スクエアエンドミル
【課題】外周刃全域でのチッピングの抑制や、使用時の性能の安定性を向上することが可能となるスクエアエンドミルを提供する。
【解決手段】複数の底刃及び外周刃を有するスクエアエンドミルであって、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面と前記外周刃のすくい面より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面と外周刃のすくい面は、それぞれ１つの曲面により形成されているスクエアエンドミルである。
【解決手段】複数の底刃及び外周刃を有するスクエアエンドミルであって、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面と前記外周刃のすくい面より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面と外周刃のすくい面は、それぞれ１つの曲面により形成されているスクエアエンドミルである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等で有用な、刃形を改良した新規で高性能なスクエアエンドミルに関するものであり、特に溶着しやすくかつ材料硬度の高い被削性の悪い金型などの切削加工に有用なスクエアエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンドミルをはじめとした硬質皮膜被覆工具は、金型加工や部品加工などにおいて広く一般的に使用されている。一方、削られる方の被削材に関しては、金型として、また部品としての性能改良が進んでいる。例えば、プラスチック金型材料においては、射出成型の際に、ショット数が多くなってくると、金型に割れが発生し、金型に修正が必要になる。その金型割れの発生までの時間を延ばすための改良が成されており、今までの金型としての強度は保ちつつ、材料自体に靭性を持たせる傾向にある。つまり、ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ（登録商標）などのような高硬度と高靭性とを兼ね備えた金属材料が一般的になってきている。また部品加工で言えば、軽量且つ強度が高いものが求められており、強い衝撃に対しても充分耐えうるような材料が開発されている。
【０００３】
また、一般的な工作機械を用いた切削加工においては、工具本体が回転し、工具の刃先稜線が被削材を塑性変形させて、切屑をせん断させ排出していく。その際、せん断された切屑は工具のすくい面を介して排出され、逃げ面は被削材を擦りながら進むため逃げ面の擦れによって仕上面を形成していく。しかしながら、前述したような近年開発されたプラスチック金型材料のような高硬度と高靭性とを兼ね備えた金属材料での金型加工の切削や部品加工の切削においては、すくい面と逃げ面から形成される稜線部から硬質皮膜が剥離を起こしたり、切削の衝撃による稜線部のチッピングが起こるといった問題が発生する。特にスクエアエンドミルにおいては、底刃と外周刃とのつなぎ部に角部が形成されるために、稜線部のチッピングが生じやすい傾向にある。
【０００４】
これらの問題に対して、特に耐チッピング性を向上する目的や、刃先の強度を向上するために、いくつかの提案がなされている。
特許文献１には、エンドミル本体の先端側から後端側に向かうに従って、切刃のすくい面と逃げ面との境界部に位置する円弧の曲率半径が連続的に小さくなるようなホーニングが施されたスクエアエンドミルが記載されている。
特許文献２には、工具基端側に刃先の曲率半径を大きくとった強化部を設けたスローアウェイチップが記載されている。
さらに、特許文献３には、被覆後に切刃部分のすくなくとも皮膜の一部を除去したスクエアエンドミルが記載されている。
また特許文献４には、切れ刃部のごく先端部に刃先処理を施し、刃先稜線近傍のすくい面と逃げ面に面取りを施したピンカド型のスクエアエンドミルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４５７０４号広報
【特許文献２】特開２００２−５２４１５号広報
【特許文献３】特開２０００−１０７９２６号公報
【特許文献４】特開平６−３１５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来提案され実用化されているものでは、長い突き出し量の状態での底刃を主に切削を行う等高線切削や、軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削、また高能率加工を行ったときの工具の耐チッピング性が確保されなかったりしたために、長時間の切削において、安定した摩耗状態と加工面状態を維持することに充分に対応できずに問題が残っていた。
【０００７】
特許文献１に記載のスクエアエンドミルは、エンドミルの先端側から後端側にかけて、外周刃における稜線の曲率半径が連続的に小さくなる構成であるため、エンドミルの先端側におけるチッピングの抑制が可能な程度に先端側の曲率半径を大きくした場合、エンドミルの先端側の切れ味が確保できなくなるため、軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削をした際にびびり振動が発生し、外周刃におけるエンドミルの後端側にチッピングが発生してしまう。
【０００８】
特許文献２に記載のスローアウェイチップは、工具基端側に刃先の曲率半径を大きくとった強化部を設けているため、工具基端側に設けられた強化部での切削において切削抵抗が急激に上昇し、びびり振動が発生してしまう問題が生じる。
【０００９】
特許文献３に記載のスクエアエンドミルは、外周刃全体にわたって切れ味が悪くなり、チッピングやびびり振動が発生しやすくなるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献４においては、切れ刃のごく先端部に刃先処理を施したピンカド型のスクエアエンドミルであるため、後端部の切れ刃は刃先処理を施されていないシャープエッジのままである。そのため、切れ刃において刃先処理を施した先端部と、刃先処理を施されていない後端部との境界で急激な段差が生じ、その境界部において、チッピングが発生しやすくなるという問題がある。
【００１１】
スクエアエンドミルの切削では、コーナ部にもっとも大きな負荷がかかり、かつ、振動の影響が最も起こるのでチッピングが発生しやすくなる。また側面削りの場合だけではなく、等高線加工の場合もこの問題は同様である。使用する側としては、同じ工具でもチッピングを起こすタイミングは振動の具合によっても様々であり、工具の寿命管理を行うことは難しい。特に溶着しやすいような材料の切削を行う場合、安定してチッピングを起さない状態で削ることはさらに難易度が上がる。
【００１２】
上述したように、特に溶着しやすく、かつ材料硬度の高い被削性の悪い材料をチッピングを起こさずに安定して加工するための切削工具として、超硬合金を基材としたスクエアエンドミルが種々提案され実用化されている。しかし、等高線加工や浅い溝切削の安定性が向上するような刃先稜線形状のスクエアエンドミルは実現されていないため、長時間の切削、または、複数本の評価において、寿命がばらつき、安定した摩耗状態と加工面状態を維持することに充分に対応できずに問題が残っていた。
【００１３】
本発明は、長時間切削や複数本の切削でも、チッピングなく安定して切削加工ができ、かつ、初期から良好な仕上げ加工面を得ることができるスクエアエンドミルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
スクエアエンドミルで等高線仕上げ加工する場合は、切削初期から長時間加工してもコーナ部がチッピングを起こさず、加工面の面粗さの変化が小さい高品位な加工面を維持できることが望まれる。したがって、最も切削負荷が掛かるコーナ部を主に底刃および外周刃に最適な刃先稜線の曲率半径を検討する必要がある。具体的にはスクエアエンドミルの各箇所に合った最適な刃先稜線の曲率を適用する必要がある。
【００１５】
これらを解決させるため、本発明は、工具寿命の安定化や高品位な加工面を長時間維持できるようなスクエア刃の逃げ面とすくい面との交差部の刃先稜線の曲率をスクエアエンドミルの各箇所で検討したのである。
【００１６】
すなわち第１の本発明は、複数の底刃及び外周刃を有するスクエアエンドミルであって、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面と前記外周刃のすくい面より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面と外周刃のすくい面は、それぞれ１つの曲面により形成されていることを特徴としたスクエアエンドミルである。
【００１７】
第２の本発明は、第１の本発明において、先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ目から刃径の３０％までの領域であることを特徴としたスクエアエンドミルである。
【００１８】
第３の本発明は、第１または第２の本発明において、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることを特徴としたエンドミルである。
【００１９】
第４の本発明は、第１乃至第３のいずれかの本発明において、前記底刃のうち、工具軸から刃径の２５％の位置までを形成している内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下、かつ前記底刃のうち、外周から刃径の２５％の位置までを形成している外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることを特徴としたエンドミルである。
【００２０】
第５の本発明は、第１乃至第４のいずれかの本発明において、複数の底刃及び外周刃を有する刃部と、前記刃部よりも直径が大きいシャンク部と、前記刃部と前記シャンク部を接続する首部から構成されることを特徴とするスクエアエンドミルである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明を適用することにより、長い突き出し量の状態での軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削においても、外周刃全域でのチッピングの発生が抑制ができ、びびり振動が無く安定した切削加工が可能となる。
【００２２】
本発明のような外周刃の構成とすることにより、性能の安定性が向上し、複数本で同様の加工を行ったときの性能のばらつきが抑えられ寿命管理がしやすく、また加工面品位が向上できるスクエアエンドミルを提供することが可能となる。
【００２３】
本発明のような底刃の構成とすることにより、長い突き出し量の状態での底刃を主に切削を行う等高線切削においても、びびり振動を抑制することが可能となるため、外周刃のチッピングの発生をさらに抑制することが可能となる。
【００２４】
本発明のような外周刃の構成とすることにより、複数の底刃及び外周刃を有する刃部と、前記刃部よりも直径が大きいシャンク部と、前記刃部と前記シャンク部を接続する首部から構成されるようなスクエアエンドミルにおいても、直径が大きいシャンク部に対し相対的に剛性が小さくなる刃部のチッピングを抑制することができ、刃径が０．０５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲の小径に相当する場合でも、上記の有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一例であるスクエアエンドミルの概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一例であるロングネックスクエアエンドミルの概略構成を示す図である。
【図３】本発明における底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。
【図４】従来のエンドミルにおける底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。
【図５】図３におけるＡ−Ａ断面図の拡大図である。
【図６】図３におけるＢ−Ｂ断面図の拡大図である。
【図７】図４におけるＣ−Ｃ断面図の拡大図である。
【図８】図４におけるＤ−Ｄ断面図の拡大図である。
【図９】図２における左側面図を工具回転方向に９０°回転させた拡大図である。
【図１０】図９の拡大図である。
【図１１】図１０におけるＥ−Ｅ断面図の拡大図である。
【図１２】図１１におけるＦ−Ｆ断面図の拡大図である。
【図１３】従来例２における底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。
【図１４】回転軸が３軸構成である本発明で実施したバレル研磨装置の概略図である。
【図１５】図１４に示すバレル研磨装置を図１４における下側から見たときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、外周刃全域でのチッピングの抑制や、使用時の性能の安定性を向上することを目的としたスクエアエンドミルである。以下、本発明を実施するための形態を図１〜図１２に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一例であるスクエアエンドミルの概略構成を示す正面図である。本発明によるスクエアエンドミル１は複数の底刃２及び外周刃３、並びにシャンク部４から構成される。図１に示すスクエアエンドミル１は、複数の底刃２及び外周刃３を有する刃部６の直径である刃径Ｄの値と、刃部に接続されるシャンク部４の直径であるシャンク径ｄの値を等しくした形状で設計されている。
【００２８】
図２は、本発明の一例であるロングネックスクエアエンドミルの概略構成を示す正面図である。本発明によるロングネックスクエアエンドミル５は複数の底刃２及び外周刃３を有する刃部６と、前記刃部６よりも直径が大きいシャンク部４と、前記刃部６と前記シャンク部４を接続する首部８から構成される。前記したように、図２に示すロングネックスクエアエンドミル５は、複数の底刃２及び外周刃３を有する刃部６の直径である刃径ｄの値よりも、シャンク部４の直径であるシャンク径Ｄの値を大きくした形状で設計されている。
【００２９】
図３は本発明における底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。外周刃３は、外周刃の逃げ面１０、外周刃のすくい面１１、外周刃の刃先稜線１２から構成される。さらに、外周刃３の先端側には、外周刃の逃げ面１０と外周刃のすくい面１１より形成される外周刃の刃先稜線１２の曲率半径が大きい先端切れ刃部１９が設けられ、外周刃３の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部２０が設けられている。図示していないが、後端切れ刃部２０は先端切れ刃部１９と後端切れ刃部２０の境界より、刃部のシャンク部側の端部まで形成されている。
なお、図中のＡ−Ａ断面線は底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置において、外周刃３に垂直な方向で切断するときの断面線を示している。同様にＢ−Ｂ断面線は底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置において、外周刃３に垂直な方向で切断するときの断面線を示している。
【００３０】
図４は従来のエンドミルにおける底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。従来のエンドミル２１における外周刃３は、従来のエンドミルにおける外周刃の逃げ面１３、従来のエンドミルにおける外周刃のすくい面１４、従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５から構成される。従来のエンドミル２１は本発明とは異なり、従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５の曲率半径が外周刃３の全域にわたって一定であり、さらに従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５の曲率半径は、図３に示す本発明における外周刃３の後端側にある後端切れ刃部２０の曲率半径よりも小さい。
なお、図中のＣ−Ｃ断面線は底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置において、外周刃３に垂直な方向で切断するときの断面線を示している。同様にＤ−Ｄ断面線は底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置において、外周刃３に垂直な方向で切断するときの断面線を示している。
【００３１】
すなわち本発明に設けられた外周刃３は、外周刃の刃先稜線１２の曲率半径の違いにより明確に区別された２つの領域である、先端切れ刃部１９と後端切れ刃部２０が設けられたことが大きな特徴である。このことにより、長い突き出し量の状態での軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削においても、外周刃全域でのチッピングの発生が抑制でき、びびり振動が無く安定した切削加工が可能となる。これに対し、従来のエンドミルにおける外周刃３には、前記のように外周刃の刃先稜線１２の曲率半径の違いにより明確に区別された複数の領域が存在しない。
これらのことから、本発明における外周刃の刃先稜線１２の構造は、従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５の構造とは明らかに異なるものであるといえる。
【００３２】
図５乃至８を用いて本発明の重要な要素である外周刃の刃先稜線の曲率半径について説明する。本発明における外周刃の刃先稜線の曲率半径とは、図３及び図４におけるスクエアエンドミルの外周刃に垂直な方向で切断したときの逃げ面とすくい面が交差する部分に形成される半径のことである。
【００３３】
図５は、図３におけるＡ−Ａ断面図の拡大図である。Ａ−Ａ断面図は、外周刃３における先端切れ刃部１９にて、外周刃３に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。先端切れ刃部１９における外周刃は、外周刃の逃げ面１０、外周刃のすくい面１１および外周刃の刃先稜線１２から構成される。先端切れ刃部１９における外周刃の刃先稜線１２は先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を半径とした円弧状に形成される。
【００３４】
図６は、図３におけるＢ−Ｂ断面図の拡大図である。Ｂ−Ｂ断面図は、外周刃３における後端切れ刃部２０にて、外周刃３に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。後端切れ刃部２０における外周刃は、外周刃の逃げ面１０、外周刃のすくい面１１および外周刃の刃先稜線１２から構成される。後端切れ刃部２０における外周刃の刃先稜線１２は後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を半径とした円弧状に形成される。本発明において、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２は先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも小さく設定する。
【００３５】
図７は、図４におけるＣ−Ｃ断面図の拡大図である。Ｃ−Ｃ断面図は、図４に示す従来のエンドミル２１における底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置について、外周刃３に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。従来のエンドミル２１における外周刃３は、従来のエンドミルにおける外周刃の逃げ面１３、従来のエンドミルにおける外周刃のすくい面１４および従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５から構成される。従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５は従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径Ｒ３を半径とした円弧状に形成される。
【００３６】
図８は、図４におけるＤ−Ｄ断面図の拡大図である。Ｄ−Ｄ断面図は、図４に示す従来のエンドミル２１における底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置について、外周刃３に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。図４に示すとおり、従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径Ｒ３が外周刃３の全域にわたって一定である。そのため、本発明では後端切れ刃部２０に相当する場所においても、外周刃の曲率半径は変化せず、従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５は従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径Ｒ３を半径とした円弧状に形成される。さらに従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径Ｒ３は、本発明における外周刃３の後端側にある後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２よりも小さい。
【００３７】
前記のとおり、本発明において、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面１０と前記外周刃のすくい面１１より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部１９が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部２０が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面１０と外周刃のすくい面１１は、それぞれ１つの曲面により形成されていることとする。このことにより、等高線加工で切削する際に関与する外周刃３の先端側のチッピングが抑制でき、外周刃３の後端側は適正な前記曲率半径を有する後端切れ刃部２０が設けられているため、加工面を傷つけず、また刃先自体もチッピング等の異常摩耗を抑制できる。
