WO2010050391A1 - ボールエンドミル - Google Patents

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一勇 前田
富永　浩二
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住友電工ハードメタル株式会社
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    • Y10T407/1964—Arcuate cutting edge

Definitions

  • This invention relates to a ball end mill used for metal cutting.
  • the present invention relates to a ball end mill that has improved tool life and surface roughness by realizing smooth cutting and smooth chip discharge.
  • the ball blades of the two-blade end mill are arranged so as to be centered, and a chisel edge (chisel blade) having a defined length is provided at the center of rotation.
  • a chisel edge chisel blade
  • the ratio of the presence of the blade groove in front of the chisel edge is increased to improve the chip discharging performance.
  • a chisel edge having a chisel angle limited to the center of rotation is provided by arranging each ball blade of the two-blade end mill in a center-up arrangement.
  • the blade thickness of the nose portion is increased and the blade tip of the rotation center portion is strengthened.
  • chips scraped by the chisel edge are discharged well.
  • the ball blades of the two-blade end mill are arranged in a center-up manner and a chisel edge is provided at the center of rotation.
  • a so-called piercing process is possible by allowing the inner end of the ball blade to enter the other ball blade side beyond the rotation center of the tool.
  • the ball blade has a centering arrangement, the inner end of the ball blade exceeds the rotation center of the tool and enters the other ball blade side, the rotation center It is common that the part is provided with a chisel blade.
  • the ball end mill disclosed in these patent documents can be expected to improve the chip discharging property if the depth of cut is small.
  • the chips become thick under the high cutting conditions, the chips cannot be smoothly flowed in the narrow central portion of the rotating central portion, and a problem of chip clogging occurs.
  • all ball end mills are arranged so that the ball blades are aligned. For this reason, particularly when performing a plunging process, the cutting resistance (thrust) is large and vibration is likely to occur, making it difficult to ensure the stability of the process.
  • the inventor sought a solution to this problem and found that there is a structure that is more effective than the structures disclosed in Patent Documents 1 to 3 and the like in terms of improving chip discharge and reducing cutting resistance.
  • the object of the present invention is to provide the structure to achieve smooth discharge of chips by a ball end mill and stable cutting with low resistance, and at the same time to strengthen the cutting edge.
  • the rake angle ⁇ of each part of the ball blade forming an arc of approximately 1 ⁇ 4 circle of the ball end mill is set in the range of ⁇ 10 ° to 0 °, and the rake The negative value of the angle ⁇ is increased from the tip of the ball blade and the radially outer end of the ball blade toward the intermediate point of 1 ⁇ 4 circle to maximize it at a point approximately in the middle of 1 ⁇ 4 circle, and
  • the ball blade is a blade having a convex shape in the tool rotation direction with respect to a line connecting the rotation center and the radial outer end of the ball blade in a front view of the tool.
  • the tip of the ball blade here is the center of rotation.
  • the rake angle of each part of the ball blade is a rake angle in a cross section in the radial direction from the arc center of the ball blade.
  • the midpoint of the 1 ⁇ 4 circle of the ball blade is the center of the arc of the ball blade in the plan view (see FIG. 1, which is a view in the X direction of FIG. 3) where the ball blade appears as a substantially 1 ⁇ 4 circle.
  • This ball end mill is preferably configured as follows for a two-blade end mill. That is, the inner end of each ball blade arranged at the center symmetrical position is configured to enter the other ball blade side beyond the rotation center of the tool. Furthermore, in the front view of the tool, a first gash part that enters the position beyond the center of rotation along the inner end side of the ball blade, and further adjacent to the first gash part and further than the first gash part A second gash portion entering the other ball blade side is provided in the tool center portion.
  • the rake angle ⁇ near the radially outer end of the ball blade is set to 0 ° or negative
  • the rake angle ⁇ 1 of the outer peripheral cutting edge connected to the radially outer end of the ball blade is set to a positive angle.
  • the blade groove along the outer peripheral cutting edge has a shape that forms a concave curved surface in a cross-sectional view perpendicular to the axis of the end mill.
  • the core thickness of the portion excluding the vicinity of the leading edge is set to 0.2 to 0.5 D, where the effective diameter of the end mill is D, and the rake angle ⁇ near the radially outer end of the ball blade is 0 ° or It is also preferable that the length in the tool axis direction of the region set to be negative is 0.1 D or less.
  • the rake angle ⁇ of each part of the ball blade is set in the range of ⁇ 10 ° to 0 ° (negative), and the negative value of the rake angle ⁇ is 1 ⁇ 4 circle of the ball blade. It is maximized at an approximately midpoint. For this reason, a point approximately in the middle of a quarter circle of the ball blade is strengthened to the maximum.
  • the rake angle is increased to suppress the sharpness reduction, so that good machinability is also ensured.
  • the ball blade is a blade having a convex shape in the tool rotation direction with respect to a line connecting the rotation center and the radial outer end of the ball blade in a front view of the tool, chips are easily guided to the rotation center side. . As a result, chip discharge is improved, and stable cutting and smooth cutting with few scratches on the processed surface can be expected.
  • the rake face along the ball blade in the Y direction view (side view) is a convex curved surface.
  • the shape of the rake face also improves chip discharge.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • Fig. 1 is an enlarged cross-sectional view along the line III-III in Fig. 1.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a portion along line VV in FIG.
