WO2022113360A1 - エンドミル - Google Patents

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WO2022113360A1
WO2022113360A1 PCT/JP2020/044553 JP2020044553W WO2022113360A1 WO 2022113360 A1 WO2022113360 A1 WO 2022113360A1 JP 2020044553 W JP2020044553 W JP 2020044553W WO 2022113360 A1 WO2022113360 A1 WO 2022113360A1
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WO
WIPO (PCT)
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blade
outer peripheral
end mill
peripheral cutting
cutting edge
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/044553
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
重俊 請井
全孝 磯部
Original Assignee
オーエスジー株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by オーエスジー株式会社 filed Critical オーエスジー株式会社
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Priority to JP2022565013A priority patent/JP7477646B2/ja
Priority to US18/254,647 priority patent/US20240001463A1/en
Priority to PCT/JP2020/044553 priority patent/WO2022113360A1/ja
Priority to CN202080107563.4A priority patent/CN116490310A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2210/00—Details of milling cutters
    • B23C2210/04—Angles
    • B23C2210/0485—Helix angles
    • B23C2210/0492—Helix angles different
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2210/00—Details of milling cutters
    • B23C2210/28—Arrangement of teeth
    • B23C2210/282—Unequal angles between the cutting edges, i.e. cutting edges unequally spaced in the circumferential direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23C2226/27—Composites, e.g. fibre reinforced composites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23C2226/31—Diamond

Definitions

  • the present invention relates to an end mill, and in particular, relates to a new technique effective for anti-vibration performance and suppression of burrs and delamination.
  • Carbon fiber reinforced materials such as CFRP (carbon fiber reinforced plastic) and CFRTP (carbon fiber reinforced thermoplastic) have a problem that burrs and delamination (hereinafter referred to as burrs, etc.) are likely to occur.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • CFRTP carbon fiber reinforced thermoplastic
  • Patent Document 1 there has been proposed a so-called herringbone-shaped end mill in which two types of outer peripheral cutting edges having opposite twisting directions are provided adjacent to each other in the tool axis direction. According to this herringbone-shaped end mill, it is possible to cut the outer peripheral cutting edge at an acute angle on both the upper and lower surfaces of the work (work material), and the generation of burrs and the like is suppressed. Further, as an outer peripheral cutting edge, an end mill in which a right-handed right-handed blade and a left-handed left-handed blade are alternately arranged in the circumferential direction has also been proposed (see Patent Document 2).
  • Patent Document 2 in which the right-handed twisted blade and the left-handed twisted blade are alternately arranged in the circumferential direction, there is a portion where the outer peripheral cutting edge cuts at an obtuse angle with respect to the surface of the work in each twisted blade, so that the effect of suppressing burrs and the like is obtained.
  • chattering vibration is likely to occur because a force in the opposite direction acts in the plate thickness direction of the work due to the right-handed twisting blade and the left-handed twisted blade.
  • the present invention has been made in the background of the above circumstances, and an object thereof is to provide a new end mill effective for anti-vibration performance and suppression of burrs and the like.
  • the first invention is in an end mill having a plurality of outer peripheral cutting edges, (a) as the outer peripheral cutting edge, a right-handed twisted blade, a left-handed twisted blade, and a twisted blade.
  • the direction is reversed left and right on the way, and in the developed view developed around the axis, it has a curved shape curved in an arc shape or an arch shape, and a cutting edge is provided on the concave side of the curved shape.
  • It is equipped with three types of cutting edges: a curved blade, and (b) adjacent outer peripheral cutting edges are characterized by being composed of different types of cutting edges.
  • the helix angle of the right helix blade is within the range of 1 ° to 15 °
  • the helix angle of the left helix blade is 1 ° to 15 °. It is characterized by being within the range.
  • the helix angle is positive regardless of whether it is a right-handed twist or a left-handed twist, and represents the magnitude of the inclination angle of the cutting edge with respect to the direction parallel to the tool axis.
  • the third aspect of the invention is characterized in that, in the end mill of the first invention or the second invention, the plurality of outer peripheral cutting edges are composed of any one of a normal blade, a nick blade, and a roughing blade. do.
  • the ordinary blade is a smooth ordinary cutting edge having a constant outer diameter without nicks (grooves) or roughing (waveforms).
  • the outer peripheral cutting edge is equally divided in the circumferential direction, and the outer peripheral cutting edge is set to a tool with a constant twist angle and a constant curvature, respectively. Assuming that it extends in the axial direction, from a position 1/4 of the blade length further away from the bottom edge side end of the outer peripheral cutting edge to the tip side in the tool axial direction, from the shank side end of the outer peripheral cutting edge. Further, it is characterized in that it exists within a range up to a position 1/4 of the blade length on the shank side.
  • the fifth invention is characterized in that, in any of the end mills of the first invention to the fourth invention, the angle difference between the helix angle of the right helix blade and the helix angle of the left helix blade is within ⁇ 5 °. ..
  • At least one of the plurality of bottom blades provided at the tip of the tool continuously on the outer peripheral cutting edge reaches the vicinity of the tool axis. It is characterized by having a central blade.
  • the seventh invention is characterized in that, in any of the end mills of the first invention to the sixth invention, the number of blades of the outer peripheral cutting edge is 3 or more and 6 or less.
  • the eighth invention is characterized in that, in any of the end mills of the first invention to the seventh invention, the surface of the blade portion provided with the outer peripheral cutting edge is covered with a diamond coating.
  • the ninth invention is characterized in that, in any of the end mills of the first invention to the eighth invention, the end mill is made of cemented carbide.
  • the helix angle of the right-handed helix blade is within the range of 1 ° to 15 °
  • the helix angle of the left helix blade is within the range of 1 ° to 15 °.
  • the third invention is a case where a plurality of outer peripheral cutting edges are composed of any one of a normal blade, a nick blade, and a roughing blade, and is used for finishing, intermediate finishing, roughing, etc., and a work.
  • An end mill having a predetermined cutting edge shape can be adopted depending on the material and the like.
  • the outer peripheral cutting edge is equally divided in the circumferential direction from the position where the equal dividing position is 1/4 of the blade length from the bottom edge side end of the outer peripheral cutting edge to the tip side in the tool axis direction.
  • the cutting edge is present within a range from the shank side end to the shank side at a position 1/4 of the blade length, excellent machined surface roughness can be obtained as compared with the case outside the range.
  • the flank wear width is smaller than when the angle difference exceeds ⁇ 5 °. Therefore, the tool life can be ensured while obtaining the anti-vibration effect due to the unequal division and the suppressing effect such as burrs due to the curved blade.
  • the sixth invention among a plurality of bottom blades provided at the tip of the tool continuously on the outer peripheral cutting edge, at least one of them is provided with a central blade that reaches the vicinity of the tool axis, and thrusting is possible.
  • the versatility of the tool is increased.
  • the present invention is provided with three types of cutting edges, a right-handed twisted blade, a left-handed twisted blade, and a curved blade. Suitablely applied.
  • test products No1 to No3 which the shape of the outer peripheral cutting edge is different. It is a figure explaining the processing condition of the cutting processing test performed using the test products No. 1 to No. 3 of FIG. 22. It is a figure explaining the test result about the cutting edge shape of the test product No. 1 to No. 3 of FIG. 22 and the state of occurrence of burr. It is a figure explaining 6 kinds of test products No1 to No6 which have different helix angles ⁇ and ⁇ of a right-handed twisted blade and a left-handed twisted blade. It is a figure explaining the processing condition of the cutting processing test performed using the test products No. 1 to No. 6 of FIG. 25.
  • FIG. 37 is a diagram specifically explaining the cutting edge shapes of the four types of test products No. 1 to No. 4 of FIG. 37. It is a figure explaining the processing condition of the cutting processing test performed using the test products No. 1 to No. 4 of FIG. 37. It is a figure explaining the test result obtained by performing the cutting processing test under the processing conditions of FIG. 39, and is the figure which showed the flank wear width by comparison with the graph.
  • the end mill of the present invention may be one that is rotationally driven clockwise when viewed from the shank side to perform cutting, or one that is rotationally driven counterclockwise to perform cutting.
  • the curved blade When cutting is performed by being rotationally driven clockwise when viewed from the shank side, the curved blade is configured to form a curved shape that changes so that the shank side is twisted to the left and the bottom blade side is twisted to the right, and is viewed from the shank side.
  • the curved blade When cutting is performed by rotationally driving counterclockwise, the curved blade is configured to form a curved shape that changes so that the shank side is twisted to the right and the bottom blade side is twisted to the left.
  • the number of blades of the end mill is widely used to be 3 to 6, but it can also be applied to an end mill having 7 or more blades.
  • the helix angle of the right-handed and left-handed helix blades is preferably in the range of 1 ° to 15 °, but it is also possible to have a helix angle smaller than 1 ° or a helix angle of more than 15 °.
  • the equal division position where a plurality of outer peripheral cutting edges are equally divided in the circumferential direction is the bottom of the outer peripheral cutting edge in the tool axial direction, assuming that the outer peripheral cutting edges are extended in the tool axis direction with a constant twist angle and a constant curvature, respectively. It is desirable that the range is from a position 1/4 of the blade length away from the blade side end to the tip side to a position 1/4 of the blade length away from the shank side end of the outer peripheral cutting edge to the shank side.
  • the blade length is within the range of 1/4 to 3/4 of the blade length from the bottom edge side end of the outer peripheral cutting edge toward the shank side.
  • a plurality of outer peripheral cutting edges may be arranged in an unequal division.
  • the angle difference between the helix angle of the right helix blade and the helix angle of the left helix blade is preferably within ⁇ 5 °, but it is also possible to make the angle difference more than ⁇ 5 °. It is desirable that at least one of the plurality of bottom blades has a central blade, but all the bottom blades do not have to have a central blade.
  • the curved blade forming a curved shape in the developed view developed around the axis is, for example, an arc formed by a part of a perfect circle in the developed view, but may be an arc formed by a part of an ellipse, or has a curvature.
  • Various modes are possible, such as those in which a plurality of arcs having different values are smoothly connected, or those in which a straight line portion is provided in the middle of the arcs. That is, between the shank side end and the bottom blade side end, the twisting direction changes irreversibly and smoothly from one of the left and right to the other so as to change from a right-handed twist to a left-handed twist or from a left-handed twist to a right-handed twist. I just need to be there.
  • Such a curved blade can be formed by grinding with a grinder using, for example, a composite grinding machine having five axes or the like.
  • the most concave point P1 of the curved shape in the developed view of the curved blade is preferably within the range of 5% to 95% of the blade length from P2 of the bottom blade side end portion in the tool axis direction, but at least at both ends. If the twisting direction of the cutting edge is opposite, P1 may be located at a position less than 5% or more than 95%.
  • the width dimension b of the blade length b is within the range of the blade length ⁇ 0.0002 or more and the blade length ⁇ 0.1300 or less, but the width is less than the blade length ⁇ 0.0002 or the blade length ⁇ 0.1300 or more. It may be a dimension.
  • the curvature in the vicinity of the bottom blade side end portion P2 and the shank side end portion P3 of the curved blade is also related to the width dimensions a and b, and the larger the width dimensions a and b, the larger the curvature in general.
  • the width dimensions a and b for example, a range of about 0.08 mm to 1.19 mm is appropriate.
