JPH04159009A - ボールエンドミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、工具本体の先端部に略円弧状の切刃が形成
されたボールエンドミルに係り、詳しくは工具の切れ味
を過度に劣化させることなく十分な工具剛性を確保して
びびり振動を抑制できるボールエンドミルに関する。

［従来の技術］ 従来、この種のボールエンドミルとしては、例えば第１
３図及び第１４図に示すように、軸状をなす工具本体１
の先端半球部１ａに２つのポケット２、３が形成され、
これらボケ・ノト２、３の回転方向を向く壁面２ａ，３
ａに形成されたチップ取付座４、５にそれぞれ一枚づつ
合計二枚のスローアウェイチップ（以下、チ・ノブと略
称する。）６、７がボルト１５で着脱自在に装着されて
なるいわゆるスローアウェイ式ボールエンドミルが知ら
れている。

ここで、上記チップ６．７は、いずれも超硬合金を厚さ
一定の平板状に形成してなるもので、−方の主チップ６
のすくい面６ａと側面６ｂとの稜線部には略１／４円弧
状の円弧刃８とこの円弧刃８の後端に連続する直線刃９
とからなる主刃１０がチップ中心に対して対称に形成さ
れている。さらに、上記主チップ６の円弧刃８の先端部
には着座面６ｃに向かって凸曲線を描きつつ延びる湾曲
部８ａが形成されている。一方、副チップ７は、そのす
くい面７ａと側面７ｂとの稜線部に略１／４円弧状の円
弧刃１１とこの円弧刃１１の後端に連続する直線刃１２
とからなる副刃１３が形成される点で上記主チンプロと
ほぼ同様の構成を有するものの、円弧刃１１の先端側に
直線刃１２と直交する方向に延びる切欠面１４が形成さ
れる点で主チップ６と異なっている。

そして、第１５図ないし第１７図に示すように上記各チ
ップ６．７は、主チップ６の主刃１０の先端が工具軸線
方向からの底面視において工具回転中心Ｐ０に一致し、
他方、副チｙブ７の副刃１３の先端が回転中心Ｐ０から
後退するようにそれぞれ位置決めされ、ボルト１５で締
め付けられて工具本体１に着脱自在に装着される。この
際、各月１０．１３の７キシヤルレーキ角γいはいずれ
も正角に設定され、このため第１７図に示すように、主
刃１０および副刃１３はともに工具軸線方向からの底面
視においてチップ着座面６Ｃ１７Ｃ側に中心Ｐ１、Ｐ、
を有する円弧を描くこととなる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来のボールエンドミルにオイテは
、主刃１０及び副刃１３のアキシャルレーキ角γいをい
ずれも正角に設定しているので、チップポケット２．３
の回転方向を向く壁面２ａ、３ａやチップ取付座４．５
の底面４ａ、５ａを工具後端側に向かうほど漸次工具回
転方向と反対側へ傾斜する傾斜面状に形成する必要があ
る。このためチ・ノブポケット２．３の背後の工具本体
１の肉厚ｔ　（第１５図参照）が工具後端側に向かうに
従って徐々に減少し、これに伴って工具剛性が劣化して
びびり振動を招く等の弊害が生じ、時として、特に切削
荷重が大きい主刃１０の側で工具折損が生じることさえ
あった。

このような欠点を解消するには、主刃１０及び副刃１３
のアキシャルレーキ角γ、をともに負角としてチップポ
ケット２．３の背後の肉厚ｔを増加させれば良いが、か
かる場合には主刃１０及び副刃１３に加わる切削抵抗が
共に増大して工具の切れ味が劣化し、切削時の所要動力
の増加や切刃欠損の発生頻度の増加等の弊害を招くこと
となる。

この発明は、このような背景の下になされたもので、工
具の切れ味を過度に劣化させることなく、一定の工具剛
性を確保して工具のびびり振動を効果的に抑制できるボ
ールエンドミルを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためにこの発明のボールエンドミル
は、主刃のアキシャルレーキ角を負角に、上記副刃のア
キシャルレーキ角を正角に設定したものである。

この場合、主刃の切れ味を一層向上させるには主刃のす
くい面にブレーカ溝を形成することが好ましく、さらに
はブレーカ溝の溝幅あるいは溝深さを主刃の先端から後
端側へ向かうに従って漸次増大させ、あるいは溝幅及び
溝深さをともに主刃先端側から後端側へ向かうに従って
増大させることが好適である。

