JP7601452B2 - Ball End Mill - Google Patents
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Description
本発明は、工具本体の先端面に略円弧状の複数の底刃が形成されたボールエンドミルに関する。 The present invention relates to a ball end mill in which multiple, approximately arc-shaped bottom cutting edges are formed on the tip surface of the tool body.
一般に精密機械加工分野において、金型や部品等を切削加工するために例えばボールエンドミルが用いられている。例えば図10に記載されたボールエンドミル100では、工具本体101の先端面に180度対向して配設された1/4円弧状の2枚のR刃102が形成されている。このボールエンドミル100は中心軸線O周りに回転可能とされている。各R刃102の回転方向前方側にはR刃102のすくい面102aを形成するギャッシュ溝103が形成されている。 In the field of precision machining, ball end mills, for example, are generally used to cut dies, parts, and the like. For example, in the ball end mill 100 shown in FIG. 10, two quarter-arc R blades 102 are formed on the tip surface of the tool body 101, arranged 180 degrees opposite each other. This ball end mill 100 is rotatable around the central axis O. A gash groove 103 that forms the rake face 102a of the R blade 102 is formed on the forward side of the rotation direction of each R blade 102.
2枚のR刃102は芯上がりに形成されていて、それぞれ外周面側から中心軸線Oの近傍を通過して反対側に延びている。2枚のR刃102は中心軸線Oに重なるチゼル104を介して交差している。しかも、各ギャッシュ溝103は平面視でR刃102に沿って外周側から中心軸線O方向に延びて中心軸線Oを超える反対側まで設けられている。そのため、一対のギャッシュ溝103は長さkの範囲で互いに交差している。このようなボールエンドミルは例えば特許文献1等にも開示されている。 The two R blades 102 are formed with the center raised, and each extends from the outer peripheral surface side, passing near the central axis O, to the opposite side. The two R blades 102 intersect via a chisel 104 that overlaps the central axis O. Moreover, each gash groove 103 is provided in a plan view, extending from the outer peripheral side along the R blade 102 in the direction of the central axis O to the opposite side beyond the central axis O. Therefore, a pair of gash grooves 103 intersect with each other within a range of length k. Such a ball end mill is also disclosed in, for example, Patent Document 1.
このボールエンドミル100で被削材の切削加工を行う場合、中心軸線O付近に切れない刃を有するチゼル104が設けられたため、この部分での切削抵抗が増大する。しかも、従来のボールエンドミル100では、チゼル104の欠損を防いで刃先強度を確保するために、R刃102を芯上がりに設定しただけでなく、対向するR刃102の逃げ面が延長するチゼル104を有する肉厚部の幅を太くし、すくい角をネガに設定していた。
しかしながら、この場合でも、切削速度が低いためチゼル104にかかる負荷が過大で切削抵抗が大きく、発熱や異常摩耗を引き起こすという問題を改善できていなかった。
When cutting a workpiece with this ball end mill 100, the cutting resistance increases in this area because the chisel 104 having a dull blade is provided near the central axis O. Moreover, in the conventional ball end mill 100, in order to prevent chipping of the chisel 104 and ensure the strength of the cutting edge, not only was the R blade 102 set to be center-up, but the width of the thick-walled portion having the chisel 104, which is an extension of the flank face of the opposing R blade 102, was made wider and the rake angle was set to be negative.
However, even in this case, the low cutting speed causes an excessive load on the chisel 104, resulting in large cutting resistance, and the problem of heat generation and abnormal wear cannot be improved.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、底刃の切削性を高めて底刃及びチゼルまたは凹部の欠損と摩耗を抑制できるようにしたボールエンドミルを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a ball end mill that improves the cutting performance of the bottom cutting edge and suppresses damage and wear of the bottom cutting edge and chisel or recess.
本発明に係るボールエンドミルは、中心軸線回りに回転可能な工具本体の先端側に切刃部を備えたボールエンドミルにおいて、前記切刃部の先端面に略円弧状に形成されている複数の底刃と、前記底刃の回転方向前方側で互いに交差して形成されている複数のギャッシュ溝と、前記複数の底刃の間に前記中心軸線を含んで形成され、前記複数のギャッシュが連通する凹部と、前記複数の底刃の回転方向後方側に形成され、回転方向後方に向かうにつれて逃げ角が変化する二番逃げ面と、を有することを特徴とする。 The ball end mill of the present invention is a ball end mill having a cutting edge portion at the tip side of a tool body rotatable around a central axis, and is characterized in that it has a plurality of bottom blades formed in an approximately arc shape on the tip surface of the cutting edge portion, a plurality of gash grooves formed intersecting each other on the front side of the bottom blades in the rotational direction, a recess formed between the plurality of bottom blades and including the central axis, through which the plurality of gashes are connected , and a second clearance surface formed on the rear side of the plurality of bottom blades in the rotational direction, the clearance angle of which changes as it moves rearward in the rotational direction .
