(57)【要約】  エンドミル１０は、大径のシャンク１１の端部に円錐形の連結部１２を経て同軸状に小径の本体１３を設けており、本体１３の先端の歯体１５にわずかに凹んだ１つの取付凹部１４を設けている。取付凹部１４には、円弧形に膨らんで本体１３の外周面から突出して切れ刃１６が配置されている。本体１３を１回転させる毎に１つずつ互いに離間したディンプルを形成することができる。
2017002326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の本体の外周面に１つ又は２つの切れ刃を有する１つの歯体を設けたエンドミルを用いて被加工材の表面を回転切削することにより互いに離間したディンプルを形成するディンプル加工方法であって、前記本体を１回転させることにより１つ又は２つのディンプルを形成することを特徴とするエンドミルによるディンプル加工方法。
【請求項２】
前記本体が先端に向けて縮径する円錐部を有しており、前記円錐部の外周面に前記１つの歯体を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンドミルによるディンプル加工方法。
【請求項３】
前記本体と前記被加工材との接触位置において、該被加工材の接面に対する該本体の軸心の傾斜角度を、−２０°〜＋７５°の範囲とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンドミルによるディンプル加工方法。
【請求項４】
前記エンドミルを、軸心を中心に回転させると共に、被加工材の表面形状に応じて軸心を移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエンドミルによるディンプル加工方法。
【請求項５】
棒状の本体の外周面にそれぞれ１つ又は２つの切れ刃を有する２つの歯体を設けたエンドミルを用いて被加工材の表面を回転切削することにより互いに離間したディンプルを形成するディンプル加工方法であって、前記本体を１回転させることにより２つ乃至４つのディンプルを形成することを特徴とするエンドミルによるディンプル加工方法。
【請求項６】
前記本体が先端に向けて縮径する円錐部を有しており、前記円錐部の外周面に前記２つの歯体を設けたことを特徴とする請求項５に記載のエンドミルによるディンプル加工方法。
【請求項７】
前記本体と前記被加工材との接触位置において、該被加工材の接面に対する該本体の軸心の傾斜角度を、−２０°〜＋７５°の範囲とすることを特徴とする請求項５又は６に記載のエンドミルによるディンプル加工方法。
【請求項８】
前記エンドミルを、軸心を中心に回転させると共に、被加工材の表面形状に応じて軸心を移動させることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のエンドミルによるディンプル加工方法。
【請求項９】
エンドミルを用いて被加工材の表面を回転切削することにより互いに離間したディンプルを形成するディンプル加工方法であって、前記エンドミルとして、本体の端面に球状の切れ刃を設けたボールエンドミルとすることを特徴とするエンドミルによるディンプル加工方法。
【請求項１０】
棒状の本体の外周面に１つ又は２つの切れ刃を有する１つの歯体を設けてなり、一回転することにより被加工材の表面に１つ又は２つのディンプルを形成できることを特徴とするエンドミル。
【請求項１１】
前記本体が先端に向けて縮径する円錐部を有しており、前記円錐部の外周面に前記１つの歯体を設けたことを特徴とする請求項１０に記載のエンドミル。
【請求項１２】
棒状の本体の外周面にそれぞれ１つ又は２つの切れ刃を有する２つの歯体を設けてなり、一回転することにより被加工材の表面に２つ乃至４つのディンプルを形成できることを特徴とするエンドミル。
【請求項１３】
前記本体が先端に向けて縮径する円錐部を有しており、前記円錐部の外周面に前記２つの歯体を設けたことを特徴とする請求項１２に記載のエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ、銅合金、それらの鋳造品、鋳鉄、樹脂などの被加工材の表面にエンドミルにより微小な凹みであるディンプルを形成するディンプル加工方法及びエンドミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミ等の被加工材の表面に多数の微小な窪みであるディンプルを形成することにより、表面が梨地模様になり、これにより表面積が減少して接触抵抗を減らし、すべり摩擦抵抗が低減することにより耐摩耗性が向上する、流体潤滑の場合に流体抵抗が減少する等の効果が得られることが知られている。このようなディンプル加工表面の特性に注目して、エンジンのシリンダやターボチャージャー等の内壁面や、人工関節の接合面等にディンプルを形成しようとする試みがある。ディンプルを加工する方法としては、レーザ照射による方法、工具による全面切削加工による方法、微小球を被加工材に高速で衝突させるショットピーニングによる方法等が知られている。しかし、レーザ照射によれば、被加工材が高温で加熱されるため、被加工材に大きな熱応力が生じるという問題がある。全面切削加工によれば、均一な面を出すのが困難である。また、ショットピーニングでは、深い穴や凹んだ面へのディンプル形成が困難であり、所望の状態にディンプルを配列させることができないという問題がある。【０００３】