【００３８】
先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１と後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が同じ値の場合、切削に関与する外周刃の先端側の刃先強度が確保されずチッピングが発生する。外周刃の先端側がチッピングを起こすと、外周刃の後端側にも影響を及ぼすので外周刃全体の損傷とそれによる加工面の悪化が引き起こされる。
【００３９】
また、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも大きかった場合も切削に関与する先端側の刃先強度が確保されずチッピングが発生する。曲率半径の大きな外周刃の後端側においてはわずかな振動が起こった際に加工面と接触した時の抵抗が大きくなり、刃先稜線全体の損傷とそれによる加工面の悪化が引き起こされる。
したがって、チッピング抑制と加工面の安定化のためには、外周刃の先端側と外周刃の後端側とで、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも小さくする必要がある。
【００４０】
本発明において、先端切れ刃部１９の長さが、工具軸Ｏの方向で測定したときに底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの３０％までであることが望ましい。こうすることで、等高線加工において切削に関与する部分の刃先強度が確保され、チッピングを抑制する効果をもたらすことができる。
また逆に先端切れ刃部１９の長さが、工具軸Ｏの方向で測定したときに底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの３０％よりも大きいと曲率半径の大きな領域が外周刃の後端側まで広がるため、わずかな振動が起こった際に加工面と接触した時の抵抗が大きくなり、刃先稜線全体の損傷とそれによる加工面の悪化が引き起こされる傾向が確認される。
【００４１】
したがって、先端切れ刃部１９の長さは工具軸Ｏの方向で測定したときに底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径の３０％までであることが望ましい。さらに望ましい先端切れ刃部１９の長さとしては、先端切れ刃部１９と後端切れ刃部２０の境界を、底刃と外周刃のつなぎ部から刃径の１０％以上３０％以下となる位置に設け、その境界から先端側を外周刃の刃先稜線１２を先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を半径とした円弧状に形成した先端切れ刃部１９とすることである。
【００４２】
本発明において、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１は２μｍ以上４μｍ以下であることが望ましい。このことによりチッピング抑制できる刃先強度の確保と良好な加工面が得られる切削性を両立させることができる。
先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ未満の場合、刃先強度が確保されず、高硬度材を切削する場合や高速切削など高能率な条件で加工した場合、早期にチッピングが起こる傾向が確認される。また、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４μｍより大きい場合、切削性が若干劣るために、切削抵抗が大きく、切削中の振動も大きくなる。それによって刃先のチッピングが生じて加工面が悪化する傾向が確認される。
したがって、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下であることが望ましい。さらに望ましいのは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２．５μｍ以上３．５μｍ以下であることである。
【００４３】
本発明において、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることが望ましい。こうすることで、切削中に起こる微小なビビリ振動やたわみが生じたときでも刃先強度が充分確保され、切削抵抗も抑えられるために加工面も良好に形成できる。
後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ未満の場合、刃先強度が充分でないために、切削中に起こる微小なビビリ振動やたわみが生じたときにチッピングを生じやすくなる傾向が確認される。そうなると当然加工面の悪化につながる。逆に後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が３μｍを超える場合、切削中に起こる微小なビビリ振動やたわみが生じたとき、加工面と接触した時の抵抗が大きくなり、刃先稜線全体の損傷とそれによる加工面の悪化が引き起こされる傾向が確認される。
したがって、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることが望ましい。さらに望ましいのは、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１．５μｍ以上２．５μｍ以下であることである。
【００４４】
図９は、図２における左側面図を工具回転方向に９０°回転させた拡大図である。図２及び図９に示すように、底刃２は底刃の逃げ面１６、底刃のすくい面１８及び底刃の刃先稜線１７から構成される。
【００４５】
図１０は、図９の拡大図である。本発明における底刃２の刃先稜線の曲率半径とは、図９におけるロングネックスクエアエンドミルの底刃２を、底刃２に垂直な方向で切断したときの底刃の逃げ面１６と底刃のすくい面１８が交差する部分に形成される曲率半径のことである。図１０に示す、Ｅ−Ｅ断面線は、底刃と外周刃のつなぎ部から刃径ｄの１０％だけ工具軸Ｏに対し垂直な方向に離れた位置において、底刃２に垂直な方向で切断したときの断面線を示している。Ｆ−Ｆ断面線は、工具軸Ｏから刃径ｄの１５％だけ工具軸Ｏに対し垂直な方向に離れた位置において、底刃２に垂直な方向で切断したときの断面線を示している。
【００４６】
図１０に示すとおり、本発明における底刃２の外周側すなわち外周から刃径の２５％の位置までの領域には、底刃の逃げ面１６と底刃のすくい面１８が交差する部分に形成される底刃の刃先稜線１７の曲率半径が大きい外周切れ刃部２３が設けられ、底刃２の内周側すなわち工具軸から刃径の２５％の位置までの領域には、前記曲率半径が小さい内周切れ刃部２２が設けられている。
【００４７】
図１１は、図１０におけるＥ−Ｅ断面図の拡大図である。Ｅ−Ｅ断面図は、図１０に示す底刃２における外周切れ刃部２３にて、底刃２に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。外周切れ刃部２３における底刃は、底刃の逃げ面１６、底刃のすくい面１８および底刃の刃先稜線１７から構成される。外周切れ刃部２３における底刃の刃先稜線は外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを半径とした円弧状に形成される。
【００４８】
図１２は、図１０におけるＦ−Ｆ断面図の拡大図である。Ｆ−Ｆ断面図は、図１０に示す底刃２における内周切れ刃部２２にて、底刃２に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。内周切れ刃部２２における底刃は、底刃の逃げ面１６、底刃のすくい面１８および底刃の刃先稜線１７から構成される。内周切れ刃部２２における底刃の刃先稜線は内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを半径とした円弧状に形成される。
【００４９】
本発明において、底刃２のうち、工具軸Ｏから刃径ｄの２５％だけ離れた位置までを形成している内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下であることが望ましい。そうすることで底面切削を行う際に切削抵抗が上がらず、加工面を傷つけることもない。また、これにより品位の高い加工面を得ることができる。内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ未満の場合、刃先強度が確保されず、底面切削の際に発生する切屑が少しでも噛み込めばチッピングが起こる傾向が確認される。逆に内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２μｍを超える場合、切削抵抗が大きくなったり、切屑排出性が悪くなり、チッピングや加工面の悪化が起こる傾向が確認される。
したがって、底刃２のうち、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下であることが望ましい。さらに望ましいのは、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１．２μｍ以上１．８μｍ以下であることである。
【００５０】
本発明において、底刃２のうち、底刃と外周刃のつなぎ部から刃径の２５％だけ離れた位置までを形成している外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることが望ましい。こうすることで、底面切削の際、刃先強度が確保されるために、チッピングなく安定加工ができ、良好な加工面を得ることができる。底刃２のうち、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ未満となる場合、底面切削の際に刃先強度が確保されず、チッピングを生じやすくなる傾向が確認される。特に高硬度加工や高能率切削の時はその傾向が顕著である。逆に底刃のうち、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが６μｍを超える場合、切削抵抗が増大し、切屑離れも悪くなる可能性がある。そうなると加工面の悪化や刃先へのチッピングが起こるため、安定加工が実現できない。
したがって、底刃２のうち、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることが望ましい。さらに望ましいのは、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４．５μｍ以上５．５μｍ以下で形成されることである。
【００５１】
本発明者はスクエアエンドミルの外周刃における逃げ面及びすくい面と切れ刃稜線に注目し、外周刃の先端側と後端側とで、刃先稜線部の強度と切削性に対して最適な刃先稜線状態について検討した。その結果、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面と前記外周刃のすくい面より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面と外周刃のすくい面は、それぞれ１つの曲面により形成されている場合に優れた切削性と耐チッピング性が得られることを知見し、本発明を成したものである。
【００５２】
さらに本発明において、外周刃の先端側の領域が底刃と外周刃のつなぎ部から刃径ｄの３０％までの領域であり、外周刃の先端側における先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下、外周刃の後端側における後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることが一層望ましい。これにより、スクエアエンドミルで高硬度材の加工や切削速度が高くなるような条件での加工であるほど、チッピングを抑制し、より安定した加工を行うことが可能となる。
【００５３】
さらに本発明において、底刃のうち、工具軸から刃径の２５％の位置までを形成している内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下、かつ前記底刃のうち、外周から刃径の２５％の位置までを形成している外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることが一層望ましい。これにより、スクエアエンドミルで底面切削を行った際、耐チッピング性の向上と切屑排出性の向上が可能となり良好な加工面品位を得ることができる。
【００５４】
さらに本発明において、複数の底刃及び外周刃を有する刃部と、前記刃部よりも直径が大きいシャンク部と、前記刃部と前記シャンク部を接続する首部から構成されるものが一層効果が得られる。これは、シャンク部よりも刃部の方が直径が小さいので工具のたわみが発生しやすくなる。そのため、外周刃への損傷が起こりやすくなる。したがって、先端側と後端側でそれぞれ適正な刃先稜線を適用しないと安定した加工は困難である。前記の外周刃と底刃の知見を適用することにより、耐チッピング性の向上と切屑排出性の向上が可能となり良好な加工面品位を得ることができる。
【００５５】
本発明のエンドミルの特徴である外周刃や底刃における刃先稜線の曲率半径は、ショットブラスト、磁気研磨及びバレル研磨などの方法により形成させることが可能である。例えば図１４は回転軸が３軸構成である本発明で実施したバレル研磨装置の概略図である。バレル研磨装置２８はスクエアエンドミル１を工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２９、複数の前記第１の回転手段２９を保持する保持ステーション３０を回転させる第２の回転手段３１、研磨材３２を装入したバレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段３３により構成される。それらが全ての軸において工具の切削回転方向に回転する。バレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段３３は、回転とは直交する回転軸に平行な方向にも可動とする。すなわち、研磨材の動きの大きさに合わせて、スクエアエンドミル１を直接保持する第１の回転手段２９の位置を適正にすることができる。回転軸が３軸構成を選んだ理由は、本発明は外周刃及び底刃の刃先稜線の位置によって異なる曲率半径を付与するために、研磨強度をできるだけ全方位で変化可能にする必要があるからである。研磨媒体の流動によるバレル内における研磨媒体の挙動は複雑であり、本発明では、前記主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段３３は、回転とは直交する回転軸に平行な方向にも可動として、外周刃及び底刃の研磨媒体に当たる位置を上下にも制御できる構造とした。
【００５６】
図１５は図１４に示すバレル研磨装置を図１４における下側から見たときの図である。図１５ではスクエアエンドミルの図示を省略してある。第１の回転手段２９、第２の回転手段３１、及び第３の回転手段３３はそれぞれ、第１の回転手段の回転方向３４、第２の回転手段の回転方向３５、及び第３の回転手段の回転方向３６に回転させることが出来る。
【００５７】
バレル研磨装置２８をこのように構成することにより生じる、研磨材３２とスクエアエンドミル１の相互作用について説明する。バレル研磨装置による刃先処理方法を実施したとき、研磨材３２とスクエアエンドミル１との間に相対運動が生じ、研磨材３２がバレル研磨装置の主軸Ｏ’に垂直な方向でスクエアエンドミル１のすくい面に衝突する。外周刃のすくい面１１に衝突した研磨材３２は、外周刃のすくい面１１を移動しながらスクエアエンドミルの溝を通る研磨材３２と、外周刃の逃げ面１０を経てスクエアエンドミルの外側に移動する研磨材３２とに分かれる。研磨材３２が移動する際には、移動する方向に沿った面が研磨されるため、外周刃のすくい面１１、外周刃の逃げ面１０、及び外周刃の刃先稜線１２が研磨される。よって、外周刃における先端切れ刃部１９及び後端切れ刃部２０には曲率半径を有する曲面が形成される。同様に、底刃のすくい面１８に衝突した研磨材３２は、底刃のすくい面１８を移動しながらスクエアエンドミルの溝を通る研磨材３２と、底刃の逃げ面１６を経てスクエアエンドミルの下側に移動する研磨材３２とに分かれる。研磨材が回転中のバレル研磨装置内にてこのような挙動を示すため、底刃のすくい面１８、底刃の逃げ面１６、及び底刃の刃先稜線１７が研磨される。よって、底刃における内周切れ刃部２２及び外周切れ刃部２３には曲率半径を有する曲面が形成される。研磨材３２が持つ圧力は深さが深いほど大きくなることから、研磨材３２により形成される外周刃及び底刃の曲率半径は深さ方向における位置により変化する。傾向としては、スクエアエンドミルにおける下側すなわち底刃に近づくほど、外周刃の曲率半径は大きく形成される。また、バレル研磨装置２８による刃先処理方法は各回転手段の回転により、スクエアエンドミルへの研磨作用が働くことから、スクエアエンドミルにおける外周側すなわち外周刃に近づくほど、底刃の曲率半径は大きく形成される。
【００５８】
ドラム状研磨装置２８をこのように構成することにより、研磨材３２がスクエアエンドミル１の外周刃において、底刃に近づくほど、もっとも深い位置で研磨がなされるため、研磨力が大きい。よって先端切れ刃部１９における先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１は、後端切れ刃部２０における後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２よりも大きく形成される。一方、外周刃において、シャンクに近づくほど、浅い位置で研磨される。研磨材３２が持つ圧力は深さが深いほど大きくなるので、底刃に近い部分ほど、刃先稜線を形成するＲは大きな曲率が設けられる。よってシャンク側の外周刃すなわち後端切れ刃部２０においては刃先稜線を形成する曲率半径Ｒ２は小さく形成させる。
【００５９】
また、各回転手段における回転軸の設定によって外周刃及び底刃の各部位の刃先稜線の曲率半径は調整が可能である。具体的には、研磨材３２を装入したバレル研磨装置の主軸Ｏ’の回転数が大きいほど、外周刃における先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１及び後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が大きくなる。これは、スクエアエンドミルの外周に近い部分の研磨力が強くなるためである。各回転手段によるドラム状研磨装置２８を用いた場合には、スクエアエンドミルの外周に近い部分の研磨力が強くなることから、底刃においては、内周切れ刃部２２における内周切れ刃部の曲率半径Ｒａよりも、外周切れ刃部２３における外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂの方が大きく形成される。
【００６０】
処理時間に関しては、その時間が長ければ長いほど処理量が大きくなる、つまり処理時間が長いほど、底刃から外周刃にかけて全体的に刃先稜線の曲率半径は大きくなる。研磨材がこのように流動していくため、このバレル研磨装置２８を用いた刃先処理方法が施されたスクエアエンドミル１は、切れ刃の場所によって本発明で定義される刃先稜線の曲率半径を異なるものとすることができる。今回のバレル処理による研磨方法においては、回転軸が３軸構成であり、バレルの深さ方向にも可変としてある。したがって、各軸の回転数、回転方向、処理深さなどを変えることができるのである。
【００６１】
本発明の回転軸が３軸構成であるドラム状研磨機器を用いた刃先処理方法には、樹脂系弾性材を含めた研磨材を使用する。本発明の刃先処理方法に適した樹脂系弾性材としては、粒径が０．１ｍｍ以上３ｍｍ未満のクルミやココナッツ、コーンが挙げられる。それらの樹脂系弾性材を粒径０．１μｍ以上０．５μｍ以下のダイヤモンドパウダーを油脂により塗布するなどして研磨材に含め、刃先処理を行うことにより、スクエアエンドミルを切れ刃の場所によって刃先稜線の曲率半径が異なる形状に出来る。樹脂系弾性材や研磨材はスクエアエンドミルの形状や、目的とする切れ刃部の曲率半径の大きさなどにより、選択することが出来る。
【００６２】
バレル研磨装置２８にある第１の回転手段２９、第２の回転手段３１、及び第３の回転手段３３はそれぞれ独立して回転数及び回転方向を設定することが可能である。これらの条件を適宜選択することにより、切れ刃の場所による刃先稜線の曲率半径の変化の仕方を変化させることが出来る。
【００６３】
本発明は、様々な形状のスクエアエンドミル及びロングネックスクエアエンドミルに対し実施が可能であるが、特に、刃径ｄの値とシャンク径Ｄの値を等しくしたスクエアエンドミルや、刃径ｄがシャンク径Ｄより小さくなるロングネックスクエアエンドミルに実施することにより、本発明の有利な効果が発揮できる。また、刃数が２〜６枚刃、刃径ｄが０．１ｍｍ以上２５ｍｍ以下の範囲のスクエアエンドミル及びロングネックスクエアエンドミルに実施することがさらに有効である。特に望ましい刃径ｄは４ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲である。
【００６４】
また、本発明において重要な要素である、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａ、及び外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂは公知の測定方法により求めることが可能である。先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２の測定方法に関して具体的な例を挙げれば、本発明のスクエアエンドミル及びロングネックスクエアエンドミルを工具軸Ｏに対し垂直な方向で切断し、１ｍｍ程度の厚さの測定試料を作成し、光学式顕微鏡を用いて測定試料を測定する方法や、接触式の形状測定器を用いて先端切れ刃部１９及び後端切れ刃部２０の形状をトレースし、トレースした先端切れ刃部１９及び後端切れ刃部２０の形状から測定を行う方法が存在する。同様に、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａ、及び外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂの測定方法に関して具体的な例を挙げれば、本発明のスクエアエンドミル及びロングネックスクエアエンドミルを、底刃を通りなおかつ工具軸Ｏに対し平行な方向で切断し、０．３ｍｍ程度の厚さの測定試料を作成し、光学式顕微鏡を用いて測定試料を測定する方法や、接触式の形状測定器を用いて内周切れ刃部２２及び外周切れ刃部２３の形状をトレースし、トレースした内周切れ刃部２２及び外周切れ刃部２３の形状から測定を行う方法が存在する。
