NACHI-BUSINESS
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Machining

9B1

Vol.

November/2005■ 新商品・適用事例紹介
Ｓｙｍｂｉｏ 高精度加工に対応したＧＳ ＭＩＬＬシリーズ

マシニング事業「ＧＳ ＭＩＬＬロングネックボール＆ＧＳ ＭＩＬＬハードボール」
New Product Introduction --- Symbio
GS Mill Series for High-precision Milling"GS Mill Long-neck Ball & GS Mill Hard Ball"〈キーワード〉

高精度1パス加工・深リブ溝加工・GSコート・直彫り加工・GSハードコート

機械工具事業部／ラウンドツール技術部

五島 康
Yasushi Goshima
新ブランド Ｓｙｍｂｉｏ／シンビオ
人、環境と 共生 し、工作機械とコラボレーション。

Ｓｙｍｂｉｏ
高精度加工に対応したＧＳ ＭＩＬＬシリーズ「ＧＳ ＭＩＬＬロングネックボール＆ＧＳ ＭＩＬＬハードボール」

要旨

商品ライフサイクルの短縮や国際価格競争に対応するため、加工能率および加工精度の向上、加工コストの低減が求められ、金型加工業では、超硬エンドミルによる焼入れ材の高速高能率直彫り加工が広く普及している。
NACHIは、住友電工ハードメタル（株）と金型加工の世界標準エンドミル｢GS MILLシリーズ｣を共同開発し、加工能率向上と加工コスト低減のための提案を行なってきた。

1.世界標準超硬エンドミル

今回、シリーズの充実と、更なる加工能率向上に対応す「GS MILL」シリーズ拡充

るため、両社の得意とする材料・コーティング・設計解析技

日本のものづくりを支える産業の一つに金型産業術を結集して「GS MILLロングネックボール」と｢GS MILLがある。自動車部品や携帯電話、パソコン、ペットボトハードボール｣を新ブランド「Symbio」として商品化した。切ルなど、身近にある様々なものが金型によって作り削速度800m／minという世界最速領域の高速高能率加出されている。
しかし、最近では日本企業の海外へ工を可能にするとともに、ボール形状を工夫し高精度に仕の生産シフトや、技術力を高めてきたアジア諸国との上げることで、粗加工から仕上げ加工まで多様なニーズと価格競争などで、日本国内での生産量減少が深刻進化する加工技術をサポートする。

な問題となっている。日本の金型産業が生き残るには、付加価値の高い金型の製作、例えば、超短納期のAbstract

1Machining efficiency, improvement in machining accuracy and reduction of machining cost are required inorder to deal with a shorter product life cycle and tocompete in price internationally.
In the machining of tooling, high-speed, highly-efficient
direct milling of hardened material with carbide end
mills has become widely popular.
Nachi has developed the world class special end mills,
the GS Mill Series, for machining of tooling jointly with
Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd. and has beenpresenting solutions for improving machining efficiency and reducing machining cost.
We have combined the material, coating and design/analysis technologies where both companies excel and have developed a new product, the GS MILLLong Neck Ball and GS MILL Hard Ball as a new series under the Symbio Brand (New brand name forthe reliable small round tool series.). This completes
the GS Mill Series and will further improve machining
efficiency. The developed end mill is a high-speed,
highly-efficient end mill capable of 800 m/min. This is
the fastest surface speed in the world.
Furthermore, as the ball nose end mill is precisely
ground by NACHI's original technology, this end mill
is applicable for various state of the art requirements from rough milling to finish milling and can support the most advanced machining technology.

試作型や光学レンズ型などに代表される超精密型など、比重をさらに高めていく必要がある。
GS MILLロングネックボール、GS MILLハードボー
ルは、加工の特性にあわせた最適材料、最適コーティングの採用と、ボール部高精度1パス研削により、金型製作において高速高能率、高精度加工を可能にした。本稿では、GS MILLロングネックボールとGS
MILLハードボールの特徴および切削性能について紹介する。

シンビオ
人、環境と 共生 し、工作機械とコラボレーション。

2. ＧＳ ＭＩＬＬロングネックボールの特長
加工などは、エンドミルによる加工が困難であり、放2）ＧＳ ＭＩＬＬロングネックボールの材料（高い抗折力を持つ超微粒子超硬合金を採用）

電加工に頼ることが多い。
しかし、金型の高精度化、GS MILLロングネックボールの材料には、硬度と短納期化が著しい昨今では、加工法が小径ロングネッ

抗折力を高い次元で両立させた超微粒子超硬合クエンドミルによる直彫り加工へと移り変わってきて金を採用した。精密小型金型の深リブ溝加工などいる。GS MILLロングネックボールは、ボール部精度に用いられるエンドミルは、刃具外径Dと、首下長さL※1

