(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転される略円柱状の工具本体の外周に４条以上の切屑排出溝が形成されるとともにこの切屑排出溝の工具回転方向の前方側を向いてすくい面とされる壁面の外周側稜線部に外周切刃が形成され、
前記工具本体の先端部には、前記切屑排出溝に連続するギャッシュと、前記外周切刃に連続する略円弧状のＲ切刃とが形成されており、
前記外周切刃が形成された部分の工具本体の心厚が、該外周切刃の外径Ｄに対して、０．７Ｄ以上に設定され、
前記軸線に直交する断面で、前記外周切刃の径方向すくい角αが、−２０゜≦α≦０゜に設定され、かつ、前記Ｒ切刃の径方向すくい角βが、α＜β≦５゜に設定され、
さらに、前記軸線に直交する断面で、前記工具本体の先端近傍を除いて、前記ギャッシュの溝深さｄ１の前記Ｒ切刃の外径ｄに対する割合ｄ１／ｄが、前記切屑排出溝の溝深さＤ１の前記外周切刃の外径Ｄに対する割合Ｄ１／Ｄに対して、（ｄ１／ｄ）＞（Ｄ１／Ｄ）とされていることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項２】
請求項１に記載のボールエンドミルにおいて、
前記軸線方向の先端側から見て、前記Ｒ切刃が工具回転方向の前方側に凸となる凸曲線状に形成されていることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のボールエンドミルにおいて、
前記軸線に直交する断面で、前記工具本体の先端近傍を除いて、前記ギャッシュの溝深さｄ１の前記Ｒ切刃の外径ｄに対する割合ｄ１／ｄが、前記工具本体の先端側に向かって次第に大きくなることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のボールエンドミルにおいて、
前記工具本体の先端近傍では、前記Ｒ切刃の数が、前記外周切刃の数よりも少なくなっていることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のボールエンドミルを用いた加工方法であって、
前記Ｒ切刃と前記外周切刃とを同時にワークに作用させながら加工を行うことを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、金型のような高硬度材料からなるワークを粗切削するために用いられるボールエンドミル及び該ボールエンドミルを用いた加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金型のような高硬度材料でできた複雑な加工物を製作する際、その粗切削を行うのにはエンドミルが用いられることが多く、代表的なエンドミルとしては以下に示すようなものが知られている。
▲１▼  スクエアエンドミル
例えば、特開平６−３３５８１５号公報に開示されているように、軸線回りに回転される工具本体の外周に複数枚の外周切刃が形成されるとともに、工具本体の先端に、この外周切刃に連続して、軸線に直交する方向に延びる底刃が形成されているものである。すなわち、外周切刃と底刃とが略直角に交差するものである。
【０００３】
▲２▼  ラジアスエンドミル
例えば、特開平７−２４６５０８号公報に開示されているように、軸線回りに回転される工具本体の外周に複数枚の外周切刃が形成されるとともに、工具本体の先端に、この外周切刃に連続して、軸線に直交する方向に延びる底刃が形成されていて、さらに、外周切刃と底刃との交差部分が略円弧状をなすＲ切刃によって構成されているものである。
【０００４】
▲３▼  ボールエンドミル
例えば、特開平１０−１１３８０８号公報に開示されているように、軸線回りに回転される工具本体の外周に外周切刃が形成されるとともに、工具本体の先端部に、この外周切刃に連続して軸線回りの回転軌跡が略半球状を呈する略円弧状のＲ切刃が形成されているものである。
