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高速用ボ−ルエンドミル - 日立ツール株式会社
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発明の名称 高速用ボ−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10−113809
公開日 平成10年(1998)5月6日
出願番号 特願平8−289079
出願日 平成8年(1996)10月11日
代理人
発明者 岡西 良祐 / 紺谷 康夫 / 吉年 成恭
要約 目的
ボール先端部の局部的損傷を最小限にすることにより、広い曲面も切削可能な工具寿命の長いボ−ルエンドミルを提供する。

構成
工具本体の外周に複数の切れ刃が形成され、1対以上の溝と、その溝の先端に断面がボール状に形成された1対以上の切れ刃部分からなるボ−ルエンドミルにおいて、前記ボール刃がCBN焼結体で形成され、外周切れ刃から前記ボール刃にわたってねじれており、かつ、ボール切れ刃の法線方向のすくい角が−20°〜0°である高速用ボ−ルエンドミル。
特許請求の範囲
【請求項1】 工具本体の外周に複数の切れ刃が形成され、1対以上の溝と、その溝の先端に断面がボール状に形成された1対以上の切れ刃部分からなるボ−ルエンドミルにおいて、前記ボール刃がCBN焼結体で形成され、外周切れ刃から前記ボール刃にわたってねじれており、かつ、ボール切れ刃の法線方向のすくい角を−20°〜0°に徐々に変化させたことを特徴とする高速用ボ−ルエンドミル。
【請求項2】 請求項1記載のエンドミルにおいて、その先端から軸方向に少なくとも刃径の1/2以上の長さを、50〜95%のCBNを含有したCBN焼結体としたことを特徴とする高速用ボ−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、鋼、特に調質材等の加工に用いるボ−ルエンドミルに関する。
【0002】
【従来の技術】フライス盤などの工作機械を用いて、焼入れ鋼材などの高硬度材を切削する用をなすボールエンドミルにCBN焼結体を用いることは周知であるが、例えば「超高速加工技術の研究」(新潟県工業技術センタ−工業技術研究報告書24号9−13頁)に示されているボールエンドミルは、切削速度1100m/minの超高速で、SKD11等を切削した例であるが、従来のCBN工具は仕上げ用の概念より、直彫加工等通常の切削加工への適用を示唆するものである。また、超硬に被覆を施した工具との比較では実加工時間を1/7以下に短縮できたと記載されている。更に、CBN焼結体は工具材料として汎用性の高い超硬合金に比べて、一層硬さが高く、高硬度材切削用途に適当とされるが、きわめて高い硬さをもつものの比較的もろい性質を示し、とくにバインダー量の少ないものほど顕著である。また、材料の寸法形状に制限があるうえ、被加工性が悪くて工具形状を自由に得られないため、通常のボールエンドミルは加工しにくく、使用上においても断続切削となるため、切削中にチッピングを生じやすいため微小切削の仕上げ用など限られた用途にしか利用できないものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、ボールエンドミルの場合、ボール先端部は設計上刃形に剛性をもたせること不可能であり、かつ回転中心では切削速度が得られず、切れ味が劣る。また、ボールエンドミルは曲面を切削するものであるからボール刃全面が切削に関与することは少なく、ボール刃の一部が加工位置に応じて切削を行なう。そのため、ボール刃の中心付近に損傷が集中し、特に、CBN焼結体を用いたボールエンドミルでは寿命が十分でないという課題があった。
【0004】
【本発明の目的】本発明は以上の課題を解消するためになされたものであり、とくにボール先端部の局部的損傷を最小限にすることにより、広い曲面も切削可能な工具寿命の長いボ−ルエンドミルを提供しようとするものである。
【0005】
