(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具軸線の回りに回転する円柱状の切削工具本体の外周部の先端側から基端側に向けて、前記工具軸線に沿うように間隔を設けて形成された複数の螺旋状溝と、平面視で略四辺形平板状をなし、前記螺旋状溝に着脱自在に装着される複数のインサートを備え、前記切削工具本体の回転に伴って前記装着した前記インサートの切れ刃の回転軌跡が連続する軌跡を描くようになされた刃先交換式回転切削工具において、
前記複数の螺旋状溝は、前記複数のインサートを前記螺旋状溝の先端側から前記基端側に向けて刃列パターンＡに基づいて配列した第１の螺旋状溝と、同じく前記複数のインサートを刃列パターンＢに基づいて配列した第２の螺旋状溝とから構成され、
前記切削工具本体の側面展開図において、同一の前記螺旋状溝に装着され、隣接する前記インサートの同じ部位どうしを結んだ直線が、前記切削工具本体の前記工具軸線となす角度を配列角としたときに、
前記刃列パターンＡに基づいて前記第１の螺旋状溝に配列された前記インサートの配列角は、前記先端側の最先端に装着されたインサートと該最先端のインサートに続いて前記基端側方向に装着された第２段目のインサートとがなす前記配列角をθＡ１とし、前記第２段目のインサートと第３段目のインサートとがなす前記配列角をθＡ２としたときに、θＡ１＞θＡ２とされるとともに、前記第３段目以降に装着された前記インサートがなす前記配列角は前記θＡ２とされ、
前記刃列パターンＢに基づいて前記第２の螺旋状溝に配列された前記インサートの配列角は、前記先端側の最先端に装着されたインサートと該最先端に続いて第２段目のインサートとによって形成されるインサート配列角をθＢ１とし、前記第２段目のインサートと第３段目のインサートとによって形成されるインサート配列角をθＢ２としたときに、θＢ１＞θＢ２とされ、
前記第２の螺旋状溝において、前記第３段目のインサートと第４段目のインサートとによって形成される配列角をθＢ３としたときに、前記θＢ１と、前記θＢ２と、前記θＢ３は、θＢ１＞θＢ２＞θＢ３とされていることを特徴とする刃先交換式回転切削工具。
【請求項２】
第４段目以降に配列された前記インサートの前記配列角は、前記θＢ２と前記θＢ３の組み合わせの繰り返しとされていることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式回転切削工具。
【請求項３】
前記複数の螺旋状溝は３つの螺旋状溝からなり、
前記３つの螺旋状溝のうち２つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＡに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第１の螺旋状溝とされ、残りの１つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＢに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第２の螺旋状溝とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の刃先交換式回転切削工具。
【請求項４】
前記複数の螺旋状溝は３つの螺旋状溝からなり、
前記３つの螺旋状溝のうち２つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＢに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第２の螺旋状溝とされ、残りの１つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＡに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第１の螺旋状溝とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の刃先交換式回転切削工具。
【請求項５】
前記複数の螺旋状溝は、前記工具軸線に対して対向するように形成された４つの螺旋状溝からなり、
前記４つの螺旋状溝のうち、前記工具軸線に対して対向する１組の前記螺旋状溝は、前記刃列パターンＡに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第１の螺旋状溝とされ、
前記工具軸線に対して対向する他の１組の前記螺旋状溝は、前記刃列パターンＢに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第２の螺旋状溝とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の刃先交換式回転切削工具。
【請求項６】
前記複数の螺旋状溝は、前記工具軸線に対して対向するように形成された６つの螺旋状溝からなり、
