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JP2004090148A - Cemented carbide end mill - Google Patents

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Publication number
JP2004090148A
JP2004090148A JP2002254108A JP2002254108A JP2004090148A JP 2004090148 A JP2004090148 A JP 2004090148A JP 2002254108 A JP2002254108 A JP 2002254108A JP 2002254108 A JP2002254108 A JP 2002254108A JP 2004090148 A JP2004090148 A JP 2004090148A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blade
end mill
carbide
bottom blade
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002254108A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Iwamoto
岩本 謙治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nachi Fujikoshi Corp
Original Assignee
Nachi Fujikoshi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nachi Fujikoshi Corp filed Critical Nachi Fujikoshi Corp
Priority to JP2002254108A priority Critical patent/JP2004090148A/en
Publication of JP2004090148A publication Critical patent/JP2004090148A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an end mill with a long service life that has high chip discharging property in machining a hole or a groove, has high surface roughness, provides a bright working surface, and has less melting even in dry cutting of an aluminum alloy. <P>SOLUTION: The three-blade cemented carbide end mill 1 has an equal bottom blade 2 where a bottom blade end gash is divided uniformly, center web of the central part of the bottom blade is set at 0.03 mm to 0.5 mm, minimum width of a bottom blade land is set at 0.03 mm to 0.5 mm, bottom blade end gash angle is set at 30° to 50°, bottom blade axial rake is set at 0° to 8°, and angle between a bottom blade rake face and the bottom face of the bottom blade end gash is set at 80° to 100°. Ratio of land width to groove width is set at 1:2 to 1:4, the blade groove 5 has a middle recessed round shape, central thickness is set at 45% to 55% of the outer diameter 19, and blade groove torsion angle 20 is set at 40° to 60°. In a case of having a neck, neck bottom length 9 is set three or more times of the outer diameter 19 of an outer peripheral cutting edge 3. In a blade part 8, a film such as titanium carbide is added to a first layer, and a film having physical property similar to that of diamond is added to a second layer (or first or second layer). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は,アルミニウム合金を高速・高送りの高能率条件で穴あけから溝の連続加工が可能な3枚刃超硬エンドミルの形状、さらに、該加工のドライ切削が可能な該エンドミルのコーティング膜の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の3枚刃超硬エンドミルは、例えば特開2002−126934号公報で公開されているように、図6に示す外周切れ刃3および底刃2で構成されており、図7に示すように不等底刃であり、底刃の3刃22,24,25中の1刃の底刃22が中心まで延びている。底刃22の切れ刃22aに直角な断面を図8に示す、底刃アキシャルレーキ15を3°〜9°とし、底刃すくい面17と底刃ギャッシュ底面12とのなす角度を30°〜50°、図9に示す軸直角断面でみた場合、ランド幅L1と刃溝L2の比率は1:2〜1:4であり、また心厚18は外周切れ刃3の外径19の62%〜68%である。図6に示す有効刃長8は外周切れ刃3の外径19の2〜3倍である。
