JPWO2016067985A1 - セラミックスエンドミル及びそれを用いた難削材の切削方法 - Google Patents

Abstract

工具端面の中心付近での切削能力を付与し、工具の切れ刃部が芯部を有することと同等の形態でありながら、中心部分での切削を可能にする突っ込み加工やヘリカル加工に対応する能力を確保する。回転方向に隣接する切れ刃（１Ａ、１Ａ）間にギャッシュ（８、９）を有する切れ刃部（１）において、切れ刃（１Ａ）を構成する底刃（２ａ〜２ｆ）の回転軸Ｏ寄りに回転軸Ｏに面する中心刃（１０ａ〜１０ｆ）を形成し、半径方向に連続する中心刃（１０ａ〜１０ｆ）と底刃（２ａ〜２ｆ）の回転方向後方側に、これらの両刃に跨って形成された底刃二番面（４ａ〜４ｆ）を回転軸Ｏに面する位置、もしくは接近する位置にまで連続させ、底刃二番面（４ａ〜４ｆ）とその回転方向後方側に位置する中心刃（１０ａ〜１０ｆ）との間に、回転軸Ｏ上を通り、各中心刃（１０ａ〜１０ｆ）のすくい面を兼ね、ギャッシュ（８）に連続する中心溝（１０Ａ〜１０Ｆ）を形成する。

Description

本発明は耐熱合金等の難削材を超高速切削することが可能なラジアス型、もしくはスクウェア型のセラミックスエンドミル及びそれを用いた難削材の切削方法に関するものである。

耐熱性と軽量性に優れ、金型や部品の素材として用いられることが多いＴｉ合金やステンレス鋼等の耐熱合金は難削材であるために、通常切削では加工能率が悪く、生産性を向上させることが困難である。このことを背景に、難削材に対する高速切削が可能なセラミックス等、高硬度材製の切削工具が開発されている（特許文献１〜５参照）。高速切削より切削速度の高い超高速での難削材の切削を可能にするには、切削工具の素材自体に高い耐熱性・耐摩耗性・強度が要求されるが、素材自体にこれらの性能を持たせたとしても、切削工具としての切削能力が十分に生かしきれないこともある。

例えばラジアスエンドミル、またはスクウェアエンドミルは工具（エンドミル）先端の半径方向外周寄りのコーナーＲ刃、または底刃が被削材の表面を先行して切削する形状をし、工具端面の中心部での切削能力が期待されないことから、原則的には工具が軸方向に推進する突っ込み加工や螺旋状に切り込むヘリカル加工には適していない。ボールエンドミルは工具端面の中心部分を含め、切れ刃全体が切削することを前提にするため、切れ刃が工具端面の中心を通る形になることもある（特許文献６参照）。

米国特許出願公開第２０１２／０１８３３６３号明細書（段落００２０〜００２６、図１Ａ、図１Ｂ、図４Ａ〜図７） 特開平２−１８０５１７号公報（請求項１、第２頁上左欄第１９行〜上右欄第１４行） 特開２００６−１１０６８３号公報（段落００１５〜００３２、図２〜図４） 特開２０１０−２６４５９２号公報（段落００１０〜００１４、図２） 特開２００７−３００７４号公報（段落００２４〜００３２、図２、図３） 国際公開第２０１３／１１８８２９号公報（請求項１、図３、図５）

代表的な高硬度材製の切削工具である特許文献１のエンドミルは工具軸方向の端面（切れ刃部の先端）側の中心部に工具の剛性を確保するための芯部が形成され、この芯部と各底刃との間に切り屑排出溝（縦溝）に連続するギャッシュが形成された形状をしている。但し、半径方向には底刃が芯部まで連続していないため（図４、図６、図７）、工具端面の中心部寄りの部分は切削能力を持っていない。特許文献１のエンドミルは形態的にはラジアスエンドミルに該当する。

詳しく言えば、特許文献１では底刃（切れ刃）１６ａ（１６ｂ）の芯部４８ａ寄りに、縦溝２４ａに連続するギャッシュ５６ａが螺旋を描くように形成されている（請求項１、段落００２６）。このエンドミルを工具端面を先端側から見たとき、半径方向には底刃１６ａの芯部４８ａ側の端部と芯部４８ａとの間に工具の先端に対してシャンク部８ａ側へ凹んだギャッシュ５６ａが存在している（図５〜図７）。このため、芯部４８ａと底刃１６ａとの間の領域には底刃が存在しない状態にあり、この領域では切削ができなくなっている。

特許文献２では工具本体の素材に靱性が乏しいとされるセラミックスを使用しながら、切れ刃逃げ面にマージンを形成し、逃げ面粗さを一定値以下にすることで、素材の靱性不足を補い、工具の長寿命化を可能にしている。しかしながら、ラジアスエンドミルの場合の工具端面中心部寄りでの底刃による切削には言及はない。

特許文献３では工具を工具軸に直交する断面で見たときの外周切刃と外周切刃逃げ面との関係と、外周切刃から回転方向前方側の切り屑排出溝の最深部までの曲面の形、及び外周切刃逃げ面と回転方向後方側の切り屑排出溝の最深部に至るまでの曲面を特定している（段落００１５〜００３２、図２〜図４）。しかしながら、工具端面における切刃の中心付近での形状は特定されていない。

特許文献４では底刃が工具端面の中心付近まで連続しているが、底刃の中心寄りの部分は回転方向前方側へ湾曲し、回転方向前方側に位置する底刃の逃げ面とギャッシュとの境界線（端部稜線部）に交わっているため（図２）、工具端面の中心部に各底刃逃げ面の中心寄りの部分が集合した形になっている。この例も特許文献１と同様に芯部が形成された形であるため、工具端面の中心部分には底刃が存在しない状態にある。

特許文献５では底刃が工具端面の中心付近において中心部を跨いで１方向に連続しているが（図２）、特許文献４と同様に、端面を工具軸方向に見たときに底刃の中心寄りの部分が回転方向前方側へ屈曲した形で、回転方向前方側の底刃に連続しているため、底刃は工具端面の中心を通る形にはなっていない。工具の立面上は底刃の中心寄りの部分が工具端面よりシャンク側へ後退しているため（段落００２９、図３）、底刃の中心寄りの部分は切削開始時に切削に関与することができない（段落００３２）。

以上のように従来のラジアスエンドミルは工具端面の中心付近での切削が不可能か、困難な形状をしている結果、工具端面の全面において一様に被削材を切削することができないため、突っ込み加工やヘリカル加工に対応する能力を持つとは言い難い。

本発明は上記背景より、工具端面の中心付近での切削能力を確保し、工具端面の全面において被削材を切削可能で、突っ込み加工等に対応可能なセラミックスエンドミル及びそれを用いた難削材の切削方法を提案するものである。

請求項１に記載の発明のセラミックスエンドミルは、工具本体の軸方向先端部側に、回転方向に間隔を置いて配列した複数枚の切れ刃と、回転方向に隣接する前記切れ刃間に形成されたギャッシュを有する切れ刃部を備えたセラミックスエンドミルであり、
前記各切れ刃が回転軸寄りから半径方向外周側へ向け、前記回転軸に面する中心刃と、この中心刃に連続する底刃と、この底刃から工具後端側へ連続する外周刃を有し、
半径方向に連続する前記各中心刃と前記各底刃の回転方向後方側に、これらの両刃に跨って形成された底刃二番面が前記回転軸に面する位置、もしくは接近する位置にまで連続し、前記各底刃二番面とその回転方向後方側に位置する前記各中心刃との間に、前記回転軸上を通り、前記各中心刃のすくい面を兼ね、前記ギャッシュに連続する中心溝が形成されていることを特徴とする。