［作用〕 上記構成によれば、切削時により大きな切削荷重が加わ
る主刃のアキシャルレーキ角が負角に設定されているの
で、これに応じて主刃側のチップポケットが工具軸方向
後端側へ向かうに従って漸次工具回転方向側へ傾斜する
こととなる。従って、特に剛性を必要とする主刃用のチ
シブポケソト背後の肉厚が工具後端側で増大して十分な
剛性が確保される。この場合、アキシャルレーキ角を負
角に設定したことによって主刃の切削抵抗が多少増加す
るものの、工具剛性の増加の程度がこれを上回るので、
びびり振動がかえって増加する等の弊害が生じるおそれ
はない。

一方、副刃側のアキシャルレーキ角は従来通り正角に設
定されているので切削抵抗が小さ（、この結果、工具の
切れ味の低下も最小限度に止どめられる。さらに、副刃
側に加わる切削荷重は主刃側に比較して遥かに小さいの
で、副刃のアキシャルレーキ角を正角としても工具剛性
が不足することはない。

さらに、主刃のアキシャルレーキ角が負角となるため、
主刃の工具軸線方向からの底面視においては主刃の後端
側が先端側よりも工具回転方向側へ突出し、これにより
主刃はその後端側から漸次被削材に切り込まれる。他方
、副刃はアキシャルレーキ角が正角であるために、上記
底面視において副刃はその後端側か先端側よりも工具回
転方向と反対側へ後退し、これにより副刃はその先端側
から漸次被削材に切り込まれる。このため、主刃及び副
刃から伝達される振動が互いに打ち消し合う方向に作用
し、びびり振動の成長が阻止される。

また、主刃のすくい面にブレーカ溝を形成した場合には
、主刃の法線方向の断面視におけるすくい角が正角方向
へ変化するので、その分切れ味が向上する。

加えて、円弧状をなす主刃から生成される切屑は主刃の
先端側で薄く後端側で厚く変化するため、ブレーカ溝の
溝幅や溝深さを変化させた場合には切屑の厚さに応じて
必要最小限のブレーカ溝を確保でき、工具剛性の低下を
最小限に止どめつつ主刃の切れ味や切屑排出性を向上さ
せることができる。

［実施例］ 以下、第１図ないし第５図を参照して、本発明の一実施
例を説明する。

本実施例のボールエンドミルは主刃のアキシャルレーキ
角にその特徴を有するものであるが、その説明に先立っ
て第２図ないし第４図を参照してポールエンドミルの全
体構成を説明する。なお、上述した従来例と同一の構成
要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

第２図及び第３図において符号２０は工具本体である。

この工具本体２０の先端部には略半球状をなす球状部２
１が形成され、この球状部２１には、当該球状部２１の
外周をほぼ１７４周切り欠いてなる２つのチップポケッ
ト２２．２３が形成されている。そして、これらチップ
ポケット２２．２３の回転方向を向く壁面にはチップ取
付座２４．２５が形成され、これらチップ取付座２４．
２５に主チップ６、副チップ７が載置されてボルト１５
で着脱自在に取り付けられている。

ここで、第３図及び第４図に示すように、上記チップ６
．７のうち、主チップ６は、その主刃１０の先端が工具
軸線方向からの底面視において工具回転中心Ｐ０と一致
するように位置決めされており、他方、副チップ７は、
その副刃１３の先端が回転中心Ｐ０から工具外周側へ後
退するように位置決めされている。

そして、第１図に示すように、主チップ６が装着される
第１のチップ取付座２４の底面２４ａは工具軸方向先端
側から後端側へ向かうほど漸次工具回転方向側へ傾斜す
る傾斜面に形成され、これにより主刃１０の７キシヤル
レーキ角γ□は負角に設定されている。このため、第４
図に示すように、工具軸線方向からの底面視における主
刃１０は、円弧刃８の湾曲部８ａが工具回転中心Ｐ０か
ら工具外周側へ離間するに従って工具回転方向側べ突出
する円弧を描くものの、円弧刃８の残る部分から直線刃
９の後端にかけての部分がチップ６のすくい面６ａ側に
中心Ｐ、を有する円弧を描いて直線刃９の後端が最も工
具回転方向へ突出し、チップ着座面６ｃ側に中心Ｐ、を
有する円弧を描（従来例（第１７図参照）と著しく異な
っている。

