WO2012118222A1 - 刃先交換式ボールエンドミル - Google Patents

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WO2012118222A1
WO2012118222A1 PCT/JP2012/055562 JP2012055562W WO2012118222A1 WO 2012118222 A1 WO2012118222 A1 WO 2012118222A1 JP 2012055562 W JP2012055562 W JP 2012055562W WO 2012118222 A1 WO2012118222 A1 WO 2012118222A1
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WO
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insert
screw
end mill
blade
ball end
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Application number
PCT/JP2012/055562
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English (en)
French (fr)
Inventor
由光 長島
由幸 小林
晴久 日笠山
誠二 丹羽
Original Assignee
日立ツール株式会社
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Publication date
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Priority to US14/002,599 priority patent/US9352401B2/en
Priority to CN201280011494.2A priority patent/CN103415366B/zh
Priority to KR1020137026074A priority patent/KR101888978B1/ko
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    • B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B23C5/1009—Ball nose end mills
    • B23C5/1027—Ball nose end mills with one or more removable cutting inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23C5/1036—Ball nose end mills with one or more removable cutting inserts having a single cutting insert, the cutting edges of which subtend 180 degrees
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    • Y10T407/1908—Face or end mill
    • Y10T407/192—Face or end mill with separate means to fasten tool to holder

Definitions

  • the present invention relates to a four-blade blade-end replaceable ball end mill, and more particularly to a blade-tip replaceable ball end mill capable of performing high-speed and high-precision finishing of a mold or the like because of the high fixing position accuracy of the insert.
  • ball end mills have been used for cutting of molds, etc., but in recent years, with the increase in size of molds, ball end mills have been required to have a long life with high speed, high efficiency and high precision cutting ability. . Furthermore, it is required to reduce the cutting cost by adopting a blade tip exchange type. In order to meet such demands, various types of cutting edge replaceable tools have been proposed.
  • JP-A-60-85815 has (a) a holder 103 having a sphere 102 bonded to the bottom of the slit 101 and a slit 101 in four directions orthogonal to the heel tip, (b) Four fan-shaped cutting tips 104 detachably attached to the slit 101 of the heel holder 103, and (c) a presser plate 105 extending in the axial direction of the heel holder 103, and screwed to the holder 103.
  • Each of the cutting tips 104 has a circular notch in the center of the fan shape, and the circular notch is in close contact with the sphere 102 in the holder 103.
  • a rotary cutting tool positioned by doing so is disclosed.
  • this rotary cutting tool is a four-blade ball end mill
  • the cutting tip 104 since the cutting tip 104 is fixed by the screw 106 and the holding plate 105, the cutting tip 104 may come off during high-speed cutting.
  • each cutting tip 104 is positioned by contact between the circular notch of each cutting tip 104 and the sphere 102, the dimensional accuracy of the circular notch and the sphere 102, the positional accuracy and durability of the sphere 102, etc. Considering this, it is difficult to fix the cutting tip 104 with high accuracy every time it is replaced.
  • Japanese Utility Model Laid-Open No. 54-29490 has (a) a pair of holding portions 202 with a slit 201 inclined, and a screw hole 203 passing through both holding portions 202 through the slit 201. (B) One cutting edge tip 206 having a through-hole 205 in the center of the heel, and (c) both clamping through the through-hole 205 of the cutting edge tip 206 to fix the heel cutting-edge chip 206.
  • a drilling tool comprising a fastening bolt 207 that is screwed into the screw hole 203 of the part 202, wherein the cutting edge of the cutting edge tip 206 and the side surface of each clamping part 202 form an obtuse cutting waste discharge groove 208.
  • a drilling tool is disclosed.
  • the cutting edge tip 206 is inclined with respect to the clamping portion 202, but the through hole 205 of the cutting edge tip 206 and the threaded portion of the fastening bolt 207 are not in contact with each other, and the width of the slit 201 is increased.
  • the cutting edge tip 206 is fixed by being narrowed by tightening the bolt 207.
  • this drilling tool is a so-called two-blade, not only the cutting efficiency is insufficient, but the fixing method of such a cutting edge tip 206 has a low positioning accuracy, and a three-dimensional cutting process such as a mold cavity. Is not suitable for use as a finishing tool that performs high-speed and high-precision.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-121339 discloses a pair of protrusions 302 having a slit 301 inclined at the tip, a cutting tip 303 attached to the slit 301, and a pair penetrating the cutting tip 303.
  • a throw-away end mill having a large tip pocket 305 is disclosed.
  • this throwaway end mill is a so-called two-blade, not only the cutting efficiency is insufficient, but also the cutting tip 303 is not fixed by the clamp bolt 304, so the positioning accuracy of the cutting tip 303 is low, and the gold It is not suitable for use as a finishing tool that performs three-dimensional cutting such as mold cavities at high speed and with high accuracy.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 11-239911 discloses a tool main body 402 having a slit-shaped tip seat 401 extending in the diameter direction, a throw-away tip 403 mounted on the slit-shaped tip seat 401, and a throw-away tip 403.
  • a throwaway cutting tool including a screw 405 that is screwed into a tip portion through the through-hole 404.
  • One side surface portion of the tip seat 401 is provided with a cone receiving surface 406 slightly eccentric to the rear at a portion corresponding to the head conical surface 405a of the screw 405, and the cylindrical portion of the screw 405 is provided on the other side surface portion.
  • a hole for receiving 407 is provided.
  • the side wall 408 of the hole serves as a reference surface for positioning the throwaway tip 403.
  • the conical receiving surface 406 is eccentric by ⁇ t toward the bottom surface of the tip seat 401, so the head of the screw 405
  • the conical surface 405a is pressed against the conical receiving surface 406.
  • this slow-away type cutting tool is a so-called two-blade, cutting efficiency is insufficient, and it is not suitable for cutting a mold cavity or the like at high speed.
  • Patent No. 4531981 as shown in FIG. 24, a holder 502 having a slit 501 at the tip, an inclined tapered hole 503, an insert 504 attached to the slit 501, a head 505a, and a screw part A hole having a taper portion 505c between the 505b and a clamp screw 505 through which the taper portion 505c passes through the inclined tapered hole 503 of the insert 504 and the screw portion 505b is screwed into the screw hole at the tip.
  • a bore tool is disclosed.
  • an object of the present invention is to provide a four-blade blade type replaceable ball end mill capable of mounting an insert at the tip of a tool body with high accuracy.
  • a large arcuate blade insert and a small arcuate blade insert are used as a tip end of the tool body in order to obtain a four-blade blade tip replaceable ball end mill. If the screw is inclined with respect to the insert of the large arcuate blade, the interference between the screw of the insert of the large arcuate blade and the screw of the insert of the small arcuate blade is eliminated, and (b) a large circle
  • the present inventors have found that a large arcuate blade insert can be accurately positioned by closely engaging a part of the hole of the arcuate blade insert and a part of the screw.
  • the blade edge replaceable ball end mill of the present invention has first to third arcuate cutting blades with first to third screws on the first to third mounting seats provided at the hemispherical tip of the tool body, respectively. Since the three inserts are detachably attached,
  • the first mounting seat includes a slit formed in a diametrical direction centering on a rotation center axis of the hemispherical tip, and has a chip discharge pocket in front of the rotation direction of the slit, Divide the hemispherical tip into two halves,
  • Each of the second and third mounting seats is a notch formed in each half body, each notch being a mounting surface provided on the front surface of each half body in the rotational direction, and the mounting A chip discharge pocket provided in front of the surface in the rotational direction,
  • the first screw hole for the first screw penetrates the slit diagonally from one half of the hemispherical tip to the other half, and for the second and third screws.
  • the second and third screw holes are respectively formed in the mounting surfaces of the second and third mounting seats, thereby avoiding interference between the first screw and the second and third screws.
  • the first insert has a hole inclined so as to align with the first screw hole when mounted on the first mounting seat;
  • the hole of the first insert has a finished surface at least partly, and the first screw has a finished surface at least partly between the head and the screw part, and the first mounting seat.
  • the first screw hole is located on the rear side of the tool body from the second and third screw holes.
  • the straight line connecting the pair of cutting edges of the first insert and the straight line connecting the cutting edges of the second and third inserts are orthogonal to each other.
  • the arc-shaped cutting edge of the first insert mounted on the first mounting seat passes through substantially the top of the hemispherical tip, and the second and second mountings mounted on the second and third mounting seats.
  • the angle ⁇ formed by the cutting edge of the arcuate cutting edge of the three inserts and the rotation center axis of the tool body is preferably 15 to 30 °.
  • the arcuate cutting edge of the first insert preferably has a central angle ⁇ of 180 ° or more, and the arcuate cutting edges of the second and third inserts preferably have a central angle ⁇ of 90 ° or less.
  • the first insert is preferably made of cemented carbide.
  • the second and third inserts preferably have a structure in which an arc-shaped cutting edge portion made of a cubic boron nitride sintered body is joined to a base body made of a cemented carbide.
  • the finished surface of the inclined hole of the first insert preferably has a smaller surface roughness than the finished surface of the first screw.
  • the inclination angle ⁇ of the first screw hole is preferably 20 to 40 ° in the direction opposite to the rotation direction of the tool body with respect to a straight line perpendicular to the center line of the first mounting seat.
  • the hole of the first insert has a finished central small diameter cylindrical portion and large diameter cylindrical portions on both sides of the central small diameter cylindrical portion, and the first screw is finished between the head and the screw portion. It is preferable to have a processed large diameter cylindrical portion.
  • the inner diameter of the central small diameter cylindrical portion is preferably 3 to 10 ⁇ m larger than the outer diameter of the large diameter cylindrical portion.
  • the blade tip replaceable ball end mill of the present invention has a structure in which the first insert is fixed to the hemispherical tip by a first screw that passes through obliquely, so that the second and third even if there is a first screw. Sufficient space is secured for the second and third screws for fixing the insert. Because of such a structure, the blade tip replaceable ball end mill of the present invention can have four blades, so that not only can a standing wall such as a mold cavity be cut at high speed and with high accuracy, but two Has a much longer insert life than that of the blade.