「底刃から工具後端側へ連続する外周刃を有し」とは、外周刃が底刃から直接、連続するスクウェア型のエンドミルと、底刃と外周刃の間に双方に連続するコーナーＲ刃が介在するラジアス型のエンドミル（請求項３）を含む趣旨である。「工具後端側」は切れ刃部から見たときの「後端側」であり、シャンク部３０側を指す。ラジアス型の場合、図１に示すように各底刃２ａ〜２ｄの半径方向外周側にコーナーＲ刃３ａ〜３ｄが連続し、各コーナーＲ刃３ａ〜３ｄからシャンク部３０側へ各外周刃１３ａ〜１３ｄが連続する（請求項３）。「刃が連続する」とは、凸の稜線が連続することであり、刃が曲線を描く場合には、その曲線の曲率が一定である必要はない。

請求項１における「回転軸に面する中心刃」とは、図１、図２−（ａ）、（ｂ）に示すように工具（エンドミル）、あるいは切れ刃部１の端面を回転軸Ｏ方向に見たとき、中心刃１０ａ〜１０ｄが回転軸Ｏから開始し、半径方向外周側へ向けて放射状に形成され、中心刃１０ａ〜１０ｄの回転軸Ｏ寄りの端部が回転軸Ｏに臨んだ状態にあることを言う。但し、工具端面には回転軸Ｏを通る中心溝１０Ａ〜１０Ｄが形成されることで、中心刃１０ａ〜１０ｄは中心溝１０Ａ〜１０Ｄの回転方向後方側の縁（凸の稜線）として形成される。厳密には回転軸Ｏ上には中心溝１０Ａ〜１０Ｄが存在するため、中心刃１０ａ〜１０ｄは中心溝１０Ａ〜１０Ｄに面する形で、回転軸Ｏからギャッシュ８、９へかけて形成される。ギャッシュ８、９は詳しくは後述のように半径方向中心側に位置する第１ギャッシュ８とその半径方向外周側に連続する第２ギャッシュ９からなるが、請求項１におけるギャッシュは第１ギャッシュ８を指す。中心溝１０Ａ〜１０Ｄは切れ刃の枚数分、回転軸Ｏから放射状に（図２−（ａ））、またはほぼ一様な幅を持った帯状に（図２−（ｂ））形成される。

請求項１における「中心溝１０Ａ〜１０Ｄが各中心刃１０ａ〜１０ｄのすくい面を兼ねる」とは、中心溝１０Ａ〜１０Ｄが各中心刃１０ａ〜１０ｄの回転方向前方側に凹状に形成される（中心刃）すくい面を含むことを言う。具体的には図３−（ｂ）に示すように中心溝１０Ａ〜１０Ｄが（中心刃）すくい面２５ｄのみからなる場合と、（中心刃）すくい面とそれから回転方向前方側の底刃二番面４ａ〜４ｄに続く（連続する）曲面や平面を含む場合がある。その他、図３−（ａ）に示すように回転方向に互いに隣接する底刃二番面４ａ−４ｂ（４ｂ−４ｃ、４ｃ−４ｄ、４ｄ−４ａ）間に（中心刃）すくい面２５ｄを含め、回転軸Ｏ方向に凹んだ凹溝状に形成される場合がある。図３−（ａ）、（ｂ）は図２−（ｂ）のｚ−ｚ線の断面を示している。

図３−（ａ）の場合、中心溝１０Ａ〜１０Ｄが凹溝状に形成されることで、中心溝１０Ａ〜１０Ｄと回転方向前方側の底刃二番面４ａ〜４ｄが不連続な面をなすことがあるため、中心溝１０Ａ〜１０Ｄと底刃二番面４ａ〜４ｄとの間にはＧで示す境界線が表れることがある。図３−（ｂ）の場合には、中心溝１０Ａ〜１０Ｄを構成するすくい面２５ｄと回転方向前方側の底刃二番面４ａ〜４ｄを連続した面として形成することができるため、必ずしも境界線は表れない。中心溝１０Ａ〜１０Ｄの「溝」は必ずしも工具端面から回転軸Ｏ方向に凹んだ溝状であることを意味せず、図３−（ａ）、（ｂ）に示すように底刃二番面４ａ〜４ｄ側から回転方向後方側に向かって凹んだ形状であることも含む。

各底刃二番面４ａ〜４ｄとその回転方向後方側に位置する各中心刃１０ａ〜１０ｄとの間に中心溝１０Ａ〜１０Ｄが形成されることで、各底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分とその回転方向後方側の各中心刃１０ａ〜１０ｄとが中心溝１０Ａ〜１０Ｄによって区画される。すなわち、底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向後方側の中心溝１０Ａ〜１０Ｄが底刃二番面４ａ〜４ｄと中心刃１０ａ〜１０ｄを仕切る形になる。結果的に図２−（ａ）、（ｂ）に示すように底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向前方側と後方側に中心溝１０Ａ〜１０Ｄが形成され、回転軸Ｏ付近においては回転軸Ｏの回転方向（周方向）に中心溝１０Ａ〜１０Ｄと底刃二番面４ａ〜４ｄが交互に配列する。

中心刃１０ａ〜１０ｄは工具端面への中心溝１０Ａ〜１０Ｄの形成（研削）時に同時に形成されるため、中心溝１０Ａ〜１０Ｄを工具の端面側から見たときの平面形状に応じて中心刃１０ａ〜１０ｄの形状が決まる。図１、図２−（ａ）では工具を端面側から見たときに、中心刃１０ａ〜１０ｄが直線、もしくは直線状であるが、図２−（ｂ）に示すように曲線を描くこともある。

中心溝１０Ａ〜１０Ｄは切れ刃部１の端面を回転軸Ｏ方向に見たとき、図１、図２−（ａ）に示すように回転軸Ｏから第１ギャッシュ８へかけて次第に幅が生じ、拡大する形状に形成される場合と、図２−（ｂ）に示すように回転軸Ｏから第１ギャッシュ８にかけて一様な幅、もしくは緩やかに変化する幅Ｗｃを持つ帯状に形成される場合（請求項２）がある。

「一様な幅」とは、中心溝１０Ａ〜１０Ｄの内、回転軸Ｏを含む領域が、中心刃１０ａ〜１０ｄが切削した切り屑を第１ギャッシュ８へ排出可能な程度の大きさの一定以上の幅を持つことであり、回転軸Ｏから第１ギャッシュ８へかけて実質的に、あるいはほぼ一様な幅であることを言う。「緩やかに変化する幅」とは、図２−（ｂ）に示すように中心溝１０Ａ〜１０Ｄの幅Ｗｃが明確に、半径方向に一様ではないものの、幅の変化の程度が緩く、切り屑の排出上、半径方向に一様と同等と言えることを言う。いずれにしても、請求項２を含む請求項１では中心溝１０Ａ〜１０Ｄは半径方向の全長において、あるいは回転軸Ｏを含む領域、または回転軸Ｏ寄りの領域において少なくとも一定以上の幅を持てばよい。このため、中心溝１０Ａ〜１０Ｄは図２−（ａ）に近い形状に、回転軸Ｏから第１ギャッシュ８へかけて幅が次第に拡大する形状と、半径方向の各部の幅が相違する形状、あるいは逆に第１ギャッシュ８から回転軸Ｏへかけて次第に拡大する形状を含む。図２−（ｂ）では中心溝１０Ａ〜１０Ｄの幅Ｗｃが回転軸Ｏから第１ギャッシュ８へかけて僅かながら拡大している。

図２−（ｂ）に示すように中心溝１０Ａ〜１０Ｄが回転軸Ｏから第１ギャッシュ８へかけて一様な幅、もしくは緩やかに変化する幅Ｗｃで形成される場合（請求項２）には、回転軸Ｏから第１ギャッシュ８へかけて次第に幅が生じて拡大する場合（図２−（ａ））との対比では、中心刃１０ａ〜１０ｄが切削した切り屑の中心溝１０Ａ〜１０Ｄにおける収容能力が増す。このため、中心溝１０Ａ〜１０Ｄからそれに連続するギャッシュ８、９を通じての切り屑の排出性が向上する利点がある。

