(57)【要約】【課題】ボール刃の回転軌跡の真球度を向上させ良好なアール精度が得ることができ良好な加工精度が得られるボールエンドミルを提供することを課題とする。【解決手段】エンドミル先端に複数のボール刃を有するボールエンドミルにおいて、該ボール刃の逃げ角は該エンドミルの軸心部付近が外周部付近より小さいことを特徴とするボールエンドミルであり、ボールエンドミルのボール刃から該エンドミルの軸心部に向かって該ボール刃の逃げ角を変化させ該エンドミルの軸心部付近の逃げ角を５°以下の角度とし該ボール刃の逃げ面の研削加工を軸心部を越えて砥石を回り込ませて研削することを特徴とするボールエンドミルの製造方法である。【選択図】図１
2005028566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドミル先端に複数のボール刃を有するボールエンドミルにおいて、該ボール刃の逃げ角は該エンドミルの軸心部付近が外周部付近より小さいことを特徴とするボールエンドミル。
【請求項２】
請求項１記載のボールエンドミルにおいて、該ボール刃の該エンドミルの軸心部付近の逃げ角を５°以下の角度としたことを特徴とするボールエンドミル。
【請求項３】
請求項１又は２記載のボールエンドミルにおいて、該ボール刃はセンタカット等底刃であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載のボールエンドミルにおいて、該ボール刃の刃数が３枚以上の多刃であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項５】
請求項１又は４記載のボールエンドミルにおいて、該ボール刃を不等分割に配置したことを特徴とするボールエンドミル。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載のボールエンドミルにおいて、該ボール刃の逃げ面は該エンドミルの軸心部付近と外周部付近とが異なる面であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載のボールエンドミルにおいて、該エンドミルの軸心部に心残し部を設け該心残し部の外接円の直径が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項８】
請求項７記載のボールエンドミルにおいて、該心残し部にチゼルエッジ状の稜を設けたことを特徴とするボールエンドミル。
【請求項９】
ボールエンドミルのボール刃から該エンドミルの軸心部に向かって該ボール刃の逃げ角を変化させ該エンドミルの軸心部付近の逃げ角を５°以下の角度とし該ボール刃の逃げ面の研削加工を軸心部を越えて砥石を回り込ませて研削することを特徴とするボールエンドミルの製造方法。
【請求項１０】
ボールエンドミルのボール刃から該エンドミルの軸心部に向かって該ボール刃の逃げ角を変化させ該エンドミルの軸心部付近の逃げ角を５°以下の角度とし該ボール刃の逃げ面は２工程の研削加工を行い１工程目はボール半径の回転軌跡である球面状にボール刃刃先が位置するように外周側から軸心側に向かって逃げ面に所定の逃げ角を設けつつ軸心部付近まで研削加工を行い２工程目は砥石を軸心部を越えて回り込ませて行うことを特徴とするボールエンドミルの製造方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載のボールエンドミルの製造方法において、該ボール刃から該エンドミルの軸心部に向かって該ボール刃の逃げ角を漸次小さく変化させたことを特徴とするボールエンドミルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は金型の３次元加工等に用いるボール刃の真球度に優れたボールエンドミル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型の３次元加工等に用いるボールエンドミルとしてボールエンドミルの切屑排出性を高めるためボール刃の外周刃側の逃げ角よりも回転中心方向に向けて逃げ角を大きく設けたボールエンドミル（特許文献１２）がある。また特に高能率加工を行うために３枚以上の刃数を有した多刃ボールエンドミルが使用されており主切刃と副切刃を備えた親子刃タイプのもの（特許文献３）各々のランドのエッジが全て底刃全体の頂点中心部に接するよう構成した軸心合わせタイプのもの（特許文献４）ボール刃のノーズ部分に略Ｖ字状のノッチを設けたもの（特許文献５）がある。