JP6435801B2 - End mill - Google Patents
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Description
本発明は、精密金型等の加工に用いられる小径のエンドミルに関する。 The present invention relates to a small-diameter end mill used for machining precision molds and the like.
エンドミルは、先端部に形成される底刃と、外周部に形成される外周刃とにより構成された切刃を有するものであり、被削材底面の仕上げ加工や傾斜部のならい加工等に使用される。特に仕上げ加工用のエンドミルとしては、外径が小さい小径エンドミルが用いられ、このような小径エンドミルでは、高硬度の材料を加工するために、cBN焼結体やダイヤモンド焼結体(PCD)等により形成される。そして、これらの形態形成には、砥石等が用いられるが、cBN焼結体やPCD等は、非常に高硬度で耐摩耗性に優れる反面、衝撃には脆い側面を持つ。このため、従来から行われている研削加工ではチッピングが生じ易く、歩留まりが非常に悪い。そこで、以前から、すくい面の形状等を調整することにより、形態形成をし易くしたりして、エンドミルの耐欠損性等の向上が図られてきた。 The end mill has a cutting edge composed of a bottom blade formed at the tip and an outer peripheral blade formed at the outer peripheral portion, and is used for finishing the bottom surface of the work material and machining the inclined portion. Is done. In particular, as an end mill for finishing, a small-diameter end mill having a small outer diameter is used. In such a small-diameter end mill, a cBN sintered body, a diamond sintered body (PCD), or the like is used to process a material with high hardness. It is formed. A grindstone or the like is used for forming these forms, but a cBN sintered body, PCD, and the like have extremely high hardness and excellent wear resistance, but have a side face that is brittle to impact. For this reason, chipping is likely to occur in the conventional grinding process, and the yield is very poor. Therefore, for some time, the shape of the rake face has been adjusted to facilitate the formation of the form, and the end mill has been improved in chipping resistance and the like.
例えば、特許文献1には、外周面に一対のねじれ溝を研削加工することにより、そのねじれ溝に沿って一対の外周刃が設けられるとともに、ねじれ溝の軸方向先端部分にギャッシュを研削加工することにより、外周刃に連続して直線上の底刃が設けられたエンドミル(スクエアエンドミル)が開示されている。また、特許文献1には、ねじれを有した外周刃とすることにより、外周刃の軸方向先端のコーナー部の刃先角を大きくでき、刃先強度を増すことができるので、刃欠けを抑制できることが記載されている。ところが、このCBNエンドミルは、底刃と外周刃とが、ギャッシュとねじれ溝との異なるすくい面により形成されており、これらギャッシュとねじれ溝との境界部に応力が集中しやすい構造となっていることから、その部分を起点として欠損を生じ易いことが問題であった。 For example, in Patent Document 1, by grinding a pair of torsion grooves on the outer peripheral surface, a pair of outer peripheral blades are provided along the torsion grooves, and a gash is ground at an axial tip portion of the torsion grooves. Thus, an end mill (square end mill) in which a straight bottom blade is provided continuously to the outer peripheral blade is disclosed. Further, in Patent Document 1, by using a twisted outer peripheral blade, the edge angle of the corner portion at the tip in the axial direction of the outer peripheral blade can be increased and the blade edge strength can be increased, so that the chipping of the blade can be suppressed. Have been described. However, this CBN end mill has a structure in which the bottom edge and the outer peripheral edge are formed by different rake faces of the gash and the twisted groove, and stress tends to concentrate on the boundary between the gash and the twisted groove. Therefore, the problem is that defects are likely to occur starting from that portion.