前記のように半径方向に連続する各中心刃１０ａ〜１０ｄと各底刃２ａ〜２ｄの回転方向後方側には、中心刃１０ａ〜１０ｄと底刃２ａ〜２ｄに跨る底刃二番面（底刃逃げ面）４ａ〜４ｄが形成される。ここで、請求項１における「底刃二番面４ａ〜４ｄが回転軸Ｏに面する位置まで連続し」とは、中心刃１０ａ〜１０ｄが回転軸Ｏに面することと同様に、図２−（ａ）に示すように底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分が回転軸Ｏに面し、回転軸Ｏに臨んだ状態にあることを言う。回転軸Ｏ上には中心溝１０Ａ〜１０Ｄが存在するため、厳密には底刃二番面４ａ〜４ｄは中心溝１０Ａ〜１０Ｄを介して回転軸Ｏに面する状態になる。

また請求項１における「底刃二番面４ａ〜４ｄが回転軸Ｏに接近する位置にまで連続し」とは、図２−（ｂ）に示すように中心溝１０Ａ〜１０Ｆが帯状に形成された場合に、底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分が回転軸Ｏに近い位置にまで形成され、中心溝１０Ａ〜１０Ｆを介して回転軸Ｏに面する状態にあることを言う。「底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分」は回転方向前方側と後方側において中心溝中心溝１０Ａ〜１０Ｄに接する領域を指し、図２−（ａ）に示す例の場合には半径方向中心側において回転軸Ｏに接し得る状態になる。

底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向前方側の縁と回転方向後方側の縁は共に、形式的には中心溝１０Ａ〜１０Ｄとの境界になる。底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向前方側の縁は中心刃１０ａ〜１０ｄであるため、凸の稜線になり、境界線が明確に表れる。但し、回転方向後方側の縁は刃ではないため、前記のように必ずしも凸の稜線として明確な境界線が表れるとは限らず、図２−（ｂ）、図３−（ａ）に示すように底刃二番面４ａ〜４ｄから中心溝１０Ａ〜１０Ｄにかけて曲面を経て、または図３−（ｂ）に示すように平面と曲面を経て連続することもある。

図３−（ｂ）のように「底刃二番面４ａ〜４ｄと中心溝１０Ａ〜１０Ｄが平面と曲面を経て連続する」とは、各底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分を半径方向中心側に向かって見たときに、底刃二番面４ａ〜４ｄでの回転方向後方側寄りから中心溝１０Ａ〜１０Ｄにかけ、曲率が０から次第に増加し、連続的に変化して平面から曲面に連続したまま中心溝１０Ａ〜１０Ｄに移行することを言う。この場合、底刃二番面４ａ〜４ｄから中心溝１０Ａ〜１０Ｄに移行する部分に明確な境界線は表れず、中心溝１０Ａ〜１０Ｄは中心刃１０ａ〜１０ｄに連続する中心刃すくい面２５ｄから、または中心刃すくい面２５ｄと底刃二番面４ａ〜４ｄへの移行面から構成される形になる。図２−（ｂ）中、中心溝１０Ａ〜１０Ｄ内の細線は中心溝１０Ａ〜１０Ｄの表面が凹の曲面をなしていることを表している。

図１に示すように底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの回転方向前方側の縁である中心刃１０ａ〜１０ｄの半径方向外周側には底刃２ａ〜２ｄが連続し、底刃二番面４ａ〜４ｄの回転方向後方側の縁の半径方向外周側には第１ギャッシュ８を構成する第１ギャッシュ面８ａ〜８ｄとの境界線となる凸の稜線が連続する。

前記のように回転軸Ｏの周辺においては、底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向前方側と後方側に中心溝１０Ａ〜１０Ｄが形成されることで、回転方向前方側の縁（中心刃１０ａ〜１０ｄ）と回転方向後方側の縁（中心溝１０Ａ〜１０Ｄとの境界）とで区画される各底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分が回転軸Ｏの周囲に集合した形になり、回転軸Ｏの周囲において一定の面積を持った領域（中心刃部１０）になる。ここで言う底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分は回転方向前方側の中心刃１０ａ〜１０ｄと後方側の中心溝１０Ａ〜１０Ｄとの境界とに挟まれた、仮想の三角形、あるいは扇形の形状をする領域を指す。底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分は工具端面への中心溝１０Ａ〜１０Ｄの形成時に工具の端面に残されるため、回転軸Ｏの周囲に集合することで、形態的には特許文献１と同様に工具の中心部に実質的に芯部が形成されたことと同等の形になり、工具の剛性の確保に寄与する。

例えば特許文献１では工具端面の回転軸寄りに芯部を残しながらも、底刃の半径方向中間部付近から芯部までの区間に、底刃逃げ面から回転方向後方側の底刃すくい面までに深く切り込まれた形のギャッシュ５６ａが形成されているため、底刃が芯部にまで連続する場合との対比では各切れ刃の剛性が犠牲になり、低下する。これに対し、本発明のエンドミルでは第１ギャッシュ８は底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向外周側の位置（底刃二番面４ａ〜４ｄと底刃三番面６ａ〜６ｆとの境界線と第１ギャッシュ面８ａ〜８ｆとの交点）から回転方向後方側の底刃すくい面１１ａ〜１１ｄまでに形成される。この結果として、本発明では底刃二番面（底刃逃げ面）４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分が半径方向外周側から深く切り込まれた形にはならず、残されているため、特許文献１との対比では各切れ刃の剛性と工具（エンドミル）自体の剛性は高まっている。

一方、工具端面の回転軸Ｏ寄りの部分においては、中心刃１０ａ〜１０ｄが回転軸Ｏ上を通る中心溝１０Ａ〜１０Ｄに面するように形成され、中心刃１０ａ〜１０ｄの半径方向外周側に底刃２ａ〜２ｄが連続することで、工具は切削側の端面の回転軸Ｏから半径方向外周側まで連続的に切削能力を持つ。すなわち、工具は工具端面の全面において一様に被削材を切削する能力を保有する。この結果、エンドミルは上記のように工具の切れ刃部１が芯部を有することと同等の形態でありながら、中心部分での切削を可能にする突っ込み加工やヘリカル加工に対応する能力を確保する。

工具端面の中心部分において被削材を切削する各中心刃１０ａ〜１０ｄは回転軸Ｏ上を通る各中心溝１０Ａ〜１０Ｄに面しているため、切れ刃部１は回転軸Ｏから、中心刃１０ａ〜１０ｄが切削した切り屑を中心溝１０Ａ〜１０Ｄを通じて放射（半径）方向に排出する排出経路を確保する。中心溝１０Ａ〜１０Ｄは半径方向に第１ギャッシュ８に連続しているため、中心溝１０Ａ〜１０Ｄに入り込んだ切り屑は第１ギャッシュ８を通じ、回転方向に隣接する外周刃１３ａ〜１３ｄ間に形成される切り屑排出溝としての刃溝２０ａ〜２０ｄに排出される。

中心溝１０Ａ〜１０Ｄが、中心刃１０ａ〜１０ｄが切削した切り屑の排出経路になり、中心溝１０Ａ〜１０Ｄに第１ギャッシュ８と刃溝２０ａ〜２０ｄが連続していることで、中心溝１０Ａ〜１０Ｄ内での切り屑の詰まりが回避されるため、突っ込み加工やヘリカル加工時に中心刃１０ａ〜１０ｄの切削能力が低下する事態も回避される。

底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向後方側には第１ギャッシュ８を構成する第１ギャッシュ面８ａ〜８ｄが連続し、第１ギャッシュ面８ａ〜８ｄの半径方向外周側には第２ギャッシュ９を構成する第２ギャッシュ面９ａ〜９ｄが連続する。第１ギャッシュ８は第１ギャッシュ面８ａ〜８ｄと底刃すくい面１１ａ〜１１ｄから構成され、第２ギャッシュ９は第２ギャッシュ面９ａ〜９ｄと底刃すくい面１１ａ〜１１ｄから構成される。第１ギャッシュ８（の空間）は上記の刃溝２０ａ〜２０ｄ（の空間）に連続する。「面が連続する」とは、連続する面が互いに異なる面をなし、凸の、もしくは凹の稜線（境界線）を挟んで隣接することを言う。

