(57)【要約】【課題】硬さと靭性を兼ね備えた難削材といわれる最近のプラスチック金型材の湿式仕上げ加工を含めた加工において、ボール刃全域で、チッピングなどの異常摩耗が抑制でき、チッピングなどがなく、仕上面荒さが良好な状態を維持しながら安定して切削加工できるボールエンドミル及びその製造方法を提供する。【解決手段】工具先端部に略円弧状のボール刃を有し、ボール刃の後端は外周刃につながる切れ刃を具備し、前記切れ刃は刃先処理されており、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときにすくい面と逃げ面でなす刃先稜線の曲率半径Ｒ４、Ｒ４５がいずれも刃径Ｄの０．０１％以上０．５％以下で、かつＲ４＜Ｒ４５であり、刃先稜線の曲率半径をＲ９０が刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下であるボールエンドミル、及びその製造方法である。【選択図】図５
2011212836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具先端部に略円弧状のボール刃を有し、ボール刃の後端は外周刃につながる切れ刃を具備するボールエンドミルであって、前記切れ刃は硬質皮膜を被覆後に刃先処理されており、前記ボール刃上にある任意の点と円弧状ボール刃の円の中心とを結んだ直線と、工具軸上でのボール刃の円の中心とを結んだ直線がなす角度が４度及び４５度となる場所にあるボール刃について、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときに、すくい面と逃げ面でなす刃先稜線の曲率半径をそれぞれＲ４、Ｒ４５とすると、Ｒ４とＲ４５はいずれも刃径Ｄの０．０１％以上０．５％以下で、かつＲ４＜Ｒ４５であり、前記角度が９０度となる場所のボール刃について、刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの、すくい面と逃げ面でなす刃先稜線の曲率半径をＲ９０とすると、前記Ｒ９０が刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下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、外周刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの、すくい面と逃げ面でなす外周刃の刃先稜線の曲率半径をＲｏｕｔとすると、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔがいずれも刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下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または２記載のボールエンドミルにおいて、前記角度が４度以上４５度以下となる範囲にあるボール刃の、ボール刃もしくは外周刃の各位置における刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの刃先稜線の曲率半径Ｒａが刃径Ｄの０．０１％以上０．５％以下、前記角度が４５度を超え９０度以下となる範囲にあるボール刃、及び外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒbが刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％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乃至３のいずれかに記載のボールエンドミルにおいて、前記角度が大きくなるに従い、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの刃先稜線の曲率半径Ｒが徐々に大きいことを特徴としたボールエンドミル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のボールエンドミルにおいて、前記角度が４度、４５度、及び９０度となる場所にあるボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量をそれぞれＦ４、Ｆ４５、及びＦ９０とすると、Ｆ４、Ｆ４５、及びＦ９０はいずれも刃径Ｄの０．０３％以上０．５％以下で、かつＦ４＜Ｆ４５＜Ｆ９０であり、前記角度が４度、４５度、及び９０度となる場所にあるボール刃のすくい面の皮膜擦れ量をそれぞれＣ４、Ｃ４５、及びＣ９０とすると、Ｃ４、Ｃ４５、及びＣ９０はいずれも刃径Ｄの０．０３％以上０．５％以下で、かつＣ４＞Ｃ４５＞Ｃ９０であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項６】
ボールエンドミル自身を工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段、複数の前記ボールエンドミルを保持する保持ステーションを回転させる第２の回転手段、及び研磨媒体を装入したバレルの主軸を回転させる第３の回転手段、並びに前記工具の保持ステーションを工具中心軸方向に可動にする駆動手段からなるバレル研磨装置を用い、前記バレル研磨装置の研磨媒体内で、主に前記駆動手段によって前記ボールエンドミルのボール刃の位置制御と、前記第１乃至第３のいずれかの回転手段との組合せによって、前記ボール刃の逃げ面とすくい面の交叉する刃先稜線の曲率半径をボール刃の位置により変化させることを特徴とするボールエンドミルの刃先処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は硬質皮膜を被覆したボールエンドミルの新しい形状及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
硬質皮膜を被覆した切削工具は、工作機械による金型加工や部品加工などに広く一般的に使用されている。一方、削られる側の金型や部品など（以下、総称してワークともいう）を構成する被削材に関しては、材料としての性能改良が進んでいる。例えば、プラスチック金型材料においては、射出成型の際にショット数が多くなってくると金型に割れが発生し金型に修正が必要になる。その金型の割れの発生までの時間を延ばすための材料の改良が成されており、今までの金型としての硬度は保ちつつ、鋼自体に靭性を持たせる傾向にある。例えば、日立金属株式会社製のＨＰＭ−ＭＡＧＩＣなどのような高硬度と高靭性とを兼ね備えた金型用工具鋼が一般的になってきている。また部品加工においては、軽量且つ強度が高いものが求められており、強い衝撃に対しても充分耐えうるような材料が開発されている。
【０００３】
また、一方、前記の金型や部品を対象にした一般的な工作機械を用いたエンドミルを用いた切削加工においては、エンドミル本体が回転し、エンドミルの刃先稜線が被削材を塑性変形させて、切屑をせん断させ排出していく。その際、せん断された切屑はエンドミルのすくい面を介して排出され、逃げ面は被削材を擦りながら進むため、逃げ面の擦れによってワークの仕上面を形成していく。しかしながら、例えば前述先述したような近年開発されたプラスチック金型材料の切削や部品加工の切削においては、高硬度と高靭性とを兼ね備えた工具鋼金属材料の近年の普及により、いわゆる難削材化が進んでおりエンドミルに対して過酷な条件が要求される状況になっている。硬質皮膜を被覆した切削工具の開発においては、硬質皮膜自体の改良や切削工具の母材との密着性の改善も行われているが、依然としてエンドミルでは稜線部から硬質皮膜が剥離したり、切削の衝撃によるチッピングが起こるといった問題が発生しており、硬質皮膜を被覆したエンドミルの寿命の大部分が、このような硬質皮膜の剥離やチッピングに起因しているといっても過言ではない。
【０００４】
特に小径エンドミルにおいてこのような問題が顕著に現れる。小型で精密な金型の加工においては、深い部分や隅部を加工する深堀り加工を行うことが多く、首部を長くした小径ロングネックエンドミルが使用される。しかし、深堀り加工の場合、切削工具のたわみが発生しやすく、たわみが原因で振動が起きやすくなる。振動が起きることで、刃先稜線がチッピングを起こしたり、硬質皮膜の剥離が生じてしまうことで、加工面の悪化や形状誤差などが発生し、高精度な加工を行うことができないといった問題もある。また、小径ロングネックボールエンドミルでは生成された切りくず詰まりによる抵抗の増加が原因で折損にいたるケースも多く、切りくず排出が非常に重要になる。
【０００５】
これらの問題に対して、エンドミルの耐チッピング性を向上する目的や、刃先の強度を向上するために、いくつかの提案がなされている。
特開２００１−９６２５号公報（特許文献１）は本件特許出願人による発明の提案であり、該公報には、成膜後に切れ刃稜線の凹凸を研磨により除去した仕上げ用ボールエンドミルが記載されている。特開２０００−１０７９２６号公報（特許文献２）も本件特許出願人による発明の提案であり、該公報には、硬質皮膜の被覆後にすくい面と逃げ面の交差する切れ刃部分のすくなくとも皮膜の一部を除去したエンドミルが記載されている。また、特開２００３−１４５３３７号公報（特許文献３）には、ボールエンドミルの回転中心部に位置する切れ刃部の硬質膜厚が、略半球の周辺に位置する切れ刃部の硬質膜厚より薄いボールエンドミル及びその製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−    ９６２５号公報
【特許文献２】特開２０００−１０７９２６号公報
【特許文献３】特開２００３−１４５３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の先行技術文献で紹介したように、硬質皮膜を被覆したエンドミルの刃先稜線部の形状調整は一般に刃先処理と呼ばれ、研磨やショットブラストによる手段によって実施されてきた。しかしながら、従来提案されている手段は、工具の刃先を形成する研磨工程で発生する砥石による凹凸痕の除去や、硬質皮膜処理時に発生する皮膜上のドロップレット（パーティクルとも呼ばれる）の除去を主目的としたものである。
【０００８】
例えば、特許文献１に記載の発明は、硬質皮膜を施した後に刃先処理を行い、少なくともボール刃の回転中心近傍の切れ刃について、工具製造時の研削条痕である切れ刃の凹凸を研磨により除去したことを特徴としており、刃先稜線の状態を均一化することによって、切削における摩耗形態の安定化を実現させている。しかしながら、本発明者の検討によると、特にボールエンドミルにおいては、チゼル付近から外周刃まで一定の厚さの刃先稜線では、切削時にボールエンドミルでの各箇所での抵抗の掛かり方が異なり、刃先強度が不足する箇所もあれば、強度が強い反面として切削性が悪くなる場合もあり、結果的に不安定な切削となることが分かった。特に最近の高硬度、高靭性工具鋼材料の切削においては、特許文献１に記載の刃先処理では加工の安定性に欠け、切削工具の寿命に大きなばらつきが生じているのが現状である。
【０００９】
特許文献２は、本件特許出願人が切削工具の逃げ面とすくい面とが形成する刃先稜線の皮膜の一部を除去することを特徴とした刃先強化エンドミルとして提案したものである。この発明は、刃先稜線部の皮膜の膜割れを安定化させて刃先強度を向上させる点で一定の効果を上げたものであるが、切れ刃の箇所によって最適な刃先稜線の詳細な定義がなされていない。ボールエンドミルを使った加工においては、ボール刃のチゼル付近の加工と、外周刃での加工とでは加工中にかかる負荷が大きく異なり、外周刃での加工中にかかる負荷が極めて大きくなることから、外周刃のチッピングが多く発生してしまうという問題がある。さらに外周刃のチッピングを防げる程の刃先処理をボール刃に施した場合は、ボール刃のチゼル付近での硬質皮膜の形状を大きく変化させてしまうことで切削性が低下してしまうという問題がある。
【００１０】
また、特許文献３においては、スローアウェイチップを取り付けてなるボールエンドミルで、ボール刃の回転中心部と外周部とで形成される硬質膜の膜厚を変化させ、ボール刃の回転中心に位置する切れ刃部の硬質膜厚を薄くすることを特徴とした提案がされている。しかし、膜厚は耐摩耗性に対して非常に大きな影響力を持ち、厚膜であればあるほど、耐摩耗性が向上するが、切屑生成能力やワークの仕上げ面粗さに代表される切削性においては、大きな影響を及ぼさない。そればかりか、ボールエンドミルのような鋭利な刃先では、刃先稜線に硬質膜が８μｍ以上の厚膜の部分（特許文献３では切れ刃部の外周部である）を形成すると、刃先稜線部の硬質膜に当初からマイクロクラックが発生する確率が高くなるため、切削加工での初期の食付きの衝撃で切れ刃に被覆された皮膜が割れて、硬質膜の脱落、チッピングを生じてしまうという問題が発生する。このような刃先稜線部に生じた硬質皮膜内のマイクロクラックの一例を図１５に示す。この現象は最近では硬質膜として主流になっているＴｉＡｌ系化合物を含有する硬質膜の場合に顕著になる。
硬質膜の膜厚のみ規定した特許文献３のボールエンドミルでは、膜厚の薄いボール刃の回転中心付近では相対的に切削性が悪く、加工面が切りくずによって毟れやすくなり、膜厚が厚い外周付近では上記のように硬質膜内のマイクロクラックを起因とした欠けやチッピングが生じやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、ボール刃のチゼル付近の切削性の向上と、ボール刃の外周付近での硬質皮膜の剥離が無い刃先にすることを両立させて、ボール刃の刃先稜線全域で刃先強度を向上させてトータルとして工具の寿命を向上、安定化させる手段を種々検討した。そのためにボール刃の各部における刃先稜線の詳細な形状に着目した。
【００１２】
一般にはボールエンドミルのボール刃の刃先稜線は、逃げ面とすくい面との交差部として定義される。しかし、研磨などで刃先処理した逃げ面とすくい面との交差部は鋭くとがった部分ではなくて、丸みを帯びた刃先稜線となっているのが通常である。
【００１３】
チッピングの発生と硬質皮膜の剥離を抑制できるような刃先稜線形状のボールエンドミルは現在まで実現されていないため、長時間の切削において、安定した摩耗状態と加工面状態を維持することに充分に対応できずに問題が残っていた。また、従来のボールエンドミルは、刃先処理の有無に関わらず、一般的に言われる刃先稜線の形状がボールエンドミルのボール刃の各箇所で最適化されていないために、不安定な摩耗形態を呈する形になる。
【００１４】