  • the hole of the first insert and the first screw each have a finished surface, if the first screw passes through the first insert mounted on the first mounting seat, the hole of the first insert is finished. The surface and the finished surface of the first screw are in close engagement so that the first insert is accurately positioned. For this reason, accurate positioning of the insert to be replaced can be easily performed.
  • FIG. 7 is a side view showing a hemispherical tip of a replaceable blade end ball end mill of the present invention equipped with an insert (rotated 90 ° with respect to FIG. 6). It is a top view which shows the 1st insert with which the blade-tip-exchange-type ball end mill of this invention is mounted
  • FIG. 9 is a perspective view of the first insert shown in FIG. 8 as viewed from one flat portion side.
  • FIG. 9 is a perspective view of the first insert shown in FIG. 8 viewed from the other flat surface side.
  • FIG. 9 is a front view of the first insert shown in FIG. 8 (viewed from the cutting edge side).
  • FIG. 9 is an AA enlarged cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing an as-sintered inclined hole of the first insert shown in FIG. It is a side view showing the 1st screw for fixing the 1st insert. It is a top view which shows the 2nd insert with which the blade-tip-exchange-type ball end mill of this invention is mounted
  • FIG. 15 is a perspective view of the second insert shown in FIG.
  • FIG. 15 is a left side view of the second insert shown in FIG.
  • FIG. 15 is a front view of the second insert shown in FIG. 14 (viewed from the cutting edge side).
  • FIG. 5 is a perspective view showing a positional relationship between first to third inserts attached to a tool body.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a rotary cutting tool disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-85815. It is a cross-sectional view showing a drilling tool disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 54-29490.
  • 1 is a cross-sectional view showing a throwaway end mill disclosed in JP-A-2001-121339.
  • 1 is a longitudinal sectional view showing a throwaway cutting tool disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-239911. It is a cross-sectional view showing a boring tool disclosed in Japanese Patent No. 4531981.
  • FIG. 1 shows an overall configuration of a tool body 2 (without an insert) of a blade end replaceable ball end mill according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a hemispherical tip 3 of the tool body 2 3 shows the shape of the hemispherical tip 3 when viewed from the tip side (left side of FIG. 1)
  • FIG. 4 is 90 ° around the rotation center axis O 1 with respect to FIG. The shape of the hemispherical tip 3 when viewed by rotation is shown.
  • the tool body 2 includes a cylindrical shank portion 2a attached to the machining apparatus, a tapered shank portion 2b provided at the tip of the cylindrical shank portion 2a, and a tip of the tapered shank portion 2b. And a hemispherical tip 3 provided.
  • the hemispherical tip 3 includes a cylindrical portion on the tapered shank portion 2b side and a hemispherical portion on the tip side. The boundary between the cylindrical part and the hemispherical part is represented by 3d.
  • the tool body 2 can be formed of tool steel such as SK61.
  • the first mounting seat 4 includes a slit that divides the hemispherical tip 3 in half. That is, the first mounting seat 4 extends from the apex of the hemispherical tip 3 located on the rotation center axis O 1 of the tool body 2 to a predetermined depth along the rotation center axis O 1 , and the tool body.
  • the slit has a side wall surface 4a, 4b and a bottom portion 4c that extend in a diametrical direction 2 to penetrate the hemispherical tip 3 and face each other in parallel. Therefore, the longitudinal direction of the first mounting seat 4 coincides with the diameter direction of the tool body 2 as shown in FIG. 3, and the depth direction of the first mounting seat 4 is the rotation center axis O 1 as shown in FIG. Matches.
  • the hemispherical tip 3 is divided into a first half 3a and a second half 3b by a slit-shaped first mounting seat 4.
  • Each half-body part 3a, 3b is provided with chip discharge pockets 10, 11 at positions in front of the slit-shaped first mounting seat 4 in the rotational direction.
  • the first screw hole 8 for fixing the first insert 12 mounted on the slit-shaped first mounting seat 4 with the first screw 9 It opens to one half 3a and extends to a predetermined depth of the second half 3b.
  • the central axis O 3 of the first screw hole 8 has an angle ⁇ in the direction opposite to the rotation direction R of the tool body 2 with respect to the straight line O 4 orthogonal to the center line O 2 of the slit-shaped first mounting seat 4. Just tilted.
  • the inclination angle ⁇ of the first screw hole 8 is preferably 20 to 40 °.
  • a portion of the first screw hole 8 located in the second half portion 3b is engraved with a screw thread that engages with the screw portion 9e of the first screw 9 (see FIG. 13).
  • a notch-shaped second mounting seat 5 for mounting the second insert 13 is formed on the first half 3a, and the second half 3b
  • a notch-shaped third mounting seat 6 for mounting the three inserts 14 is formed.
  • the second mounting seat 5 and the third mounting seat 6 are arranged at positions symmetrical with respect to the rotation center axis O 1 , but are not limited.
  • the second mounting seat 5 includes a mounting surface 5a to which the second insert 13 is fixed by the second screw 15, and a chip discharge pocket 5b positioned in front of the second insert 13 in the rotational direction.
  • the third mounting seat 6 includes a mounting surface 6a to which the third insert 14 is fixed by a third screw 16, and a chip discharge pocket 6b positioned in front of the third insert 14 in the rotation direction. Second and third screw holes 5c and 6c into which the second and third screws 15 and 16 (see FIG. 18) are screwed are formed in the mounting surfaces 6a and 6b, respectively. As shown in FIG.
  • each of the second and third mounting seats 5 and 6 is provided with an arc-shaped notch at a portion where the ends of the inserts 13 and 14 come into contact.
  • the second mounting seat 5 and the third mounting seat 6 also have the same shape.
  • FIG. 5 to 7 show a state in which the first to third inserts 12 to 14 are mounted on the first to third mounting seats 4 to 6 of the hemispherical tip 3, respectively.
  • the direction O 6 of the arcuate cutting edges 20 and 21 of the second and third inserts 13 and 14 is orthogonal to the direction O 5 of the arcuate cutting edges 17a and 17b of the first insert 12. However, it is inclined from the center line O 8 of the first insert 12 (coincident with the center line O 2 of the first mounting seat).
  • the foremost ends of the arcuate cutting edges 20 and 21 of the second and third inserts 13 and 14 are separated from the rotation center axis O 1 . As shown in FIG.
  • the distance between the leading edge of the arcuate cutting edges 20 and 21 of the second and third inserts 13 and 14 and the rotation center axis O 1 is the rotation center axis O 1 corresponding to the boundary line 3d. Centered on the upper position M, it is represented by an angle ⁇ formed between the rotation center axis O 1 and the cutting edges of the arcuate cutting edges 20 and 21. As will be described later, the angle ⁇ is preferably 15 to 30 °.
  • Insert (1) First insert (a) Shape As shown in FIGS. 8 and 9, the first insert 12 includes a pair of plane portions 12a and 12b, an arcuate cutting edge 17a facing the plane portion 12a, and a circle facing the plane portion 12b.
  • the arcuate cutting edge 17b is positioned in front of the arcuate cutting edge 17a in the rotation direction, and is located between the arcuate cutting edge 17a and the arcuate part 18a.
  • the two arcuate cutting edges 17a and 17b extend on one semicircular arc when viewed from the direction perpendicular to the cutting edge, and are aligned on a straight line when viewed from above. It is extended.
  • Two arcuate cutting edges 17a, 17b is positioned to closest approach is consistent with the apex of the hemispherical tip portion 3 (at the intersection with the central axis of rotation O 1). For this reason, when the first insert 12 rotates about the rotation center axis O 7 coinciding with the rotation center axis O 1 of the tool body 2, the arcuate cutting edges 17a, 17b form a hemisphere with a radius R.
  • Such cutting edges 17a and 17b are generally referred to as straight cutting edges or S-shaped cutting edges.
  • the first flank surfaces 20a and 20b are provided to accurately form the arcuate cutting edges 17a and 17b.
  • the cutting edge is also present at the apex.
  • the center angle ⁇ of the arc formed by the arc-shaped cutting edges 17a and 17b is preferably 180 ° or more. Since the center angle ⁇ of the arc formed by the arc-shaped cutting edges 17a and 17b exceeds 180 °, for example, when finishing the standing wall of the mold cavity, the center angle ⁇ is Using a cutting edge portion of 180 ° or less, and a cutting edge portion having a central angle ⁇ exceeding 180 ° when cutting in the upward direction, cutting efficiency is improved.
  • the central angle ⁇ is preferably 180 to about 210 °. When the central angle ⁇ exceeds 210 °, the insert becomes too long in the longitudinal direction, resulting in an increase in cost.
  • the flat bottom portion 23 of the first insert 12 is in close contact with the bottom portion 4c of the slit-like first mounting seat 4, so that it is finished flat.
  • the first feature of the present invention is that, as shown in FIGS. 3 and 11, the first screw hole 8 into which the first screw 9 is screwed is inclined with respect to the slit-like first mounting seat 4.
  • the hole 22 of the first insert 12 through which the first screw 9 is inserted is inclined with respect to the pair of flat portions 12a and 12b.
  • the first screw 9 for fixing the first insert 12 also fixes the second and third inserts 13 and 14 even in the four-blade replaceable ball end mill 1.
  • the second and third screws 15 and 16 do not interfere with each other, and a sufficient space for the second and third screws 15 and 16 can be secured.
  • the direction of the inclined hole 22 is represented by an angle ⁇ between the center line O 9 and a straight line O 10 (perpendicular to the pair of plane portions 12a and 12b) orthogonal to the center line O 8 of the first insert 12.
  • the angle ⁇ is equal to the angle ⁇ .
  • the inclined hole 22 a large diameter having a central small-diameter cylindrical portion 22a of the length L 1 and the inner diameter D 1, the inner diameter D 1 greater than the inner diameter D 2 located on either side of the central small-diameter cylindrical portion 22a It consists of a cylindrical part 22b.