これら▲１▼〜▲３▼のようなエンドミルは、工具本体がその軸線回りに回転されつつ、軸線に直交する方向に送りが与えられ、工具本体に形成された切刃によって、例えば金型のような高硬度材料に対して粗切削加工を施していくものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、▲１▼のようなスクエアエンドミルにおいては、その外周切刃を主たる切削に供することが狙われており、加工の際にワークに作用させる外周切刃の長さを長くする、すなわち、切り込み深さを大きく設定することができるので、これにより、１回の切り込みで削り取ることができるワークの量が大きく、高能率の粗切削加工を行うことができる。しかしながら、外周切刃と底刃とが略直角に交差しているため、金型のような複雑な形状を粗切削するときには、その加工面が段差の大きい階段状になって面粗さが大きくなってしまい、粗切削加工による取れ残し量が非常に大きく、仕上げ加工の前に中仕上げ加工を行う必要が生じてしまっていた。
【０００６】
また、▲２▼のようなラジアスエンドミルにおいては、▲１▼のスクエアエンドミルのように、ワークに作用させる外周切刃の長さを長くして、高能率の粗切削加工ができ、かつ、外周切刃と底刃との交差部分が略円弧状のＲ切刃によって構成されているため、このＲ切刃によって形成される加工面の面粗さを▲１▼のスクエアエンドミルに比べて良好に保つことができる。しかし、このＲ切刃は外周切刃と底刃との交差部分のわずかな部分に形成されているだけであるため、加工面の面粗さを十分良好に保つことはできず、依然として、中仕上げ加工の必要が生じたり、仕上げ加工の負荷が大きくなってしまう。
【０００７】
そして、▲３▼のようなボールエンドミルでは、回転軌跡が略半球状を呈する略円弧状のＲ切刃を様々な加工面にフィッティングさせることが容易であり、この円弧状のＲ切刃によって、ワークを緩やかな凹曲面状に順次削り取っていき、加工面の面粗さを良好に仕上げることが可能となるので、一般的によく用いられている。しかしながら、工具本体の外周に形成された外周切刃を主たる切削に用いることを考慮されてはおらず、この外周切刃をワークに作用させたとすれば、外周切刃にチッピングが生じてしまうことは免れない。そのため、必然的に、ボールエンドミルによる切り込み深さを、その先端部のＲ切刃が形成されている部分のみがワークに作用する程度の大きさにしなければならず、上記のスクエアエンドミルあるいはラジアスエンドミルのように切り込み深さを大きく設定して高能率の粗切削加工を行うことができなかった。
以上説明したように、このような▲１▼〜▲３▼のエンドミルでは、高能率加工と面粗さの向上の両方を達成することはできず、能率あるいは面粗さのどちらかを犠牲にしなければならなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、高能率な粗切削加工ができるとともに、加工面の面粗さを良好に保つことができるボールエンドミル及び該ボールエンドミルを用いた加工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明によるボールエンドミルは、軸線回りに回転される略円柱状の工具本体の外周に４条以上の切屑排出溝が形成されるとともにこの切屑排出溝の工具回転方向の前方側を向いてすくい面とされる壁面の外周側稜線部に外周切刃が形成され、前記工具本体の先端部には、前記切屑排出溝に連続するギャッシュと、前記外周切刃に連続する略円弧状のＲ切刃とが形成されており、前記外周切刃が形成された部分の工具本体の心厚が、該外周切刃の外径Ｄに対して、０．７Ｄ以上に設定され、前記軸線に直交する断面で、前記外周切刃の径方向すくい角αが、−２０゜≦α≦０゜に設定され、かつ、前記Ｒ切刃の径方向すくい角βが、α＜β≦５゜に設定され、さらに、前記軸線に直交する断面で、前記工具本体の先端近傍を除いて、前記ギャッシュの溝深さｄ１の前記Ｒ切刃の外径ｄに対する割合ｄ１／ｄが、前記切屑排出溝の溝深さＤ１の前記外周切刃の外径Ｄに対する割合Ｄ１／Ｄに対して、（ｄ１／ｄ）＞（Ｄ１／Ｄ）とされていることを特徴とする。
