(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にねじ切り刃を備え、自転駆動されると共にワークに対して相対的にヘリカル送りされるねじ切りフライスであって、前記ねじ切り刃は複数のねじ山を有し、前記ねじ切り刃のうち、前記フライスの先端側の少なくとも１つのねじ山はワークにねじ形状の荒切削を行う先行刃で、他は仕上げ刃であり、前記先行刃は、前記仕上げ刃よりねじ山の高さが低く形成されており、前記先行刃のねじ山の角度は、前記仕上げ刃のねじ山の角度よりも小さく、前記先行刃の形状は谷底を基準にして前記仕上げ刃に図形的に重ねたときに、前記先行刃が前記仕上げ刃に含まれるようにした形状であり、前記ねじ切りフライスの底部にはワークに下穴を形成するための切れ刃である底刃を設けたことを特徴とする高硬度材加工用ねじ切りフライス。
【請求項２】
外周にねじ切り刃を備え、自転駆動されると共にワークに対して相対的にヘリカル送りされるねじ切りフライスであって、前記ねじ切り刃は複数のねじ山を有し、前記ねじ切り刃のうち、前記フライスの先端側の少なくとも１つのねじ山はワークにねじ形状の荒切削を行う先行刃で、他は仕上げ刃であり、前記先行刃は、前記仕上げ刃よりねじ山の高さが低く形成されており、前記先行刃のねじ山の角度は、前記仕上げ刃のねじ山の角度よりも小さく、前記先行刃の進み側切れ刃の角度は仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°ないし５°小さく、かつ前記先行刃の形状は谷底を基準にして前記仕上げ刃に図形的に重ねたときに、前記先行刃が前記仕上げ刃に含まれるようにした形状であり、前記ねじ切りフライスの底部にはワークに下穴を形成するための切れ刃である底刃を設けたことを特徴とする高硬度材加工用ねじ切りフライス。
【請求項３】
外周にねじ切り刃を備え、自転駆動されると共にワークに対して相対的にヘリカル送りされるねじ切りフライスであって、前記ねじ切り刃は複数のねじ山を有し、前記ねじ切り刃のうち、前記フライスの先端側の少なくとも１つのねじ山はワークにねじ形状の荒切削を行う先行刃で、他は仕上げ刃であり、前記先行刃は、前記仕上げ刃よりねじ山の高さが低く形成されており、前記先行刃のねじ山の角度は、前記仕上げ刃のねじ山の角度よりも小さく、前記先行刃の進み側切れ刃の角度は仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°ないし５°小さく、前記先行刃と前記仕上げ刃のそれぞれの谷底と追い側切れ刃のなす角度が同一であって、前記先行刃の形状は谷底を基準にして前記仕上げ刃に図形的に重ねたときに、前記先行刃が前記仕上げ刃に含まれるようにした形状であり、かつ前記ねじ切りフライスの底部にはワークに下穴を形成するための切れ刃である底刃を設けたことを特徴とする高硬度材加工用ねじ切りフライス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ切りフライスに関するものであり，特に、被削材の硬さがＨＲＣ５０以上（望ましくはＨＲＣ６０以上）の被削材を加工する際に、ねじ切りの前工程として別の工具を使って行う下穴加工が不要な高硬度材用ねじ切りフライスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金型や部品の長寿命化を目的として材料の高硬度化が進んできている。例えば前記金型や部品に使用される代表的な鋼としては高速度工具鋼やＳＫＤ１１といった冷間工具鋼のようなＨＲＣ５０以上の高硬度材が使用される場合が多い。したがって、このような高硬度材の切削に関する切削用工具のニーズが増加している。めねじ加工においても、従来は、金型や部品を製造するときに、これらの被削材において焼き入れ前にめねじ加工を行うことが主流であったが、金型や部品の高品位化に伴い、被削材の焼き入れ後に高硬度材となった状態からめねじ加工を行うニーズが増加してきている。
【０００３】
めねじを形成するための工具として、従来からねじ切りフライスがある。ねじ切りフライスは、形成すべきめねじのねじ溝に対応する断面形状のリードの無い切れ刃が外周部に設けられたもので、ＮＣマシニングセンタなどに取り付けられて、ヘリカル送りすることにより、めねじを形成する工具である。しかし、これらの従来のねじ切りフライスの大部分が、用途上本発明とは異なる硬さの低い被削材を対象にしたものである。
【０００４】
そこで、本発明の課題である高硬度材におけるめねじ加工を行う目的で、下穴加工無しで加工を行うねじ切りフライスとして、いくつかの提案がなされている。
【０００５】
特許文献１には、工具本体の先端部における側部にねじ切り刃を設け、底部に凹部を形成するとともに底刃を設け、さらに凹部の裾部に、内周部では前記底刃と９０°より大きい角度を持って連続し、外周部では前記ねじ切り刃と一致する角度を持って連続する外周刃を設けた形状として、下穴形成とねじ山形成とを連続して行うねじ切りフライスが記載されている。
【０００６】
特許文献２には、ねじ下穴の底部を形成するためのエンドミル形状の底刃とねじ下穴の内周面を形成する外周刃とを工具軸方向の先端部に設け、外周刃におけるねじ切り刃に荒刃、中荒刃、および仕上げ刃を備えた、下穴形成とねじ山形成とを連続して行うエンドミル型タップが記載されている。
【０００７】
特許文献３には、ねじ切りフライス切れ刃のすくい角を負の値にして刃先強度を向上させた、下穴形成とねじ山形成を連続して行う高硬度材用のねじ切りフライスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２２５７４３号公報
