(57)【要約】  切削加工及び磨き加工の双方を良好に行え、しかも、先端部の切削抵抗が小さいボールエンドミルを提供する。工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう複数の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の先端球状面４との交差稜線部にボール刃５，６が設けられたボールエンドミルであって、工具回転中心Ｏが先端球状面４上に存在し、工具先端視において一の前記ボール刃５にして工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘが、他の前記ボール刃６の同距離Ｙより小さくなるように設定された中心寄りボール刃５を有するボールエンドミル。
2019003965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体の外周に、工具先端から基端側に向かう複数の切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の先端球状面との交差稜線部にボール刃が設けられたボールエンドミルであって、工具回転中心が先端球状面上に存在し、工具先端視において一の前記ボール刃にして工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離が、他の前記ボール刃の同距離より小さくなるように設定された中心寄りボール刃を有するものであ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記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面は前記ボール刃により切削された面に摺接するものであ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記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の工具回転方向後方側には逃げ面が連設されていることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項４】
請求項２記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の工具回転方向後方側には逃げ面が連設され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１〜４いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の刃直角方向の幅は工具外径の０．５％以上２５％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項６】
請求項１〜４いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の刃直角方向の幅は工具外径の２．５％以上２０％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項７】
請求項１〜４いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の０％を超え３％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項８】
請求項５記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の０％を超え３％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項９】
請求項６記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の０％を超え３％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１０】
請求項１〜４いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１１】
請求項５記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１２】
請求項６記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１３】
請求項７記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１４】
請求項８記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１５】
請求項９記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１６】
請求項１〜４いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記ボール刃の数は、２乃至４であることを特徴とするボールエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ボールエンドミルとして、仕上げ加工を目的として先端部を半球状にしたものが提案されている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１２６７８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、上記特許文献１等に開示される先端部が半球状のボールエンドミルにおいては、ボール刃が存在しないため、切り込み量が極めて小さく、実質的には切削加工が行えないという問題点がある。【０００５】
また、先端部にチゼルエッジが存在しないため、先端部の切削抵抗が大きくなり、工具の破損や先端部で加工されるワーク表面の性状悪化の原因となる。【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決したもので、切削加工及び磨き加工の双方を良好に行え、しかも、先端部の切削抵抗が小さい実用的なボールエンドミルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。【０００８】
本発明の第一の態様は、工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう複数の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の先端球状面４との交差稜線部にボール刃５，６が設けられたボールエンドミルであって、工具回転中心Ｏが先端球状面４上に存在し、工具先端視において一の前記ボール刃５にして工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘが、他の前記ボール刃６の同距離Ｙより小さくなるように設定された中心寄りボール刃５を有するものであることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。【０００９】
また、本発明の第二の態様は、前記第一の態様において、前記先端球状面４は前記ボール刃５，６により切削された面に摺接するものであることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。【００１０】
また、本発明の第三の態様は、前記第一，第二のいずれかの態様において、前記先端球状面４の工具回転方向後方側には逃げ面７が連設されていることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。【００１１】
また、本発明の第四の態様は、前記第一〜第三のいずれかの態様において、前記先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗは工具外径の０．５％以上２５％以下であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。【００１２】
