JP6179165B2 - ラジアスエンドミル - Google Patents

Description

本発明は、刃溝が設けられ、複数の底刃、外周刃及びコーナＲ刃を有し、前記の底刃と外周刃とが前記コーナＲ刃を介して接続されたラジアスエンドミルに関する。

光学系分野の金型や、精密プラ型には５０ＨＲＣを超える高硬度材料が用いられている。これは、益々過酷な金型の長寿命化や、加工面品位を求められるからである。

上記に記載した分野は、金型自体の大きさが小さく微細加工分野に属する。前記金型の隅部の大きさ（隅部の曲率半径）は、例えば０．０２ｍｍ以上０．１ｍｍ以下程度と非常に小さいため、ボールエンドミルでは工具径を大きくできず、工具剛性を確保するのは難しい。よって工具径を大きくし、コーナＲ刃の曲率半径を小さくしたラジアスエンドミルを用いるのが一般的である。

ＳＫＤ１１等の５０ＨＲＣを超える高硬度材料の加工では、一つの金型に多数個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長寿命の工具が要求される。

５０ＨＲＣを超える高硬度材料を加工する場合、仕上げ用工具においても、切れ味の良さよりも耐チッピング性を考慮した刃先剛性が高い工具が用いられることが多い。

刃先剛性を確保する方法としてはすくい角を強い負の角度に設計すること、もしくはネガランドを設けることが一般的である。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、切削抵抗が増加して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。

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、すくい角が−４５°以上−１０°以下に設定され、平坦なホーニング面であるネガランドを切れ刃の全域に沿って形成した、少なくともボール刃が立方晶窒化ホウ素を含有した多結晶焼結体からなるボールエンドミルが記載されている。

特許文献２には、すくい角が−５０°以上−３０°以下に設定され、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。

特許文献３には、インサートタイプの工具であり、ボディ型のチップを取り付ける位置が径方向に−３０°以上−１５°以下傾斜しているスローアウェイ式カッターが記載されている。

特開２００７−０７５９４４号公報 特開２００９−２４１１９０号公報 実登２５２０５３９号公報

しかしながら、ＳＫＤ１１等の５０ＨＲＣを超える高硬度材料は、切削加工中において切削熱が高くなるため工具の損傷が激しくエンドミルは摩耗しやすい。一般的に水溶性のクーラントを使用すると加工面が良好になるが、高硬度材料を加工する場合、前述した切削熱より、工具にヒートクラック現象の影響により、チッピング等が発生してしまう。５０ＨＲＣを超える高硬度材料は、このような材料特性があるため、エンドミルが早期に摩耗し、多数個取りの加工方法などの長時間の切削加工を行う際において、良好な加工面を維持することができない。

一般的にラジアスエンドミルで底面の切削加工をした場合、ボールエンドミルより、被削材との接触面積が大きくなるので、底面の加工面粗さが悪くなる傾向にある。

特許文献１に記載のボールエンドミルを用いた場合、立方晶窒化ホウ素を含有した多結晶焼結体と超硬合金との接合が鑞付けであるので接合部の強度が弱く、首部で折損する恐れがある。また、すくい角が−４５°以上−１０°以下の範囲であるので、切削抵抗の影響から欠損を生じやすく、良好な加工面を長時間維持することができない。さらに、上述したように、金型の隅部の大きさ（隅部の曲率半径）が小さい場合には、工具径を小さくせざるを得ず、５０ＨＲＣを超える高硬度材料を長時間にわたり切削加工をするために必要となる工具剛性を確保できない。

特許文献２に記載のＣＢＮラジアスエンドミルを用いた場合、ネガランドを設けているためすくい角が−５０°以上−３０°以下である。このような場合、刃物角が鈍角になりすぎることから切削時の切削抵抗が過大となり、加工面品位を損ねたり、工具が折損する可能性がある。

特許文献３に記載のスローアウェイ式カッターを用いた場合、チップタイプのため取り付け時の振れの影響が大きい。また仕上げ加工時の切り込み量は０．００５ｍｍ程度であるため、チップの取り付け時に生じる振れにより高品位の加工面を得ることができない。

