(57)【要約】【課題】  高速度で仕上げ加工を実施しても、切れ刃を長寿命化することができる刃先交換式ボールエンドミルを提供する。【解決手段】  工具本体の先端部に円弧状切れ刃を有し同じ形状をした切削用インサート４枚が着脱自在に装着された刃先交換式ボールエンドミルであって、工具本体の先端部には切削用インサートを固定用ネジにより固定するための第１から第４のインサート取付座を有し、固定用ネジの中心軸は、工具本体の回転方向とは逆方向に角度θ１（度）傾斜した方向に設定され、且つ、工具回転軸方向に延びる向きと直交する方向に対して角度θ２（度）傾斜した方向に設定されている。θ１値は８≦θ１≦１０、θ２値は１０≦θ２≦１２、の範囲であり、切削用インサートは固定用ネジにより、第１から第４のインサート取付座にネジ締結によって固定されている。【選択図】  図５
2014111286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体の先端部に円弧状切れ刃を有し同じ形状をした切削用インサート４枚が着脱自在に装着された刃先交換式ボールエンドミルであって、前記工具本体の先端部には、前記切削用インサートを固定用ネジにより固定するための第１、第２、第３、第４のインサート取付座を有し、前記先端部を工具回転軸方向からみた正面図において、前記切削用インサートを、前記第１から第４のインサート取付座に装着したときの前記固定用ネジの中心軸は、前記切削用インサートの円弧状切れ刃が径方向に延びる向きと直交する方向に対して、前記工具本体の回転方向とは逆方向に角度θ１（度）傾斜した方向に設定され、前記先端部を前記工具回転軸に直交する方向からみた平面図において、前記固定用ネジの中心軸は、前記工具回転軸方向に延びる向きと直交する方向に対して、前記工具本体の先端部方向に角度θ２（度）傾斜した方向に設定され、前記θ１値は、８≦θ１≦１０、前記θ２値は、１０≦θ２≦１２、の範囲であり、前記切削用インサートは、前記固定用ネジにより、前記第１から第４のインサート取付座にネジ締結によって固定されていることを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項２】
前記切削用インサートを前記第１から第４のインサート取付座に装着したときに、前記円弧状切れ刃は、前記工具本体の最先端から後端側に向かうように装着され、前記第１のインサート取付座に装着される切削用インサートは、前記円弧状切れ刃の端部が前記工具回転軸に交差する状態で装着され、前記第２から第４のインサート取付座に装着される切削用インサートは、前記円弧状切れ刃の端部が、前記工具回転軸に交差しないように装着され、前記第２から第４のインサート取付座に装着される切削用インサートは、前記円弧状切れ刃の端部が、前記工具回転軸から離れた位置から後端側に向かうように装着されていることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項３】
前記刃先交換式ボールエンドミルの前記先端部を前記工具回転軸方向からみた正面図において、前記刃先交換式ボールエンドミルの刃径をＤ（ｍｍ）、前記円弧状切れ刃の端部が前記工具回転転軸に交差しないように装着されている前記切削用インサートにおける前記工具回転転軸から前記円弧状切れ刃の端部までの距離をＷ（ｍｍ）としたときに、前記Ｗ値は、０．０１Ｄ≦Ｗ≦０．０７Ｄ、を満足するように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項４】
前記刃先交換式ボールエンドミルの前記先端部を前記工具回転軸に直交する方向からみた平面図において、前記円弧状切れ刃の端部が前記工具回転軸に交差するように装着されている前記切削用インサートの円弧状切れ刃が前記工具回転軸と交わる交差点（Ｐ）と、前記円弧状切れ刃の端部が前記工具回転転軸に交差しないように装着されている前記インサートの円弧状切れ刃の一方の端部との距離（ｍｍ）をＡとしたときに、前記Ａ値は、０．００３≦Ａ≦０．１５、を満足するように設定されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項５】
前記刃先交換式ボールエンドミルの前記先端部を前記工具回転軸方向からみた正面図において、前記切削用インサートを前記第１から第４のインサート取付座に装着したときに、前記切削用インサートの各切れ刃がなす角度は、９０度に設定されていることを特徴する請求項１から請求項４のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項６】
前記刃先交換式ボールエンドミルの前記先端部を前記工具回転軸方向からみた正面図において、前記切削用インサートを前記第１から第４のインサート取付座に装着したときに、前記切削用インサートの各切れ刃がなす角度は、不等角度に設定されていることを特徴する請求項１から請求項４のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項７】
前記不等角度は、８７．５°〜９２．５°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項８】
前記切削用インサートの前記円弧状切れ刃の中心角γ１（度）は、８０≦γ１≦１２０、に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項９】
前記切削用インサートは、超硬合金から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずかに記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項１０】
前記切削用インサートは、その基体が超硬合金から構成され、前記円弧状切れ刃部は、前記超硬合金からなる基体に立方晶窒化硼素焼結体を含む硬質焼結体から形成された切れ刃部を接合した構成とされていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずかに記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【請求項１１】
前記第１から第４のインサート取付座に前記切削用インサートを装着したときに、前記切削用インサートは相互に非接触となるように装着されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずかに記載の刃先交換式ボールエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具本体の先端部に設けたインサート取付座に、切れ刃を備えたインサートを着脱自在に装着できるようにした刃先交換式ボールエンドミル、特に、金型等の仕上げ加工において、高速、高能率、かつ加工面の表面粗さを向上させる切削加工を実施することができる刃先交換式ボールエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金型を製作する際には、３次元の切削加工を行う必要がある。従来から金型の切削加工を行う切削工具として、ソリッド型のボールエンドミルの他に、切れ刃を備えたインサートを着脱可能に装着した刃先交換式ボールエンドミルが用いられている。
近年、金型の寸法は大型化する傾向にあり、これに伴って金型の切削加工を行う刃先交換式ボールエンドミルには、高速、高能率、加工面の表面粗さを向上させる切削加工を可能とするとともに、切れ刃の長寿命化が要求されている。このような要求に対応するためには、下記の技術課題を改善した刃先交換式ボールエンドミルを開発する必要がある。
【０００３】
