JP2013013962A - Ｃｂｎエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】高硬度材料の仕上げ加工において、ＣＢＮ粒子が脱落せず、被削物の仕上げ加工面粗さを向上させることができるＣＢＮエンドミルを提供する。
【解決手段】Ｒ刃がＣＢＮ焼結体によって形成されている、ＣＢＮボールエンドミル及びＣＢＮラジアスエンドミルにおいて、Ｒ刃の曲率半径を有する曲面状のＲ刃の第一逃げ面と、略平面状のＲ刃の第二逃げ面とを有し、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第二逃げ面に沿った方向で測定した長さとして、工具軸を回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点から刃径の０．００２倍となる位置までの範囲内にて、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径が刃径の０．００５倍以上０．０５倍以下に設定することを特徴とするＣＢＮエンドミルである。
【選択図】図６

Description

本発明は、ＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）を用いた工具、特に、小径のＣＢＮエンドミルの刃先部の形状に関するものである。

ＣＢＮを母材としたＣＢＮエンドミルは超硬合金を母材としたエンドミルと比較すると脆性であり超硬合金を母材としたエンドミルよりチッピングが生じやすい。そのため、チッピングを防止するために、ＣＢＮエンドミルの刃物角をより鈍角の刃物角に設計するのが一般的である。チッピングを防止する対策として、すくい角を強い負の角度にする、または、すくい面にネガランドを設ける等の形状を採用してチッピング防止に努めている。

しかしながら、すくい角が強い負の角度であると刃物角が鈍角になりすぎるため切れ味が悪くなる。切れ味が悪い場合、切削抵抗が増加しチッピングが生じやすく、これに伴い加工面が劣化する傾向にある。ＣＢＮエンドミルは、仕上げ加工に用いられるのが一般的である。仕上げ加工後の面状態が芳しくない場合、次工程である磨き工程の工数が増加する。

ＣＢＮエンドミルは、逃げ角を極めて小さく設定し、逃げ面を被削材の加工面に擦らすような加工方法を行うと、溶着などの影響によって加工面にむしれや、びびりが発生し安定した加工面を維持できない。

また、ＣＢＮエンドミルは５０ＨＲＣを超える高硬度材料の加工に使用される事が特に多く、このような高硬度材料は微細な加工形状に用いられる。さらに、一つの金型に多数の金型形状を加工する多数個取りの加工方法が採用されており、長時間に渡って、高品位な加工面、加工精度を維持できる工具が要求される。

これらの問題に対して、特に、長時間に渡って高品位な加工面、加工精度を維持する目的を達成するために、いくつかの提案がなされている。

特許文献１には、ボール刃がＣＢＮ焼結体からなり、ボール刃の切刃稜線に沿って特定形状のホーニングが形成されたボールエンドミルが記載されている。

特許文献２には、コーナ切刃と主切刃にホーニングを設け、ノーズＲの頂部においてすくい面側から見たホーニング幅を０．０１ｍｍ以上０．０４５ｍｍ以下、逃げ面側から見たホーニング幅を０．００５ｍｍ以上０．０４５ｍｍ以下とした切削工具が記載されている。

特許文献３には、切り屑面として、非常に狭い強化傾斜部と、主切り屑部が形成され、逃げ面として、非常に狭い逃げ面傾斜部と、主逃げ面部が形成された転削インサートが記載されている。

特許文献４には、すくい角が−３０°〜−５０°に設定され、ネガランドを切れ刃の全域に沿って形成し、かつ、底刃とラジアス刃の間に繋ぎ刃を形成したＣＢＮラジアスエンドミルが記載されている。

特開２００７−７５９４４号公報 特開２００９−６１５７２号公報 特表２００８−５１２２５２号公報 特開２００９−２４１１９０号公報

しかしながら、ＣＢＮエンドミルをはじめとしたＣＢＮを母材とした工具で加工を行うと、ＣＢＮ粒子の脱落により、切れ刃の稜線の形状がくずれ、加工面が荒れる問題が生じている。この問題は特に切削初期の加工において生じやすい。仕上げ加工の用途に用いられるＣＢＮエンドミルにおいては、このような現象は回避しなければならない。

特許文献１に記載のボールエンドミルは、粗加工時にロウ付けしたＣＢＮと超硬母材が切削熱で取れる問題を解消することと、仕上げ切削加工時における仕上げ面の面粗さを向上することを目的としている。しかし、特許文献１に記載のボールエンドミルでは、ホーニング幅が大きすぎるため、切りくず排出性が悪くなり、チッピング等の異常が起こると考えられる。