  • the illustrated ball end mill is a two-blade coated carbide solid ball end mill in which a main body 1 and a shank 2 are integrally formed of a cemented carbide.
  • the two ball blades 3 are arranged at a rotational center symmetrical position.
  • the outer peripheral cutting edge 4, the blade groove 5, and the first and second gash portions 6 and 7 are arranged so as to be symmetrical with respect to the center of rotation.
  • the ball blade 3 is a blade that forms an arc of approximately 1 ⁇ 4 circle.
  • the ball blade 3 has a convex shape in the tool rotation direction with respect to a line L1 connecting the rotation center O and the radially outer end 3o of the ball blade.
  • a chisel blade 8 is provided at the center of rotation.
  • Each ball blade 3 is connected to the chisel blade 8 and extends radially outward from the position of the chisel blade 8.
  • reference numeral 9 denotes a rake face of the ball blade 3
  • 10 denotes a flank face.
  • the rake angle ⁇ of each part of the ball blade 3 is set to a different value.
  • the rake angle ⁇ is set to, for example, a value of ⁇ 3 ° at the II line position in FIG. 1, ⁇ 7 ° at the II-II line position, and ⁇ 3 ° at the III-III line position.
  • a rake face 9 having a convex curved surface is formed along the ball blade 3 in the plan view (FIG. 2) as viewed in the Y direction of FIG.
  • the rake face 9 of the convex curved surface enhances the intermediate point of the quarter circle of the frequently used ball blade to the maximum, and further enhances the effect of guiding chips to the rotation center side on the rotation center side.
  • the inclination of the blade groove 5 with respect to the tool axis increases at a radial outer diameter from the midpoint of the quarter circle of the ball blade, the same situation as when the twist angle of the blade groove is substantially increased is created. It is.
  • the chip discharging force decreases as the distance from the cutting edge decreases. However, this configuration allows a large discharging force to act again on the chip, thereby improving the chip discharging performance.
  • the clearance angle ⁇ of the flank 10 is constant at each part of the ball blade 3.
  • the clearance angle ⁇ may be a value generally adopted in a ball end mill.
  • the inner end 3i in the radial direction of the ball blade 3 enters the other ball blade side beyond the rotation center O of the end mill at the tool center, and overlaps at the rotation center in the front view of the tool. is doing.
  • a first gash portion 6 is installed at the center of the tool along the inner end side portion of the ball blade including 3i. The first gash portion 6 also enters the other ball blade side beyond the rotation center O.
  • a second gash portion 7 that is adjacent to the first gash portion 6 and further enters the other ball blade side than the first gash portion 6 is provided at the center of the tool.
  • positioned in a tool center spreads by having installed the 2nd gash part 7 adjacent to the 1st gash part 6, the flow of the chip in a rotation center part improves, and high feed The effect of improving the chip discharge performance in machining and ramming can also be obtained.
  • the amount of penetration of the second gash portion 7 into the other ball blade side is larger than the amount of penetration of the first gash portion and the gash portion is enlarged, rotation due to enlargement of the gash portion There is little decrease in blade strength at the center.
  • the rake angle ⁇ near the radially outer end of the ball blade 3 is set to 0 ° or negative (see the chain line in FIG. 5).
  • the edge groove 5 along the outer peripheral cutting edge in which the rake angle ⁇ 1 is set to a positive angle is viewed in a cross-sectional view perpendicular to the axis of the end mill (FIG. 5). )
  • the core thickness W (see FIG. 5) excluding the vicinity of the leading edge is suitably in the range of 0.2 to 0.5D.
  • the length in the tool axis direction of the region where the rake angle ⁇ near the radially outer end of the ball blade 3 is set to 0 ° or negative is preferably 0.1 D or less. Those satisfying such requirements can sufficiently secure the depth of the blade groove 5 while maintaining the required strength. Further, since the rake angle is less than 0 °, further improvement in chip dischargeability can be expected by shortening the axial length of the region where the force for guiding chips toward the rotation center is not strong.
  • FIG. 6 shows an enlarged front view of FIG.
  • each ball blade 3 is arranged so that the center rise amount is almost zero and is connected to the chisel blade 8 at the rotation center.
  • the inner end 3i in the radial direction of the ball blade 3 enters the other ball blade side beyond the rotation center O of the end mill, and is overlapped at the rotation center in the front view of the tool. . Further, the corner C between the rake face 9 beyond the center of rotation and the wall surface of the first gash 6 is formed by the R surface, so that the centering amount of each ball blade 3 is substantially zero and the center of rotation is formed at the center of rotation. A chisel blade 8 can be produced.
  • the application object of the present invention is not limited to the solid end mill.
  • the material is not limited to cemented carbide, coated cemented carbide, CBN, or the like.
  • a ball end mill made of cemented carbide having a ball blade with an R radius of 5 mm was prepared.
  • the invention has the structure shown in FIG. 6 in which a first gash part and a second gash part are provided at the center of the tool.
  • the rake angle of each part of the ball blade is uniform at 0 °, and only the first gash part is provided at the tool center part.
  • the chip dischargeability was good throughout the effective blade portion including the rotation center portion, the blade at the rotation center portion was not damaged, and the processing surface was not damaged.
  • chip dischargeability was poor, and the vicinity of the inner end of the ball blade was worn and retracted in the tool rotation direction.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

