(57)【要約】【課題】コーティング膜の剥離による加工面粗さの劣化を防ぐ。【解決手段】エンドミル本体１１先端部の外周面には、外周刃１６のエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なりエンドミル本体１１の軸線を中心とした円周上に位置するマージン部２０と、マージン部２０のエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なりエンドミル回転方向Ｔ後方側に向かうに従いエンドミル本体１１の内周側に向かう外周逃げ面２１とが形成され、マージン部２０にはエンドミル本体１１の母材表面にコーティング膜２２が被覆され、このコーティング膜２２は外周逃げ面２１とマージン部２０との境界部において外周逃げ面２１のエンドミル本体１１の母材表面には被覆されていない。【選択図】図３
2014188611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面と上記エンドミル本体先端部の外周面との交差稜線部に上記壁面をすくい面とする外周刃が形成されるとともに、上記エンドミル本体先端部の外周面には、上記外周刃のエンドミル回転方向後方側に連なって上記軸線を中心とした円周上に位置するマージン部と、このマージン部のさらにエンドミル回転方向後方側に連なって該エンドミル回転方向後方側に向かうに従い上記エンドミル本体の内周側に向かう外周逃げ面とが形成され、上記マージン部には上記エンドミル本体の母材の表面にコーティング膜が被覆される一方、このコーティング膜は、上記外周逃げ面と上記マージン部との境界部において該外周逃げ面における上記エンドミル本体の母材の表面には被覆されていないことを特徴とするエンドミル。
【請求項２】
上記コーティング膜は、その表面が研磨されているとともに、上記すくい面と上記マージン部との境界部においても該すくい面における上記エンドミル本体の母材の表面には被覆されていないことを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。
【請求項３】
軸線回りに回転されることになるエンドミル本体の母材の表面にコーティング膜を被覆し、次いでこのエンドミル本体の先端部外周に、上記軸線を中心とした円周上にマージン部が残されるようにして、該マージン部のエンドミル回転方向後方側に、該エンドミル回転方向後方側に向かうに従い上記エンドミル本体の内周側に向かう外周逃げ面を、上記コーティング膜および上記エンドミル本体の母材を除去することによって形成することを特徴とするエンドミルの製造方法。
【請求項４】
上記エンドミル本体の母材の表面にコーティング膜を被覆した後に、このコーティング膜の表面を研磨し、次いで上記エンドミル本体の先端部外周に、上記外周逃げ面と、上記マージン部のエンドミル回転方向側に切屑排出溝とを、上記コーティング膜および上記エンドミル本体の母材を除去することによって形成して、該切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面をすくい面とする外周刃を形成することを特徴とする請求項３に記載のエンドミルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周刃のエンドミル回転方向後方側の外周面に逃げ角を有することのないマージン部が形成されたエンドミル、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなマージン部が形成されたエンドミルとして、例えば特許文献１には、円柱状のシャンク部と、このシャンク部の一端に設けられた外周刃と底刃を持つ刃部とを備え、さらにこの外周刃に、シャンク部の外周面に連続した同一面上にある円筒面を持つ丸ランド、すなわち外周刃に対して逃げ角を有することのないマージン部が、外周刃のエンドミル回転方向後方側の外周面に形成されたものが提案されている。さらに、この特許文献１には、上記刃部に、ＤＬＣコーティングやＴｉＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣ等のコーティングを施すことも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４８８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなマージン部を備えてコーティングが施されたエンドミルでは、通常は円柱状のエンドミル本体の母材の先端部外周に切屑排出溝を形成して、そのエンドミル回転方向を向く壁面と外周面との交差稜線部に外周刃を形成するとともに、この外周刃からエンドミル回転方向後方側に上記マージン部の幅をあけて、エンドミル回転方向後方側に向かうに従い内周側に向かう外周逃げ面を形成して刃部を形成し、しかる後にこの刃部の表面にコーティングが施される。
