JP7152673B2 - リブ溝の壁面の加工方法およびテーパエンドミル - Google Patents

Description

本発明は、リブ溝の壁面の加工方法およびテーパエンドミルに関する。
本願は、２０１７年７月１８日に、日本に出願された特願２０１７－１３８９１４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、金型のリブ溝加工においては、特許文献１の図１にあるような刃長が長いテーパエンドミルを用いて往復加工が行われている。

特開２００２－１２６９２９号公報 特開２００３－９４２２６号公報

金型のリブ溝の加工において、テーパエンドミルを用いて往復加工をする場合、加工部分が深くなるに従いエンドミルの撓みが大きくなり取り残し量が増大するという問題があった。そこで、近年の金型のリブ溝加工では、特許文献２のような首下長さが長いボールエンドミルで等高線加工を行うことも提案されている。例えば、深さ１６ｍｍのリブ溝を加工する場合、荒加工工程として、まず首下６ｍｍのボールエンドミルで深さ６ｍｍまで等高線加工し、次いで、首下１０ｍｍのボールエンドミルで深さ１０ｍｍまで等高線加工し、次いで、首下１６ｍｍのボールエンドミルで深さ１６ｍｍまで等高線加工を行う。そして、最終的に首下１６ｍｍのボールエンドミルで等高線加工による仕上げ加工を行う。このような等高線加工を行うことで、取り残し量は低減する傾向にあるが、荒加工での工具交換時に微小な加工段差が生じ、軸方向の切込み量を小さくしないと仕上げ加工で除去することが困難であり加工能率および精度（深さ方向に沿う取り残し量の不均一さ）に課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、深さ方向に沿う取り残し量の不均一さを解消できるリブ溝の壁面の加工方法およびテーパエンドミルの提供を目的としている。

本発明の一態様によれば、軸線に沿って延びるテーパエンドミルであって、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、前記刃部は、テーパ状の芯厚部と、前記芯厚部の軸方向の先端に位置する球状部と、前記芯厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、前記球状部の外周に位置する底刃とを有し、前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記芯厚部の直径より大きく、前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、前記外周刃は、前記底刃と連なる第１の外周刃と、前記底刃と連ならない第２の外周刃とを含み、前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、前記第２の外周刃から前記球状部にわたって軸方向に延び先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、前記テーパ面のテーパ角は、前記第２の外周刃のテーパ角に対して１０°以下の角度差で大きい角度である、テーパエンドミルが提供される。
本発明の他の一態様によれば、軸線に沿って回転するテーパエンドミルを用いたリブ溝の壁面の加工方法であって、前記テーパエンドミルは、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、前記刃部は、テーパ状の芯厚部と、前記芯厚部の軸方向の先端に位置する球状部と、前記芯厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、前記球状部の外周に位置する底刃と、を有し、前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記芯厚部の直径より大きく、前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、前記外周刃は、前記底刃と連なる第１の外周刃と、前記底刃と連ならない第２の外周刃とを含み、前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、前記第２の外周刃から前記球状部にわたって軸方向に延び先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、前記テーパ面のテーパ角は、前記第２の外周刃のテーパ角に対して１０°以下の角度差で大きい角度である、前記テーパエンドミルを用いて等高線加工を行う、リブ溝の壁面の加工方法が提供される。

本発明の一態様のリブ溝の壁面の加工方法は、軸線に沿って回転するテーパエンドミルを用いたリブ溝の壁面の加工方法であって、前記テーパエンドミルは、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、前記刃部は、テーパ状の芯厚部と、前記芯厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、を有し、前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記芯厚部の直径より大きく、前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、前記外周刃の捻れ角が４０°以上であり、前記テーパエンドミルを用いて等高線加工を行う。
上述の構成によれば、刃部と首部との境界部において、首部の直径が外周刃の直径より小さく、芯厚部の直径より大きい。境界部において首部の直径が外周刃の直径より小さいため、等高線加工によるリブ溝の壁面の加工において被削材と首部との干渉を確実に抑制できる。また、境界部において首部の直径が芯厚部の直径より大きいため、加工時の首部の撓みを抑制して取り残し量を抑制することができる。なお、首部が先細り状のテーパ状に形成されているため、首部の直径は境界部において最も細くなる。

上述の構成によれば、外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下である。
外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比を８以下とすることで、等高線加工によるリブ溝の壁面の加工において、深さ方向に沿う取り残し量の不均一さを解消することができる。反対に、刃部が長くなりすぎると、深さ方向において外周刃と被削材との接触回数の不均一さが顕著となる。より具体的には、刃部が長くなるに従い、加工領域の下端近傍における外周刃と被削材との接触回数が、上端近傍における接触回数と比較して顕著に少なくなる。被削材において外周刃との接触回数が減少すると、取り残し量が相対的に増加する。このため、刃部が長すぎると、仕上げ加工が施された加工面において、深さ方向に向かうに従い取り残し量が増加する虞がある。加えて、外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比を８以下とすることで、首下部において剛性が高い首部を相対的に長くすることができる。これにより、首下部の剛性を高めて首下部の撓みを抑止し、深さ方向における被削材の取り残し量の不均一さを抑制できる。
また、外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比を２以上とすることで、等高線加工によるリブ溝の壁面の加工において、取り残し量を十分に抑制することができる。特に仕上げ加工に適用すれば、荒加工により生じた段差を確実に除去することができる。なお、刃部が短すぎると、外周刃と被削材との接触回数が減少し、荒加工により生じた段差の除去が不十分となる虞がある。
また、首部を刃部より長くすることで、十分に深いリブ溝の加工が可能となる。上述したように、首部は、刃部と比較して高剛性であるため、首部を刃部より長くすることで首下部の剛性を高めて撓みを抑止、取り残し量を低減することができる。より好ましくは、外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比が、３以上６以下である。

上述の構成によれば、前記外周刃の捻れ角が４０°以上であるため、取り残し量を減少させることができ、仕上げ加工に用いることで荒加工により生じた段差を十分に除去できる。なお、好ましくは、捻れ角は５０°以下である。

本発明の一態様のリブ溝の壁面の加工方法は、軸線に沿って回転するテーパエンドミルを用いたリブ溝の壁面の加工方法であって、前記テーパエンドミルは、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、前記首下部には、軸方向の長さが２ｍｍ以上８ｍｍ以下のテーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、前記刃部は、テーパ状の芯厚部と、前記芯厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、を有し、前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記芯厚部の直径より大きく、前記外周刃の捻れ角が４０°以上であり、前記テーパエンドミルを用いて等高線加工を行う。

上述の構成によれば、刃部と首部との境界部において、首部の直径が外周刃の直径より小さく、芯厚部の直径より大きい。境界部において首部の直径が外周刃の直径より小さいため、等高線加工によるリブ溝の壁面の加工において被削材と首部との干渉を確実に抑制できる。また、境界部において首部の直径が芯厚部の直径より大きいため、加工時の首部の撓みを抑制して取り残し量を抑制することができる。なお、首部が先細り状のテーパ状に形成されているため、首部の直径は境界部において最も細くなる。

上述の構成によれば、首下部に、軸方向の長さが２ｍｍ以上８ｍｍ以下の刃部と、刃部の軸方向の長さ以上の首部と、が設けられている。
刃部を８ｍｍ以下とすることで、等高線加工によるリブ溝の壁面の加工において、深さ方向に沿う取り残し量の不均一さを解消することができる。反対に、刃部が長くなりすぎると、深さ方向において外周刃と被削材との接触回数の不均一さが顕著となる。より具体的には、刃部が長くなるに従い、加工領域の下端近傍における外周刃と被削材との接触回数が、上端近傍における接触回数と比較して顕著に少なくなる。被削材において外周刃との接触回数が減少すると、取り残し量が相対的に増加する。このため、刃部が長すぎると、仕上げ加工が施された加工面において、深さ方向に向かうに従い取り残し量が増加する虞がある。加えて、刃部を８ｍｍ以下とすることで、首下部において剛性が高い首部を相対的に長くすることができる。これにより、首下部の剛性を高めて首下部の撓みを抑止し、深さ方向における被削材の取り残し量の不均一さを抑制できる。
また、刃部を２ｍｍ以上とすることで、等高線加工によるリブ溝の壁面の加工において、取り残し量を十分に抑制することができる。特に仕上げ加工に適用すれば、荒加工により生じた段差を確実に除去することができる。なお、刃部が短すぎると、外周刃と被削材との接触回数が減少し、荒加工により生じた段差の除去が不十分となる虞がある。
また、首部を刃部より長くすることで、十分に深いリブ溝の加工が可能となる。上述したように、首部は、刃部と比較して高剛性であるため、首部を刃部より長くすることで首下部の剛性を高めて撓みを抑止、取り残し量を低減することができる。なお、好ましくは、刃部は３ｍｍ以上６ｍｍ以下である。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法は、微小な段差を有するリブ溝の壁面の仕上げ加工を行うものであってもよい。