（１）刃先交換式ボールエンドミルの工具本体の先端部に着脱可能に、４つ以上の切れ刃を備えたインサートを着脱自在に装着して、被削材を高速、高能率に切削加工ができるとともに、仕上げ加工面の表面粗さを向上させる切削加工を行うことができるようにする。このうち、加工面の表面粗さを向上させる切削加工を行うためには、工具本体の工具回転軸近傍に配置される切れ刃の配置位置、及び切れ刃の形状やその材質について改善を行う必要がある。
【０００４】
（２）刃先交換式ボールエンドミルを用いた切削加工においても、工具本体の工具回転軸及びその近傍における切れ刃は、切削加工負荷が大になる。このため、工具本体の回転軸心及びその近傍の切れ刃には欠損が発生し易くなる。このような切れ刃に欠損が発生することを防止するためには、工具本体の工具回転軸及びその近傍に配置する切れ刃の構成についても改善することが望ましい。
【０００５】
（３）インサート取付座に装着したインサートが、切削加工中に発生する切削加工負荷によりその固定位置がズレないように、インサートをインサート取付座に装着して固定する手段の改善を行う必要がある。
【０００６】
上記した技術課題を改善した刃先交換式ボールエンドミルについては、例えば、下記の特許文献１〜４に記載の発明が提案されている。
【０００７】
特許文献１（特許第２７２３７６８号公報）には、単一の主切れ刃と二以上の副切れ刃とを備えたボールエンドミルに関する技術が提案されている。特許文献１の図１、２には、単一の主切れ刃（１６）と第１副切れ刃（１８）と第２副切れ刃（２０）とを備えた３枚刃のボールエンドミルが開示されている。主切れ刃、第１副切れ刃と第２副切れ刃はそれぞれ、ねじ止めによって、ボールエンドミル本体（１２）に装着されている。
ここで用いられている主切れ刃、第１副切れ刃と第２副切れ刃の３種類の切れ刃は、図２より形状が異なっている。そのため、特許文献１のボールエンドミルでは、主切れ刃と各副切れ刃とのなす角度および各副切れ刃同士のなす角度が、それぞれ異なる角度に設定されている。このことによって、それぞれの切れ刃に作用する切削抵抗が同等になるようにしている。
【０００８】
特許文献２（特開昭６０−８５８１５号公報）に記載されている切削工具は、一軸の回りに回転駆動されるホルダと、このホルダに取外し可能に取付けた４つの切削チップを備えている。この切削チップは、中心に円筒穴のある円板から扇形に切り出した形状であり、そのうちの１個の切削チップは円弧の中心角が９０°より大きくし、他の３個の切削チップは円弧の中心角が９０°より小さくしている。そして、円弧の中心角を９０°より大きくした切削チップは、ホルダの工具回転軸を越えて配置するとともに、この工具回転軸を越えて延びている部分には面取りを施して鋭角の縁を形成している。
一方、ホルダは、４つの切削チップの嵌め込み部の底部に、球を、工具回転軸上に位置するように接着により固定している。また、この球の半径は各扇形をなす切削チップの内側の円弧部の半径に等しくして、４つの切削チップを固定するための基準としている。これにより、この切削工具は、高い切削加工精度のみならず、送り速度も高い切削加工を行うことが可能になることが記載されている。
【０００９】
特許文献３（特開平４−２７５８１５号公報）には、刃部の製作が容易で、かつ安定した寿命の切削加工を行うことを可能とした４枚刃のボールエンドミルに関する発明が提案されている。
このボールエンドミルは、工具本体の先端部に４つの切れ刃を周方向へ９０°位相をずらして設け、かつ切れ刃の材質を２種類として、各切れ刃はその材質が交互に異なるように工具本体の先端部にロウ付け、あるいはねじ等で固定した構成になっている。また、この２種類の材質からなる切れ刃は、じん性に富んだ超硬合金製の切れ刃と、耐摩耗性に富んだＣＢＮ焼結材製の切れ刃とされている。さらに、このじん性に富んだ２枚の超硬合金製の切れ刃は、ボール外周部から先端部の工具回転軸まで配置され（図１参照）、耐摩耗性に富んだ２枚の切れ刃は、ボール外周部から先端部の工具回転軸から離れた位置に配置した構成になっている。このような構成にすることにより、特許文献３に記載のボールエンドミルは、工具本体の先端部まで配置された切れ刃はじん性に富んだ超硬合金製の材質が用いられているので、先端部で低速切削が行われても切れ刃に欠損の発生を食い止めるように改善している。
【００１０】
特許文献４（特許第４５３１９８１号公報）には、ボールエンドミルではないがホルダの先端部（溝脚部）に工具回転軸（Ｚ軸）方向に形成されたスリット状溝に挿入した切削インサートを、クランプネジにより確実にクランプする機構を備えた穴ぐり工具に関する発明が提案されている。
このクランプ機構は、溝脚部に設けたクランプネジ用の穴の中心軸を、工具回転軸（Ｚ軸）と直交する面のＸ軸方向に対して傾斜させるとともに、切削インサートに設けた受容穴の中心軸もＸ方向に対して傾斜させて、切削インサートをスリット状溝に対して傾斜させて固定するようにしている。さらに、スリット状溝の底面部に設けた第１及び第２のストッパ面を設けている。特許文献４に記載の穴ぐり工具は、このようなクランプ機構を備えているので、切削インサートはクランプネジのくさび面伝道装置のような形式で協働して、ストッパ面に押圧されるので切削加工中における切削インサートに発生する振動もなくなり、優れたクランプ作用を達成することができるようにした工具である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第２７２３７６８号公報
【特許文献２】特開昭６０−８５８１５号公報
【特許文献３】特開平４−２７５８１５
【特許文献４】特許第４５３１９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載の切削工具は、３枚刃の切れ刃からなる刃先交換式のボールエンドミルの構成をなしているが、インサートの固定はネジによる固定であるため、高速回転による高速切削時にはインサートが抜け出る可能性がある。また、繰り返して交換するインサートを、その都度、高精度にその固定位置を維持するのは困難であると考えられる。また、特許文献１に記載の主切れ刃、第１副切れ刃と第２副切れ刃の３種類の切れ刃は、刃長が異なっているために、切削抵抗の大小関係は、主切れ刃＞第１副切れ刃＞第２副切れ刃、とうい関係になっている。この点でも、インサートのネジ固定により、高精度な固定位置を維持するのは困難であると考えられる。
【００１３】
特許文献２に記載の切削工具は、刃先交換式の４枚刃からなるボールエンドミルの構成をなしているが、インサートの固定はネジと押え板による固定であるため、高速回転による高速切削時にはインサートが抜け出る可能性がある。また、インサートを固定する基準となる嵌め込み部底の球については、球とインサート内側の円弧の精度、球の接着による取り付位置の精度、接着の耐久性等を考慮すると、繰り返して交換するインサートを、その都度、高精度にその固定位置を維持するのは困難であると考えられる。
【００１４】
特許文献３に記載のボールエンドミルは、４枚刃の切れ刃のうち、じん性に富んだ２枚の超硬合金製の切れ刃は、ボール外周部から先端部の工具回転軸まで配置し、耐摩耗性に富んだＣＢＮ焼結材からなる２枚の切れ刃は、ボール外周部から先端部の工具回転軸から離れた位置に配置した構成になっている。このため、このボールエンドミルを平面切削の仕上げ加工用に使用すると、耐摩耗性に富んだＣＢＮ焼結材からなる２枚の切れ刃は切削加工に寄与する部分が無いか、あるいは少なくなるので、被削材の切削加工の精度（切削加工面の面粗さ）が低下する。従って、特許文献３に記載のボールエンドミルは、高速切削用には適しているが、被削材の平面切削の仕上げ加工用のボールエンドミルには適していない。
また、特許文献３に記載のボールエンドミルは、４枚の切れ刃を工具本体にねじで固定するときの具体的な固定手段については記載されていない。
【００１５】
