JPH0618729Y2 - ボールエンドミル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、先端に設けたチップの切刃の回転軌跡が半円
弧状になるボールエンドミルに関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種のボールエンドミルとしては、第４図ない
し第５図に示すものが知られている。

これらの図において、１は回転中心Ｃを中心にして回転
する工具本体であり、この工具本体１の先端には、切刃
チップ２が設けられている。

切刃チップ２は、たとえばＣＢＮ焼結体（超高硬度焼結
体）で平板状に形成され、その外周に円弧状切刃２ａが
形成されたものであり、工具本体１の回転中心Ｃを中心
に９０°づつ等分された位置に配置されている。そし
て、各切刃チップ２は、回転中心Ｃ位置から、半径方向
に切刃領域を重複させながらずらされた位置に配置され
ており、全体として円弧状切刃２ａの回転軌跡が工具本
体１の先端において半円弧状になるようになっている。

このように構成されたボールエンドミルにおいては、切
刃チップ２がＣＢＮ焼結体で形成されているので、耐摩
耗性に優れており、高速切削において有利である。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、上記のようなボールエンドミルにおいては、
横送りの際に、回転中心Ｃあるいは該回転中心Ｃ近傍に
位置する円弧状切刃２ａに多大のスラスト荷重が作用
し、しかもこの部分では切削速度が極めて遅いために切
削抵抗も大きくなっており、靱性の乏しいＣＢＮ焼結体
では円弧状切刃２ａが欠損しやすいという問題があっ
た。しかも、第６図に示すように、回転中心Ｃに多くの
円弧状切刃２ａが集中するような場合には、回転中心Ｃ
位置で切刃チップ２の厚さが極めて薄くなるとともに、
該回転中心Ｃで他の切刃チップ２と不連続状態になり、
該円弧状切刃２ａの欠損がさらに起こりやすくなるとい
う問題があった。

本考案は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回転
中心あるいは回転中心近傍の切刃の欠損を減少させて安
定して切削することのできるボールエンドミルを提供す
ることを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、上記目的を達成するために、工具本体の回転
中心部先端に、先端に中心切刃を有する超硬合金製の棒
状チップを設け、この棒状チップの周りに、円弧状切刃
を有する超高硬度焼結体製の切刃チップを設け、前記棒
状チップの中心切刃と前記切刃チップの円弧状切刃とを
切刃始端から切刃終端に至るまで連続して形成するとと
もに、前記中心切刃から該中心切刃近傍の円弧状切刃に
かけてのすくい面にシンニング部を形成したものであ
る。

また、上記工具本体は、先端部を鋼で形成し、基端部を
超硬合金で形成することが好ましい。

［作用］ 本考案においては、工具本体の回転中心部先端に、先端
に中心切刃を有する超硬合金製の棒状チップを設けてい
るとともに、棒状チップの周りに超高硬度焼結体製の切
刃チップを設けているから、高速切削での耐摩耗性に優
れていることは勿論のこと、回転中心部の中心切刃にス
ラスト荷重、切削抵抗等の荷重が大きく作用しても、超
硬合金によって靱性が大きくなった分だけ中心切刃の欠
損が少なくなる。

また、複数の切刃を回転中心に集中させた場合でも、中
心切刃を一体の棒状チップで形成することができ、中心
切刃の強化がなされる。

さらに、中心切刃と円弧状切刃が連続して形成されてい
るとともに、該中心切刃から該中心切刃近傍の円弧状切
刃にかけてのすくい面にシンニング部が形成されている
から、押込力が減少するとともに、中心切刃およびこれ
に近接する円弧状切刃が強化される。

［実施例］ 以下、第１図ないし第３図を参照して本考案の一実施例
を説明する。

第１図において、１１は回転中心Ｃを中心にして回転す
る円柱状の工具本体であり、この工具本体１１は、先端
側のヘッド部（先端部）１２と、このヘッド部１２の基
端側に結合されたシャンク部（基端部）１３とにより構
成されている。

ヘッド部１２はクロムモリブデン鋼等の鋼で形成され、
シャンク部１３は超硬合金で形成されたものであり、こ
れらは、回転中心Ｃに形成された円錐面でろう付けによ
り結合されている。また、ヘッド部１２には、その回転
中心Ｃ部の先端に棒状チップ１４が設けられ、該棒状チ
ップ１４の周りに一対の切刃チップ１５が対向して設け
られている。