特許文献１の親子刃タイプでは軸心付近で親刃のみで切削することになり送り速度を上げることができず送り速度を上げると親刃の負担が大きくなりまた副切刃即ち子刃の軸心側端にエッジを有することからチッピングや欠損を生じていた。特許文献２の軸心合わせタイプは製造上非常に困難で特にボール刃は所定の逃げ角を付与するため軸心部付近は次刃との砥石干渉や砥石干渉を避けるが為に軸心部に突起が残り軸心部付近のアール精度が得にくく、特許文献３のノッチを設けたものはノッチ部でアール精度が大きくマイナスしボールエンドミル自体のアール精度が得られておらず加工精度に課題があった。ボールエンドミルによる仕上げ加工では、加工精度が重要でありボール刃の回転軌跡の良好な真球度が必要であるがボール刃に所定の逃げ角を付与するため軸心部付近は２枚刃の場合逃げ角の影響でアール精度が大きくマイナスしまた３枚以上の多刃の場合では次刃との砥石干渉を避ける為に軸心部を越えて砥石を回り込ませることができず軸心部に突起が残りボール刃の回転軌跡の真球度が得られずアール精度に課題があった。
【特許文献１】特開２００２−５２４１２号公報
【特許文献２】特開平６−２１８６１２号公報
【特許文献３】特開平６−１５５１２６号公報
【特許文献４】特開平１０−１２８６１１号公報
【特許文献５】特開平１１−２１６６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、ボール刃の回転軌跡の真球度を向上させ良好なアール精度が得ることができ良好な加工精度が得られるボールエンドミルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願発明は、エンドミル先端に複数のボール刃を有するボールエンドミルにおいて、該ボール刃の逃げ角は該エンドミルの軸心部付近が外周部付近より小さいことを特徴とするボールエンドミルであり、第１の製造方法は、ボールエンドミルのボール刃から該エンドミルの軸心部に向かって該ボール刃の逃げ角を変化させ該エンドミルの軸心部付近の逃げ角を５°以下の角度とし該ボール刃の逃げ面の研削加工を軸心部を越えて砥石を回り込ませて研削することを特徴とするボールエンドミルの製造方法であり、第２の製造方法は、ボールエンドミルのボール刃から該エンドミルの軸心部に向かって該ボール刃の逃げ角を変化させ該エンドミルの軸心部付近の逃げ角を５°以下の角度とし該ボール刃の逃げ面は２工程の研削加工を行い１工程目はボール半径の回転軌跡である球面状にボール刃刃先が位置するように外周側から軸心側に向かって逃げ面に所定の逃げ角を設けつつ軸心部付近まで研削加工を行い２工程目は砥石を軸心部を越えて回り込ませて行うことを特徴とするボールエンドミルの製造方法、である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明を適用することによりボール刃の回転軌跡の真球度を向上させ良好なアール精度が得ることができ良好な加工精度が得られるボールエンドミル及びその製造方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本願発明は、該ボール刃の逃げ角は該エンドミルの軸心部付近が外周部付近より小さくしたことにより、砥石の干渉を気にせずアール形状の研削加工ができ逃げ角の影響が出やすい軸心部付近でのアール精度が得ることができエンドミル先端部全体のアール精度が向上する。切削時に、軸心部付近の摩滅を抑制できる効果があり高精度な加工が持続できる。
本願発明の第１の製造方法は、ボールエンドミルのボール刃から該エンドミルの軸心部に向かって該ボール刃の逃げ角を変化させ該エンドミルの軸心部付近の逃げ角を５°以下の角度とし該ボール刃の逃げ面の研削加工を軸心部を越えて砥石を回り込ませて研削することを特徴とするボールエンドミルの製造方法であり、真球度を向上させ良好なアール精度を得ることができる。
本願発明の第２の製造方法は、ボールエンドミルのボール刃から該エンドミルの軸心部に向かって該ボール刃の逃げ角を変化させ該エンドミルの軸心部付近の逃げ角を５°以下の角度とし該ボール刃の逃げ面は２工程の研削加工を行い１工程目はボール半径の回転軌跡である球面状にボール刃刃先が位置するように外周側から軸心側に向かって逃げ面に所定の逃げ角を設けつつ軸心部付近まで研削加工を行い２工程目は砥石を軸心部を越えて回り込ませて行うことを特徴とするボールエンドミルの製造方法で、次刃に砥石が干渉しない様に砥石を逃がすことにより真球度を向上させ良好なアール精度を得ることができる。
【０００７】