また、特許文献１に示すように、フライス、エンドミル等の回転切削工具による被加工材の表面切削加工において、切れ刃間の境界における高低差等により、被加工材の切削面にナイフマークといわれる刃跡が発生するが、このようなナイフマークを活用し、被加工材表面に水玉模様のディンプルを形成する加飾方法が知られている。この加飾方法では、回転切削工具の最小の切れ刃先を被加工材の表面にわずかに当たる程度に切り込ませることにより、表面に大小の円が順次並ぶ水玉模様を形成できるというものである。しかし、この加飾方法では、高密度でディンプルを形成することが困難であり、またシリンダ等の奥深い穴や平坦ではない曲面にディンプルを形成することが困難であり、さらに螺旋等の任意の形状にディンプルを配列することも困難である。そのため、この加飾方法は、単なる装飾用等の極めて単純な用途に限定されるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０５２９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題を解決しようとするもので、凹凸曲面等の任意の表面や深い穴の内壁面等に高い密度で所望の配列のディンプルを形成できるエンドミルによるディンプル加工方法及びこれに用いる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、棒状の本体の外周面に１つ又は２つの切れ刃を有する１つの歯体を設けたエンドミルを用いて被加工材の表面を回転切削することにより互いに離間したディンプルを形成するディンプル加工方法であって、本体を１回転させることにより１つ又は２つのディンプルを形成することにある。ここで、ディンプルとは、互いに離間して形成される小径の凹みであり、本体の一回転毎に１つ又は２つが離間して形成される。歯体とは、本体の軸方向１箇所の一周上における切れ刃の集まりを意味するものであり、以下同様である。歯体を設ける本体の直径は、通常１０ｍｍ程度以下であるが、特に好ましくは４ｍｍ以下であり、直径を小さくすることにより微細で高密度のディンプル配列が可能になる。また、ディンプルを形成する被加工材の材質としては、アルミ、銅合金、アルミや銅合金の鋳造品、鋳鉄、樹脂等である。【０００７】
上記のように構成した本発明においては、本体を１回転させることにより１つ又は離れた位置に２つのディンプルを形成することができるため、本体を高速でコントロールしながら回転させることにより被加工材の平面に限らず任意の形状の凹凸曲面に多数のディンプルを高密度でかつ所望の配列で形成することが可能になる。その結果、本発明においては、ディンプル形成面について、滑り摩擦抵抗や流体抵抗を低減でき、耐摩耗性や放熱性を向上できる等の効果が得られる。【０００８】
また、本発明において、本体が先端に向けて縮径する円錐部を有しており、円錐部の外周面に１つの歯体を設けることができる。このように、歯体を円錐部の先端側の小径部分に設けることができるため、径の大きい根元側で本体の強度を確保しつつ歯体の径を小さくすることができる。その結果、本発明によれば、より微細でかつ高い密度でディンプル形成が可能になり、また被加工材の表面の形状にかかわらず特に凹曲面等にも所望の配列でディンプル形成が可能になる。【０００９】
また、本発明において、本体と被加工材との接触位置において、被加工材の接面に対する本体の軸心の傾斜角度を、−２０°〜＋７５°の範囲とすることができる。ここで、被加工材の接面とは、被加工材が平面の場合は平面そのものであり、被加工材が曲面の場合は接触位置における接平面を意味する。このように、傾斜角度は、−２０°〜＋７５°の範囲であればよいが、０°〜＋６０°の範囲がさらに好ましい。この範囲の傾斜角度とすることにより、ディンプルの直径と深さ、及びディンプル間の間隔を調節することができる。傾斜角度が負の場合は、被加工材の端面の切削において可能になるが、−２０°より小さいとディンプルの形成ができなくなる。また、傾斜角度が＋７５°より大きいと、隣同士のディンプルの間隔がゼロとなり、さらに凹み間が繋がってしまいディンプルが形成できなくなる。【００１０】