【特許文献２】特開２００４−３２２２８５号公報
【特許文献３】特開平１１−１５６６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような従来のねじ切りフライスには以下のような問題があった。
特許文献１に記載のねじ切りフライスは、その発明の目的と効果から明らかなように、主に切削抵抗の低減と切り屑の排出性改善を狙ったものであり、高硬度材の切削を特に意図したものではない。このねじ切りフライスは底刃と外周刃が９０°以上の角度をもって連続する形状であるため、負荷のかかる底刃にある程度の刃先強度をもたせることができるが、本発明が被削材として対象にするＨＲＣ５０以上の高硬度材を切削した場合には強度が足りず、その結果、刃先摩耗が進行し、切削抵抗が増大することにより、ねじ切りフライスが撓み、削り残しが発生する。そのため、加工穴数の増大とともに、オフセット（切り込み量の調整）が頻繁に必要となってくるという問題があった。
【００１０】
特許文献２に記載のねじ切りフライスはエンドミル型タップであり、ねじ下穴を形成するためにエンドミル形状の底刃を設けているが、この底刃形状ゆえに高硬度材のねじ切りではいくつかの重要な問題が生じる。すなわち、エンドミル形状の底刃がボール形状の場合は、ボール先端部の周速が最も遅くなり、このことから切れ味の悪くなるボール先端部に最も負荷がかかる加工となるため、ボール先端部の欠損を生じやすい。また、切削抵抗も大きいため、ねじ切りフライスが撓み、ねじ精度が悪いという問題がある。エンドミル形状の底刃がスクエア形状、ラジアス形状の場合は、底刃外周部の角度が鋭角になるため、刃先強度が小さくなり、下穴加工時に底刃外周隅部での欠損が生じやすい。
【００１１】
また、特許文献３に記載のねじ切りフライスでは、高硬度材加工を行うために、ねじ切りフライス切れ刃のすくい角を負にして刃先強度を向上させているが、下穴形成とねじ山形成とを連続して同時に行うねじ切りフライスにおいて、すくい角を負にするのみでは切削抵抗が増加し、工具の撓みが発生する。そのため加工穴数の増大とともに、オフセット（切り込み量の調整）が頻繁に必要となるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、安定した高硬度材のめねじ加工を行うために、切削抵抗を軽減させ、高硬度材加工に耐えうる刃先強度を備えた新しい形状のねじ切りフライス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】
本発明のねじ切りフライスは、ＨＲＣ５０以上の高硬度材のねじ切り用を目的として、最も負荷のかかる底刃と先行刃のつなぎ部分の形状を最適化し、かつ、めねじ精度を長期間維持できるような先行刃と仕上げ刃の相互の形状を最適化したものである。
【００１４】
すなわち、本発明のねじ切りフライスは、外周にねじ切り刃を備え、自転駆動されると共にワークに対して相対的にヘリカル送りされるねじ切りフライスであって、前記ねじ切り刃は複数のねじ山を有し、前記ねじ切り刃のうち、前記フライスの先端側の少なくとも１つのねじ山はワークにねじ形状の荒切削を行う先行刃で、他は仕上げ刃であり、前記先行刃は、前記仕上げ刃よりねじ山の高さが低く形成されており、前記先行刃のねじ山の角度は、前記仕上げ刃のねじ山の角度よりも小さく、前記先行刃の形状は谷底を基準にして前記仕上げ刃に図形的に重ねたときに、前記先行刃が前記仕上げ刃に含まれるようにした形状であり、前記ねじ切りフライスの底部にはワークに下穴を形成するための切れ刃である底刃を設けたことを特徴とする高硬度材加工用ねじ切りフライスである。
【００１５】
さらに、本発明のねじ切りフライスは、外周にねじ切り刃を備え、自転駆動されると共にワークに対して相対的にヘリカル送りされるねじ切りフライスであって、前記ねじ切り刃は複数のねじ山を有し、前記ねじ切り刃のうち、前記フライスの先端側の少なくとも１つのねじ山はワークにねじ形状の荒切削を行う先行刃で、他は仕上げ刃であり、前記先行刃は、前記仕上げ刃よりねじ山の高さが低く形成されており、前記先行刃のねじ山の角度は、前記仕上げ刃のねじ山の角度よりも小さく、前記先行刃の進み側切れ刃の角度は仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°ないし５°小さく、かつ前記先行刃の形状は谷底を基準にして前記仕上げ刃に図形的に重ねたときに、前記先行刃が前記仕上げ刃に含まれるようにした形状であり、前記ねじ切りフライスの底部にはワークに下穴を形成するための切れ刃である底刃を設けたことを特徴とする高硬度材加工用ねじ切りフライスである。
【００１６】