本願発明の形態として、エンドミルの軸心部付近の逃げ角を５°以下の角度としたことによりより一層エンドミル先端部全体のアール精度が向上しまた切削加工において、軸心部付近の摩滅を抑制できる効果が向上する。５°を越えるとエンドミル先端部での砥石の干渉を避けることから凸状の突起部を生じ易くなりアール精度が得にくくなると共にこの突起部が生じると加工面に深い傷を生じ加工面粗さが悪くなる。好ましくは３°以下が望ましい。ボール刃をセンタカット等底刃とした理由は、切削負荷をボール刃毎に分散できボール刃の切れ刃長さに差がなく加工面が規則的になり良好な加工面が得られ、従来エンドミル先端部での砥石の干渉を生じ易かったことからアール精度向上効果が大きい。ボール刃の刃数を３枚以上とした理由は、刃数を増やしたことにより送り速度が上げられ加工能率を向上させるためであるが、従来多刃により特にエンドミル先端部での砥石の干渉により突起部を生じることから仕上げ切削に使用できるものではなかったことからアール精度向上効果が非常に大きい。不等分割は、通常の等分割品より切削抵抗を減少させると共にビビリ振動を抑制しより高能率高精度な加工ができる。ボール刃の逃げ面をエンドミルの軸心部付近と外周部付近とが異なる面とした理由は、軸心部の異なる面の範囲はエンドミル底面視で軸心を中心とし直径がボール半径の２０％以下の範囲が良く、２０％より大きい範囲であるとボール刃の切削性が劣る傾向となり好ましくは１０％以下が望ましい。エンドミル先端の摩滅量を抑制するために好ましくは５％以上が望ましい。心残し部を外接円の直径を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍとした理由は、アール精度、切削性を維持しつつ軸心部付近の強度が向上し高精度な加工が一層持続できる。０．０２ｍｍよりも小さいと中心部の強度が十分ではなく摩滅を抑えることができず切削加工時において、心残し部のアール精度が維持できなく、０．３ｍｍを越えると心残し部は切削性が劣るため切削抵抗及び先端部摩耗が増大しビビリやムシレを生じまたボール刃と心残し部で切削状態の違いが目立ち加工面が劣化する。好ましくは０．０８ｍｍ〜０．２ｍｍである。心残し部にはチゼルエッジ状の稜を有しても良くチゼルエッジ状の稜により被加工物との接触部分を減少でき切削抵抗が減少でき高能率高精度な加工ができる。以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【０００８】
（実施例１）
図１、図２は本発明例１を示し、ボール半径２ｍｍ、刃数３枚刃の超微粒子超硬合金製ＴｉＡｌＮコ−ティングを３μｍ被覆したソリッドボールエンドミルである。
ボール刃１は、法線方向の逃げ角が１７°に対しエンドミルの軸心部２付近で１°としボール刃の逃げ面３を異ならせ軸心部２付近で異なる逃げ面４を設けたものであり、以下の手順でボール刃の逃げ面の研削加工を行ったものである。
ａ．ボール半径の回転軌跡である球面状にボール刃刃先が位置するように外周側から軸心側に向かって逃げ面に所定の逃げ角１７°を設け軸心付近まで研削加工を行う。
ｂ．次刃に砥石が干渉する前に砥石を逃がし、逃げ角を１°に設定しエンドミル軸線を中心とする回転角度で３°すくい面側にずらした軌道で同様の研削加工を行う。
ｃ．砥石を軸心部を越えて回り込ませて次刃に砥石が干渉しない様に砥石を逃がした。
ボール刃の精度は、軸心部付近を含めボール半径２ｍｍに対し±０．００３２ｍｍの範囲であった。
【０００９】
従来例２として特許文献３記載の親子刃、従来例３として特許文献４記載の軸心合わせ、従来例４として特許文献５記載のノッチを設けたの３枚刃のボールエンドミルを同寸法で製作しアール精度を測定後切削テストを行った。
従来例２のアール精度は、±０．００５ｍｍと本発明例１とほぼ同等、従来例３は、＋０．０２５ｍｍ、従来例４は、ノッチ部でアール精度が大きくマイナスしていた。
【００１０】
（実施例２）
本発明例１、従来例２、３を用いて、被削材に硬さＨＲＣ４０のプリハードン鋼、回転数８０００ｍｉｎ−１、送り速度２４００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み量、エンドミル軸方向に０．２ｍｍ、ピック方向に０．１ｍｍとし、水溶性の切削液を用いた湿式切削による３次元形状の仕上げ加工を行い加工精度及び加工面の調査を行った。従来例４は、アール精度が劣るため、切削試験は行わなかった。