本発明者は硬質皮膜を被覆したボールエンドミルに、種々の刃先処理によって逃げ面とすくい面の交叉する部分の形状をボール刃の位置によって変化させて切削試験を行った。その結果、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な断面で見たときに、逃げ面からすくい面に至る曲線の最初の曲率半径をボール刃の各部位によって制御することが大切であることが分かった。
【００１５】
以下に本発明でいう「刃先稜線の曲率半径」とは、一般的な大まかな刃先稜線の曲率半径とは異なり、前述のように、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な断面で見たときに、逃げ面からすくい面に至る曲線の最初の曲率半径として定義される。一例として挙げると図５（ａ）に示す刃先稜線の曲率半径Ｒ４のように、逃げ面からすくい面に至る曲線の最初の曲率半径が本発明でいう「刃先稜線の曲率半径」である。この定義は、逃げ面とすくい面に硬質皮膜が被覆されている場合には、逃げ面からすくい面に至る逃げ面での硬質皮膜が有する最初の丸み（曲面）のアール半径の大きさともいえる。
【００１６】
本発明における刃先稜線の曲率半径を前記のように制御する効果があることを導き出した理由は、ボールエンドミルの切削では、一定の回転数で切削する際、ボールエンドミルのボール刃の各部位では、周速が大きく変化するために切削性が異なり、硬質皮膜の厚さだけではなく特にボール刃の位置によって逃げ面とすくい面の繋ぎ方を最適にすることで、ボール刃の回転中心から外周刃近くまでの安定した切削が可能になるのではないかと推測されたためである。しかし、現在のボールエンドミルは、硬質皮膜が工具の長寿命化には必須であるために、本発明は硬質皮膜を被覆した後の刃先処理として新規で最適な処理方法を見出し、刃先稜線の各部位において最適な形状の刃先稜線の曲率半径の付与に成功したものである。
【００１７】
本発明のボールエンドミルの応用面の目的としては、上述したように、切削工具に溶着しやすく、さらに材料硬度が高い被削性の悪い金型用鋼などを、加工の初期から鏡面または鏡面に近いワークの面に仕上げ加工できるボールエンドミルを提案することである。本発明は、硬質皮膜の被覆を前提として、被覆処理後の刃先処理によってボール刃形状を切れ刃の各位置で制御して、ボール刃の刃先強度を向上し、かつ硬質皮膜の剥離を抑制できるような最適な刃先稜線形状のボールエンドミルを提供するものである。
また本発明は、刃先処理によって刃先稜線の曲率半径の付与を切れ刃の各位置で制御しうる、ボールエンドミルの最適な製造方法を提供することを目的としている。
【００１８】
すなわち第１の本発明は、工具先端部に略円弧状のボール刃を有し、ボール刃の後端は外周刃につながる切れ刃を具備するボールエンドミルであって、前記切れ刃は硬質皮膜を被覆後に刃先処理されており、前記ボール刃上にある任意の点と円弧状ボール刃の円の中心とを結んだ直線と、工具軸上でのボール刃の円の中心とを結んだ直線がなす角度が４度及び４５度となる場所にあるボール刃について、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときに、すくい面と逃げ面でなす刃先稜線の曲率半径をそれぞれＲ４、Ｒ４５とすると、Ｒ４とＲ４５はいずれも刃径Ｄの０．０１％以上０．５％以下で、かつＲ４＜Ｒ４５であり、前記角度が９０度となる場所のボール刃について、刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの、すくい面と逃げ面でなす刃先稜線の曲率半径をＲ９０とすると、前記Ｒ９０が刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下であることを特徴とするボールエンドミルである。
【００１９】
第２の本発明は、第１の本発明において、外周刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの、すくい面と逃げ面でなす外周刃の刃先稜線の曲率半径をＲｏｕｔとすると、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔがいずれも刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下であることを特徴とするボールエンドミルである。
【００２０】
第３の本発明は、第１または第２の本発明において、前記角度が４度以上４５度以下となる範囲にあるボール刃の、ボール刃もしくは外周刃の各位置における刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの刃先稜線の曲率半径Ｒａが刃径Ｄの０．０１％以上０．５％以下、前記角度が４５度を超え９０度以下となる範囲にあるボール刃、及び外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒbが刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下であることを特徴とするボールエンドミルである。
【００２１】
第４の本発明は、第１乃至第３のいずれかの本発明において、前記角度が大きくなるに従い、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの刃先稜線の曲率半径Ｒが徐々に大きいことを特徴としたボールエンドミルである。
【００２２】
第５の本発明は、第１乃至第４のいずれかの本発明において、前記角度が４度、４５度、９０度となる場所にあるボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量をそれぞれＦ４、Ｆ４５、Ｆ９０とすると、Ｆ４、Ｆ４５、Ｆ９０はいずれも刃径Ｄの０．０３％以上０．５％以下で、かつＦ４＜Ｆ４５＜Ｆ９０であり、前記角度が４度、４５度、９０度となる場所にあるボール刃のすくい面の皮膜擦れ量をそれぞれＣ４、Ｃ４５、Ｃ９０とすると、Ｃ４、Ｃ４５、Ｃ９０はいずれも刃径Ｄの０．０３％以上０．５％以下で、かつＣ４＞Ｃ４５＞Ｃ９０であることを特徴とするボールエンドミルである。
【００２３】
さらに第６の本発明は、ボールエンドミル自身を工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段、複数の前記ボールエンドミルを保持する保持ステーションを回転させる第２の回転手段、及び研磨媒体を装入したバレルの主軸を回転させる第３の回転手段、並びに前記工具の保持ステーションを工具中心軸方向に可動にする駆動手段からなるバレル研磨装置を用い、前記バレル研磨装置の研磨媒体内で、主に前記駆動手段によって前記ボールエンドミルのボール刃の位置制御と、前記第１乃至第３のいずれかの回転手段との組合せによって、前記ボール刃の逃げ面とすくい面の交叉する刃先稜線の曲率半径をボール刃の円弧の位置により変化させることを特徴とするボールエンドミルの刃先処理方法である。この方法を用いることにより、ボール刃の逃げ面とすくい面で形成される刃先稜線の曲率半径をボール刃の円弧の各位置で異ならせたボールエンドミルを製造することが可能となる。
なお、本発明の研磨媒体とは、ダイヤモンドパウダーなど直接的に研磨作用のある研磨材のほかに、有機系の樹脂系弾性材やクルミやココナッツの皮などからなる無機系の緩衝材を含めた前記研磨材の衝撃緩衝材を含めた概念である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のボールエンドミルは、硬さと靭性を兼ね備えた難削材といわれる最近のプラスチック金型材の湿式仕上げ加工を含めた加工において、ボール刃全域で、チッピングなどの異常摩耗が抑制でき、ボール刃の部分的なチッピングなどがなく刃先全体として均一な摩耗が進むので、安定して長寿命の切削加工ができる。
【００２５】
本発明のボールエンドミルによれば、ボール刃全域で切削加工の開始時から良好な仕上げ加工面を得ることができるので、切削加工を長時間続けても加工面の面粗さの変化が小さく高品位な加工面をボールエンドミルの寿命まで維持できる。
【００２６】
本発明のボールエンドミルによれば、逃げ面の皮膜擦れ量をＦ４＜Ｆ４５＜Ｆ９０、すくい面の皮膜擦れ量をＣ４＞Ｃ４５＞Ｃ９０とすることにより、切削速度が相対的に低くなり、切り屑除去が非常に困難となるチゼル近傍部においても、スムーズな切り屑の排出を行うことが可能になるため、切り屑詰まりによる切削抵抗の増加、異常摩耗の進行やチッピングを抑制することができる。さらに加工面が毟れること無く、良好な加工面に仕上げることが可能になる。
【００２７】
本発明のボールエンドミルの製造方法によれば、バレル研磨機の構造を改良して、特に本発明の実施の形態に示すように条件を最適化することによって、上記のような効果を発揮する新しい刃先稜線を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一例であるボールエンドミルの概略構成を示す正面図である。
【図２】図１の左側面図をボールエンドミルの回転方向に９０度回転させ、拡大した図である。
【図３】図２においてボール刃の２箇所の最外周部をむすんだ直線に垂直であり、かつ工具中心軸に垂直な視野（１）で示す矢印の方向から見た図である。
【図４】図３のボールエンドミルを工具の回転方向に４５度回転させ、２箇所あるボール刃の最外周部をむすんだ直線を仮想回転軸として約４５度チゼル部側を回転して起こして、図３と同じ視点位置から見た図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ’断面図の拡大図である。
【図６】図４におけるＢ−Ｂ’断面図の拡大図である。
【図７】図４におけるＣ−Ｃ’断面図の拡大図である。
【図８】図４におけるＤ−Ｄ’断面図の拡大図である。
【図９】図４におけるＥ−Ｅ’断面図の拡大図である。
【図１０】回転軸が３軸構成である本発明で実施したバレル研磨装置の概略図である。
【図１１】図１０に示すバレル研磨装置を図１０における下側から見たときの図である。
【図１２】図３のボールエンドミルを工具中心軸とボール刃の交点が下になるように１８０度回転させた図である。
【図１３】本発明例２５のチゼル刃近傍の拡大写真である。
【図１４】従来例３のチゼル刃近傍の拡大写真である。
【図１５】従来例３のボールエンドミルにおけるＡ−Ａ’断面図の拡大図である。
【図１６】図４におけるＡ−Ａ’断面図の拡大図である。
【図１７】図４におけるＢ−Ｂ’断面図の拡大図である。
【図１８】図４におけるＤ−Ｄ’断面図の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態の一例を図１〜図８に基づいて説明する。
図１は、本発明の一例であるボールエンドミルの概略構成を示す正面図である。本発明によるボールエンドミル１は、二枚の切れ刃２と直径がシャンク径ｄで表されるシャンク部５からなり、切れ刃２は、工具中心軸Ｏ上にあるボール刃半径の中心点Ｘを円弧の中心として形成されたボール刃３と外周刃４から構成され、工具中心軸Ｏに平行に測定したときの長さは刃長Ｌで表される。本発明は切れ刃２の刃数が４枚や６枚など、他の刃数のボールエンドミルでも適用できる。
【００３０】
図２は、図１の左側面図をボールエンドミルの回転方向に９０度回転させ、拡大した図である。図２に示すボールエンドミルは、二枚のボール刃３、二枚のボール刃３をつなぐチゼル刃６、切れ刃に沿って切屑を逃がすためのギャッシュ部７とを有する。２箇所ある最外周部８は二枚のボール刃３の最外周部でボール刃３が外周刃４につながるところである。また、２箇所の最外周部８の間隔は刃径Ｄとなる。
【００３１】
図２乃至図８を用いて本発明の重要な要素である、ボール刃の刃先稜線の曲率半径（アール半径ともいう）について説明する。
図３は、図２においてボール刃の２箇所の最外周部をむすんだ直線に垂直であり、かつ工具中心軸に垂直な視野（１）で示す矢印の方向から見た図である。４度の刃先断面観察部９は、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し４度を成す直線とボール刃３との交点である。工具中心軸Ｏに対し４度とは、チゼル部を避けた最も工具先端に近い位置が前記ボール刃３との交点となるように選ばれている。４５度の刃先断面観察部１０は、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し４５度を成す直線とボール刃３との交点である。６０度の刃先断面観察部１１は、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し６０度を成す直線とボール刃３との交点である。９０度の刃先断面観察部１２は、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し９０度を成す直線とボール刃３との交点である。外周刃の刃先断面観察部１３は、工具中心軸Ｏに対し９０度を成す直線と外周刃４との交点である。９０度の刃先断面観察部１２及び外周刃の刃先断面観察部１３は断面を視野（２）から観察している。つまり、９０度の刃先断面観察部１２及び外周刃の刃先断面観察部１３は工具中心軸Ｏの方向から刃先稜線を観察している。
【００３２】
本発明における刃先稜線の曲率半径とは、図３に示すような刃先断面観察部とボール刃半径の中心点Ｘを通る直線に沿って切断した切断面、すなわち刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの刃先稜線の曲率半径を示す。例えばボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し４度を成す直線とボール刃３との交点における刃先稜線の曲率半径Ｒ４は、刃先断面観察部１０とボール刃半径の中心点Ｘを通る直線に沿って切断した切断面における刃先稜線の曲率半径を示す。ただし、本発明におけるいずれの刃先稜線の曲率半径とも、その数値は逃げ面とすくい面が交叉する位置で逃げ面の硬質皮膜が有する最初の丸みのアール半径の大きさとして定義される。
【００３３】
図４は、図３のボールエンドミルを工具の回転方向に４５度回転させ、２箇所あるボール刃の最外周部をむすんだ直線を仮想回転軸として約４５度チゼル部側を回転して起こして、図３と同じ視点位置から見た図である。
図４におけるＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’及びＥ−Ｅ’はそれぞれ４度の刃先断面観察部９、４５度の刃先断面観察部１０、６０度の刃先断面観察部１１、９０度の刃先断面観察部１２及び外周刃の刃先断面観察部１３に対応するボール刃の刃先稜線に直角方向の切断線である。この位置の切断によって刃先稜線を形成する逃げ面とすくい面の硬質皮膜、及び超硬母材が見え、それぞれの場所において逃げ面の硬質皮膜が有する最初の丸みのアール半径の大きさ、すなわち本発明における刃先稜線の曲率半径を測定することが可能である。
