WO2015072389A1

WO2015072389A1 - ラフィングエンドミル

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Publication number: WO2015072389A1
Application number: PCT/JP2014/079427
Authority: WO
Inventors: 耕司深田
Original assignee: 三菱マテリアル株式会社
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2015-05-21
Also published as: EP3069808A1; EP3069808A4; US20160263668A1; US9993882B2; EP3069808B1; CN105636729A; CN105636729B; KR20160081917A; JP6221660B2; JP2015093350A

Abstract

　本発明のラフィングエンドミルは、エンドミル本体の先端部外周に複数のコーナ刃（８）と外周刃（５）が形成され、外周刃には、エンドミル回転方向から見て波形に凹凸するラフィング部（９）が、周方向に隣接する外周刃（５）同士で凹凸の位相をずらして形成され、外周刃（５）のうちラフィング部（９）の最先端の凸部（９Ａ）が最も先端側に位置する外周刃（５）は、この最先端の凸部（９Ａ）の径方向の頂点（９Ｃ）が、コーナ刃（８）の径方向の頂点（８Ａ）と一致させられ、またはコーナ刃（８）の径方向の頂点（８Ａ）とエンドミル回転方向から見て直線状に延びる直線部（１０）によって結ばれ、他の外周刃（５）は、ラフィング部（９）の最先端の凸部（９Ａ）の径方向の頂点（９Ｃ）が、コーナ刃（８）の径方向の頂点（８Ａ）とエンドミル回転方向から見て直線状に延びる直線部（１０）によって結ばれている。

Description

ラフィングエンドミル

　本発明は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に形成された外周刃に、エンドミル回転方向から見て波形に凹凸するラフィング部が形成されたラフィングエンドミルに関するものである。
　本願は、２０１３年１１月１２日に日本で出願された特願２０１３－２３３９７０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　このようなラフィングエンドミルとして、例えば特許文献１には、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端に、上記軸線側から外周側に向けて延びる底刃が形成されるとともに、エンドミル本体の先端部外周にはエンドミル回転方向から見て波形に凹凸しつつ後端側に延びる外周刃が形成され、この外周刃が上記底刃の外周に連なるコーナ部には、エンドミル回転方向からみて先端外周側に凸曲するコーナ刃が形成されたものが提案されている。

日本国特開２００５－２７９８８６号公報

　ところで、このようなラフィングエンドミルによって例えば金型にカップ状の傾斜した内壁面を有する凹所を形成するような場合には、まずエンドミル本体を螺旋状に旋回させながら被削材を掘り下げるヘリカル加工により金型の凹所の底となる位置まで穴を形成し、次いでこの穴の内径を広げながら凹所の傾斜した内壁面に沿って階段状にエンドミル本体を駆け上がらせるようにして、波形の外周刃を専ら使用して粗加工を施し、最後に凹所の等高線に沿ってエンドミル本体を周回させつつ、凸曲したコーナ刃を専ら使用して傾斜した凹所内面を仕上げ加工することが行われる。

　しかしながら、特許文献１に記載されたラフィングエンドミルでは、外周刃の波形に凹凸する部分と凸曲したコーナ刃とが交差してその交点に鋭利な角部が形成されており、このように交差した外周刃とコーナ刃の角部において、特に粗加工の際に欠損が生じ易くなる。さらに、最後の仕上げ加工においても、この角部によって加工面が傷つけられてしまって良好な仕上げ面精度を得ることができなくなるおそれがある。

　本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように金型にカップ状の凹所を形成する加工でも、エンドミル本体に欠損等を生じることが無く、また良好な仕上げ面精度を得ることが可能なラフィングエンドミルを提供することを目的としている。

　上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の一態様は、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に上記軸線方向に延びる複数条の切屑排出溝が周方向に間隔をあけて形成されるラフィングエンドミルであって、これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に形成された外周刃と、上記壁面の先端側辺稜部には形成された底刃と、上記外周刃と底刃とが交差するコーナ部に、上記エンドミル本体の先端外周側に凸となる凸曲線状に形成されたコーナ刃と、を備え、上記外周刃には、上記エンドミル回転方向から見て波形に凹凸するラフィング部が、周方向に隣接する外周刃同士で凹凸の位相をずらすようにして形成されていて、上記外周刃のうち上記ラフィング部の最先端の凸部が最も上記軸線方向先端側に位置する外周刃は、この最先端の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点が、上記コーナ刃の径方向の頂点と一致させられ、または上記コーナ刃の径方向の頂点と上記エンドミル回転方向から見て直線状に延びる直線部によって結ばれるとともに、他の外周刃は、上記ラフィング部の最先端の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点が、上記コーナ刃の径方向の頂点と上記エンドミル回転方向から見て直線状に延びる直線部によって結ばれている。