さらに望ましくは、本発明のねじ切りフライスは、外周にねじ切り刃を備え、自転駆動されると共にワークに対して相対的にヘリカル送りされるねじ切りフライスであって、前記ねじ切り刃は複数のねじ山を有し、前記ねじ切り刃のうち、前記フライスの先端側の少なくとも１つのねじ山はワークにねじ形状の荒切削を行う先行刃で、他は仕上げ刃であり、前記先行刃は、前記仕上げ刃よりねじ山の高さが低く形成されており、前記先行刃のねじ山の角度は、前記仕上げ刃のねじ山の角度よりも小さく、前記先行刃の進み側切れ刃の角度は仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°ないし５°小さく、前記先行刃と前記仕上げ刃のそれぞれの谷底と追い側切れ刃のなす角度が同一であって、前記先行刃の形状は谷底を基準にして前記仕上げ刃に図形的に重ねたときに、前記先行刃が前記仕上げ刃に含まれるようにした形状であり、かつ前記ねじ切りフライスの底部にはワークに下穴を形成するための切れ刃である底刃を設けたことを特徴とする高硬度材加工用ねじ切りフライスである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、工具本体の先端部における外周部にねじ切り刃を設け、先端部における底部に底刃を設け、前記ねじ切り刃における先行刃のねじ山の角度を、仕上げ刃のねじ山の角度よりも小さくすることにより、先行刃の進み側切れ刃と底刃で形成される角度をより鈍角にすることが可能となる。その結果、刃先強度が向上し、ＨＲＣ５０以上の高硬度材のねじ切り切削において、前工程としての別の工具による下穴加工が無くても安定したねじ切り切削が可能となる。また、特に先行刃の進み側切れ刃の角度を仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°ないし５°小さくすることにより総切れ刃長が短くなり、その結果、切削抵抗が軽減され、ねじ精度の高い加工ができるという効果がある。
【００１８】
特に前記先行刃が、前記仕上げ刃よりねじ山の高さが低く形成されており、前記先行刃のねじ山の角度は、前記仕上げ刃のねじ山の角度よりも小さく、前記先行刃の進み側切れ刃の角度は仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°ないし５°小さく、前記先行刃と前記仕上げ刃のそれぞれの谷底と追い側切れ刃のなす角が同一であって、前記先行刃が前記仕上げ刃に含まれるようにした形状とすると、仕上げ刃の摩耗を大幅に軽減することができる。
【００１９】
本発明のねじ切りフライスは、底刃と先行刃の進み側切れ刃との交点角部の刃先強度を向上させることができるので、刃先摩耗が抑制される。また、先行刃によりねじ溝の荒切削を行うことで仕上げ刃の刃先摩耗が抑制され、従来のねじ切りフライスと比較し、切削抵抗が軽減される。
【００２０】
本発明のねじ切りフライスによれば、従来のヘリカル送りにて加工を行うねじ切りフライスにおける特有の問題であった、ねじ切り工具の撓みや削り残しを抑制できるので、別の工具による下穴加工が無い条件で加工穴数が増大したときにもオフセット（切り込み量の調整）が必要でなくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明例の一例であるねじ切りフライス全体の概略を示す正面図である。
【図２】図１の左側面図である。
【図３】図１に示す本発明例のねじ切り刃を拡大した図である。
【図４】本発明例のねじ切りフライスを用いて行う加工形態の説明図である。
【図５】谷底を基準にして先行刃と仕上げ刃を重ねたときの先行刃と仕上げ刃の大きさの違いを示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態として、先行刃の追い側切れ刃の角度を仕上げ刃の追い側切れ刃の角度よりも小さくした形状を示す図である。
【図７】本発明におけるさらに他の実施形態として、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度と先行刃の追い側切れ刃の角度は同一であるが、先行刃の追い側切れ刃が仕上げ刃の追い側切れ刃よりも内側に設けられた形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１は、本発明の一例であるねじ切りフライス全体の概略を示す正面図である。図２は図１の左側面図である。図３は図１に示す本発明のねじ切り刃を拡大した図である。図４は本発明のねじ切りフライスを用いて行う加工状態の説明図である。図５は谷底を基準にして先行刃と仕上げ刃を重ねたときの先行刃と仕上げ刃の大きさの違いを示す図である。図６は本発明の他の実施形態として、先行刃の追い側切れ刃の角度を仕上げ刃の追い側切れ刃の角度よりも小さくした形状を示す図である。図７は本発明におけるさらに他の実施形態として、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度と先行刃の追い側切れ刃の角度は同一であるが、先行刃の追い側切れ刃が仕上げ刃の追い側切れ刃よりも内側に設けられた形状を示す図である。
【００２３】
図１における符号１はねじ切りフライスを示し、このねじ切りフライス１は、把持部２、首部３、先端部１３を有し、先端部１３におけるねじ切り刃４の谷径より首部３の首径が小径になるように形成されている。また、ねじ切りフライス１の刃数はねじ切りフライスの直径の大きさに従って適宜選択される。例えばねじ切りフライスの直径が１２ｍｍ以下のときには刃数としては４枚刃が望ましく、前記ねじ切りフライスの直径が１２ｍｍより大きいときには刃数としては６枚刃が望ましい。図１および図２では４枚刃の例を示している。
【００２４】
ねじ切りフライス１における把持部２は、ヘリカル送りが可能なマシニングセンタやフライス盤等のＮＣ工作機械の主軸に保持されるもので、その形状はホルダに適合するように形成すればよい。
【００２５】
前記ねじ切りフライス１の先端部１３における外周部にはねじ切り刃４が設けられ、前記ねじ切り刃４は切り屑排出部８により分断された形状となっている。
【００２６】