【００６５】
以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
本発明例と従来例ともロングネックスクエアエンドミルは、いずれも、刃径ｄが１ｍｍ、首部の直径が０．９６ｍｍ、刃長が１．５ｍｍ、刃部と首部を合わせた長さである首下長が６ｍｍ、シャンク径Ｄが４ｍｍに形成したＷＣ基超硬合金製基材上に、いずれもＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。
【００６７】
本発明例１として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が３μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が２μｍであり、外周刃の先端側の領域すなわち先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から０．３ｍｍ（刃径ｄの３０％）である。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが５．０μｍとした。
【００６８】
従来例１は、特許文献２に記載の発明をロングネックスクエアエンドミルに適用させたものであり、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が７μｍであり、外周刃の先端側の領域すなわち先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から０．５ｍｍ（刃径の約５０％）である。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２．０μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。つまり、外周刃の後端側における後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を特に大きくしたものである。
【００６９】
図１３は従来例２における底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。従来例２は、特許文献１に記載の発明をロングネックスクエアエンドミルに適用させたものであり、従来例２のエンドミル２４は、図１３に示すように、外周刃３の先端側から後端側にかけて外周刃の稜線の曲率半径を徐々に小さくしたものである。そのため、本発明における外周刃の先端側と外周刃の後端側の境界は存在せず、先端切れ刃部の長さは未計測である。
なお、底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置における刃先稜線の曲率半径が７μｍである（後に記載する表１においては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１の欄に記載している）。また、底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置における刃先稜線の曲率半径が５μｍである（後に記載する表１においては、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２の欄に記載している）。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。
【００７０】
従来例３は、特許文献３に記載の発明をロングネックスクエアエンドミルに適用させたものであり、従来例３のエンドミルは、外周刃の先端側から後端側にかけて外周刃の稜線の曲率半径を同一としたものである。そのため、本発明における外周刃の先端側と外周刃の後端側の境界は存在せず、先端切れ刃部の長さは未計測である。
なお、底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置における刃先稜線の曲率半径が５μｍである（後に記載する表１においては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１の欄に記載している）。また、底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置における刃先稜線の曲率半径が５μｍである（後に記載する表１においては、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２の欄に記載している）。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。
【００７１】
前記の本発明例１及び従来例１〜３として作製した工具はすべて同じ超硬合金を基材とした二枚刃のロングネックスクエアエンドミルであり、切れ刃の曲率半径以外の工具諸元においては統一した状態で比較テストを行った。切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として５２ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ３８、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．０５ｍｍ、ピック方向切り込み量０．１ｍｍ、回転数１５，０００回転／ｍｉｎ、送り速度４５０ｍｍ／ｍｉｎで幅１．５ｍｍ、深さ６ｍｍ、溝長さ２０ｍｍのリブ溝形状を切削した。
【００７２】
評価方法として、切削後の加工面の仕上げ面粗さと工具の逃げ面摩耗幅で行った。仕上げ面粗さＲｚは、加工面の軸方向に測定を行い、最大高さ粗さＲｚにて評価を行った。工具の逃げ面摩耗幅はリブ溝形状を一つ加工した後の工具について、外周刃の先端側及び外周刃の後端側の２箇所における外周刃の逃げ面の摩耗幅を光学顕微鏡にて測定した。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚが１．０μｍ以下であり、かつ逃げ面摩耗幅が２箇所とも０．０２ｍｍ以下のものを良好とした。評価結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
切削評価結果より、本発明例１は仕上げ面粗さＲｚが０．７μｍであり、かつ逃げ面摩耗幅が２箇所とも０．０２ｍｍ以下であったため、良好な結果を示した。これは、逃げ面とすくい面の交差部の曲率半径を先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を小さくしたことにより、外周刃全体でびびり振動によるチッピングを抑制できたためである。また、外周後端部においても先端側よりも切削性があるために加工面にむしれが出ず、良好な加工面が得られた。
【００７５】
一方、従来例１〜３ではいずれも外周刃でチッピングを起こしたため、仕上げ面粗さが１．０μｍを超え、逃げ面摩耗幅が２箇所とも０．０３ｍｍを超えたため、不良であった。従来例１は、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を７μｍと特に大きくしたために若干の振動によるびびり振動が発生し、チッピングが起こりやすくなった。従来例２では、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が７μｍと大きく、さらに外周刃の先端側から後端側にかけて外周刃の稜線の曲率半径を徐々に小さくしたものであったために、被削材への食付きが悪く、最終的にはチッピングが発生した。従来例３は、外周刃の先端から後端側まで断続的にチッピングを起こした。これは、外周刃の刃先稜線の曲率半径が一定であるため、特に切削中に発生するたわみの影響を受けたことが原因として挙げられる。
【００７６】
（実施例２）
本発明例、従来例としては、実施例１で用いた工具と同様のものを使用して、評価を実施した。切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として５２ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ３８、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．０３ｍｍ、ピック方向切り込み量０．０３ｍｍ、回転数１５，０００回転／ｍｉｎ、送り速度４５０ｍｍ／ｍｉｎで実施例１と同様のリブ溝形状を切削した。
【００７７】
評価方法として、同じ工具を５本ずつ用いてリブ溝形状の加工を１つずつ行った後に、加工面の仕上げ面粗さを測定し、最も良い仕上げ面粗さＲｚと最も悪い仕上げ面粗さＲｚの差である、仕上げ面粗さＲｚの差を測定することにより評価を行った。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚの差が０．２μｍ以下の場合を良好とした。評価結果を表２に示す。
【００７８】
【表２】
【００７９】
切削評価結果より、本発明例１は５本評価した結果、いずれも仕上げ面粗さＲｚが０．６μｍ〜０．８μｍの加工面が得られた。したがって、仕上げ面粗さＲｚの差が０．２μｍであり、良好な結果を示した。これは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２よりも大きく、刃先稜線が外周刃の領域によって最適化されていることから切削に関与する先端付近のチッピング抑制とびびり振動がない安定切削が可能となったためである。
【００８０】
一方、従来例１〜３ではいずれも、加工面の仕上げ面粗さＲｚのばらつきが大きく、仕上げ面粗さＲｚの差を見ても０．４μｍ〜０．５μｍのばらつきが確認され、不良であった。従来例１は、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が７μｍと大きいために、びびり振動によって発生した外周刃後端側のチッピングが加工面を荒らす原因となる。従来例２では、先端切れ刃部の曲率半径は７μｍと大きく、さらに外周刃の先端側から後端側にかけて外周刃の稜線の曲率半径を徐々に小さくしたものであったために、被削材への食付きが悪く、びびり振動が発生した。またそれにより外周刃の後端側にチッピングが発生し、加工面を荒らしてしまった。従来例３は、先端から後端側まで断続的にチッピングを起こした。これは、外周刃の刃先稜線の曲率半径が一定であることが原因として挙げられる。また、特に切削中に発生するたわみの影響を受けるので後端側の方がチッピングの程度がひどく、それが加工面粗さに影響をおよぼした。またこれは、いずれもチッピングが原因で面粗さが悪くなっているが、チッピングが起こるタイミングにはばらつきが発生し、そのチッピングの大きさも実際には、同じ仕様の工具でもテスト毎に異なったものになる。したがって、加工面の品位にばらつきが生じるのである。
【００８１】
（実施例３）
本発明例のロングネックスクエアエンドミルは、いずれも、刃径ｄが３ｍｍ、首部の直径が２．８８ｍｍ、刃長が４．５ｍｍ、刃部と首部を合わせた長さである首下長が１６ｍｍ、シャンク径Ｄが６ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、いずれもＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。
【００８２】
本発明例１〜３について、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を３μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を２μｍ、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとし、仕様を統一した。
【００８３】
さらに、本発明例１として外周刃の先端側の領域すなわち先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から０．９０ｍｍ（刃径ｄの３０％）とした。また本発明例２として、先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から０．６０ｍｍ（刃径ｄの２０％）とした。さらに本発明例３として先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から１．０５ｍｍ（刃径ｄの３５％）とした。
【００８４】
また比較として、従来例４（上記本発明例と同様の基材材質及び硬質皮膜の仕様）を加えた。従来例４は、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が８μｍであり、外周刃の先端側の領域すなわち先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から１．５０ｍｍ（刃径ｄの５０％）の領域である。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２．０μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。
【００８５】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として４０ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ（登録商標）、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．８ｍｍ、ピック方向切り込み量０．１ｍｍ、回転数８，０００回転／ｍｉｎ、送り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで側面切削を実施した。軸方向切り込み量０．８ｍｍずつで２０回加工して、最終的な加工深さは１６ｍｍまでを実施した。
【００８６】
評価方法として、切削後の加工面の仕上げ面粗さＲｚの測定を行った。加工面の仕上げ面粗さは、加工面の軸方向に測定を行い、最大高さ粗さＲｚにて評価を行った。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下の場合を良好とした。評価結果を表３に示す。
【００８７】
【表３】
【００８８】
切削評価結果より、本発明例１〜３はいずれも仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下で加工面が仕上がっており、良好な結果であった。特に先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から刃径の３０％までである本発明例１、２はＲｚ１．２μｍ以下を実現しており、非常に良好な結果（表３中の評価欄における◎）であった。これは、切削に関与してかつ、もっとも負荷がかかる外周刃先端側の稜線の最適化がなされた効果であり、チッピングもなく最後まで安定して加工できたためである。
【００８９】
一方、従来例４は、仕上げ面粗さＲｚが１．９μｍと最も悪い値となり、不良であった（表３中の評価欄における×）。これは、刃先稜線の最適化がなされておらず外周刃の先端側でチッピングが生じて、その影響で加工面が悪化し、また、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも大きいので工具のたわみによって外周刃が加工面を擦る際に、抵抗が増大し、加工面を悪化させたと推測できる。
【００９０】
（実施例４）
本発明例のロングネックスクエアエンドミルは、いずれも、刃径ｄが３ｍｍ、首部の直径が２．８８ｍｍ、刃長が４．５ｍｍ、首下長が１６ｍｍ、シャンク径Ｄが６ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、いずれもＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。
【００９１】
本発明例４〜１３については、いずれも先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から０．９０ｍｍ（刃径ｄの３０％）とし、底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとし、仕様を統一した。本実施例に関しては、外周刃の刃先稜線の曲率半径を変化させて、それによる切削性能の傾向を確認した。
【００９２】
まず先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１について、検討した。本発明例４は、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が１．５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１．０μｍとした。
本発明例５として先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例６として先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が３．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例７として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例８として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
【００９３】
次に後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２について検討した。本発明例９として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、外周刃の後端側における稜線の曲率半径Ｒ２を０．５μｍとした。
本発明例１０として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例１１として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を２．０μｍとした。
本発明例１２として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を３．０μｍとした。
本発明例１３として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を３．５μｍとした。比較として、実施例３でも使用したものと同じ従来例４を加えた。
【００９４】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として４０ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ（登録商標、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．８ｍｍ、ピック方向切り込み量０．１ｍｍ、回転数８，０００回転／ｍｉｎ、送り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで側面切削を実施した。軸方向切り込み量０．８ｍｍずつで２０回加工して、最終的な加工深さは１６ｍｍまでを実施した。
【００９５】
評価方法として、切削後の工具における逃げ面摩耗幅を比較した。側面切削にて一定距離（３０ｍ）まで削り、その際の摩耗幅を測定して評価を行った。評価基準として、逃げ面摩耗幅が０．０８ｍｍ以下の場合を良好とした。評価結果を表４に示す。
【００９６】
【表４】
【００９７】
切削評価結果より、本発明例は４〜１３までいずれも０．０８ｍｍ以下の摩耗幅であり、良好な結果であった。その中でも特に先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下である本発明例５〜７は逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下であり、特に良好な結果（表４中の評価欄における◎）であった。これは、外周刃の先端側の刃先稜線が食いつき性を確保しつつ、耐チッピング性を実現できる切れ刃強度を兼ね備えられた効果である。
後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下である本発明例１０〜１２においても逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下であり、特に良好な結果（表４中の評価欄における◎）であった。これは、外周刃の後端側の刃先稜線が最適化された効果である。外周刃の後端側は切削に直接関与しないため、工具のたわみが若干発生した際の加工面との接触に対して、振動がなく、かつチッピングしない刃先強度が兼ね備えられていればよい。本発明例１０〜１２に関しては、それらを満たしていたため、摩耗幅が小さく、安定している。
【００９８】
一方、従来例４は、逃げ面摩耗幅が０．０９ｍｍともっとも悪い値となっている。これは、刃先稜線の最適化がなされておらず、外周刃の先端側で食いつきが悪く、チッピングが生じ、さらに振動が生じた。その影響が外周刃の後端側にも現れ、大きな摩耗幅につながったためだと考えられる。
【００９９】
（実施例５）
本発明例はロングネックスクエアエンドミルは、いずれも刃径ｄが１ｍｍ、首部の直径が０．９６ｍｍ、刃長が１．５ｍｍ、首下長が４ｍｍ、シャンク径が４ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、いずれもＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆した。
【０１００】