　従って、このように構成されたラフィングエンドミルにおいては、外周刃のうちラフィング部の最先端の凸部が最も軸線方向先端側に位置する外周刃は、この最先端の凸部の径方向の頂点がコーナ刃の径方向の頂点と一致させられ、またはコーナ刃の径方向の頂点と直線部によって結ばれるとともに、他の外周刃は最先端の凸部の頂点とコーナ刃の頂点とが直線部によって結ばれているので、外周刃のラフィング部とコーナ刃とが交差して鋭利な角部が形成されることがない。このため、上述のように金型にカップ状の凹所を形成するような場合でも、粗加工の際にこのような角部に欠損が生じることはなく、また仕上げ加工の際に角部によって加工面が傷つけられることもなく、１つのラフィングエンドミルによって連続して加工を行うことができて効率的である。

　ここで、すべての外周刃の上記直線部の上記軸線方向における長さは、上記ラフィング部における波形のピッチの２倍以下であってもよい。直線部の軸線方向の長さがラフィング部の波形のピッチの２倍を超えるほど長い外周刃が形成されていると、粗加工時のラフィング部による振動抑制効果が損なわれて面精度が悪化し、結果的に仕上げ面精度も悪化してしまうおそれがある。なお、外周刃のうち上記ラフィング部の最先端の凸部が最も上記軸線方向先端側に位置する外周刃において、この最先端の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点がコーナ刃の径方向の頂点と一致させられている場合には、直線部の長さは０となる。

　また、すべての外周刃の上記ラフィング部における最先端以外の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点の上記軸線からの半径は、最先端の凸部の上記頂点の上記軸線からの半径と等しいか、または最先端の凸部の上記頂点の上記軸線からの半径よりも０．０４ｍｍまでの範囲で小さくされてもよい。ラフィング部における最先端以外の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点の上記軸線からの半径が、最先端の凸部の頂点の半径よりも大きくて、すなわち最先端以外の凸部が最先端の凸部よりも外周側に突出していると、仕上げ加工時にラフィング部の最先端以外の凸部が加工面に干渉して仕上げ面精度が損なわれる。一方、最先端の凸部の頂点の半径より０．０４ｍｍを超えるほど小さいと、逆に最先端の凸部およびコーナ刃が突出しすぎてしまって粗加工時に大きな削り残しが生じ、仕上げ加工の際の削り代が増えて効率的な加工を妨げたり仕上げ面精度を劣化させたりするおそれがある。

　さらに、上記外周刃の上記直線部における逃げ角は、上記ラフィング部における逃げ角と等しいか、または該ラフィング部における逃げ角よりも２°までの範囲で小さくされてもよい。外周刃の直線部は、特に上述のようにラフィング部における最先端以外の凸部の頂点の軸線からの半径が最先端の凸部の頂点の半径よりも小さくされていると、粗加工での削り代が大きくなり、また仕上げ加工ではコーナ刃に連なって切削に使用される部分であることから、この直線部の損傷がエンドミル寿命を左右することになる。従って、この直線部の逃げ角を少なくともラフィング部と同等か、あるいは小さくすることによって刃物角を大きくして切刃強度を確保するのが望ましい。ただし、ラフィング部の逃げ角より２°を超えて小さくなりすぎると、却って摩耗等による損傷を生じ易くなるおそれがある。

　さらにまた、上記外周刃のうち上記ラフィング部の最先端の凸部が最も上記軸線方向先端側に位置する外周刃は、この最先端の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点において、上記コーナ刃の径方向の頂点と一致させられていて、上記エンドミル回転方向から見て該コーナ刃の径方向における頂点の接線と角度をもって交差させられていたり、または上記コーナ刃の径方向の頂点と上記エンドミル回転方向から見て直線状に延びる上記直線部によって結ばれて、該直線部と角度をもって交差させられていたりしても、上記コーナ刃の径方向における頂点の接線に対する傾斜角や上記直線部に対する傾斜角が１０°以下であれば、角部が鋭利となるのを防いで欠損等が発生するのを防止することができる。勿論、凸部が凸曲線をなしており、その頂点でコーナ刃や直線部と接していて、上記傾斜角が０°であってもよい。

　以上説明したように、本発明の一態様によれば、エンドミル本体の欠損や仕上げ面精度の劣化を招くことなく、傾斜した内壁面を有するカップ状の凹所を金型に形成するような加工を、１つのラフィングエンドミルによって効率的に行うことが可能となる。

本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。図１に示す実施形態の側面図である。図１に示す実施形態の拡大底面図である。図１に示す実施形態の各切刃部分をエンドミル回転方向からみた拡大図である。図１に示す実施形態の各切刃部分をエンドミル回転方向からみた拡大図である。図１に示す実施形態の各切刃部分をエンドミル回転方向からみた拡大図である。図１に示す実施形態の各切刃部分をエンドミル回転方向からみた拡大図である。図１に示す実施形態の変形例の切刃部分をエンドミル回転方向からみた拡大図である。本発明の第２の実施形態の各切刃部分をエンドミル回転方向からみた拡大図である。本発明の第２の実施形態の各切刃部分をエンドミル回転方向からみた拡大図である。本発明の第２の実施形態の各切刃部分をエンドミル回転方向からみた拡大図である。

