(57)【要約】【課題】エンドミルが超硬合金製であって、金型加工や部品加工の高能率加工において安定した切削を行うと共に、製造コストを含めて容易に工具製造や工具の再研磨が行えること、及び、切削抵抗の分散を十分に行えることでびびり振動を抑制し、許容回転数を高速に設定できる長寿命の硬質皮膜被覆エンドミルを提供する。【解決手段】工具の外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す複数の波形状外周刃またはニック付き外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、ある外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃の外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、波ピッチまたはニックのピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記波ピッチまたはニックのピッチの０％を含まない５％以下の幅で工具軸方向にずれており、前記外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミルである。【選択図】図４
2010280051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具の外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す複数の波形状外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、ある波形状外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃の波形状外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、波ピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記波ピッチの０％を含まない５％以内の幅で工具軸方向にずれており、前記波形状外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項２】
工具の外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す複数の波形状外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、ある波形状外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃の波形状外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、波ピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記波ピッチの１％乃至３％の幅で工具軸方向にずれており、前記波形状外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項３】
工具の刃数が３枚以上で、外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す波形状外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、隣接する各波形状外周刃のうち少なくとも１組の前記波形状外周刃は位相のずれ量が無く、その他の組の前記波形状外周刃は互いに位相のずれ量が不均等でり、前記波形状外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項４】
工具の外周刃の径方向に切り屑分断させる複数のニック付き外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、ある外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃のニック付き外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、ニックのピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記ニックのピッチの０％を含まない５％以内の幅で工具軸方向にずれており、前記ニック付き外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項５】
工具の刃数が３枚以上で、外周刃の径方向に切り屑分断させる複数のニック付き外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、隣接する各ニック付き外周刃のうち少なくとも１組の前記ニック付き外周刃は位相のずれ量が無く、その他の組の前記ニック付き外周刃は互いに位相のずれ量が不均等でり、前記ニック付き外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項６】
被削対象材として、構造用鋼、構造用合金鋼、冷間ダイス鋼、熱間ダイス鋼、ステンレス鋼、チタン合金及び超耐熱合金を切削する超硬合金製エンドミルであって、前記超硬合金製エンドミルの外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す複数の波形状外周刃を有するエンドミルにおいて、ある波形状外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃の波形状外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、波ピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記波ピッチの０％を含まない５％以内の幅で工具軸方向にずれており、前記波形状外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項７】
被削対象材として、構造用鋼、構造用合金鋼、冷間ダイス鋼、熱間ダイス鋼、ステンレス鋼、チタン合金及び超耐熱合金を切削する超硬合金製エンドミルであって、前記超硬合金製エンドミルの外周刃の径方向に切り屑分断させる複数のニックを有するエンドミルにおいて、ある外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃のニック付き外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、ニックのピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記ニックのピッチの０％を含まない５％以内の幅で工具軸方向にずれており、前記ニック付き外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項８】
外周刃に被覆される硬質皮膜は、外周刃表面側に接する硬質皮膜の最下層と硬質皮膜の最上層からなるか、実質的に前記最下層の組成と前記最上層の組成の繰り返しで積層された複合層からなるか、または、前記最下層と最上層の間に少なくとも一層以上の中間層を含む複合層でなり、前記最上層は前記最下層と比較して相対的に耐酸化性と耐摩耗性が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項９】
外周刃に被覆される硬質皮膜は、外周刃表面側に接する硬質皮膜の最下層と硬質皮膜の最上層からなるか、実質的に最下層の組成と最上層の組成の繰り返しで積層された複合層からなるか、または、前記最下層と最上層の間に少なくとも一層以上の中間層を含む複合層でなり、硬質皮膜の最下層の組成が金属元素としてＴｉとＡｌを主成分とし含有し、前記金属元素の窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物の何れかであり、硬質皮膜の最上層の組成が、金属元素としてＴｉとＳｉを主成分として含有し、前記金属元素の窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物の何れかから成ることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項１０】
外周刃に被覆される硬質皮膜は、外周刃の表面に接する硬質皮膜の最下層と硬質皮膜の最上層、および前記最下層と最上層の間に存在する少なくとも一層以上の中間層を含む複合層からなり、前記硬質皮膜の最下層の組成は金属元素がＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉから選択される１種以上の窒化物であり、中間層はＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉから選択される１種以上の金属元素とＮ、Ｂ、Ｃ、Ｏから選択される１種以上の元素との化合物であり、硬質皮膜の最上層は金属元素がＴｉ、Ｓｉから選択される１種以上の金属元素とＮ、Ｓ、Ｃ、Ｂから選択される１種以上の元素との化合物からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の硬質皮膜被覆エンドミル。
【請求項１１】
