JP2003053617A - ボ−ルエンドミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】切り屑排出性を向上させることにより、良好な
加工面が得ることができるボールエンドミルを提供す
る。 【構成】ボールエンドミルのボール刃の逃げ面同士で形
成されるチゼルエッジを有するボールエンドミルにおい
て、該エンドミルの正面視で、エンドミルの中心をＯと
し、該中心Ｏを通り、該チゼルエッジの垂線とア−ル部
ギャッシュとの交点をＡとし、更に、該垂線を延長し、
線分ＯＡと同じ距離の点をＢとし、Ｂを通りチゼルエッ
ジに平行な直線とア−ル部ギャッシュとの交点をＣとし
た時、線分ＯＡの長さを線分ＢＣの長さに対し２倍以下
とすることより構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、マシニングセンタ等
の工作機械に用いるボールエンドミルの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボ−ルエンドミルにおいて、ボ−ル中心
部付近はエンドミル回転軸近傍となり、切削速度が十分
に得られず、特に平面に近い底面の切削では、ボ−ル刃
の逃げ面同士で形成されたチゼルエッジを有する部位に
おいて、該チゼルエッジにより生成された切り屑の逃げ
場がなく、該切り屑はチゼル部と加工面の間で押し潰さ
れ、加工面に凝着したり、チゼルエッジに溶着し、構成
刃先を形成することにより削り過ぎや、溶着、脱落を繰
り返すことにより脱落時にエンドミルの母材ごと欠落
し、寿命に至っていた。また、チゼルエッジはボ−ル刃
の逃げ面同士で形成されているため、対抗するボール刃
の逃げ面がチゼルエッジのすくい面に相当し、大きな負
のスクイ角を有することになり、切れ味劣化によるムシ
レ加工面を形成する等、平面に近い底面の加工面粗さが
得られない状態であった。そこで、平面に近い底面の加
工面粗さを良好にする目的で改善されたものとして、特
開２０００−２３３３１１号公報に開示される仕上げ用
ボールエンドミルがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示では切り屑排出性の面で不十分であり、特に切
削性が劣るチゼルエッジでは溶着を生じ易く、また、溶
着からの脱落等に耐えることができず、チゼル部の強度
が不十分である

【０００４】

【本発明の目的】本発明は、以上のような背景をもとに
なされたものであり、切り屑排出性を向上させることに
より、良好な加工面が得ることができるボールエンドミ
ルを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、本願発明で
は、ボールエンドミルのボール刃の逃げ面同士で形成さ
れるチゼルエッジを有するボールエンドミルにおいて、
該エンドミルの正面視で、エンドミルの中心をＯとし、
該中心Ｏを通り、該チゼルエッジの垂線とア−ル部ギャ
ッシュとの交点をＡとし、更に、該垂線を延長し、線分
ＯＡと同じ距離の点をＢとし、Ｂを通りチゼルエッジに
平行な直線とア−ル部ギャッシュとの交点をＣとした
時、線分ＯＡの長さが、線分ＢＣ長さに対し２倍以下と
したことを特徴とするボールエンドミルである。

【０００６】

【発明の実施の形態】先ず、チゼルエッジによって生成
された切り屑が確実に排出できるチップポケットを得る
ために、図１、図２に示すように、該エンドミルの正面
視で、エンドミルの中心をＯとし、該中心Ｏを通り、該
チゼルエッジの垂線とア−ル部ギャッシュとの交点をＡ
とし、更に、該垂線を延長し、線分ＯＡと同じ距離の点
をＢとし、Ｂを通りチゼルエッジに平行な直線とア−ル
部ギャッシュとの交点をＣとした時、線分ＯＡの長さを
線分ＢＣ長さの２倍以下とすることにより、チゼルエッ
ジで形成された切り屑がチップポケットを介して排出す
ることができるようになる。更に、チゼルエッジで生成
された切り屑は、チゼルエッジに対してほぼ直角方向
に、相対する切れ刃の逃げ面を通ってチップポケットの
方向へ排出されるため、チゼルエッジで生成された切り
屑の排出される方向には、必ず相対する切れ刃の逃げ面
が存在し、切り屑は該逃げ面で押し潰される形になるた
め、線分ＯＡの長さはは短い程良いが、反対にチゼル部
の厚みが薄くなり強度が減少するため、線分ＯＡの長さ
は、ボール刃半径に対し０．５％〜１０％が良く、一層
好ましくは１％〜８％が望ましく、ボール刃半径が小さ
いほど、強度が減少するため、この比率を大きく設定す
る必要がある。