前記ねじ切り刃４は複数のねじ山を有し、ねじ切り刃４の先端側の少なくとも１つのねじ山はワークにねじ形状の荒切削を行う先行刃で、その他のねじ山は仕上げ刃となるように形成されている。図１に示したねじ切りフライス１は、先端側の１つのねじ山が先行刃５であり、残りの２つのねじ山は、ワークに形成するめねじのねじ山と同じ形状とした仕上げ刃６、７である。さらに、先行刃５のねじ山の高さは、仕上げ刃６、７のねじ山の高さよりも低く形成されていることが図１や図３から分かる。なお、本発明におけるねじ山の高さとは、工具軸Ｏが水平となるようにねじ切りフライスを配置したときにおける先行刃もしくは仕上げ刃の、谷底から測定したときの山の頂の高さを示している。また、本発明において、仕上げ刃のねじ山の高さよりも低いねじ山の高さを有するねじ山は、全て先行刃とする。
【００２７】
本発明のねじ切りフライスにおいて、先行刃５とそれに隣接する先端側の仕上げ刃６が主な切削をすることになるが、先端側の仕上げ刃６の刃先摩耗により所定のねじ溝形状が得られなくなることを防止するため、仕上げ刃は２山以上設けることが望ましい。図１や図３に示すねじ切りフライスでは先行刃が一つと仕上げ刃が二つの場合を示している。
【００２８】
図３に示すθ１は仕上げ刃のねじ山角度で、θ２は先行刃のねじ山角度である。本発明において、先行刃のねじ山角度θ２が仕上げ刃のねじ山角度θ１よりも小さくなるようにして、なおかつ図５に示すように、先行刃５の形状は、ねじ山の谷底１２を基準にして仕上げ刃６に図形的に重ねたときに、先行刃５のねじ山が仕上げ刃６のねじ山よりも小さい、即ち先行刃５が仕上げ刃６に含まれる形状に形成する。さらに、本発明においてはねじ切りフライス１の工具軸と直角方向となる平面に対する先行刃の進み側切れ刃５ａの成す角度である先行刃の進み側切れ刃の角度θ５を、ねじ切りフライス１の工具軸と直角方向となる平面に対する仕上げ刃の進み側切れ刃６ａの成す角度である仕上げ刃の進み側切れ刃の角度θ６よりも小さくする。
【００２９】
図３に示すように、本発明のねじ切りフライス１の先端部における底部には凹状の底刃９が形成され、この底刃とねじ切りフライスの工具軸に対し直角方向となる平面とがなす角度θ３は、ねじのリード角より大きく形成される。また、先行刃の進み側切れ刃と底刃とで形成される角度θ４は鈍角の角度をもって連続して形成されている。
【００３０】
次に、本発明の構成要件の一つとして、先行刃のねじ山角度θ２を仕上げ刃のねじ山角度θ１よりも小さくする理由について、前述のように構成された本発明のねじ切りフライスの切削作用を中心に図４を用いて説明する。図４に示すように、ワークである被加工物Ｐを固定し、ねじ切りフライス１の把持部をマシニングの主軸に装着する。そして、ねじ切りフライス１を自転させながら工具軸方向にヘリカル送りを行うと、まず、ねじ切りフライス１の先端部にある底刃と先行刃の進み側切れ刃との交点角部Ａが被加工物Ｐに当たり、次に、底刃９および先行刃の進み側切れ刃５ａの切削加工によって被加工物Ｐに下穴１０が空けられる。
【００３１】
切削初期にねじ切りフライス１にある先端部の底刃と先行刃の進み側切れ刃との交点角部Ａが最初に被加工物Ｐに当たることから、前記交点角部Ａには、ねじ切削終了時まで、連続的に最も負荷が掛かることになる。高硬度材のねじ切り切削では、より大きな負荷が掛かるため前記交点角部Ａ付近の刃先強度が重要になってくるが、先行刃のねじ山角度θ２を仕上げ刃のねじ山角度θ１よりも小さくすることにより、先行刃の進み側切れ刃の角度θ５を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度θ６よりも小さくすることができる。このことにより、前記交点角部Ａ付近の刃先強度を決定する先行刃の進み側切れ刃と底刃とで形成される角度θ４をより鈍角にすることが可能となり、その結果、刃先強度が向上し、高硬度材のねじ切り切削においても安定したねじ切り切削が可能となる。
【００３２】
また、本発明において、先行刃の進み側切れ刃の角度θ５は、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度θ６よりも２°ないし５°小さくすることが望ましい。これにより、ねじ切り刃４と底刃９の長さを合わせた総切れ刃長が短くなり、その結果、切削抵抗が軽減され、ねじ精度の高い加工が行われる。先行刃の進み側切れ刃の角度θ５を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度θ６よりも５°を超えて小さくさせた場合、仕上げ刃の加工負荷が大きくなり、切削抵抗が増大する恐れがある。
【００３３】
さらに、本発明における先行刃の他の形状としては、図６に示すように、ねじ切りフライス１の工具軸Ｏと直角方向となる平面に対する先行刃の追い側切れ刃５ｂの成す角度である先行刃の追い側切れ刃の角度θ７を、ねじ切りフライス１の工具軸Ｏと直角方向となる平面に対する仕上げ刃の追い側切れ刃６ｂの成す角度である仕上げ刃の追い側切れ刃の角度θ８よりも小さくした形状でもよい。また、さらに他の形状として図７に示すような仕上げ刃の追い側切れ刃の角度θ８と先行刃の追い側切れ刃の角度θ７は同一であるが、先行刃の追い側切れ刃５ｂが仕上げ刃の追い側切れ刃６ｂよりも内側に設けられた形状でもよい。
【００３４】