  • the central small-diameter cylindrical portion 22a is finished and closely engages with a finished large-diameter cylindrical portion 9c of the first screw 9 described later.
  • the length L 1 of the central small diameter cylindrical portion 22a is preferably longer than the length L 2 of the large diameter cylindrical portion 9c of the first screw 9 by approximately D 1 tan ⁇ .
  • the entire inclined hole 22 is not easy insertion of the first screw 9 to have an inner diameter D 1. Therefore, by providing the large diameter cylindrical portion 22b on the inlet side of the inclined hole 22, the first screw 9 can be easily inserted into the inclined hole 22.
  • the large diameter cylindrical portion 22b may be tapered.
  • the first insert 12 preferably made of cemented carbide can be manufactured by the following steps.
  • the tungsten carbide particles and the cobalt particles are mixed with additives as necessary, and the granulated powder is press-molded to produce a molded body for the first insert 12.
  • the inclined hole 22 of the molded body length L 1 and the inner diameter D 1 'and the central small-diameter cylindrical portion 22a of the inner diameter D 1 on opposite sides of the central small-diameter cylindrical portion 22a' is larger than the inner diameter D 2 And a large-diameter cylindrical portion 22b.
  • the central small-diameter cylindrical portion 22a and the large-diameter cylindrical portion 22b are formed larger by 20-30% sintering shrinkage and 0.05-0.3 mm grinding allowance, respectively.
  • (b2) Sinter the green body at a predetermined temperature (for example, about 1300 to 1400 ° C.).
  • the surface roughness Rza of the central small diameter cylindrical portion 22a after finishing is preferably 1.0 ⁇ m or less.
  • the second flank surfaces 21a and 21b are finished with a diamond grindstone to form the first flank surfaces 20a and 20b, and the arcuate cutting edges 17a and 17b are formed.
  • the bottom 23 is also finished and flattened.
  • a coating of Ti-Al nitride, Ti-Si nitride, Ti-B nitride or the like that imparts wear resistance and heat resistance is applied to the surface of the first insert 12 excluding the inclined hole 22 by the PVD method or It is formed by the CVD method.
  • the first screw 9 for fixing the first insert 12 to the slit-shaped first mounting seat 4 is a head 9a and a first small diameter in order. It has a cylindrical portion 9b, a finished large-diameter cylindrical portion 9c, a second small-diameter cylindrical portion 9d, and a screw portion 9e.
  • the second feature of the present invention is that when the first screw 9 is inserted into the inclined hole 22 of the first insert 12, the finished large-diameter cylindrical portion 9c is finished in the inclined hole 22. It is to engage closely with the cylindrical portion 22a.
  • the large-diameter cylindrical portion 9c can be finished using a cylindrical diamond grindstone or the like.
  • the surface roughness Rzb of the finished large diameter cylindrical portion 9c is about 1.5 to 3.5 ⁇ m, which is larger than the surface roughness Rza of the central small diameter cylindrical portion 22a of the inclined hole 22 of the first insert 12.
  • the first screw 9 includes a head 9a, a first small-diameter cylindrical portion 9b, a large-diameter cylindrical portion 9c, a second small-diameter cylindrical portion 9d, and a screw portion 9e by lathe processing or the like on a bar of tool steel such as SK61.
  • the outer peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion 9c can be finished by polishing using a diamond grindstone or the like.
  • the outer diameter of the large-diameter cylindrical portion 9c is made smaller by about 3 to 10 ⁇ m than the inner diameter of the central small-diameter cylindrical portion 22a of the first insert 12. Due to such a small clearance, the large-diameter cylindrical portion 9c of the first screw 9 fits into the central small-diameter cylindrical portion 22a of the first insert 12.
  • Second and third inserts In the preferred embodiment of the present invention, the second and third inserts 13, 14 have the same shape, so only the second insert 13 will be described in some cases. This description applies directly to the third insert 14.
  • the flat plate-like second insert 13 has an arc having a front surface portion 13a, a back surface portion 13b, and a cutting blade 20 provided between the front surface portion 13a and the back surface portion 13b. It has a portion 13c, a first flat portion 13d, a second flat portion 13e, and a second hole 13f that penetrates from the front surface portion 13a to the back surface portion 13b so that the second screw 15 can be inserted therethrough.
  • An arc portion 25 having an outer diameter smaller than that of the arc portion 13c is provided in front of the cutting edge 20 in the rotation direction, and a rake face 26 is provided between the arc portion 13c and the arc portion 25.
  • the arc portion 13c functions as a first flank
  • the arc portion 27 behind the arc portion 13c in the rotation direction functions as a second flank.
  • the front surface portion 13a has step portions on both sides of the second hole 13f.
  • the second insert 13 is made of an integral cemented carbide base, or has a structure in which an arcuate cutting blade member made of a hard sintered body is brazed to the cemented carbide base.
  • An example of the hard sintered body is a cubic boron nitride sintered body (CBN).
  • CBN cubic boron nitride sintered body
  • the shape and size of the second and third inserts 13 and 14 are such that the first to third inserts 12, 13, and 14 are fixed to the first to third mounting seats 4, 5, and 6 of the hemispherical tip 3. Then, when the tool body 2 is rotated, the arcuate cutting edges 17a, 17b, 20, 21 of the first to third inserts 12, 13, 14 are set to completely form a hemisphere having the same radius R. .
  • the arcuate cuts of the second and third inserts 13, 14 are provided.
  • the center angle ⁇ of the blades 20 and 21 is preferably 90 ° or less.
  • the angle ⁇ between the arcuate cutting edges 20 and 21 of the second and third inserts 13 and 14 and the rotation center axis O 1 is 15 to 30 °. If the angle ⁇ is less than 15 °, the tip ends of the second and third inserts 13 and 14 are too close to the rotation center axis O 1, and the peripheral speed of the arcuate cutting blades 20 and 21 is small.
  • the cemented carbide second and third inserts 13 and 14 can be manufactured by the same method as the cemented carbide first insert 12, but it is necessary to finish the inner peripheral surface of the hole 13f. There is no.
  • the method of providing the second and third inserts 13 and 14 with arcuate cutting blade members made of CBN includes, for example, the following steps.
  • (a) 1st process A notch part is previously provided in the part corresponded to the cutting edge of the 2nd and 3rd inserts 13 and 14.
  • the second and third screws 15 and 16 have the same shape as the second and third inserts 13 and 14, so in some cases Only the second screw 15 will be described. This explanation applies directly to the third screw 16.
  • the second screw 15 shown in FIG. 18 includes a head portion 15a, a cylindrical portion 15b, and a screw portion 15c.
  • the second screw 15 passes through the second hole 13f of the second insert 13, and the screw portion 15c is screwed into the second screw hole 5c of the second mounting seat 5.
  • the second insert 13 is firmly fixed to the second mounting seat 5.
  • the third insert 14 is firmly fixed to the third mounting seat 6 by the third screw 16.
  • the second and third screws 15 and 16 can be manufactured by machining from a bar of tool steel such as SK61.
  • the first to third inserts 12, 13, and 14 can be fixed to the tool body 2 by the following procedure.
  • Step 1 The first insert 12 is inserted into the slit-shaped first mounting seat 4 and temporarily fixed with the first screw 9.
  • Step 2 The second insert 13 is mounted on the second mounting seat 5 and temporarily fixed with the second screw 15.
  • Step 3 The third insert 14 is mounted on the third mounting seat 6 and temporarily fixed with the third screw 16.
  • Step 4 After adjusting the positions and angles of the first to third inserts 12, 13, and 14, the first to third screws 9, 15, and 16 are tightened to a predetermined torque, and the first to third inserts 12, 13 are tightened. , 14 are fixed to the first to third mounting seats 4, 5, 6 accurately.
  • Example 1 Fixed position accuracy of the first insert
  • the cutting edge of the insert wears as the cutting time increases, and the cutting accuracy decreases. For this reason, when a predetermined cutting time is reached, a new insert is replaced. However, if there is an error in the positioning of the cutting edge of the new insert, the accuracy of the cutting is reduced. Particularly in the finish cutting of a mold cavity or the like, the positioning accuracy of the cutting edge must be very high. Therefore, the positional accuracy when the first insert 12 was repeatedly fixed to the first mounting seat 4 was measured.
  • first inserts 12 having a thickness of 5 mm within the range of 5 mm + 5 ⁇ m to 5 mm + 15 ⁇ m in the inner diameter D 1 of the finishing central small diameter cylindrical portion 22 a and the outer diameter d 1 of the finishing large diameter cylindrical portion 9 c are 5
  • Three types of first screws 9 in the range of mm-5 ⁇ m to 5 mm + 2 ⁇ m were prepared.
  • the surface roughness Rza of the finished central small diameter cylindrical portion 22a and the surface roughness Rzb of the large diameter cylindrical portion 9c were measured.
  • the first insert 12 and the first screw 9 were fixed to the four-blade tool body 2 having an outer diameter of 30 mm shown in FIGS. 1 to 4 in 12 combinations.
  • the mounting and demounting were repeated 5 times, and the cutting edge position at the first mounting (the maximum diameter of the arcuate cutting edges 17a and 17b shown in FIG. 6)
  • the position of P) was defined as the reference (0), and the difference in the cutting edge position during the second and subsequent mountings was defined as the fixed position accuracy S of the first insert 12.
  • the inner diameter D 1 and the surface roughness of the finished central small-diameter cylindrical portion 22a of the first insert 12 Rza, and an outer diameter d 1 and the surface roughness Rzb finishing large-diameter column portion 9c of the first screw 9, fixed cutting edge Table 1 shows the positional accuracy S and its evaluation.
  • the evaluation of the fixed position accuracy S was performed according to the following criteria. A: When the fixed position accuracy S is less than ⁇ 1.5 ⁇ m in all 4 times A: When there is a fixed position accuracy S of ⁇ 1.5 ⁇ m ⁇ S ⁇ 4.0 ⁇ m even once. ⁇ : When there is a fixed position accuracy S exceeding ⁇ 4.0 ⁇ m even once.