そこで、特許文献2には、ねじれた外周切れ刃を有し、60%以上の外周切れ刃をギャッシュでのみ形成し、すくい面を一定の傾斜面により構成したラジアスエンドミルが提案されている。このように、すくい面を境界部を形成することなく一定の傾斜面により形成することで、応力集中を回避することできる。
Therefore,
特許文献1又は特許文献2に記載のエンドミルのように、ねじれを有した外周刃を形成することにより、外周刃の軸方向先端のコーナー部の刃先角を大きくして刃先強度を増すことができる。また、外周刃のねじれ角を大きくする程、切削抵抗を小さくできるので、欠損の発生が回避しやすくなる。しかし、その一方で、外周刃を直刃で形成した場合と比べて加工面の面粗さが大きくなり、仕上げ加工精度の低下につながる。
また、cBN焼結体やPCD等の高硬度の脆性材料により形成される小径のエンドミルは、エンドミル自体の切刃等を形成する際の研削加工時に強い力学的負荷が必要になるため、切刃のチッピングを生じ易く、特許文献1又は特許文献2に記載の加工を実施すること自体が困難であり、複雑な形状を形成することが難しい。
Like the end mill described in Patent Literature 1 or
In addition, a small-diameter end mill formed of a brittle material with high hardness such as a cBN sintered body or PCD requires a strong mechanical load during grinding when forming the cutting edge of the end mill itself. Therefore, it is difficult to perform the processing described in Patent Document 1 or
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、工具自体の耐欠損性及び耐摩耗性の向上と、被削材の仕上げ加工精度の向上とを図ることができる小径のエンドミルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a small-diameter end mill capable of improving the fracture resistance and wear resistance of the tool itself and improving the finishing accuracy of the work material. The purpose is to do.
本発明のエンドミルは、cBN焼結体又はダイヤモンド焼結体からなり軸線回りに配置される直径が0.1mm以上6.0mm以下の工具先端部に、該工具先端部の外周に配置される外周刃と、該工具先端部の先端に配置される底刃とからなる少なくとも一対の切刃を備え、前記外周刃のすくい面の軸方向との角度が、軸の先端側から後端側にかけて連続的に変化して設けられ、前記すくい面の面粗さRzは、前記外周刃から直径の1/50の幅の外側範囲が0.05μm未満とされ、それよりも内側の内側範囲が0.05μm以上0.08μm以下とされる。 The end mill of the present invention comprises a cBN sintered body or a diamond sintered body, and an outer periphery disposed on the outer periphery of the tool tip at a tool tip having a diameter of 0.1 mm or more and 6.0 mm or less arranged around the axis. The blade includes at least a pair of cutting blades including a blade and a bottom blade disposed at the tip of the tool tip, and an angle between the axial direction of the rake face of the outer peripheral blade is continuous from the tip end side to the rear end side of the shaft. As for the surface roughness Rz of the rake face, the outer range of 1/50 of the diameter from the outer peripheral edge is less than 0.05 μm, and the inner range inside the rake face is 0. 05μm more than 0.08μm Ru is the following.
エンドミルは、その刃径や回転速度、送り速度等の切削条件の違いによって、切刃の軸の先端側と後端側で要求される刃先強度が異なる。
この点、本発明のエンドミルにおいては、外周刃を形成するすくい面の軸方向との角度(ねじれ角)を、軸の先端側から後端側にかけて連続的に変化させることで、外周刃の軸の先端側から後端側にかけて切削条件に適応した切刃を形成することができ、各々の位置において必要な刃先強度と被削材の仕上げ加工精度とを確保することができる。
なお、外周刃のすくい面の軸方向との角度を連続的に変化させることにより、底刃から外周刃にかけて滑らかに接続されたすくい面を形成できるので、切削時に生じる応力集中を回避でき、工具自体の耐欠損性及び耐摩耗性のより一層の向上を図ることができる。
また、切刃を形成するすくい面の面粗さは、被削材の仕上げ面の面粗さに影響を与えることから、面粗さRz(最大高さ)を0.1μm以下の滑らかな面で形成することが望ましい。この点、本発明のエンドミルでは、すくい面の面粗さRzを、外周刃から直径の1/50(推奨切り込み深さの約2倍)の幅の外側範囲を0.05μm未満の滑らかな面で形成することで、切刃を鋭利な稜線をもって形成することができる。また、外側範囲よりも内側の内側範囲では、面粗さRzを0.05μm以上0.08μm以下で形成し、内側から外側にかけて面粗さが小さくなるように形成していることから、内側範囲では切削屑の接触面積を小さくして発熱を少なくできるとともに、放熱性を上げて切削屑の溶着を防ぐことが可能となり、工具寿命を向上させることができる。さらに、わずかな傾斜角度で形成されたすくい面であっても、その滑らかな面により切削屑を円滑に排出することができるので、切削性の高い切刃を構成することができる。
The end mill has different cutting edge strengths required on the front end side and the rear end side of the cutting blade shaft depending on the cutting conditions such as the blade diameter, rotation speed, and feed rate.