外周刃に被覆される硬質皮膜は、外周刃の表面に接する皮膜の最下層から、皮膜の最上層まで実質的に最下層の組成と最上層の組成の繰り返しで積層された複合層、または、前記最下層と最上層の間に少なくとも一層以上の中間層を含む複合層でなり、硬質皮膜の窒素系ＴｉＡｌ化合物を（ＴｉｘＡｌ１−ｘＮ）で表わすときに、最下層の硬質皮膜も最上層の硬質皮膜も（ＴｉｘＡｌ１−ｘＮ）の組成から成り、ＴｉとＡｌの割合は、最下層の硬質皮膜はチタンリッチの０．５＜ｘ≦１であり、最上層の硬質皮膜はアルミニウムリッチの０≦ｘ＜０．５である多層硬質皮膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の硬質皮膜被覆エンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、荒切削を主体として、中仕上げ切削まで用いられる超硬合金製エンドミルに関し、特に高速荒切削にも十分耐えうる硬質皮膜被覆エンドミルに関する。
【背景技術】
【０００２】  本発明が主たる目的として対象とする荒切削用や中仕上げ切削用の従来の一般的なエンドミルは、外周刃に波形状を有し、この波形状外周刃は、各刃で削り残しが出ないように工具軸方向に等間隔で位相がずれている。このような従来の波形状の外周刃を有するエンドミルは、普通刃エンドミルと比較して、切り屑を分断しやすく切削抵抗を低減して加工ができるため、工具径方向の切り込み量を大きくでき、高能率加工が可能である。その反面、波形状を有するエンドミルは、加工面は普通刃エンドミルより粗くなるため、荒加工で用いることが多い。【０００３】  切り込み量を大きくして高速回転切削で高能率加工を行う荒加工用のエンドミルの問題点は、びびり振動である。例えば、エンドミルの軸心から外周面の周方向に隣接する２枚の切れ刃までの線分で挟まれる分割角が切れ刃ごとに等しい等分割エンドミルは、製造が極めて容易であるメリットがあるが、切削加工中に共振が起こり、びびり振動が生じやすい。この対策として、製造上は費用と時間がかかるが、不等分割エンドミルが提案されている。
その内、刃数が偶数である不等分割エンドミルは、隣接する切れ刃間では不等分割角であっても、エンドミルの回転軸に回転対称の位置では分割角が一致し、この部分での振動が共鳴する。そこで、刃数を奇数にして、互いに異なる分割角を設けることで切削抵抗を分散切れ刃の分割角を異なるようにして、切削力の周期を一定にしないようにした不等分割エンドミルが特許文献１（特開２０００−７１４号公報）のように提案されている。【０００４】  特許文献２には、その実施例から明らかなように、互いに隣接する各外周刃間における位相のずれ量を不均等にすることにより、各外周刃の切り込み断面形状や断面積を不均等とする作用から、不等分割同様にびびり振動を抑制し、工具寿命向上や高能率加工が可能となることが記載されている。ただし、外周刃間の位相のずれ量を不均一にすることは各刃の切り込みが不均一になり、切れ刃のチッピングや折損の危険性が高まる。したがって、不均一な位相のずれ量を適用することは、いままでは特許文献２の実施例からも明らかなように高速度工具鋼エンドミルにとどまる。【０００５】  特許文献３には、ラフィング切れ刃にて構成されている外周刃の波形状のピッチが、波形状の凹凸の偶数周期を１周期として正弦曲線状に増減させられているとともに、そのピッチの増減に連動して深さおよび曲率半径、もそれぞれ波形状の凹凸が１周期毎に変化させられているため、その増減により軸方向各部の切削態様が変化して共振周波数がずれ、工具全体として共振が軽減されてびびり振動が抑制されることが記載されている。【０００６】  また、超硬合金製エンドミルの性能と寿命向上のために種々の硬質皮膜が開発され、本出願人の提案した特許文献４なども実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７１４号公報
【特許文献２】特開平０１−１２７２１４号公報
【特許文献３】特開２００２−２３３９１０号公報
【特許文献４】特開２０００−３３４６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  近年、高能率加工への要求は一段と強く、荒加工においても高速機の普及と共に高速切削による高送り加工が注目されている。しかしながら、高速切削は、切削速度を大きくすること、すなわち回転数を高く設定し、高能率加工を行う方法であるが、エンドミルを用いて切り込み量を大きくし、回転数も高く設定するとびびり振動が発生し、工具の寿命を短くするだけでなく、工具の欠損や折損を発生させる原因となっていた。【０００９】  エンドミルにおけるびびり振動を抑制する技術として、従来技術で説明したように等分割に代わって不等分割による切削工具が提案されている。不等分割を適用したエンドミルは上手な形状設計をすれば、一定のびびり振動を抑制する効果があるが、切れ刃が不均一に並んでいることから工具製造が困難であり、製造コストが高くなる。さらにエンドミルの再研磨時にも各刃の分割角が異なるため、研削する際の位置あわせ等で問題になることが多かった。また、不等分割エンドミルは、形状的に刃溝が不均一になることを意味し、切り屑排出性が不均一になりやすく切り屑の排出性が悪いため、異常摩耗や欠けなどの問題があった。この問題は最近のさらなる切削の高速化を行なう高速切削に伴って多量に排出される切り屑の処理には特に重要な問題になる。【００１０】  また、特許文献２のように、互いに隣接する各外周刃間における位相のずれ量を不均等にすることにより、各外周刃の切り込み断面形状や断面積を不均等とする作用から、びびり振動を抑制することが提案されている。しかし、外周刃間の位相のずれ量を不均一にすることは各刃の切り込みが不均一になり、切れ刃のチッピングや折損の危険性が高まるので、靱性が相対的に小さい超硬合金などでは、むやみに位相のずれ量を不均一にすることはできない。特に最近の被削材は調質鋼や焼入・焼き戻しされた少なくともＨＲＣ４０前後以上の高硬度鋼を対象として、その荒切削を高速で行いたいというニーズが圧倒的であり、特許文献２が提案された時代のような相対的に靱性のある高速度工具鋼エンドミルにとどまることはできない。すなわち、エンドミルとしての材質は超硬合金が必須であり、超硬合金を切削工具として使用することを前提に、外周刃の設計や最適な表面処理を考えなければならない。【００１１】  本発明者は、超硬合金をエンドミルに適用するときの位相のずれ量の最適化を図り、特にびびり振動を抑制することで高能率のエンドミル加工を達成することを目的として、従来のラフィングエンドミルとは概念の異なる新規な波形状外周刃またはニック付き外周刃を有する超硬合金製エンドミルを特許出願として提案した。この提案による発明は、従来の不等分割エンドミルや、高速度工具鋼製エンドミルよりもはるかに多い切り屑が排出され、それだけ高速切削が可能である。しかし、高速加工に伴って、超硬合金製エンドミルでは外周刃先のチッピング、折損が大きくなることは避けられない。【００１２】  エンドミルの外周刃の形状を最適化することでその対応はできるが、切削の高速化に伴うエンドミルの耐酸化性、耐摩耗性の過酷さが増す観点からは、さらにその対策が必要である。本発明は、前述の特許出願のエンドミルとしての新規な形状で、主として荒加工用��しての超硬合金製エンドミルでの実用加工を進めるうちに、高速加工に特有の外周刃先の酸化と摩耗が著しく大きくなる現象に着目して、その対策としてなし得た発明である。すなわち本発明は、新規な波形状外周刃またはニック付き外周刃の形状を有しながら、高速加工に耐えうる硬質皮膜が前記の形状として特長のある外周刃上に積層された硬質皮膜被覆エンドミルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明の硬質皮膜被覆エンドミル（以下、本発明エンドミルともいう）の特徴は、工具の材質が超硬合金製であること、外周刃形状が新規な形状であること、外周刃には特定の硬質皮膜が被覆されていることからなる。本発明は、従来よりも大きい単位時間当たりの切り屑排出量を達成できる高速切削用として、硬質皮膜被覆エンドミルを採用し、外周刃は刃先の配列は、切り屑の排出とエンドミルの生産性の点で大きな優位性を持つ等分割エンドミルを採用し、波形状外周刃またはニック付き外周刃の軸方向への外周刃の相互の位相のずれを最適化することで、高速切削に耐え、且つ、びびり振動を最小にする外周刃の位相ずれ条件を種々検討した。その結果、本発明エンドミルの形状面での特徴は、ある波形状外周刃の山部やニック付き外周刃の外周刃とニックの交点を基準にしたときに、他の波形状外周刃の山部やニック付き外周刃のニックの交点は工具の軸方向に特定の範囲内で位相がずれて配列されていることを特徴としている。本発明の複数外周刃の軸方向への最適な位相のずれ量をどれくらいの量で設定するかは、脆性材料である超硬合金製エンドミルを高速加工用に適用する上で最も重要な要素の一つであり、前記の位相のずれ量を適正に設けなければ、いくら位相のずれを設けた形状にしても高速加工用に耐えうる超硬合金製エンドミルを実用化することはできない。【００１４】  さらに、本発明の特徴は、前記の形状の特徴に加えて、主にＨＲＣ４０程度以上の高硬度材を被削材として切削することを前提に、前記波形状外周刃またはニック付き外周刃には高速加工で必要な耐酸化性、耐摩耗性を備えた硬質皮膜を外周刃上に被覆されていることを特徴としている。【００１５】  すなわち本発明は、工具の外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す複数の波形状外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、ある波形状外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃の波形状外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、波ピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記波ピッチの０％を含まない５％以内の幅で工具軸方向にずれており、前記波形状外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミルである。【００１６】  本発明の硬質皮膜被覆エンドミルは、工具の外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す複数の波形状外周刃を有する超硬合金製エンドミルであって、ある波形状外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃の波形状外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、波ピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記波ピッチの１％乃至３％の幅で工具軸方向にずれていることが望ましく、前記波形状外周刃には硬質皮膜が被覆されている。前記の位相のずれ量が波ピッチの１％乃至３％の幅であり、多くてもせいぜい５％までとすることは、硬質皮膜被覆エンドミルであっても、折損やチッピングが生じないで安定して硬質皮膜の特性を寿命まで生かしきるという意味で重要な発明の構成要件である。本発明では位相のずれ量は小さいが、この形状が脆性材料である超硬合金製エンドミルを用いてもびびり振動を最小にする重要なこと���あり、さらに外周刃に最適な硬質皮膜を被覆することによって超硬合金製の工具の寿命を全うするまで耐酸化性と耐摩耗性を安定して確保できるという相乗効果が得られるのである。位相のずれ量が前記波ピッチの５％を超えると、超硬合金製エンドミルとしても、あるいは硬質皮膜を切れ刃に被覆してもチッピングなどで早期に工具が損傷し、使用に耐えない。【００１７】  本発明の他の発明に係るエンドミルは、工具の刃数が３枚以上で、外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す波形状外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、隣接する各波形状外周刃のうち少なくと１組の前記波形状外周刃は位相のずれ量が無く、その他の組の前記波形状外周刃は互いに位相のずれ量が不均等であり、前記外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミルである。【００１８】  また、本発明エンドミルは、工具の外周刃の径方向に切り屑分断させる複数のニック付き外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、ある外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃のニック付き外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、ニックのピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記ニックのピッチの０％を含まない５％以内の幅で工具軸方向にずれており、前記外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミルである。この場合にも、ニック付き外周刃の位相のずれ量はニックのピッチの１％乃至３％であることが望ましい。この場合にも、位相のずれ量が前記ニックのピッチの５％を超えると、超硬合金製エンドミルとしても、あるいは硬質皮膜を切れ刃に被覆してもチッピングなどで早期に工具が損傷し、使用に耐えない。【００１９】  本発明の他の発明に係るエンドミルは、工具の刃数が３枚以上で、外周刃の径方向に切り屑分断させる複数のニック付き外周刃を有する超硬合金製エンドミルにおいて、隣接する各ニック付き外周刃のうち少なくとも１組の前記ニック付き外周刃は位相のずれ量が無く、その他の組の前記ニック付き外周刃は互いに位相のずれ量が不均等でり、前記ニック付き外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミルである。【００２０】  本発明の硬質皮膜被覆エンドミルは、その主たる被削対象材は、構造用鋼、構造用合金鋼、冷間ダイス鋼、熱間ダイス鋼、ステンレス鋼、チタン合金及び超耐熱合金を切削する超硬合金製エンドミルであって、前記超硬合金製エンドミルの外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す複数の波形状外周刃を有するエンドミルにおいて、ある波形状外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃の波形状外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、波ピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記波ピッチの０％を含まない５％以下の幅で工具軸方向にずれており、波形状外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミルである。前記の被削対象材は硬さは問わないが、たとえＨＲＣ４０程度以上の調質材、または焼入材であっても構わない。【００２１】  本発明の硬質皮膜被覆エンドミルは、被削対象材として、構造用鋼、構造用合金鋼、冷間ダイス鋼、熱間ダイス鋼、ステンレス鋼、チタン合金及び超耐熱合金を切削する超硬合金製エンドミルであって、前記超硬合金製エンドミルの外周刃の径方向に切り屑分断させる複数のニック付き外周刃を有するエンドミルにおいて、ある外周刃を基準形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃のニック付き外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、ニックのピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記ニックのピッチの０％を含まない５％以下の幅で工具軸方向にずれており、前記外周刃には硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする硬質皮膜被覆エンドミルである。ニック付き外周刃の場合にも、前記の被削対象材は硬さは問わないが、たとえＨＲＣ４０程度以上の調質材、または焼入材であっても構わない。【００２２】  本発明は、山部と谷部をなめらかに繋いだ複数の波形状外周刃、または複数のニックを有する超硬合金製エンドミルにおいて、各波形状外周刃または複数のニックの工具軸方向への位相のずれ量が波ピッチやニックのピッチの５％以下の幅で一定でないため、各切れ刃の切削量が僅かに異なる。一般的なエンドミルでは、切削時の回転数に刃数を掛けた周期で切削力が掛かり、この周期の周波数で共振が起こりびびり振動につながる。特に高速切削においては共振が生じやすく、びびり振動が大きくなる。本発明を適用すると、各切れ刃の切削量が僅かづつ異なるため、切削力の周期が一定にならずに、高速切削を行っても切削負荷が安定し、かつ、びびり振動を抑制することが出来る。ここで、位相のずれ量を波ピッチ量またはニックのピッチの５％以下としたのは、特に超硬合金では最も配慮すべき条件であり、このずれ量が大きくなると各切れ刃の切削量が異なるため、切削量の大きい切れ刃は負荷が大きくなって高速度鋼製のエンドミルでは見られなかったチッピングなど工具の損傷が早く、エンドミル全体としての寿命が短くなるためである。この点から、前記位相のずれ量はさらに小さくして、波ピッチ量またはニックのピッチの１％乃至３％が望ましい。これらの条件が、位相のずれを有する外周刃で硬質皮膜被覆エンドミルを実用化するために形状面からの最大のポイントであり、位相のずれを利用してびびり振動をなくした硬質皮膜を被覆した硬質皮膜被覆エンドミルを実用化するための必須の条件である。【００２３】  次に、本発明の硬質皮膜について説明する。本発明における硬質皮膜は、皮膜の構造的には、少なくとも外周刃表面側に接する硬質皮膜の最下層と、硬質皮膜の最上層でなるか、実質的に前記最下層の組成と前記最上層の組成の繰り返しで積層された複合層でなるか、または、前記最下層と最上層の間に一層または２層以上の中間層を含む複合層から成る硬質皮膜であり、特に望ましくは、前記最上層は前記最下層と比較して相対的に耐酸化性と耐摩耗性が大きい硬質皮膜とするのがよい。ここでいう「実質的に」とは、最下層と最上層の層間ではそれぞれの組成の拡散層があり、組成的に少々のずれの部分があっても良いということである。前記の拡散層の厚みが多くなり、拡散層のある元素の割合が最下層や最上層の組成から５０％以上も外れてくれば、もはや拡散層の概念を外れ、本��明でいう中間層の一つの形態という定義に相当する。
【発明の効果】
【００２４】  本発明の硬質皮膜被覆エンドミルは、硬質皮膜を有する個々の外周刃が超硬合金からなり、該外周刃はエンドミル軸方向へ特定の位相のずれ量をもって波形状かニック形状で配設されているので、高速切削しても切削抵抗が分散されてびびり振動を抑制して欠損やチッピングの突発事故を防止でき、かつ、過酷な高速切削に伴う酸化と摩耗を防止するという硬質皮膜の効果で、トータルのエンドミルの特性向上で高速かつ長寿命の加工を達成できる。
具体的には、工具軸方向への位相のずれがない従来のエンドミルと比較して、本発明エンドミルの切削速度を周速２００ｍ／ｍｉｎを超える条件も可能であり、このような高能率加工の効果は、エンドミルの新規な形状と硬質皮膜被覆の効果の相乗効果による。