  • the first insert 12 having a surface roughness Rza of the central small diameter cylindrical portion 22a of 0.8 ⁇ m or less and the first screw 9 having a surface roughness Rzb of the large diameter cylindrical portion 9c of 3.2 ⁇ m or less.
  • the fixing position accuracy S of the first insert 12 was extremely high, less than ⁇ 1.5 ⁇ m.
  • the fixed position accuracy S exceeds ⁇ 4.0 ⁇ m, a long time is required for fine adjustment of the fixed position of the first insert 12.
  • the first insert 12 having a surface roughness Rza of the central small diameter cylindrical portion 22a of 0.8 ⁇ m or less is combined with the first screw 9 having a surface roughness Rzb of the large diameter cylindrical portion 9c of 3.2 ⁇ m or less. It can be seen that the first insert 12 can be accurately fixed to the slit-shaped first mounting seat 4 of the hemispherical tip 3.
  • Example 2 Cutting test 1 Four types of ball end mills B1 to B4 with the specifications shown in Table 2 were produced.
  • the ball end mills B1 and B2 are four-blade tip changeable ball end mills according to the present invention having first to third inserts made of WC base cemented carbide, and the ball end mill B3 is a first made of WC base cemented carbide.
  • This is a conventional two-blade replaceable ball end mill having only an insert
  • the ball end mill B4 is a conventional ball end mill in which four WC-based cemented carbide cutting blade portions are brazed to the tool body. All the WC-based cemented carbides had an average particle size of WC of 0.6 ⁇ m and a Co content of 8.0% by mass.
  • the inclination angle ⁇ of the first screw hole 8 of the hemispherical tip 3 and the inclination of the central small diameter cylindrical portion 22a of the first insert 12 were both 25 °, the inner diameter D 1 of the central small diameter cylindrical portion 22a was 5.007 mm, and the outer diameter d 1 of the large diameter cylindrical portion 9c of the first screw 9 was 4.997 mm.
  • both the angle ⁇ and the angle ⁇ were 0 °. Since the conventional ball end mill B4 has four blades brazed, the angle ⁇ and the angle ⁇ do not exist.
  • the standing wall cutting test which evaluates the wear resistance of inserts, has a life of 120 minutes for the conventional two-blade replaceable ball end mill B3 and has a surface treatment that improves heat resistance.
  • the insert life of the blade-end replaceable ball end mills B1 and B2 of the present invention was 240 minutes and 800 minutes, respectively.
  • the blade edge replaceable ball end mills B1 and B2 of the present invention exhibited excellent wear resistance in high-speed cutting of a standing wall and achieved a long life. The reason why the blade end replaceable ball end mill of the present invention has a long insert life even at high-speed cutting is considered to be due to the four blades due to the above first and second features.
  • the insert life was even longer, 1200 minutes for B1 and 2500 minutes for B2. Met.
  • the blade end replaceable ball end mill of the present invention not only shows high efficiency and long life at high speed cutting of 1000 mm / min, but also has high wear resistance even at a cutting speed of 500 mm / min, which has been generally performed conventionally. It can also be seen that the life is prolonged.
  • the insert life of the conventional two-blade edge-changeable ball end mill B3 was 550 minutes, and the insert life of the conventional ball-end mill with four blades brazed was 100 minutes.
  • the insert life of the blade end replaceable ball end mills B1 and B2 of the present invention was as long as 600 minutes and 650 minutes, respectively. From this, it can be seen that the cutting edge replaceable ball end mill of the present invention exhibits a good insert life even in flat cutting in which low speed cutting is performed in the vicinity of the tip of the ball end mill.
  • Example 3 Cutting test 2 Similarly to Example 2, four types of ball end mills B5 to B8 having the specifications shown in Table 4 below were produced.
  • Inclination angle ⁇ of inclination hole 22 of the first insert 12 mounted on the indexable ball end mill B5, B6 of the present invention is the 25 °
  • the inner diameter D 1 of the central small-diameter cylindrical portion 22a is 5.007 mm
  • the first The outer diameter d 1 of the large-diameter cylindrical portion 9c of the screw 9 was 4.997 mm.
  • the insert life of the conventional two-blade blade-replaceable ball end mill B7 is 33 minutes, and the insert is not surface-treated to give heat resistance.
  • the insert life of the conventional ball end mill B8 with 4 blades is only 3 minutes.
  • the insert life of the blade end replaceable ball end mills B5 and B6 of the present invention was 65 minutes and 230 minutes, respectively. From this, it can be seen that the blade end replaceable ball end mills B5 and B6 of the present invention exhibit excellent wear resistance and high life in high-speed cutting such as a standing wall of a mold.
  • the insert life of the conventional two-blade replaceable ball end mill B7 is 200 minutes, and the insert life of the conventional ball end mill B8 with brazed four-blade is It was 20 minutes.