  • the nick blade or the roughing blade may be provided with a nick (groove) or roughing (corrugated) uneven blade over the entire blade length, but the blade length is from the shank side end toward the bottom blade side in the tool axis direction. 5% to 65% of the blade length in the range of 70%, 5% to 65 of the blade length in the range of 70% of the blade length from the bottom blade side end to the shank side in the tool axis direction. Even if it is provided only in a part of the blade length, such as the range of 5% to 65% of the blade length in the range of%, or the range of 35% of the blade length in both directions from the center of the blade length in the tool axis direction to the tool axis direction. good. It is also possible to provide the uneven blade in a range less than 5% of the blade length or a range exceeding 65% of the blade length.
  • the end mill of the present invention is suitably used for trimming (peripheral cutting) of FRP (fiber reinforced plastic) such as CFRP (carbon fiber reinforced plastic) and CFRTP (carbon fiber reinforced thermoplastic), but steel materials and the like. It can also be used for cutting on other work materials.
  • FRP fiber reinforced plastic
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • CFRTP carbon fiber reinforced thermoplastic
  • cemented carbide and high-hardness sintered body are preferably used as the material of the end mill, but other hard tool materials such as high-speed tool steel can also be used, and cutting durability can be improved as needed.
  • a hard coating is coated to enhance.
  • a diamond coating is suitable as the hard coating, but other hard coatings such as intermetallic compounds can also be adopted.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an end mill 10 which is an embodiment of the present invention.
  • the end mill 10 is provided with a shank 12 and a blade portion 14 concentrically, and the blade portion 14 is provided with three grooves so that three outer peripheral cutting blades 20a, 20b, and 20c (hereinafter, not particularly distinguished) are provided. In this case, the outer peripheral cutting edge 20) is simply formed.
  • Bottom blades 22a, 22b, 22c are continuously provided at the tips of the three outer peripheral cutting edges 20a, 20b, and 20c, respectively.
  • the end mill 10 performs cutting by being rotationally driven clockwise when viewed from the shank 12 side.
  • the end mill 10 is made of cemented carbide, and the surface of the blade portion 14 is coated with a diamond coating 24 as a hard coating.
  • the diamond coating 24 is a single crystal diamond or a polycrystalline diamond.
  • the shaded area in FIG. 1 represents the diamond coating 24.
  • the three outer peripheral cutting edges 20 are composed of the three types of blades BS, BL, and BR shown in FIG. 2, and the adjacent outer peripheral cutting edges 20 are different types of blades BS, BL, and BR. It has been decided.
  • three outer peripheral cutting edges 20 are configured by three types of blades BS, BL, and BR.
  • the blade BS has a twisted direction that is reversed left and right in the middle, and has a curved shape that is curved in an arc or bow shape in the developed view developed around the axis, and is cut to the concave side of the curved shape. It is a curved blade provided with a blade.
  • the outer peripheral cutting edge 20a corresponds to the curved blade BS.
  • the blade BL is a left-handed twisted blade twisted counterclockwise at a helix angle ⁇ , and the helix angle ⁇ is preferably in the range of 1 ° to 15 °.
  • the outer peripheral cutting edge 20b corresponds to the left twisted blade BL.
  • the BR is a right-handed twisted blade twisted clockwise at a helix angle ⁇ , and the helix angle ⁇ is preferably in the range of 1 ° to 15 °.
  • the curved blade BS is configured as, for example, the arc blades A to C shown in FIG.
  • FIG. 3 is a developed view developed around the axis of the end mill 10, and the arc blades A to C are arc blades having an arc whose curved shape in the developed view is a part of a perfect circle.
  • the most concave point (concave point) of the curved shape that is, the rearmost point in the cutting rotation direction in the circumferential direction is P1, the bottom edge side end portion in the tool axis direction is P2, and the shank side end portion in the tool axis direction.
  • width dimension (bottom blade side width dimension) a in the circumferential direction between the concave point P1 and the bottom blade side end portion P2, and the circumferential direction between the concave point P1 and the shank side end portion P3.
  • the width dimension (shank side width dimension) b of is within the range of blade length L ⁇ 0.0002 or more and blade length L ⁇ 0.1300 or less as shown in the following equations (1) and (2). Is desirable.
  • the specific dimensions of the width dimensions a and b are, for example, in the range of about 0.08 mm to 1.19 mm.
  • the tool axial dimension Lp1 from the bottom blade side end portion P2 to the concave point P1 is within the range of 5% to 95% of the blade length L as shown in the following equation (3).
  • FIG. 4 is a photograph of the cutting edge shape when the ratio of the dimension Lp1 is 0%, 5%, 50%, 95%, and 100%, and the left side is the tip side, that is, the bottom blade 22 side.
  • the straight blade is parallel to the axis at the bottom blade side end portion P2, so that the effect of suppressing burrs and the like on the bottom blade 22 side cannot be appropriately obtained.
  • the straight blade is parallel to the axis at the shank side end portion P3, so that the effect of suppressing burrs and the like on the shank 12 side cannot be appropriately obtained.
  • the white arrows in FIG. 4 indicate the direction of the cutting force at each part of the cutting edge.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating still another example of the curved blade BS of FIG. 2, and the blades A to C are the same as the arc blade A to the arc blade C of FIG.
  • the blade D has the same width dimension a on the bottom blade side and the width dimension b on the shank side, but when the curvature of the arc is small, that is, when the radius of the arc is large, the width dimensions a and b are on the blade A. It becomes smaller in comparison.
  • the blade E has the same width dimension a on the bottom blade side and the width dimension b on the shank side, but when the curvature of the arc is large, that is, when the radius of the arc is small, the width dimensions a and b are on the blade A. It will be larger in comparison.
  • the blade F has an arc having the same curvature as the blade A in the vicinity of the concave point P1 when the curved shape is composed of a plurality of curves, but the arc is formed in the vicinity of the bottom blade side end portion P2 and the shank side end portion P3.
  • the curvature is increased, and the bottom blade side width dimension a and the shank side width dimension b are the same as each other and are larger than the width dimensions a and b of the blade A.
  • the blade G has a curved shape composed of a plurality of curves, and the curvature of the arc near the bottom blade side end portion P2 is larger than that of the blade A, and the shank side width dimension b is the blade A.
  • the width dimension b is the same as that of the blade A, but the width dimension a on the bottom blade side is larger than the width dimension a of the blade A.
  • the blade H has a larger arc curvature near the shank side end P3 than the blade A, and the bottom blade side width dimension a is the same as the width dimension a of the blade A.
  • the shank side width dimension b is larger than the width dimension b of the blade A.
  • the number of blades of the outer peripheral cutting edge 20 of such an end mill 10 is not limited to three, and as shown in FIGS. 6 to 9, it is preferably applied when the number of blades is 3 or more and 6 or less.
  • 6 to 9 are diagrams illustrating a combination of the three types of curved blade BS, left twist blade BL, and right twist blade BR shown in FIG. 2, where the curved blade BS is referred to as an “arc” and the left twist blade BL. Is represented by "left twist” and the right twist blade BR is represented by "right twist”, and No1 to No8 are specific examples.
  • Blades 1 to 6 correspond to the outer peripheral cutting blade 20, FIG. 6 shows a case of 3 blades, FIG. 7 shows a case of 4 blades, FIG.
  • FIG. 8 shows a case of 5 blades
  • FIG. 9 shows a case of 6 blades.
  • the adjacent blades 1 to 6 have different types of blades BS, BL, or BR, that is, the "arc", “left twist”, and “right twist” are not continuous.
  • the number of blades of the outer peripheral cutting edge 20 of the end mill 10 may be 7 or more, and the adjacent outer peripheral cutting edges 20 are determined to be different types of blades BS, BL, or BR.
  • the outer peripheral cutting edge 20 of the end mill 10 may be a normal blade 30a to 30c having no nick or roughing (hereinafter, simply referred to as a normal blade 30 unless otherwise specified), but the nick blade 32a to It is also possible to use 32c (hereinafter, simply referred to as a nick blade 32 when not particularly distinguished) or roughing blades 34a to 34c (hereinafter, simply referred to as a roughing blade 34 when not particularly distinguished).
  • the upper photograph of FIG. 10 is an enlarged view of the normal blade 30, the nick blade 32, and the roughing blade 34 seen from the rake face side, and the lower photograph is a photograph of the blade portion 14 seen from the diagonal tip side as shown in FIG. ..
  • the 10 is a three-blade end mill 10, and the ordinary blades 30a to 30c are composed of the three types of blade BS, blade BL, and BR shown in FIG.
  • the nick blades 32a to 32c and the roughing blades 34a to 34c are ordinary blades 30a to 30c provided with a nick or a roughing. It may be provided only in.
  • the position where the nick or the roughing is provided may be the central portion of the blade length L, the shank 12 side or the bottom blade 22 side, and it is desirable to provide the nick or the roughing at a different position.
  • nicks and roughings are provided, for example, in the range of 5% to 65% of the blade length L in the range of 70% of the blade length L from the shank side end P3 toward the bottom blade 22 side in the tool axis direction.
  • the blade length L in the range of 70% of the blade length L from the bottom blade side end P2 toward the shank 12 side, or the tool is provided from the center of the blade length L in the tool axis direction. It is desirable to provide it in the range of 5% to 65% of the blade length L in the range of 35% of the blade length L in both axial directions.
  • the 4-flute to 6-flute end mill 10 illustrated in FIGS. 7 to 9 or the end mill 10 having 7 or more blades (not shown) can be used as a nick blade or a roughing blade.
  • FIG. 11 is a developed view showing the outer peripheral cutting edge 20 of the three-flute end mill 10 expanded around the axis.
  • the arc blade blade 2 corresponds to the outer peripheral cutting edge 20a
  • the left-handed twisted blade 3 is
  • the outer peripheral cutting edge 20b corresponds to the outer peripheral cutting edge 20b
  • the blade 1 of the right-handed twisting blade corresponds to the outer peripheral cutting edge 20c.
  • the bottom blade 22 of the end mill 10 is configured as shown in FIG. 12, for example.
  • the bottom blades 42a to 42c of "without the central blade” in FIG. 12 are the cases where the central blade is not provided.
  • the bottom blades 44a to 44c in the left photo of "with center blade” in FIG. 12 are the cases where one bottom blade 44c has a center blade that reaches the vicinity of the tool axis, and the bottom blades 46a to 46c in the right photo.
  • 46c is a case where the three bottom blades 46a to 46c all have a central blade that reaches the vicinity of the tool axis.
  • the bottom blade 22 of the end mill 10 may be any of the bottom blades 42a to 42c, the bottom blades 44a to 44c, and the bottom blades 46a to 46c, but FIG. 1 shows the bottom blades 46a to 46c having a central blade.
  • the outer peripheral cutting edge 20 is provided with three types of cutting edges of the curved blade BS, the left twisting blade BL, and the right twisting blade BR shown in FIG. 2, and the outer peripheral cutting edges 20 are adjacent to each other. Since is composed of different types of cutting edges, the spacing between adjacent outer peripheral cutting edges 20 is unequal and continuously changing in the axial direction, and the direction of the cutting force is also different, so resonance is suppressed. The anti-vibration effect is properly obtained. Further, since the curved blade BS is provided, the generation of burrs and the like is more appropriately suppressed as compared with the case of only the right-handed twisted blade BR and the left-handed twisted blade BL, and the cutting force is applied inward to the curved shape.