【０００５】
ところが、このようなコーティングが特にアークイオンプレーティング法によるものであると、例えば図４に示すようにエンドミル本体１の母材表面のマージン部２と外周逃げ面３との交差稜線部４のようなエッジ部にコーティング膜５が盛り上がるように被覆されてしまう。そして、このようなエンドミルをそのまま切削加工に使用すると、アークイオンプレーティング法のような物理蒸着法（ＰＶＤ法）によるコーティング膜５には圧縮応力が発生するために、この盛り上がった部分が図５に示すように容易に剥離して段差部が形成され、これが加工面を傷つけて加工面粗さを劣化させるおそれが生じる。
【０００６】
また、このようなアークイオンプレーティング法によるコーティング膜５には、上述のようなエッジ部以外にも、その表面に０．３〜５．０μｍ程度の大きさの微細突起や微細粒子が突出することが知られており、特にマージン部２は被削材の加工面を擦りながら切削を行うことになるため、マージン部２のコーティング膜５にこのような微細突起や微細粒子が突出していると、やはり加工面粗さを劣化させることになる。その一方で、このような微細突起や微細粒子を除去するためにコーティング膜５の表面に研磨加工を施すと、マージン部２と切屑排出溝のエンドミル回転方向Ｔを向いてすくい面６とされる壁面との交差稜線部である外周刃７に被覆されたコーティング膜５が図４および図５に示すように丸みを帯びてしまい、切削抵抗の増大を招くことになる。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたもので、マージン部の外周逃げ面との交差稜線部におけるエンドミル本体の母材表面に被覆されたコーティング膜の剥離による加工面粗さの劣化を防ぐことが可能なエンドミルおよびその製造方法を提供することを第１の目的とし、さらにはマージン部のコーティング膜に突出する微細突起や微細粒子による加工面粗さの劣化をも防ぐとともに切削抵抗の増大を抑制することが可能なエンドミルおよびその製造方法を提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して、第１の目的を達成するために、本発明のエンドミルは、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面と上記エンドミル本体先端部の外周面との交差稜線部に上記壁面をすくい面とする外周刃が形成されるとともに、上記エンドミル本体先端部の外周面には、上記外周刃のエンドミル回転方向後方側に連なって上記軸線を中心とした円周上に位置するマージン部と、このマージン部のさらにエンドミル回転方向後方側に連なって該エンドミル回転方向後方側に向かうに従い上記エンドミル本体の内周側に向かう外周逃げ面とが形成され、上記マージン部には上記エンドミル本体の母材の表面にコーティング膜が被覆される一方、このコーティング膜は、上記外周逃げ面と上記マージン部との境界部において該外周逃げ面における上記エンドミル本体の母材の表面には被覆されていないことを特徴とする。
【０００９】
また、このような第１の目的を達成するための本発明のエンドミルの製造方法は、軸線回りに回転されることになるエンドミル本体の母材の表面にコーティング膜を被覆し、次いでこのエンドミル本体の先端部外周に、上記軸線を中心とした円周上にマージン部が残されるようにして、該マージン部のエンドミル回転方向後方側に、該エンドミル回転方向後方側に向かうに従い上記エンドミル本体の内周側に向かう外周逃げ面を、上記コーティング膜および上記エンドミル本体の母材を除去することによって形成することを特徴とする。
【００１０】
このようなエンドミルの製造方法によれば、母材表面にコーティング膜が被覆されたエンドミル本体の先端部外周に、マージン部を残してコーティング膜および母材を除去することによって外周逃げ面が形成されるため、マージン部における母材表面にはコーティング膜が被覆される一方で外周逃げ面のマージン部との境界部における母材表面にはコーティング膜が被覆されていない本発明のエンドミルを製造することができる。
【００１１】
そして、このように上記境界部の外周逃げ面における母材表面にコーティング膜が被覆されていない本発明のエンドミルでは、コーティングが物理蒸着法（ＰＶＤ法）によるものであっても、該境界部すなわちマージン部と外周逃げ面との交差稜線部にコーティング膜が盛り上がるように形成されることもない。従って、このようなエンドミルによれば、こうして盛り上がった境界部のコーティング膜が切削加工時に剥離して段差部が形成されることにより加工面粗さが損なわれることもなく、仕上げ面精度の向上を図ることができる。