また、本発明の第五の態様は、前記第一〜第三のいずれかの態様において、前記先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗは工具外径の２．５％以上２０％以下であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。【００１３】
また、本発明の第六の態様は、前記第一〜第五のいずれかの態様において、前記中心寄りボール刃５の前記工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘは、工具外径の０％を超え３％以下であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。【００１４】
また、本発明の第七の態様は、前記第一〜第六のいずれかの態様において、前記中心寄りボール刃５でない他の前記ボール刃６の前記工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｙは、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃５の前記工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘの１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。【００１５】
また、本発明の第八の態様は、前記第一〜第七のいずれかの態様において、前記ボール刃の数は、２乃至４であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上述のように構成したから、切削加工及び磨き加工の双方を良好に行え、しかも、先端部の切削抵抗が小さい実用的なボールエンドミルとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例の概略説明正面図である。
【図２】本実施例の概略説明側面図である。
【図３】加工面の比較写真である。
【図４】別例１の概略説明正面図である。
【図５】別例２の概略説明正面図である。
【図６】別例３の概略説明正面図である。
【図７】実験結果を示す表である。
【図８】実験条件を示す表、実験結果を示すグラフ及び写真である。
【図９】実験結果を示す表である。
【図１０】実験結果を示す表である。
【図１１】球状面を確認する方法の一例を示す説明図である。
【図１２】高さの理論値ｈを示す説明図である。
【図１３】測定装置による実際の測定画面の一例を示す説明図である。
【図１４】近似直線の傾きを説明する説明図である。
【図１５】ボールエンドミルの先端のＲの測定方法の一例を示す説明図である。
【図１６】測定結果を示す表である。
【図１７】測定結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００１９】
ボール刃５，６により切削加工が行われると共に、先端球状面４により磨き加工が行われる。即ち、ワーク表面を切削すると共に切削面を擦ることで、表面粗さが小さく、且つ、光沢のある加工面を得ることができる。
【００２０】
また、回転中心に対して偏って配置される中心寄りボール刃５があるから、先端部にチゼルエッジが存在しなくてもワークに対する食い付き性が向上し、切削抵抗が小さくなる。また、他のボール刃６を中心近傍に寄せずに離すことにより中心近傍の剛性が高まることになる。よって、ボール刃５，６の破損やワーク表面の性状悪化を抑制できる。
【実施例】
【００２１】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。【００２２】
本実施例は、図１，２に図示したように、工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう複数の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の先端球状面４との交差稜線部にボール刃５，６が設けられたボールエンドミルであって、工具回転中心Ｏが先端球状面４上に存在し、工具先端視において一の前記ボール刃５にして工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘが、他の前記ボール刃６の同距離Ｙより小さくなるように設定された中心寄りボール刃５を有するものである。【００２３】
本実施例は、超硬合金製のシャンク側部材の先端に半球状のＣＢＮ（立方晶窒化硼素）材を溶接等により接合し、溝加工を施し、この先端のＣＢＮ材に刃付け加工を施すことで刃部を形成している。本実施例は切り屑排出溝が２つ、ボール刃が２つ設けられた２枚刃ボールエンドミルであり、特に仕上げ加工に用いられるものである。【００２４】
先端球状面４は刃付け加工前のＣＢＮ材の外面（半球状面）の一部をそのまま残すことで形成されたものである。即ち、加工前のＣＢＮ材にギャッシュ、すくい面及び逃げ面等を設ける刃付け加工をする際、工具回転中心Ｏを含む先端球状面に相当する部分には面取り加工等を施さないことで先端球状面が上記形状となる。なお、前記刃付け加工をした後に先端球状面４を切削・研磨加工等により形成する手順としても良い。更に、先端の素材はＣＢＮに限らず、全体を超硬合金製とするなど、他の構成としても良い。【００２５】
刃付け加工の際、先端球状面に相当する部分には加工を施さないことで、半球状のＣＢＮ材の球状表面の一部である先端球状面４が各ボール刃５，６の工具回転方向後方側に配置された構成となる。【００２６】
本実施例においては、先端球状面４はボール刃５，６により切削された面に摺接する球面である。即ち、先端球状面４はボール刃５，６に対して逃げる面ではなく、回転加工時にワークの切削加工面（仕上面）に擦り付けられる。先端球状面４が切削加工面に摺接することで磨き作用が発揮される。なお、先端球状面４は球面に限らず、ボール刃５，６により切削された面に摺接し磨き作用を発揮し得る構成であれば適宜採用できる。例えば球面に近似する階段状面等、工具回転中心Ｏを頂点とする凸球面に概ね沿った形状であれば適宜採用できる。また、ボールエンドミルの外方に膨出する曲面（凸となる曲面）を含む形状であっても（前記凸球面に沿った形状でなくとも）、前記磨き作用を発揮し得る構成であれば適宜採用できる。【００２７】
また、先端球状面４の工具回転方向後方側には逃げ面７が連設されている。この逃げ面７の設け方により、先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗを適宜設定して前記ボール刃５，６により切削された面への接触量を調節できる。本実施例では、第一逃げ面７に、更に第二逃げ面８を連設した構成としている。【００２８】
先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗは工具外径（刃部の先端部の直径）の０．５％以上２５％以下に設定する。具体的には、前記幅Ｗは先端球状面４の全域において上記数値範囲内となるように設定している。また、本実施例においては、幅Ｗが、先端球状面４にして中心寄りボール刃５の工具回転方向後方側の領域において最小値を取り、ボール刃６の工具回転方向後方側の領域において最大値を取る構成としている。０．５％未満ではボール刃５，６の切削痕の除去効果（磨き効果）が十分に発揮されず、２５％を超えると加工面にむしれが生じる。好ましくは２．５％以上２０％以下に設定すると、特に良好な切削痕除去効果を得られる。【００２９】
また、中心寄りボール刃５は、先端球状面４による先端部の切削抵抗の増大を回避するために設けられたものである。【００３０】
即ち、ボール刃を工具回転中心Ｏに対して対称に配置せず、少なくとも１枚のボール刃は他のボール刃より工具先端部中心近傍側を通過する形状とし、これにより切削抵抗を低減する。すくい面と逃げ面とでボール刃が形成される一般的なボールエンドミルで各刃を不等位置に配すると工具本体の振れとなってしまうが、本実施例のようにすくい面３と先端球状面４とでボール刃を形成する場合、どの位置に刃がきても、振れは生じないため、中心寄りボール刃５を設けた構成であっても工具本体１の振れは生ぜず、良好な加工が可能である。【００３１】
