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JPH1161317A - ボールノーズ部の先端半部がすぐれた耐摩耗性を示す超硬合金製ボールエンドミル - Google Patents

ボールノーズ部の先端半部がすぐれた耐摩耗性を示す超硬合金製ボールエンドミル

Info

Publication number
JPH1161317A
JPH1161317A JP9224838A JP22483897A JPH1161317A JP H1161317 A JPH1161317 A JP H1161317A JP 9224838 A JP9224838 A JP 9224838A JP 22483897 A JP22483897 A JP 22483897A JP H1161317 A JPH1161317 A JP H1161317A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ball
cemented carbide
coercive force
end mill
ball nose
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.)
Withdrawn
Application number
JP9224838A
Other languages
English (en)
Inventor
Motoya Hamazaki
元弥 浜崎
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.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials 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 Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP9224838A priority Critical patent/JPH1161317A/ja
Publication of JPH1161317A publication Critical patent/JPH1161317A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/02Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B23C5/1009Ball nose end mills

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールノーズ部の先端半部がすぐれた耐摩耗
性を示す超硬合金製ボールエンドミルを提供する。 【解決手段】 超硬合金製ボールエンドミルを、結合相
形成成分として、Co:9〜12%およびCr:0.1
〜2%を含有し、残りが分散相形成成分としてのWCと
不可避不純物からなる組成を有し、かつボールノーズ部
の先端半部のWC粒をこれ以外の部分のWC粒に比して
相対的に粗粒とし、添付の図1の超硬合金の示す抗磁力
とWC粒の平均粒径との関係図において、上記ボールノ
ーズ部の先端半部が140〜210Oe 、これ以外の部
分が220〜34Oe の抗磁力をそれぞれ示す超硬合金
で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ボールノーズ部
の先端半部がすぐれた耐摩耗性を示し、長期に亘ってす
ぐれた切削性能を発揮する超硬合金製ボールエンドミル
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、ボールエンドミルが、鋼
や鋳鉄、さらにAl合金やカーボンなどの切削加工用工
具として知られ、これが、図2に概略正面図で示される
ように、先端部のボールノーズ部と、切刃本体と、シャ
ンク部からなり、前記ボールノーズ部における切刃が半
径rの半球面上に形成された構造をもつことも良く知ら
れるところである。また、上記ボールエンドミルが、重
量%で(以下、%は重量%を示す)、結合相形成成分と
して、Co:8〜16%およびCr:0.1〜3%を含
有し、残りが分散相形成成分としての炭化タングステン
(以下、WCで示す)と不可避不純物からなる組成をも
ち、かつ先端部のボールノーズ部からシャンク部にかけ
て0.6〜1.2μmの範囲内の所定の平均粒径を有す
るWC粒で構成された均等組織をもった超硬合金からな
ることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
は、切削加工装置の高性能化と相まって高精密化の傾向
にあり、これに伴ってボールエンドミルは細径化および
長尺化が不可欠の条件となっているが、ボールエンドミ
ルの細径化および長尺化のためにはWC粒を微細化して
高強度を具備せしめることが必要であり、このようにW
C粒が微細化すればするほどボールエンドミルは高強度
をもつようになり、これの一層の細径化および長尺化が
可能となるが、WC粒を微細化すればするほどボールエ