  • chatter vibration in the plate thickness direction of the work is suppressed.
  • the curved blade BS has a smooth curved shape, the accumulation of chips is suppressed as compared with the herringbone shape, and restrictions on processing conditions and the like are relaxed.
  • the anti-vibration effect and burrs are obtained.
  • the effect of suppressing chatter vibration and the effect of suppressing chatter vibration can be appropriately obtained. That is, when the helix angles ⁇ and ⁇ are large, burrs and the like are likely to occur and chatter vibration is large, so that it is difficult to appropriately suppress them regardless of the presence of the curved blade BS.
  • the three outer peripheral cutting blades 20 are composed of any one of the normal blade 30, the nick blade 32, and the roughing blade 34, they are for finishing, intermediate finishing, and roughing.
  • An end mill 10 having an appropriate cutting edge shape can be adopted depending on the application such as for picking and the material of the work.
  • the work is CFRP or CFRTP, it can be used properly according to the type of fiber, the fiber volume content, and the like.
  • the equal division position in which the three outer peripheral cutting blades 20 (blades 1 to 3) are equally divided in the circumferential direction is from the bottom blade side end portion P2 to the tip side in the tool axial direction. So that it exists within the range from the position 1/4 away from the blade length L to the position 1/4 away from the shank side end P3 to the shank 12 side, in other words, the bottom blade side end.
  • the circumferential positions of the blades 1 to 3 are determined so that they exist within the range of -0.25L to 1.25L with the direction toward the shank 12 side as a reference with respect to the portion P2. Excellent machined surface roughness can be obtained as compared with the case outside the range.
  • the angle difference ⁇ between the helix angle ⁇ of the right helix blade BR and the helix angle ⁇ of the left helix blade BL is within ⁇ 5 °, the angle difference ⁇ escapes as compared with the case where it exceeds ⁇ 5 °.
  • the surface wear width is reduced, and the tool life can be ensured while obtaining the anti-vibration effect due to unequal division and the effect of suppressing burrs and the like due to the curved blade BS.
  • At least one of the plurality of bottom blades 22 provided at the tip of the tool is provided with a central blade that reaches the vicinity of the tool axis. If this is the case, thrusting is possible and the versatility of the tool is increased.
  • the end mill 10 provided with three types of cutting edges as the outer peripheral cutting edge 20: a right-handed twisted blade BR, a left-handed twisted blade BL, and a curved blade BS is the outer peripheral cutting edge 20 as shown in FIGS. 6 to 9, for example. It is preferably applied when the number of blades is 3 or more and 6 or less.
  • end mill 10 is made of cemented carbide and the surface of the blade portion 14 provided with the outer peripheral cutting edge 20 is covered with the diamond coating 24, excellent cutting durability can be obtained.
  • FIG. 13 shows the product of the present invention having a right-handed twisted blade 1, a curved blade 2, and a left-handed twisted blade 3 like the end mill 10, and blades 1 and 2 having different twisting directions are alternately provided.
  • the cutting force is indicated by a white arrow on each blade 1 to 3 and blades 1 to 2 in the developed view, and the work W is trimmed (peripheral cutting). It is a figure which showed the positional relationship.
  • the direction of the white arrow shown in the upper part of FIG. 13 is the direction of the cutting force, and the thickness indicates the magnitude of the cutting force.
  • the curved blade 2 of the present invention has the cutting force depending on the portion in the axial direction. The orientation and size of the are changing.
  • the work W is on the front side (front side of the paper surface), and the tool having blades 1 to 3 or blades 1 to 2 is on the back side (back side of the paper surface). Since the direction and magnitude of the cutting force of the three blades 1 to 3 are changed in the product of the present invention, resonance is suppressed and the same as the conventional product having the blades 1 and 2 having different twisting directions is prevented. The shaking effect is properly obtained. Further, in the conventional product, the blade 1 of the right-handed twisted blade has an obtuse angle on the upper surface side of the work W, and the blade 2 of the left-handed twisted blade has an obtuse angle on the lower surface side of the work W.
  • the curved blade 2 cuts at an acute angle on both the upper and lower surfaces of the work W, burrs and the like generated on the side where the blade 1 and the blade 3 cut at an obtuse angle are removed. Therefore, the generation of burrs and the like is appropriately suppressed.
  • burrs may occur on the lower surface of the work W as indicated by the star. be.
  • the curved surface portion is moved by machining programming, chipping is likely to occur in the tool because it is subjected to up-and-down machining and down-hanging machining.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a comparative product (test products No. 1 to No. 4) and a product of the present invention (test product No. 5) used in performing a cutting test, in which blades 1 to 3 are three outer peripheral cutting edges.
  • the product of the present invention (test product No. 5) is an end mill 10 in which three blades 1 to 3 are composed of the curved blade BS, the left twist blade BL, and the right twist blade BR of FIG.
  • the three blades 1 to 3 of the test product No. 1 are all straight blades (straight blades), and the three blades 1 to 3 of the test product No.
  • the three blades 1 to 3 of the test product No. 4 are a straight blade, a left-handed twisted blade, and a right-handed twisted blade.
  • the blade length L of these test products No. 1 to No. 5 is 12 mm
  • the blade diameter ⁇ is 6 mm
  • the material is cemented carbide
  • the surface is coated with a diamond coating 24.
  • the helix angles ⁇ and ⁇ of the right-handed twisted blade and the left-handed twisted blade are all 5 ° including the product of the present invention (test product No. 5).
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the resultant force F of the resistance value measured in the cutting test, in which the feed component force Fx in the tool feed direction, the main component force Fy in the direction perpendicular to the machined surface, and the tool axial direction (work material).
  • the resultant force F of the back component force Fz (in the plate thickness direction) is measured.
  • This resultant force F corresponds to the load applied to the work W.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the positional relationship between the work W and the tool T in the cutting test, in which the outer peripheral surface of the work W is trimmed at a position protruding 30 mm from the table. Wf is a machined surface.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the amplitude of the resultant force F of the resistance value measured in the cutting test, and the width between the maximum value and the minimum value of the resultant force F is the amplitude.
  • FIG. 20 is a value when the amplitude of the test product No. 1 is 100%.
  • FIG. 21 is a diagram showing the amplitudes of FIG. 20 compared with each other by a graph. From this result, according to the product of the present invention of the test product No. 5, the amplitude of each of the blades 1 to 3 was about 28% smaller than that of the comparative product (test product No. 1) having a straight blade. The test product No. 2 with a right-handed twisted blade for both blades 1 to 3 and the test product No.
  • test product No. 4 in which the blades 1 to 3 are a straight blade, a left-handed twisted blade, and a right-handed twisted blade has an amplitude smaller than that of the test product No. 1 by about 10%, but the product of the present invention (test product No. 5). The amount of decrease is small compared to.
  • FIGS. 22 to 24 are diagrams for explaining the results of performing another cutting test
  • FIGS. 22 is a diagram for explaining three types of test products No1 to No3.
  • Test product No. 1 is a conventional product with a 4-flute herringbone shape
  • test product No. 2 is a comparative product with the same 3-flute as test product No. 4 in FIG. 15, and test product No. 3 is the same as test product No. 5 in FIG. This is a 3-flute product of the present invention.
  • the blade length L of these test products No. 1 to No. 3 is 12 mm
  • the blade diameter ⁇ is 6 mm
  • the material is cemented carbide
  • the surface is coated with a diamond coating 24.
  • FIG. 24 is a photograph showing the cutting edge shapes of the test products No. 1 to No. 3 of FIG. 22 and the state of occurrence of burrs. From this result, under condition 1, according to the product of the present invention of the test product No. 3, the burr is significantly smaller than that of the conventional product (test product No. 1) having a herringbone shape, and even when compared with the comparative product of the test product No. 2.
  • the burr becomes smaller. Under condition 2 where the cutting speed is high and the feed amount per blade is small, in the conventional herringbone-shaped product (test product No. 1), chips are clogged at the intersections of the twisted blades and machining is not possible. Comparing the comparative product of the test product No. 2 and the product of the present invention of the test product No. 3, the burr of the product of the present invention is smaller as in the case of the condition 1.
  • FIGS. 25 to 28 are diagrams for explaining test results obtained by performing another cutting test
  • FIG. 25 is a diagram for explaining six types of test products No1 to No6.
  • the test products No. 1 to No. 6 have three blades, and the test products No. 2 to No. 6 are the same products of the present invention as the test product No. 5 of FIG. 15, and the arc blade A of FIG. 3 is provided as the curved blade BS. It is provided with a right-hand twist blade BR and a left-hand twist blade BL, and the twist angles ⁇ and ⁇ of the right-hand twist blade BR and the left-hand twist blade BL differ in the range of 1 ° to 35 °.
  • the test product No. 1 is a comparative product provided with the above-mentioned arc blade A and two straight blades having a helix angle ⁇ and ⁇ of 0 ° instead of the right-handed twisted blade BR and the left-handed twisted blade BL.
  • the blade length L of these test products No. 1 to No. 6 is 3 mm, the blade diameter ⁇ is 6 mm, the material is cemented carbide, and the surface is coated with a diamond coating 24.
  • FIG. 28 is a photograph of chips obtained by cutting the test product No. 1 having a helix angle ⁇ and ⁇ of 0 ° and the test product No. 2 having a helix angle ⁇ and ⁇ of 1 ° at a cutting speed of 400 m / min.
  • the chips are difficult to curl, so that the chips are entangled with each other and become large, resulting in poor discharge.
  • FIGS. 29 to 31 are diagrams for explaining the results of another cutting test
  • FIG. 29 is a diagram for explaining three types of three-flute test products No. 1 to No. 3.
  • the test products No. 1 to No. 3 are provided with a normal blade 30, a nick blade 32, or a roughing blade 34 as the outer peripheral cutting edge 20, and all of them are shown in the above figure.
  • the blade length L of these test products No. 1 to No. 3 is 12 mm
  • the blade diameter ⁇ is 6 mm
  • the material is cemented carbide
  • the surface is coated with a diamond coating 24.
  • the burr is smaller than that of the test product No. 3 of the roughing blade 34, and it is preferably used for semi-finishing, for example.
  • FIGS. 32 to 36 are views for explaining the results of another cutting test, and FIGS. 32 and 33 show five types having different equal division positions in which the three outer peripheral cutting edges 20 are equally divided. It is a figure explaining the test article No1 to No5.
  • the test products No. 1 to No. 5 are the same products of the present invention as the test product No. 5 of FIG. 15, and the arc blade A of FIG. 3 is provided as the curved blade BS, and the right-hand twist blade BR and the left-hand twist blade BL are provided. ing.
  • the blades 1 to 3 in FIG. 33 correspond to three outer peripheral cutting blades 20, the blade 1 is a right-handed twisted blade BR, the blade 2 is an arc blade A, and the blade 3 is a left-handed twisted blade BL.
  • the equidistant division position is 2/4 of the blade length L away from the bottom blade side end P2 to the tip side, that is, the direction toward the shank 12 side with respect to the bottom blade side end P2 is positive.
  • the equidistant division position is 1/4 of the blade length L away from the bottom blade side end P2 to the tip side, that is, the direction toward the shank 12 side with respect to the bottom blade side end P2 is positive.
  • the blade length L of these test products No. 1 to No. 5 is 6 mm, the blade diameter ⁇ is 6 mm, the material is cemented carbide, and the surface is coated with a diamond coating 24.