前記６つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＡに基づくインサートの前記配列角を備えた第１の螺旋状溝と、前記刃列パターンＢに基づくインサートの前記配列角を備えた第２の螺旋状溝とが、隣りどうしで配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の刃先交換式回転切削工具。
【請求項７】
前記刃列パターンＡを備えた前記第１の螺旋状溝と、前記刃列パターンＢを備えた前記第２の螺旋状溝において、これら螺旋状溝の前記最先端に装着された前記インサートの軸方向すくい角は、前記最先端を除く位置に装着された前記インサートの軸方向すくい角より小さくされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具。
【請求項８】
前記刃列パターンＢを備えた前記第２の螺旋状溝の前記第２段目のインサート以降に装着された該インサートの軸方向すくい角は、前記刃列パターンＡを備えた前記第１の螺旋状溝の第２段目インサート以降に装着された該インサートの軸方向すくい角よりも小さくされていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具。
【請求項９】
前記刃列パターンＡを備えた前記第１の螺旋状溝と、前記刃列パターンＢを備えた前記第２の螺旋状溝において、これら螺旋状溝の最先端に装着されたインサートの軸方向すくい角は、同一とされていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具。
【請求項１０】
前記螺旋状溝に装着される前記インサートの全ては、平面視で、相対する２辺間の長さと、相対する２つの鈍角が同一とされた平行四辺形をなしていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具。
【請求項１１】
前記切削工具本体と前記インサートの一方、又は双方は、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂの元素から選択される１種以上の元素を含有する窒化物、炭窒化物、酸窒化物のいずれかからなる硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種被削材に溝加工や段付き加工等を行なうときに使用する刃先交換式回転切削工具、特に切削工具本体の外周部に形成した複数の螺旋状の溝に沿って、複数のインサートを着脱自在に装着した刃先交換式回転切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
工具軸線の回りに回転する円柱状の切削工具本体の外周部に、切削工具本体の先端側から基端側に向けて、間隔をおいてねじれをもって形成された複数の螺旋状の溝（又はねじれ溝）を設け、これら螺旋状の溝（以下、「螺旋状溝」という）に切れ刃を備えた複数のインサートを着脱自在に装着した刃先交換式回転切削工具、いわゆるラフィングエンドミルが実用化されている。
【０００３】
この種の刃先交換式回転切削工具においては、切削工具本体の外周部に３〜６つの螺旋状溝が形成され、一つの螺旋状溝には３〜７個程度のインサートが配列をなして装着されている。この刃先交換式回転切削工具を用いて被削材を切削加工するときには、切削工具本体の回転に伴って、切削工具本体の外周部の螺旋状溝に装着されたインサートの切れ刃が、順次被削材に切込みながら切削加工を行うので大きな振動の発生を防止することができる。しかし、複数の螺旋状溝のそれぞれに複数のインサートが装着されているので、小さな振動が発生し易くなるという不具合がある。このような小さな振動が発生すると、切れ刃の欠損の発生、加工面の品質低下、その結果として加工能率の低下などの課題が生じている。このような課題を解決するために、従来から多数の技術が提案されている。例えば、下記の特許文献１〜特許文献７に記載の発明が提案されている。
【０００４】
特許文献１（特開昭６３−９３５１１号公報）には、切削加工時に発生する振動の共振を防止する手段を備えたスローアウェイ式転削工具が提案されている。この振動の共振を防止する手段は、各螺旋状溝に沿うスローアウェイチップのアキシャルすくい角を切削工具本体の先端側から基端側に向けて次第に大きくなるように設定したものである。そして、特許文献１には、このように、スローアウェイチップのアキシャルすくい角を異なる角度に設定することにより、切削工具本体に作用する切削抵抗の大きさ及び作用する時間が、切削工具本体の軸線方向に向けて不規則に変化するため、切削工具本体に規則的な振動を与えることがない、すなわち、共振動の発生を防止することができる、ことが記載されている。
【０００５】
特許文献２（特開昭６３−５２９１１号公報）には、切削加工時に発生する比較的小さな振動の発生を防止する手段を備えたスローアウェイ式転削工具が提案されている。この比較的小さな振動の発生を防止する手段は、複数（複数条）の螺旋状溝のうちの少なくとも一つの螺旋状溝のねじれ角を他の螺旋状溝のねじれ角と異なる角度に設定したものである。そして、特許文献１には、このように、螺旋状溝のうちの少なくとも一つの螺旋状溝のねじれ角を他の螺旋状溝のねじれ角と異なる角度に設定することにより、異なるねじれ角に設定された螺旋状溝に装着されたスローアウェイチップの切れ刃と、これと隣接する螺旋状溝に装着されたスローアウェイチップの切れ刃との間の周方向の間隔が変化するので、切削工具本体に発生する振動の振動数が切削工具本体の回転に伴って不規則に変化するので共振を発生することがない、ことが記載されている。