In this regard, in the end mill of the present invention, the angle of the rake face forming the outer peripheral blade (the twist angle) with the axial direction is continuously changed from the front end side to the rear end side of the shaft, thereby A cutting blade adapted to the cutting conditions can be formed from the front end side to the rear end side, and the necessary cutting edge strength and the finishing accuracy of the work material can be ensured at each position.
By continuously changing the angle of the rake face of the outer peripheral edge with the axial direction, a rake face that is smoothly connected from the bottom edge to the outer peripheral edge can be formed. It is possible to further improve the chipping resistance and wear resistance of itself.
In addition, the surface roughness of the rake face forming the cutting edge affects the surface roughness of the finished surface of the work material, and thus a smooth surface with a surface roughness Rz (maximum height) of 0.1 μm or less. It is desirable to form with. In this respect, in the end mill of the present invention, the surface roughness Rz of the rake face is a smooth surface with an outer range of 1/50 the diameter (about twice the recommended cutting depth) from the outer peripheral edge and less than 0.05 μm. By forming with, a cutting edge can be formed with a sharp ridgeline. Further, in the inner range inside the outer range, the surface roughness Rz is formed in a range of 0.05 μm or more and 0.08 μm or less, and the surface roughness is reduced from the inner side to the outer side. Then, it is possible to reduce the heat generation by reducing the contact area of the cutting waste, and it is possible to increase the heat dissipation and prevent the welding of the cutting waste, thereby improving the tool life. Furthermore, even if it is a rake face formed with a slight inclination angle, the cutting waste can be smoothly discharged by the smooth face, so that a cutting edge with high machinability can be configured.
本発明のエンドミルにおいて、前記すくい面の軸方向との角度が、軸の先端側よりも後端側の方が小さく設定される。
外周刃のすくい面の軸方向との角度を大きくする程、外周刃と被削材との接触面積が大きくなるが、外周刃が傾斜して設けられることで切削抵抗が小さくなり、切削屑の排出性も高くなる。このため、軸の先端側においては、すくい面の軸方向との角度を大きくすることにより、接触面積を大きくして外周刃の被削材への食い付きを良くすることができ、かつ、切削抵抗を小さくして仕上げ加工精度を向上させることができる。
一方、軸の後端側においては、すくい面の軸方向との角度を大きくし過ぎると、軸の後端側において仕上げ面にうねりが発生しやすくなり、すくい面の軸方向との角度を小さくすることが望ましい。しかし、このすくい面の軸方向との角度を小さくし過ぎると、切削抵抗が大きくなり切削屑の排出性が低下するため、工具のビビリや欠損が発生しやすくなる。
そこで、すくい面の軸方向との角度を、軸の先端側よりも後端側の方が小さくなるように変化させて設けることにより、軸の先端側から後端側の各々の位置において、耐欠損性、耐摩耗性の向上を図ることができ、被削材の仕上げ加工精度の向上を図ることができる。
In the end mill of the present invention, the angle of the rake face with respect to the axial direction is set smaller on the rear end side than on the front end side of the shaft.
Increasing the angle between the rake face of the outer peripheral edge and the axial direction increases the contact area between the outer peripheral edge and the work material. Emission is also increased. For this reason, by increasing the angle of the rake face with the axial direction on the tip end side of the shaft, the contact area can be increased and the biting of the outer peripheral blade to the work material can be improved. The finishing accuracy can be improved by reducing the resistance.
On the other hand, if the angle with the axial direction of the rake face is excessively increased on the rear end side of the shaft, waviness tends to occur on the finished surface on the rear end side of the shaft, and the angle with the axial direction of the rake face is reduced. It is desirable to do. However, if the angle of the rake face with respect to the axial direction is too small, the cutting resistance is increased and the cutting waste is reduced, so that tool chatter and chipping are likely to occur.