【００３４】
図５乃至図８はいずれも、ボール刃の刃先稜線に対してＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、及びＤ−Ｄ’の位置で直角に切断した刃先断面の拡大図である。図９は外周刃の刃先稜線に対してＥ−Ｅ’の位置で直角に切断した刃先断面の拡大図である。ボール刃の超硬母材１９には硬質皮膜１４が被覆され、逃げ面１５及びすくい面１６を形成している。刃先稜線断面部１７は硬質皮膜の表面である逃げ面１５から丸みを帯びて硬質皮膜表面であるすくい面１６につながるように形成されている。図５乃至図９のように刃先稜線断面部１７が丸みを帯びているのは、硬質皮膜処理後の刃先処理により刃先稜線部が削り取られた結果である。本発明における刃先稜線の曲率半径とは、前記逃げ面１５の硬質皮膜表面が刃先稜線断面部１７の丸みを帯びた部分につながる最初の丸みの半径として定義される。これは加工面に接触する部分１８の曲率半径である。
本発明での刃先稜線の曲率半径の具体的な測定方法を述べる。前記逃げ面１５の直線を刃先稜線側に延長させたとき、丸みを帯び始める点が存在する。丸みを帯び始める最初の点とそこから最初の曲率を形成する最も近い刃先稜線の二点をとり、合計三点で円を描きその半径を測定する。
【００３５】
図５は図４におけるＡ−Ａ’断面図の拡大図である。図５（ａ）と図５（ｂ）に示されているのは、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し４度を成す直線とボール刃３との交点における刃先稜線の曲率半径Ｒ４が刃径Ｄの０．０４％の実施例である。Ａ−Ａ’断面図は、４度の刃先断面観察部９とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度となる位置における刃先稜線に対して直角方向の断面図である。Ａ−Ａ’断面図に近い刃先稜線はチゼルに最も近く、ボール刃の周速が小さくて切削速度が小さい部分である。したがってこの部分における刃先稜線断面部１７は他の部分での刃先稜線断面部１７と比較してできるだけシャープな形状にして切削性能を向上させることが望ましい。そこで本発明では、Ａ−Ａ’断面図に近い刃先稜線での刃先処理は注意深く行ない、図５（ａ）または図５（ｂ）に示すような形状とする。図５（ｂ）は図５（ａ）よりも刃先処理を念入りに行った例であり、刃先稜線断面部１７での超硬母材１９が一部露出した程度でもよいことを示す。図５（ａ）または図５（ｂ）での逃げ面の硬質皮膜の最初の丸みである刃先稜線の曲率半径Ｒ４は図６乃至図９で示される他の部分の逃げ面の硬質皮膜の最初の丸みある刃先稜線の曲率半径と比較して最も小さい。また、刃先処理を受けて薄くなったすくい面から逃げ面に至る刃先稜線部での硬質皮膜の幅も図６乃至図９に示す他のアール刃の位置での薄くなった刃先稜線部での硬質皮膜の幅と比較して、相対的に大きいものである。これらのことにより、シャープな形状の刃先稜線断面部１７が得られる。
【００３６】
図６は、図４におけるＢ−Ｂ’断面図の拡大図である。Ｂ−Ｂ’断面図は、４５度の刃先断面観察部１０とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４５度となる位置における刃先稜線に対して直角方向の断面図である。図６に示されているのはボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し４５度を成す直線とボール刃３との交点における刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が刃径Ｄの０．０７％の例である。
【００３７】
図７は、図４におけるＣ−Ｃ’断面図の拡大図である。Ｃ−Ｃ’断面図は、６０度の刃先断面観察部１１とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が６０度となる位置における刃先稜線に対して直角方向の断面図である。図７に示されているのはボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し６０度を成す直線とボール刃３との交点における刃先稜線の曲率半径Ｒ６０が刃径Ｄの０．１１％の例である。
なお、Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、及びＣ−Ｃ’断面の観察の際には、集束イオンビームＦＩＢ装置を用いて、試料をチャンバー内でビーム電流により、観察部である刃先稜線の直角方向に約０．０３ｍｍの切り欠けを入れた。また、皮膜と超硬母材の界面状態を保護するため、刃先稜線断面部にレーザー照射後、白金膜を被覆することで断面の観察が可能になる。
【００３８】
図８は、図４におけるＤ−Ｄ’断面図の拡大図である。Ｄ−Ｄ’断面図は、９０度の刃先断面観察部１２とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が９０度となる位置における刃先稜線に対して直角方向の断面図である。図８に示されているのはボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し９０度を成す直線とボール刃３との交点における刃先稜線の曲率半径Ｒ９０が刃径Ｄの０．１３％の例である。
【００３９】
図９は、図４におけるＥ−Ｅ’断面図の拡大図である。Ｅ−Ｅ’断面図は、外周刃にある外周刃の刃先断面観察部１３において、工具中心軸と直角方向に見たときの刃先稜線の断面拡大図である。図９に示されているのは工具中心軸Ｏに対し９０度を成す直線と外周刃４との交点における外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔが刃径Ｄの０．１３％の例である。
【００４０】
なお、Ｄ−Ｄ’断面とＥ−Ｅ’断面の観察の具体的な方法の一つは、ボールエンドミルの工具中心軸に対して直角方向に切断を行い、切断が完了する寸前で切断作業をとめ、薄く残った超硬母材部を傷つけないようにペンチ等で割り、皮膜と超硬母材の界面や表面状態を損傷させないようにして観察を行うことで可能である。本発明の実施例の観察もすべてこの方法で実施した。
【００４１】
本発明において、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度及び４５度となる場所にあるボール刃において、ボール刃の刃先稜線に対し直角方向の断面で見たときの刃先稜線の曲率半径Ｒ４及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５を刃径Ｄの０．０１％以上０．５％以下で、かつＲ４＜Ｒ４５とする。このことにより、外周刃に比べ切削速度が相対的に低くなり、切削抵抗が高くなってしまう工具中心軸Ｏに近い場所においても、切削抵抗による異常な摩耗進行やチッピングの発生を抑制し、切削の初期に形成したワークの良好な仕上げ加工面を維持することができる。刃先稜線の曲率半径Ｒ４及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５を刃径Ｄの０．０１％未満とした場合、切れ刃稜線が鋭利になりすぎるために、早期にチッピングを起こしたり、不安定な皮膜の部分から剥離が生じやすくなる。刃先稜線の曲率半径Ｒ４及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が０．５％を超える場合、切削性が悪くなり、抵抗も大きくかかることから、摩耗進行が早くなる。特にチゼル刃側の刃先稜線は周速がゼロに近いために、十分な切削性が得られにくい部位であるため、刃先稜線の曲率半径Ｒ４及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５はいずれも刃径Ｄの０．０１％以上で０．５％以下で、かつＲ４＜Ｒ４５とする必要がある。
【００４２】
本発明において、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が９０度となる場所におけるボール刃において、ボール刃の刃先稜線に対して直角方向の断面で見たときの、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０を刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下とする。このことにより、切削速度が高くなる外周刃に近いボール刃を用いて、例えば金型の壁面のような、垂直もしくは垂直に近い壁面の仕上げ加工をする際においても、壁面と切れ刃との接触から生じるボール刃の欠け及びチッピングの発生を抑制し、垂直もしくは垂直に近い壁面の加工面の仕上げ精度を向上させることが出来る。前記Ｒ９０を刃径Ｄの０．０２５％未満とした場合、切削速度が上がる領域であるため、チッピングが起こりやすくなる。また、前記Ｒ９０が刃径Ｄの０．８％を超える場合、刃先強度は確保されるが、切削性が悪くなるため、特に切削速度が上がる最外周で振動などが起こりやすくなり、切削が不安定になる。
【００４３】
さらに、本発明において工具中心軸Ｏに対し９０度を成す直線と外周刃４との交点における刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔを刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下とすることが望ましい。これにより、金型の壁面にような垂直もしくは垂直に近い壁面と外周刃が接触したときの欠けやチッピングが抑制され、壁面の加工面の仕上げ精度をさらに向上させることが出来る。
【００４４】
また本発明において、前記で定義される刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度以上４５度以下の範囲のボール刃の刃先稜線において、前記刃先稜線に直角な断面で見たときの刃先稜線の曲率半径Ｒａは刃径Ｄの０．０１％以上で０．５％以下であり、前記角度が４５度を超えて９０度以下となる範囲にあるボール刃、及び外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒbが刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下であることが望ましい。この条件は、特定の前記角度だけでなく一定の角度範囲毎で刃先稜線の曲率半径が最適化されていることを意味し望ましい条件となる。
【００４５】
さらに本発明において、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が大きくなるに従い、ボール刃の刃先稜線に直角方向の断面で見たときに刃先稜線の曲率半径Ｒが徐々に大きくなることが一層望ましい。これにより、連続してボール刃の刃先稜線の曲率半径Ｒを大きくすることとなり、切削速度の小さいチゼル付近では前記刃先稜線の曲率半径Ｒを小さくして切削性能を向上し、一方では切削速度の大きいボール刃の外周側での欠けやチッピングを抑制し、より安定した加工を行うことが可能となる。
【００４６】
次に本発明における皮膜擦れ量を定義する。
図１６乃至１８は図４におけるＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、及びＤ−Ｄ’断面図の拡大図である。図１６（ａ）は先稜線断面部１７での超硬母材１９を露出させずにバレル研磨装置による研磨を行った本発明のボールエンドミルを示す。図１６（ｂ）は先稜線断面部１７での超硬母材１９が一部露出させるようにバレル研磨装置による研磨を行った本発明のボールエンドミルを示す。本発明において、超硬母材のすくい面を延長した直線３２と、逃げ面を延長した直線３５との交点３６と加工面に接触する部分１８の幅を逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４、Ｆ４５、Ｆ９０とする。また、超硬母材の逃げ面を延長した直線３４と、すくい面を延長した直線３３との交点３７と、すくい面の硬質皮膜が超硬母材のすくい面に対し垂直になる方向に徐々に薄くなり始める点３８との幅をすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４、Ｃ４５、Ｃ９０とする。なお、図１６や図１７に示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’断面の観察を行う際には、刃先稜線の曲率半径と同様に、集束イオンビームＦＩＢ装置を用いて、試料をチャンバー内でビーム電流により、観察部である刃先稜線の直角方向に約０．０３ｍｍの切り欠けを入れた。また、皮膜と超硬母材の界面状態を保護するため、刃先稜線断面部にレーザー照射後、白金膜を被覆することで断面の観察が可能になる。皮膜擦れ量測定の際は、刃先稜線断面部を走査型電子顕微鏡で拡大し、測定を行った。なお、Ｄ−Ｄ’断面の観察を行う際には、ボールエンドミルの工具中心軸に対して直角方向に切断を行い、刃先稜線断面部を走査型電子顕微鏡で拡大し、測定した。本発明の実施例の観察もすべてこの方法で実施した。
【００４７】
本発明において、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度の位置におけるすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４、前記角度が４５度の位置におけるすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５、前記角度が９０度の位置におけるすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０が、刃径Ｄの０．０３％以上０．５％以下でありなおかつＣ４＞Ｃ４５＞Ｃ９０とする。このことにより、チゼル近傍部の切削速度が相対的に低くなり切り屑除去が非常に困難な場所もスムーズな切り屑の排出を行うことが可能になり、切り屑詰まりによる切削抵抗の増加、異常摩耗の進行やチッピングを抑制することができる。
前記角度が４度、４５度、９０度となる場所にあるボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４、Ｃ４５、Ｃ９０が刃径Ｄの０．０３％未満である場合は、生成された切り屑がすくい面に滞留しスムーズな切り屑排出を行うことができない。また、すくい面の皮膜擦れ量Ｃ４、Ｃ４５、Ｃ９０が刃径Ｄの０．５％よりも大きい場合は、すくい面の刃先量線近傍の膜厚が薄くなりクレータ摩耗が起きやすく、チッピングに至ってしまう。チゼル近傍部の切り屑除去が非常に困難な場所も、本発明のようにすくい面が平滑であればスムーズな切り屑の排出を行うことが可能になり、切り屑詰まりによる切削抵抗の増加、さらには工具折損の発生を抑制することができる。