また、本発明において、エンドミルを、軸心を中心に回転させると共に、被加工材の表面形状に応じて軸心を移動させることができる。エンドミルを多関節ロボット等の駆動制御装置に装着することにより、軸心を中心に回転させながら被加工材の表面形状に応じて本体の軸心を移動させることにより、本体の駆動のみで種々の凹凸曲面を有する被加工材へのディンプル加工が可能になるため、ディンプル加工をより容易にかつ高精度で行うことができる。【００１１】
また、本発明の第２の特徴は、棒状の本体の外周面にそれぞれ１つ又は２つの切れ刃を有する２つの歯体を設けたエンドミルを用いて被加工材の表面を回転切削することにより互いに離間したディンプルを形成するディンプル加工方法であって、本体を１回転させることにより２つ乃至４つのディンプルを形成することにある。第２の特徴においては、本体を１回転させることにより、軸方向に離れた２箇所において周方向の同じ位置や異なった位置に２つから４つのディンプルを組み合わせて形成することができ、一層多様にディンプルを形成することができる。第２の特徴においても、本体が先端に向けて縮径する円錐部を有しており、円錐部の外周面に２つの歯体を設けることができる。また、本体と被加工材との接触位置において、被加工材の接面に対する本体の軸心の傾斜角度を、−２０°〜＋７５°の範囲とすることができる。また、エンドミルを、軸心を中心に回転させると共に、被加工材の表面形状に応じて軸心を移動させることができる。【００１２】
また、本発明の第３の特徴は、エンドミルを用いて被加工材の表面を回転切削することによりディンプルを形成するディンプル加工方法であって、エンドミルとして、棒状の本体の端面に球状の切れ刃を設けたボールエンドミルとすることにある。このように、ボールエンドミルを用いることによっても、被加工材の表面に互いに離間したディンプルを形成することができる。【００１３】
また、本発明の第４の特徴は、棒状の本体の外周面に１つ又は２つの切れ刃を有する１つの歯体を設けてなるエンドミルであって、一回転することにより被加工材の表面に１つ又は２つのディンプルを形成できることである。また、第４の特徴において、本体が先端に向けて縮径する円錐部を有しており、円錐部の外周面に１つの歯体を設けるようにすることができる。【００１４】
また、本発明の第５の特徴は、棒状の本体の外周面にそれぞれ１つ又は２つの切れ刃を有する２つの歯体を設けてなるエンドミルであって、一回転することにより被加工材の表面に２つ乃至４つのディンプルを形成できることにある。また、第５の特徴において、本体が先端に向けて縮径する円錐部を有しており、円錐部の外周面に２つの歯体を設けるようにすることができる。【００１５】
本発明においては、エンドミルの棒状の本体に１つ又は２つの切れ刃を有する１つ又は２つの歯体を設けることにより、平面、凹凸面等の任意の形状の被加工材表面に多数のディンプルを高密度でかつ所望の配列で形成することが可能になる。その結果、本発明においては、ディンプル形成面について、滑り摩擦抵抗や流体抵抗を低減でき、耐摩耗性や放熱性を向上できる等の効果が得られるため、それらの特性に応じてエンジンのシリンダやターボチャージャー等の内外壁面や、人工関節の接合面等に好適に採用することができる。また、本発明においては、円錐部を有する本体の先端側に歯体を設けることにより、大径の根元側で本体の強度を確保しつつ歯体を設ける本体先端側の径を小さくすることができるため、より微細で高い密度でまた凹凸面形状の壁面に所望の配列でディンプルを形成することができる。また、本発明においては、本体と被加工材との接触位置において、被加工材の接面に対する本体の軸心の傾斜角度を、−２０°〜＋７５°の範囲とすることにより、ディンプルの直径と深さ及びディンプル間の間隔を調節することができる。さらに、本発明においては、エンドミルとしてボールエンドミルを用いることによっても、被加工材の表面に互いに離間したディンプルを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１に係るエンドミルを概略的に示す正面図である。
【図２】同エンドミルによる加工例１を説明する説明図である。
【図３Ａ】同エンドミルに設けられる切れ刃の例１を示す正面図である。
【図３Ｂ】同エンドミルに設けられる切れ刃の例２を示す正面図である。
【図３Ｃ】同エンドミルに設けられる切れ刃の例３を示す正面図である。
【図３Ｄ】同エンドミルに設けられる切れ刃の例４を示す正面図である。
【図３Ｅ】同エンドミルに設けられる切れ刃の例５を示す正面図である。
【図３Ｆ】同エンドミルに設けられる切れ刃の例６を示す正面図である。