中心寄りボール刃５の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘは、工具外径の０％を超え３％以下に設定されている。工具外径の３％を超えると切削抵抗の低減効果が得られず、僅かでも存在しないと切削痕の除去効果が十分に発揮されないからである。【００３２】
また、他のボール刃６の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｙは、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記距離Ｘの１．３倍以上に設定するのが好ましい。距離Ｙを距離Ｘの１．３倍以上とすることにより、不等分割による防振効果で、さらに良好な加工面が得られる。【００３３】
以上の構成により、本実施例は、加工時にボール刃５，６の切削と先端球状面４の擦りとにより、ワークの加工面の表面粗さを小さくできると共に、美しい光沢が得られるものとなる。即ち、通常のすくい面と逃げ面との交差稜線部に切れ刃が形成された回転切削工具により加工した場合、ワークの加工面には切削痕、所謂カッターマークが現出する（図３（ａ）参照）。このようなカッターマークはワーク表面の光沢を失わせ、表面粗さを悪化させる要因となる。【００３４】
また、仕上げ加工を目的とした特許文献１のように先端部を半球状としたボールエンドミルは、その目的は擦るだけで切れ刃を有しないため、極僅かな切込み量でしか使用できず、さらに高精度な加工機を使用し、機械姿勢を保つために長時間一定温度を保つなどのシビアな加工環境が要求される。この環境下で仕上げ前加工の残り代から均一にし、その上で仕上げ加工の切込み量も均一にし、ようやく目的の加工面が得られる。実際に特許文献１と同様の先端にボール刃がない球面のみの工具を製作し、この工具を用いて前述したシビアな加工環境とすることなく仕上げ加工を実施したところ、加工面はむしれて光沢は得られなかった（図３（ｂ）参照）。【００３５】
この点、本実施例によれば、ボール刃５，６によるカットラインが先端球状面４により均された凹凸感のない美しい表面性状となり（図３（ｃ）参照）、美しい光沢のある加工面（鏡面）を得ることができる。また、本実施例は切れ刃を有するため切り込みを入れることが可能であり、特許文献１のような球面のみの仕上げ工具と比較し、シビアな加工環境を要求せず、通常の仕上げ加工のレベルでの使用が可能で、さらに切れ刃で効率よく切削するため、従来品に比べ短時間での仕上げが可能となる。【００３６】
なお、本実施例は２枚刃ボールエンドミルについて説明したが、３枚刃以上のボールエンドミルについても同様である。この場合、例えば３枚刃ボールエンドミルでは、図４に図示した別例１のように工具回転中心Ｏに対して非対称にボール刃を配置し、工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘ，Ｙ１，Ｙ２が、最も小さいボール刃を中心寄りボール刃５とすることができる。【００３７】
また、４枚刃ボールエンドミルでは、図５に図示した別例２及び図６に図示した別例３のように工具回転中心Ｏに対して非対称にボール刃を配置し、工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が、最も小さいボール刃を中心寄りボール刃５とすることができる。別例２は、いずれか１つのボール刃を極端に工具回転中心Ｏに寄せた構成であり、別例３は、工具回転中心Ｏを挟んだ一対のボール刃の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘ，Ｙ２を工具回転中心Ｏに比較的寄せた構成である。【００３８】
本実施例は上述のように構成したから、ボール刃５，６により切削加工が行われると共に、先端球状面４により磨き加工が行われる。即ち、ワーク表面を切削すると共に切削面を擦ることで、表面粗さが小さく、且つ、光沢のある加工面を得ることができる。【００３９】
また、回転中心に対して偏って配置される中心寄りボール刃５があるから、先端部にチゼルエッジが存在しなくてもワークに対する食い付き性が向上し、切削抵抗が小さくなる。また、他のボール刃６を中心近傍に寄せずに離すことにより中心近傍の剛性が高まることになる。よって、ボール刃５，６の破損やワーク表面の性状悪化を抑制できる。【００４０】
よって、本実施例は、切削加工及び磨き加工の双方を良好に行え、しかも、先端部の切削抵抗が小さい実用的なものとなる。【００４１】
本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。【００４２】
図７は、先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗに対する加工面（仕上面）の状態を比較した実験結果を示すものである。ここで、目視での仕上面の状態の判定は、特に良好なものを◎、良好なものを〇、先端が半球状の従来品と同等のものを△、従来品より劣るものを×とした。【００４３】
具体的には、本実施例に係る工具外径１ｍｍの２枚刃ボールエンドミルを用い、被削材としての高速度工具鋼（６４ＨＲＣ）を、回転速度３００００ｍｉｎ−１、送り速度７５０ｍｍ／ｍｉｎ、仕上げ代０．００５ｍｍ、ピックフィード０．０２ｍｍの条件で加工した。【００４４】
その結果、先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗの最小値及び最大値（上述した通り、本実施例に係る工具において幅Ｗは中心寄りボール刃５の工具回転方向後方側の領域において最小値を取り、ボール刃６の工具回転方向後方側の領域において最大値を取る。）が、工具外径の２．５％以上２０％以下の範囲となるように設定することが特に好ましいことが確認できた。また、他の工具外径の場合にも同様の結果が得られることを確認している。【００４５】
また、図８は、従来例（通常のすくい面と逃げ面との交差稜線部に切れ刃が形成された回転切削工具）と本実施例に係る実験例によりワーク表面を０．００５ｍｍの切り込み量で仕上げ加工を行った加工面の表面粗さ及び表面状態を比較した結果を示すものである。図８（ａ）には実験例の仕様及び実験条件を示す。なお、実験例の先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗは、最小値を０．０４１ｍｍ（工具外径の６．８％）、最大値を０．０６５ｍｍ（工具外径の１０．８％）に設定した。【００４６】
実験結果より、実験例による加工面の方が、１５°傾斜面及び４５°傾斜面のいずれにおいても表面粗さが小さく（図８（ｂ））、表面の光沢が強く鏡面のようになっている（図８（ｃ））ことが確認できる。【００４７】
また、図９は、中心寄りボール刃５の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘと、他の前記ボール刃６の同距離Ｙに対する加工面（仕上面）、工具先端の状態、総合評価を比較した実験結果を示すものである。ここで、目視での仕上面の状態については、特に良好なものを◎、良好なものを〇、先端が半球状の従来品と同等のものを△、従来品より劣るものを×とした。また、加工後の工具先端の状態については、加工後の工具先端に異常な損傷が見られないものを〇、大きな欠損や微小な欠け等の異常損傷があるものを×とした。そして、仕上面と工具の状態を合わせた総合評価を同様に◎○△×で示した。【００４８】
具体的には、本実施例に係る工具外径１ｍｍの２枚刃ボールエンドミルを用い、被削材としての高速度工具鋼（６４ＨＲＣ）を、回転速度３００００ｍｉｎ−１、送り速度７５０ｍｍ／ｍｉｎ、仕上げ代０．００５ｍｍ、ピックフィード０．０２ｍｍの条件で加工した。【００４９】
