JPH071218A

JPH071218A - ボールエンドミル

Info

Publication number: JPH071218A
Application number: JP14811193A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Murakami; 靖典村上; Yuichi Kodera; 雄一小寺
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1995-01-06

Abstract

(57)【要約】【構成】工具本体１１先端部に曲刃チップ１３が取り
付けられ、この曲刃チップ１３に工具本体１１の径方向
からみて円弧状を呈する切刃１３ｃが形成されている。
この切刃１３ｃは、曲刃チップ１３の先端内周側に形成
された面取り部２０によって、切刃１３ｃが円弧状を呈
する径方向からみて軸線Ｏに達することなく、その内周
端が軸線Ｏから工具外周側に離間量ｅで離間する位置に
形成されている。この離間量ｅ(mm)は、切刃１３ｃがな
す円弧の半径Ｒ(mm)に対して、（Ｒ²−ｅ²）^1/2≦Ｒ−０.０００５(mm) なる関係を満たしている。【効果】工具本体１１先端部の回転中心部において、
切刃１３ｃに背分力を主とする過大な切削抵抗が生じる
のを防いで、良好な加工面を得ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具本体の先端部に、
その軸線回りの回転軌跡において略半球状をなす切刃が
形成されたボールエンドミルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のボールエンドミルにおいては、
近年、金型などの高硬度材料の加工を目的として、切刃
部分の素材に立方晶窒化硼素（以下、ＣＢＮという。）
やダイヤモンドなどの超高硬度焼結体を用いたボールエ
ンドミルが広く使用されつつある。ここで、このような
ボールエンドミルでは、切刃チップの固定手段としてろ
う付けによる固定方法が一般的に採用されているが、超
高硬度焼結体自体はろう付けが困難なため、そのままで
は切刃チップの接合強度が不足するという問題がある。
そこで、例えば実開昭６２−１８１３１１号に記載され
ているように、超高硬度焼結体の裏側にタングステンカ
ーバイド（ＷＣ）などの超硬合金に代表される高硬度焼
結体を積層した複合チップを採用し、この複合チップの
上記高硬度焼結体によって構成される部分を工具本体に
ろう付けすることによって切刃チップの接合強度を確保
した構成のボールエンドミルが提案されている。

【０００３】これを図１０および図１１を参照して簡略
に説明すると、図示のボールエンドミル１は、軸線Ｏの
回りに回転せしめられる工具本体２の先端部にチップ挿
入溝３が形成され、このチップ挿入溝３にＣＢＮなどの
超高硬度焼結体４を超硬合金などの高硬度焼結体５で挟
み込んでなる複合チップ６が、その超高硬度焼結体４の
表面を上記工具本体２の回転方向（図中矢印Ａ方向）に
向かって露出させた状態で装着され、この複合チップ６
の工具先端側を向く端面６ａと超高硬度焼結体４の表面
との交差稜線部が切刃７とされて概略構成され、上記高
硬度焼結体５がチップ挿入溝３の壁面にろう付け固着さ
れることにより、複合チップ６の接合強度が確保されて
いる。

【０００４】そして、上述したボールエンドミル１で
は、超高硬度焼結体４を研削加工などによって所定形状
に削り落とすことにより、各切刃７を、工具本体２の軸
線Ｏに直交する径方向からの側面視に、図１０に示すよ
うに１／４円弧を呈するように、また軸線Ｏに沿う方向
からの正面視に図１１に示すように凸曲線を描くように
湾曲させており、しかも各切刃７の内周端７ａは正確に
回転中心Ｐ₀に一致せしめられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ボールエンドミル１では、工具本体２の外周側の切削速
度に比して内周側の切削速度が小さくなるため、切刃７
に加わる切削抵抗は工具本体２の内周側へ向かう程増加
することが知られている。特に回転中心Ｐ₀の近傍では
切削速度が略０となるために切削抵抗中の背分力が最も
大きくなってしまい、またその切削作用も被削材を削る
というよりは、むしろ被削材を押し潰すようになってし
まう。このため、上述した従来のボールエンドミル１に
よる金型加工等では、切刃７により切削される被削材の
加工面のうち、上記回転中心部分Ｐ₀によって切削され
る部分においては一定の面粗度以上の平滑な加工面を得
ることが困難となり、この結果当該ボールエンドミル１
による切削加工の後に研磨加工等を施して仕上げを行な
わざるを得なかった。