しかしながら、上記の他のどちらの形状も、被削材の硬さが一段と高くなると、仕上げ刃６で切削する際の負荷が大きくなることが考えられるため、図５に示すような先行刃の追い側切れ刃５ｂと仕上げ刃の追い側切れ刃６ｂが一致する形状、すなわち、図４及び図５に示すように、それぞれの谷底１２と追い側切れ刃のなす角度が同一、すなわち先行刃の追い側切れ刃の角度θ７と仕上げ刃の追い側切れ刃の角度θ８が等しく、かつねじ切りフライス１の工具軸Ｏに沿った方向で測定したときの谷底の長さである谷底長さ１４、１５が等しくなる形状が望ましい。
【００３５】
本発明のねじ切りフライス１を用いた切削では、底刃９および先行刃の進み側切れ刃５ａによって空けられた下穴１０の内周面にねじ切り刃４の先行刃５によってねじ切り切削が行われる。さらに、ねじ切りフライス１のヘリカル送りが進むと、先行刃５によって切削されたねじ溝を仕上げ刃６、７によって切削し、完全ねじ山１１が形成される。このように先行刃５によって、形成すべきねじ溝の荒切削を行うことにより、仕上げ刃６、７の負荷を軽減し、それにより摩耗が抑制され、ねじ精度の高い切削ができる。
【００３６】
本発明のねじ切りフライスにおいて、底刃と先行刃の進み側切れ刃との交点角部Ａの強度向上により刃先摩耗が抑制され、また、先行刃によりねじ溝の荒切削を行うので仕上げ刃の刃先摩耗が抑制される。これらの作用により本発明の工具では、従来のねじ切りフライスと比較して、切削抵抗が軽減され、ヘリカル送りにて加工を行うねじ切りフライスにおける特有の問題であるねじ切り工具の撓みや削り残しが抑制され、加工穴数が増大したときにもオフセット（切り込み量の調整）が必要でなくなる。
【００３７】
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】
【００３８】
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、比較例のグループごとに、連続の通し番号で記載した。
【００３９】
（実施例１）
実施例１は先行刃のねじ山角度θ２と、仕上げ刃のねじ山角度θ１との関連性を確認した実施例である。
【００４０】
本発明例１および、従来例１〜３において、ねじ切りフライスの母材はＣｏ含有量が８重量パーセント、ＷＣ平均粒径が０．８μｍの超硬合金とした。前記フライスの刃数は４枚刃、仕上げ刃と先行刃を含むねじ切り刃は左刃であり、仕上げ刃の刃径が３．１ｍｍ、ねじ切り刃のすくい角が−１５°、首部の直径が２．２ｍｍである。ねじ切り刃に設けられたそれぞれのねじ山の間隔であるピッチが０．７ｍｍ、把持部の直径が６．０ｍｍ、全長が５０ｍｍ、ねじ切り刃のねじれ角が０°とし、（ＴｉＡｌ）Ｎ系にＳｉを含有させた硬質皮膜をねじ切り刃の表面に施した。
【００４１】
本発明例１は、一つの先行刃と二つの仕上げ刃を持ち、先行刃のねじ山角度を５９°、仕上げ刃のねじ山角度を６０°、底刃とねじ切りフライスの工具軸に対し直角方向となる平面とがなす角度を１５°、先行刃の進み側切れ刃と底刃とで形成される角度を１３６°とした。先行刃のねじ山の高さは仕上げ刃のねじ山の高さよりも０．２ｍｍ低くした。先行刃の進み側切れ刃の角度は２９°、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度は３０°とし、先行刃の進み側切れ刃の角度を仕上げ刃の進み側切れ刃の角度より１°小さくし、先行刃の追い側切れ刃の角度は、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度と同一とし、谷底長さ１５は谷底長さ１４と同一の長さとした。また、先行刃の形状は仕上げ刃に含まれるようにした形状であり、底部にはワークに下穴を形成するための切れ刃である底刃を設けた。
【００４２】
従来例１は、特許文献１に記載された発明のねじ切り工具であり、ねじ切り刃と底刃の形状を特許文献１に記載された発明のものと同様とした。ねじ切り刃として一つの先行刃と二つの仕上げ刃を設け、先行刃のねじ山角度を６２°、仕上げ刃のねじ山角度を６０°とし、仕上げ刃のねじ山角度より先行刃のねじ山角度が大きくなる形状とした。さらに底刃とねじ切りフライスの工具軸と直角方向となる平面とでなす角度を１５°、先行刃の進み側切れ刃と底刃とで形成される角度を１３３°とした。先行刃のねじ山の高さは仕上げ刃のねじ山の高さよりも０．２ｍｍ低くした。先行刃の進み側切れ刃の角度は３２°、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度は３０°とし、先行刃の進み側切れ刃の角度を仕上げ刃の進み側切れ刃の角度より２°大きくした。
【００４３】
従来例２は、特許文献２に記載のエンドミル型タップであり、エンドミル型タップの先端には、特許文献２の図７（ｂ）に記載される形状の底刃を設けた。前記底刃部の後端部には二つの先行刃と一つの仕上げ刃を設け、二つの先行刃のねじ山角度を６０°、仕上げ刃のねじ山角度を６０°とし、仕上げ刃のねじ山角度を先行刃のねじ山角度と等しくした。さらに底刃とねじ切りフライスの工具軸と直角方向となる平面とでなす角度を３°とした。エンドミル型タップの先端から数えて一つ目にある先行刃のねじ山の高さは仕上げ刃のねじ山の高さよりも０．２ｍｍ低くし、エンドミル型タップの先端から数えて２つ目にある先行刃のねじ山の高さは仕上げ刃のねじ山の高さよりも０．１ｍｍ低くした。先行刃の進み側切れ刃の角度は３０°、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度は３０°とし、先行刃の進み側切れ刃の角度を仕上げ刃の進み側切れ刃の角度と等しくした。
【００４４】
