【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を使用して低切削抵抗な加工に用いるボールエンドミルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型の加工において、３次元形状加工が多く存在し、ボールエンドミルが多く用いられており、特に、ボール部先端に関し、特許文献１記載のボールエンドミルが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２３０４０７号公報
特許文献１は、ボール刃の各先端部に、刃先の稜線が直線である底刃又は刃先の稜線が曲線であり、且つ上記ボール刃のＲより大きいＲの底刃を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ボールエンドミルの軸心付近は、適切な切削速度が得られず、切削抵抗の増大により、この部位での加工面は、ビビリ面やムシレ面となっていた。特許文献１記載のボールエンドミルでは、ボール刃に掛る負荷が異なるため、加工面性状に課題があった。
【０００４】
【本発明の目的】
本願発明は、以上のような背景をもとになされたものであり、ボールエンドミルの軸心付近の切削抵抗を軽減し、加工面性状が良好な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】
本願発明は、ボールエンドミルのボール部先端に突起を設け、エンドミル側面視で該突起の高さが０．０２ｍｍ以下である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】
本願発明では、ボール部先端に突起を設けることで、切削量自体を減少させ、先端部分の抵抗を軽減できるから、加工面にビビリやムシレを生じることなく加工ができる。また、突起の高さを０．０２ｍｍ以下としたのは、０．０２ｍｍを越えると、突起により、ボール部のアール精度が十分得られないとともに、剛性が無くなり、切削中に突起自体が欠損しやすく、突起の効果が得難くなるからである。ここで、突起の高さが０．００３ｍｍよりも小さいと切削抵抗が十分に軽減できないため、ボール部先端に溶着を生じ易くなることから、０．００３ｍｍ以上が望ましい。好ましくは、０．００５〜０．０１５ｍｍが望ましい。
【０００７】
また、突起の幅を突起の高さの１〜４倍にしても良く、１倍未満では、突起自体の剛性が弱くなり、４倍を越えると、ボール部の回転軌跡の真球度に影響することを考慮したものである。更に、突起の側面に稜を設けても良く、例えば、略多角錐のようにし、突起自体も切削に関与させることにより、切削抵抗を減少でき、摩耗の進行を抑制できる。エンドミル母材に超硬合金やサーメット等の超硬質合金を用いたり、ＴｉＡｌＮ等の硬質皮膜やＣｒ系の潤滑皮膜を施すことにより、長寿命化が計れることは言うまでもない。以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
【０００８】
（実施例１）
本発明例１として、図１、図２に示す、ボール半径２ｍｍ、ボール刃１の刃数が２枚の超微粒子超硬合金製、ＴｉＡｌＮコ−ティングしたソリッドボールエンドミルであり、ボール部先端２に突起３を設け、突起の高さ４が０．０１ｍｍ、突起の幅５が０．０２ｍｍであり、ボール刃２に連続して突起３の側面に稜６を設けたボールエンドミルを用い切削テストを行い、切削抵抗と加工面性状の観察を行った。従来例２として、本発明例１と同様の仕様で特許文献１記載の、ボール刃のアールより大きいアールの底刃を形成させたボールエンドミルを比較として用いた。切削条件は、被削材に硬さがＨＲＣ２８の構造用鋼を用い、底面切削を、回転数８０００ｍｉｎ−１、送り速度１６００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み量はエンドミル軸方向に０．２ｍｍ、径方向に０．１ｍｍとし行った。
【０００９】
図３は、本発明例１のボール部の回転軌跡７が、１刃当りの送り量８により、切削する切削量９を模式的に示し、図４は、同様に従来例２の場合を示す。本発明例１は、図３より、ボール部先端に突起を設けることで、従来例２、図４と比較して、切削量自体を減少させている。切削テストの結果は、本発明例１はボール部先端の溶着もほとんど認められず、切削抵抗も合力で１５Ｎと低い値を示し、加工面性状も光沢面が得られた。従来例２は、ボール刃に溶着が認められ、切削抵抗も２５Ｎを越える値を示し、又ビビリを生じ、加工面性状が劣った。
【００１０】
（実施例２）
本発明例１と同様の仕様で、本発明例３として突起の高さが０．００３ｍｍ、本発明例４として０．００５ｍｍ、本発明例５として０．０１５ｍｍ、本発明例６として０．０２ｍｍ、比較例７として０．０２５ｍｍのボールエンドミルを製作し、実施例１と同様の切削テスト、評価を行った。その結果、本発明例３〜６は、切削抵抗が１５〜２０Ｎと低い値を示し、特に本発明例４、５は、本発明例１と同様、光沢面が得られ、加工面性状が良好であった。本発明例３は僅かに溶着が認められ、また、本発明例６は、突起部先端に小さなチッピングを生じ、全体的には光沢面は得られたが、数ヶ所くすんだ面性状となり、若干劣る結果となった。これに対し、比較例７は、突起自体が欠損し、切削抵抗が３０Ｎを越え、ムシレ及びビビリを生じ、加工面性状が大きく劣った。
【００１１】
（実施例３）
本発明例１と同様の仕様で、本発明例８として突起の幅が０．００５ｍｍ、本発明例９として０．０１ｍｍ、本発明例１０として０．０３ｍｍ、本発明例１１として０．０４ｍｍ、本発明例１２として０．０５ｍｍのボールエンドミルを製作し、実施例１と同様の切削テスト、評価を行った。その結果、本発明例８〜１２は、切削抵抗が１５〜２０Ｎと低い値を示し、特に本発明例９〜１１は、本発明例１と同様、光沢面が得られ、加工面性状が良好であった。本発明例８は、突起部先端に小さなチッピングを生じ、数ヶ所くすんだ面性状となった。また、本発明例１２は、光沢面は得られたが、ボール部の回転軌跡の真球度が劣り、３次元加工では、加工精度の面で問題が生じるものと考えられる。
【００１２】
（実施例４）
本発明例１と同様の仕様で、本発明例１３として、突起の形状を略円錐状とし、側面に稜が無いボールエンドミルを製作し、実施例１と同様の切削テスト、評価を行った。その結果、本発明例１３は、切削抵抗が１７Ｎと低い値を示し、本発明例１と比較して若干劣ったが、光沢面が得られた。上記実施例では、２枚刃のボールエンドミルに適用したが、本願発明はこれに限られるものではなく、３枚以上の多刃のボールエンドミルに適用しても本願発明の範疇であることは言うまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