このような構成とされたボールエンドミルは、外周切刃が形成された部分の工具本体の心厚が０．７Ｄ以上に設定されて、工具本体の剛性を高く保つことができ、さらに、外周切刃の径方向すくい角αが、−２０°≦α≦０°の範囲に設定されていることによって、外周切刃の切れ味を良好に保つとともに、外周切刃の刃先強度の向上が可能になる。それゆえ、例えば金型などの高硬度材料に対しても、工具本体の先端部に形成されたＲ切刃だけでなく、外周切刃までもワークに作用させることが可能となり、このワークに作用させる外周切刃の長さを長くして、切り込み深さを大きく設定できるので、高能率な粗切削加工を行うことが可能となる。
しかも、工具本体の先端部に形成されたＲ切刃が略円弧状をなすため、このＲ切刃によって、ワークの加工面を緩やかな凹曲面状に順次削り取っていくので、加工面の面粗さを良好に保つことができる。
ここで、このように外周切刃とＲ切刃とを同時にワークに作用させた場合、Ｒ切刃が略円弧状をなしているため、外周切刃によって生成される切屑に比べ、Ｒ切刃によって生成される切屑の厚みが薄くなって広がってしまう（とくにＲ切刃に先端側に近づくにしたがい切屑の厚みが薄くなって広がっていく）。加えて、Ｒ切刃の先端側と基端側での切屑の流出方向も異なることになり、Ｒ切刃と外周切刃とのそれぞれで生成される切屑のバランスがとれず、スムーズな切屑の流れを作り出すことができないので、切削状態が悪化してしまう。これに対して、本発明では、Ｒ切刃の径方向すくい角βを外周切刃の径方向すくい角αよりも大きくしたことにより、Ｒ切刃の切れ味を外周切刃よりも良くすることができ、切削状態を悪化させてしまうおそれがない。しかも、Ｒ切刃の径方向すくい角βが５゜以下とされているから、金型などの高硬度材料に対して粗切削加工を行ったとしても、Ｒ切刃にチッピングが生じるおそれをなくすことができる。これにより、本発明のボールエンドミルを用いて、その切り込み深さを大きく設定して粗切削加工を行っても不具合が生じることがなく、金型のような高硬度材料を高能率に粗切削加工できるとともに、加工面の面粗さを良好に保つことができる。
さらに、工具本体の先端部におけるギャッシュの溝深さを十分に大きく確保することができるので、Ｒ切刃にて生成される厚みが薄くなって広がった切屑についても切屑つまりを生じ難くすることができる。
【００１０】
また、前記軸線方向の先端側から見て、前記Ｒ切刃が工具回転方向の前方側に凸となる凸曲線状に形成されていることを特徴とする。
このような構成としたことにより、Ｒ切刃のワークへの食い付きの際に、工具回転方向の前方側に最も突出している曲線状の部分から徐々にワークに食い付くので、切刃に衝撃的な負荷が作用するのを防止することができて、Ｒ切刃のチッピングをより生じ難くすることが可能になる。
【００１２】
また、前記軸線に直交する断面で、前記工具本体の先端近傍を除いて、前記ギャッシュの溝深さｄ１の前記Ｒ切刃の外径ｄに対する割合ｄ１／ｄが、前記工具本体の先端側に向かって次第に大きくなることを特徴とする。
このような構成とすると、工具本体の先端側に近づくにしたがいＲ切刃の外径が徐々に小さくなっていったとしても、ギャッシュの溝深さを十分に大きく確保することができ、より厚みが薄くなって広がった切屑が生成されるＲ切刃の先端側において、切屑つまりを生じさせることがない。
【００１３】
また、前記工具本体の先端近傍では、前記Ｒ切刃の数が、前記外周切刃の数よりも少なくなっていることを特徴とする。
このような構成とすると、Ｒ切刃の外径がとくに小さくなる工具本体の先端近傍において、ギャッシュの断面積を大きく確保することが可能となり、より切屑つまりの発生しやすい工具本体の先端近傍における切屑排出性を損ねることがない。
【００１４】
また、本発明のボールエンドミルを用いた加工方法は、前記Ｒ切刃と前記外周切刃とを同時にワークに作用させながら加工を行うことを特徴とする。
このような加工方法を用いると、例えば金型などの高硬度材料の粗切削加工を行うときに、切り込み深さを大きく設定したとしても不具合を生じることがなく、高能率の粗切削加工を行うことができるとともに、加工面の面粗さを良好に保つことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態によるボールエンドミルの側面図、図２は同ボールエンドミルの先端面図、図３（ａ）は図１におけるＩ−Ｉ線断面図、（ｂ）はＩＩ−ＩＩ線断面図、（ｃ）はＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（ｄ）はＩＶ−ＩＶ線断面図、（ｅ）はＶ−Ｖ線断面図である。
