(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型等のリブ溝加工等に用いられ、先端ボール刃と、前記先端ボール刃に連続する外周刃と前記先端ボール刃とは連続しない外周刃からなるテーパ溝加工用テーパボールエンドミルであって、前記外周刃の総刃数を４枚以上の偶数とし、該エンドミル正面視で、略対称の位置にある１対の外周刃に連続して２枚の先端ボール刃を有し、先端ボール刃と連続しない外周刃は、該外周刃の先端部の位置と該エンドミルの先端部との間隔が、軸線方向で測定したときの長さで、ボール刃の半径に０．０５〜０．５ｍｍ加えた長さとし、かつ、該先端ボール刃のアール４５°部の心厚を該部位の刃径に対して２０〜５０％としたことを特徴とするテーパ溝加工用テーパボールエンドミル。
【請求項２】
請求項１記載のテーパ溝加工用テーパボールエンドミルにおいて、先端ボール刃と連続しない外周刃の先端部を面取り状にしたことを特徴とするテーパ溝加工用テーパボールエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、金型等のリブ溝加工等に用いるテーパ溝加工用テーパボールエンドミルの改良に関し、更に詳しくは、切削加工面の面粗さや耐折損性を向上させたテーパ溝加工用テーパボールエンドミルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型には、プラスチック製品やダイカスト製品等にリブを付すためのリブ溝あるいはキャビティ部にテーパ状断面溝等のテーパ溝を有するものがある。また、該テーパ溝を加工する工具においては、該テーパ溝が細くて深いため、種々の検討がなされてきた。これらのテーパ溝の底部の形状は、平らなもの、その隅部にアールを設けたものや全体がアール状のものがあり、特に最近では製品側の安全性を考慮し、全体がアール状のテーパ溝の加工に対するニーズが増加している。
【０００３】
テーパ溝の底部全体がアール状のテーパ溝を加工する工具については、例えば、特開平８−２８１５１２号に開示されているテーパ溝加工用エンドミルがあり、これは、剛性と切削性に優れ、彫り込み切削の可能な円弧状の底刃をもつテーパ溝加工用エンドミルである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、エンドミルの刃数は、工具寿命、加工能率の面から可能な限り多い方が良好とされているが、この種のテーパ溝では加工形状が細くて深いため、前述のテーパ溝加工用エンドミルのような工具を使用する場合、工具軸方向の１回当たりの切り込みを少なくし、回数を繰り返すことにより最終テーパ溝を加工するため、主に使用する切れ刃部位は工具先端部の切れ刃となる。特に工具先端がボール刃のものは、図４に示す様にボール刃と該ボール刃に続く外周刃との繋ぎ部付近の距離にある外周刃の一部となる。
【０００５】
しかしながら、チップポケット確保のため、先端ボール刃の刃数を２枚にする以外はボール刃に続く外周刃との繋ぎ部付近の距離にある外周刃の一部に関しては、従来の技術で示した公報においても何の記載も考慮もされておらず、エッジ部となるボール刃と連続しない外周刃の先端部位においては、強度的にも弱く、切削加工時にチッピングや欠けを生じ、切削加工面の面粗さや耐折損性に課題があった。尚、全外周刃に対して、連続したボール刃を設けることも可能であるが、先端ボール中心部付近は、構成上２枚刃となるため、上述と同様の課題が生じることとなる。
【０００６】
【本発明の目的】
