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発明の名称 ソリッドボールエンドミル
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−80816
公開日 平成10年(1998)3月31日
出願番号 特願平8−255487
出願日 平成8年(1996)9月5日
代理人
発明者 岸本 潔 / 南野 修司 / 井本 武志 / 岡西 良祐 / 坂本 靖 / 紺谷 康夫
要約 目的
金型などの3次元曲面加工の高速仕上げに用いて、優れた加工面の寸法精度、仕上げ面粗さを得るソリッドボ−ルエンドミルを提供する。

構成
1枚あるいは2枚の、ノ−ズに達する切れ刃には正規の位置にボ−ル刃の円弧中心を与え、他の1枚以上のノ−ズに達しない切れ刃の円弧中心を正規の円弧中心から軸方向後方に10〜30μm後退させることにより構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 ねじれを有する複数の外周切れ刃と、これに連接する略1/4円の円弧状のボ−ル刃とからなるソリッドのボ−ルエンドミルにおいて、ノ−ズまで達する1枚あるいは2枚の切れ刃、すなわち親刃にはボ−ル刃の円弧中心を与え、ノ−ズに達しない他の1枚以上の切れ刃、すなわち子刃の円弧中心を親刃の円弧中心から軸方向後方に10〜30μm後退させて設けたことを特徴とするソリッドボ−ルエンドミル。
【請求項2】 請求項1記載のソリッドボ−ルエンドミルにおいて、ノ−ズと子刃との間の切れ刃の存在しない間隙をボ−ル刃の円弧半径の1/7〜1/4の値としたことを特徴とするソリッドボ−ルエンドミル。
【請求項3】 請求項1ないし2記載のソリッドボ−ルエンドミルにおいて、ねじれ角を20°未満としたことを特徴とするソリッドボ−ルエンドミル。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として工作機械で用いるボ−ルエンドミルに関する。
【0002】
【従来の技術】金型などの3次元曲面加工においては作業時間の短縮が望まれており、特に、仕上げ切削において手作業の機械化が指向されていて、高速切削の要求が強い。この用途にはソリッドボ−ルエンドミルがよく使用され、仕上げ精度を確保するには2枚刃を用いるのが一般的であった。また、高速切削の要求を満たすものとして超硬合金を素材としたソリッドボ−ルエンドミルがあり、さらにコ−ティングを施して用いるものがある。ソリッドボ−ルエンドミルは、ボ−ル刃の円弧半径をノ−ズを基点として刃付け研削することにより精度のよい円弧半径を付与することができる利点があり、同様に、精度のよい円弧半径を得るには刃数は2枚刃程度に少ない方がバラツキの要因が少なく、都合がよい。また、ねじれ角は大きくすると切削性を向上させることができ、高速切削用のエンドミルには有利であるため、通常のソリッドボ−ルエンドミルには20°以上のねじれ角が与えられている。一例として、図1に示す実開平7−20211号のボ−ルエンドミルは、2枚刃でボ−ル刃球面部のねじれ角を20°〜30°、外周部のねじれ角を35°〜45°とし、さらに心厚をエンドミル径の0.8〜0.9倍とたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】しかし、従来のソリッドボ−ルエンドミルは3次元曲面加工の高速仕上げに用いた場合、2枚刃であると高速切削においては送り速度に限度がある。4枚刃にして一層高速化を図る方法も考えられるが、刃数が増すほど精度のよい円弧半径を得るのが困難となり、かつ精度維持が難しい。その上ノ−ズ付近では親刃のみが切れ刃となるため、必ずしも多数刃の効果が現われるとは限らない。また、切削性をよくして高速切削に対応するため、ねじれ角を大きくすることはボール刃の外周付近を用いた切削では奏効するもののノーズ部分で切削する場合は大きな効果を顕わさない。また、大きなねじれ角は円弧切れ刃を精度良く研削することを難しくするという問題があった。更に、刃数を多く、すなわち切れ刃間隔は狭くすることが好ましい。しかしながらボ−ルエンドミルにおいてはノ−ズに切れ刃が収斂するから必ずしも好ましいとは限らない。これは切削性とともに切り屑排出性にも係わる問題である。
【0004】
【本発明の目的】本発明は、以上の問題を解消するためになされたものであり、特に金型などの3次元曲面加工の高速仕上げに用いて、優れた加工面の寸法精度、仕上げ面粗さを得るソリッドボ−ルエンドミルを提供するものである。
【0005】
【問題を解決するための手段】本発明は、ボ−ルエンドミルの多数刃化において生じる弊害を排除し、高速高送りに対応する仕上げ用のボ−ル刃を提供するものであって、多数刃のうち仕上げ面を生成する切れ刃を限定して設けたものである。すなわち、ねじれを有する複数の外周切れ刃と、これに連接する略1/4円の円弧状のボ−ル刃とからなるソリッドのボ−ルエンドミルにおいて、ノ−ズまで達する1枚あるいは2枚の切れ刃、すなわち親刃には正規の位置にボ−ル刃の円弧中心を与え、ノ−ズに達しない他の1枚以上の切れ刃、すなわち子刃の円弧中心を親刃の円弧中心から軸方向後方に10〜30μm後退させて設けたものである。また、ノ−ズと子刃との間の切れ刃の存在しない間隙をボ−ル刃の円弧半径の1/7〜1/4の値としたものである。さらに、ねじれ角を20°未満としたという技術的特徴を与えたものである。