  • the insert life of the blade-end replaceable ball end mills B5 and B6 of the present invention was 220 minutes and 240 minutes, respectively. From this, it can be seen that by having the above first and second features, the cutting edge replaceable ball end mill of the present invention has a good insert life even in a plane cutting test that requires wear resistance.
  • the cutting edge-replaceable ball end mill of the present invention is a work material made of FCD550 casting and a high hardness cold die steel SKD11 (HRC : 62) When high-speed standing wall cutting and plane cutting are performed on the mold consisting of 62), it is shown that the wear resistance is superior to that of the conventional ball end mill and that a long insert life is exhibited.

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Abstract

　工具本体の半球状先端部に設けた第一～第三の取付座にそれぞれ第一～第三のネジにより円弧状切刃を有する第一～第三のインサートを着脱自在に装着する刃先交換式ボールエンドミルであって、第一のネジ用の第一のネジ穴はスリット状の第一の取付座を斜めに貫通し、第一のネジと第二及び第三のネジとの干渉を回避するように第一のインサートは傾斜した穴を有し、第一のインサートの穴及び第一のネジはそれぞれ少なくとも一部に仕上げ面を有し、もって第一の取付座に装着された第一のインサートに第一のネジを貫通すると両仕上げ面の密な係合により第一のインサートが正確に位置決めされる刃先交換式ボールエンドミル。

Description

刃先交換式ボールエンドミル
　本発明は4枚刃の刃先交換式ボールエンドミルに関し、特にインサートの固定位置精度が高いために金型等の仕上げ加工を高速で高精度に行うことができる刃先交換式ボールエンドミルに関する。
　金型等の切削加工に従来からボールエンドミルが用いられているが、近年金型の大型化に伴ってボールエンドミルに高速、高能率及び高精度な切削能力とともに長寿命化が要求されてきている。さらに刃先交換式にすることにより切削加工コストを低減することが要求されている。このような要求に応えるため、種々の刃先交換式工具が提案された。
　特開昭60-85815号は、図20に示すように、(a) 先端部に直交する4方向のスリット101を有するとともに、スリット101奥の底部に接着された球体102を有するホルダ103と、(b) ホルダ103のスリット101に着脱自在に取り付けられた4つの扇形状の切削チップ104と、(c) ホルダ103の軸線方向に延在する押え板105であって、前記ホルダ103に螺着されることにより切削チップ104を固定する押え板105とを具備し、各切削チップ104は扇形状の中心に円形の切欠きを有し、前記円形切欠きがホルダ103内の前記球体102に密着することにより位置決めされる回転切削工具を開示している。この回転切削工具は4枚刃のボールエンドミルであるが、ネジ106と押え板105により切削チップ104を固定しているため、高速切削時には切削チップ104が抜けでる可能性がある。また、各切削チップ104の円形の切欠きと球体102との接触により各切削チップ104を位置決めしているので、円形の切欠き及び球体102の寸法精度、球体102の位置精度及び耐久性等を考慮すると、交換のたびに切削チップ104を高精度に固定するのは困難である。
　実開昭54-29490号は、図21に示すように、(a) 傾斜したスリット201が介在した一対の挟持部202を有するとともに、スリット201を通って両挟持部202を貫通するネジ穴203を有するホルダ204と、(b) 中心に貫通穴205を有する1枚の切刃チップ206と、(c) 切刃チップ206を固定するために切刃チップ206の貫通穴205を通って両挟持部202のネジ穴203に螺合する締付ボルト207とを具備する穴あけ工具であって、切刃チップ206の切刃と各挟持部202の側面とが鈍角の切削屑排出溝208を形成している穴あけ工具を開示している。この穴あけ工具では切刃チップ206は挟持部202に対して傾斜しているが、切刃チップ206の貫通穴205と締付ボルト207のネジ部とは接触しておらず、スリット201の幅をボルト207の締付により狭めることにより切刃チップ206を固定している。しかし、この穴あけ工具はいわゆる2枚刃であるので切削加工効率が不十分であるだけでなく、このような切刃チップ206の固定方法では位置決め精度が低く、金型キャビティ等の三次元切削加工を高速かつ高精度に行う仕上げ工具として使用するのに適さない。
　特開2001-121339号は、図22に示すように、先端部に傾斜したスリット301を有する一対の突起部302と、スリット301に装着される切削チップ303と、切削チップ303を貫通して一対の突起部302に螺合されるクランプボルト304とを具備し、もって大きなチップポケット305を有するスローアウエイエンドミルを開示している。しかし、このスローアウエイエンドミルはいわゆる2枚刃であるので切削加工効率が不十分であるだけでなく、切削チップ303がクランプボルト304により固定されていないので切刃チップ303の位置決め精度が低く、金型キャビティ等の三次元切削加工を高速かつ高精度に行う仕上げ工具として使用するのに適さない。
　特開平11-239911号は、図23に示すように、直径方向に延びるスリット状チップ座401を有する工具本体402と、スリット状チップ座401に装着されるスローアウエイチップ403と、スローアウエイチップ403の貫通孔404を通って先端部に螺合されるネジ405とを具備するスローアウエイ式切削工具を開示している。チップ座401の一方の側面部にはネジ405の頭部円錐面405aに対応する部分に後方に僅かに偏心した円錐受け面406が設けられており、他方の側面部にはネジ405の円筒部407を受承する穴部が設けられている。穴部の側壁408はスローアウエイチップ403を位置決めする基準面となる。工具本体402のスリット状チップ座401にスローアウエイチップ403を挿入してネジ405を締め付けると、円錐状受け面406はチップ座401の底面方向にへΔtだけ偏心しているので、ネジ405の頭部円錐面405aは円錐状受け面406に押圧される。しかし、このスローアウエイ式切削工具はいわゆる2枚刃であるので切削加工効率が不十分であり、金型キャビティ等を高速で切削加工するのに適さない。
　特許第4531981号は、図24に示すように、先端部にスリット501を有するホルダ502と、傾斜したテーパ状穴503を有し、スリット501に装着されるインサート504と、頭部505aとネジ部505bとの間にテーパ部505cを有し、インサート504の傾斜したテーパ状穴503をテーパ部505cが貫通するとともに先端部のネジ穴にネジ部505bが螺合するクランプネジ505とを具備する穴ぐり工具を開示している。クランプネジ505のテーパ部505cがインサート504の傾斜したテーパ状穴503に係合すると、インサート504はくさび作用により先端部のストッパ面に押圧され、もって切削加工中のインサート504の振動が防止される。しかし、この穴ぐり工具はいわゆる2枚刃であるので切削加工効率が不十分であり、かつ金型キャビティ等を高速で切削加工するボールエンドミルとして使用することができない。
　従って本発明の目的は、工具本体の先端部にインサートを高精度に装着することができる4枚刃の刃先交換式ボールエンドミルを提供することである。
　上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、(a) 4枚刃の刃先交換式ボールエンドミルとするために大きな円弧状刃のインサートと小さな円弧状刃のインサートとを工具本体の先端部に装着する場合、大きな円弧状刃のインサートに対してそのネジを傾斜させると大きな円弧状刃のインサートのネジと小さな円弧状刃のインサートのネジとの干渉がなくなること、及び(b) 大きな円弧状刃のインサートの穴の一部とネジの一部とを密に係合させることにより、大きな円弧状刃のインサートの正確な位置決めができることを発見し、本発明に想到した。
　すなわち、本発明の刃先交換式ボールエンドミルは、工具本体の半球状先端部に設けた第一～第三の取付座にそれぞれ第一～第三のネジにより円弧状切刃を有する第一～第三のインサートを着脱自在に装着するのもで、
　前記第一の取付座は、前記半球状先端部の回転中心軸線を中心として直径方向に形成されたスリットからなるとともに、前記スリットの回転方向前方に切屑排出用ポケットを有し、前記スリットは前記半球状先端部を2つの半体部に二分割し、
　前記第二及び第三の取付座の各々は各半体部に形成された切欠き部であって、各切欠き部は各半体部の回転方向前面に設けられた取付面と、前記取付面の回転方向前方に設けられた切屑排出用ポケットとを有し、
　前記第一のネジ用の第一のネジ穴は、前記半球状先端部の一方の半体部から他方の半体部まで前記スリットを斜めに貫通するとともに、前記第二及び第三のネジ用の第二及び第三のネジ穴はそれぞれ前記第二及び第三の取付座の前記取付面に形成されており、もって前記第一のネジと前記第二及び第三のネジとの干渉が回避され、
　前記第一のインサートは前記第一の取付座に装着されたときに前記第一のネジ穴と整合するように傾斜した穴を有し、
　前記第一のインサートの穴は少なくとも一部に仕上げ面を有し、前記第一のネジは頭部とネジ部との間の少なくとも一部に仕上げ面を有し、前記第一の取付座に装着された前記第一のインサートに前記第一のネジを貫通すると前記第一のインサートの穴の仕上げ面と前記第一のネジの仕上げ面とが密に係合し、もって前記第一のインサートが正確に位置決めされることを特徴とする。
　前記第一のネジ穴は前記第二及び第三のネジ穴より工具本体の後方側に位置しているのが好ましい。
　前記第一のインサートの一対の切刃を結ぶ直線と、前記第二及び第三のインサートの切刃を結ぶ直線とは直交しているのが好ましい。
　前記第一の取付座に装着された前記第一のインサートの円弧状切刃は前記半球状先端部のほぼ頂点を通り、前記第二及び第三の取付座に装着された前記第二及び第三のインサートの円弧状切刃の最先端と前記工具本体の回転中心軸線とがなす角度αは15～30°であるのが好ましい。
　前記第一のインサートの円弧状切刃は180°以上の中心角βを有し、前記第二及び第三のインサートの円弧状切刃は90°以下の中心角γを有するのが好ましい。
　前記第一のインサートは超硬合金からなるのが好ましい。前記第二及び第三のインサートは超硬合金からなる基体に立方晶窒化硼素焼結体からなる円弧状切刃部が接合された構造を有するのが好ましい。
　前記第一のインサートの傾斜穴の仕上げ面は前記第一のネジの仕上げ面より小さな表面粗さを有するのが好ましい。
　前記第一の取付座の中心線に直交する直線に対して、前記第一のネジ穴の傾斜角θは、前記工具本体の回転方向と逆方向に20～40°であるのが好ましい。
　前記第一のインサートの穴は仕上げ加工した中央小径円筒部と、前記中央小径円筒部の両側の大径円筒部とを有し、前記第一のネジは頭部とネジ部との間に仕上げ加工した大径円柱部を有するのが好ましい。前記中央小径円筒部の内径は前記大径円柱部の外径より3～10μmだけ大きいのが好ましい。
　本発明の刃先交換式ボールエンドミルは、第一のインサートが斜めに貫通する第一のネジにより半球状先端部に固定される構造を有するので、第一のネジがあっても第二及び第三のインサートを固定する第二及び第三のネジに十分なスペースが確保される。このような構造のため、本発明の刃先交換式ボールエンドミルは4枚刃とすることができ、もって金型キャビティ等の立ち壁の切削を高速かつ高精度で行うことができるだけでなく、2枚刃のものよりはるかに長いインサート寿命を有する。