　ボール刃（３）が工具の正面視において回転中心（Ｏ）と当該ボール刃（３）の径方向外端（３ｏ）を結ぶ線に対して工具回転方向に凸形状をなしているボールエンドミルを対象にして、ボール刃（３）の各部のすくい角（γ）を －１０°～０°の範囲に設定し、かつ、そのすくい角（γ）の負の値をボール刃（３）の先端及びそのボール刃の径方向外端（３ｏ）から径方向中間地点に向って増大させて径方向の略中間の地点において最大にした。

Description

ボールエンドミル
　この発明は、金属の切削加工に用いるボールエンドミルに関する。特に、円滑な切削及び円滑な切屑排出を実現することにより工具寿命や加工面の面粗さを向上させたボールエンドミルに関する。
　エンドミルにおいて、硬度の高い超硬合金などの素材を用いて形成することで高硬度材の切削や高速切削に対応したものが増加している。ボールエンドミルも同様であるが、硬質素材で形成したボールエンドミルは、ハイス鋼などを素材としたボールエンドミルに比べて切れ刃が欠けやすい。そのため、先端のボール刃の耐チッピング性や切屑排出性を高めることにより工具寿命や加工面の面粗さを向上させることが行われている。そのことについて述べた文献として、例えば、下記特許文献１～３などがある。
　特許文献１が開示しているボールエンドミルでは、２枚刃エンドミルのボール刃が芯上がりの配置にされ、回転中心部に長さの規定されたチゼルエッジ（チゼル刃）が設けられている。
このボールエンドミルでは、チゼルエッジの長さを規定することでチゼルエッジの前方の刃溝が存在する割合を大きくして切屑の排出性を向上させたものである。
　また、許文献２が開示しているボールエンドミルでは、２枚刃エンドミルの各ボール刃を芯上がりの配置にして回転中心部に限定されたチゼル角を有するチゼルエッジが設けられている。このボールエンドミルでは、各ボール刃を芯上がりの配置にすることでノーズ部の刃厚が増加し回転中心部の刃先が強化されている。さらに、回転中心に位置するチゼルエッジのチゼル角を限定することで、チゼルエッジによって削られた切屑が良好に排出されるようにしている。
　特許文献３が開示しているボールエンドミルでも、２枚刃エンドミルの各ボール刃が芯上がりの配置であり回転中心部にチゼルエッジが設けられている。このボールエンドミルでは、ボール刃の内端を工具の回転中心を越えて他方のボール刃側に入り込ませることにより、いわゆる突っ込み加工が可能である。
　これ等の特許文献に開示されたボールエンドミルでは、ボール刃が芯上がりの配置であること、ボール刃の内端が工具の回転中心を越えて他方のボール刃側に入り込んでいること、回転中心部にチゼル刃が備えられていることが共通するものである。
特許第３８３３８７５号公報 特開２０００－２３３３１１号公報 特開２００１－９６２４号公報
　特許文献１～３が開示しているボールエンドミルでは、ボール刃の内端を工具の回転中心を越えて他方のボール刃側に入り込ませることで回転中心部におけるギャッシュ部（刃溝）が大きくなっているため、回転中心部での切屑排出性が向上する。また、ボール刃の内端が回転中心を越えた刃形であるため、ボールエンドミルでもいわゆる突っ込み加工が可能となる。
　しかしながら、これ等の特許文献が開示しているボールエンドミルは、切込みが小さければ切屑排出性の向上を期待できる。しかし、高切込みの条件では切屑が厚くなるため、幅が狭い回転中心部のギャッシュ部では切屑を円滑に流すことができず、切屑詰まりの問題が発生する。
　特に、突っ込み加工を実施した場合、回転中心部でも厚みのある切屑が生成されるため、幅が狭いギャッシュ部では切屑の良好な排出が望めない。
　また、いずれのボールエンドミルもボール刃が芯上がりの配置になっている。そのため、突っ込み加工を行う場合には特に、切削抵抗（スラスト）が大きくて振動が発生しやすく、加工の安定性確保が難しくなる。
　発明者は、この問題の解決策を模索し、切屑排出性の向上と切削抵抗の低減に関して特許文献１～３などに開示された構造よりもさらに有効な構造があることを見出した。
　この発明は、その構造を提供してボールエンドミルによる切屑の円滑な排出、抵抗の小さな安定した切削を実現すること、それと同時に刃先も強化することを課題としている。
　上記の課題を解決するため、この発明においては、ボールエンドミルの略１／４円の円弧をなすボール刃の各部のすくい角γを－１０°～０°の範囲に設定し、かつ、そのすくい角γの負の値をボール刃の先端及びそのボール刃の径方向外端から１／４円の中間地点に向って増大させて１／４円の略中間の地点において最大にし、なおかつ、そのボール刃を、工具の正面視において回転中心と当該ボール刃の径方向外端を結ぶ線に対して工具回転方向に凸形状をなす刃にした。
　ここで言うボール刃の先端は、回転中心である。また、ボール刃の各部のすくい角は、ボール刃の円弧中心から放射方向の断面におけるすくい角である。さらに、ボール刃の１／４円の中間地点とは、ボール刃が略１／４円として現われる平面図（図１参照、これは図３のＸ方向視の図）において、ボール刃の円弧中心から放射状に延びだす直線が工具軸心からα＝４５°回転した直線と１／４円が交わる地点を指す。