その結果、ボール刃６の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｙは、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記距離Ｘの１．３倍以上に設定するのが好ましいことが確認できた。【００５０】
また、図１０は、中心寄りボール刃５の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘと、工具先端部の工具状態の実験結果を示すものである。【００５１】
具体的には、本実施例に係る工具外径０．８ｍｍの２枚刃ボールエンドミルを用い、被削材としての高速度工具鋼（６４ＨＲＣ）を、回転速度３００００ｍｉｎ−１、送り速度７５０ｍｍ／ｍｉｎ、仕上げ代０．００５ｍｍ、ピックフィード０．０１６ｍｍの条件で加工した。【００５２】
その結果、中心寄りボール刃５の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘが０．００５mm、工具外径の０．６％と工具中心に偏って配されることで切削抵抗が低減し、工具損傷を抑制できることが確認できた。【００５３】
なお、ボールエンドミルの先端面が本実施例の先端球状面４であるか否かは、接触プローブ式三次元形状測定装置、レーザプローブ式三次元形状測定装置（レーザ顕微鏡）等、接触式・非接触式を問わず一般的な三次元形状測定装置を用いた球面測定により確認することが可能である。具体的には、先端面が、砥石等で加工された平坦な逃げ面、即ち平面とは異なり、工具回転中心Ｏを頂点とする凸球面に概ね沿った曲面形状となっていることが確認できれば良い。【００５４】
また、例えば、測定装置としてレーザ顕微鏡（例えば株式会社キーエンス製の形状解析レーザ顕微鏡VK-X160等）を用い、以下のようにして確認することもできる。【００５５】
図１１に図示したように、球（半球）を正面から見て頂点となる部分を中心とした任意の半径ｒの円を描いたとき、その半径ｒの円上のどの部分でも高さ（工具軸方向高さ）は同一となる（Ａ）。また、その高さは、図１２に図示したように、側面視方向で前記半径ｒ及び球の半径Ｒの真円をもとに算出される高さの理論値ｈ（Ｒ−Ｒｃｏｓθ）と一致する（Ｂ）。そこで、例えば、ボールエンドミルの先端面がこの（Ａ）及び（Ｂ）を半径の異なる複数の前記円で満たすものは球状面と判断できる。【００５６】
上記（Ａ）については、レーザ顕微鏡を用い、任意の半径の円上のＺ座標（工具軸方向高さ）を適宜な間隔で測定し、工具先端面の当該円上の全Ｚ座標値に最小二乗法で近似直線を引くことで確認できる（図１３）。即ち、理論値通り全Ｚ座標値が同一であれば近似直線の傾きは０となる。従って、傾きが概ね０であれば球状面と判断できるし、近似直線の傾斜が明らかに大きい場合（例えば±５°以上の場合）には、球面状ではないと判断できる。なお、ここでは図１４に図示したように、前記近似直線の傾きは、ボール刃に対し逃げる方向を正、ボール刃から突出する方向を負とする。また、傾きをμｍで表現する場合は前記近似直線の左右両端の高さの差を示し、角度で表現する場合は近似直線の軸直角方向に対する角度を示す。【００５７】
具体的には、近似直線の傾斜は上述の通り０が望ましいが、ボール刃に対し逃げる方向で２°以下、ボール刃から突出する方向で２°以下の範囲（±２°の範囲）であれば良好な切削痕除去効果を得られる。即ち、加工時にスラスト荷重が加わることにより、ワークは工具軸方向に弾性変形し、ボール刃通過後に弾性変形の戻りにより先端球状面に接触するため、軸方向でボール刃に対して僅かに先端球状面が逃げていても切削加工面に摺接するが、２°を超えるほど接触量が小さくなり、磨きの効果は徐々に失われる。また、ボール刃に対して先端球状面が突出していても切削痕除去効果を発揮するが、２°を超えて大きく突出すると過度に擦り、加工面をむしれさせてしまう。望ましくは±０．５°以内の範囲である。【００５８】
また、上記（Ｂ）については、例えばＣＣＤカメラを使用した非接触工具径測定機を用い、工具側面から対象となるボール刃の０°、１０°、２０°…９０°位置のＸ座標（工具回転中心からの距離）とＹ座標（先端からの距離）を測定し、この非接触工具径測定機で測定したＸ−Ｙ座標から最小二乗法で近似円の半径Ｒを算出し（図１５参照）、この半径Ｒから算出される前記高さの理論値ｈと任意の円上の工具軸方向高さ（レーザ顕微鏡により測定したＺ座標値）とを比較することで確認できる。【００５９】
具体的には、上記（Ａ）を満たすものにおいて、前記近似直線の最大値側（工具先端側に突出する側）の値と前記高さの理論値ｈとが一致若しくは近似していれば球状面と判断できるし、前記近似直線の最大値側の値と前記高さの理論値ｈとの差が大きい場合、球面状ではないと判断できる。【００６０】
なお、ボール刃の前記Ｘ−Ｙ座標は必ずしも０°から１０°刻みで９０°まで測定する必要はなく、所定間隔で複数点測定すれば良い。例えば、図１５の（ａ）のような通常のボールエンドミルに限らず、（ｂ）のようなテーパボールエンドミルの場合には、ボール刃の前記Ｘ−Ｙ座標を０°から１０°刻みで６０°まで測定してＲを算出しても良い。【００６１】
実際に、呼びＲが０．５ｍｍである、本実施例に係るボールエンドミルの上記（Ａ）及び（Ｂ）の測定結果を図１６に、従来品（球状面ではなく一般的な逃げ面の例）の上記（Ａ）の測定結果を図１７に示す。【００６２】
上記（Ａ）については、前記ボールエンドミルの工具回転中心Ｏを中心とした半径０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．２５ｍｍの各円上のＺ座標を夫々所定間隔で測定し、工具先端面の当該円上の全Ｚ座標値に最小二乗法で近似直線を引いて確認した。【００６３】
上記（Ｂ）については、前記ボールエンドミルの実際のＲを測定したところ、本実施例に係るボールエンドミルの実際のＲは０．５０１８ｍｍであった。そして、Ｒ＝０．５０１８ｍｍの近似円から算出できる高さの理論値ｈとＺ座標（近似直線の最大値）とを比較して確認した。なお、従来品については上記（Ａ）を満たさないことが明らかであることから上記（Ｂ）の確認は行っていない。【００６４】
これらの結果から、本実施例に係るボールエンドミルは、近似直線の傾きはμｍ表記、角度表記とも略０であり、高さの理論値ｈとＺ座標（近似直線の最大値）との差も略０であることから、球状面であることが確認できた。【００６５】
一方、従来品は、近似直線に明らかな傾きが確認でき、球面の特徴を備えておらず球状面でないことが確認できた。
【符号の説明】
【００６６】
１  工具本体
２  切り屑排出溝
３  すくい面
４  先端球状面
５・６  ボール刃
７  逃げ面
Ｏ  工具回転中心
Ｗ  先端球状面の刃直角方向の幅
Ｘ・Ｙ  工具回転中心からの距離
【図１】
2019003965.tif 000003
【図２】
2019003965.tif 000004
【図３】
2019003965.tif 000005
【図４】
2019003965.tif 000006
【図５】
2019003965.tif 000007
【図６】
2019003965.tif 000008
【図７】
2019003965.tif 000009
【図８】
2019003965.tif 000010
【図９】
2019003965.tif 000011
【図１０】
2019003965.tif 000012
【図１１】
2019003965.tif 000013
【図１２】
2019003965.tif 000014
【図１３】
2019003965.tif 000015
【図１４】
2019003965.tif 000016
【図１５】
2019003965.tif 000017
【図１６】
2019003965.tif 000018
【図１７】
