JPH0451929Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、ボールエンドミルに関し、特に底切
刃のチツピングを回避させ、しかも切刃の抗折力
が向上することと相俟つて、加工範囲を拡大し、
これによつて加工性と、生産性を向上させるばか
りでなく、加工精度も優れ、さらに工具寿命を大
幅に伸長し得るボールエンドミルに関するもので
ある。

〈従来の技術〉 従来より、金型の彫込等にボールエンドミルが
使用されているが、主に切刃材質に起因して、切
刃の欠損（チツピング）を生じ易いという欠点が
ある。

即ち、従来のボールエンドミルの底切刃は、一
般に工具製作上の理由及び切削上の理由から、周
切刃と同質の耐摩耗性に優れた超硬合金が用いら
れている。

ところで、底切刃が設けられている軸中心付近
は、その周速が比較的遅く、中心は停止してお
り、切削温度即ち刃先温度と被削面温度が低いた
め、被削材の再結晶温度以下になり、構成刃先が
発生するばかりでなく、発生した構成刃先が生長
し、脱落し難いため、ますます生長して増大する
傾向にある。

そのため、被削面がむしられ、面の性質を損う
ばかりでなく、寸法精度も悪化する。

また、上記構成刃先の脱落の際に、切刃先端に
外力が衝撃力に加わり、該外力が切刃の抗折力よ
り大であると同切刃先端が欠損（チツピング）を
生ずる。特に、構成刃先の発生−生長−分裂−脱
落のサイクルが連続的に繰返すため、上記切刃先
端に疲労が起こり、小さい損傷であつても、たち
まち大きく発達し、非常に欠損が生じ易くなると
いう欠点がある。

従つて、これら欠点に起因して、切削速度と送
り量が規制されるため、生産性が低いばかりでな
く、切削面の加工精度も不良であり、しかも工具
寿命も短いという欠点がある。

そこで、これらの問題点を解消するものとし
て、先刃を低速切削用工具材料（例えば強靱性超
微粒子超硬合金合金または高速度鋼）、外周刃を
高速切削用工具材料（例えば超微粒子超硬合金合
金または在来型の超硬合金）としたものが提案さ
れた（実開昭47−775号）。しかし、これは異なる
工具材料を使用する先刃と外周刃との接続を直列
接続としたものであつて、一点を境にして切刃材
料が異なるものとなる為、特定範囲の回転数（例
えば1000回転付近）においては対応できても、該
特定範囲を外れた回転数においては切削速度が該
工具材料に適応すべき設定条件を外れるため、初
期の目的を達成できないという問題点を有してい
るものであります。

〈考案が解決しようとする問題点〉 このような従来技術の欠点に鑑み、本考案の主
な目的は、軸中心付近の切削速度を向上させるこ
とによつて、当該箇所における構成刃先の発生と
生長を抑制し、構成刃先の脱落に伴う刃先の欠損
を防止し、切削がより良好に行なわれ、しかも広
範囲の回転数において対応でき、切削抵抗も著し
く減少させることができ、重切削を可能として被
削材に対する汎用性を拡大して、生産性が高く、
しかも加工精度に優れ、さらに工具寿命を伸長化
し得るボールエンドミルを提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本考案によれば、底切刃が
全般切削工具用超硬合金のうち強靱性超硬合金で
あるM30からなり、かつ周切刃が全般切削工具用
超硬合金のうち強耐摩耗性超硬合金である
M2M20からなり、さらに該底切刃の終端間の距
離がボールエンドミル本体の直径の約70％〜90％
であり、かつ該周切刃の始端間の距離がボールエ
ンドミル本体の直径の約60％〜80％であり、しか
も該底切刃の終端部と該周切刃の始端部とが回転
軌跡上においてボールエンドミル本体の直径の約
５％〜20％前後放射方向にオーバラツプしている
ことを特徴とするボールエンドミルを提供するこ
とにより達成される。

〈作用〉 このように底切刃と周切刃の材質を、被削時の
条件に対応させてそれぞれ最適の材質である強靱
性超硬合金であるM30と、上記周切刃が全般切削
工具用超硬合金のうち強耐摩耗性超硬合金である
M20から採択したことにより、底切刃の抗折力が
向上することと相俟つて、軸中心付近の周速を上
げ、切削温度を上昇させることによつて、構成刃
先の発生、生長を抑制し、同刃先の脱落に伴う底
切刃の欠損を防止することができる。さらに、切
削速度の上昇にも拘らず、周切刃の耐摩耗性が向
上することにより、切刃の折損や破損を生ずるこ
となく、幅広い範囲の被削材を切削することがで
きる。