一方、第５図に示すように、副チップ７が装着される第
２のチップ取付座２５の底面２５ａは工具軸方向先端側
から後端側へ向かうほど漸次工具回転方向と反対側へ傾
斜する傾斜面に形成され、これにより副刃１３のアキシ
ャルレーキ角γ。は従来通り正角に設定されている。従
って、工具軸線方向からの底面視における副刃１３は、
従来と同様にチップ着座面７ｃ側に中心Ｐ、を有する円
弧を描いている。

ここで、上記各月１０．１３のアキシャルレーキ角γ、
１、γ。は工具径や被削材の材質等に応じて適宜変更さ
れるものであるが、なるべくは、主刃１０のアキシャル
レーキ角γＡｌを一５°〜−１゜の範囲に、副刃１３の
７キシヤルレーキ角γ。を１°〜１０°に設定すること
が好ましい。主刃１０のアキシャルレーキ角γえ、が−
１″より正角側に偏った場合、又は副刃１３の７キシヤ
ルレーキ角γ□が１°に満たない場合には、これらアキ
シャルレーキ角γＡ１、γ。を正負で変化させることを
特徴とする本願発明の効果を十分に発揮できないおそれ
があり、また、主刃１０のアキシャルレーキ角γ４．が
一５°よりも負角側に偏った場合には切削抵抗の増加の
程度が大きくなって工具の切れ味が著しく劣化するおそ
れがあり、さらに副刃１３のアキシャルレーキ角γ□が
１０°を越えた場合には、副刃用チップポケット２３の
背後の肉厚ｔ、が過度に減少して工具剛性が不足するお
それが生じるからである。ちなみに、図示の例では工ｊ
Ｌ　径２５　ｓ＋ｍに対して主刃１０のアキンヤルレー
キ角γ６．が一２″、副刃１３のアキシャルレーキ角γ
□が５°に設定されている。

しかして、以上のように構成されたボールエンドミルに
おいては、主刃１０のアキシャルレーキ角γ。を負角に
設定しているので、主刃用チップポケット２２の回転方
向を向く壁面２２ａや第１のチップ取付座２４の底面２
４ａがいずれも工具後端側へ向かうに従って漸次工具回
転方向側へ傾斜する。従って、チップポケット２２の背
後の肉厚ｔ、が従来に比して大幅に増大し、この結果工
具剛性が向上してびびり振動や工具折損の発生が抑制さ
れる。この場合、主刃１０のアキシャルレーキ角γ□が
負角となるために主刃１０に加わる切削荷重が増加して
かえってびびり振動を招来することも考えられなくはな
いが、実際には工具剛性の増加の程度が切削荷重の増加
の程度を遥かに上回るので、びびり振動の増大等を招く
おそれはない。

他方、副刃１３のアキンヤルレーキ角γい、は従来通り
正角に設定されているので、副刃１３のアキシャルレー
キ角γ□をも負角に設定した場合に比して工具全体の切
れ味は遥かに良好に保たれる。

また、副刃用チップポケット２３の背後の肉厚ｔ。

が工具後端側へ向かうほど減少するものの、副刃１３に
加わる切削荷重は主刃１０に比して遥かに小さいので工
具剛性に与える影響は小さく、従って工具全体としては
十分な剛性が確保される。

また、本実施例のボールエンドミルにおいては、主刃１
０及び副刃１３が被削材（図示せず）に切り込まれる際
において、主刃１０はその皐線刃９の後端側が円弧刃８
の先端側よりも工具回転方向に突出していることから直
線刃９側から円弧刃８の先端側へ向かって徐々に切り込
まれてゆき、他方、副刃１３は直線刃１２側が工具回転
方向ζ反対側へ後退するので逆に円弧刃１１側から直線
刃１２の後端側へと徐々に切り込まれてゆく。従９て、
主刃ｌＯ及び副刃１３から入力される振動が互いに打ち
消し合う方向に作用し、この結果、びびり振動の成長が
抑制されるという効果も得られる。ちなみに、従来例で
は主刃ｌＯ及び副刃１３が共に円弧刃８．１１から直線
刃９．１２側へと切り込まれてゆくため、各月１０．１
３から伝達される振動の方向が一致し易く、その分びび
り振動も大きく成長することになる。