本発明の加工方法は、荒加工により生じた段差を確実に除去することができるので、微小な段差を有するリブ溝の壁面の仕上げ加工に適用することが効果的である。
一方、本発明の加工方法は荒加工に適用することもできる。リブ溝の荒加工に適用すれば、段差が無い一定の取り残し量の壁面を形成できるので、次工程の仕上げ加工の負荷が低減されるとともに、より高精度のリブ溝の壁面を達成することができる。また、本発明の加工方法を、荒加工、次いで、仕上げ加工のそれぞれに適用すれば、加工能率をより高めることができる。

上述の構成によれば、前記外周刃の捻れ角が４０°以上であるため、取り残し量を減少させることができ、仕上げ加工に用いることで荒加工により生じた段差を十分に除去できる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記刃部は、前記芯厚部の先端に位置する球状部と、前記球状部の外周面に位置する底刃と、を有し、前記外周刃は、前記底刃と連なる第１の外周刃と、周方向において前記第１の外周刃の間に配置される第２の外周刃と、を含み、前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、前記テーパ面のテーパ角は、前記外周刃のテーパ角より大きい、方法としてもよい。

上述の構成によれば、第２の外周刃の先端側の端部に位置する角部の鋭利さを抑制することで、エンドミルによる加工面に段差が生じることを抑制できる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記テーパ面のテーパ角と前記外周刃のテーパ角との角度差は、１０°以下である、方法としてもよい。

上述の構成によれば、第２の外周刃の先端側の端部に位置する角部の鋭利さを鈍らせるとともに第２の外周刃の刃長を十分に確保することができ、エンドミルによる加工面に段差が生じることを抑制させることができる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、軸方向の切り込み量を０．０２５ｍｍ以上とする方法としてもよい。

上述の構成によれば、テーパエンドミルを用いたことによって、軸方向の切り込み量を０．０２５ｍｍ以上とした場合であっても、仕上げ加工に用いる場合には荒加工により生じた段差を十分に除去することができる。したがって仕上げ加工に適用する場合、仕上げに要する加工時間を短縮することができる。なお、軸方向の切込み量は０．０５ｍｍ以上であることがより好ましく、さらに、０．１０ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．２０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記外周刃の先端の直径に対する前記首下部の軸方向の長さの比が、８以上２０以下である方法としてもよい。

上述の構成によれば、十分に深いリブ溝の加工が可能とするとともに、首下部の撓みを抑制して取り残し量を低減することができる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、軸方向の任意の点において、テーパ状の前記首部の直径は、テーパ状の前記外周刃の延長面の直径に対して９０％以上である方法としてもよい。

上述の構成によれば、首部の直径が十分に太く構成されているため、加工時の首部の撓みを抑制して、取り残し量を抑制することができる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記刃部は、周方向に沿って並ぶ４つ以上の前記外周刃を有する方法としてもよい。

上述の構成によれば、外周刃と被削材との接触回数を十分に確保して、取り残し量を減少させることができ仕上げ加工に用いる場合には荒加工により生じた段差を十分に除去できる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、前記逃げ面が、一連なりの１段の逃げ面である、方法としてもよい。

上述の構成によれば、逃げ面が、１段で構成されている（すなわち、２段エキセントリック刃付けでない通常の逃げ面である）ことにより、取り残し量を減少させることができる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、前記逃げ面が、２段の逃げ面である、方法としてもよい。

上述の構成によれば、逃げ面が、２段で構成されていることにより、切削加工時に微小な１段目の逃げ面において加工面に接触して被削材の加工面を擦る。これにより、加工面に形成された傷や凹凸を平滑にでき、加工面精度を向上させることができる。

本発明の一態様のテーパエンドミルは、軸線に沿って延びるテーパエンドミルであって、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、前記刃部は、テーパ状の芯厚部と、前記芯厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃を有し、前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記芯厚部の直径より大きく、前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、前記外周刃の捻れ角が４０°以上である。

本発明の一態様のテーパエンドミルは、軸線に沿って延びるテーパエンドミルであって、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、前記首下部には、軸方向の長さが２ｍｍ以上８ｍｍ以下のテーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、前記刃部は、テーパ状の芯厚部と、前記芯厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃を有し、前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記芯厚部の直径より大きく、前記外周刃の捻れ角が４０°以上である。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記刃部は、前記芯厚部の先端に位置する球状部と、前記球状部の外周に位置する底刃と、を有し、前記外周刃は、前記底刃と連なる第１の外周刃と、周方向において前記第１の外周刃の間に配置される第２の外周刃と、を含み、前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、前記テーパ面のテーパ角は、前記外周刃のテーパ角より大きい、構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記テーパ面のテーパ角と前記外周刃のテーパ角との角度差は、１０°以下である、構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記外周刃の先端の直径に対する前記首下部の軸方向の長さの比が、８以上２０以下である構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、軸方向の任意の点において、テーパ状の前記首部の直径は、テーパ状の前記外周刃の延長面の直径に対して９０％以上である構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記刃部は、周方向に沿って並ぶ４つ以上の前記外周刃を有する構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、前記逃げ面が、一連なりの１段の逃げ面である、構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、前記逃げ面が、２段の逃げ面である、構成としてもよい。
また、上述のリブ溝の壁面の加工方法に用いられるテーパエンドミルは、前記刃部のテーパ角および首部のテーパ角は、互いに一致している、構成とすることが好ましい。

本発明によれば、深さ方向に沿う取り残し量の不均一さを解消できるリブ溝の壁面の加工方法およびテーパエンドミルを提供できる。

図１は、一実施形態の加工方法に用いられるエンドミルの正面図である。 図２は、一実施形態のエンドミルによる加工工程を示す模式図である。 図３は、図１のIII－III線に沿う断面図である。 図４は、エンドミルの先端近傍の斜視図である。 図５は、変形例１のエンドミルの先端近傍の斜視図である。 図６は、変形例１のエンドミルの先端近傍の側面図である。 図７は、変形例２のエンドミルの部分断面図である。 図８は、実施例１の仕上げ加工面の深さと取り残し量の測定結果の関係を示すグラフである。 図９は、比較例１の仕上げ加工面の深さと取り残し量の測定結果の関係を示すグラフである。 図１０は、切り込み量を１０倍（０．２５ｍｍ）とした場合の実施例１の仕上げ加工面の写真である。 図１１は、切り込み量を１０倍（０．２５ｍｍ）とした場合の比較例１の仕上げ加工面の写真である。 図１２は、試験２において形成するリブ溝の斜視図である。 図１３は、試験２における荒加工面の写真である。 図１４は、試験２の荒加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。 図１５は、実施例２のエンドミルを用いた仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフ。 図１６は、比較例２のエンドミルを用いた仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフ。 図１７は、比較例３のエンドミルを用いた仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフ。 図１８Ａは、実施例３の仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。 図１８Ｂは、実施例４の仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。 図１８Ｃは、実施例５の仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。 図１８Ｄは、比較例４の仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。 図１８Ｅは、比較例５の仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。 図１９Ａは、実施例３の仕上げ面の断面曲面の測定結果を示すグラフである。 図１９Ｂは、実施例４の仕上げ面の断面曲面の測定結果を示すグラフである。 図２０は、試験４において、実施例６および実施例７のエンドミルを用いた仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を比較するグラフである。 図２１は、試験４において、実施例７および実施例８のエンドミルを用いた仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を比較するグラフである。 図２２は、実施例９の荒加工面の取り残し量と、試験２において形成した荒加工面の取り残し量と、の測定結果を比較するグラフである。 図２３Ａは、試験６における荒加工面の写真である。 図２３Ｂは、試験６における仕上げ加工面の写真である。 図２４は、試験６の荒加工面と仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。 図２５Ａは、試験７における荒加工面の写真である。 図２５Ｂは、試験７における仕上げ加工面の写真である。 図２６は、試験７の荒加工面と仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。 図２７は、試験８における仕上げ加工の面の取り残し量の測定結果を比較するグラフである。 図２８Ａは、試験８の実施例１２における仕上げ加工の面の写真である。 図２８Ｂは、試験８の実施例１３における仕上げ加工の面の写真である。 図２８Ｃは、試験８の実施例１４における仕上げ加工の面の写真である。 図２９は、比較例として首下部の略全体に亘って刃部が設けられたエンドミルを例示する模式図である。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分をわかりやすくするために、特徴とならない部分を便宜上省略して図示している場合がある。また、以下の説明では、荒加工より微小な段差が生じたリブ溝の壁面の仕上げ加工を主に説明をしている。