　このボールエンドミルは、２枚刃エンドミルとして構成されるものについては、以下の構成にすると好ましい。つまり、中心対称位置に配置される各ボール刃の内端が工具の回転中心を越えて他方のボール刃側に入り込む構成とする。さらに、工具の正面視においてボール刃の内端側に沿って回転中心を越えた位置まで入り込む第１のギャッシュ部と、その第１のギャッシュ部に隣接してその第１のギャッシュ部よりもさらに他方のボール刃側に入り込んだ第２のギャッシュ部が工具中心部に備えられている。
　また、前記ボール刃の径方向外端付近のすくい角γが０°又は負に設定され、さらに、ボール刃の径方向外端に連なる外周切れ刃のすくい角γ１が正の角度に設定されて外周切れ刃に沿った刃溝が、エンドミルの軸直角断面視において凹曲面をなす形状であることも好ましい。そして、最先端近傍を除く部分の芯厚が、エンドミルの有効径をＤとして０．２～０．５Ｄに設定され、さらに、ボール刃の、径方向外端付近のすくい角γが０°又は負に設定される領域の工具軸方向長さが０．１Ｄ以下にされることも好ましい。
　この発明のボールエンドミルでは、ボール刃の各部のすくい角γが－１０°～０°の範囲（ネガティブ）に設定され、さらに、そのすくい角γの負の値がボール刃の１／４円の略中間の地点において最大にされている。そのため、ボール刃の１／４円の略中間の地点が最大に強化されている。
　ボールエンドミルでは、ボール刃の径方向内端から１／４円の中間付近までが多用される傾向にある。従って、上記範囲の中でも切削速度の大きいボール刃の１／４円の中間地点付近を強化することで、切れ刃の強度を効果的に高めることができる。
　切削速度の小さい径方向内端側はすくい角を大きくして切れ味低下を抑えているので、良好な切削性も確保される。
　また、ボール刃が工具の正面視において回転中心と当該ボール刃の径方向外端を結ぶ線に対して工具回転方向に凸形状をなす刃であるので、切屑が回転中心側に誘導されやすくなる。その作用により切屑排出が良好になり、安定した切削、加工面の傷付きの少ない円滑な切削が期待できる。
　また、ボール刃の各部のすくい角γをボール刃の径方向の内、外端から１／４円の中間地点に向って変化させた（負の値を増大させた）ことで、図３のＹ方向視（側面視）においてボール刃に沿うすくい面が凸曲面となる。このすくい面の形状も切屑の流出性を向上させる。
　なお、上記において好ましいとした形態も、切屑排出性の向上や切削抵抗低減などの効果が期待できる。この点については、次項で詳細に述べる。
この発明のボールエンドミルの実施形態の要部を示す平面図 図１のボールエンドミルの９０°回転した位置での側面図 図１のボールエンドミルの正面図 図１のＩ－Ｉ線に沿った位置の拡大断面図、 図１のII－II線に沿った位置の拡大断面図、 図１のIII－III線に沿った位置の拡大断面図 図１のＶ－Ｖ線に沿った部分の拡大断面図 図３を拡大した図 回転中心部の刃形をさらに拡大して示す正面図
１　　　　　本体部
２　　　　　シャンク
３　　　　　ボール刃
３ｉ　　　　内端
３ｏ　　　　外端
４　　　　　外周切れ刃
５　　　　　刃溝
６　　　　　第１のギャッシュ部
７　　　　　第２のギャッシュ部
８　　　　　チゼル刃
９　　　　　すくい面
１０　　　　　逃げ面
Ｏ　　　　　回転中心
α　　　　　ボール刃の円弧中心と１／４円の中間地点を結ぶ線までの工具軸心からの角度
γ　　　　　すくい角
θ　　　　　逃げ角
　以下、添付図面の図１～図７に基づいて、この発明のボールエンドミルについて説明する。ボールエンドミルの実施形態の要部を図１～図３に示す。例示のボールエンドミルは、本体部１とシャンク２が超硬合金によって一体に形成された２枚刃のコーティング超硬ソリッドボールエンドミルである。
　本体部１の先端には、２枚のボール刃３と、各ボール刃の径方向外端に連なるねじれ刃の外周切れ刃４と、各刃に沿って延びる刃溝５と、その刃溝の最先端に連なる第１、第２のギャッシュ部６，７が設けられている。
　２枚のボール刃３は、回転中心対称位置に配置されている。外周切れ刃４、刃溝５及び第１、第２のギャッシュ部６，７も、同様に回転中心対称をなす配置にされている。
　ボール刃３は、略１／４円の円弧をなす刃である。図３に示す工具の正面視において、ボール刃３は、回転中心Ｏと当該ボール刃の径方向外端３ｏを結ぶ線Ｌ１に対して工具回転方向に凸形状をなす。
　回転中心にはチゼル刃８が設けられている。各ボール刃３は、そのチゼル刃８に連なってチゼル刃８の位置から径方向が外側に延びている。
　そのボール刃３の、図１におけるＩ－Ｉ，II－II，III－IIIの各線に沿った部分の断面が図４の（ａ）～図４（ｃ）に示される。これ等の図において、符号９は、ボール刃３のすくい面、１０は逃げ面である。これ等の図からわかるように、ボール刃３の各部のすくい角γは互いに異なる値に設定されている。
　そのすくい角γは、－１０°～０°の範囲に設定されている。さらに、そのすくい角γの負の値は、ボール刃の先端（チゼル刃８との接続点）及びボール刃の径方向外端３ｏから１／４円の中間地点に向って増大し１／４円の略中間の地点（角α＝４５°の地点）において最大である。そのすくい角γは、例えば、図１のＩ－Ｉ線の位置では－３°、II－II線の位置では－７°、III－III線の位置では－３°といった値に設定される。