【図３Ｇ】同エンドミルに設けられる切れ刃の例７を示す正面図である。
【図３Ｈ】同エンドミルに設けられる切れ刃の例８を示す正面図である。
【図４Ａ】切れ刃により形成されるディンプルの例１を示す平面図である。
【図４Ｂ】切れ刃により形成されるディンプルの例２を示す平面図である。
【図４Ｃ】切れ刃により形成されるディンプルの例３を示す平面図である。
【図４Ｄ】切れ刃により形成されるディンプルの例４を示す平面図である。
【図４Ｅ】切れ刃により形成されるディンプルの例５を示す平面図である。
【図４Ｆ】切れ刃により形成されるディンプルの例６を示す平面図である。
【図４Ｇ】切れ刃により形成されるディンプルの例７を示す平面図である。
【図４Ｈ】切れ刃により形成されるディンプルの例８を示す平面図である。
【図５】同エンドミルによる加工例２を説明する説明図である。
【図６】同エンドミルによる加工例３を説明する説明図である。
【図７Ａ】切れ刃の変形例１を示す正面図である。
【図７Ｂ】変形例１のディンプルを示す平面図である。
【図８Ａ】エンドミルが被加工材表面に対して傾斜角度６０°で傾斜した場合を示す説明図である。
【図８Ｂ】エンドミルが被加工材表面に対して傾斜角度−２０°で傾斜した場合を示す説明図である。
【図９Ａ】実施例２に係るエンドミルを示す正面図である。
【図９Ｂ】実施例３に係るエンドミルを示す正面図である。
【図９Ｃ】実施例４に係るエンドミルを示す正面図である。
【図９Ｄ】実施例５に係るエンドミルを示す正面図である。
【図１０Ａ】切れ刃の変形例２を示す正面図である。
【図１０Ｂ】切れ刃の変形例２を示す平面図である。
【図１０Ｃ】変形例２のディンプルを示す平面図である。
【図１１】実施例６に係るエンドミルを概略的に示す正面図である。
【図１２】同エンドミルによる加工例４を説明する説明図である。
【図１３Ａ】同エンドミルによる加工例５を説明する説明図である。
【図１３Ｂ】加工例５に対して丸棒状のエンドミルによる加工例を説明する説明図である。
【図１４】同エンドミルによる加工例６を説明する説明図である。
【図１５】加工例６による被加工材Ｋ７の加工面を示す平面図である。
【図１６】加工例７による被加工材Ｋ８の加工面を示す平面図である。
【図１７】実施例６の変形例に係るエンドミルの先端側を拡大して示す拡大正面図である。
【図１８】同エンドミルの先端側を拡大して示す拡大右側面図である。
【図１９】同エンドミルの先端側を拡大して示す拡大斜視面図である。
【図２０】実施例７に係るエンドミルを概略的に示す正面図である。
【図２１】同エンドミルによる加工例８を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は実施例１に係る回転切削用エンドミル１０を正面図により示したものである。エンドミル１０は、鉄製の丸棒状で、大径のシャンク１１の端部に円錐形の連結部１２を経て同軸状に小径の本体１３を設けており、本体１３の先端にわずかに凹んだ１つの取付凹部１４を設けている。本体１３は、例えば長さ１０ｍｍ×径１．５ｍｍφの小径の丸棒であり、先端に歯体１５を設けている。取付凹部１４には、歯体１５をなす半球状の超硬合金製のチップが取り付けられており、チップの先端の切れ刃１６が半円形に膨らんで本体１３の外周面から突出して配置されている。このように、実施例１では、歯体１５は、本体１３の先端に１つ設けられており、その周方向の一箇所に１つの切れ刃１６を有するものである。本体１３の１回転によって１つのディンプルが形成される。なお、切れ刃１６の形状については、図３Ａ〜図３Ｈに示すように、高さの低い半円のもの１６ａ、高さの高い半円のもの１６ｂ、高さの低い三角形のもの１６ｃ、高さの高い三角形のもの１６ｄ、台形のもの１６ｅ、曲面状に膨らんだ山形のもの１６ｆ、曲面状に凹んだ山形のもの１６ｇ、四角形のもの１６ｈ等がある。
【００１８】
エンドミル１０によるディンプルの加工例１について、図２により説明する。加工例１は、円筒状の被加工材Ｋ１の外周面にディンプル加工を施すものである。エンドミル１０はシャンク１１側で図示しない回転駆動装置に固定されて、所定の回転数で回転可能にされると共に軸方向に所定速度で移動可能にされている。被加工材Ｋ１は、アルミ製の円筒形状であり、図示しない回転駆動装置により所定の回転数で回転可能にされている。被加工材Ｋ１を回転させながら、エンドミル１０を回転させつつ軸方向に移動させることにより、被加工材Ｋ１の外周面に互いに離間したディンプルｄが螺旋状に配置されたディンプル加工が施される。ディンプルｄの形状については、図４Ａ〜図４Ｈに示すように、図３Ａ〜図３Ｈに示す切れ刃１６ａ〜１６ｈの形状に応じてｄ１〜ｄ８のようになる。または、被加工材Ｋ１は固定され、エンドミル１０を移動させても加工可能である。