本発明によれば、従来の高速度工具鋼製に比較して、工具の寿命延長は期待できるが脆性材料で欠損の危険性の高い超硬合金製エンドミルの切れ刃のチッピングや折損が防止でき、長寿命に加工が行える硬質皮膜被覆エンドミルを提供することができる。
さらに、本発明エンドミルの製造時のメリットとしては、不等分割ではないため通常のエンドミルと同じように製造できるので、製造コストも抑えて容易に硬質皮膜被覆エンドミルの製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例を示す硬質皮膜被覆エンドミルの全体概観図である。
【図２】図１の外周刃Ａ−Ａ´断面の拡大図であり、（ａ）は波形状外周刃の拡大図を示し、（ｂ）はニック付き外周刃としたときのニック付き外周刃の拡大図を示す。
【図３】従来の位相のずれの無いエンドミルの波形状外周刃の位相とピッチを示す展開図である。
【図４】本発明硬質皮膜被覆エンドミルの波形状外周刃の位相とピッチを示す展開図である。
【図５】本発明の一実施例を示し、隣接する波形状外周刃のうち１組の前記波形状外周刃は位相のずれ量が無く、１刃に位相のずれ量があることを示す展開図である。
【図６】従来の位相のずれの無いエンドミルのニック付き外周刃の位相とニックのピッチを示す展開図である。
【図７】本発明硬質皮膜被覆エンドミルのニック付き外周刃の位相とニックのピッチを示す展開図である。
【図８】本発明の一実施例を示し、隣接するニック付き外周刃のうち１組の前記ニック付き外周刃は位相のずれ量が無く、１刃に位相のずれ量があることを示す展開図である。
【図９】従来のエンドミルの位相を等間隔にした場合の切削抵抗図を示す。
【図１０】従来のエンドミルに不等分割を採用した場合の切削抵抗図を示す。
【図１１】本発明の硬質皮膜被覆エンドミルの切削抵抗図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】  以下、本発明を実施するための形態を図１〜８に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示し、超硬合金製でなる硬質皮膜被覆エンドミルの全体概観図である。図１は、工具径Ｄで刃数が４枚の波形状外周刃１を有する例である。前記外周刃には工具先端側２からシャンク側３に向かって波形状外周刃が設けられ、その上部には硬質皮膜が被覆されている。前記刃数は、２枚以上であれば、位相をずらすことが可能であるため刃数は必要に応じて変え得る。例えば、アルミニウムなどの切削は切り屑排出が多いため刃数は２枚程度とし、切り屑排出用のチップポケットを大きめに設定し、また、高硬度材の切削は刃数を８枚まで増やし、高送りに対応することができる。
【００２７】  図２は図１の外周刃Ａ−Ａ´断面の拡大図である。図２（ａ）は波形状外周刃の拡大図を示す。通常波形状刃形は図２のように波ピッチ４ごとに波高さ５の山部６と谷部７を繰り返した刃形であり、切り屑を細かく分断できる刃形となる。図２（ｂ）はニック付き外周刃としたときのニック付き外周刃の拡大図を示す。ニック付き刃形においてもニックのピッチ８毎にニックの深さ９の溝が入った形状を繰り返し、切り屑を分断出来る刃形となる。切り屑を分断することにより切削抵抗を抑制出来る効果がある。ここで、図２の斜線部は断面を示す。本発明では前記ニック付き外周刃でも表面には硬質皮膜が被覆されている。
【００２８】  本発明の硬質皮膜被覆エンドミルと従来のエンドミルの波形状外周刃の位相と波ピッチを比較するために図３〜図５を用いて説明をする。
図３は従来の位相のずれの無いエンドミルの波形状外周刃の位相とピッチを示す展開図、図４は本発明の硬質皮膜被覆エンドミルの波形状外周刃の位相とピッチを示す展開図、図５は、本発明の一実施例を示し、隣接する波形状外周刃のうち１組の前記波形状外周刃は位相のずれ量が無く、１刃に位相のずれ量があることを示す展開図である。尚、図３〜図５では図２（ａ）で示す山部６の位置を丸印で示している。
【００２９】  図３のように、従来のエンドミルでは図の一番上に示される第１波形状外周刃を基準形状外周刃１０として、基準形状外周刃１０の山部６から次の山部６までの波ピッチ４（ニック付きの場合は外周刃とニックの交点から次の外周刃とニックの交点までをニックのピッチ８とする。）を４等分したそれぞれの位相１４（言い換えれば、基準形状外周刃１０の１／４ピッチごと）に、連続して次の第２波形状外周刃１１、第３波形状外周刃１２及び第４波形状外周刃１３の山部６が来るように等間隔に波形状外周刃がそれぞれ配置されている。このような配置は波形状外周刃の山部６の位相１４が一定であり、エンドミルによって切削される被加工材の切削量は各波形状外周刃で同一となる。各刃で切削される被加工材の切削量が同一であれば、従来技術で説明した等分割エンドミルと同様に、加工中に共振が起こり、びびり振動が生じやすい。
【００３０】  これに対して、本発明では図４に示すように、基準形状外周刃１０の次に配置される第２波形状外周刃１１と第４波形状外周刃１３の山部６の位置は、基準形状外周刃１０の波ピッチ４を４等分した位相１４から工具軸方向へずれ量１５だけずれて配列されている。そして、基準形状外周刃１０以外の波形状外周刃の位相１４のずれ量１５は、少なくとも１刃が基準形状外周刃１０の波ピッチ４を４等分したそれぞれの位相１４を基準にして、基準形状外周刃１０の波ピッチ４の０％を含まない５％以内の範囲の幅で工具軸方向へ配設されている。図４の本発明の硬質皮膜被覆エンドミルの一例として、基準形状外周刃１０の波ピッチ４を１ｍｍとし４枚の刃数で割った値で等間隔に並んだそれぞれの波形状外周刃の位相１４のずれ量１５は、第２波形状外周刃１１は波ピッチ４の２％である０．０２ｍｍ、第３波形状外周刃１２では０ｍｍ、第４波形状外周刃１３では波ピッチ４の２％である０．０２ｍｍの位相のずれがある。ここでずれ量１５はプラスをシャンク側方向３とし、マイナスを工具先端方向２とする。
【００３１】  また、本発明では図５に示すように、基準形状外周刃１０の次に配置される第２波形状外周刃１１の山部６の位置は、基準形状外周刃１０の波ピッチ４を４等分した位相１４から工具軸方向へずれ量１５だけずれて配列され、隣接する第３波形状外周刃１２と第４波形状外周刃１３の位相のずれ量が無いように配列されている。そして、基準形状外周刃１０以外の波形状外周刃の位相１４のずれ量１５は、少なくとも１刃が基準形状外周刃１０の波ピッチ４を４等分したそれぞれの位相１４を基準にして、基準形状外周刃１０の波ピッチ４の０％を含まない５％以内の範囲の幅で工具軸方向へ配設されている。
【００３２】  １刃だけがずれ量を有する例として、小径エンドミルでの溝加工の場合切屑排出の確保のため刃数が奇数となる３枚刃を用いることが多く、この場合、特許文献２の仕様では、互いの隣接する外周刃の位相のずれ量はすべて異ならせることとなるが、本発明のうち、請求項３に記載の発明を用いれば、１刃だけの位相のずれ量を異ならせることでよい。さらに、刃数が奇数となる５枚刃の場合においても、前記特許文献２の仕様では、基準形状外周刃１０からの位相のずれ量は２つの種類が必要となる。しかしながら、請求項３に記載の本発明では１つの種類の位相のずれ量だけでも、びびり振動の抑制と共に、高速切削による高能率加工が可能となり、前記特許文献２に記載のエンドミルの仕様よりさらに長寿命な加工が行える。このことは、後で述べる実施例においても確認している。
【００３３】  本発明の硬質皮膜被覆エンドミルでは、上記で述べたように波形状外周刃の山部の位置にずれ量があると、エンドミルで被加工材を切削する各刃の切削量は不均一になり、びびり振動抑制効果が発揮される。図９〜図１１を用いて、従来の位相のずれの無いエンドミルと本発明の硬質皮膜被覆エンドミルの切削抵抗を測定し、びびり振動を比較した説明をする。図９は従来のエンドミルの位相を等間隔にした場合の切削抵抗図を示す。図１０は従来のエンドミルに不等分割を採用した場合の切削抵抗図を示す。図１１は本発明の波ピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から、本発明の望ましい範囲である前記波ピッチ４の２％のずれ量で工具軸方向にずらした硬質皮膜被覆エンドミルで切削した切削抵抗図を示す。
被加工材は構造用鋼を用い、測定に使用したエンドミルは工具径Ｄが８ｍｍで、４枚刃の超硬合金製とし、硬質皮膜は最下層をＴｉＡｌＮとして、最上層をＴｉＳｉＮとした複合皮膜を被覆した。切削条件はＮ＝８０００回転／ｍｉｎ（Ｖｃ＝２００ｍ／ｍｉｎ）、Ｖｆ＝３０００ｍｍ／ｍｉｎ（ｆｚ＝０．０９ｍｍ／ｔｏｏｔｈ）、軸方向切り込み８ｍｍの溝切削にてデータを採取した。切削抵抗波形の振幅量によりびびり振動を確認した。
【００３４】  従来の位相のずれの無いエンドミルでは、図９で示す振幅量は２５１．９Ｎ（ニュートン）であった。このことは、切削時の回転数に刃数を掛けた周期で切削力がかかり、この周期の周波数で共振が起こりびびり振動につながる。特に高速切削においては共振が生じやすく、びびり振動が大きくなる。図１０で示す不等分割を採用した従来のエンドミルでの振幅は１５１．９Ｎであった。図１１の本発明例は１４６．１Ｎであり、本発明例を採用したエンドミルの切削抵抗波形の振幅が最も小さかった。