本発明例１４〜２３については、いずれも先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から０．３ｍｍ（刃径ｄの３０％）、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を３μｍ、後端切れ刃部の刃先稜線Ｒ２を２μｍとし、仕様を統一した。本実施例に関しては、底刃の曲率半径を変化させて、それによる切削性能の傾向を確認した。
【０１０１】
まず内周切れ刃の曲率半径Ｒａについて検討した。本発明例１４として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを０．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例１５として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．０μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例１６として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例１７として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを２．０μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例１８として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを２．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
【０１０２】
次に外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを検討した。本発明例１９として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを３．０μｍとした。
本発明例２０として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを４．０μｍとした。
本発明例２１として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例２２として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを６．０μｍとした。
本発明例２３として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを７．０μｍとした。
【０１０３】
比較として、従来例５（上記本発明例と同様の基材材質及び硬質皮膜の仕様）を加えた。従来例５は、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が７μｍであり、先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から０．５ｍｍ（刃径ｄの５０％）である。さらに底刃における、内周切れ刃の曲率半径Ｒａが２μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。
【０１０４】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として５２ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ３８、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．０３ｍｍ、ピック方向切り込み量０．０３ｍｍ、回転数１５，０００回転／ｍｉｎ、送り速度４５０ｍｍ／ｍｉｎで底面切削を実施した。加工距離は、１本につき８ｍ切削した。さらに各工具５本ずつ同じ切削を行なった。
【０１０５】
評価方法として、同じ工具を５本ずつ用いて加工を行った後に、加工面の仕上げ面粗さを測定し、最も良い仕上げ面粗さＲｚと最も悪い仕上げ面粗さＲｚの差である、仕上げ面粗さＲｚの差を測定することにより評価を行った。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚの差が０．４μｍ以下の場合を良好とした。評価結果を表５に示す。
【０１０６】
【表５】
【０１０７】
切削評価結果より、本発明例１４〜２３はいずれも仕上げ面粗さＲｚの差が０．４μｍ以下であり、良好な結果であった。特に内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下である本発明例１５〜１７は仕上げ面粗さＲｚの差が０．２μｍ以下であり非常に良好であった。これは、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを最適化できた効果である。内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを１μｍ以上２μｍ以下とすることにより、底刃で削っていく際に微小な振動によって発生するチッピングにも耐え得る刃先強度を有し、かつ、切削抵抗も上がらない。このことが良好な加工面形成が実現できた理由であると推測できる。
【０１０８】
また、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下である本発明例２０〜２２についても、仕上げ面粗さＲｚの差が０．２μｍ以下であり非常に良好であった。これは、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを最適化できた効果である。外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを４μｍ以上６μｍ以下とすることにより、外周刃に近い部分で切削に関与する部分の刃先強度と切削性の両方を確保できたといえる。切削性が良好でかつチッピングもなく加工できるため、仕上面粗さも安定した良好なものを得ることができる。特に首下長さが存在するような本発明例のような工具の切削加工の場合、わずかな振動の影響を受けやすいため、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂの数値の最適化が切削性向上に与える影響は大きい。
【０１０９】
また従来例５においては、５本加工して仕上げ面粗さＲｚの差が０．５μｍという結果になった。これは、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍと小さいために、わずかな振動でもコーナ部に近い部分が刃先強度が不足するためにチッピングを起こしてしまう。わずかでもチッピングが起きれば、加工面にも影響をおよぼすためにこのような結果になる。
【０１１０】
（実施例６）
本実施例におけるスクエアエンドミルの形状は、図１に示す形状であり、刃径ｄが６ｍｍ、刃長が１３ｍｍ、全長が６０ｍｍ、シャンク径Ｄが６ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、ＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆した。先端切れ刃部の長さは底刃と外周刃のつなぎ部から１．８ｍｍ（刃径ｄの３０％）とした。外周刃に関しては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が３μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が２μｍとした。底刃に関しては、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが５．０μｍとした。
【０１１１】
比較する従来例のスクエアエンドミルは、刃径ｄが６ｍｍ、刃長が１３ｍｍ、全長が６０ｍｍ、シャンク径Ｄが６ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、ＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。先端切れ刃部の長さは底刃と外周刃のつなぎ部から３．０ｍｍ（刃径ｄの５０％）とした。外周刃に関しては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が５μｍとした。底刃に関しては、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２．０μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍとした。
【０１１２】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として２２０ＨＢの炭素鋼Ｓ５０Ｃを用い、軸方向切り込み量９．０ｍｍ、ピック方向切り込み量０．６ｍｍ、回転数６，４００回転／ｍｉｎ、送り速度１，８７０ｍｍ／ｍｉｎで側面切削を実施した。加工距離は、１本につき３０ｍ切削した。
【０１１３】
評価方法として、加工面の仕上げ面粗さＲｚで評価を実施した。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚが１．０μｍ以下であるものを良好とした。評価結果を表６に示す。
【０１１４】
【表６】
【０１１５】
切削評価結果より、本発明例２４は外周刃の全領域でチッピングが観察されなかったため、仕上げ面粗さＲｚが１．０μｍ以下であり、良好な結果を示した。これは逃げ面とすくい面の交差部の曲率半径を外周先端側の曲率半径Ｒ１で大きくしたことにより、外周刃全体でびびり振動によるチッピングを抑制できる。また、外周後端部においても先端側よりも切削性があるために加工面にむしれが出ず、良好な加工面が得られる。
【０１１６】
一方、従来例６では外周刃でチッピングを起こしたため、仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下であり、不良であった。従来例６は、外周刃の刃先稜線の曲率半径が一定であるために若干の振動でもびびり振動を増幅してしまい、外周刃の後端側ではチッピングが起こりやすくなる。それが結果的に加工面に影響をおよぼし、面粗さの悪化につながる。
【０１１７】
（実施例７）
本実施例におけるスクエアエンドミルの形状は、図１に示す形状であり、刃径ｄが１０ｍｍ、刃長が２２ｍｍ、全長が８０ｍｍ、シャンク径Ｄが１０ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、ＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆した。
【０１１８】
本発明例２５〜３４については、いずれも先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から３．０ｍｍ（刃径ｄの３０％）とし、底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとし、仕様を統一した。本実施例に関しては、外周刃の刃先稜線の曲率半径を変化させて、それによる切削性能の傾向を確認した。
【０１１９】
まず先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１について、検討した。本発明例２５は、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が１．５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１．０μｍとした。
本発明例２６として先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例２７として先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が３．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例２８として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例２９として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
【０１２０】
次に後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２について検討した。本発明例３０として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、外周刃の後端側における稜線の曲率半径Ｒ２を０．５μｍとした。
本発明例３１として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例３２として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を２．０μｍとした。
本発明例３３として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を３．０μｍとした。
本発明例３４として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を３．５μｍとした。
【０１２１】
比較する従来例のスクエアエンドミルは、刃径ｄが１０ｍｍ、刃長が２２ｍｍ、全長が８０ｍｍ、シャンク径Ｄが１０ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、ＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。先端切れ刃部の長さは底刃と外周刃のつなぎ部から５．０ｍｍ（刃径ｄの５０％）とした。外周刃に関しては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が５μｍとした。底刃に関しては、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２．０μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍとした。
【０１２２】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として２２０ＨＢの炭素鋼Ｓ５０Ｃを用い、軸方向切り込み量１５．０ｍｍ、ピック方向切り込み量１．０ｍｍ、回転数３，８２０回転／ｍｉｎ、送り速度１，１６０ｍｍ／ｍｉｎで側面切削を実施した。加工距離は、１本につき２０ｍ切削した。軸方向切り込み量が１５．０ｍｍであることから、切削テストにおいては先端切れ刃部及び後端切れ刃部が同時に切削加工に寄与することになる。
【０１２３】
評価方法として、加工面の仕上げ面粗さＲｚで評価を実施した。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下であるものを良好とした。評価結果を表７に示す。
【０１２４】
【表７】
【０１２５】
切削評価結果より、本発明例２５〜３４はいずれも仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下であり、良好な結果であった。特に先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下である本発明例２６〜２８は仕上げ面粗さＲｚが１．２μｍ以下であり非常に良好であった。これは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を最適化できた効果である。先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を２μｍ以上４μｍ以下とすることにより、外周刃の先端側で削っていく際にビビリ振動の影響を受けず、チッピングが発生しにくい刃先強度を有することが可能になったと推測できる。
【０１２６】
また、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下である本発明例３１〜３３についても、仕上げ面粗さＲｚが１．２μｍ以下であり非常に良好であった。これは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を最適化できた効果である。外周切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１μｍ以上３μｍ以下とすることにより、外周刃の後端側に近い部分で切削に関与する部分の刃先強度と切削性の両方を確保できたといえる。切削性が良好でかつチッピングもなく加工できるため、仕上面粗さも安定した良好なものを得ることができる。
【０１２７】
また従来例７においては、仕上げ面粗さＲｚが１．８μｍという結果になった。これは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１、Ｒ２がいずれも５μｍで同じ値であるために、ビビリ振動が起こりやすい外周刃の先端側では刃先強度が不足し、また外周刃の後端側では、切削性が不足したためにビビリ振動の影響を受けてしまう。その結果、先端切れ刃がチッピングを起こし、後端側で振動を生じるために、加工面にも影響をおよぼすことになる。
【０１２８】
上記実施例では、ＷＣ基超硬合金製基材を使用した場合を記載したが、特に限定されない。例えば、基材として、高速度鋼、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、工具鋼、サーメットまたはセラミックス等を使用した場合にも本発明の有利な効果を奏することができる。
また上記実施例では、硬質皮膜としてＡｌＣｒＳｉＮを被覆した場合を記載したが、特に限定されない。例えば、硬質皮膜としてＡｌＣｒＮ、ＡｌＣｒＮＣ、ＡｌＣｒＮＣＢ、ＡｌＣｒＳｉＮＣ、ＡｌＣｒＳｉＮＣＢ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＮＣ、ＴｉＡｌＮＣＢ、ＣｒＳｉＮ、ＣｒＳｉＮＣ、ＣｒＳｉＮＣＢ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣまたはＴｉＣＮＢ等を使用した場合にも本発明の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明により、長い突き出し量の状態での軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削においても、外周刃全域でのチッピングの発生が抑制ができ、びびり振動が無く安定した切削加工が可能となる。特に、刃径ｄがシャンク径Ｄより小さくなるロングネックスクエアエンドミルにおいて、刃部のチッピングを抑制することができるため深彫り加工に対し、特に有効である。
【符号の説明】
【０１３０】
１ スクエアエンドミル
２ 底刃
３ 外周刃
４ シャンク部
５ ロングネックスクエアエンドミル
６ 刃部
８ 首部
１０ 外周刃の逃げ面
１１ 外周刃のすくい面
１２ 外周刃の刃先稜線
１３ 従来のエンドミルにおける外周刃の逃げ面
１４ 従来のエンドミルにおける外周刃のすくい面
１５ 従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線
１６ 底刃の逃げ面
１７ 底刃の刃先稜線
１８ 底刃のすくい面
１９ 先端切れ刃部
２０ 後端切れ刃部
２１ 従来のエンドミル
２２ 内周切れ刃部
２３ 外周切れ刃部
２４ 従来例２のエンドミル
２５ 従来例２のエンドミルにおける外周刃の逃げ面
２６ 従来例２のエンドミルにおける外周刃のすくい面
２７ 従来例２のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線
２８ バレル研磨装置
２９ 第１の回転手段
３０ 保持ステーション
３１ 第２の回転手段
３２ 研磨材
３３ 第３の回転手段
３４ 第１の回転手段の回転方向
３５ 第２の回転手段の回転方向
３６ 第３の回転手段の回転方向
Ａ−Ａ 外周刃の先端側から刃径の２０％の位置の刃直方向の断面線
Ｂ−Ｂ 外周刃の先端側から刃径の６０％の位置の刃直方向の断面線
Ｃ−Ｃ 外周刃の先端側から刃径の２０％の位置の刃直方向の断面線
Ｄ−Ｄ 外周刃の先端側から刃径の６０％の位置の刃直方向の断面線
Ｅ−Ｅ 底刃のうち外周から刃径の１０％の位置の刃直方向の断面線
Ｆ−Ｆ 底刃のうち工具軸から刃径の１５％の位置の刃直方向の断面線
Ｒ１ 先端切れ刃部の曲率半径
Ｒ２ 後端切れ刃部の曲率半径
Ｒ３ 従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径
Ｒａ 内周切れ刃部の曲率半径
Ｒｂ 外周切れ刃部の曲率半径
ｄ 刃径
Ｄ シャンク径
Ｏ 工具軸
Ｏ’ バレル研磨装置の主軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等で有用な、刃形を改良した新規で高性能なスクエアエンドミルに関するものであり、特に溶着しやすくかつ材料硬度の高い被削性の悪い金型などの切削加工に有用なスクエアエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンドミルをはじめとした硬質皮膜被覆工具は、金型加工や部品加工などにおいて広く一般的に使用されている。一方、削られる方の被削材に関しては、金型として、また部品としての性能改良が進んでいる。例えば、プラスチック金型材料においては、射出成型の際に、ショット数が多くなってくると、金型に割れが発生し、金型に修正が必要になる。その金型割れの発生までの時間を延ばすための改良が成されており、今までの金型としての強度は保ちつつ、材料自体に靭性を持たせる傾向にある。つまり、ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ（登録商標）などのような高硬度と高靭性とを兼ね備えた金属材料が一般的になってきている。また部品加工で言えば、軽量且つ強度が高いものが求められており、強い衝撃に対しても充分耐えうるような材料が開発されている。
【０００３】
また、一般的な工作機械を用いた切削加工においては、工具本体が回転し、工具の刃先稜線が被削材を塑性変形させて、切屑をせん断させ排出していく。その際、せん断された切屑は工具のすくい面を介して排出され、逃げ面は被削材を擦りながら進むため逃げ面の擦れによって仕上面を形成していく。しかしながら、前述したような近年開発されたプラスチック金型材料のような高硬度と高靭性とを兼ね備えた金属材料での金型加工の切削や部品加工の切削においては、すくい面と逃げ面から形成される稜線部から硬質皮膜が剥離を起こしたり、切削の衝撃による稜線部のチッピングが起こるといった問題が発生する。特にスクエアエンドミルにおいては、底刃と外周刃とのつなぎ部に角部が形成されるために、稜線部のチッピングが生じやすい傾向にある。