  • FIG. 36 is a graph showing the roughness of the machined surface in comparison with a graph.
  • the machined surface roughness is larger than 12 ⁇ m under all conditions where the feed amount per blade is 0.04 mm / t to 0.12 mm / t, and the feed amount per blade becomes larger. ..
  • the feed amount per blade is 0.
  • the machined surface roughness is in the range of about 5 ⁇ m to 8 ⁇ m, and the roughness is about 40% to 50% compared to the test products No. 1 and No. 5. ..
  • the equally divided position is within the range of -0.25L to 1.25L with the direction toward the shank 12 side as the reference from the bottom blade side end P2, that is, from the bottom blade side end P2 to the tip side. It is desirable that the range is from a position 1/4 away from the blade length L to a position 1/4 away from the shank side end P3 to the shank 12 side.
  • FIGS. 37 to 40 are views for explaining the results of another cutting test, and FIGS. 37 and 38 show the angle difference ⁇ between the helix angles ⁇ and ⁇ of the right helix blade BR and the left helix blade BL. It is a figure explaining four different kinds of test products No1 to No4.
  • the test products No. 1 to No. 4 are the same products of the present invention as the test product No. 5 of FIG. 15, and the arc blade A of FIG. 3 is provided as the curved blade BS, and the right-hand twist blade BR and the left-hand twist blade BL are provided. ing.
  • the blade 38 correspond to three outer peripheral cutting blades 20, the blade 1 is a right-handed twisted blade BR, the blade 2 is an arc blade A, and the blade 3 is a left-handed twisted blade BL.
  • the helix angle ⁇ of the right helix blade BR is 5 °
  • the helix angle ⁇ of the left helix blade BL is 5 °
  • the angle difference ⁇ is 0 °.
  • the helix angle ⁇ of the right helix blade BR is 7.5 °
  • the helix angle ⁇ of the left helix blade BL is 5 °
  • the angle difference ⁇ is 2.5 °.
  • the helix angle ⁇ of the right helix blade BR is 10 °
  • the helix angle ⁇ of the left helix blade BL is 5 °
  • the angle difference ⁇ is 5 °
  • the helix angle ⁇ of the right helix blade BR is 12.5 °
  • the helix angle ⁇ of the left helix blade BL is 5 °
  • the angle difference ⁇ is 7.5 °.
  • the blade length L of these test products No. 1 to No. 4 is 12 mm
  • the blade diameter ⁇ is 6 mm
  • the material is cemented carbide
  • the surface is coated with a diamond coating 24.
  • the flank wear width is larger than 0.13 mm, whereas the angle difference ⁇ is 0 ° to 5 °.
  • the flank wear width is smaller than 0.06 mm, which is 50% or less of that of the test product No. 4, and excellent tool life can be obtained. From this result, it is desirable that the angle difference ⁇ between the helix angles ⁇ and ⁇ of the right-handed helix blade BR and the left-handed helix blade BL is within ⁇ 5 °.

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Abstract

３枚の外周切れ刃として湾曲刃ＢＳ、左ねじれ刃ＢＬ、および右ねじれ刃ＢＲの３種類の切れ刃を備えているとともに、隣り合う外周切れ刃は異なる種類の切れ刃で構成されているため、隣り合う外周切れ刃の間隔が不等間隔で且つ軸方向において連続的に変化しているとともに切削力の向きも異なることから、共振が抑制されて防振効果が適切に得られる。また、湾曲刃ＢＳが設けられたことで、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬだけの場合に比較してバリ等の発生が一層適切に抑制されるとともに、湾曲形状の内向きに切削力が作用することでワークの板厚方向のビビリ振動が抑制される。また、湾曲刃ＢＳは滑らかな湾曲形状を成しているため、ヘリングボーン形状に比較して切りくずの滞留が抑制され、加工条件の制約等が緩和される。

Description

エンドミル
　本発明はエンドミルに係り、特に、防振性能およびバリやデラミネーションの抑制に有効な新たな技術に関するものである。
　ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）やＣＦＲＴＰ（炭素繊維強化熱可塑性プラスチック）といった炭素繊維強化材料は、バリやデラミネーション（以下、バリ等という。）が発生し易いという問題がある。これに対し、ねじれ方向が逆向きの２種類の外周切れ刃を工具軸方向に隣接して設けた交互ねじれ刃の所謂ヘリングボーン形状のエンドミルが提案されている（特許文献１参照）。このヘリングボーン形状のエンドミルによれば、ワーク（被削材）の上下両側の表面に対して何れも外周切れ刃が鋭角で切り込むようにすることが可能で、バリ等の発生が抑制される。また、外周切れ刃として、右ねじれの右ねじれ刃と左ねじれの左ねじれ刃とを周方向に交互に配置したエンドミルも提案されている（特許文献２参照）。
特開２０１３－２２６５７号公報 ＷＯ２００９／１２２９３７号公報
　しかしながら、特許文献１のエンドミルの場合、ねじれ方向が逆向きの２種類の外周切れ刃の重複部分の形状が複雑で切りくずが滞留し易く、加工条件が制約される可能性がある。右ねじれ刃と左ねじれ刃とを周方向に交互に配置した特許文献２では、各ねじれ刃において、ワークの表面に対して外周切れ刃が鈍角で切り込む部位が存在するため、バリ等の抑制効果が十分に得られないとともに、右ねじれ刃および左ねじれ刃によりワークの板厚方向において逆向きの力が作用するためビビリ振動が発生し易いという問題があった。
　本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、防振性能およびバリ等の抑制に有効な新たなエンドミルを提供することにある。
　かかる目的を達成するために、第１発明は、複数枚の外周切れ刃を有するエンドミルにおいて、(a) 前記外周切れ刃として、右ねじれの右ねじれ刃と、左ねじれの左ねじれ刃と、ねじれ方向が途中で左右逆転しているとともに、軸心まわりに展開した展開図において円弧状乃至は弓状に湾曲した湾曲形状を成しており、且つその湾曲形状の凹側に切れ刃が設けられている湾曲刃と、の３種類の切れ刃を備えており、(b) 隣り合う外周切れ刃は異なる種類の切れ刃で構成されていることを特徴とする。
　第２発明は、第１発明のエンドミルにおいて、(a) 前記右ねじれ刃のねじれ角は１°～１５°の範囲内で、(b) 前記左ねじれ刃のねじれ角は１°～１５°の範囲内であることを特徴とする。なお、ねじれ角は、右ねじれか左ねじれかに関係なく共に正で、工具軸心と平行な方向に対する切れ刃の傾斜角度の大きさを表している。
　第３発明は、第１発明または第２発明のエンドミルにおいて、前記複数枚の外周切れ刃は、普通刃、ニック刃、およびラフィング刃の中の何れか１種類で構成されていることを特徴とする。なお、普通刃は、ニック（溝）やラフィング（波形）が無い一定外径寸法の滑らかな通常の切れ刃である。
　第４発明は、第１発明～第３発明の何れかのエンドミルにおいて、前記外周切れ刃が周方向に等分割となる等分割位置が、その外周切れ刃をそれぞれ一定ねじれ角、一定曲率で工具軸方向へ延長したと仮定して、工具軸方向においてその外周切れ刃の底刃側端部から更に先端側へ刃長の１／４離れた位置から、その外周切れ刃のシャンク側端部から更にシャンク側へ刃長の１／４離れた位置までの間の範囲内に存在することを特徴とする。
　第５発明は、第１発明～第４発明の何れかのエンドミルにおいて、前記右ねじれ刃のねじれ角と前記左ねじれ刃のねじれ角との角度差は±５°以内であることを特徴とする。
　第６発明は、第１発明～第５発明の何れかのエンドミルにおいて、前記外周切れ刃に連続して工具先端に設けられた複数の底刃の中、少なくとも１枚は工具軸心付近に達する中心刃を備えていることを特徴とする。
　第７発明は、第１発明～第６発明の何れかのエンドミルにおいて、前記外周切れ刃の刃数は３枚以上、６枚以下であることを特徴とする。
