JP7075952B2 - 回転切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、チップブレーカ溝を有する回転切削工具に関するものである。

ルーターを用いたプリント配線板の加工形態は、主に溝加工であるため、外周切れ刃と被削材との接触面積が大きくなり、したがって、これに伴い切削抵抗も大きくなるから、工具本体の折損や加工精度が悪化する問題がある。従来、このような問題を解決するものとして、例えば特許文献１，２に示すような工具本体の外周逃げ面に外周切れ刃を分断するチップブレーカ溝（ニック溝とも言う）が設けられたルーターが提案されている。

実願昭５１－１６５２１８号（実全昭５３－８１９８７号）のマイクロフィルム 実開平５－７８４２１号公報

ところで、プリント配線板の加工においては、加工効率を向上させる目的で複数の素材板を重ねた状態での加工が行われることがあり、近年は、さらなる効率改善を目的として、さらに素材板の重ね枚数を増やしたり、送り速度を上げた条件での加工が広く行われるようになり、このような行為によって切削抵抗が増大し、ルーターの折損、加工経路上での切り屑残り、加工精度の悪化などの問題が再び生じるようになった。

切り屑排出溝の深さを工具本体の先端側に対して基端側で浅くなるようにすれば工具本体の剛性を向上させることはできると考えられるが、その場合、工具本体の先端側と基端側とですくい角や逃げ角が異なる外周切れ刃が形成されることとなり、安定的な加工が損なわれてしまう問題が生じてしまう。

また、特許文献１に記載された技術のように、チップブレーカ溝の深さを工具本体の基端側から先端側に向かって漸減するように構成した場合、工具本体の基端側におけるチップブレーカ溝が深くなって、加工時に最も負荷が掛かる工具本体の基端部の剛性が低下する懸念があり、また、特許文献２に記載されるもののように、チップブレーカ溝が設けられるピッチを工具本体の先端側から基端側に向かって漸増するように構成した場合は、工具本体の基端部の剛性は確保できるものの、チップブレーカ溝のピッチの拡大に伴い外周切れ刃の一つ一つの長さが長くなり、外周切れ刃と被削材との接触面積が増大し、その結果、チップブレーカ溝を有するものでも大きな切削抵抗が生じ、加工精度の悪化などの問題が生じてしまう。

前述の問題を解決するには、耐折損性及び切り屑排出性に優れ且つ切削抵抗が小さく加工精度が良好な回転切削工具が要求されるが、現状、これらの要求をすべて満足するような回転切削工具は存在しない。

本発明は、このような現状に鑑みなされたものであり、耐折損性及び切り屑排出性に優れ、且つ切削抵抗が小さく高精度な加工を実現可能とする回転切削工具を提供することを目的とする。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

工具本体１の外周に該工具本体１の先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面と前記工具本体１の外周面若しくは前記工具本体１の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃３が形成され、この外周切れ刃３を分断するようにチップブレーカ溝４が設けられている回転切削工具であって、前記工具本体１の直径は、０．４ｍｍ以上１．８ｍｍ以下であり、また、前記外周切れ刃３のねじれ角は、１５度以上３５度以下であり、また、前記チップブレーカ溝４は、溝先端部から溝基端部に向かって深さが所定範囲一定な溝先端側深さ一定領域部Ｘを有し、この溝先端側深さ一定領域部Ｘから前記溝基端部に向かって深さが所定の漸減率で浅くなるように構成され、さらに、前記チップブレーカ溝４は、単位長さあたりの深さの変化量が切り替わる位置となる変化点の前記工具本体１の先端からの位置が、前記工具本体１の先端から前記チップブレーカ溝４と前記外周切れ刃３との交点のうち最も基端側に位置する点までの長さで規定されるチップブレーカ溝長の４２％以上９０％以下の範囲内に設けられ、また、前記溝先端部における深さと前記溝基端部における深さの差が０．０３０ｍｍ以上０．０５０ｍｍ以下となるように構成されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ溝４は、前記溝先端側深さ一定領域部Ｘから前記溝基端部に向かって深さが所定の漸減率で浅くなると共に、この所定の漸減率で浅くなる領域に連続して前記溝基端部に向かって深さが前記所定の漸減率と異なる漸減率でさらに浅くなるように構成されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、工具本体１の外周に該工具本体１の先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面と前記工具本体１の外周面若しくは前記工具本体１の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃３が形成され、この外周切れ刃３を分断するようにチップブレーカ溝４が設けられている回転切削工具であって、前記チップブレーカ溝４は、溝先端部から溝基端部に向かって深さが一定の漸減率で浅くなるように構成されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、工具本体１の外周に該工具本体１の先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面と前記工具本体１の外周面若しくは前記工具本体１の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃３が形成され、この外周切れ刃３を分断するようにチップブレーカ溝４が設けられている回転切削工具であって、前記チップブレーカ溝４は、溝基端部から溝先端部に向かって深さが所定範囲一定な溝基端側深さ一定領域部Ｙを有し、この溝基端側深さ一定領域部Ｙから前記溝先端部に向かって深さが所定の漸増率で深くなるように構成されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項４記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ溝４は、溝先端部から溝基端部に向かって深さが所定範囲一定な溝先端側深さ一定領域部Ｘを有し、この溝先端側深さ一定領域部Ｘの深さは前記溝基端側深さ一定領域部Ｙの深さよりも深くなっていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項３～５いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ溝４は、溝先端部における深さと溝基端部における深さとの差が０．０２０ｍｍ以上０．０５５ｍｍ以下となるように構成されていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、耐折損性及び切り屑排出性に優れ、且つ切削抵抗が小さく高精度な加工を実現可能とする回転切削工具となる。