【０００４】
これらの問題に対して、特に耐チッピング性を向上する目的や、刃先の強度を向上するために、いくつかの提案がなされている。
特許文献１には、エンドミル本体の先端側から後端側に向かうに従って、切刃のすくい面と逃げ面との境界部に位置する円弧の曲率半径が連続的に小さくなるようなホーニングが施されたスクエアエンドミルが記載されている。
特許文献２には、工具基端側に刃先の曲率半径を大きくとった強化部を設けたスローアウェイチップが記載されている。
さらに、特許文献３には、被覆後に切刃部分のすくなくとも皮膜の一部を除去したスクエアエンドミルが記載されている。
また特許文献４には、切れ刃部のごく先端部に刃先処理を施し、刃先稜線近傍のすくい面と逃げ面に面取りを施したピンカド型のスクエアエンドミルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４５７０４号広報
【特許文献２】特開２００２−５２４１５号広報
【特許文献３】特開２０００−１０７９２６号公報
【特許文献４】特開平６−３１５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来提案され実用化されているものでは、長い突き出し量の状態での底刃を主に切削を行う等高線切削や、軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削、また高能率加工を行ったときの工具の耐チッピング性が確保されなかったりしたために、長時間の切削において、安定した摩耗状態と加工面状態を維持することに充分に対応できずに問題が残っていた。
【０００７】
特許文献１に記載のスクエアエンドミルは、エンドミルの先端側から後端側にかけて、外周刃における稜線の曲率半径が連続的に小さくなる構成であるため、エンドミルの先端側におけるチッピングの抑制が可能な程度に先端側の曲率半径を大きくした場合、エンドミルの先端側の切れ味が確保できなくなるため、軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削をした際にびびり振動が発生し、外周刃におけるエンドミルの後端側にチッピングが発生してしまう。
【０００８】
特許文献２に記載のスローアウェイチップは、工具基端側に刃先の曲率半径を大きくとった強化部を設けているため、工具基端側に設けられた強化部での切削において切削抵抗が急激に上昇し、びびり振動が発生してしまう問題が生じる。
【０００９】
特許文献３に記載のスクエアエンドミルは、外周刃全体にわたって切れ味が悪くなり、チッピングやびびり振動が発生しやすくなるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献４においては、切れ刃のごく先端部に刃先処理を施したピンカド型のスクエアエンドミルであるため、後端部の切れ刃は刃先処理を施されていないシャープエッジのままである。そのため、切れ刃において刃先処理を施した先端部と、刃先処理を施されていない後端部との境界で急激な段差が生じ、その境界部において、チッピングが発生しやすくなるという問題がある。
【００１１】
スクエアエンドミルの切削では、コーナ部にもっとも大きな負荷がかかり、かつ、振動の影響が最も起こるのでチッピングが発生しやすくなる。また側面削りの場合だけではなく、等高線加工の場合もこの問題は同様である。使用する側としては、同じ工具でもチッピングを起こすタイミングは振動の具合によっても様々であり、工具の寿命管理を行うことは難しい。特に溶着しやすいような材料の切削を行う場合、安定してチッピングを起さない状態で削ることはさらに難易度が上がる。
【００１２】
上述したように、特に溶着しやすく、かつ材料硬度の高い被削性の悪い材料をチッピングを起こさずに安定して加工するための切削工具として、超硬合金を基材としたスクエアエンドミルが種々提案され実用化されている。しかし、等高線加工や浅い溝切削の安定性が向上するような刃先稜線形状のスクエアエンドミルは実現されていないため、長時間の切削、または、複数本の評価において、寿命がばらつき、安定した摩耗状態と加工面状態を維持することに充分に対応できずに問題が残っていた。
【００１３】
本発明は、長時間切削や複数本の切削でも、チッピングなく安定して切削加工ができ、かつ、初期から良好な仕上げ加工面を得ることができるスクエアエンドミルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
スクエアエンドミルで等高線仕上げ加工する場合は、切削初期から長時間加工してもコーナ部がチッピングを起こさず、加工面の面粗さの変化が小さい高品位な加工面を維持できることが望まれる。したがって、最も切削負荷が掛かるコーナ部を主に底刃および外周刃に最適な刃先稜線の曲率半径を検討する必要がある。具体的にはスクエアエンドミルの各箇所に合った最適な刃先稜線の曲率を適用する必要がある。
【００１５】
これらを解決させるため、本発明は、工具寿命の安定化や高品位な加工面を長時間維持できるようなスクエア刃の逃げ面とすくい面との交差部の刃先稜線の曲率をスクエアエンドミルの各箇所で検討したのである。
【００１６】
すなわち第１の本発明は、複数の底刃及び外周刃を有するスクエアエンドミルであって、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面と前記外周刃のすくい面より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面と外周刃のすくい面は、それぞれ１つの曲面により形成されていることを特徴としたスクエアエンドミルである。
【００１７】
第２の本発明は、第１の本発明において、先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ目から刃径の３０％までの領域であることを特徴としたスクエアエンドミルである。
【００１８】
第３の本発明は、第１または第２の本発明において、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることを特徴としたエンドミルである。
【００１９】
第４の本発明は、第１乃至第３のいずれかの本発明において、前記底刃のうち、工具軸から刃径の２５％の位置までを形成している内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下、かつ前記底刃のうち、外周から刃径の２５％の位置までを形成している外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることを特徴としたエンドミルである。
【００２０】
第５の本発明は、第１乃至第４のいずれかの本発明において、複数の底刃及び外周刃を有する刃部と、前記刃部よりも直径が大きいシャンク部と、前記刃部と前記シャンク部を接続する首部から構成されることを特徴とするスクエアエンドミルである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明を適用することにより、長い突き出し量の状態での軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削においても、外周刃全域でのチッピングの発生が抑制ができ、びびり振動が無く安定した切削加工が可能となる。
【００２２】
本発明のような外周刃の構成とすることにより、性能の安定性が向上し、複数本で同様の加工を行ったときの性能のばらつきが抑えられ寿命管理がしやすく、また加工面品位が向上できるスクエアエンドミルを提供することが可能となる。
【００２３】
本発明のような底刃の構成とすることにより、長い突き出し量の状態での底刃を主に切削を行う等高線切削においても、びびり振動を抑制することが可能となるため、外周刃のチッピングの発生をさらに抑制することが可能となる。
【００２４】
本発明のような外周刃の構成とすることにより、複数の底刃及び外周刃を有する刃部と、前記刃部よりも直径が大きいシャンク部と、前記刃部と前記シャンク部を接続する首部から構成されるようなスクエアエンドミルにおいても、直径が大きいシャンク部に対し相対的に剛性が小さくなる刃部のチッピングを抑制することができ、刃径が０．０５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲の小径に相当する場合でも、上記の有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一例であるスクエアエンドミルの概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一例であるロングネックスクエアエンドミルの概略構成を示す図である。
【図３】本発明における底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。
【図４】従来のエンドミルにおける底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。
【図５】図３におけるＡ−Ａ断面図の拡大図である。
【図６】図３におけるＢ−Ｂ断面図の拡大図である。
【図７】図４におけるＣ−Ｃ断面図の拡大図である。
【図８】図４におけるＤ−Ｄ断面図の拡大図である。
【図９】図２における左側面図を工具回転方向に９０°回転させた拡大図である。
【図１０】図９の拡大図である。
【図１１】図１０におけるＥ−Ｅ断面図の拡大図である。
【図１２】図１１におけるＦ−Ｆ断面図の拡大図である。
【図１３】従来例２における底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。
【図１４】回転軸が３軸構成である本発明で実施したバレル研磨装置の概略図である。
【図１５】図１４に示すバレル研磨装置を図１４における下側から見たときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、外周刃全域でのチッピングの抑制や、使用時の性能の安定性を向上することを目的としたスクエアエンドミルである。以下、本発明を実施するための形態を図１〜図１２に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一例であるスクエアエンドミルの概略構成を示す正面図である。本発明によるスクエアエンドミル１は複数の底刃２及び外周刃３、並びにシャンク部４から構成される。図１に示すスクエアエンドミル１は、複数の底刃２及び外周刃３を有する刃部６の直径である刃径Ｄの値と、刃部に接続されるシャンク部４の直径であるシャンク径ｄの値を等しくした形状で設計されている。
【００２８】
図２は、本発明の一例であるロングネックスクエアエンドミルの概略構成を示す正面図である。本発明によるロングネックスクエアエンドミル５は複数の底刃２及び外周刃３を有する刃部６と、前記刃部６よりも直径が大きいシャンク部４と、前記刃部６と前記シャンク部４を接続する首部８から構成される。前記したように、図２に示すロングネックスクエアエンドミル５は、複数の底刃２及び外周刃３を有する刃部６の直径である刃径ｄの値よりも、シャンク部４の直径であるシャンク径Ｄの値を大きくした形状で設計されている。
【００２９】
図３は本発明における底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。外周刃３は、外周刃の逃げ面１０、外周刃のすくい面１１、外周刃の刃先稜線１２から構成される。さらに、外周刃３の先端側には、外周刃の逃げ面１０と外周刃のすくい面１１より形成される外周刃の刃先稜線１２の曲率半径が大きい先端切れ刃部１９が設けられ、外周刃３の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部２０が設けられている。図示していないが、後端切れ刃部２０は先端切れ刃部１９と後端切れ刃部２０の境界より、刃部のシャンク部側の端部まで形成されている。
なお、図中のＡ−Ａ断面線は底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置において、外周刃３に垂直な方向で切断するときの断面線を示している。同様にＢ−Ｂ断面線は底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置において、外周刃３に垂直な方向で切断するときの断面線を示している。
【００３０】
図４は従来のエンドミルにおける底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。従来のエンドミル２１における外周刃３は、従来のエンドミルにおける外周刃の逃げ面１３、従来のエンドミルにおける外周刃のすくい面１４、従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５から構成される。従来のエンドミル２１は本発明とは異なり、従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５の曲率半径が外周刃３の全域にわたって一定であり、さらに従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５の曲率半径は、図３に示す本発明における外周刃３の後端側にある後端切れ刃部２０の曲率半径よりも小さい。
なお、図中のＣ−Ｃ断面線は底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置において、外周刃３に垂直な方向で切断するときの断面線を示している。同様にＤ−Ｄ断面線は底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置において、外周刃３に垂直な方向で切断するときの断面線を示している。
【００３１】
すなわち本発明に設けられた外周刃３は、外周刃の刃先稜線１２の曲率半径の違いにより明確に区別された２つの領域である、先端切れ刃部１９と後端切れ刃部２０が設けられたことが大きな特徴である。このことにより、長い突き出し量の状態での軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削においても、外周刃全域でのチッピングの発生が抑制でき、びびり振動が無く安定した切削加工が可能となる。これに対し、従来のエンドミルにおける外周刃３には、前記のように外周刃の刃先稜線１２の曲率半径の違いにより明確に区別された複数の領域が存在しない。
これらのことから、本発明における外周刃の刃先稜線１２の構造は、従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５の構造とは明らかに異なるものであるといえる。
【００３２】
図５乃至８を用いて本発明の重要な要素である外周刃の刃先稜線の曲率半径について説明する。本発明における外周刃の刃先稜線の曲率半径とは、図３及び図４におけるスクエアエンドミルの外周刃に垂直な方向で切断したときの逃げ面とすくい面が交差する部分に形成される半径のことである。
【００３３】
図５は、図３におけるＡ−Ａ断面図の拡大図である。Ａ−Ａ断面図は、外周刃３における先端切れ刃部１９にて、外周刃３に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。先端切れ刃部１９における外周刃は、外周刃の逃げ面１０、外周刃のすくい面１１および外周刃の刃先稜線１２から構成される。先端切れ刃部１９における外周刃の刃先稜線１２は先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を半径とした円弧状に形成される。
【００３４】
図６は、図３におけるＢ−Ｂ断面図の拡大図である。Ｂ−Ｂ断面図は、外周刃３における後端切れ刃部２０にて、外周刃３に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。後端切れ刃部２０における外周刃は、外周刃の逃げ面１０、外周刃のすくい面１１および外周刃の刃先稜線１２から構成される。後端切れ刃部２０における外周刃の刃先稜線１２は後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を半径とした円弧状に形成される。本発明において、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２は先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも小さく設定する。
【００３５】
図７は、図４におけるＣ−Ｃ断面図の拡大図である。Ｃ−Ｃ断面図は、図４に示す従来のエンドミル２１における底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置について、外周刃３に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。従来のエンドミル２１における外周刃３は、従来のエンドミルにおける外周刃の逃げ面１３、従来のエンドミルにおける外周刃のすくい面１４および従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５から構成される。従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５は従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径Ｒ３を半径とした円弧状に形成される。
【００３６】
図８は、図４におけるＤ−Ｄ断面図の拡大図である。Ｄ−Ｄ断面図は、図４に示す従来のエンドミル２１における底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置について、外周刃３に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。図４に示すとおり、従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径Ｒ３が外周刃３の全域にわたって一定である。そのため、本発明では後端切れ刃部２０に相当する場所においても、外周刃の曲率半径は変化せず、従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線１５は従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径Ｒ３を半径とした円弧状に形成される。さらに従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径Ｒ３は、本発明における外周刃３の後端側にある後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２よりも小さい。
【００３７】
前記のとおり、本発明において、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面１０と前記外周刃のすくい面１１より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部１９が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部２０が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面１０と外周刃のすくい面１１は、それぞれ１つの曲面により形成されていることとする。このことにより、等高線加工で切削する際に関与する外周刃３の先端側のチッピングが抑制でき、外周刃３の後端側は適正な前記曲率半径を有する後端切れ刃部２０が設けられているため、加工面を傷つけず、また刃先自体もチッピング等の異常摩耗を抑制できる。
【００３８】
先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１と後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が同じ値の場合、切削に関与する外周刃の先端側の刃先強度が確保されずチッピングが発生する。外周刃の先端側がチッピングを起こすと、外周刃の後端側にも影響を及ぼすので外周刃全体の損傷とそれによる加工面の悪化が引き起こされる。
【００３９】
また、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも大きかった場合も切削に関与する先端側の刃先強度が確保されずチッピングが発生する。曲率半径の大きな外周刃の後端側においてはわずかな振動が起こった際に加工面と接触した時の抵抗が大きくなり、刃先稜線全体の損傷とそれによる加工面の悪化が引き起こされる。
したがって、チッピング抑制と加工面の安定化のためには、外周刃の先端側と外周刃の後端側とで、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも小さくする必要がある。
【００４０】
本発明において、先端切れ刃部１９の長さが、工具軸Ｏの方向で測定したときに底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの３０％までであることが望ましい。こうすることで、等高線加工において切削に関与する部分の刃先強度が確保され、チッピングを抑制する効果をもたらすことができる。
また逆に先端切れ刃部１９の長さが、工具軸Ｏの方向で測定したときに底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの３０％よりも大きいと曲率半径の大きな領域が外周刃の後端側まで広がるため、わずかな振動が起こった際に加工面と接触した時の抵抗が大きくなり、刃先稜線全体の損傷とそれによる加工面の悪化が引き起こされる傾向が確認される。
【００４１】
したがって、先端切れ刃部１９の長さは工具軸Ｏの方向で測定したときに底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径の３０％までであることが望ましい。さらに望ましい先端切れ刃部１９の長さとしては、先端切れ刃部１９と後端切れ刃部２０の境界を、底刃と外周刃のつなぎ部から刃径の１０％以上３０％以下となる位置に設け、その境界から先端側を外周刃の刃先稜線１２を先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を半径とした円弧状に形成した先端切れ刃部１９とすることである。