　第８発明は、第１発明～第７発明の何れかのエンドミルにおいて、前記外周切れ刃が設けられた刃部の表面がダイヤモンド被膜で被覆されていることを特徴とする。
　第９発明は、第１発明～第８発明の何れかのエンドミルにおいて、前記エンドミルは超硬合金にて構成されていることを特徴とする。
　このようなエンドミルにおいては、外周切れ刃として右ねじれ刃、左ねじれ刃、および湾曲刃の３種類の切れ刃を備えているとともに、隣り合う外周切れ刃は異なる種類の切れ刃で構成されているため、隣り合う外周切れ刃の間隔が不等間隔で且つ軸方向において連続的に変化しているとともに切削力の向きも異なることから、共振が抑制されて防振効果が適切に得られる。また、湾曲刃が設けられたことで、右ねじれ刃および左ねじれ刃だけの場合に比較してバリ等の発生が一層適切に抑制されるとともに、湾曲形状の内向きに切削力が作用することでワークの板厚方向のビビリ振動が抑制される。また、湾曲刃は滑らかな湾曲形状を成しているため、ヘリングボーン形状に比較して切りくずの滞留が抑制され、加工条件の制約等が緩和される。
　第２発明は、右ねじれ刃のねじれ角が１°～１５°の範囲内で、左ねじれ刃のねじれ角が１°～１５°の範囲内であるため、防振効果や、バリ等の抑制効果、ビビリ振動の抑制効果が適切に得られる。すなわち、ねじれ角が大きくなると、バリ等が発生し易くなるとともにビビリ振動が大きくなるため、円弧刃の存在に拘らず適切に抑制することが難しくなる。
　第３発明は、複数枚の外周切れ刃が普通刃、ニック刃、およびラフィング刃の何れか１種類で構成されている場合で、仕上げ用、中仕上げ用、荒取り用等の用途や、ワークの材質等に応じて、所定の切れ刃形状のエンドミルを採用することができる。
　第４発明は、外周切れ刃が周方向に等分割となる等分割位置が、工具軸方向において外周切れ刃の底刃側端部から先端側へ刃長の１／４離れた位置から、外周切れ刃のシャンク側端部からシャンク側へ刃長の１／４離れた位置までの範囲内に存在する場合で、その範囲外の場合に比較して優れた加工面粗さが得られる。
　第５発明は、右ねじれ刃のねじれ角と左ねじれ刃のねじれ角との角度差が±５°以内の場合で、角度差が±５°を超える場合に比較して逃げ面摩耗幅が小さくなり、不等分割による防振効果や湾曲刃によるバリ等の抑制効果を得ながら工具寿命を確保できる。
　第６発明は、外周切れ刃に連続して工具先端に設けられた複数の底刃の中、少なくとも１枚は工具軸心付近に達する中心刃を備えている場合で、突き加工が可能となり、工具の汎用性が高くなる。
　第７発明では、外周切れ刃の刃数が３枚以上、６枚以下であるため、外周切れ刃として右ねじれ刃、左ねじれ刃、および湾曲刃の３種類の切れ刃が設けられる本発明が好適に適用される。
　第８発明では、外周切れ刃が設けられた刃部の表面がダイヤモンド被膜で被覆されているため、優れた切削耐久性が得られる。
　第９発明では、エンドミルが超硬合金にて構成されているため、優れた切削耐久性が得られる。
本発明の一実施例であるエンドミルを示した斜視図である。 図１のエンドミルが備えている３枚の外周切れ刃の形状を説明する図である。 図２の湾曲刃の湾曲形状を説明する図である。 湾曲刃の湾曲形状の種々の態様を例示した写真である。 図３の円弧刃を含む湾曲刃の更に別の態様を例示した図である。 ３枚刃のエンドミルの円弧刃、右ねじれ刃、および左ねじれ刃の３種類の切れ刃の組合せを例示した図である。 ４枚刃のエンドミルの円弧刃、右ねじれ刃、および左ねじれ刃の３種類の切れ刃の組合せを例示した図である。 ５枚刃のエンドミルの円弧刃、右ねじれ刃、および左ねじれ刃の３種類の切れ刃の組合せを例示した図である。 ６枚刃のエンドミルの円弧刃、右ねじれ刃、および左ねじれ刃の３種類の切れ刃の組合せを例示した図である。 エンドミルの外周切れ刃がニック刃またはラフィング刃にて構成されている場合を、普通刃と比較して例示した図である。 ３枚刃のエンドミルの円弧刃、右ねじれ刃、および左ねじれ刃の３種類の切れ刃の周方向の配置を説明する図である。 ３枚刃のエンドミルの底刃における中心刃の有無を説明する図である。 図１のエンドミルの３枚の外周切れ刃による切削力の向きおよび大きさと被削材に対する切込み態様を、本発明品と湾曲刃が無い従来品とを比較して説明する図である。 ヘリングボーン形状の従来品の被削材に対する位置ずれを説明する図である。 切削加工試験を行なう際に用いた５種類の試験品No１～No５の外周切れ刃を説明する図である。 切削加工試験で測定する抵抗値の合力を説明する図である。 切削加工試験における被削材と工具との位置関係を説明する図である。 切削加工試験で測定した抵抗値の合力の振幅を説明する図である。 切削加工試験の加工条件を説明する図である。 図１９の加工条件で切削加工を行なって測定された抵抗値の合力の振幅と比率を説明する図である。 図２０の振幅をグラフにより比較して示した図である。 外周切れ刃の形状が異なる３種類の試験品No１～No３を説明する図である。 図２２の試験品No１～No３を用いて行なった切削加工試験の加工条件を説明する図である。 図２２の試験品No１～No３の切れ刃形状とバリの発生状況に関する試験結果を説明する図である。 右ねじれ刃および左ねじれ刃のねじれ角α、βが異なる６種類の試験品No１～No６を説明する図である。 図２５の試験品No１～No６を用いて行なった切削加工試験の加工条件を説明する図である。 図２６の加工条件で切削速度を変更しながら切削加工試験を行なって得られた試験結果を説明する図である。 図２６の切削加工試験において、試験品No１およびNo２について切削速度４００ｍ／ｍｉｎで切削加工を行なった場合の切りくずの写真を例示した図である。 ３種類の試験品No１～No３を説明する図である。 図２９の試験品No１～No３を用いて行なった切削加工試験の加工条件を説明する図である。 図３０の加工条件で切削加工試験を行なって得られた試験結果を説明する図で、抵抗値の合力の振動波形や、その合力の最大値および振幅、それ等の比率、バリの写真を比較して示した図である。 外周切れ刃の等分割位置が異なる５種類の試験品No１～No５を説明する図である。 図３２の等分割位置を具体的に説明する図である。 図３２の試験品No１～No３を用いて行なった切削加工試験の加工条件を説明する図である。 図３４の試験結果を説明する図で、加工面粗さの測定結果を示した図である。 図３５の加工面粗さをグラフで比較して示した図である。 右ねじれ刃および左ねじれ刃のねじれ角の角度差δが異なる４種類の試験品No１～No４を説明する図である。 図３７の４種類の試験品No１～No４の切れ刃形状を具体的に説明する図である。 図３７の試験品No１～No４を用いて行なった切削加工試験の加工条件を説明する図である。 図３９の加工条件で切削加工試験を行なって得られた試験結果を説明する図で、逃げ面摩耗幅をグラフで比較して示した図である。
　本発明のエンドミルは、シャンク側から見て右まわりに回転駆動されて切削加工を行なうものでも、左まわりに回転駆動されて切削加工を行なうものでも良い。シャンク側から見て右まわりに回転駆動されて切削加工を行なう場合、湾曲刃はシャンク側が左ねじれで底刃側が右ねじれとなるように変化する湾曲形状を成すように構成され、シャンク側から見て左まわりに回転駆動されて切削加工を行なう場合、湾曲刃はシャンク側が右ねじれで底刃側が左ねじれとなるように変化する湾曲形状を成すように構成される。エンドミルの刃数は３枚～６枚が広く用いられているが、７枚刃以上のエンドミルにも適用され得る。
　右ねじれ刃および左ねじれ刃のねじれ角は１°～１５°の範囲内が望ましいが、１°より小さいねじれ角や１５°を超えるねじれ角とすることも可能である。複数の外周切れ刃が周方向に等分割となる等分割位置は、外周切れ刃をそれぞれ一定ねじれ角、一定曲率で工具軸方向へ延長したと仮定して、工具軸方向において外周切れ刃の底刃側端部から先端側へ刃長の１／４離れた位置から、外周切れ刃のシャンク側端部からシャンク側へ刃長の１／４離れた位置までの間の範囲内が望ましいが、より良い範囲として外周切れ刃の底刃側端部からシャンク側へ向かって刃長の１／４～３／４の範囲内が望ましい。底刃側端部から先端側へ刃長の１／４以上離れた位置や、シャンク側端部からシャンク側へ刃長の１／４以上離れた位置に、等分割位置があっても良いし、複数の外周切れ刃を不等分割で配置しても良い。右ねじれ刃のねじれ角と左ねじれ刃のねじれ角との角度差は±５°以内が望ましいが、±５°を超える角度差とすることも可能である。複数の底刃の中、少なくとも１枚は中心刃を備えていることが望ましいが、総ての底刃が中心刃を備えていなくても良い。
　軸心まわりに展開した展開図において湾曲形状を成す湾曲刃は、例えば展開図において真円の一部から成る円弧とされるが、楕円形の一部から成る円弧であっても良いし、曲率が異なる複数の円弧を滑らかに接続したものでも良いし、円弧の途中に直線部が設けられたものでも良いなど、種々の態様が可能である。すなわち、シャンク側端部と底刃側端部との間において、右ねじれから左ねじれ、或いは左ねじれから右ねじれとなるように、ねじれ方向が左右の一方から他方へ不可逆的に滑らかに変化していれば良い。このような湾曲刃は、例えば５軸等の複合研削盤を用いてグラインダによる研削加工によって形成することができる。
　湾曲刃の展開図における湾曲形状の最も凹んだ点Ｐ１は、工具軸方向において底刃側端部のＰ２から刃長の５％～９５％の範囲内にあることが望ましいが、少なくとも両端部における切れ刃のねじれ方向が逆であれば、５％未満や９５％を超えた位置にＰ１があっても良い。工具軸方向における底刃側端部をＰ２、工具軸方向におけるシャンク側端部をＰ３とした時、Ｐ１とＰ２との間の周方向の幅寸法ａ、およびＰ１とＰ３との間の周方向の幅寸法ｂは、何れも刃長×０．０００２以上で刃長×０．１３００以下の範囲内であることが望ましいが、刃長×０．０００２未満や刃長×０．１３００を超える幅寸法であっても良い。この湾曲刃の底刃側端部Ｐ２、シャンク側端部Ｐ３付近における曲率は、上記幅寸法ａ、ｂとも関係し、幅寸法ａ、ｂが大きい程一般的に曲率が大きくなる。幅寸法ａ、ｂとしては、例えば０．０８ｍｍ～１．１９ｍｍ程度の範囲が適当である。
　ニック刃またはラフィング刃は、刃長の全域にニック（溝）やラフィング（波形）の凹凸刃が設けられても良いが、工具軸方向においてシャンク側端部から底刃側に向かって刃長の７０％の範囲の中の刃長の５％～６５％の範囲、工具軸方向において底刃側端部からシャンク側に向かって刃長の７０％の範囲の中の刃長の５％～６５％の範囲、或いは工具軸方向における刃長の中央から工具軸方向の両方向へ刃長の３５％の範囲の中の刃長の５％～６５％の範囲など、刃長の一部分に設けるだけでも良い。なお、凹凸刃を刃長の５％より少ない範囲や、刃長の６５％を超えた範囲に設けることも可能である。
　本発明のエンドミルは、例えばＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）やＣＦＲＴＰ（炭素繊維強化熱可塑性プラスチック）等のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）に対するトリミング加工（外周切削加工）に好適に用いられるが、鉄鋼材料などの他の被削材に対する切削加工に使用することも可能である。エンドミルの材質としては、例えば超硬合金や高硬度焼結体が好適に用いられるが、高速度工具鋼等の他の硬質工具材料を採用することも可能で、必要に応じて切削耐久性を高めるために硬質被膜がコーティングされる。硬質被膜としてはダイヤモンド被膜が適当であるが、金属間化合物等の他の硬質被膜を採用することもできる。