本発明は前述のような従来の問題を解決し、長時間に渡って、高品位な加工面、加工精度を維持できるラジアス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に、本発明のラジアスエンドミルは、刃溝が設けられ、複数の底刃、外周刃及びコーナＲ刃を有し、前記の底刃と外周刃とが前記コーナＲ刃を介して接続されたラジアスエンドミルにおいて、当該ラジアスエンドミルの工具軸に対して平行となる方向から見たときに、前記の刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線が、前記底刃の前記コーナＲ側の端部から前記工具軸側の端部にわたって、前記工具軸側に向かうに従い前記底刃から離れるように前記底刃に対して傾斜するように設けられていることにより、前記工具軸と前記の外周刃とコーナＲ刃との接続部とを結んだ直線に対する前記底刃の成す角度（後述の図５中のθ１）よりも、前記直線に対する前記の刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線の成す角度（後述の図５中のθ２）が大きく設けられていることを特徴とする。

本発明のラジアスエンドミルにおいて、前記工具軸と前記の外周刃とコーナＲ刃との接続部とを結んだ直線に対する前記底刃の成す角度（θ１）よりも、前記直線に対する前記の刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線の成す角度（θ２）を０°を超え１０°以下となる範囲で大きく設けることにより、刃先剛性がさらに向上し、刃先部のチッピングを抑制することが可能となる。

本発明のラジアスエンドミルにおいて、前記の刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線が、前記の外周刃とコーナＲ刃との接続部に接続されていることにより、従来のラジアスエンドミルよりも量産時の形状のばらつきを抑え、従来より高性能のラジアスエンドミルを安定して製作できる。

本発明のラジアスエンドミルは、上記のとおり、前記工具軸と前記の外周刃とコーナＲ刃との接続部とを結んだ直線に対する前記底刃の成す角度（θ１）よりも、前記直線に対する前記の刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線の成す角度（θ２）が大きく設けられているから、従来のラジアスエンドミルに比べて底刃及びコーナＲ刃の剛性を顕著に向上することができる。もって、切削抵抗を従来よりも減少できるから、５０ＨＲＣを超える高硬度材料の切削加工において、従来のラジアスエンドミルに比べて良好な加工面を長時間に渡って維持できる。

本発明のラジアスエンドミルは、θ１よりも、θ２が０°を超え１０°以下となる範囲で大きく設けた場合に、当該ラジアスエンドミルの刃先すなわち底刃及びコーナＲ刃の剛性が顕著に向上するから、底刃及びコーナＲ刃のチッピングを従来のラジアスエンドミルよりも顕著に抑制できる。もって、５０ＨＲＣを超える高硬度材料の切削加工において、非常に良好な加工面を長時間に渡り維持できる。

本発明のラジアスエンドミルは、前記の刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線を、前記の外周刃とコーナＲ刃との接続部に接続させた場合に、従来のラジアスエンドミルよりも量産時の形状のばらつきを抑えることができる。従って、精密プラ型における切削加工において従来のラジアスエンドミルよりも切削性能のばらつきを抑制した高性能なラジアスエンドミルを供給できる。

本発明のラジアスエンドミルの一実施例を示す正面図である。 図１に示す本発明のラジアスエンドミルにおける先端付近の拡大図である。 工具軸に対し平行となる方向から底刃側を見たときの本発明のラジアスエンドミルを示す図である。 図３に示した本発明のラジアスエンドミルにおける底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ける底刃のすくい面のすくい角θを説明する図である。 図４（ａ）に示した本発明のラジアスエンドミルにおけるコーナＲ刃と外周刃との接続部付近の拡大図である。 切れ刃のすくい面にネガランドを設けた従来のラジアスエンドミルを示す正面図である。 図６の工具を工具先端側から見たときの従来のラジアスエンドミルを示す図である。 図７に示した従来のラジアスエンドミルにおける底刃付近の拡大図である。 図８に示した従来のラジアスエンドミルにおけるコーナＲ刃と外周刃との接続部付近の拡大図である。

図１は本発明のラジアスエンドミルの一実施例を示す正面図である。本発明のラジアスエンドミル１は複数の刃溝２（刃数分）が設けられ、底刃３、外周刃４及びコーナＲ刃５からなる切れ刃６を有している。本発明のラジアスエンドミルにおいて、底刃３と外周刃４とはコーナＲ刃５を介して接続されている。