【００１６】
本実施形態によるボールエンドミルは、例えば超硬合金等の硬質材料からなり、軸線Ｏ回りに回転される略円柱状の工具本体１１を有しており、この工具本体１１の先端部１１Ａが軸線Ｏ方向の先端側に凸となるように膨らむ略半球状を呈している。
工具本体１１の先端部１１Ａを除く外周には、周方向で等間隔に、例えば６条の切屑排出溝１２…が工具本体１１の外周面に開口して形成されており、この切屑排出溝１２の工具回転方向Ｔの前方側を向く壁面がすくい面１３とされている。そして、すくい面１３の外周側稜線部、すなわち、すくい面１３と、このすくい面１３に交差して工具本体外周側を向く逃げ面１４との交差稜線部に外周切刃１５が形成されていて、いわゆる６枚刃となっている。
【００１７】
ここで、すくい面１３は、軸線Ｏに直交する断面において、図３（ｅ）に示すように、直線または凹曲線を描きつつ工具本体内周側に延び、切屑排出溝１２の溝底部が最も工具本体内周側に凹んで工具本体１１の心厚円Ｒ（工具本体１１の軸線Ｏに直交する断面に内接して軸線Ｏを中心とする最大の径をもつ円）に接するように形成されている。そして、切屑排出溝１２の壁面は、この溝底部から工具回転方向Ｔの前方側に向かうにしたがい工具本体外周側に延びて、すくい面１３が連なる外周切刃１５の工具回転方向Ｔの前方側に隣接する外周切刃１５の逃げ面１４に連なっている。
【００１８】
また、６条の切屑排出溝１２…は、一般に工具本体１１の先端側から基端側に向かうにしたがい工具回転方向Ｔの後方側に向けて軸線Ｏを中心として螺旋状にねじれるように形成されており、これに伴って６枚の外周切刃１５…も同様に螺旋状にねじれて形成されている。
【００１９】
ここで、外周切刃１５が形成されている部分における工具本体１１の心厚（工具本体１１の軸線Ｏに直交する断面において、切屑排出溝１２の溝底部が外接する心厚円Ｒの外径）は、図３（ｅ）に示すように、外周切刃１５の外径Ｄに対して、０．７Ｄ以上となるように設定されており、本実施形態においては、例えば、０．８Ｄに設定されている。そして、６枚の外周切刃１５の工具回転方向Ｔのすぐ前方側に位置する６条の切屑排出溝１２…の溝深さＤ１（外周切刃１５の回転軌跡がなす仮想の円と、心厚円Ｒとの径方向の距離）は、６条の切屑排出溝１２…のそれぞれにおいて同一とされ、しかも、その切屑排出溝１２が形成されている部分の工具本体１１の全長において一定とされている。
【００２０】
また、工具本体１１の外周に形成された外周切刃１５…は、図３（ｅ）に示すように、その径方向すくい角α（工具本体１１の軸線Ｏに直交する断面において、工具本体１１の軸線Ｏと外周切刃１５とを通る直線と、外周切刃１５のすくい面１３とのなす角度）が、０゜≦α≦−２０゜に設定されて、わずかのネガとなっている。なお、本実施形態においては、この外周切刃１５の径方向すくい角αは、例えば−１４°のネガに設定されている。
【００２１】
さらに、工具本体１１の略半球状を呈する先端部１１Ａには、周方向で等間隔に、６条のギャッシュ１６…が、先端部１１Ａの外周面に開口して先端部１１Ａを分割するように形成されており、ギャッシュ１６の工具回転方向Ｔの前方側を向く壁面が先端すくい面１７とされている。そして、先端すくい面１７の外周側稜線部、すなわち、先端すくい面１７と、この先端すくい面１７に交差して工具本体外周側及び軸線Ｏ方向の先端側を向く先端逃げ面１８との交差稜線部に、軸線Ｏ回りの回転軌跡が略半球状を呈するような略１／４円弧状の６枚のＲ切刃１９…が形成されている。
【００２２】
また、Ｒ切刃１９…は、軸線Ｏ方向の先端側から見て、図２に示すように、工具回転方向Ｔの前方側に凸となるように、大きい曲率半径を有する緩やかな凸曲線状を呈している。
そして、この６条のＲ切刃１９…は、６条の外周切刃１５…のそれぞれに連続して、Ｒ切刃１９の基端と外周切刃１６の先端とがそれぞれ滑らかに連続するように形成されているとともに、ギャッシュ１６…も切屑排出溝１２…のそれぞれに連続して、ギャッシュ１６の基端と切屑排出溝１２の先端とがそれぞれ連通するように形成されている。