図１は、本実施形態の加工方法に用いられるテーパエンドミル（以下、単にエンドミル）１の正面図である。図２は、エンドミル１による加工工程を模式的に示す図である。図３は、図１のIII－III線に沿う断面図である。図４は、エンドミル１の先端近傍の斜視図である。

図１に示すように、エンドミル１は、軸線Ｏを中心として軸線方向に沿って延びる概略円柱の棒体である。エンドミル１は、超硬合金等の硬質材料から構成される。
本明細書において、エンドミル１の軸線Ｏと平行な方向を単に軸線方向という。また、軸線Ｏに直交する方向を径方向という。また、軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。周方向のうち、切削加工時にエンドミル１が回転する方向を工具回転方向Ｔという。また、以下の説明において、特定部位に対して回転方向Ｔ側の領域を回転方向前方側とよび回転方向Ｔ側と反対側の領域を回転方向後方側と呼ぶ場合がある。

エンドミル１は、エンドミル１を工作機械９の主軸に装着するためのシャンク部３と、シャンク部３の先端側に位置する首下部２と、を有する。
エンドミル１は、シャンク部３において工作機械９の主軸等に把持され、軸線Ｏ周りのうち工具回転方向Ｔに回転させられる。エンドミル１は、金属材料等の被削材の切削加工（転削加工）に使用される。また、エンドミル１は、軸線Ｏ周りの回転とともに、軸線Ｏに交差する方向に送りを与えられて、被削材Ｗの仕上げ加工を行う。

図２に示すように、エンドミル１は、所定の傾斜角に荒加工された被削材Ｗの荒加工面８に首下部２を対向配置して等高線加工によって仕上げ加工を行う。被削材Ｗの荒加工面８には、荒加工を行う工具のツールパスに起因する段差８ａが形成されている。エンドミル１は、段差８ａを除去するとともに、目標とする面までを用いた仕上げ加工を行う。エンドミル１の被削材Ｗは、金型であり、エンドミル１によって加工された溝は、リブとなる。すなわち、本実施形態のエンドミル１は、微小な段差を有する金型のリブ溝の壁面の仕上げ加工を行うために用いられる。

本実施形態の加工方法において、軸方向の切り込み量を０．０２５ｍｍ以上としてもよい。以下に説明するエンドミル１を用いる場合には、軸方向の切り込み量を０．０２５ｍｍ以上とした場合であっても、荒加工により生じた段差を十分に除去することができる。これにより、リブ溝の仕上げ加工に要する加工時間を短縮することができる。

エンドミル１の各部について具体的に説明する。
エンドミル１のシャンク部３は、エンドミル１の基端側に位置する。シャンク部３は、工作機械の主軸に把持される部分となるストレートの円柱状部３ａと、この円柱状部３ａの先端側にあって、漸次縮径する円錐台状部３ｂとからなっている。すなわち、シャンク部３は、円柱状部３ａと円錐台状部３ｂを合わせた部分である。円錐台状部３ｂの先端側は、首下部２の基端側と同径となって首下部２につながっている。

首下部２は、シャンク部３の先端側に位置する。首下部２は、テーパ状である。首下部２は、エンドミル１を用いた等高線加工により形成された加工面に対向する領域である。シャンク部３と首下部２との境界からエンドミル１の先端までの長さが首下部２の長さＬである。本実施形態において、首下部２の長さＬは例えば１７ｍｍである。

首下部２には、先端側（すなわちシャンク部３と反対側）に位置する刃部２０と、基端側（すなわち刃部２０とシャンク部３との間）に位置する首部１０と、が設けられている。首下部２において、首部１０と刃部２０との境界から先端までの長さが刃部２０の長さＮである。本実施において、刃部２０の長さＮは、例えば４ｍｍである。刃部２０および首部１０は、ともにテーパ形状を有する。刃部２０のテーパ角θ２０および首部１０のテーパ角θ１０は、互いに一致している。刃部２０のテーパ角θ２０および首部１０のテーパ角θ１０は、例えば０．５°である。
刃部２０のテーパ角θ２０とは、後述する外周刃２１ａのテーパ角であると言い換えることができる。すなわち、本明細書において、刃部２０のテーパ角θ２０とは、エンドミル１を側方から見て、軸線Ｏに沿って並ぶ複数の外周刃２１ａの共通接線と軸線Ｏとが、なす角度を意味する。

刃部２０は、軸方向に沿ってエンドミル１の先端側に向かうに従い細くなる先細りのテーパ状に形成され芯厚部２２と、芯厚部２２の先端に位置する球状部２３と、芯厚部２２および球状部２３の外周に設けられた切刃２１と、を有する。

切刃２１は、テーパ状の芯厚部２２の外周面に位置する外周刃２１ａと、球状部２３の外周面に位置する底刃２１ｂと、に区分される。すなわち、刃部２０は、外周刃２１ａと底刃２１ｂとを有する。外周刃２１ａは、軸方向に沿って螺旋状に延びる。外周刃２１ａは、刃部２０に４つ設けられている。４つの外周刃２１ａは、周方向に沿って等間隔に並んでいる。底刃２１ｂは、球状部２３の外周面において径方向に沿って延びる。底刃２１ｂは、刃部２０に２つ設けられている。２つの底刃２１ｂは、周方向に沿って等間隔に並んでいる。すなわち、刃部２０は、テーパ状の芯厚部２２と、芯厚部２２の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる４つの外周刃２１ａと、芯厚部２２の先端に位置する球状部２３の外周に位置する２つの底刃２１ｂと、を有する。図４に示すように、４つの外周刃２１ａのうち２つの外周刃２１ａは、底刃２１ｂと滑らかに連続する。また、残る２つの外周刃２１ａは、底刃２１ｂと連続せず先端近傍で途切れている。４つの切刃２１のうち、外周刃２１ａと、当該外周刃２１ａと連続する底刃２１ｂを有する２つの切刃２１は親刃２１Ａと呼ばれ、底刃２１ｂを有さない２つの切刃２１は子刃２１Ｂと呼ばれる。親刃２１Ａと子刃２１Ｂとは、周方向に沿って交互に並ぶ。

外周刃２１ａは、軸方向に沿って螺旋状に延びる。外周刃２１ａは、エンドミル１の先端面から基端側へ向かうに従い工具回転方向Ｔとは反対側へ向かって一定の捻れ角φで螺旋状に捻れている。

図１に示すように、切刃２１同士の間には、切屑排出溝２４が構成される。本実施形態において、切屑排出溝２４は、芯厚部２２に対応する部分で４条設けられ、球状部２３に対応する部分で２条設けられている。複数の切屑排出溝２４は、周方向に等間隔に形成されている。切屑排出溝２４は、軸方向に沿って一定の捻れ角で螺旋状に捻れている。切屑排出溝２４の捻れ角は、外周刃２１ａの捻れ角φと一致する。切屑排出溝２４は、刃部２０の基端側の端部において、エンドミル１の外周に切り上がっている。

図３に示すように、切屑排出溝２４の回転方向後方側の端縁に切刃２１が形成されている。すなわち、切屑排出溝２４は、切刃２１（外周刃２１ａおよび底刃２１ｂ）の回転方向前方側に位置する。切屑排出溝２４の壁面は、底面２４ａとすくい面２４ｂとを含む。