従来、金型加工での深い位置の加工や深リブ溝※2の高精度化、外周バックテーパ形状による低切削抵の比率L／Dが大きく、工具剛性が必然的に低くなる。

抗化により、高能率・長寿命・高信頼性を達成した。

切削抵抗が刃先先端部に集中するため、折損の危また、ボール寸法と首下長さの組み合わせで153アイ険が高い工具である。GS MILLロングネックボールは、テムをとり揃え、あらゆる加工シーンに対応している。

耐摩耗性の指標である硬さと、耐欠損性の指標である抗折力をバランスよく高めた超微粒子超硬合金

1）寸法範囲により、折れにくく長 寿 命を達 成した。図 2にG S

R0.1×首下0.5mm〜R3×首下50mmまで153寸法。
図1にGS MILLロングネックボールの外観写真を示す。

MILLロングネックボールの材料特性を示す。

3）ＧＳ ＭＩＬＬロングネックボールのコーティング（平滑性に優れたＧＳコート）
GS MILLロングネックボールには、平滑性に優れたTiAlN系GSコートを採用した。小径エンドミルによる深リブ溝加工では、切くず排出が重要なポイントとなる。GSコートは表面平滑性に優れ、切くずの流れを良くすることで噛み込みを防止し、工具折損および加工面の悪化を抑制する。図3にGSコートの膜性状を示す。

図1

GS MILLロングネックボール（外観）
10μm

高硬さ

低GS MILL
ロングネック

耐摩耗
性・
耐変形性
向上

従来材
抗折力大
小図2

※TRS（GPa）

大

GS MILLロングネックボールの材料特性GSコート

図3

従来TiAlNコート

GS MILLロングネックボールの膜性状※TRS：Traverse Rupture Strength＝抗折力

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Ｓｙｍｂｉｏ
高精度加工に対応したＧＳ ＭＩＬＬシリーズ「ＧＳ ＭＩＬＬロングネックボール＆ＧＳ ＭＩＬＬハードボール」

4）
ＧＳ ＭＩ
ＬＬロングネックの形状

300mm／min、切り込み量aa0.2mm、ar0.02mmでGS MILLロングネックボールは、外周刃にバックテー側面切削をしたときの加工面精度を比較した事例

パを設けることで、立ち壁加工時の切れ刃と被削材である。他社エンドミルは加工面の倒れが発生し、の接触長さを短くした。結果として、切削抵抗が減首部の干渉による加工面の悪化が観察されるのに少し工具の倒れが抑制され、加工精度向上が可能

対し、GS MILLロングネックボールは倒れ、加工面となった。また、ボール部精度を従来の20μｍレンジ性状とも良好である。

から1／2の10μｍレンジまで精度を高め、かつボール

図6に、GS MILLロングネックボールによるプレハー部と外周部を1パス研削することでボール部精度

ドン鋼NAK80の深リブ溝加工における切削性能を180°範囲を保証した。さらに、1パス研削によりボー示す。ボール部半径R0.5mm、首下長さ12mmのエル部と外周部のつなぎ目をなくすことで、この部分のンドミルでNAK80（40HRC）を切削速度50m／min、摩耗を抑制し、高精度かつ長寿命が得られる。図4

送り速度400mm／min、軸方向切り込み量0.03mm、にGS MILLロングネックボールの形状比較を示す。

油性切削油剤使用で深リブ溝加工を行なったとき

5）ＧＳ ＭＩＬＬロングネックボールの切削性能の折損寿命の比較事例である。他社品は折損寿命800m以下であったのに対し、GS MILLロングネッ

図5に、GS MILLロングネックボールによるプレハー

クボールは、折損寿命3500mと4倍以上の長寿命でドン鋼NAK80の側面切削の加工精度比較を示す。

あった。この総切削長を時間に換算すると、146時間、ボール半径R0.5mm、首下長さ12mmのエンドミルですなわち6日間以上の連続加工が可能ということにNAK80（40HRC）を切削速度40m／min、送り速度なる。