したがって、プリント配線板の加工において、素材板の重ね枚数を増やしたり送り速度を上げた条件で加工しても切削抵抗の増大による影響が可及的に抑制され、高精度な加工を効率的に行うことができる。

本実施例を示す正面図である。 本実施例のチップブレーカ溝の深さを定義する説明図である。 本実施例のチップブレーカ溝を示す概略説明図である。 本実施例のチップブレーカ溝を示す概略説明図である。 本実施例のチップブレーカ溝を示す概略説明図である。 従来例のチップブレーカ溝を示す概略説明図である。 実験１の実験条件及び実験結果を示す表である。 実験１の実験結果を示すグラフである。 実験２の実験条件及び実験結果を示す表である。 実験２の実験結果を示すグラフである。 実験３の実験結果を示す写真である。 実験４の倒れ量評価に関する概略説明図である。 実験４の実験結果を示すグラフである。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

チップブレーカ溝４の溝基端部における深さを溝先端部における深さよりも浅くすることで、このチップブレーカ溝４による切削抵抗の増大抑制効果を保ちつつも、工具本体１の剛性が改善され、工具本体１の折損を防止することができ、また、加工精度の向上も図ることができる。

さらに、剛性の改善により切り屑排出溝２の体積を大きく設計することが可能となるから、切り屑排出性も向上させることができる実用的な回転切削工具となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、工具本体１の外周に該工具本体１の先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面と前記工具本体１の外周面若しくは前記工具本体１の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃３が形成され、この外周切れ刃３を分断するようにチップブレーカ溝４が設けられている回転切削工具である。

具体的には、本実施例は、図１に示すように、前述した工具本体１の外周に設けられた切り屑排出溝２、すくい面、外周逃げ面、外周切れ刃３及びチップブレーカ溝４に加え、工具本体１の先端部に先端形成面６を形成することにより底刃５が設けられ、基端部にプリント配線板用切削加工装置の工具取り付け部に連結するシャンク部（図示省略）が設けられた、主としてプリント配線板の外形加工や長穴加工などの切削加工に用いられるルーターである。なお、本実施例においては、工具回転軸Ｃの周りに１８０度の間隔で配置される一対の先端形成面６を形成することで２つの底刃５が設けられている。このため、図１においては一方の先端形成面６のみが視認できるように示されている。また、夫々の先端形成面６は先端形成逃げ面６ａと先端形成壁面６ｂとで構成され、一対の先端形成面６のうち、一方の先端形成面６の先端形成逃げ面６ａと他方の先端形成面６の先端形成壁面６ｂとの交差稜線部に底刃５が設けられている。

以下、本実施例に係る主要構成各部について詳述する。

外周切れ刃３は４枚以上（本実施例では６枚乃至７枚）設けられ、円周方向に等分され、それぞれ右ねじれに設けられている。なお、外周切れ刃３の枚数は、この外周切れ刃３がチップブレーカ溝４により分断される前の枚数であり、本実施例においては切り屑排出溝２の条数と同数になっている。

また、この外周切れ刃３のねじれ角の設定角度については、１５度未満では切り屑の排出性が低下し、また、３５度を超えると被削材のルーター加工端部にて被削材（プリント配線板）に含まれる樹脂とガラスクロスが剥離して白く見える症状（所謂ハローイング）が起き易くなることから、本実施例は、このような不具合が生じないように、外周切れ刃３のねじれ角は、１５度以上３５度以下に設定されている。

具体的には、外周切れ刃３のねじれ角は２０度以上３０度以下が好ましく、本実施例の外周切れ刃３は、ねじれ角が２４度若しくは３０度に設定されている。

また、チップブレーカ溝４は、外周切れ刃３の螺旋方向に沿って等ピッチに設けられている。

具体的には、本実施例のチップブレーカ溝４は、溝形状が略矩形に形成され、一条溝として工具本体１の先端から始まる右ねじれ方向の螺旋状溝に形成されている。なお、チップブレーカ溝４の深さについては、後述する測定位置に存在する外周切れ刃３からこの外周切れ刃３に隣接するチップブレーカ溝４の底部までの工具径方向距離をチップブレーカ溝４の深さと定義し（図２参照）、本実施例においては、外周切れ刃３とこの外周切れ刃３の基端側に隣接するチップブレーカ溝４とを対象として、チップブレーカ溝４の深さを測定した。

より具体的には、本実施例のチップブレーカ溝４は、ねじれ角が７９度～８１度に設定されている。なお、チップブレーカ溝４のねじれ角はこのチップブレーカ溝４の回転軌跡に重なる外周切れ刃３の長さの割合に応じて適宜設定変更可能なものとする。また、チップブレーカ溝４のねじれ方向（並設方向）や溝形状（断面形状）、条数は本実施例に限定されるものではない。