特許文献２に記載の切削工具のように、コーナ切刃と主切刃とでホーニング幅を変えるのは、仕上げ加工面が均一にはならないという問題がある。さらに、ねじれ角の定義は無いことから、切削時においてホーニング幅が異なる箇所が同時に接触するため加工面が不均一になる。さらに、外周刃側と底面側では、摩耗進行、形態が異なるため、このようにホーニング幅が場所によって異なる形状だと、より摩耗の進行及び形態に差が生じ、均一な加工面はより得られにくい。

特許文献３に記載の転削インサートの発明の第一目的は、アルミニウムなどの比較的弾性率が低い材料の高能率加工における切りくず除去を目的としている。本発明は、高硬度材料における仕上げ加工面の品位向上のため、使用用途が異なる。そのため、高硬度材料の切削加工に主眼を置いている本発明では刃先強度及び剛性が足らず、工具の摩耗及び損傷が著しく激しくなる。そのため、良好な加工精度、加工面を得られない。

さらに、底面切削を行った場合には、逃げ面ホーニング幅が大きすぎるため逃げ面が擦れる幅が大きくなり、振動が過大となり工具に損傷、折損が起こりえる。特に高硬度材料の加工は切削熱の影響から工具が高温になりやすいため、過剰に逃げ面が擦れるのを回避する必要がある。

特許文献４に記載のＣＢＮラジアスエンドミルは、底刃付近に稜線方向に略平面（繋ぎ刃）をつくり、底刃とコーナＲ刃の境界部の耐欠損性と耐摩耗性を高めたものであり、底面切削時のみに効果が現れるため側面側の切削には効果を期待できない。また、ねじれを有していないため、切削の際に同時接触する範囲が大きくなり切削抵抗が増加し、加工面、加工精度が悪化する。

本発明は、刃先に対して垂直の法線方向の断面として切れ刃を見たときに略平面と曲面を有するエンドミルであり、特許文献４のエンド刃のみではなく刃先稜線付近全体に関するものである。本発明は外周刃付近にも適用可能でありラジアス刃以外の形状に適応可能である。

本発明は前述のような従来の工具における問題を解決し、長時間に渡って、高品位な加工面、加工精度を維持できるＣＢＮエンドミルを提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明は、ＣＢＮ焼結体からなるＣＢＮ部を超硬合金からなる超硬合金部に接合しており、切れ刃の材質はＣＢＮ焼結体であり、切れ刃は−２５°以上３０°以下のねじれを有する直線状の外周刃と、円弧状のＲ刃とを有しており、外周刃とＲ刃とが接続されているエンドミルにおいて、曲率半径を有する曲面状のＲ刃の第一逃げ面と、略平面状のＲ刃の第二逃げ面とを有し、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第二逃げ面に沿った方向で測定した長さとして、工具軸を回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点から刃径の０．００２倍となる位置までの範囲内にて、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径が刃径の０．００５倍以上０．０５倍以下となることを特徴とするＣＢＮエンドミルである。

本発明において、曲率半径を有する曲面状のＲ刃の第一すくい面と、略平面状のＲ刃の第二すくい面とを有し、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第二すくい面に沿った方向で測定した長さとして、工具軸を回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点から刃径の０．００１５倍となる位置までの範囲内にて、Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径が刃径の０．００２５倍以上０．０１５倍以下とした構成にすることにより、工具の切れ味を損なわず、刃先強度を保つことができ、さらに、すくい面に付いた切り屑離れが良好となるので、仕上げ面状態が良好となる。

本発明において、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径が、Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径の２倍以上３倍以下とすることにより、切り屑排出性が向上し良好な加工面を得られる。

本発明において、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅が刃径の０．０００５倍以上０．００３倍以下となることにより、工具の切れ味を損なわず、より、刃先強度を保つことができるため、チッピング等の異常摩耗を抑制できる。

本発明において、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角が１６２°以上１８０°以下であることにより刃先剛性を保ちつつ、切り屑排出を損なわないので、工具寿命が延び、さらに、良好な加工面を得られる。

本発明によれば切削初期から安定した加工形態となり、高品位の加工面を長時間に渡り実現できる。本発明によれば加工が安定することから、チッピング等の異常を抑制可能であり、長寿命の工具を得られる。