しかも、該底切刃の終端部と該周切刃の始端部
とが回転軌跡上においてボールエンドミル本体の
直径の約５％〜20％前後放射方向にオーバラツプ
させて構成した為、特定の回転数に限定されるこ
となく、広範囲の回転数において対応でき、さら
に切削抵抗も著しく減少させることができ、重切
削を可能として、被削材に対する汎用性を拡大す
ることができる。このため、切削速度と送り量を
著しく高めることがてき、加工速度を上昇させ、
生産性を大幅に向上させることができるばかりで
なく、加工精度をも著しく優れたものとすること
ができ、さらに工具寿命を大幅に伸長化させるこ
とができる。

さらに加えて、底切刃の終端をボールエンドミ
ル本体の外周まで延伸することなく、底切刃の終
端間の距離がボールエンドミル本体の直径の約70
％〜90％になるように構成した為、底切刃の終端
がボールエンドミル本体の外周まで延伸されてい
る場合に比して、該底切刃の始端と終端との周速
の差が可及的に短縮され、底切刃全体に加わる荷
重が減少するばかりでなく、該底切刃各部に加わ
る荷重の差が小さくなり、底切刃に作用する応力
が減少する。

さらに、周切刃の始端をボールエンドミル本体
の中心近傍まで延伸することなく、周切刃の始端
間の距離がボールエンドミル本体の直径の約60％
〜805になるように構成した為、周切刃の始端が
ボールエンドミル本体の中心近傍まで延伸されて
いる場合に比して、該周切刃の始端と終端との周
速の差が可及的に短縮され、周切刃全体に加わる
荷重が減少するばかりでなく、該周切刃各部に加
わる荷重の差が小さくなり、周切刃に作用する応
力が減少する。

この為、工具寿命が伸長化されると共に、工具
交換の機会が著しく減少するから、生産性が向上
する。

また、このように、底切刃の終端間と距離及び
周切刃の始端間の距離を所定長さとする構成を採
用することにより、広範囲の回転数において幅広
く使用可能となり、どのような切削速度において
も応力集中を回避でき、切刃の強度を向上させる
ことが出来ると共に、生産性の向上と加工精度の
向上とが図れる。

一方、従来例の如く底切刃と周切刃とを一直線
上に一致させ、両者接合した場合には、該接合箇
所において応力集中を生じ、該底切刃や周切刃が
剥離や欠落し、各刃が破壊されるばかりでなく、
被削材をも損傷するという不具合を生ずるという
問題点がある。しかしながら、本願考案にあつて
は、底切刃の終端部と周切刃の始端部とが回転軌
跡上においてボールエンドミル本体の直径の約５
％〜20％前後放射方向にオーバラツプさせて構成
した為、切刃の材質が急激に変わることなく、所
定長さに渡つて並存しており、応力を分散させ
て、応力集中を回避することがてき、上記不具合
を解消することが出来る。この為、工具寿命の伸
長化に寄与せしめることができ、切削速度と送り
量を上昇させることで、重切削可能とし、加工範
囲を拡大させることが出来るばかりでなく、広範
囲の回転数において対応でき、重切削を可能とし
て、被削材に対する汎用性を拡大でき、生産性向
上に寄与できる。

〈実施例〉 以下に添付の図面を参照して、本考案を特定の
実施例について詳述する。

第１図及び第２図に於て、ボールエンドミル１
は、後端にシヤンク２を有するボールエンドミル
本体３の先端部４が半球状に形成されている。

該先端部４には、底切刃用チツプポケツト５と
周切刃用チツプポケツト６とが、底面視において
交叉方向に夫々一対づつ相対向して設けられてい
る。

該底切刃用チツプポケツト５の回転方向後側に
は、底切刃用チツプ７がロー付等の手段により固
着され、また上記周切刃用チツプポケツト６の回
転方向後側には、周切刃用チツプ８がロー付等の
手段により固着されされている。