【００１２】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明のエンドミルはさらに、上記コーティング膜が、その表面が研磨されているとともに、上記すくい面と上記マージン部との境界部においても該すくい面における上記エンドミル本体の母材の表面には被覆されていないことを特徴とし、また本発明のエンドミルの製造方法はさらに、上記エンドミル本体の母材の表面にコーティング膜を被覆した後に、このコーティング膜の表面を研磨し、次いで上記エンドミル本体の先端部外周に、上記外周逃げ面と、上記マージン部のエンドミル回転方向側に切屑排出溝とを、上記コーティング膜および上記エンドミル本体の母材を除去することによって形成して、該切屑排出溝のエンドミル回転方向を向く壁面をすくい面とする外周刃を形成することを特徴とする。
【００１３】
このようなエンドミルの製造方法では、外周逃げ面と同様に切屑排出溝も、表面が研磨されたコーティング膜が被覆されたマージン部を残して、コーティング膜およびエンドミル本体の母材を除去することにより形成されるため、この切屑排出溝のエンドミル回転方向側を向く壁面であるすくい面とマージン部との境界部においても、該すくい面におけるエンドミル本体の母材表面にはコーティング膜が被覆されていない本発明のエンドミルを製造することができる。
【００１４】
そして、このようなエンドミルでは、マージン部に残されたコーティング膜の表面が研磨されて微細突起や微細粒子が除去されているので、マージン部が被削材の加工面を擦りながら切削が行われても加工面粗さが劣化することはなく、却ってバニシング効果により仕上げ面精度の向上を図ることができる。また、このようにコーティング膜が研磨された後にコーティング膜およびエンドミル母材が除去されることにより、切屑排出溝が形成されてそのエンドミル回転方向側を向く壁面をすくい面とする外周刃が形成されるので、外周刃が丸みを帯びることもなく、鋭い切れ味を確保して切削抵抗の低減を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、第１に、マージン部と外周逃げ面との境界部においてコーティング膜が盛り上がって切削加工時に剥離を生じることにより加工面粗さが劣化するのを防ぐことができ、また第２には、コーティング膜表面の微細突起や微細粒子を除去することによって外周切刃が丸みを帯びるのも防いで、バニシング効果による仕上げ面精度の向上と切削抵抗の低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のエンドミルの一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態における切刃部の軸線に垂直な断面図である。
【図３】図２における外周刃周辺の拡大断面図である。
【図４】従来のエンドミルにおける外周刃周辺の拡大断面図である。
【図５】図４に示すエンドミルにおいてマージン部と外周逃げ面との境界部におけるコーティング膜に剥離が生じた状態を示す外周刃周辺の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、エンドミル本体１１は、超硬合金や高速度工具鋼等の硬質材料によりなる母材から軸線Ｏを中心とする外形略円柱状に形成され、その後端部（図１において右側部分）は円柱状のままのシャンク部１２とされるとともに、先端部（図１において左側部分）は切刃部１３とされている。このようなエンドミルは、シャンク部１２が工作機械に主軸に把持されて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、通常は該軸線Ｏに交差する方向に送り出されて切刃部１３により被削材に切削加工を施してゆく。
【００１８】
エンドミル本体１先端側の切刃部１３の外周には、エンドミル本体１１の先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に向けて捩れる切屑排出溝１４が、周方向に間隔をあけて複数条（本実施形態では４条）形成されている。さらに、これらの切屑排出溝１４のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面と切刃部１３の外周面との交差稜線部には、上記壁面をすくい面１５として切屑排出溝１４と同様に軸線Ｏ回りに捩れる外周刃１６がそれぞれ形成されており、これらの外周刃１６の軸線Ｏ回りの回転軌跡は図２に示すように該軸線Ｏを中心とする１つの円筒面Ｐをなすようにされている。
【００１９】