底刃二番面４ａ〜４ｄの半径方向外周寄りの部分の回転方向後方側には底刃三番面６ａ〜６ｄが連続し、この底刃三番面６ａ〜６ｄの回転方向後方側に第２ギャッシュ面９ａ〜９ｄが連続する。第２ギャッシュ面９ａ〜９ｄの半径方向内周側に第１ギャッシュ面８ａ〜８ｄが連続する。図示するようなラジアス型（請求項３）の場合、図１に示すようにコーナーＲ刃３ａ〜３ｄの回転方向後方側にコーナーＲ刃二番面５ａ〜５ｄが連続し、その回転方向後方側にコーナーＲ刃三番面７ａ〜７ｄが連続する。コーナーＲ刃三番面７ａ〜７ｄは底刃三番面６ａ〜６ｄの半径方向外周側に連続する。

底刃２ａ〜２ｄには図４に示すように中低勾配角（すかし角）αが付く場合があり（請求項４）、この場合には、回転軸Ｏを通る軸方向の切断線で工具を切断した断面、または工具の側面を半径方向に見たときに、工具先端側に底刃２ａ〜２ｄの半径方向外周寄りの部分が中心刃１０ａ〜１０ｄより突出した状態になる。このため、工具が突っ込み加工やヘリカル加工するときに、中心刃１０ａ〜１０ｄが底刃２ａ〜２ｄに遅れて被削材の表面に接触し、切削する状態になる。従って回転軸Ｏから半径方向外周までに連続する切れ刃１Ａ（中心刃１０ａ〜１０ｄと底刃２ａ〜２ｄ）が形成された結果として、工具端面の全面が切削能力を保有しながらも、切削開始時に工具が被削材から受ける抵抗（捩りモーメント）が低減されるため、工具の折損を未然に防止することが可能になる。

高硬度材製の切削工具である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のセラミックスエンドミルは切削速度Ｖｃが５００ｍ／ｍｉｎ〜１２００ｍ／ｍｉｎの超高速で難削材を切削するため（請求項６）、切削に伴い、切削工具先端部の切れ刃部１に摩耗が生じることがある。但し、摩耗の進行が工具径の１割程度以内であれば、摩耗後の切れ刃１Ａの底刃２ａ〜２ｆからコーナーＲ刃３ａ〜３ｆにかけての残存部分がなお、切れ刃１Ａとして機能でき、切削能力を維持できる特徴を持つ。切削速度Ｖｃの適切な、あるいは望ましい範囲は５００ｍ／ｍｉｎ〜１２００ｍ／ｍｉｎであるが、低速側では遅くとも３００ｍ／ｍｉｎ以上であればよい。

この摩耗後の残存部分が切れ刃１Ａとして機能できる能力は具体的には工具の母材に窒化ケイ素系セラミックス、特にＳｉＡｌＯＮを用いた場合（請求項５）に顕著に表れる。工具の母材としては特にＲＥ元素化合物（但し、ＲＥは希土類元素の少なくとも１種の元素）と共に、マグネシウムとマグネシウム化合物の少なくともいずれか一方を含む焼結体の使用が適し、これらの材料を選択することで、本発明の工具は難削材の高送り切削加工時でも、優れた耐摩耗性・耐熱性・強度を得ることが可能になる。

本発明のエンドミルは必要に応じ、切れ刃部に硬質皮膜（例えばＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＳｉＮ、ＣｒＮ、ＣｒＳｉＮ、ＡｌＣｒＮ、ＡｌＣｒＳｉＮ、ＡｌＴｉＣｒＮ又はＡｌＣｒＶＢＮ等）を被覆することで、工具性能を更に向上させることが可能である。

各切れ刃が回転軸寄りから半径方向外周側へ向け、回転軸に面する中心刃と、これに連続する底刃を有し、この中心刃と底刃の回転方向後方側に位置する底刃二番面を回転軸に面する、もしくは接近する位置にまで連続させ、底刃二番面とその回転方向後方側の中心刃との間に回転軸上を通り、底刃二番面と中心刃とを区画する中心溝を形成している。このため、工具端面の回転軸寄りの部分において回転軸上を通る中心溝に面するように中心刃を形成することができ、エンドミルに切削側の端面の回転軸から半径方向外周側まで連続的に切削能力を持たせることができる。

この結果、エンドミルは工具端面の全面において一様に被削材を切削する能力を保有するため、工具の切れ刃部が芯部を有することと同等の形態でありながら、中心部分での切削を可能にする突っ込み加工やヘリカル加工に対応する能力を確保することができる。

切れ刃が４枚の場合の（ラジアス）エンドミルの切れ刃部側の端面を示した端面図である。 中心溝が扇形に形成された場合の図１の回転軸付近の拡大図である。 中心溝が半径方向に一様な、もしくは緩やかに変化する幅を持つ形状に形成された場合の図１の回転軸付近の拡大図である。 （ａ）は中心刃がすくい面を含め、工具端面を回転軸方向に見たときに凹溝状に形成された場合の中心溝の形成例を示した図２−（ｂ）のｚ−ｚ線断面図、（ｂ）は中心刃が中心刃すくい面とそれから回転方向前方側の底刃二番面に続く曲面と平面からなる場合の中心溝の形成例を示した図２−（ｂ）のｚ−ｚ線断面図である。 図１の側面図であり、ｘ−ｘ線の矢視図である。 図４をやや端面側から見たときの様子を示した斜視図である。 エンドミルの心厚Ｄｗと工具径Ｄとの関係、及び外周刃すくい角の様子を示した図４のＩ−Ｉ線断面図である。 切れ刃が６枚の場合の（ラジアス）エンドミルの切れ刃部側の端面を示した端面図である。 図７の回転軸付近の拡大図である。 図７の側面図であり、ｙ−ｙ線の矢視図である。 図９をやや端面側から見たときの様子を示した斜視図である。 エンドミルの心厚Ｄｗと工具径Ｄとの関係、及び外周刃すくい角の様子を示した図９のＩ−Ｉ線断面図である。

図１は工具本体の軸方向先端部側に、回転方向に間隔を置いて配列した複数枚の切れ刃１Ａと、工具本体の軸方向後端部側に形成される円柱状のシャンク部３０と、回転方向に隣接する切れ刃１Ａ、１Ａ間に形成されたギャッシュ８、９を有する切れ刃部１を備えた４枚刃のラジアス型のセラミックスエンドミル（以下、エンドミル（工具とも言う））４０の端面を示す。

各切れ刃１Ａは回転軸Ｏ寄りから半径方向外周側へ向け、回転軸Ｏに面する中心刃１０ａ〜１０ｆと、中心刃１０ａ〜１０ｆに連続する底刃２ａ〜２ｆと、底刃２ａ〜２ｆから工具後端（シャンク部３０）側へ連続する外周刃１３ａ〜１３ｆを有する。図面では各底刃２ａ〜２ｆの半径方向外周側にコーナーＲ刃３ａ〜３ｆが連続し、図４に示すように各コーナーＲ刃３ａ〜３ｆから工具後端側へ各外周刃１３ａ〜１３ｆが連続するラジアス型のエンドミル４０の例を示すが、エンドミル４０はコーナーＲ刃３ａ〜３ｆが不在のスクウェア型の場合もある。中心刃１０ａ〜１０ｆ等のｅ、ｆは切れ刃１Ａが６枚ある場合（図７〜図１１）の符号であり、４枚の場合（図１〜図６）の符号はａ〜ｄになる。

各外周刃１３ａ〜１３ｆの回転方向後方側には図４に示すように外周刃二番面１４ａ〜１４ｆが形成され、その回転方向後方側に外周刃三番面１５ａ〜１５ｆが形成される。外周刃二番面１４ａ〜１４ｄは半径方向外周側に向かって凸形状（エキセントリック刃形）となり、外周刃三番面１５ａ〜１５ｄは半径方向外周側に向かって凹形状（コンケーブ刃形）となっていることが好ましい。外周刃二番面１４ａ〜１４ｄが凸形状であることで、外周刃１３ａ〜１３ｆの刃先の剛性が高められ、外周刃三番面１５ａ〜１５ｄが凹形状であることで、切削時の刃先に発生する抵抗が低減し、摩耗の進行が抑制される。