ンドミルのボールノーズ部における先端部の摩耗進行が
促進されるようになって、使用寿命の短命化が避けられ
ないのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、特にボールエンドミルにおける
ボールノーズ部の先端半部の摩耗抑制に着目し、研究を
行った結果、 (a)切削加工時におけるボールノーズ部では、これの
最先端(中心点)は静止状態にあり、この最先端から切
刃本体に向けて周速は漸次増加する状態にあり、この状
態において、ボールノーズ部の先端半部のWC粒の粒径
をこれ以外の部分のそれに比して粗粒にしてやると、前
記ボールノーズ部の先端半部の摩耗が著しく抑制される
ようになること。 (b)超硬合金におけるWC粒の粒径とこれの示す抗磁
力との間には相関関係があり、WC粒の粒径が粗くなる
ほど、これの示す抗磁力は低下するようになるが、超硬
合金の組成を、結合相形成成分として、Co:9〜12
%およびCr:0.1〜2%を含有し、残りが分散相形
成成分としてのWCと不可避不純物からなる組成に特定
した上で、超硬合金の示す抗磁力とWC粒の平均粒径と
の関係を調べると図1に示される結果を示し、図1にお
いて、ボールノーズ部の先端半部のWC粒の平均粒径が
2〜3μmの範囲内の値、すなわち前記先端半部を抗磁
力で測定して140〜210Oe を示す超硬合金とし、
これ以外の部分のWC粒の平均粒径が0.7〜0.9μ
mの範囲内の値、すなわち同じくこれの抗磁力を測定し
た場合に220〜340Oe を示す超硬合金で構成する
と、前記ボールノーズ部の先端半部の耐摩耗性が著しく
向上し、かつこれ以外の部分は高強度を具備するように
なってボールエンドミルの細径化および長尺化を可能と
した上で、使用寿命の著しい延命化が図れること。 以上(a)および(b)に示される研究結果を得たので
ある。
【0005】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、結合相形成成分として、Co:9
〜12%およびCr:0.1〜2%を含有し、残りが分
散相形成成分としてのWCと不可避不純物からなる組成
を有し、かつボールノーズ部の先端半部のWC粒をこれ
以外の部分のWC粒に比して相対的に粗粒とし、添付の
図1の超硬合金の示す抗磁力とWC粒の平均粒径との関
係図において、上記ボールノーズ部の先端半部が140
〜210Oe 、これ以外の部分が220〜34Oe の抗
磁力をそれぞれ示す超硬合金で構成してなる、ボールノ
ーズ部の先端半部がすぐれた耐摩耗性を示す超硬合金製
ボールエンドミルに特徴を有するものである。
【0006】つぎに、この発明のボールエンドミルにお
いて、これを構成する超硬合金の組成およびこれの示す
抗磁力を上記の通りに限定した理由を説明する。 (A)超硬合金の組成 (a)Co Co成分には、焼結性を向上させ、もって強度を向上さ
せる作用があるが、その含有量が9%未満では細径化お
よび長尺化に必要な所望の高強度を確保することができ
ず、一方その含有量が12%を越えると耐摩耗性が低下
するようになることから、その含有量を9〜12%、望
ましくは9.5〜11%と定めた。
【0007】(b)Cr Cr成分には、原料粉末であるWC粉末が焼結時に粗大
化しない、すなわち原料粉末時の平均粒径を焼結後も保
持するようにする作用があり、したがって原料粉末のW
C粉末の平均粒径を調整するすることにより、ボールノ
ーズ部の先端半部のWC粒の平均粒径を2〜3μmにし
て、この部分の示す抗磁力を140〜210Oe とし、
かつこれ以外のWC粒の平均粒径を0.7〜0.9μm
にして、これの示す抗磁力を220〜340Oe とする
には不可欠の成分であるが、その含有量が0.1%未満
ではWC粒の粒度調整が困難になり、原料粉末であるW
C粉末の平均粒径を調整しても、ボールノーズ部の先端
半部ではWC粒の平均粒径が3μmを越え、またこれ以
外の部分では同0.9μmを越える場合が発生し、それ
ぞれ所望の耐摩耗性および強度を確保することができ
ず、一方その含有量が2%を越えると、CrとWの複合
炭化物が析出するようになって、強度が急激に低下する
ことから、その含有量を0.1〜2%、望ましくは0.
4〜1.2%と定めた。
【0008】(B)抗磁力 (a)ボールノーズ部の先端半部 この部分の示す抗磁力が210Oe を越えるということ
は、WC粒の平均粒径が2μm未満になることを意味
し、この場合所望のすぐれた耐摩耗性を確保することが
できず、一方同じく抗磁力が140Oe 未満となること
は、WC粒の平均粒径が3μmを越えて粗大化している
ことを意味し、この場合は強度低下が著しいことから、
これの示す抗磁力を140〜210Oe 、望ましくは1
70〜190Oe と定めた。
【0009】(b)これ以外の部分 この部分の示す抗磁力が340Oe を越えることは、W
C粒の平均粒径が0.7μm未満になることを示し、こ
のようにWC粒の平均粒径が0.7μm未満になると、
特にボールノーズ部の上半部の耐摩耗性の進行が促進さ
れるようになり、一方同じく示す抗磁力が220Oe 未