　図１ないし図４Ｄは、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態において、エンドミル本体１は、超硬合金等の硬質材料により形成されて軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その後端部（図１において右上部分。図２においては上側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１において左下部分。図２においては下側部分）は切刃部３とされる。このようなラフィングエンドミルは、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、軸線Ｏに垂直な方向や該軸線Ｏに対して斜めに送り出されて、金型等の切削加工を行う。

　切刃部３の外周には、エンドミル本体１の先端から後端側に向けて複数条（第１の実施形態では４条）の切屑排出溝４が周方向に間隔をあけて形成されており、これらの切屑排出溝４は、エンドミル本体１の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうように捩れた螺旋状に形成されている。各切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部には、この壁面をすくい面とする外周刃５がそれぞれ形成されている。従って、これらの外周刃５も、エンドミル本体１の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうように捩れた螺旋状に形成される。

　また、これらの切屑排出溝４の先端部には、該切屑排出溝４をエンドミル本体１の内周側に切り欠くようにして凹溝状のギャッシュ６がそれぞれ切屑排出溝４に連通するように形成されている。切屑排出溝４の上記壁面に連なるこれらのギャッシュ６のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の先端側辺稜部には、エンドミル本体１の先端内周側から外周側に向けて延びる底刃７がそれぞれ形成されている。さらに、これらの底刃７と上記外周刃５とが交差するコーナ部には、エンドミル回転方向Ｔ側から見て図４Ａから図４Ｄに示すようにエンドミル本体１の先端外周側に凸となる１／４円弧等の凸曲線状をなすコーナ刃８が、底刃７の外周端から外周刃５の先端を滑らかにつなぐように形成されている。

　なお、本実施形態では、底刃７は、図３に示すように軸線Ｏの近傍からエンドミル本体１の外周側に延びる長底刃７Ａ、７Ｃと、これら長底刃７Ａ、７Ｃよりは軸線Ｏと外周側に間隔をあけた位置から延びる短底刃７Ｂ、７Ｄとが周方向に交互に形成されている。長底刃７Ａ、７Ｃとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する短底刃７Ｂ、７Ｄとの周方向の間隔は、短底刃７Ｂ、７Ｄとそのエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する長底刃７Ｃ、７Ａとの間隔よりも大きくされており、長底刃７Ａ、７Ｃが形成されたギャッシュ６は、エンドミル本体１を先端側から見た底面視において軸線Ｏを越えて互いに行き違うように形成されて、エンドミル回転方向Ｔ側に隣接する短底刃７Ｂ、７Ｄの内周端に交差し、これら短底刃７Ｂ、７Ｄのギャッシュ６に連通している。

　また、４つずつ形成される底刃７とコーナ刃８は、軸線Ｏ回りの回転軌跡がそれぞれ一致するように形成されている。このうち、底刃７の回転軌跡は、軸線Ｏに垂直な１つの平面をなすか、またはエンドミル本体１の内周側に向かうに従い僅かに後端側に向かうように凹んだ凹円錐面をなすようにされている。さらに、本実施形態では、ギャッシュ６および底刃７は、エンドミル本体１を軸線Ｏ回りに１８０°回転させたときの形状が元の位置にあったエンドミル本体１の形状と一致する１８０°回転対称に形成されている。

　一方、外周刃５には、図４Ａから図４Ｄに示すようにエンドミル回転方向Ｔから見て波形に凹凸するラフィング部９が、周方向に隣接する外周刃５同士で凹凸の位相をずらすようにして形成されている。このラフィング部９は、外周刃５のすくい面とされる切屑排出溝４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面と交差する外周刃５の逃げ面が軸線Ｏ方向に向けてエンドミル本体１の内外周に波形に凹凸することにより形成されたものであり、本実施形態では、エンドミル本体１の外周側に凸となる凸曲線状の凸部９Ａと、この凸部９Ａに接して内周側に凹となる凹曲線状の凹部９Ｂとが、交互に一定のピッチＰで連続するように形成されていて、複数の外周刃５のラフィング部９同士で凸部９Ａおよび凹部９Ｂの形状、大きさとピッチＰは互いに同じとされている。

　なお、本実施形態におけるラフィング部９の凸部９Ａがなす凸曲線は、エンドミル回転方向Ｔ側から見て軸線Ｏに対する径方向に最も突出したその頂点９Ｃからエンドミル本体１の先端側に延びる部分が、この頂点９Ｃから後端側に延びる部分より大きな曲率半径をなすように形成されていて、この頂点９Ｃに関して非対称な形状とされている。４つの外周刃５が形成される本実施形態のラフィングエンドミルでは、このような凸部９Ａが、１つの外周刃５からエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する外周刃５に向けて図４Ａから図４Ｄで示す順に、上記ピッチＰを刃数で除したＰ／４ずつ、その頂点９Ｃをエンドミル本体１の後端側にずらすように各外周刃５のラフィング部９の位相が設定されている。