Therefore, by providing the angle of the rake face with the axial direction so as to be smaller on the rear end side than on the front end side of the shaft, resistance is obtained at each position from the front end side to the rear end side of the shaft. The chipping and wear resistance can be improved, and the finishing accuracy of the work material can be improved.
本発明によれば、外周刃のすくい面の軸方向との角度を、軸の先端側から後端側にかけて連続的に変化させることで、各々の位置において必要な刃先強度と被削材の仕上げ加工精度とを確保することができ、工具自体の耐欠損性及び耐摩耗性の向上と、被削材の仕上げ加工精度の向上とを図ることができる。 According to the present invention, by continuously changing the angle of the rake face of the outer peripheral blade from the axial direction from the front end side to the rear end side of the shaft, the necessary edge strength and finishing of the work material are required at each position. Machining accuracy can be ensured, and it is possible to improve the fracture resistance and wear resistance of the tool itself and to improve the finishing accuracy of the work material.
以下、本発明に係るエンドミルの実施形態を、図面を参照しながら説明する。
本実施形態のエンドミルは、図3及び図4に示すように、軸線D回りに回転される工具先端部2を有し、その工具先端部2に、一対の切刃11が周方向に180°離間した位置に配置された2枚刃のラジアスエンドミル1である。また、このラジアスエンドミル1は、工具先端部2の外径φが0.1mm以上6.0mm以下とされる小径のエンドミルである。
Embodiments of an end mill according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 3 and 4, the end mill of the present embodiment has a
ラジアスエンドミル1は、図3に示すように円柱状のシャンク部3が設けられ、このシャンク部3の先端部が小径に形成され、その小径の首部4の先端に略円柱状のチップ部5が接合された構成とされる。チップ部5は、首部4に接合される超硬合金部6と、その超硬合金部6に接続され、切刃11が形成されるcBN焼結体又はダイヤモンド焼結体からなる工具先端部2とで構成される。
As shown in FIG. 3, the radius end mill 1 is provided with a
切刃11は、図1及び図2に示すように、工具先端部2の外周に配置される外周刃12と、工具先端部2の先端に配置される底刃13と、外周刃12の先端と底刃13の外周端との間に配置される円弧状のコーナー刃14とにより形成される。また、外周刃12は、図1(b)及び図2に示すように、軸線D回りにねじれたねじれ刃とされ、底刃13は外周刃12の先端(切刃11の先端に位置するA点)から径方向に沿って内方に向かう直刃とされる。そして、外周刃12を形成するすくい面15は、図2に示すように、その軸方向との角度α(ねじれ角)が軸の先端(A点)側から後端(B点)側(シャンク部3側)にかけて連続的に小さくなるように形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
例えば、図1及び図2に示すラジアスエンドミル1では、工具先端部2(外周刃12)の外径(直径)φを0.5mmとし、切刃11の有効長h(軸線方向距離)を0.4mmとして、すくい面15を、ネガティブ形状に設けている。この場合、すくい面15の角度αは、軸の先端(0mm)から軸方向に0.3mmの位置にかけて5°から2°にかけて変化して設けられ、さらに0.3mmの位置から0.4mmの位置にかけて1°に変化して設けられる。また、このすくい面15の面粗さRz(最大高さ)は、切刃11の稜線付近(図1(a)にハッチングで示す範囲、切刃11から直径の1/50の幅、ここでは切刃11から0.01mmの外側範囲)が0.05μm未満とされ、それよりも内側の内側範囲が0.05μm以上0.08μm以下に設けられ、内側から外側にかけて面粗さRzが小さくなるように連続的に変化して設けられる。
For example, in the radius end mill 1 shown in FIGS. 1 and 2, the outer diameter (diameter) φ of the tool tip 2 (outer peripheral blade 12) is 0.5 mm, and the effective length h (axial distance) of the
このように構成されるラジアスエンドミル1は、図5に示すように、工具先端部2となる円柱状素材20にレーザビームLを照射することにより、切刃11等の形状が形成される。