【0003】
かかる従来の超硬エンドミルでアルミニウム合金を加工する際、工具への溶着を防止するため、潤滑作用を高める水溶性の切削油剤を給油しながら加工するのが常であった。しかしながら、近年、水溶性切削油剤の腐敗性や産業廃棄物としての処理の難しさから、超硬エンドミルによるアルミニウム合金に対する切削油剤を使用しない、いわゆるドライ加工の要求が高まってきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超硬エンドミルでアルミニウム合金を切削する際に問題になるのは、第一に刃溝5への切りくず詰まりである。従来エンドミルによりアルミニウム合金の穴あけ加工を行う際、送り速度をある程度以上に大きくすると底刃の切れ刃22,24,25により切削された切りくずが排出されにくくなる。特に、切れ刃22aが中心まで伸びている底刃22で切りくずが堆積し易く、底刃すくい面17と底刃ギャッシュ底面12により形成される刃溝23、さらには外周刃の刃溝5を完全に埋めてしまうとそれより深い穴加工あるいは続く溝加工が不可能になる。
【0005】
第二に、工具切れ刃への溶着である。従来の超硬エンドミル工具では、ドライ加工する際アルミニウム合金の溶着が著しく、一度溶着が始まると加工面を極度に悪化させる、また、最悪は工具が折損し切削不能に陥るケースがあった。一方、スクエアタイプの超硬エンドミルでは、特開2001−293611号公報で公開されているように、動摩擦係数の小さいコーティング膜を施し耐溶着性を向上させることによってアルミニウム合金のドライ加工を実現している。しかしながら、図6に示す従来のエンドミル形状にこれと同様のコーティング被膜を施しても、底刃22等の切れ刃により切り取られた切りくずがそのまま底刃すくい面17と底刃ギャッシュ底面12により形成される刃溝23等に詰まり、加工不可能な状態に陥ってしまうという問題があった。
【0006】
第三に、アルミニウム合金の加工は鉄系の材料と比較して切削抵抗が低く、そのため深彫りのポケット加工が可能になる。しかしながら、従来エンドミルでは有効刃長8が不足しており加工が不可能である。
【0007】
本発明の課題は、上記従来製品の課題を解決した、穴明け加工や溝加工での切り屑排出性に優れ、面粗度がよく光沢のある加工面が得られる3枚刃超硬エンドミルを提供すること、そして、アルミニウム合金をドライ切削しても溶着が少なく、長寿命を保ち、かつ表面性状も良好な加工が可能な超硬エンドミルを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は研究の結果、アルミニウム合金等の軟質非鉄金属材料を切削加工する際に使用するエンドミルにおいては、底刃ギャッシュを均等に配分した等底刃を採用し、底刃の各々の切れ刃が均等量排出するようにすれば切りくず詰まりを防止できること、さらに、略底刃中心部にまで切れ刃を設けることにより、エンドミルであっても高能率穴明け加工が可能になること、また、アルミニウム合金等の非鉄金属の切削加工においては、切削抵抗が鉄系材料の場合と比較して低いことに着目し、全長を長くしたロングシャンクタイプとしても十分な剛性を備えつつアルミニウム合金の高速・高送りによる高能率加工が実現可能なエンドミルが得られることを知得した。
【0009】
これらの知得により、本発明においては、外周に刃溝ねじれ角を有する3枚刃超硬エンドミルにおいて、底刃ギャッシュが均等に配分された等底刃とし、底刃中心部の心残し量を0.03mm〜0.5mmとし、底刃ランドの最小幅を0.05mm〜0.3mmとし、底刃ギャッシュ角を30°〜50°とし、底刃アキシャルレーキを0°〜8°とし、底刃すくい面と底刃ギャッシュ底面とのなす角度を80°〜100°とした(請求項1)。また、このエンドミル切れ刃の軸直角断面でみて、ランド幅L1と溝幅L2の比率を1:2〜1:4とし、同断面内における刃溝を中凹R形状とし、心厚は外径の45%〜55%とし、前記刃溝ねじれ角を40°〜60°とした(請求項2)。さらに、首付きとした場合には、全長からシャンク長を除いた首下の長さを外周切れ刃の外径の3倍以上とした超硬エンドミルを提供することにより上記課題を解決した。
【0010】
即ち、底刃については次の通りとした。不等底刃では刃溝への切りくず詰まりが生じやすいため等底刃とした。底刃中心部の心残し量が0.03mm未満では強度不足となり、また0.5mmより大きくなると穴明け性能が低下するため心残し量を0.03mm〜0.5mmの範囲とした。同様に、底刃ランドの最小幅が0.05mm未満では強度不足となり、また0.3mmより大きくなると穴明け性能が低下するため心残し量を0.05mm〜0.3mmの範囲とした。底刃ギャッシュ角が30°未満ではチップポケットが小さく、また50°超えでは切れ刃強度が低下するので、底刃ギャッシュ角を30°〜50°の範囲とした。同じく、底刃アキシャルレーキは、0°未満になると切れ味が低下し、8°超えでは切れ刃エッジ強度が低下するので、0°〜8°の範囲とした。底刃すくい面と底刃ギャッシュ底面とのなす角度は、80°未満ではチップポケットが小さくなり切りくず排出性が悪くなり、100°以上では底刃のランド幅が狭くなり強度不足となることから、80°〜100°の範囲とした(請求項1)。
【0011】
外周刃および首部の形状については、十分な剛性と良好な切りくず排出性とを両立した形状となるよう、該エンドミル切れ刃の軸直角断面でみて、ランド幅と溝幅の比率を1:2〜1:4とし、同断面内における刃溝を中凹R形状とし、心厚は外径の45%〜55%とし、前記刃溝ねじれ角を40°〜60°とし、さらに、深い溝を加工できるように首付きとするのが好ましく、首部を全長からシャンク長を除いた首下の長さを外周切れ刃の外径の3倍以上とした(請求項2,3)。かかる構成により、切り屑排出溝を広くかつ均等に配置し、良好な切り屑排出性を得ると共に、十分な刃剛性を有するものとなり、アルミニウム合金のセミドライ、ウエット加工の加工性能が向上する。