【0006】
【作用】3次元曲面を切削するボ−ルエンドミルは、切削送り方向が一定でないためどの方向に対しても切削性が保障されていなければならない。水平方向に切削する場合は、切れ刃先端の回転中心部分すなわちノ−ズ部分の切削が主となり、ノ−ズの切削性が仕上げ精度を支配する。また急傾斜面の場合は、ボ−ル刃の外周部分が切削し、この部分は切削速度が大きいから、十分な切れ刃強度が必要である。
【0007】本発明によれば、1枚あるいは2枚の親刃を精度良く研削すればよいから切れ刃の寸法精度の狂いによる影響は軽微であり、またソリッドであってねじれ角を20°未満としてあるから研削の作業性がよく、研削精度の測定も容易である。主として外周部分による切削の際の切削力によるエンドミルの変形やびびりは、子刃の円弧中心を親刃の円弧中心から軸方向後方に10〜30μm後退させて設けることにより緩和した。ノ−ズ部分による切削では2枚刃のエンドミル並みの切削性が得られ、かつノ−ズと子刃との間の切れ刃が存在しない間隙をボ−ル刃の円弧半径の1/7〜1/4の値として、従来以上にノ−ズに接近して子刃を設けてあるからノーズ近傍まで多数刃の効果が得られ高速高送りであっても良好な仕上げ面を確保できるのである。切れ刃の損傷に起因する現象は、多数の切れ刃へ負担を分散して長寿命化を図ってあり、さらに、適切な工具材料やコ−ティングの選択により改善できることは言うまでもない。
【0008】ここで、高速仕上げ切削に用いるボ−ルエンドミルは、エンドミル寸法にもよるが、おおむね切り込みが0.2〜0.5mm、テ−ブル送り速度1000mm/min以上が指針となる。すなわち、本発明においては、上記の切り込みであっても子刃も切削に関与するため、1刃当たりの送りが小さくなって良好な仕上げ面を確保できるのである。子刃の円弧中心を親刃の円弧中心から軸方向後方に10〜30μm後退させて設けたのは、仕上げ用ボ−ルエンドミルの一般的な工作精度が±10μm程度であること、また、30μmを超えると親刃と子刃とで切削量の相違が無視できなくなることで制限をうける。また、ノ−ズと子刃との切れ刃が存しない間隙をボ−ル刃の円弧半径の1/7〜1/4の値としたのは、仕上げ切削で求められる円弧半径の1/30以下の微小な切り込みにおいても子刃の切削を可能にするためであって、ただしボ−ル刃の円弧半径の1/7未満の値では親刃のチップポケットが実質0に等しくなり、ノ−ズ部において切削の用をなさないのである。ねじれ角を20°未満としたのは、上記のように微小な切り込みではねじれ角の本来の役割である切削性を高めて切り屑排除を円滑にし、重切削を可能にするという効果が、仕上げ切削の用途においては必ずしも要しないためで、むしろエンドミル本体の工作精度を高める方が優先されるためである。
【0009】
【実施例】図2、図3は本発明の一実施例であり、超微粒子超硬合金製の直径10mm、刃長25mm、全長100mm、刃数4枚刃、ねじれ角15°のソリッドボ−ルエンドミルで、2枚の親刃と2枚の子刃とを設けたものである。その要部は図4、図5に示すように、各々の円弧半径は±10μmの許容差で仕上げてあり、親刃に対して子刃は25μm軸方向後方に後退させている。ノ−ズと子刃との間隙は1.2mmである。この場合切り込みが0.16mm以上であれば子刃も切削し4枚刃として機能する。
【0010】この工具をマシニングセンタを用いて3次元切削に供した。被削材には硬さ42HRCに調質したSKD61を選び、回転数10000rpm、送り速度2000mm/min、切り込み0.3mmで、凹曲面を走査倣い切削を行なった。高硬度被削材の曲面切削にもかかわらず、工具寸法が明確に被削材に転写され、良好な加工精度を得た。また切削仕上げ面も滑らかで良好であった。尚、使用後のエンドミル切れ刃を観察すると4枚の切れ刃全てに逃げ面摩耗が認められ、明らかに切削に関与していることが確認できた。比較に供した従来のボ−ルエンドミルで、外周ねじれ角が30°の2枚刃のものは、切れ味は良いものの、特に斜面切削のとき切れ刃が被削材に食い込み勝手に働き、びびり振動を生じて仕上げ面が荒れ気味となった。
【0011】
【発明の効果】以上のように、特に金型などの3次元曲面加工の高速仕上げに用いて、優れた加工面の寸法精度、仕上げ面粗さを得るソリッドボ−ルエンドミルにおいて改善がなされた結果、ボ−ル刃の半径精度がよく、1刃送りが小さくできて高速切削用に適する、従って、加工面の寸法精度、仕上げ面粗さがよいという優れた効果を顕わすボ−ルエンドミルが得られたのである。また、本願発明では4枚刃のソリッドボールエンドミルを中心に説明してきたが、同様な構成を例えば図6に示すような3枚刃、図7に示すような6枚刃に適用することもでき、すなわち刃数によりチップポケットを広くし切り屑の排出性を高めたり、また、刃数を多くすることにより高送りの効果を一層高めることが出来る。




 

 


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