【００４２】
本発明において、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１は２μｍ以上４μｍ以下であることが望ましい。このことによりチッピング抑制できる刃先強度の確保と良好な加工面が得られる切削性を両立させることができる。
先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ未満の場合、刃先強度が確保されず、高硬度材を切削する場合や高速切削など高能率な条件で加工した場合、早期にチッピングが起こる傾向が確認される。また、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４μｍより大きい場合、切削性が若干劣るために、切削抵抗が大きく、切削中の振動も大きくなる。それによって刃先のチッピングが生じて加工面が悪化する傾向が確認される。
したがって、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下であることが望ましい。さらに望ましいのは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２．５μｍ以上３．５μｍ以下であることである。
【００４３】
本発明において、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることが望ましい。こうすることで、切削中に起こる微小なビビリ振動やたわみが生じたときでも刃先強度が充分確保され、切削抵抗も抑えられるために加工面も良好に形成できる。
後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ未満の場合、刃先強度が充分でないために、切削中に起こる微小なビビリ振動やたわみが生じたときにチッピングを生じやすくなる傾向が確認される。そうなると当然加工面の悪化につながる。逆に後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が３μｍを超える場合、切削中に起こる微小なビビリ振動やたわみが生じたとき、加工面と接触した時の抵抗が大きくなり、刃先稜線全体の損傷とそれによる加工面の悪化が引き起こされる傾向が確認される。
したがって、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることが望ましい。さらに望ましいのは、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１．５μｍ以上２．５μｍ以下であることである。
【００４４】
図９は、図２における左側面図を工具回転方向に９０°回転させた拡大図である。図２及び図９に示すように、底刃２は底刃の逃げ面１６、底刃のすくい面１８及び底刃の刃先稜線１７から構成される。
【００４５】
図１０は、図９の拡大図である。本発明における底刃２の刃先稜線の曲率半径とは、図９におけるロングネックスクエアエンドミルの底刃２を、底刃２に垂直な方向で切断したときの底刃の逃げ面１６と底刃のすくい面１８が交差する部分に形成される曲率半径のことである。図１０に示す、Ｅ−Ｅ断面線は、底刃と外周刃のつなぎ部から刃径ｄの１０％だけ工具軸Ｏに対し垂直な方向に離れた位置において、底刃２に垂直な方向で切断したときの断面線を示している。Ｆ−Ｆ断面線は、工具軸Ｏから刃径ｄの１５％だけ工具軸Ｏに対し垂直な方向に離れた位置において、底刃２に垂直な方向で切断したときの断面線を示している。
【００４６】
図１０に示すとおり、本発明における底刃２の外周側すなわち外周から刃径の２５％の位置までの領域には、底刃の逃げ面１６と底刃のすくい面１８が交差する部分に形成される底刃の刃先稜線１７の曲率半径が大きい外周切れ刃部２３が設けられ、底刃２の内周側すなわち工具軸から刃径の２５％の位置までの領域には、前記曲率半径が小さい内周切れ刃部２２が設けられている。
【００４７】
図１１は、図１０におけるＥ−Ｅ断面図の拡大図である。Ｅ−Ｅ断面図は、図１０に示す底刃２における外周切れ刃部２３にて、底刃２に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。外周切れ刃部２３における底刃は、底刃の逃げ面１６、底刃のすくい面１８および底刃の刃先稜線１７から構成される。外周切れ刃部２３における底刃の刃先稜線は外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを半径とした円弧状に形成される。
【００４８】
図１２は、図１０におけるＦ−Ｆ断面図の拡大図である。Ｆ−Ｆ断面図は、図１０に示す底刃２における内周切れ刃部２２にて、底刃２に垂直な方向で切断したときの断面観察図である。内周切れ刃部２２における底刃は、底刃の逃げ面１６、底刃のすくい面１８および底刃の刃先稜線１７から構成される。内周切れ刃部２２における底刃の刃先稜線は内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを半径とした円弧状に形成される。
【００４９】
本発明において、底刃２のうち、工具軸Ｏから刃径ｄの２５％だけ離れた位置までを形成している内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下であることが望ましい。そうすることで底面切削を行う際に切削抵抗が上がらず、加工面を傷つけることもない。また、これにより品位の高い加工面を得ることができる。内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ未満の場合、刃先強度が確保されず、底面切削の際に発生する切屑が少しでも噛み込めばチッピングが起こる傾向が確認される。逆に内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２μｍを超える場合、切削抵抗が大きくなったり、切屑排出性が悪くなり、チッピングや加工面の悪化が起こる傾向が確認される。
したがって、底刃２のうち、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下であることが望ましい。さらに望ましいのは、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１．２μｍ以上１．８μｍ以下であることである。
【００５０】
本発明において、底刃２のうち、底刃と外周刃のつなぎ部から刃径の２５％だけ離れた位置までを形成している外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることが望ましい。こうすることで、底面切削の際、刃先強度が確保されるために、チッピングなく安定加工ができ、良好な加工面を得ることができる。底刃２のうち、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ未満となる場合、底面切削の際に刃先強度が確保されず、チッピングを生じやすくなる傾向が確認される。特に高硬度加工や高能率切削の時はその傾向が顕著である。逆に底刃のうち、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが６μｍを超える場合、切削抵抗が増大し、切屑離れも悪くなる可能性がある。そうなると加工面の悪化や刃先へのチッピングが起こるため、安定加工が実現できない。
したがって、底刃２のうち、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることが望ましい。さらに望ましいのは、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４．５μｍ以上５．５μｍ以下で形成されることである。
【００５１】
本発明者はスクエアエンドミルの外周刃における逃げ面及びすくい面と切れ刃稜線に注目し、外周刃の先端側と後端側とで、刃先稜線部の強度と切削性に対して最適な刃先稜線状態について検討した。その結果、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面と前記外周刃のすくい面より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面と外周刃のすくい面は、それぞれ１つの曲面により形成されている場合に優れた切削性と耐チッピング性が得られることを知見し、本発明を成したものである。
【００５２】
さらに本発明において、外周刃の先端側の領域が底刃と外周刃のつなぎ部から刃径ｄの３０％までの領域であり、外周刃の先端側における先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下、外周刃の後端側における後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることが一層望ましい。これにより、スクエアエンドミルで高硬度材の加工や切削速度が高くなるような条件での加工であるほど、チッピングを抑制し、より安定した加工を行うことが可能となる。
【００５３】
さらに本発明において、底刃のうち、工具軸から刃径の２５％の位置までを形成している内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下、かつ前記底刃のうち、外周から刃径の２５％の位置までを形成している外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることが一層望ましい。これにより、スクエアエンドミルで底面切削を行った際、耐チッピング性の向上と切屑排出性の向上が可能となり良好な加工面品位を得ることができる。
【００５４】
さらに本発明において、複数の底刃及び外周刃を有する刃部と、前記刃部よりも直径が大きいシャンク部と、前記刃部と前記シャンク部を接続する首部から構成されるものが一層効果が得られる。これは、シャンク部よりも刃部の方が直径が小さいので工具のたわみが発生しやすくなる。そのため、外周刃への損傷が起こりやすくなる。したがって、先端側と後端側でそれぞれ適正な刃先稜線を適用しないと安定した加工は困難である。前記の外周刃と底刃の知見を適用することにより、耐チッピング性の向上と切屑排出性の向上が可能となり良好な加工面品位を得ることができる。
【００５５】
本発明のエンドミルの特徴である外周刃や底刃における刃先稜線の曲率半径は、ショットブラスト、磁気研磨及びバレル研磨などの方法により形成させることが可能である。例えば図１４は回転軸が３軸構成である本発明で実施したバレル研磨装置の概略図である。バレル研磨装置２８はスクエアエンドミル１を工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２９、複数の前記第１の回転手段２９を保持する保持ステーション３０を回転させる第２の回転手段３１、研磨材３２を装入したバレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段３３により構成される。それらが全ての軸において工具の切削回転方向に回転する。バレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段３３は、回転とは直交する回転軸に平行な方向にも可動とする。すなわち、研磨材の動きの大きさに合わせて、スクエアエンドミル１を直接保持する第１の回転手段２９の位置を適正にすることができる。回転軸が３軸構成を選んだ理由は、本発明は外周刃及び底刃の刃先稜線の位置によって異なる曲率半径を付与するために、研磨強度をできるだけ全方位で変化可能にする必要があるからである。研磨媒体の流動によるバレル内における研磨媒体の挙動は複雑であり、本発明では、前記主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段３３は、回転とは直交する回転軸に平行な方向にも可動として、外周刃及び底刃の研磨媒体に当たる位置を上下にも制御できる構造とした。
【００５６】
図１５は図１４に示すバレル研磨装置を図１４における下側から見たときの図である。図１５ではスクエアエンドミルの図示を省略してある。第１の回転手段２９、第２の回転手段３１、及び第３の回転手段３３はそれぞれ、第１の回転手段の回転方向３４、第２の回転手段の回転方向３５、及び第３の回転手段の回転方向３６に回転させることが出来る。
【００５７】
バレル研磨装置２８をこのように構成することにより生じる、研磨材３２とスクエアエンドミル１の相互作用について説明する。バレル研磨装置による刃先処理方法を実施したとき、研磨材３２とスクエアエンドミル１との間に相対運動が生じ、研磨材３２がバレル研磨装置の主軸Ｏ’に垂直な方向でスクエアエンドミル１のすくい面に衝突する。外周刃のすくい面１１に衝突した研磨材３２は、外周刃のすくい面１１を移動しながらスクエアエンドミルの溝を通る研磨材３２と、外周刃の逃げ面１０を経てスクエアエンドミルの外側に移動する研磨材３２とに分かれる。研磨材３２が移動する際には、移動する方向に沿った面が研磨されるため、外周刃のすくい面１１、外周刃の逃げ面１０、及び外周刃の刃先稜線１２が研磨される。よって、外周刃における先端切れ刃部１９及び後端切れ刃部２０には曲率半径を有する曲面が形成される。同様に、底刃のすくい面１８に衝突した研磨材３２は、底刃のすくい面１８を移動しながらスクエアエンドミルの溝を通る研磨材３２と、底刃の逃げ面１６を経てスクエアエンドミルの下側に移動する研磨材３２とに分かれる。研磨材が回転中のバレル研磨装置内にてこのような挙動を示すため、底刃のすくい面１８、底刃の逃げ面１６、及び底刃の刃先稜線１７が研磨される。よって、底刃における内周切れ刃部２２及び外周切れ刃部２３には曲率半径を有する曲面が形成される。研磨材３２が持つ圧力は深さが深いほど大きくなることから、研磨材３２により形成される外周刃及び底刃の曲率半径は深さ方向における位置により変化する。傾向としては、スクエアエンドミルにおける下側すなわち底刃に近づくほど、外周刃の曲率半径は大きく形成される。また、バレル研磨装置２８による刃先処理方法は各回転手段の回転により、スクエアエンドミルへの研磨作用が働くことから、スクエアエンドミルにおける外周側すなわち外周刃に近づくほど、底刃の曲率半径は大きく形成される。
【００５８】
ドラム状研磨装置２８をこのように構成することにより、研磨材３２がスクエアエンドミル１の外周刃において、底刃に近づくほど、もっとも深い位置で研磨がなされるため、研磨力が大きい。よって先端切れ刃部１９における先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１は、後端切れ刃部２０における後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２よりも大きく形成される。一方、外周刃において、シャンクに近づくほど、浅い位置で研磨される。研磨材３２が持つ圧力は深さが深いほど大きくなるので、底刃に近い部分ほど、刃先稜線を形成するＲは大きな曲率が設けられる。よってシャンク側の外周刃すなわち後端切れ刃部２０においては刃先稜線を形成する曲率半径Ｒ２は小さく形成させる。
【００５９】
また、各回転手段における回転軸の設定によって外周刃及び底刃の各部位の刃先稜線の曲率半径は調整が可能である。具体的には、研磨材３２を装入したバレル研磨装置の主軸Ｏ’の回転数が大きいほど、外周刃における先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１及び後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が大きくなる。これは、スクエアエンドミルの外周に近い部分の研磨力が強くなるためである。各回転手段によるドラム状研磨装置２８を用いた場合には、スクエアエンドミルの外周に近い部分の研磨力が強くなることから、底刃においては、内周切れ刃部２２における内周切れ刃部の曲率半径Ｒａよりも、外周切れ刃部２３における外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂの方が大きく形成される。
【００６０】
処理時間に関しては、その時間が長ければ長いほど処理量が大きくなる、つまり処理時間が長いほど、底刃から外周刃にかけて全体的に刃先稜線の曲率半径は大きくなる。研磨材がこのように流動していくため、このバレル研磨装置２８を用いた刃先処理方法が施されたスクエアエンドミル１は、切れ刃の場所によって本発明で定義される刃先稜線の曲率半径を異なるものとすることができる。今回のバレル処理による研磨方法においては、回転軸が３軸構成であり、バレルの深さ方向にも可変としてある。したがって、各軸の回転数、回転方向、処理深さなどを変えることができるのである。
【００６１】
本発明の回転軸が３軸構成であるドラム状研磨機器を用いた刃先処理方法には、樹脂系弾性材を含めた研磨材を使用する。本発明の刃先処理方法に適した樹脂系弾性材としては、粒径が０．１ｍｍ以上３ｍｍ未満のクルミやココナッツ、コーンが挙げられる。それらの樹脂系弾性材を粒径０．１μｍ以上０．５μｍ以下のダイヤモンドパウダーを油脂により塗布するなどして研磨材に含め、刃先処理を行うことにより、スクエアエンドミルを切れ刃の場所によって刃先稜線の曲率半径が異なる形状に出来る。樹脂系弾性材や研磨材はスクエアエンドミルの形状や、目的とする切れ刃部の曲率半径の大きさなどにより、選択することが出来る。
【００６２】
バレル研磨装置２８にある第１の回転手段２９、第２の回転手段３１、及び第３の回転手段３３はそれぞれ独立して回転数及び回転方向を設定することが可能である。これらの条件を適宜選択することにより、切れ刃の場所による刃先稜線の曲率半径の変化の仕方を変化させることが出来る。
【００６３】
本発明は、様々な形状のスクエアエンドミル及びロングネックスクエアエンドミルに対し実施が可能であるが、特に、刃径ｄの値とシャンク径Ｄの値を等しくしたスクエアエンドミルや、刃径ｄがシャンク径Ｄより小さくなるロングネックスクエアエンドミルに実施することにより、本発明の有利な効果が発揮できる。また、刃数が２〜６枚刃、刃径ｄが０．１ｍｍ以上２５ｍｍ以下の範囲のスクエアエンドミル及びロングネックスクエアエンドミルに実施することがさらに有効である。特に望ましい刃径ｄは４ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲である。
【００６４】
また、本発明において重要な要素である、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａ、及び外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂは公知の測定方法により求めることが可能である。先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２の測定方法に関して具体的な例を挙げれば、本発明のスクエアエンドミル及びロングネックスクエアエンドミルを工具軸Ｏに対し垂直な方向で切断し、１ｍｍ程度の厚さの測定試料を作成し、光学式顕微鏡を用いて測定試料を測定する方法や、接触式の形状測定器を用いて先端切れ刃部１９及び後端切れ刃部２０の形状をトレースし、トレースした先端切れ刃部１９及び後端切れ刃部２０の形状から測定を行う方法が存在する。同様に、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａ、及び外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂの測定方法に関して具体的な例を挙げれば、本発明のスクエアエンドミル及びロングネックスクエアエンドミルを、底刃を通りなおかつ工具軸Ｏに対し平行な方向で切断し、０．３ｍｍ程度の厚さの測定試料を作成し、光学式顕微鏡を用いて測定試料を測定する方法や、接触式の形状測定器を用いて内周切れ刃部２２及び外周切れ刃部２３の形状をトレースし、トレースした内周切れ刃部２２及び外周切れ刃部２３の形状から測定を行う方法が存在する。
【００６５】
以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
本発明例と従来例ともロングネックスクエアエンドミルは、いずれも、刃径ｄが１ｍｍ、首部の直径が０．９６ｍｍ、刃長が１．５ｍｍ、刃部と首部を合わせた長さである首下長が６ｍｍ、シャンク径Ｄが４ｍｍに形成したＷＣ基超硬合金製基材上に、いずれもＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。
【００６７】
本発明例１として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が３μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が２μｍであり、外周刃の先端側の領域すなわち先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から０．３ｍｍ（刃径ｄの３０％）である。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが５．０μｍとした。
【００６８】
従来例１は、特許文献２に記載の発明をロングネックスクエアエンドミルに適用させたものであり、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が７μｍであり、外周刃の先端側の領域すなわち先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から０．５ｍｍ（刃径の約５０％）である。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２．０μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。つまり、外周刃の後端側における後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を特に大きくしたものである。
【００６９】