特許文献４に記載の穴ぐり工具は、前記したように、スリット状溝に装着した切削インサートを、スリット状溝に対してクランプネジを傾斜させた方向からネジ締めにより固定する手段と、スリット状溝の底面部に設けた第１及び第２のストッパ手段を備えたクランプ機構により、切削インサートをスリット状溝内に安定した状態で固定することが可能になって穴ぐり加工の精度を向上させることができるが、このクランプ機構を、金型などを高速度で３次元加工するための刃先交換式ボールエンドミル、例えば、特に、４枚刃の切れ刃を備えた刃先交換式ボールエンドミルにそのまま適用すると、各切れ刃を工具本体に装着するための機構が極めて複雑になる。
【００１６】
本発明の目的は、４枚刃からなる刃先交換式ボールエンドミルにおいて、工具本体の先端部に、円弧状切れ刃を有し同じ形状をした切削用インサート４枚をそれぞれの取付座に装着して固定するための固定形態を改善することにより、金型等の被削材の仕上げ加工を高速、高能率で行っても切れ刃の寿命を長寿命化するとともに、加工面の表面粗さを向上させることを可能とした刃先交換式ボールエンドミルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の刃先交換式ボールエンドミルは、工具本体の先端部に円弧状切れ刃を有し同じ形状をした切削用インサート４枚が着脱自在に装着された刃先交換式ボールエンドミルであって、前記工具本体の先端部には、前記切削用インサートを固定用ネジにより固定するための第１、第２、第３、第４のインサート取付座を有し、前記先端部を工具回転軸方向からみた正面図において、前記切削用インサートを、前記第１から第４のインサート取付座に装着したときの前記固定用ネジの中心軸は、前記切削用インサートの円弧状切れ刃が径方向に延びる向きと直交する方向に対して、前記工具本体の回転方向とは逆方向に角度θ１（度）傾斜した方向に設定され、前記先端部を前記工具回転軸に直交する方向からみた平面図において、前記固定用ネジの中心軸は、前記工具回転軸方向に延びる向きと直交する方向に対して、前記工具本体の先端部方向に角度θ２（度）傾斜した方向に設定され、前記θ１値は、８≦θ１≦１０、前記θ２値は、１０≦θ２≦１２、の範囲であり、前記切削用インサートは、前記固定用ネジにより、前記第１から第４のインサート取付座にネジ締結によって固定されていること、を特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記切削用インサートを前記第１から第４のインサート取付座に装着したときに、前記円弧状切れ刃は、前記工具本体の最先端から後端側に向かうように装着され、前記第１のインサート取付座に装着される切削用インサートは、前記円弧状切れ刃の端部が前記工具回転軸に交差する状態で装着され、前記第２から第４のインサート取付座に装着される切削用インサートは、前記円弧状切れ刃の端部が、前記工具回転軸に交差しないように装着され、前記第２から第４のインサート取付座に装着される切削用インサートは、前記円弧状切れ刃の端部が、前記工具回転軸から離れた位置から後端側に向かうように装着されていること、を特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記刃先交換式ボールエンドミルの前記先端部を前記工具回転軸方向からみた正面図において、前記刃先交換式ボールエンドミルの刃径をＤ（ｍｍ）、前記円弧状切れ刃の端部が前記工具回転転軸に交差しないように装着されている前記切削用インサートにおける前記工具回転転軸から前記円弧状切れ刃の端部までの距離をＷ（ｍｍ）としたときに、前記Ｗ値は、０．０１Ｄ≦Ｗ≦０．０７Ｄ、を満足するように設定されていること、を特徴としている。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記刃先交換式ボールエンドミルの前記先端部を前記工具回転軸に直交する方向からみた平面図において、前記円弧状切れ刃の端部が前記工具回転軸に交差するように装着されている前記切削用インサートの円弧状切れ刃が前記工具回転軸と交わる交差点（Ｐ）と、前記円弧状切れ刃の端部が前記工具回転転軸に交差しないように装着されている前記インサートの円弧状切れ刃の一方の端部との距離（ｍｍ）をＡとしたときに、前記Ａ値は、０．００３≦Ａ≦０．１５、を満足するように設定されていること、を特徴としている。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記刃先交換式ボールエンドミルの前記先端部を前記工具回転軸方向からみた正面図において、前記切削用インサートを前記第１から第４のインサート取付座に装着したときに、前記切削用インサートの各切れ刃がなす角度は、９０度に設定されていること、を特徴としている。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記刃先交換式ボールエンドミルの前記先端部を前記工具回転軸方向からみた正面図において、前記切削用インサートを前記第１から第４のインサート取付座に装着したときに、前記切削用インサートの各切れ刃がなす角度は、不等角度に設定されていること、を特徴としている。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記不等角度は、８７．５°〜９２．５°の範囲に設定されていること、を特徴としている。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記切削用インサートの前記円弧状切れ刃の中心角γ１（度）は、８０≦γ１≦１２０、に設定されていること、を特徴としている。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記切削用インサートは、超硬合金から構成されていること、を特徴としている。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記切削用インサートは、その基体が超硬合金から構成され、前記円弧状切れ刃部は、前記超硬合金からなる基体に立方晶窒化硼素焼結体を含む硬質焼結体から形成された切れ刃部を接合した構成とされていること、を特徴としている。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の刃先交換式ボールエンドミルに係り、前記第１から第４のインサート取付座に前記切削用インサートを装着したときに、前記切削用インサートは相互に非接触となるように装着されていること、を特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、４枚刃からなる刃先交換式ボールエンドミルにおいて、工具本体の先端部に、円弧状切れ刃を有し同じ形状をした切削用インサート４枚をそれぞれの取付座に装着して、これらの円弧状切れ刃が相互に対向するように配置され、４枚刃を有する刃先交換式ボールエンドミルとなっている。４枚の切削用インサートのそれぞれが備えている円弧状切れ刃の端部のうち、工具回転軸近傍に配置されたこれらの切れ刃の端部間の間隔を小さくすることが可能になるので、金型等の被削材の仕上げ加工を高速、高能率で行っても切れ刃の寿命を長寿命化するとともに、加工面の表面粗さを向上させることを可能とした刃先交換式ボールエンドミルを提供することが可能になる。
【００２９】
４枚の切れ刃を不等間隔で配置することにより、被削材に高速度の平面切削加工を実施しても、切削加工時に発生する振動が共振してビビリ振動の発生を抑制するので、４枚の切れ刃を長寿命化することが可能になる。
また、４枚の切れ刃の一部、又は全てを、耐摩耗性と耐熱性に優れた部材である立方晶窒化硼素焼結体（ＣＢＮ）から構成することにより、４枚の切れ刃をさらに長寿命化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る刃先交換式ボールエンドミルの実施形態について、切削用インサートを装着していないときの工具本体を示す平面図である。