　また、第一のインサートの穴と第一のネジがそれぞれ仕上げ面を有するので、第一の取付座に装着された第一のインサートに第一のネジを貫通すると第一のインサートの穴の仕上げ面と第一のネジの仕上げ面とが密に係合し、もって第一のインサートが正確に位置決めされる。このため、交換するインサートの正確な位置決めを簡単に行うことができる。
本発明の刃先交換式ボールエンドミルの工具本体を示す側面図である。 本発明の刃先交換式ボールエンドミルの工具本体の半球状先端部を示す斜視図である。 本発明の刃先交換式ボールエンドミルの半球状先端部を示す正面図である。 本発明の刃先交換式ボールエンドミルの半球状先端部を示す側面図である。 インサートを装着した本発明の刃先交換式ボールエンドミルの半球状先端部を示す正面図である。 インサートを装着した本発明の刃先交換式ボールエンドミルの半球状先端部を示す側面図である。 インサートを装着した本発明の刃先交換式ボールエンドミルの半球状先端部を示す側面図（図6に対して90°回転）である。 本発明の刃先交換式ボールエンドミルに装着する第一のインサートを示す平面図である。 図8に示す第一のインサートを一方の平面部側から見た斜視図である。 図8に示す第一のインサートを他方の平面部側から見た斜視図である。 図8に示す第一のインサートの正面図（切刃側から見た図）である。 図8のA-A拡大断面図である。 図8に示す第一のインサートの焼結したままの傾斜穴を示す拡大断面図である。 第一のインサートを固定するための第一のネジを示す側面図である。 本発明の刃先交換式ボールエンドミルに装着する第二のインサートを示す平面図である。 図14に示す第二のインサートの斜視図である。 図14に示す第二のインサートの左側面図である。 図14に示す第二のインサートの正面図（切刃側から見た図）である。 第二（第三）のインサートを固定するための第二（第三）のネジを示す側面図である。 工具本体に装着した第一～第三のインサートの位置関係を示す斜視図である。 特開昭60-85815号に開示の回転切削工具を示す斜視図である。 実開昭54-29490号に開示の穴あけ工具を示す横断面図である。 特開2001-121339号に開示のスローアウエイエンドミルを示す横断面図である。 特開平11-239911号に開示のスローアウエイ式切削工具を示す縦断面図である。 特許第4531981号に開示の穴ぐり工具を示す横断面図である。
　本発明の刃先交換式ボールエンドミルを添付図面を参照して以下詳細に説明する。
[1] 工具本体
　図1は本発明の一実施形態による刃先交換式ボールエンドミルの工具本体2（インサートを装着していない）の全体構成を示し、図2は工具本体2の半球状先端部3を詳細に示し、図3は先端側（図1の左側）から見たときの半球状先端部3の形状を示し、図4は図1に対して回転中心軸線O1を中心にして90°回転させて見たときの半球状先端部3の形状を示す。
　図1に示すように、工具本体2は、加工装置に取り付けられる円柱状シャンク部2aと、円柱状シャンク部2aの先端に設けられたテーパ状シャンク部2bと、テーパ状シャンク部2bの先端に設けられた半球状の先端部3とを有する。図2に示すように、半球状先端部3はテーパ状シャンク部2b側の円柱部と、先端側の半球部とからなる。円柱部と半球部との境界は3dで表す。工具本体2はSK61等の工具鋼により形成することができる。
　半球状先端部3には、ネジにより第一のインサートが着脱自在に固定される第一の取付座4と、ネジにより第二のインサートが着脱自在に固定される第二の取付座5と、ネジにより第三のインサートが着脱自在に固定される第三の取付座6とが設けられている。第一の取付座4は半球状先端部3を半割りするスリットからなる。すなわち、第一の取付座4は、工具本体2の回転中心軸線O1上に位置する半球状先端部3の頂点から回転中心軸線O1に沿って所定の深さまで延在するとともに、工具本体2の直径方向に半球状先端部3を貫くように延在し、かつ平行に対向する側壁面4a、4b及び底部4cを有するスリットからなる。従って、第一の取付座4の長手方向は図3に示すように工具本体2の直径方向と一致し、第一の取付座4の深さ方向は図4に示すように回転中心軸線O1と一致する。
　スリット状の第一の取付座4により、半球状先端部3は第一の半体部3a及び第二の半体部3bに二分割されている。各半体部3a，3bには、スリット状の第一の取付座4の回転方向前方の位置に切屑排出用ポケット10、11が設けられている。
　図3に示すように、スリット状の第一の取付座4に装着された第一のインサート12を第一のネジ9（図13参照）により固定するための第一のネジ穴8は、第一の半体部3aに開口し、第二の半体部3bの所定の深さまで延在している。第一のネジ穴8の中心軸線O3は、スリット状の第一の取付座4の中心線O2と直交する直線O4に対して、工具本体2の回転方向Rと逆方向に角度θだけ傾斜している。第一のネジ穴8の傾斜角θは20～40°であるのが好ましい。第一のネジ穴8のうち第二の半体部3b内に位置する部分には、第一のネジ9のネジ部9e（図13参照）と螺合するネジ山が刻設されている。
　図3に示すように、第一の半体部3aに第二のインサート13を装着するための切欠き状の第二の取付座5が形成されており、第二の半体部3bに第三のインサート14を装着するための切欠き状の第三の取付座6が形成されている。本発明の好ましい実施形態では第二の取付座5と第三の取付座6とは回転中心軸線O1に対して対称となる位置に配置されているが、限定的ではない。
　第二の取付座5は、第二のインサート13が第二のネジ15により固定される取付面5aと、第二のインサート13の回転方向前方に位置する切屑排出用ポケット5bとからなり、第三の取付座6は、第三のインサート14が第三のネジ16により固定される取付面6aと、第三のインサート14の回転方向前方に位置する切屑排出用ポケット6bとからなる。取付面6a，6bにはそれぞれ第二及び第三のネジ15，16（図18参照）が螺合する第二及び第三のネジ穴5c，6cが形成されている。図19に示すように、第二及び第三のネジ穴5c，6cは第一のネジ穴8から工具本体2の軸線方向に離隔しているので、第一のネジ9と第二及び第三のネジ15，16との間に干渉はない。なお、第二及び第三の取付座5，6の各々にはインサート13，14の端部が当る部分に円弧状切欠き部が設けられている。本発明の好ましい実施形態では第二のインサート13と第三のインサート14とは同じ形状を有するので、第二の取付座5と第三の取付座6も同じ形状を有する。
　図5～図7は半球状先端部3の第一～第三の取付座4～6にそれぞれ第一～第三のインサート12～14を装着した状態を示す。図5から明らかなように、第二及び第三のインサート13，14の円弧状切刃20，21の方向O6は第一のインサート12の円弧状切刃17a，17bの方向O5に直交しているが、第一のインサート12の中心線O8（第一の取付座の中心線O2と一致）から傾斜している。また図7から明らかなように、第二及び第三のインサート13，14の円弧状切刃20，21の最先端は回転中心軸線O1から離隔している。第二及び第三のインサート13，14の円弧状切刃20，21の最先端と回転中心軸線O1との距離は、図7に示すように、境界線3dに対応する回転中心軸線O1上の位置Mを中心として、回転中心軸線O1と円弧状切刃20，21の最先端とがなす角度αにより表される。後述するように、角度αは15～30°であるのが好ましい。
[2] インサート
(1) 第一のインサート
(a) 形状
　図8及び図9に示すように、第一のインサート12は、一対の平面部12a，12bと、平面部12aに面する円弧状切刃17aと、平面部12bに面する円弧状切刃17bと、円弧状切刃17aの回転方向前方に位置し、円弧状切刃17aより小さい外径を有する円弧部18aと、円弧状切刃17aと円弧部18aとの間に位置するすくい面19aと、円弧状切刃17aに接する第一の逃げ面20aと、第一の逃げ面20aに連なる第二の逃げ面21aと、円弧状切刃17bの回転方向前方に位置し、円弧状切刃17bより小さい外径を有する円弧部18bと、円弧状切刃17bと円弧部18bとの間に位置するすくい面19bと、円弧状切刃17bに接する第一の逃げ面20bと、第一の逃げ面20bに連なる第二の逃げ面21bと、一対の平面部12a，12bを斜めに貫通する穴22と、直線状の稜線により形成された平坦な底部23とを有する。
　図8及び図10に示すように、2つの円弧状切刃17a，17bは、切刃の直角方向から見たとき1つの半円弧上を延在しており、上から見たとき一直線上を延在している。2つの円弧状切刃17a，17bが最接近する位置は半球状先端部3の頂点（回転中心軸線O1と交差する位置）と一致する。このため、工具本体2の回転中心軸線O1と一致する回転中心軸線O7を中心に第一のインサート12が回転したとき、円弧状切刃17a，17bは半径Rの半球を形成する。このような切刃17a，17bは一般に直線切刃又はS字状切刃と言われる。第一の逃げ面20a，20bは円弧状切刃17a，17bを正確に形成するために設けたものである。なお2つの切刃17a，17bが円弧状に連結している場合、頂点にも切刃が存在することになる。
　図8に示すように、円弧状切刃17a，17bが形成する円弧の中心角βは180°以上であるのが好ましい。円弧状切刃17a，17bが形成する円弧の中心角βが180°を超えているので、例えば、金型キャビティーの立ち壁の仕上げ加工において、下り方向の切削加工のときは中心角βが180°以内の切刃部分を用い、上り方向の切削加工のときは中心角βが180°を超える切刃部分を用い、切削加工が効率化する。中心角βは好ましくは180～約210°である。中心角βが210°を超えると、インサートが長手方向に長くなりすぎ、コスト増になる。
　第一のインサート12の平坦な底部23は、スリット状の第一の取付座4の底部4cと密接するので、平坦に仕上げ加工される。
　本発明の第一の特徴は、図3及び図11に示すように、第一のネジ9が螺合する第一のネジ穴8がスリット状の第一の取付座4に対して傾斜しているとともに、第一のネジ9が挿通する第一のインサート12の穴22が一対の平面部12a，12bに対して傾斜していることである。第一の特徴により、図19に示すように、4枚刃の刃先交換式ボールエンドミル1でも第一のインサート12を固定する第一のネジ9が第二及び第三のインサート13，14を固定する第二及び第三のネジ15，16と干渉せず、第二及び第三のネジ15，16のためのスペースを十分に確保できる。
　傾斜穴22の方向は、その中心線O9と第一のインサート12の中心線O8と直交する直線O10（一対の平面部12a，12bに直交する）との角度δにより表す。当然、角度δは角度θに等しい。第二及び第三のインサート13，14を固定する第二及び第三のネジ15，16のスペースを十分に確保するために、角度δ（＝θ）は20～40°であるのが好ましく、20～30°であるのがより好ましい。角度δ（＝θ）が20°未満であると、第二及び第三のネジ15，16のスペースを十分に確保できない。また角度δ（＝θ）が40°超であると、傾斜穴22の形成が困難である。
　図11に示すように、傾斜穴22は、長さL1及び内径D1の中央小径円筒部22aと、中央小径円筒部22aの両側に位置し内径D1より大きい内径D2を有する大径円筒部22bとからなる。中央小径円筒部22aは仕上げ加工されており、後述する第一のネジ9の仕上げ加工した大径円柱部9cと密に係合する。中央小径円筒部22aの長さL1は第一のネジ9の大径円柱部9cの長さL2よりほぼD1tanδだけ長いのが好ましい。中央小径円筒部22aと大径円柱部9cのクリアランスは3～10μm程度であるので、傾斜穴22全体が内径D1を有すると第一のネジ9の挿入が容易でない。そのため、傾斜穴22の入口側に大径円筒部22bを設けることにより、傾斜穴22への第一のネジ9の挿入を容易にする。大径円筒部22bはテーパ状でも良い。
(b) 製造方法
　超硬合金からなるのが好ましい第一のインサート12は下記工程により製造することができる。