また、本実施例のチップブレーカ溝４は、このチップブレーカ溝４の溝基端部における深さが溝先端部における深さよりも浅く設定されている。なお、この溝基端部とは、チップブレーカ溝４の基端近傍、すなわち工具本体１の基端側に位置するチップブレーカ溝４の終端部を意味し、また、溝先端部とは、チップブレーカ溝４の先端近傍、すなわち工具本体１の先端側に位置するチップブレーカ溝４の始端部を意味する。

具体的には、チップブレーカ溝４は、図３に示すような溝先端部から溝基端部に向かって深さが一定の漸減率（溝先端部から溝基端部に向かってチップブレーカ溝４の深さが漸減する場合の、工具回転軸Ｃ方向の単位長さ当たりの深さの変化量）で浅くなっている構成と、図４に示すような溝先端部から溝基端部に向かって深さが所定範囲一定であり、この深さが一定な溝先端側深さ一定領域部Ｘよりも溝基端部側における深さが溝基端部に向かって所定の漸減率で浅くなっている構成と、図５（ａ）に示すような溝基端部から溝先端部に向かって深さが所定範囲一定であり、この深さが一定な溝基端側深さ一定領域部Ｙよりも溝先端部側における深さが溝先端部に向かって所定の漸増率（溝基端側深さ一定領域部Ｙ端部から溝先端部に向かってチップブレーカ溝４の深さが漸増する場合の、工具回転軸Ｃ方向の単位長さ当たりの深さの変化量）で深くなっている構成と、図５（ｂ）に示すような溝先端部から溝基端部に向かって深さが所定範囲一定な溝先端側深さ一定領域部Ｘと、溝基端部から溝先端部に向かって深さが所定範囲一定な溝基端側深さ一定領域部Ｙとを有し、この溝先端側深さ一定領域部Ｘは溝基端側深さ一定領域部Ｙよりも深さが深くなっており、この溝先端側深さ一定領域部Ｘと溝基端側深さ一定領域部Ｙとの間において深さが溝先端部に向かって所定の漸増率で深くなっている構成とすることができる。

なお、チップブレーカ溝４の構成に関しては、上記に限らず、例えば、溝先端側深さ一定領域部Ｘや溝基端側深さ一定領域部Ｙにおいて他の領域と比較して単位長さあたりの深さの変化が小さくなるように深さが変化する構成としても良いし、また、単位長さあたりの深さの変化量が切り替わる位置（以下、変化点という。）が複数個所存在する構成としても良い。

また、変化点については、工具本体１の先端からチップブレーカ溝４と外周切れ刃３との交点のうち最も基端側に位置する点までの長さ（以下、チップブレーカ溝長という。）の９６％より基端側の位置で変化量がさらに大きくなり工具本体１の基端にて急激にチップブレーカ溝４が浅くなると、被削材加工中の応力による工具本体１の突発的な折損が生じる可能性があり、本実施例は、このような不具合が生じないように、変化点はチップブレーカ溝長の９６％以下（好ましくは９０％以下）の位置に設定されている。

また、具体的なチップブレーカ溝４の深さについては、溝先端部における深さと溝基端部における深さとの差が０．０２０ｍｍ未満の場合は前述したようなチップブレーカ溝４の構成にしても、その効果が生じず従来品と変わらず、また、０．０５５ｍｍを超える場合には基端側のチップブレーカ溝４の体積が小さくなり過ぎてチップブレーカ溝４に沿う切り屑の排出が阻害され、切り屑排出性が低下し、外周切れ刃３が加工経路上に滞留した切り屑を巻き込みながら被削材を加工することになるため、切削抵抗の増大に伴って工具本体１の折損などの不具合が生じ易くなったり、工具本体１の先端側でのチップブレーカ溝４が深くなり過ぎることで剛性が低下し、工具本体１の折損や加工精度不良などの不具合が生じ易くなることから、本実施例は、このような不具合が生じないように、チップブレーカ溝４は、溝先端部における深さと溝基端部における深さとの差が０．０２０ｍｍ以上０．０５５ｍｍ以下（好ましくは０．０３０ｍｍ以上０．０５０ｍｍ以下）となるように構成されている。

なお、工具本体１の先端側（溝先端部）におけるチップブレーカ溝４の深さの測定位置は、工具本体１の先端部を除去することで形成される先端形成面６の影響を受けない位置となる先端形成面６よりも基端側の位置とすることが望ましく、本実施例では工具本体１の先端から１．５ｍｍの位置としている。すなわち、工具本体１の先端から１．５ｍｍの位置に存在する外周切れ刃３とこの外周切れ刃３の基端側に隣接するチップブレーカ溝４とを対象として、溝先端部におけるチップブレーカ溝４の深さを測定した。