　以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は説明のために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
　図１は、本発明の一実施例であるエンドミル１０を示す斜視図である。このエンドミル１０は、シャンク１２と刃部１４とを同心に備えており、刃部１４には３本の溝が設けられることにより３枚の外周切れ刃２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（以下、特に区別しない場合は単に外周切れ刃２０という。）が形成されている。３枚の外周切れ刃２０ａ、２０ｂ、２０ｃの先端には、それぞれ底刃２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（以下、特に区別しない場合は単に底刃２２という。）が連続して設けられている。エンドミル１０は、シャンク１２側から見て右まわりに回転駆動されることにより切削加工を行なうものである。このエンドミル１０は超硬合金にて構成されているとともに、刃部１４の表面には硬質被膜としてダイヤモンド被膜２４がコーティングされている。ダイヤモンド被膜２４は、単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドである。図１の斜線部はダイヤモンド被膜２４を表している。
　３枚の外周切れ刃２０は、図２に示す３種類の刃ＢＳ、ＢＬ、ＢＲにて構成されているとともに、隣り合う外周切れ刃２０が異なる種類の刃ＢＳ、ＢＬ、ＢＲとなるように定められている。３枚刃のエンドミル１０の場合、３種類の刃ＢＳ、ＢＬ、ＢＲによって３枚の外周切れ刃２０が構成されている。刃ＢＳは、ねじれ方向が途中で左右逆転しているとともに、軸心まわりに展開した展開図において円弧状乃至は弓状に湾曲した湾曲形状を成しており、且つ湾曲形状の凹側に切れ刃が設けられている湾曲刃である。図１のエンドミル１０では、外周切れ刃２０ａが湾曲刃ＢＳに相当する。刃ＢＬは、ねじれ角βで左まわりに捩じれた左ねじれ刃で、ねじれ角βは１°～１５°の範囲内であることが望ましい。図１のエンドミル１０では、外周切れ刃２０ｂが左ねじれ刃ＢＬに相当する。ＢＲは、ねじれ角αで右まわりに捩じれた右ねじれ刃で、ねじれ角αは１°～１５°の範囲内であることが望ましい。図１のエンドミル１０では、外周切れ刃２０ｃが右ねじれ刃ＢＲに相当する。また、上記右ねじれ刃ＢＲのねじれ角αと左ねじれ刃ＢＬのねじれ角βとの角度差δ（＝α－β）は±５°以内が望ましい。
　上記湾曲刃ＢＳは、例えば図３に示す円弧刃Ａ～Ｃのように構成される。図３は何れもエンドミル１０の軸心まわりに展開した展開図で、円弧刃Ａ～Ｃは、展開図における湾曲形状が真円の一部から成る円弧の円弧刃である。そして、湾曲形状の最も凹んだ点（凹点）、すなわち周方向において切削回転方向の最も後側の点をＰ１、工具軸方向における底刃側端部をＰ２、工具軸方向におけるシャンク側端部をＰ３とした時、凹点Ｐ１と底刃側端部Ｐ２との間の周方向の幅寸法（底刃側幅寸法）ａ、および凹点Ｐ１とシャンク側端部Ｐ３との間の周方向の幅寸法（シャンク側幅寸法）ｂが、次式(1) 、(2) に示すように何れも刃長Ｌ×０．０００２以上で刃長Ｌ×０．１３００以下の範囲内となることが望ましい。幅寸法ａ、ｂの具体的寸法としては、例えば０．０８ｍｍ～１．１９ｍｍ程度の範囲内とされる。また、底刃側端部Ｐ２から凹点Ｐ１までの工具軸方向寸法Ｌｐ１は、次式(3) に示すように刃長Ｌの５％～９５％の範囲内であることが望ましい。本実施例では、底刃側端部Ｐ２では右ねじれで、シャンク側端部Ｐ３では左ねじれとされている。円弧刃Ａ～Ｃは、何れも展開図における湾曲形状が円弧であるため、その円弧の中心点の工具軸方向位置は凹点Ｐ１と一致する。また、円弧刃Ａはａ＝ｂで、円弧刃Ｂはａ＞ｂで、円弧刃Ｃはａ＜ｂである。
　Ｌ×０．０００２≦ａ≦Ｌ×０．１３００　　　・・・(1) 
　Ｌ×０．０００２≦ｂ≦Ｌ×０．１３００　　　・・・(2) 
　Ｌ×０．０５≦Ｌｐ１≦Ｌ×０．９５　　　　　・・・(3) 
　図４は、上記寸法Ｌｐ１の割合を０％、５％、５０％、９５％、１００％とした場合の切れ刃形状の写真で、左側が先端側すなわち底刃２２側である。そして、寸法Ｌｐ１が０％の場合は、底刃側端部Ｐ２で軸心と平行な直刃になるため、底刃２２側でバリ等を抑制する効果が適切に得られない。また、寸法Ｌｐ１が１００％の場合は、シャンク側端部Ｐ３で軸心と平行な直刃になるため、シャンク１２側でバリ等を抑制する効果が適切に得られない。図４の白矢印は、切れ刃の各部における切削力の方向を表している。
　図５は、図２の湾曲刃ＢＳの更に別の例を説明する図で、刃Ａ～刃Ｃは、前記図３の円弧刃Ａ～円弧刃Ｃと同じである。刃Ｄは、刃Ａと同様に底刃側幅寸法ａとシャンク側幅寸法ｂが等しいが、円弧の曲率が小さい場合、すなわち円弧の半径が大きい場合で、幅寸法ａ、ｂは刃Ａに比較して小さくなる。刃Ｅは、刃Ａと同様に底刃側幅寸法ａとシャンク側幅寸法ｂが等しいが、円弧の曲率が大きい場合、すなわち円弧の半径が小さい場合で、幅寸法ａ、ｂは刃Ａに比較して大きくなる。刃Ｆは、湾曲形状が複数の曲線から構成されている場合で、凹点Ｐ１付近では刃Ａと同じ曲率の円弧であるが、底刃側端部Ｐ２およびシャンク側端部Ｐ３付近では円弧の曲率が大きくされており、底刃側幅寸法ａおよびシャンク側幅寸法ｂは互いに同じで前記刃Ａの幅寸法ａ、ｂよりも大きい。刃Ｇは、湾曲形状が複数の曲線から構成されている場合で、刃Ａに比較して底刃側端部Ｐ２付近の円弧の曲率が大きくされており、シャンク側幅寸法ｂは前記刃Ａの幅寸法ｂと同じであるが、底刃側幅寸法ａは前記刃Ａの幅寸法ａよりも大きい。刃Ｈは、刃Ｇとは逆に刃Ａに比較してシャンク側端部Ｐ３付近の円弧の曲率が大きくされており、底刃側幅寸法ａは前記刃Ａの幅寸法ａと同じであるが、シャンク側幅寸法ｂは前記刃Ａの幅寸法ｂよりも大きい。
　このようなエンドミル１０の外周切れ刃２０の刃数は３枚に限られず、図６～図９に示すように３枚以上、６枚以下の場合に好適に適用される。図６～図９は、図２に示す３種類の湾曲刃ＢＳ、左ねじれ刃ＢＬ、および右ねじれ刃ＢＲの組合せを例示した図で、ここでは湾曲刃ＢＳを「円弧」、左ねじれ刃ＢＬを「左ねじれ」、右ねじれ刃ＢＲを「右ねじれ」で表しており、No１～No８は具体例である。刃１～刃６は外周切れ刃２０に相当し、図６は３枚刃の場合、図７は４枚刃の場合、図８は５枚刃の場合、図９は６枚刃の場合であり、何れの場合も隣り合う刃１～刃６が異なる種類の刃ＢＳ、ＢＬ、またはＢＲとなるように、すなわち「円弧」、「左ねじれ」、「右ねじれ」が連続しないように、定められている。エンドミル１０の外周切れ刃２０の刃数は７枚以上であっても良く、隣り合う外周切れ刃２０が異なる種類の刃ＢＳ、ＢＬ、またはＢＲとなるように定められる。
　エンドミル１０の外周切れ刃２０はまた、図１０に示すように、ニックもラフィングも無い普通刃３０ａ～３０ｃ（以下、特に区別しない場合は単に普通刃３０という。）でも良いが、ニック刃３２ａ～３２ｃ（以下、特に区別しない場合は単にニック刃３２という。）としたりラフィング刃３４ａ～３４ｃ（以下、特に区別しない場合は単にラフィング刃３４という。）としたりすることも可能である。図１０の上段の写真は、すくい面側から見た普通刃３０、ニック刃３２、ラフィング刃３４の拡大図で、下段は図１のように斜め先端側から見た刃部１４の写真である。図１０は、何れも３枚刃のエンドミル１０で、普通刃３０ａ～３０ｃは、前記図２に示す３種類の刃ＢＳ、刃ＢＬ、およびＢＲにて構成されている。ニック刃３２ａ～３２ｃおよびラフィング刃３４ａ～３４ｃは、普通刃３０ａ～３０ｃにニックまたはラフィングを設けたもので、例えば刃長Ｌの全域にニックやラフィングを設けることもできるが、工具軸方向の一部分に設けるだけでも良い。ニックやラフィングを設ける位置は、刃長Ｌの中央部分でも良いし、シャンク１２側や底刃２２側であっても良く、異なる位置に設けることが望ましい。例えば図１０のニック刃３２ａ、ラフィング刃３４ａは刃長Ｌの全域にニックやラフィングが設けられており、ニック刃３２ｂ、ラフィング刃３４ｂはシャンク１２側の一部にニックやラフィングが設けられており、ニック刃３２ｃ、ラフィング刃３４ｃは底刃２２側の一部にニックやラフィングが設けられている。上記ニックやラフィングは、例えば工具軸方向においてシャンク側端部Ｐ３から底刃２２側に向かって刃長Ｌの７０％の範囲の中の刃長Ｌの５％～６５％の範囲に設けたり、底刃側端部Ｐ２からシャンク１２側に向かって刃長Ｌの７０％の範囲の中の刃長Ｌの５％～６５％の範囲に設けたり、工具軸方向における刃長Ｌの中央から工具軸方向の両方向へ刃長Ｌの３５％の範囲の中の刃長Ｌの５％～６５％の範囲に設けたりすることが望ましい。前記図７～図９に例示した４枚刃～６枚刃のエンドミル１０、或いは図示しない７枚刃以上のエンドミル１０についても、同様にニック刃やラフィング刃とすることができる。
　図１１は、３枚刃のエンドミル１０の外周切れ刃２０を軸心まわりに展開して示した展開図で、円弧刃の刃２は外周切れ刃２０ａに相当し、左ねじれ刃の刃３は外周切れ刃２０ｂに相当し、右ねじれ刃の刃１は外周切れ刃２０ｃに相当する。そして、刃１～刃３が周方向に等分割となる等分割位置が、それ等の刃１～刃３をそれぞれ一定ねじれ角、一定曲率で工具軸方向へ延長したと仮定して（破線部分）、工具軸方向において底刃側端部Ｐ２から更に先端側へ刃長Ｌの１／４離れた位置から、そのシャンク側端部Ｐ３から更にシャンク１２側へ刃長Ｌの１／４離れた位置までの間の範囲内、言い換えれば底刃側端部Ｐ２を基準としてシャンク１２側へ向かう方向を正として－０．２５Ｌ～１．２５Ｌの範囲内に存在するように、それ等の刃１～刃３の周方向位置を定めることが望ましい。等分割位置は、具体的には刃１と刃２との間の間隔をＤ１、刃２と刃３との間の間隔をＤ２、刃３と刃１との間隔をＤ３とした時、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３となる位置である。図１１は、刃長Ｌの中央すなわち底刃側端部Ｐ２から０．５Ｌの位置で、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３の等分割となるように、刃１～刃３の周方向位置が定められている場合である。
　エンドミル１０の底刃２２は、例えば図１２に示すように構成される。図１２の「中心刃なし」の底刃４２ａ～４２ｃは、何れも中心刃を備えていない場合である。図１２の「中心刃あり」の左側の写真の底刃４４ａ～４４ｃは、１枚の底刃４４ｃが工具軸心付近に達する中心刃を備えている場合で、右側の写真の底刃４６ａ～４６ｃは、３枚の底刃４６ａ～４６ｃが総て工具軸心付近に達する中心刃を備えている場合である。エンドミル１０の底刃２２は、底刃４２ａ～４２ｃ、底刃４４ａ～４４ｃ、底刃４６ａ～４６ｃの何れでも良いが、図１は３枚共に中心刃を有する底刃４６ａ～４６ｃである。
　このようなエンドミル１０によれば、外周切れ刃２０として図２に示す湾曲刃ＢＳ、左ねじれ刃ＢＬ、および右ねじれ刃ＢＲの３種類の切れ刃を備えているとともに、隣り合う外周切れ刃２０は異なる種類の切れ刃で構成されているため、隣り合う外周切れ刃２０の間隔が不等間隔で且つ軸方向において連続的に変化しているとともに切削力の向きも異なることから、共振が抑制されて防振効果が適切に得られる。また、湾曲刃ＢＳが設けられたことで、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬだけの場合に比較してバリ等の発生が一層適切に抑制されるとともに、湾曲形状の内向きに切削力が作用することでワークの板厚方向のビビリ振動が抑制される。また、湾曲刃ＢＳは滑らかな湾曲形状を成しているため、ヘリングボーン形状に比較して切りくずの滞留が抑制され、加工条件の制約等が緩和される。
