (a), 도 24의 (b), 도 24의 (c) 및 도 24의 (d)에 나타낸다.

도 24의 (a)에 나타낸 I―I 단면(연결점 K로부터 0.10D만큼 이격) 및 도 24의 (b)에 나타낸 II―II 단면(연결점 K로부터 0.25D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 볼날(6b)의 경사면(11b)과, 볼록 곡면형 홈바닥면(4a)과, 회전 방향 전방의 볼날(6c)의 퇴피면(9c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)에 의해 형성되어 있다. 도 24의 (a) 및 도 24의 (b)에서는 홈바닥면(4a)은 볼록 곡면만으로 이루어지지만, 본 발명의 효과를 얻기 위해, 홈바닥면(4a)의 길이 u의 50% 이상을 볼록 곡면이 차지하는 것이 바람직하다. 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면 이외의 부분은 직선형으로 된다. 홈바닥면(4a)의 범위는, 볼날의 경사면(11b)과의 경계(44)로부터 홈 벽면(4b)과의 경계(45)까지이다.

도 24의 (a) 및 도 24의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각각의 볼날(6a∼6f)의 경사면(11a∼11f)은 회전 방향으로 볼록한 곡면형인 것이 바람직하다. 각각의 경사면(11a∼11f)의 볼록 곡면의 만곡도 h/g는 1∼10%가 바람직하고, 1∼8%가 더욱 바람직하다. 또한, 볼날 사이의 각각의 절삭칩 배출홈(4)의 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면의 만곡도 v/u도, 각각의 절삭날이 충분한 강성 및 날끝 강도를 가지므로, 볼록 곡면의 만곡도는 바람직하게는 5∼40%이며, 더욱 바람직하게는 8∼35%이다. 볼록 곡면의 만곡도가 5% 미만에서는 볼부(3a)의 강성 및 날끝 강도가 부족하여, 40% 초과에서는 칩 포켓이 과소로 된다. 또한, 각각의 볼날의 직경 방향 경사각[도 24의 (a)에서는 δ13만 나타내고, 도 24의 (b)에서는 δ14만 나타냄]은 ―37°∼―11°이며, 바람직하게는 ―32°∼―16°이다. 각각의 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°미만에서는 볼날의 절삭 성능이 불충분하고, 또한 ―11°초과에서는 볼날의 강성 및 날끝 강도가 낮아, 모두 고경도재의 안정적인 절삭이 곤란하다.

도 24의 (c)에 나타낸 III―III 단면(연결점 K로부터 0.40D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 각각의 볼날과 각각의 외주날과의 연결 영역에서는, 4매날 볼 엔드밀과 마찬가지로, 볼날(6b)의 경사면은, 볼날(6b)로부터 연장되는 짧은 제1 경사면(11b)과, 경계(47)를 통하여 제1 경사면(11b)에 연결되는 오목 곡면형의 제2 경사면(71b)으로 이루어진다. 또한, 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 제1 및 제2 경사면(11b, 71b)와, 볼록 곡면형의 홈바닥면(4a)과, 회전 방향 전방의 볼날(6c)의 퇴피면(9c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)에 의해 형성되어 있다. 홈바닥면(4a)의 범위는, 제2 경사면(71b)과의 경계(46)로부터 홈 벽면(4b)과의 경계(45)까지이다. 도 24의 (c)의 홈바닥면(4a)의 길이 u’는 도 24의 (b)의 볼록 곡면의 길이 u보다 약간 길다. 본 발명의 효과를 얻기 위해, 홈바닥면(4a)의 길이 u’의 50% 이상을 볼록 곡면이 차지하는 것이 바람직하다. 홈바닥면(4a)의 볼록 곡면 이외의 부분은 직선형으로 된다. 각각의 홈바닥면의 볼록 곡면의 만곡도 v/u도, 각각의 절삭날이 충분한 강성 및 날끝 강도를 가지므로, 바람직하게는 5∼40%이며, 더욱 바람직하게는 8∼35%이다. 또한, 각각의 볼날의 직경 방향 경사각[도 24의 (c)에서는 δ15만 나타냄]도 ―37°∼―11°이며, 바람직하게는 ―32°∼―16°이다.