【０００６】また、このように工具本体２の内周側で切
削抵抗が大きくなることから、従来のボールエンドミル
１では切刃７の内周端部で欠損が生じ易く、工具寿命が
損なわれがちであるという欠点があった。また、切刃７
の形成にあたっては、これらを所定形状に湾曲させつつ
それぞれの内周端７ａを回転中心Ｐ₀上で突き合わせね
ばならないので加工精度の要求が高くて加工に手間がか
かるという欠点もあった。なお、この点は再研磨時にも
同様に生じる欠点である。この発明は、このような背景
の下になされたもので、切刃の回転中心部による加工面
の面粗度の劣化を防止するとともに、該回転中心部にお
ける切刃の欠損を防止して工具寿命を向上させ、しかも
製造が容易なボールエンドミルを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決して上
記目的を達するために、本発明は、軸線回りに回転され
る工具本体の先端部に、工具外周側から内周側に向かっ
て、上記工具本体の径方向からみて円弧状を呈する少な
くとも一の切刃が形成されて成るボールエンドミルにお
いて、上記切刃を、当該切刃が円弧状を呈する上記径方
向からみて上記軸線に達することなく、該切刃の内周端
を上記軸線から工具外周側に離間する位置に形成したこ
とを特徴とする。ここで、上記切刃が円弧状を呈する上
記径方向視において、該切刃の上記内周端の上記軸線か
らの離間量ｅ(mm)は、当該切刃がなす上記円弧の半径Ｒ
(mm)に対して、（Ｒ²−ｅ²）^1/2≦Ｒ−０.０００５(mm) なる関係を満たしていることが望ましい。

【０００８】

【作用】このような構成のボールエンドミルでは、工具
本体の先端部に形成される切刃は工具本体の軸線に達す
ることなく、その内周端が軸線から外周側に離間した位
置に形成されるように留められており、このため工具本
体の先端部の回転中心部においては上記軸線と切刃の内
周端との間に切刃が存在することはない。従って本発明
のボールエンドミルによれば、上記先端部の回転中心部
における切削抵抗中の、特に背分力の大幅な削減を図る
ことができ、被削材の加工面において押し潰されるよう
な切削作用が生じるのを防いで、切削のみによって面粗
度の高い良好な加工面を得ることが可能となる。また、
このように回転中心部における切削抵抗が低減されるこ
とから、切刃の内周端における欠損を防止することが可
能となるとともに、この内周端を回転中心と一致させる
必要もないので、切刃の形成が容易である。

【０００９】なお、この場合、上記回転中心部では切刃
が存在しないために切削が行われず、未切削部分が残る
ことになるが、実際にはボールエンドミルの径方向への
送りによってこの未切削部分が回転中心からずれること
により、結局この未切削部分は切刃で削り取られること
になるから、問題はない。

【００１０】ここで、切刃がなす円弧の半径をＲ(mm)と
し、かつこの切刃が円弧状を呈する径方向からみて、切
刃の内周端が軸線から離間する離間量をｅ(mm)とする
と、上記円弧の中心から切刃の内周端までの軸線方向の
距離は、（Ｒ²−ｅ²）^1/2(mm) で表わされることとなる。一方、上述した従来例のよう
に、切刃の内周端が軸線上に一致する場合には、上記円
弧の中心から切刃の内周端までの軸線方向の距離はＲ(m
m)に等しくなる。従って、上記従来例に対する本発明の
ボールエンドミルの切刃の内周端の軸線方向における後
退量は、Ｒ−（Ｒ²−ｅ²）^1/2(mm) で表わされることとなる。