本発明例１は、軸心部付近の摩滅量が切削長１００ｍ時ではほとんどなく、切削長５００ｍ時においても０．００５ｍｍ程度と微小であり、３次元形状のフォーム誤差が５μｍ以下、加工面粗さが最大高さ面粗さＲｚで３μｍ、と良好であった。従来例２は、切削初期にチッピング・欠損を生じ加工精度及び加工面粗さが得られず寿命となった。従来例３は、フォーム誤差で３０μｍを越えこの突起により加工面に深い傷を生じ加工面粗さが最大高さ面粗さＲｚで３７μｍと劣った。
【００１１】
（実施例３）
本発明例５として、本発明例１と同仕様でエンドミルの軸心部付近の逃げ角が０．１°、本発明例６として０．５°、本発明例７として３°、本発明例８として５°、本発明例９として７°を製作し、実施例と同様にアール精度を測定後、切削試験を行った。
本発明例５〜７は、±０．００３０ｍｍの良好なアール精度であり切削テストにおいても軸心部付近の摩滅量が切削長１００ｍ時ではほとんどなく、切削長５００ｍ時においても０．００５ｍｍ程度と微小であり、３次元形状のフォーム誤差が５μｍ以下、加工面粗さが最大高さ面粗さＲｚで３μｍと共に良好であった。本発明例８は、±０．００５０ｍｍで若干劣るものの、切削長５００ｍ時で摩滅量が０．００８ｍｍとなりフォーム誤差で１０μｍ以下となった。本発明例９は、アール精度が＋０．０１２ｍｍと劣り、フォーム誤差で１５μｍであり、加工面に傷を生じ加工面粗さが最大高さ面粗さＲｚで２２μｍと劣る結果となった。
【００１２】
（実施例４）
本発明例１０として、本発明例１と同仕様で心残し部を設け心残し部の外接円の直径が０．０１ｍｍ、本発明例１１として同０．０２ｍｍ、本発明例１２として同０．０４ｍｍ、本発明例１３として同０．０６ｍｍ、本発明例１４として同０．０８ｍｍ、本発明例１５として同０．１ｍｍ、本発明例１６として同０．１５ｍｍ、本発明例１７として同０．２ｍｍ、本発明例１８として同０．２５ｍｍ、本発明例１９として同０．３ｍｍ、本発明例２０として同０．３５ｍｍを製作し、実施例と同様にアール精度を測定後、切削試験を行った。
本発明例１０〜２０は、±０．００２５〜０．００５０ｍｍの良好なアール精度であり、軸心部付近の摩滅量が切削長５００ｍ時においても０．００６ｍｍ以下と微小であり、本発明例１１〜１３は、０．００５０ｍｍ以下、本発明例１４〜２０は０．００３２ｍｍ以下であり、フォーム誤差が５μｍ以下と良好であった。加工面粗さは、本発明例１８、１９が僅かにムシレを生じ、本発明例２０がムシレ・ビビリにより最大高さ面粗さＲｚで７〜１２μｍと若干劣った他は５μｍ以下と良好であった。
【００１３】
（実施例５）
本発明例２１は、図３、図４に示すごとく本発明例１５と同仕様で心残し部５にボール刃１と連続して軸心部２の方向に延びるチゼルエッジ状の稜６を設け、実施例と同様にアール精度を測定後、切削試験を行った。アール精度は良好で、切削状態は更に安定し加工精度及び加工面粗さが一層向上した。
【００１４】
（実施例６）
本発明例２２として、本発明例１と同仕様で３枚のボール刃を各々１１５°、１２０°、１２５°の分割角度で不等分割に配置し、実施例と同様にアール精度を測定後、切削試験を行った。アール精度は±０．００３ｍｍの範囲であり、本発明例１と同等の良好なアール精度であり、切削状態は切削抵抗が少なくなりビビリ・振動もなく非常に安定しており加工精度及び加工面粗さが一層向上した。
【００１５】
（実施例７）
本発明例２３は、本発明例１と同様様であり、以下の手順でボール刃の逃げ面の研削加工を行った。
ａ．ボール半径の回転軌跡である球面状にボール刃刃先が位置するように外周側から軸心側に向かって軸心付近まで研削加工を行う。
ｂ．連続してエンドミルの軸心部に向かってボール刃の逃げ角を軸心部で逃げ角を１°になる様に漸次小さく加工する。
ｃ．連続して軸心部を越えて回り込ませる、次刃に砥石が干渉しない様に砥石を逃がす。
これらの研削加工により、連続した研削面となり真球度が向上しアール精度は軸心部付近を含めボール半径２ｍｍに対し±０．００２ｍｍの範囲であり実施例と同様の切削試験においても本発明例１より良好な加工精度及び加工面粗さが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明例１の底面図を示す。
【図２】図２は、図１の主要部拡大図を示す。
【図３】図３は、本発明例２１の底面図を示す。
【図４】図４は、図３の主要部拡大図を示す。
【符号の説明】
【００１７】
１  ボール刃
２  軸心部
３  逃げ面
４  異なる逃げ面
５  心残し部
６  チゼルエッジ状の稜
【図１】
2005028566.tif 000003
【図２】
2005028566.tif 000004
【図３】
2005028566.tif 000005
【図４】
2005028566.tif 000006