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2B1

Vol.

February/2004■ 新商品紹介
精密金型仕上げ加工用「モールドマイスターボール」
マシニング事業
プレシジョン

Mold Meister Ball Nose End Millfor Machining of Precision Molds〈キーワード〉

精密金型・R精度±3μm・180°
R保証
磨き工程・超微粒子超硬合金

機械工具事業部／ラウンドツール技術部

関口 徹

精密金型仕上げ加工用 「モールドマイスターボール」

1.磨きレス加工を実現

要 旨※1

モールドマイスターボ−ルは、ボール刃の精度を±ＩＴ製品や光学製品に代表されるように、ユーザー3μｍと極限まで高めた精密金型加工用エンドミルでニーズの多様化にともない、短いサイクルで製品が次々ある。0.1μｍ単位の精密測定技術の開発と、ボールに発表されている。これらの製品の量産を支えてい刃から外周刃をスムーズにつなぐ研削技術の開発るものの一つが金型技術である。

で180°Ｒ範囲の保証を可能にした。これにより、高金型は、複雑な曲面で構成されており、ボールエ精度金型をねらい通りの形状に加工できるとともに、ンドミルによる３次元加工と、磨き加工により仕上げら後工程の修正・磨き工程を大幅に縮減できる。
さらに、れている。磨き工程は自動化が困難であり、熟練者超微粒子超硬合金と耐摩耗性・耐熱性にすぐれ，たＸｓコーティングにより耐久性がすぐれ、高硬度焼による手仕上げが主流になる。
しかし、熟練者の減入れ材の加工にも対応する。

どに対して、ボールエンドミルによる３次元加工にお少と、金型製作のトータルリードタイム短縮の要求ないて、より仕上げ状態に近づける、いわゆる磨きレス

Abstract
Mold Meister Ball Nose End Mill, the end millfor machining of precision molds, features thehighest ball nose end mill precision with theminimum form error of ±3μm. The machiningof 180°
radius is ensured with the developmentof measuring technology for the measurement
at 0.1μm increment and with the milling technology that allows the smooth contour fromball nose end milling to outside diameter cutting. It allows the machining of the precisionmold to the precise shape, therefore reducing
the process time of repair or polishing substantially. Furthermore, it is made of sub-micrograin carbide and coated with friction- andheat-resistant X's coating. Because of the superb durability, it is also suitable for the machining of hardened steel.

加工が指向されている。
この磨きレス加工を実現するには、すぐれた加工機械と加工プログラムを作成するＣＡＭソフト、高精度と耐久性を有するボールエンドミルが必要である。
これらの要求に応えて超硬コーティングボールエンドミル「モールドマイスターボール」を開発した。その特長と切削性能について紹介する。

図1. モールドマイスターボールの外観

1

2. 高精度加工と耐久性
モールドマイスターボールは、精密金型の3次元加他社ボールエンドミル工に対応するよう、寸法範囲をR0.5〜R6とした。モー

NACHIモールドマイスターボール

ルドマイスターボールの外観を図1に示す。
モールドマイスターボールの名称は、英語のＭｏｌｄ（金型）とドイツ語のＭｅｉｓｔeｒ（職人）、これにボールエンドミルを表わすＢａｌｌを組み合わせた。このエンドミルを使用することにより、熟練した職人が加工したのと同様な精密金型を製作することができる。そして精密な加工を行なう現代の職人にこそ使ってほしいという願いから命名した。
モールドマイスターボールの特長は次のとおり。

① ボール刃のR精度は、180°の範囲で±3μｍの高精度② ボール刃と外周刃のつなぎ部は段差のない刃形状③ 耐久性にすぐれ、高硬度材の高速加工に対応

190°

−10°
−3 0 ＋3

測定角度
Angle
−10°
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
90°
100°
110°
120°
130°
140°
150°
160°
170°
180°
190°

測定値
R
0.9971
0.99851.00581.00851.0082
1.00581.00501.00671.00311.00341.00491.00291.00251.00511.00411.0043
1.0076
1.0077
1.00731.00131.0014※2