2019003965.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月30日(2019.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体の外周に、工具先端から基端側に向かう複数の切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の先端球状面との交差稜線部にボール刃が設けられ、工具回転中心が前記先端球状面上に存在し、前記先端球状面は前記ボール刃により切削された面に摺接する形状であり、工具先端視において一の前記ボール刃にして前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離が、他の前記ボール刃の同距離より小さくなるように設定された中心寄りボール刃を有するものであることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の工具回転方向後方側には逃げ面が連設されていることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
請求項１，３いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の刃直角方向の幅は工具外径の０．５％以上２５％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項６】
請求項１，３いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の刃直角方向の幅は工具外径の２．５％以上２０％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項７】
請求項１，３いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の０％を超え３％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項８】
請求項５記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の０％を超え３％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項９】
請求項６記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の０％を超え３％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１０】
請求項１，３いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１１】
請求項５記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１２】
請求項６記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１３】
請求項７記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１４】
請求項８記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１５】
請求項９記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項１６】
請求項１，３いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記ボール刃の数は、２乃至４であることを特徴とするボールエンドミル。
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月16日(2020.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体の外周に、工具先端から基端側に向かう複数の切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の先端球状面との交差稜線部にボール刃が設けられ、工具回転中心が前記先端球状面上に存在し、前記先端球状面は前記ボール刃により切削された面に摺接する形状であり、工具先端視において一の前記ボール刃にして前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離が、他の前記ボール刃の同距離より小さくなるように設定された中心寄りボール刃を有するものであ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記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の工具回転方向後方側には逃げ面が連設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１，２いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の刃直角方向の幅は工具外径の０．５％以上２５％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項４】
請求項１，２いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記先端球状面の刃直角方向の幅は工具外径の２．５％以上２０％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の０％を超え３％以下であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記中心寄りボール刃でない他の前記ボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離は、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃の前記工具回転中心に最も近接する点の該工具回転中心からの距離の１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項７】
請求項１，２いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記ボール刃の数は、２乃至４であることを特徴とするボールエンドミル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ボールエンドミルとして、仕上げ加工を目的として先端部を半球状にしたものが提案されている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１２６７８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、上記特許文献１等に開示される先端部が半球状のボールエンドミルにおいては、ボール刃が存在しないため、切り込み量が極めて小さく、実質的には切削加工が行えないという問題点がある。
【０００５】
また、先端部にチゼルエッジが存在しないため、先端部の切削抵抗が大きくなり、工具の破損や先端部で加工されるワーク表面の性状悪化の原因となる。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決したもので、切削加工及び磨き加工の双方を良好に行え、しかも、先端部の切削抵抗が小さい実用的なボールエンドミルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００８】
本発明の第一の態様は、工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう複数の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の先端球状面４との交差稜線部にボール刃５，６が設けられたボールエンドミルであって、工具回転中心Ｏが先端球状面４上に存在し、工具先端視において一の前記ボール刃５にして工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘが、他の前記ボール刃６の同距離Ｙより小さくなるように設定された中心寄りボール刃５を有するものであることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