【００１１】しかるに、この後退量があまりに小さすぎ
ると、言い換えると上記離間量ｅが小さすぎると、切刃
の内周端が工具本体の軸線に接近してしまって上述した
作用が奏功されなくなってしまうおそれがある。このた
め、上記後退量については、０.０００５(mm)以上に設
定されるのが望ましく、従って上記離間量ｅは半径Ｒに
対して、（Ｒ²−ｅ²）^1/2≦Ｒ−０.０００５(mm) なる関係を満たすように設定されるのが望ましい。

【００１２】

【実施例】図１ないし図５は、本発明の一実施例を示す
ものである。これらの図に示すボールエンドミル１０
は、略円柱状をなす工具本体１１の先端部にチップ挿入
溝１２，１２が形成され、これらチップ挿入溝１２，１
２にそれぞれ曲刃チップ１３，１３と直刃チップ１４，
１４とが一つずつ装着されてなるもので、各チップ挿入
溝１２，１２の工具回転方向（図中矢印Ａ方向）の前方
側は工具本体１１の先端側および外周側に向かって大き
く切り欠かれてチップポケット１５，１５とされてい
る。

【００１３】上記曲刃チップ１３は各チップ挿入溝１２
の先端側に取り付けられる一方、上記直刃チップ１４は
この曲刃チップ１３の基端側に取り付けられており、こ
れらはいずれもＣＢＮやダイヤモンド等を主成分とする
超高硬度焼結体１７と超硬合金等の高硬度焼結体１８と
が積層されて構成された複合チップにより形成されてい
る。そして、これら曲刃チップ１３および直刃チップ１
４は、それぞれその超高硬度焼結体１７の部分を工具本
体１１の上記工具回転方向に向けて露出させた状態でチ
ップ挿入溝１２に挿入され、上記高硬度焼結体１８の部
分がチップ挿入溝１２にろう付けされることによって工
具本体１１と一体化されている。

【００１４】ここで、上記直刃チップ１４は四角形平板
状をなすもので、その工具外周側を向く面（外周逃げ
面）１４ａと超高硬度焼結体１７部分の工具回転方向を
向く面（すくい面）１４ｂとの交差稜線部には切刃１４
ｃが形成され、それぞれこの切刃１４ｃを、チップ挿入
溝１２から工具本体１１の外周側へ工具軸線Ｏと平行
に、かつ互いの直刃チップ１４，１４で軸線Ｏから等し
い量だけ突出させた状態でチップ挿入溝１２に挿入さ
れ、ろう付けされている。

【００１５】一方、各曲刃チップ１３の工具先端側を向
く面（先端逃げ面）１３ａと工具回転方向を向く面（す
くい面）１３ｂとの交差稜線部にも切刃１３ｃが形成さ
れている。ところが、この曲刃チップ１３においては上
記先端逃げ面１３ａは略円弧状に曲折されており、これ
により両曲刃チップ１３，１３の切刃１３ｃ，１３ｃ
は、軸線Ｏ方向先端側からの正面視には図２に示すよう
に軸線Ｏを通って径方向に一直線に延びる方向に配置さ
れる一方、上記すくい面１３ｂ，１３ｂに直交する方向
からの上面視には、両切刃１３ｃ，１３ｃ合わせて図１
や図４に示すように、軸線Ｏ上に中心を有し先端側に向
けて膨らむように湾曲する略半円状に形成され、軸線Ｏ
回りに一の略半球面状の回転軌跡を描くこととなる。な
お、これら切刃１３ｃの外周側の部分は軸線Ｏに平行に
延びて直刃チップ１４の切刃１４ｃに連なるように形成
されている。

【００１６】さらに、これら曲刃チップ１３の上記すく
い面１３ｂの工具内周側かつ先端側の端縁部には、それ
ぞれシンニング部１９が形成されている。このシンニン
グ部１９は、上記端縁部における超高硬度焼結体１７の
部分を、軸線Ｏ方向先端側および工具内周側に向かうに
従い、それぞれ上記高硬度焼結体１８の部分側に向かっ
て陥没する方向に傾斜するように切り欠いて形成された
もので、切刃１３ｃの内周側は、このシンニング部１９
と上記先端逃げ面１３ａとの交差稜線部に延長して形成
されている。