従来例３は、特許文献３に記載された発明のねじ切りフライスであり、三つの仕上げ刃を設け、三つの仕上げ刃のねじ山の高さは全て同じとした。また、三つの仕上げ刃のねじ山角度は全て６０°とし、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度は全て３０°とした。ねじ切りフライスの先端から数えて一つ目にある仕上げ刃の進み側切れ刃と底刃とで形成される角度は１３５°とし、底刃とねじ切りフライスの工具軸と直角方向となる平面とでなす角度は１５°とした。
【００４５】
本発明と従来例のフライス工具によって切削試験を行った被削材としては、いずれも幅２５０ｍｍ、奥行き１５０ｍｍ、高さ１００ｍｍのブロックを用いた。被削材の材質としては硬さがＨＲＣ５８の合金工具鋼であるＳＫＤ１１と、硬さがＨＲＣ６２の高速度工具鋼であるＳＫＨ５１の二つを用いた。切削条件は、切削速度が４５ｍ／ｍｉｎ、一刃当たりの切込み量は０．０１５ｍｍ／ｔｏｏｔｈ、回転数は４６２０ｍｉｎ−１、送り速度は２７７ｍｍ／ｍｉｎとし、エアーブローを供給し、深さ７ｍｍのＭ４のめねじを切込み量の調整をせずに、工具鋼を焼入した材料にめねじ加工する寿命として工業的に満足できる基準である３０穴までの加工を行った。
【００４６】
評価方法として、切削後のねじ切りフライスの底刃の逃げ面における摩耗幅を工具顕微鏡で測定した。また、ねじ精度の評価として、加工されためねじに対して通り側ねじプラグゲージを用いて通り側ねじプラグゲージが通るめねじの穴数を評価した。そして、２種類の高硬度材質の被削材にて寿命として満足できる３０穴の加工を行ったときに、欠損もしくは折損が発生せず、底刃の逃げ面における摩耗幅が１００μｍ以下であり、なおかつ通り側ねじプラグゲージが通るめねじの穴数を数え、穴数が２５穴以上であったものを良好と評価した。その結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
0005601464.tif 000002
【００４８】
結果として、先行刃のねじ山角度が仕上げ刃のねじ山角度よりも小さい本発明例１は、２種類の材質の被削材にて３０穴加工を行ったときに、欠損もしくは折損が発生せず、底刃の逃げ面における摩耗幅が１００μｍ以下であり、通り側ねじプラグゲージが通るめねじの穴数も３０穴であったため、非常に良好な結果を得ることが出来ている。
【００４９】
先行刃のねじ山角度が仕上げ刃のねじ山角度よりも大きい従来例１は、ＳＫＤ１１の切削時には底刃の逃げ面における摩耗幅が１５３μｍであり、通り側ねじプラグゲージが通るめねじの穴数は１２穴であった。また、ＳＫＨ５１の切削時には底刃の逃げ面における摩耗幅が１８１μｍであり、通り側ねじプラグゲージが通るめねじの穴数は６穴であった。
【００５０】
先行刃のねじ山角度が仕上げ刃のねじ山角度と等しい従来例２は、ＳＫＤ１１の切削時には５穴目で折損したため、底刃の逃げ面における摩耗幅は測定不可能であった。また、通り側ねじプラグゲージが通るめねじの穴数は３穴であった。同様に、ＳＫＨ５１の切削時においても２穴目で折損したため、底刃の摩耗幅は測定不可能であった。通り側ねじプラグゲージが通るめねじの穴数は１穴であった。
【００５１】
先行刃が無い従来例３は、ＳＫＤ１１の切削時には底刃の逃げ面における摩耗幅が１２２μｍであり、通り側ねじプラグゲージが通るめねじの穴数は６穴であった。また、ＳＫＨ５１の切削時には底刃の逃げ面における摩耗幅が１５７μｍであり、通り側ねじプラグゲージが通るめねじの穴数は５穴であった。
【００５２】
これらのことより、本発明のフライスは先行刃のねじ山角度が仕上げ刃のねじ山角度よりも小さいため、被削材の硬さがＨＲＣ５０以上の被削材を加工する際に、ねじ切りの前工程としての他の工具により下穴加工を行わなくても、一本のねじ切りフライスで安定して良好なめねじを形成できるということが確認できた。
【００５３】
（実施例２）
実施例２はねじ切りフライス１の工具軸と直角方向となる平面に対する先行刃の進み側切れ刃の成す角度と、ねじ切りフライス１の工具軸と直角方向となる平面に対する仕上げ刃の進み側切れ刃の成す角度との差が性能に及ぼす影響を確認するための実施例である。
【００５４】
本発明例１〜７において、ねじ切りフライスの母材はＣｏ含有量が８重量パーセント、ＷＣ平均粒径が０．８μｍの超硬合金とした。前記フライスの刃数は４枚刃、仕上げ刃と先行刃を含むねじ切り刃は左刃であり、仕上げ刃の刃径が３．１ｍｍ、ねじ切り刃のすくい角が−１５°、首部の直径が２．２ｍｍ、ねじ切り刃に設けられたそれぞれのねじ山の間隔であるピッチが０．７ｍｍ、把持部の直径が６．０ｍｍ、全長が５０ｍｍ、ねじ切り刃のねじれ角が０°とし、先行刃の追い側切れ刃の角度は、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度と同一とし、谷底長さ１５は谷底長さ１４と同一の長さとした。さらに、（ＴｉＡｌ）Ｎ系にＳｉを含有させた硬質皮膜をねじ切り刃の表面に施した。なお、実施例２における本発明例１は、実施例１における本発明例１と同形状である。
【００５５】
本発明例２は、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°小さくした。
【００５６】
本発明例３は、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも３°小さくした。
【００５７】
本発明例４は、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも４°小さくした。
【００５８】