　このボール刃３の各部におけるすくい角γの変化により、図３のＹ方向視である平面図（図２）において、凸曲面のすくい面９がボール刃３に沿って形成される。この凸曲面のすくい面９により、多用されるボール刃の１／４円の中間地点が最大に強化され、さらに、回転中心側で切屑を回転中心側に誘導する効果が高まる。また、ボール刃の１／４円の中間地点よりも径方向外径で刃溝５の工具軸心に対する傾きが増加するので刃溝の捩れ角を実質的に大きくした場合と同様の状況が作り出される。一般には切れ刃から離れるに従って切屑の排出力が低下するが、この構成により切屑に再び大きな排出力が働くようになって切屑の排出性が向上する。
　逃げ面１０の逃げ角θは、ボール刃３の各部において一定である。この逃げ角θは、ボールエンドミルにおいて一般的に採用される値でよい。
　図６に示すように、ボール刃３の径方向の内端３ｉが、工具中心部においてエンドミルの回転中心Ｏを越えて他方のボール刃側に入り込み、工具の正面視において回転中心部でオーバラップしている。この３ｉを含むボール刃の内端側部分に沿って工具の中心部に第１のギャッシュ部６が設置されている。その第１のギャッシュ部６も回転中心Ｏを越えて他方のボール刃側に入り込んでいる。
　また、第１のギャッシュ部６に隣接してその第１のギャッシュ部６よりもさらに他方のボール刃側に入り込む第２のギャッシュ部７が工具中心部に設けられている。
　このように、ボール刃３の内端が回転中心部でオーバラップし、工具中心にチゼル刃が配置されると、回転中心部の形状がドリルの形状に近づくので、軸方向に送りをかけた突っ込み加工を行うことが可能になる。
　また、第１のギャッシュ部６に隣接する第２のギャッシュ部７が設置されたことで工具中心に配置されるギャッシュ部の幅が広がり、回転中心部での切屑の流れが良くなって高送り加工や突っ込み加工での切屑排出性が向上する効果も得られる。このように、第２のギャッシュ部７の他方のボール刃側への入り込み量が第１のギャッシュ部の入り込み量よりも大きくされギャッシュ部が拡大されているので、ギャッシュ部が拡大することによる回転中心部における刃部強度の低下は少ない。
　ボール刃３の径方向外端付近のすくい角γは０°又は負に設定されている（図５の鎖線参照）。また、外周切れ刃４については、図５の鎖線で示すように、すくい角γ１が正の角度に設定されている外周切れ刃に沿った刃溝５を、エンドミルの軸直角断面視（図５）において凹曲面をなす形状にしている。このような形状にすることで、切屑を回転中心側に誘導する作用も高まって切屑排出性がさらに高められる。
　最先端近傍を除く部分の芯厚Ｗ（図５参照）は０．２～０．５Ｄの範囲が適している。
また、ボール刃３の、径方向外端付近のすくい角γが０°又は負に設定される領域の工具軸方向長さは０．１Ｄ以下が好ましい。そのような要件を満たしたものは、必要強度を維持しながら刃溝５の深さを十分に確保することができる。また、すくい角が０°未満であるため切屑を回転中心側に誘導する力が強く働かない領域の軸方向長さを短くすることで切屑排出性の更なる改善を期待できる。
　図６は、図３の正面図を拡大して示している。この図６及び、その図の回転中心部をさらに拡大した図７からわかるように、各ボール刃３は、芯上がり量をほぼ０になる配置にされ回転中心のチゼル刃８に連なる。各ボール刃３の芯上がり量を可及的に小さくすることでボール刃３が回転して生成される回転軌跡、即ちボールＲ精度の低下が抑制され、加工面精度が向上する。
　図７に示すように、ボール刃３の径方向の内端３ｉが、エンドミルの回転中心Ｏを越えて他方のボール刃側に入り込み、工具の正面視において回転中心部でオーバラップさせられている。さらに、回転中心を越えた部分のすくい面９と第１のギャッシュ６の壁面とのコーナＣをＲ面により形成することで、各ボール刃３の芯上がり量をほぼ０にして回転中心部にチゼル刃８を生じさせることができる。
　なお、以上の説明は、超硬ソリッドエンドミルを例に挙げて行ったが、この発明の適用対象は、ソリッドエンドミルに限定されない。また、素材も超硬合金、コーティング超硬合金、ＣＢＮ等に限定されない。
　Ｒ半径５ｍｍのボール刃を有する超硬合金製のボールエンドミル（発明品と比較品）を準備した。発明品は工具中心部に第１のギャッシュ部と第２のギャッシュ部を設けた図６の構造である。比較品は、ボール刃の各部のすくい角が０°で均一とされ、工具中心部には第１のギャッシュ部のみを有する。
　このボールエンドミルによる切削を以下の条件で行った。
　被削材：ＮＡＫ８０（４０ＨＲＣ）
－切削条件－
　切削速度Ｖｃ：８０ｍ／ｍｉｎ
　一刃当たり送り量ｆｚ：０．１ｍｍ／刃
　切込みａｐ：３ｍｍ
　ピックフィードｐｆ：１．５ｍｍ
　水溶性切削液を使用したウエット切削
　加工機及：マシニングセンタＢＴ４０
　切削長５０ｍの時点で切れ刃部の性状の評価を行った。
　その結果、発明品では、ボール刃の各部の正常な状態が維持されていた。これに対し、比較品では、ボール刃の径方向中間地点にチッピングが見られた。また、発明品では回転中心部も含めて有効刃部の全域で切屑排出性が良好で回転中心部の刃の損傷が見られず、加工面の傷付きも観察されなかった。一方、比較品では、切屑排出性が悪く、ボール刃の内端付近が摩耗して工具回転方向に後退していた。