棒状チップ１４は、第２図ないし第３図に示すように、
超硬合金で円柱状に形成され、前記切刃チップ１５に対
向する周面に平行面１４ａが形成されたものであり、こ
れらの平行面１４ａ、１４ａ間の距離はヘッド部１２
の外径Ｄの1/10〜1/5に形成されている。これは、1/10
以下であると、後述する切刃チップ１５が回転中心Ｃに
接近しすぎてしまい、このため切刃チップ１５の切刃１
５ａが欠損しやすくなるからであり、1/5以上では、棒
状チップ１４の先端に形成される後述する中心切刃１４
ａの周速が速くなりすぎてしまい、このため超硬合金製
のものでは耐摩耗性に問題が生じるからである。さら
に、平行面１４ａ、１４ａ間の距離は、棒状チップ１
４の外径ｄの8/10〜9/10に形成するのが望ましい。すな
わち、9/10以上に形成した場合には平行面１４ａの幅寸
法（周方向の寸法）を十分大きくとることができず、ま
た8/10以下では平行面１４ａの幅寸法の増加量が顕著に
少なくなるからである。この棒状チップ１４は、その平
行面１４ａがヘッド部１２の半径方向に向けられて、該
ヘッド部１２の回転中心Ｃから偏心量ｅだけずれた位置
にろう付けにより固定されている。そして偏心量ｅは、
０．５mm以上で棒状チップ１４の平行面１４ａ、１４ａ
間の距離の1/3以下であることが望ましい。すなわ
ち、偏心量ｅが０．５mm以下では後述する切刃チップ１
５に半径方向のずれを十分に生じさせることができず、
1/3を越える場合には切刃チップが回転中心Ｃ位置に接
近しすぎてしまい該切刃チップ１５が欠損しやすくなる
からである。

切刃チップ１５は、ＣＢＮ焼結体、ＷＢＮ焼結体、ダイ
ヤモンド焼結体等の超高硬度焼結体で平板状に形成され
たものであり、その外周には円弧状切刃１５ａが形成さ
れている。そして、各切刃チップ１５は、その円弧状切
刃１５ａに沿う方向が先端視において前記棒状チップ１
４の平行面１４ａに直交され、その回転中心Ｃ側の端面
が該平行面１４ａに当接されて設けられている。そし
て、この切刃チップ１５は、ヘッド部１２に形成された
溝に嵌合されて、ろう付けにより該溝に固定されてい
る。

また、上記棒状チップ１４の先端面には、切刃チップ１
５の円弧状切刃１５ａに連続して中心切刃１４ｂが形成
されている。この中心切刃１４ｂは一方の切刃チップ１
５から回転中心Ｃを僅かに越えるように形成されてい
る。そして、この中心切刃１４ｂから切刃チップ１５の
円弧状切刃１５ａにかけてのすくい面にシンニング部１
６が形成され、これによりチゼル幅Ｓが０．０２mmから
２．００mmに形成されている。

このシンニング部１６は、回転中心Ｃからの距離Ｌがヘ
ッド部１２の外径Ｄの1/7.5〜1/4に形成され、先端視に
おいて、円弧状切刃１５ａとシンニング部１６の切刃と
のなす角度αが５°〜２０°に形成されているとともに
回転中心Ｃ部のシンニング部１６の切刃の半径Ｒが０．
０５mm〜３mmに形成され、側面視において、シンニング
部１６の切欠開始部と回転中心Ｃとのなす角度βが１５
°〜６０°に形成され、シンニング部１６のすくい面と
回転軸心Ｃとのなす角度（すくい角）γ（図示せず）が
−３０°〜０°に形成さている。ここで、距離Ｌをヘッ
ド部１２の外径Ｄの1/7.5〜1/4に形成したのは、1/7.5
以下では切刃チップ１５の半径方向のシンニングの幅が
少なく、このため棒状チップ１４との接続部の円弧状切
刃１５ａの強化が十分に行えず、また1/4以上では周速
の速い部分にシンニングがなされ、このため切削抵抗が
増加してしまうからである。また、角度αを５°〜２０
°に形成したのは、５°以下では切刃チップ１５の厚み
が極端に薄くなり、剥離を起こしやすくなるからであ
り、２０°以上では棒状チップ１４の中心切刃１４ｂか
ら切刃チップ１５の円弧状切刃１５ａにかけてのすくい
面にシンニング部１６が連続して形成されなくなるから
である。さらに、角度βを１５°〜６０°に形成したの
は、先端位置でのシンニング部１６の始端位置が１５°
の場合も６０°の場合もほぼ同一であるから、１５°以
下にすると、該シンニング部１６の面積が広くなりすぎ
て、先端中央部の強度が低下してしまうからであり、６
０°以上にすると、該シンニング部１６の面積が狭くな
りすぎて、切り屑が排出されるチップポケット部が過少
になり、このため切り屑詰まりが発生しやすくなるから
である。さらにまた、γを−３０°〜０°に形成したの
は、−３０°以下では切削抵抗が大きくなりすぎ、０°
以上ではシンニングによる切刃の強化が十分に行なわれ
ないからである。また、半径Ｒは、ヘッド部１２の外径
あるいは被削材により適宜選定される。また、チゼル幅
Ｓはヘッド部１２の外径の小さなものは、０．０２mmに
形成し、外径の大きなものであっても２．００mm以下に
形成して、これにより押込力の低減を図ることができ
る。