【００２３】
ここで、Ｒ切刃１９…は、外周切刃１５…に連続するように形成されているために、その数は６枚とされているが、図２に示すように、工具本体１１の先端近傍、すなわち、軸線Ｏ近くにおいては、この軸線Ｏを中心として対向に位置する一組のＲ切刃１９，１９のみが存在しており、他の４枚のＲ切刃１９…は、工具本体１１の先端に近づく前に切り上げられている。換言すれば、工具本体１１の先端近傍においては、Ｒ切刃１９の数が６枚から２枚となり、外周切刃１５の数（６枚）よりも少なくなっている。
【００２４】
このＲ切刃１９の先端すくい面１７は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、軸線Ｏに直交する断面において、直線または凹曲線を描きつつ工具本体内周側に延び、ギャッシュ１６の溝底部が最も工具本体内周側に凹むように形成されている。そして、ギャッシュ１６の壁面が、この溝底部から工具回転方向Ｔの前方側に向かうにしたがい工具本体外周側に延びて、先端すくい面１７が連なるＲ切刃１９の工具回転方向Ｔの前方側に隣接するＲ切刃１９の先端逃げ面１８に連なっている。
【００２５】
なお、上記のように、工具本体１１の先端近傍において、Ｒ切刃１９の数が軸線Ｏを挟んで対向して位置する一対のＲ切刃１９，１９のみが存在し、他のＲ切刃１９…が工具本体１１の先端近傍に近づく前に切り上げられていることから、上記一対のＲ切刃１９，１９の工具回転方向Ｔのすぐ前方側に位置するギャッシュ１６，１６が、他のギャッシュ１６…と比べてその溝深さｄ１が大きくなっており、工具本体１１の先端近傍に近づくに連れて（図３（ｄ）〜図３（ａ）の流れのように）、この一対のＲ切刃１９，１９に連なるギャッシュ１６，１６の溝底部のみが工具本体１１の心厚円Ｒに接するようになっている。
【００２６】
また、工具本体１１の先端部１１Ａに形成されたＲ切刃１９…は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、その径方向すくい角β（工具本体１１の軸線Ｏに直交する断面において、工具本体１１の軸線ＯとＲ切刃１９とを通る直線と、Ｒ切刃１９の先端すくい面１７とのなす角度）が、上記外周切刃１５のすくい角αに対して、α＜β≦５゜の範囲に設定されており、本実施形態においては、このＲ切刃１９の径方向すくい角βが、例えば０°に設定されている。
【００２７】
ここで、工具本体１１の先端近傍を除いて、Ｒ切刃１９が形成されている部分の工具本体１１における任意の位置での軸線Ｏに直交する断面で、ギャッシュ１６の溝深さｄ１のＲ切刃の外径ｄに対する割合ｄ１／ｄは、外周切刃１５の形成されている部分の工具本体１１における任意の位置での軸線Ｏに直交する断面で、切屑排出溝１２の溝深さＤ１の外周切刃１５の外径Ｄに対する割合Ｄ１／Ｄに比べて、６条のギャッシュ１６…のそれぞれについて、（ｄ１／ｄ）＞（Ｄ１／Ｄ）とされている。
【００２８】
さらに、このＲ切刃１９…が形成された工具本体１１の先端部１１Ａにおける任意の位置での軸線Ｏに直交する断面において、ギャッシュ１６の溝深さｄ１に対するＲ切刃の外径ｄに対する割合ｄ１／ｄが、６条のギャッシュ１６…のそれぞれについて、工具本体１１の先端側に向かうにしたがい次第に大きくなっている。
なお、工具本体１１の先端近傍では、Ｒ切刃１５…の数が、外周切刃１９…の数よりも少なくなることにより、工具本体１１の先端近傍に近づくに連れてギャッシュ１６の溝深さｄ１も異なってくるが、最も溝深さｄ１の小さいもの及び最も溝深さｄ１の大きいものに対しても、上記の（ｄ１／ｄ）＞（Ｄ１／Ｄ）の関係、及びｄ１／ｄが工具本体１１の先端側に向かって次第に大きくなるという関係が成り立っている。
【００２９】