また、工具本体の先端面に凹部を有するボールエンドミルにおいて、複数のギャッシュ溝は互いに交差して凹部に連通して配設され、底刃間の内接円の直径(d)は底刃の半径Rの1%~3%の範囲に設定されていることが好ましい。
複数の底刃の回転方向前方に形成した複数のギャッシュ溝が半径Rの1%~3%の範囲で互いに交差しており、これに重なる底刃間の中央に凹部を形成したため、切削時に底刃間の凹部で摩耗と欠損を生じにくく、切削性が高い。
In addition, in a ball end mill having a recess on the tip surface of the tool body, it is preferable that the multiple gash grooves are arranged to intersect with each other and communicate with the recess, and that the diameter (d) of the inscribed circle between the bottom cutting edges is set in the range of 1% to 3% of the radius R of the bottom cutting edges.
Multiple gash grooves formed forward in the direction of rotation of multiple bottom blades intersect with each other within a range of 1% to 3% of the radius R, and a recess is formed in the center between the overlapping bottom blades. This makes it difficult for the recesses between the bottom blades to wear or break during cutting, resulting in high cutting performance.
また、工具本体の先端面にチゼルを有するボールエンドミルは、工具本体の先端面において、複数のギャッシュ溝が互いに交差しない形状とされ、底刃の間にチゼルが形成されていてもよい。
底刃の間にチゼルを設けているが、底刃が高硬度で芯下がりに形成したため、底刃の切削性が高い上に底刃の間のチゼルの摩耗と欠損を低減することができる。
In addition, a ball end mill having a chisel on the tip surface of the tool body may have a shape in which multiple gash grooves do not intersect with each other on the tip surface of the tool body, and the chisel may be formed between the bottom cutting edges.
A chisel is provided between the bottom blades, and because the bottom blades are made of high hardness and are formed with a core-down shape, the bottom blades have high cutting ability and wear and damage to the chisel between the bottom blades can be reduced.
また、チゼルを有する部分の内接円の直径(t)は底刃の半径Rの0.5%~2.0%の範囲に設定されていることが好ましい。
切刃部で切削加工する際、チゼルを有する部分が高硬度で厚みが小さいため被削材に押圧されてもチゼルの摩耗と欠損を低減することができる。
In addition, it is preferable that the diameter (t) of the inscribed circle of the portion having the chisel is set in the range of 0.5% to 2.0% of the radius R of the bottom cutting edge.
When cutting with the cutting edge, the part with the chisel is hard and thin, so even if it is pressed against the workpiece, wear and damage to the chisel can be reduced.
また、底刃のアキシャルレーキ角は-10°~+15°の範囲に設定されていることが好ましい。
底刃のアキシャルレーキ角を-10°~+15°の範囲で正角側に形成したため、芯下がりと相まって切削性が高い。
In addition, the axial rake angle of the bottom cutting edge is preferably set in the range of -10° to +15°.
The axial rake angle of the bottom cutting edge is formed on the positive side in the range of -10° to +15°, which, combined with the center-down position, provides high cutting performance.
本発明に係るボールエンドミルによれば、高硬度材質のcBNからなる切刃部を用い、
底刃の間の中心軸線付近にチゼルまたは凹部が設けられ、底刃の芯下がり量を底刃の半径Rの0%より大きく6%以下に形成したため、底刃の切削性を向上できる上に、底刃及び底刃間のチゼル及び凹部の耐欠損性と耐摩耗性に優れている。
According to the ball end mill of the present invention, a cutting edge portion made of cBN, which is a high hardness material, is used,
A chisel or recess is provided near the central axis between the bottom blades, and the amount of center depression of the bottom blade is formed to be greater than 0% and not more than 6% of the radius R of the bottom blade, which not only improves the cutting ability of the bottom blade but also provides excellent resistance to chipping and wear of the bottom blade and the chisel and recess between the bottom blades.
以下、本発明の各実施形態によるボールエンドミルについて添付図面に基づいて説明する。図1乃至図3は本発明の第一実施形態によるボールエンドミル1を示すものである。図1及び図2において、本実施形態によるボールエンドミル1は、略円柱状に形成されていて中心軸線Oを中心に回転される工具本体2と、その先端部に形成された切刃部3と、を備えている。ボールエンドミル1の少なくとも切刃部3は高硬度材料からなるcBN焼結体によって形成されている。或いは、ボールエンドミル1の切刃部3の材質としてcBNに代えてPCDを用いてもよい。
このボールエンドミル1は機械部品や金型等の高硬度材を切削加工するのに用いられる。本明細書では工具本体2の中心軸線Oに沿った切刃部3側を先端側、先端といい、主軸に連結する反対側を基端側、基端というものとする。
Ball end mills according to the embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Figures 1 to 3 show a ball end mill 1 according to a first embodiment of the present invention. In Figures 1 and 2, the ball end mill 1 according to this embodiment comprises a tool body 2 formed in a substantially cylindrical shape and rotated around a central axis O, and a cutting edge portion 3 formed at the tip of the tool body 2. At least the cutting edge portion 3 of the ball end mill 1 is formed of a cBN sintered compact made of a high hardness material. Alternatively, PCD may be used as the material for the cutting edge portion 3 of the ball end mill 1 instead of cBN.