【図２】図１に示す工具本体について、工具回転軸方向から見たときの先端部の構成を拡大して示した正面図である。
【図３】図１に示す工具本体の先端部の構成を拡大して示した部分平面図である。
【図４】図１に示す工具本体に、切削用インサートを装着した本発明に係る刃先交換式ボールエンドミルを示す平面図である。
【図５】図４に示す刃先交換式ボールエンドミルについて、工具回転軸方向から見たときの先端部の構成を拡大して示した正面図である。
【図６】図４に示す刃先交換式ボールエンドミルについて、先端部の構成を拡大して示した平面図である。
【図７】本発明に係る刃先交換式ボールエンドミルの第２の実施形態について、工具回転軸に切れ刃を有する構成例を示す図であって、刃先交換式ボールエンドミルの正面図である。
【図８】図７に示す刃先交換式ボールエンドミルについて、紙面の右側方向から見たときの側面図である
【図９】図７に示す刃先交換式ボールエンドミルについて、紙面の上側方向から見たときの平面図である。
【図１０】図５に示す切削用インサートの構成例を示す図であって、（ａ）はインサートの平面図、（ｂ）は（ａ）に示すインサートについて、紙面の左側方向から見たときの円弧状側面部の構成を示す正面図、（ｃ）は（ａ）に示すインサートを円弧状側面部の方向からみたときの側面図である。
【図１１】図５に示す切削用インサート固定用ネジの構成を示す正面図である。
【図１２】本発明の刃先交換式ボールエンドミルにおいて、切削用インサートを工具本体に装着したときに、これらインサートが備えている切れ刃の配置の位置関係を説明するための図であって、工具本体の先端部の斜視図である。
【図１３】図１２に示す図からインサートのみについてそれぞれの切れ刃の位置関係を示す図である。
【図１４】図１２及び図１３に丸印で示す工具回転軸の近傍部分について、その構成を説明するための平面図における拡大図である。
【図１５】切削加工を実施したときの切れ刃の摩耗状況を示す写真図であって、本発明例１の刃先交換式ボールエンドミルのインサートの切れ刃をす。
【図１６】切削加工を実施したときの切れ刃の摩耗状況を示す写真図であって、従来例１の２枚刃からなる刃先交換式ボールエンドミルの切れ刃を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて本発明に係る刃先交換式ボールエンドミルの実施形態について説明する。
【００３２】
（第１の実施形態における工具本体の構成）
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態となる刃先交換式ボールエンドミル（１）について、インサートを装着していないときの工具本体（２）の構成を示す図であって、図１は工具本体（２）の平面図、図２は工具本体を工具回転軸Ｏ方向からみたときの先端部の構成を拡大して示した正面図、図３は図１に示す工具本体を右側面方向からみたときの先端部の構成を示す平面図である。
【００３３】
工具本体は、例えば、ＳＫＤ６１等の合金工具鋼から製造されており、その工具回転軸Ｏ方向の一方の先端は、工具回転軸Ｏ方向に突出する略半球状、平面視では略半円弧状をなす先端部（３）を備えている。先端部には、後述する切れ刃を備えた切削用インサートを、ネジ固定手段により着脱可能に固定するためのインサート取付座（４）が形成されている。工具本体の工具回転軸Ｏ方向の他方の端部側は、刃先交換式ボールエンドミルをＮＣ制御手段を備えた３次元加工装置等に取り付けるためのシャンク部とされている。
【００３４】
工具本体（２）の先端部（３）に形成されているインサート取付座（４）の構成例を、図２及び図３に基づいて説明する。図２に示すように、インサート取付座は第１取付座（４ａ）、第２取付座（４ｂ）、第３取付座（４ｃ）と第４取付座（４ｄ）の４つの取付座を備えている。
【００３５】
第１から第４の４つのインサート取付座（４ａから４ｄ）は、円弧状の切れ刃（１２ｆ）を有し同じ形状をした切削用インサート（１２）（図４から図１０参照）を装着して固定するための取付座になる。インサート取付座（４）は、図１から図３に示すように、先端部の球面状をなす表面部に形成されている。インサート取付座は、インサートの底面を、それぞれネジ固定手段により着脱可能に固定するための着座面（５）を備えている。これらの着座面（５）は、それぞれ先端部の最先端方向に向かって形成され、それぞれインサートをネジ固定手段となるインサート固定用ネジ（９）により固定するためのネジ挿通穴（６）が刻設されている。図２、図３に示す切屑排出溝（１０）は、チップポケットとも呼ばれている。
【００３６】
（第１の実施形態における刃先交換式ボールエンドミルの構成）
図４〜図６は、図１に示す工具本体が備えているインサート取付座に切削用インサートを装着したとき、すなわち、本発明の第１の実施形態となる刃先交換式ボールエンドミルの構成を示す図である。なお、図４は刃先交換式ボールエンドミルの平面図、図５は図４に示す刃先交換式ボールエンドミルを工具回転軸Ｏ方向からみたときの先端部の構成、特に、インサートの位置関係を拡大して示した正面図、図６は図４に示す刃先交換式ボールエンドミルについて、先端部の構成を拡大して示した部分平面図である。
【００３７】
図４〜図６に示すように、インサート取付座に装着された切削用インサートは、インサート固定用ネジを用いたネジ締めにより固定される。なお、インサート固定用ネジは、同一仕様のネジを使用する。図５に示すように、刃先交換式ボールエンドミルを工具回転軸Ｏ方向からみたときの先端部の正面図において、インサート固定用ネジ（９）の中心軸線Ｏ３は、直線Ｏ２に対して傾斜角度θ１（度）を有している。この傾斜角度は、中心軸線Ｏ３が、切削用インサートの円弧状切れ刃が径方向に延びる方向の直線〇１と直交する方向の直線Ｏ２に対して、工具本体の回転方向Ｒとは逆方向に角度θ１（度）傾斜した方向に設定されている。この傾斜角度θ１（度）は、８≦θ１≦１０、の範囲に設定している。より好ましくは、９≦θ１≦１０、の範囲に設定するとよい。θ１値を上記の数値範囲内に設定することにより、切削加工時において、切削用インサートの円弧状切れ刃が被削材から被る切削抵抗の半径方向成分に対して、切削用インサートを取付座に強固に固定することができる。
【００３８】
また、図６に示すように、刃先交換式ボールエンドミルの先端部の平面図において、インサート固定用ネジ（９）の中心軸線Ｏ３は、直線Ｏ４に対して傾斜角度θ２（度）を有している。この傾斜角度は、中心軸線Ｏ３が、工具回転軸Ｏ方向に延びる向きと直交する方向の直線Ｏ４に対して、工具本体の先端部方向に角度θ２（度）傾斜した方向に設定されている。この傾斜角度θ２（度）は、１０≦θ２≦１２、の範囲に設定している。より好ましくは、１１≦θ２≦１２、の範囲に設定するとよい。θ２値を上記の数値範囲内に設定することにより、切削加工時において、切削用インサートの円弧状切れ刃が被削材から被る切削抵抗の回転軸方向成分に対して、切削用インサートを取付座に強固に固定することができる。
従って、θ１値とθ２値を上記の数値範囲内に設定することにより、切削用インサートを取付座に装着して固定するための固定形態が改善される。その結果、工具振動の発生や切削抵抗の増大が抑制され、金型等の被削材の仕上げ加工を高速、高能率で行っても、切れ刃の寿命を長寿命化するとともに、加工面の表面粗さを向上させることが可能となる。
【００３９】
図４〜図６に示す刃先交換式ボールエンドミルの実施形態では、インサートの円弧状切れ刃は、図５に示すように、工具回転軸Ｏを中心として隣接する切れ刃同志は、その交差角度δがそれぞれ９０度の角度、すなわち、等間隔の角度でこれら４枚の切れ刃を配置した例を示している。なお、後述するが、本発明の刃先交換式ボールエンドミルにおいては、これら４枚の切れ刃を不等間隔の角度（不等角度）で配置してもよい。
【００４０】