本発明は以上のような背景をもとになされたものであり、金型等のリブ溝加工等に用いるテーパ溝加工用テーパボールエンドミルであって、切削加工面の面粗さや工具寿命を向上したテーパ溝加工用テーパボールエンドミルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明では、金型等のリブ溝加工等に用い、先端ボール刃と、前記先端ボール刃に連続する外周刃と前記先端ボール刃とは連続しない外周刃からなるテーパ溝加工用テーパボールエンドミルであって、前記外周刃の総刃数を４枚以上の偶数刃数とし、該エンドミル正面視で、略対称の位置にある１対の外周刃に連続して２枚の先端ボール刃を有し、先端ボール刃と連続しない外周刃は、該外周刃の先端部の位置と該エンドミルの先端部との間隔が、軸線方向で測定したときの長さで、ボール刃の半径に０．０５〜０．５ｍｍ加えた長さとし、かつ、該先端ボール刃のアール４５°部の心厚を該部位の刃径に対して２０〜５０％としたことを特徴とするテーパ溝加工用テーパボールエンドミルである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
テーパ溝加工用テーパボールエンドミルは、工具先端径が小さく工具先端径に対して刃長が長いのが特徴である。外周刃の総刃数を４枚以上の偶数刃数にしたのは、ボール刃に続く外周刃との繋ぎ部付近の距離にある外周刃の一部を除く外周刃は、テーパ溝の側面を形成及び仕上げ作用をし、切削量が少ないため、刃数は多い方が有利である。ここで、加工面のアール状の底面とテーパ状の側面の繋ぎ部の段差をできるだけ生じさせないようにするために先端ボール刃は外周刃と連続させる必要があり、また、先端ボール刃はチップポケットの確保及び切削抵抗のアンバランスによる工具折損誘発防止のため、エンドミル正面視で略対称の位置に２枚設けたので、外周刃の総刃数を４枚以上の偶数刃数とした。
【０００９】
更に、先端ボール刃と連続しない外周刃の先端部の位置と該エンドミルの先端部との間隔が、軸線方向で測定したときの長さで、ボール刃の半径に０．０５〜０．５ｍｍ加えた長さとしたことにより、先端ボール刃と連続しない外周刃の先端部を切削量の多い主切れ刃部位からできるだけ外すようにしたものであり、切削加工時にチッピングや欠けの発生を抑制し、切削加工面の面粗さや工具寿命を向上するものである。ここで、０．０５ｍｍ未満では、該先端部が主切れ刃になる可能性が高く、０．５ｍｍを越えるとテーパ状の側面の仕上げ面を形成する部位の刃数が異なり、面粗さを劣化させるため、０．０５〜０．５ｍｍの範囲とした。好ましくは０．３ｍｍ以下が良い。
【００１０】
また、先端ボール刃部のチップポケットを確保するために、該先端ボール刃のアール４５°部の心厚を該部位の刃径に対して２０〜５０％とした。例えば、２０％より小さいと、剛性が不足し、また、５０％を超えると十分な先端ボール刃部のチップポケットを確保することができなくなるため、２０〜５０％の範囲とした。上記範囲内にすることにより、切り屑の噛み込みを抑制し、面粗さや工具寿命を向上させることができる程度の剛性とした。また、ギャッシュ部と滑らかにつなぎ、通常のアールギャッシュ形状は凸状またはフラット状であるが、凹状にしてもよく、ギャッシュ形状と組み合わせることによりさらにチップポケットを拡げることができる。
【００１１】
更に、ボール刃と連続しない外周刃の先端部を面取り状にしたことにより、該先端部の強度を向上させ、さらにチッピングや欠けの発生を抑制したものである。
そのため、該面取り状はアール状にすることが好ましい。なお、更に、高硬度膜及び／または潤滑膜をコーティングしたことにより、耐摩耗性を向上させるだけでなく、チッピングや欠けの発生を抑制し、面粗さや工具寿命を向上させることができ、乾式切削やミストを用いたセミドライ加工にも対応できることは言うまでもない。
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
【００１２】
【実施例】
図１〜３に示す様な、硬さＨＲＡ９２．５の超微粒子超硬合金製で先端ボール刃半径Ｒ＝０．５ｍｍ、外周テーパ片角α＝１°、刃長ｌ＝１０ｍｍ、外周ねじれ角θ＝２５°で切れ刃の刃数を先端ボール刃１で２枚、外周刃２で４枚とし、該先端ボール刃１は、エンドミル正面視で略対称の位置に設け、先端ボール刃に連続する外周刃と滑らかに連続させ、先端ボール刃のアール４５°部の心厚を該部位の刃径に対して４０％に設定し、ＴｉＡｌＮ膜を被覆したテーパ溝加工用テーパボールエンドミルを用い、先ず、本発明例として先端ボール刃と連続しない外周刃の先端部３の位置を工具軸線方向で該エンドミルの先端部から、０．５５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、すなわち先端ボール刃と連続しない外周刃の先端部の位置と該エンドミルの先端部との間隔を、軸線方向で測定したときの長さで、ボール刃の半径に０．０５〜０．５ｍｍ加えた長さとし、各５本製作した。また、比較例として０．５０ｍｍ、すなわち先端ボール刃の半径としたものも各５本製作した。