また、図１に示した例は刃径ｄをシャンク径Ｄよりも小さくし、切れ刃６を硬質材料で形成した刃先部８とし、シャンク７をＷＣ基超硬合金製とした２枚刃のラジアスエンドミルの例である。本発明の有利な効果を奏するために、ＷＣ基超硬合金のＣｏ含有量は４〜１２質量％とする。切れ刃６の形成材料もシャンク７と同様にＷＣ基超硬合金としても良いが、５０ＨＲＣを超える高硬度材料を切削する際においては、切れ刃６を立方晶窒化硼素を主成分とする多結晶焼結体（以下、「ｃＢＮ焼結体」という。）で形成することにより、顕著に良好な加工面を長時間維持することが可能となる。なお、図１における点線は刃先部８とシャンク７の境界を示す。刃先部８とシャンク７とはロウ付けもしくは拡散接合により接合されていることが望ましい。

刃先部８の形成材料は、ｃＢＮ焼結体またはＷＣ基超硬合金に限定されず、その他の硬質材料を用いることが出来る。具体的には高速度鋼、ＰＣＤ、多結晶ダイヤまたはセラミックス（ｃＢＮ焼結体を除く。）などである。また本発明のラジアスエンドミルは、刃径ｄが０．１ｍｍ以上２５ｍｍ以下のソリッドエンドミルに適用することが可能である。しかし、５０ＨＲＣを超える高硬度材料を被削材に用いた精密プラ型などの切削加工の際には、金型自体も小さく、求められる隅部の大きさ(隅部の曲率半径)の寸法精度が高いため、刃径ｄが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下の小径のソリッドエンドミルに適用することが望ましい。刃径ｄが、０．１ｍｍ未満の工具は工業生産が困難であり、４ｍｍを超えるものは、対象となる被削物の形状自体の大きさが小型であるため使用できないことがあるからである。

図２は図１に示す本発明のラジアスエンドミルにおける先端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、底刃３及びコーナＲ刃５は底刃の逃げ面１２と底刃のすくい面９により形成される。底刃のすくい面９はコーナＲ刃５におけるすくい面の役目も兼ねるため、コーナＲ刃５にも接続される。同様に外周刃４は外周刃の逃げ面１１と外周刃のすくい面１０により形成される。また、ギャッシュ面１６は、刃溝２の形成時に、外周刃のすくい面１０と共に形成される面である。さらに、第１干渉回避面１３、第２干渉回避面１４及び第３干渉回避面１５は、切削加工時にラジアスエンドミルの先端と被削材が干渉しないように、底刃３もしくは外周刃４の回転軌跡よりも内側に設けられている平面である。

本発明のラジアスエンドミルにおけるコーナＲ刃５の曲率半径は０．０１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲であり、０．０１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲とするのが好ましく、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の範囲とするのがさらに好ましい。これにより、被削材の隅部の大きさ（隅部の曲率半径）が０．０１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設計された、非常に小さい隅部が設けられた金型を切削加工することが可能となる。コーナＲ刃５の曲率半径が０．０１ｍｍ未満のものは工業生産が困難であり、また、コーナＲ刃５の曲率半径が１．５ｍｍを超えた場合は、本発明の有利な効果が消失する。また、底刃３に接続する底刃のすくい面９のすくい角とは後述の図４（ｂ）に示されるすくい角θをいう。すくい角θは、刃溝２と底刃のすくい面９により形成される稜線１８から伸びた外周刃４の輪郭線に対して平行に、コーナＲ刃５と底刃３との接続部２３から直線Ｂを引き、接続部２３及びコーナＲ刃５の輪郭線を結ぶ基準直線と直線Ｂとの成す角度θを測定して求めた。かかるすくい角θは図４（ｂ）中の前記基準直線から矢印方向に角度θが形成されるとき負角となる。本発明において、すくい角θは−３０°以上−５°以下の負角であることが本発明の有利な効果を奏するために望ましい。

図３は工具軸Ｏに対し平行となる方向から底刃３側を見たときの本発明のラジアスエンドミル（２枚刃）を示す図であり、工具軸Ｏに対して点対称に、刃溝２、底刃３、底刃のすくい面９、底刃の逃げ面１２、第１干渉回避面１３、第２干渉回避面１４、第３干渉回避面１５、ギャッシュ面１６、刃溝２と底刃のすくい面９により形成される稜線１８、及びギャッシュ面１６と底刃３のすくい面９により形成される稜線１９はそれぞれ一対をなして形成されている。また図３では、２つの底刃の逃げ面１２、１２によりチゼルエッジ１７が形成されている。本発明のラジアスエンドミルの外周側すくい角は、コーナＲ刃５の端部が工具軸Ｏ（中心側）に向かって鈍角のすくい角を有している。