図５に示す本発明の刃先交換式ボールエンドミルの例においては、インサートに設けた一方の端部が工具回転軸を基準として相互に対称となる位置にあって、各切れ刃が互いにより近接させた構成としたことを示している。図５に示す例では、インサートが備えている円弧状をなす切れ刃の端部は、工具回転軸Ｏから離間しており、切れ刃の端部は、工具回転軸Ｏと交差することの無いように配置されてる場合である。そのため、交差点Ｐは存在していない。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明例の第２の実施形態として、図７から図９に示すように、円弧状切れ刃を備えた切削用インサートを装着して固定したとき、第１から第４の４つのインサート取付座（４ａから４ｄ）のうち、第１のインサート取付座（４ａ）だけは、円弧状切れ刃の端部が工具回転軸に交差する状態で装着されている形態を示している。第１のインサート取付座（４ａ）に装着されたインサート切れ刃（１２ｆ）を特に、主切れ刃（１２ｆａ）と呼ぶ。第１のインサート取付座（４ａ）にインサートを装着したときには、インサートが備えている円弧状をなす主切れ刃（１２ｆａ）は、工具回転軸Ｏと交差するように配置されている。このときの交差点を「交差点Ｐ」と記載する。なお、第１のインサート取付座にインサートを装着した刃先交換式ボールエンドミルにおいては、この交差点Ｐは工具回転軸Ｏ方向の最下点になる。
【００４２】
また、図７に示すように、第２から第４のインサート取付座（４ｂから４ｄ）に装着される切削用インサートは、円弧状切れ刃の端部が、工具回転軸から離れた位置から後端側に向かうように装着されている。第２から第４のインサート取付座（４ｂから４ｄ）に装着されたインサート切れ刃を以降、副切れ刃（１２ｆｂから１２ｆｄ）と呼ぶ。即ち、第２から第４のインサート取付座（４ｂから４ｄ）に装着される切削用インサートは、副切れ刃の端部が、工具回転軸から離れた位置から後端側に向かうように装着されている。従って、副切れ刃の端部は工具回転転軸に交差していない。これらのインサートは、図１４に示すように、工具回転転軸から円弧状副切れ刃の端部までの距離がＷ値だけ離間している。
【００４３】
本発明の刃先交換式ボールエンドミルが備えている特徴は、４枚刃の切れ刃を備えた刃先交換式ボールエンドミルを用いて、被削材に高速度の仕上げの切削加工を実施しても、これら切れ刃の長寿命化を図り、かつ、切削加工面の面粗さを向上させるための構成を備えていることにある。この構成を実現するために、本発明は、従来の半円弧状の切れ刃を１枚備えている２枚刃からなる刃先交換式ボールエンドミルを改善して、円弧状切れ刃を有し同じ形状をした切削用インサート４枚について工具回転軸Ｏ近傍に配置されるこれら切れ刃の端部間の距離（間隔）Ｌが、図１４に示すように極力小さくなるように改良している。これはインサートの切れ刃の装着の位置関係、すなわち、４つのインサートが備えているそれぞれの切れ刃の配置の位置関係を改良し、接近させてその端部間の距離Ｌ値を小さくすることが好ましい。上記した距離Ｌ値は、距離Ｗの値の２倍と考えることができる。
【００４４】
図１４に示す距離Ｗ値は、工具回転軸Ｏと、インサートの円弧状切れ刃のうち、工具回転軸Ｏの近傍に配置された副切れ刃（１２ｆｂ、１２ｆｄ）の端部との、工具本体の半径方向の距離を示している。
【００４５】
距離Ｌ値は、工具本体の先端部を、工具回転軸Ｏ方向に沿って見た平面図において、一方のインサートの円弧状切れ刃（１２ｆｂ）の端部（１２ｆｂ１）から、工具回転軸Ｏを基準にして１８０度対称の位置にある他方のインサートの円弧状切れ刃（１２ｆｄ）の端部（１２ｆｄ１）までの、工具回転軸Ｏに直交する方向に沿った距離である。
【００４６】
このように、本発明の４枚刃を備えた刃先交換式ボールエンドミルにおいて、距離Ｌ値を小さくすることにより、金型などの被削材に高速の平面切削の仕上げ加工を行っても、４枚の切れ刃を備えていることによりこれら切れ刃の長寿命化を可能にし、さらに、上記した円弧状切れ刃の端部との間隔を小さくしたことにより、加工面の面粗さを向上させることが可能になる。
【００４７】
（切削用インサートの構成）
インサートの構成を、図１０を参照して説明する。図１０（ａ）は切削用インサートについて上面部の構成を示す平面図であって、ボールエンドミルの先端部に装着したときの装着位置と関連付けして図示している。図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示すインサートを紙面の左側から見たときの円弧状側面部の構成を示す正面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）に示すインサートを紙面の下方から見たときの円弧状側面部の側面図である。
【００４８】
切削用インサート（１２）は厚さｔを有する平板状の形状（平面形状）をなし、その上面となる上面部（１２ａ）と、下面（底面）となる下面部（１２ｂ）を有している。これら上面部（１２ａ）と下面部（１２ｂ）とを繋ぐ側面には、円弧形状をなす円弧状側面部（１２ｃ）と、第１の平面状側面部（１２ｄ）と、第２の平面状側面部（１２ｅ）が形成されている。さらに、上面部（１２ａ）から下面部（１２ｂ）まで貫通して形成されたネジ穴（１２ｇ）を備え、円弧状側面部（１２ｃ）には、中心をＱとした半径Ｔの円弧状切れ刃（１２ｆ）が形成されている。半径Ｔの円弧状切れ刃は、中心をＱとして、中心角γ１を有する円弧をなしている。
【００４９】
切削用インサートを装着した刃先交換式ボールエンドミルにおいては、これら装着した各インサートが備えている略１／４円弧状をなす切れ刃は、工具本体の先端部から外側に突出するように固定されている。なお、上記した「略１／４円弧状」とは１／４円の円周もしくは１／４円の円周に近い形状を示す。即ち、円弧状切れ刃の中心角γ１（度）は、８０≦γ１≦１２０、に設定されていることが好ましい。以下の説明において、単に「円弧状」と記載したときには、１／４円の円周もしくは１／４円の円周に近い形状を示している。
【００５０】
切削用インサートをボールエンドミルに装着したときには、図１０（ａ）に示すように、円弧状切れ刃は、工具回転軸Ｏ近傍の一方の端部（１２ｆ１）から先端部の外周面側の近傍位置となる他方の端部（１２ｆ２）まで配置される。図１０（ａ）に示す例では、中心角γ１をなす円弧状切れ刃の一方の端部（１２ｆ１）から１２ｆ３点まで形成され、さらに、この１２ｆ３点から円弧状切れ刃（１２ｆ）の他方の端部（１２ｆ２）までは直線状の切れ刃を形成した例を示している。そして、この直線状の切れ刃は、１２ｆ３点における円弧状切れ刃（１２ｆ）の接線に対して角度γ２のバックテーパー角度をなすように形成した例を示している。なお、円弧状切れ刃（１２ｆ）は、中心点Ｑを中心として、一方の端部（１２ｆ１）から他方の端部（１２ｆ２）まで中心角γ１をなす円弧状切れ刃としてもよい。
【００５１】
円弧状切れ刃（１２ｆ）（なお、上記直線状の切れ刃を含む）がなす中心角γ１は、８０≦γ１≦１２０、に設定すること、より好ましくは、８６≦γ１≦１１０の範囲に設定することが望ましい。なお、中心角γ１とは、中心点Ｑ点を中心として円弧状切れ刃（１２ｆ）の一方の端部（１２ｆ１）と他方の端部（１２ｆ２）とがなす角度を示す。
【００５２】
中心角γを「８０≦γ１≦１２０」の範囲に設定することが望ましい理由は、次の通りである。切削用インサートをインサート取付座に装着したときに、円弧状切れ刃（１２ｆ）の一方の端部（１２ｆ１）を工具回転軸Ｏ近傍まで配置させるためには、中心角γ１を８０度以上に設定することが望ましい。一方、工具本体の先端部にインサート取付座を形成するためのスペースには制限が生じるので中心角γ１の上限値は１２０度以下に設定することが望ましいからである。
【００５３】