【００４８】
本発明において、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度の位置における逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４、前記角度が４５度の位置における逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５、前記角度が９０度の位置における逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０が、刃径Ｄの０．０３％以上０．５％以下でありなおかつＦ４＜Ｆ４５＜Ｆ９０とする。
逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４、Ｆ４５、Ｆ９０が刃径Ｄの０．０３％未満の場合、良好な加工面を得ることが出来ない。また、前記皮膜擦れ量Ｆ４、Ｆ４５、Ｆ９０が刃径Ｄの０．５％よりも大きい場合は刃先稜線近傍部の膜厚が非常に薄くなってしまい耐摩耗性が悪くなり、早期に寿命に至ってしまう。チゼル近傍部は切削速度が低く切削性が悪いため、切削中、常に加工面と接している逃げ面の平滑度は加工面に影響してくる。本発明のように逃げ面の刃先稜線近傍が平滑であれば、加工面が毟れること無く、良好な加工面に仕上げることが可能になる。ボールエンドミルを用いた切削においては外周側に近づくにつれて、切削速度が高く切り屑の除去よりも刃先強度が重要になってくるため、すくい面の皮膜擦れ量は徐々に小さくし逃げ面の皮膜擦れ量を徐々に大きくすることで刃先強度を大きくするとともに、逃げ面の表面状態を良好な状態にすることで、加工面においても良好な加工面を維持することができる。
【００４９】
次に、本発明のボールエンドミルの製造方法について説明する。ボールエンドミル母材に刃付けして硬質皮膜を被覆するまでの製造方法は、従来の超硬合金のボールエンドミルでの製造方法を適用できる。次に研磨を主体とする刃先処理工程に移る。本発明のボールエンドミルが有する刃先稜線の曲率半径は、回転軸が３軸構成であるドラム状研磨機器に工具をセットし、樹脂系弾性材や研磨材を含めた研磨媒体の中で刃先処理を行うバレル研磨処理を用いることで実現可能となる。
【００５０】
例えば図１０は回転軸が３軸構成である本発明で実施したバレル研磨装置の概略図である。バレル研磨装置２０はボールエンドミル１を工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２１、複数の前記第１の回転手段２１を保持する保持ステーション２２を回転させる第２の回転手段２３、研磨材２５を装入したバレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段２４により構成される。それらが全ての軸において工具の切削回転方向に回転する。バレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段２４は、回転とは直交する回転軸に平行な方向にも可動とする。すなわち、研磨材の動きの大きさに合わせて、ボールエンドミル１を直接保持する第１の回転手段２１の位置を適正にすることができる。回転軸が３軸構成を選んだ理由は、本発明はボール刃の刃先稜線の位置によって異なる曲率半径を付与するために、研磨強度をできるだけ全方位で変化可能にする必要があるからである。研磨媒体の流動速度はバレル内で複雑であり、本発明では、主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段２４は、回転とは直交する回転軸に平行な方向にも可動として、ボール刃の研磨媒体に当たる位置を上下にも制御できる構造とした。本発明の方法の具体的な装置の効果は、下記段落００５２乃至段落００５４でも解説する。
【００５１】
図１１は図１０に示すバレル研磨装置を図１０における下側から見たときの図である。図１１ではボールエンドミルの図示を省略してある。第１の回転手段２１、第２の回転手段２３、及び第３の回転手段２４はそれぞれ、第１の回転手段の回転方向２５、第２の回転手段の回転方向２６、及び第３の回転手段の回転方向２７に回転させることが出来る。
【００５２】
バレル研磨装置２０をこのように構成することにより生じる、研磨材２５とボールエンドミル１の相互作用について説明する。図１２は図３のボールエンドミルを工具中心軸とボール刃の交点が下になるように１８０度回転させた図である。バレル研磨装置による刃先処理方法を実施したとき、研磨材２５とボールエンドミル１との間に相対運動が生じ、研磨材２５がバレル研磨装置の主軸Ｏ’に垂直な方向でボールエンドミル１のすくい面に衝突する。チゼル刃の近傍部にある４度の刃先断面観察部９において、工具中心軸と垂直方向で測定したときのすくい面の幅であるすくい面の幅２９は狭いため、研磨材が流動しにくく、衝突回数が多くなる。そのため、すくい面側が大きく削り取られる。またボール刃中の、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し４５度を成す直線とボール刃３との交点にある４５度の刃先断面観察部１０においては、チゼル刃の近傍部よりもドラム内での周速が上がるため研磨力自体が上がるのと、すくい面の幅３０がチゼル刃の近傍部にある４度の刃先断面観察部９におけるすくい面の幅２９よりも広くなるために研磨材が刃先稜線を研磨した後、逃げ面側とすくい面側に均等に、スムーズに流動していく。そのため、研磨により削り取られる量はチゼル刃の近傍部よりも少ないが刃先稜線の曲率半径がチゼル側よりも大きくなる。外周刃ではさらにその周速が上がるため、ボール刃中の、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し４５度を成す直線とボール刃３との交点にある４５度の刃先断面観察部１０より研磨力が向上する。すくい面の幅は刃先断面観察部１０と同様、研磨材が流動するのに充分なスペースを確保するようにする。このようにすると、外周刃では刃先稜線部のみが研磨され、研磨材は、逃げ面とすくい面とにスムーズに流れていく。従って、外周刃付近では刃先稜線の曲率半径は最も大きく形成されるが、削り取られる量は少なくなる。
【００５３】
また、各回転軸の設定によってボール刃の各部位の刃先稜線の曲率半径は調整が可能である。具体的には、研磨材２５を装入したバレル研磨装置の主軸Ｏ’の回転数が大きいほど、ボール刃の外周付近刃先稜線の曲率半径が大きくなる。これは、外周に近い部分の研磨力が強くなるためである。逆に言えば、バレル研磨装置の主軸Ｏ’の回転数の調整だけでは、チゼル刃近傍の刃先稜線の曲率半径の調整は困難である。そのため、刃先稜線の曲率半径Ｒ４５の大きさを制御するには、研磨力は保持ステーション２２を回転させる第２の回転手段２３と工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２１の回転数の調整が必要になる。保持ステーション２２の回転では第３の回転手段２４による回転に比べて、移動距離が小さくなり、チゼル刃近傍から４５度部がよくこすれる状態になる。さらに工具中心軸の回りに回転させる、第１の回転手段２１による回転を加えることで、よりチゼル刃近傍の研磨力を向上させることができるので、保持ステーション２２を回転させる第２の回転手段２３と工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２１の回転数を制御することにより、でチゼル刃近傍から４５度部の研磨力を確保し、調整することができる。しかしながら、保持ステーション２２を回転させる第２の回転手段２３と工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２１の回転数が速すぎれば、チゼル刃近傍から４５度にかけて刃先稜線の曲率半径が大きくなり、外周刃の刃先稜線の曲率半径との差が小さくなり切削抵抗が過大となる。逆に保持ステーション２２を回転させる第２の回転手段２３と工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２１の回転数が遅いと、チゼル刃近傍から４５度にかけて刃先稜線の曲率半径が小さくなりすぎるため、外周刃の刃先稜線の曲率半径との差が大きくなりチッピングを抑制する効果が少なくなる。チゼル刃から４５度、外周刃にかけて徐々に刃先稜線の曲率半径が増大していくのは、ボールエンドミルの直径がチゼル刃付近から外周刃にかけて徐々に大きくなるので、研磨材の研磨力がチゼル刃から外周刃にかけて徐々に増大する。
【００５４】
処理時間に関しては、その時間が長ければ長いほど処理量が大きくなる、つまりチゼル刃から外周刃にかけて全体的に刃先稜線の曲率半径は大きくなる。研磨材がこのように流動していくため、このバレル研磨装置２０を用いた刃先処理方法が施されたボールエンドミル１は、切れ刃の場所によって本発明で定義される刃先稜線の曲率半径を異なるものとすることができる。今回のバレル処理による研磨方法においては、回転軸が３軸構成であり、バレルの深さ方向にも可変としてある。したがって、各軸の回転数、回転方向、処理深さなどを変えることができるのである。
【００５５】
本発明の回転軸が３軸構成であるドラム状研磨機器を用いた刃先処理方法には、樹脂系弾性材を含めた研磨材を使用する。本発明の刃先処理方法に適した樹脂系弾性材としては、粒径が０．１ｍｍ以上３ｍｍ未満のクルミやココナッツ、コーンが挙げられる。それらの樹脂系弾性材を粒径０．１μｍ以上０．５μｍ以下のダイヤモンドパウダーを油脂により塗布するなどして研磨材に含め、刃先処理を行うことにより、ボールエンドミルを切れ刃の場所によって刃先稜線の曲率半径が異なる形状に出来る。樹脂系弾性材や研磨材はボールエンドミルの形状や、目的とする刃先稜線の曲率半径の大きさなどにより、選択することが出来る。
【００５６】
バレル研磨装置２０にある第１の回転手段２１、第２の回転手段２３、及び第３の回転手段２４はそれぞれ独立して回転数及び回転方向を設定することが可能である。これらの条件を適宜選択することにより、切れ刃の場所による刃先稜線の曲率半径の変化の仕方を変化させることが出来る。例えば、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０を大きくするためには、バレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段２４の回転数のみを増大し、保持ステーション２２を回転させる第２の回転手段２３と、ボールエンドミルを工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２１の回転数を維持することで、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０を決定付ける研磨力のみが増大するので刃先稜線の曲率半径Ｒ９０を増大させることができる。刃先稜線の曲率半径Ｒ４５を大きくするためには、保持ステーション２２を回転させる第２の回転手段２３の回転数のみを増大し、バレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段２４と工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２１の回転数を維持することで、刃先稜線の曲率半径Ｒ４５を決定付ける研磨力のみが増大するので刃先稜線の曲率半径Ｒ４５を増大させることができる。また、刃先稜線の曲率半径Ｒ４を大きくするためには、ボールエンドミルを工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段２１の回転数のみを増大し、バレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段２４と保持ステーション２２を回転させる第２の回転手段２３の回転数を維持することで、刃先稜線の曲率半径Ｒ４を決定付ける研磨力のみが増大するので刃先稜線の曲率半径Ｒ４を増大させることができる。
【００５７】
以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００５８】
以下の表中にある各実施例では、本発明、従来例、比較例を区分として示し、試料番号は本発明例、従来例、比較例ごとに、連続の通し番号で記載した。
【００５９】
（実施例１）
本発明例１乃至７および比較例１乃至３として、工具径Ｄが６ｍｍ、刃長Ｌが９ｍｍ、シャンク径ｄが６ｍｍとし、ＡｌＣｒＳｉＮの皮膜を４μｍ施した。さらに、被覆後に本発明の製造方法であるバレル研磨処理による刃先処理を行い、処理条件の調整により、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度にあるボール刃の刃先稜線の曲率半径Ｒ４を表１に示すように変化させた。また、本発明例１乃至７および比較例１乃至３の刃先稜線の曲率半径Ｒ４５は３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０は２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔは２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）として仕様を統一させた。
【００６０】
本発明例１乃至７について、刃先稜線の曲率半径Ｒ４はそれぞれ０．６μｍ（刃径Ｄの０．０１％）、０．３μｍ（刃径Ｄの０．０５％）、６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）、２７μｍ（刃径Ｄの０．４５％）とした。
比較例１乃至３については、刃先稜線の曲率半径Ｒ４をそれぞれ０．３μｍ（刃径Ｄの０．００５％）、３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、３６μｍ（刃径Ｄの０．６％）とした。
【００６１】
試験方法として、切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材としてプラスチック用金型（日立金属株式会社製ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ）を用い、軸方向切り込み量０．２ｍｍ、ピック方向切り込み量０．２ｍｍ、回転数１５０００回転／ｍｉｎ、送り速度４０００ｍｍ／ｍｉｎでＲ状の面を走査線加工で仕上げ切削を行った。