半径方向に連続する各中心刃１０ａ〜１０ｆと各底刃２ａ〜２ｆの回転方向後方側には、図１、図２−（ａ）に示すように各連続する中心刃１０ａ〜１０ｆと底刃２ａ〜２ｆに跨り、回転軸Ｏに面する位置にまで、もしくは図２−（ｂ）に示すように接近する位置にまで連続する底刃二番面（底刃逃げ面）４ａ〜４ｆが形成される。各底刃二番面４ａ〜４ｆとその回転方向後方側に位置する各中心刃１０ａ〜１０ｆとの間には、図２−（ａ）、（ｂ）に示すように回転軸Ｏ上を通り、各中心刃１０ａ〜１０ｆのすくい面を兼ね、ギャッシュ８、９に連続する中心溝１０Ａ〜１０Ｆが形成される。各中心刃１０ａ〜１０ｆは各中心溝１０Ａ〜１０Ｆの回転方向後方側に、中心溝１０Ａ〜１０Ｆの形成の結果、凸の稜線として形成される。底刃二番面４ａ〜４ｆは平面の場合と曲面の場合がある。中心溝１０Ａ〜１０Ｆは回転方向前方側の底刃二番面４ａ〜４ｆとの間に明確な境界を持たないこともあるが（図３−（ｂ））、形式的に各底刃二番面４ａ〜４ｆと各中心刃１０ａ〜１０ｆとを区画する。

各中心刃１０ａ〜１０ｆの回転方向前方側に連続する中心溝１０Ａ〜１０Ｆの中心刃１０ａ〜１０ｆ側の面は中心刃すくい面（２５ｄ）になり、中心刃１０ａ〜１０ｆの回転方向後方側に連続する面は中心刃二番面（中心刃逃げ面）になる。但し、中心刃１０ａ〜１０ｆの半径方向外周側に底刃２ａ〜２ｆが連続し、中心刃１０ａ〜１０ｆと底刃２ａ〜２ｆに跨って双方の回転方向後方側に底刃二番面４ａ〜４ｆが形成されていることで、中心刃二番面は底刃二番面４ａ〜４ｆの回転軸Ｏ寄りの一部になり、中心刃すくい面（２５ｄ）は底刃すくい面１１ａ〜１１ｆの一部になっている。中心刃すくい面（２５ｄ）を含む底刃すくい面１１ａ〜１１ｆは平面の場合と曲面の場合がある。

中心溝１０Ａ〜１０Ｆの半径方向外周側と、底刃二番面４ａ〜４ｆの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向後方側には半径方向中心寄りの底刃すくい面１１ａ〜１１ｆと共に第１ギャッシュ８を構成する第１ギャッシュ面８ａ〜８ｆが形成される。第１ギャッシュ面８ａ〜８ｆの半径方向外周側には半径方向外周寄りの底刃すくい面１１ａ〜１１ｆと共に第２ギャッシュ９を構成する第２ギャッシュ面９ａ〜９ｆが連続する。

第１ギャッシュ８は底刃すくい面１１ａ〜１１ｆとその回転方向前方側に形成される第１ギャッシュ面８ａ〜８ｆから構成され、第２ギャッシュ９は底刃すくい面１１ａ〜１１ｆと第２ギャッシュ面９ａ〜９ｆから構成される。第２ギャッシュ面９ａ〜９ｆ（第２ギャッシュ９）の半径方向外周側には図４に示すように、図１にＲで示す工具の回転方向に隣接する外周刃１３ａ−１３ｂ、１３ｂ−１３ｃ、１３ｃ−１３ｄ、１３ｄ−１３ｅ、１３ｅ−１３ｆ間に螺旋状に形成される切り屑排出溝となる刃溝２０ａ〜２０ｆが連続する。第１ギャッシュ面８ａ〜８ｆと第２ギャッシュ面９ａ〜９ｆも平面の場合と曲面の場合がある。

底刃二番面４ａ〜４ｆの半径方向外周寄りの部分の回転方向後方側には、図１に示すように第１ギャッシュ面８ａ〜８ｆに連続する底刃三番面６ａ〜６ｆが連続し、底刃三番面６ａ〜６ｆの回転方向後方側に第２ギャッシュ面９ａ〜９ｆが連続する。底刃三番面６ａ〜６ｆも平面の場合と曲面の場合がある。

エンドミル４０がラジアス型の場合、図１、図４に示すようにコーナーＲ刃３ａ〜３ｆの回転方向後方側にはコーナーＲ刃二番面５ａ〜５ｆが連続し、その回転方向後方側にコーナーＲ刃三番面７ａ〜７ｄが連続する。コーナーＲ刃二番面５ａ〜５ｆとコーナーＲ刃三番面７ａ〜７ｄの回転方向後方側には図４に示すように刃溝２０ａ〜２０ｆが連続する。刃溝２０ａ〜２０ｆは回転方向後方側において外周刃すくい面１６ａ〜１６ｆと不連続な面にならないよう、例えば曲率が連続的に変化する曲面になるよう、滑らかに連続する。コーナーＲ刃二番面５ａ〜５ｆとコーナーＲ刃三番面７ａ〜７ｄも平面の場合と曲面の場合がある。

中心刃１０ａ〜１０ｆを形成する中心溝１０Ａ〜１０Ｆは図１、及びその拡大図である図２−（ａ）に示すように中心刃１０ａ〜１０ｆと底刃２ａ〜２ｆとの連結点Ｆ１〜Ｆ６が回転軸Ｏを中心として回転したような形状の扇形に、または図２−（ｂ）に示すように回転軸Ｏを通って半径方向に実質的に（ほぼ）一様な幅を持つ帯状に、または半径方向に緩やかに変化する幅を持つ帯状に形成される。扇形の場合、中心溝１０Ａ〜１０Ｆの幅は回転軸Ｏから第１ギャッシュ８へかけて次第に生じ、拡大する。

中心溝１０Ａ〜１０Ｆは回転軸Ｏ方向（深さ方向）には中心溝１０Ａ〜１０Ｆの容積を増し、中心刃１０ａ〜１０ｆが切削した切り屑の排出性を確保する上で、図３−（ａ）、（ｂ）に示すように各中心溝１０Ａ〜１０Ｆの回転方向後方側の底刃二番面４ａ〜４ｆから見たとき、または各中心溝１０Ａ〜１０Ｆの半径方向外周側の第１ギャッシュ面８ａ〜８ｆから見たとき、一定の深さを持つ溝状に形成される。中心溝１０Ａ〜１０Ｆを通り、回転軸Ｏに平行な断面で見たときの中心溝１０Ａ〜１０Ｆの断面形状は図３のように工具本体側が凹の曲線状（凹曲面状）に形成される場合と多角形状（凹多面体状）に形成される場合がある。

図面では工具端面を回転軸Ｏ方向に見たときの、中心刃１０ａ〜１０ｆの曲率と底刃２ａ〜２ｆの曲率を異ならせているために、図２−（ａ）に示すように中心刃１０ａ〜１０ｆと底刃２ａ〜２ｆとの境界が連結点Ｆ１〜Ｆ４として明確に表れているが、中心刃１０ａ〜１０ｆの曲率と底刃２ａ〜２ｆの曲率が連続的に変化するような場合、連結点Ｆ１〜Ｆ４は明確に表れないこともある。図２−（ｂ）では連結点Ｆ１〜Ｆ４を示していないが、中心刃１０ａ〜１０ｆと底刃２ａ〜２ｆとの境界が表れている。中心溝１０Ａ〜１０Ｆの半径方向外周側には第１ギャッシュ８が連続するため、連結点Ｆ１〜Ｆ４は中心刃１０ａ〜１０ｆ上の中心溝１０Ａ〜１０Ｆと第１ギャッシュ８の境界でもある。