【0012】
さらに、請求項4の発明においては、前記超硬エンドミルの刃部に、第一層に炭化チタン(TiC)又は窒化アルミチタン(TiAlN)コーティング膜を形成し、その上にダイヤモンドに似た物性を持つ炭化チタン系(TiC/C),ダイヤモンドに以た物性を持つ炭化珪素系の非晶質膜(SiC/C),炭化系クロム膜(CrC/C),又は炭化系ホウ素膜(BC/C)の第二層コーティング膜を付加した超硬エンドミルとした。これにより、さらに、セミドライ、ウエット加工能力が向上し、さらには、ドライ加工も可能なエンドミルを提供するものとなった。さらに、請求項5に記載の発明においては、第一層及び第二層ともダイヤモンドに以た物性を持つ炭化珪素系の非晶質膜(SiC/C),炭化系クロム膜(CrC/C),又は炭化系ホウ素膜(BC/C)のコーティング膜を付加してもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態を示す3枚刃超硬エンドミルの側面図、図2は図1のエンドミルの底刃形状、図3は図2に示す超硬エンドミル底刃中心部の部分拡大図である。図4は図2のB−B線断面を示し、エンドミル1の底刃すくい面17および底刃ギャッシュ底面12と直角に交わる平面で切断した断面形状、図5は図1のA−A線断面を示し、エンドミル1の有効刃長8の範囲内で中心軸に直角な平面で切断した断面形状である。外周切れ刃3の一方に底刃2、他方に首部6およびシャンク7が順次設けられている。この例では外周切れ刃3の外径19はφ10mmの場合について説明する。図2において、底刃ギャッシュ12が均等に配分された等底刃2に、図3において底刃中心部の心残し量13を0.2mm、底刃ランドの最小幅14を0.15mmに、図4において底刃ギャッシュ角ρ(図示せず、JIS B 0172 6032参照)は40°、底刃アキシャルレーキ15を4°、底刃すくい面と底刃ギャッシュ底面とのなす角度16を90°になるよう底刃を形成している。次に、図5において、逃げ面4のランド幅L1を3.1mmとし、刃溝5の幅L2を6.1として、ランド幅と刃溝幅との比率を1:2に、心厚18を50%に、そして刃溝形状が中凹R形状になるように刃溝5を形成している。刃溝5のねじれ角20は45°である。さらに、図1に示すように首付きとし、全長10からシャンク7の長さを除いた首下の長さ9を外周切れ刃3の外径19の4倍とした。なお、より好ましくは首径を外周切れ刃の外径の92%〜98%がよく、本発明の実施の形態においては、首径11を外周切れ刃の外径の97%とした。シャンク7の径21は外径19と同じであるが、異なってもよいことはいうまでもない。
【0014】
また、本発明の実施の形態に係る本発明品の超硬エンドミルは、母材には,WC94.4%,Co5%,その他0.6%の超微粒子超硬合金を使用し、少なくとも図1に示す刃部8の範囲に、第一層に炭化チタン(TiC)又は窒化アルミチタン(TiAlN)コーティング膜を形成して耐摩耗性を確保したのち、その上にダイヤモンドに似た物性を持つ炭化珪素系の非晶質膜(SiC/C)の第二層コーティング膜を付加しアルミニウム合金に対する耐溶着性を向上させている。なお、本発明の実施の形態ではコーティング被膜を施しているが、例えば切削油剤を使用するとして切れ刃への被削材の溶着の程度が実用上問題が無ければ表面処理を施さない無処理のまま使用してもよいこと、また同実施形態においては深彫り加工が可能な首を有する仕様としているが、深彫り加工の必要が無い場合には従来品と同様に首を付けないでもよいことは言うまでもない。
【0015】
【実施例】
前述した実施の形態に示した切り屑排出溝を広くかつ均等に配置し、良好な切り屑排出性を得る刃溝形状および耐摩耗性と耐溶着性を向上させるコーティング被膜を施した本発明の超硬エンドミルと、従来品の超硬エンドミルとの比較テストを行った。比較する従来品の超硬エンドミルの母材には,WC90%,Co8.5%,その他1.5%の超微粒子超硬合金を使用した。なお、従来品においては切れ刃部の表面にコーティング等は施していない。エンドミル外径はφ10mmとし、被削材圧延アルミA5052に対して、穴深さが外径の1倍の穴あけ送り速度限界性能試験を実施した。切削速度は220m/min(回転数7,000min−1)とした、ドライ加工および水溶性切削液を使用したウェット加工による加工結果を図10に示す。同図(a)のドライ加工結果では本発明品が従来品の2.5倍、同図(b)のウェット加工結果では、本発明品が従来品の8倍以上にまで限界送り速度が向上している。
【0016】
次に、同じA5052の被削材に対し高さが外径の2.5倍で長さが300mmの壁面を側面切削した結果を示す。外径φ10mmのエンドミルを使用し図11に示すように上下2段に分けて加工する方法を採用した。切削速度を250m/min(S=8,000m/min)、送り速度を2,150mm/min、軸方向の切り込みを下段は12mm、上段は13mm、径方向の切り込みを1mm、エンドミルの突き出し量を42mmとした。壁面の高さおよびエンドミルの送り方向、そして底面の面粗さを測定した結果を図12に、壁面の倒れを測定した結果を図13に示す。これらの結果より、本発明品は突き出し量が外径の4倍で加工面の倒れが生じやすい状況下にあっても、図12に示すように、最大面粗さRyが3〜5μm程度であり、良好な加工面が得られる。また、図14に示すように壁面の倒れが無く、しかも上下のつなぎ目が生じない加工が可能であることが示された。これに対し、従来のものは刃長が22mmであり、図11に示すような壁高さの高いワークの加工は不可能である。
【0017】
さらに、他の加工例として、深さ4Dの高能率深彫り加工をドライ切削により実施した例を示す。エンドミル径φ3mmの本発明品を使用し、深さ方向に3mmづつ4回に分けて縦50mm×横60mmのポケット加工を行った。切削速度を236m/min(S=25,000m/min)、送り速度を1,500mm/min、軸方向の切り込みを3mmx4回、径方向の切り込みを0.3mm、エンドミルの突き出し量を12mmとした。図14の加工結果に示すように、ドライ切削においても深さ4Dの高能率深彫り加工が可能であり、しかも光沢のある加工面が得られている。従来のものでは、このような深穴の高能率加工は実現不可能である。