図３に示すように本発明のラジアスエンドミルは、刃溝２と底刃のすくい面９により形成される稜線１８（図２に示した外周刃のすくい面１０と底刃のすくい面９により形成される稜線ともいえる。）が、底刃３に対して傾斜するように設けられていることにより、外周側から中心側（底刃３の中心側の端部２０から始まる底刃３に対して垂直となる線と、刃溝２と底刃のすくい面９により形成される稜線１８の交わる位置まで）にかけて、底刃３及びコーナＲ刃５のすくい面９の幅（後述の図４（ａ）中のｘ２からｘ１）が徐々に広くなるように設けられていることが、最大の特徴となる。

切れ刃の形成材料がｃＢＮ焼結体である従来のラジアスエンドミルには、後述の図５に示すように、切れ刃の剛性を向上させるために、幅が一定であるネガランド２２が設けられる。しかし、ネガランド２２は一定の幅で設けられているため、底刃３及びコーナＲ刃５のすくい面９の幅（後述の図４（ａ）中のｘ２からｘ１までの幅）が徐々に広くなるように設けられた本発明のラジアスエンドミルとは、底刃３及びコーナＲ刃５のすくい面９の構造が大きく異なる。本発明のラジアスエンドミルは、底刃３及びコーナＲ刃５のすくい面９の形状をかかる新規かつ独創的な構造とし、従来のラジアスエンドミルでは達成できなかった課題である、５０ＨＲＣを超える高硬度材料の切削加工時に、良好な加工面を長時間維持することを達成したものである。

また、ギャッシュ面と底刃のすくい面により形成される稜線１９は、ギャッシュ面１６と底刃のすくい面９が滑らかに接続された場合には、図３で示すように外周側で境界線が形成されないことがある。また、ギャッシュ面１６と底刃のすくい面９の境界線すなわちギャッシュ面１６と底刃のすくい面９とにより形成される稜線１９が外周側まで明瞭に形成され、一方の底刃３の回転方向前方に配置されたギャッシュ面１６と前記底刃の回転方向前方に配置されたもう一方の底刃３における底刃の逃げ面１２とが底刃のすくい面９を介して接続された形状になることもあるが、どちらの場合においても本発明の効果を奏するものである。

図４（ａ）は図３に示した本発明のラジアスエンドミルにおける底刃付近の拡大図である。図４（ａ）に示すように、底刃３に対し垂直な方向で測定したときにおける底刃のすくい面の幅ｘは、外周側から中心側（外周側とはコーナＲ刃５と外周刃４とが接続する場所を示し、中心側とは底刃３の中心側の端部２０を通り、かつ底刃３に対して垂直となる線と、刃溝２と底刃のすくい面９とにより形成される稜線１８との交わる位置までである。）にかけて、徐々に広くなるように設けられている。すなわち、外周側から中心側に底刃３及びコーナＲ刃５のすくい面９の幅（図４（ａ）中のｘ２からｘ１まで）が徐々に広くなっているため、刃先剛性を確保できる。さらにねじれも有しているため、欠損が抑制でき、５０ＨＲＣを超える高硬度材料においても、良好な加工面を長時間維持することが可能となる。
ここで、底刃３は曲線部分を含む形状に形成された場合を含む。かかる場合、直線と曲線の混在する形状に形成された底刃３に対して最も近接する直線を描き、もってこの直線を底刃３の輪郭線とみなす。

本発明において、底刃３の中心側の端部２０における底刃のすくい面９の幅ｘ１は、底刃３に対し垂直な方向で測定したときに、刃径ｄの４％以上１０％以下の範囲であることが望ましい。これにより、５０ＨＲＣを超える高硬度材料の切削においても、チッピングなく高品位の加工面を長時間に渡り加工できる。