この製造方法に用いるレーザ加工装置100は、図6に示すように、cBN焼結体又はダイヤモンド焼結体からなる円柱状素材20にレーザビームLを照射して工具先端部2全体を三次元加工する装置である。このレーザ加工装置100は、レーザビームLをパルス発振して円柱状素材20に一定の繰り返し周波数で照射しながら走査するレーザ光照射機構22と、円柱状素材20を保持した状態で回転、旋回及びxyz軸方向にそれぞれ移動可能な素材保持機構24と、これらを制御する制御部25とを備えている。
As shown in FIG. 5, the radius end mill 1 configured as described above forms a shape of the
As shown in FIG. 6, a
素材保持機構24は、被削材をx‐y‐zの各方向に並進運動でき、且つ旋回運動、及び自転運動できる機構を有している。具体的には、水平面に平行なx方向に移動可能なx軸ステージ部31xと、そのx軸ステージ部31x上に設けられてx方向に対して垂直で水平面に平行なy方向に移動可能なy軸ステージ部31yと、y軸ステージ部31y上に設けられて水平面に対して垂直方向に移動可能なz軸ステージ部31zと、z軸ステージ部31z上設けられた円柱状素材20の軸線Dとレーザパルスの照射がなす角度を調整させるための旋回機構32と、旋回機構32に固定され、円柱状素材20を保持可能であり、且つ円柱状素材20を軸線D回りに回転可能な回転機構33とを備える構成とされている。
これら各ステージ部31x〜31z、旋回機構32、回転機構33の各駆動部は、例えばサーボモータが用いられ、エンコーダにより位相をフィードバックすることができるようになっている。
The
For example, a servo motor is used for each of the drive portions of the
レーザ光照射機構22は、QスイッチによりレーザビームLとなるレーザ光をパルス発振するレーザ光源26と、照射するレーザビームLを走査させるとともに同一平面上にレーザ光をスポット状に集光させる光学系を有するガルバノスキャナ27とを備えている。
レーザ光源26は、190nm〜550nmの短波長のレーザ光を照射できる光源を使用することができ、例えば本実施形態では、UV‐YAGレーザ(3倍波:波長355nm、加工位置出力:5W、60kHz)のレーザ光を発振して出射できるものを用いている。また、ガルバノスキャナ27は、素材保持機構24の真上に配置されており、レーザビームLは鉛直方向(z軸方向)から照射されるようになっている。
The laser
As the
なお、加工対象の素材によってレーザの偏光状態を制御するとよい。例えば、cBN焼結体は、cBN(cubic Boron Nitride)の粒子とバインダとの複合材であり、約6eVと大きなバンドギャップをもつcBN粒子とバインダとの間に大きなバンドギャップ差がある。同様に、PCD(ダイヤモンド焼結体)は、ミクロンサイズの合成ダイヤモンドパウダーを高温高圧下で焼結して結合させたものであり、ダイヤモンドの微結晶と焼結時に必要な焼結助材の複合材であり、主に5.47eVと大きなバンドギャップをもつダイヤモンドと焼結助剤との間に大きなバンドギャップ差がある。このため、多光子吸収により加工させる場合であっても、s偏光ではレーザビームを入射すると吸収率の変動を大きくすることで、cBN粒子やダイヤモンド微結晶は加工がよりされにくくなり、加工後の表面起伏が安定しなくなるため、cBN焼結体やPCDでは特にラジアル偏光が本発明の効果を発揮する。 Note that the polarization state of the laser may be controlled according to the material to be processed. For example, a cBN sintered body is a composite material of cBN (cubic boron nitride) particles and a binder, and there is a large band gap difference between cBN particles having a large band gap of about 6 eV and the binder. Similarly, PCD (diamond sintered body) is a composite of micron-sized synthetic diamond powder that is sintered and bonded under high temperature and pressure, and is a composite of diamond crystallites and sintering aids required for sintering. There is a large band gap difference between diamond and a sintering aid, which is a material mainly having a large band gap of 5.47 eV. For this reason, even in the case of processing by multiphoton absorption, when the laser beam is incident on s-polarized light, the change in the absorption rate is increased, so that cBN particles and diamond crystallites are less likely to be processed. Since surface undulations become unstable, radial polarization exhibits the effect of the present invention particularly in cBN sintered bodies and PCD.