なお、上記実施例では特にチップ６．７のすくい面６ａ
、７ａがいずれも平面状に形成されている場合について
説明したが、本発明はこれにｌｌａルものでなく、例え
ば第６図ないし第８図に示すように、主チップ６のすく
い面６ａに、主刃１０に沿って微小間隔（以下、ランド
幅と称する。）ｄを保ちつつ延びる溝幅Ｗのブレーカ溝
３０を形成しても良い。この場合には、ブレーカ溝３０
によって主刃１０の一法線方向の断面視におけるすくい
角（以下、チップすくい角と称する。）γ３が正角とな
るまため、主刃１０の切れ味が向上するとともに切屑排
出性が向上して切削抵抗が一層減少するという効果があ
る。なお上記ランド幅ｄについては工具径等に応じて適
宜変更して良いが、０，０１〜０．５−一の範囲が好適
に用いられる。

ここで、上記実施竺のボールエンドミルのように円弧状
の主刃１０を有するものにおいては、主刃】０の被削材
（図示略）に対する径方向の切込量が、円弧刃８の先端
側で小さく、後端側すなわち直線刃９に連なる側で大き
くなることから、主刃ＸＯから生成される切屑も主刃ｌ
Ｏの先端で薄く、後端側で厚くなる。従って、上記のよ
うにブレーカ溝３０を形成する場合、溝幅Ｗや溝深さｈ
を一定とすれば、主刃１０の後端側から生成される切屑
の厚さに応じて溝幅Ｗや溝深さｄを決定しなければなら
ないため、主刃１０の先端側では生成される切屑に比し
てブレーカ溝３０が大き過ぎて工具剛性を無駄に劣化さ
せるという不都合が生じる。

そこで、このような場合には、第９図ないし第１２図に
示すように溝幅Ｗを刃１０の先端側から後端側へ向かう
に従って漸次増大させるとともに、溝深さｈをその底部
が工具側面視において一定の傾斜角αで傾斜するように
漸次増大させ、あるいはこれら溝幅Ｗや溝深さｈのいず
れか一方のみを上記の通り変化させることにより、ブレ
ーカ溝３０をその先端から後端に至るまで切屑に見合っ
た大きさに形成し、これにより工具剛性が過度に劣化す
るのを防止しつつ切屑排出性や切れ味の向上を図ること
ができる。

以上の実施例では特にチップを２枚用いるボールエンド
ミルを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るもの
ではなく、副チップ７を２枚あるいはそれ以上設けたも
のであっても当然に適用し得るものである。また、特に
スローアウェイ式のボールエンドミルでなくても、工具
本体１０の先端側にチップをろう付は接合した構成や工
具全体を一体に成形するソリッド式の構成であっても主
刃側のチップボケｙト背後の肉厚を増大させて工具剛性
を確保するという効果が得られる。

（実験例） 本発明の効果を明らかにすべ（、第９図ないし第１２図
に示すボールエンドミルを実際に製造して切削試験を行
った。このとき、切削所要動力を測定して切削抵抗の大
小すなわち切れ味の良否を確認するとともに、生成され
る切屑を監視して切削排出性を判断し、さらにはびびり
振動の大小を確認すべ（切削音を監視するとともに、工
具剛性の高低をも測定した。これらの結果を表１に示す
。

なお、比較例として主刃及び副刃のアキシャルレーーキ
角を両方とも正角に設定した従来のボールエンドミルで
切削を行ったときの結果を併記する。

また、切削条件や各部の寸法は下記の通りである。

■切削条件 ・被削材・・・・・Ｓ　ＣＭ　４４０　（Ｈｍ　２２０
　）・切削速度・・　１２０賞／臘ｉｎ。

・軸方向切込み量・・・・・１〇− ・切削幅・・・・・・３窮謁、６−簡の２段階・テーブ
ル送り量 ・・・・切削幅３ｍ−のとき４００　ｗｒｗｈ／　ｓｉ
ｎ。

切削幅６ｍ−のとき６００　ｏｖａ／　ｍｉれ。

・−刀当たり送り量 ・・　　切削幅３ｍ１−のとき０　、１３１１１１／　
ｒｅｖ。

切削幅６悄−のとき０　、２０　ａｍ／　ｒｅｖ。

■寸法 １　本発明品 ・工具シャンク径・・・・・・φ３２＋ｎｍ・主刃アキ
シャルレーキ角γ□・・・・・・−２゜・副刃アキシャ
ルレーキ角γ□・・・・・　５ａ・ランド幅ｄ　−＝　
−０、１＠簡 ・チップすくい角γ、・・・・・・１５゜ｉｉ、比較品 ・主刃及び副刃アキシャルレーキ角γ・・・・・・５゜
・その他の寸法は本発明品と同様である。