【０００９】
また、本発明の第二の態様は、前記第一の態様において、前記先端球状面４は前記ボール刃５，６により切削された面に摺接するものであることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
【００１０】
また、本発明の第三の態様は、前記第一，第二のいずれかの態様において、前記先端球状面４の工具回転方向後方側には逃げ面７が連設されていることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
【００１１】
また、本発明の第四の態様は、前記第一〜第三のいずれかの態様において、前記先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗは工具外径の０．５％以上２５％以下であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
【００１２】
また、本発明の第五の態様は、前記第一〜第三のいずれかの態様において、前記先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗは工具外径の２．５％以上２０％以下であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
【００１３】
また、本発明の第六の態様は、前記第一〜第五のいずれかの態様において、前記中心寄りボール刃５の前記工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘは、工具外径の０％を超え３％以下であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
【００１４】
また、本発明の第七の態様は、前記第一〜第六のいずれかの態様において、前記中心寄りボール刃５でない他の前記ボール刃６の前記工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｙは、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記中心寄りボール刃５の前記工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘの１．３倍以上であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
【００１５】
また、本発明の第八の態様は、前記第一〜第七のいずれかの態様において、前記ボール刃の数は、２乃至４であることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上述のように構成したから、切削加工及び磨き加工の双方を良好に行え、しかも、先端部の切削抵抗が小さい実用的なボールエンドミルとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例の概略説明正面図である。
【図２】本実施例の概略説明側面図である。
【図３】加工面の比較写真である。
【図４】別例１の概略説明正面図である。
【図５】別例２の概略説明正面図である。
【図６】別例３の概略説明正面図である。
【図７】実験結果を示す表である。
【図８】実験条件を示す表、実験結果を示すグラフ及び写真である。
【図９】実験結果を示す表である。
【図１０】実験結果を示す表である。
【図１１】球状面を確認する方法の一例を示す説明図である。
【図１２】高さの理論値ｈを示す説明図である。
【図１３】測定装置による実際の測定画面の一例を示す説明図である。
【図１４】近似直線の傾きを説明する説明図である。
【図１５】ボールエンドミルの先端のＲの測定方法の一例を示す説明図である。
【図１６】測定結果を示す表である。
【図１７】測定結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００１９】
ボール刃５，６により切削加工が行われると共に、先端球状面４により磨き加工が行われる。即ち、ワーク表面を切削すると共に切削面を擦ることで、表面粗さが小さく、且つ、光沢のある加工面を得ることができる。
【００２０】
また、回転中心に対して偏って配置される中心寄りボール刃５があるから、先端部にチゼルエッジが存在しなくてもワークに対する食い付き性が向上し、切削抵抗が小さくなる。また、他のボール刃６を中心近傍に寄せずに離すことにより中心近傍の剛性が高まることになる。よって、ボール刃５，６の破損やワーク表面の性状悪化を抑制できる。
【実施例】
【００２１】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２２】
本実施例は、図１，２に図示したように、工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう複数の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の先端球状面４との交差稜線部にボール刃５，６が設けられたボールエンドミルであって、工具回転中心Ｏが先端球状面４上に存在し、工具先端視において一の前記ボール刃５にして工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘが、他の前記ボール刃６の同距離Ｙより小さくなるように設定された中心寄りボール刃５を有するものである。
【００２３】
本実施例は、超硬合金製のシャンク側部材の先端に半球状のＣＢＮ（立方晶窒化硼素）材を溶接等により接合し、溝加工を施し、この先端のＣＢＮ材に刃付け加工を施すことで刃部を形成している。本実施例は切り屑排出溝が２つ、ボール刃が２つ設けられた２枚刃ボールエンドミルであり、特に仕上げ加工に用いられるものである。
【００２４】
先端球状面４は刃付け加工前のＣＢＮ材の外面（半球状面）の一部をそのまま残すことで形成されたものである。即ち、加工前のＣＢＮ材にギャッシュ、すくい面及び逃げ面等を設ける刃付け加工をする際、工具回転中心Ｏを含む先端球状面に相当する部分には面取り加工等を施さないことで先端球状面が上記形状となる。なお、前記刃付け加工をした後に先端球状面４を切削・研磨加工等により形成する手順としても良い。更に、先端の素材はＣＢＮに限らず、全体を超硬合金製とするなど、他の構成としても良い。
【００２５】
刃付け加工の際、先端球状面に相当する部分には加工を施さないことで、半球状のＣＢＮ材の球状表面の一部である先端球状面４が各ボール刃５，６の工具回転方向後方側に配置された構成となる。
【００２６】
本実施例においては、先端球状面４はボール刃５，６により切削された面に摺接する球面である。即ち、先端球状面４はボール刃５，６に対して逃げる面ではなく、回転加工時にワークの切削加工面（仕上面）に擦り付けられる。先端球状面４が切削加工面に摺接することで磨き作用が発揮される。なお、先端球状面４は球面に限らず、ボール刃５，６により切削された面に摺接し磨き作用を発揮し得る構成であれば適宜採用できる。例えば球面に近似する階段状面等、工具回転中心Ｏを頂点とする凸球面に概ね沿った形状であれば適宜採用できる。また、ボールエンドミルの外方に膨出する曲面（凸となる曲面）を含む形状であっても（前記凸球面に沿った形状でなくとも）、前記磨き作用を発揮し得る構成であれば適宜採用できる。
【００２７】
また、先端球状面４の工具回転方向後方側には逃げ面７が連設されている。この逃げ面７の設け方により、先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗを適宜設定して前記ボール刃５，６により切削された面への接触量を調節できる。本実施例では、第一逃げ面７に、更に第二逃げ面８を連設した構成としている。
【００２８】