【００６２】
評価方法として、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度となる位置にある逃げ面、前記角度が４５度となる位置にある逃げ面及び前記角度が９０度となる位置にある逃げ面の３箇所について、切削長が７５０ｍとなる段階におけるボール刃の逃げ面摩耗幅を光学顕微鏡を用いて測定した。その際３箇所の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となるものを評価良、１箇所でも逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍを超えたものを評価不良とした。
さらに、切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における被削材の加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚ（μｍ）を接触式の面粗さ測定器を用いて測定し、工具の送り方向で測定したときの仕上げ面最大高さ粗さＲｚが４μｍ未満のものを評価良、４μｍ以上のものを評価不良とした。最終的な評価は逃げ面摩耗幅及び仕上げ面最大高さ粗さＲｚの両方の評価が良のものは○、いずれか片方の評価が不良のものは×とした。評価結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
表１に示すように、本発明例１乃至７は３箇所のボール刃の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となり、なおかつ切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚが４μｍ未満となり良好な結果を示した。
比較例１は、切削長が７５０ｍとなる段階において、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度となる位置にあるボール刃の逃げ面にチッピングがあることが確認された。また、仕上げ面最大高さ粗さＲｚは切削初期段階（切削長が１ｍ）では１．３μｍとなり評価良であったが、切削長が７５０ｍとなる段階においては７．１μｍとなり評価不良であった。これは刃先稜線の曲率半径Ｒ４が小さすぎるためにボール刃と被削材が接触する際に生じる衝撃に耐えられなかったことが原因である。
比較例２は、切削長が７５０ｍとなる段階において、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度となる位置にあるボール刃の逃げ面摩耗幅が０．０５２ｍｍであった。さらに、仕上げ面最大高さ粗さＲｚは切削初期段階（切削長が１ｍ）では１．５μｍとなり評価良であったが、切削長が７５０ｍとなる段階においては４．２μｍとなり評価不良であった。これは刃先稜線の曲率半径Ｒ４が大きすぎ、なおかつ刃先稜線の曲率半径Ｒ４と刃先稜線の曲率半径Ｒ４５とが同じであるために切削抵抗が過大となり、びびり振動が発生したことが原因である。
比較例３は、切削長が７５０ｍとなる段階において、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度となる位置にあるボール刃の逃げ面摩耗幅が０．０６１ｍｍであった。さらに、仕上げ面最大高さ粗さＲｚは切削初期段階（切削長が１ｍ）では２．１μｍとなり評価良であったが、切削長が７５０ｍとなる段階においては５．８μｍとなり評価不良であった。これは刃先稜線の曲率半径Ｒ４が大きすぎ、なおかつ刃先稜線の曲率半径Ｒ４が刃先稜線の曲率半径Ｒ４５よりも大きいために切削抵抗が過大となり、びびり振動が発生したことが原因である。
【００６５】
（実施例２）
本発明例８乃至１４および比較例４、５として、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４５度にあるボール刃の刃先稜線の曲率半径Ｒ４５を表２に示すように変化させた。それ以外の仕様は本発明例１と同仕様とした。
【００６６】
本発明例８乃至１４について、刃先稜線の曲率半径Ｒ４５はそれぞれ０．６μｍ（刃径Ｄの０．０１％）、０．３μｍ（刃径Ｄの０．０５％）、６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）、３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）とした。
比較例４、５については、刃先稜線の曲率半径Ｒ４５をそれぞれ０．３μｍ（刃径Ｄの０．００５％）、３６μｍ（刃径Ｄの０．６％）とした。
本発明例８乃至１４および比較例４、５はいずれも本発明のバレル研磨装置を用いて刃先稜線の曲率半径を調整したものである。
【００６７】
試験方法及び評価方法は実施例１と同様の方法とした。評価結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
2011212836.tif 000004
【００６９】
表２に示すように、本発明例８乃至１４は３箇所のボール刃の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となり、なおかつ切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚが４μｍ未満となり良好な結果を示した。
比較例４は、切削長が７５０ｍとなる段階において、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４５度となる位置にあるボール刃の逃げ面にチッピングがあることが確認された。また、仕上げ面最大高さ粗さＲｚは切削初期段階（切削長が１ｍ）では１．３μｍとなり評価良であったが、切削長が７５０ｍとなる段階においては６．８μｍとなり評価不良であった。これは刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が小さすぎるためにボール刃と被削材が接触する際に生じる衝撃に耐えられなかったことが原因であると推定される。
比較例５は、切削長が７５０ｍとなる段階において、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４５度となる位置にあるボール刃の逃げ面摩耗幅が０．０６０ｍｍであった。さらに、仕上げ面最大高さ粗さＲｚは切削初期段階（切削長が１ｍ）では１．８μｍとなり評価良であったが、切削長が７５０ｍとなる段階においては５．６μｍとなり評価不良であった。これは刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が大きすぎるために切削抵抗が過大となり、びびり振動が発生したことが原因であると考えられる。
【００７０】
（実施例３）
本発明例１５乃至２４について、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０はそれぞれ１．５μｍ（刃径Ｄの０．０２５％）、１．８μｍ（刃径Ｄの０．０３％）、６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）、３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、３６μｍ（刃径Ｄの０．６％）、４２μｍ（刃径Ｄの０．７％）、４８μｍ（刃径Ｄの０．８％）とした。
比較例６、７については、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０をそれぞれ１．２μｍ（刃径Ｄの０．０２％）、５４μｍ（刃径Ｄの０．９％）とした。
本発明例１５乃至２４及び、比較例６、７についてはいずれも本発明のバレル研磨装置で刃先稜線の曲率半径を調整したものである。
【００７１】
試験方法及び評価方法は実施例１と同様の方法とした。評価結果を表３に示す。
【００７２】
【表３】
2011212836.tif 000005
【００７３】
表３に示すように、本発明例１５乃至２４は３箇所のボール刃の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となり、なおかつ切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚが４μｍ未満となり良好な結果を示した。
比較例６は、切削長が７５０ｍとなる段階において、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が９０度となる位置にあるボール刃の逃げ面にチッピングがあることが確認された。また、仕上げ面最大高さ粗さＲｚは切削初期段階（切削長が１ｍ）では１．６μｍとなり評価良であったが、切削長が７５０ｍとなる段階においては６．１μｍとなり評価不良であった。これは刃先稜線の曲率半径Ｒ９０が小さすぎるためにボール刃と被削材が接触する際に生じる衝撃に耐えられなかったことが原因であると考えられる。
比較例７は、切削長が７５０ｍとなる段階において、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が９０度となる位置にあるボール刃の逃げ面摩耗幅が０．０６３ｍｍであった。さらに、仕上げ面最大高さ粗さＲｚは切削初期段階（切削長が１ｍ）では１．８μｍとなり評価良であったが、切削長が７５０ｍとなる段階においては６．２μｍとなり評価不良であった。これは刃先稜線の曲率半径Ｒ９０が大きすぎるために切削抵抗が大きくなり、ビビリ振動が生じた影響で大きくなったことが原因であると考えられる。
【００７４】
（実施例４）
本発明例２５および従来例１乃至３として、本発明の刃先処理方法により製作されたボールエンドミルと、従来のボールエンドミルとで切削試験を行い、切削の安定性を評価した。
【００７５】
本発明例２５について、刃先稜線の曲率半径Ｒ４と刃先稜線の曲率半径Ｒ４５と刃先稜線の曲率半径Ｒ９０はそれぞれ６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）とし、それ以外の仕様は本発明例１と同仕様とした。
図１３は本発明例２５のチゼル刃近傍の拡大写真である。図１３（ａ）は、図４と同じ視点位置から見たときのチゼル刃近傍の拡大写真である。図１３（ｂ）は、図３と同じ視点位置から見たときのチゼル刃近傍の拡大写真である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示されるように、ボール刃３において硬質皮膜の剥離が発生せず、良好なボール刃３が形成されているのがわかる。
【００７６】
従来例１は特許文献１に記載の、成膜後に切れ刃稜線の凹凸を研磨により除去した仕上げ用ボールエンドミルである。特許文献１に記載されるように研磨により刃先稜線を均一にして作製した。従来例１の刃先稜線の曲率半径Ｒ４と刃先稜線の曲率半径Ｒ４５と刃先稜線の曲率半径Ｒ９０はいずれも２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）とし、それ以外の仕様は本発明例１と同仕様とした。
【００７７】
従来例２は特許文献２に記載の、硬質皮膜の被覆後にすくい面と逃げ面の交差する切れ刃部分のすくなくとも皮膜の一部を除去したエンドミルである。特許文献２の図２に記載されるように、被覆後に曲面状に面取りを行い作製した。従来例２の刃先稜線の曲率半径Ｒ４とＲ４５とＲ９０はいずれも６０μｍ（刃径Ｄの１％）とし、それ以外の仕様は本発明例１と同仕様とした。
【００７８】
従来例３は特許文献３に記載の、ボールエンドミルの回転中心部に位置する切れ刃部の硬質膜厚が、略半球の周辺に位置する切れ刃部の硬質膜厚より薄いボールエンドミルである。特許文献３の図２に記載されるように、工具先端側の硬質皮膜の膜厚が外周側の硬質皮膜の膜厚よりも薄くなるように形成した。従来例３は硬質皮膜の被覆を行った後の刃先処理は行わなかった。
図１４は従来例３のチゼル刃近傍の拡大写真である。図１４（ａ）は、図４と同じ視点位置から見たときのチゼル刃近傍の拡大写真である。図１４（ｂ）は、図３と同じ視点位置から見たときのチゼル刃近傍の拡大写真である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示されるように、ボール刃３において硬質皮膜の剥離が確認された。図１５は従来例３のボールエンドミルにおけるＡ−Ａ’断面図の拡大図である。ボール刃の超硬母材１９には硬質皮膜１４が被覆され、逃げ面１５及びすくい面１６を形成している。しかし刃先稜線断面部１７は本発明例とは異なり、硬質皮膜の表面である逃げ面１５から丸みを帯びて硬質皮膜表面であるすくい面１６につながるように形成されておらず、さらに刃先稜線断面部１７にはマイクロクラック３１があることが確認された。
従来例３の刃先稜線の曲率半径Ｒ４と刃先稜線の曲率半径Ｒ４５と刃先稜線の曲率半径Ｒ９０は、刃先稜線断面部１７が硬質皮膜の表面である逃げ面１５から丸みを帯びて硬質皮膜表面であるすくい面１６につながるように形成されていなかったため、測定することは出来なかった。
【００７９】
試験方法として、切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材としてプラスチック用金型（日立金属株式会社製ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ）を用い、軸方向切り込み量０．３ｍｍ、ピック方向切り込み量０．２ｍｍ、回転数１５０００回転／ｍｉｎ、送り速度４０００ｍｍ／ｍｉｎでＲ状の面を走査線加工で仕上げ切削を行った。
【００８０】
評価方法として、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度となる位置にある逃げ面、前記角度が４５度となる位置にある逃げ面、前記角度が９０度となる位置にある逃げ面の３箇所について、切削長が１００ｍとなる段階におけるボール刃の逃げ面摩耗幅を光学顕微鏡を用いて測定した。その際３箇所の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となるものを評価良、１箇所でも逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍを超えたものを評価不良とした。
さらに、同じ評価をそれぞれ２本ずつ行ない、切削の安定性も評価した。上記の評価で２本とも３箇所の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となるものを評価○、２本中で１箇所でも逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍを超えたり、チッピングが発生したものがあった場合は評価×とした。評価結果を表４に示す。