底刃３の中心側の端部２０における底刃のすくい面９の幅ｘ１が、底刃３に対し垂直な方向で測定したときに、刃径ｄの４％未満の場合、切りくずの流れる方向が悪くなり、チッピングがしやすくなる傾向が見られる。また、幅ｘ１が、底刃３に対し垂直な方向で測定したときに、刃径ｄの１０％を超えた場合、底刃３の中心側において底刃３のすくい角が大きな負角になり刃先剛性が増すが、切削抵抗が増加し折損する可能性がある。

本発明において、コーナＲ刃５と底刃３の接続部２３における底刃のすくい面９の幅ｘ２は、刃径ｄの１％以上３．５％以下の範囲であることが望ましい。

幅ｘ２が刃径ｄの１％未満の場合、コーナＲ刃５における軸直すくい角（工具軸に対して垂直に切断した場合の断面を見たときのすくい角）、刃直すくい角（工具軸に対して垂直方向で見たときにおいて、切れ刃の接線に対して垂直に切断した場合の断面を見たときのすくい角）が共に鋭角になり、刃先剛性が失われ、チッピングが起こる可能性がある。また、コーナＲ刃５の曲率半径に近くなるため刃先剛性が損なわれる。また、幅ｘ２が刃径ｄの３．５％を超えた場合、軸方向すくい角が鈍角になるためチッピング、折損が発生する可能性がある。

つまり、本発明のラジアスエンドミルにおける大きな特徴である、外周側から中心側にかけて底刃３及びコーナＲ刃５のすくい面９の幅ｘが徐々に広くなるような形状を設けるためには、底刃３の中心側の端部２０における底刃のすくい面９の幅ｘ１を、コーナＲ刃５と底刃３の接続部２３における底刃のすくい面９の幅ｘ２よりも大きくすることが必要である。このような構成とすることにより、刃溝２と底刃３のすくい面９により形成される稜線１８を、底刃３に対して傾斜するように設けることが可能となる。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の本発明のラジアスエンドミルを、右側側面（←Ａ方向）から見た拡大図である。図４（ｂ）に示されるように、底刃のすくい面９のすくい角θが定義される。

図５は、図４に示した本発明のラジアスエンドミルにおけるコーナＲ刃と外周刃との接続部付近の拡大図である。図５に示すように、工具軸Ｏに対し平行となる方向で見たときに、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃との接続部２４とを通るように設けた直線Ａ１と、底刃３とが成す角度をθ１とした。また、刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８を延長した直線を直線Ｂ１としたとき、直線Ａ１と直線Ｂ１との成す角度をθ２とした。

図５に示した本発明のラジアスエンドミルは、工具軸Ｏに対して平行となる方向で見たときに、刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８が、底刃３に対して傾斜するように設けられているから、角度θ１よりも角度θ２が大きいことを特徴としている。θ１＜θ２が成立する場合、鈍角のねじれ角を有し、従来よりも高い刃先剛性を保持でき、かつ切れ味が良好となるため、５０ＨＲＣを超える高硬度の被削材の切削加工においても高品位の加工面を長時間に渡り得られる。角度θ１と角度θ２の値が同じか、もしくは、角度θ２よりも角度θ１が大きい場合、すなわちθ１≧θ２の関係になった場合は、ねじれ角が鋭角となるため、刃先の剛性が失われ、チッピングを起こす可能性がある。

本発明においては、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２が１０°以下になった場合、刃先剛性が失われる可能性があるため、高硬度材料の加工には不向きな形状となる。θ２が３５°以上になった場合、刃物角が鈍角になりすぎるため、切削抵抗が大きくなり、チッピングや折損が発生する恐れがある。従って、θ２は１０°を超え３５°未満の範囲が望ましい。なお、チッピングや折損をより一層抑制するために有効な本発明における最適な角度θ２は１５°以上２５°以下の範囲である。

また本発明においては、θ１よりも、θ２が０°を超え１０°以下の範囲で大きく設けられていることが望ましい。これにより、刃先剛性がさらに向上し、コーナＲ刃及び底刃のチッピングを防止することが可能となり、５０ＨＲＣを超える高硬度材料の被削材を切削加工する場合においても、従来よりも非常に良好な加工面を長時間に渡り維持できる。特に望ましいのは、θ２からθ１を引いた値が３°を超え７°以下の範囲になる場合であり、特に良好な加工面を得られる。