なお、切削用インサートは、円弧状切れ刃を除いた本体部分（基体）をＷＣ基超硬合金製とし、円弧状切れ刃を耐摩耗性と耐熱性に優れた立方晶窒化硼素焼結体（ＣＢＮ）を含む硬質焼結体から構成してもよい。この構成については後述する。
【００５４】
切削用インサートの下面部（１２ｂ）は、インサートをインサート取付座に装着するときに、インサート取付座の着座面に密着させる底面になる。また、ネジ穴（１２ｇ）は、インサートをインサート取付座に装着するときに、ネジ固定手段となるインサート固定用ネジ（９）を挿通させるための穴であって、このネジ穴（１２ｇ）は、上面部（１２ａ）と下面部（１２ｂ）に対して垂直方向に形成されている。
【００５５】
（切削用インサートの製造方法）
切削用インサートの製造方法について説明する。ＷＣ基超硬合金製のインサートは、例えば、次の手順（１）〜（４）に基づいて製造することができる。
（手順１）：
炭化タングステン粉末とコバルト粉末と、必要に応じて添加物を加えて作製した混合造粒粉末をプレス金型成形により、インサートの成形体を成形する。この金型成形時に、ネジ穴（１２ｇ）の原形となる穴を形成するようにする。なお、成形体を焼結すると２０％〜３０％収縮するので、この原形となるネジ穴の径は、ネジ穴（１２ｇ）の径より大きくする。
【００５６】
（手順２）：
続いて、プレス金型成形により成形したインサートの成形体を、所定の温度（１３００℃〜１４００℃程度）に加熱した加熱炉に装入して焼結を行う。
【００５７】
（手順３）：
続いて、焼結したインサートの成形体について、３次元研削加工機などを用いて必要とする各部位に仕上げ加工を行う。この仕上げ加工としては、例えば、次の加工を実施する。
【００５８】
焼結したインサートの円弧状側面部に形成されている切れ刃を構成する円弧状切れ刃について、ダイヤモンド砥粒を有する回転砥石を用いて仕上げ加工を行う。また、平面状側面部にも仕上げ加工を行う。
【００５９】
（手順４）：
仕上げ加工が完了したインサートについて、ネジ穴を除いた表面に、耐摩耗性と耐熱性を付与するための被膜をコーティングする。この被膜の材質は、例えば、Ｔｉ−Ａｌ系窒化物、Ｔｉ−Ｓｉ系窒化物、Ｔｉ−Ｂ系窒化物などからなる被膜のいずれかとし、例えば、ＰＶＤ法により被膜を形成する。
【００６０】
（インサート固定用ネジの構成）
インサート固定用ネジの構成を、図１１に基づいて説明する。インサート固定用ネジ（９）は、切削用インサートをインサート取付座にネジ締め付けにより装着・固定するためのネジ固定手段である。
【００６１】
図１１に示すように、インサート固定用ネジは、ネジ頭部（９ａ）と、円柱部（９ｂ）と、ネジ部（９ｃ）を備えている。切削用インサートをインサート取付座に装着するときに、このインサート固定用ネジ（９）をインサートに設けたネジ内を挿通させて締付けることにより、ネジ部（９ｃ）はインサート取付座に設けたネジ挿通穴（６）（図２参照）にネジ込まれる。これにより、インサートは、インサート取付座に強固に固定される。
【００６２】
（インサート固定用ネジの製造方法）
インサート固定用ネジ（９）の製造は、ＳＫＤ６１等の合金工具鋼製の棒材（線材）から、プレス加工及び旋盤加工により、ネジ頭部（９ａ）と、円柱部（９ｂ）と、ネジ部（９ｃ）を形成する。
【００６３】
（工具本体に装着した各切削用インサートの配置位置）
工具本体に切削用インサートをインサート取付座に装着する手順の概要と、この装着操作が終了したときに、本発明の特徴となる各インサートの配置の位置関係を、図１２から図１４に基づいて説明する。図１２は４枚の切削用インサートを装着したときの工具本体の先端部の斜視図、図１３は図１２に示すインサートの切れ刃の位置関係を示し、工具本体の先端部の構成を削除した図、図１４は図１２及び図１３に点線の円形Ｙで示す工具回転軸Ｏの近傍部分について、その構成を説明するための拡大図である。
【００６４】
工具本体に、切削用インサートを装着したときには、図１２、図１３に示すように、工具回転軸Ｏ近傍に配置されるインサートの端部とその近傍は、工具回転軸Ｏ近傍に接近した状態になっている。
【００６５】
インサートをそれぞれのインサート取付座に装着する手順は、例えば、次の装着手順１〜４に基づいて行うことができる。
【００６６】
（装着手順１）：
インサートの下面部を、工具本体の先端部に設けた第１のインサート取付座（４ａ）の着座面に載置して、インサート固定用ネジを用いてインサートの仮止めを行う。このとき、切削用インサートに形成されている円弧状切れ刃は、工具本体の先端部から突出するとともに、工具回転軸Ｏの近傍に配置されたインサートの円弧状切れ刃の一方の端部は、工具回転軸Ｏとの交差点Ｐを有する様に配置される。
【００６７】
次に、別の３枚の切削用インサートも同様に、その下面部を、工具本体の先端部に設けた第２から第４のインサート取付座（４ｂから４ｄ）の着座面に載置して、インサート固定用ネジを用いてインサートの仮止めを行う。上記した切削用インサートの端部が工具回転軸Ｏ近傍に配置された状態においては、これらのインサートの端部を含むその近傍部分は、隣接する他のインサート同志が接触しないように、切削用インサートをインサート取付座に仮止めを行う。これにより、インサートの平面状側面部の端部とその近傍も、インサートは隣接する他のインサートと非接触の状態になっている。
【００６８】
（装着手順２）：
上記装着手順１に基づいて仮止めした４枚の切削用インサートについて、これらインサートの位置決め精度と、図１４に示す距離Ｗの値が所定の設定値（又は所定の範囲内）になっているか否かを、画像処理を用いた測定装置により測定して判定する。そして、所定の設定値になっていることが確認されると、上記した各固定用ネジを所定のトルク値まで増し締めを行って、４枚の切削用インサートを、第１から第４のインサート取付座に強固に固定する。
【００６９】
なお、距離Ｗの測定の代わりに、工具回転軸Ｏの近傍に配置された切削用インサートの円弧状切れ刃について、その端部間の距離Ｌ（Ｌ値はＷ値の２倍）の値が所定の設定値（又は所定の範囲内）になっているか否かを測定装置により測定してもよい。
【００７０】
上記装着手順２により、４枚のインサートをそれぞれのインサート取付座に装着して固定したときには、前記したように、それぞれのインサートの端部を含むその近傍部分は、隣接する他のインサートと接触しない状態、すなわち、両者間には微小な隙間を介在させて非接触の状態になるようにしている。これにより、切削加工時にインサートに微小な振動が発生しても、この振動は一方のインサートを介して直接に他方のインサートに伝達されることがない、という効果を生じる。
【００７１】
上記した４枚刃から構成される本発明の刃先交換式ボールエンドミルを用いて、高速度で被削材に平面切削の仕上げ加工を実施しても切れ刃の長寿命化を可能とし、さらに、加工面の面粗さを向上させるためには、上記した距離Ｗ、又は距離Ｌを可能な限り小さくすればよい。しかし、距離Ｗを小さくし過ぎると、インサートの円弧状切れ刃端部の交差点Ｐ近傍における工具本体の肉厚さが減少する。これにより、工具本体の剛性が低下して、切削加工中に、交差点Ｐ近傍のインサートの切れ刃にチッピングが発生する可能性が生じる。
【００７２】
そこで、本発明に係る刃先交換式ボールエンドミルを試作して、切削加工の実験を行った結果、本発明の刃先交換式ボールエンドミルにおいて上記した距離Ｗは、この刃先交換式ボールエンドミル１の刃径をＤ（ｍｍ）としたときに、下記の式（数式１）を満足するように設定している。
【００７３】
【数１】
2014111286.tif 000003
【００７４】
距離Ｗを上記の（数式１）を満足するように設定した理由は、次の通りである。本発明は、刃径Ｄが２０ｍｍ〜３２ｍｍの刃先交換式ボールエンドミルに適用される。距離Ｗを０．０１Ｄ未満になるように設定することについては製造技術上の限界があり、距離Ｗの下限値は０．０１Ｄが限界である。一方、距離Ｗが０．０７Ｄを超えると、工具回転軸Ｏと、インサートの円弧状切れ刃の端部との間の距離Ｗ、すなわち、工具回転軸Ｏ近傍に円弧状切れ刃が存在しない間隔が大きくなり、この間隔に相当する部分は、第１のインサート取付座に装着されたインサート切れ刃、１枚のみが切削加工に寄与することになる。このため、平面切削を行った場合に、このインサートの切れ刃の摩耗が早くなって切れ刃の寿命が低下するからである。