　さらに、これらの外周刃５のうち、上記ラフィング部９の最先端の凸部９Ａが最も軸線Ｏ方向先端側に位置する外周刃（図４Ａに示す外周刃）５は、この最先端の凸部９Ａの軸線Ｏに対する径方向の上記頂点９Ｃが、本実施形態では該外周刃５の先端側に連なるコーナ刃８の径方向に最も突出した頂点８Ａとエンドミル回転方向Ｔから見て直線状に延びる直線部１０によって結ばれている。また、他の外周刃（図４Ｂから図４Ｄに示す外周刃）５も、そのラフィング部９の最先端の凸部９Ａの軸線Ｏに対する径方向の頂点９Ｃが、これら他の外周刃５のそれぞれ先端側に連なるコーナ刃８の径方向の頂点８Ａと、エンドミル回転方向Ｔから見て直線状に延びる直線部１０によって結ばれている。

　ここで、本実施形態では、各外周刃５の最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃとコーナ刃８の頂点８Ａとは、軸線Ｏからの半径が互いに等しくされており、各外周刃５の直線部１０は、これら凸部９Ａとコーナ刃８とがなす凸曲線に上記頂点９Ｃ、８Ａでそれぞれ接する接線となるように形成されて、軸線Ｏ回りの回転軌跡において該軸線Ｏを中心とした１つの円筒面をなしている。また、本実施形態では、すべての外周刃５のラフィング部９における最先端以外の凸部９Ａの軸線Ｏに対する径方向の頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径も、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃおよびコーナ刃８の頂点８Ａの半径と等しくされており、すなわち本実施形態では、直線部１０の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす上記１つの円筒面上に、すべての外周刃５のラフィング部９における凸部９Ａの頂点９Ｃが位置することになる。

　また、すべての外周刃５の上記直線部１０の軸線Ｏ方向における長さＬは、ラフィング部９における波形のピッチＰの２倍以下とされている。特に、本実施形態では、図４Ｄに示した外周刃５の最も軸線Ｏ方向の長さＬの長い直線部１０でも、ラフィング部９のピッチＰと等しくなるようにされており、すなわちすべての外周刃５の直線部１０の軸線Ｏ方向における長さＬが、ラフィング部９における波形のピッチＰ以下とされている。

　このように構成されたラフィングエンドミルでは、外周刃５のうちラフィング部９の最先端の凸部９Ａが最も軸線Ｏ方向先端側に位置する外周刃５が、この最先端の凸部９Ａの径方向の頂点９Ｃがコーナ刃８の径方向の頂点８Ａと直線部１０によって結ばれるとともに、他の外周刃５もそれぞれのラフィング部９の最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃとコーナ刃８の頂点８Ａとが直線部１０によって結ばれている。このため、すべての外周刃５に、そのラフィング部９の凹部９Ｂがコーナ刃８と交差して角部が形成されることがない。

　従って、上述のように金型等の被削材に傾斜した内壁面を有するカップ状の凹所を形成するような場合に、凹所の底面から傾斜した内壁面に沿ってエンドミル本体１を周回しつつ階段状に駆け上がらせて専らラフィング部９により粗加工を行うときに、このような角部に欠損等が生じるのを防ぐことができる。また、このような階段状の粗加工を行った後に、凹所の等高線に沿ってエンドミル本体を周回させつつ凸曲したコーナ刃を専ら使用して凹所内壁面を仕上げ加工するときでも、滑らかに仕上げられるべき内壁面が角部によって傷つけられて仕上げ面精度の劣化を招くこともなく、このような凹所の加工を１つのラフィングエンドミルによって連続して効率的に行うことができる。

　また、本実施形態においては、すべての外周刃５の直線部１０の軸線Ｏ方向における長さＬが、ラフィング部９における波形のピッチＰの２倍以下とされており、波形に凹凸するラフィング部９が必要以上に短くなることがないので、上述した粗加工の際のラフィング部９による切屑分断生成に伴う振動抑制効果を十分に発揮することができ、粗加工の加工面精度の向上を図って結果的に良好な仕上げ面精度を得ることができる。すなわち、ラフィング部９のピッチＰの２倍を超える長さＬの直線部１０が形成されていると、この直線部１０が被削材に食い付いた際に大きな衝撃が作用することによりエンドミル本体に振動が発生して粗加工面精度を劣化させるおそれがある。