先端に超硬質工具材料を接合した本発明のボールエンドミルの一実施例の正面図である。 先端に超硬質工具材料を接合した本発明のラジアスエンドミルの一実施例の正面図である。 図１に示す本発明のボールエンドミルにおける切れ刃部の拡大図である。 図２に示す本発明のラジアスエンドミルにおける切れ刃部の拡大図である。 本発明のラジアスエンドミルにおけるＲ刃付近の拡大図である。 図３及び図４に示す本発明のエンドミルにおけるＡ−Ａ断面図である。 本発明のエンドミルの別の実施例におけるＡ−Ａ断面図である。 図７に示す本発明のエンドミルにおけるＲ刃付近の拡大図である。

本発明は、ＣＢＮ焼結体を超硬合金に接合しており、切れ刃の材質はＣＢＮ焼結体であり、切れ刃は−２５°以上３０°以下のねじれを有する直線状の外周刃と、円弧状のＲ刃とを有しており、外周刃とＲ刃とが接続されているエンドミルである。そのため、本発明はＲ刃を有したボールエンドミル及びラジアスエンドミルについて、適用可能である。以下、図１〜図８に基いて本発明のエンドミルについての説明を行う。

図１は先端に超硬質工具材料を接合した本発明のボールエンドミルの一実施例の正面図である。図１に示す本発明のボールエンドミル１は先端側に立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）からなるＣＢＮ部２が設けられ、後端側に超硬合金部３が設けられている。ＣＢＮ部２と超硬合金部３は拡散接合もしくは、ロウ付の接合方法により、接合されている。また、本発明のボールエンドミル１における切れ刃部４は、外周刃５、Ｒ刃６とによって構成され、本発明のボールエンドミル１は、工具軸Ｏに沿って形成される切れ刃部４と、切れ刃部４に接続されるシャンク部７とで構成されている。本発明のボールエンドミル１は、刃径ｄが０．０５ｍｍ〜６ｍｍのものに適用される。本発明のボールエンドミル１におけるＣＢＮ部４の厚みは、０．０７ｍｍ〜９ｍｍであり、ねじれ角は−２５°以上３０°以下の範囲で設定する。

図２は先端に超硬質工具材料を接合した本発明のラジアスエンドミルの一実施例の正面図である。図２に示す本発明のラジアスエンドミル８は先端側にＣＢＮ部２が設けられ、後端側に超硬合金部３が設けられている。ＣＢＮ部２と超硬合金部３は拡散接合もしくは、ロウ付の接合方法により、接合されている。また、本発明のラジアスエンドミル８における切れ刃部４は、外周刃５、Ｒ刃６、底刃９とによって構成され、本発明のラジアスエンドミル８は、工具軸Ｏに沿って形成される切れ刃部４と、切れ刃部４に接続されるシャンク部７とで構成されている。本発明のラジアスエンドミル８は、刃径ｄが０．０５ｍｍ〜６ｍｍのものに適用される。本発明のラジアスエンドミル８におけるＣＢＮ部２の厚みは、０．０７ｍｍ〜９ｍｍであり、ねじれ角は−２５°以上３０°以下の範囲で設定する。

図３は図１に示す本発明のボールエンドミルにおける切れ刃部の拡大図である。図３に示す本発明のボールエンドミルにおける切れ刃部４はねじれを有する円弧状のＲ刃６と、直線状の外周刃５から構成されている。Ｒ刃６はＲ刃の逃げ面１０とＲ刃のすくい面１１からより構成されており、断面線Ａ−Ａは、本発明のエンドミルにおけるＲ刃６を、Ｒ刃６の円弧の中心に向かって切断するときの断面線すなわちＲ刃６の法線方向で切断するときの断面線である。

図４は図２に示す本発明のラジアスエンドミルにおける切れ刃部の拡大図である。図4に示す本発明のラジアスエンドミルにおける切れ刃部４は底刃９、Ｒ刃６と外周刃５から構成されている。Ｒ刃６は、Ｒ刃の逃げ面１０とＲ刃のすくい面１１から構成されている。断面線Ａ−Ａは、本発明のエンドミルにおけるＲ刃６を、Ｒ刃６の円弧の中心に向かって切断するときの断面線すなわちＲ刃６の法線方向で切断するときの断面線である。

図５は本発明のラジアスエンドミルにおけるＲ刃付近の拡大図である。本発明のラジアスエンドミルにおいて、Ｒ刃の半径Ｒ１の大きさは、０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下とするのが好ましい。Ｒ刃の半径Ｒ１が０．０１ｍｍ未満のものは工業生産が困難であり、また、Ｒ刃の半径Ｒ１が３ｍｍを超えた場合は、本発明の有利な効果が消失する。