このように構成されるレーザ加工装置100により、ラジアスエンドミル1を製造する方法について説明する。
まず、円柱状素材20に外径加工を施す(外径加工工程)。外径加工工程は、円柱状素材20を軸線x回りに回転させた状態で、その回転する円柱状素材20にレーザビームLを加工後の切刃11の形状に沿って移動させることにより行う。
この際、円柱状素材20を軸線D回りに回転させた状態で、レーザビームLを照射することにしているので、回転する円柱状素材20の外周面には、レーザービームLがランダムに照射される。したがって、円柱状素材20の外周面の面粗さRzを0.1μm以下の滑らかな面で形成することができる。
A method of manufacturing the radius end mill 1 using the
First, outer diameter processing is performed on the columnar material 20 (outer diameter processing step). The outer diameter machining step is performed by moving the laser beam L along the shape of the
At this time, since the laser beam L is irradiated with the
次に、外径加工が施された円柱状素材20にすくい面15を形成し、逃げ面16を加工して外周刃12と底刃13とを有するラジアスエンドミル1を製造する(切刃加工工程)。この切刃加工工程において、すくい面15は、図2に示すように、その軸方向との角度αが軸の先端(A点)側から後端(B点)側(シャンク部3側)にかけて5°から1°に連続的に小さくなるように形成される。また、面粗さRzは、0.08μm以下の滑らかな面に形成されるとともに、内側から外側にかけて徐々に小さくなるように形成される。
Next, a
このすくい面15を形成する方法についてさらに詳述する。
図4(a)及び(b)に示すように、レーザビームLを、円柱状素材20の表面上に照射し、形成されるすくい面15の形状に沿って軸の先端側から後端側に向けて加工を行う。
このレーザビームLの径方向の断面の光強度分布は、図7にハッチングで示したように、ビーム中心L0で大きく、外周部で小さいガウシアン分布となっている。また、レーザビームLの焦点位置に比べて、デフォーカスされた位置では、光強度分布が径方向に広がり光強度が緩やかなガウシアン分布となる。このため、レーザビームLの照射位置をその焦点位置から深度をずらした位置に変化させることで、レーザビームLの照射方向(深度方向)に対して切削面の角度を変化させることができる。そこで、レーザービームLは、深度位置とガウシアン分布とを考慮して、すくい面15に対してビーム中心L0を傾斜させた状態で、円柱状素材20上に照射する。
The method for forming the
As shown in FIGS. 4A and 4B, the laser beam L is irradiated onto the surface of the
Light intensity distribution in the radial cross section of the laser beam L, as shown by hatching in FIG. 7, larger in beam center L 0, and has a small Gaussian distribution at the peripheral portion. Compared with the focal position of the laser beam L, the light intensity distribution spreads in the radial direction and becomes a Gaussian distribution with a gentle light intensity at the defocused position. For this reason, the angle of the cutting surface can be changed with respect to the irradiation direction (depth direction) of the laser beam L by changing the irradiation position of the laser beam L to a position shifted in depth from the focal position. Therefore, the laser beam L, taking into account the depth position and the Gaussian distribution, while inclining the beam center L 0 with respect to the
具体的には、図4(a)及び(b)に示すように、鉛直方向(z軸方向)から照射されるレーザビームLに対して、円柱状素材20を移動させることにより、すくい面15の加工を行う。この際、レーザビームLの被削材の加工角度が4°となる深度位置(図4(a)に破線で示す位置)に、すくい面15の加工予定位置を移動させながら加工を行う。すなわち、円柱状素材30をz軸方向に移動させるとともに、軸線D回りの回動角度(回転機構33の回動角度)と旋回機構32の旋回角度とを組み合わせることにより、レーザビームLの所定の深度位置に円柱状素材20のすくい面15の加工予定位置を移動させて加工を行う。
Specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