このような構成とされたボールエンドミルは、軸線Ｏ回りに回転されつつ、例えば金型のような高硬度材料でできたワークに対して、その外周切刃１５…とＲ切刃１９…とを同時にワークに作用させつつ、軸線Ｏに直交する方向に所定の送り量が与えられて、この金型に粗切削加工を施していく。このとき、ワークに作用させる外周切刃１５…の長さを長く、すなわち、ボールエンドミルの切り込み深さが大きく設定され、例えば、従来のスクエアエンドミルやラジアスエンドミルを用いたのと同程度の切り込み深さが設定される。
【００３０】
上記のような本実施形態によれば、外周切刃１５…が形成された部分の工具本体１１の心厚が０．７Ｄ以上に設定されていて、工具本体１１の剛性を高く保つことができるのに加えて、外周切刃１５…の径方向すくい角αが、０°≦α≦−２０°の範囲に設定されているため、外周切刃１５…の切れ味を良好に保つとともに、外周切刃１５…の刃先強度の向上が可能になる。それゆえ、例えば金型のような高硬度材料に対しても、工具本体１１の先端部１１Ａに形成されたＲ切刃１９…だけでなく、外周切刃１５…をワークに作用させることが可能となり、このワークに作用させる外周切刃１５…の長さを長くし、切り込み深さを大きく設定したとしても、外周切刃１５…のチッピングや工具本体１１の折損が生じることがなく、高能率な粗切削加工を行うことが可能となる。
しかも、工具本体１１の先端部１１Ａに形成された円弧状のＲ切刃１９…によって、ワークの加工面を緩やかな凹曲線状に順次削り取っていくので、スクエアエンドミルあるいはラジアスエンドミルを用いたときのように段差の大きい階段状の加工面ができることがなく、面粗さを良好に保つことも可能となる。
すなわち、本実施形態によるエンドミルは、従来のボールエンドミルを用いたときの利点と、スクエアエンドミルあるいはラジアスエンドミルを用いたときの利点を併せもつことができるものである。
【００３１】
ここで、このように外周切刃１５…とＲ切刃１９…とを同時にワークに作用させる場合、Ｒ切刃１９…が略円弧状をなしているため、外周切刃１５…によって生成される切屑に比べ、Ｒ切刃１９…によって生成される切屑の厚みが薄くなって広がってしまう。とくにＲ切刃１９…の先端側では、このような傾向が顕著になる。加えて、Ｒ切刃１９…の先端側と基端側での切屑の流出方向も異なることになるので、Ｒ切刃１９…と外周切刃１５…とのそれぞれで生成される切屑のバランスをうまくとることができず、スムーズな切屑の流れを作り出すことができなくなり、切削状態が悪化してしまう。
【００３２】
これに対して、本実施形態では、Ｒ切刃１９…の径方向すくい角βを外周切刃１５…の径方向すくい角αよりも大きく設定したことにより、Ｒ切刃１９…の切れ味を良好に保つことができるので、切削状態が悪化してしまうおそれがない。しかも、Ｒ切刃１９…の径方向すくい角βが５゜以下とされているから、金型などの高硬度材料に対して粗切削加工を行ったとしても、Ｒ切刃１９…にチッピングが生じるおそれをなくすことができきる。
それゆえ、本実施形態によるボールエンドミルを用いて、金型などの高硬度材料に対して、切り込み深さを大きく設定して粗切削加工を行っても不具合が生じることがなく、高能率の粗切削加工を行うとともに、加工面の面粗さを良好に保つことが可能となる。
【００３３】
また、軸線Ｏ方向の先端側から見て、Ｒ切刃１９…が工具回転方向Ｔの前方側に凸となる凸曲線状に形成されていることから、Ｒ切刃１９…のワークへの食い付き時に、工具回転方向Ｔの前方側に最も突出している曲線状の部分から徐々にワークに食い付くので、Ｒ切刃１９…に衝撃的な負荷が作用するのを防いで、Ｒ切刃１９…にチッピングが生じるのを防止することができる。
【００３４】
また、軸線Ｏに直交する断面で、工具本体１１の先端近傍を除いて、ギャッシュ１６の溝深さｄ１のＲ切刃１９の外径ｄに対する割合ｄ１／ｄが、切屑排出溝１２の溝深さＤ１の外周切刃１５の外径Ｄに対する割合Ｄ１／Ｄに対して、（ｄ１／ｄ）＞（Ｄ１／Ｄ）とされていることから、ギャッシュ１６の溝深さｄ１を工具本体１１の先端部１１Ａにおいて、十分に確保することができ、Ｒ切刃１９…にて生成される厚みが薄くなって広がった切屑をスムーズに排出させて切屑つまりの生じるおそれを減らすことができる。
【００３５】
