JPH04183511A

JPH04183511A - ボールエンドミル

Info

Publication number: JPH04183511A
Application number: JP31130690A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Egawa; 庸夫江川; Fumio Inai; 井内　文雄; Shinichi Fukasaku; 深作　伸一; Eiji Fujii; 英治藤井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1992-06-30

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】〈産業上の利用公費〉本発明は金型などの三次元加工において使用されるボー
ルエンドミルに関するある。

〈従来の技術〉第８図乃至第１０図に従来のボールエンドミルによる加
工を示す。

第８図に、示すように、ボールエンドミル１０１は軸先
端部に切り刃１０２，１０３が形成され、例えば、マシ
ニングセンタや金型加工機などの工作機械の主軸１０４
に取付けられている。そして、この主軸１０４によって
駆動回転自在であると共にＸ軸、ｙ軸、Ｚ軸方向に送り
移動自在となっている。このボールエンドミル１０１は
切り刃１０２，１０３が軸側面から先端部にかけて円弧
状に形成されている。

従って、このボールエンドミル１０１を三次元方向に移
動することで、被削物１０５の被削面１０６を切削加工
する。即ち、ボールエンドミル１０１を回転した状態で
ｙ軸方向に移動し、次にＸ軸方向に所定量移動（この移
動量をビック量という）した後に再びｙ軸方向に移動し
て被削面１０６を切削する。このとき、同時に２軸方向
に移動させると曲面状に切削加工を行える。

ところで、このようなボールエンドミルによる加工方法
にあっては、ボールエンドミル１０１の先端部が球形状
であるため被削面１０６に一回のＸ軸方向への送りごと
に削り残しｈが発生して、被削面１０６が溝形状となっ
てしまう。また、ボールエンドミル１０１の軸方向に対
してほぼ垂直な１ｌＪｌＪ面１０６にこのボールエンド
ミル１０１の一回転ごとに削り残しＣが発生してしまう
。従って、被削面１０６の加工精度が低下してしまうと
いう間思点があった。

そのため、ボールエンドミル１０１による加工後にグラ
インダなどの手仕上げによって削り残しり、ｃを削って
取や除いており、この仕上作業ｉこ多大な時間を要して
いた。

このような問題点を解決するものとして、実開平１−１
２５１１４号公報、あるいは特開昭５９−１０２５１０
号公報において、ボールエンドミルの回転軸の先端頂部
に７ラツト形状をなす切刃を形成することが提案されて
いる。また、特開平１−２２８７１１号公報において、
ボールエンドミルの回転軸の先端部の切刃を回転軸に垂
直な面内に配置することが提案されている。

〈発明が解決しようとする課題〉前述のように、加工精度向上の為に種々の提案がなされ
ているものの、創り残しＣに関しては；）まだ完全に解
消されたとはいえず、また、加工に際してこの削ゆ残し
Ｃは多数発生する為、問題とされていた。

以下に、削り残しＣの発生機構について、２枚刃のボー
ルエンドミルを例として説明する。

第９図は、従来のボールエンドミルの先端部形状におい
て、回転中心軸が線分１１５上を紙面上の下から上へ向
かって移動する場合の切刃１１２，１１３を被削面上に
投影した軌跡を表す。

尚、切刃１１２は切刃１１２上の点Ｓまでのみの表示で
あり、切刃１１３は切刃１１３上の点Ｓ２までのみの表
示であるが、第９図は回転中心軸付近を表す図であり、
実際の切刃１１２．１１３はこの図に示した以上の長さ
を有している。

ここで、ボールエンドミルの進行方向左側の被削面上の
任意の点Ｑに着目すると、点Ｑはまずボールエンドミル
の回転中心か哉Ｏ１の位置の時、切刃１１２で削られる
。つぎは、回転中心が点０２の位置に移動した時に、切
刃１１３により削られる。

切刃は円弧状であるから線分ＯＱと線分０２Ｑは、点０
．，０２を最下点とする円弧とな吟、点Ｑは点０１，０
２より高い位置、すなわち凸状の削り残しになす。この
切削状況を３次元的に示すと、第１０図のように、ボー
ルエンドミル１１１の進行方向左側（第９図、第１０図
のボールエンドミルの回転方向と逆方向の回転であれば
進行方向右側となる）に突起状の削り残しＣが被削材３
に残る。