底面２４ａは、切屑排出溝２４において軸線Ｏに対し径方向外側を向く面である。また、すくい面２４ｂは、切屑排出溝２４において工具回転方向Ｔを向く壁面である。なお、すくい面２４ｂは、外周刃２１ａに連なって形成される外周すくい面と、底刃２１ｂに連なって形成される先端すくい面と、を含む。

外周刃２１ａは、刃部２０の外周面において、すくい面２４ｂと逃げ面２５との交差稜線に形成されている。逃げ面２５は、切屑排出溝２４に対し回転方向後方側に隣接する面である。逃げ面２５は、外周刃２１ａの回転方向後方側において外周刃２１ａから切屑排出溝２４に向かって周方向に１連なりに延びる。

本実施形態において、外周刃２１ａの形態は特段限定されるものではない。例えば、逃げ面が１段で構成されていてもよいし、多面で構成されていてもよい。なお、被削材の取り残し量を低減させる観点では、逃げ面２５が、１段で構成されていることが好ましい。すなわち、逃げ面２５は、２段目のエキセントリック刃付けの逃げ面を有さない１段のエキセントリック刃付けの逃げ面であることが好ましい。本実施形態のエンドミル１によれば、逃げ面２５が、１段のエキセントリック刃付けの逃げ面であることで、被削材の取り残し量を減少させることができる。後段に変形例２として示すように、逃げ面は２段の逃げ面であってもよい。逃げ面を２段の逃げ面とすることで、１段の逃げ面を形成する場合と比較して、取り残し量が増加する一方で、加工面の加工精度を向上できるエンドミルを提供できる。

外周刃２１ａは、テーパ刃である。したがって、外周刃２１ａの直径は、軸線Ｏ方向に沿って先端側に向かうに従って小さくなっている。外周刃２１ａが軸線Ｏ回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Ｏを中心とする１つの円錐面となる。なお、本明細書において、切刃２１（外周刃２１ａおよび底刃２１ｂ）の直径とは、該当部分における切刃２１の回転軌跡の直径を意味する。

底刃２１ｂは、エンドミル１の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状である。エンドミル１の側面視において、底刃２１ｂが軸線Ｏ回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Ｏ状の中心点を中心とする１つの半球面となる。外周刃２１ａの直径は、底刃２１ｂと外周刃２１ａとの境界部において最も小さくなる。外周刃２１ａの最小の直径Ｄ（図２参照）は、底刃２１ｂの回転軌跡が構成する半球面の直径と一致する。

本実施形態において、刃部２０と首部１０との境界部１５において、首部１０の直径が、外周刃２１ａの直径より小さく、芯厚部２２の直径より大きい。境界部１５の首部１０の直径が、境界部１５の外周刃２１ａの直径より小さいため、等高線加工によるリブ溝の壁面の仕上げ加工において被削材Ｗと首部１０との干渉を確実に抑制できる。また、境界部１５の首部１０の直径が、境界部１５の芯厚部２２の直径より大きいため、首部１０の剛性を刃部２０と比較して高くすることができる。首下部２において首部１０は、基端側に位置するため、首部１０の剛性を高めることで首下部２の撓みを効果的に抑制することができ、被削材Ｗの加工面における取り残し量を低減することができる。

本実施形態において、首部１０の軸方向の長さＭは、刃部２０の軸方向の長さＮ以上であることが好ましい。これにより、エンドミル１は、刃部２０の長さに対して２倍以上の十分に深いリブ溝の仕上げ加工を行うことができる。また上述したように、首部１０は、刃部２０と比較して剛性が高い。首部１０の軸方向の長さＭを刃部２０の軸方向の長さＮより長くすることで、首下部２の剛性を高くすることができ、首下部２の撓みを抑制できる。これにより、被削材Ｗの加工面における取り残し量を低減することができる。

本実施形態において、刃部２０の軸方向の長さＮが２ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが好ましい。また、刃部２０の軸方向の長さＮが、３ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることがより好ましい。
本実施形態において、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、２以上８以下であることが好ましい。また、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、３以上６以下であることがより好ましい。なお、本実施形態のエンドミル１は、外周刃２１ａの先端の直径Ｄが１ｍｍである。

比較例として、図２９は、首下部９０２の略全体に亘って刃部９２０が設けられたエンドミル９０１の模式図を示す。比較例のエンドミル９０１は、首下部９０２の長さＬが１７ｍｍであり、刃部９２０の長さＮが１６ｍｍである。また、比較例のエンドミル９０１は、外周刃９２１ａの先端の直径Ｄが１ｍｍである。したがって、外周刃９２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部９２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、１６である。

比較例のエンドミル９０１を用いて軸方向の切り込み量０．０２５ｍｍの等高線加工によって、深さ１６ｍｍのリブ溝の壁面の仕上げを行うと、加工面の上端では、外周刃と被削材とが６４０回接触する。一方で、加工面の下端近傍（例えば下端から４ｍｍ上側）では、外周刃と被削材が１６０回しか接触しない。このため、比較例のエンドミル９０１を用いた仕上げ加工では、加工面の取り残し量が深さ方向に下側に向かうに従い増大する。

これに対して、本実施形態のエンドミル１は、図２に示すように、刃部２０が軸方向の長さＮが８ｍｍ以下（より好ましくは６ｍｍ以下）である。また、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、８以下（より好ましくは６以下）である。このため、深さ方向における取り残し量の不均一さを解消することができる。すなわち、本実施形態のエンドミル１を用いたリブ溝の壁面の仕上げ加工方法によれば、被削材Ｗの加工面の取り残し量を深さ方向に沿って均一にすることができる。なお、被削材Ｗの加工面の取り残し量が軸方向にそって均一である場合には、エンドミル１のパスラインを、取り残し量を減少する方向にオフセットさせることで、取り残し量を全体的に少なくすることができる。

本実施形態のエンドミル１は、刃部２０を２ｍｍ以上（より好ましくは３ｍｍ以上）である。また、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、２以上（より好ましくは３以上）である。このため、等高線加工によるリブ溝の壁面の仕上げ加工において、取り残し量を十分に抑制することができ、荒加工により生じた段差を確実に除去することができる。なお、刃部が短すぎると、外周刃と被削材との接触回数が減少し、荒加工により生じた段差の除去が不十分となる虞がある。

本実施形態のエンドミル１において、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する首下部２の軸方向の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）が、８以上２０以下であることが好ましい。Ｌ／Ｄを８以上とすることによって、十分に深いリブ溝の仕上げ加工が可能となる。また、Ｌ／Ｄを２０以下とすることによって、首下部２の撓みを抑制でき被削材Ｗの加工面における取り残し量を低減することができる。
なお、本実施形態において、外周刃２１ａの先端の直径は、例えば１ｍｍであり、首下部２の軸方向の長さＬは、例えば１７ｍｍである。したがって、本実施形態のエンドミル１のＬ／Ｄは、例えば１７である。

図２に示すように、テーパ状の外周刃２１ａの延長面ＶＳを定義する。外周刃２１ａの回転軌跡は、先端側に向かって先細りのテーパ状の円錐面である。延長面ＶＳは、外周刃２１ａの回転軌跡が構成する円柱面を基端側に延長する面である。したがって、延長面ＶＳは、テーパ状の円錐面である。

本実施形態のエンドミル１において、軸方向の任意の点において、テーパ状の首部１０の直径は、延長面ＶＳの直径に対して９０％以上であることが好ましい。
軸方向の任意の点として、外周刃２１ａの先端（すなわち外周刃２１ａと底刃２１ｂとの境界部）から基端側に距離Ｘの点について考える。
距離Ｘの点における延長面ＶＳの直径Ｄ２０は、外周刃２１ａの先端の直径Ｄおよび外周刃２１ａのテーパ角θ２０を用いて、以下の式により表される。
Ｄ２０＝Ｄ＋２Ｘｔａｎθ２０