This ball end mill 1 is used for cutting high-hardness materials such as machine parts, dies, etc. In this specification, the side of the cutting edge portion 3 along the central axis O of the tool body 2 is referred to as the tip side or tip, and the opposite side connected to the spindle is referred to as the base side or base.
図1及び図2において、ボールエンドミル1は切刃部3の略半球面状をなす先端面4に略1/4円弧状の底刃として複数、例えば2枚のR刃5が180度対向する位置に形成されている。工具本体2の外径をDとした場合、R刃5の半径をRとして2R≧Dに設定されている。しかも、各R刃5は芯下がりに形成されている。
切刃部3において、各R刃5の回転方向前方側にはギャッシュ溝7が形成されている。ギャッシュ溝7に形成されたギャッシュ面はR刃5のすくい面8とされ、すくい面8は平面、凹曲面、凸曲面のいずれに形成されていてもよい。本実施形態ではすくい面8は例えば凸曲面とされている。
1 and 2, the ball end mill 1 has a plurality of, for example, two R blades 5 formed at positions facing each other at 180 degrees as bottom blades having a shape of a substantially quarter arc on the tip surface 4 of the cutting blade portion 3, which is substantially hemispherical. When the outer diameter of the tool body 2 is D and the radius of the R blade 5 is R, the relationship is set such that 2R≧D. Moreover, each R blade 5 is formed so as to be center-down.
In the cutting edge portion 3, a gash groove 7 is formed on the front side in the rotation direction of each R blade 5. The gash surface formed in the gash groove 7 is used as a rake face 8 of the R blade 5, and the rake face 8 may be formed as a flat surface, a concave curved surface, or a convex curved surface. In this embodiment, the rake face 8 is, for example, a convex curved surface.
図3において、中心軸線Oに対するR刃5のすくい面8のすくい角αは-10°~+15°の範囲に設定されている。R刃5のすくい角αはアキシャルレーキ角αに設定されている。R刃5のすくい角αが-10°より小さいと刃先強度は高いが切削性が著しく低下し、+15°より大きいと切削性は高いが切刃強度が低下する。
R刃5の回転方向後方側には逃げ面として正の逃げ角を有する二番逃げ面9と三番逃げ面10が順次形成されている。二番逃げ面9の逃げ角は+10°~+25°の正角に設定
されている。この逃げ角は一定の角度でもよいし、R刃5側から回転方向後方に向かうに従って次第に大きくなるように、または小さくなるように変化してもよい。三番逃げ面10の逃げ角は二番逃げ面9の逃げ角より大きい逃げ角を有している。
In Figure 3, the rake angle α of the rake face 8 of the R blade 5 relative to the central axis O is set in the range of -10° to +15°. The rake angle α of the R blade 5 is set to the axial rake angle α. If the rake angle α of the R blade 5 is smaller than -10°, the cutting edge strength is high but the cutting performance is significantly reduced, and if it is larger than +15°, the cutting performance is high but the cutting edge strength is reduced.
A second flank 9 and a third flank 10, each having a positive clearance angle, are formed in sequence on the rear side of the R blade 5 in the direction of rotation. The clearance angle of the second flank 9 is set to a positive angle of +10° to +25°. This clearance angle may be a constant angle, or may change so as to gradually increase or decrease from the R blade 5 side toward the rear in the direction of rotation. The clearance angle of the third flank 10 is greater than the clearance angle of the second flank 9.
R刃5の基端側には外周刃13が形成されている。外周刃13の回転方向前方側にはフルート溝14が形成されている。フルート溝14には外周刃13のすくい面15が形成されている。外周刃13とフルート溝14は先端側から基端側に向けて次第に回転方向後方側に螺旋状に捩じれるようにねじれ角を有している。
工具本体2の側面視で、R刃5と外周刃13は先端側から基端側に向けて回転方向後方側に捩じれている。外周刃13はR刃5と同一角度またはそれ以上の角度で後方に捩じれたねじれ角を有している。R刃5のギャッシュ溝7と外周刃13のフルート溝14もR刃5及び外周刃13と同様に先端側から基端側に向かうに従って回転方向後方側に捩じれている。
A peripheral cutting edge 13 is formed on the base end side of the R blade 5. A flute groove 14 is formed on the front side in the rotation direction of the peripheral cutting edge 13. A cutting face 15 of the peripheral cutting edge 13 is formed on the flute groove 14. The peripheral cutting edge 13 and the flute groove 14 have a helix angle that gradually twists spirally backward in the rotation direction from the tip side to the base end side.
In a side view of the tool body 2, the R blade 5 and the peripheral blade 13 are twisted rearward in the direction of rotation from the tip end to the base end. The peripheral blade 13 has a twist angle twisted rearward at an angle equal to or greater than that of the R blade 5. The gash groove 7 of the R blade 5 and the flute groove 14 of the peripheral blade 13 are also twisted rearward in the direction of rotation from the tip end to the base end, similar to the R blade 5 and the peripheral blade 13.