【００８１】
【表４】
2011212836.tif 000006
【００８２】
表４に示すように、本発明例２５は、３箇所のボール刃の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となり、なおかつ、同じ評価を２本行ない、２本とも良好な結果を示した。全ての工具で少ない摩耗幅、チッピングがなく、評価結果に大きなばらつきがなく２本全ての工具で良好な結果が得られたことから安定性に優れるといえる。
従来例１は、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度と前記角度が４５度と前記角度が９０度とで刃先稜線の曲率半径が同じ値を有しており、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度となる位置にあるボール刃の逃げ面にチッピングを起こした工具と、逃げ面摩耗幅が０．０５２ｍｍとなった工具とがあった。
従来例２は、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度と前記角度が４５度と前記角度が９０度の位置とで刃先稜線の曲率半径が同じ値を有しておるが、その値が刃径Ｄの１％を超える非常に大きな値の６０μｍである。評価結果は、２本中２本共に評価に用いた２本の工具においてチッピングが発生したり、若しくは逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍを超えたりし、評価結果に大きなばらつきが確認された。これは、刃先稜線の曲率半径が非常に大きかったために、切削初期から切削抵抗が大きくかかったためである。
従来例３は、刃先稜線断面部１７が硬質皮膜の表面である逃げ面１５から丸みを帯びて硬質皮膜表面であるすくい面１６につながるように形成されておらず、さらに切削加工前から刃先稜線にマイクロクラックがあったものである。評価結果は、２本中２本がチッピングを起こした。チッピングの箇所は、工具によって、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度の部分でチッピングが発生するか、前記角度が９０度の部分でチッピングが発生するかは異なり、安定性にかける。これは、刃先稜線断面部１７が硬質皮膜の表面である逃げ面１５から丸みを帯びて硬質皮膜表面であるすくい面１６につながるように形成されていないことから切削抵抗が大きくなったためである。
このことから特許文献に記載の方法で刃先稜線を形成したとしても、本発明の刃先稜線の曲率半径を有するボールエンドミルを形成することが出来ず、また特許文献に記載の方法で刃先稜線を形成したボールエンドミルである従来例１乃至３は、評価結果に大きなばらつきがあるため安定性に劣るといえる。
【００８３】
（実施例５）
本発明例２６乃至３５および比較例８、９として、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔを表５に示すように変化させた。それ以外の仕様は本発明例３と同仕様とした。
【００８４】
本発明例２６乃至３５について、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔはそれぞれ１．５μｍ（刃径Ｄの０．０２５％）、１．８μｍ（刃径Ｄの０．０３％）、６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）、３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、３６μｍ（刃径Ｄの０．６％）、４２μｍ（刃径Ｄの０．７％）、４８μｍ（刃径Ｄの０．８％）とした。
比較例８、９については、刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔをそれぞれ１．２μｍ（刃径Ｄの０．０２％）、５４μｍ（刃径Ｄの０．９％）とした。
【００８５】
試験方法として、切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材としてプラスチック用金型（日立金属株式会社製ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ）を用い、軸方向切り込み量０．３ｍｍ、ピック方向切り込み量０．３ｍｍ、回転数２００００回転／ｍｉｎ、送り速度４０００ｍｍ／ｍｉｎでＲ状の面を走査線加工で仕上げ切削を行った。切削長は１００ｍまで切削を行なった。
【００８６】
評価方法として、外周刃について、切削長が１００ｍとなる段階における外周刃の逃げ面摩耗幅を光学顕微鏡を用いて測定した。その際外周刃の逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下となるものを評価良、逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍを超えたものを評価不良とした。さらに、切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が１００ｍとなる段階における被削材の加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚ（μm）を接触式の面粗さ測定器を用いて測定し、工具の送り方向で測定したときの仕上げ面最大高さ粗さＲｚが４μｍ未満のものを評価良、４μｍ以上のものを評価不良とした。最終的な評価は逃げ面摩耗幅及び仕上げ面最大高さ粗さＲｚの両方の評価が良のものは○、いずれか片方の評価が不良のものは×とした。評価結果を表５に示す。
【００８７】
【表５】
2011212836.tif 000007
【００８８】
表５に示すように、本発明例２６乃至３５は外周刃の逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍ以下となり、なおかつ切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が１００ｍとなる段階における立ち壁の加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚが４μｍ未満となり良好な結果を示した。
比較例８は、切削長が１００ｍとなる段階において、外周刃の逃げ面にチッピングがあることが確認された。また、仕上げ面最大高さ粗さＲｚは切削初期段階（切削長が１ｍ）では１．６μｍとなり評価良であったが、切削長が１００ｍとなる段階においては６．１μｍとなり評価不良であった。これは外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔが小さすぎるため切削加工を行う位置が深くなり、また外周刃が切削加工後の壁面に接触するようなポケット加工などを行う際、外周刃が加工面、特にコーナ部分でビビリ振動を起こしチッピングが生じやすくなる。これは外周刃と被削材が接触する際に生じる衝撃に耐えられなかったことが原因であると考えられる。
比較例９は、切削長が１００ｍとなる段階において、外周刃の逃げ面摩耗幅が０．０４１ｍｍであり、外周刃の逃げ面にチッピングは発生していないことが確認された。また、仕上げ面最大高さ粗さＲｚは切削初期段階（切削長が１ｍ）では１．８μｍとなり評価良であったが、切削長が１００ｍとなる段階においては６．２μｍとなり評価不良であった。これは外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔが大きすぎるために、ポケット加工などを行う際、外周刃が加工面で食いついていかず、逃げ面だけがこすれたことが原因である。
【００８９】
（実施例６）
本発明例３６乃至４１として、工具径Ｄが１０ｍｍ、刃長Ｌが１５ｍｍ、シャンク径ｄが１０ｍｍとし、ＡｌＣｒＳｉＮの皮膜を４μｍ施した。さらに、被覆後にバレル研磨処理による刃先処理を行い、処理条件の調整により、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度以上４５度以下となる位置にあるボール刃の刃先稜線の曲率半径Ｒａ及び前記角度が４５度を超え９０度以下となる範囲にある位置にあるボール刃と外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒb、ボール刃の刃先稜線の曲率半径Ｒを表６に示すように変化させ、切削評価を行った。
【００９０】
本発明例３６乃至４１において、刃先稜線の曲率半径Ｒａを測定するために刃先稜線の曲率半径Ｒ４、刃先稜線の曲率半径Ｒ１５、刃先稜線の曲率半径Ｒ３０、及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５の４箇所の刃先稜線の曲率半径を測定した。
刃先稜線の曲率半径Ｒ１５は、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し１５度を成す直線とボール刃との交点である刃先断面観察部を、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの刃先稜線の曲率半径である。
刃先稜線の曲率半径Ｒ３０は、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し３０度を成す直線とボール刃との交点である刃先断面観察部を、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの刃先稜線の曲率半径である。
【００９１】
本発明例３６乃至４１において、刃先稜線の曲率半径Ｒbを測定するために刃先稜線の曲率半径Ｒ６０、刃先稜線の曲率半径Ｒ７５、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔの４箇所の刃先稜線の曲率半径を測定した。
刃先稜線の曲率半径Ｒ７５は、ボール刃半径の中心点Ｘを通り工具中心軸Ｏに対し７５度を成す直線とボール刃との交点である刃先断面観察部を、ボール刃の各位置での刃先稜線に直角な方向の断面で見たときの刃先稜線の曲率半径である。
【００９２】
また、本発明例３６乃至４１において、ボール刃の刃先稜線の曲率半径Ｒを測定するために、刃先稜線の曲率半径Ｒ４、刃先稜線の曲率半径Ｒ１５、刃先稜線の曲率半径Ｒ３０、及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５、刃先稜線の曲率半径Ｒ６０、刃先稜線の曲率半径Ｒ７５、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０、の７箇所の刃先稜線の曲率半径の測定を行った。
【００９３】
本発明例３６は、刃先稜線の曲率半径Ｒ４が１μｍ（刃径Ｄの０．０１％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ１５及び刃先稜線の曲率半径Ｒ３０が２５μｍ（刃径Ｄの０．２５％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が５０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ６０が６０μｍ（刃径Ｄの０．６％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ７５が７０μｍ（刃径Ｄの０．７％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０が８０μｍ（刃径Ｄの０．８％）、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔが１００μｍ（刃径Ｄの１％）とした。
【００９４】
本発明例３７は、刃先稜線の曲率半径Ｒ４、刃先稜線の曲率半径Ｒ１５及び刃先稜線の曲率半径Ｒ３０が２５μｍ（刃径Ｄの０．２５％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が５０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ６０が６０μｍ（刃径Ｄの０．６％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ７５が７０μｍ（刃径Ｄの０．７％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０及び外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔが８０μｍ（刃径Ｄの０．８％）とした。
【００９５】
本発明例３８は、刃先稜線の曲率半径Ｒ４及び刃先稜線の曲率半径Ｒ１５が１μｍ（刃径Ｄの０．０１％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ３０及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が１．５μｍ（刃径Ｄの０．０１５％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ６０及び刃先稜線の曲率半径Ｒ７５が２μｍ（刃径Ｄの０．０２％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０及び外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔが２．５μｍ（刃径Ｄの０．０２５％）とした。
【００９６】
本発明例３９は、刃先稜線の曲率半径Ｒ４が１０μｍ（刃径Ｄの０．１％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ１５及び刃先稜線の曲率半径Ｒ３０が１５μｍ（刃径Ｄの０．１５％）、及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が２０μｍ（刃径Ｄの０．２％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ６０、刃先稜線の曲率半径Ｒ７５、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０、及び外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔが４０μｍ（刃径Ｄの０．４％）とした。
【００９７】