−４、第９図に示したボールエンドミルの移動速度（以
下送り速度という）に比較して、送り速度を１７２の速
度にすると、点０．，０２間の距離も１／２となり、点
０．Ｑｌｆ及び点０２、Ｑ間の距離も必然的に短くなる
。この結果、点Ｑのボールエンドミル最先端である回転
中心に対する高さは低くなり削り残しＣは減少する。

これと同様に、送り速度を同一とした場合でも、切刃数
を２倍に増加すれば、送り速度を１／２とした場合と同
様になり、削り残しＣは減少する。

そこで、切刃数を増加して削り残しＣを低減する対策が
従来より知られていたが、回転中心付近の切刃数を増加
するのは、ボールエンドミルの製造に際しての加工が困
難となり、著しいコストアップにつながると共に、切刃
の強度が低下して切刃の欠損が生じ易くなる等、問題が
多かった。

く課題を解決するための手段〉本発明によるボールエンドミルは、回転中心付近に位置
する切刃の回転方向及び反回転方向それぞれに、すくい
面が形成、されたことを特徴とするものである。

く作　　　用〉ボールエンドミルの送り移動及び回転に伴って、切刃の
回転方向及び反回転方向に形成されなすくい面が共に切
削加工を行える方向に移動し、ボールエンドミルの回転
中心付近の加工が行われる。

この結果、回転中心付近の加工により生ずる削り残しが
禦少することとなる。

く実　施　例〉本発明のボールエンドミルに係る第１実施例を第１図か
ら第３図に示し、これら図に基づき本実施例を説明する
。

第１図及び第１図のボールエンドミルの底面を表す第２
図に示すように、ボールエンドミル２１には、円弧状の
切刃２２及び切刃２３が形成されており、第２図上、反
時計回りに回転して切削加工が実行される。また、切刃
２２．２３には、従来のボールエンドミルにも形成され
ていたす（い面２４，２５に加えて、ボールエンドミル
２１の回転中心１付近の切刃２２．２３を挾んですくい
面２４．２５と反対側の面にすくい面２６．２７が形成
されている。

すなわち、すくい面２４．２５は従来のボールエンドミ
ルと同様に、ボールエンドミル２１が反時計回りに回転
する場合に切削を行うが、す（い面２６．２７は時計回
り方向に回転する場合シこ切削を行うこととなる。

次に、このボールエンドミル２１による加工の際の作用
効果について説明する。

まず、第３図にボールエンドミルの切刃の速度ベクトル
概略を示す。この図に示すように、切刃が進行方向と直
角になった場合の切刃の移動速度ベクトルは、ボールエ
ンドミルの送り速度Ｆと切削速度（周速度）■との合成
されたものであり、その分布は切刃移動速度Ｃ９のよう
になる。回転中心Ｏ０より右側では切創速度Ｖと切刃移
動速度Ｃ９は同方向になり、通常の方向にすくい面があ
れば切削できる。一方、回転中心Ｏ０より左側の点０３
との間においては、切削速度Ｖと切刃移動速度Ｃｖの方
向が逆になり、乙の間では、通常のすくい面による切削
は行われない。また、点Ｏより左側では切削速度■と切
刃移動速Ｉｆｃ、の方向は同方向となり、通常の方向に
すくい面があれば切削できろ。

そして、点０３．０ｏｒＲの切刃は、切削速度Ｖの方向
と逆方向に移動して−）るが、回転中心付近は切込み深
さが極めて小さい為、被削物の除去が可能となる。従っ
て、すくい面を回転方向と逆向に付けても回転中心付近
であれば、被割物を除去することが可能となる。

以上、第３図に基づく説明より、通常のボールエンドミ
ルのすくい面にて切削した後に加工面として残るのは、
回転中心付近のピック量相当の０．５〜１．０ｍ程度の
範囲で加工された面であるから、この範囲を削る短い切
刃をボールエンドミルに追加すればよいこととなる。

よって、本実施例のごとく、反回転方向である回転方向
と逆向きに短（す＜５）面２６゜２７を追加すれば、切
刃の数を増加したのと同様の表面粗さ改善効果を得るこ
とができる。