【０００７】次に、中心Ｏと交点Ａの長さは、図３に示
すように、エンドミル中心部の逃げ面幅に相当する。チ
ゼルエッジで生成された切り屑は、チゼルエッジに対し
てほぼ直角方向に、相対する切れ刃の逃げ面を通ってチ
ップポケットの方向へ排出されるため、チゼルエッジで
生成された切り屑の排出される方向には、必ず相対する
切れ刃の逃げ面が存在し、切り屑は該逃げ面で押し潰す
形になるため、チゼル部におけるクリアランスを十分に
確保する必要がある。そこで、本発明では、チゼルエッ
ジのエンドミル軸方向逃げ角を１５°〜２７．５°と大
きく設定した。該逃げ角が１５°未満となると、逃げ面
の接触面積が大きくなり、溶着の発生や摩耗の進行を促
進する要因となる。該逃げ角を１５°以上にすると、逃
げ面の接触面積が小さくなるため、切り屑排出性が良好
となり、また、該逃げ角がすくい角の役割を担うことに
なるため、該チゼルエッジの軸方向逃げ角が大きくなれ
ば、その分切削抵抗が減少し、切削熱を抑えることがで
き摩耗の進行を抑制できると共に、良好な加工面をえる
ことができた。しかし、逃げ角が２７．５°を越える
と、チゼルエッジ自体の剛性が減少するため、チッピン
グや欠損により寿命に至ってしまう。そこで本願発明で
は、チゼルエッジの軸方向逃げ角を１５°〜２７．５°
とした。ここで、好ましくは１７．５°〜２５°が望ま
しく、チゼル部と被削材間のクリアランスとの兼ね合い
により、ボール刃半径が小さいほど、チゼルエッジの軸
方向逃げ角は大きく設定することが望ましい。

【０００８】更に、図２のエンドミル正面視でボール刃
を形成させる互いのアール部ギャッシュの最小間隔は、
チゼル部の強度と切り屑排出性から、ボール刃半径の
１．５％〜５％が望ましく、距離Ｏ−Ｐと同様に、ボー
ル刃半径が小さいほど、強度が減少するため、この比率
を大きく設定する必要がある。また、ＴｉＣＮ、ＴｉＡ
ｌＮ等の硬質皮膜やＣｒを含有する潤滑皮膜等をコーテ
ィングすることにより、一層の長寿命化、加工面の向上
が計れる。

【０００９】（実施例１）本発明例１として、超微粒子
超硬合金製のエンドミル、外径１０ｍｍ、ボール刃の半
径５ｍｍ、刃数２枚刃、ねじれ角が３０°、ボール刃の
すくい角が５°のであり、図２、線分ＯＡが０．０８ｍ
ｍ、線分ＢＣが０．０８ｍｍとし、線分ＯＡの長さを線
分ＢＣ長さに対し１倍とした。比較のため、従来技術に
記載した仕上げ用ボールエンドミルも用いた。切削諸元
は、被削材にＳ５０Ｃ材、プリハードン金型用鋼、熱間
ダイス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼を用い、回転
数１２５００ｍｉｎ^−１、送り速度２．５ｍ／ｍｉｎ、
軸方向切り込み０．２ｍｍ、径方向切り込み０．２ｍｍ
で、水溶性切削液を用いた湿式切削による底面仕上げ加
工を行い、１時間切削後のエンドミル摩耗状態と加工面
状態を観察した。

【００１０】Ｓ５０Ｃ材では、本発明例１のエンドミル
摩耗状態は、溶着がほとんど見られず、チゼル部の摩耗
が非常に少なく、加工面もほとんど凝着のない良好な仕
上げ面であった。しかし、従来例２のエンドミル摩耗状
態は、チゼル部の逃げ面側の溶着が激しく、摩耗が大き
く、また、所々溶着、脱落の繰り返しによるものと見ら
れるチッピングが認められ、更に、加工面も凝着の多い
仕上げ面となり、面粗さ及び面性状ともに非常に悪い状
態であった。被削材の硬さをＨＲＣ４０の快削性のプリ
ハードン金型用鋼では、本発明例１は摩耗も少なく、加
工面も光沢のある仕上げ面が得られた。従来例２は、溶
着こそ認められなかったが、本発明例に比べ摩耗が大き
く、結果として、加工面において、切削初期こそ差のな
い状態であったが、凝着があり、むしれた加工面となっ
た。被削材をＨＲＣ５０に焼き入れした熱間ダイス鋼で
は、本発明例１は、チッピングや欠損は認められず、摩
耗も少なく、加工面も光沢のある仕上げ面が得られた。
しかし、従来例２は、本発明例１に比べて摩耗が大き
く、切り屑噛み込みによるものと考えられる微小チッピ
ングが認められ、加工面は若干のむしれた状態になっ
た。被削材にＨＲＣ５２に焼き入れしたマルテンサイト
系ステンレス鋼であるＳＵＳ４２０Ｊ２では、本発明例
１は、溶着がほとんど見られず、チゼル部の摩耗が少な
く、加工面もほとんど凝着のない良好な仕上げ面であっ
た。しかし、従来例２は、チゼル部の逃げ面側の溶着が
激しく、溶着、脱落の繰り返しによるものと見られるチ
ッピングにより摩耗が大きく、更に、加工面も凝着の多
い仕上げ面となり、面粗さ及び面性状ともに非常に悪い
状態であった。