満になることは、WC粒の平均粒径が0.9μmを越え
て粗粒となっていることを意味し、この場合には細径化
および長尺化に必要な所望の高強度を確保することがで
きないことから、これの示す抗磁力を220〜340O
e 、望ましくは240〜260Oe と定めた。
【0010】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の超硬合金製ボ
ールエンドミルを実施例により具体的に説明する。原料
粉末として、それぞれ表1に示される平均粒径をもった
WC粉末、平均粒径:1.2μmのCo粉末、および同
2μmのCr32 粉末を用意し、これら原料粉末を、
ボールノーズ部の先端半部(以下、単に先端半部と云
う)およびその他部分を形成する目的で、それぞれ表1
に示される配合組成に配合し、ボールミルで24時間湿
式混合し、乾燥した後、まず先端半部形成用混合粉末
を、中心線深さ:127mm×径:12.7mm×ボー
ルノーズ部のr:6.35mmのキャビテイ寸法をもっ
た金型内に最先端から7mmの高さ位置まで装入し、つ
いでその他部分形成用混合粉末を充填し、10kg/m
2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を0.
1torr以下の真空中、1350〜1500℃の範囲
内の所定温度に1.5時間保持の条件で焼結し、この焼
結体に切削加工を施すことにより、図2に示される形状
および長さ:100mm×径:10mm×ボールノーズ
部のr:5mmの寸法をもち、かつ上記配合組成と実質
的に同じ成分組成を有し、さらに原料粉末として用いた
WC粉末の平均粒径と実質的に変わらない平均粒径のW
C粒で構成された超硬合金からなる本発明超硬合金製ボ
ールエンドミル(以下、本発明ボールエンドミルと云
う)1〜7をそれぞれ製造した。また、比較の目的で、
表1に示される通り先端半部を形成するのに用いる原料
粉末としてのWC粉末の平均粒径を、その他部分を形成
するのに用いるWC粉末の平均粒径と同じくする以外は
同一の条件で比較超硬合金製ボールエンドミル(以下、
比較ボールエンドミルと云う)1〜7をそれぞれ製造し
た。
【0011】この結果得られた各種のボールエンドミル
について、ボールノーズ部を切り落とし、これをさらに
先端半部と上半部(その他部分)に分け、この先端半部
と上半部のヒステリシス曲線をCIS(超硬工具協会)
規格に基づいて測定し、これより抗磁力を求めた。ま
た、上記の各種ボールエンドミルを用いて、 被削材:JIS・SCM440、 切削速度:100m/min、 送り:0.1mm/刃、 軸方向切り込み:3.5mm、 径方向切り込み:1mm、 の条件で合金鋼の乾式溝加工を行い、ボールエンドミル
の最先端部における摩耗深さが0.2mmに至るまでの
加工溝長さを測定した。これらの結果を表1に合せて示
した。
【0012】
【表1】
【0013】
【発明の効果】表1に示される結果から、先端半部のW
C粒の平均粒径がその他部分のそれに比して相対的に粗
粒であり、これによってそれぞれの示す抗磁力も異なっ
たものになる本発明ボールエンドミル1〜7は、いずれ
もWC粒の平均粒径が全長に亘って同じであり、この結
果抗磁力も同じ値を示すようになる比較ボールエンドミ
ル1〜7に比して、著しくすぐれた耐摩耗性を示すこと
が明らかである。上述のように、この発明のボールエン
ドミルは、これの細径化および長尺化を可能とする高強
度を具備した上で、ボールノーズ部の先端半部はすぐれ
た耐摩耗性を長期に亘って発揮するものであり、したが
って切削加工の高精密化にも十分満足に対応するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】超硬合金の示す抗磁力とWC粒の平均粒径との
関係図である。
【図2】ボールエンドミルの概略正面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結合相形成成分として、Co:9〜12
    重量%およびCr:0.1〜2重量%を含有し、残りが
    分散相形成成分としての炭化タングステンと不可避不純
    物からなる組成を有し、 かつボールノーズ部の先端半部の炭化タングステン粒を
    これ以外の部分の炭化タングステン粒に比して相対的に
    粗粒とし、 添付の図1の超硬合金の示す抗磁力と炭化タングステン
    粒の平均粒径との関係図において、上記ボールノーズ部
    の先端半部が140〜210Oe 、これ以外の部分が2
    20〜34Oe の抗磁力をそれぞれ示す超硬合金で構成
    したことを特徴とする、ボールノーズ部の先端半部がす
    ぐれた耐摩耗性を示す超硬合金製ボールエンドミル。
JP9224838A 1997-08-21 1997-08-21 ボールノーズ部の先端半部がすぐれた耐摩耗性を示す超硬合金製ボールエンドミル Withdrawn JPH1161317A (ja)

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Effective date: 20041102