　また、右ねじれ刃ＢＲのねじれ角αを１°～１５°の範囲内とし、左ねじれ刃ＢＬのねじれ角βを１°～１５°の範囲内とした場合には、防振効果や、バリ等の抑制効果、ビビリ振動の抑制効果が適切に得られる。すなわち、ねじれ角α、βが大きくなると、バリ等が発生し易くなるとともにビビリ振動が大きくなるため、湾曲刃ＢＳの存在に拘らず適切に抑制することが難しくなる。
　また、図１０に示すように３枚の外周切れ刃２０が普通刃３０、ニック刃３２、およびラフィング刃３４の中の何れか１種類で構成されている場合、仕上げ用、中仕上げ用、荒取り用等の用途や、ワークの材質等に応じて、適切な切れ刃形状のエンドミル１０を採用することができる。例えばワークがＣＦＲＰやＣＦＲＴＰの場合、繊維の種類や繊維体積含有率などに応じて使い分けることができる。
　また、例えば図１１に示すように３枚の外周切れ刃２０（刃１～刃３）が周方向に等分割となる等分割位置が、工具軸方向において底刃側端部Ｐ２から先端側へ刃長Ｌの１／４離れた位置から、シャンク側端部Ｐ３からシャンク１２側へ刃長Ｌの１／４離れた位置までの間の範囲内に存在するように、言い換えれば底刃側端部Ｐ２を基準としてシャンク１２側へ向かう方向を正として－０．２５Ｌ～１．２５Ｌの範囲内に存在するように、それ等の刃１～刃３の周方向位置を定めた場合には、その範囲外の場合に比較して優れた加工面粗さが得られる。
　また、右ねじれ刃ＢＲのねじれ角αと左ねじれ刃ＢＬのねじれ角βとの角度差δを±５°以内とした場合には、角度差δが±５°を超える場合に比較して逃げ面摩耗幅が小さくなり、不等分割による防振効果や湾曲刃ＢＳによるバリ等の抑制効果を得ながら工具寿命を確保できる。
　また、図１２に示す底刃４４ａ～４４ｃ、或いは底刃４６ａ～４６ｃのように、工具先端に設けられた複数の底刃２２の中、少なくとも１枚が工具軸心付近に達する中心刃を備えている場合には、突き加工が可能となり、工具の汎用性が高くなる。
　また、外周切れ刃２０として右ねじれ刃ＢＲ、左ねじれ刃ＢＬ、および湾曲刃ＢＳの３種類の切れ刃が設けられるエンドミル１０は、例えば図６～図９に示すように、外周切れ刃２０の刃数が３枚以上、６枚以下の場合に好適に適用される。
　また、エンドミル１０は超硬合金にて構成されているとともに、外周切れ刃２０が設けられた刃部１４の表面がダイヤモンド被膜２４で被覆されているため、優れた切削耐久性が得られる。
　図１３は、前記エンドミル１０のように右ねじれ刃の刃１、湾曲刃の刃２、および左ねじれ刃の刃３を有する本発明品、およびねじれ方向が異なる刃１および刃２が交互に設けられた４枚刃の従来品について、展開図における各刃１～刃３、刃１～刃２に切削力を白抜き矢印で示すとともに、ワークＷにトリミング加工（外周切削加工）を行なう場合の位置関係を示した図である。図１３の上段に示した白抜き矢印の方向は切削力の方向で、太さは切削力の大きさを表しており、本発明品の湾曲形状の刃２は、軸方向の部位によって切削力の向きおよび大きさが変化している。図１３の下段に示した位置関係は、ワークＷが手前側（紙面の表側）で、刃１～刃３、または刃１～刃２を有する工具が奥側（紙面の裏側）である。本発明品は３枚の刃１～刃３における切削力の向きおよび大きさが変化しているため、共振が抑制されて、ねじれ方向が異なる刃１および刃２を有する従来品と同様に防振効果が適切に得られる。また、従来品は、右ねじれ刃の刃１はワークＷの上面側で鈍角になり、左ねじれ刃の刃２はワークＷの下面側で鈍角になるため、星印で示す部分にバリ等が発生し易いが、本発明品によれば、湾曲形状の刃２がワークＷの上下両面に対して何れも鋭角で切り込むため、刃１、刃３が鈍角で切り込む側で生じるバリ等が除去されて、バリ等の発生が適切に抑制される。
　また、図１４に示すように、右ねじれ刃５０と左ねじれ刃５２とが工具軸方向に一部重複するように隣接して設けられている交互ねじれ刃のヘリングボーン形状の従来品の場合、それ等のねじれ刃５０、５２の重複部分で切りくずが滞留し易く、切りくず詰まりにより加工条件が制約される場合がある。また、位置ずれ１のように工具が左ねじれ刃５２側へずれて右ねじれ刃５０だけで切削加工が行なわれると、星印で示すようにワークＷの上面にバリ等が発生する可能性があり、位置ずれ２のように工具が右ねじれ刃５０側へずれて左ねじれ刃５２だけで切削加工が行なわれると、星印で示すようにワークＷの下面にバリ等が発生する可能性がある。また、曲面部分を加工プログラミングで動かすと、かけ上がり加工やかけ下がり加工になるため、工具にチッピングが発生し易い。
　次に、本発明の効果を具体的に明らかにするために行なった幾つかの切削加工試験を説明する。
　図１５は切削加工試験を行なう際に用いた比較品（試験品No１～No４）および本発明品（試験品No５）を説明する図で、刃１～刃３は３枚の外周切れ刃のことである。本発明品（試験品No５）は３枚の刃１～刃３が前記図２の湾曲刃ＢＳ、左ねじれ刃ＢＬ、および右ねじれ刃ＢＲにて構成されているエンドミル１０である。刃１は図３の円弧刃Ａで、幅寸法ａ＝ｂ＝０．２６ｍｍである。試験品No１の３枚の刃１～刃３は何れもストレート刃（直刃）で、試験品No２の３枚の刃１～刃３は何れも右ねじれ刃で、試験品No３の３枚の刃１～刃３は何れも左ねじれ刃である。また、試験品No４の３枚の刃１～刃３は、ストレート刃、左ねじれ刃、および右ねじれ刃である。これ等の試験品No１～No５の刃長Ｌは１２ｍｍで、刃径Φは６ｍｍであり、材質は超硬合金で表面にはダイヤモンド被膜２４がコーティングされている。また、右ねじれ刃および左ねじれ刃のねじれ角α、βは、本発明品（試験品No５）を含めて何れも５°である。
　図１６は、切削加工試験で測定する抵抗値の合力Ｆを説明する図で、工具送り方向の送り分力Ｆｘ、加工面に直角な方向の主分力Ｆｙ、および工具軸方向（被削材の板厚方向）の背分力Ｆｚの合力Ｆを測定する。この合力Ｆは、ワークＷに加えられる負荷に対応する。図１７は、切削加工試験におけるワークＷと工具Ｔとの位置関係を説明する図で、テーブルから３０ｍｍ突き出した位置でワークＷの外周面にトリミング加工が行なわれる。Ｗｆは加工面である。図１８は、切削加工試験で測定した抵抗値の合力Ｆの振幅を説明する図で、合力Ｆの最大値と最小値との幅が振幅である。
　そして、図１９に示す加工条件で切削加工を行い、合力Ｆを測定してその振幅を求めた結果が図２０である。図２０の比率（％）は、試験品No１の振幅を１００％とした場合の値である。また、図２１は、図２０の振幅をグラフにより比較して示した図である。この結果から、試験品No５の本発明品によれば、刃１～刃３が何れもストレート刃の比較品（試験品No１）に比べて振幅が２８％程度小さくなった。刃１～刃３が何れも右ねじれ刃の試験品No２、刃１～刃３が何れも左ねじれ刃の試験品No３は、軸方向の背分力Ｆｚが大きいため試験品No１に比較して振幅が２３～２４％程度大きい。また、刃１～刃３がストレート刃、左ねじれ刃、および右ねじれ刃である試験品No４は、試験品No１に比較して振幅が１０％程度小さくなるものの、本発明品（試験品No５）に比べると減少幅は小さい。
　図２２～２４は、別の切削加工試験を行なった結果を説明する図で、図２２は３種類の試験品No１～No３を説明する図である。試験品No１は４枚刃のヘリングボーン形状の従来品で、試験品No２は前記図１５の試験品No４と同じ３枚刃の比較品で、試験品No３は前記図１５の試験品No５と同じ３枚刃の本発明品である。また、これ等の試験品No１～No３の刃長Ｌは１２ｍｍで、刃径Φは６ｍｍであり、材質は超硬合金で表面にはダイヤモンド被膜２４がコーティングされている。
　そして、図２３に示す２つの加工条件（条件１および条件２）で被削材であるＣＦＲＴＰにトリミング加工を行い、バリの発生状況を調べた。条件１と条件２とでは、切削速度および１刃当りの送り量が相違しており、条件１に比較して条件２は切削速度が速くて１刃当りの送り量が小さい。図２４は、図２２の試験品No１～No３の切れ刃形状とバリの発生状況を示す写真である。この結果から、条件１では、試験品No３の本発明品によれば、ヘリングボーン形状の従来品（試験品No１）に比べてバリが大幅に小さくなり、試験品No２の比較品と比べてもバリは小さくなる。切削速度が速くて１刃当りの送り量が小さい条件２の場合、ヘリングボーン形状の従来品（試験品No１）では、ねじれ刃の交差部分で切りくず詰まりが生じて加工不可であった。試験品No２の比較品と試験品No３の本発明品とを比較すると、条件１の場合と同様に本発明品の方がバリが小さくなる。
　図２５～図２８は、更に別の切削加工試験を行なった試験結果を説明する図で、図２５は６種類の試験品No１～No６を説明する図である。試験品No１～No６は何れも３枚刃で、試験品No２～No６は前記図１５の試験品No５と同じ本発明品で、湾曲刃ＢＳとして図３の円弧刃Ａが設けられているとともに、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬを備えており、その右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬのねじれ角α、βが１°～３５°の範囲で相違している。円弧刃Ａの幅寸法ａ＝ｂ＝０．０８ｍｍである。試験品No１は、上記円弧刃Ａと、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬの代わりにねじれ角α、βが０°の２枚のストレート刃を備えている比較品である。これ等の試験品No１～No６の刃長Ｌは３ｍｍで、刃径Φは６ｍｍであり、材質は超硬合金で表面にはダイヤモンド被膜２４がコーティングされている。
　そして、図２６に示す加工条件で切削速度を変更しつつ切削加工を行い、切りくずの絡み付きやビビリ振動の発生状況を観察したところ、図２７に示す結果が得られた。図２７から明らかなように、ねじれ角α、βが０°の試験品No１の比較品では、切りくずが丸まり難く、切削速度が１５０ｍ／ｍｉｎ以上で切りくずの絡み付きが認められた。一方、ねじれ角α、βが２５°の試験品No５では、切削速度が２５０ｍ／ｍｉｎ以上になるとビビリ振動が発生して加工不可になり、ねじれ角α、βが３５°の試験品No６では、切削速度が１５０ｍ／ｍｉｎ以上になるとビビリ振動が発生して加工不可になった。すなわち、ねじれ角α、βが１°以上の右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬを有する本発明品の試験品No２～No６によれば、切削速度５０～４００ｍ／ｍｉｎの総ての条件で切りくずの絡み付きが認められなかったものの、ねじれ角α、βが１５°を超えるとビビリ振動が発生し易くなることから、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬのねじれ角α、βは１°～１５°の範囲内が望ましい。図２８は、ねじれ角α、βが０°の試験品No１、およびねじれ角α、βが１°の試験品No２について、切削速度４００ｍ／ｍｉｎで切削加工を行なった場合の切りくずの写真を例示したもので、試験品No１の比較品では切りくずが丸まり難いため、切りくず同士が絡み付いて大きくなり、排出性が悪くなる。