【００１１】（実施例２）本発明例３〜６、比較例７と
して、本発明例１と同様の仕様で、線分ＯＡの長さを
０．０８ｍｍ一定とし、線分ＯＡの長さを線分ＢＣの長
さに対し０．５倍、１倍、１．５倍、２倍、２．５倍、
線分ＢＣの長さで表わすと、０．０４ｍｍ、０．０８ｍ
ｍ、０．１２ｍｍ、０．１６ｍｍ、０．２ｍｍの試料を
作成し、実施例１の被削材Ｓ５０Ｃ、切削諸元で切削試
験を行った。本発明例３〜６は、切り屑が確実にチップ
ポケットを介して排出され、溶着がほとんど認められ
ず、摩耗が少なく、本発明例３、４は、チゼル部の摩耗
がほとんど認められずエンドミル軸方向のエンドミル先
端摩滅量も非常に少ない状態であり、加工面も凝着のな
い良好な仕上げ面であった。比較例７は、刃先にチッピ
ングが生じ、エンドミル先端摩滅量も大きくなり、加工
面の面粗さが劣る結果となった。

【００１２】（実施例３）本発明例９〜１２、比較例
８、１３として、本発明例１と同様の仕様で、チゼルエ
ッジの軸方向逃げ角を比較例８（逃げ角１２．５°）、
本発明例１（同１５°）、本発明例９（同１７．５
°）、本発明例１０（同２０°）、本発明例１１（同２
２．５°）、本発明例１２（同２５°）、比較例１３
（同２７、５°）に変化させたものを製作し、実施例１
と同様の被削材Ｓ５０Ｃ、切削諸元で切削試験を行いっ
た。その結果、本発明例９〜１２は、チゼル部の摩耗が
少なく、エンドミル摩滅量は少ない状態であり、加工面
も凝着のない良好な仕上げ面であった。ここで、本発明
例１は、チゼルエッジの切削性により、若干切削抵抗が
大きくなり、また、比較例１３は、微小チッピングが僅
かに認められ、本発明例９〜１２に比べ、チゼル部の摩
耗で僅かに劣る結果となった。また、比較例８は、本発
明例１より、更に切削抵抗が大きくなつた。

【００１３】（実施例３）本発明例１４〜２３として、
本発明例１と同様の仕様で、線分ＯＡの長さををボール
刃半径に対し０．３％、０．５％、１％、２％、４％、
６％、８％、１０％、１２％に変化させたものを製作
し、実施例１と同様の被削材Ｓ５０Ｃ、切削諸元で切削
試験を行った。その結果、本発明例１４〜２３のすべて
のものが、チゼル部の摩耗が少なく、エンドミル摩滅量
は少ない状態であり、加工面も凝着のない良好な仕上げ
面であり、特に本発明例１５〜２３のものが良く、更に
その中でも本発明例１６〜２２のものが、エンドミル摩
耗状態、加工面状態ともに良好な結果となった。

【００１４】

【発明の効果】以上の結果から、本願発明を適用するこ
とにより、溶着し易い被削材から高硬度材まで、広範囲
の被削材に対応でき、切り屑排出性を向上させることに
より、良好な加工面が得ることができ、且つエンドミル
寿命が向上するボールエンドミルを提供することができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明例の正面図を示す。

【図２】図２は、図１の主要部の拡大図を示す。

【図３】図３は、図２のＯ−Ａ線軸断面図を示す。

【符号の説明】

Ａ 中心Ｏを通り、該チゼルエッジの垂線とア−ル部ギ
ャッシュとの交点 Ｂ 垂線を延長し、線分ＯＡと同じ距離の点 Ｃ Ｂを通りチゼルエッジに平行な直線とア−ル部ギャ
ッシュとの交点 Ｄ チゼル部の逃げ角 Ｏ エンドミルの中心

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボールエンドミルのボール刃の逃げ面同士
   で形成されるチゼルエッジを有するボールエンドミルに
   おいて、該エンドミルの正面視で、エンドミルの中心を
   Ｏとし、該中心Ｏを通り、該チゼルエッジの垂線とア−
   ル部ギャッシュとの交点をＡとし、更に、該垂線を延長
   し、線分ＯＡと同じ距離の点をＢとし、Ｂを通りチゼル
   エッジに平行な直線とア−ル部ギャッシュとの交点をＣ
   とした時、線分ＯＡの長さを線分ＢＣの長さに対し２倍
   以下としたことを特徴とするボールエンドミル。
2. 【請求項２】請求項１記載のボールエンドミルにおい
   て、該チゼルエッジの軸方向逃げ角が１５°〜２７．５
   °以下としたことを特徴とするボ−ルエンドミル。