6매날 볼 엔드밀에 있어서도, 각각의 절삭날의 강성 및 날끝 강도를 높이기 위해, 각각의 중저 구배날과 각각의 볼날과의 연결점으로부터 회전축선 방향으로 0.10D만큼 이격된 I―I 단면으로부터, 0.25D만큼 이격된 II―II 단면을 경유하고, 0.40D만큼 이격된 III―III 단면에 이르기까지, (a) 각각의 볼날의 직경 방향 경사각을 ―37°∼―11°의 범위 내에서 점차로 증가시키는 것이 바람직하고, (b) 볼날 사이의 각각의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도를 5∼40%의 범위 내에서 점차로 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 외주날의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도는, 볼날의 절삭칩 배출홈의 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 각각의 제2 경사면(71b)의 직경 방향 경사각[도 24의 (c)에서는 γ4만 나타냄]은 바람직하게는 0°∼8°이며, 더욱 바람직하게는 2°∼7°이다.

도 24의 (d)에 나타낸 IV―IV 단면(연결점 K로부터 0.70D만큼 이격)으로부터 명백한 바와 같이, 외주날 영역에서의 각각의 절삭칩 배출홈(4)은, 외주날(7b)의 경사면(71b)과 볼록 곡면형의 홈바닥면(4a)과 회전 방향 전방의 외주날의 퇴피면(70c)으로부터 연장되는 홈 벽면(4b)에 의해 형성되어 있다. 또한, 각각의 외주날의 직경 방향 경사각[도 24의 (d)에서는 ε4만 나타냄]은 2°∼8°이며, 바람직하게는 4°∼7°이다. 각각의 외주날의 직경 방향 경사각이 2°미만에서는 외주날의 절삭 성능이 불충분하고, 또한 8°초과에서는 외주날의 강성 및 날끝 강도가 낮아, 모두 고경도재의 안정적인 절삭이 곤란하다.

1, 30: 4매날 볼 엔드밀
2: 생크부
3: 절삭날부
3a: 볼부
4: 절삭칩 배출홈
4a: 홈바닥면
4b: 홈 벽면
5a, 5b, 5c,5d: 절삭날
6a, 6b, 6c,6d, 6e, 6f: 볼날
7a, 7b, 7c,7d, 7e, 7f: 외주날
8a, 8b, 8c,8d, 8e, 8f: 중저 구배날
8a1, 8b1, 8c1, 8d1: 궁형부
8a2, 8b2, 8c2, 8d2: 볼날 연장부
9a, 9b, 9c,9d, 9e, 9f: 볼날의 퇴피면
10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f: 중저 구배날의 퇴피면
11a, 11b, 11c, 11d: 볼날의 경사면
12a, 12b, 12c, 12d: 외주날의 경사면
13a, 13b, 13c, 13d: 외주날의 퇴피면
14: 오목부
15a, 15b, 15c, 15d: 경계선
16: 사각형 돌기
17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f: 개쉬부
20, 21, 22, 23, 44, 45, 46, 47, 49: 경계
26, 27, 28, 29: 볼날의 외단
40: 3매날 볼 엔드밀
50: 5매날 볼 엔드밀
60: 6매날 볼 엔드밀
71a, 71b, 71c, 71d: 제2 경사면
Ax: 회전축선
C: 회전 중심점의 근방 영역
D: 절삭날부의 직경
L1, L2, L3: 직선
O: 회전 중심점
P1, P2, P3, P4, P5, P6: 중저 구배날과 볼날과의 연결점
K1, K2, K3, K4, K5, K6: 중저 구배날의 궁형부의 외단
Q1: 중저 구배날의 궁형부의 양단을 연결하는 직선과 중저 구배날의 궁형부의 정상점으로부터 내려진 수선과의 교점(交点)
Q2: 중저 구배날의 궁형부의 정상점
R: 멀티 블레이드 볼 엔드밀의 회전 방향
T: 폭
g, u: 볼록 곡면의 길이
u': 홈바닥면의 길이
h, v: 볼록 곡면의 높이
X: 중저 구배날의 반경 방향의 길이
X1: 중저 구배날의 궁형부의 반경 방향의 길이
X2: 볼날 연장부의 반경 방향의 길이
W1: 중저 구배날의 퇴피면의 원주 방향의 폭
W2: 볼날의 퇴피면의 최대 원주 방향의 폭
α: 중저 구배날의 경사 각도
β: 중저 구배날의 궁형부의 중심각
δ1∼δ15: 볼날의 직경 방향 경사각
γ1∼γ4: 제2 볼날의 직경 방향 경사각
η: 외주날의 트위스트각
μ: 볼날의 최외주점에서의 트위스트각
λ1∼λ3: 만곡 각도
ε1∼ε4: 외주날의 직경 방향 경사각