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、アルミニウム加工に応じた剛性を確保しながら、従来品に対して底刃の切りくず排出溝を広くかつ均等に配置したことによって良好な切り屑排出性が得られ、高速かつ高送り条件で穴あけから溝への連続加工が可能になり、さらには、耐摩耗性および耐溶着性を向上させるコーティング被膜を施したことによって、アルミニウム合金のドライ切削が可能になり、しかも切れ刃への溶着が少なく長寿命を保ち、かつ表面性状も良好な加工が可能となった。高能率加工が可能であり、かつ切削油剤を使用しないためにコストダウンが図られ、対環境性も向上する等の効果を奏するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す3枚刃超硬エンドミルの側面図である。
【図2】本発明の実施の形態を示す3枚刃超硬エンドミルの底刃形状である。
【図3】図2の中心部の部分拡大図である。
【図4】本発明の実施の形態を示す3枚刃超硬エンドミルの図2のB−B線断面を示し、底刃すくい面および底刃溝底面と直角に交わる平面で切断した断面形状である。
【図5】本発明の実施の形態を示す3枚刃超硬エンドミルの図1のA−A線断面を示し、有効刃長の範囲内の中心軸に直角な平面で切断した断面形状である。
【図6】従来の3枚刃超硬エンドミルの側面図である。
【図7】従来の3枚刃超硬エンドミルの底刃形状である。
【図8】従来の3枚刃超硬エンドミルの図7のD−D線断面を示し、底刃すくい面および底刃溝底面と直角に交わる平面で切断した断面形状である。
【図9】従来の3枚刃超硬エンドミルの図6のC−C線断面を示し、有効刃長の範囲内の中心軸に直角な平面で切断した断面形状である。
【図10】本発明品と従来品との穴あけ性能比較結果であり、(a)はドライ加工、(b)はウエット加工の場合の結果である。
【図11】本発明による高さ25mmの壁面を加工した際の加工法である。
【図12】本発明品を用いて図11に示す方法で加工した際の加工面粗さ測定結果であり、(a)は底面、(b)は壁面の軸方向(図で縦方向)、(c)は壁面の送り方向(図で横方向)であり、Raは中心線平均粗さ、Ryは最大面粗さ、Rzは10点平均粗さである。
【図13】本発明品を用いて図11に示す方法で加工した際の、壁面の倒れを測定した結果である。
【図14】本発明品を用いて高能率深彫りポケット加工をドライで実施した際のワーク加工面を示す写真である。
【符号の説明】
1  エンドミル
2  底刃(切れ刃)
3  外周切れ刃
4  外周刃逃げ面
5  外周刃刃溝
6  首下
7  シャンク
8  有効刃長(コーティング範囲)
9  首下長さ
10 全長
11 首径
12 底刃ギャッシュ底面(底刃の刃溝底面)
13 心残し量
14 底刃ランド最小幅
15 底刃アキシャルレーキ
16 底刃すくい面と底刃ギャッシュ底面とのなす角度
17 底刃すくい面
18 心厚
19 外周切れ刃の外径
20 刃溝ねじれ角
L1 ランド幅
L2 (外周刃刃溝の)溝幅
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-blade carbide end mill capable of continuous machining of a groove from drilling under high-efficiency conditions of high speed and high feed rate of an aluminum alloy, and a coating film of the end mill capable of dry cutting of the machining. Regarding improvement.
[0002]
[Prior art]
As disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-126934, a conventional three-blade carbide end mill includes an outer peripheral cutting edge 3 and a bottom blade 2 shown in FIG. 6, and as shown in FIG. One of the three bottom blades 22, 24, 25 is an unequal bottom blade, and one bottom blade 22 extends to the center. FIG. 8 shows a section perpendicular to the cutting edge 22a of the bottom blade 22. The bottom blade axial rake 15 is 3 ° to 9 °, and the angle formed by the bottom blade rake surface 17 and the bottom blade gash bottom surface 12 is 30 ° to 50 °. 9, the ratio of the land width L1 to the blade groove L2 is 1: 2 to 1: 4, and the core thickness 18 is 62% to 62% of the outer diameter 19 of the outer peripheral cutting edge 3 when viewed from the section perpendicular to the axis shown in FIG. 68%. The effective blade length 8 shown in FIG. 6 is two to three times the outer diameter 19 of the outer peripheral cutting edge 3.