また、以上に説明した本実施例のボールエンドミル２１
の効果を確認すべく、すクシ）面２６．２７を有する場
合と有しない場合とで比較する試験を行った。ここで比
較の為の条件は、回転数６０００ｒｐ重、送り速度６０
００ｗｍ／＠　ｉ　ｎ　、切込み１．０ｍ及びピック量
０．６＋ｍで、水平面を切削するとし）うものであった
。

この試験の結果、すくい面２６．２７を有する場合は、
被削材の表面粗さがＲ，、、、１２μｍであるのに対し
て、すくい面２６．２７を有しない場合は、被削材の表
’ｉｆＪ＠さがＲ２５μｍであり、すくい面２６．２７
の効果により、表面粗さが約１／２程度に改善されるこ
とが確認された。

次に、本発明のボールエンドミルに係る第２実施例を第
４図から第７図に示し、これらの図に基づき本実施例を
説明する。

第４図及び第４図のボールエンドミルの底面を表す第５
図に示すように、ボールエンドミル３１には、３枚の円
弧状の切刃３２．３３゜３４が形成されており、第５図
上、反時計回りに回転して切削加工が実行される。また
、切刃３２，３３．３４には、従来より有するすくい面
３５，３６．３７に加えて、ボールエンドミル３１の回
転中心２付近にのみすくい面３８，３９．４０が形成さ
れている。尚、本実施例のすくい面３８，３９，４０を
形成する切刃の長さは１■である。

以上のような本実施例のボールエンドミル３１の効果を
第１実施例と同じ試験条件で同様に確認することとした
。

この試験の結果、すくい面３８．３９．４０を有する場
合は、被削材の表面粗さがＲ１１１１１つ９μｍである
のに対して、すくい面３８．３９．４０を有さない従来
の３枚刃のボールエンドミルの場合は、被削材の表面粗
さがＲ，，１７μｍであり、すくい面３８，３９．４０
の効果により表面粗さが約１／２程度に改善されること
が確認された。

尚、本実施例では、ボールエンドミル３１の回転中心２
付近の切刃を拡大して表す第６図及び第６ｒＩ！ＪのＡ
−Ａ矢視断面を表す第７図に示すように、各切刃３２，
３３．３４に逃げ角θを設けることとした。この結果、
切刃３２．３３．３４が通常の研削方向と逆方向に動く
場合に、逃げ角θがすくい角と同様の作用をし、切削加
工に必要となる力が低減されることとなる。尚、本実施
例では、逃げ角無しのθ＝０°に対してθ＝１０°とし
た場合、切削加工に必要な力は５％程度低減された。

〈発明の効果〉本発明のボールエンドミルによれば、従来の。枚方のボ
ールエンドミルとほぼ同一の製造コストで、２倍の刃数
を有する２ｎ枚刃と同様の被削面の表面粗さを得ること
が可能となった。従って、回転中心付近の切刃数を増加
する程、製造コスト高となるボールエンドミルの製造に
際して、低コストで切刃数を増加したのと同機の性能を
有したポールエシマミルの製造が出来るようになった。

さらに、回転中心付近のり刃数を増加する程、必然的に
切刃の厚さが薄くなり、結果として切刃の強度が低下し
て切刃が欠損し易くなるが、ｎ枚の切刃と同じ切刃の強
度を有したままで、加工面の表面粗さを２ｎ枚の切刃に
よる加工と同じ程度の良好なものとすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るボールエンドミルの
正面図、第２図は第１図のボールエンドミルの底面図、
第３図はボールエンドミルの切刃の速度ベクトルを表す
図、第４図は本発明の第２実施例に係るボールエンドミ
ルの正面図、第５図は第４図のボールエンドミルの底面
図、第６図は第５図の切刃の拡大図、第７図は第６図の
Ａ−Ａ矢視断面図、′第８図は従来のボールエンドミル
による加工の斜視図、第９図はボールエンドミルの切刃
の軌跡を表す図、第１０図はボールエンドミルによる切
削加工の状態を表す斜視図である。図面中、２１．３１，１０１，１１１はポールエシドミ　ル　、
　　２２．　　２３．　　３２．　　３３．　　３４．
　　１０２゜１０３．１１２，１１３は切刃、２４，２
５゜２６、２７．３５．３６．３７．３８．３９゜４０
はすくい面である。

Claims

【特許請求の範囲】

回転中心付近に位置する切刃の回転方向及び反回転方向
それぞれに、すくい面が形成されたことを特徴とするボ
ールエンドミル。