図1に示す切刃部3の先端面図において、一対のR刃5は芯下がりに形成されている。なお、R刃5は回転方向前方に湾曲して突出する凸曲線状または直線状に形成されていてもよい。各R刃5の中心軸線O側の端部は中心軸線Oに近接する位置まで延びており、この端部同士は二番逃げ面9の延長部同士が接続される肉厚の延長逃げ面18aに接続されている。この延長逃げ面18aの中央には中心軸線Oに重なるチゼル18が形成されている。チゼル18を有する延長逃げ面18a(チゼル18を有する部分)の内接円の直径(厚み)tはR刃5の半径Rの0.5%~2.0%の範囲に設定されている。内接円の直径tが0.5%より小さいと切削時に著しく欠損し易く、2.0%より大きいと切削抵抗が増大して異常摩耗の原因になる。
チゼル18はデッドスポットに相当する。チゼル18は延長逃げ面18aが中心軸線Oに重なっており、すくい面と延長逃げ面18aの間の稜線を切刃として工具本体2の回転時に切削可能ではあるが、中心軸線Oの近傍であるため切削速度が低い部分であり切削性が悪い。
In the tip end view of the cutting blade portion 3 shown in FIG. 1, a pair of R blades 5 are formed with the center lowered. The R blades 5 may be formed in a convex curved shape or a straight shape that curves and protrudes forward in the rotation direction. The ends of the R blades 5 on the central axis O side extend to a position close to the central axis O, and these ends are connected to a thick extended flank 18a where the extended parts of the second flank 9 are connected to each other. A chisel 18 is formed in the center of this extended flank 18a, which overlaps with the central axis O. The diameter (thickness) t of the inscribed circle of the extended flank 18a (part having the chisel 18) having the chisel 18 is set in the range of 0.5% to 2.0% of the radius R of the R blade 5. If the diameter t of the inscribed circle is smaller than 0.5%, it is significantly prone to chipping during cutting, and if it is larger than 2.0%, the cutting resistance increases, causing abnormal wear.
The chisel 18 corresponds to a dead spot. The extended flank 18a of the chisel 18 overlaps with the central axis O, and the ridge between the rake face and the extended flank 18a serves as a cutting edge for cutting when the tool body 2 rotates. However, since the chisel 18 is located near the central axis O, the cutting speed is low and cutting performance is poor.
また、一対のR刃5同士の間隔である芯下がり量sはR刃5の半径Rの0%より大きく6%以下の範囲に設定されている。芯下がり量sが0%であれば芯下がりに設定できずにR刃5の切削性が低下し、6%を超えると切削性は高いが切刃強度が低下する。そのため、一対のR刃5の芯下がり量sは上記範囲に設定することが切削性と切刃強度を確保する上で好ましい。芯下がり量sは一対のR刃5による切削バランスを確保するために、中心軸線Oからの距離がそれぞれs/2であることが好ましい。 The amount of center drop s, which is the distance between the pair of R blades 5, is set to a range greater than 0% and less than 6% of the radius R of the R blade 5. If the amount of center drop s is 0%, the R blade 5 cannot be set to center drop and the cutting performance of the R blade 5 decreases, and if it exceeds 6%, the cutting performance is high but the cutting edge strength decreases. Therefore, it is preferable to set the amount of center drop s of the pair of R blades 5 in the above range in order to ensure cutting performance and cutting edge strength. In order to ensure cutting balance by the pair of R blades 5, it is preferable that the distance from the central axis O of each of the amount of center drop s is s/2.
また、一対のR刃5の回転方向前方側にそれぞれ形成した2つのギャッシュ溝7は互いに交差しておらず、チゼル18の延長逃げ面18aの内接円の直径tだけの間隙が設定されている。cBN製の切刃部3は高硬度であるため中心軸線O付近にチゼル18が存在していると大きな抵抗になり欠損し易くなる。本実施形態ではチゼル18の延長逃げ面18aの内接円の直径tの範囲を上記の範囲に小さくすることで切削性を向上させて摩耗を抑制している。 The two gash grooves 7 formed on the front side of each of the pair of R blades 5 in the rotational direction do not intersect with each other, and a gap of the diameter t of the inscribed circle of the extended relief surface 18a of the chisel 18 is set. The cutting edge portion 3 made of cBN has high hardness, so if the chisel 18 is present near the central axis O, it will create a large resistance and will be easily chipped. In this embodiment, the range of the diameter t of the inscribed circle of the extended relief surface 18a of the chisel 18 is narrowed to the above range, improving cutting performance and suppressing wear.
本実施形態によるボールエンドミル1は上述した構成を備えており、次にその切削方法について説明する。
ボールエンドミル1を中心軸線O回りに回転させつつ切刃部3の中心軸線O方向の縦送りによる切り込みでは、中央のチゼル18では切削できないため切削抵抗が上昇し、切刃部3の先端面4に位置する延長逃げ面18aが摩耗する。しかし、チゼル18の延長逃げ面18aの内接円の直径tは半径Rの0.5%~2.0%の範囲と小さいため延長逃げ面18aの摩耗量が小さい。その後、ボールエンドミル1を横送りすることでR刃5によって加工面の立壁を切削加工する。ボールエンドミル1の横送りによって、切り込み時に切
削できなかったチゼル18の部分の被削材をR刃5で切削加工する。
The ball end mill 1 according to this embodiment has the above-mentioned configuration, and its cutting method will now be described.