また、チップブレーカ溝４は、外周切れ刃３を分断するように、且つ所定のチップブレーカ溝長となるように設けられるために、工具本体１の基端側においては、溝先端部でのチップブレーカ溝４の形状に対し不完全な（大きく変形した）形状で形成されることがある。このため、工具本体１の基端側（溝基端部）におけるチップブレーカ溝４の深さの測定位置は、工具本体１の基端側に位置し、且つ溝先端部におけるチップブレーカ溝４の形状と同等の形状を維持している位置、すなわちチップブレーカ溝長位置よりも先端側の位置とすることが望ましく、本実施例では工具本体１の先端から「チップブレーカ溝長－０．３５ｍｍ」の位置としている。

すなわち、工具本体１の先端から「チップブレーカ溝長－０．３５ｍｍ」の位置（例えば後述する実験１で用いた、チップブレーカ溝長が６ｍｍのルーターにおいては、５．６５ｍｍの位置）に存在する外周切れ刃３とこの外周切れ刃３の基端側に隣接するチップブレーカ溝４とを対象として、溝基端部におけるチップブレーカ溝４の深さを測定した。

また、本実施例のようにチップブレーカ溝４の溝基端部における深さを溝先端部における深さよりも浅くして、このチップブレーカ溝４による切削抵抗の増大抑制効果を保ちつつも、工具本体１の剛性を改善する場合、工具本体１の直径が０．４ｍｍよりも細い場合、直径が細くなり過ぎ工具本体１の剛性が低下し、チップブレーカ溝４の溝基端部における深さを溝先端部における深さよりも浅くしてもその効果が十分に発揮されないおそれがあり、また、直径を１．８ｍｍより太くした場合、被削材に加工した溝の幅が大きくなり切り屑の排出が容易になることから、そもそもチップブレーカ溝４の溝基端部における深さを溝先端部における深さよりも浅くする必要がなくなる。したがって、チップブレーカ溝４を前述のように構成してこのチップブレーカ溝４による切削抵抗の増大抑制効果を保ちつつも、工具本体１の剛性を改善する効果が発揮される工具本体１の直径は、０．４ｍｍ以上１．８ｍｍ以下となる。

本実施例は上述のように構成したから、耐折損性及び切り屑排出性に優れ、且つ切削抵抗が小さく高精度な加工を実現可能とする回転切削工具となる。

すなわち、本実施例は、チップブレーカ溝４の溝基端部における深さが溝先端部における深さよりも浅くなるように深さが変化する構成としたから、切り屑排出溝２の深さを工具本体１の基端側と先端側とで変化させることなく工具本体１の基端側の剛性を改善することができ、耐折損性や加工精度を向上することができ、しかも、剛性が改善されることで切り屑排出溝２の体積を大きく設計することが可能となるため、切り屑排出性も向上させることができる。

したがって、本実施例の回転切削工具をプリント配線板の外形加工や長穴加工に用いることで、素材板の重ね枚数を増やしたり、送り速度を上げた条件で加工しても切削抵抗の増大による影響が可及的に抑制され、高精度な加工を効率的に行うことができる。

またさらに、本実施例は、チップブレーカ溝４の深さを適宜変更可能な構成としたから、特許文献２に記載されるもののように、チップブレーカ溝が設けられるピッチを工具本体の先端側から基端側に向かって漸増するように構成した場合に生じる問題、すなわち、チップブレーカ溝のピッチの拡大に伴い外周切れ刃の一つ一つの長さが長くなり、外周切れ刃と被削材との接触面積が増大し、チップブレーカ溝があっても大きな切削抵抗が生じ、工具本体の折損や加工精度の悪化の問題が生じることを防止することができる。

以下は、本実施例の効果を裏付ける実験（評価実験）である。

実験は、図６に示す従来例（チップブレーカ溝４の深さが一定若しくは溝基端部から溝先端部に向かって深さが一定の漸減率で浅くなっている構成（前述の特許文献１に記載の工具と同等の構成）、言い換えると溝先端部から溝基端部に向かって深さが一定の漸増率で深くなっている構成）と図３～５に示す本実施例（チップブレーカ溝４の溝基端部における深さが溝先端部における深さよりも浅く設定されている構成）との夫々における折損寿命（耐折損性）に関する評価（実験１，２）、切り屑排出性に関する評価（実験３）及び倒れ量（剛性）に関する評価（実験４）を行った。

実験１：折損寿命評価（１）
実験１では、従来例及び本実施例にいずれも、直径：１．０ｍｍ、刃長及びチップブレーカ溝長：６．０ｍｍのルーターを用いた。また、切削条件及び評価方法は以下のとおりである。

〈切削条件〉
スピンドル回転数：６０，０００ｒｐｍ
送り速度：０．８ｍ／ｍｉｎ（ラジアル方向（工具径方向）の送り速度として）
〈評価方法〉
厚さ１．６ｍｍの耐熱性ガラス布基材エポキシ樹脂積層板を３枚重ねた被削材に対
して、所定パターン（ヨコ１０ｍｍ、タテ５ｍｍの計４０ｍｍのつづら折パターン
）を繰り返し加工した際の折損寿命を実験Ｎｏ．１（従来例：深さ一定）と比較す
る。