【００３５】  本発明は、工具の外周刃の径方向に山部と谷部を繰り返す複数の波形状外周刃を有する超硬合金製で、切れ刃表面には硬質皮膜が被覆されたエンドミルであり、ある波形状外周刃を基準波形状外周刃としたときに、その他の少なくとも１刃の波形状外周刃の位相の工具軸方向へのずれ量が、波ピッチを刃数で割った値で等間隔に並んだ前記基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記波ピッチの０％を含まない５％以内の幅で工具軸方向にずれている。本発明の硬質皮膜被覆エンドミルを用いれば、各外周刃の１刃当たりの切削量が僅かづつに異なる。よって、高速切削を行っても切削抵抗が分散されて切削負荷が安定し、びびり振動を抑制できる。ここで、それぞれの位相のずれ量を波ピッチの０％を含まない５％以内としたのは、位相のずれ量が５％を超えて大きくなるとそれぞれの外周刃の切削量が大きく異なるため、位相が最も大きい外周刃に集中し、負荷が大きくなって工具の折損や波形状外周刃のチッピングが生じ、せっかくエンドミルを超硬合金製としても、あるいは硬質皮膜を被覆した工具としても、早期に工具切れ刃部の欠損が起こり、工具全体としての寿命が短くなるためである。
【００３６】  例えば特許文献２では、前記位相のずれ量が約６％の高速度工具製エンドミルで切削した例が紹介されている。このずれ量と同様の比率で本発明が対象とする超硬合金を母材としたエンドミルを用いて高速切削を行うと、切削負荷の変動が大きく、ずれ量が最も大きい波形状外周刃はチッピングを起こしてしまう。靭性の高い高速度工具鋼を母材にしたエンドミルを用い、切削速度が８０ｍ／ｍｉｎ以下の低い条件で、鋳鉄など被削性の良い被加工材を加工すれば、問題なく加工できるが、最近の切削加工現場で要請されているように、さらなる高能率加工を行うために超硬合金製エンドミルを用いた場合、前記位相のずれ量が６％では大きすぎ、チッピングや欠損等の問題となる。その証拠として、このことは、後で述べる実施例においても確認している。したがって本発明のように超硬合金をエンドミルの母材にする工具では、前記位相のずれ量の範囲はとても大切であり、本発明ではせいぜい５％以内に限られる。
【００３７】  現在の金型や部品の加工現場では熱処理されていない非調質鋼は当然ながら、４０ＨＲＣを超える焼き入れ材でも加工ができるエンドミルが当然のように求められている。このニーズに対しては、もはや高速度工具鋼製のエンドミルはいかなる形状であろうとも極端に工具寿命が短くなり、対応が困難である。本発明は、このような加工現場で常識化している高硬度材の切削や高能率加工を行うために、最適な波形状外周刃の位相をずらした硬質皮膜被覆エンドミルとして、高速切削での欠損やチッピングが生じない位相ずらし量を特徴とするものである。前記の位相のずれ量は５％以下とした。好ましくは基準形状外周刃のそれぞれの位相から前記波ピッチの１％〜３％の幅で工具軸方向にずれていることが望ましい。
【００３８】  次にニック付き外周刃としたときの本発明の硬質皮膜被覆エンドミルについて説明する。図６〜図８は、本発明の硬質皮膜被覆エンドミルと従来のエンドミルのニック付き外周刃の位相とニックのピッチを比較するための展開図を示す。図６は従来の位相のずれの無いエンドミルのニック付き外周刃の位相とニックのピッチを示す展開図、図７は本発明の硬質皮膜被覆エンドミルのニック付き外周刃の位相とニックのピッチを示す展開図、図８は、本発明の一実施例を示し、隣接するニック付き外周刃のうち１組の前記ニック付き外周刃は位相のずれ量が無く、１刃に位相のずれ量があることを示す展開図である。尚、図６〜図８では図２（ｂ）で示す外周刃とニックの交点２０の位置を丸印で示している。
【００３９】  図６のように、従来のエンドミルでは図の一番上に示される第１ニック付き外周刃を基準形状外周刃１０として、基準形状外周刃１０のニックのピッチ８（ニック付きの場合は外周刃とニックの交点２０から次の外周刃とニックの交点２０までをニックのピッチ８とする。）を４等分したそれぞれの位相１４（言い換えれば、基準形状外周刃１０の１／４ピッチごと）に、連続して次の第２ニック付き外周刃１７、第３ニック付き外周刃１８及び第４ニック付き外周刃１９の外周刃とニックの交点２０が来るように等間隔にニック付き外周刃がそれぞれ配置されている。このような配置はニック付き外周刃の外周刃とニックの交点２０の位相１４が一定であり、エンドミルによって切削される被加工材の切削量は各ニック付き外周刃で同一となる。各刃で切削される被加工材の切削量が同一であれば、従来技術で説明した等分割エンドミルと同様に、加工中に共振が起こり、びびり振動が生じやすい。
【００４０】  これに対して、本発明では図７に示すように、基準形状外周刃１０の次に配置される第２ニック付き外周刃１７と第４ニック付き外周刃１９の外周刃とニックの交点２０の位置は、基準形状外周刃１０のニックのピッチ８を４等分した位相１４から工具軸方向へずれ量１５だけずれて配列されている。そして、基準形状外周刃１０以外のニック付き外周刃の位相１４のずれ量１５は、少なくとも１刃が基準形状外周刃１０のニックのピッチ８を４等分したそれぞれの位相１４を基準にして、基準形状外周刃１０のニックのピッチ８の０％を含まない５％以内の範囲の幅で工具軸方向へ配設されている。
【００４１】  図７の本発明の硬質皮膜被覆エンドミルの一例として、基準形状外周刃１０のニックのピッチ８を１ｍｍとし４枚の刃数で割った値で等間隔に並んだそれぞれのニック付き外周刃の位相１４のずれ量１５は、第２ニック付き外周刃１７はニックのピッチ８の２％である０．０２ｍｍ、第３ニック付き外周刃１８では０ｍｍ、第４ニック付き外周刃１９ではニックのピッチ８の２％である０．０２ｍｍの位相のずれがある。ここでずれ量１５はプラスをシャンク側方向３とし、マイナスを工具先端方向２とする。
【００４２】  本発明では図８に示すように、基準形状外周刃１０の次に配置される第２ニック付き外周刃１７の外周刃とニックの交点２０の位置は、基準形状外周刃１０の波ピッチ４を４等分した位相１４から工具軸方向へずれ量１５だけずれて配列され、隣接する第３ニック付き外周刃１８と第４ニック付き外周刃１９の位相のずれ量が無いように配列されている。そして、基準形状外周刃１０以外のニック付き外周刃の位相１４のずれ量１５は、少なくとも１刃が基準形状外周刃１０のニックのピッチ８を４等分したそれぞれの位相１４を基準にして、基準形状外周刃１０のニックのピッチ８の０％を含まない５％以内の範囲の幅で工具軸方向へ配設されている。
【００４３】  また、１刃だけがずれ量を有する例として、小径エンドミルでの溝加工において、切屑排出の確保のため刃数が奇数となる３枚刃を用いることが多い場合、本発明を用いれば１刃だけの位相のずれ量を異ならせることでよい。更に、刃数が奇数となる５枚刃の場合においても、本発明では１つの種類の位相のずれ量だけでも、びびり振動の抑制と其に、高速切削による高能率加工が可能となり、従来のエンドミルと比べ長寿命な加工が行える。
【００４４】  本発明のニック付き外周刃とした場合の硬質皮膜被覆エンドミルの、それぞれの位相１４のずれ量１５をニックのピッチ８の０％を含まない５％以内としたのは、前記ずれ量１５が５％を超えて大きい場合は、それぞれの外周刃の切削量が大きく異なるため、位相１４が最も大きい外周刃に集中し、負荷が大きくなって工具の折損やニック付き外周刃にチッピングが生じ、エンドミル全体としての寿命が短くなるためである。好ましくは基準形状外周刃のそれぞれの位相１４から前記ニックのピッチ８の１％〜３％の幅で工具軸方向にずれていることが望ましい。ニック付き外周刃の位相１４のずれ量１５は本発明ではわずかに０％を含まない５％以内、望ましくは１％乃至３％であるが、超硬合金製のエンドミルでこの範囲を確認したことが、超硬合金製で位相ずれのあるエンドミル外周刃を高速加工に安定して使うための必須条件である。
このような本発明のニック付き外周刃とした場合の硬質皮膜被覆エンドミルを用いて切削した時の各ニック付き外周刃の切削量は僅かづつ異なる。よって、高速切削を行っても切削抵抗が分散されて切削負荷が安定し、びびり振動を抑制できるため、波形状外周刃を有する硬質皮膜被覆エンドミルと同様の効果が得られる。
【００４５】  次に、本発明の硬質皮膜被覆エンドミルに適する代表的な硬質皮膜の種類について説明する。本発明はエンドミルの形状として新規な形状を有するので、それのみでも従来のエンドミルより高速化できるという効果を発揮するが、硬質皮膜を被覆することで、実施例に示すようにさらに性能が向上する。硬質皮膜は耐酸化性重視ではＴｉＮ系の皮膜が、耐摩耗性重視ではＴｉＣＮ系の皮膜が選択できる。しかし、本発明のエンドミルの使用環境は刃先温度が８００℃以上に上昇する条件であり、この場合には前述のＴｉＮやＴｉＣＮより酸化開始温度で評価される耐酸化性と硬度特性に優れたＴｉＡｌＮ系の硬質皮膜を選択すると良い。
【００４６】  ＴｉＡｌＮ系の硬質皮膜では、ＴｉとＡｌの組成比によって酸化開始温度を制御でき、刃先温度が８００°乃至９００°前後の条件にはＡｌの添加量を増加して、金属のみの成分の原子比でＡｌがＴｉに対して５０乃至７０％程度とするのが望ましい。ＴｉＡｌＮ系とは窒化物を意味するが、ＴｉやＡｌ以外の非金属元素として、窒素単独にかかわらず、ＴｉとＡｌを主成分とした化合物として窒化物、炭窒化物（例えば（ＴｉＡｌ）ＣＮ）、酸窒化物（例えば（ＴｉＡｌ）ＯＮ）、酸炭窒化物（例えば（ＴｉＡｌ）ＣＯＮ）であればよい。以下、これらの化合物を総称して、窒素系ＴｉＡｌ化合物という。
【００４７】  硬質皮膜の層構造としては、エンドミルの波形状外周刃やニック付き外周刃の表面に接する硬質皮膜の最下層から、硬質皮膜の最上層まで実質的に最下層の組成と最上層の組成の１回以上の繰り返しで積層された複合層、または、前記最下層と最上層の間に一層以上の中間層を含む複合層でなり、皮膜の最下層の組成が金属元素としてＴｉとＡｌを主成分とし含有し、前記金属元素の窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物の何れかであり、皮膜の最上層の組成が、Ｓｉを含有した硬質皮膜を被覆することにより、より安定した切削加工が可能になり、長寿命化が達成できる。より具体的な化合物は金属元素としてＴｉとＳｉを主成分として含有し、前記金属元素の窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物の何れかから成る構造が望ましい。