さらに、刃溝と底刃のすくい面により形成される稜線１８は、外周刃とコーナＲ刃との接続部２４に接続するように製作することにより、量産時において形状のばらつきを従来より小さく抑えることができる。もって、精密プラ型における切削加工において従来のラジアスエンドミルよりも切削性能のばらつきを小さく抑制できる、高性能のラジアスエンドミルを供給できる。

図６は切れ刃のすくい面にネガランドを設けた従来のラジアスエンドミルを示す正面図である。従来のラジアスエンドミル２１は、工具軸Ｏに対して略平行に設けられる外周刃４のすくい面、底刃３から底刃３に対して略平行に設けられる底刃３のすくい面、及びコーナＲ刃５に対し一定の幅をもって設けられるコーナＲ刃５のすくい面からなるネガランド２２を有している。また、ネガランド２２は剛性を確保するため、鈍角に設けられているが、幅が一定となるネガランドを全域に沿って設けた場合には切削時の切削抵抗が過大となり加工面品位を損ねたり、工具が折損する可能性がある。

図７は図６の工具を工具先端側から見たときの従来のラジアスエンドミルを示す図である。コーナＲ刃５はねじれを有しておらず、外周刃４と底刃３に接続している。コーナＲ刃５はねじれを有していないため、切削時の抵抗が高くなり、チッピングが発生する可能性があり、良好な加工面を達成できない。

図８は図７に示した従来のラジアスエンドミルにおける底刃付近の拡大図である。図８に示すように従来のラジアスエンドミルは、底刃３に対し垂直な方向で測定したときにおける底刃のすくい面の幅ｘが一定のネガランド２２が形成されている。そのため、底刃の中心側の端部２０における底刃のすくい面の幅ｘ１と、コーナＲ刃と底刃の接続部２３における底刃のすくい面の幅ｘ２は等しい値である。このような形状では刃先剛性が十分に確保できず、欠損が発生しやすい。さらに、５０ＨＲＣを超える高硬度材料を切削した場合には、良好な加工面を維持することができない。

図９は図８に示した従来のラジアスエンドミルにおけるコーナＲ刃と外周刃との接続部付近の拡大図である。図９に示すように、工具軸Ｏに対し平行となる方向で見たときに、工具軸Ｏと、外周刃とコーナＲ刃との接続部２４とを通るように設けた直線を直線Ｃ（直線Ｃは本発明のラジアスエンドミルにおける直線Ａ１に相当する。）としたとき、直線Ｃと底刃３との成す角度がθ１である。また、刃溝とネガランドとにより形成される稜線２５を延長したものを直線Ｅ（直線Ｅは本発明のラジアスエンドミルにおける直線Ｂ１に相当する。）としたとき、直線Ｃと直線Ｅとの成す角度がθ２である。

図９に示すように、従来のラジアスエンドミルにおけるθ１とθ２は等しく設けられている。θ１＝θ２の場合、ねじれ角を有していないか、もしくは鋭角なねじれ角となるため、コーナＲ刃及び底刃の剛性が損なわれる傾向にある。よって、５０ＨＲＣを超える高硬度の被削材の切削加工において、チッピング等が生じやすくなる。

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）
工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃との接続部２４とを結んだ直線に対する底刃３の成す角度θ１よりも、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２を大きく設けた本発明例１、及びネガランドを設けた従来例１の各ラジアスエンドミルをそれぞれ用いて、加工面粗さの比較テストを行った。

本発明例１及び従来例１のラジアスエンドミルの共通仕様は以下のとおりとした。
刃径ｄ：０．４ｍｍ
底刃３、外周刃４及びコーナＲ刃５からなる切れ刃６を工具軸Ｏ方向で測定したときの長さである刃長：０．１４ｍｍ
切れ刃６のねじれ角：−２０°
首下長さＬ：０．５ｍｍ
コーナＲ刃５の曲率半径：０．０２ｍｍ
シャンク７の形成材料：ＷＣ基超硬合金（日立ツール株式会社製、材質名：ＮＭ０８、Ｃｏ含有量：８．２質量％）
切れ刃６の形成材料：ｃＢＮ焼結体
刃数：２枚刃のラジアスエンドミル