中心刃１０ａ〜１０ｆは前記のように工具本体への中心溝１０Ａ〜１０Ｆの形成（研削）の結果として中心溝１０Ａ〜１０Ｆの回転方向後方側の凸の稜線として形成され、中心溝１０Ａ〜１０Ｆは回転軸Ｏを通って形成される。このため、中心刃１０ａ〜１０ｆは回転軸Ｏに面して形成される、あるいは回転軸Ｏを通って半径方向外周側（放射方向外側）へ向かって形成される。従って中心刃１０ａ〜１０ｆは工具の回転時に回転軸Ｏから半径方向外周側へかけての領域を円形状に被削材を切削することができるため、エンドミル４０は回転軸Ｏ方向に走査する突っ込み加工や螺旋状に切り込むヘリカル加工に対応することが可能な能力を持っている。

なお、図２−（ａ）に示す中心刃１０ａ〜１０ｆの長さＬｃは図４に示す工具径Ｄの０．０１〜０．３倍程度の範囲にあることが適切である。Ｌｃ＜０．０１Ｄであれば、中心刃１０ａ〜１０ｆの長さが極端に小さくなることで、中心刃１０ａ〜１０ｆが切削時に受ける被削材からの抵抗に対する抵抗力（剛性）が低下する結果、中心刃１０ａ〜１０ｆの切削性低下によるチッピングが発生し易くなる。一方、Ｌｃ＞０．３Ｄであれば、切れ刃１Ａに占める底刃２ａ〜２ｆの長さが短縮されることで、底刃２ａ〜２ｆの回転方向前方側に形成される底刃すくい面１１ａ〜１１ｆが構成する第１ギャッシュ８の回転方向の幅が狭くなり、切り屑の排出性が低下することによる。

中心刃１０ａ〜１０ｆの中低勾配角（すかし角）は、図４に示す底刃２ａ〜２ｆの中低勾配角αと同等、あるいは同等程度であり、０．５〜３．０°程度の範囲にあることが適切である。α＜０．５°であれば、突っ込み加工時に底刃２ａ〜２ｆと中心刃１０ａ〜１０ｆが同時に被削材に接触し易いことで、エンドミル４０自体が被削材から受ける切削抵抗が大きくなり、チッピングや欠損の発生が懸念される。一方、α＞３．０°になれば、被削材への底刃２ａ〜２ｆの接触から中心刃１０ａ〜１０ｆの接触までの時間が長くなる分、底刃２ａ〜２ｆのみが被削材を切削する時間が長くなることで、底刃２ａ〜２ｆが受ける切削抵抗が増大し、底刃２ａ〜２ｆにチッピングが発生し易くなることによる。

図６、図１１に示すエンドミル４０の外周刃すくい角β１、β２は−２０〜−１２°程度の範囲にあることが適切である。−は外周刃すくい面１６ａ〜１６ｆが回転軸Ｏを通る半径方向の直線より回転方向後方側に傾斜していることを意味する。外周刃すくい角β１、β２＜−２０°（すくい角β１、β２の絶対値が２０°より大きい）であれば、外周刃１３ａ〜１３ｆの切削能力が低下する傾向がある。一方、β１、β２＞−１２°（すくい角β１、β２の絶対値が１２°より小さい）であれば、外周刃１３ａ〜１３ｆの剛性が低下し易くなるために安定した切削が困難になることによる。

図４、図９に示すエンドミル４０のねじれ角γ１、γ２は３５〜５５°程度の範囲にあることが適切であり、４０〜５０°であることがより好ましい。ねじれ角γ１、γ２＜３５°であれば、突っ込み加工時に各外周刃１３ａ〜１３ｆが回転方向に受ける切削抵抗が大きいためために安定した切削加工が難しい。一方、ねじれ角γ１、γ２＞５５°であれば、エンドミル４０の軸方向の突っ込み加工やヘリカル加工によって、各外周刃１３ａ〜１３ｆが被削材を引き上げる力が強くなり、安定した切削ができないことに加え、コーナＲ刃３ａ〜３ｆの刃厚が薄くなり、刃先強度の低下によりチッピングやカケ等が発生し易くなることによる。

エンドミル４０の心厚Ｄｗは突っ込み加工やヘリカル加工による切削時の安定性を確保する上で、図６に示すように図４に示す工具径Ｄの６０〜７５％、より好ましくは６５〜７０％の範囲内になるように設定される。図６に示すようにエンドミル４０の回転軸Ｏに直交する断面を回転軸Ｏ方向に見たときの、外周刃すくい面１６ａ〜１６ｆを含めた刃溝２０ａ〜２０ｆの形状は凹曲面になっている。ここで、エンドミル４０の工具径Ｄを直径とする円の面積をＳとしたときに、外周刃１３ａ〜１３ｆの回転軸Ｏに直交する断面上の複数の刃溝２０ａ〜２０ｆの面積の合計は０．３〜０．４Ｓ程度の範囲にあることが適切である。エンドミル４０の回転軸Ｏに直交する断面上のエンドミル４０の面積Ｓに対する刃溝２０ａ〜２０ｆの面積の合計は刃溝２０ａ〜２０ｆを通じた切り屑の排出性の良否を示す指標になる。

刃溝２０ａ〜２０ｆの面積の合計が０．３Ｓ未満であれば、切り屑の排出性が低下し易くなるため、エンドミル４０に折損が生じ易くなり、０．４Ｓ超であれば、最適な刃物角を維持することが難しくなり、エンドミル４０の剛性が極端に低下するため、エンドミル４０の折損の可能性が高まる。これらの点から、刃溝２０ａ〜２０ｆの面積の合計が０．３〜０．４Ｓ程度の範囲にあれば、広い刃溝２０ａ〜２０ｆの領域による良好な切り屑排出性が確保されることになる。

切削工具で一般的に広く用いられている超硬工具製エンドミルを用い、切削速度Ｖｃが３００ｍ／ｍｉｎを超える、特に５００ｍ／ｍｉｎを超えるような超高速で難削材を切削加工した場合、過大な切削負荷によりエンドミルに折損が発生する可能性が高い。これに対し、本発明では前記のようにエンドミル４０の母材が特に窒化ケイ素系セラミックスで構成されているため、６０〜７５％の心厚でありながらも、超高速切削加工を行っても、高い耐熱性により長時間にわたって工具の損傷を小さく押さえ、折損を起こさずに切削を継続することが可能である。この結果、仮に切れ刃１Ａに摩耗が生じても、摩耗後の切れ刃１Ａ、特に底刃２ａ〜２ｆからコーナーＲ刃３ａ〜３ｆにかけての区間が継続して切れ刃として機能できることになる。

なお、本発明のエンドミル４０、６０では、切れ刃１Ａの刃先稜線部に処理を施して微小な曲率を持たせることで、刃先強度を向上させ、切削寿命を伸ばすことができる。その場合、底刃２ａ〜２ｆの刃先稜線の曲率半径は外周刃１３ａ〜１３ｆの刃先稜線の曲率半径よりも小さいことが好ましく、底刃２ａ〜２ｆの刃先稜線の曲率半径は１．０μｍ〜４．０μｍ、外周刃１３ａ〜１３ｆの刃先稜線の曲率半径は４．５μｍ〜１５.０μｍであることがより好ましい。上記の効果によって、周速が速く、切削時の負荷が大きい外周刃１３ａ〜１３ｆの刃先強度を向上させると同時に、周速が遅い底刃２ａ〜２ｆの切削性を高めることが可能である。

図７〜図１１は６枚刃のラジアス型のエンドミル６０の製作例を示す。６枚刃の場合の各切れ刃１Ａの構成と、各切れ刃１Ａの回転方向前方側に連続する各すくい面と回転方向後方側に連続する各逃げ面の構成は原則として４枚刃の場合と変わりはない。図７〜図１１ではコーナーＲ刃二番面５ａ〜５ｆの回転方向後方側に刃溝２０ａ〜２０ｆが形成されているが、この刃溝２０ａ〜２０ｆはコーナーＲ刃三番面７ａ〜７ｄを兼ねている。