本発明例５は、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも５°小さくした。
【００５９】
本発明例６は、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも６°小さくした。
【００６０】
本発明例７は、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも７°小さくした。
【００６１】
切削試験における被削材としては、幅２５０ｍｍ、奥行き１５０ｍｍ、高さ１００ｍｍのブロックを用いた。材質としては硬さがＨＲＣ５８の合金工具鋼であるＳＫＤ１１と、硬さがＨＲＣ６２の高速度工具鋼であるＳＫＨ５１の二つを用いた。切削条件は、切削速度が４５ｍ／ｍｉｎ、一刃当たりの切込み量は０．０１５ｍｍ／ｔｏｏｔｈ、回転数は４６２０ｍｉｎ−１、送り速度は２７７ｍｍ／ｍｉｎとし、エアーブローを供給し、深さ７ｍｍのＭ４のめねじを切込み量の調整を行いながら６０穴加工した。実施例１では、工具鋼を焼入した材料にめねじ加工する寿命として工業的に満足できる基準である３０穴の加工を行ったが、実施例２では、さらなる長寿命加工が可能か否かの確認も行うために６０穴の加工を行った。
【００６２】
評価方法として、切削後のねじ切りフライスの底刃の逃げ面における摩耗幅を工具顕微鏡で測定した。また、ねじ精度の評価として、６０穴の加工を終了するまでに必要となったオフセット（切込み量の調整）を行った回数を評価した。そして、ＳＫＤ１１の被削材にて６０穴加工を行ったときに、底刃の逃げ面における摩耗幅が１２０μｍ以下、６０穴の加工を終了するまでに必要となったオフセット回数が５回以下であり、なおかつＳＫＨ５１の被削材にて６０穴加工を行ったときに、底刃の逃げ面における摩耗幅が１５０μｍ以下、６０穴の加工を終了するまでに必要となったオフセット回数が６回以下であったものを良好とした。その結果を表２に示す。
【００６３】
【表２】
0005601464.tif 000003
【００６４】
結果として、本発明例１〜７において、ＳＫＤ１１の被削材にて６０穴加工を行ったときに、底刃の逃げ面における摩耗幅が１２０μｍ以下、６０穴の加工を終了するまでに必要となったオフセット回数が５回以下であり、なおかつ、ＳＫＨ５１の被削材にて６０穴加工を行ったときに、底刃の逃げ面における摩耗幅が１５０μｍ以下、６０穴の加工を終了するまでに必要となったオフセット回数が６回以下であったため、良好な結果を示した。
【００６５】
さらに、ねじ切りフライスの工具軸と直角方向となる平面に対する先行刃の進み側切れ刃の角度を、ねじ切りフライスの工具軸と直角方向となる平面に対する仕上げ刃の進み側切れ刃の成す角度よりも２°〜５°小さくした本発明例２〜５は、ＳＫＤ１１の切削時には底刃の逃げ面における摩耗幅が１０８μｍ以下、６０穴の加工を終了するまでに必要となったオフセット回数は３回以下であった。また、ＳＫＨ５１の切削時には底刃の逃げ面における摩耗幅が１３８μｍ以下、６０穴の加工を終了するまでに必要となったオフセット回数は５回以下であった。したがって、本発明例２〜５は、本発明例１および本発明例６〜７と比較して、より良好な結果を得ることが出来ているといえる。
【００６６】
これらのことより、本発明はねじ切りフライスの工具軸と直角方向となる平面に対する先行刃の進み側切れ刃の角度を、ねじ切りフライスの工具軸と直角方向となる平面に対する仕上げ刃の進み側切れ刃の成す角度よりも２°〜５°小さくすることにより、より多く切削抵抗が軽減され、オフセット回数が少なくねじ精度の高い加工を行うことができるということがわかった。
【００６７】
（実施例３）
実施例３は、先行刃の進み側切れ刃の角度と仕上げ刃の進み側切れ刃の成す角度との差、先行刃の追い側切れ刃の角度と仕上げ刃の追い側切れ刃の角度との差、及びそれぞれの谷底長さの差が切込み量の調整回数に及ぼす影響を確認するための実施例である。なお、実施例３における本発明例１、２及び従来例１乃至３は、実施例１、２における本発明例１、２及び従来例１乃至３と同形状である。
【００６８】
本発明例１は、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも１°小さくし、先行刃の追い側切れ刃の角度は、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度と同一とした。谷底長さ１５は谷底長さ１４と同一の長さとした。
【００６９】
本発明例２は、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°小さくし、先行刃の追い側切れ刃の角度は、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度と同一とした。谷底長さ１５は谷底長さ１４と同一の長さとした。
【００７０】
本発明例８は、図６に示すように、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°小さくし、先行刃の追い側切れ刃の角度を、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度よりも３°小さくし、谷底長さ１５は谷底長さ１４と同一の長さとした。
【００７１】