本発明例１のラジアスエンドミルは、図３、図４及び図５に示すように工具軸Ｏに対して平行となる方向で見たときに、刃溝２と底刃３とのすくい面により形成される稜線１８が、底刃３に対して傾斜するように設けられているため、径方向のすくい角は鈍角となっており、外周側から中心側にかけて、底刃３及びコーナＲ刃５のすくい面の幅が徐々に広くなるように設けられている。工具軸Ｏと外周刃４とコーナＲ刃５との接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１は２０°である。直線Ａ１に対する刃溝２と底刃３のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２は２５°である。よって、工具軸Ｏと外周刃４とコーナＲ刃５との接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の角度θ１と、直線Ａ１に対する刃溝２と底刃３のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２との角度差（θ２−θ１）は５°である。

従来例１のラジアスエンドミルにはネガランドが設けられているため、図７、図８及び図９に示すように工具軸Ｏに対し平行となる方向で見たときに、刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線が、底刃に対して傾斜しないように設計されている。工具軸と外周刃とコーナＲ刃との接続部とを結んだ直線Ｃに対する底刃の成す角度θ１は１６°である。また従来例１のラジアスエンドミルにおける直線Ｃに対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線の成す角度θ２は１６°である。すなわち、θ１＝θ２ である。

評価方法として、各例のラジアスエンドミルを用いて勾配面の仕上げ加工を等高線加工で行い、切削距離が１．２ｍ、１０ｍ、４０ｍ、及び７０ｍに達したときにおいて、加工面粗さＲａ（中心線平均粗さ、ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の測定及び比較を行った。

切削加工条件はいずれの場合も以下の条件とした。
被削材：ＳＵＳ４４０Ｃ焼き入れ材（６０ＨＲＣ）のブロック材
被削材の寸法、形状：高さ２０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、一方の壁面を角度４５°の勾配面に形成
ラジアスエンドミルの回転数：４００００回転／ｍｉｎ（切削速度５０．３ｍ／ｍｉｎ）
送り速度：２６０ｍｍ／ｍｉｎ
一刃送り量：０．００３５ｍｍ／ｔｏｏｔｈ
軸方向切り込み量：２．００μｍ
径方向切り込み量：２．００μｍ
冷却：ミストクーラントを使用
上記切削加工条件にて、切削距離が７０ｍ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、切削距離が１．２ｍ、１０ｍ、４０ｍ、及び７０ｍに達した全時点において、Ｒａが０．０７０μｍ以下である場合を良好とした。切削試験結果を表１に示す。

表１から、本発明例１のラジアスエンドミルは切削距離が切削初期である１．２ｍから、１０ｍ、４０ｍ及び７０ｍに達した全時点において、Ｒａが０．０７μｍ以下で、良好なＲａを長時間維持することが出来た。

従来例１のラジアスエンドミルはネガランドが設けられており、刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線が、底刃に対して傾斜しないように設計されているため、コーナＲ刃がねじれを有していない。そのため、切削抵抗が大きくなり、切削距離が１．２ｍ、１０ｍ、４０ｍ及び７０ｍに達した時点におけるＲａは、０．０６９μｍ、０．０７１μｍ、０．０７６μｍ及び０．０８０μｍとなり、切削距離が１０ｍ以上の加工面が悪くなる結果となった。

（実施例２）
工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃との接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１と、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２との角度差を変化させた本発明例２から本発明例１２の各ラジアスエンドミルを用いて、Ｒａの比較テストを行った。

本発明例２として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃との接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８との成す角度θ２を２１°とし、θ１よりもθ２を１°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例３として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃との接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８との成す角度θ２を２２°とし、θ１よりもθ２を２°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例４として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２を２３°とし、θ１よりもθ２を３°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例５として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２を２４°とし、θ１よりもθ２を４°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例６として、本発明例１と同様に、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２を２５°とし、θ１よりもθ２を５°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例７として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２を２６°とし、θ１よりもθ２を６°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例８として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２を２７°とし、θ１よりもθ２を７°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例９として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２を２８°とし、θ１よりもθ２を８°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例１０として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２を２９°とし、θ１よりもθ２を９°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例１１として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８の成す角度θ２を３０°とし、θ１よりもθ２を１０°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例１２として、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１を２０°とし、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面により形成される稜線１８の成す角度θ２を３１°とし、θ１よりもθ２を１１°大きく設けたラジアスエンドミルを製作した。