【００１７】従って、曲刃チップ１３の切刃１３ｃは、
工具外周側かつ基端側から先端逃げ面１３ａとすくい面
１３ｂとの交差稜線部に沿って、軸線Ｏを含む平面上を
工具内周側かつ先端側に向かった後、上記シンニング部
１９に達して、上記軸線Ｏを含む平面に対し工具回転方
向後方側に後退する方向に傾斜して曲折せしめられるこ
ととなる。なお本実施例では、このシンニング部１９に
よる切刃１３ｃの内周端側の傾斜は、直刃チップ１４の
外周逃げ面１４ａ側からの側面視に図３に示すように軸
線Ｏに対して傾斜角α＝１０°とされ、また軸線Ｏ方向
先端側からの正面視にも図５に示すように傾斜角β＝１
０°とされている。

【００１８】そして本実施例では、各曲刃チップ１３の
軸線Ｏに隣接する内周側先端部にそれぞれ面取り部２０
が形成されており、上記切刃１３ｃの内周側はこの面取
り部２０によって軸線Ｏにまで達することなく、軸線Ｏ
から工具外周側に離間した位置までに留められる。従っ
て当該切刃１３ｃの内周端１３ｄは、図５に示すように
曲刃チップ１３の先端逃げ面１３ａと上記シンニング部
１９とこの面取り部２０との交点に形成されることとな
る。ここで、上記面取り部２０は、各曲刃チップ１３の
上記内周側先端部を、上記すくい面１３ｂ側からの上面
視において、図４に示すように軸線Ｏ方向基端側に向か
うに従い該軸線Ｏ側に接近する方向に斜めに切り欠くこ
とによって形成されており、これによって当該ボールエ
ンドミル１０の先端中心部には、上記上面視に先端側に
向かってＶ字状に開口する切欠溝が形成されることとな
る。また、本実施例では両面取り部２０，２０の開角
γ、すなわち上記Ｖ字状切欠溝の開口角は９０゜に設定
されており、しかもこの開角γは該上面視に軸線Ｏを中
心として対称に振り分けられている。

【００１９】このような構成のボールエンドミル１０で
は、上述のように曲刃チップ１３の切刃１３ｃが、面取
り部２０によってその内周端１３ｄが軸線Ｏに達するこ
となく、該軸線Ｏから工具外周側に離間した位置までに
留められており、工具本体１１の先端部の回転中心部に
おいて軸線Ｏと切刃１３ｃの内周端１３ｄとの間に切刃
部分が存在することはない。従って、当該ボールエンド
ミル１０先端の回転中心部近傍においては、上述した従
来例のように切削速度が略０になることによって切削抵
抗中の背分力が極端に増大するようなことはなく、また
この回転中心部によって被削材の加工面が押し潰される
ような切削作用を受けることもない。このため、上記構
成のボールエンドミル１０によれば、このような切削抵
抗の増大や、被削材を押し潰すような切削作用によっ
て、加工面の面粗度が劣化するのを防ぐことができる。
特に、金型等の加工においては、従来のように切削加工
の後に研磨加工を施したりせずとも、切削加工のみによ
って面粗度の高い良好な加工面を得ることが可能とな
り、これによって加工効率の大幅な向上を図ることが可
能となる。

【００２０】また、このように回転中心部において切刃
に過大な切削抵抗が作用するのを避けることができるか
ら、切刃１３ｃの内周端１３ｄ近傍における欠損等の事
態をも未然に防止することができ、これにより工具寿命
の延長を図ることも可能となる。特に本実施例では、切
刃１３ｃの内周側にシンニング部１９が形成され、上記
内周端１３ｄはこのシンニング部１９と曲刃チップ１３
の先端逃げ面１３ａとの交差稜線部上に形成されている
から、切刃１３ｃの内周側に向かって大きくなる切削抵
抗に対し、当該内周端１３ｄの近傍では切刃１３ｃのす
くい角をシンニング部１９の上記傾斜角αに準じて負角
側に設定することができ、これによって切刃１３ｃの刃
先強度の向上を図って欠損等の発生をより効果的に防止
することが可能となる。さらに、上述した従来例のよう
に切刃の形成にあたって切刃の内周端を回転中心上に正
確に突き合わせる必要もなくなるため、切刃１３ｃの形
成をきわめて容易に行なうことができるという利点も得
ることができる。この点は、切刃１３ｃの再研磨時にお
いても同様である。