　ところで、本実施形態ではこのように最も長い直線部１０の長さＬをピッチＰの２倍以下としているが、最も短い直線部１０の長さＬは０であってもよい。すなわち、複数の外周刃５のうち、ラフィング部９の最先端の凸部９Ａが最も軸線Ｏ方向先端側に位置する外周刃５においては、この最先端の凸部９Ａの軸線Ｏに対して最も径方向外周側に突出する頂点９Ｃが、この外周刃５の先端側に連なるコーナ刃８の最も径方向外周側に突出した頂点８Ａと一致させられていて、凸部９Ａとコーナ刃８とがなす凸曲線がこれらの頂点９Ｃ、８Ａで接するようにされていてもよい。この場合でも、角部が形成されることはないので、上述の効果を奏することができる。

　また、本実施形態では、すべての外周刃５のラフィング部９における最先端以外の凸部９Ａの軸線Ｏに対する径方向の頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径が、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径と等しくされており、これにより、粗加工時の際の削り残しを少なくして効率的な仕上げ加工を促すことができる一方で、この仕上げ加工においてもラフィング部９の最先端の凸部９Ａ以外の凸部９Ａが加工面と干渉するのを抑えて、良好な仕上げ面精度を得ることができる。

　すなわち、最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径より大きいと、仕上げ加工時に特に最先端の凸部９Ａの次に先端側に位置する凸部９Ａの頂点９Ｃが仕上げ面に干渉して面精度を損なうおそれがある。その一方で、逆に最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が小さすぎると、階段状に粗加工を施す際にラフィング部９を軸線Ｏに対する径方向に大きく切り込ませることができなくなって削り残しが大きくなり、仕上げ加工の際の削り代が大きくなって加工効率の低下を招いたり、大きな削り代を一度で仕上げようとして仕上げ面精度の劣化を招くおそれがある。

　なお、本実施形態では、このようにすべての外周刃５のラフィング部９における最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径と等しくされて、すなわち軸線Ｏ回りの回転軌跡において直線部１０がなす１つの円筒面上にすべての凸部９Ａの頂点９Ｃが位置するようにされているが、例えば図５に示す第１の実施形態の変形例のように、最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が０．０４ｍｍまでの範囲Ｍであれば、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径よりも小さくされていてもよい。この範囲Ｍを越えて最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が小さくなると、上述のように仕上げ加工時の削り代の増大による加工効率の低下や仕上げ面精度の劣化を招くおそれがあるが、０．０４ｍｍまでの小さな範囲Ｍであれば必要以上に大きな削り残しが生じるのを抑えることができる。

　また、外周刃５の上記直線部１０における逃げ角は、上記ラフィング部９における逃げ角と等しいか、またはラフィング部９における逃げ角よりも２°までの範囲で小さくされているのが望ましく、本実施形態では直線部１０とラフィング部９とで逃げ角が等しくされている。直線部１０は仕上げ加工の際にコーナ刃８に連なって切削に使用されることになるとともに、特に図５に示した変形例のようにラフィング部９の最先端以外の凸部９Ａよりも突出していると粗加工の際の削り代が大きくなるため、そのような直線部１０の逃げ角がラフィング部９より大きいと、直線部１０における外周刃５の刃物角が小さくなって切刃強度が低下し、損傷が生じ易くなってエンドミル寿命が短縮されるおそれがある。
　ただし、直線部１０の逃げ角が２°を超えてラフィング部９の逃げ角より小さくなると、逃げ面摩耗が促進されて却ってその寿命が短縮されるおそれがある。なお、直線部１０の逃げ面は、該直線部１０における外周刃の外径と等しい外径の円筒面状をなし、この円筒面の中心線が軸線Ｏと平行に該軸線Ｏから偏心させられていることにより逃げ角が与えられる、いわゆる偏心逃げ面（二番面）であってもよい。

　さらに、本実施形態では、各外周刃５のラフィング部９における最先端の凸部９Ａが凸曲線状に形成されていて、その軸線Ｏに対する径方向の頂点９Ｃにおいて直線部１０と接するようにされており、この頂点９Ｃにおける凸部９Ａがなす凸曲線の直線部１０に対する傾斜角は０°とされているが、特許文献１に記載されたラフィングエンドミルのようにラフィング部の凹部がコーナ刃と交差して鋭利な角部が形成されるようなことがなければ、上記図５に示した変形例のように最先端の凸部９Ａが直線部１０に角度をもって交差していたり、あるいは外周刃５のうちラフィング部９の最先端の凸部９Ａが最も軸線Ｏ方向先端側に位置する外周刃５が、この最先端の凸部９Ａの軸線Ｏに対する径方向の頂点９Ｃにおいて、コーナ刃８の径方向の頂点８Ａと一致させられていて、エンドミル回転方向Ｔから見てこのコーナ刃８の径方向における頂点８Ａの接線と角度をもって交差させられていたりしてもよい。ただし、こうして最先端の凸部９Ａが直線部１０やコーナ刃８の径方向における頂点８Ａの接線に角度をもって交差する場合でも、この最先端の凸部９Ａの径方向の頂点９Ｃすなわち直線部１０との交点における直線部１０に対する傾斜角θ、あるいはコーナ刃８の径方向における頂点８Ａの接線に対する傾斜角θが大きすぎると、特に粗加工の際に欠損等が生じ易くなるので、この傾斜角θは、１０°以下とされるのが望ましい。