先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗは工具外径（刃部の先端部の直径）の０．５％以上２５％以下に設定する。具体的には、前記幅Ｗは先端球状面４の全域において上記数値範囲内となるように設定している。また、本実施例においては、幅Ｗが、先端球状面４にして中心寄りボール刃５の工具回転方向後方側の領域において最小値を取り、ボール刃６の工具回転方向後方側の領域において最大値を取る構成としている。０．５％未満ではボール刃５，６の切削痕の除去効果（磨き効果）が十分に発揮されず、２５％を超えると加工面にむしれが生じる。好ましくは２．５％以上２０％以下に設定すると、特に良好な切削痕除去効果を得られる。
【００２９】
また、中心寄りボール刃５は、先端球状面４による先端部の切削抵抗の増大を回避するために設けられたものである。
【００３０】
即ち、ボール刃を工具回転中心Ｏに対して対称に配置せず、少なくとも１枚のボール刃は他のボール刃より工具先端部中心近傍側を通過する形状とし、これにより切削抵抗を低減する。すくい面と逃げ面とでボール刃が形成される一般的なボールエンドミルで各刃を不等位置に配すると工具本体の振れとなってしまうが、本実施例のようにすくい面３と先端球状面４とでボール刃を形成する場合、どの位置に刃がきても、振れは生じないため、中心寄りボール刃５を設けた構成であっても工具本体１の振れは生ぜず、良好な加工が可能である。
【００３１】
中心寄りボール刃５の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘは、工具外径の０％を超え３％以下に設定されている。工具外径の３％を超えると切削抵抗の低減効果が得られず、僅かでも存在しないと切削痕の除去効果が十分に発揮されないからである。
【００３２】
また、他のボール刃６の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｙは、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記距離Ｘの１．３倍以上に設定するのが好ましい。距離Ｙを距離Ｘの１．３倍以上とすることにより、不等分割による防振効果で、さらに良好な加工面が得られる。
【００３３】
以上の構成により、本実施例は、加工時にボール刃５，６の切削と先端球状面４の擦りとにより、ワークの加工面の表面粗さを小さくできると共に、美しい光沢が得られるものとなる。即ち、通常のすくい面と逃げ面との交差稜線部に切れ刃が形成された回転切削工具により加工した場合、ワークの加工面には切削痕、所謂カッターマークが現出する（図３（ａ）参照）。このようなカッターマークはワーク表面の光沢を失わせ、表面粗さを悪化させる要因となる。
【００３４】
また、仕上げ加工を目的とした特許文献１のように先端部を半球状としたボールエンドミルは、その目的は擦るだけで切れ刃を有しないため、極僅かな切込み量でしか使用できず、さらに高精度な加工機を使用し、機械姿勢を保つために長時間一定温度を保つなどのシビアな加工環境が要求される。この環境下で仕上げ前加工の残り代から均一にし、その上で仕上げ加工の切込み量も均一にし、ようやく目的の加工面が得られる。実際に特許文献１と同様の先端にボール刃がない球面のみの工具を製作し、この工具を用いて前述したシビアな加工環境とすることなく仕上げ加工を実施したところ、加工面はむしれて光沢は得られなかった（図３（ｂ）参照）。
【００３５】
この点、本実施例によれば、ボール刃５，６によるカットラインが先端球状面４により均された凹凸感のない美しい表面性状となり（図３（ｃ）参照）、美しい光沢のある加工面（鏡面）を得ることができる。また、本実施例は切れ刃を有するため切り込みを入れることが可能であり、特許文献１のような球面のみの仕上げ工具と比較し、シビアな加工環境を要求せず、通常の仕上げ加工のレベルでの使用が可能で、さらに切れ刃で効率よく切削するため、従来品に比べ短時間での仕上げが可能となる。
【００３６】
なお、本実施例は２枚刃ボールエンドミルについて説明したが、３枚刃以上のボールエンドミルについても同様である。この場合、例えば３枚刃ボールエンドミルでは、図４に図示した別例１のように工具回転中心Ｏに対して非対称にボール刃を配置し、工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘ，Ｙ１，Ｙ２が、最も小さいボール刃を中心寄りボール刃５とすることができる。
【００３７】
また、４枚刃ボールエンドミルでは、図５に図示した別例２及び図６に図示した別例３のように工具回転中心Ｏに対して非対称にボール刃を配置し、工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が、最も小さいボール刃を中心寄りボール刃５とすることができる。別例２は、いずれか１つのボール刃を極端に工具回転中心Ｏに寄せた構成であり、別例３は、工具回転中心Ｏを挟んだ一対のボール刃の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘ，Ｙ２を工具回転中心Ｏに比較的寄せた構成である。
【００３８】
本実施例は上述のように構成したから、ボール刃５，６により切削加工が行われると共に、先端球状面４により磨き加工が行われる。即ち、ワーク表面を切削すると共に切削面を擦ることで、表面粗さが小さく、且つ、光沢のある加工面を得ることができる。
【００３９】
また、回転中心に対して偏って配置される中心寄りボール刃５があるから、先端部にチゼルエッジが存在しなくてもワークに対する食い付き性が向上し、切削抵抗が小さくなる。また、他のボール刃６を中心近傍に寄せずに離すことにより中心近傍の剛性が高まることになる。よって、ボール刃５，６の破損やワーク表面の性状悪化を抑制できる。
【００４０】
よって、本実施例は、切削加工及び磨き加工の双方を良好に行え、しかも、先端部の切削抵抗が小さい実用的なものとなる。
【００４１】
本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。
【００４２】
図７は、先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗに対する加工面（仕上面）の状態を比較した実験結果を示すものである。ここで、目視での仕上面の状態の判定は、特に良好なものを◎、良好なものを〇、先端が半球状の従来品と同等のものを△、従来品より劣るものを×とした。
【００４３】
具体的には、本実施例に係る工具外径１ｍｍの２枚刃ボールエンドミルを用い、被削材としての高速度工具鋼（６４ＨＲＣ）を、回転速度３００００ｍｉｎ−１、送り速度７５０ｍｍ／ｍｉｎ、仕上げ代０．００５ｍｍ、ピックフィード０．０２ｍｍの条件で加工した。
【００４４】
その結果、先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗの最小値及び最大値（上述した通り、本実施例に係る工具において幅Ｗは中心寄りボール刃５の工具回転方向後方側の領域において最小値を取り、ボール刃６の工具回転方向後方側の領域において最大値を取る。）が、工具外径の２．５％以上２０％以下の範囲となるように設定することが特に好ましいことが確認できた。また、他の工具外径の場合にも同様の結果が得られることを確認している。
【００４５】
また、図８は、従来例（通常のすくい面と逃げ面との交差稜線部に切れ刃が形成された回転切削工具）と本実施例に係る実験例によりワーク表面を０．００５ｍｍの切り込み量で仕上げ加工を行った加工面の表面粗さ及び表面状態を比較した結果を示すものである。図８（ａ）には実験例の仕様及び実験条件を示す。なお、実験例の先端球状面４の刃直角方向の幅Ｗは、最小値を０．０４１ｍｍ（工具外径の６．８％）、最大値を０．０６５ｍｍ（工具外径の１０．８％）に設定した。
【００４６】
実験結果より、実験例による加工面の方が、１５°傾斜面及び４５°傾斜面のいずれにおいても表面粗さが小さく（図８（ｂ））、表面の光沢が強く鏡面のようになっている（図８（ｃ））ことが確認できる。