Claims (4)

  1. 　略１／４円の円弧をなすボール刃（３）を含むボールエンドミルであって、
    前記ボール刃（３）の各部のすくい角γが－１０°～０°の範囲に設定され、
    かつ、そのすくい角γの負の値が前記ボール刃（３）の先端及びそのボール刃の径方向外端（３ｏ）から１／４円の中間地点に向って増大させて１／４円の略中間の地点において最大にし、
    なおかつ、前記ボール刃（３）が、工具の正面視において回転中心（Ｏ）と当該ボール刃の径方向外端（３ｏ）を結ぶ線（Ｌ１）に対して工具回転方向に凸形状をなす刃であるボールエンドミル。
  2. 　２枚刃エンドミルにおける各ボール刃（３）の内端（３ｉ）が工具の回転中心（Ｏ）を越えて他方のボール刃側に入り込み、
    　さらに、工具中心部に、ボール刃（３）の内端側に沿って回転中心（Ｏ）を越えた位置まで入り込む第１のギャッシュ部（６）と、
    その第１のギャッシュ部（６）に隣接してその第１のギャッシュ部（６）よりもさらに他方のボール刃側に入り込んだ第２のギャッシュ部（７）を含む請求項１に記載のボールエンドミル。
  3. 　前記ボール刃（３）の径方向外端（３ｏ）付近のすくい角γが０°又は負に設定され、さらに、ボール刃（３）の径方向外端に連なる外周切れ刃（４）のすくい角γ１が正の角度に設定され外周切れ刃（４）に沿った刃溝（５）がエンドミルの軸直角断面視において凹曲面をなす形状である請求項１又は２に記載のボールエンドミル。
  4. 　最先端近傍を除く部分の芯厚（Ｗ）が、エンドミルの有効径をＤとして０．２～０．５Ｄに設定され、さらに、前記ボール刃（３）の径方向外端付近のすくい角γが０°又は負に設定される領域の工具軸方向長さが０．１Ｄ以下である請求項３に記載のボールエンドミル。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102328127A (zh) * 2011-09-22 2012-01-25 山东理工大学 微细锥形球头铣刀
GB2488432A (en) * 2011-02-24 2012-08-29 Kennametal Inc Milling cutter
US8870498B2 (en) 2008-10-29 2014-10-28 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Ball end mill
US20150224585A1 (en) * 2012-10-29 2015-08-13 Kyocera Corporation Ball end mill
GB2573524A (en) * 2018-05-08 2019-11-13 Prima Dental Mfg Limited Dental milling tool
CN111230195A (zh) * 2020-02-27 2020-06-05 厦门金鹭特种合金有限公司 一种球头铣刀
US11304723B1 (en) 2020-12-17 2022-04-19 Avantec Vascular Corporation Atherectomy devices that are self-driving with controlled deflection
WO2023277176A1 (ja) * 2021-07-01 2023-01-05 京セラ株式会社 回転工具及び切削加工物の製造方法
EP4010140B1 (en) * 2019-08-09 2024-05-22 Ivanov, Andrey Zhivkov Soft and semisoft materials milling bit