以下余白 表１ 表１から明らかなように、本発明に係るボールエンドミ
ルでは切削抵抗すなわち切れ味の点で従来例とほぼ同等
の性能を示し、工具本体の剛性に関しては従来例を上回
っている。また切削時のびびり音も従来例に比して十分
に低く、かつ切屑排出性も良好で、これより本発明の優
位性が明らである。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、切削時により大きな
切削荷重が加わる主刃のアキシャルレーキ角のみを負角
に設定したものであるため、特に剛性を必要とする主刃
用のチップポケット背後の肉厚が増大し、このため、十
分な工具剛性を確保してびびり振動の発生や工具折損の
発生を抑制できるとともに、工具の切れ味の低下を最小
限に止どめることができるという優れた効果を奏する。

さらに、主刃及び副刃が被削材に切り込まれる位置が変
化して主刃及び副刃から伝達される振動が互いに打ち消
し合う方向に作用するので、振動の成長が阻止されてび
びり振動による加工精度の劣化が未然に回避される。

また、特に主刃のすくい面にブレーカ溝を形成した場合
には切屑排出性や切れ味を一層向上させることができ、
さらにブレーカ溝の溝幅や溝深さを主刃の先端側から後
端側に向かって変化させた場合には、主刃で生成される
切屑の厚さに応じて必要最小限のブレーカ溝を確保して
、工具剛性の低下を最小限に止どめつつ主刃の切れ味や
切屑排出性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は主刃を工具側方から見たときの側面図、第２図
は主刃をそのすくい面と直交する方向から見たときの平
面図、第３図は第２図の■方向からの矢視図、第４図は
工具底面の拡大図、第５図は第３図の■方向からの矢視
図、第６図ないし第８図は他の実施例を示す図で、第６
図は主刃をそのすくい面と直交する方向から見たときの
平面図、第７図は第６図の■方向からの矢視図、第８図
は第６図の■−■線における断面図、 第９図ないし第１２図はさらに他の実施例を示す図で、
第９図は主刃をそのすくい面と直交する方向から見たと
きの平面図、第１０図は第９図のＸ方向からの矢視図、
第１１図は第９図のＸＩ−ＸＩ線における断面図、第１
２図は第９図の■−■線における断面図、 第１３図ないし第１７図は従来例を示す図で、第１３図
は工具の平面図、第１４図は底面図、第１５図は第１４
図のＸ■力方向らの矢視図、第１６図は第１４図のＸＶ
１方向からの矢視図、第１７図は底面の拡大図である。 ６ａ・・・・・・主刃のす（い面、１０・・・・・主刃
、１３・・・・・・副刃、２０・・・・・工具本体、３
０・・・・・・ブレーカ溝、 γ□・・・・・主刃のアキシャルレーキ角、γ□・・・
・・副刃のアキシャルレーキ角、Ｐｏ・・・・・・工具
回転中心。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）工具本体の先端外周部に、少なくとも先端側が略
   円弧状に湾曲して工具回転中心に達する主刃が設けられ
   、この主刃から周方向に離間した位置には先端が工具回
   転中心から径方向外周側に後退する副刃が設けられてな
   るボールエンドミルにおいて、 上記主刃のアキシャルレーキ角を負角に、上記副刃のア
   キシャルレーキ角を正角に設定したことを特徴とするボ
   ールエンドミル。
2. （２）上記主刃のすくい面に、当該主刃に沿って延在す
   るブレーカ溝を形成したことを特徴とする請求項１記載
   のボールエンドミル。
3. （３）上記ブレーカ溝の溝幅を主刃の先端から後端側へ
   向かうに従って漸次拡大させたことを特徴とする請求項
   ２記載のボールエンドミル。
4. （４）上記ブレーカ溝の溝深さを、上記主刃の先端から
   後端側へ向かうに従って漸次増大させたことを特徴とす
   る請求項２又は請求項３記載のボールエンドミル。