そして、上記棒状チップ１４および一対の切刃チップ１
５で、ヘッド部１２の先端に1/2円弧の切刃が形成され
るようになっている。

上記のように構成されたボールエンドミルで切削を行う
と、中心部から連続して形成された中心切刃１４ｂおよ
び円弧状切刃１５ａによって切削が行なわれ、切り屑が
半径方向の外側にスムーズに排出される。そして、上記
中心切刃１４ｂと円弧状切刃１５ａとの境界部で切削が
不連続になることがないから、この切削が不連続になる
ことによって生じる衝撃が前記中心切刃１４ｂや円弧状
切刃１５ａに加わることがない。特に、横送り時におい
て、中心切刃１４ｂ側の上記境界部の衝撃の発生が抑え
られる。

上記のように構成されたボールエンドミルにおいては、
中心切刃１４ｂおよび円弧状切刃１５ａが連続して形成
されているから、円滑に切削を行うことができ、しかも
切り屑を半径方向の外側にスムーズに排出することがで
きる。しかも、中心切刃１４ｂと円弧状切刃１５ａとの
境界部の衝撃の発生を抑えることができるから、該中心
切刃１４ｂおよび円弧状切刃１５ａの上記境界部におけ
る欠損を防止することができる。

また、中心切刃１４ｂを超硬合金製の棒状チップ１４で
一体に形成し、この中心切刃１４ｂに連続する円弧状切
刃１５ａを超高硬度焼結体製の切刃チップ１５で形成し
たから、高速切削での耐摩耗性に優れていることは勿論
のこと、回転中心部の中心切刃にスラスト荷重、切削抵
抗等の荷重が大きく作用しても、超硬合金によって靱性
が大きくなった分だけ中心切刃１４ｂの欠損を小さくす
ることができる。

さらに、中心切刃１４ｂが、一体の棒状チップ１４で形
成されているから、従来のように回転中心Ｃの部分で切
刃が不連続になることがなく、このため中心切刃１２ａ
の欠損を減少させることができる。

さらにまた、シンニング部１６が回転中心Ｃから(1/7.
5)Ｄ〜(1/4)Ｄの範囲に形成れているから、回転中心Ｃ
近傍の切刃チップ１５のすくい面にも、十分シンニング
を施すことができ、このため押込力を減少させることが
できるとともに中心切刃１４ｂおよび円弧状切刃１５ａ
を強化することができる。

したがって、押込力が小さくなることと、切刃が強化さ
れることとがあいまって、中心切刃１４ｂおよびこれに
近接する円弧状切刃１５ａの欠損を極めて減少させるこ
とができる。特に、棒状チップ１４と切刃チップ１５と
の境界部の強度的に弱い部分において、切刃の欠損を減
少させる上で効果がある。

さらに、ヘッド部１２を鋼で形成し、シャンク部１３を
超硬合金で形成したから、シャンク部１３のへたりを防
止することができるとともに、工具本体１１を適度に弾
性を有するものに構成することができる。このため、中
心切刃１４ｂや円弧状切刃１５ａで受ける振動を吸収し
て、切刃にかかる衝撃を和らげることができるから、該
切刃の欠損を防止する上で極めて効果がある。しかも、
シャンク部１３を超硬合金で形成しているから、工具本
体１１の平均の熱膨張率を低下させることができる。し
たがって、切削時の発熱による該工具本体１１の伸び量
を低減することができる。