本願発明を適用することにより、ボールエンドミルの軸心付近の切削抵抗を軽減し、加工面性状が良好な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１の側面図を示す。
【図２】図２は、図１の主要部拡大図を示す。
【図３】図３は、本発明例１の切削状態の模式図を示す。
【図４】図４は、従来例２の切削状態の模式図を示す。
【符号の説明】
１ ボール刃
２ ボール部先端
３ 突起
４ 突起の高さ
５ 突起の幅
６ 稜
７ ボール部の回転軌跡
８ １刃当りの送り量
９ 切削量[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a ball end mill used for machining with low cutting resistance using a machine tool such as a machining center.
[0002]
[Prior art]
In the machining of dies, there are many three-dimensional shape machining, and many ball end mills are used. In particular, the ball end mill described in Patent Document 1 has been proposed for the tip of the ball portion.
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-230407 Patent Document 1 discloses that at each tip portion of a ball blade, a bottom blade having a straight edge line or a ridge line of the blade edge is a curved line, and R of the ball blade is A large R bottom blade is formed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the vicinity of the axial center of the ball end mill, an appropriate cutting speed could not be obtained, and due to an increase in cutting resistance, the machined surface at this part was a chatter surface or a gusset surface. In the ball end mill described in Patent Document 1, since the load applied to the ball blade is different, there is a problem in the surface finish.
[0004]
[Object of the present invention]
The present invention has been made on the basis of the background as described above, and an object thereof is to provide a ball end mill that reduces the cutting resistance in the vicinity of the axis of the ball end mill and has a good surface finish.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a ball end mill characterized in that a protrusion is provided at the tip of a ball portion of a ball end mill, and the height of the protrusion is 0.02 mm or less in a side view of the end mill.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, by providing a protrusion at the tip of the ball portion, the cutting amount itself can be reduced and the resistance of the tip portion can be reduced, so that processing can be performed without causing chatter or stuffiness on the processing surface. Also, the height of the protrusion is set to 0.02 mm or less. If the height exceeds 0.02 mm, the protrusion does not provide sufficient rounding accuracy of the ball part and loses rigidity, and the protrusion itself is lost during cutting. This is because the projection effect is difficult to obtain. Here, if the height of the protrusion is less than 0.003 mm, the cutting resistance cannot be sufficiently reduced, and welding is likely to occur at the tip of the ball portion, so 0.003 mm or more is desirable. Preferably, 0.005 to 0.015 mm is desirable.
