JPS5921723B2 - ボ−ルエンドミル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボールエンドミルの改良に関するものである。

従来のボールエンドミルは２本の切刃の外周が直線また
は螺旋状に形成され、ボール状先端部において両者が中
心で交わるように構成されており、ボール状先端部にお
ける刃の底面視での曲線はほぼ直線になっている。

従ってエンドミルの回転による切削に際しては刃の中心
部から外周部に至るマチはとんど同時に被削材に接触す
ることになり、このため切削時の衝撃力が大きくなって
刃先が破損しやすく、また重切削が不可能であった。

また近年型材等の被削材はますます難削高硬度化してき
ているためにエンドミル加工にも超硬合金の採用が必要
となってきたが、超硬合金のばあい一定速度以下で切削
すると刃先が欠損するという欠点がある。

このため、ボールエンドミルに超硬合金を採用すると、
ミルの回転を高速にしても中心附近の切削速度は遅いた
めに、中心附近の刃先の欠損は避けられない。

さらに従来の切刃形状では切削中に生成する切削がすく
い面に附近したままでつぎの切削を行なうことになるた
めに、前回の切削で歯先に付着した旧切屑かつぎの切削
でかみ込むため刃先に応力を発生させ、刃先の損傷を助
長する。

このような理由から、従来はボールエンドミルに超硬合
金を採用することは不可能と考えられ、高速で微量切削
する手動による彫刻機に類するものに限られて使用され
てきた。

本発明はこのような点に鑑み、切削時の衝撃力を減少さ
せ、きわめて長時間の重切削に耐えるボールエンドミル
を提供することを目的とするものである。

本発明は、単刃のボールエンドミルにおいて、切刃の始
端がエンドミルの回転中心附近にあって立上り部を有し
、エンドミルの底面視において切刃が回転方向に対して
凸なる曲線をなし、かつエンドミルの外周部の切刃曲線
より中心部の切刃曲線の方が大きな曲率をなすようにし
、かつ上記切刃と同一軌跡を描く補助切刃をミルの回転
中心附近を除いて形成したものである。

以下、本発明を実施例の図面によって説明するへ第１図
および第２図において、１はエンドミル本体、２はボー
ル状先端部、６および９０はチップ、８は主切刃、９１
は補助切刃、７はチップのすくい面、９は逃げ面である
。

切刃８の形状は、ミルの底面視において、中心附近で大
きな曲率を有し、外周部では曲率が小さくなってはゾ直
線をなしている。

そして中心点における切刃の接線と外周部における切刃
の接線のなす角は９０°以上の大きな角となっている。

また主切刃８の始端部には立上り部５０を形成してチッ
プ３をエンドミル１の先端部より突出させている。

また補助切刃９１は中心点から少し離れた位置から外周
に至るまで、主切刃８と同一軌跡を描くように形成され
ている。

この構成においては、主切刃８によって中心から外周に
至るまで切削がなされると共に中心を除く部分は補助切
刃９１によっても切削がなされ、この補助切刃によって
主切刃８に与えられる荷重の軽減が図られている。

つぎに主切刃８の切削機構を連続撮影の写真に基く図解
によって説明する。

第３図ａ ＝ ｈにおいて右側は従来のエンドミル、左
側は本発明のエンドミルであり、チップとしては両者と
も硬度（ＨＲＡ）９０．６の超微粒子超硬合金を用い、
毎分１５００回転で１回転につき０、３ ｍｍの割合で
被削材（Ｓ４５ｃ）に送りをかけてダウンカットで切削
した状況をエンドミルの回転角度を４５°ずつ変化させ
て示している。

ａは切削終了の瞬間を示し、本発明品では切屑６０はチ
ップ６のすくい角から離れ、つぎの切込みに影響を与え
ない外方に反転して放出される瞬間を示しており、チッ
プ６は無負荷の状態になっている。

これに対して従来品では切削が完了しているにも拘らず
チップ１２のすくい面に切屑１３が附着している。

つぎにこの状態からエンドミルが４５゜回転すると、ｂ
に示すように本発明品では切屑６０が外方に放出される
と共にチップ始端部で切込みを始め、つぎの切屑６１を
生成しはじめる。

これに対して従来品ではつぎの切削は始まらず、前の切
削１３が附着したま５になっている。

なお、刃先に微小な切屑１４が発生しているのがみられ
るが、これは前回の削り残しをさらえているためである
。

このような削り残しが生じるのは、従来品では前述のよ
うに底面視において刃先曲線が中心から放射状にはゾ直
線を描くために切込深さに相当する刃先全長にわたり被
剛材と接触を同時に開始する。

このためボールエンドミルの刃先自身が他の刃物に比べ
て弾性的に支持されているためにこれによる弾性変形が
大きくおこり、弾性すべりが生じ、正確な切込みと切削
が行なわれなかったためである。

これに対して本発明品では切刃曲線が底面視において渦
巻状になっているために切削点はエンドミルの回転につ
れて順次中心から外方に移動することになる。

従来型のエンドミル刃先がエンドミル中心縦断面を回転
中の一瞬に通過するのに対し、本発明のエンドミル刃先
の縦断面通過点は渦巻刃先の始端から外方に移行し、９
０゜回転後に終了する。

換言すると切削幅に線と点に相当する差があり、すべり
現象が生じることなく切削がスムースに行なわれる上に
中心部の切屑を円周方向に押しやるような力を加えるよ
うに切削を行なうために、すくい面に切屑が押しつけら
れることがなく、このため切屑がすくい面に附着するの
も防止している。