つなぎ目無しの高精度1パス研削

つなぎ目有り切れ刃と加工ワークの接触長さが長い

切れ刃と加工ワークの接触長さが短い

傾斜角が大きい

傾斜角が大きいGS MILLロングネックボール

図4 ＧＳ ＭＩ
ＬＬロングネックボールの形状比較
3従来品

切削条件
使用工具 ：GSLNB2 R0.5×12-1

切削速度 ：50m／min（16,000min ）寸法

R0.5×12

被 削 材

NAK80
（40HRC）

GS MILLロングネックボール

他社品

送り速度 ：400mm／min（0.0125mm／tooth）
被 削 材 ：NAK80（40HRC）

300mm/min
0.012mm/刃

切込み量

aa0.2mm
ar0.02mm

切削油剤

ドライエアーブロー

往復切削 ：1溝70m
切削深さ ：10mm

4000
面悪い
首部のこすれ切削長［m］

送り速 度

1回の切りこみ量0.03mm

切削油剤 ：油性40m/min
切削速度 （12700min-1）

10mm

0.5mm

0.2mm

倒れ

3000

2000
1000
3.00.02mm

10μm

図5 ＧＳ ＭＩ
ＬＬロングネックボールによる加工精度比較

ＧＳ ＭＩ
ＬＬ 他社品A
ロングネックボール

他社品B

他社品C

図6 ＧＳ ＭＩ
ＬＬロングネックボールの折損寿命比較

3. ＧＳ ＭＩＬＬハードボールの特長
ボールエンドミルが使用されている。とくに近年では、

2）
ＧＳ ＭＩ
ＬＬハードボールの材料（高硬度な超微粒子系低コバルト超硬合金を採用）

短納期対応、精度向上の観点から、焼入れ後の材

GS MILLハードボールの材料には、GS MILLハー料を、直接削っていく直彫り加工への移行が進んド（スクエア）と同様に、硬度と剛性を大幅に向上さでいる。これに対し、GS MILLハードボールでは、ボーせた超微粒子系低コバルト超硬合金を採用した。こル部の高精度1パス研削と、高強度超硬合金およの超微粒子系低コバルト超硬合金は、炭化タングス

び住友電工ハードメタル株式会社との協同開発でテン粒径を微細化することで、結合材であるコバルトある新潤滑コーティングの採用により、高速直彫りミー含有率を少なくしても耐欠損性を損なうことなく硬リング加工および高精度磨きレス加工に対応する。

度および剛性を高めている。母材強度を高めることで、金型の複雑な三次元曲面の加工には、従来から切削加工中に発生するミクロな塑性変形は抑制され、1）寸法範囲耐久性が向上するとともにきれいな加工面が得られR0.2〜R6までの13寸法。図7にGS MILLハードボーる。図8にGS MILLハードボールの材料特性を示す。

ルの外観を示す。

（優）

超微粒（0.5μm）
硬度

耐摩耗・耐変形性

超々微粒（0.3μm）

GS MILLハードボール

微粒（0.8μm）
従来材質

Co含有率（wt％）（優）
剛性

図7 ＧＳ ＭＩ
ＬＬハードボールの外観
NACHI-BUSINESS news9 B1Vol.

図8 ＧＳ ＭＩ
ＬＬハードボールの材料特性

4Ｓｙｍｂｉｏ
高精度加工に対応したＧＳ ＭＩＬＬシリーズ「ＧＳ ＭＩＬＬロングネックボール＆ＧＳ ＭＩＬＬハードボール」

3）ＧＳ ＭＩＬＬハードボールのコーティング（新開発の潤滑コーティング）

5）
ＧＳ ＭＩＬＬハードボールの切削性能

GS MILLハードボールのコーティングには潤滑性

切 削 性 能を示す 。R 3（φ6 ）のボールエンドミルでに優れた新開発のGSハードコートを採用した。ボー

SKD61（ 53HRC）を切削速度314m／min、送り速ルエンドミルによる三次元曲面加工では、切削に関度 2 , 0 0 0 m m ／ m i n 、切り込 み 量 a a 0 . 3 m m 、与する部位により切削速度が異なる。とくに中心チ

pf1.8mmで切削長110m加工後の摩耗量の比較

ゼル部では、切削速度は極端に遅くなり、被削材の事例である。他社の超硬ボールエンドミルは、R部逃図10に、SKD61（ 53HRC）の高速加工における※3

凝着が起こりやすく加工面を悪化させてしまう。凝げ面摩耗量が0.1mm近くに達しているのに対し、着の発生を抑制するために、GS MILLハードボール

GS MILLハードボールは0.05mm以下であり、約1のコーティングは、潤滑性に着目し開発を行なった。

／2の摩耗量であった。

高硬度化のすすむ金型材に対して、コーティングの図11にSTAVAX（53HRC）の切削性能を示す。

耐熱性、耐摩耗性を向上させた。さらに、潤滑機能

R3（φ6）のボールエンドミルで、STAVAX（53HRC）をを高め、凝着を抑制するとともに摩擦抵抗を従来の切削速度80m／min、送り速度840mm／min、切り1／3に抑えることで、長時間にわたる高品位加工が込み量aa、pfとも0.6mmで切削長55m加工後の摩可能となった。図9にGS MILLハードボールのコーティ

耗量の比較事例である。他社の超硬ボールエンドミング特性を示す。

ルは、チゼル近傍からR部が大きく摩耗しているのに対し、GS MILLハードボールは均一な摩耗形態︵良TiCN好 （μ=0.3）︶

潤
滑性︵摩擦係数︶であり、摩耗量も約1／2と軽微であった。
GSハードコート（μ=0.2）

切 削 性 能を示 す 。R 3（φ6 ）ボールエンドミルで、SKD11（60HRC）を切削速度65m／min、送り速度414mm／min、切り込み量aa、pf0.3mmで切削長