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL202196A (en) * 2009-11-17 2015-03-31 Kennametal Inc Optimizing the geometric cutting edge in spherical nibs
DE102010055045B4 (de) 2010-12-17 2018-11-22 Ims Robotics Gmbh Unter Kamerabeobachtung fernsteuerbarer Fräsroboter
US8647025B2 (en) 2011-01-17 2014-02-11 Kennametal Inc. Monolithic ceramic end mill
US9707627B2 (en) * 2011-12-27 2017-07-18 Kyocera Corporation Radius end mill
JP5842708B2 (ja) * 2012-03-29 2016-01-13 三菱マテリアル株式会社 ボールエンドミル
US9232952B2 (en) 2012-04-16 2016-01-12 Medtronic Ps Medical, Inc. Surgical bur with non-paired flutes
US9883873B2 (en) 2013-07-17 2018-02-06 Medtronic Ps Medical, Inc. Surgical burs with geometries having non-drifting and soft tissue protective characteristics
CN105555448B (zh) * 2013-08-06 2017-06-30 三菱日立工具技术株式会社 多刃球头立铣刀
US9604291B2 (en) * 2013-09-24 2017-03-28 United Technologies Corporation Ball-end milling cutter tool
US10335166B2 (en) 2014-04-16 2019-07-02 Medtronics Ps Medical, Inc. Surgical burs with decoupled rake surfaces and corresponding axial and radial rake angles
EP2946863B1 (de) * 2014-05-23 2019-06-19 Vysoké Ucení Technické V Brne Zerspanungswerkzeug
WO2016084877A1 (ja) * 2014-11-27 2016-06-02 京セラ株式会社 エンドミルおよび切削加工物の製造方法
US9955981B2 (en) 2015-03-31 2018-05-01 Medtronic Xomed, Inc Surgical burs with localized auxiliary flutes
US10112200B2 (en) * 2015-04-29 2018-10-30 Spokane Industries Composite milling component
US10265082B2 (en) 2015-08-31 2019-04-23 Medtronic Ps Medical, Inc. Surgical burs
US9889510B2 (en) * 2016-01-05 2018-02-13 The Boeing Company Variable rake fatigue enhancing orbital drilling cutter
US11351620B2 (en) 2016-04-15 2022-06-07 Mapal Fabrik für Praäzisionswerkzeuge Dr. Kress KG Milling head for a ball track milling cutter, ball track milling cutter having a milling head of this type, method for producing a cutting edge for a ball track milling cutter, computer program product for carrying out a method of this type, data carrier having a computer program product of this type, and grinding machine for carrying out the method
DE102017206144B3 (de) * 2017-03-16 2018-07-26 MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG Fräskopf für einen Kugelbahnfräser und Kugelbahnfräser mit einem solchen Fräskopf
WO2018074542A1 (ja) * 2016-10-21 2018-04-26 三菱日立ツール株式会社 切削インサート及び刃先交換式回転切削工具
JP6844215B2 (ja) * 2016-11-22 2021-03-17 株式会社Ｍｏｌｄｉｎｏ ２枚刃ボールエンドミル
GB2583213B (en) * 2017-11-01 2022-10-19 Kyocera Sgs Prec Tools Inc Slot milling sequence
CN108380952A (zh) * 2018-04-26 2018-08-10 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种狭窄空间转角和底角加工的球头立铣刀
CN111745200B (zh) * 2019-03-29 2023-04-21 京瓷株式会社 铣削刀头及球头立铣刀
EP3736071B1 (en) * 2019-05-09 2022-03-16 AB Sandvik Coromant Solid end mill
JP7137107B2 (ja) * 2020-01-09 2022-09-14 株式会社Moldino ボールエンドミル
USD991993S1 (en) * 2020-06-24 2023-07-11 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting tool
JP7409244B2 (ja) 2020-07-10 2024-01-09 三菱マテリアル株式会社 ボールエンドミル
JP7491105B2 (ja) 2020-07-10 2024-05-28 三菱マテリアル株式会社 ボールエンドミル
MX2023013180A (es) * 2021-05-07 2023-12-01 Kyocera Sgs Prec Tools Inc Cortadora de segmento circular de alto avance.
WO2023132056A1 (ja) * 2022-01-07 2023-07-13 三菱マテリアル株式会社 ボールエンドミル
JP2023150032A (ja) * 2022-03-31 2023-10-16 株式会社Moldino ボールエンドミル