When the ball end mill 1 is rotated around the central axis O and the cutting blade 3 is fed vertically in the direction of the central axis O, the cutting resistance increases because the central chisel 18 cannot cut, and the extended flank 18a located on the tip surface 4 of the cutting blade 3 is worn. However, the diameter t of the inscribed circle of the extended flank 18a of the chisel 18 is small, ranging from 0.5% to 2.0% of the radius R, so the amount of wear on the extended flank 18a is small. The ball end mill 1 is then fed laterally to cut the vertical wall of the machining surface with the R blade 5. The ball end mill 1 is fed laterally to cut the workpiece material in the part of the chisel 18 that could not be cut during cutting with the R blade 5.
しかも、切刃部3のR刃5はcBN製で高硬度である上にチゼル18を有する延長逃げ面18aの内接円の直径tが小さいため、R刃5による切削性を向上できると共に延長逃げ面18aの摩耗と欠けを抑制することができる。 Moreover, the R blade 5 of the cutting edge portion 3 is made of cBN and has high hardness, and the diameter t of the inscribed circle of the extended flank 18a having the chisel 18 is small, so the cutting performance of the R blade 5 can be improved and wear and chipping of the extended flank 18a can be suppressed.
上述のように本実施形態によるボールエンドミル1によれば、切刃部3がcBN製で高硬度である上に一対のR刃5のアキシャルレーキ角αがポジ側に傾斜しており、R刃5で挟まれたチゼル18の延長逃げ面18a部分の内接円の直径tが小さく形成されている。そのため、R刃5による切削性が高く、R刃5及びチゼル18の部分での耐摩耗性と耐欠損性に優れている。 As described above, according to the ball end mill 1 of this embodiment, the cutting edge portion 3 is made of cBN and has high hardness, and the axial rake angle α of the pair of R blades 5 is inclined toward the positive side, and the diameter t of the inscribed circle of the extended relief surface 18a of the chisel 18 sandwiched between the R blades 5 is small. Therefore, the cutting ability of the R blades 5 is high, and the wear resistance and chipping resistance of the R blades 5 and chisel 18 are excellent.
以上、本発明の実施形態によるボールエンドミル1について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の異なる形態や態様を採用できることはいうまでもない。これらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
以下に本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した実施形態の部分や部品と同一または同様なものについては同一の符号を用いて説明を行うものとする。
Although the ball end mill 1 according to the embodiment of the present invention has been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to such an embodiment, and various different forms and configurations can be adopted without departing from the spirit of the present invention. All of these are included in the technical scope of the present invention.
Other embodiments and modifications of the present invention will be described below, and the same reference numerals will be used to describe parts and components that are the same as or similar to those of the above-described embodiments.
図4乃至図6は本発明の第二実施形態によるボールエンドミル20を示すものであり、第一実施形態によるボールエンドミル1と同様な構成を有している。ボールエンドミル20は切刃部3の先端面4に略1/4円弧状の底刃として複数、例えば2枚のR刃5が180度対向する位置に形成されている。工具本体2の外径をDとし、R刃5の半径をRとして2R≧Dに設定されている。しかも、各R刃5は芯下がりに形成されている。
切刃部3において、各R刃5の回転方向前方側にはギャッシュ溝7が形成されている。ギャッシュ溝7のギャッシュ面はR刃5のすくい面8とされている。すくい面8は例えば凸曲面とされている。
4 to 6 show a ball end mill 20 according to a second embodiment of the present invention, which has a similar configuration to the ball end mill 1 according to the first embodiment. The ball end mill 20 has a plurality of, for example, two R blades 5 formed at positions facing each other at 180 degrees as bottom blades having a substantially quarter-arc shape on the tip surface 4 of the cutting portion 3. The outer diameter of the tool body 2 is D, and the radius of the R blade 5 is R, so that 2R≧D is satisfied. Moreover, each R blade 5 is formed so as to be center-down.
In the cutting edge portion 3, a gash groove 7 is formed on the front side in the rotation direction of each R blade 5. The gash surface of the gash groove 7 serves as a rake face 8 of the R blade 5. The rake face 8 is, for example, a convex curved surface.
中心軸線Oに対するR刃5のすくい面8のすくい角であるアキシャルレーキ角αは-10°~+15°の範囲に設定されている。R刃5のすくい角αが-10°より小さいと刃先強度は高いが切削性が著しく低下し、+15°より大きいと切削性は高いが切刃強度が低下する。
R刃5の基端側には外周刃13が形成され、外周刃13の回転方向前方側にはフルート溝14が形成されている。フルート溝14には外周刃13のすくい面15が形成されている。R刃5の回転方向後方側には逃げ面として正の逃げ角を有する二番逃げ面9と三番逃げ面10が順次形成されている。二番逃げ面9の逃げ角は+10°~+25°の正角に設定されている。二番逃げ面9の逃げ角は一定角度または可変の逃げ角に設定されている。
The axial rake angle α, which is the rake angle of the rake face 8 of the R blade 5 relative to the central axis O, is set in the range of -10° to +15°. If the rake angle α of the R blade 5 is smaller than -10°, the cutting edge strength is high but the cutting performance is significantly reduced, and if it is larger than +15°, the cutting performance is high but the cutting edge strength is reduced.