　次に、図６Ａから図６Ｃは、本発明の第２の実施形態を示すものであって、第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。第１の実施形態ではエンドミル本体１の切刃部３にそれぞれ４つずつの外周刃５、底刃７、およびコーナ刃８が形成されていたのに対し、この第２の実施形態では外周刃５、底刃７、およびコーナ刃８が３つずつとされた３枚刃のラフィングエンドミルとされており、外周刃５のラフィング部９における凸部９Ａは、１つの外周刃５からエンドミル回転方向Ｔ側に隣接する外周刃５に向けて図６Ａから図６Ｃで示す順に、上記ピッチＰを刃数で除したＰ／３ずつ、その頂点９Ｃをエンドミル本体１の後端側にずらすように位相が設定されている。また、この第２の実施形態では、凸部９Ａの形状が、第１の実施形態のように頂点９Ｃのエンドミル本体１先端側と後端側とで非対称ではなく、エンドミル回転方向Ｔ側から見て対称形状となる凸曲線状に形成されている。

　このような第２の実施形態のラフィングエンドミルにおいても、外周刃５のうちラフィング部９の最先端の凸部９Ａが最も軸線Ｏ方向先端側に位置する外周刃（図６Ａに示す外周刃）５は、この最先端の凸部９Ａの軸線Ｏに対する径方向の頂点９Ｃが、コーナ刃８の径方向の頂点８Ａとエンドミル回転方向Ｔから見て直線状に延びる直線部１０によって結ばれるとともに、他の外周刃（図６Ｂ、図６Ｃに示す外周刃）５も、そのラフィング部９の最先端の凸部９Ａの径方向の頂点９Ｃが、コーナ刃８の径方向の頂点８Ａと直線部１０によって結ばれていて、ラフィング部９の凹部９Ｂがコーナ刃８と交差して角部が形成されることがないので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。勿論、この第２の実施形態において、最先端の凸部９Ａが最も軸線Ｏ方向先端側に位置する外周刃５の該最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃが、コーナ刃８の頂点８Ａと一致させられていてもよい。

　さらに、これら第１、第２の実施形態のようなラフィングエンドミルにおいては、螺旋状に捩れた複数の外周刃５のうち少なくとも１つの捩れ角を他の外周刃５と異なる角度とすることにより、これらの外周刃５の間で被削材に食い付く際の振動が打ち消し合って、共振により激しい振動が生じるのを防ぐことができる。第１、第２の実施形態において複数の外周刃５の捩れ角をすべて異なるものとしてもよく、また偶数の外周刃５が形成された第１の実施形態では、周方向に隣接する外周刃５の捩れ角を異なるものとする一方、周方向に一つおきの外周刃５の捩れ角は等しくしてもよい。なお、波形に凹凸する外周刃５のラフィング部９においては、凸部９Ａの頂点９Ｃを結んだ捩れ線の軸線Ｏに対する角度を捩れ角とすればよい。

　次に、上記の実施の形態で説明したうちの外周刃５の直線部１０の軸線Ｏ方向における長さＬについて、実施例を挙げてその効果を説明する。この実施例では、本発明の第１の実施形態に基づき、ただし外周刃５の直線部１０の軸線Ｏ方向における長さＬを種々に設定した実施例と比較例のラフィングエンドミルにより、上述したような金型にカップ状の凹所を形成する切削試験を行い、その際のラフィングエンドミルの損傷の有無と仕上げ面粗度を測定した。本実施例および比較例に用いたラフィングエンドミルは、共通の諸元として外周刃５の外径が１０ｍｍ、刃数４枚、捩れ角は４５°で等しい捩れ角であり、刃長は２２ｍｍ、逃げ角９°、ラフィング部９の波形のピッチＰは１．２ｍｍであって、コーナ刃８の半径が０．５ｍｍ、エンドミル本体１の材質は超硬合金であり、その表面に（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎよりなる硬質皮膜を平均膜厚３μｍで被覆したものである。

　また、被削材の材質はＳＵＳ４２０Ｊ２材（硬さ５２ＨＲＣ）であり、粗加工では回転数３２００ｍｉｎ－１、送り速度６４０ｍｍ／ｍｉｎで、軸線Ｏ方向（Ｚ軸方向）のピッチを１０ｍｍ、軸線Ｏに垂直な方向（ＸＹ方向）のピッチを３ｍｍを上限として上述のようにエンドミル本体を階段状に駆け上げらせる切削加工を行い、仕上げ加工では回転数６４００ｍｉｎ－１、送り速度２４００ｍｍ／ｍｉｎで、軸線Ｏ方向（Ｚ軸方向）のピッチを０．０５ｍｍとして凹所の等高線に沿ってエンドミル本体１を周回しつつ傾斜した内壁面に沿って切削加工を行って、１つのラフィングエンドミルにより、底面の内径が５０ｍｍ、開口部の内径が５０．２ｍｍ、深さが１８ｍｍのカップ状の凹所を形成した。