図６は図３及び図４に示す本発明のエンドミルにおけるＡ−Ａ断面図である。本発明のエンドミルにおけるＲ刃６には、曲率半径を有するＲ刃の第一逃げ面１２および、略平面を有するＲ刃の第二逃げ面１３から成るＲ刃の逃げ面と、Ｒ刃のすくい面１１を設ける。また、Ｒ刃の第一逃げ面の幅１４は、工具軸を回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点１５から、Ｒ刃の第一逃げ面１２とＲ刃の第二逃げ面１３が交差する点までを測定したときの長さとする。

本発明のエンドミルにおいて、曲率半径を有する曲面状のＲ刃の第一逃げ面１２と、略平面状のＲ刃の第二逃げ面１３とを有し、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第二逃げ面１３に沿った方向で測定した長さとして、工具軸を回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点１５から刃径ｄの０．００２倍となる位置までの範囲内にて、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａを刃径ｄの０．００５倍以上０．０５倍以下の範囲に設ける。これにより、Ｒ刃の第二逃げ面１３が擦れる範囲を抑えられため、切削抵抗が減少する。よって高品位の加工面を実現可能となる。

前記曲率半径Ｒａが刃径の０．００５倍未満となると製造時の制御が極めて困難であり、また、チッピングが生じやすくなるので、加工面は悪くなる。前記曲率半径Ｒａが０．０５倍を超えると、切削時の接触面積が増加し、擦れる範囲が拡大するため加工面が悪くなる。また、前記曲率半径Ｒａを規定する範囲が工具軸を回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点１５から刃径ｄの０．００２倍となる位置までの範囲内であるのは、前記曲率半径Ｒａを規定する範囲が工具軸を回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点１５から刃径ｄの０．００２倍以下になると、切削抵抗が上がり良好な加工面を得られないからである。

図７は本発明のエンドミルの別の実施例におけるＡ−Ａ断面図である。本発明のエンドミルにおいて、曲率半径を有するＲ刃の第一すくい面１６と、略平面状のＲ刃の第二すくい面１７を設けることが望ましい。

また、Ｒ刃の第一すくい面の幅１８は、工具軸Ｏを回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点１５から、Ｒ刃の第一すくい面１６とＲ刃の第二すくい面１７が交差する点までとする。本発明のＲ刃の第一すくい面１６において、Ｒ刃６の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第二すくい面１７に沿った方向で測定した長さとして、工具軸Ｏを回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点１５から刃径ｄの０．００１５倍となる位置までの範囲内にて、Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂが刃径ｄの０．００２５倍以上０．０１５倍以下となることが望ましい。これにより、刃先の剛性を保ちつつ、最適な切り屑排出が可能となる。

前記曲率半径Ｒｂが刃径ｄの０．００２５倍未満であれば、刃先の剛性が損なわれて、チッピングという現象が発生しやすくなる。前記曲率半径Ｒｂが刃径ｄの０．０１５倍を超えれば、刃先が鈍角となり、切り屑排出性が悪化、さらに、刃先剛性が高くなりすぎるためチッピングが発生しやすくなる傾向が見られる。

また、本発明において、第一逃げ面の曲率半径Ｒａが、第一すくい面の曲率半径Ｒｂの２倍以上３倍以下となることが望ましい。これにより、刃先強度を保ちつつ切れ味の良い刃先となり、さらに、適切な切り屑排出が可能となる。２倍以下の場合、刃先剛性が失われるためチッピングが発生するおそれがある。また、すくい面側に切り屑が溜まり、切り屑を引きずったまま加工するので加工面を悪化させる傾向にある。３倍以上の場合、逃げ面の擦れ量が過大となり加工面が悪くなる可能性がある。

図８は図７に示す本発明のエンドミルにおけるＲ刃付近の拡大図である。本発明においてＲ刃６の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第一逃げ面１２とＲ刃の第一すくい面の幅１６を合わせた幅であるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅１９が刃径ｄの０．０００５倍以上０．００３倍以下となることが望ましい。これにより、刃先剛性を保ちつつ、最適な切り屑排出が可能となる。

前記幅１９が刃径ｄの０．００５倍未満の場合、刃先剛性が失われチッピングを起こす可能性がある。また、刃径ｄが１ｍｍ未満の場合製造上困難となる。前記幅１９が刃径ｄの０．００３倍を超えた場合、過剰な刃先剛性となりチッピング発生する場合がある。