A peripheral cutting edge 13 is formed on the base end side of the R blade 5, and a flute groove 14 is formed on the front side of the peripheral cutting edge 13 in the rotational direction. A rake face 15 of the peripheral cutting edge 13 is formed on the flute groove 14. A second flank 9 and a third flank 10, each having a positive clearance angle, are formed in this order on the rear side of the R blade 5 in the rotational direction. The clearance angle of the second flank 9 is set to a positive angle of +10° to +25°. The clearance angle of the second flank 9 is set to a fixed angle or a variable clearance angle.
対向する2枚のR刃5の間で中心軸線Oを含む領域にギャッシュ溝7に連通する凹部21が形成されている。凹部21は、図4及び図5では略円錐状に形成されているが、凹部21の形状は任意である。そのため、2枚のR刃5の間には中心軸線Oを含む領域にチゼル18やデッドスポットが形成されていない。
また、切刃部3の先端面4において、R刃5の回転方向前方側に形成されたギャッシュ溝7は、それぞれ中心軸線Oを超えて径方向の反対側の領域にまで延びている。二つのギャッシュ溝7は中心軸線Oの領域において凹部21で重複して互いに交差している。図4に示す対向するR刃5の中心側端部間の内接円(凹部21)の直径dはR刃5の半径Rの1%~3%の範囲に設定されている。中心軸線O側のR刃5間の内接円の直径dは1%より小さいと切り屑が凝着して異常摩耗を生じるという欠点がある。また、3%より大きいと切刃部3による立壁加工時の凹部21の径が大きくなりすぎて非切削で残る凸部の径が増大し、横送りした際のR刃5による凸部の切削負荷が増大し、加工面粗さが劣化するとい
う欠点がある。
A recess 21 communicating with the gash groove 7 is formed in a region including the central axis O between the two opposing R blades 5. Although the recess 21 is formed in a substantially conical shape in Fig. 4 and Fig. 5, the shape of the recess 21 is arbitrary. Therefore, no chisel 18 or dead spot is formed in the region including the central axis O between the two R blades 5.
In addition, on the tip surface 4 of the cutting blade portion 3, the gash grooves 7 formed on the front side of the rotation direction of the R blade 5 extend beyond the central axis O to the region on the opposite side in the radial direction. The two gash grooves 7 overlap and intersect with each other at the recessed portion 21 in the region of the central axis O. The diameter d of the inscribed circle (recessed portion 21) between the center side ends of the opposing R blades 5 shown in FIG. 4 is set to a range of 1% to 3% of the radius R of the R blade 5. If the diameter d of the inscribed circle between the R blades 5 on the central axis O side is smaller than 1%, there is a drawback that chips adhere to each other and abnormal wear occurs. Also, if it is larger than 3%, there is a drawback that the diameter of the recessed portion 21 during vertical wall processing by the cutting blade portion 3 becomes too large, and the diameter of the convex portion remaining without cutting increases, and the cutting load of the convex portion by the R blade 5 during lateral feeding increases, and the roughness of the processed surface deteriorates.
本実施形態によるボールエンドミル20は上述した構成を備えており、次にその切削方法について説明する。
例えば、ボールエンドミル1の切刃部3を中心軸線O回りに回転させつつ縦方向に切り込んで横送りする等高線荒取り加工を行うと、縦送り時に2枚のR刃5の中央に形成された凹部21で切削できない。すると、被削材に凹部21による切削残りの凸部が生じる。
その後、ボールエンドミル1を横送りすることで、切刃部3の中心軸線O部分の凹部21に刃がなくても、切り込み時に切削できなかった切削残りの凸部をR刃5によって切削加工する。しかも、切刃部3のR刃5はcBN製で高硬度である上に凹部21の径が小さいため、切削性を向上できて摩耗と欠けを抑制することができる。
The ball end mill 20 according to this embodiment has the above-mentioned configuration, and its cutting method will now be described.
For example, when performing contour rough cutting by cutting vertically and feeding horizontally while rotating the cutting blade portion 3 of the ball end mill 1 around the central axis O, the recessed portion 21 formed in the center of the two R blades 5 cannot cut during vertical feeding. This results in a convex portion remaining uncut due to the recessed portion 21 on the workpiece.
Thereafter, by feeding the ball end mill 1 laterally, even if there is no blade in the recess 21 of the central axis O of the cutting blade portion 3, the remaining protrusion that could not be cut during cutting is cut by the R blade 5. Moreover, since the R blade 5 of the cutting blade portion 3 is made of cBN and has high hardness, and the diameter of the recess 21 is small, cutting performance can be improved and wear and chipping can be suppressed.