(b1) 炭化タングステン粒子及びコバルト粒子に必要に応じて添加物を混合し、造粒した粉末をプレス成形し、第一のインサート12用の成形体を製造する。図12に示すように、成形体の傾斜穴22は長さL1及び内径D1’の中央小径円筒部22aと、中央小径円筒部22aの両側に位置する内径D1’より大きい内径D2を有する大径円筒部22bとからなる。中央小径円筒部22a及び大径円筒部22bはそれぞれ20～30％の焼結収縮及び0.05～0.3 mmの研削代の分だけ大きく形成する。
(b2) 成形体を所定の温度（例えば、約1300～1400℃）で焼結する。
(b3) 焼結後に、中央小径円筒部22aにダイヤモンド研磨、バフ研磨、ホーニング加工等により仕上げ加工を施こし、内径をD1とする。仕上げ加工後の中央小径円筒部22aの面粗さRzaは1.0μm以下が好ましい。
(b4) 円弧状の第二の逃げ面21a，21bにダイヤモンド砥石で仕上げ加工を行い、第一の逃げ面20a，20bを形成するとともに、円弧状切刃17a，17bを形成する。また底部23にも仕上げ加工を行い、平坦化する。
(b5) 傾斜穴22を除く第一のインサート12の表面に、耐摩耗性及び耐熱性を付与するTi-Al窒化物、Ti-Si窒化物、Ti-B窒化物等の被膜をPVD法又はCVD法により形成する。
(2) 第一のネジ
　第一のインサート12をスリット状の第一の取付座4に固定するための第一のネジ9は、図13に示すように、順に頭部9a、第一の小径円柱部9b、仕上げ加工を施した大径円柱部9c、第二の小径円柱部9d、及びネジ部9eとを有する。本発明の第二の特徴は、第一のネジ9を第一のインサート12の傾斜穴22内に挿入したときに、仕上げ加工した大径円柱部9cが傾斜穴22内の仕上げ加工した中央小径円筒部22aに密に係合することである。
　大径円柱部9cは、円筒型のダイヤモンド砥石等を用いて仕上げ加工することができる。仕上げ加工した大径円柱部9cの表面粗さRzbは1.5～3.5μm程度で、第一のインサート12の傾斜穴22の中央小径円筒部22aの表面粗さRzaより大きい。これは、(a) 第一のインサート12の中央小径円筒部22aと第一のネジ9の大径円柱部9cが異なる表面粗さを有すると、螺合時に両者の摩擦力が下がり、かつ(b) 摩耗し難い超硬合金製の第一のインサート12の中央小径円筒部22aにより高い精度の研磨加工を施して、基準面とした方が加工精度の管理が容易であるからである。
　第一のネジ9は、SK61等の工具鋼の棒材に旋盤加工等により頭部9a、第一の小径円柱部9b、大径円柱部9c、第二の小径円柱部9d及びネジ部9eを形成した後、ダイヤモンド砥石等を用いた研磨により大径円柱部9cの外周面に仕上げ加工を施すことにより製造することができる。大径円柱部9cの外径は、第一のインサート12の中央小径円筒部22aの内径より3～10μm程度だけ小さくする。このような小さなクリアランスにより、第一のインサート12の中央小径円筒部22aに第一のネジ9の大径円柱部9cはフィットする。
(3) 第二及び第三のインサート
　本発明の好ましい実施形態では第二及び第三のインサート13，14は同じ形状を有するので、場合によっては第二のインサート13についてのみ説明する。この説明は第三のインサート14にそのまま当てはまる。
　図14～図17に示すように、平板状の第二のインサート13は、前面部13aと、背面部13bと、前面部13aと背面部13bとの間に設けられた切刃20を有する円弧部13cと、第一の平坦部13dと、第二の平坦部13eと、第二のネジ15が挿通するために前面部13aから背面部13bまで貫通する第二の穴13fとを有する。切刃20の回転方向前方に円弧部13cより小さな外径を有する円弧部25が設けられており、円弧部13cと円弧部25との間にすくい面26が設けられている。また円弧部13cは第一の逃げ面として機能し、円弧部13cの回転方向後方の円弧部27は第二の逃げ面として機能する。なお、前面部13aは第二の穴13fの両側に段部を有する。
　第二のインサート13は一体的な超硬合金製基体からなるか、超硬合金製基体に硬質焼結体からなる円弧状切刃部材をロウ付けした構造を有する。硬質焼結体としては、例えば立方晶窒化硼素焼結体（CBN）が挙げられる。第二のインサート13の円弧状切刃部材が硬質CBN焼結体からなると、高速の切削加工でも十分な耐摩耗性及び耐熱性を発揮する。
　第二及び第三のインサート13，14の形状及びサイズは、半球状先端部3の第一～第三の取付座4，5，6に第一～第三のインサート12，13，14を固定して工具本体2を回転させたとき、第一～第三のインサート12，13，14の円弧状切刃17a，17b，20，21が完全に半径Rの同じ半球を形成するように設定する。
　第一のインサート12と第二及び第三のインサート13，14とが半球状先端部3の頂点近傍で干渉するのを回避するために、第二及び第三のインサート13，14の円弧状切刃20，21の中心角γは90°以下であるのが好ましい。その結果、図7に示すように、第二及び第三のインサート13，14の円弧状切刃20，21と回転中心軸線O1との角度αは15～30°となる。角度αが15°未満であると、第二及び第三のインサート13，14の先端部が回転中心軸線O1に近すぎ、円弧状切刃20，21の周速度が小さいために、平面切削時に第二及び第三のインサート13，14の先端部が欠損し易い。一方、角度αが30°超であると、第二及び第三のインサート13，14の円弧状切刃20，21が短くなり過ぎて加工効率が低下するとともに、第一のインサート12に負荷がかかりすぎて欠損の原因となる。中心角γが90°以下であり、かつ角度αが15～30°であると、工具本体2の頂点で第二及び第三のインサート13，14の円弧状切刃20，21と第一のインサート12の円弧状切刃17a，17bとの間に干渉がない。
　超硬合金製の第二及び第三のインサート13，14は超硬合金製の第一のインサート12と同じ方法により製造することができるが、穴13fの内周面に仕上げ加工を施こす必要はない。
　第二及び第三のインサート13，14にCBNからなる円弧状切刃部材を設ける方法は、例えば、下記の工程を有する。
(a) 第一の工程
　第二及び第三のインサート13，14の切刃に相当する部分に予め切り欠き部を設ける。切り欠き部にCBNからなる円弧状切刃部材を正確に固着しなければならないので、切り欠き部の固定面をダイヤ砥石等で仕上げ加工する。
(b) 第二の工程
　円盤状CBNブロックからワイーヤーカット法等により円弧状切刃部材を切り出す。
(c) 第三の工程
　第二及び第三のインサート13，14の切り欠き部にCBN焼結体からなる円弧状切刃部材をロウ付けする。最後にダイヤモンド砥石により円弧状切刃部材の切刃部を研磨し、所望の切刃20，21を形成する。
(4) 第二及び第三のネジ
　本発明の好ましい実施形態では第二及び第三のネジ15，16も第二及び第三のインサート13，14と同様に同じ形状を有するので、場合によっては第二のネジ15についてのみ説明する。この説明は第三のネジ16にそのまま当てはまる。
　図18に示す第二のネジ15は、頭部15aと、円筒部15bと、ネジ部15cとからなる。第二のネジ15は第二のインサート13の第二の穴13fを貫通し、ネジ部15cは第二の取付座5の第二のネジ穴5cに螺合する。これにより、第二のインサート13は、第二の取付座5に強固に固定される。同様に、第三のネジ16により第三のインサート14は第三の取付座6に強固に固定される。
　第二及び第三のネジ15，16は、第一のネジ9と同様に、SK61等の工具鋼の棒材から機械加工により製造することができる。
(5) 工具本体へのインサートの固定
　工具本体2に第一～第三のインサート12，13，14を下記の手順により固定することができる。
(a) 手順1
　第一のインサート12をスリット状の第一の取付座4に挿入し、第一のネジ9で仮止めする。
(b) 手順2
　第二のインサート13を第二の取付座5に装着し、第二のネジ15で仮止めする。
(c) 手順3
　第三のインサート14を第三の取付座6に装着し、第三のネジ16で仮止めする。
(d) 手順4
　第一～第三のインサート12，13，14の位置及び角度を調整した後、第一～第三のネジ9，15，16を所定のトルクまで締め、第一～第三のインサート12，13，14を第一～第三の取付座4，5，6に正確に固定する。
　本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
実施例1
第一のインサートの固定位置精度
　インサートの切刃は切削加工時間が長くなるにつれて摩耗し、切削精度が低下する。このため、所定の切削加工時間に達すると新しいインサートに交換するが、新しいインサートの切刃の位置決めに誤差があると切削加工の精度が低下する。特に金型キャビティ等の仕上げ切削加工では、切刃の位置決め精度は非常に高くなければならない。そこで、第一のインサート12を繰り返し第一の取付座4に固定したときの位置精度を測定した。
　仕上げ中央小径円筒部22aの内径D1が5 mm＋5μmから5 mm＋15μmまでの範囲内で厚さが5 mmの4種類の第一のインサート12と、仕上げ大径円柱部9cの外径d1が5 mm－5μmから5 mm＋2μmまでの範囲内の3種類の第一のネジ9を準備した。仕上げ中央小径円筒部22aの表面粗さRza及び大径円柱部9cの表面粗さRzbをそれぞれ測定した。これらの第一のインサート12及び第一のネジ9を12通りの組合せで、図1～図4に示す外径30 mmの4枚刃用工具本体2に固定した。同じ第一のインサート12と第一のネジ9の組合せについて、装着と脱着を5回繰り返し、1回目の装着時の切刃位置（図6に示す円弧状切刃17a，17bの最大径の点Pの位置）を基準（0）とし、それに対する2回目以降の装着時の切刃位置の差を第一のインサート12の固定位置精度Sとした。
　第一のインサート12の仕上げ中央小径円筒部22aの内径D1及び表面粗さRza、及び第一のネジ9の仕上げ大径円柱部9cの外径d1及び表面粗さRzb、切刃の固定位置精度S、及びその評価を表1に示す。固定位置精度Sの評価は下記の基準で行った。
　　◎：固定位置精度Sが4回とも±1.5μm未満の場合。
　　○：1回でも±1.5μm≦S＜±4.0μmの固定位置精度Sがあった場合。
　　△：1回でも±4.0μmを超える固定位置精度Sがあった場合。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 注：(1) 5mmとの差で表した内径。
　　(2) 仕上げ中央小径円筒部22aの表面粗さRza。
　　(3) 5mmとの差で表した外径。
　　(4) 仕上げ大径円柱部9cの表面粗さRzb。
　表1から明らかなように、中央小径円筒部22aの面粗さRzaが0.8μm以下の第一のインサート12と、大径円柱部9cの面粗さRzbが3.2μm以下の第一のネジ9との組合せ（試験番号1、2、4、5）では、第一のインサート12の固定位置精度Sは±1.5μm未満と極めて高かった。一方、固定位置精度Sが±4.0μmを超える組合せでは、第一のインサート12の固定位置の微調整のために多くの時間を要する。
　以上結果から、中央小径円筒部22aの面粗さRzaが0.8μm以下の第一のインサート12と、大径円柱部9cの面粗さRzbが3.2μm以下の第一のネジ9とを組合せると、第一のインサート12を精度良く半球状先端部3のスリット状の第一の取付座4に固定できることが分かる。
実施例2
切削試験1
　表2に示す仕様の4種類のボールエンドミルB1～B4を作製した。ボールエンドミルB1及びB2はWC基超硬合金製の第一～第三のインサートを有する本発明の4枚刃の刃先交換式ボールエンドミルであり、ボールエンドミルB3はWC基超硬合金製の第一のインサートのみ有する2枚刃の従来の刃先交換式ボールエンドミルであり、ボールエンドミルB4は4枚のWC基超硬合金製切刃部を工具本体にロウ付けした従来のボールエンドミルである。いずれのWC基超硬合金も、WCの平均粒径が0.6μmであり、Co含有量が8.0質量％であった。
　表2に示すように、本発明の刃先交換式ボールエンドミルB1及びB2では、半球状先端部3の第一のネジ穴8の傾斜角θ及び第一のインサート12の中央小径円筒部22aの傾斜角δはともに25°であり、中央小径円筒部22aの内径D1は5.007 mmであり、第一のネジ9の大径円柱部9cの外径d1は4.997 mmであった。