【００４８】  Ｓｉを含有した最上層用の硬質皮膜の中でも最適な硬質皮膜の成分系はＴｉＳｉの窒化物であり、Ｓｉ含有量が原子比で５〜３０％、残Ｔｉで構成された窒化物が良い。また、Ｓｉ含有量が原子比で１〜１５％、残ＴｉおよびもしくはＣｒ、Ａｌから選択されるＴｉＡｌＳｉの窒化物、ＡｌＣｒＳｉの窒化物でも本発明のエンドミルの性能を大きく改善する効果を発揮する。さらにＴｉＳｉの窒化物、ＴｉＡｌＳｉの窒化物、ＡｌＣｒＳｉの窒化物から選択される積層膜はより、優れた耐久性を発揮する。これら硬質皮膜はＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮ等の皮膜から選択される１種以上の皮膜と積層しても同様に本発明のエンドミルの切削性能が向上する。
【００４９】  上記に具体的な組成として挙げた硬質皮膜の製造方法は物理蒸着法であることが耐久性向上の観点から好ましく、アーク放電式イオンプレーティング法、スパッタリング法の何れでも良い。この硬質皮膜は、ニック付きのエンドミル外周刃にも適用できる。
【００５０】  他の硬質皮膜として望ましい形態は、本発明の硬質皮膜被覆エンドミルの波形状外周刃表面に接する硬質皮膜の最下層から、硬質皮膜の最上層まで実質的に最下層の組成と最上層の組成の１回以上の繰り返しで積層された複合層、または、前記最下層と最上層の間に一層以上の中間層を含む複合層でなり、前記皮膜の最下層の組成は金属元素がＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉから選択される１種以上の窒化物であり、中間層はＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉから選択される１種以上の金属元素とＮ、Ｂ、Ｃ、Ｏから選択される１種以上の元素との化合物であり、皮膜の最上層は金属元素がＴｉ、Ｓｉから選択される１種以上の金属元素とＮ、Ｓ、Ｃ、Ｂから選択される１種以上の元素との化合物からなる形態が望ましい。この場合に、上記の窒素系ＴｉＡｌ化合物への最上層皮膜として窒素系ＴｉＳｉ化合物を積層した皮膜構造にするか、窒素系ＴｉＡｌ化合物と窒素系ＴｉＳｉ化合物をそれぞれ一層以上づつ交互に積層し、窒素系ＴｉＡｌ化合物はエンドミルの母材の直上に来るようにし、硬質皮膜の最上層は窒素系ＴｉＳｉ化合物となるようにするのが望ましい。前記窒素系ＴｉＳｉ化合物を例示すると、ＴｉとＳｉを主成分とした化合物として、例えばＴｉＳｉＮなどの窒化物、（ＴｉＳｉ）ＣＮなどの炭窒化物、（ＴｉＳｉ）ＯＮなどの酸窒化物、（ＴｉＳｉ）ＣＯＮなどの酸炭窒化物であればよい。以下、これらの化合物を総称して、窒素系ＴｉＳｉ化合物という。
【００５１】  前記窒素系ＴｉＡｌ化合物と窒素系ＴｉＳｉ化合物の間には主に相互の皮膜の密着性を考慮した中間層を入れて積層することも可能である。中間層の種類としては窒素系ＴｉＡｌ化合物と類似した皮膜や、窒素系ＴｉＳｉ化合物に類似した皮膜が適し、前者にはＢ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆを微量添加した窒素系ＴｉＡｌ化合物、後者にはＢ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆを微量添加した窒素系ＴｉＳｉ化合物が好ましい中間層皮膜として挙げられる。
【００５２】  上記のように積層した皮膜構造により、本発明に使用する硬質皮膜は外周刃の母材表面直上から最下層と最上層で積層された複合層、または、前記最下層と最上層の間に一層以上交互に積層された層や中間層を含む複合層でなり、前記最上層は前記最下層と比較して相対的に耐酸化性と耐摩耗性が大きい硬質皮膜とすることができる。
【００５３】  さらに本発明の高速加工を目的とした荒加工用のエンドミルに適した硬質皮膜として、以下のものが推奨される。それは、窒素系ＴｉＡｌ化合物を主体とした多層硬質皮膜で、前記化合物の主要金属元素であるＴｉとＡｌの割合を変化させて多層化するものである。より具体的には、前記で定義した窒素系ＴｉＡｌ化合物を（ＴｉｘＡｌ１−ｘＮ）で表わすときに、最下層皮膜も最上層皮膜も（ＴｉｘＡｌ１−ｘＮ）の組成で成るが、ＴｉとＡｌの割合は、最下層皮膜はチタンリッチの０．５＜ｘ≦１であり、最上層皮膜はアルミニウムリッチの０≦ｘ＜０．５である多層硬質皮膜である。多層硬質皮膜は最下層皮膜と最上層皮膜の組成を数ナノメートルから数十ナノメートルの厚みで周期的に積層するか、前期の最下層の皮膜と最上層の皮膜の組成の間に中間層としてＴｉＮ、又は窒素系ＴｉＡｌ化合物の金属元素としてＡｌまたはＴｉの一部をＣｒまたはＳｉに置換した中間層を積層しても良い。いずれの場合にも最下層皮膜はチタンリッチとし、最上層皮膜はアルミニウムリッチとすることは必要である。硬質皮膜全体の膜厚はいずれの場合も２μｍ〜１０μｍが望ましい。
【００５４】  次に本発明の硬質皮膜を被覆する方法についていくつか例示するが、上記に記載する硬質皮膜がえられればよく、必ずしも以下の被覆方法に限定されるものではない。本発明の硬質皮膜は、被覆方法は特に限定されるものではないが、エンドミルへの皮膜の密着性、および最下層から最上層までの皮膜内の整合性を確保することを考慮しなければならない。また、工具の疲労強度も考慮すると、比較的低温で被覆でき、皮膜に圧縮応力が残留するアーク放電式イオンプレーティング法、又はスパッタリング法など物理蒸着法が望ましい。この場合にエンドミル側にバイアス電圧を印加する。アーク放電式イオンプレーティング法での具体的な実施条件を挙げると、最下層が窒素系ＴｉＡｌ化合物（例えば（ＴｉＡｌ）Ｎ，（ＴｉＡｌ）ＣＮ，（ＴｉＡｌＣｒ）Ｎなど）で、最上層を窒素系ＴｉＳｉ化合物（例えば（ＴｉＳｉ）Ｎ，（ＴｉＳｉ）ＣＮ，（ＴｉＳｉＣｒ）Ｎなど）系の皮膜とする場合に、例えば具体的な条件として、被覆するエンドミルの温度を４００°Ｃ程度、反応ガス圧力を３．０Ｐａとし、バイアス電圧の印加を−１０Ｖ〜−１００Ｖの範囲で比較的低い値とすれば最下層から最上層まで界面における結晶格子の整合性を取りながら密着性の良い皮膜が得られる。
【００５５】  最下層の皮膜と最上層の皮膜の組成が異なる場合には、蒸着用ターゲットを異なった組成にするが、中間層のターゲットは前記の組成の異なったターゲットを同時に稼動して被覆することが好ましい。これにより、硬質皮膜の中間層は、最下層の皮膜と最上層の皮膜の組成の中間的な組成に制御して積層することが可能となり、組成的に特定の成分を漸増、漸減させることも容易となる。本発明の硬質皮膜被覆エンドミルは、荒加工または中仕上げ加工での高能率・高速加工を前提にしているので、密着性の良い硬質皮膜は皮膜の剥がれなどの突発的事故を防止するために必須の特性であり、その目的の達成のために中間層の結晶格子の整合性を十分取るためには本方法は有効である。
【００５６】  以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００５７】  以下の表中にある各実施例では、本発明、従来例、比較例を区分として示し、試料番号は本発明例、従来例、比較例ごとに、連続の通し番号で記載した。また後述の表１、表２及び表３において、それぞれ、最下層、最上層及び中間層を構成する硬質皮膜の組成式表示について、カッコ内は原子％表示、カッコ外は原子比表示である。例えば、後述の表１の資料番号１の最下層を構成する硬質皮膜の組成式表示は（Ｔｉ４５−Ａｌ５５）Ｎである。この表示は、（Ｔｉ４５原子％−Ａｌ５５原子％）のＴｉＡｌ元素と、カッコ外のＮ元素とが原子比で１：１の組成物を形成していることを意味する。【００５８】  （実施例１）
実施例１は各種の表面処理を被覆したエンドミルで、特に波形状外周刃の最適な位相のずれ量を確認するために行った実施例である。
本発明例１乃至１２、比較例１、２及び従来例１乃至３においては、いずれも基材はＣｏ含有量が８重量パーセント、ＷＣ平均粒径が０．８μｍの超硬合金で、工具径８ｍｍ、刃長１６ｍｍ、全長７０ｍｍ、シャンク径８ｍｍで刃数は４枚とした。外周刃の形状は波刃形とし、波ピッチを１ｍｍで、ねじれ角は４５°とし、切削試験に用いた。従来例４は高速度工具鋼製のエンドミルであり、工具径８ｍｍ、刃長１６ｍｍ、全長７０ｍｍ、シャンク径８ｍｍで刃数は４枚、外周刃の形状は波刃形とし、波ピッチを１ｍｍで、ねじれ角は４５°とし、切削試験に用いた。
本発明例１乃至５、比較例１、及び従来例１乃至４はエンドミルの波形状外周刃の形状の効果を確認するために、表面処理の種類を基本的には揃え、本発明例４で中間層としてＴｉＡｌＳｉＮを用いた以外は、硬質皮膜の最下層をＴｉＡｌＮ、最上層をＴｉＳｉＮで統一した。表面処理はいずれもアーク放電式イオンプレーティング法で複合層とした。また、比較例２は表面処理を行わなかった。【００５９】  本発明例１は、第１刃を基準形状外周刃として、基準形状外周刃の波ピッチを４等分したそれぞれの波形状外周刃の位相のずれ量を、第２波形状外周刃は波ピッチの１％とした０．０１ｍｍ、第３波形状外周刃は波ピッチの０％とした０ｍｍ、第４波形状外周刃は波ピッチの１％とした０．０１ｍｍのものを作製した。
本発明例２は、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれの波形状外周刃の位相の前記ずれ量を第２波形状外周刃は波ピッチの２％とした０．０２ｍｍ、第３波形状外周刃は波ピッチの０％とした０ｍｍ、第４波形状外周刃は波ピッチの２％とした０．０２ｍｍのものを作製した。