該底切刃用チツプ７は、回転方向先端に底切刃
９を有している。

該底切刃９は、底面視において、始端９ａが回
転中心（軸中心）付近にあつて、被削材に点接触
しながら同材を切削可能な曲率半径Ｒの円弧状に
形成され、しかも、同半径Ｒが円弧の全長にわた
つて略同一である回転方向に凸なる曲線に構成さ
れている。さらに、同刃９は、その始端９ａと終
端９ｂとが、軸中心からの同一の放射線上にあ
り、かつ該終端９ｂ間の距離Leがボールエンド
ミル本体３の直径Ｄの約80％付近にあり、しかも
ボールエンドミル本体３の直径Ｄの1/2円の近傍
に、同刃９の回転方向最先端部（頂点）が位置す
る円弧状に形成されている。上記曲率半径Ｒは、
ボールエンドミル本体３の直径Ｄの約25％〜75％
（1/4〜3/4）の範囲で選択すればよく、これは被
削材の材質と底切刃９の材質、その他の条件によ
つて変化させればよい。

一方、前記周切刃用チツプ８は、先端に周切刃
１０を有している。

該周切刃１０は、底面視において始端１０ａ間
の距離Lrがボールエンドミル本体３の直径Ｄの
約70％付近にあつて、終端１０ｂがボールエンド
ミル本体３の外周上に於て、始端１０ａを通る軸
中心からの放射線より回転方向後方に位置し、第
１図に良く示されているように、側面視において
終端１０ｂが始端１０ａより後方に位置する右捩
れ角（正の掬い角）に形成されている。

従つて、底切刃９の終端部と周切刃１０の始端
部とは、それぞれ回転軌跡上に於て、ボールエン
ドミル本体３の直径Ｄの約５％ずつ放射方向にオ
ーバラツプ（Lo）した状態に形成されている。

上記底切刃用チツプ７と周切刃用チツプ８は、
タングステンカーバイト（WC）を主成分とした
全般切削工具用超硬合金材から形成されている。

このうち底切刃用チツプ７（従つて底切刃９）
は、軸中心付近の周速を上げて切削速度を上昇さ
せるため、全般切削工具用超硬合金のうち強靱性
超硬合金であるM30（国際規格ISO分類）から形
成されている。

また周切刃用チツプ８（従つて周切刃１０）
は、軸中心に比べて周速度が高いため、高速切削
に十分に耐えられるように全般切削工具用超硬合
金のうち強耐摩耗性超硬合金であるM20（国際規
格ISO分類）から形成されている。

前記のように、底切刃９の材質を強靱性超硬合
金であるM30とすると共に、周切刃１０の材質を
強耐摩耗性超硬合金であるM20とすることによ
り、抗折力が比較的大となるため、底切刃９が設
けられている軸中心付近の周速を大幅に上昇させ
ることができることから、切削温度すなわち刃先
温度と切削面温度を上昇させ、被削材の再結晶温
度以上として、構成刃先の発生及び生長を抑制す
ることができる。

この結果、底切刃９の先端における構成刃先の
発生が著しく減少するばかりでなく、たとえ同刃
先が発生しても、軟化によつて未生長な微少状態
で脱落するため、該脱落の際における同刃９の先
端に於ける外力による影響が軽微であり、同刃９
の先端の欠損が防止される。

更に、底切刃９の材質を前記材質とすることに
より、同刃９の抵折力も増大するため、構成刃先
の脱落時に同刃９に加わる外力に対する抵抗力も
向上することから、前記切削温度の上昇と相俟つ
て、同刃先の脱落時における底切刃９の先端の欠
損が阻止されることになる。

尚、本実施例に於ては、底切刃９の終端９ｂが
ボールエンドミル本体３の直径Ｄの約80％付近に
あるものが工具製作上及び被削材加工上において
最適であるとして示したが、同本体直径Ｄの約70
％〜約90％付近にあるものであつても好適であ
る。

同様に、周切刃１０の始端１０ａも、本実施例
に於ける同本体直径Ｄの約70％付近にあるものが
最適であるが、これに限られることなく、同本体
直径Ｄの約60％〜約80％付近にあるものであつて
も好適である。

上記の各実施例の場合、底切刃９の終端部と周
切刃１０の始端部とは、多くの場合回転軌跡上に
於て、放射方向にオーバラツプした状態に形成さ
れており、切削がより良好に行なわれ、被削面精
度が向上する。

また、本実施例においては、これらのチツプ
７，８がボールエンドミル本体３にロー付にて固
着されたものについて示したが、該チツプ７，８
は、同本体３にクランクボルト等により着脱自在
に設けたもの（スローアウエイタイプ）であつて
もよい。