本発明例４０は、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が大きくなるに従い、ボール刃の刃先稜線の曲率半径Ｒが徐々に大きくなる形状をしており、刃先稜線の曲率半径Ｒ４が１μｍ（刃径Ｄの０．０１％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ１５が８μｍ（刃径Ｄの０．０８％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ３０が１５μｍ（刃径Ｄの０．１５％）、及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が２２μｍ（刃径Ｄの０．２２％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ６０が２９μｍ（刃径Ｄの０．２９％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ７５が３６μｍ（刃径Ｄの０．３６％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０が４３μｍ（刃径Ｄの０．４３％）、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔが５０μｍ（刃径Ｄの０．５％）とした。
【００９８】
本発明例４１は、本発明例４０と同様に、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が大きくなるに従い、ボール刃の刃先稜線の曲率半径Ｒが徐々に大きくなる形状をしており、刃先稜線の曲率半径Ｒ４が３μｍ（刃径Ｄの０．０３％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ１５が１８μｍ（刃径Ｄの０．１８％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ３０が３４μｍ（刃径Ｄの０．３４％）、及び刃先稜線の曲率半径Ｒ４５が５０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ６０が６２μｍ（刃径Ｄの０．６２％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ７５が７０μｍ（刃径Ｄの０．７％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０が８０μｍ（刃径Ｄの０．８％）、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔが１００μｍ（刃径Ｄの１％）とした。
【００９９】
試験方法は実施例１と同様の方法で行った。
評価方法として、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度となる位置にある逃げ面、前記角度が４５度となる位置にある逃げ面、前記角度が９０度となる位置にある逃げ面、及び外周刃の逃げ面の４箇所について、切削長が７５０ｍとなる段階におけるボール刃及び外周刃の逃げ面摩耗幅を光学顕微鏡を用いて測定した。その際４箇所の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となるものを評価良、１箇所でも逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍを超えたものを評価不良とした。
さらに、切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における被削材の加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚ（μｍ）を接触式の面粗さ測定器を用いて測定し、工具の送り方向で測定したときの仕上げ面最大高さ粗さＲｚが４μｍ未満のものを評価良、４μｍ以上のものを評価不良とした。最終的な評価は逃げ面摩耗幅及び仕上げ面粗さの両方の評価が良のものは○、いずれか片方の評価が不良のものは×とした。評価結果を表６に示す。
【０１００】
【表６】
2011212836.tif 000008
【０１０１】
表６に示すように、本発明例３６乃至４１は４箇所のボール刃及び外周刃の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となり、なおかつ切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚが４μｍ未満となり良好な結果を示した。特にボール刃の刃先稜線の曲率半径Ｒが徐々に大きくなる形状である本発明例４０及び４１は、４箇所のボール刃及び外周刃の逃げ面摩耗幅が全て０．０３ｍｍ以下となり、なおかつ切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚが２．５μｍ未満となり特に良好な結果を示した。
【０１０２】
（実施例７）
本発明のボールエンドミルを得るための刃先処理方法については、バレル研磨装置による研磨処理を行なった。対象とするボールエンドミルは刃径Ｄが６ｍｍ、刃長Ｌが９ｍｍ、シャンク径ｄが６ｍｍとし、ＡｌＣｒＳｉＮの皮膜を４μｍ施した。その後、刃先稜線アールを形成するために、表７に示す各種の刃先処理を実施し、最適な刃先処理条件を決定した。バレル研磨装置は事前の種々の検討により、ボールエンドミル自身を工具中心軸の回りに回転させる第１の回転手段、複数の前記ボールエンドミルを保持する保持ステーションを回転させる第２の回転手段、及び研磨材を装入したバレル研磨装置の主軸Ｏ’を回転させる第３の回転手段を有する装置とし、バレルの主軸は軸方向にも可動のものとした。バレル研磨装置の主軸Ｏ’の上下方向の可動化によって、ボールエンドミルのボール刃が研磨材と衝突する位置、すなわち研磨の程度を直接変化させることができる。表７に示すように回転数の組合せと回転方向を変えて時間も考慮して研磨を行った。
【０１０３】
本発明例４２、４３について、第１の回転手段の回転数をそれぞれ１８４回転／ｍｉｎ、２１０回転／ｍｉｎと変化させた。その他の処理条件は第２の回転手段の回転数は８０回転／ｍｉｎ、第３の回転手段は３５回転／ｍｉｎ、回転方向は右回転、処理時間は６０秒として処理条件を統一させた。
本発明例４４は、回転方向は左回転とし、その他の処理条件は本発明例４２と同様とした。
比較例１０、１１については、第１の回転手段の回転数をそれぞれ１５８回転／ｍｉｎ、２３７回転／ｍｉｎと変化させた。その他の処理条件は本発明例４２と同様とした。
【０１０４】
本発明例４５、４６について、第２の回転手段の回転数をそれぞれ６０回転／ｍｉｎ、８０回転／ｍｉｎと変化させた。その他の処理条件は第１の回転手段の回転数は１８４回転／ｍｉｎ、第３の回転手段は３５回転／ｍｉｎ、回転方向は右回転、処理時間は６０秒として処理条件を統一させた。
本発明例４７は、回転方向は左回転とし、その他の処理条件は本発明例４６と同様とした。
比較例１２、１３については、第２の回転手段の回転数をそれぞれ４０回転／ｍｉｎ、１００回転／ｍｉｎと変化させた。その他の処理条件は本発明例４６と同様とした。
【０１０５】
本発明例４８、４９について、第３の回転手段の回転数をそれぞれ３０回転／ｍｉｎ、３５回転／ｍｉｎと変化させた。その他の処理条件は第１の回転手段の回転数は１８４回転／ｍｉｎ、第２の回転手段は８０回転／ｍｉｎ、回転方向は右回転、処理時間は６０秒として処理条件を統一させた。
本発明例５０は、回転方向は左回転とし、その他の処理条件は本発明例４９と同様とした。
比較例１４、１５については、第３の回転手段の回転数をそれぞれ２５回転／ｍｉｎ、４０回転／ｍｉｎと変化させた。その他の処理条件は本発明例４９と同様とした。
【０１０６】
本発明例５１について、本発明例４２と同条件で行い、第１の回転手段の回転数を１８４回転／ｍｉｎ、第２の回転手段の回転数は８０回転／ｍｉｎ、第３の回転手段は３５回転／ｍｉｎ、回転方向は右回転、処理時間は６０秒とした。
比較例１６、１７については、処理時間をそれぞれ３０秒、９０秒とし、その他の処理条件は本発明例５１と同様とした。
【０１０７】
評価方法としては、それぞれの方法で刃先処理を行ったあと、刃先稜線の曲率半径Ｒ４、刃先稜線の曲率半径Ｒ４５、及び刃先稜線の曲率半径Ｒ９０を測定し、Ｒ４とＲ４５がいずれも刃径Ｄの０．０１％以上０．５％以下で、かつＲ４＜Ｒ４５であり、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０が刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下の条件を全て満たしていたものを評価良とし、評価○とした。一つの条件でも満たしていないものを評価不良とし、評価×とした。評価結果を表７に示す。
【０１０８】
【表７】
2011212836.tif 000009
【０１０９】
表７に示すように、本発明例４２乃至５１はＲ４とＲ４５がいずれも刃径Ｄの０．０１％以上０．５％以下で、かつＲ４＜Ｒ４５であり、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０が刃径Ｄの０．０２５％を超え０．８％以下という条件を全て満たしており、非常に良好な刃先稜線の曲率半径をもつボールエンドミルが作製できた。本発明例４４、本発明例４７及び本発明例５０はそれぞれ本発明例４２、本発明例４６、及び本発明例４９と回転方向以外は同条件で回転方向を左回転にしたものであるが、回転方向が逆になっても回転数が同じであれば、研磨材の流動性に変りはないため、本発明例４３と同様の刃先稜線の曲率半径をもつボールエンドミルが作製できた。
【０１１０】
比較例１０は第２の回転手段の回転数と第３の回転手段の回転数は充分であるものの、第１の回転手段の回転数が小さいために、チゼル刃付近の研磨力が小さくなる。また、比較例１１は、逆に第１の回転手段の回転数が大きいために、チゼル刃付近の研磨力が大きくなる。従って、チゼル刃付近に形成される刃先稜線の曲率半径Ｒ４は本発明の狙いである刃先稜線の曲率半径から外れて形成されてしまう結果となった。
比較例１２は第１の回転手段の回転数と第３の回転手段の回転数は充分であるものの、第２の回転手段の回転数が小さいために、４５度付近の研磨力が小さくなる。また、比較例１３は、逆に第２の回転手段の回転数が大きいために、４５度付近の研磨力が大きくなる。従って、４５度付近に形成される刃先稜線の曲率半径Ｒ４５は本発明の狙いである刃先稜線の曲率半径から外れて形成されてしまう結果となった。比較例１４は、第１の回転手段の回転数と第２の回転手段の回転数は充分であるものの、第３の回転手段の回転数が低く、研磨力が小さい。バレル研磨装置の主軸Ｏ’の回転は工具からすると送りに相当する。第３の回転手段の回転数が小さいと、研磨材の流動性も悪くなるため、特に大きな刃先稜線の曲率半径を形成させねばならない外周付近で研磨がなされない。また、比較例１５は、逆に第３の回転手段の回転数が最も大きいので研磨力が強くメディアの流動性もよくなるが、外周刃付近のすくい面側の衝撃が大きくなり、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０が大きくつくため、切削性が悪くなる。
比較例１６は処理時間が３０秒であり、処理時間が不十分であったため、刃先稜線の曲率半径が全体的に小さくなった。研磨材の流動の仕方は問題ないが処理時間不足である。比較例１７は、逆に処理時間が１２０秒と長く、ボール刃全体の刃先稜線の曲率半径が大きくなる。研磨材の流動性は良好であるが、擦れ時間が長すぎたため、刃先稜線の曲率半径は大きくなりすぎた。
【０１１１】
従って、本発明を実施できる処理方法としては、刃径Ｄが６ｍｍにおいては、第１の回転手段の回転数が１８４回転／ｍｉｎ以上２１０回転／ｍｉｎ以下、第２の回転手段の回転数が６０回転／ｍｉｎ以上８０回転／ｍｉｎ以下、第３の回転手段の回転数が３０回転／ｍｉｎ以上３５回転／ｍｉｎ以下で６０秒の処理時間で処理すれば、発明の実施形態を形成することが可能である。
【０１１２】
（実施例８）
本発明例５２乃至６５として、工具径Ｄが６ｍｍ、刃長Ｌが９ｍｍ、シャンク径ｄが６ｍｍとし、ＡｌＣｒＳｉＮの皮膜を４μｍ施した。さらに、被覆後に本発明の製造方法であるバレル研磨処理による刃先処理を行い、処理条件の調整により、刃先断面観察部とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度、４５度、９０度にあるボール刃のすくい面の皮膜擦れ量であるＣ４、Ｃ４５、Ｃ９０、逃げ面の皮膜擦れ量であるＦ４、Ｆ４５、Ｆ９０を変化させた。
【０１１３】
また、本発明例５２乃至６５において、刃先稜線の曲率半径Ｒ４は６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ４５は１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、刃先稜線の曲率半径Ｒ９０は２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）、外周刃の刃先稜線の曲率半径Ｒｏｕｔは３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）として仕様を統一させた。
【０１１４】
本発明例５２は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を３μｍ（刃径Ｄの０．０５％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を９μｍ（刃径Ｄの０．１５％）とし、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４、Ｆ４５、Ｆ９０がＦ４＜Ｆ４５＜Ｆ９０となるようにバレル研磨装置による研磨処理を行なった。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を９μｍ（刃径Ｄの０．１５％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を３μｍ（刃径Ｄの０．０５％）とし、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４、Ｃ４５、Ｃ９０がＣ４＞Ｃ４５＞Ｃ９０となるようにバレル研磨装置による研磨処理を行なった。
【０１１５】
本発明例５３は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）とした。
【０１１６】