【００２１】一方、上記構成のボールエンドミル１０に
よる切削では、面取り部２０，２０によって上記回転中
心部に切刃自体が存在しないことから、該回転中心部で
は切削は行なわれない。このため、この面取り部２０，
２０により形成される上記Ｖ字状の切欠溝によって、被
削材に切削されない突起状の未切削部分が残るのではな
いかという危惧が生じがちである。しかしながら、この
ようなボールエンドミル１０による切削では、工具本体
１１はその軸線Ｏ回りに回転されて切刃１３ｃ，１４ｃ
により被削材を切り込みつつ、該軸線Ｏに対する径方向
に送りが与えられて被削材を切削してゆくものであり、
実際にはこの径方向に工具本体１１が送られてゆくこと
により、上記未切削部分は回転中心部からずれて切刃１
３ｃによる切削領域に移り、結果的に切刃１３ｃによっ
て削り取られることとなる。従って、上述のように被削
材に突起状の未切削部分が残されるようなことはない。

【００２２】ところで、このような構成を採った場合、
上記すくい面１３ｂ側からの側面視において切刃１３ａ
がなす円弧の半径をＲとするとともに、この側面視にお
いて切刃１３ｃの内周端１３ｄの軸線Ｏからの離間量を
ｅとすると、上記円弧の中心から切刃１３ｃの内周端１
３ｄまでの軸線Ｏ方向における距離は、（Ｒ²−ｅ²）^1/2 で表わされることとなる。一方、上述した従来例のよう
に切刃の内周端が軸線上に一致するように延長されてい
る場合には、上記円弧の中心から切刃の内周端、すなわ
ち切刃と軸線との交点までの該軸線方向の距離は、当然
Ｒに等しくなる。従って、本実施例において切刃１３ｃ
を該切刃１３ｃが描く円弧に沿って延長した仮想線と軸
線Ｏとの交点からの、実際の切刃１３ｃの内周端１３ｄ
の軸線Ｏ方向の後退量は、Ｒ−（Ｒ²−ｅ²）^1/2 で表わされることとなる。

【００２３】ここで、この後退量が小さくなること、す
なわち上記離間量ｅが小さくなることは、取りも直さず
切刃１３ｃの内周端１３ｄが軸線Ｏに接近することを意
味しており、この後退量が小さくなり過ぎて内周端１３
ｄが軸線Ｏに接近し過ぎると、切刃１３ｃに作用する切
削抵抗が従来と変わらずに大きくなってしまい、上述し
た作用効果が奏功されなくなるおそれがある。従って、
上記後退量については０.０００５(mm)以上に設定され
るのが好ましく、よって上記離間量ｅ(mm)は半径Ｒ(mm)
に対して、（Ｒ²−ｅ²）^1/2≦Ｒ−０.０００５（ｍｍ）なる関係を満たすように設定されるのが望ましい。

【００２４】一方、逆に上記後退量が大きくなると、切
刃１３ｃの内周端１３ｄは軸線Ｏに対して工具外周側に
漸次離間してゆくため切削抵抗の低減は図られるもの
の、工具先端の回転中心部において切削作用が生じない
領域が過剰に拡大してしまい、加工に支障を来すおそれ
が生じるおそれがある。従って、上記後退量の上限につ
いては、工具寸法や切削条件によって差異はあるもの
の、０．０１mm程度以下に抑えられるのが望ましく、従
って上記離間量ｅ(mm)は上記半径Ｒ(mm)に対して、（Ｒ²−ｅ²）^1/2≧Ｒ−０.０１ (mm) なる関係をも満たす範囲に設定されるのが望ましい。