このような延長面ＶＳの直径Ｄ２０に対して、テーパ状の首部１０の直径Ｄ１０を９０％以上（すなわちＤ１０≧０．９×Ｄ２０）とすることが好ましい。

外周刃２１ａの先端の直径Ｄを１ｍｍ（Ｄ＝１ｍｍ）、外周刃２１ａおよび首部１０のテーパ角θ２０、θ１０を０．５°（θ１０＝θ２０＝０．５°）の場合、距離Ｘ＝１０ｍｍにおける延長面ＶＳおよび首部１０の直径Ｄ２０、Ｄ１０は、概ね以下のようになる。
Ｄ２０＝１．１７４
Ｄ１０≧１．０５６

一般的にテーパエンドミルにおいて、芯厚部２２の直径は、外周刃の直径に対して８０％程度とされる。本実施形態によれば、首部１０の直径Ｄ１０を、外周刃２１ａを延長した延長面の直径Ｄ２０に対して９０％以上とすることで、首部１０の剛性を刃部２０に対して十分に高めて、首下部２全体の剛性を高めることができる。これにより、被削材Ｗの加工面における取り残し量を低減することができる。

本実施形態のエンドミル１において、刃部２０は、周方向に沿って並ぶ４つの外周刃２１ａを有する。外周刃２１ａは、刃部２０に４つ以上設けられていることが好ましい。外周刃２１ａを増加させることで、被削材Ｗに対する外周刃２１ａの接触回数が増加する。上述したように、被削材Ｗと外周刃２１ａとの接触回数は、取り残し量に影響を与えるため、外周刃２１ａを４つ以上とすることで、取り残し量を減少させることができ、荒加工により生じた段差を効果的に除去することができる。なお、切屑排出溝２４の幅を十分に確保する観点から、外周刃２１ａの数は、４つであることが最も好ましい。

本実施形態のエンドミル１において、外周刃２１ａの捻れ角φ（図１参照）を４０°以上とすることが好ましい。外周刃２１ａの捻れ角φを４０°以上とする場合には、取り残し量を減少させることができ荒加工により生じた段差を十分に除去できる。なお、捻れ角は５０°以下とすることがより好ましい。捻れ角を５０°以下とすることで、エンドミル１を用いた加工時にビビリ振動が発生することを抑制できる。

なお本実施形態では、エンドミル１をリブ溝の壁面の仕上げ加工に使用する場合について説明した。しかしながら、エンドミル１は、リブ溝の壁面の荒加工に用いてもよい。この場合には、荒加工後の壁面（荒加工面）の段差を小さくすることができ、結果として仕上げ加工後の壁面（仕上げ加工面）の取り残し量を深さ方向において均一に近づけることができる。

（変形例１）
次に上述の実施形態の変形例１のエンドミル１０１について説明する。
図５は、本変形例のエンドミル１０１の先端近傍の斜視図である。また、図６は、本変形例のエンドミル１０１の先端近傍の側面図である。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本変形例のエンドミル１０１の刃部１２０は、上述の実施形態と同様に、芯厚部２２と、球状部２３と、芯厚部２２および球状部２３の外周に設けられた４つの切刃１２１と、を有する。４つの切刃１２１は、外周刃１２１ａと底刃１２１ｂとを有する２つの親刃１２１Ａと、外周刃１２１ａのみを有する２つの子刃１２１Ｂと、に分類される。親刃１２１Ａと子刃１２１Ｂとは、周方向に沿って交互に並ぶ。

本変形例において、親刃１２１Ａの外周刃１２１ａを第１の外周刃１２１ａａと呼び、子刃１２１Ｂの外周刃１２１ａを第２の外周刃１２１ａｂと呼ぶ。第１の外周刃１２１ａａは、底刃１２１ｂと連なる。また、第２の外周刃１２１ａｂは、周方向において第１の外周刃１２１ａａの間に配置される。

本変形例において、第２の外周刃１２１ａｂと球状部２３との境界部には、テーパ面１２７が設けられる。テーパ面１２７は、先端側に向かうに従い軸線Ｏ側に傾く平坦な面である。テーパ面１２７は、例えば研削により形成される。テーパ面１２７のテーパ角αは、外周刃１２１ａのテーパ角θ２０より大きい。

図６に示すように、テーパ面１２７が設けられることで、第２の外周刃１２１ａｂの端部が除去される。テーパ面１２７が設けられないエンドミルにおいて、第２の外周刃の端部には、軸線Ｏの径方向外側に突出する鋭利な角部１２６Ｖ（図６において二点鎖線で表示）が形成されている。このような角部１２６Ｖは、エンドミルによる壁面の加工時に、段差を生じさせる要因となり得る。本変形例によれば、テーパ面１２７が設けることで、基の角部１２６Ｖを除去するとともに、テーパ面１２７と第２の外周刃１２１ａｂとの境界部に、新たな角部１２６を形成することができる。新たな角部１２６は、基の角部１２６Ｖより基端側に位置し、基の角部１２６Ｖと比較して鋭利さが鈍らされている。結果的に、エンドミル１０１による加工面に段差が生じることを抑制できる。

テーパ面１２７のテーパ角αと外周刃１２１ａのテーパ角θ２０との角度差ＡＤは、１０°以下である。角度差ＡＤを１０°以下とすることで、第２の外周刃１２１ａｂの刃長を十分に確保することができる。なお、同様の理由から、角度差ＡＤは、６°以下とすることがより好ましい。また、角度差ＡＤは、１°以上とすることが好ましい。角度差ＡＤを１°以上とすることで、角部１２６の鋭利さを十分に鈍らせることができ、エンドミル１０１による加工面に段差が生じることを抑制させることができる。

（変形例２）
次に上述の実施形態の変形例２のエンドミル２０１について説明する。
図７は、本変形例のエンドミル２０１の外周刃２２１ａの軸線Ｏに直交する断面を拡大して模式的に示す断面模式図である。なお、図７において、外周刃２２１ａによって切削される被削材を模式的に図示する。

本変形例の外周刃２２１ａは、２段の逃げ面を有する。すなわち、外周刃２２１ａの逃げ面２２５は、周方向に沿って並ぶ第１領域２２５ａおよび第２領域２２５ｂを有する。第１領域２２５ａは、外周刃２２１ａ側に位置する。また、第２領域２２５ｂは、切屑排出溝２４側に位置する。第１領域２２５ａおよび第２領域２２５ｂは、それぞれエンドミル２０１の横断面において、軸線Ｏを中心とする仮想円に対して偏心する円形状に構成されている。第１領域２２５ａと第２領域２２５ｂとは、それぞれ互いに異なる偏心する円形状に構成されている。外周刃２２１ａの逃げ面２２５において、第１領域２２５ａの逃げ角βは、例えば４°であり、第２領域２２５ｂの逃げ角γは、例えば１１°である。すなわち、第２領域２２５ｂの逃げ角γは、第１領域２２５ａの逃げ角βより大きい。

本実変形例によれば、外周刃２２１ａが、２段の逃げ面で構成されるため、外周刃２２１ａは、切削加工時に微小な１段目の逃げ面（第１領域２２５ａ）において加工面に接触して被削材の加工面を擦る。これにより、加工面に形成された傷や凹凸を平滑にでき、加工面精度を向上させることができる。

以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜試験１＞
試験１では、基本的な工具性能を評価するため、開放された壁面の加工を行う。
なお、試験１を含む以降の試験において被削材は、代表的なプラスチック金型用鋼であるＮＡＫ８０を用いた。

（荒加工）
まず、壁面の荒加工を行う。荒加工の工程では、１種類の工具を用いて、深さ１６ｍｍの加工面（以下、荒加工面）を形成した。荒加工面の勾配角は、０．５°である。

（仕上げ加工）
荒加工面に対して、以下の表１に示す実施例１および比較例１のエンドミルおよび加工条件によって等高線加工による仕上げ加工を行い最終的な加工面（以下、仕上げ加工面と呼ぶ）を形成した。切り込み量に関しては、実施例１および比較例１において、切り込み量を変化させて、切削試験を行った。より具体的には、切り込み量を０．０２５ｍｍ、０．０５ｍｍ（２倍）、０．１ｍｍ（４倍）、０．２５ｍｍ（１０倍）の４段階で切削試験を行った。また、表１において、エンドミルの先端径とは、図２の外周刃２１ａの先端の直径Ｄに相当する。なお、実施例１および比較例１のエンドミルの捻れ角は、４０°であり、何れの外周刃の逃げ面も、２段の逃げ面である。