【００７５】
本発明の刃先交換式ボールエンドミルは、上記（数式１）を満足するような構成にしているので、第１のインサート取付座に装着されたインサートの主切れ刃の交差点Ｐと、第２から第４のインサート取付座に装着されたインサートの副切れ刃の工具回転軸Ｏ近傍に配置されたこれらの切れ刃の端部とには、図１４に示すように、工具回転軸Ｏに直交する平面に対して、距離Ａを有する段差が生じることになる。このことは、主切れ刃の交差点Ｐは、副切れ刃の円弧状切れ刃の端部に対して、工具回転軸Ｏの外側方向（紙面の上方）に距離Ａほど突出していることを意味する。
【００７６】
上記距離Ａの値は可能な限り小さい値にした方が、被削材に平面切削加工を実施した場合の加工面の面粗さは向上する。本発明の刃先交換式ボールエンドミルにおいてこの距離Ａの値は、刃先交換式ボールエンドミルの刃径Ｄの大きさとは関連させないで、下記の式（数式２）を満足するように設定していることに特徴がある。
【００７７】
【数２】
2014111286.tif 000004
【００７８】
上記の（数式２）に示すように、距離Ａの値を刃先交換式ボールエンドミルの刃径Ｄに関連させないで、絶対値の範囲として設定した理由は、被削材に平面加工を実施するときに、刃先交換式ボールエンドミルの刃径Ｄの大きさが変わっても加工後の加工面の表面粗さをほぼ同一にするためである。
【００７９】
距離Ａの値が（数式２）を満足するように設定した理由は次の通りである。距離Ａの値は可能な限り小さい値にした方が、被削材に平面切削加工を実施したときの加工面の面粗さは向上する。しかし、第１のインサート取付座に装着した切削用インサートの切れ刃を主切れ刃とし、第２から第４のインサート取付座に装着した切削用インサートの切れ刃を副切れ刃としたときのそれぞれを、精度高く装着・固定して、距離Ａの値を可能な限り小さい値に設定することについては製造技術上の限界があり、距離Ａの下限値は０．００３ｍｍが限界である。一方、距離Ａの値が０．１５０ｍｍを超えると、被削材に仕上げ加工として平面の切削加工を行ったときに加工面の表面粗さ（Ｒｙ値）が１５μｍを超えて大きくなる可能性があるからである。特に金型に仕上げの切削加工を施した場合には、加工面の面粗さとなる（Ｒｙ値）は１５μｍ以下にすることが要求される。従って、段差Ａの値は、「０．００３（ｍｍ）≦Ａ≦０．１５０（ｍｍ）」を満足するように設定することが望ましい。
【００８０】
（第３の実施形態）
上記した４枚刃から構成される本発明の刃先交換式ボールエンドミルの実施形態（第１、第２の実施形態）については、切削用インサートに形成されている円弧状切れ刃は、工具回転軸Ｏを中心とした交差角度δを９０°間隔、すなわち、隣接する円弧状切れ刃同志を９０度の等角度（等間隔）で配置した例について説明した。硬度が高い被削材を高速度で切削加工を行うと、切削加工時に発生する振動が共振してビビリ振動が発生し易くなり、このビビリ振動が切削加工に悪影響を与えて切れ刃にチッピングや欠損が発生する可能性がある。従来から多数個のインサートを螺旋状に配置したラフティングエンドミル、あるいはソリッド型のボールエンドミルにおいては、切れ刃を不等角度（不等間隔）で配置する例も提案されている。
【００８１】
本発明の４枚刃から構成される刃先交換式ボールエンドミルにおいても、インサートに形成されている円弧状切れ刃同志がなす角度を、不等角度で配置して、切削加工時に発生する振動が共振して刃先交換式ボールエンドミルにビビリ振動が発生することを抑制する構成としてもよい。なお、上記した各切れ刃を不等角度で配置するためには、例えば、工具回転軸に対して対称の位置関係にある第１と第３のインサート取付座の着座面と、及び第２と第４のインサート取付座の着座面とが、工具回転軸Ｏ方向に向く角度等を適切に設定することにより可能になる。
【００８２】
本発明の刃先交換式ボールエンドミルについて、切れ刃を不等角度で配置する場合には、円弧状切れ刃がなす角度δ（交差角度δ）を、「８７．５°≦δ≦９２．５°」（但し、δ＝９０°は除く）の範囲内において不等角度とすることが望ましい。例えば、４枚の円弧状切れ刃を不等角度で配置する場合には、図５に示すように隣接する円弧状切れ刃となる第１のインサート取付座（４ａ）の円弧状切れ刃と、第２のインサート取付座（４ｂ）の円弧状切れ刃とがなす角度、また、第３のインサート取付座（４ｃ）の円弧状切れ刃と、第４のインサート取付座（４ｄ）の円弧状切れ刃とがなす角度とを８７、５度とし、第１のインサート取付座（４ａ）の円弧状切れ刃と、第４のインサート取付座（４ｄ）の円弧状切れ刃とがなす角度、また、第２のインサート取付座（４ｂ）の円弧状切れ刃と、第３のインサート取付座（４ｃ）の円弧状切れ刃とがなす角度とを９２．５度とする。この場合は工具回転軸Ｏを中心とした対角を等しくなるよう設定した例を示す。
【００８３】
また、第１のインサート取付座の円弧状切れ刃と第２のインサート取付座の円弧状切れ刃とがなす角度、第２のインサート取付座の円弧状切れ刃と第３のインサート取付座の円弧状切れ刃とがなす角度、第３のインサート取付座の円弧状切れ刃と第４のインサート取付座の円弧状切れ刃とがなす角度、第１のインサート取付座の円弧状切れ刃と第４のインサート取付座の円弧状切れ刃とがなす角度を、「８７．５°≦δ≦９２．５°」を満足する範囲内でそれぞれ異なる角度値に設定してもよい。
【００８４】
交差角度δを、「８７．５°≦δ≦９２．５°」を満足するように設定することが望ましい理由は次の通りである。交差角度δを８７．５°より小さい角度に、あるいは９２．５°を超えた角度に設定すると、隣接する円弧状切れ刃同志の交差角度の差が大きくなるので、切削加工中において、各切れ刃が被削材に順次切り込むときの切削抵抗に差が生じて、ビビリ振動が発生する可能性が高くなるからである。従って、交差角度δは「８７．５°≦δ≦９２．５°」に設定することが望ましい。
【００８５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、前記した第１、第２の実施形態において、ＷＣ基超硬合金製の切削用インサートが備えている円弧状切れ刃について、そのいずれか又は全ての切れ刃を、立方晶窒化硼素焼結体（ＣＢＮ）から構成された切れ刃（以下、「ＣＢＮ製の切れ刃」という）とした刃先交換式ボールエンドミルである。なお、ＣＢＮ製の切れ刃は、立方晶窒化硼素焼結体（ＣＢＮ）を質量比で９５％程度含む部材を用いることが好ましい。この第４の実施形態においては、次の３種の態様（第１の態様〜第３の態様）を備えた刃先交換式ボールエンドミルを製作することができる。
【００８６】
（第１の態様）：
第１のインサート取付座（４ａ）に装着した切削用インサートの主切れ刃は、ＣＢＮ製の切れ刃とし、第２から第４のインサート取付座（４ｂから４ｄ）に装着したインサートの副切れ刃は、第１の実施形態と同様にＷＣ基超硬合金製とする。
（第２の態様）：
第１のインサート取付座に装着した切削用インサートの主切れ刃は、第１の実施形態と同様にＷＣ基超硬合金製とする。第２から第４のインサート取付座に装着したインサートの副切れ刃は、ＣＢＮ製の切れ刃とする。
（第３の態様）：
第１から第４のインサート取付座に装着した切削用インサートの全ての切れ刃をＣＢＮ製の切れ刃とする。
【００８７】
上記第１〜第３の態様において、切削用インサートの切れ刃をＣＢＮ製の切れ刃から構成する場合には、そのインサートの本体（基体）はＷＣ基超硬合金製とする。そして、インサートは、ＷＣ基超硬合金製の基体の円弧状側面部に沿って、円弧状に形成されたＣＢＮ製の切れ刃をロウ付けにより強固に接合する。