【００１９】
つぎに、加工例２について図５により説明する。加工例２は、円筒形の軸穴を有する筒状の被加工材Ｋ２の軸穴内周面にディンプル加工を施すものである。加工例１と同様セットされたエンドミル１０を被加工材Ｋ２の内周面に合わせて配置し、被加工材Ｋ２を回転させながら、エンドミル１０を回転させつつ一定速度で軸方向に移動させることにより、被加工材Ｋ２の内周面に、高い密度で螺旋状にディンプル加工が施される。
【００２０】
つぎに、加工例３について図６により説明する。加工例３は、円錐台状の被加工材Ｋ３の外周面にディンプル加工を施すものである。加工例１と同様セットされたエンドミル１０を被加工材Ｋ３の外周面に合わせて配置し、被加工材Ｋ３を回転させながら、エンドミル１０を回転させつつ一定速度で軸方向に移動させることにより、被加工材Ｋ３外周面に螺旋状にディンプル加工が施される。
【００２１】
以上のように、実施例１においては、エンドミル１０を１回転させることにより１つのディンプルを形成することができるため、本体１３を高速でコントロールしながら回転させることにより被加工材Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３等の凹凸曲面にディンプルを高密度で所望の配列に形成することが可能になる。その結果、実施例１においては、ディンプル形成面について、滑り摩擦抵抗や流体抵抗を低減でき、耐摩耗性や放熱性を向上できる等の効果が得られるため、それらの特性に応じてエンジンのシリンダ、ピストンやターボチャージャー等の内外壁面や、人工関節の接合面等の多くの用途に好適に採用することができる。
【００２２】
なお、実施例１において、ディンプルの形成された被加工材の加工面に表面処理を施すことが望ましい。例えば、クロム、ニッケル、チタン系のめっきや、ＰＶＤ、ＣＶＤ等によるコーティング、ダイヤのＣＶＤ、ＤＬＣ、カーボン、グラファイト、樹脂、二硫化モリブデンの塗布等である。また、加工例１においては、ディンプルの配列が螺旋状にされているが、その他、円状、直線状、曲線状等の配列も可能である。
【００２３】
つぎに、切れ刃の変形例１について図７Ａ，図７Ｂにより説明する。変形例１の切れ刃１６ｋは、図７Ａに示すように、本体１３ｋの先端において、先端側の高い円形の山形部分１６ｋ１と、山形部分１６ｋ１に軸方向に続いて延びた低い半円形の山形部分１６ｋ２の２つの部分からなるものである。このように、切れ刃１６ｋが、高い山形部分１６ｋ１と低い山形部分１６ｋ２が続いていることにより、形成されるディンプルの形状は、図７Ｂに示すように、回転方向Ｒに対して直角に配置される円形の深い部分ｄｋ１とこれに続く半円状の浅い部分ｄｋ２になる。このように、ディンプルｄｋを深い浅いの２連構造とすることにより、ディンプルｄｋの潤滑油等を保持する効果が高められ、その結果、加工面の摩擦を低くする効果がさらに高められる。
【００２４】
上記実施例１では、本体１３が丸棒状のエンドミル１０が、その軸心が被加工材の表面（接面）と平行に配置されているが、図８Ａに示すように、被加工材Ｋ４の表面（接面）に対して本体１３の軸心を傾斜させた状態で切削させることができる。被加工材Ｋ４の表面に対する本体１３の軸心の傾斜角度θは６０°である。傾斜角度θは−２０°〜＋７５°の範囲であればよく、この範囲の傾斜角度においてディンプルの直径と深さ及びディンプル間の間隔を調節することができる。傾斜角度θが＋７５°より大きいと、ディンプルの凹み間が繋がってしまい離間したディンプルが形成できなくなる。また、図８Ｂに示すように、本体１３の軸心の傾斜角度θ＝−２０°のように負の場合は、被加工材Ｋ４の端面の切削において適用されるが、−２０°より小さいとエンドミル１０の本体１３が被加工材Ｋ４と接触し易くなるのでディンプルの形成ができなくなる。
【００２５】
つぎに、エンドミル１０の実施例２〜５について図９Ａ〜図９Ｄにより説明する。
実施例２のエンドミル１０Ａは、図９Ａに示すように、本体１３Ａの先端に設けた１つの歯体１５Ａとして、軸心を挟んで対向する２箇所にそれぞれ１つの切れ刃１６Ａを有するものである。エンドミル１０Ａによれば、本体１３Ａの１回転により回転方向に２つのディンプルが形成されるため、より高密度のディンプル形成が可能となる。
【００２６】
実施例３のエンドミル１０Ｂは、図９Ｂに示すように、本体１３Ｂの軸方向に離れた２箇所に２つの歯体１５Ｂ１，１５Ｂ２を設けており、各歯体１５Ｂ１，１５Ｂ２は、それぞれ周方向の１箇所でかつ同じ軸方向位置に１つの切れ刃１６Ｂ１，１６Ｂ２を有するものである。エンドミル１０Ｂによれば、本体１３Ｂの１回転により軸方向に離れた２箇所にそれぞれ１つのディンプルの形成が可能になる。
【００２７】
