JP6098440B2 - ボールエンドミル - Google Patents
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Description
この削り残しによる凸形状は、ボールエンドミルの送り速度に対し、その回転速度(各速度)が相対的に遅いほど大きくなり、加工溝のアップカット側には殆ど現れずに、ダウンカット側に大きく発生する。また、切刃部の回転速度が小さくなるボールエンドミルの先端中心付近(溝の中心付近)で顕著に現れる。
なお、特許文献2に記載されるように、切れ刃がなく、ボールエンドミルの表面全体に微細な凹凸のみを付与したボールエンドミルであれば、削り残しは発生しない。
また、特許文献2に記載のボールエンドミルは、切れ刃が存在しないため、小さい切込み量で使用する場合、すなわち、切込み量の浅い最終仕上げの用途に限定されていた。
そして、研削実行面の十点平均粗さRzは10μm以上であれば、切屑による研削実行面の目詰まりを防止することができる。なお、十点平均粗さRzの上限は設けていないが、十点平均粗さRzを大きくすると研削実行面の摩滅が早まるため、最大で数十μm程度が限界と考えられる。
また、本発明のボールエンドミルは、前記工具先端部の外周に、前記ボール刃に連続する側刃を有する構成とすることもできる。
切込み量apが工具直径Dの15%程度以下とされる場合は、研削実行面が形成される高さ範囲を工具直径Dの10%程度とすることで削り残しを抑制する機能を十分に発揮させることができる。
本発明のボールエンドミルは、仕上げ加工用の用途で用いることから、工具直径Dが3mm以下のボールエンドミルに好適に用いることができる。一方、工具直径Dが3mmを超える場合は、送り速度や切込み量apがより大きい切削条件(中〜荒削り)の用途で用いられることが多く、切屑の排出性を確保するために、すくい面の広い切れ刃(ギャッシュ)を有する形状とする方が有利である。
本実施形態のボールエンドミル1は、図2に示すように、軸線xを中心とした概略円柱状に形成されており、切刃部5が形成される工具先端部2に、円柱状のシャンク部が形成された工具基端部3が接合された構成とされている。また、工具先端部2は、cBN焼結体やダイヤモンド焼結体等の硬質材料により形成され、工具基端部3は、超硬合金により形成されている。
なお、図1及び図3に示すボールエンドミル1の工具先端部2は、一対の切刃部5が軸線xを中心とする点対称に3組形成された6枚刃のボールエンドミルを構成するものである。
切込み量apが工具直径Dの15%程度以下とされる場合は、研削実行面6が形成される高さ範囲を工具直径Dの10%程度とすることで削り残しを抑制する機能を十分に発揮させることができる。
また、研削実行面6の微細な凹凸形状は、例えばフェムト秒レーザ等の材料への熱的ダメージを与えず微細加工が可能な装置を用いて形成され、パルスビームの照射により発生する微小なディンプル状の加工痕を無数に付与することで、目標とする十点平均粗さRzの値となる表面を形成することができる。特に、ダイヤモンド焼結体は、研削加工(研磨加工)や放電加工により内部のダイヤモンド粒子が集団で脱落しやすいことから、表面に不規則な凹凸形状を形成することができ、研削又は放電加工などで形態形成した面に後処理を加えることなく、そのまま研削実行面として用いることができる。
また、ボール刃52を有しているので、一般的なボールエンドミルと同様の深い切込み量apで切削加工を施すことができる。したがって、削り残しを低減しつつ、このボール刃52に達する切込み量apを設定することにより、高効率の仕上げ加工が可能となる。
シミュレーションのモデルとして、工具刃径D(側刃の刃径)を2.0mmとした二枚刃のボールエンドミルを設定した。そして、研削実行面の高さGhを、0mm、0.01mm、0.03mmと変更した各モデルについて、被削材に溝加工するシミュレーションを行った。また、被削材は、切れ刃の軌跡が転写される、バリやむしれの発生がない理想的材種とした。なお、研削実行面の高さGhが0mmのボールエンドミルは、研削実行面を有しない形態であることを示す。
また、切込み量apを0.1mm、回転数を10000rpm、テーブル送り速度(被削材の送り速度)を4000mm/minとした。なお、これらの数値は、一般的な切削条件よりも粗削りのものとなっている。
そして、これら図7〜図9からわかるように、研削実行面の高さGhの値が大きいほど削り残しが減少する傾向にあり、図9に示す研削実行面の高さGhを0.03mmとしたモデルでは、削り残しが消失していることがわかる。
例えば、工具直径Dを3mm、研削実行面の高さGhを工具直径Dの1%とした場合、研削実行面の高さGhは0.03mm程度とされ、その場合、十点平均粗さRzは高さGhよりも大きい30μm程度以上であれば良い。
例えば、上記実施形態では、側刃51とボール刃52とからなる切刃部5を有するボールエンドミル1について説明を行ったが、本発明のボールエンドミルの形態は、側刃を有する構成に限定されるものではなく、側刃を有しない形態により構成することも可能である。
2 工具先端部
3 工具基端部
5 切刃部
6 研削実行面
7 逃げ面
10 被削材
11 溝
12 凸形状
20 ボールエンドミル
21 ボール形状部
51 側刃
52 ボール刃
Claims (4)
- 軸線回りに回転される工具先端部のボール形状部に、先端回転中心部分を避けて円弧状のボール刃が形成されるとともに、前記先端回転中心部分に、十点平均粗さRz≧10μmの面粗さを有し、その表面の凹凸により被削材に対し研削的加工を行う球面状の研削実行面が、前記ボール刃の逃げ面と段差なくつながって形成されていることを特徴とするボールエンドミル。
- 前記工具先端部の外周に、前記ボール刃に連続する側刃が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のボールエンドミル。
- 前記研削実行面は、工具先端から軸線方向の高さが前記工具直径Dの10%以下となる範囲に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のボールエンドミル。
- 前記工具直径Dが3mm以下とされることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のボールエンドミル。
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