【００１３】
切削試験は、被削材Ｓ５０Ｃ（ＨＲＣ２３）、傾斜片角１°のテーパ側壁を有する溝深さ８ｍｍの直線止まり溝加工で、水溶性切削液を用いた湿式の往復切削とし、回転数２００００回転／ｍｉｎ、送り速度６００ｍｍ／ｍｉｎ、工具軸方向の１回当たりの切り込み量ｔ＝０．０５ｍｍ／ｐａｓｓで行い、工具損傷の状態及び加工面の状態について観察した。
【００１４】
本発明例の０．５５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍの位置にした例は、先端ボール刃と連続しない外周刃の先端部３が微小チッピングにより僅かに摩耗していたが、溝深さ８ｍｍまで問題なく加工でき折損した例はなく、加工面も良好であった。また、本発明例の１．０ｍｍの位置にしたものは、他の本発明例と同様に溝深さ８ｍｍまで問題なく加工できたものの、側壁加工面において、刃数の違いによる送り方向の筋が現れ、加工面の状態が若干劣る結果となったが、折損はなかった。
比較例である０．５０ｍｍ、すなわち先端ボール刃の半径Ｒ分の位置のものは、切削初期より先端ボール刃と連続しない外周刃の先端部３にチッピングが発生し、溝深さ６〜７ｍｍ加工した地点で５本とも折損により寿命となった。加工面においてもチッピングにより、ムシレ及び傷が生じた加工面となった。
【００１５】
先の本発明例０．６ｍｍを用いて、先端ボール刃のアール４５°部の心厚を該部位の刃径に対して１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％に設定したものを各５本製作して、同じ諸元で試験を行った。
本発明例の２０〜５０％のものは、溝深さ８ｍｍまで問題なく加工でき、面粗さも良好であった。比較例の刃径に対して１０％ものは、溝深さ８ｍｍまで加工できたものの５本中４本が先端ボール刃で欠損を発生し、比較例の６０％のものは溝深さ４〜７ｍｍで切り屑詰まりにより、５本とも折損により寿命となり、加工面も切り屑が凝着し、曇った面であった。
【００１６】
先の本発明例４０％を用いて、図５に示す様に先端ボール刃と連続しない外周刃の先端部３にアール状の面取り９を施し、同じ諸元で試験を行った。本発明例は、該先端部においても通常摩耗の形態を示し、工具摩耗値及び加工面粗さ共にさらに良好となった。
【００１７】
【発明の効果】
本願発明を適用することにより、金型のリブ溝加工等に用いるテーパ溝加工用テーパボールエンドミルにおいて、切削加工面の面粗さや耐折損性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例の側面図を示す。
【図２】図２は、図１の要部拡大図を示す。
【図３】図３は、図１の本発明の一実施例の正面図を示す。
【図４】図４は、切削状態の概要図を示す
【図５】図５は、本発明の他の実施例の要部側面拡大図を示す。
【符号の説明】
１  先端ボール刃
２  外周刃
３  先端ボール刃と連続しない外周刃の先端部
４  先端ボール刃切削部
５  外周刃切削部
６  主切れ刃切削部
７  一回切り込み前までの切削完了部
８  一回切り込んだ時の切削部
９  面取り部
Ｒ  先端ボール刃半径
ｌ  刃長
ｔ  工具軸方向一回当たりの切り込み量
α  外周テーパ片角
θ  外周ねじれ角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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