なお、上記実施例においては、棒状チップ１４を円柱状
に形成し、その周面に平行面１４ａを形成するように構
成したが、この棒状チップ１４は角柱状に形成されたも
のであってもよいことはいうまでもない。

さらに、切刃チップ１５は一対だけ設けられているが、
この切刃チップは３つ以上の複数個設てもよい。そし
て、３つ以上の場合にも、棒状チップによって、中心切
刃が一体の棒状チップで形成されているから、回転中心
Ｃ部での切刃の強化を十分に図ることができる。

「実験例」 次に、ヘッド部１２とシャンク部１３とで材料が異なる
ことによる効果を、実験例でより明確にする。

実験条件 （ｉ）外観寸法 外径……３０mm 全長……１４０mm （ii）材質 （イ）本考案 ヘッド部……クロムモリブデン鋼 （ＳＣＭ４４０） シャンク部……超硬合金 （ロ）比較例１ 工具本体……超硬合金で一体に形成 （ハ）比較例２ 工具本体……工具鋼で一体に形成 （ＳＫ５） （iii）切削条件 切削速度……５６５m/min テーブル送り速度……６０００mm/min 実験結果 上記実験条件で実験を行い、チップの寿命および、工具
本体の熱膨張による伸びを測定した。この結果を第１表
および第２表に示す。

実験結果の考察 第１表に示すように、ヘッド部を鋼（ＳＣＭ４４０）で
形成しシャンク部を超硬合金で形成した本考案のもの
は、工具本体を超硬合金で一体に形成した比較例１のも
のより、切刃の寿命が大幅に向上していることが分か
る。したがて、先端部を鋼で形成し基端部を超硬合金で
形成することにより切刃にかかる衝撃を和らげることが
できるという本考案の作用効果が確認された。また、第
２表に示すように、本考案のものは、工具本体を鋼（Ｓ
Ｋ５）で一体に形成した比較例２のものより、熱膨張に
よる伸び量が大幅に低減されていることが分かる。した
がって、第２表の実験結果からは、切削時の発熱による
工具本体の伸び量を低減することができるという本考案
の作用効果が確認された。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、工具本体の回転中
心部先端に、先端に中心切刃を有する超硬合金製の棒状
チップが設けられ、この棒状チップは、対向する平行面
間の距離１がヘッド部外径Ｄの1/10〜1/5に形成され且
つヘッド部回転中心Ｃからの偏心量ｅが距離ｌの1/3以
下に設定されており、 棒状チップの各平行面に隣接して、円弧状切刃を有する
超硬合金焼結体製の切刃チップがそれぞれ設けられてお
り、 棒状チップの中心切刃チップと切刃チップの円弧状切刃
とが切刃始端から切刃終端に至るまで連続して形成され
ているとともに、中心切刃から中心切刃近傍の円弧状切
刃にかけてのすくい面にシンニング部が形成され、 シンニング部によってチゼル幅Ｓが０．０２〜２．００
mmに設定され、このシンニング部はヘッド部回転中心Ｃ
からの距離Ｌがヘッド部外径Ｄの1/7.5〜1/4に形成さ
れ、シンニング部と円弧状切刃とのなす角度αが５°〜
２０°に形成され、側面視におけるシンニング部の切欠
開始部とヘッド部回転中心Ｃとのなす角度βが１５°〜
６０°に形成されているから、高速切削での耐摩耗性に
優れていることは勿論のこと、回転中心部の中心切刃に
スラスト荷重、切削抵抗等の荷重が大きく作用しても、
超硬合金によって靱性が大きくなった分だけ中心切刃の
欠損を減少させることができる。

また、複数の切刃を回転中心に集中させた場合でも、中
心切刃が棒状チップで一体に形成されているから、該中
心切刃を強化することができ、このため該中心切刃の欠
損を減少させることができる。

さらに、中心切刃と円弧状切刃が切刃始端から切刃終端
に至るまで連続して形成されているとともに、該中心切
刃から該中心切刃近傍の円弧状切刃にかけてのすくい面
にシンニング部が形成されているから、押込力が減少す
るとともに、中心切刃および回転中心側の円弧状切刃を
強化することができる。このため、押込力が減少するこ
とと、切刃が強化されることとがあいまって、中心切刃
および円弧状切刃の欠損を極めて効果的に減少させるこ
とができ、特に棒状チップと切刃チップとの境界部で強
度的に弱い部分の切刃の欠損を減少させる上で効果が大
きい。また、上記境界部で切削が不連続になることがな
いから、この切削が不連続になることによって生じる衝
撃が前記中心切刃や円弧状切刃に加わることがなく、こ
の点からも該中心切刃および円弧状切刃の上記境界部に
おける欠損を防止することができる。