Claims (13)

1. 회전축선을 중심으로 하여 회전하는 생크부(shank portion);
   선단에 볼부(ball portion)를 가지는 절삭날부(cutting edge portion); 및
   상기 절삭날부에 형성된 3매 이상의 절삭날;
   을 포함하는 멀티 블레이드 볼 엔드밀(multi-flute ball end mill)로서,
   각각의 상기 절삭날이, 35°∼45°의 트위스트각(twist angle) η을 가지는 외주날(peripheral cutting edge)과, 상기 외주날과 원활하게 연결되도록 상기 트위스트각 η에 대하여 최외주점에서의 트위스트각 μ이 η―μ≤7°의 관계를 만족시키는 볼날(ball-end cutting edge)로 이루어지고,
   각각의 중저 구배날(center-lowered, inclined cutting edge)과 각각의 상기 볼날의 연결점으로부터 0.1D∼0.4D(단, D는 상기 절삭날부의 직경임)의 범위 내에서의 상기 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°∼―11°이며, 상기 외주날의 직경 방향 경사각이 2°∼8°이며,
   상기 볼부 선단의 회전 중심점의 근방에 각각의 상기 볼날의 선단으로부터 상기 회전 중심점까지 중저 구배날이 일체로 형성되어 있고,
   상기 볼날과 상기 외주날과의 경계에 가까운 각각의 상기 볼날의 영역에서는, 각각의 볼날의 경사면에 대응하는, 마이너스의 경사각을 가지는 제1 경사면의 중앙부에, 각각의 외주날의 경사면에 대응하는, 플러스의 경사각을 가지는 오목 곡면형의 제2 경사면이 파고들고, 상기 경계에 가까워짐에 따라 상기 제2 경사면/제1 경사면의 비가 점차로 커져, 상기 경계에서 상기 제2 경사면이 100%로 되는,
   멀티 블레이드 볼 엔드밀.
2. 제1항에 있어서,
   각각의 상기 중저 구배날이 적어도 회전 방향 후방으로 만곡된 궁형부(弓形部; arcuate portion)를 구비하고, 상기 궁형부의 만곡도[상기 궁형부의 정상점(頂点)으로부터 상기 궁형부의 양단을 연결하는 선분에 내려진(extending) 수선(垂線)의 길이와 상기 궁형부의 양단을 연결하는 선분의 길이와의 비]가 5%∼40%이며,
   상기 회전 중심점이 각각의 상기 중저 구배날과 각각의 상기 볼날과의 연결점보다 회전축 방향의 후방에 위치하도록, 각각의 상기 중저 구배날이 상기 회전축선과 직교하는 면에 대하여 0.5°∼3°의 경사각 α로 경사져 있는, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면과의 경계가 각각의 상기 볼날의 선단 방향으로 볼록한 곡선형인, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
4. 회전축선을 중심으로 하여 회전하는 생크부;
   선단에 볼부를 가지는 절삭날부; 및
   상기 절삭날부에 형성된 3매 이상의 절삭날;
   을 포함하는 멀티 블레이드 볼 엔드밀로서,
   각각의 상기 절삭날이, 35°∼45°의 트위스트각 η을 가지는 외주날과, 상기 외주날과 원활하게 연결되도록 상기 트위스트각 η에 대하여 최외주점에서의 트위스트각 μ이 η―μ≤7°의 관계를 만족시키는 볼날로 이루어지고,
   각각의 중저 구배날과 각각의 상기 볼날의 연결점으로부터 0.1D∼0.4D(단, D는 상기 절삭날부의 직경임)의 범위 내에서의 상기 볼날의 직경 방향 경사각이 ―37°∼―11°이며, 상기 외주날의 직경 방향 경사각이 2°∼8°이며,
   상기 볼부 선단의 회전 중심점의 근방에 각각의 상기 볼날의 선단으로부터 상기 회전 중심점까지 중저 구배날이 일체로 형성되어 있고,
   각각의 상기 볼날의 경사면이 회전 방향으로 볼록한 볼록 곡면이며, 상기 볼록 곡면의 만곡도(상기 볼록 곡면의 정상점으로부터 상기 볼록 곡면의 양단을 연결하는 선분에 내려진 수선(垂線)의 길이와 상기 볼록 곡면의 양단을 연결하는 선분의 길이와의 비)가 1%∼10%인,
   멀티 블레이드 볼 엔드밀.
5. 제1항에 있어서,