[0007]
Further, the width of the protrusion may be 1 to 4 times the height of the protrusion, and if it is less than 1 time, the rigidity of the protrusion itself becomes weak, and if it exceeds 4 times, the sphericity of the rotation trajectory of the ball part is affected. It is taken into consideration. Further, a ridge may be provided on the side surface of the protrusion. For example, by making it substantially polygonal pyramid and causing the protrusion itself to participate in cutting, the cutting resistance can be reduced and the progress of wear can be suppressed. It goes without saying that a long life can be achieved by using a super hard alloy such as cemented carbide or cermet for the end mill base material, or applying a hard coating such as TiAlN or a Cr-based lubricating coating. Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
[0008]
(Example 1)
As Example 1 of the present invention, there is a solid ball end mill made of ultra-fine cemented carbide with a ball radius of 2 mm and a number of blades 1 of 2 shown in FIGS. 1 and 2 and coated with TiAlN. Cutting test using a ball end mill in which a protrusion 3 is provided, a protrusion height 4 is 0.01 mm, a protrusion width 5 is 0.02 mm, and a ridge 6 is provided on a side surface of the protrusion 3 continuously to the ball blade 2. The cutting resistance and the surface finish were observed. As a conventional example 2, a ball end mill having a specification similar to that of the present invention example 1 and having a round bottom edge larger than the round edge of the ball blade described in Patent Document 1 was used as a comparison. The cutting conditions were as follows. Structural steel with hardness of HRC28 was used as the work material, bottom cutting was performed at a rotational speed of 8000 min −1 , feed rate of 1600 mm / min, cutting depth was 0.2 mm in the end mill axial direction, and 0 in the radial direction. 1 mm.
[0009]
FIG. 3 schematically shows a cutting amount 9 to be cut by the rotation trajectory 7 of the ball portion of the invention example 1 by a feed amount 8 per blade, and FIG. 4 similarly shows the case of the conventional example 2. . As shown in FIG. 3, the first example of the present invention is provided with a protrusion at the tip of the ball portion, so that the cutting amount itself is reduced as compared with the conventional example 2 and FIG. As a result of the cutting test, Example 1 of the present invention showed almost no welding at the tip of the ball portion, the cutting resistance showed a low value of 15 N in the resultant force, and a glossy surface was obtained in terms of work surface properties. In Conventional Example 2, welding was observed on the ball blade, the cutting resistance also showed a value exceeding 25 N, chattering occurred, and the machined surface properties were inferior.
[0010]
(Example 2)
The height of the projection is 0.003 mm as Invention Example 3, 0.005 mm as Invention Example 4, 0.015 mm as Invention Example 5, and 0.02 mm as Invention Example 6 with the same specifications as in Invention Example 1. As Comparative Example 7, a 0.025 mm ball end mill was manufactured, and the same cutting test and evaluation as in Example 1 were performed. As a result, Examples 3 to 6 of the present invention showed a low cutting resistance of 15 to 20 N, and in particular Examples 4 and 5 of the present invention, as in Example 1 of the present invention, gave a glossy surface and good machined surface properties. Met. Inventive Example 3 showed slight welding, and Inventive Example 6 produced a small chipping at the tip of the protrusion, and an overall glossy surface was obtained. The result was inferior. On the other hand, in Comparative Example 7, the protrusions themselves were lost, the cutting resistance exceeded 30 N, musiness and chatter occurred, and the machined surface properties were greatly inferior.
[0011]
Example 3
With the same specifications as Example 1 of the present invention, the width of the protrusion is 0.005 mm as Example 8 of the invention, 0.01 mm as Example 9 of the invention, 0.03 mm as Example 10 of the invention, 0.04 mm as Example 11 of the invention, As Example 12 of the present invention, a 0.05 mm ball end mill was manufactured, and the same cutting test and evaluation as in Example 1 were performed. As a result, Examples 8 to 12 of the present invention show a cutting resistance as low as 15 to 20 N. Particularly, Examples 9 to 11 of the present invention, as in Example 1 of the present invention, have a glossy surface and good work surface properties. Met. In Example 8 of the present invention, small chipping occurred at the tip of the protrusion, resulting in a dull surface property. Further, in Example 12 of the present invention, a glossy surface was obtained, but the sphericity of the rotation trajectory of the ball portion was inferior, and it is considered that there is a problem in terms of processing accuracy in three-dimensional processing.
[0012]
(Example 4)
A ball end mill having the same specifications as in Example 1 of the present invention and a protrusion having a substantially conical shape and no side ridges as Example 13 of the present invention was manufactured, and the same cutting test and evaluation as in Example 1 were performed. As a result, the invention example 13 showed a low cutting resistance of 17 N, which was slightly inferior to the example 1 of the invention, but a glossy surface was obtained. In the above embodiment, the present invention is applied to a two-blade ball end mill. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can be applied to three or more multi-blade ball end mills. Yes.
[0013]
【The invention's effect】
By applying the invention of the present application, it was possible to provide a ball end mill with reduced machining resistance near the axis of the ball end mill and good surface finish properties.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a side view of Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 3 shows a schematic diagram of the cutting state of Example 1 of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a cutting state of Conventional Example 2;
[Explanation of symbols]
1 Ball blade 2 Ball tip 3 Projection 4 Projection height 5 Projection width 6 Ridge 7 Ball trajectory 8 Feed amount per blade 9 Cutting amount