[0003]
When machining an aluminum alloy with such a conventional carbide end mill, in order to prevent welding to a tool, the machining is usually performed while supplying a water-soluble cutting oil which enhances a lubricating action. However, in recent years, there has been an increasing demand for so-called dry working, which does not use a cutting oil for aluminum alloys by a carbide end mill, because of the spoilage of the water-soluble cutting oil and the difficulty of treating it as industrial waste.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The first problem that occurs when cutting an aluminum alloy with a conventional carbide end mill is chip clogging of the blade groove 5. When drilling aluminum alloy with a conventional end mill, if the feed rate is increased to a certain degree or more, chips cut by the cutting edges 22, 24, and 25 of the bottom edge become difficult to be discharged. In particular, chips easily accumulate on the bottom blade 22 whose cutting edge 22a extends to the center, and the blade groove 23 formed by the bottom blade rake face 17 and the bottom blade gash bottom surface 12 and the blade groove 5 of the outer peripheral blade are formed. If it is completely filled, deeper hole processing or subsequent groove processing becomes impossible.
[0005]
Second, welding to the cutting edge of the tool. In a conventional carbide end mill tool, welding of an aluminum alloy is remarkable during dry working, and once welding starts, the machined surface is extremely deteriorated, and in the worst case, the tool is broken and the cutting becomes impossible. On the other hand, in a square type carbide end mill, as disclosed in JP-A-2001-293611, dry processing of an aluminum alloy is realized by applying a coating film having a small dynamic friction coefficient and improving welding resistance. I have. However, even if a similar coating film is applied to the conventional end mill shape shown in FIG. 6, the chips cut off by the cutting edge such as the bottom blade 22 are directly formed by the bottom blade rake face 17 and the bottom blade gash bottom face 12. There is a problem in that the blade groove 23 and the like to be clogged and fall into an unworkable state.
[0006]
Third, the machining of aluminum alloys has lower cutting resistance than iron-based materials, which allows for deeper pocket machining. However, in the conventional end mill, the effective blade length 8 is insufficient and machining is impossible.
[0007]
It is an object of the present invention to provide a three-blade carbide end mill which solves the problems of the conventional products described above, has excellent chip dischargeability in drilling and grooving, and has a good surface roughness and a glossy processed surface. Another object of the present invention is to provide a cemented carbide end mill capable of maintaining a long life and having good surface properties even when dry cutting an aluminum alloy.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of research, the present inventor has adopted, in an end mill used for cutting a soft non-ferrous metal material such as an aluminum alloy, an equi-bottom blade in which a bottom blade gash is evenly distributed, and each cutting edge of the bottom blade. If a uniform amount is discharged, chip clogging can be prevented.Moreover, by providing a cutting edge almost at the center of the bottom blade, high efficiency drilling can be performed even with an end mill, When cutting non-ferrous metals such as aluminum alloys, we focus on the fact that cutting resistance is lower than that of ferrous materials. We have learned that an end mill that can realize high-efficiency machining by high feed can be obtained.
[0009]
Based on these knowledge, in the present invention, in a three-flute carbide end mill having a flute torsion angle on the outer circumference, the bottom blade gash is an even bottom blade evenly distributed, and the amount of remaining center of the bottom blade center portion is reduced. 0.03 mm to 0.5 mm, the minimum width of the bottom blade land is 0.05 mm to 0.3 mm, the bottom blade gash angle is 30 ° to 50 °, the bottom blade axial rake is 0 ° to 8 °, The angle between the rake face of the blade and the bottom face of the bottom gask is set to 80 ° to 100 °. Further, when viewed in a section perpendicular to the axis of the end mill cutting edge, the ratio of the land width L1 to the groove width L2 is 1: 2 to 1: 4, the blade groove in the cross section is a middle concave R shape, and the core thickness is the outer diameter. And the torsion angle of the blade groove is 40 ° to 60 ° (Claim 2). In addition, the above-mentioned problem has been solved by providing a carbide end mill in which the length under the neck, excluding the shank length from the total length, is three times or more the outer diameter of the outer peripheral cutting edge when the head is provided with a neck.
[0010]
That is, the bottom blade was as follows. An irregular-bottom blade is considered to have an equal-bottom blade because chips are easily clogged in the blade groove. If the centering amount of the bottom blade is less than 0.03 mm, the strength is insufficient. If the centering amount is larger than 0.5 mm, the drilling performance deteriorates, so the centering amount is set in the range of 0.03 mm to 0.5 mm. Similarly, if the minimum width of the bottom blade land is less than 0.05 mm, the strength is insufficient, and if the minimum width is more than 0.3 mm, the drilling performance deteriorates. Therefore, the unreserved amount is set in the range of 0.05 mm to 0.3 mm. When the bottom edge gash angle is less than 30 °, the chip pocket is small, and when the bottom edge gash angle exceeds 50 °, the cutting edge strength is reduced. Therefore, the bottom edge gash angle is set in the range of 30 ° to 50 °. Similarly, the bottom blade axial rake has a range of 0 ° to 8 ° because the sharpness is reduced when the angle is less than 0 °, and the edge strength of the cutting edge is reduced when the angle is more than 8 °. If the angle between the bottom blade rake face and the bottom blade gash bottom is less than 80 °, the chip pocket becomes smaller and the chip evacuation becomes worse, and if it is more than 100 °, the land width of the bottom blade becomes narrow and the strength becomes insufficient. , 80 ° to 100 ° (claim 1).