本発明例３は、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれの波形状外周刃の位相の前記ずれ量を第２波形状外周刃は波ピッチの２％とした０．０２ｍｍ、第３波形状外周刃は波ピッチの３％とした０．０３ｍｍ、第４波形状外周刃は波ピッチの２％とした０．０２ｍｍのものを作製した。
本発明例４は、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれの波形状外周刃の位相の前記ずれ量を第２波形状外周刃は波ピッチの５％とした０．０５ｍｍ、第３波形状外周刃は波ピッチの３％とした０．０３ｍｍ、第４波形状外周刃は波ピッチの４％とした０．０４ｍｍのものを作製した。
本発明例５は、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれの波形状外周刃の位相の前記ずれ量を第２波形状外周刃は波ピッチの２％とした０．０２ｍｍ、第３波形状外周刃は波ピッチの０％とした０ｍｍ、第４波形状外周刃は波ピッチの０％とした０ｍｍのものを作製した。【００６０】  本発明例６乃至１２は、波形状外周刃の位相のずれ量（％）を本発明の望ましい範囲である２％乃至３％に統一し、表面処理の種類を変えて、切削試験を行なった例である。表面処理はいずれもアーク放電式イオンプレーティング法で複合層とし、表１に記載する硬質皮膜の最下層、最上層、中間層の組合せとした。中間層に記載のないものは、最下層と最上層の組成からなる２層か、前記組成の繰り返しで積層し、少なくとも最下層と最上層には表で記載される組成となるようにした。【００６１】  比較例１として、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれの波形状外周刃の位相のずれ量を第２波形状外周刃は波ピッチの６％とした０．０６ｍｍ、第３波形状外周刃は波ピッチの０％とした０ｍｍ、第４波形状外周刃は波ピッチの６％とした０．０６ｍｍとしたものを作製した。比較例２は、本発明例２と同仕様の形状のものを作製した。【００６２】  従来例１として、基準形状外周刃の１／４ピッチごとのそれぞれの波形状外周刃の位相のずれ量が無い波ピッチ０％とした位相が一定のものを作製した。
従来例２として不等分割を採用し、各刃の分割角が９５°・８５°・９５°・８５°で、各刃の前記位相のずれ量の無い波ピッチの０％とした位相が一定のものを作製した。
従来例３として、特許文献２に記載される高速度工具鋼製エンドミルで位相のずれ量が６％のものを硬質皮膜被覆エンドミルとして作製した。今回の切削試験では、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれの波形状外周刃の位相の前記ずれ量を第２波形状外周刃は波ピッチの６％とした０．０６ｍｍ、第３波形状外周刃は波ピッチの０％とした０ｍｍ、第４波形状外周刃は波ピッチの２％とした０．０２ｍｍのものとした。
従来例４は従来例３と同仕様の高速度工具鋼製エンドミルを作製した。このことは本発明に適用する硬質皮膜の被覆をして超硬合金製と比較評価したものである。
また、本発明例１〜１２、比較例１、２、従来例１、３及び４は各刃の分割角は等分割とした。【００６３】  実施例１として、前記従来例４である高速度工具鋼製を除く１６種類のエンドミルで、硬さＨＲＣ４０の熱間ダイス鋼ＳＫＤ６１を被加工材として切削試験を行った。切削条件は回転数を６０００回転／ｍｉｎ（切削速度１５０ｍ／ｍｉｎ）、送り速度を１６００ｍｍ／ｍｉｎ（１刃送り量０．０６ｍｍ）とし、軸方向切り込みを４ｍｍ・径方向切り込みを４ｍｍとした。評価として、５ｍ毎に外周刃を観察し、摩耗幅を測定した。５０ｍまで切削を行い摩耗幅は０．１５ｍｍ以下で、折損、欠損及びチッピングの無いものを良好とした。また、５０ｍまでに外周刃の摩耗幅が０．１５ｍｍを超えたものはその観察時点で終了し切削長と摩耗幅を記録した。折損、欠損、チッピングが生じたものはその観察時点で終了し、そのときの切削長を記録した。高速度工具鋼製である従来例４については、超硬合金製よりはるかに切削条件の低い切削条件は回転数を１２００回転／ｍｉｎ（切削速度３０ｍ／ｍｉｎ）、送り速度を１５０ｍｍ／ｍｉｎ（１刃送り量０．０３ｍｍ）とし、軸方向切り込みを４ｍｍ・径方向切り込みを４ｍｍとした。これらの結果を併せて表１に示す。【００６４】
【表１】
2010280051.tif 000003
【００６５】  その結果、本発明例１〜５はびびり振動も小さく、安定した切削が行え、５０ｍ切削しても正常摩耗であった。特に本発明例１〜３及び５は５０ｍ切削後の摩耗幅はいずれも０．１０ｍｍ以下と小さかった。本発明例５のように位相のずれ量が５％になると摩耗量が相対的にやや大きくなるが、問題になる程度ではない。比較例１及び従来例３は位相のずれ量が大きいため、ずれ量が大きい波形状外周刃に切削負荷が大きくかかり、硬質皮膜が被覆してあるにもかかわらず、３０ｍでチッピングが生じる結果となった。超硬合金製のエンドミルにおける位相のずらし量は、これらの実施例から明らかなように、それほど大きくしてはならず、位相のずれ量は大きくても５％が限界値であることが分かる。比較例２はびびり振動がなく安定した加工ができていたが、表面処理が行われていないため、２０ｍ切削時に摩耗幅が０．１７ｍｍとなり、０．１５ｍｍを超えたため切削を終了した。従来例１においては等間隔の波ピッチのため、びびり振動が大きく、２０ｍ切削時には欠損が生じており、寿命となった。不等分割品である従来例２は分割角度が小さい溝の波形状外周刃が４０ｍ切削時にチッピングが生じていた。
高速度工具鋼製エンドミルを使用した従来例４は、超硬合金と比較して耐熱性及び耐摩耗性の劣る高速度工具鋼を用いているため、４０ＨＲＣ以上の高硬度材を切削するのは困難であり、硬質皮膜が被覆してあるにもかかわらず、１０ｍで折損する結果となった。
また、位相のずれ量を２％乃至３％に統一して表面処理の種類を変えた本発明例６乃至１２については、いずれも５０ｍの切削長まで異常はなく、摩耗幅も０．１０ｍｍ以下で、満足のいく結果が得られた。【００６６】  （実施例２）
実施例２として、実施例１と同様の切削試験をニック付き外周刃で行った。ニック付き外周刃を有する硬質皮膜被覆エンドミルは波形状外周刃との切削性を比較するために位相のずれ量は実施例１で用いたエンドミルでの値に準じた。
本発明例１３として、第１刃を基準形状外周刃として、基準形状外周刃のニックのピッチを４等分したそれぞれのニック付き外周刃の位相のずれ量を第２ニック付き外周刃はニックのピッチの１％とした０．０１ｍｍ、第３ニック付き外周刃はニックのピッチの０％とした０ｍｍ、第４ニック付き外周刃はニックのピッチの１％とした０．０１ｍｍとしたものを作製した。
本発明例１４として、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれのニック付き外周刃の位相の前記ずれ量を第２ニック付き外周刃はニックのピッチの２％とした０．０２ｍｍ、第３ニック付き外周刃はニックのピッチの０％とした０ｍｍ、第４ニック付き外周刃はニックのピッチの２％とした０．０２ｍｍとしたものを作製した。
本発明例１５として、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれのニック付き外周刃の位相の前記ずれ量を第２ニック付き外周刃はニックのピッチの２％とした０．０２ｍｍ、第３ニック付き外周刃はニックのピッチの３％とした０．０３ｍｍ、第４ニック付き外周刃はニックのピッチの２％とした０．０２ｍｍとしたものを作製した。
本発明例１６として、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれのニック付き外周刃の位相の前記ずれ量を第２ニック付き外周刃はニックのピッチの５％とした０．０５ｍｍ、第３ニック付き外周刃はニックのピッチの３％とした０．０３ｍｍ、第４ニック付き外周刃はニックのピッチの４％とした０．０４ｍｍとしたものを作製した。
本発明例１７として、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれのニック付き外周刃の位相の前記ずれ量を第２ニック付き外周刃はニックのピッチの２％とした０．０２ｍｍ、第３ニック付き外周刃はニックのピッチの０％とした０ｍｍ、第４ニック付き外周刃はニックのピッチの０％とした０ｍｍとしたものを作製した。【００６７】  比較例３として、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれのニック付き外周刃の位相の前記ずれ量を第２ニック付き外周刃はニックのピッチの６％とした０．０６ｍｍ、第３ニック付き外周刃はニックのピッチの０％とした０ｍｍ、第４ニック付き外周刃はニックのピッチの６％とした０．０６ｍｍとしたものを作製した。
従来例５として、基準形状外周刃の１／４ピッチごとのそれぞれのニック付外周刃の位相のずれ量が無いニックのピッチを０％とした位相が一定のものを作製した。
従来例６として不等分割を採用し、各刃の分割角が９５°・８５°・９５°・８５°で、各刃の前記位相のずれ量の無い波ピッチの０％とした位相が一定としたものを作製した。
従来例７として、特許文献２に記載される高速度工具鋼製エンドミルで位相のずれ量が６％のものを硬質皮膜被覆エンドミルとして作製した。今回の切削試験では、第１刃を基準形状外周刃として、それぞれの波形状外周刃の位相の前記ずれ量を第２ニック付き外周刃はニックのピッチの６％とした０．０６ｍｍ、第３ニック付き外周刃はニックのピッチの０％とした０ｍｍ、第４ニック付き外周刃はニックのピッチの２％とした０．０２ｍｍのものとした。