図８に示す通り本発明において、Ｒ刃の第一逃げ面１２と、Ｒ刃の第一すくい面１６とが成す角度であるＲ刃の刃物角２０が１６２°以上１８０°以下であることが望ましい。これにより、刃先剛性を失わず、Ｒ刃の第二逃げ面１３が加工面に擦れることが抑制できるため、高品位な加工面を実現できる。

Ｒ刃の刃物角２０が１８０°を超える場合、刃先先端部より、Ｒ刃の第二逃げ面側のＲ刃の第一逃げ面の方が、切削をしてしまうので加工面が荒れたり、チッピング等を起こす恐れがある。また、Ｒ刃の刃物角２０が１６２°未満になると、刃先の剛性が損なわれチッピングが発生する原因となる可能性がある。

上記の説明では２枚刃のボールエンドミル及びラジアスエンドミルを用いたが、本発明のＲ刃の形状を有するエンドミルであれば、どのような刃数のエンドミルにおいても、本発明の効果を発揮することが可能となる。

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１）
本発明例１〜１０、従来例１〜３、及び比較例１〜２を用いて加工面の面粗さの比較テストを行った。

本発明例１〜１０、従来例１〜３、及び比較例１〜２の共通仕様としては刃径ｄが１ｍｍ、ねじれ角が−５°、刃長が０．６ｍｍ、１枚刃のボールエンドミルである。

本発明例１〜１０及び、従来例１〜３、比較例１〜２において、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａをそれぞれ変化させたエンドミルを作製した。

本発明例１におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００５倍である０．００５ｍｍとした。
本発明例２におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０１倍である０．０１ｍｍとした。
本発明例３におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０１５倍である０．０１５ｍｍとした。
本発明例４におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０２倍である０．０２ｍｍとした。
本発明例５におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０２５倍である０．０２５ｍｍとした。
本発明例６におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０３倍である０．０３ｍｍとした。
本発明例７におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０３５倍である０．０３５ｍｍとした。
本発明例８におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０４倍である０．０４ｍｍとした。
本発明例９におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０４５倍である０．０４５ｍｍとした。
本発明例１０におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０５倍である０．０５ｍｍとした。

比較例１におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００４５倍である０．００４５ｍｍとした。
比較例２におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０５５倍である０．０５５ｍｍとした。

従来例１は特許文献１に記載の発明をＣＢＮエンドミルに適用させたものである。すなわち、特許文献１におけるすくい面のホーニング面と、逃げ面の交差稜線幅を０．００３ｍｍにした仕様である。このときのＲ刃第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００２９倍である０．００２９ｍｍであった。

従来例２は特許文献２に記載の発明をＣＢＮエンドミルに適用させたものである。すなわち、特許文献２におけるＲ刃の第一逃げ面幅を０．００５ｍｍとしたエンドミルであり、このときのＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００４８倍である０．００４８ｍｍであった。

従来例３は特許文献３に記載の発明をＣＢＮエンドミルに適用させたものである。すなわち、特許文献３におけるＲ刃の第一逃げ面の幅を０．１ｍｍとし、このときのＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００４倍である０．００４ｍｍとなる。

評価方法として、勾配面の仕上げ加工を等高線加工で行い、加工面の面粗さを比較した。切削試験の条件としては、いずれの試料も統一した条件で行った。
被削材はＳＫＤ１１の焼き入れ材（６０ＨＲＣ）のブロック材を用意し、被削材の寸法は高さ５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、幅１５ｍｍとした。さらに一方の壁面を角度が４５°の勾配面とした。
エンドミルの回転数は４００００回転／ｍｉｎ（切削速度１２５．６ｍ/ｍｉｎ）、送り速度は２８０ｍｍ/ｍｉｎ（一刃送り量は０．００７ｍｍ/ｔｏｏｔｈ）、軸方向切込み量は０．０３ｍｍ、径方向切込み量は０．０３ｍｍとし、ミストクーラントを使用した。これらの切削条件にて、切削距離が２ｍに達するまで切削加工を行った。

切削試験の評価基準として、加工面の面粗さを平均面粗さにて測定したときの加工面粗さＲａが０．２μｍ以下であるものを良好とした。試験結果を表１に示す。

表１に示す通り、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａが刃径ｄの０．００５倍以上０．０５倍以下である本発明例１〜１０は、加工面粗さＲａが０．２μｍ以下であり、良好な加工面を得られた。