[0011]
Regarding the shapes of the outer peripheral edge and the neck portion, the ratio of land width to groove width is 1: 2 when viewed in a section perpendicular to the axis of the end mill cutting edge so as to obtain a shape having both sufficient rigidity and good chip evacuation. 1 : 1: 4, the blade groove in the cross section is formed into a concave R-shape, the core thickness is set to 45% to 55% of the outer diameter, the blade groove twist angle is set to 40 ° to 60 °, and further, the deep groove is formed. It is preferable to have a neck so that it can be machined, and the length of the neck under the neck, excluding the shank length from the total length, is at least three times the outer diameter of the outer peripheral cutting edge. With this configuration, the chip discharge grooves are widely and evenly arranged to obtain good chip discharge properties, have sufficient blade rigidity, and improve the processing performance of aluminum alloy semi-dry and wet processing.
[0012]
Further, in the invention of claim 4, a titanium carbide (TiC) or aluminum titanium nitride (TiAlN) coating film is formed on the blade portion of the carbide end mill as the first layer, and the physical properties similar to diamond are formed thereon. Titanium carbide (TiC / C), silicon carbide amorphous film (SiC / C), which has properties similar to diamond (SiC / C), chromium carbide film (CrC / C), or boron carbide film (BC / C) ) Was a carbide end mill to which the second layer coating film was added. As a result, the semi-dry and wet machining capabilities are further improved, and an end mill capable of performing dry machining is provided. Further, in the invention according to claim 5, both the first layer and the second layer have a silicon carbide type amorphous film (SiC / C) and a chromium carbide type film (CrC / C) having physical properties similar to diamond. Alternatively, a coating film of a boron carbide film (BC / C) may be added.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a three-blade carbide end mill showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a bottom blade shape of the end mill of FIG. 1, and FIG. 3 is a partial enlarged view of a center portion of a carbide end mill bottom blade shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line BB of FIG. 2, and a cross-sectional shape cut along a plane that intersects at right angles with the bottom rake face 17 and the bottom gask bottom 12 of the end mill 1. FIG. And a sectional shape cut along a plane perpendicular to the central axis within the range of the effective blade length 8 of the end mill 1. One of the outer peripheral cutting edges 3 is provided with a bottom blade 2, and the other is provided with a neck portion 6 and a shank 7 in order. In this example, the case where the outer diameter 19 of the outer peripheral cutting edge 3 is φ10 mm will be described. In FIG. 2, the bottom blade gash 12 is evenly distributed to the equal bottom blade 2, and in FIG. 3, the center remaining amount 13 of the bottom blade center portion is 0.2 mm, and the minimum width 14 of the bottom blade land is 0.15 mm. In FIG. 4, the bottom blade gash angle ρ (not shown, see JIS B 0172 6032) is 40 °, the bottom blade axial rake 15 is 4 °, and the angle 16 formed between the bottom blade rake face and the bottom blade gash bottom is 90 °. The bottom blade is formed so that it becomes. Next, in FIG. 5, the land width L1 of the flank 4 is set to 3.1 mm, the width L2 of the blade groove 5 is set to 6.1, the ratio between the land width and the blade groove width is set to 1: 2, and the core thickness 18 is set. Is set to 50%, and the blade groove 5 is formed so that the blade groove shape becomes a middle concave R shape. The helix angle 20 of the blade groove 5 is 45 °. Further, as shown in FIG. 1, a neck was attached, and a length 9 under the neck excluding the length of the shank 7 from the total length 10 was four times the outer diameter 19 of the outer peripheral cutting edge 3. It is more preferable that the neck diameter is 92% to 98% of the outer diameter of the outer peripheral cutting edge. In the embodiment of the present invention, the neck diameter 11 is 97% of the outer diameter of the outer peripheral cutting edge. The diameter 21 of the shank 7 is the same as the outer diameter 19, but it goes without saying that it may be different.
[0014]
Further, the cemented carbide end mill of the present invention according to the embodiment of the present invention uses an ultra-fine-grain cemented carbide of WC94.4%, Co5%, and other 0.6% as a base material, and at least FIG. A titanium carbide (TiC) or aluminum titanium nitride (TiAlN) coating film is formed on the first layer in the range of the blade portion 8 shown in FIG. 1 to secure wear resistance, and then carbonized material having properties similar to diamond is formed thereon. A second-layer coating film of a silicon-based amorphous film (SiC / C) is added to improve the adhesion resistance to an aluminum alloy. In the embodiment of the present invention, the coating film is applied, but for example, the degree of welding of the work material to the cutting edge using a cutting fluid is not subjected to surface treatment if there is no practical problem. It may be used as it is, and in the same embodiment, it is designed to have a neck that can be deeply carved, but if there is no need for deep carving, it may not be necessary to attach the neck like the conventional product Needless to say.