ｂの位置からさらに４５゜回転が進むとＣの状態になる
。

この状態では、本発明品は切刃の中心附近は切込みをは
マ終えて、切屑の切削線が中心位置から外方へ移動しは
じめる。

即ち、中心附近で発生した切屑６１は外周方向に細長く
伸びると共に中心附近では切屑は切刃のすくい而から離
れはじめる。

このことは切刃が切屑を中心部から切離し、外方に放出
するように切削していることを示しており、また切削線
が順次外方に移動していることも示しているといえる。

このような、本発明品の切削機構、即ち切刃始端部にお
いて切屑を中心部から引離しながら外方に押える力を加
えつメ切削する機構はチップの熱応力の点からも有利な
結果をもたらすことになる。

何故なら、切刃は中心に近づくほどその移動速度が遅い
ために中心部と外周部とでは高速回転による連続切削に
よって両者間に温度差が生じ、これによる熱応力が発生
するが、本発明品では中心部の切刃曲線の曲率を外周部
より大きくしであるために切屑を中心部から引離しなが
ら外方に押える力を加え、これに基く摩擦熱によって外
周部との温度差を減少させ切屑の付着をも防ぐことにな
る。

一方、従来品ではＣ位置においても切込みは開始せず、
前回の切屑１３はすくい面に附着したま３で、前回の削
り残しをさらえている。

さらに４５°回転したｄ位置になると、本発明品では切
込み深さに相当する刃先は切込みを終って中心部附近の
切屑はすくい面を離れると共に被剛材からも引き剥がさ
れ、切屑６１の切削線は外方に移動する。

即ち、始端部付近の切刃による切削が終って切刃のより
外方で切削を行なっている。

一方、従来品ではこの位置ではじめて切込みを開始し、
しかも切刃の始端から外方までほとんど同時に切込みを
開始する。

そしてこれによって成長する切屑１４によって前回の切
屑１３が押し上げられる。

この様に切刃の始端部から外方に至るまでほとんど同時
に切込みが開始するために、従来品では切削開始時の衝
撃力が大きくなり、このことは後述する切削抵抗の比較
テストにおいても裏付けられている。

さらにｄ位置からｅ位置に回転が進むにつれて、本発明
品では切削６１はその切削線が外方に移動しつ５成長し
、また切屑６１は湾曲することによって切刃始端部から
さらに離れる。

従来品における切屑１４は成長するにつれて前回の切屑
１３を押し上げつ５切刃１２のすくい面に押しつけられ
る。

ついでｇ位置からｈ位置に至る間に本発明品では切削を
完了して切屑６１を完全に反転させて外方に放出する。

一方従来品では切屑１４によって前回の切屑１３を押し
出し、切屑１４が前記ａ位置と同様にすくい面に耐着し
たまＳつぎの切削に移る。

以上説明したように、本発明は切刃の底面視における曲
線を外周部より中心部の方が曲率が大きくなるようにし
たものであり、これによって以下のようなすぐれた効果
を発揮させている。

即ち、まず中心部附近の曲率を大きくした５めに切削位
置が中心より外方に移動すると共に削り始めの際に切刃
が切屑を中心から引剥し外方に押しやる力を加えること
になって従来品におけるような上すべり現象が防止され
、中心部から徐々に切削を行なうために衝撃的な荷重が
加えられることも防止されている。

また中心部附近での切屑を外方に押しやる力のために切
屑がすくい面に圧着させることなく切削点の外方への移
動と共に切屑も外方へ移動し、確実に剥離、排出される
。

さらに中心部刃先における切屑を外方に押しやる力によ
って刃先に摩擦熱が発生して外周部との温度差を減少さ
せることによってチップの熱応力を減少させると共に切
屑の付着を防いでいる。

そしてこれらの効果によって、従来不可能とされていた
ボールエンドミルへの超硬合金の採用を可能にし、これ
によって難削材の加工も可能ならしめた。

即ち、ダイス鋼のような硬度、靭性の太きいもの、鋼や
ＳＳ材のような延性の大きいもの、ステンレスのように
加工硬化性の大きいもの、ＦＣのように硬い微粒子をも
つもの、あるいは超硬合金と親和性をもつステンレスや
チタン材などの重切削に、本発明は驚異的な切削性能を
発揮する。

また、補助切刃によって主切刃にか５る負荷を減少させ
、これによって上記効果をよりよく達成させている。

なお、主切刃の底面視における曲率は外周部より中心部
において大きく設定することによって上記のような諸効
果が達成されるのであり、中心部における曲率が従来品
に比べて著しく大きい点と中心部に立上りすくい面を有
する点とが本発明の基本的な特徴であるが、この曲率を
どの程度に設定するのが最適となるかは被削材の材質や
切削条件等によってそれぞれ異る。

本発明者の実験によると、底面視における切刃曲線の始
端部における接線と中心から０．７Ｒ（Ｒはエンドミル
の半径）の点における接線となす角が３５°以上であれ
ば本発明の効果が現われ、通常の条件ではこの角度は大
きくする程効果が顕著に現われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す側面図、第２図はその底
面図、第３図は本発明品と従来品との切削機構の対比説
明図である。 １・・・・・・エンドミル、６，９０・・・・・・チッ
プ、８・・・・・・主切刃、９１・・・・・・補助切刃
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単刃のボールエンドミルにおいて、切刃の始端がエ
   ンドミルの回転中心附近にあって立上り部を有し、エン
   ドミルの底面視において切刃が回転方向に対して凸なる
   曲線をなし、かつエンドミルの外周部の切刃曲線より中
   心部の切刃曲線の方が大きな曲線をなすように構成し、
   さらに該エンドミルは上記切刃と同一軌跡を描く補助切
   刃をミルの回転中心附近を除いて形成したことを特徴と
   するボールエンドミル。