比較例１は、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００４５倍である０．００４５ｍｍであり、刃先のＲもシャープになっていたため、切削初期で、刃先部に微小のチッピングが生じてしまい、良好な加工面粗さを得られなかった。
比較例２は、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００５５０倍である０．００５５０ｍｍであり、刃先のＲが大きく、加工の際の接触面積が広く、そのため、切削抵抗が増加し良好な加工面粗さを得られなかった。

従来例１は、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００２９倍である０．００２９ｍｍであり、刃先のＲもシャープになっていたため、切削初期で、刃先部に微小のチッピングが生じてしまい、良好な加工面粗さを得られなかった。
従来例２は、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００４８倍である０．００４８ｍｍであり、切削初期は、良好な加工面であったが、加工面の途中（切削距離が０．８ｍ付近）から面が変化し不良であった。これは、加工途中でＣＢＮ粒子の脱落が発生したためである。
従来例３は、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａが刃径ｄの０．００４倍である０．００４ｍｍであるが、Ｒ刃の第一逃げ面幅が０．１ｍであり、被削材と擦れる範囲が多く、切削抵抗の過大及び切り屑溶着物の引きずりが生じたため良好な加工粗さを得られなかった。

（実施例２）
実施例１に記載した共通仕様のエンドミルを用いて、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａを０．０２５ｍｍとし、Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂを変化させた本発明例１１から２０を用いて加工面の面粗さの比較評価を行った。

本発明例１１におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．００２０倍である０．００２０ｍｍとした。
本発明例１２におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．００２５倍である０．００２５ｍｍとした。
本発明例１３におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．００５３倍である０．００５３ｍｍとした。
本発明例１４におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．００６７倍である０．００６７ｍｍとした。
本発明例１５におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．００８１である０．００８１ｍｍとした。
本発明例１６におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．００９５倍である０．００９５ｍｍとした。
本発明例１７におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．０１０９倍である０．０１０９ｍｍとした。
本発明例１８におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．０１２３倍である０．０１２３ｍｍとした。
本発明例１９におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．０１５倍である０．０１５ｍｍとした。
本発明例２０におけるＲ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは、刃径ｄの０．０１６倍である０．０１６ｍｍとした。

評価方法と切削試験の評価基準は実施例１と同様のものとした。試験結果を表２に示す。

表２に示す通り、本発明例１１〜２０は、加工面粗さＲａが０．２μｍ以下であり、良好な加工面を得られた。Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂが刃径ｄの０．００２５倍以上０．０１５倍以下である本発明例１２〜１９は、加工面粗さＲａが０．１５μｍ以下であり、特に良好であった。

（実施例３）
実施例１に記載した共通仕様のエンドミルを用いて、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率を変化させた本発明例２１〜３０にて、加工面の面粗さの比較評価を行った。

本発明例２１におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．００４５倍である０．００４５ｍｍ、Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．００２３６倍である０．００２３６ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は１．９倍とした。

本発明例２２におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．００５倍である０．００５ｍｍ、第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．００２５倍である０．００２５ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は２倍とした。

本発明例２３におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．０１１４倍である０．０１１４ｍｍ、第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．００５１４倍である０．００５１４ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は２．２２倍とした。

本発明例２４におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．０１７８倍である０．０１７８ｍｍ、第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．００７６４倍である０．００７６４ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は２．３３倍とした。

本発明例２５におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．０２４２倍である０．０２４２ｍｍ、第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．００９９２倍である０．００９９２ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は２．４４倍とした。

本発明例２６におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．０３０６倍である０．０３０６ｍｍ、第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．０１２倍である０．０１２ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は２．５５倍とした。

本発明例２７におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．０３７倍である０．０３７ｍｍ、第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．０１３９倍である０．０１３９ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は２．６６倍とした。

本発明例２８におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．０４３４倍である０．０４３４ｍｍ、第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．０１５７倍である０．０１５７ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は２．７７倍とした。

本発明例２９におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．０５倍である０．０５ｍｍ、第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．０１６６倍である０．０１６６ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は３倍とした。

本発明例３０におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは刃径ｄの０．０５５倍である０．０５５ｍｍ、第一すくい面の曲率半径Ｒｂは刃径ｄの０．０１７７倍である０．０１７７ｍｍであり、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａと第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率は３．１倍とした。