図１３は従来例２における底刃と外周刃のつなぎ部付近の拡大図である。従来例２は、特許文献１に記載の発明をロングネックスクエアエンドミルに適用させたものであり、従来例２のエンドミル２４は、図１３に示すように、外周刃３の先端側から後端側にかけて外周刃の稜線の曲率半径を徐々に小さくしたものである。そのため、本発明における外周刃の先端側と外周刃の後端側の境界は存在せず、先端切れ刃部の長さは未計測である。
なお、底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置における刃先稜線の曲率半径が７μｍである（後に記載する表１においては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１の欄に記載している）。また、底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置における刃先稜線の曲率半径が５μｍである（後に記載する表１においては、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２の欄に記載している）。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。
【００７０】
従来例３は、特許文献３に記載の発明をロングネックスクエアエンドミルに適用させたものであり、従来例３のエンドミルは、外周刃の先端側から後端側にかけて外周刃の稜線の曲率半径を同一としたものである。そのため、本発明における外周刃の先端側と外周刃の後端側の境界は存在せず、先端切れ刃部の長さは未計測である。
なお、底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの２０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置における刃先稜線の曲率半径が５μｍである（後に記載する表１においては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１の欄に記載している）。また、底刃２と外周刃３のつなぎ部から刃径ｄの６０％だけ工具軸Ｏの方向に離れた位置における刃先稜線の曲率半径が５μｍである（後に記載する表１においては、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２の欄に記載している）。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。
【００７１】
前記の本発明例１及び従来例１〜３として作製した工具はすべて同じ超硬合金を基材とした二枚刃のロングネックスクエアエンドミルであり、切れ刃の曲率半径以外の工具諸元においては統一した状態で比較テストを行った。切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として５２ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ３８、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．０５ｍｍ、ピック方向切り込み量０．１ｍｍ、回転数１５，０００回転／ｍｉｎ、送り速度４５０ｍｍ／ｍｉｎで幅１．５ｍｍ、深さ６ｍｍ、溝長さ２０ｍｍのリブ溝形状を切削した。
【００７２】
評価方法として、切削後の加工面の仕上げ面粗さと工具の逃げ面摩耗幅で行った。仕上げ面粗さＲｚは、加工面の軸方向に測定を行い、最大高さ粗さＲｚにて評価を行った。工具の逃げ面摩耗幅はリブ溝形状を一つ加工した後の工具について、外周刃の先端側及び外周刃の後端側の２箇所における外周刃の逃げ面の摩耗幅を光学顕微鏡にて測定した。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚが１．０μｍ以下であり、かつ逃げ面摩耗幅が２箇所とも０．０２ｍｍ以下のものを良好とした。評価結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
切削評価結果より、本発明例１は仕上げ面粗さＲｚが０．７μｍであり、かつ逃げ面摩耗幅が２箇所とも０．０２ｍｍ以下であったため、良好な結果を示した。これは、逃げ面とすくい面の交差部の曲率半径を先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を小さくしたことにより、外周刃全体でびびり振動によるチッピングを抑制できたためである。また、外周後端部においても先端側よりも切削性があるために加工面にむしれが出ず、良好な加工面が得られた。
【００７５】
一方、従来例１〜３ではいずれも外周刃でチッピングを起こしたため、仕上げ面粗さが１．０μｍを超え、逃げ面摩耗幅が２箇所とも０．０３ｍｍを超えたため、不良であった。従来例１は、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を７μｍと特に大きくしたために若干の振動によるびびり振動が発生し、チッピングが起こりやすくなった。従来例２では、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が７μｍと大きく、さらに外周刃の先端側から後端側にかけて外周刃の稜線の曲率半径を徐々に小さくしたものであったために、被削材への食付きが悪く、最終的にはチッピングが発生した。従来例３は、外周刃の先端から後端側まで断続的にチッピングを起こした。これは、外周刃の刃先稜線の曲率半径が一定であるため、特に切削中に発生するたわみの影響を受けたことが原因として挙げられる。
【００７６】
（実施例２）
本発明例、従来例としては、実施例１で用いた工具と同様のものを使用して、評価を実施した。切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として５２ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ３８、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．０３ｍｍ、ピック方向切り込み量０．０３ｍｍ、回転数１５，０００回転／ｍｉｎ、送り速度４５０ｍｍ／ｍｉｎで実施例１と同様のリブ溝形状を切削した。
【００７７】
評価方法として、同じ工具を５本ずつ用いてリブ溝形状の加工を１つずつ行った後に、加工面の仕上げ面粗さを測定し、最も良い仕上げ面粗さＲｚと最も悪い仕上げ面粗さＲｚの差である、仕上げ面粗さＲｚの差を測定することにより評価を行った。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚの差が０．２μｍ以下の場合を良好とした。評価結果を表２に示す。
【００７８】
【表２】
【００７９】
切削評価結果より、本発明例１は５本評価した結果、いずれも仕上げ面粗さＲｚが０．６μｍ〜０．８μｍの加工面が得られた。したがって、仕上げ面粗さＲｚの差が０．２μｍであり、良好な結果を示した。これは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２よりも大きく、刃先稜線が外周刃の領域によって最適化されていることから切削に関与する先端付近のチッピング抑制とびびり振動がない安定切削が可能となったためである。
【００８０】
一方、従来例１〜３ではいずれも、加工面の仕上げ面粗さＲｚのばらつきが大きく、仕上げ面粗さＲｚの差を見ても０．４μｍ〜０．５μｍのばらつきが確認され、不良であった。従来例１は、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が７μｍと大きいために、びびり振動によって発生した外周刃後端側のチッピングが加工面を荒らす原因となる。従来例２では、先端切れ刃部の曲率半径は７μｍと大きく、さらに外周刃の先端側から後端側にかけて外周刃の稜線の曲率半径を徐々に小さくしたものであったために、被削材への食付きが悪く、びびり振動が発生した。またそれにより外周刃の後端側にチッピングが発生し、加工面を荒らしてしまった。従来例３は、先端から後端側まで断続的にチッピングを起こした。これは、外周刃の刃先稜線の曲率半径が一定であることが原因として挙げられる。また、特に切削中に発生するたわみの影響を受けるので後端側の方がチッピングの程度がひどく、それが加工面粗さに影響をおよぼした。またこれは、いずれもチッピングが原因で面粗さが悪くなっているが、チッピングが起こるタイミングにはばらつきが発生し、そのチッピングの大きさも実際には、同じ仕様の工具でもテスト毎に異なったものになる。したがって、加工面の品位にばらつきが生じるのである。
【００８１】
（実施例３）
本発明例のロングネックスクエアエンドミルは、いずれも、刃径ｄが３ｍｍ、首部の直径が２．８８ｍｍ、刃長が４．５ｍｍ、刃部と首部を合わせた長さである首下長が１６ｍｍ、シャンク径Ｄが６ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、いずれもＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。
【００８２】
本発明例１〜３について、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を３μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を２μｍ、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとし、仕様を統一した。
【００８３】
さらに、本発明例１として外周刃の先端側の領域すなわち先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から０．９０ｍｍ（刃径ｄの３０％）とした。また本発明例２として、先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から０．６０ｍｍ（刃径ｄの２０％）とした。さらに本発明例３として先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から１．０５ｍｍ（刃径ｄの３５％）とした。
【００８４】
また比較として、従来例４（上記本発明例と同様の基材材質及び硬質皮膜の仕様）を加えた。従来例４は、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が８μｍであり、外周刃の先端側の領域すなわち先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から１．５０ｍｍ（刃径ｄの５０％）の領域である。さらに底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２．０μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。
【００８５】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として４０ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ（登録商標）、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．８ｍｍ、ピック方向切り込み量０．１ｍｍ、回転数８，０００回転／ｍｉｎ、送り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで側面切削を実施した。軸方向切り込み量０．８ｍｍずつで２０回加工して、最終的な加工深さは１６ｍｍまでを実施した。
【００８６】
評価方法として、切削後の加工面の仕上げ面粗さＲｚの測定を行った。加工面の仕上げ面粗さは、加工面の軸方向に測定を行い、最大高さ粗さＲｚにて評価を行った。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下の場合を良好とした。評価結果を表３に示す。
【００８７】
【表３】
【００８８】
切削評価結果より、本発明例１〜３はいずれも仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下で加工面が仕上がっており、良好な結果であった。特に先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から刃径の３０％までである本発明例１、２はＲｚ１．２μｍ以下を実現しており、非常に良好な結果（表３中の評価欄における◎）であった。これは、切削に関与してかつ、もっとも負荷がかかる外周刃先端側の稜線の最適化がなされた効果であり、チッピングもなく最後まで安定して加工できたためである。
【００８９】
一方、従来例４は、仕上げ面粗さＲｚが１．９μｍと最も悪い値となり、不良であった（表３中の評価欄における×）。これは、刃先稜線の最適化がなされておらず外周刃の先端側でチッピングが生じて、その影響で加工面が悪化し、また、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１よりも大きいので工具のたわみによって外周刃が加工面を擦る際に、抵抗が増大し、加工面を悪化させたと推測できる。
【００９０】
（実施例４）
本発明例のロングネックスクエアエンドミルは、いずれも、刃径ｄが３ｍｍ、首部の直径が２．８８ｍｍ、刃長が４．５ｍｍ、首下長が１６ｍｍ、シャンク径Ｄが６ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、いずれもＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。
【００９１】
本発明例４〜１３については、いずれも先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から０．９０ｍｍ（刃径ｄの３０％）とし、底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとし、仕様を統一した。本実施例に関しては、外周刃の刃先稜線の曲率半径を変化させて、それによる切削性能の傾向を確認した。
【００９２】
まず先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１について、検討した。本発明例４は、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が１．５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１．０μｍとした。
本発明例５として先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例６として先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が３．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例７として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例８として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
【００９３】
次に後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２について検討した。本発明例９として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、外周刃の後端側における稜線の曲率半径Ｒ２を０．５μｍとした。
本発明例１０として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例１１として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を２．０μｍとした。
本発明例１２として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を３．０μｍとした。
本発明例１３として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を３．５μｍとした。比較として、実施例３でも使用したものと同じ従来例４を加えた。
【００９４】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として４０ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ（登録商標、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．８ｍｍ、ピック方向切り込み量０．１ｍｍ、回転数８，０００回転／ｍｉｎ、送り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで側面切削を実施した。軸方向切り込み量０．８ｍｍずつで２０回加工して、最終的な加工深さは１６ｍｍまでを実施した。
【００９５】
評価方法として、切削後の工具における逃げ面摩耗幅を比較した。側面切削にて一定距離（３０ｍ）まで削り、その際の摩耗幅を測定して評価を行った。評価基準として、逃げ面摩耗幅が０．０８ｍｍ以下の場合を良好とした。評価結果を表４に示す。
【００９６】
【表４】
【００９７】
切削評価結果より、本発明例は４〜１３までいずれも０．０８ｍｍ以下の摩耗幅であり、良好な結果であった。その中でも特に先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下である本発明例５〜７は逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下であり、特に良好な結果（表４中の評価欄における◎）であった。これは、外周刃の先端側の刃先稜線が食いつき性を確保しつつ、耐チッピング性を実現できる切れ刃強度を兼ね備えられた効果である。
後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下である本発明例１０〜１２においても逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下であり、特に良好な結果（表４中の評価欄における◎）であった。これは、外周刃の後端側の刃先稜線が最適化された効果である。外周刃の後端側は切削に直接関与しないため、工具のたわみが若干発生した際の加工面との接触に対して、振動がなく、かつチッピングしない刃先強度が兼ね備えられていればよい。本発明例１０〜１２に関しては、それらを満たしていたため、摩耗幅が小さく、安定している。
【００９８】
一方、従来例４は、逃げ面摩耗幅が０．０９ｍｍともっとも悪い値となっている。これは、刃先稜線の最適化がなされておらず、外周刃の先端側で食いつきが悪く、チッピングが生じ、さらに振動が生じた。その影響が外周刃の後端側にも現れ、大きな摩耗幅につながったためだと考えられる。
【００９９】
（実施例５）
本発明例はロングネックスクエアエンドミルは、いずれも刃径ｄが１ｍｍ、首部の直径が０．９６ｍｍ、刃長が１．５ｍｍ、首下長が４ｍｍ、シャンク径が４ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、いずれもＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆した。
【０１００】
本発明例１４〜２３については、いずれも先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から０．３ｍｍ（刃径ｄの３０％）、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を３μｍ、後端切れ刃部の刃先稜線Ｒ２を２μｍとし、仕様を統一した。本実施例に関しては、底刃の曲率半径を変化させて、それによる切削性能の傾向を確認した。
【０１０１】
まず内周切れ刃の曲率半径Ｒａについて検討した。本発明例１４として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを０．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例１５として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．０μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例１６として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例１７として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを２．０μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例１８として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを２．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
【０１０２】
次に外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを検討した。本発明例１９として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを３．０μｍとした。
本発明例２０として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを４．０μｍとした。
本発明例２１として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとした。
本発明例２２として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを６．０μｍとした。
本発明例２３として、内周切れ刃の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂを７．０μｍとした。
【０１０３】