本発明例１３〜１７、比較例３、従来例５及び７は各刃の分割角を等分割とした。【００６８】  本発明例１８乃至２４は、ニック付き外周刃の位相のずれ量（％）を本発明の望ましい範囲である２乃至３％に統一し、表面処理の種類を変えて、切削試験を行なった例である。各外周刃のニック付き外周刃の位相のずれ量、及び表面処理の種類は、波形状外周刃の場合と切削試験の結果を比較するために同一に揃えた。すなわち、表面処理方法としては、波形状外周刃とニック付き外周刃を有する２種類のエンドミルで、ずれ量が同一のものをアーク放電式イオンプレーティング炉に挿入し各々の表面処理の種類ごとに同一処理して複合層の被覆とした。ニック付き外周刃の位相のずれ量や表面処理の種類は表２に示すとおりである。【００６９】  実施例２として、実施例１と同様に、硬さＨＲＣ４０の熱間ダイス鋼ＳＫＤ６１を被加工材として切削試験を行った。切削条件、評価方法は実施例１と同じであり、その結果を切削長、外周刃の摩耗幅、評価として表２に示す。外周刃などに５０ｍ切削長で折損、欠損及びチッピングの無いものを良好として、その時の摩耗幅を測定した。また、５０ｍまでに外周刃を観察し折損、欠損及びチッピングが生じたものはその観察時点で終了し、そのときの切削長を記録した。これらの結果を併せて表２に示す。【００７０】
【表２】
2010280051.tif 000004
【００７１】  その結果、本発明例１３〜１７はびびり振動も小さく、安定した切削が行え、５０ｍ切削しても正常摩耗であった。特に本発明例１３〜１５及び１７は、実施例１と同様に５０ｍ切削後の摩耗幅は０．１０ｍｍ以下と小さかった。しかし、同条件でテストを行った実施例１の結果と合わせると、ニック付き外周刃が波形状外周刃と比較して僅かに摩耗が大きくなる例が多く、熱間ダイス鋼等を被加工材とするときは波形状外周刃が優位の結果となった。比較例３及び従来例７は位相のずれ量が６％と大きく、ずれ量の大きいニック付き外周刃に切削負荷が大きくかかり、比較例３では３０ｍでチッピングが生じ、従来例７では２０ｍで欠損が生じていた。従来例５においては等間隔のニックのピッチのため、びびり振動が大きく、１５ｍ切削時点で欠損が生じて、寿命となった。不等分割品である従来例６は分割角度が小さい溝のニック付き外周刃が３０ｍ切削時点で欠損が生じていた。【００７２】  また、位相のずれ量を２％乃至３％に統一して表面処理の種類を変えた本発明例１８乃至２４については、いずれも５０ｍの切削長まで異常はなく、摩耗幅も０．１０ｍｍ以下で、波形状外周刃での摩耗幅と比較しても遜色ない結果が得られた。【００７３】  （実施例３）
実施例３は本発明実施例１との比較で、さらに高速条件での切削を行い、実施例１との結果と寿命の比較を行ったものである。
実施例３として、本発明例２５は実施例１で用いた本発明例２、本発明例２６は実施例１で用いた本発明例３、本発明例２７は実施例１で用いた本発明例４、本発明例２８は実施例１で用いた本発明例６、本発明例２９は実施例１で用いた本発明例８、本発明例３０は実施例１で用いた本発明例１０、本発明例３１は実施例１で用いた本発明例１２と表面処理の種類も含めて同仕様のエンドミルを作製した。被加工材は硬さＨＲＣ４０の熱間ダイス鋼ＳＫＤ６１を被加工材として用い、切削を行った。切削条件は回転数を実施例１の１．５倍の９０００回転／ｍｉｎ（切削速度２２６ｍ／ｍｉｎ）、送り速度を２１６０ｍｍ／ｍｉｎ（１刃送り量０．０６ｍｍ）とし、軸方向切り込みを４ｍｍ、径方向切り込みを４ｍｍとして、テストを行った。評価は実施例１と同様で５０ｍまでの切削を行った。結果を表３に示す。【００７４】
【表３】
2010280051.tif 000005
【００７５】  結果として、本発明例２５〜３１は、安定した切削が行え、５０ｍ切削しても正常摩耗であり高速切削を行っても実施例１と同切削距離の加工が可能であった。特に、望ましいずれ量の２％乃至３％の範囲であると、ずれ量が限界値である５％の本発明例２７の結果と比較して小さい摩耗幅であった。【００７６】  （実施例４）
実施例４として、製造時の研削時間の比較を行った。不等分割品に関しては刃溝研削において、分割角度を調整するため研削時間が多くなり、さらに、ランド幅を均一にするための、研削する箇所が多くなり研削時間が多くなる。ここで、特に研削時間の異なる刃溝研削の時間を測定した。実施例１で用いた本発明例１と不等分割を採用した従来例２のエンドミルを作製するときの１本当たりの刃溝研削の研削時間の測定を行った。結果を表４に示す。【００７７】
【表４】
2010280051.tif 000006
【００７８】  不等分割品に関しては刃溝研削で切れ刃の分割角を調整するため、研削時間が多くなり、さらに、ランド幅を均一にするための、研削する箇所が多くなり研削時間が多くなる。従来例２の不等分割品に関しては本発明例１より研削時間が１．４倍の４分長くなった。【００７９】  （実施例５）
実施例５として切り屑の排出性を確認するため、溝切削による切削テストを行った。本発明例３２として実施例１で用いた本発明例１と同仕様、従来例８として、実施例１で用いた従来例１と同仕様、従来例９として実施例１で用いた従来例２と同仕様の不等分割品のエンドミルを使用し、被加工材を構造用鋼として送り限界テストを行った。切削条件は回転数を８０００回転／ｍｉｎ（切削速度２００ｍ／ｍｉｎ）、送り速度を２０００ｍｍ／ｍｉｎ（１刃送り量０．０６ｍｍ）とし、軸方向切り込みを８ｍｍとした。評価は１ｍ切削毎に４００ｍｍ／ｍｉｎ送り速度を上げていき途中折損したところを記録した。加工後に問題なければ○を記し、折損または各送り速度で１ｍ切削後に欠損又はチッピングが生じていれば×を示し送り速度３２００ｍｍ／ｍｉｎ以上のものは良好とした。結果を表５に示す。【００８０】
【表５】
2010280051.tif 000007
【００８１】  結果として、従来例９の不等分割品は、溝切削にて送りを上げて加工すると切り屑が大きくなっていき小さい刃溝であれば切り屑詰まりを生じ、刃欠けや欠損となる。本発明例３２は送り速度が３２００ｍｍ／ｍｉｎまで問題なく加工できたのに対し、従来例８は振動が大きく送り速度が３２００ｍｍ／ｍｉｎ時に欠損が生じた。従来例９の不等分割品に関しては送り速度が２８００ｍｍ／ｍｉｎ時に折損した。折損後の工具を観察すると、分割角が小さくなる刃溝に切り屑の擦れた溶着が見られ、切り屑詰まりによる折損が確認された。【００８２】  （実施例６）
実施例６は被加工材として溶着しやすいステンレス鋼ＳＵＳ３０４を用い、外周刃形状の異なる波形状外周刃とニック付き外周刃の比較を行った。上記の各種の実施例から分かるように、位相のずれ量は２％程度が波形状外周刃でもニック付き形状外周刃でも望ましい切削結果が得られた。よって、本発明例３３として実施例１で用いた本発明例２と同仕様、本発明例３４として実施例２で用いた本発明例１４と同仕様のものを使用し、切削を行った。
切削条件は回転数を５０００回転／ｍｉｎ（切削速度１２５ｍ／ｍｉｎ）、送り速度を１２００ｍｍ／ｍｉｎ（１刃送り量０．０６ｍｍ）とし、軸方向切り込みを４ｍｍ・径方向切り込みを１ｍｍとして、寿命テストを行った。評価として、５ｍ毎に外周刃を観察し、３０ｍまで切削を行い欠損及びチッピングの無いものを良好として、その時の摩耗幅を測定した。その結果を表６に示す。【００８３】
【表６】
2010280051.tif 000008
【００８４】  結果として、本発明例３３及び３４は３０ｍ切削しても正常摩耗であり、ステンレス鋼などの溶着しやすい被加工材でも加工ができることが実証できた。しかしながら、本発明例３３の波形状外周刃は０．１４ｍｍで、本発明例３４のニック付き外周刃は０．１３ｍｍと僅かに本発明例３３と比較して摩耗幅が小さい結果となったため、ステンレス鋼などの溶着しやすい被加工材はニック付き外周刃が優位の結果となった。【００８５】  本発明の波形状外周刃を有する硬質皮膜被覆エンドミルとニック付き外周刃を有する硬質皮膜被覆エンドミルは、構造用鋼、構造用合金鋼、冷間ダイス鋼、熱間ダイス鋼などの溶着しにくい被加工材の加工では波形状外周刃が優位であり、ステンレス鋼、チタン合金、超耐熱合金などの溶着しやすい被加工材の加工ではニック付き外周刃が優位といえる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】  本発明が対象とする金型加工や部品加工などの加工分野では、被削対象材としてステンレス鋼、チタン合金及び超耐熱合金のエンドミルの荒加工で１．５倍程度以上の高能率加工が要望されている。さらにこの分野では、ＨＲＣ４０程度以上の調質材や焼入材の加工はもはや常識化してきている。本発明はこのような高硬度材の高速加工の市場のニーズに応じられる硬質皮膜被覆エンドミルとして、新しい外周刃形状と硬質皮膜の被覆の組合せで初めて提供するものである。
【符号の説明】
【００８７】１  外周刃
２  工具先端側
３  工具シャンク側
４  波ピッチ
５  波高さ
６  山部
７  谷部
８  ニックのピッチ
９  ニックの深さ
１０  基準形状外周刃
１１  第２波形状外周刃
１２  第３波形状外周刃
１３  第４波形状外周刃
１４  位相
１５  ずれ量
１６  刃溝
１７  第２ニック付き外周刃
１８  第３ニック付き外周刃
１９  第４ニック付き外周刃
２０  外周刃とニックの交点
２１  硬質皮膜
Ｄ  工具径
【図１】
2010280051.tif 000009
【図２】
2010280051.tif 000010
【図３】
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【図４】
2010280051.tif 000012
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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