実施例４のエンドミル１０Ｃは、図９Ｃに示すように、本体１３Ｃの軸方向に離れた２箇所に２つの歯体１５Ｃ１，１５Ｃ２を設けている。各歯体１５Ｃ１，１５Ｃ２は、それぞれ周方向の１箇所でかつ軸心を挟んだ対向位置に１つの切れ刃１６Ｃ１，１６Ｃ２を有するものである。エンドミル１０Ｃによれば、本体１３Ｃの１回転により回転方向及び軸方向に離れた２箇所にピッチのずれたそれぞれ１つのディンプルの形成が可能になる。
【００２８】
実施例５のエンドミル１０Ｄは、図９Ｄに示すように、本体１３Ｄの軸方向に離れた２箇所に２つの歯体１５Ｄ１，１５Ｄ２を設けている。各歯体１５Ｄ１，１５Ｄ２は、それぞれ周方向の２箇所でかつ軸心を挟んだ対向位置に２ずつの切れ刃１６Ｄ１，１６Ｄ２を有するものである。エンドミル１０Ｄによれば、本体１３Ｄの１回転により軸方向及び周方向に離れた位置に４つのディンプルの形成が可能になる。なお、実施例３〜５のように本体１３Ｂ〜１３Ｄに２つの歯体を設ける場合に、図示しないが、２つの歯体の一方に１つの切れ刃を設け、他方の歯体に２つの切れ刃を設けることも可能であり、この場合は本体を１回転させることにより３つのディンプルが形成される。また、２つ以上の切れ刃を設ける場合、それぞれ異なる切れ刃形状にしてもよい。それぞれの切れ刃形状に対応したディンプル形状になる。
【００２９】
つぎに、切れ刃の変形例２について図１０Ａ〜図１０Ｃにより説明する。変形例２においては、本体１３Ｆの先端側に設けた１つの歯体１５Ｆが、周方向に９０°離れた２箇所に取付溝１４Ｆを挟んで設けた２つの円弧状の切れ刃１６Ｆ１，１６Ｆ２を有している。図１０Ａ，図１０Ｂに示すように、回転方向前方側の切れ刃１６Ｆ１は円弧形であるのに対して、回転方向後方側の切れ刃１６Ｆ２は、円弧形のチップの先端が高さｈだけ切欠かれて軸方向中央側が平坦にされている。その結果、切れ刃１６Ｆ１，１６Ｆ２により形成されるディンプルｄＦは、図１０Ｃに示すように、半円形の深い凹みｄＦ１と軸方向中央が平坦な浅い凹みｄＦ２とが回転方向Ｒに連続した形状となる。このように、ディンプルｄＦを回転方向Ｒに深い浅いの２連構造とすることにより、ディンプルｄＦの潤滑油等を保持する効果が高められ、その結果、潤滑油のスクイーズ効果により接触面間の圧力を高めることが可能となり、加工面の摩擦を低くする効果が一層高められる。
【００３０】
つぎに、実施例６に係るエンドミル２０について、図１１により説明する。
エンドミル２０は、本体を兼ねた大径のシャンク２１の端部に軸線に対して所定の角度で傾斜して先細りに延びたシャンク２１と共に本体を構成する円錐台形状の円錐部２２を設けており、円錐部２２の先端にわずかに凹んだ１つの取付凹部２３を設けている。円錐部２２の先端は、例えば直径３．０ｍｍのような非常な小径になっている。取付凹部２３には、１つの歯体２４をなす半球状の超硬合金製のチップが取り付けられており、チップの先端の切れ刃２５が半径１．５ｍｍの円弧形に膨らんで円錐部２２の外周面から突出して配置されている。実施例６でも、歯体２４は１つの切れ刃２５を有するものであり、円錐部２２の１回転で１つのディンプルを形成できるようになっている。なお、切れ刃２５の形状については、図３Ａ〜図３Ｈに示すものや、変形例１，２に示すもの等とすることができる。
【００３１】
エンドミル２０によるディンプルの加工例４について、図１２により説明する。加工例４は、円筒形の穴を有するアルミ製の被加工材Ｋ５の内周面にディンプル加工を施すものである。エンドミル２０はシャンク２１側で図示しない回転駆動装置に固定されて、円錐部２２外周面が被加工材Ｋ５の内周面に沿う状態で配置される。エンドミル２０は、所定の回転数で回転可能にされると共に被加工材Ｋ５の軸方向に所定速度で移動可能にされている。被加工材Ｋ５は、図示しない回転駆動装置により所定の回転数で回転可能にされている。被加工材Ｋ５を回転させながら、エンドミル２０を回転させつつ被加工材Ｋ５の軸方向に移動させることにより、被加工材Ｋ５の内周面に互いに離間したディンプルｄが螺旋状に配置されたディンプル加工が施される。ディンプルｄの形状については、上述した通りである。
【００３２】
つぎに、エンドミル２０による加工例５について図１３Ａ，図１３Ｂにより説明する。加工例５は、半球形の穴を有する被加工材Ｋ６の穴の内壁面にディンプル加工を施すものである。図１３Ａに示すように、エンドミル２０の円錐部２２先端を穴の開口に合わせて配置し、被加工材Ｋ６を中心軸の周りに回転させながら、エンドミル２０を回転させつつ軸方向に移動させ、内壁面の曲がりが大きくなる箇所から曲がりに沿ってエンドミル２０の軸を傾斜させることにより、切れ刃２５を半球面の曲がりの変化に合わせて当てることができる。これにより、半球形の穴の内壁面全体に高密度でディンプル加工を施すことができる。