図８および図９は、それぞれ実施例１および比較例１の仕上げ加工面の深さと取り残し量の測定結果の関係を示すグラフである。なお、図８および図９において、仕上げ加工面の深さ方向の取り残し量の測定範囲は、深さ０ｍｍから深さ１２ｍｍである。
図９に示すように、比較例１のエンドミルで形成された加工面は、何れの切り込み量の場合であっても、取り残し量が深さ方向下側に向かうに従い、徐々に増大している。すなわち、比較例１のエンドミルでは、加工面の取り残し量を深さ方向に沿って均一とならないことが確認された。これは、仕上げ加工面の上端側から下端側に向かうに従い被削材と外周刃との接触回数が増加すること、並びにエンドミルの剛性が不十分となりエンドミルに撓みが生じていることが原因であると考えられる。
図８に示すように、実施例１のエンドミルで形成された加工面は、何れの切り込み量の場合であっても、深さ方向に沿って略均一となっていることが確認された。すなわち、実施例１のエンドミルにおいて、深さ方向に沿って加工面の取り残し量を均一にすることが確認された。

また、図８および図９に示すように、実施例１および比較例１の何れのエンドミルを用いた場合であっても、切り込み量を大きくするに従い、取り残し量が増大する。また、実施例１においては、切り込み量に関わらず、測定範囲の深さ０ｍｍから深さ１２ｍｍの範囲で、取り残し量が取り代の３０μｍより小さくなっている。一方で、比較例１においては、切り込み量を４倍および１０倍とした場合に、深さ１２ｍｍの付近で取り残し量が取り代の３０μｍを超えている。このことから、実施例１のエンドミルを用いる場合には、少なくとも深さ１２ｍｍまでの範囲で仕上げ加工を行うことができる一方で、比較例１のエンドミルを用いる場合は、深さ１２ｍｍ付近で実質的に仕上げ加工が行われていないと考察できる。

実施例１および比較例１について、切り込み量を１０倍（すなわち、切り込み量０．２５ｍｍ）とした場合の仕上げ加工面を観察した。
図１０は、切り込み量を１０倍とした場合の実施例１の仕上げ加工面の写真である。実施例１のエンドミルでは、切り込み量を１０倍とした場合、深さ方向全域（１６ｍｍ）に対し８９．５％が切削されていることが確認させた。
図１１は、切り込み量を１０倍とした場合の比較例１の仕上げ加工面の写真である。比較例１のエンドミルでは、切り込み量を１０倍とした場合、深さ方向全域（１６ｍｍ）に対し６０．６％が切削されていることが確認させた。
これによって、上述に考察として述べたように、実施例１のエンドミルは、比較例１のエンドミルと比較して、より深い範囲の仕上げ加工を行うことができることが確認された。

＜試験２＞
次に、試験２として、リブ溝の加工において、同様の試験を行う。
図１２に試験２において形成するリブ溝Ｇの斜視図を示す。この試験では、深さ１６ｍｍの十字状のリブ溝を形成する。リブ溝の勾配角は、０．５°である。また、リブ溝の底幅は、１．１ｍｍである。
（荒加工）
まず、リブ溝の壁面の荒加工について説明する。荒加工は、３種類の工具を用いて深さ方向を３段階に分けて加工を行った。なお、この試験において、荒加工では、最終的な加工面（仕上げ加工を行った後の加工面）に対して、仕上げ加工における取り代を３０μｍ残した荒加工面を形成する。

まず、溝の開口から深さ６ｍｍまでの領域を、首下長さ６ｍｍのボールエンドミルを用いて加工する。ボールエンドミルとしては、三菱日立ツール社製のEPDBPE2010-6-04-ATHを用いた。
次いで、深さ６ｍｍの領域から深さ１０ｍｍまでの領域を首下長さ１０ｍｍのボールエンドミルを用いて加工する。ボールエンドミルとしては、三菱日立ツール社製のEPDBPE2010-10-04-ATHを用いた。
次いで、深さ１０ｍｍの領域から深さ１6ｍｍまでの領域を首下長さ１5ｍｍのボールエンドミルを用いて加工する。ボールエンドミルとしては、三菱日立ツール社製のEPDBPE2010-15-04-ATHを用いた。

図１３は、上述の荒加工を経た加工面（以下、荒加工面と呼ぶ）の写真である。図１３に示すように荒加工面には、深さ６ｍｍおよび深さ１０ｍｍの部分に等高線状の段差が形成される。

図１４は、荒加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。図１４において、縦点線は、荒加工における目標面を示し、横点線は、３つの段階のボールエンドミルを用いた下降領域同士の境界部を示す。荒加工によって形成されたリブ溝には、図１４に示すように、深さ６ｍｍおよび深さ１０ｍｍの部分に等高線状の段差が形成された状態となる。

（仕上げ加工）
上述の工程を経て形成した荒加工後のリブ溝の壁面に対して、以下の表２に示す実施例２、比較例２および比較例３のエンドミルおよび加工条件によって等高線加工による仕上げ加工を行った。なお、比較例３のエンドミルは、三菱日立ツール社製のEPDBPE2010-15-04-ATH（ボールエンドミル）である。なお、実施例２および比較例２、３のエンドミルの捻れ角は、４０°であり、何れの外周刃の逃げ面も、２段の逃げ面である。

図１５、図１６および図１７は、それぞれ実施例２、比較例２および比較例３のエンドミルを用いた仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。
図１６に示すように、比較例２のエンドミルで形成された仕上げ加工面は、取り残し量が深さ方向下側に向かうに従い徐々に増大している。すなわち、比較例２のエンドミルでは、仕上げ加工面の取り残し量を深さ方向に沿って均一にすることができないことが確認された。なお、比較例２のエンドミルで形成された仕上げ加工面には、目視において段差の残留が確認されなかった。
図１７に示すように、比較例３のエンドミルで形成された仕上げ加工面は、荒加工によって形成された段差が十分に除去されていない。なお、比較例３のエンドミルで形成された仕上げ加工面には、目視によっても段差の残留が確認された。
図１５に示すように、実施例２のエンドミルで形成された加工面は、比較例２および比較例３と比較して、深さ方向に沿って均一となっていることが確認された。すなわち、実施例２のエンドミルにおいて、深さ方向に沿って加工面の取り残し量を均一にすることが確認された。

試験２の結果から、４ｍｍ以上の刃部を有するテーパエンドミルを用いることで、リブ溝の段差を除去できることが確認できた。また、試験２の結果から、リブ溝においても、刃部の長さを４ｍｍとする場合には、１６ｍｍとする場合と比較して、深さ方向に沿う加工面の取り残し量を均一にできることが確認できた。

＜試験３＞
次いで、刃部の軸方向の長さの最適な値について検証する試験３を行う。
なお、試験３では、試験２と同様に、リブ溝Ｇ（図１２参照）の加工を行う。

（仕上げ加工）
試験３では、試験２と同様の荒加工面に対して仕上げ加工を行った。以下の表３に示す実施例３、実施例４、実施例５、比較例４および比較例５のエンドミルおよび加工条件によって等高線加工による仕上げ加工を行った。なお、実施例３～５および比較例４、５のエンドミルの捻れ角は、４０°であり、何れの外周刃の逃げ面も、２段の逃げ面で構成されている。

図１８Ａ～図１８Ｅは、それぞれ実施例３、実施例４、実施例５、比較例４および比較例５のエンドミルを用いた仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。
図１８Ｄおよび図１８Ｅに示すように刃部の長さが１２ｍｍ以上（すなわち、軸方向において首部の長さが刃部より長い）のエンドミルを用いた比較例４および比較例５の仕上げ加工面は、深さ方向全域において、取り残し量が下側に向かうに従い増加している。
一方で、図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、刃部の長さが４ｍｍ以下のエンドミルを用いた実施例３および実施例４の仕上げ加工面は、深さ方向において下側に向かうに従って取り残し量が増加するような傾向はみられない。また、図１８Ｃに示すように、刃部の長さが、８ｍｍのエンドミルを用いた実施例５の仕上げ加工面は、深さ０ｍｍから約１１ｍｍの領域において、取り残し量が略均一とされている。このことから、実施例３および実施例４のエンドミルを用いることで、深さ方向における取り残し量の不均一さを解消できたことが確認できた。また、実施例５のエンドミルを用いることで、深さ１１ｍｍ程度までの領域において、深さ方向における取り残し量の不均一さを解消できたことが確認できた。すなわち、刃部の長さを８ｍｍ以下とすることで、少なくとも深さ１１ｍｍ程度までの領域において、深さ方向における取り残し量の不均一さを解消できることが分かった。