しかも、軸線Ｏに直交する断面で、工具本体１１の先端近傍を除いて、ギャッシュ１６の溝深さｄ１のＲ切刃１９の外径ｄに対する割合ｄ１／ｄが、工具本体１１の先端側に向かって次第に大きくなっていることから、工具本体１１の先端側に近づくに連れてＲ切刃１９の外径ｄが小さくなっても、ギャッシュ１６の溝深さｄ１を十分に確保できることとなるので、より厚みが薄くなって広がった切屑に対しても切屑つまりを生じることがなく、粗切削加工を継続させていくことができる。
【００３６】
さらに、工具本体１１の先端近傍では、Ｒ切刃１９…の数が、外周切刃１５…の数よりも少なくなっているため、Ｒ切刃１９…の外径Ｄが小さくなって、これに伴いギャッシュ１６…の溝深さｄ１も小さくせざるを得ない工具本体１１の先端近傍において、ギャッシュ１６の断面積を十分に大きく確保することができるので、工具本体１１の先端近傍における切屑排出性を損ねることがない。
【００３７】
なお、本実施形態においては、工具本体１１の外周に形成された切屑排出溝１２の数を６条としたが、これに限定されることなく、４条以上であれば任意に設定してよいし、工具本体１１の先端近傍に存在するＲ切刃１９の数も２枚に限定されることはなく、外周切刃１５の数よりも少なくなっていれば、上述のような効果を何の遜色もなく奏することができる。
【００３８】
【実施例】
〔加工試験１〕
本発明の一例によるボールエンドミルを実施例とし、従来のボールエンドミルを従来例１、ラジアスエンドミルを従来例２として用いて、図４に示すようなワークの斜線が施された部分を切削加工し、その加工にかかった時間と、加工面Ａの面粗さについて比較した。
このときの諸元は以下に示す通りである。
〈共通事項〉
・ワーク
ＳＫＤ６１（ＨＲＣ５２）
・切削条件
回転数：１００００ｍｉｎ−１
切削速度：３１４ｍ／ｍｉｎ
切り込み量（径方向）：０．５ｍｍ
その他：ダウンカット、エアブロー
〈実施例〉
・試験工具
６枚刃ボールエンドミル、直径１０ｍｍ（＝Ｄ）、先端部Ｒ５のボール形状
工具本体１１の心厚：８ｍｍ（＝０．８Ｄ）
外周切刃１５の径方向すくい角α：−１４゜
外周切刃１５のねじれ角：４５゜
Ｒ切刃１９の径方向すくい角β：０゜
材質：超微粒子超硬合金＋（ＡｌＴｉ）Ｎコーティング
・切削条件
送り速度：６０００ｍｍ／ｍｉｎ（０．１ｍｍ／刃）
切り込み量（軸方向）：１０ｍｍ
〈従来例１〉
・試験工具
２枚刃ボールエンドミル、直径１０ｍｍ、先端部Ｒ５のボール形状
・切削条件
送り速度：２０００ｍｍ／ｍｉｎ（０．１ｍｍ／刃）
切り込み量（軸方向）：５ｍｍ
〈従来例２〉
・試験工具
６枚刃ラジアスエンドミル、直径１０ｍｍ、コーナＲ付
・切削条件
送り速度：６０００ｍｍ／ｍｉｎ（０．１ｍｍ／刃）
切り込み量（軸方向）：１０ｍｍ
このようなエンドミル、切削条件で加工試験１を行い、得られた結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
0003581115.tif 000002
【００４０】
表１に示されるように、従来例１では、加工面Ａの面粗さが６．３μｍと良好な値が得られたものの、外周切刃を使用することができないため、軸方向の切り込み深さを大きく設定することができず、加工時間が７００ｍｉｎとなり、高能率な切削加工を行うことができなかった。
また、従来例２では、加工時間が７２ｍｉｎと大幅に短縮されたものの、加工面Ａが段差の大きい階段状となって、その面粗さは３１．０μｍと悪化してしまった。
これらに対して、実施例によれば、加工時間は７２ｍｉｎで、かつ、加工面Ａの面粗さが６３．３μｍとなり、ともに良好な値が得られ、高能率加工及び面粗さの向上を両立できた。
【００４１】
〔加工試験２〕
本発明の一例によるボールエンドミル（Ｒ切刃１９の径方向すくい角βが本発明の範囲に設定されている）を実施例１〜３、Ｒ切刃１９の径方向すくい角βが本発明の範囲よりも大きく設定されたボールエンドミルを比較例として用いて、ワークを切削加工し、そのときのＲ切刃１９の状態と切削長さを比較した。
このときの諸元は、以下に示す通りである。
〈共通事項〉
・試験工具
６枚刃ボールエンドミル、直径１０ｍｍ（＝Ｄ）、先端部Ｒ５のボール形状
工具本体１１の心厚：８ｍｍ（＝０．８Ｄ）
外周切刃１５の径方向すくい角α：−１４゜