また、各切屑排出溝１４の先端部には内周側に向けて凹溝状のギャッシュ１７が形成されており、これらのギャッシュ１７のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面とエンドミル本体１１先端の先端逃げ面１８との交差稜線部には、上記外周刃１６の先端から内周側に向かう底刃１９が形成されている。ここで、本実施形態のエンドミルは、これらの底刃１９が軸線Ｏに垂直な平面上に略延びて外周刃１６と略直交するようにされたスクエアエンドミルとされているが、外周刃１６と底刃１９とが略１／４円弧状のコーナ刃を介して連なるラジアスエンドミルとされていたり、底刃１９の回転軌跡が軸線Ｏ上に中心を有する半球状とされたボールエンドミルとされていたりしてもよい。
【００２０】
一方、切刃部１３の外周面には、外周刃１６のエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なり、外周刃１６と等しい外径の上記円筒面Ｐに沿った円周上に延びるマージン部２０と、このマージン部２０のさらにエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なり、このエンドミル回転方向Ｔの後方側に向かうに従いエンドミル本体１１の内周側に向かう外周逃げ面２１とが形成されている。外周逃げ面２１は、図２に示すようにエンドミル回転方向Ｔの後方側に延びた後、このエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する切屑排出溝１４のエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く壁面に連なっている。
【００２１】
そして、図３に示すように、この切刃部１３の外周面において、上記マージン部２０には、エンドミル本体１１の上記母材の表面にコーティング膜２２が被覆されている一方、外周逃げ面２１における母材の表面にはこのようなコーティング膜２２は被覆されておらず、上記母材がそのまま露出した状態とされている。さらに、本実施形態では、すくい面１５にもコーティング膜２２は被覆されておらず、やはりエンドミル本体１１の母材が露出した状態とされている。
【００２２】
ここで、上記コーティング膜２２は、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆのような周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移元素と第３ｂ、４ｂ族元素のうち１種または２種以上を含む金属の炭化物、窒化物、酸化物、炭窒化物、または硼化物よりなるものであって、代表的にはＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮ、ＡｌＴｉＳｉＮ、ＡｌＣｒＳｉＮなどの高融点硬質物皮膜であり、イオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法によって所定の膜厚で被覆され、特にアークイオンプレーティング法により被覆されるのが好ましい。
【００２３】
また、このコーティング膜２２の表面には研磨が施されており、これによってコーティング膜２２の表面からは上述のような高融点硬質物の微細突起または微細粒子が除去されて、その表面粗さが例えばＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１における算術平均粗さＲａにおいて０．２μｍ以下とされている。さらに、このようなコーティング膜２２が被覆されたマージン部２０の周方向の幅は０．２ｍｍ以下とされている。
【００２４】
なお、図３に示すように、コーティング膜２２のエンドミル回転方向Ｔ後方側を向く面はエンドミル本体１１の母材における外周逃げ面２１と略面一とされるとともに、コーティング膜２２のエンドミル回転方向Ｔ側を向く面もエンドミル本体１１の母材におけるすくい面１５と略面一とされている。従って、外周刃１６は厳密にはこのコーティング膜２２のエンドミル回転方向Ｔ側を向く面と外周面との交差稜線部に形成されることになり、コーティング膜２２の上記外周面が上記円筒面Ｐ上に位置することになる。
【００２５】
このようなエンドミルを製造する場合の本発明のエンドミルの製造方法の一実施形態について説明すると、この実施形態の製造方法では、まず上述のような硬質材料から円柱状の母材を製造し、その表面全体に上記コーティング膜２２を被覆する。次いで、このコーティング膜２２の表面に研磨を施して上述のような高融点硬質物の微細突起または微細粒子を除去する。なお、このコーティング膜２２の研磨には、例えば研磨砥粒を含有したブラシや、研磨布、バフによる研磨、またはポリッシュ加工やラップ加工、あるいは細かいダイヤモンド砥粒等をショット粒子として加圧流体により吹き付けるショットブラストなどが用いられる。
【００２６】