図７は各実験Ｎｏ．のルーターのチップブレーカ溝４の各種設定値及び折損寿命判定結果を示す表であり、図８は各実験Ｎｏ．のルーターの折損寿命を示すグラフである。なお、図７の折損寿命判定結果については、実験Ｎｏ．１（チップブレーカ溝４の深さが一定な従来例）を基準として、この実験Ｎｏ．１の折損寿命に対して折損寿命が１倍以下であった場合は×、１倍を超え１．２倍未満であった場合は△、１．２倍以上１．５倍未満であった場合は○、１．５倍以上であった場合は◎とした。

図７に示すチップブレーカ溝の深さ区分について、図６（ａ）に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって一定なもの（変化しないもの）（実験Ｎｏ．１：従来例）を「一定」、図６（ｂ）に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって一定の漸増率で深くなっているもの（実験Ｎｏ．２，３：従来例）を「漸増」、図３に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって一定の漸減率で浅くなっているもの（実験Ｎｏ．４：本実施例）を「漸減」、図４（ａ）に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって所定範囲一定であり、この深さが一定な溝先端側深さ一定領域部Ｘよりも溝基端部側における深さが溝基端部に向かって一定の漸減率で浅くなっているもの（実験Ｎｏ．５～１５：本実施例）を「一定＋漸減」、図４（ｂ）に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって所定範囲一定であり、この深さが一定な溝先端側深さ一定領域部Ｘよりも溝基端部側における深さが２つの異なる漸減率で溝基端部に向かって浅くなっているもの（実験Ｎｏ．１６：本実施例）を「一定＋漸減＋漸減」と示している。

また、変化点について、溝先端側に位置する変化点を「第一変化点」、溝基端側に位置する変化点を「第二変化点」として表す。この点、後述する実験２（図９）においても同様である。なお、チップブレーカ溝４の深さ区分が「一定」、「漸増」及び「漸減」については変化点が存在せず、「一定＋漸減」については第一変化点のみが存在し、「一定＋漸減＋漸減」については第一変化点と第二変化点の両方が存在する。図７においては、工具本体１の先端から第一変化点及び第二変化点までの距離と、この距離のチップブレーカ溝長に対する割合を示している。

図７及び図８に示すように、チップブレーカ溝４の深さが一定若しくは溝先端部から溝基端部に向かって漸増する従来例に対して、本実施例のいずれの条件も折損寿命が良好に改善（延命）されることが確認された。

具体的には、実験Ｎｏ．２（従来例：「漸増」）は、実験Ｎｏ．１に対してチップブレーカ溝４の溝基端部の深さは同じであるが溝先端部の深さが浅くなっており、これにより工具本体１の先端側のチップブレーカ溝４の体積が小さく、チップブレーカ溝４の中を通り基端側へ排出される切り屑の移動が阻害され易く、工具本体１の先端側での切り屑の詰まりが生じて切削抵抗が増大したため折損寿命が短かったと考える。

また、実験Ｎｏ．３（従来例：「漸増」）は、チップブレーカ溝４の溝基端部の深さが深く、工具本体１の剛性が低いため折損寿命が短かったと考える。

一方、実験Ｎｏ．４（本実施例：「漸減」）は、チップブレーカ溝４の深さを溝先端部から溝基端部に向かって漸減する構成としたことで工具本体１の基端部における基材体積が増加し（基材部分が太くなり）剛性が向上しているため、折損寿命の改善が見られたと考える。

また、実験Ｎｏ．５～１５（本実施例：「一定＋漸減」）は、チップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって所定範囲一定であり、この深さが一定な溝先端側深さ一定領域部Ｘよりも溝基端部側における深さが溝基端部に向かって一定の漸減率で浅くなるように設計したことで、工具本体１の先端側における切り屑の移動の阻害が軽減され、且つ工具本体１の基端部にける剛性が向上して、実験Ｎｏ．１（従来例：「一定」）よりも折損寿命に高い改善効果が見られたと考える。

なお、溝先端部における深さと溝基端部における深さの差が０．０２０ｍｍ以上０．０５５ｍｍ以下の範囲で、且つ工具本体１の先端から第一変化点までの距離のチップブレーカ溝長に対する割合が９０％以下である実験Ｎｏ．５～１３が良好な結果を示すことが確認された。また、これらのうち、溝先端部における深さと溝基端部における深さの差が０．０３０ｍｍ以上０．０５０ｍｍ以下の範囲で、且つ工具本体１の先端から第一変化点までの距離のチップブレーカ溝長に対する割合が９０％以下である実験Ｎｏ．５～１１が特に良好な結果を示すことが確認され、特に実験Ｎｏ．８は、実験Ｎｏ．１（従来例：「一定」）に対して約１．８倍と大幅に折損寿命が改善されることが確認された。