   상기 볼날 사이의 절삭칩 배출홈이 바닥면 볼록 곡면부를 구비하고, 상기 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도(상기 바닥면 볼록 곡면부의 정상점으로부터 상기 바닥면 볼록 곡면부의 양단을 연결하는 선분에 내려진 수선의 길이와 상기 바닥면 볼록 곡면부의 양단을 연결하는 선분의 길이와의 비)가 5%∼40%인, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
6. 제5항에 있어서,
   상기 절삭칩 배출홈의 바닥면에 차지하는 상기 바닥면 볼록 곡면부의 비율이 50% 이상인, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
7. 제2항에 있어서,
   각각의 상기 중저 구배날에서의 상기 궁형부의 반경 방향의 길이의 비율은 20%∼100%이며, 각각의 상기 절삭날에 있어서 상기 중저 구배날과 상기 볼날과의 연결점에서의 상기 중저 구배날의 퇴피면의 원주 방향의 폭은 상기 볼날의 퇴피면의 최대 원주 방향의 폭의 20%∼80%이며, 각각의 상기 중저 구배날의 반경 방향의 길이 X(볼날에 연결되는 외단과 상기 회전 중심점과의 반경 방향 거리)는 상기 절삭날부의 직경 D의 1.25%∼3.75%인, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
8. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 볼날이 상기 회전축선을 중심으로 하여 원주 방향으로 부등(不等) 분할로 배치되어 있는, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
9. 제4항에 있어서,
   각각의 상기 중저 구배날이 적어도 회전 방향 후방으로 만곡된 궁형부(弓形部; arcuate portion)를 구비하고, 상기 궁형부의 만곡도[상기 궁형부의 정상점(頂点)으로부터 상기 궁형부의 양단을 연결하는 선분에 내려진(extending) 수선(垂線)의 길이와 상기 궁형부의 양단을 연결하는 선분의 길이와의 비]가 5%∼40%이며,
   상기 회전 중심점이 각각의 상기 중저 구배날과 각각의 상기 볼날과의 연결점보다 회전축 방향의 후방에 위치하도록, 각각의 상기 중저 구배날이 상기 회전축선과 직교하는 면에 대하여 0.5°∼3°의 경사각 α로 경사져 있는, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
10. 제4항에 있어서,
    상기 볼날 사이의 절삭칩 배출홈이 바닥면 볼록 곡면부를 구비하고, 상기 바닥면 볼록 곡면부의 만곡도(상기 바닥면 볼록 곡면부의 정상점으로부터 상기 바닥면 볼록 곡면부의 양단을 연결하는 선분에 내려진 수선의 길이와 상기 바닥면 볼록 곡면부의 양단을 연결하는 선분의 길이와의 비)가 5%∼40%인, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
11. 제10항에 있어서,
    상기 절삭칩 배출홈의 바닥면에 차지하는 상기 바닥면 볼록 곡면부의 비율이 50% 이상인, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
12. 제9항에 있어서,
    각각의 상기 중저 구배날에서의 상기 궁형부의 반경 방향의 길이의 비율은 20%∼100%이며, 각각의 상기 절삭날에 있어서 상기 중저 구배날과 상기 볼날과의 연결점에서의 상기 중저 구배날의 퇴피면의 원주 방향의 폭은 상기 볼날의 퇴피면의 최대 원주 방향의 폭의 20%∼80%이며, 각각의 상기 중저 구배날의 반경 방향의 길이 X(볼날에 연결되는 외단과 상기 회전 중심점과의 반경 방향 거리)는 상기 절삭날부의 직경 D의 1.25%∼3.75%인, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.
13. 제4항 및 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼날이 상기 회전축선을 중심으로 하여 원주 방향으로 부등(不等) 분할로 배치되어 있는, 멀티 블레이드 볼 엔드밀.

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