更に、本実施例においては、底切刃９と周切刃
１０とがそれぞれ２枚刃の形式のものについて適
用したが、それら切刃９，１０が一枚刃の形式の
ものや、３枚刃以上の多刃形式のものにも適用で
き、本実施例のように、底切刃９と周切刃１０と
を、底面視において、交叉方向に夫々対に相対向
して設けることも出来る。

更に、本実施例に於ては、底切刃９の始端９ａ
がボールエンドミル本体３の軸中心から僅かに離
隔したものについて適用したが、同軸中心に一致
するものでもよい。

また、本実施例に於ては、各周切刃９がボール
エンドミル本体３の軸中心に対して点対称に形成
したものについて適用したが、同軸中心に対して
偏心させて形成したものであつてもよい。

更に、本実施例に於ては、底切刃９の終端９ｂ
がボールエンドミル本体３の直径Ｄの内側に位置
するものについて示したが、該終端９ｂが該本体
３の外周まで延伸されたものにも適用することが
できる。

次に、本実施例の実験例について説明する。

従来例と本実施例との比較切削試験は、堅型フ
ライス盤により、次の工具仕様と被削材仕様とに
より行つた。

(1) 工具仕様 ボールエンドミルの直径 ：Ｄ＝50mm 従来例の曲率半径 ：ｒ＝50mm 本実施例の曲率半径 ：Ｒ＝50mm 底切刃始端と軸中心との距離 ：１＝１mm 底切刃形式 ：２枚刃形式 周切刃形式 ：２枚刃形式 底切刃用チツプの取付 ：ロー付固着 従来例の底切刃と周切刃の材質 ：超硬合金M20 本実施例の底切刃の材質 ：超硬合金M30 本実施例の周切刃の材質 ：超硬合金M20 (2) 被削材仕様 材質 ：FC−25 上記切削試験の結果は、次の通りである。

切削速度 送り 工具寿命 （ｍ／min） （mm／rev） 本実施例 160 1700 ２ 従来例 126 700 １ 上記切削試験の結果より、本実施例のものは、
従来例のものに比べて軸中心付近の周速が上が
り、切削温度も上昇し、しかも送り量が増大する
ことが判明した。この結果、底切刃９の先端に於
ける構成刃先の発生、生長が抑制され、同刃先の
脱落に伴う底切刃９の先端の欠損が阻止され、し
かも周切刃１０の欠損破損が防止される。従つて
工具寿命が伸長するばかりでなく、生産性が向上
し、しかも切削面精度も向上させることができ
る。

〈考案の効果〉 このように本考案によれば、底切刃と周切刃の
材質を、それぞれ最適の材質である強靱性超硬合
金であるM30と、上記周切刃が全般切削工具用超
硬合金のうち強耐摩耗性超硬合金であるM20とし
たため、底切刃の抗折力を向上させると共に、軸
中心付近の周速を向上させ、切削温度を上昇させ
て底切刃先端に於ける構成刃先の発生、生長を抑
制して、底切刃の欠損を阻止することができる。

しかも該底切刃の終端部と該周切刃の始端部と
が回転軌跡上においてボールエンドミル本体の直
径の約５％〜20％前後放射方向にオーバラツプさ
せて構成した為、特定の回転数に限定されること
なく、広範囲の回転数において対応でき、さらに
切削抵抗も著しく減少させることができ、重切削
を可能として、被削材に対する汎用性を拡大する
ことができる。このため、切削速度と送り量を著
しく高めることができ、加工速度を上昇させ、生
産性を向上させることができるばかりでなく、加
工精度をも優れたものとすることができる。

また、外周付近の周速の上昇にも拘らず、周切
刃の耐摩耗性が向上するため、周切刃の折損や破
損を生ずることなく、鋼材や鋳鉄等の幅広い範囲
の被削材を切削することができる。

この結果、工具寿命を大幅に伸長すると共に、
切削速度と送り量を上昇させることにより、重切
削可能となつたことと相俟つて加工範囲を拡大
し、生産性を大幅に向上させることができるばか
りでなく、加工精度をも著しく優れたものとし得
るという大なる効果がある。

さらに加えて、本願考案は、底切刃の終端をボ
ールエンドミル本体の外周まで延伸することな
く、底切刃の終端間の距離がボールエンドミル本
体の直径の約70％〜90％になるように構成した
為、底切刃の終端がボールエンドミル本体の外周
まで延伸されている場合に比して、該底切刃の始
端と終端との周速の差が可及的に短縮され、底切
刃全体に加わる荷重が減少するばかりでなく、該
底切刃各部に加わる荷重の差が小さくなり、底切
刃に作用する応力が減少する。