なお、図１８Ａに示すように、刃部の長さが２ｍｍのエンドミルを用いた実施例３の加工面には、荒加工による段差の影響が若干みられる。この点を検証するため、実施例３、実施例４の仕上げ加工面の断面曲線を測定した測定結果をそれぞれ図１９Ａおよび図１９Ｂに示す。

図１９Ｂに示す実施例４（刃部の長さが４ｍｍ）の仕上げ加工面には、段差が残留していない。一方で、図１９Ａに示す実施例３（刃部の長さ２ｍｍ）の仕上げ加工面には、使用に耐える程度ではあるものの若干の段差の残留が確認された。このことから、刃部の長さを２ｍｍ未満とする場合には、さらに段差の残留が顕著になることが予想される。したがって、刃部の長さを２ｍｍ以上とすることが好ましいと言える。

＜試験４＞
次いで、外周刃の捻れ角（図１の捻れ角φに相当）と、逃げ面の構成について検証する試験４を行う。
なお、試験４では、試験２と同様に、リブ溝Ｇ（図１２参照）の加工を行う。

（仕上げ加工）
試験４では、試験２と同様の荒加工面に対して仕上げ加工を行った。以下の表４に示す実施例６、実施例７および実施例８のエンドミルおよび加工条件によって等高線加工による仕上げ加工を行った。なお、実施例６、実施例７および実施例８において、先端の直径Ｄは、１ｍｍ、刃部の長さは、４［ｍｍ］、首下部の長さＬは１７［ｍｍ］、回転数は、１０８２０［／ｍｉｎ］、送り量は４２４［ｍｍ／ｍｉｎ］、切り込み量は０．０２５［ｍｍ］、加工深さは１６［ｍｍ］、取り代は０．０３［ｍｍ］である。
また、表４において、逃げ面の構成とは、逃げ面が１段のエキセントリック刃付けで構成された面でいるか、２段のエキセントリック刃付けで構成された面でいるかを表している。

図２０は、実施例６および実施例７のエンドミルを用いた仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を比較するグラフである。図２０に示す様に、実施例７（逃げ面が１段のエキセントリック刃付けの面）は、実施例６（逃げ面が２段のエキセントリック刃付けの面）と比較して取り残し量を低減できる。なお、実施例６の加工面は、深さ方向の上半分の領域で最大高さ（Ｒｚ）が、１．００μｍであり、下半分の領域で最大高さ（Ｒｚ）が、１．０９μｍであった。また、実施例７の加工面は、深さ方向の上半分の領域で最大高さ（Ｒｚ）が３．２０μｍであり、下半分の領域で最大高さ（Ｒｚ）が、５．５８μｍであった。このように、実施例６は、実施例７と比較して仕上げ面をより平滑にすることができる。

図２１は、実施例７および実施例８のエンドミルを用いた仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を比較するグラフである。図２１に示すように、実施例８（外周刃の捻れ角が４０°）は、実施例７（外周刃捻れ角が２５°）と比較して取り残し量を低減できることが確認された。

＜試験５＞
次いで、テーパエンドミルを荒加工に用いる場合について検討する。本試験では、試験２と同様に、リブ溝Ｇ（図１２参照）を加工する。
本試験例で行う実施結果を実施例９とする。実施例９は、荒加工でテーパエンドミルを用いる。実施例９の加工結果は、後段において、試験２において実施した実施例２（リブ溝加工において、ボールエンドミルによる荒加工と刃部の長さ４ｍｍの仕上げ加工を行った実施例）の加工結果と比較する。
（荒加工）
壁面の荒加工について説明する。
荒加工は、３種類のテーパエンドミルを用いて深さ方向を３段階に分けて加工を行った。表５にこの試験で用いた荒加工用のテーパエンドミル（工具Ａ、工具Ｂ、工具Ｃ）についてまとめて記載する。なお、実施例９の各エンドミルの捻れ角は、４０°であり、外周刃の逃げ面が２段の逃げ面である。

表５に示す様に、まず溝の開口から深さ６ｍｍまでの領域を、首下長さ６ｍｍ刃部の長さ４ｍｍのテーパエンドミル（工具Ａ）を用いて等高線加工する。次いで、深さ６ｍｍの領域から深さ１０ｍｍまでの領域を首下長さ１０ｍｍ刃部の長さ４ｍｍのテーパエンドミル（工具Ｂ）を用いて等高線加工する。次いで、深さ１０ｍｍの領域から深さ１６ｍｍまでの領域を首下長さ１７ｍｍ刃部の長さ４ｍｍのテーパエンドミル（工具Ｃ）を用いて等高線加工する。以上の工程を経て深さ１６ｍｍの荒加工面を形成した。

図２２は、本実施例の荒加工面および試験２における荒加工面の取り残し量の測定結果を比較するグラフである。図２２からわかる様に、テーパエンドミルを用いた荒加工によって、荒加工面の段差の形成を抑制できることが確認された。これは、仕上げ加工にテーパエンドミルを使用した場合と同様に、首下部の撓みが抑制されるとともに、深さ方向における接触回数の変化を抑制したことによると考えられる。なお、実施例９の荒加工面に対して、上述の実施形態のテーパエンドミルを用いて仕上げ加工を行うことで、さらに取り残し量を抑制した仕上げ面を形成できる。

＜試験６＞
次いで、先端径φ１．２ｍｍのテーパエンドミルを荒加工と仕上げ加工に用いる場合について検討する。本試験では、試験２と類似のリブ溝（深さ２０ｍｍ、リブ溝の底幅１．４ｍｍ、リブ溝の勾配角０．５°）を加工する。

本試験例で行う実施結果を実施例１０とする。実施例１０において、荒加工は、３種類のテーパエンドミル（工具Ｅ、工具Ｆ、工具Ｇ）を用いて深さ方向を３段階に分けて加工を行った。また、本試験例においては、１種類のテーパエンドミル（工具Ｈ）を用いて加工を行った。表６にこの試験で用いたいテーパエンドミルについてまとめて記載する。なお、実施例１０の各エンドミルの捻れ角は、４０°であり、外周刃の逃げ面が２段の逃げ面である。

図２３Ａは、試験６の荒加工後の加工面（荒加工面）の写真である。図２３Ｂは、試験６の仕上げ加工後の加工面（仕上げ加工面）の写真である。また、図２４は、本実施例の荒加工面および仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。

図２４からわかる様に、テーパエンドミルを用いた荒加工によって、荒加工面の段差の形成を抑制できることが確認された。また、図２３Ａおよび図２３Ｂから、仕上げ加工により、取り残し量が低減し、かつ、仕上げ面も平滑になっていることが確認された。

＜試験７＞
次いで、先端径φ０．６ｍｍのテーパエンドミルを荒加工と仕上げ加工に用いる場合について検討する。本試験では、試験２と類似のリブ溝（深さ１０ｍｍ、リブ溝の底幅０．７５ｍｍ、リブ溝の勾配角０．５°）を加工する。

本試験例で行う実施結果を実施例１１とする。実施例１１において、荒加工は、３種類のテーパエンドミル（工具Ｉ、工具Ｊ、工具Ｋ）を用いて深さ方向を３段階に分けて加工を行った。また、本試験例においては、１種類のテーパエンドミル（工具Ｌ）を用いて加工を行った。表７にこの試験で用いたいテーパエンドミルについて纏めて記載する。なお、実施例１１の各エンドミルの捻れ角は、４０°であり、外周刃の逃げ面が２段の逃げ面である。

図２５Ａは、試験７の荒加工後の加工面（荒加工面）の写真である。図２５Ｂは、試験７の仕上げ加工後の加工面（仕上げ加工面）の写真である。また、図２６は、本実施例の荒加工面および仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。