本発明例２から本発明例１２の各ラジアスエンドミルの共通仕様は本発明例１と同一にした。

評価方法として、各例のラジアスエンドミルを用いて勾配面の仕上げ加工を等高線加工で行い、切削距離が７０ｍに達したときにおいて、Ｒａの測定及び比較を行った。

切削加工条件は実施例１と同一にした。切削試験の評価基準として、切削距離が７０ｍに達した時点において、Ｒａが０．０７０μｍ以下の場合を良好とした。切削試験の結果を表２に示す。

表２から、本発明例２から本発明例１２の各ラジアスエンドミルの場合、切削距離が７０ｍに達した時点において、Ｒａがいずれも０．０７０μｍ以下であり、良好な結果を得られたことが分かる。

さらに表２から、工具軸Ｏと外周刃とコーナＲ刃の接続部２４とを結んだ直線Ａ１に対する底刃３の成す角度θ１よりも、直線Ａ１に対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線１８との成す角度θ２が１°以上１０°以下の範囲で大きく設けた本発明例２から本発明例１１の各ラジアスエンドミルの場合、Ｒａが０．０６８μｍ以下であり、非常に良好な結果を得られたことが分かる。

本発明のラジアスエンドミルによれば、コーナＲ刃の曲率半径が０．０１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下という非常に小さい寸法範囲においても刃先剛性が確保できる点で、従来のラジアスエンドミルに比べて有利な効果を奏することができる。従って、５０ＨＲＣを超える高硬度材料（被削材）の切削加工時においても、従来に比べて顕著に良好な加工面を長時間維持することができるから、隅部の大きさ（隅部の曲率半径）が０．０１ｍ以上０．１ｍｍ以下という非常に小寸法の金型の切削加工を行う微細加工分野において、特に有用である。

１ 本発明のラジアスエンドミル
２ 刃溝
３ 底刃
４ 外周刃
５ コーナＲ刃
６ 切れ刃
７ シャンク
８ 刃先部
９ 底刃のすくい面
１０ 外周刃のすくい面
１１ 外周刃の逃げ面
１２ 底刃の逃げ面
１３ 第１干渉回避面
１４ 第２干渉回避面
１５ 第３干渉回避面
１６ ギャッシュ面
１７ チゼルエッジ
１８ 刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線
１９ ギャッシュ面と底刃のすくい面とにより形成される稜線
２０ 底刃の中心側の端部
２１ 従来のラジアスエンドミル
２２ ネガランド
２３ コーナＲ刃と底刃との接続部
２４ 外周刃とコーナＲ刃との接続部
２５ 刃溝とネガランドとにより形成される稜線
Ｏ 工具軸
Ｌ 首下長さ
ｄ 刃径
Ｄ シャンク径
ｘ 底刃のすくい面の幅
ｘ１ 底刃の中心側の端部における底刃のすくい面の幅
ｘ２ コーナＲ刃と底刃との接続部における底刃のすくい面の幅
θ１ 工具軸と外周刃とコーナＲ刃との接続部とを結んだ直線に対する底刃の成す角度
θ２ 直線Ａに対する刃溝と底刃のすくい面とにより形成される稜線の成す角度

Claims (3)

1. 刃溝が設けられ、複数の底刃、外周刃及びコーナＲ刃を有し、前記底刃と前記外周刃とが前記コーナＲ刃を介して接続されたラジアスエンドミルにおいて、
   工具軸に対して平行となる方向から見たときに、前記刃溝と前記底刃のすくい面とにより形成される稜線が、前記底刃の前記コーナＲ側の端部から前記工具軸側の端部にわたって、前記工具軸側に向かうに従い前記底刃から離れるように前記底刃に対して傾斜して設けられ、
   前記工具軸と、前記外周刃と前記コーナＲ刃との接続部とを結んだ直線に対する前記底刃の成す角度よりも、前記直線に対する前記刃溝と前記底刃のすくい面とにより形成される稜線の成す角度が大きいことを特徴とするラジアスエンドミル。
2. 前記工具軸と前記外周刃と前記コーナＲ刃との接続部とを結んだ直線に対する前記底刃の成す角度よりも、前記直線に対する前記刃溝と前記底刃のすくい面とにより形成される稜線の成す角度が０°を超え１０°以下となる範囲で大きいことを特徴とする請求項１に記載のラジアスエンドミル。
3. 前記刃溝と前記底刃のすくい面とにより形成される稜線が、前記外周刃と前記コーナＲ刃との接続部に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のラジアスエンドミル。

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