【００４７】
また、図９は、中心寄りボール刃５の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘと、他の前記ボール刃６の同距離Ｙに対する加工面（仕上面）、工具先端の状態、総合評価を比較した実験結果を示すものである。ここで、目視での仕上面の状態については、特に良好なものを◎、良好なものを〇、先端が半球状の従来品と同等のものを△、従来品より劣るものを×とした。また、加工後の工具先端の状態については、加工後の工具先端に異常な損傷が見られないものを〇、大きな欠損や微小な欠け等の異常損傷があるものを×とした。そして、仕上面と工具の状態を合わせた総合評価を同様に◎○△×で示した。
【００４８】
具体的には、本実施例に係る工具外径１ｍｍの２枚刃ボールエンドミルを用い、被削材としての高速度工具鋼（６４ＨＲＣ）を、回転速度３００００ｍｉｎ−１、送り速度７５０ｍｍ／ｍｉｎ、仕上げ代０．００５ｍｍ、ピックフィード０．０２ｍｍの条件で加工した。
【００４９】
その結果、ボール刃６の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｙは、工具外径の２％以上１０％以下で且つ前記距離Ｘの１．３倍以上に設定するのが好ましいことが確認できた。
【００５０】
また、図１０は、中心寄りボール刃５の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘと、工具先端部の工具状態の実験結果を示すものである。
【００５１】
具体的には、本実施例に係る工具外径０．８ｍｍの２枚刃ボールエンドミルを用い、被削材としての高速度工具鋼（６４ＨＲＣ）を、回転速度３００００ｍｉｎ−１、送り速度７５０ｍｍ／ｍｉｎ、仕上げ代０．００５ｍｍ、ピックフィード０．０１６ｍｍの条件で加工した。
【００５２】
その結果、中心寄りボール刃５の工具回転中心Ｏに最も近接する点の該工具回転中心Ｏからの距離Ｘが０．００５mm、工具外径の０．６％と工具中心に偏って配されることで切削抵抗が低減し、工具損傷を抑制できることが確認できた。
【００５３】
なお、ボールエンドミルの先端面が本実施例の先端球状面４であるか否かは、接触プローブ式三次元形状測定装置、レーザプローブ式三次元形状測定装置（レーザ顕微鏡）等、接触式・非接触式を問わず一般的な三次元形状測定装置を用いた球面測定により確認することが可能である。具体的には、先端面が、砥石等で加工された平坦な逃げ面、即ち平面とは異なり、工具回転中心Ｏを頂点とする凸球面に概ね沿った曲面形状となっていることが確認できれば良い。
【００５４】
また、例えば、測定装置としてレーザ顕微鏡（例えば株式会社キーエンス製の形状解析レーザ顕微鏡VK-X160等）を用い、以下のようにして確認することもできる。
【００５５】
図１１に図示したように、球（半球）を正面から見て頂点となる部分を中心とした任意の半径ｒの円を描いたとき、その半径ｒの円上のどの部分でも高さ（工具軸方向高さ）は同一となる（Ａ）。また、その高さは、図１２に図示したように、側面視方向で前記半径ｒ及び球の半径Ｒの真円をもとに算出される高さの理論値ｈ（Ｒ−Ｒｃｏｓθ）と一致する（Ｂ）。そこで、例えば、ボールエンドミルの先端面がこの（Ａ）及び（Ｂ）を半径の異なる複数の前記円で満たすものは球状面と判断できる。
【００５６】
上記（Ａ）については、レーザ顕微鏡を用い、任意の半径の円上のＺ座標（工具軸方向高さ）を適宜な間隔で測定し、工具先端面の当該円上の全Ｚ座標値に最小二乗法で近似直線を引くことで確認できる（図１３）。即ち、理論値通り全Ｚ座標値が同一であれば近似直線の傾きは０となる。従って、傾きが概ね０であれば球状面と判断できるし、近似直線の傾斜が明らかに大きい場合（例えば±５°以上の場合）には、球面状ではないと判断できる。なお、ここでは図１４に図示したように、前記近似直線の傾きは、ボール刃に対し逃げる方向を正、ボール刃から突出する方向を負とする。また、傾きをμｍで表現する場合は前記近似直線の左右両端の高さの差を示し、角度で表現する場合は近似直線の軸直角方向に対する角度を示す。
【００５７】
具体的には、近似直線の傾斜は上述の通り０が望ましいが、ボール刃に対し逃げる方向で２°以下、ボール刃から突出する方向で２°以下の範囲（±２°の範囲）であれば良好な切削痕除去効果を得られる。即ち、加工時にスラスト荷重が加わることにより、ワークは工具軸方向に弾性変形し、ボール刃通過後に弾性変形の戻りにより先端球状面に接触するため、軸方向でボール刃に対して僅かに先端球状面が逃げていても切削加工面に摺接するが、２°を超えるほど接触量が小さくなり、磨きの効果は徐々に失われる。また、ボール刃に対して先端球状面が突出していても切削痕除去効果を発揮するが、２°を超えて大きく突出すると過度に擦り、加工面をむしれさせてしまう。望ましくは±０．５°以内の範囲である。
【００５８】
また、上記（Ｂ）については、例えばＣＣＤカメラを使用した非接触工具径測定機を用い、工具側面から対象となるボール刃の０°、１０°、２０°…９０°位置のＸ座標（工具回転中心からの距離）とＹ座標（先端からの距離）を測定し、この非接触工具径測定機で測定したＸ−Ｙ座標から最小二乗法で近似円の半径Ｒを算出し（図１５参照）、この半径Ｒから算出される前記高さの理論値ｈと任意の円上の工具軸方向高さ（レーザ顕微鏡により測定したＺ座標値）とを比較することで確認できる。
【００５９】
具体的には、上記（Ａ）を満たすものにおいて、前記近似直線の最大値側（工具先端側に突出する側）の値と前記高さの理論値ｈとが一致若しくは近似していれば球状面と判断できるし、前記近似直線の最大値側の値と前記高さの理論値ｈとの差が大きい場合、球面状ではないと判断できる。
【００６０】
なお、ボール刃の前記Ｘ−Ｙ座標は必ずしも０°から１０°刻みで９０°まで測定する必要はなく、所定間隔で複数点測定すれば良い。例えば、図１５の（ａ）のような通常のボールエンドミルに限らず、（ｂ）のようなテーパボールエンドミルの場合には、ボール刃の前記Ｘ−Ｙ座標を０°から１０°刻みで６０°まで測定してＲを算出しても良い。
【００６１】
実際に、呼びＲが０．５ｍｍである、本実施例に係るボールエンドミルの上記（Ａ）及び（Ｂ）の測定結果を図１６に、従来品（球状面ではなく一般的な逃げ面の例）の上記（Ａ）の測定結果を図１７に示す。
【００６２】
上記（Ａ）については、前記ボールエンドミルの工具回転中心Ｏを中心とした半径０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．２５ｍｍの各円上のＺ座標を夫々所定間隔で測定し、工具先端面の当該円上の全Ｚ座標値に最小二乗法で近似直線を引いて確認した。
【００６３】
上記（Ｂ）については、前記ボールエンドミルの実際のＲを測定したところ、本実施例に係るボールエンドミルの実際のＲは０．５０１８ｍｍであった。そして、Ｒ＝０．５０１８ｍｍの近似円から算出できる高さの理論値ｈとＺ座標（近似直線の最大値）とを比較して確認した。なお、従来品については上記（Ａ）を満たさないことが明らかであることから上記（Ｂ）の確認は行っていない。
【００６４】
これらの結果から、本実施例に係るボールエンドミルは、近似直線の傾きはμｍ表記、角度表記とも略０であり、高さの理論値ｈとＺ座標（近似直線の最大値）との差も略０であることから、球状面であることが確認できた。
【００６５】
一方、従来品は、近似直線に明らかな傾きが確認でき、球面の特徴を備えておらず球状面でないことが確認できた。
【符号の説明】
【００６６】
１  工具本体
２  切り屑排出溝
３  すくい面
４  先端球状面
５・６  ボール刃
７  逃げ面
Ｏ  工具回転中心
Ｗ  先端球状面の刃直角方向の幅
Ｘ・Ｙ  工具回転中心からの距離
【国際調査報告】
2019003965.tif 000020
2019003965.tif 000021
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