上述のように本第二実施形態によるボールエンドミル20によれば、切刃部3がcBN製で高硬度である上に一対のR刃5のアキシャルレーキ角がポジ側に傾斜しており、R刃5で挟まれた凹部21の部分の削り残しを横送りで切削加工できる。
そのため、R刃5による切削性が高くR刃5及び凹部21の部分での摩耗と欠損を抑制できる。しかも、R刃5の間の凹部21にチゼル18がないため、切削抵抗をより一層低減できる。
As described above, according to the ball end mill 20 of the second embodiment, the cutting edge portion 3 is made of cBN and has high hardness, and the axial rake angle of the pair of R blades 5 is inclined toward the positive side, so that the remaining cutting material in the recess 21 sandwiched between the R blades 5 can be cut by lateral feed.
Therefore, the cutting ability of the R blade 5 is high, and wear and chipping can be suppressed at the R blade 5 and the recessed portion 21. Moreover, since there is no chisel 18 in the recessed portion 21 between the R blades 5, the cutting resistance can be further reduced.
次に上述した第一実施形態によるボールエンドミル1と第二実施形態によるボールエンドミル20について等高線荒取り加工の切削試験を行った。各試験例は、第一実施形態のボールエンドミル1を実施例1、第二実施形態のボールエンドミル20を実施例2とし、図10に示す従来のボールエンドミル100を従来例として、高硬度材質からなる被削材の金型加工を行った。
実施例1、実施例2はそれぞれ一対のR刃5が芯下がりであり、従来例は芯上がりとされている。実施例1は切刃部3の中心軸線O付近に内接円の直径tのチゼル18があり、実施例2は切刃部3の中心軸線O付近に凹部21が形成されている。従来例は中心軸線O付近にチゼル18より大きな厚みのチゼル104が形成されている。
Next, a cutting test for rough contour cutting was carried out for the ball end mill 1 according to the first embodiment and the ball end mill 20 according to the second embodiment described above. In each test example, the ball end mill 1 according to the first embodiment was used as Example 1, the ball end mill 20 according to the second embodiment was used as Example 2, and the conventional ball end mill 100 shown in Fig. 10 was used as a conventional example, and die cutting was carried out on a workpiece made of a high-hardness material.
In each of the first and second embodiments, the pair of R blades 5 are center-down, while in the conventional embodiment, they are center-up. In the first embodiment, a chisel 18 having an inscribed circle diameter t is formed near the central axis O of the cutting portion 3, while in the second embodiment, a recess 21 is formed near the central axis O of the cutting portion 3. In the conventional embodiment, a chisel 104 having a thickness greater than the chisel 18 is formed near the central axis O.
切削条件は、回転速度nは120000min-1、送り速度Vfは1050mm/min、ap(Z軸方向の切り込み量)は0.005mm、ae(横方向の切り込み量)は0.005mmとした。クーラントはオイルミストを使用した。
そして、比較試験結果として、被削材を10時間切削加工した切削前と切削後の各ボールエンドミル1、20、100の回転中心付近の逃げ面の摩耗状態、R刃5、102の摩耗量を示す輪郭投影写真を示した。
The cutting conditions were: rotation speed n: 120000 min-1, feed speed Vf: 1050 mm/min, ap (cutting depth in the Z-axis direction): 0.005 mm, ae (cutting depth in the lateral direction): 0.005 mm. Oil mist was used as the coolant.
As comparative test results, contour projection photographs are shown showing the wear state of the flank near the center of rotation of each ball end mill 1, 20, 100 and the amount of wear of the R blades 5, 102 before and after cutting the workpiece for 10 hours.
実施例1、実施例2、従来例について被削材の等高線荒取り加工を10時間行った。図7~図9において、(a)、(b)は加工前のR刃の中心軸線Oの近傍部分とR刃の輪郭投影写真を示している。図7~図9(c)、(d)は10時間切削加工後のR刃の中心軸線Oの近辺部分とR刃の輪郭投影写真を示している。10時間加工後のR刃の輪郭投影写真において、黒色部分が残ったR刃の輪郭を示し、灰色部分がR刃の摩耗した部分を示す。 Rough contour cutting of the workpiece was carried out for 10 hours for Example 1, Example 2, and the conventional example. In Figures 7 to 9, (a) and (b) show the portion of the R blade near the central axis O and a contour projection photograph of the R blade before cutting. Figures 7 to 9 (c) and (d) show the portion of the R blade near the central axis O and a contour projection photograph of the R blade after 10 hours of cutting. In the contour projection photograph of the R blade after 10 hours of cutting, the black portion indicates the remaining contour of the R blade, and the gray portion indicates the worn portion of the R blade.