こうしてコーティング膜２２の表面が研磨されたなら、次にマージン部２０のコーティング膜２２を残しつつ、研削砥石等によってコーティング膜２２およびエンドミル本体１１の母材を除去して、エンドミル本体１１の切刃部１３となる部分に切屑排出溝１４と外周逃げ面２１とを形成し、この切屑排出溝１４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面であるすくい面１５とマージン部２０との交差稜線部に外周刃１６を形成する。また、こうして形成した切屑排出溝１４の先端部にギャッシュ１７を形成するとともに、切刃部１３の先端（エンドミル本体１１の先端）には先端逃げ面１８を形成して、その交差稜線部に底刃１９を形成する。
【００２７】
例えばこのような製造方法によって製造される上記構成のエンドミルにおいては、軸線Ｏ回りに回転されることになるエンドミル本体１１の母材の表面にコーティング膜２２を被覆した後に、マージン部２０にはコーティング膜２２が残されるようにして、コーティング膜２２およびエンドミル本体１１の母材を除去することにより、マージン部２０のエンドミル回転方向Ｔ後方側に外周逃げ面２１を形成しているので、この外周逃げ面２１のマージン部２０との境界部における母材表面にはコーティング膜２２が被覆されることはない。
【００２８】
従って、このようなエンドミルでは、コーティング膜２２が上述のように物理蒸着法（ＰＶＤ法）によって形成されたものであっても、このマージン部２０と外周逃げ面２１との境界部にコーティング膜２２の盛り上がりが生じることはなく、こうして盛り上がった部分が切削加工時に圧縮応力によって容易に剥離を生じて境界部に段差部が形成されることもない。このため、かかる段差部によって加工面が傷つけられて加工面粗さが劣化することもなく、加工面の仕上げ面精度を維持することができる。
【００２９】
また、本実施形態の製造方法では、円柱状のエンドミル本体１１の母材表面にコーティング膜２２を形成した後で、切屑排出溝１４や外周逃げ面２１を形成する前に、このコーティング膜２２の表面に研磨を施すことにより、特に上記アークイオンプレーティング法に由来するコーティング膜２２表面の微細突起や微細粒子を除去している。このため、製造されたエンドミルのマージン部２０におけるコーティング膜２２の表面も、このような微細突起や微細粒子が除去されて、上述のような表面粗さの平滑面とされている。
【００３０】
ここで、マージン部２０は上述のように外周刃１６と等しい外径の上記円筒面Ｐに沿った円周上に延びていて、外周刃１６に対する逃げ角が与えられておらず、切削時には外周刃１６によって切削されて形成された加工面をさらに擦るようにして加工してゆく。従って、そのようなマージン部２０に被覆されたコーティング膜２２が上述のような硬質物皮膜であって、しかもその表面が平滑とされていることにより、本実施形態のエンドミルによれば該コーティング膜２２によるバニシング効果によって加工面も平滑に仕上げることが可能となり、仕上げ面精度を向上させることが可能となる。
【００３１】
さらに、本実施形態のエンドミルの製造方法では、切屑排出溝１４も、こうしてエンドミル本体１１の円柱状の母材表面にコーティング膜２２が被覆されて、その表面が研磨されて平滑とされた後に、マージン部２０のエンドミル回転方向Ｔ側のコーティング膜２２およびエンドミル本体１１の母材を除去することによって形成される。このため、平滑に研磨されたマージン部２０におけるコーティング膜２２の表面と、研削加工等によってコーティング膜２２およびエンドミル本体１１の母材が除去されてやはり平滑に形成された切屑排出溝１４のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面との交差稜線部に、実質的な外周刃１６が形成されることになる。
【００３２】
従って、こうして製造される本実施形態のエンドミルによれば、この外周刃１６の刃先エッジに丸みを帯びさせることなくシャープさを確保することができ、これによって外周刃１６の切れ味も鋭くして切削抵抗の低減を図ることが可能となる。また、本実施形態では、上述のように外周刃１６によって切削された加工面を擦るマージン部２０のコーティング膜２２の表面が平滑とされていることによっても、切削抵抗の一層の低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１１  エンドミル本体
１３  切刃部
１４  切屑排出溝
１５  すくい面
１６  外周刃
２０  マージン部
２１  外周逃げ面
２２  コーティング膜
Ｏ  エンドミル本体１１の軸線
Ｔ  エンドミル回転方向
【図１】
2014188611.tif 000003
【図２】
2014188611.tif 000004
【図３】
2014188611.tif 000005
【図４】
2014188611.tif 000006
【図５】
2014188611.tif 000007