　本発明の実施例のラフィングエンドミルとしては、４つの外周刃５のラフィング部９のうち最先端の凸部９Ａが最も先端側に位置するラフィング部９の該最先端の凸部９Ａの径方向の頂点９Ｃがコーナ刃８の径方向の頂点８Ａと一致していて、他の外周刃５のラフィング部９のうち最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃとコーナ刃８の頂点８Ａとの間には直線部１０が形成されており、そのうち最も長い直線部１０の長さＬが０．９ｍｍとなるもの（実施例１）、すべての外周刃５のラフィング部９における最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃとコーナ刃８の頂点８Ａとの間に直線部１０が形成されていて、第１の実施形態と同じく最も長い直線部１０の長さＬが１．２ｍｍ（ピッチＰ相当）のもの（実施例２）、および同じくすべての外周刃５のラフィング部９における最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃとコーナ刃８の頂点８Ａとの間に直線部１０が形成されていて、最も長い直線部１０の長さＬが２．４ｍｍ（ピッチＰの２倍）のもの（実施例３）を用意した。

　また、比較例としては、１つの外周刃５のラフィング部９のうち最先端の凸部９Ａが最も先端側に位置するラフィング部９の該最先端の凸部９Ａの径方向の頂点９Ｃは実施例１と同じくコーナ刃８の径方向の頂点８Ａと一致しているものの、他の外周刃５のラフィング部９は直線部１０を有することなく波形に凹凸したままコーナ刃８に交差していて凹部９Ｂとの交点に角部が形成されているもの（比較例１）、および実施例２、３と同じくすべての外周刃５のラフィング部９における最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃとコーナ刃８の頂点８Ａとの間に直線部１０が形成されているものの、最も長い直線部１０の長さＬが３．５ｍｍのもの（比較例２）と、最も長い直線部１０の長さＬが５．０ｍｍのもの（比較例３）とを用意した。

　これらの実施例１～３と比較例１～３のラフィングエンドミルにより上述の条件で切削試験を行ったところ、比較例１では粗加工においてコーナ刃８とラフィング部９の凹部９Ｂとの交点における角部に欠損が発生し、その時点で試験を終了せざるを得なかった。また、比較例２、３では、欠損は生じなかったものの、粗加工においてエンドミル本体１に振動が発生し、その結果として仕上げ面粗度が比較例２ではＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２００１における最大高さＲｚが３０．７μｍ、比較例３では最大高さＲｚが５１．３μｍという結果となった。これら比較例１～３に対して、本発明に係わる実施例１～３では、エンドミル本体１に欠損等の損傷や振動が生じることもなく、また仕上げ面粗度も実施例１では最大高さＲｚが１．３８μｍ、実施例２では最大高さＲｚが１．７１μｍ、実施例３でも最大高さＲｚが２．２０μｍという良好な結果を得ることができた。

　次いで、やはり上記の実施の形態で説明したうちの、すべての外周刃５のラフィング部９における最先端以外の凸部９Ａの軸線Ｏに対する径方向の頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径と、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径との関係について、同じく実施例を挙げてその効果を説明する。この実施例では、やはり本発明の第１の実施形態に基づき、上述した共通の諸元で、ただしすべての外周刃５のラフィング部９における最先端以外の凸部９Ａの軸線Ｏに対する径方向の頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径を、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径に対して種々に設定した実施例と比較例のラフィングエンドミルにより、上記と同じ条件で切削試験を行い、仕上げ面粗度を測定した。なお、これら最先端とそれ以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径以外の諸元は、実施例および比較例ともに第１の実施形態と同じである。

　このうち本発明の実施例においては、第１の実施形態と同じく最先端とそれ以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が等しいもの（実施例４）、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径に対して最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が０．０２ｍｍ小さいもの（実施例５）、および最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径に対して最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が０．０４ｍｍ小さいもの（実施例６）を用意した。また、比較例としては、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径に対して最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が０．０１ｍｍ大きいもの（比較例４）、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径に対して最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が０．０８ｍｍ小さいもの（比較例５）、および最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径に対して最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が０．１５ｍｍ小さいもの（比較例６）を用意した。

　この結果、比較例４では、最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径に対して大きく、すなわち直線部１０やコーナ刃８の頂点８Ａの半径よりも大きいため、ラフィング部９の最先端以外の凸部９Ａによって仕上げ加工面が傷つけられてしまい、仕上げ面粗度がＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２００１における最大高さＲｚで５．７９μｍとなった。また、最先端以外の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径が最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの半径に対して小さすぎる比較例５、６では、いずれも仕上げ加工の際の削り代が大きくなり、これを１回の切り込みで切削しようとしたために振動が生じて、比較例５では仕上げ面粗度が最大高さＲｚで３．７１μｍ、比較例６では仕上げ面粗度が最大高さＲｚで５．２１μｍとなった。