この実験Ｎｏ．８は、工具本体１の先端から５ｍｍの位置にある第一変化点までのチップブレーカ溝４が０．１０５ｍｍで一定となっており、チップブレーカ溝４の深さの溝先端側測定位置（工具本体１の先端から１．５ｍｍの位置）と第一変化点の中間である、工具本体１の先端から基端側へ３．２５ｍｍの位置でのチップブレーカ溝４の深さも０．１０５ｍｍであり、また、このチップブレーカ溝４は、第一変化点（工具本体１の先端から５．０ｍｍ）と溝基端部における深さ測定位置（工具本体１の先端から５．６５ｍｍ）との間で深さが０．０４５ｍｍ浅くなるように構成され（漸減率が６．９％に設定されている。）、溝基端側のチップブレーカ溝４の深さ測定位置（工具本体１の先端から５．６５ｍｍ）では０．０６ｍｍ、第一変化点と溝基端側測定位置との中間にあたる工具本体１の先端から５．３ｍｍの位置では、チップブレーカ溝４の深さは０．０８４ｍｍとなることが確認された。

なお、実験Ｎｏ．８以外の実施例及び従来例においても、チップブレーカ溝４の深さ区分が一定で示される領域では、溝先端側から溝基端側までチップブレーカ溝４の深さに変化はなく、漸減若しくは漸増で示される領域では、所定の漸減率、漸増率でチップブレーカ溝４が形成されていることが確認された。

また、実験Ｎｏ．１６（本実施例：「一定＋漸減＋漸減」）は、実験Ｎｏ．５～１５（本実施例：「一定＋漸減」）と同様の改善効果が見られ、この実験Ｎｏ．１６のようにチップブレーカ溝４の深さの漸減率、すなわち、長さ単位あたりの変化量が複数個所で変化する構成であっても、折損寿命が改善されることが確認された。

実験２：折損寿命評価（２）
実験２では、従来例及び本実施例にいずれも、直径：１．０ｍｍ、刃長及びチップブレーカ溝長：６．５ｍｍのルーターを用いた。なお、切削条件及び評価方法は実験１と同様である。

図９は各実験Ｎｏ．のルーターのチップブレーカ溝４の各種設定値及び折損寿命判定結果を示す表であり、図１０は各実験Ｎｏ．のルーターの折損寿命を示すグラフである。なお、図９の折損寿命判定結果については、実験１と同様、実験２の実験Ｎｏ．１７（チップブレーカ溝４の深さが一定な従来例）を基準として、この実験Ｎｏ．１７の折損寿命に対して折損寿命が１倍以下であった場合は×、１倍を超え１．２倍未満であった場合は△、１．２倍以上１．５倍未満であった場合は○、１．５倍以上であった場合は◎とした。

図９に示すチップブレーカ溝の深さ区分について、実験１と同様、図６（ａ）に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって一定なもの（変化しないもの）（実験Ｎｏ．１７：従来例）を「一定」、図６（ｂ）に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって一定の漸増率で深くなっているもの（実験Ｎｏ．１８，１９：従来例）を「漸増」、図３に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって一定の漸減率で浅くなっているもの（実験Ｎｏ．２０：本実施例）を「漸減」、図４（ａ）に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって所定範囲一定であり、この深さが一定な溝先端側深さ一定領域部Ｘよりも溝基端部側における深さが溝基端部に向かって一定の漸減率で浅くなっているもの（実験Ｎｏ．２１：本実施例）を「一定＋漸減」と示し、また、図５（ａ）に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝基端部から溝先端部に向かって所定範囲一定であり、この深さが一定な溝基端側深さ一定領域部Ｙよりも溝先端部側における深さが溝先端部に向かって一定の漸増率で深くなっているもの、言い換えると、チップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かう所定範囲において一定の漸減率で浅くなり、その後溝基端部まで深さが一定となっているもの（実験Ｎｏ．２２～３１：本実施例）を「漸減＋一定」、図５（ｂ）に示すようなチップブレーカ溝４の深さが溝先端部から溝基端部に向かって深さが所定範囲一定な溝先端側深さ一定領域部Ｘと、溝基端部から溝先端部に向かって深さが所定範囲一定な溝基端側深さ一定領域部Ｙとを有し、この溝先端側深さ一定領域部Ｘは溝基端側深さ一定領域部Ｙよりも深さが深くなっており、この溝先端側深さ一定領域部Ｘと溝基端側深さ一定領域部Ｙとの間において深さが溝先端部に向かって一定の漸増率で深くなっているもの、言い換えると、溝先端側深さ一定領域部Ｘと溝基端側深さ一定領域部Ｙとの間において深さが溝基端部に向かって一定の漸減率で浅くなっているもの（実験Ｎｏ．３２：本実施例）を「一定＋漸減＋一定」と示している。

また、変化点について、チップブレーカ溝の深さ区分が「一定」、「漸増」及び「漸減」については実験１と同様に変化点は存在せず、「一定＋漸減」及び「漸減＋一定」については第一変化点のみが存在し、「一定＋漸減＋一定」については第一変化点及び第二変化点の両方が存在する。図７と同様に図９においては、工具本体１の先端から第一変化点及び第二変化点までの距離と、この距離のチップブレーカ溝長に対する割合を示している。

図９及び図１０に示すように、実験２においても実験１と同様、チップブレーカ溝４の深さが一定若しくは溝先端部から溝基端部に向かって漸増する従来例に対して、本実施例のいずれの条件も折損寿命が良好に改善（延命）されることが確認された。すなわち、チップブレーカ溝４の深さ区分が図３に示すような「漸減」となる構成や図４（ａ）に示すような「一定＋漸減」となるような構成だけでなく、図５（ａ），（ｂ）に示すような「漸減＋一定」若しくは「一定＋漸減＋一定」となる構成であっても、折損寿命が改善されることが確認された。