[0015]
【Example】
The present invention in which the chip discharge grooves shown in the above-described embodiment are widely and uniformly arranged, and a coating for improving the abrasion resistance and welding resistance and the blade groove shape for obtaining good chip discharge properties is applied. A comparative test was performed between a carbide end mill and a conventional carbide end mill. As a base material of a conventional cemented carbide end mill to be compared, a WC 90%, Co 8.5%, and other 1.5% ultra-fine cemented carbide was used. In the conventional product, the surface of the cutting edge portion is not coated or the like. An end mill outer diameter was set to φ10 mm, and a drilling feed speed limit performance test was performed on a rolled work material of aluminum A5052 with a hole depth of one time the outer diameter. FIG. 10 shows the processing results by dry processing and wet processing using a water-soluble cutting fluid at a cutting speed of 220 m / min (rotation speed: 7,000 min −1 ). In the result of the dry processing shown in FIG. 6A, the product of the present invention has a 2.5-fold increase of the conventional product, and in the result of wet processing of FIG. are doing.
[0016]
Next, the result of side-cutting a wall material having a height of 2.5 times the outer diameter and a length of 300 mm for the same work piece of A5052 will be described. As shown in FIG. 11, an end mill having an outer diameter of φ10 mm was used to perform processing by dividing the work into upper and lower stages. The cutting speed is 250m / min (S = 8,000m / min), the feed speed is 2,150mm / min, the axial depth of cut is 12mm, the upper level is 13mm, the radial depth of cut is 1mm, and the end mill protrusion is 42 mm. FIG. 12 shows the result of measuring the height of the wall surface, the feed direction of the end mill, and the surface roughness of the bottom surface, and FIG. 13 shows the result of measuring the inclination of the wall surface. According to these results, the product of the present invention has a maximum surface roughness Ry of about 3 to 5 μm as shown in FIG. Yes, and a good machined surface can be obtained. Further, as shown in FIG. 14, it was shown that the wall could be processed without falling down and the seam between the upper and lower sides could not be formed. On the other hand, the conventional one has a blade length of 22 mm, and it is impossible to machine a workpiece having a high wall height as shown in FIG.
[0017]
Further, as another processing example, an example in which high-efficiency deep carving processing with a depth of 4D is performed by dry cutting will be described. Using the product of the present invention having an end mill diameter of φ3 mm, pocket processing of 50 mm (length) × 60 mm (width) was performed in four steps of 3 mm in the depth direction. The cutting speed was 236 m / min (S = 25,000 m / min), the feed speed was 1,500 mm / min, the axial cut was 3 mm × 4 times, the radial cut was 0.3 mm, and the end mill protrusion amount was 12 mm. . As shown in the processing results in FIG. 14, high-efficiency deep carving processing with a depth of 4D is possible even in dry cutting, and a glossy processed surface is obtained. Conventionally, such high-efficiency processing of deep holes cannot be realized.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, while ensuring the rigidity according to the aluminum processing, the chip discharge grooves of the bottom blade are widely and uniformly arranged with respect to the conventional product, so that good chip discharge performance is improved. It is possible to perform continuous machining from drilling to groove under high-speed and high-feed conditions.Furthermore, by applying a coating film that improves abrasion resistance and welding resistance, dry cutting of aluminum alloy is possible. In addition, a long life was maintained with little welding to the cutting edge, and processing with good surface properties became possible. High-efficiency machining is possible, and costs are reduced because no cutting oil is used. This has the effect of improving environmental friendliness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a three-blade carbide end mill showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a bottom blade shape of a three-blade carbide end mill showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged view of a central portion of FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line BB of FIG. 2 of the three-flute carbide end mill showing the embodiment of the present invention, and has a cross-sectional shape cut along a plane that intersects perpendicularly with the bottom rake face and the bottom groove bottom. is there.
FIG. 5 shows a cross section taken along line AA of FIG. 1 of the three-flute carbide end mill showing the embodiment of the present invention, and has a cross-sectional shape cut along a plane perpendicular to a central axis within a range of an effective blade length. .
FIG. 6 is a side view of a conventional three-flute carbide end mill.
FIG. 7 is a bottom blade shape of a conventional three-blade carbide end mill.
8 shows a cross section taken along line DD of FIG. 7 of the conventional three-blade carbide end mill, and has a cross-sectional shape cut along a plane perpendicular to the bottom rake face and the bottom groove bottom.
9 shows a cross section taken along the line CC of FIG. 6 of the conventional three-blade carbide end mill, and has a cross-sectional shape cut along a plane perpendicular to the central axis within a range of the effective blade length.
10A and 10B show the results of a comparison of drilling performance between the product of the present invention and the conventional product, wherein FIG. 10A shows the result in the case of dry processing and FIG.
FIG. 11 shows a processing method when processing a wall surface having a height of 25 mm according to the present invention.