【００３３】
加工例５では、図１３Ａに示すように、被加工材Ｋ６の内壁面が凹んだ半球面となっているため、エンドミル２０の円錐部２２と被加工材Ｋ６との接触位置において、加工例４とは異なり、被加工材Ｋ６の接面（接平面）に対するエンドミル２０の軸心が傾斜角度θで傾斜している。加工例５では、内壁面に沿ってエンドミル２０の傾斜を変えているため、傾斜角度θは、略１０°〜４０°の範囲となっており、適正なディンプルの形成が可能になっている。また、加工例５においては、エンドミル２０は、大径のシャンク部２１によって強度が確保されているため、傾斜させた状態で加工を行うことにより本体部分に大きな力が加わっても、損傷を受けるおそれが少ない。
【００３４】
これに対して、実施例１のような細い丸棒状のエンドミル１０を用いた場合、図１３Ｂに示すように、被加工材Ｋ６の穴の深さに対してエンドミル１０が垂直なままであるため、傾斜角度θは、略０°〜７５°の範囲を越えて大きくなり、穴が深くなるに従って切れ刃が半球面の曲がりに追従することができず、ディンプル形状が不均一になり底部分では加工ができなくなる。また、穴の曲がりの変化に合わせてエンドミル１０を傾斜させると、小径の本体に大きな力が加わることにより破損するおそれが高くなる。
【００３５】
つぎに、エンドミル２０による加工例６について図１４により説明する。加工例６は、中心穴を有する厚い円盤状の被加工材Ｋ７の片面にディンプル加工を施すものである。加工例４と同様セットされたエンドミル２０の円錐部２２を被加工材Ｋ７の片面に合わせて配置し、被加工材Ｋ７を中心軸の周りに回転させながら、エンドミル２０を回転させつつ一定速度で被加工材Ｋ７の片面の径方向に沿って移動させることにより、図１５に示すように、被加工材Ｋ７の片面に小円形のディンプルｄが高密度で渦巻状に配列されたディンプル加工が施される。
【００３６】
エンドミル２０による中心穴を有する厚い円盤状の被加工材Ｋ８の片面への他の加工例７について、図１６により説明する。加工形態としては図１４に示すものと同様であるが、切れ刃の形状を長くし、回転のピッチをコントロールしながらずらせることにより、図１６に示すように、ディンプル長さが長く、周方向に等間隔でかつ径方向に対して円弧状に湾曲した配置のディンプルｄを形成することができる。
【００３７】
以上のように、実施例６においても実施例１と同様に、エンドミル２０の円錐部２２を１回転させることにより１つのディンプルを形成することができるため、円錐部２２を高速でコントロールしながら回転させることにより被加工材Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ８等の平面に限らず任意の形状の凹凸曲面に多数のディンプルを高密度で所望の配列で形成することが可能になる。特に、実施例６においては、歯体２４を円錐部２２の先端側に設けることができるため、エンドミル２０の強度を確保しつつ歯体２４位置での径を非常に小さくすることができる。その結果、実施例６によれば、より高い密度でディンプルを形成することができ、また凹凸面形状の壁面や深い穴の内壁面にも所望の配列でディンプルを形成することができる。さらに、エンドミル２０の円錐部２２が先端に向けて尖った形状であることにより、特に凹んだ曲面へのディンプル形成に有効である。
【００３８】
その結果、実施例６においても、ディンプル形成面について、滑り摩擦抵抗や流体抵抗を低減でき、耐摩耗性や放熱性を向上できる等の効果が得られるため、それらの特性に応じてエンジンのシリンダ、ピストンやターボチャージャー等の内外壁面や、人工関節の接合面等の多くの用途に好適に適用することができる。なお、実施例６においても実施例１〜５と同様に、ディンプル形成された被加工材Ｋ１の加工面にクロムメッキ等の表面処理を施すことが望ましい。また、実施例６においても、ディンプルの配列を、渦巻状や螺旋状に限らず円状、直線状、曲線状等とすることが可能である。また、実施例６のエンドミル２０について、実施例２の歯体１５Ａと同様に、１つの歯体２４に２つの切れ刃を設けることも可能である。
【００３９】
つぎに、実施例６に係るエンドミル２０の刃先の変形例について、図１７〜図１９により説明する。円錐部２２の先端の取付凹部２３には、歯体をなす単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、ＣＢＮ、超硬合金、サーメット等の硬質材料製の薄いチップ板２４ａが溶着されている。チップ板２４ａは、一側端の切れ刃２５ａが半径１．５ｍｍの円弧形に膨らんで円錐部２２の外周面から突出して配置されている。チップ板２４ａは、一側端側の逃げ面２５ｂが２段に形成されている。本変形例のように、チップ板２４ａを薄板で逃げ面２５ｂを２段に形成したことにより、切れ刃２５ａによるディンプルの形成がより明瞭になるように行われる。