　従来の刃先交換式ボールエンドミルB3は2枚刃であるので、角度θ及び角度δはともに0°であった。従来のボールエンドミルB4は、ロウ付けされた4枚刃を有するので、角度θ及び角度δは存在しない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 注：(1) ロウ付け。
　　(2) 第一のインサートにはTiSiNの表面処理があり、第二及び第三のインサートにはTiSiNの表面処理はなかった。
　各ボールエンドミルB1～B4を用いて、FCD550（HB：220）からなる被削材の立ち壁及び平面の切削試験を行い、加工能率を評価した。切削条件は下記の通りである。
　　　 加工方法：    仕上げの乾式切削
       切削速度：    1130 m/min
       回転数：      12000 rpm
       送り速度：    10800 mm/min
       1刃当たりの送り量：  0.22～0.45 mm／刃
       軸方向切込み量：     0.15 mm
       径方向切込み量：     0.5 mm
       工具突き出し量：     110 mm
　第一～第三のインサート12，13，14の切刃の寸法変化が0.01 mmに達するか、逃げ面の摩耗量が0.05 mmに達するまでの時間をインサート寿命とした。結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 注：(1) 本発明の刃先交換式ボールエンドミル。
　　(2) 従来のボールエンドミル。
　切削試験1のうちインサートの耐摩耗性を評価する立ち壁の切削試験では、従来の2枚刃の刃先交換式ボールエンドミルB3のインサート寿命は120分であり、耐熱性を向上させる表面処理が施こされていない従来のロウ付け4枚刃のボールエンドミルB4のインサート寿命は20分と短かった。これに対して、本発明の刃先交換式ボールエンドミルB1及びB2のインサート寿命はそれぞれ240分及び800分であった。このように、本発明の刃先交換式ボールエンドミルB1及びB2は、立ち壁の高速切削において優れた耐摩耗性を発揮し、長寿命化が達成できた。本発明の刃先交換式ボールエンドミルが高速切削でも長いインサート寿命を示すのは、上記第一及び第二の特徴により4枚刃にできたためであると考えられる。
　上記試験とは別に、本発明の刃先交換式ボールエンドミルB1，B2を用いて500 m/minの切削速度で立ち壁を切削したとき、インサート寿命はさらに長く、B1では1200分、B2では2500分であった。これから、本発明の刃先交換式ボールエンドミルは1000 m/minの高速切削において高い能率及び長寿命を示すだけでなく、従来から一般に実施されている500 m/minの切削速度下でも高い耐摩耗性及び長寿命化を示すことが分かる。
　また平面切削試験では、従来の2枚刃の刃先交換式ボールエンドミルB3のインサート寿命は550分であり、ロウ付け4枚刃の従来のボールエンドミルのインサート寿命は100分であった。これに対して、本発明の刃先交換式ボールエンドミルB1及びB2のインサート寿命はそれぞれ600分及び650分と長かった。これから、ボールエンドミルの先端近傍で低速切削を行う平面切削でも、本発明の刃先交換式ボールエンドミルは良好なインサート寿命を示すことが分かる。
実施例3
切削試験2
　実施例2と同様に、下記表4に示す仕様の4種類のボールエンドミルB5～B8を作製した。本発明の刃先交換式ボールエンドミルB5，B6に装着した第一のインサート12の傾斜穴22の傾斜角δは25°であり、中央小径円筒部22aの内径D1は5.007 mmであり、第一のネジ9の大径円柱部9cの外径d1は4.997 mmであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 注：(1) ロウ付け。
　　(2) 第一のインサートにはTiSiNの表面処理があり、第二及び第三のインサートにはTiSiNの表面処理はなかった。
　各ボールエンドミルB5～B8を用いて、SK11（HRC：60）からなる被削材に対して下記の切削条件で立ち壁切削及び平面切削を行った。
       加工方法：    仕上げの乾式切削
       切削速度：    300 m/min
       回転数：      3200 rpm
       送り速度：    1920 mm/min
       1刃当たりの送り量：  0.15～0.3 mm／刃
       軸方向切込み量：     0.15 mm
       径方向切込み量：     0.5 mm
       工具突き出し量：     110 m
　第一～第三のインサート12，13，14の切刃の寸法変化が0.03 mmに達するか、逃げ面の摩耗量が0.15 mmに達するまでの時間をインサート寿命とした。結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　インサートの耐摩耗性を評価する立ち壁切削試験では、従来の2枚刃の刃先交換式ボールエンドミルB7のインサート寿命は33分であり、インサートに耐熱性を付与する表面処理が施こされていないロウ付け4枚刃の従来のボールエンドミルB8のインサート寿命は僅か3分であった。これに対して、本発明の刃先交換式ボールエンドミルB5及びB6のインサート寿命はそれぞれ65分及び230分であった。これから、本発明の刃先交換式ボールエンドミルB5、B6は、金型の立ち壁等の高速切削において優れた耐摩耗性を発揮し、長寿命であることが分る。
　またインサートの耐摩耗性を評価する平面切削試験では、従来の2枚刃の刃先交換式ボールエンドミルB7のインサート寿命は200分であり、ロウ付け4枚刃の従来のボールエンドミルB8のインサート寿命は20分であった。これに対して、本発明の刃先交換式ボールエンドミルB5及びB6のインサート寿命はそれぞれ220分及び240分であった。これから、上記第一及び第二の特徴を有することにより、本発明の刃先交換式ボールエンドミルは耐摩耗性が必要な平面切削試験でも良好なインサート寿命を有することが分かる。
　上記の第一のインサートの固定位置精度試験及び切削加工試験1及び2の結果から、本発明の刃先交換式ボールエンドミルは、FCD550系鋳物からなる被削材及び高硬度冷間ダイス鋼SKD11（HRC：62）からなる金型に対して高速の立ち壁切削及び平面切削を行う場合に、従来のボールエンドミルより優れた耐摩耗性を示し、もって長いインサート寿命を発揮することが分かる。

Claims (11)

  1. 工具本体の半球状先端部に設けた第一～第三の取付座にそれぞれ第一～第三のネジにより円弧状切刃を有する第一～第三のインサートを着脱自在に装着する刃先交換式ボールエンドミルであって、
    　前記第一の取付座は、前記半球状先端部の回転中心軸線を中心として直径方向に形成されたスリットからなるとともに、前記スリットの回転方向前方に切屑排出用ポケットを有し、前記スリットは前記半球状先端部を2つの半体部に二分割し、
    　前記第二及び第三の取付座の各々は各半体部に形成された切欠き部であって、各切欠き部は各半体部の回転方向前面に設けられた取付面と、前記取付面の回転方向前方に設けられた切屑排出用ポケットとを有し、
    　前記第一のネジ用の第一のネジ穴は、前記半球状先端部の一方の半体部から他方の半体部まで前記スリットを斜めに貫通するとともに、前記第二及び第三のネジ用の第二及び第三のネジ穴はそれぞれ前記第二及び第三の取付座の前記取付面に形成されており、もって前記第一のネジと前記第二及び第三のネジとの干渉が回避され、
    　前記第一のインサートは前記第一の取付座に装着されたときに前記第一のネジ穴と整合するように傾斜した穴を有し、
    　前記第一のインサートの穴は少なくとも一部に仕上げ面を有し、前記第一のネジは頭部とネジ部との間の少なくとも一部に仕上げ面を有し、前記第一の取付座に装着された前記第一のインサートに前記第一のネジを貫通すると前記第一のインサートの穴の仕上げ面と前記第一のネジの仕上げ面とが密に係合し、もって前記第一のインサートが正確に位置決めされることを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
  2. 請求項1に記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記第一のネジ穴が前記第二及び第三のネジ穴より工具本体の後方側に位置していることを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
  3. 請求項1又は2に記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記第一のインサートの一対の切刃を結ぶ直線と、前記第二及び第三のインサートの切刃を結ぶ直線とが直交していることを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
  4. 請求項1～3のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記第一の取付座に装着された前記第一のインサートの円弧状切刃は前記半球状先端部のほぼ頂点を通り、前記第二及び第三の取付座に装着された前記第二及び第三のインサートの円弧状切刃の最先端と前記工具本体の回転中心軸線とがなす角度αは15～30°であることを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
  5. 請求項1～4のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記第一のインサートの円弧状切刃は180°以上の中心角βを有し、前記第二及び第三のインサートの円弧状切刃は90°以下の中心角γを有することを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
  6. 請求項1～5のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記第一のインサートは超硬合金からなることを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
  7. 請求項1～6のいずかに記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記第二及び第三のインサートは超硬合金からなる基体に立方晶窒化硼素焼結体からなる円弧状切刃部が接合された構造を有することを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
  8. 請求項1～7のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記第一のインサートの傾斜穴の仕上げ面は前記第一のネジの仕上げ面より小さな表面粗さを有することを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
  9. 請求項1～8のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記第一の取付座の中心線に直交する直線に対する前記第一のネジ穴の傾斜角θが、前記工具本体の回転方向と逆方向に20～40°であることを特徴する刃先交換式ボールエンドミル。
  10. 請求項1～9のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記第一のインサートの穴は仕上げ加工した中央小径円筒部と、前記中央小径円筒部の両側の大径円筒部とを有し、前記第一のネジは頭部とネジ部との間に仕上げ加工した大径円柱部を有することを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
  11. 請求項10に記載の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、前記中央小径円筒部の内径が前記大径円柱部の外径より3～10μmだけ大きいことを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
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