図7(a)、(b)において、従来例では、切削加工前のチゼル104の逃げ面とR刃102に対し、同図(c)、(d)に示す切削加工後にはチゼル104の逃げ面が大きく摩耗し、R刃102の刃先も大きく摩耗した。
これに対し、図8(a)、(b)に示す実施例1では、切削加工前のチゼル18の延長逃げ面18aとR刃5に対し、同図(c)、(d)に示す切削加工後にチゼル18の延長逃げ面18aが僅かに摩耗し、R刃5の刃先は僅かに摩耗したにすぎない。
In the conventional example shown in Figures 7(a) and (b), compared to the flank of the chisel 104 and the R blade 102 before cutting, after cutting as shown in Figures 7(c) and (d), the flank of the chisel 104 has worn significantly and the cutting edge of the R blade 102 has also worn significantly.
In contrast, in Example 1 shown in Figures 8(a) and (b), compared to the extended flank 18a of the chisel 18 and the R blade 5 before cutting, after cutting as shown in Figures 8(c) and (d), the extended flank 18a of the chisel 18 is slightly worn and the cutting edge of the R blade 5 is only slightly worn.
図9(a)、(b)に示す実施例2では、切削加工前の凹部21とR刃5に対し、同図(c)、(d)に示す切削加工後に凹部21の両端側のR刃5の二番逃げ面9が僅かに摩耗し、R刃5の刃先も僅かに摩耗したにすぎない。
これらの試験結果から、従来例の結果に対して、実施例1及び実施例2では、一対のR刃5の中心部分の摩耗が小さく、R刃5の刃先の摩耗も小さかった。そのため、実施例1及び実施例2は切削性を向上できて摩耗と欠けを抑制することができることを確認できた。
In Example 2 shown in Figures 9(a) and (b), compared to the recess 21 and R blade 5 before cutting, after cutting as shown in Figures 9(c) and (d), the second relief surface 9 of the R blade 5 on both ends of the recess 21 is slightly worn and the cutting edge of the R blade 5 is also only slightly worn.
From these test results, compared to the results of the conventional example, in Examples 1 and 2, the wear at the center portions of the pair of R blades 5 was small, and the wear at the cutting edges of the R blades 5 was also small. Therefore, it was confirmed that Examples 1 and 2 could improve cutting performance and suppress wear and chipping.
また、上述した各実施形態によるボールエンドミル1、20において、R刃5の二番逃げ面9側にスモールリリーフを設けてもよい。この場合、加工面にチッピングを生じることなく鏡面加工を行える。或いは、スモールリリーフに代えて刃先ホーニングを設けてもよい。
なお、上述した各実施形態によるボールエンドミル1、20において、切刃部3に形成するR刃5(底刃)は2枚に限定されることなく、3枚または4枚以上でもよい。R刃5が3枚以上配設された場合、これら複数のR刃5は等ピッチに配設されているが、不等ピッチに配設されていてもよい。
In the ball end mills 1 and 20 according to the above-mentioned embodiments, a small relief may be provided on the second flank 9 side of the R blade 5. In this case, mirror finishing can be performed without causing chipping on the machined surface. Alternatively, a honed cutting edge may be provided instead of the small relief.
In the ball end mills 1 and 20 according to the above-described embodiments, the number of R blades 5 (bottom blades) formed on the cutting edge portion 3 is not limited to two, and may be three or four or more. When three or more R blades 5 are provided, the R blades 5 are arranged at equal pitches, but may also be arranged at unequal pitches.
1、20 ボールエンドミル
2 工具本体
3 切刃部
5 R刃
7 ギャッシュ溝
8 すくい面
9 二番逃げ面
13 外周刃
14 フルート溝
15 すくい面
18 チゼル
21 凹部
O 中心軸線
1, 20 Ball end mill 2 Tool body 3 Cutting edge portion 5 R-blade 7 Gash groove 8 Rake face 9 Second relief face 13 Peripheral cutting edge 14 Flute groove 15 Rake face 18 Chisel 21 Recess O Central axis
Claims (2)
前記切刃部の先端面に略円弧状に形成されている複数の底刃と、
前記底刃の回転方向前方側で互いに交差して形成されている複数のギャッシュ溝と、
前記複数の底刃の間に前記中心軸線を含んで形成され、前記複数のギャッシュが連通する凹部と、
前記複数の底刃の回転方向後方側に形成され、回転方向後方に向かうにつれて逃げ角が変化する二番逃げ面と、を有し、
前記中心軸線を中心とする複数の底刃間の内接円の直径が各底刃の半径Rの1%~3%の範囲に設定されている、ボールエンドミル。 A ball end mill having a cutting edge portion at the tip end of a tool body that can rotate around a central axis,
A plurality of bottom blades formed in a substantially arcuate shape on a tip surface of the cutting blade portion;
A plurality of gash grooves are formed so as to intersect with each other on the front side in the rotation direction of the bottom cutting edge;
a recess formed between the plurality of bottom cutting edges and including the central axis line, the recess communicating with the plurality of gashes;
a second flank formed on a rear side of the end cutting edges in a rotational direction, the flank angle of which changes as the flank angle moves rearward in the rotational direction ;
The diameter of an inscribed circle between the multiple bottom cutting edges centered on the central axis is set to be within the range of 1% to 3% of the radius R of each bottom cutting edge .
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