（実施例）
以下、上記要件を備えた本発明の実施例１としてのエンドミル６０と、本発明の要件を備えない比較例１、２のエンドミルを被削材の側面加工に使用した場合の結果を表１に対比して示す。本発明のエンドミル６０の母材はＳｉＡｌＯＮ系のセラミックスであるのに対し、比較例１、２のエンドミルの母材は超硬合金であり、工具表面にハードコーティングを施している点で、本発明例１と比較例１、２は相違する。比較例２は、切削温度が高温にならないように切削速度Ｖｃを遅く設定している点で本発明例１及び比較例１と相違する。また本発明例１のエンドミル６０と比較例１のエンドミルは同様の加工条件で切削を行い、比較例２の加工条件は一般的な超硬ラジアスエンドミルにおけるＮｉ基耐熱合金の側面切削条件を採用した。

表１より、本発明例１のエンドミル６０は２５ｍまで折損が発生せず、７分の短時間でＮｉ基耐熱合金を切削加工することができたことが分かる（寿命距離、加工時間）。これに対して比較例１のエンドミルは切削開始後、直ぐに工具が大きく欠損したため（０．２ｍ）、切削加工を中断せざるを得なかった。また比較例２の条件では、寿命までの加工時間は本発明例１よりも１．１７倍程長いが（８．２分）、本発明例１の寿命距離の１／５である５ｍまでしか加工できず、切り屑排出量も本発明例１の１／３．５（２８％）程度に留まった。

比較例１のエンドミルが欠損した理由としては、超高速切削により切削温度が急上昇し、コーティング及び超硬母材の耐熱温度を大きく超えたために、コーティングが剥離し、露出した超硬母材の摩耗が急速に進行したことが考えられる。比較例２では比較例１より切削速度を遅く設定していたため（１／７．８５（１２．７％））、切削温度を比較例１よりも低温に抑えることができたものの、Ｎｉ基耐熱合金（被削材）の軟化領域は約１，０００℃以上の高温であるため、比較例２の条件に従えば、被削材の切削温度を前記軟化領域まで高くすることができない。結果として、被削材を軟化領域に到達しない切削温度で切削したために、刃先摩耗が進行し、早期にチッピングが発生したと考えられる。

本発明のエンドミルは母材がセラミックスであることで、比較例１、２との対比では、高い耐熱性を有している。この性質によって切削温度をＮｉ基耐熱合金の軟化領域である１，０００℃以上まで高めた状態で超高速切削を行うことが可能であるため、刃先の摩耗が抑制され、チッピングの発生が回避されていると考えられる。

１……切れ刃部、１Ａ……切れ刃、
２ａ〜２ｆ……底刃、３ａ〜３ｆ……コーナーＲ刃、
４ａ〜４ｆ……底刃二番面、５ａ〜５ｆ……コーナーＲ刃二番面、６ａ〜６ｆ……底刃三番面、７ａ〜７ｄ……コーナーＲ刃三番面、
８……第１ギャッシュ、８ａ〜８ｆ……第１ギャッシュ面、
９……第２ギャッシュ、９ａ〜９ｆ……第２ギャッシュ面、
１０……中心刃部、１０ａ〜１０ｆ……中心刃、１０Ａ〜１０Ｆ……中心溝、
１１ａ〜１１ｆ……底刃すくい面、１２ａ〜１２ｆ……コーナーＲ刃すくい面、
１３ａ〜１３ｆ……外周刃、
１４ａ〜１４ｆ……外周刃二番面、１５ａ〜１５ｆ……外周刃三番面、
１６ａ〜１６ｆ……外周刃すくい面、
２０ａ〜２０ｆ……刃溝、
３０……シャンク部、
４０……４枚刃ラジアスエンドミル、
６０……６枚刃ラジアスエンドミル、
Ｗｃ……中心溝の幅、
Ｄ……工具径、Ｄｗ……心厚、
Ｆ１〜Ｆ６……中心刃と底刃との連結点、
Ｏ……回転軸、
α……中低勾配角、
β１、β２……外周刃すくい角、
γ１、γ２……ねじれ角。

【０００４】
端面の全面において被削材を切削可能で、突っ込み加工等に対応可能なセラミックスエンドミル及びそれを用いた難削材の切削方法を提案するものである。
課題を解決するための手段
［００１３］
請求項１に記載の発明のセラミックスエンドミルは、工具本体の軸方向先端部側に、回転方向に間隔を置いて配列した複数枚の切れ刃と、回転方向に隣接する前記切れ刃間に形成されたギャッシュを有する切れ刃部を備えたセラミックスエンドミルであり、
前記各切れ刃は回転軸寄りから半径方向外周側へ向け、前記回転軸に面する中心刃と、この中心刃に連続する底刃と、この底刃から工具後端側へ連続する外周刃を有し、
半径方向に連続する前記各中心刃と前記各底刃の回転方向後方側に、これらの両刃に跨って形成された底刃二番面が前記回転軸に面する位置、もしくは接近する位置にまで連続し、前記各底刃二番面とその回転方向後方側に位置する前記各中心刃との間に、前記回転軸上を通り、前記各中心刃のすくい面を兼ね、前記ギャッシュに半径方向内周側に連続する中心溝が形成され、
前記底刃に中低勾配角が付き、前記底刃二番面は半径方向外周側から前記回転軸側へかけ、前記回転軸方向の先端側から前記工具本体の軸方向後方側へ向かって傾斜し、
前記底刃二番面の前記回転軸寄りの部分において前記回転軸の回転方向に前記中心溝と前記底刃二番面が交互に配列していることを特徴とする。
［００１４］
「底刃から工具後端側へ連続する外周刃を有し」とは、外周刃が底刃から直接、連続するスクウェア型のエンドミルと、底刃と外周刃の間に双方に連続するコーナーＲ刃が介在するラジアス型のエンドミル（請求項３）を含む趣旨である。「工具後端側」は切れ刃部から見たときの「後端側」であり、シャンク部３０側を指す。ラジアス型の場合、図１に示すように各底刃２ａ〜２ｄの半径方向外周側にコーナーＲ刃３ａ〜３ｄが連続し、各コーナーＲ刃３ａ〜３ｄからシャンク部３０側へ各外周刃１３ａ〜１３ｄが連続する（請求項３）。「刃が連続する」とは、凸の稜線が連続することであり、刃が曲線を描く場合には、その曲線の曲率が一定である必要はない。
［００１５］
請求項１における「回転軸に面する中心刃」とは、図１、図２−（ａ）、（ｂ）に示すように工具（エンドミル）、あるいは切れ刃部１の端面を回転

【０００８】
介して回転軸Ｏに面する状態になる。
［００２４］
また請求項１における「底刃二番面４ａ〜４ｄが回転軸Ｏに接近する位置にまで連続し」とは、図２−（ｂ）に示すように中心溝１０Ａ〜１０Ｆが帯状に形成された場合に、底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分が回転軸Ｏに近い位置にまで形成され、中心溝１０Ａ〜１０Ｆを介して回転軸Ｏに面する状態にあることを言う。「底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分」は回転方向前方側と後方側において中心溝１０Ａ〜１０Ｄに接する領域を指し、図２−（ａ）に示す例の場合には半径方向中心側において回転軸Ｏに接し得る状態になる。
［００２５］
底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向前方側の縁と回転方向後方側の縁は共に、形式的には中心溝１０Ａ〜１０Ｄとの境界になる。底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分の回転方向前方側の縁は中心刃１０ａ〜１０ｄであるため、凸の稜線になり、境界線が明確に表れる。但し、回転方向後方側の縁は刃ではないため、前記のように必ずしも凸の稜線として明確な境界線が表れるとは限らず、図２−（ｂ）、図３−（ａ）に示すように底刃二番面４ａ〜４ｄから中心溝１０Ａ〜１０Ｄにかけて曲面を経て、または図３−（ｂ）に示すように平面と曲面を経て連続することもある。
［００２６］
図３−（ｂ）のように「底刃二番面４ａ〜４ｄと中心溝１０Ａ〜１０Ｄが平面と曲面を経て連続する」とは、各底刃二番面４ａ〜４ｄの回転軸Ｏ寄りの部分を半径方向中心側に向かって見たときに、底刃二番面４ａ〜４ｄでの回転方向後方側寄りから中心溝１０Ａ〜１０Ｄにかけ、曲率が０から次第に増加し、連続的に変化して平面から曲面に連続したまま中心溝１０Ａ〜１０Ｄに移行することを言う。この場合、底刃二番面４ａ〜４ｄから中心溝１０Ａ〜１０Ｄに移行する部分に明確な境界線は表れず、中心溝１０Ａ〜１０Ｄは中心刃１０ａ〜１０ｄに連続する中心刃すくい面２５ｄから、または中心刃すくい面２５ｄと底刃二番面４ａ〜４ｄへの移行面から構成される形になる。図２−（ｂ）中、中心溝１０Ａ〜１０Ｄ内の細線は中心溝１０Ａ〜１０Ｄの表面が凹の曲面をなしていることを表している。