このように、レーザビームLの加工角度(レーザビームLの光強度分布)に合わせて、円柱状素材20の軸線D回りの回動角度(回転機構33の回動角度)と旋回機構32の旋回角度とを組み合わせて角度調整することにより、軸の先端(A点)側から後端(B点)側にかけて変化する角度αを有するすくい面15を加工することができる。
なお、レーザビームLは、パルス発振されており、そのパルスの条件と走査速度、レーザビームLの深度位置を変化させることにより、加工面の面粗さを連続的に変化させることができる。このため、すくい面15を、面粗さRzが0.08μm以下の滑らかな面で形成でき、さらに内側から外側にかけて面粗さRzが徐々に小さくなるように形成することができる。
また、上記手順でレーザ加工を行うことにより、cBN焼結体又はダイヤモンド焼結体のような脆性材料であっても、小径化されたエンドミルを高精度に加工することができるので、被削材の仕上げ加工精度の向上を図ることができる。
As described above, the rotation angle around the axis D of the cylindrical material 20 (the rotation angle of the rotation mechanism 33) and the rotation of the
The laser beam L is pulse-oscillated, and the surface roughness of the processed surface can be continuously changed by changing the pulse conditions and scanning speed and the depth position of the laser beam L. For this reason, the
In addition, by performing laser processing according to the above procedure, even if it is a brittle material such as a cBN sintered body or a diamond sintered body, the end mill with a reduced diameter can be processed with high accuracy. The finishing processing accuracy can be improved.
このように構成されるラジアスエンドミル1においては、外周刃12のすくい面15の軸方向との角度α(ねじれ角)を、軸の先端(A点)側から後端(B点)側にかけて連続的に変化させて設けているので、外周刃12の軸の先端側から後端側にかけて切削条件に適応した切刃11を形成することができ、切刃11の各々の位置において必要な刃先強度と被削材の仕上げ加工精度とを確保することができる。
In the radius end mill 1 configured as described above, the angle α (twist angle) with the axial direction of the
具体的には、外周刃12のすくい面15の軸方向との角度αを大きくする程、外周刃12と被削材との接触面積が大きくなるが、外周刃12が軸線Dに対して傾斜して設けられることで、切削抵抗が小さくなり、切削屑の排出性も高くなる。このため、軸の先端(A点)側においては、外周刃12のすくい面15の軸方向との角度αを大きくすることで、接触面積を大きくして外周刃12の被削材への食い付きを良くすることができ、かつ、切削抵抗を小さくして仕上げ加工精度を向上させることができる。
Specifically, as the angle α with the axial direction of the
一方、軸の後端(B点)側においては、外周刃12のすくい面15の軸方向との角度αを大きくし過ぎると、軸の後端側において仕上げ面にうねりが発生しやすくなり、角度αを小さくすることが望ましい。しかし、角度αを小さくし過ぎると、切削抵抗が大きくなり、切削屑の排出性が低下するため、工具のビビリや欠損が発生しやすくなる。
On the other hand, on the rear end (point B) side of the shaft, if the angle α with the axial direction of the
この点、上記実施形態のラジアスエンドミル1では、角度αを、軸の先端側よりも後端側を小さく設定すること、言い換えれば、軸の後端側よりも先端側の角度αを大きく設定することにより、軸の先端側から後端側の各々の位置において、耐欠損性、耐摩耗性の向上を図り、被削材の仕上げ加工精度の向上を図っている。
また、角度αを連続的に変化させることにより、底刃13から外周刃12にかけて滑らかに接続されたすくい面15を形成できるので、切削時に生じる応力集中を回避でき、工具自体の耐欠損性及び耐摩耗性のより一層の向上を図ることができる。
In this regard, in the radius end mill 1 of the above embodiment, the angle α is set smaller on the rear end side than the front end side of the shaft, in other words, the angle α on the front end side is set larger than the rear end side of the shaft. This improves the chipping resistance and wear resistance at each position from the front end side to the rear end side of the shaft, thereby improving the finishing accuracy of the work material.