12 shows the results of measurement of the machined surface roughness when the product of the present invention is machined by the method shown in FIG. 11, (a) the bottom surface, (b) the axial direction of the wall surface (vertical direction in the figure), (C) is the feed direction (lateral direction in the figure) of the wall surface, Ra is the center line average roughness, Ry is the maximum surface roughness, and Rz is the 10-point average roughness.
FIG. 13 shows the result of measuring the inclination of the wall surface when processing the product of the present invention by the method shown in FIG. 11;
FIG. 14 is a photograph showing a workpiece processing surface when high-efficiency deep carving pocket processing is performed dry using the product of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 End mill 2 Bottom blade (cutting edge)
3 Outer peripheral cutting edge 4 Outer peripheral flank 5 Outer peripheral blade groove 6 Below neck 7 Shank 8 Effective blade length (coating range)
9 Length under the neck 10 Total length 11 Neck diameter 12 Bottom edge gash bottom surface (bottom edge bottom groove)
13 Remaining amount of core 14 Minimum width of bottom blade land 15 Bottom blade axial rake 16 Angle between bottom blade rake face and bottom blade gash bottom 17 Bottom blade rake face 18 Core thickness 19 Outer diameter of outer peripheral cutting edge 20 Blade groove twist angle L1 Land width L2 Groove width (of the outer peripheral blade groove)

Claims (5)

外周に刃溝ねじれ角を有する3枚刃超硬エンドミルにおいて、底刃ギャッシュが均等に配分された等底刃とし、底刃中心部の心残し量を0.03mm〜0.5mmとし、底刃ランドの最小幅を0.03mm〜0.5mmとし、底刃ギャッシュ角を30°〜50°とし、底刃アキシャルレーキを0°〜8°とし、底刃すくい面と底刃ギャッシュ底面とのなす角度を80°〜100°としたことを特徴とする超硬エンドミル。In a three-flute cemented carbide end mill having a blade groove torsion angle on the outer periphery, the bottom blade gash is made an even bottom blade, and the remaining amount of the center of the bottom blade is 0.03 mm to 0.5 mm. The minimum width of the land is 0.03 mm to 0.5 mm, the bottom blade gash angle is 30 ° to 50 °, the bottom blade axial rake is 0 ° to 8 °, and the bottom blade rake surface and the bottom blade gash bottom surface are formed. A carbide end mill having an angle of 80 ° to 100 °. 前記エンドミル切れ刃の軸直角断面でみて、ランド幅と溝幅の比率を1:2〜1:4とし、前記刃溝を中凹R形状とし、心厚は外径の45%〜55%とし、前記刃溝ねじれ角を40°〜60°としたことを特徴とする請求項1記載の超硬エンドミル。When viewed in a section perpendicular to the axis of the end mill cutting edge, the ratio of land width to groove width is 1: 2 to 1: 4, the blade groove is a concave R shape, and the core thickness is 45% to 55% of the outer diameter. 2. The cemented carbide end mill according to claim 1, wherein the helix angle of the blade groove is set to 40 [deg.] To 60 [deg.]. 前記超硬エンドミルは首付きであって、全長からシャンク長を除いた首下の長さを外周切れ刃の外径の3倍以上としたことを特徴とする請求項1または2記載の超硬エンドミル。3. The cemented carbide according to claim 1, wherein the cemented carbide end mill has a neck, and the length under the neck, excluding the shank length from the total length, is at least three times the outer diameter of the outer peripheral cutting edge. End mill. 前記超硬エンドミルの刃部に、第一層に炭化チタン(TiC)又は窒化アルミチタン(TiAlN)コーティング膜を形成し、その上にダイヤモンドに似た物性を持つ炭化チタン系(TiC/C),ダイヤモンドに以た物性を持つ炭化珪素系の非晶質膜(SiC/C),炭化系クロム膜(CrC/C),又は炭化系ホウ素膜(BC/C)の第二層コーティング膜を付加したことを特徴とする請求項1、2または3記載の超硬エンドミル。A titanium carbide (TiC) or aluminum titanium nitride (TiAlN) coating film is formed as a first layer on the blade portion of the carbide end mill, and a titanium carbide (TiC / C) having physical properties similar to diamond is formed thereon. A second layer coating film of a silicon carbide amorphous film (SiC / C), a chromium carbide film (CrC / C), or a boron carbide film (BC / C) with physical properties similar to diamond is added. The carbide end mill according to claim 1, 2 or 3, wherein: 前記超硬エンドミルの刃部に、第一層及び第二層にダイヤモンドに以た物性を持つ炭化珪素系の非晶質膜(SiC/C),炭化系クロム膜(CrC/C),又は炭化系ホウ素膜(BC/C)のコーティング膜を付加したことを特徴とする請求項1、2または3記載の超硬エンドミル。A silicon carbide-based amorphous film (SiC / C), a chromium carbide-based film (CrC / C) or a carbonized 4. The carbide end mill according to claim 1, wherein a coating film of a system boron film (BC / C) is added.
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