本発明例５４は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を３μｍ（刃径Ｄの０．０５％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を１．８μｍ（刃径Ｄの０．０３％）とした。
【０１１７】
本発明例５５は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を１．８μｍ（刃径Ｄの０．０３％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を３μｍ（刃径Ｄの０．０５％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）とした。
【０１１８】
本発明例５６は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）とした。
【０１１９】
本発明例５７は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を０．３μｍ（刃径Ｄの０．００５％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を０．４μｍ（刃径Ｄの０．００７％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を０．６μｍ（刃径Ｄの０．０１％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を３μｍ（刃径Ｄの０．０５％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を２．４μｍ（刃径Ｄの０．０４％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を１．８μｍ（刃径Ｄの０．０３％）とした。
【０１２０】
本発明例５８は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を１．８μｍ（刃径Ｄの０．０３％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を２．４μｍ（刃径Ｄの０．０４％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を３μｍ（刃径Ｄの０．０５％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を１．２μｍ（刃径Ｄの０．０２％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を０．６μｍ（刃径Ｄの０．０１％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を０．３μｍ（刃径Ｄの０．００５％）とした。
【０１２１】
本発明例５９は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を０．３μｍ（刃径Ｄの０．００５％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を０．４μｍ（刃径Ｄの０．００７％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を０．６μｍ（刃径Ｄの０．０１％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を１．２μｍ（刃径Ｄの０．０２％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を０．６μｍ（刃径Ｄの０．０１％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を０．３μｍ（刃径Ｄの０．００５％）とした。
【０１２２】
本発明例６０は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を３６μｍ（刃径Ｄの０．６％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を４２μｍ（刃径Ｄの０．７％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を４８μｍ（刃径Ｄの０．８％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）とした。
【０１２３】
本発明例６１は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を６μｍ（刃径Ｄの０．１％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を３６μｍ（刃径Ｄの０．６％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を４２μｍ（刃径Ｄの０．７％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を４８μｍ（刃径Ｄの０．８％）とした。
【０１２４】
本発明例６２は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を３６μｍ（刃径Ｄの０．６％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を４２μｍ（刃径Ｄの０．７％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を４８μｍ（刃径Ｄの０．８％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を３６μｍ（刃径Ｄの０．６％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を４２μｍ（刃径Ｄの０．７％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を４８μｍ（刃径Ｄの０．８％）とした。
【０１２５】
本発明例６３は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を１５μｍ（刃径Ｄの０．２５％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を２１μｍ（刃径Ｄの０．３５％）とした。
【０１２６】
本発明例６４は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を１５μｍ（刃径Ｄの０．２５％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を１８μｍ（刃径Ｄの０．３％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を２１μｍ（刃径Ｄの０．３５％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）とした。
【０１２７】
本発明例６５は、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４を１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ４５を３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、ボール刃の逃げ面の皮膜擦れ量Ｆ９０を２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）とした。さらに、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４を１２μｍ（刃径Ｄの０．２％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ４５を３０μｍ（刃径Ｄの０．５％）、ボール刃のすくい面の皮膜擦れ量Ｃ９０を２４μｍ（刃径Ｄの０．４％）とした。
【０１２８】
試験方法として、切削テストは水溶性切削液を用いた湿式切削とし、被削材としてプラスチック用金型（日立金属株式会社製ＨＰＭ−ＭＡＧＩＣ）を用い、軸方向切り込み量０．３ｍｍ、ピック方向切り込み量０．３ｍｍ、回転数２００００回転／ｍｉｎ、送り速度４０００ｍｍ／ｍｉｎでＲ状の面を走査線加工で仕上げ切削を行った。切削長は７５０ｍまで切削を行った。
【０１２９】
試験方法は実施例１と同様の方法で行った。
評価方法として、測定箇所とボール刃半径の中心点とを結んだ直線と、工具中心軸とボール刃の交点とボール刃半径の中心点とを結んだ直線がなす角度が４度となる位置にある逃げ面、前記角度が４５度となる位置にある逃げ面、前記角度が９０度となる位置にある逃げ面の３箇所について、切削長が７５０ｍとなる段階におけるボール刃及び外周刃の逃げ面摩耗幅を光学顕微鏡を用いて測定した。その際３箇所の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下となるものを評価良、１箇所でも逃げ面摩耗幅が０．０５ｍｍを超えたものを評価不良とした。
さらに、切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における被削材の加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚ（μｍ）を接触式の面粗さ測定器を用いて測定し、工具の送り方向で測定したときの仕上げ面最大高さ粗さＲｚが４μｍ未満のものを評価良、４μｍ以上のものを評価不良とした。最終的な評価は逃げ面摩耗幅及び仕上げ面粗さの両方の評価が良のものは○、いずれか片方の評価が不良のものは×とした。評価結果を表に示す。
【０１３０】
【表８】
2011212836.tif 000010
【０１３１】
表８に示すように、本発明例５２乃至６５はボール刃３箇所の逃げ面摩耗幅が全て０．０５ｍｍ以下であり、なおかつ切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における加工面の仕上げ面粗さＲｚが４μｍ未満となり良好な結果を示した。
特に、逃げ面の皮膜擦れ量がＦ４＜Ｆ４５＜Ｆ９０かつ刃径Ｄの０．０３以上０．５％以下であり、すくい面の皮膜擦れ量がＣ４＜Ｃ４５＜Ｃ９０かつ刃径Ｄの０．０３％以上０．５％以下である本発明例５２乃至５６は３箇所の逃げ面摩耗幅が全０．０３ｍｍ以下となり、なおかつ切削初期段階（切削長が１ｍ）と切削長が７５０ｍとなる段階における加工面の仕上げ面最大高さ粗さＲｚが２．５μｍ未満となり特に良好な結果を示した。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明のボールエンドミルは、ボール刃のチゼル付近の切削性の向上と、ボール刃の外周付近での硬質皮膜の剥離が無い刃先にすることを両立させて、ボール刃の刃先稜線全域で刃先強度を向上させてトータルとして工具の寿命を向上、安定化させることが可能である。具体的な適用分野としては、高硬度と高靭性とを兼ね備えた金型用工具鋼の切削加工が挙げられ、金型用工具鋼の切削加工において、切削の最初からボールエンドミルの寿命まで、特に仕上面精度の良好な状態を続けられ安定した切削加工を行うことが可能である。
本発明は、上記本発明例に記載のＡｌＣｒＳｉＮの硬質皮膜を被覆したボールエンドミルに限定されず、公知の硬質皮膜を被覆したボールエンドミルにおいて実用性に富むものである。例えば、ＡｌＣｒＳｉＮ以外に、さらにＴｉＳｉＮ、ＣｒＳｉＮ、ＡｌＣｒＮ、ＴｉＡｌＮまたはＴｉＮ等の硬質皮膜を被覆したボールエンドミルは、上記本発明例のものとほぼ同等の有利な効果を奏することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１  ボールエンドミル
２  切れ刃
３  ボール刃
４  外周刃
５  シャンク部
６  チゼル刃
７  ギャッシュ部
８  最外周部
９  ４度の刃先断面観察部
１０  ４５度の刃先断面観察部
１１  ６０度の刃先断面観察部
１２  ９０度の刃先断面観察部
１３  外周刃の刃先断面観察部
１４  硬質皮膜
１５  逃げ面
１６  すくい面
１７  刃先稜線断面部
１８  加工面に接触する部分
１９  超硬母材
２０  バレル研磨装置
２１  第１の回転手段
２２  保持ステーション
２３  第２の回転手段
２４  第３の回転手段
２５  研磨材
２６  第１の回転手段の回転方向
２７  第２の回転手段の回転方向
２８  第３の回転手段の回転方向
２９  すくい面の幅
３０  すくい面の幅
３１  マイクロクラック
３２  超硬母材のすくい面を延長した直線
３３  すくい面を延長した直線
３４  超硬母材の逃げ面を延長した直線
３５  逃げ面を延長した直線
３６  直線３２と直線３５の交点
３７  直線３３と直線３４の交点
３８  すくい面の硬質皮膜が超硬母材のすくい面に対し垂直になる方向に徐々に薄くなり始める点
３９  超硬母材のすくい面
４０  超硬母材の逃げ面
Ｘ  ボール刃半径の中心点
Ｏ  工具中心軸
Ｌ  刃長
ｄ  シャンク径
Ｄ  刃径
Ｒ４  刃先稜線の曲率半径
Ｒ４５  刃先稜線の曲率半径
Ｒ６０  刃先稜線の曲率半径
Ｒ９０  刃先稜線の曲率半径
Ｒｏｕｔ  外周刃の刃先稜線の曲率半径
Ｆ４  逃げ面の皮膜擦れ量
Ｆ４５  逃げ面の皮膜擦れ量
Ｆ９０  逃げ面の皮膜擦れ量
Ｃ４  すくい面の皮膜擦れ量
Ｃ４５  すくい面の皮膜擦れ量
Ｃ９０  すくい面の皮膜擦れ量
Ｏ’  バレル研磨装置の主軸
【図１】
2011212836.tif 000011
【図２】
2011212836.tif 000012
【図３】
2011212836.tif 000013
【図４】
2011212836.tif 000014
【図５】
2011212836.tif 000015
【図６】
2011212836.tif 000016
【図７】
2011212836.tif 000017
【図８】
2011212836.tif 000018
【図９】
2011212836.tif 000019
【図１０】
2011212836.tif 000020
【図１１】
2011212836.tif 000021
【図１２】
2011212836.tif 000022
【図１５】
2011212836.tif 000023
【図１６】
2011212836.tif 000024
【図１７】
2011212836.tif 000025
【図１８】
2011212836.tif 000026
【図１３】
2011212836.tif 000027
【図１４】
2011212836.tif 000028