具体的には、この図５（ａ），（ｂ）に示すような「漸減＋一定」若しくは「一定＋漸減＋一定」となる構成において、溝先端部における深さと溝基端部における深さの差が０．０２０ｍｍ以上０．０５５ｍｍ以下の範囲で、且つ工具本体１の先端から第一変化点までの距離のチップブレーカ溝長に対する割合が９６％以下である実験Ｎｏ．２２～３０及びＮｏ．３２が良好な結果を示すことが確認された。また、これらのうち、溝先端部における深さと溝基端部における深さの差が０．０４５ｍｍ以上０．０５０ｍｍ以下の範囲で、且つ工具本体１の先端から第一変化点までの距離のチップブレーカ溝長に対する割合が９０％以下である実験Ｎｏ．２１～２７及びＮｏ．３２が特に良好な結果を示すことが確認され、特に実験Ｎｏ．２３では、実験Ｎｏ．１７（従来例：「一定」）に対して約１．８倍と大幅に折損寿命が改善されることが確認された。

この実験Ｎｏ．２３のチップブレーカ溝は、溝先端部から第一変化点までの漸減率が１．１４％に設定されており、溝先端側のチップブレーカ溝の深さ測定位置（工具本体１の先端から１．５ｍｍ）では０．１１５ｍｍ、溝先端側のチップブレーカ溝の深さ測定位置と第一変化点との中間にあたる工具本体１の先端から３．４８ｍｍの位置では０．０９２ｍｍとなり、また、工具本体１の先端から５．４５ｍｍの位置にある第一変化点より溝基端側ではチップブレーカ溝は０．０４５ｍｍで一定となっており、第一変化点とチップブレーカ溝４の深さの溝基端側測定位置（工具本体１の先端から６．１５ｍｍ）との中間である、工具本体１の先端から基端側へ５．８ｍｍの位置でのチップブレーカ溝４の深さも０．０４５ｍｍとなることが確認された。

なお、実験Ｎｏ．２３以外の実施例及び従来例においても、チップブレーカ溝の深さ区分が一定で示される領域では、溝先端側から溝基端側までチップブレーカ溝の深さに変化はなく、漸減若しくは漸増で示される領域では、所定の漸減率、漸増率でチップブレーカ溝４が形成されていることが確認された。

実験３：切り屑排出性評価
実験３では、実験２で用いた実験Ｎｏ．１７（従来例：「一定」）と実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）のルーターを用いて、同一加工条件で同距離を加工した際の切り屑排出性を比較した。

図１１は各ルーターを各３本（夫々＃１～＃３の３本）評価した際の加工後の被削材（プリント配線板）を示す図であり、図中、加工経路にて切り屑が排出されている箇所は黒く、切り屑が残っている箇所は白く示されている。

実験Ｎｏ．１７（従来例：「一定」）と実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）の結果を比較すると、３本共に実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）のほうが黒く示されている箇所が多く、良好な切り屑排出性が発揮されていることが確認された。

被削材の加工により生じた切り屑部は切り屑排出溝２を通じて加工した溝の外部へ排出される他、その一部はチップブレーカ溝４を通じて工具本体１の基端側へ移動し、最終的には加工した溝の外部へ排出される。実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）は、実験Ｎｏ．１７（従来例：「一定」）に対して工具本体１の先端側のチップブレーカ溝４が深く設定され、また、工具本体１の基端側ではチップブレーカ溝４の深さが一定となるように設定されて、過度にチップブレーカ溝４の体積が小さくなりチップブレーカ溝４を通る切り屑の流れが阻害されないように設定されているため、実験Ｎｏ．１７（従来例：「一定」）と比較してチップブレーカ溝４を通じて排出される切り屑の排出性が良くなり、総じて切り屑排出性が向上したと考える。

実験４：倒れ量（剛性）評価
図１２は被削材を加工途中のルーターについての模式図である。（ａ）は工具軸方向基端側から図示したものであり、（ｂ）は工具径方向にしてルーターの進行方向後方側から図示したものである。ルーターによる被削材加工中には工具剛性や切削抵抗の影響により図１２（ｂ）に示すような工具本体１の撓みが生じ、その際に倒れ量δで示される被削材の最上位と最下位での加工寸法差が発生する。実験４では、実験２で用いた実験Ｎｏ．１７（従来例：「一定」）、実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）及び実験Ｎｏ．３２（本実施例：「一定＋漸減＋一定」のルーターを用いて、所定の加工距離（本実験では６．４ｍとした。）を加工した際の倒れ量δを測定し、各ルーターの剛性を評価した。

図１３は各ルーターの加工距離６．４ｍまでの所定の加工位置（本実施例では０．０８ｍ、１．２８ｍ、３．８４ｍ及び６．４ｍ）における倒れ量δを測定した結果を示すグラフである。