【００８８】
第４の実施形態において、切削用インサートの円弧状の主切れ刃と、円弧状の副切れ刃のいずれか、又は全ての円弧状切れ刃をＣＢＮ製の切れ刃から構成すると、次の効果を発揮することができる。立方晶窒化硼素焼結体（ＣＢＮ）は、特に耐摩耗性と耐熱性に優れた部材であるので、本発明の刃先交換式ボールエンドミルの切れ刃を長寿命化することが可能になる。特に、ボールエンドミルにおいては、切削加工中において工具回転軸Ｏ上の切れ刃、及び工具回転軸Ｏ近傍の切れ刃は、その回転速度が０、もしくは０に近くなるので、この切れ刃の部分に大きな切削加工負荷が作用する。円弧状の主切れ刃と円弧状の副切れ刃について、その一方又は双方をＣＢＮ製の切れ刃とすることにより、被削材に高速度で仕上げ加工を実施しても、特に、工具回転軸Ｏ上の切れ刃、及び工具回転軸Ｏ近傍の切れ刃の早期摩耗やチッピング、欠損の発生を防止することが可能になる。
【００８９】
切削用インサートの円弧状の切れ刃をＣＢＮ製の切れ刃から構成する方法（形成方法）は、例えば、次の形成方法１〜形成方法３により実施することができる。
【００９０】
（形成方法１）：
ＷＣ基超硬合金からなる切削用インサートの基体に形成されている円弧状側面部の周面に沿って、予め、Ｖ形状又はＵ型状等の溝を作製しておく。この円弧状側面部の周面に沿った溝の形成は、前記したインサートの製造方法で記載したように、インサートの成形体をプレス金型成形で成形するときに形成することができる。プレス成形体を焼結した後に、焼き肌面となっているこの溝の全側面部を、ダイヤモンド砥粒を含む砥石などを用いて仕上げ加工を実施する。
【００９１】
（形成方法２）：
予め、円盤状に成形されている立方晶窒化硼素焼結体について、ワイーヤーカットによって円弧形状で所定の幅を有する立方晶窒化硼素焼結体（以下、「円弧状ＣＢＮ体」という）を切り出す。この切り出した円弧状ＣＢＮ体の一つがＣＢＮ製の切れ刃に相当する部材になる。
【００９２】
（形成方法３）：
上記形成方法１で記載した、切削用インサートの基体の円弧状側面部の周面に沿って形成したＶ形状又はＵ形状の溝に、上記形成方法２で切り出した円弧状ＣＢＮ体を、ロウ材を用い、熱処理によって固着する。続いて、円弧状側面部に沿って固着した円弧状ＣＢＮ体からなる切れ刃を、ダイヤモンド砥石により仕上げ加工を施す。これにより、ＣＢＮ製の切れ刃を備えたインサートを製造することができる。なお、円弧状側面部に沿って固着された円弧状ＣＢＮ体の仕上げ加工が終了したときには、この円弧状ＣＢＮ体は切れ刃を構成するので、この円弧形状をなすＣＢＮ製の切れ刃の半径は、図１０（ａ）に示す半径Ｔと同一にする必要がある。
【実施例】
【００９３】
（実施例１）
本発明例となる４枚刃からなる刃先交換式ボールエンドミル（以下、「本発明例１」という）を作製して、材質がＦＣＤ５５０（ＨＢ：２２０）からなる被削材について、立ち壁の切削加工を、切削距離が１０００ｍとなるまで実施した後に各切れ刃の摩耗状況を観察してそのＶＢｍａｘを求めた。また、従来例として従来の２枚刃からなるボールエンドミル（以下、「従来例１」という）も作製して同様の平面の切削加工を実施した。切れ刃の摩耗状況を観察して、そのＶＢｍａｘを求めた。
【００９４】
実施例１に用いた本発明例１と従来例１の刃先交換式ボールエンドミルの仕様は表１に示す通りである。なお、本発明例１の４枚刃の切れ刃は、その交差角度δを９０°の等角度とした。
【００９５】
【表１】
2014111286.tif 000005
【００９６】
実施例１で実施した切削加工の条件は下記の通りである。なお、本発明例１のテーブル送り速度（Ｖｆ）は、１０８００ｍｍ／ｍｉｎ、従来例１の送り速度（Ｖｆ）は、５４００ｍｍ／ｍｉｎ、の条件とし、両者の１刃当りの送り量（ｆｚ）は、０．２２ｍｍ／刃で同じ条件に設定した。
加工方法                ：  乾式切削
切削速度（Ｖｃ）        ：  １１３０ｍ／ｍｉｎ
回転数（ｎ）            ：  １２０００ｒｐｍ
１刃当りの送り量（ｆｚ）：  ０．２２ｍｍ／刃
軸方向切込み量（ａｐ）  ：  ０．１５ｍｍ
径方向切込み量（ａｅ）  ：  ０．５ｍｍ
工具突き出し量          ：  １１０ｍｍ
【００９７】
実施例１の切削加工の結果を図１５に示している。図１５は本発明例１の切れ刃の摩耗状況を示す写真図であって、ＶＢｍａｘは０．１ｍｍであった。写真撮影は、８０倍の倍率で行った。図１６は従来例１の切れ刃の摩耗状況を示す写真図であって、ＶＢｍａｘは０．２ｍｍであった。この実施例１の結果から、本発明例１の４枚刃からなる刃先交換式ボールエンドミルは、従来例１の２枚刃からなる刃先交換式ボールエンドミルと比較して切れ刃の寿命が約２倍向上することが確認できた。
【符号の説明】
【００９８】
１：刃先交換式ボールエンドミル、
２：工具本体、
３：先端部、
４：インサート取付座、
４ａ：第１の取付座、４ｂ：第２の取付座、４ｃ：第３の取付座、
４ｄ：第４の取付座、
５：着座面、
６：ネジ挿通穴、
７：傾斜縮径部
８：傾斜縮径部
９：インサート固定用ネジ、
９ａ：ネジ頭部、９ｂ：円柱部、９ｃ：ネジ部、
１０：切屑排出溝、
１１：インサート拘束面
１２：切削用インサート、
１２ａ：上面部、１２ｂ：下面部、１２ｃ：円弧状側面部、
１２ｄ：第１の平面状側面部、１２ｅ：第２の平面状側面部、
１２ｆ：円弧状切れ刃、１２ｆ１：円弧状切れ刃の一方の端部、
１２ｆ２：円弧状切れ刃の他方の端部、１２ｆａ：主切れ刃、
１２ｆｂ：副切れ刃、１２ｆｃ：副切れ刃、１２ｆｄ：副切れ刃、
１２ｇ：ネジ穴、
Ａ：インサートの主切れ刃が工具回転軸と交わる交差点Ｐと、インサートの副切れ刃の端部であって工具回転軸側に配置された端部との、工具回転軸に沿った距離、
Ｄ：刃先交換式ボールエンドミルの刃径、
Ｌ：円弧状切れ刃の、それぞれの端部との距離（間隔）、
Ｏ：工具回転軸、
Ｏ１：切削用インサートの円弧状切れ刃が工具本体の半径方向に向かう直線、
Ｏ２：直線Ｏ１と直交する直線、
Ｏ３：インサート固定用ネジ（９）の中心軸線、
Ｏ４：切削用インサートの工具回転軸Ｏと直交する直線、
Ｐ：切削用インサートの主切れ刃が工具回転軸と交わる交差点、
Ｑ：切削用インサートの円弧状切れ刃の円弧中心点、
Ｒ：工具本体の回転方向、
Ｔ：円弧状切れ刃の半径、
Ｗ：工具本体の先端部を工具回転軸方向に直交する方向からみた平面図において、工具回転軸Ｏから円弧状切れ刃の端部までの、工具回転軸に直交する方向の距離、
ｔ：インサートの厚さ、
θ１：直線Ｏ２と直線Ｏ３とがなす角度（インサート固定用ネジ（９）の中心軸線の傾斜角度）、
θ２：直線Ｏ４と直線Ｏ３とがなす角度（インサート固定用ネジ（９）の中心軸線の傾斜角度）、
γ１：円弧状切れ刃の中心角、
γ２：バックテーパー角度、
δ：隣接する円弧状切れ刃がなす交差角度。
【図１】
2014111286.tif 000006
【図２】
2014111286.tif 000007
【図３】
2014111286.tif 000008
【図４】
2014111286.tif 000009
【図５】
2014111286.tif 000010
【図６】
2014111286.tif 000011
【図７】
2014111286.tif 000012
【図８】
2014111286.tif 000013
【図９】
2014111286.tif 000014
【図１０】
2014111286.tif 000015
【図１１】
2014111286.tif 000016
【図１２】
2014111286.tif 000017
【図１３】
2014111286.tif 000018
【図１４】
2014111286.tif 000019
【図１５】
2014111286.tif 000020
【図１６】
2014111286.tif 000021