【００２５】なお、本実施例では、本発明を工具本体１
１に略１／４円弧状の切刃１３ｃが２つ設けられた２枚
刃のボールエンドミル１０に用いた場合の例について説
明したが、例えばこれを図６ないし図９に示すような略
１／４円弧状の切刃１３ｃが１つの１枚刃のボールエン
ドミル２１に用いてもよい。さらに、３枚刃以上のボー
ルエンドミルにおいて本発明を用いてもよい。ただし、
図６ないし図９においては、図１ないし図５に示した実
施例と同様の構成要素については、同一の符号を配して
説明を省略してある。また、この実施例では、面取り部
２０によって形成される切欠溝の軸線Ｏに対する開角γ
は３０°に設定されている。

【００２６】さらに、上記実施例ではいずれも切刃１３
ｃの内周側にシンニング部１９を形成し、このシンニン
グ部１９と先端逃げ面１３ａとの交差稜線部上に当該切
刃１３ｃの内周端１３ｄが位置するように形成したが、
このようなシンニング部１９を設けず、工具本体１１の
先端側からの正面視に切刃１３ｃが、工具外周側から径
方向に沿って真直ぐに、軸線Ｏから離間した内周端１３
ｄに達するようにしてもよい。さらにまた、上記実施例
では曲刃チップ１３の切刃１３ｃを、工具外周側に向か
って図２に示すように径方向に真直ぐ延びるように形成
したが、例えば図１１に示した従来例のように工具回転
方向に向けて曲折するように形成してもよい。また、各
チップ１３，１４における超高硬度焼結体１７の厚さ等
は必要に応じて適宜変更され得るものであり、さらに直
刃チップ１４は必ずしも必要でないことも勿論である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、工
具本体の先端部における回転中心部において、切削速度
が略０になることにより切刃に背分力を主とする過大な
切削抵抗が生じるのを防いで、被削材の加工面が押し潰
されるような切削作用を抑えることができ、切削のみに
よって面粗度の高い良好な加工面を得ることが可能とな
る。また、切削抵抗の低減が図られることから切刃の欠
損等も防止して工具寿命の延長が図られるとともに、切
刃の形成を容易にすることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すボールエンドミル１０
のすくい面１３ａ側からの上面図である。

【図２】図１に示すボールエンドミル１０の先端側から
の正面図である。

【図３】図１に示すボールエンドミル１０先端部の外周
逃げ面１４ａ側からの側面図である。

【図４】図１に示すボールエンドミル１０先端部のすく
い面１３ｂ側からの拡大上面図である。

【図５】図１に示すボールエンドミル１０先端部の回転
中心部の先端側からの拡大正面図である。

【図６】本発明の他の実施例を示すボールエンドミル２
１の上面図である。

【図７】図６に示すボールエンドミル２１の正面図であ
る。

【図８】図６に示すボールエンドミル２１先端部の側面
図である。

【図９】図６に示すボールエンドミル２１先端部の拡大
上面図である。

【図１０】従来のボールエンドミル１先端部の拡大上面
図である。

【図１１】図１０に示すボールエンドミル１の正面図で
ある。

【符号の説明】

１０，２１ボールエンドミル１１工具本体１３曲刃チップ１３ａ先端逃げ面１３ｂすくい面１３ｃ切刃１３ｄ切刃１３ｃの内周端１９シンニング部２０面取り部Ｏ軸線ｅすくい面１３ｂ側からの上面視における内周端１３
ｄの軸線Ｏからの離間量Ｒ切刃１３ｃがなす円弧の半径Ａ工具回転方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸線回りに回転される工具本体の先端部
に、工具外周側から内周側に向かって、上記工具本体の
径方向からみて円弧状を呈する少なくとも一の切刃が形
成されて成るボールエンドミルにおいて、上記切刃は、当該切刃が円弧状を呈する上記径方向から
みて上記軸線に達することなく、該切刃の内周端が上記
軸線から工具外周側に離間する位置に形成されているこ
とを特徴とするボールエンドミル。
【請求項２】上記切刃が円弧状を呈する上記径方向視
において、該切刃の上記内周端の上記軸線からの離間量
ｅ(mm)が、当該切刃がなす上記円弧の半径Ｒ(mm)に対し
て、（Ｒ²−ｅ²）^1/2≦Ｒ−０.０００５(mm) なる関係を満たしていることを特徴とする請求項１記載
のボールエンドミル。