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08168914A (ja) * 1992-04-03 1996-07-02 Hitachi Tool Eng Ltd ボールエンドミル
JP2001341026A (ja) * 2000-06-01 2001-12-11 Hitachi Tool Engineering Ltd ボールエンドミル
JP2003071625A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Hitachi Tool Engineering Ltd エンドミル
JP2003225821A (ja) * 2002-02-01 2003-08-12 Osg Corp 多刃ボールエンドミル
JP2004074329A (ja) * 2002-08-13 2004-03-11 Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp ボールエンドミル
JP2008110437A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Hitachi Tool Engineering Ltd Ｃｂｎ製ボールエンドミル

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5322394A (en) * 1992-03-09 1994-06-21 Hitachi Tool Engineering, Ltd. Highly stiff end mill
US5855458A (en) * 1993-03-09 1999-01-05 Hydra Tools International Plc Rotary cutter
DE19824212B4 (de) 1997-06-13 2007-11-15 Nachi-Fujikoshi Corp. Hartmetall-Kugelschneidkopfschaftfräser
JP2000233311A (ja) 1998-12-17 2000-08-29 Hitachi Tool Engineering Ltd 仕上げ用ボールエンドミル
JP4416139B2 (ja) 1999-07-02 2010-02-17 日立ツール株式会社 エンドミル
JP3833875B2 (ja) 2000-05-30 2006-10-18 日立ツール株式会社 ボ−ルエンドミル
US6846135B2 (en) * 2002-03-25 2005-01-25 Hitachi Tool Engineering Ltd. Radius end mill having radius edge enhanced in resistance to chipping and fracture
JP2003311524A (ja) * 2002-04-18 2003-11-05 Nachi Fujikoshi Corp 超硬ボールエンドミル
JP4540292B2 (ja) * 2002-10-22 2010-09-08 オーエスジー株式会社 ラジアスエンドミル
WO2004058438A1 (ja) * 2002-12-26 2004-07-15 Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation ラジアスエンドミル
DE20310713U1 (de) * 2003-07-12 2003-09-18 Fette Gmbh Stirnfräser
JP2005052957A (ja) * 2003-08-07 2005-03-03 Kyocera Corp ボールエンドミル
CN1942277A (zh) 2004-04-20 2007-04-04 Osg株式会社 球头立铣刀
WO2006028886A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Berkshire Precision Tool, Llc Multiple-axis cutting toroidal end mill
JP2009241190A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Ｃｂｎラジアスエンドミル
JP5013435B2 (ja) 2008-10-29 2012-08-29 住友電工ハードメタル株式会社 ボールエンドミル
JP5499589B2 (ja) * 2009-09-14 2014-05-21 三菱マテリアル株式会社 ボールエンドミル
IL202196A (en) * 2009-11-17 2015-03-31 Kennametal Inc Optimizing the geometric cutting edge in spherical nibs

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08168914A (ja) * 1992-04-03 1996-07-02 Hitachi Tool Eng Ltd ボールエンドミル
JP2001341026A (ja) * 2000-06-01 2001-12-11 Hitachi Tool Engineering Ltd ボールエンドミル
JP2003071625A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Hitachi Tool Engineering Ltd エンドミル
JP2003225821A (ja) * 2002-02-01 2003-08-12 Osg Corp 多刃ボールエンドミル
JP2004074329A (ja) * 2002-08-13 2004-03-11 Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp ボールエンドミル
JP2008110437A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Hitachi Tool Engineering Ltd Ｃｂｎ製ボールエンドミル

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8870498B2 (en) 2008-10-29 2014-10-28 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Ball end mill
GB2488432A (en) * 2011-02-24 2012-08-29 Kennametal Inc Milling cutter
US8882406B2 (en) 2011-02-24 2014-11-11 Kennametal Inc. Milling cutter, especially a round-head milling cutter
CN102328127A (zh) * 2011-09-22 2012-01-25 山东理工大学 微细锥形球头铣刀
US20150224585A1 (en) * 2012-10-29 2015-08-13 Kyocera Corporation Ball end mill
US10265784B2 (en) * 2012-10-29 2019-04-23 Kyocera Corporation Ball end mill
GB2573524A (en) * 2018-05-08 2019-11-13 Prima Dental Mfg Limited Dental milling tool
GB2573524B (en) * 2018-05-08 2023-01-18 Prima Dental Mfg Limited Dental milling tool
US11633257B2 (en) 2018-05-08 2023-04-25 Prima Dental Manufacturing Ltd Dental milling tool
EP4010140B1 (en) * 2019-08-09 2024-05-22 Ivanov, Andrey Zhivkov Soft and semisoft materials milling bit
CN111230195A (zh) * 2020-02-27 2020-06-05 厦门金鹭特种合金有限公司 一种球头铣刀
CN111230195B (zh) * 2020-02-27 2021-06-04 厦门金鹭特种合金有限公司 一种球头铣刀
US11304723B1 (en) 2020-12-17 2022-04-19 Avantec Vascular Corporation Atherectomy devices that are self-driving with controlled deflection
WO2023277176A1 (ja) * 2021-07-01 2023-01-05 京セラ株式会社 回転工具及び切削加工物の製造方法

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Publication number Publication date
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JP5013435B2 (ja) 2012-08-29
DE112009002613B4 (de) 2013-01-17

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