比較として、従来例５（上記本発明例と同様の基材材質及び硬質皮膜の仕様）を加えた。従来例５は、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が７μｍであり、先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ部から０．５ｍｍ（刃径ｄの５０％）である。さらに底刃における、内周切れ刃の曲率半径Ｒａが２μｍ、外周切れ刃の曲率半径Ｒｂが２．５μｍである。
【０１０４】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として５２ＨＲＣのプラスチック用金型材（商品名：ＨＰＭ３８、日立金属株式会社製）を用い、軸方向切り込み量０．０３ｍｍ、ピック方向切り込み量０．０３ｍｍ、回転数１５，０００回転／ｍｉｎ、送り速度４５０ｍｍ／ｍｉｎで底面切削を実施した。加工距離は、１本につき８ｍ切削した。さらに各工具５本ずつ同じ切削を行なった。
【０１０５】
評価方法として、同じ工具を５本ずつ用いて加工を行った後に、加工面の仕上げ面粗さを測定し、最も良い仕上げ面粗さＲｚと最も悪い仕上げ面粗さＲｚの差である、仕上げ面粗さＲｚの差を測定することにより評価を行った。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚの差が０．４μｍ以下の場合を良好とした。評価結果を表５に示す。
【０１０６】
【表５】
【０１０７】
切削評価結果より、本発明例１４〜２３はいずれも仕上げ面粗さＲｚの差が０．４μｍ以下であり、良好な結果であった。特に内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下である本発明例１５〜１７は仕上げ面粗さＲｚの差が０．２μｍ以下であり非常に良好であった。これは、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを最適化できた効果である。内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを１μｍ以上２μｍ以下とすることにより、底刃で削っていく際に微小な振動によって発生するチッピングにも耐え得る刃先強度を有し、かつ、切削抵抗も上がらない。このことが良好な加工面形成が実現できた理由であると推測できる。
【０１０８】
また、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下である本発明例２０〜２２についても、仕上げ面粗さＲｚの差が０．２μｍ以下であり非常に良好であった。これは、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを最適化できた効果である。外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを４μｍ以上６μｍ以下とすることにより、外周刃に近い部分で切削に関与する部分の刃先強度と切削性の両方を確保できたといえる。切削性が良好でかつチッピングもなく加工できるため、仕上面粗さも安定した良好なものを得ることができる。特に首下長さが存在するような本発明例のような工具の切削加工の場合、わずかな振動の影響を受けやすいため、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂの数値の最適化が切削性向上に与える影響は大きい。
【０１０９】
また従来例５においては、５本加工して仕上げ面粗さＲｚの差が０．５μｍという結果になった。これは、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍと小さいために、わずかな振動でもコーナ部に近い部分が刃先強度が不足するためにチッピングを起こしてしまう。わずかでもチッピングが起きれば、加工面にも影響をおよぼすためにこのような結果になる。
【０１１０】
（実施例６）
本実施例におけるスクエアエンドミルの形状は、図１に示す形状であり、刃径ｄが６ｍｍ、刃長が１３ｍｍ、全長が６０ｍｍ、シャンク径Ｄが６ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、ＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆した。先端切れ刃部の長さは底刃と外周刃のつなぎ部から１．８ｍｍ（刃径ｄの３０％）とした。外周刃に関しては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が３μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が２μｍとした。底刃に関しては、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが５．０μｍとした。
【０１１１】
比較する従来例のスクエアエンドミルは、刃径ｄが６ｍｍ、刃長が１３ｍｍ、全長が６０ｍｍ、シャンク径Ｄが６ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、ＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。先端切れ刃部の長さは底刃と外周刃のつなぎ部から３．０ｍｍ（刃径ｄの５０％）とした。外周刃に関しては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が５μｍとした。底刃に関しては、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２．０μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍとした。
【０１１２】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として２２０ＨＢの炭素鋼Ｓ５０Ｃを用い、軸方向切り込み量９．０ｍｍ、ピック方向切り込み量０．６ｍｍ、回転数６，４００回転／ｍｉｎ、送り速度１，８７０ｍｍ／ｍｉｎで側面切削を実施した。加工距離は、１本につき３０ｍ切削した。
【０１１３】
評価方法として、加工面の仕上げ面粗さＲｚで評価を実施した。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚが１．０μｍ以下であるものを良好とした。評価結果を表６に示す。
【０１１４】
【表６】
【０１１５】
切削評価結果より、本発明例２４は外周刃の全領域でチッピングが観察されなかったため、仕上げ面粗さＲｚが１．０μｍ以下であり、良好な結果を示した。これは逃げ面とすくい面の交差部の曲率半径を外周先端側の曲率半径Ｒ１で大きくしたことにより、外周刃全体でびびり振動によるチッピングを抑制できる。また、外周後端部においても先端側よりも切削性があるために加工面にむしれが出ず、良好な加工面が得られる。
【０１１６】
一方、従来例６では外周刃でチッピングを起こしたため、仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下であり、不良であった。従来例６は、外周刃の刃先稜線の曲率半径が一定であるために若干の振動でもびびり振動を増幅してしまい、外周刃の後端側ではチッピングが起こりやすくなる。それが結果的に加工面に影響をおよぼし、面粗さの悪化につながる。
【０１１７】
（実施例７）
本実施例におけるスクエアエンドミルの形状は、図１に示す形状であり、刃径ｄが１０ｍｍ、刃長が２２ｍｍ、全長が８０ｍｍ、シャンク径Ｄが１０ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、ＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆した。
【０１１８】
本発明例２５〜３４については、いずれも先端切れ刃部の長さを底刃と外周刃のつなぎ部から３．０ｍｍ（刃径ｄの３０％）とし、底刃における、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａを１．５μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂを５．０μｍとし、仕様を統一した。本実施例に関しては、外周刃の刃先稜線の曲率半径を変化させて、それによる切削性能の傾向を確認した。
【０１１９】
まず先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１について、検討した。本発明例２５は、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が１．５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１．０μｍとした。
本発明例２６として先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例２７として先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が３．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例２８として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例２９として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
【０１２０】
次に後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２について検討した。本発明例３０として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、外周刃の後端側における稜線の曲率半径Ｒ２を０．５μｍとした。
本発明例３１として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１．０μｍとした。
本発明例３２として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を２．０μｍとした。
本発明例３３として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を３．０μｍとした。
本発明例３４として、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が４．０μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を３．５μｍとした。
【０１２１】
比較する従来例のスクエアエンドミルは、刃径ｄが１０ｍｍ、刃長が２２ｍｍ、全長が８０ｍｍ、シャンク径Ｄが１０ｍｍとしたＷＣ基超硬合金製基材の上に、ＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を４μｍ被覆したものである。先端切れ刃部の長さは底刃と外周刃のつなぎ部から５．０ｍｍ（刃径ｄの５０％）とした。外周刃に関しては、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が５μｍ、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が５μｍとした。底刃に関しては、内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが２．０μｍ、外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが２．５μｍとした。
【０１２２】
切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材として２２０ＨＢの炭素鋼Ｓ５０Ｃを用い、軸方向切り込み量１５．０ｍｍ、ピック方向切り込み量１．０ｍｍ、回転数３，８２０回転／ｍｉｎ、送り速度１，１６０ｍｍ／ｍｉｎで側面切削を実施した。加工距離は、１本につき２０ｍ切削した。軸方向切り込み量が１５．０ｍｍであることから、切削テストにおいては先端切れ刃部及び後端切れ刃部が同時に切削加工に寄与することになる。
【０１２３】
評価方法として、加工面の仕上げ面粗さＲｚで評価を実施した。評価基準として、仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下であるものを良好とした。評価結果を表７に示す。
【０１２４】
【表７】
【０１２５】
切削評価結果より、本発明例２５〜３４はいずれも仕上げ面粗さＲｚが１．５μｍ以下であり、良好な結果であった。特に先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下である本発明例２６〜２８は仕上げ面粗さＲｚが１．２μｍ以下であり非常に良好であった。これは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を最適化できた効果である。先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１を２μｍ以上４μｍ以下とすることにより、外周刃の先端側で削っていく際にビビリ振動の影響を受けず、チッピングが発生しにくい刃先強度を有することが可能になったと推測できる。
【０１２６】
また、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下である本発明例３１〜３３についても、仕上げ面粗さＲｚが１．２μｍ以下であり非常に良好であった。これは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ２を最適化できた効果である。外周切れ刃部の曲率半径Ｒ２を１μｍ以上３μｍ以下とすることにより、外周刃の後端側に近い部分で切削に関与する部分の刃先強度と切削性の両方を確保できたといえる。切削性が良好でかつチッピングもなく加工できるため、仕上面粗さも安定した良好なものを得ることができる。
【０１２７】
また従来例７においては、仕上げ面粗さＲｚが１．８μｍという結果になった。これは、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１、Ｒ２がいずれも５μｍで同じ値であるために、ビビリ振動が起こりやすい外周刃の先端側では刃先強度が不足し、また外周刃の後端側では、切削性が不足したためにビビリ振動の影響を受けてしまう。その結果、先端切れ刃がチッピングを起こし、後端側で振動を生じるために、加工面にも影響をおよぼすことになる。
【０１２８】
上記実施例では、ＷＣ基超硬合金製基材を使用した場合を記載したが、特に限定されない。例えば、基材として、高速度鋼、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、工具鋼、サーメットまたはセラミックス等を使用した場合にも本発明の有利な効果を奏することができる。
また上記実施例では、硬質皮膜としてＡｌＣｒＳｉＮを被覆した場合を記載したが、特に限定されない。例えば、硬質皮膜としてＡｌＣｒＮ、ＡｌＣｒＮＣ、ＡｌＣｒＮＣＢ、ＡｌＣｒＳｉＮＣ、ＡｌＣｒＳｉＮＣＢ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＮＣ、ＴｉＡｌＮＣＢ、ＣｒＳｉＮ、ＣｒＳｉＮＣ、ＣｒＳｉＮＣＢ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣまたはＴｉＣＮＢ等を使用した場合にも本発明の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明により、長い突き出し量の状態での軸方向の切り込みを大きくした場合の側面切削においても、外周刃全域でのチッピングの発生が抑制ができ、びびり振動が無く安定した切削加工が可能となる。特に、刃径ｄがシャンク径Ｄより小さくなるロングネックスクエアエンドミルにおいて、刃部のチッピングを抑制することができるため深彫り加工に対し、特に有効である。
【符号の説明】
【０１３０】
１ スクエアエンドミル
２ 底刃
３ 外周刃
４ シャンク部
５ ロングネックスクエアエンドミル
６ 刃部
８ 首部
１０ 外周刃の逃げ面
１１ 外周刃のすくい面
１２ 外周刃の刃先稜線
１３ 従来のエンドミルにおける外周刃の逃げ面
１４ 従来のエンドミルにおける外周刃のすくい面
１５ 従来のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線
１６ 底刃の逃げ面
１７ 底刃の刃先稜線
１８ 底刃のすくい面
１９ 先端切れ刃部
２０ 後端切れ刃部
２１ 従来のエンドミル
２２ 内周切れ刃部
２３ 外周切れ刃部
２４ 従来例２のエンドミル
２５ 従来例２のエンドミルにおける外周刃の逃げ面
２６ 従来例２のエンドミルにおける外周刃のすくい面
２７ 従来例２のエンドミルにおける外周刃の刃先稜線
２８ バレル研磨装置
２９ 第１の回転手段
３０ 保持ステーション
３１ 第２の回転手段
３２ 研磨材
３３ 第３の回転手段
３４ 第１の回転手段の回転方向
３５ 第２の回転手段の回転方向
３６ 第３の回転手段の回転方向
Ａ−Ａ 外周刃の先端側から刃径の２０％の位置の刃直方向の断面線
Ｂ−Ｂ 外周刃の先端側から刃径の６０％の位置の刃直方向の断面線
Ｃ−Ｃ 外周刃の先端側から刃径の２０％の位置の刃直方向の断面線
Ｄ−Ｄ 外周刃の先端側から刃径の６０％の位置の刃直方向の断面線
Ｅ−Ｅ 底刃のうち外周から刃径の１０％の位置の刃直方向の断面線
Ｆ−Ｆ 底刃のうち工具軸から刃径の１５％の位置の刃直方向の断面線
Ｒ１ 先端切れ刃部の曲率半径
Ｒ２ 後端切れ刃部の曲率半径
Ｒ３ 従来のエンドミルにおける外周刃の曲率半径
Ｒａ 内周切れ刃部の曲率半径
Ｒｂ 外周切れ刃部の曲率半径
ｄ 刃径
Ｄ シャンク径
Ｏ 工具軸
Ｏ’ バレル研磨装置の主軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の底刃及び外周刃を有するスクエアエンドミルであって、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面と前記外周刃のすくい面より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面と外周刃のすくい面は、それぞれ１つの曲面により形成されていることを特徴とするスクエアエンドミル。
【請求項２】
請求項１に記載のスクエアエンドミルにおいて、先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ目から刃径の３０％までの領域であることを特徴とするスクエアエンドミル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスクエアエンドミルにおいて、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とするスクエアエンドミル。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のスクエアエンドミルにおいて、前記底刃のうち、工具軸から刃径の２５％の位置までを形成している内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下、かつ前記底刃のうち、外周から刃径の２５％の位置までを形成している外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることを特徴とするスクエアエンドミル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のスクエアエンドミルにおいて、複数の底刃及び外周刃を有する刃部と、前記刃部よりも直径が大きいシャンク部と、前記刃部と前記シャンク部を接続する首部から構成されることを特徴とするスクエアエンドミル。
【請求項１】
複数の底刃及び外周刃を有するスクエアエンドミルであって、外周刃の先端側には、前記外周刃の逃げ面と前記外周刃のすくい面より形成される稜線の曲率半径が大きい先端切れ刃部が設けられ、外周刃の後端側には、前記曲率半径が小さい後端切れ刃部が設けられており、それぞれの外周刃における外周刃の逃げ面と外周刃のすくい面は、それぞれ１つの曲面により形成されていることを特徴とするスクエアエンドミル。
【請求項２】
請求項１に記載のスクエアエンドミルにおいて、先端切れ刃部の長さが底刃と外周刃のつなぎ目から刃径の３０％までの領域であることを特徴とするスクエアエンドミル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスクエアエンドミルにおいて、先端切れ刃部の曲率半径Ｒ１が２μｍ以上４μｍ以下、後端切れ刃部の曲率半径Ｒ２が１μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とするスクエアエンドミル。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のスクエアエンドミルにおいて、前記底刃のうち、工具軸から刃径の２５％の位置までを形成している内周切れ刃部の曲率半径Ｒａが１μｍ以上２μｍ以下、かつ前記底刃のうち、外周から刃径の２５％の位置までを形成している外周切れ刃部の曲率半径Ｒｂが４μｍ以上６μｍ以下で形成されることを特徴とするスクエアエンドミル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のスクエアエンドミルにおいて、複数の底刃及び外周刃を有する刃部と、前記刃部よりも直径が大きいシャンク部と、前記刃部と前記シャンク部を接続する首部から構成されることを特徴とするスクエアエンドミル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−２７９７２（Ｐ２０１３−２７９７２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４８２８（Ｐ２０１２−５４８２８）
【出願日】平成２４年３月１２日（２０１２．３．１２）
【出願人】（０００２３３０６６）日立ツール株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１２日（２０１２．３．１２）
【出願人】（０００２３３０６６）日立ツール株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
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