【００１１】
２ギャッシュ面９ａ〜９ｄと底刃すくい面１１ａ〜１１ｄから構成される。第１ギャッシュ８（の空間）は上記の刃溝２０ａ〜２０ｄ（の空間）に連続する。「面が連続する」とは、連続する面が互いに異なる面をなし、凸の、もしくは凹の稜線（境界線）を挟んで隣接することを言う。
［００３４］
底刃二番面４ａ〜４ｄの半径方向外周寄りの部分の回転方向後方側には底刃三番面６ａ〜６ｄが連続し、この底刃三番面６ａ〜６ｄの回転方向後方側に第２ギャッシュ面９ａ〜９ｄが連続する。第２ギャッシュ面９ａ〜９ｄの半径方向内周側に第１ギャッシュ面８ａ〜８ｄが連続する。図示するようなラジアス型（請求項３）の場合、図１に示すようにコーナーＲ刃３ａ〜３ｄの回転方向後方側にコーナーＲ刃二番面５ａ〜５ｄが連続し、その回転方向後方側にコーナーＲ刃三番面７ａ〜７ｄが連続する。コーナーＲ刃三番面７ａ〜７ｄは底刃三番面６ａ〜６ｄの半径方向外周側に連続する。
［００３５］
底刃２ａ〜２ｄには図４に示すように中低勾配角（すかし角）αが付く。底刃２ａ〜２ｄへの中低勾配角αの付与により、回転軸Ｏを通る軸方向の切断線で工具を切断した断面、または工具の側面を半径方向に見たときに、工具先端側に底刃２ａ〜２ｄの半径方向外周寄りの部分が中心刃１０ａ〜１０ｄより突出した状態になる。このため、工具が突っ込み加工やヘリカル加工するときに、中心刃１０ａ〜１０ｄが底刃２ａ〜２ｄに遅れて被削材の表面に接触し、切削する状態になる。従って回転軸Ｏから半径方向外周までに連続する切れ刃１Ａ（中心刃１０ａ〜１０ｄと底刃２ａ〜２ｄ）が形成された結果として、工具端面の全面が切削能力を保有しながらも、切削開始時に工具が被削材から受ける抵抗（捩りモーメント）が低減されるため、工具の折損を未然に防止することが可能になる。
［００３６］
高硬度材製の切削工具である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のセラミックスエンドミルは切削速度Ｖｃが５００ｍ／ｍｉｎ〜１２００ｍ／ｍｉｎの超高速で難削材を切削するため（請求項５）、切削に伴い、切削工具先端部の切れ刃部１に摩耗が生じることがある。但し、摩耗の進行が工具径の１割程度以内であれば、摩耗後の切れ刃１Ａの底刃２ａ〜２ｆからコーナ

【００１２】
ーＲ刃３ａ〜３ｆにかけての残存部分がなお、切れ刃１Ａとして機能でき、切削能力を維持できる特徴を持つ。切削速度Ｖｃの適切な、あるいは望ましい範囲は５００ｍ／ｍｉｎ〜１２００ｍ／ｍｉｎであるが、低速側では遅くとも３００ｍ／ｍｉｎ以上であればよい。
［００３７］
この摩耗後の残存部分が切れ刃１Ａとして機能できる能力は具体的には工具の母材に窒化ケイ素系セラミックス、特にＳｉＡｌＯＮを用いた場合（請求項４）に顕著に表れる。工具の母材としては特にＲＥ元素化合物（但し、ＲＥは希土類元素の少なくとも１種の元素）と共に、マグネシウムとマグネシウム化合物の少なくともいずれか一方を含む焼結体の使用が適し、これらの材料を選択することで、本発明の工具は難削材の高送り切削加工時でも、優れた耐摩耗性・耐熱性・強度を得ることが可能になる。
［００３８］
本発明のエンドミルは必要に応じ、切れ刃部に硬質皮膜（例えばＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＳｉＮ、ＣｒＮ、ＣｒＳｉＮ、ＡｌＣｒＮ、ＡｌＣｒＳｉＮ、ＡｌＴｉＣｒＮ又はＡｌＣｒＶＢＮ等）を被覆することで、工具性能を更に向上させることが可能である。
発明の効果
［００３９］
各切れ刃が回転軸寄りから半径方向外周側へ向け、回転軸に面する中心刃と、これに連続する底刃を有し、この中心刃と底刃の回転方向後方側に位置する底刃二番面を回転軸に面する、もしくは接近する位置にまで連続させ、底刃二番面とその回転方向後方側の中心刃との間に回転軸上を通り、底刃二番面と中心刃とを区画する中心溝を形成している。このため、工具端面の回転軸寄りの部分において回転軸上を通る中心溝に面するように中心刃を形成することができ、エンドミルに切削側の端面の回転軸から半径方向外周側まで連続的に切削能力を持たせることができる。
［００４０］
この結果、エンドミルは工具端面の全面において一様に被削材を切削する能力を保有するため、工具の切れ刃部が芯部を有することと同等の形態でありながら、中心部分での切削を可能にする突っ込み加工やヘリカル加工に対応する能力を確保することができる。

Claims (6)

1. 工具本体の軸方向先端部側に、回転方向に間隔を置いて配列した複数枚の切れ刃と、回転方向に隣接する前記切れ刃間に形成されたギャッシュを有する切れ刃部を備えたセラミックスエンドミルであり、
   前記各切れ刃は回転軸寄りから半径方向外周側へ向け、前記回転軸に面する中心刃と、この中心刃に連続する底刃と、この底刃から工具後端側へ連続する外周刃を有し、
   半径方向に連続する前記各中心刃と前記各底刃の回転方向後方側に、これらの両刃に跨って形成された底刃二番面が前記回転軸に面する位置、もしくは接近する位置にまで連続し、前記各底刃二番面とその回転方向後方側に位置する前記各中心刃との間に、前記回転軸上を通り、前記各中心刃のすくい面を兼ね、前記ギャッシュに連続する中心溝が形成されていることを特徴とするセラミックスエンドミル。
2. 前記切れ刃部の端面を前記回転軸方向に見たとき、前記中心溝は前記回転軸から前記ギャッシュにかけて一様な幅、もしくは緩やかに変化する幅を持つ帯状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックスエンドミル。
3. 前記各底刃の半径方向外周側にコーナーＲ刃が連続し、この各コーナーＲ刃から前記工具後端側へ各外周刃が連続することを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載のセラミックスエンドミル。
4. 前記底刃に中低勾配角が付いていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセラミックスエンドミル。
5. 前記エンドミルの母材はＳｉＡｌＯＮであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のセラミックスエンドミル。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のセラミックスエンドミルを用いて難削材を切削する方法であり、前記セラミックスエンドミルを５００〜１２００ｍ／ｍｉｎの切削速度Ｖｃで回転させながら、前記難削材を切削することを特徴とする難削材の切削方法。

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