　これらの比較例４～６に対して、実施例４～６では、仕上げ加工面が傷つけられたり削り代の増大による振動が生じたりすることがなく、仕上げ面粗度も実施例４では最大高さＲｚで１．７１μｍ、実施例５では最大高さＲｚで１．８０μｍ、実施例６では最大高さＲｚで２．１５μｍと良好な結果を得ることができた。なお、仕上げ加工時の削り代は、実施例１で０．１ｍｍ、実施例２で０．１２ｍｍ、実施例３で０．１４ｍｍ、比較例４では０．１ｍｍ、比較例５では０．１８ｍｍ、比較例６では０．２５ｍｍであった。

　本発明の一態様によれば、エンドミル本体の欠損や仕上げ面精度の劣化を招くことなく、傾斜した内壁面を有するカップ状の凹所を金型に形成するような加工を、１つのラフィングエンドミルによって効率的に行うことが可能となる。
　従って、産業上の利用可能性を有する。

　１　エンドミル本体
　２　シャンク部
　３　切刃部
　４　切屑排出溝
　５　外周刃
　６　ギャッシュ
　７　底刃
　８　コーナ刃
　８Ａ　コーナ刃８の径方向の頂点
　９　ラフィング部
　９Ａ　ラフィング部９の凸部
　９Ｂ　ラフィング部９の凹部
　９Ｃ　ラフィング部９の凸部９Ａの径方向の頂点
　１０　直線部
　Ｏ　エンドミル本体１の軸線
　Ｔ　エンドミル回転方向
　Ｐ　ラフィング部９における波形のピッチ
　Ｌ　直線部１０の軸線Ｏ方向における長さ
　Ｍ　外周刃５のラフィング部９における最先端以外の凸部９Ａの軸線Ｏに対する径方向の頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径が、最先端の凸部９Ａの頂点９Ｃの軸線Ｏからの半径よりも小さくされた範囲
　θ　エンドミル回転方向Ｔから見たときのラフィング部９の最先端の凸部９Ａの直線部１０に対する傾斜角

Claims

　軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に上記軸線方向に延びる複数条の切屑排出溝が周方向に間隔をあけて形成されるラフィングエンドミルであって、
　これらの切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面の外周側辺稜部に形成された外周刃と、上記壁面の先端側辺稜部には形成された底刃と、上記外周刃と底刃とが交差するコーナ部に、上記エンドミル本体の先端外周側に凸となる凸曲線状に形成されたコーナ刃と、を備え、
　上記外周刃には、上記エンドミル回転方向から見て波形に凹凸するラフィング部が、周方向に隣接する外周刃同士で凹凸の位相をずらすようにして形成されていて、
　上記外周刃のうち上記ラフィング部の最先端の凸部が最も上記軸線方向先端側に位置する外周刃は、この最先端の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点が、上記コーナ刃の径方向の頂点と一致させられ、または上記コーナ刃の径方向の頂点と上記エンドミル回転方向から見て直線状に延びる直線部によって結ばれるとともに、
　他の外周刃は、上記ラフィング部の最先端の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点が、上記コーナ刃の径方向の頂点と上記エンドミル回転方向から見て直線状に延びる直線部によって結ばれているラフィングエンドミル。
　すべての上記外周刃の上記直線部の上記軸線方向における長さが、上記ラフィング部における波形のピッチの２倍以下である請求項１に記載のラフィングエンドミル。
　すべての上記外周刃の上記ラフィング部における最先端以外の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点の上記軸線からの半径は、最先端の凸部の上記頂点の上記軸線からの半径と等しいか、または最先端の凸部の上記頂点の上記軸線からの半径よりも０．０４ｍｍまでの範囲で小さくされている請求項１または請求項２に記載のラフィングエンドミル。
　上記外周刃の上記直線部における逃げ角は、上記ラフィング部における逃げ角と等しいか、または該ラフィング部における逃げ角よりも２°までの範囲で小さくされている請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のラフィングエンドミル。
　上記外周刃のうち上記ラフィング部の最先端の凸部が最も上記軸線方向先端側に位置する外周刃は、この最先端の凸部の上記軸線に対する径方向の頂点において、
　上記コーナ刃の径方向の頂点と一致させられていて、上記エンドミル回転方向から見て該コーナ刃の径方向における頂点の接線と１０°以下の傾斜角をもって交差させられ、
　または上記コーナ刃の径方向の頂点と上記エンドミル回転方向から見て直線状に延びる上記直線部によって結ばれて、該直線部と１０°以下の傾斜角をもって交差させられている請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のラフィングエンドミル。