型番Model Number

R公差
R Tolrance

R実測値
R Accuracy

R最大値
R-Max

R最小値
R-Min

外径
Diameter

R1+0.0085
R1.0000 −0.0015
20° R1.0085
0° R0.9985φ1.9985−10°−3 0 ＋3

測定角度
Angle
−10°
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
90°
100°
110°
120°
130°
140°
150°
160°
170°
180°
190°

測定値
R
0.99820.99870.99981.00081.00111.00060.99960.99920.99871.00021.00171.00080.99891.00020.99960.99901.00051.00041.0006
0.99850.9982

製番
Serial Number

型番Model Number

R公差
R Tolrance

R実測値
R Accuracy

R最大値
R-Max

R最小値
R-Min

外径
DiameterDI−0012MMR1R1±0.003+0.0017
R1.0000 −0.0015
90° R1.0017
180° R0.9985
φ1.9972

図2. R精度の測定値④ ビビリ振動のない、高精度加工が可能（1）R精度±3μmを保証

製番
Serial Number

190°

R1規格品

モールドマイスターボールと他社ボールエンドミルのＲ実測値を図２に示す。これは、Ｒ１mmのボールエンドミルのボール刃を１０°毎、さらに外周刃NACHI
モールドマイスターの両端±１０°部分を加えた２１点のＲを測定したものである。モールドマイスターボールは、Ｒ精度他社Aが＋１．
７〜−１．
５μｍであり、ボール刃と外周刃はスムーズにつながっている。
これに対し、他社ボールエンドミルのＲ精度は、＋８．
５〜−１．
５μｍであり、ボール刃と外周刃の他社Bつなぎ部分は角張っている。これを、各１０本測定し比較した結果が図３である。モールドマイスター
ボールは１８０°の範囲でＲ精度±３μｍ以内となっ-20-1001020（μm）

図3. R精度の比較ている。
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Vol.2 B12精密金型仕上げ加工用 「モールドマイスターボール」

この高精度を実現するため、つぎの新しい研削た結果を検査成績書として１本ごとに添付して技術と測定技術を開発した。ボール刃と外周刃いる。検査成績書の様式は図2に示したとおりで、のつなぎ部の形状を図４に示す。

１０°ごとのＲ計測値と称呼値に対する誤差を記

従来のボールエンドミルの逃げ面は、外周刃とボー載している。また、
この検査成績書は、単にＲ精ル刃が別々に研削されている。まず外周刃を研度を保証するだけでなく、この実測値を用いるこ削した後、一旦研削を止め、その後ボール刃をとで、最高の精度で加工することが可能になる研削している。このため、割線としてつなぐことので、大変大きな意味を持つものである。になり、図4に示す角張った形になってしまう。モー従来は加工に使用するボールエンドミルのＲ寸

ルドマイスターボールはこの問題に対し、ボール法は未知であり、使用者は、経験にもとづいて１刃と外周刃の逃げ面を１パスで加工することが０μｍ程度のオフセットを行ない加工するケースできるので、つなぎ部はスムーズであり、完全に１が大半であった。エンドミルのＲ寸法の誤差分８０°の範囲でR精度を確保できる。

だけ加工誤差が発生し、磨き加工に負担をかけ一方、Ｒ精度を保証するには、測定技術が不可ている。Ｒの実測値があらかじめ分かっていれば、欠である。モールドマイスターボールの開発にあＣＡＭによるプログラム作成時や、加工機械へたり、新しい測定機を開発した。この測定機は、のＲ寸法の入力時に、この実測値を用いること自社開発の画像処理技術と高精度位置決めで狙った高精度加工が可能になる。そのため、技術により、Ｒ寸法を０．
１μｍ分解能で計測する後工程である磨き工程や型修正の工数が大幅ことができ、R精度の保証が可能となった。モーに縮減できる。

ルドマイスターボールには、この測定機で計測し他社ボールエンドミル

NACHIモールドマイスターボール

外周刃逃げ面

ボール刃逃げ面

つなぎ部角張り図4.つなぎ部逃げ面の形状

3（2）すぐれた耐久性
一般に精密金型は、熱処理前の生材を加工す相反する性質をもつ。この性質をおおむね決定ることは少なく、高硬度材からの直彫加工がほモーするのは、コバルト含有率とＷＣ粒径であるが、とんどである。モールドマイスターボールは、高硬ルドマイスターボールでは、ＷＣ粒径が０．
７μｍ以下度材の直彫加工に対応し、耐摩耗性にすぐれと微細化された超微粒子超硬合金を採用し、また超微粒子超硬合金と耐熱性、耐摩耗性にすた、汎用エンドミルに比べ、コバルト含有率を少ぐれたＴｉＡｌＮ系のＸｓコーティングを採用した。