図２６からわかる様に、テーパエンドミルを用いた荒加工によって、荒加工面の段差の形成を抑制できることが確認された。また、図２５Ａおよび図２５Ｂから、仕上げ加工により、取り残し量が低減し、かつ、仕上げ面も平滑になっていることが確認された。

＜試験８＞
試験８では、先端の近傍にテーパ面（図６におけるテーパ面１２７）を設けたエンドミルの評価を行う。本試験では、先端径φ０．６ｍｍのテーパエンドミルを用いて、リブ溝（深さ４ｍｍ、リブ溝の底幅０．７５ｍｍ、リブ溝の勾配角１．０°）を加工する。

本試験では、まず、表８に示す工具Ｍおよびその加工条件を基に荒加工を行い、さらにそれぞれ工具Ｎ、工具Ｏおよび工具Ｐを用いて実施例１２、実施例１３および実施例１４の仕上げ加工を行った。すなわち、実施例１２～１４の仕上げ加工を行う前に、工具Ｍを用いた粗加工が行われている。

表７にこの試験で用いたいテーパエンドミルについて纏めて記載する。なお、表７における角度差ＡＤは、図６におけるテーパ面１２７のテーパ角αと外周刃１２１ａのテーパ角θ２０との角度差ＡＤに対応する。また、何れのエンドミルも捻れ角は、４０°であり、外周刃の逃げ面が２段の逃げ面である。

工具Ｍ（荒加工用）および工具Ｎ（実施例１２の仕上げ加工用）には、テーパ面が設けられていない。このため、工具Ｍおよび工具Ｎには、図６に示す鋭利な角部１２６Ｖが設けられた状態となっている。工具Ｍおよび工具Ｎは、外周刃の先端に連なる面と外周刃のテーパ角との角度差（図６における角度差ＡＤＶ）は、２０°である。工具Ｍおよび工具Ｎにおいて、エンドミルの先端から第２の外周刃の下端までの軸方向の距離は、約０．４７ｍｍである。

工具Ｏ（実施例１３の仕上げ加工用）および工具Ｐ（実施例１４の仕上げ加工用）には、第２の外周刃と球状部との境界部に、テーパ面が設けられる。

実施例１３の工具Ｏには、角度差ＡＤが、２°となるテーパ面が設けられる。工具Ｏにおいて、エンドミルの先端から第２の外周刃の下端までの軸方向の距離は、１．１２ｍｍである。

実施例１４の工具Ｐには、角度差ＡＤが、４°となるテーパ面が設けられる。工具Ｐにおいて、エンドミルの先端から第２の外周刃の下端までの軸方向の距離は、０，８８ｍｍである。

図２７は、実施例１２～１４の仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。図２７に示すように、実施例１２～１４の何れの加工条件においても、仕上げ加工によって十分に取り残しを低減することができており、取り残し量に大きな差異は見られなかった。なお、実施例１２の加工面の最大高さ（Ｒｚ）は、０．６０μｍであり、実施例１３の加工面の最大高さ（Ｒｚ）は、０．５６μｍであり、実施例１４の加工面の最大高さ（Ｒｚ）は、０．５１μｍである。

図２８Ａは、実施例１２の仕上げ加工後の加工面（仕上げ加工面）の写真である。図２８Ｂは、実施例１３の仕上げ加工面の写真である。図２８Ｃは、実施例１４の仕上げ加工面の写真である。

図２８Ａに示すように、実施例１２の仕上げ加工面には、微小な段差としての横スジが観察された。横スジは、工具Ｎにおける第２の外周刃の下端の軸方向位置に対応する。このことから、工具Ｎの第２の外周刃の下端の角部（図６における角部１２６Ｖに対応）に起因して、段差が生じていると考えられる。なお、図示を省略するが、工具Ｍを用いた粗加工後の荒加工面においても、同様の位置に横スジが観察された。

一方で、図２８Ｂ、図２８Ｃに示すように、実施例１３、１４の仕上げ加工面には、粗加工後に観察された横スジが除去されており、さらに外周刃の下端に対応する位置にも横スジが観察されなかった。このことから、第２の外周刃と球状部との境界部にテーパ面を設けることで、仕上げ加工面の第２の外周刃の下端に対応する位置に、横スジが生じることを抑制することができ、より優れた加工面を形成することができる。

以上に、本発明の実施形態および実施例を説明したが、実施形態および実施例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１…エンドミル、２…首下部、３…シャンク部、９…工作機械、１０…首部、１５…境界部、２０…刃部、２１ａ…外周刃、２２…芯厚部、２４…切屑排出溝、２５…逃げ面、Ｄ，Ｄ１０，Ｄ２０…直径、Ｇ…リブ溝、Ｌ…首下部の軸方向の長さ，Ｍ…首部の軸方向の長さ，Ｎ…刃部の軸方向の長さ、ＶＳ…延長面、φ…捻れ角

Claims (10)

1. 軸線に沿って延びるテーパエンドミルであって、
   工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、
   前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、
   前記刃部は、テーパ状の芯厚部と、前記芯厚部の軸方向の先端に位置する球状部と、前記芯厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、前記球状部の外周に位置する底刃とを有し、
   前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記芯厚部の直径より大きく、
   前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、
   前記外周刃は、前記底刃と連なる第１の外周刃と、前記底刃と連ならない第２の外周刃とを含み、
   前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、前記第２の外周刃から前記球状部にわたって軸方向に延び先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、
   前記テーパ面のテーパ角は、前記第２の外周刃のテーパ角に対して１０°以下の角度差で大きい角度である、
   テーパエンドミル。
2. 前記テーパ面のテーパ角と、前記第２の外周刃のテーパ角との角度差は、１°以上１０°以下である、
   請求項１に記載のテーパエンドミル。
3. 前記テーパ面のテーパ角と、前記第２の外周刃のテーパ角との角度差は、２°以上４°以下である、
   請求項１に記載のテーパエンドミル。
4. 前記刃部の軸方向の長さが３ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、
   前記外周刃の先端の直径に対する前記首下部の軸方向の長さの比が、８以上２０以下であり、
   軸方向の任意の点において、テーパ状の前記首部の直径は、テーパ状の前記外周刃の延長面の直径に対して９０％以上である、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のテーパエンドミル。
5. 前記外周刃の捻れ角が４０°以上５０°以下であり、
   前記外周刃は、２本の前記第１の外周刃と２本の前記第２の外周刃とを有し、
   前記第１の外周刃と前記第２の外周刃は周方向に交互に配置される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のテーパエンドミル。
6. 軸線に沿って回転するテーパエンドミルを用いたリブ溝の壁面の加工方法であって、
   前記テーパエンドミルは、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、
   前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、
   前記刃部は、テーパ状の芯厚部と、前記芯厚部の軸方向の先端に位置する球状部と、前記芯厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、前記球状部の外周に位置する底刃と、を有し、
   前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記芯厚部の直径より大きく、
   前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、
   前記外周刃は、前記底刃と連なる第１の外周刃と、前記底刃と連ならない第２の外周刃とを含み、
   前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、前記第２の外周刃から前記球状部にわたって軸方向に延び先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、
   前記テーパ面のテーパ角は、前記第２の外周刃のテーパ角に対して１０°以下の角度差で大きい角度である、
   前記テーパエンドミルを用いて等高線加工を行う、
   リブ溝の壁面の加工方法。
7. 前記テーパ面のテーパ角と、前記第２の外周刃のテーパ角との角度差は、１°以上１０°以下である、
   請求項６に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
8. 前記テーパ面のテーパ角と、前記第２の外周刃のテーパ角との角度差は、２°以上４°以下である、
   請求項６に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
9. 前記刃部の軸方向の長さが３ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、
   前記外周刃の先端の直径に対する前記首下部の軸方向の長さの比が、８以上２０以下であり、
   軸方向の任意の点において、テーパ状の前記首部の直径は、テーパ状の前記外周刃の延長面の直径に対して９０％以上である、
   請求項６から８のいずれか１項に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
10. 前記外周刃の捻れ角が４０°以上５０°以下であり、
    前記外周刃は、２本の前記第１の外周刃と２本の前記第２の外周刃とを有し、
    前記第１の外周刃と前記第２の外周刃は周方向に交互に配置される、
    請求項６から９のいずれか１項に記載のリブ溝の壁面の加工方法。

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