　図２９～図３１は、更に別の切削加工試験を行なった結果を説明する図で、図２９は３種類の３枚刃の試験品No１～No３を説明する図である。試験品No１～No３は、前記図１０の工具画像に示されているように、前記外周切れ刃２０として普通刃３０、ニック刃３２、またはラフィング刃３４が設けられたもので、何れも前記図１５の試験品No５と同じ本発明品で、湾曲刃ＢＳとして図３の円弧刃Ａが設けられているとともに、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬを備えている。これ等の試験品No１～No３の刃長Ｌは１２ｍｍで、刃径Φは６ｍｍであり、材質は超硬合金で表面にはダイヤモンド被膜２４がコーティングされている。
　そして、図３０に示す加工条件で切削加工を行い、合力Ｆの抵抗値の振動波形や、その合力Ｆの最大値および振幅、試験品No１の最大値および振幅を１００％とした場合の比率、加工面の上面側および下面側のバリの発生状況を調べたところ、図３１に示す結果が得られた。この結果から、ラフィング刃３４が設けられた試験品No３によれば、普通刃３０の試験品No１に比較して、合力Ｆの最大値および振幅が４９～５０％程度小さくなるが、上面側および下面側のバリが何れも大きくなり、例えば荒取り用に好適に用いられる。ニック刃３２が設けられた試験品No２によれば、普通刃３０の試験品No１に比較して、合力Ｆの最大値および振幅が何れも４３％程度小さくなる一方、上面側および下面側のバリが何れも大きくなるが、ラフィング刃３４の試験品No３よりはバリが小さく、例えば中仕上げ用に好適に用いられる。
　図３２～図３６は、更に別の切削加工試験を行なった結果を説明する図で、図３２および図３３は、３枚の外周切れ刃２０が等分割となる等分割位置が異なる５種類の試験品No１～No５を説明する図である。試験品No１～No５は何れも前記図１５の試験品No５と同じ本発明品で、湾曲刃ＢＳとして図３の円弧刃Ａが設けられているとともに、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬを備えている。図３３の刃１～刃３は３枚の外周切れ刃２０に相当し、刃１は右ねじれ刃ＢＲで、刃２は円弧刃Ａで、刃３は左ねじれ刃ＢＬである。試験品No１は、等分割位置が底刃側端部Ｐ２から先端側へ刃長Ｌの２／４離れた位置、すなわち底刃側端部Ｐ２を基準としてシャンク１２側へ向かう方向を正として－０．５Ｌの位置で、刃１～刃３の間隔Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３になる。試験品No２は、等分割位置が底刃側端部Ｐ２から先端側へ刃長Ｌの１／４離れた位置、すなわち底刃側端部Ｐ２を基準としてシャンク１２側へ向かう方向を正として－０．２５Ｌの位置で、刃１～刃３の間隔Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３になる。試験品No３は、等分割位置が底刃側端部Ｐ２からシャンク１２側へ向かって刃長Ｌの２／４の位置、すなわち刃長Ｌの中央で刃１～刃３の間隔Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３になる。試験品No４は、等分割位置がシャンク側端部Ｐ３からシャンク１２側へ刃長Ｌの１／４離れた位置、すなわち底刃側端部Ｐ２を基準としてシャンク１２側へ向かう方向を正として１．２５Ｌの位置で、刃１～刃３の間隔Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３になる。試験品No５は、等分割位置がシャンク側端部Ｐ３からシャンク１２側へ刃長Ｌの２／４離れた位置、すなわち底刃側端部Ｐ２を基準としてシャンク１２側へ向かう方向を正として１．５Ｌの位置で、刃１～刃３の間隔Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３になる。図３３は、刃長Ｌの２／４の位置で間隔Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３になる試験品No３の場合の位置関係である。これ等の試験品No１～No５の刃長Ｌは６ｍｍで、刃径Φは６ｍｍであり、材質は超硬合金で表面にはダイヤモンド被膜２４がコーティングされている。
　そして、図３４に示す加工条件で１刃当りの送り量を変更しつつ切削加工を行い、加工面粗さとして最大高さＲｚを測定したところ、図３５および図３６に示す結果が得られた。図３６は、加工面粗さをグラフで比較して示した図である。この結果から明らかなように、等分割位置が底刃側端部Ｐ２を基準としてシャンク１２側へ向かう方向を正として－０．５Ｌの位置の試験品No１および１．５Ｌの位置の試験品No５の場合、１刃当りの送り量が０．０４ｍｍ／ｔ～０．１２ｍｍ／ｔの総ての条件で加工面粗さが１２μｍよりも大きく、且つ１刃当りの送り量が大きくなる程悪化する。これに対し、等分割位置が底刃側端部Ｐ２を基準としてシャンク１２側へ向かう方向を正として－０．２５Ｌ～１．２５Ｌの試験品No２～No４では、１刃当りの送り量が０．０４ｍｍ／ｔ～０．１２ｍｍ／ｔの総ての条件で加工面粗さが５μｍ～８μｍ程度の範囲内となり、試験品No１およびNo５に比較して４０％～５０％程度の粗さになる。この結果から、等分割位置は、底刃側端部Ｐ２を基準としてシャンク１２側へ向かう方向を正として－０．２５Ｌ～１．２５Ｌの範囲内、すなわち底刃側端部Ｐ２から先端側へ刃長Ｌの１／４離れた位置から、シャンク側端部Ｐ３からシャンク１２側へ刃長Ｌの１／４離れた位置までの間の範囲内とすることが望ましい。
　図３７～図４０は、更に別の切削加工試験を行なった結果を説明する図で、図３７および図３８は、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬのねじれ角α、βの角度差δが異なる４種類の試験品No１～No４を説明する図である。試験品No１～No４は何れも前記図１５の試験品No５と同じ本発明品で、湾曲刃ＢＳとして図３の円弧刃Ａが設けられているとともに、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬを備えている。図３８の刃１～刃３は３枚の外周切れ刃２０に相当し、刃１は右ねじれ刃ＢＲで、刃２は円弧刃Ａで、刃３は左ねじれ刃ＢＬであり、円弧刃Ａの幅寸法ａ＝ｂ＝０．２６ｍｍである。試験品No１は、右ねじれ刃ＢＲのねじれ角α＝５°、左ねじれ刃ＢＬのねじれ角β＝５°で、角度差δは０°である。試験品No２は、右ねじれ刃ＢＲのねじれ角α＝７．５°、左ねじれ刃ＢＬのねじれ角β＝５°で、角度差δは２．５°である。試験品No３は、右ねじれ刃ＢＲのねじれ角α＝１０°、左ねじれ刃ＢＬのねじれ角β＝５°で、角度差δは５°である。試験品No４は、右ねじれ刃ＢＲのねじれ角α＝１２．５°、左ねじれ刃ＢＬのねじれ角β＝５°で、角度差δは７．５°である。これ等の試験品No１～No４の刃長Ｌは１２ｍｍで、刃径Φは６ｍｍであり、材質は超硬合金で表面にはダイヤモンド被膜２４がコーティングされている。
　そして、図３９に示す加工条件で切削加工を行い、逃げ面摩耗幅を測定したところ、図４０に示す結果が得られた。この試験結果から明らかなように、角度差δが７．５°の試験品No４の場合、逃げ面摩耗幅が０．１３ｍｍよりも大きいのに対し、角度差δが０°～５°の試験品No１～No３では、逃げ面摩耗幅が０．０６ｍｍよりも小さく、試験品No４の５０％以下であり、優れた工具寿命が得られる。この結果から、右ねじれ刃ＢＲおよび左ねじれ刃ＢＬのねじれ角α、βの角度差δは±５°以内とすることが望ましい。
　以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
　１０：エンドミル　　１２：シャンク　　１４：刃部　　２０ａ：外周切れ刃（湾曲刃）　　２０ｂ：外周切れ刃（左ねじれ刃）    ２０ｃ：外周切れ刃（右ねじれ刃）  　２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：底刃（中心刃あり）　　２４：ダイヤモンド被膜　　３０ａ、３０ｂ、３０ｃ：普通刃　　３２ａ、３２ｂ、３２ｃ：ニック刃　　３４ａ、３４ｂ、３４ｃ：ラフィング刃　　４２ａ、４２ｂ、４２ｃ：底刃（中心刃なし）　　４４ａ、４４ｂ：底刃（中心刃なし）　　４４ｃ：底刃（中心刃あり）　　４６ａ、４６ｂ、４６ｃ：底刃（中心刃あり）　　ＢＳ：湾曲刃　　ＢＬ：左ねじれ刃　　ＢＲ：右ねじれ刃　　α：右ねじれ刃のねじれ角　　β：左ねじれ刃のねじれ角　　δ：角度差　　Ｌ：刃長　　Ｐ２：底刃側端部　　Ｐ３：シャンク側端部

Claims (9)

  1. 　複数枚の外周切れ刃を有するエンドミルにおいて、
    　前記外周切れ刃として、右ねじれの右ねじれ刃と、左ねじれの左ねじれ刃と、ねじれ方向が途中で左右逆転しているとともに、軸心まわりに展開した展開図において円弧状乃至は弓状に湾曲した湾曲形状を成しており、且つ該湾曲形状の凹側に切れ刃が設けられている湾曲刃と、の３種類の切れ刃を備えており、
    　隣り合う外周切れ刃は異なる種類の切れ刃で構成されている
    　ことを特徴とするエンドミル。
  2. 　前記右ねじれ刃のねじれ角は１°～１５°の範囲内で、
    　前記左ねじれ刃のねじれ角は１°～１５°の範囲内である
    　ことを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。
  3. 　前記複数枚の外周切れ刃は、普通刃、ニック刃、およびラフィング刃の中の何れか１種類で構成されている
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンドミル。
  4. 　前記外周切れ刃が周方向に等分割となる等分割位置が、該外周切れ刃をそれぞれ一定ねじれ角、一定曲率で工具軸方向へ延長したと仮定して、工具軸方向において該外周切れ刃の底刃側端部から更に先端側へ刃長の１／４離れた位置から、該外周切れ刃のシャンク側端部から更にシャンク側へ刃長の１／４離れた位置までの間の範囲内に存在する
    　ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のエンドミル。
  5. 　前記右ねじれ刃のねじれ角と前記左ねじれ刃のねじれ角との角度差は±５°以内である
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のエンドミル。
  6. 　前記外周切れ刃に連続して工具先端に設けられた複数の底刃の中、少なくとも１枚は工具軸心付近に達する中心刃を備えている
    　ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のエンドミル。
  7. 　前記外周切れ刃の刃数は３枚以上、６枚以下である
    　ことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載のエンドミル。
  8. 　前記外周切れ刃が設けられた刃部の表面がダイヤモンド被膜で被覆されている
    　ことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載のエンドミル。
  9. 　前記エンドミルは超硬合金にて構成されている
    　ことを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載のエンドミル。
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