なくすることで硬さを高くし、高硬度材加工時の超硬合金の耐久性を左右するのは、耐摩耗性耐摩耗性を向上するとともにヤング率を高め、の指標である硬さと、耐欠損性の指標である抗剛性を向上している。

※3※4

※5

折力、あるいは破壊じん性値であるが、これらは3. 切削性能
（1）加工面精度
モールドマイスターボールによる高精度加工を具

理想線現化した加工事例を図５に示す。
5°の傾斜面の上半分をモールドマイスターボール、下半分を他社ボールエンドミルで加工し、加工精度を比較した。モールドマイスターボールは狙

モールドマイスターボール

いの理想線に沿って加工できている。他社ボー

他社品

ルエンドミルは7〜8μｍの削り残しが発生し、段差になって現れている。とくにボール刃と外周刃のつなぎ部分において、他社ボールエンドミル
では、角張りのある箇所での切削になり、カスプ

約7〜8μｍカスプ

R精度の違いから狙い（理想）面に対し削り残しが発生※6（ピックフィードにより発生する削り残し）が大きくなっている。

5°の斜面を等高線加工

モールドマイスター
他社品
5°・エンドミル R3・被削材 NAK55（40HRC）
・切削速度 V=245m/min（S=13000min-1）
・送り速度 F=2900mm/min（f=0.112mm/t）
・切り込み aa=0.15mm Pf=0.15mm
・DRY（エアーブロー）
・縦型MC（BT40）

図5. 傾斜面・加工面精度の比較

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Vol.2 B14精密金型仕上げ加工用 「モールドマイスターボール」（2）高硬度材加工例
150

図6に示す。
被削材ＳＫＤ11（ 60ＨＲＣ）を切削速度150ｍ／ｍｉｎ、送り速度1400ｍｍ／ｍｉｎの高速高能率加工を行なったときの逃げ面摩耗量の推移を表わしている。モールドマイスターボールは、他社品に比べ摩耗量が少なく、2倍以上の寿命を示している。

R部 逃げ面摩耗量（μm）

高硬度材加工時のR部の摩耗量比較事例を

100
NACHI
モールドマイスターボール

500010

これは、超微粒子超硬合金とＸｓコーティングの効果である。
さらに極限まで高めたＲ精度は、振れ精度にすぐれ、2刃の切削のアンバランスがなく、振動を抑制する効果があり、耐久性にも好い

他社Bボール
エンドミル

他社Aボール
エンドミル

20
切削長（m）

30・被削材SKD11（60HRC）・切削速度 V=150m/min（S=12000min-1）
・送り速度 F=1400mm/min（f=0.058mm/t）
・切り込み aa=0.5mm Pf=0.4mm
・DRY（エアーブロー） ・縦型MC（BT40）

結果をもたらしていると考えられる。

図6. 高硬度材加工時の摩耗量比較

4. 金型加工のマイスターにボール刃の精度を±3μｍに高め、180°Ｒ範囲を保証したモールドマイスターボールにより、従来に比べ1ケタ上の高精度加工が実現し、磨き工程、型修正など後工程を大幅に縮減することができる。
モールドマイスターボールの性能を発揮することで、ぜひ金型加工のマイスターをめざしていただきたい。

用語解説※1 ボール刃
エンドミル先端の球状の切れ刃。
※2 R精度ボール刃の実際のＲの大きさと基準のＲとの差。
※3 直彫加工
金型加工において、焼き入れされた材料を3次元加工する加工法。
※4 WC粒径
超硬合金の主成分であるＷＣの粒径。
※5 超微粒子超硬合金
ＷＣ粒径が0.7μｍ以下の超硬合金。
※6 ピックフィード
切削送りに直角な間欠的な切り込み。

5NACHI-BUSINESS news

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February / 2004

〈発行〉 2004年2月1日
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