特に、棒状チップの平行面間の距離ｌがヘッド部外径Ｄ
の1/10〜1/5に形成されていることで、隣接する切刃チ
ップの欠損を防ぐと共に超硬合金製の中心切刃を周速の
低い領域に限定することで摩耗を抑制し、又偏心量ｅが
距離ｌの1/3以下に設定されていることで、切刃チップ
の欠損を抑えることができる。しかも、シンニング部に
よってチゼル幅が０．０２〜２．００mmに設定されてい
るから、押込力を低減することができ、又、シンニング
部はヘッド部回転中心Ｃからの距離Ｌがヘッド部外径Ｄ
の1/7.5〜1/4に形成されていることで、切刃チップの棒
状チップとの接続部の円弧状切刃の強化を図ると共に切
削抵抗の増大を防止できる。シンニング部と円弧状切刃
とのなす角度αを５°〜２０°に形成することで、切刃
チップの厚みを確保してシンニング部が中心切刃から円
弧状切刃に連続するように構成できることになる。側面
視におけるシンニング部の切欠開始部とヘッド部の回転
中心Ｃとのなす角度βを、１５°〜６０°に形成するこ
とで、棒状チップの先端中央部の強度を維持して、切屑
排出用のチップポケットを排出の容易な幅に確保できる
ことになる。

また、工具本体の先端部を鋼で形成し、基端部を超硬合
金で形成したから、基端部のへたりを防止することがで
きるとともに、工具本体自体を適度に弾性を有するもの
に構成することができる。このため、中心切刃や円弧状
切刃で受ける衝撃を工具本体で吸収して、切刃にかかる
衝撃を和らげることができるから、該切刃の欠損を防止
する上で極めて効果がある。しかも、先端部を鋼で形成
し基端部を超硬合金で形成しているから、工具本体の平
均の熱膨張率を低下させることができる。したがって、
切削時の発熱による該工具本体の伸び量を低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の一実施例として示すた図
であって、第１図はボールエンドミルの側面図、第２図
は同ボールエンドミルの先端視図、第３図は同ボールエ
ンドミルの先端部拡大側面図、第４図ないし第６図は従
来例として示した図であって、第４図はボールエンドミ
ルの側面図、第５図は同ボールエンドミルの先端視図、
第６図は複数の切刃を回転中心に集中させた場合の先端
視図である。 １１……工具本体、 １２……ヘッド部（先端部） １３……シャンク部（基端部） １４……棒状チップ、 １４ｂ……中心切刃、 １５……切刃チップ、 １５ａ……円弧状切刃、 １６……シンニング部 Ｃ……回転中心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 辻村 修 東京都品川区西品川１丁目27番20号 三菱 金属株式会社東京製作所内 (72)考案者 越智 雅樹 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭58−140005（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−181311（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭54−6416（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工具本体の回転中心部先端に、先端に中心
   切刃を有する超硬合金製の棒状チップが設けられ、この
   棒状チップは、対向する平行面間の距離１がヘッド部外
   径Ｄの1/10〜1/5に形成され且つヘッド部回転中心Ｃか
   らの偏心量ｅが距離１の1/3以下に設定されており、 前記棒状チップの各平行面に隣接して、円弧状切刃を有
   する超硬合金焼結体製の切刃チップがそれぞれ設けられ
   てなり、 前記棒状チップの中心切刃と前記切刃チップの円弧状切
   刃とが切刃始端から切刃終端に至るまで連続して形成さ
   れているとともに、前記中心切刃から該中心切刃近傍の
   円弧状切刃にかけてのすくい面にシンニング部が形成さ
   れ、 該シンニング部によってチゼル幅が０．０２〜２．００
   mmに設定され、又、該シンニング部はヘッド部回転中心
   Ｃからの距離Ｌがヘッド部外径Ｄの1/7.5〜1/4に形成さ
   れ、前記シンニング部と円弧状切刃とのなす角度αが５
   °〜２０°に形成され、側面視におけるシンニング部の
   切欠開始部とヘッド部回転中心Ｃとのなす角度βが１５
   °〜６０°に形成されていることを特徴とするボールエ
   ンドミル。
2. 【請求項２】工具本体は、先端部が鋼で形成され、基端
   部が超硬合金で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。