外周切刃１５のねじれ角：４５゜
材質：超微粒子超硬合金＋（ＡｌＴｉ）Ｎコーティング
・ワーク
ＳＫＤ６１（ＨＲＣ５２）
・切削条件
回転数：１００００ｍｉｎ−１
切削速度：３１４ｍ／ｍｉｎ
送り速度：６０００ｍｍ／ｍｉｎ（０．１ｍｍ／刃）
切り込み量：１０ｍｍ（軸方向）×０．５ｍｍ（径方向）
その他：ダウンカット、エアブロー
このようなエンドミル、切削条件で加工試験２を行い、得られた結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】
0003581115.tif 000003
【００４３】
表２に示されるように、Ｒ切刃１９の径方向すくい角βが−５゜、０゜に設定された実施例１，２では、３００ｍ切削後もＲ切刃１９にチッピングが生じず、良好な結果が得られた。
また、Ｒ切刃の径方向すくい角βが５゜とされた実施例３においても、Ｒ切刃１９にチッピングが生じずにワークを加工できた切削長さが２５０ｍとなり、比較的良好な結果が得られた。
そして、Ｒ切刃の径方向すくい角βが１０゜と、本発明の範囲よりも大きく設定された比較例では、Ｒ切刃の強度を高く保つことができないので、Ｒ切刃１９にチッピングが生じずにワークを加工できた切削長さが、わずか５ｍとなってしまった。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外周切刃が形成された部分の工具本体の心厚が０．７Ｄ以上に設定されるとともに、外周切刃の径方向すくい角αが、−２０°≦α≦０°の範囲に設定されていることによって、工具本体の剛性を高く保ちつつ、外周切刃の切れ味を確保し、さらに、外周切刃の刃先強度を向上させることができるので、金型のような高硬度材料からなるワークに作用させる外周切刃の長さを長くして、切り込み深さを大きく設定できるので、高能率な粗切削加工を行うことが可能となる。
しかも、工具本体の先端部に形成されたＲ切刃が略円弧状をなしているため、この略円弧状のＲ切刃によって、ワークの加工面を緩やかな凹曲面状に順次削り取っていくので、加工面の面粗さを良好に保つこともでき、後の工程である仕上げ加工の負担を減らすことができる。
そして、Ｒ切刃の径方向すくい角βが、α＜β≦５゜の範囲に設定されているから、Ｒ切刃の切れ味を外周切刃よりも良くして、Ｒ切刃と外周切刃とのバランスをとり、切削状態を良好に保つことができるとともに、金型などの高硬度材料に対して粗切削加工を行ったとしても、Ｒ切刃にチッピングが生じるおそれをなくすことができる。
それゆえ、本発明のボールエンドミルを用いて、金型のような高硬度材料に対して、切り込み深さを大きく設定して粗切削加工を行ったとしても不具合が生じることがなく、高能率の加工ができるとともに、加工面の面粗さを良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるボールエンドミルの側面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるボールエンドミルの先端面図である。
【図３】（ａ）は図１におけるＩ−Ｉ線断面図、（ｂ）はＩＩ−ＩＩ線断面図、（ｃ）はＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（ｄ）はＩＶ−ＩＶ線断面図、（ｅ）はＶ−Ｖ線断面図である。
【図４】加工するワークの形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１  工具本体
１１Ａ  先端部
１２  切屑排出溝
１３  すくい面
１４  逃げ面
１５  外周切刃
１６  ギャッシュ
１９  Ｒ切刃
ｄ  Ｒ切刃の外径
ｄ１  ギャッシュの溝深さ
Ｄ  外周切刃の外径
Ｄ１  切屑排出溝の溝深さ
Ｏ  軸線
Ｔ  工具回転方向
α  外周切刃の径方向すくい角
β  Ｒ切刃の径方向すくい角
【図１】
0003581115.tif 000004
【図２】
0003581115.tif 000005
【図３】
0003581115.tif 000006
【図４】
0003581115.tif 000007