評価方法と切削試験の評価基準は実施例１と同様のものとした。試験結果を表３に示す。

表３に示す通り、本発明例２１〜３０は、加工面粗さＲａが０．２μｍ以下であり、良好な加工面を得られた。Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａ及び、Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径Ｒｂの比率が、２倍以上３倍以下である本発明例２２〜２９は、加工面粗さＲａが０．１５μｍ以下であり、特に良好であった。

（実施例４）
実施例１に記載した共通仕様のエンドミルを用いて、Ｒ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第一逃げ面と第一すくい面の幅を変化させた本発明例３〜４０にて、加工面の面粗さ比較評価を行った。

本発明例３１におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．０００３倍である０．０００３ｍｍとした。
本発明例３２におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．０００５倍である０．０００５ｍｍとした。
本発明例３３におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．００１１倍である０．００１１ｍｍとした。
本発明例３４におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．００１４倍である０．００１４ｍｍとした。
本発明例３５におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．００１７倍である０．００１７ｍｍとした。
本発明例３６におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．００２倍である０．００２ｍｍとした。
本発明例３７におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．００２３倍である０．００２３ｍｍとした。
本発明例３８におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．００２６倍である０．００２６ｍｍとした。
本発明例３９におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．００３倍である０．００３ｍｍとした。
本発明例４０におけるＲ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．００３３倍である０．００３３ｍｍとした。

評価方法と切削試験の評価基準は実施例１と同様のものとした。試験結果を表４に示す。

表４に示す通り、本発明例３１〜４０は、加工面粗さＲａが０．２μｍ以下であり、良好な加工面を得られた。Ｒ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅を刃径ｄの０．０００５倍以上から０．００３倍以下である本発明例３２〜３９は加工面粗さＲａが０．１５μｍ以下であり、特に良好な結果であった。

（実施例５）
実施例１に記載した共通仕様のエンドミルを用いて、Ｒ刃の法線方向に切断した断面を見たときのＲ刃の刃物角を変化させた本発明例４１〜５０にて、加工面の面粗さの比較評価を行った。

本発明例４１におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１６０°とした。
本発明例４２におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１６２°とした。
本発明例４３におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１６６°とした。
本発明例４４におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１６８°とした。
本発明例４５におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１７０°とした。
本発明例４６におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１７２°とした。
本発明例４７におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１７４°とした。
本発明例４８におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１７６°とした。
本発明例４９におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１８０°とした。
本発明例５０におけるＲ刃の法線方向に切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角を１８２°とした。

評価方法と切削試験の評価基準は実施例１と同様のものとした。試験結果を表５に示す。

表５に示す通り、本発明例４１〜５０は、加工面粗さＲａが０．２μｍ以下であり、良好な加工面を得られた。Ｒ刃の刃物角が１６２°以上１８０°以下である本発明例４２〜４９は加工面粗さＲａが０．１５μｍ以下であり、特に良好な結果であった。

（実施例６）
本発明例５１〜６０、従来例４を用いて加工面の面粗さの比較テストを行った。

本発明例５１〜６０、従来例４の共通仕様としては刃径ｄが０．４ｍｍ、ねじれ角が−２０°、刃長が０．１４ｍｍ、Ｒ刃の半径Ｒ１が０．１ｍｍの２枚刃のラジアスエンドミルである。

本発明例５１〜６０及び、従来例４において、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａをそれぞれ変化させたエンドミルを作製した。

本発明例５１におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００５倍である０．００２ｍｍとした。
本発明例５２におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０１倍である０．００４ｍｍとした。
本発明例５３におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０１５倍である０．００６ｍｍとした。
本発明例５４におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０２倍である０．００８ｍｍとした。
本発明例５５におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０２５倍である０．０１０ｍｍとした。
本発明例５６におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０３倍である０．０１２ｍｍとした。
本発明例５７におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０３５倍である０．０１４ｍｍとした。
本発明例５８におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０４倍である０．０１６ｍｍとした。
本発明例５９におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０４５倍である０．０１８ｍｍとした。
本発明例６０におけるＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．０５倍である０．０２０ｍｍとした。

従来例１は特許文献４に記載の発明をＣＢＮエンドミルに適用させたものである。すなわち、特許文献４におけるすくい角を−５０°、逃げ角を１５°としたものであり、このときのＲ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００１６倍である０．００４ｍｍであった。