図１３に示されるように、加工開始時点から実験Ｎｏ．１７（従来例：「一定」）に対して、実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）及び実験Ｎｏ．３２（本実施例：「一定＋漸減＋一定」）の倒れ量δが小さく、特に実験Ｎｏ．３２（本実施例：「一定＋漸減＋一定」）は良好な結果を示すことが確認された。

この実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）及び実験Ｎｏ．３２（本実施例：「一定＋漸減＋一定」）は、実験Ｎｏ．１７（従来例：「一定」）よりも工具本体１の先端側のチップブレーカ溝４が深く設定され、工具本体１の基端側のチップブレーカ溝４の深さが浅く設定されている。すなわち、工具本体１の先端側のチップブレーカ溝４が深く設定されているだけでは、工具本体１の剛性は低下し倒れ量δは大きくなるが、実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）及び実験Ｎｏ．３２（本実施例：「一定＋漸減＋一定」）のように工具本体１の基端側のチップブレーカ溝４の深さを浅く設定することで剛性が確保され、倒れ量δが小さくなる。

また、実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）及び実験Ｎｏ．３２（本実施例：「一定＋漸減＋一定」）は、工具本体１の基端側ではチップブレーカ溝４の深さが一定となるように設定されているため、実験３で示したように切り屑排出性が良く切り屑の詰まりによる切削抵抗の増大が抑制され、この切削抵抗が小さいことと、剛性が確保されることの相乗効果により倒れ量δが小さくなると考える。

また、実験Ｎｏ．３２（本実施例：「一定＋漸減＋一定」）は、工具本体１の先端にてチップブレーカ溝４の深さが一定となる溝先端側深さ一定領域部Ｘが設けられており、実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）より工具本体１の先端側において剛性が優れる。そのため、工具本体１の先端側での撓みが抑えられ、工具本体１の全体の剛性が実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）よりも優れたものとなり、この実験Ｎｏ．２３（本実施例：「漸減＋一定」）より倒れ量δが小さくなったと考える。

なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１ 工具本体
２ 切り屑排出溝
３ 外周切れ刃
４ チップブレーカ溝
Ｘ 溝先端側深さ一定領域部
Ｙ 溝基端側深さ一定領域部

Claims (6)

1. 工具本体の外周に該工具本体の先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の外周面若しくは前記工具本体の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃が形成され、この外周切れ刃を分断するようにチップブレーカ溝が設けられている回転切削工具であって、前記工具本体の直径は、０．４ｍｍ以上１．８ｍｍ以下であり、また、前記外周切れ刃のねじれ角は、１５度以上３５度以下であり、また、前記チップブレーカ溝は、溝先端部から溝基端部に向かって深さが所定範囲一定な溝先端側深さ一定領域部を有し、この溝先端側深さ一定領域部から前記溝基端部に向かって深さが所定の漸減率で浅くなるように構成され、さらに、前記チップブレーカ溝は、単位長さあたりの深さの変化量が切り替わる位置となる変化点の前記工具本体の先端からの位置が、前記工具本体の先端から前記チップブレーカ溝と前記外周切れ刃との交点のうち最も基端側に位置する点までの長さで規定されるチップブレーカ溝長の４２％以上９０％以下の範囲内に設けられ、また、前記溝先端部における深さと前記溝基端部における深さの差が０．０３０ｍｍ以上０．０５０ｍｍ以下となるように構成されていることを特徴とする回転切削工具。
2. 請求項１記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ溝は、前記溝先端側深さ一定領域部から前記溝基端部に向かって深さが所定の漸減率で浅くなると共に、この所定の漸減率で浅くなる領域に連続して前記溝基端部に向かって深さが前記所定の漸減率と異なる漸減率でさらに浅くなるように構成されていることを特徴とする回転切削工具。
3. 工具本体の外周に該工具本体の先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の外周面若しくは前記工具本体の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃が形成され、この外周切れ刃を分断するようにチップブレーカ溝が設けられている回転切削工具であって、前記チップブレーカ溝は、溝先端部から溝基端部に向かって深さが一定の漸減率で浅くなるように構成されていることを特徴とする回転切削工具。
4. 工具本体の外周に該工具本体の先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の外周面若しくは前記工具本体の外周に形成された外周逃げ面との交差稜線部に外周切れ刃が形成され、この外周切れ刃を分断するようにチップブレーカ溝が設けられている回転切削工具であって、前記チップブレーカ溝は、溝基端部から溝先端部に向かって深さが所定範囲一定な溝基端側深さ一定領域部を有し、この溝基端側深さ一定領域部から前記溝先端部に向かって深さが所定の漸増率で深くなるように構成されていることを特徴とする回転切削工具。
5. 請求項４記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ溝は、溝先端部から溝基端部に向かって深さが所定範囲一定な溝先端側深さ一定領域部を有し、この溝先端側深さ一定領域部の深さは前記溝基端側深さ一定領域部の深さよりも深くなっていることを特徴とする回転切削工具。
6. 請求項３～５いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記チップブレーカ溝は、溝先端部における深さと溝基端部における深さとの差が０．０２０ｍｍ以上０．０５５ｍｍ以下となるように構成されていることを特徴とする回転切削工具。

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