Further, by continuously changing the angle α, the
さらに、精密な切削加工の用途に用いられる小径のエンドミルの素材には、cBN焼結体やダイヤモンド焼結体、超硬合金等の高硬度の材料が使用されるが、工具先端部2全体を力学的な負荷が掛らないレーザ加工で形成することができるので、従来の砥石による加工で生じるたわみ等による加工精度の低下を防止することができる。 Furthermore, the material of the small-diameter end mill used for precision cutting applications is a high-hardness material such as a cBN sintered body, diamond sintered body, or cemented carbide. Since it can be formed by laser processing without applying a mechanical load, it is possible to prevent a decrease in processing accuracy due to deflection or the like caused by processing with a conventional grindstone.
また、レーザ加工によって、すくい面15を面粗さRzが0.08μm以下の滑らかな面で形成することができるので、切刃11の稜線を鋭利な稜線をもって形成することができ、被削材の仕上がりの面精度を向上させることができる。さらに、角度αが5°から1°のわずかな傾斜角度で形成されたすくい面15であっても、すくい面15を滑らかな面で形成することにより、切削屑を円滑に案内して排出させることができ、切削性の高い切刃を構成することができる。
また、ラジアスエンドミル1においては、すくい面15を、切刃11の稜線付近(図1(a)にハッチングで示す範囲、切刃11から直径の1/50の幅、ここでは切刃11から0.01mmの外側範囲)を0.05μm未満とし、それよりも内側の内側範囲を0.05μm以上0.08μm以下の面粗さRzで形成し、内側から外側にかけて面粗さRzが徐々に小さくなるように形成している。これにより、内側範囲では切削屑の接触面積を小さくして発熱を少なくできるとともに、放熱性を上げて切削屑の溶着を防ぐことが可能となり、工具寿命を向上させることができる。また、図1(a)にハッチングで示す範囲(外側範囲)は、工具の推奨切り込み深さ(ae,ap)の約2倍の幅である時に最も高い効果が得られる。
Further, since the
Further, in the radius end mill 1, the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明のエンドミルをラジアスエンドミルに適用した例について説明を行ったが、本発明のエンドミルは、円弧状のコーナ刃を有さずに、外周刃の先端と底刃の外周端とが鋭利な角部で交差する刃先を構成するスクエアエンドミルにも適用することが可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the end mill of the present invention is applied to a radius end mill has been described. The present invention can also be applied to a square end mill that forms a cutting edge that intersects the outer peripheral edge with a sharp corner.
1 ラジアスエンドミル(エンドミル)
2 工具先端部
3 シャンク部
4 首部
5 チップ部
6 超硬合金部
11 切刃
12 外周刃
13 底刃
14 コーナー刃
15 すくい面
16 逃げ面
20 円柱状素材
22 レーザ光照射機構
24 素材保持機構
25 制御部
26 レーザ光源
27 ガルバノスキャナ
31x x軸ステージ部
31y y軸ステージ部
31z z軸ステージ部
32 旋回機構
33 回転機構
100 レーザ加工装置
1 Radius end mill (end mill)
2
Claims (2)
該工具先端部の外周に配置される外周刃と、該工具先端部の先端に配置される底刃とからなる少なくとも一対の切刃を備え、
前記外周刃のすくい面の軸方向との角度が、軸の先端側から後端側にかけて連続的に変化して設けられ、
前記すくい面の面粗さRzは、前記外周刃から直径の1/50の幅の外側範囲が0.05μm未満とされ、それよりも内側の内側範囲が0.05μm以上0.08μm以下とされるエンドミル。 A tool tip having a diameter of 0.1 mm or more and 6.0 mm or less made of a cBN sintered body or a diamond sintered body,
Comprising at least a pair of cutting edges comprising an outer peripheral blade disposed on the outer periphery of the tool tip and a bottom blade disposed on the tip of the tool tip;
The angle with the axial direction of the rake face of the outer peripheral blade is provided continuously changing from the front end side to the rear end side of the shaft ,
As for the surface roughness Rz of the rake face, the outer range of 1/50 of the diameter from the outer peripheral blade is set to be less than 0.05 μm, and the inner range inside thereof is set to 0.05 μm or more and 0.08 μm or less. End mill.
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