評価の方法として、勾配面の仕上げ加工を等高線加工で行い、加工面の面粗さを比較した。切削試験の条件としては、いずれの試料も統一した条件で行った。
被削材はＳＵＳ４４０Ｃ焼き入れ材（６０ＨＲＣ）のブロック材を用意し、被削材の寸法は高さ５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、幅１５ｍｍとした。さらに一方の壁面を角度が４０°の勾配面とした。
エンドミルの回転数は４００００回転／ｍｉｎ（切削速度５０．３ｍ/ｍｉｎ）、送り速度は５２０ｍｍ/ｍｉｎ（一刃送り量は０．００６５ｍｍ/ｔｏｏｔｈ）、軸方向切込み量は０．００５ｍｍ、径方向切込み量は０．００５ｍｍとし、ミストクーラントを使用した。これらの切削条件にて、切削距離が１．４ｍに達するまで切削加工を行った。

切削試験の評価基準として、加工面の面粗さを平均面粗さにて測定したときの加工面粗さＲａが０．０５μｍ以下であるものを良好とした。試験結果を表６に示す。

表６に示す通り、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａが刃径ｄの０．００５倍以上０．０５倍以下である本発明例１〜１０は、加工面粗さＲａが０．０５μｍ以下であり、良好な加工面を得られた。

従来例１は、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径Ｒａは、刃径ｄの０．００４倍である０．００１６ｍｍであり、刃先のＲもシャープになっていたため、切削初期で、刃先部に微小のチッピングが生じてしまい、良好な加工面粗さを得られなかった。

本発明により、長時間に渡って、高品位な加工面、加工精度を維持できるＣＢＮエンドミルを提供することが可能となるため、特に５０ＨＲＣ以上７０ＨＲＣ以下の高硬度材料の加工において、長時間に渡って、高品位な加工面、加工精度を維持できる。

１ 本発明のボールエンドミル
２ ＣＢＮ部
３ 超硬合金部
４ 切れ刃部
５ 外周刃
６ Ｒ刃
７ シャンク部
８ 本発明のラジアスエンドミル
９ 底刃
１０ Ｒ刃の逃げ面
１１ Ｒ刃のすくい面
１２ Ｒ刃の第一逃げ面
１３ Ｒ刃の第二逃げ面
１４ Ｒ刃の第一逃げ面の幅
１５ 最外周となる点
１６ Ｒ刃の第一すくい面
１７ Ｒ刃の第二すくい面
１８ Ｒ刃の第一すくい面の幅
１９ Ｒ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅
２０ Ｒ刃の刃物角
ｄ 刃径
Ｏ 工具軸
Ｒ１ Ｒ刃の半径
Ｒａ Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径
Ｒｂ Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径

Claims (5)

1. ＣＢＮ焼結体からなるＣＢＮ部を超硬合金からなる超硬合金部に接合しており、切れ刃の材質はＣＢＮ焼結体であり、切れ刃は−２５°以上３０°以下のねじれを有する直線状の外周刃と、円弧状のＲ刃とを有しており、外周刃とＲ刃とが接続されているエンドミルにおいて、曲率半径を有する曲面状のＲ刃の第一逃げ面と、略平面状のＲ刃の第二逃げ面とを有し、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第二逃げ面に沿った方向で測定した長さとして、工具軸を回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点から刃径の０．００２倍となる位置までの範囲内にて、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径が刃径の０．００５倍以上０．０５倍以下となることを特徴とするＣＢＮエンドミル。
2. 請求項１に記載のエンドミルにおいて、曲率半径を有する曲面状のＲ刃の第一すくい面と、略平面状のＲ刃の第二すくい面とを有し、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第二すくい面に沿った方向で測定した長さとして、工具軸を回転軸として工具を回転させたときに最外周となる点から刃径の０．００１５倍となる位置までの範囲内にて、Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径が刃径の０．００２５倍以上０．０１５倍以下となることを特徴とするＣＢＮエンドミル。
3. 請求項１または２に記載のエンドミルにおいて、Ｒ刃の第一逃げ面の曲率半径が、Ｒ刃の第一すくい面の曲率半径の２倍以上３倍以下となることを特徴とするＣＢＮエンドミル。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のエンドミルにおいて、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の第一逃げ面とＲ刃の第一すくい面の幅が刃径の０．０００５倍以上０．００３倍以下となることを特徴とするＣＢＮエンドミル。
5. 請求項２から４のいずれかに記載のエンドミルにおいて、Ｒ刃について、Ｒ刃の法線方向で切断した断面を見たときに、Ｒ刃の刃物角が１６２°以上１８０°以下であることを特徴とするＣＢＮエンドミル。

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