さらに、本願考案は、周切刃の始端をボールエ
ンドミル本体の中心近傍まで延伸することなく、
周切刃の始端間の距離がボールエンドミル本体の
直径の約60％〜80％になるように構成した為、周
切刃の始端がボールエンドミル本体の中心近傍ま
で延伸されている場合に比して、該周切刃の始端
と終端との周速の差が可及的に短縮され、周切刃
全体に加わる荷重が減少するばかりでなく、該周
切刃各部に加わる荷重の差が小さくなり、周切刃
に作用する応力が減少する。

この為、工具寿命が伸長化されると共に、工具
交換の機会が著しく減少するから、生産性を向上
させることが出来ると共に、生産コストと工具コ
ストとを安くすることが出来るという利点があ
る。

また、このように、底切刃の終端間の距離及び
周切刃の始端間の距離を所定長さとする構成を採
用することにより、広範囲の回転数において幅広
く使用可能となり、どのような切削速度において
も応力集中を回避でき、切刃の強度を向上させる
ことが出来ると共に、生産性の向上と加工精度の
向上とを図ることが出来るという利点がある。

一方、従来例の如く底切刃と周切刃とを一直線
上に一致させ、両者接合した場合には、該接合箇
所において応力集中を生じ、該底切刃や周切刃が
剥離や欠落し、各刃が破壊されるばかりでなく、
被削材をも損傷するという不具合を生ずるという
問題点がある。しかしながら、本願考案にあつて
は、底切刃の終端部と周切刃の始端部とが回転軌
跡上においてボールエンドミル本体の直径の約５
％〜20％前後放射方向にオーバラツプさせて構成
した為、切刃の材質が急激に変わることなく、所
定長さに渡つて並存しており、応力を分散させ
て、応力集中を回避することができ、上記不具合
を解消することが出来る。この為、工具寿命の伸
長化に寄与せしめることができ、切削速度と送り
量を上昇させることで、重切削可能とし、加工範
囲を拡大させることが出来るばかりでなく、広範
囲の回転数において対応でき、重切削を可能とし
て、被削材に対する汎用性を拡大でき、生産性向
上に寄与できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に基ずく底切刃と周切刃が設け
られたボールエンドミルの側面図である。第２図
は第１図の底面図である。 １……ボールエンドミル、２……シヤンク、３
……ボールエンドミル本体、４……先端部、５…
…底切刃用チツプポケツト、６……周切刃用チツ
プポケツト、７……底切刃用チツプ、８……周切
刃用チツプ、９……底切刃、９ａ……始端、９ｂ
……終端、１０……周切刃、１０ａ……始端、１
０ｂ……終端、Ｄ……ボールエンドミル本体の直
径、Ｒ……底切刃の曲率半径、Le……底切刃の
終端間の距離、Lr……周切刃の始端間の距離、
Lo……回転軌跡上における底切刃終端部と周切
刃始端部との放射方向のオーバラツプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ボールエンドミル本体の先端部に底切刃が設
   けられると共に、同本体の外周から先端部にか
   けて周切刃が設けられているボールエンドミル
   に於て、 上記底切刃が全般切削工具用超硬合金のうち
   強靭性超硬合金であるM30からなり、かつ上記
   周切刃が全般切削工具用超硬合金のうち強耐摩
   耗性超硬合金であるM20からなり、さらに該底
   切刃の終端間の距離がボールエンドミル本体の
   直径の約70％〜90％であり、かつ該周切刃の始
   端間の距離がボールエンドミル本体の直径の約
   60％〜80％であり、しかも該底切刃の終端部と
   該周切刃の始端部とが回転軌跡上においてボー
   ルエンドミル本体の直径の約５％〜20％前後放
   射方向にオーバラツプしていることを特徴とす
   るボールエンドミル。 (2) 底切刃と周切刃とが、底面視において、交叉
   方向に夫々一対づつ相対向して設けられている
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載のボールエンドミル。 (3) 底切刃と周切刃とが、底面視において、交叉
   方向に夫々二対づつ相対向して設けられている
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載のボールエンドミル。 (4) 底切刃と周切刃とが、ボールエンドミル本体
   の軸中心に対して点対称に形成したものである
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項〜第３項のいづれかに記載のボールエンドミ
   ル。 (5) 底切刃と周切刃とが、ボールエンドミル本体
   の軸中心に対して偏心させて形成したものであ
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項〜第３項のいづれかに記載のボールエンド
   ミル。