【００４０】
つぎに、実施例７に係るエンドミル２０Ａについて、図２０により説明する。
エンドミル２０Ａは、シャンク２１と円錐部２２はエンドミル２０と同様であるが、円錐部２２の軸方向に沿った先端側の歯体２４Ａの１箇所に加えて根元側の歯体２４Ｂの１箇所にそれぞれわずかに凹んだ取付凹部２３，２６を設けている。取付凹部２３，２６には、歯体２４Ａ，２４Ｂをなすそれぞれ１つの半球状の超硬合金製のチップが取り付けられており、チップの先端の切れ刃２５Ａ，２５Ｂが円弧形に膨らんで円錐部２２の外周面から突出して配置されている。つまり、エンドミル２０Ａは、実施例３のエンドミル１０Ｂと同様に、円錐部２２の軸方向に離れた２箇所に２つの歯体２４Ａ，２４Ｂを設けており、各歯体２４Ａ，２４Ｂは、それぞれ周方向の１箇所でかつ同じ軸方向位置に１つの切れ刃２５Ａ，２５Ｂを有するものである。実施例７では、エンドミル２０Ａの１回転で軸方向に離れた２箇所にそれぞれ１つのディンプルを形成できるようになっている。
【００４１】
エンドミル２０Ａによるディンプルの加工例８について、図２１により説明する。加工例８は、円筒形の穴を有するアルミ製の被加工材Ｋ９の内周面にディンプル加工を施すものである。エンドミル２０Ａはシャンク２１側で図示しない回転駆動装置に固定されて、円錐部２２外周面が被加工材Ｋ９の内周面に当接する状態で配置される。エンドミル２０は、所定の回転数で回転可能にされると共に被加工材Ｋ９の軸方向に所定速度で移動可能にされている。被加工材Ｋ９は、図示しない回転駆動装置により所定の回転数で回転可能にされている。被加工材Ｋ９を回転させながら、エンドミル２０Ａを回転させつつ軸方向に移動させることにより、被加工材Ｋ９内周面に、先端側の切れ刃２５Ａによる円形のディンプルｄａと、根元側の切れ刃２５Ｂによる棒状のディンプルｄｂが、螺旋状に軸方向に離れた二列で施される。
【００４２】
なお、実施例７のエンドミル２０Ａについて、実施例４の歯体１５Ｃ２と同様に、歯体２４Ｂの切れ刃２５Ｂを軸心に対して反対側に設けることも可能である。また、エンドミル２０Ａについて、実施例５の歯体１５Ｄ１，１５Ｄ２と同様に、各歯体２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ軸心に対して対向する２つの切れ刃を設けることも可能である。
【００４３】
また、上記各実施例においては、エンドミルの回転並びに軸方向等への移動に加えて被加工材も回転させているが、これに代えて、エンドミルを多関節ロボット等の駆動制御装置に装着して駆動制御することにより、軸心を中心に回転させながら被加工材の表面形状に応じて本体の軸心を自由に移動させることができる。これにより、被加工材を固定したまま本体の駆動のみで種々の凹凸曲面を有する被加工材へのディンプル加工が可能になるため、ディンプル加工をより容易にかつ高精度で行うことができる。また、大きな被加工材を回転させる大きな装置は必要がなくなる。
【００４４】
なお、上記各実施例の説明においてチップを取り付けるエンドミルとして記載したが、超硬合金ムクのエンドミルでもよく、またコーティングされたエンドミルなどでもよい。または、ＰＣＤ，ＣＢＮのチップをろう付けなどしたものでもよい。
【００４５】
つぎに、実施例８について説明する。上記各実施例においては、エンドミルとして、本体の外周面にチップを取り付けたものが示されているが、本実施例ではエンドミルとして、図示しないが棒状の本体の端面に球状の切れ刃を設けたボールエンドミルとしたものである。このように、ボールエンドミルを用いることによっても、上記実施例に示したと同様に被加工材の表面に互いに離間したディンプルを形成することができる。
【００４６】
その他、上記各実施例に示したエンドミルの形態、切れ刃の形状や配置、被加工材の形態や材質等については一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，２０，２０Ａ…エンドミル、１１，２１…シャンク、１３…本体、１５，１５Ａ，１５Ｂ１，１５Ｂ２，１５Ｃ１，１５Ｃ２，１５Ｄ１，１５Ｄ２，１５Ｆ…歯体、１６，１６ａ〜１６ｈ，１６ｋ，１６Ａ，１６Ｂ１，１６Ｂ２，１６Ｃ１，１６Ｃ２，１６Ｄ１，１６Ｄ２，１６Ｆ１，１６Ｆ２…切れ刃、２２…円錐部、２４，２４Ａ，２４Ｂ…歯体、２５，２５Ａ，２５Ｂ…切れ刃、ｄ，ｄ１〜ｄ８，ｄＦ，ｄａ，ｄｂ…ディンプル、Ｋ１〜Ｋ９…被加工材。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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