本発明例９は、図７に示すように、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも２°小さくし、先行刃の追い側切れ刃の角度を、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度と同一とし、谷底長さ１５が谷底長さ１４よりも０．０２ｍｍ長い、すなわち、先行刃の追い側切れ刃を仕上げ刃の追い側切れ刃よりも０．０２ｍｍ内側に設けた。
【００７２】
従来例１は、先行刃の進み側切れ刃の角度を、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度よりも１°大きくし、先行刃の追い側切れ刃の角度は、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度と同一とした。谷底長さ１５は谷底長さ１４と同一の長さとした。
【００７３】
従来例２は、仕上げ刃の進み側切れ刃の角度を、先行刃の進み側切れ刃の角度と同一とし、先行刃の追い側切れ刃の角度は、仕上げ刃の追い側切れ刃の角度と同一とした。谷底長さ１５は谷底長さ１４と同一の長さとした。
【００７４】
従来例３は、先行刃が無いねじ切りフライスであり、谷底長さ１５は谷底長さ１４と同一の長さとした。
【００７５】
実施例３のフライスを用いた切削試験は、いずれも被削材としては、幅２５０ｍｍ、奥行き１５０ｍｍ、高さ１００ｍｍのブロックを用いた。材質としては硬さがＨＲＣ５８の合金工具鋼であるＳＫＤ１１と、硬さがＨＲＣ６２の高速度工具鋼であるＳＫＨ５１の二つを用いた。切削条件は、切削速度が４５ｍ／ｍｉｎ、一刃当たりの切込み量は０．０１５ｍｍ／ｔｏｏｔｈ、回転数は４６２０ｍｉｎ−１、送り速度は２７７ｍｍ／ｍｉｎとし、エアーブローを供給し、深さ７ｍｍのＭ４のめねじをオフセット（切込み量の調整）を行いながら６０穴加工した。
【００７６】
ねじ精度の評価として、オフセット（切込み量の調整）を行った回数を評価した。そして、２種類の材質の被削材にて６０穴加工を行ったときに、オフセット回数が６回以下であったものを良好なねじ精度を得られたねじ切りフライスと評価した。その結果を表３に示す。
【００７７】
【表３】
0005601464.tif 000004
【００７８】
結果として、本発明例１、２、８、９は、２種類の材質の被削材にて６０穴加工を行ったときのオフセット回数が６回以下に抑えられており、良好な結果を得ることが出来ている。特に図５に示すようなそれぞれの谷底と追い側切れ刃のなす角度が同一すなわち先行刃の追い側切れ刃の角度θ７と仕上げ刃の追い側切れ刃の角度θ８が等しく、かつ谷底長さ１４、１５が等しい本発明例２は、仕上げ刃の負荷がより小さくなったため、オフセット回数が最も少なく良好な結果であった。
【００７９】
従来例１は、２種類の材質の被削材にて６０穴の加工を行ったときのオフセット回数が８回以上であった。従来例２は、ＳＫＤ１１の切削時には５穴目で欠損折損し、ＳＫＨ５１の切削時においても３穴目で折損したため、オフセット回数の測定は不可能であった。従来例３は、２種類の材質の被削材にて６０穴の加工を行ったときのオフセット回数が１３回以上であった。
【００８０】
これらのことより、本発明のフライスは先行刃のねじ山の角度が仕上げ刃のねじ山の角度よりも小さく、ねじ切りフライスの工具軸と直角方向となる平面に対する先行刃の進み側切れ刃の角度が、ねじ切りフライスの工具軸と直角方向となる平面に対する仕上げ刃の進み側切れ刃の成す角度よりも小さいため、被削材の硬さがＨＲＣ５０以上の被削材を加工する際に、ねじ切りフライスの撓みや削り残しが抑制されること、そしてこの効果で、加工穴数が増大したときにもオフセット回数が少なく、良好なめねじを形成できるということがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明のねじ切りフライスを用いれば、底刃と先行刃の進み側切れ刃との交点角部の刃先強度が向上し、刃先摩耗が抑制されるため、金型や部品などの焼き入れ後でＨＲＣ５０以上の硬さを有する高硬度材であっても、切削抵抗が軽減され、下穴加工無しで安定しためねじ加工を行うことができる。
【符号の説明】
【００８２】
１  ねじ切りフライス
２  把持部
３  首部
４  ねじ切り刃
５  先行刃
５ａ  先行刃の進み側切れ刃
５ｂ  先行刃の追い側切れ刃
６  仕上げ刃
６ａ  仕上げ刃の進み側切れ刃
６ｂ  仕上げ刃の追い側切れ刃
７  仕上げ刃
８  切り屑排出溝
９  底刃
１０  下穴
１１  完全ねじ山
１２  谷底
１３  先端部
１４  谷底長さ
１５  谷底長さ
θ１  仕上げ刃のねじ山角度
θ２  先行刃のねじ山角度
θ３  底刃とねじ切りフライス工具の工具軸に対し直角方向となる平面とがなす角度
θ４  先行刃の進み側切れ刃と底刃とで形成される角度
θ５  先行刃の進み側切れ刃の角度
θ６  仕上げ刃の進み側切れ刃の角度
θ７  先行刃の追い側切れ刃の角度
θ８  仕上げ刃の追い側切れ刃の角度
Ａ  底刃と先行刃の進み側切れ刃との交点角部
Ｐ  被加工物
Ｏ  工具軸
【図１】
0005601464.tif 000005
【図２】
0005601464.tif 000006
【図３】
0005601464.tif 000007
【図４】
0005601464.tif 000008
【図５】
0005601464.tif 000009
【図６】
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【図７】
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