TiAlN（μ=0.5）60m加工後の摩耗量の比較事例である。他社の超TiAlSiN（μ=0.55）

耐熱性

TiSiN
（μ=0.6）（良好）

図9 ＧＳハードコートの特性

4）
ＧＳ ＭＩ
ＬＬハードボールの形状
GS MILLハードボールは、高精度金型加工用ボールエンドミル「モールドマイスターボール」と同様に、ボール刃と外周刃を1パス研削することで高い形状精度を確保し、高精度加工を実現している。また、ボール部のエッジは、切れ味と刃先剛性を両立した新設計刃型を採用し、ボール頂点のチゼル部まで良好な切れ味を持ち、加工面の向上に寄与している。
5

図12に、SKD11（ 60HRC）の底面加工における硬ボールエンドミルは境界摩耗が0.1mm以上であるのに対し、GS MILLハードボールは0.05mm以下と損傷が軽微である。

摩耗量［μm］

1009080706050403020100

ＧＳ MILLハードボール

チゼル部
R部
外周部

チゼル部

摩耗量1／2

GS MILLハードボール

R部

他社超硬ボールエンドミル

超硬エンドミル

寸法

ＧＳ MILLハードボール

R3

他社超硬ボールエンドミル

図10

被削材

切削速度

摩耗量［μm］

100

切り込み

備考
DRY
縦形MC

GS MILLハードボールの切削性能（SKD61）

チゼル部
R部
外周部

80

送り速度

2,000mm/min aa=0.3mm
SKD61
314m/min（53HRC） （16660min-1） （0.06mm/刃） pf =1.8mm

140120

他社超硬ボールエンドミル

ＧＳ MILLハードボール

他社超硬ボールエンドミルチゼル部〜外周部摩耗

チゼル部〜外周部摩耗

摩耗量1／26040200

GS MILLハードボール

他社超硬ボールエンドミル

超硬エンドミル

寸法

ＧＳ MILLハードボール

R3

他社超硬ボールエンドミル

図11

被削材

切削速度

STAVAX
80m/min（53HRC） （7000min-1）

切り込み

840mm/min
aa=0.6mm（0.06mm/刃） pf =0.6mm

備考
水溶性縦型MCGS MILLハードボールの切削性能（STAVAX）

ＧＳ MILLハードボール

他社品

外周部摩耗

外周部摩耗

切削条件

150
先端

境界

使用工具 ：R3mm
切削速度 ：65m／min

100

送り速度 ：414mm／min
被 削 材 ：SKD11（60HRC）

50

切削長さ ：60m
切削油剤 ：エアブロー

0
GS MILLハードボール

図12

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Vol.

4.5

摩耗量［μm］

送り速度0.3

他社品

GS MILLハードボールの切削性能（SKD11）6

4. 付加価値の高い金型製作のために新ブランド Symbio／シンビオ を冠した新商品、「GS MILL ロングネックボール」と「GS MILL ハードボール」は、いずれも生産性と環境対応を両立するエンドミルである。の加工において、抜群の長寿命と信頼性、および、高品位な加工精度が可能となった。
金型のあらゆるシーンに対応し、高精度、高能率、高いコストパフォーマンスを実現する。

切削性能を決める3要素、材料、コーティング、形状をそれぞれ最適設計することで、焼入れ金型材

NACHIから新ブランド Symbio
人、環境と 共生 し、工作機械とコラボレーション。
NACHI独自の材料・コーティング・機械加工技術を活かした高機能ラウンドツールに対して、人と環境との 共生 と加工技術とのコラボレーションをめざします。
新ブランド Symbio は、「AQUAドリル」、「X'sミルGEO」、「GSミル」、「DLCドリル・エンドミル」、「モールドマイスターボール」、「AGミル」という優位性の高い6つの商品群。
幅広い分野で最適な工具を提供して、高精度、高能率、高いコストパフォーマンスを実現します。

用語解説

関連記事

※1 深リブ溝
プラスチック製品の補強部分のことをリブといい、細い帯状のものが一般的である。このリブに対応する金型側の溝のことを指す。

五島 康：高速高能率加工用エンドミル「ＧＳ ＭＩ
ＬＬハード」NACHI-BUSINESS news Vol.4 B1、August／2004※2 バックテーパ
先端部から刃部の後方に向かって外径を細くするテーパ。
※3 凝着
固体同士の接触面で、お互いの表面の原子が及ぼし合う結合力により固体同士がくっつく現象。

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November / 2005

〈発行〉 2005年11月20日
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