【問題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達成するために、工具本体の外周に複数の切れ刃が形成され、1対以上の溝と、その溝の先端に断面がボール状に形成された1対以上の切れ刃部分からなるボ−ルエンドミルにおいて、前記ボール刃がCBN焼結体で形成され、外周切れ刃から前記ボール刃にわたってねじれており、かつ、ボール切れ刃の法線方向のすくいをが−20°〜0°と徐々に変化させ、更に、前記CBN焼結体は、その先端から軸方向に少なくとも刃径の1/2以上の長さを、80〜95%のCBNを含有したものをもちいるものである。
【0006】
【作用】本発明は、第1に、工具形状の観点から靱性を補う手段として切れ刃にねじれを与え、第2に、切れ刃の法線方向のすくい角を−20°〜0°と連続的に変化させるように設定する。第1に、切れ刃のねじれは超硬合金製のエンドミルに採用されているものであるが、CBN焼結体のごとく加工性の悪い材料に対しては例がない。切れ刃が複数で、刃溝を浅くとることにより、すなわち加工代が少ないことによって実現できるのである。第2に、切れ刃の法線方向のすくい角を−20°〜0°と徐々に変化させるのは高速回転で用いることができるCBN焼結体工具は切り屑排除を円滑に行なう必要があること、刃先角を大きくして靱性を補強することの効果のためである。従って、この角度が負方向に大きくなりすぎると靱性をより補強することになるもの、切削性を阻害してかえって性能を低下させる。また、法線方向すくい角が0度を越えると切れ刃がシャープに成りすぎるチッピングを生じやすくなるため切れ刃の法線方向のすくい角は−20°〜0°とした。
【0007】第3に、損傷が局部的に発生しやすいボ−ルエンドミルの特性を、超高速という切削速度を生かし、回転中心付近でも切削速度を速めることにより、優れた耐摩耗性を有するCBN焼結体を切れ刃に用い、その損傷を軽減することが出来るのである。ここで、本発明においては切れ刃を複数としてあるから単チップからなるエンドミルに比べて切削性および工具寿命ともに優れた効果を得、また、特に、小径のエンドミル用として適している。また、CBN焼結体は局部損傷の生じやすいボール刃に適用されていればよく、それ以上長くしても差し支えない。とくに使用後に再研削を行なったり、側面切削にも用いる場合は長くしておくことが望ましい。第4に、ボールエンドミルをはじめとするフライス工具用のCBN焼結体は、硬さ、すなわち耐摩耗性よりも靱性が優先されるため、CBN含有率が50%前後の比較的低いものが用いられてきた。しかし、切れ刃を複数とし、かつ、超高速切削に用いる本発明のようなボールエンドミルには、より耐摩耗性を重視した80〜95%のCBNを含有したものが良く、最大限工具寿命を延ばすことが好ましい。以下、実施例について詳細に説明する。
【0008】
【実施例】図1、図2は本発明の実施例であり、超硬合金製シャンク1、刃体保持部2の先端にCBN焼結体3を接合したものを用いて製作したボールエンドミルであり、ボール刃の半径は0.6mm、刃径1.2mm、刃長1.5mm、シャンク径6mm、全長60mm、刃数は2枚であって、ねじれ角は15°、ボ−ル部のすくい角は外周刃近傍における最大10°からノ−ズの0°まで連続的に変化させたものである。用いたCBN焼結体は88%のCBNを含有したもので、ボ−ル刃部全体と外周刃の一部をCBN焼結体とするよう、その長さは1.2mmとした。また、刃体保持部2はその強度及び寿命の点よりシャンク部3と溶着等で固着しても良いが、刃体保持部2は刃径よりやや小で有り、そのため、シャンクをパイプ状に製作し、刃体保持部の一部をシャンク内のパイプに差し込み固着したほうが好ましい。
【0008】この工具を、空気静圧スピンドルを用いた回転数20000rpm (切削速度75m/min)、切り込み量 0.1mm、送り速度 1m/minで、硬さHRC40に焼き入れした熱間工具鋼の切削を行ったところ、損傷の発生もなく長時間にわたって安定した切削ができ、従来のボ−ルエンドミルと比べて8倍の長時間切削が可能であった。
【0009】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、とくにボール先端部の局部的損傷を最小限にすることにより、広い曲面も切削可能な工具寿命の長いボ−ルエンドミルが実現できた。




 

 


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