【０００６】
特許文献３（特表２００４−５１０５９４号公報）には、振動の減少、より良好な表面仕上げ、よりスムースな切削作業等を目的としたミリングカッターに関する発明が提案されている。この特許文献３には、切削工具本体の外周部に少なくとも第１及び第２のスパイラル状溝を設けたミリングカッターにおいて、これら各スパイラル状溝に装着したインサートの軸方向すくい角を、各スパイラル状溝間、及び各スパイラル状溝内で変化させた構成とすることが記載されている。また、特許文献３には、このようにインサートの軸方向すくい角を、各スパイラル状溝間、及び各スパイラル状溝内で変化させた構成にすることにより、インサートが被加工物に向かうにつれて切削エッジがより均一な陳列効果をもたらすので、被加工物に切削エッジの衝撃をより不規則に分配することが記載されている。
【０００７】
特許文献４（米国特許第７３９９１４６号明細書）には、切削加工時に発生する振動の共振を防ぐためのロータリーカッティングツール（ラフィングエンドミル）に関する発明が提案されている。このロータリーカッティングツールは、例えば、切削工具本体の外周面に３つの螺旋状溝を形成したときに、この３つの螺旋状溝に設けるインサートの取り付け座を外周面の円周上に等間隔に設けないようにする、すなわち、３つの螺旋状溝を切削工具本体の軸線に対して１２０度間隔で設けない構成（不等分割または不等間隔）とし、さらに、いくつかの着座面のラジアルレーキ角とアキシャルレーキ角を異なる値に設定した構成とされている。
【０００８】
特許文献５（特開２００８−６８３４５号公報）には、波刃状切刃を装着したラフィングエンドミルにおいて、切削抵抗の低減と切屑処理性の向上を目的とした発明が提案されている。特許文献５に記載のラフィングエンドミルは、軸線回りに回転されるエンドミル本体１の外周に軸線方向に間隔をあけて複数の螺旋状溝を設け、周方向に隣接するインサートの列同士で少なくとも一部のインサートＡを軸線方向に互いにずらして配置し、この一部のインサートＡは、エンドミル本体の外周側を向く切刃が軸線方向に向かうに従い凹凸する波刃状切刃とする。さらに、このうち、１のインサート列の１のインサートＡと他のインサート列の軸線方向にずらされたインサートＡとは、互いの波刃状切刃がその位相を軸線回りの回転軌跡において連続させた波刃状切刃列を構成し、エンドミル本体の外周に位相が異なる複数の波刃状切刃列を形成する構成としたことが記載されている。
そして、特許文献５に記載の発明においては、エンドミル本体の外周に位相の異なる複数の波刃状切刃列を形成することにより、切屑を確実、かつより細かく分断して切削抵抗を十分に低減するとともに切屑処理を向上させつつ、ワークの加工面をより平滑に切削することを可能にしたものである。
【０００９】
特許文献６（特開平８−１４２６号公報）には、切削抵抗の増大によりびびり振動の発生が起きにくくなるように改善したラフィングエンドミルに関する発明が提案されている。特許文献６に記載の発明は、第１のねじれ溝には、四角形のスローアウェイチップを先端より等配して装着する。第２のねじれ２には、第１のねじれ溝におけるスローアウェイチップの配列の間隙を補完するようにスローアウェイチップを配列するとともに、第２のスローアウェイチップ（３ｃ）の先端側に、第１のねじれ溝における第１のスローアウェイチップ（３ａ）の外縁と回転軌跡がほぼ重複するスローアウェイチップ（１３）を加える。この結果、損傷の早い先端部の切れ刃数は２倍になり、また、外周切れ刃が分割されているので、良好な切りくず排出と振動の抑制された切削が得られるようにしたものである。
【００１０】
特許文献７（特表２０１１−５１３０７４号公報）に記載の発明には、切削加工中に切削インサートに加わる切削負荷を均等に分散させて、不要な振動の発生を低減させる手段を備えたヘリカルフライス（刃先交換式回転切削工具）が提案されている。このヘリカルフライスは、ヘリカルフライスの外周面に沿って螺旋状配列で形成、かつ配置され、隣接するポケットから円周角方向に離隔された複数のポケットを備え、このポケットの各々の同じ点である個別の点によって規定されたレイアウトラインを、第１の列より先の列では不均一な傾斜を有するように構成したものである。
また、このヘリカルフライスは、複数の切削インサートがヘリカルフライスの外周面に沿って螺旋状配列で配置され、ヘリカルフライスの外周面において複数のインサートの各々の少なくとも１つの切れ刃が隣接する切削インサートのポケットから離隔して、第１の列より先の列の１つ以上の切れ刃の少なくとも２つの個別の点が、不均一な傾斜を有するレイアウトラインの一部を規定するように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−９３５１１号公報
【特許文献２】特開昭６３−５２９１１号公報
【特許文献３】特表２００４−５１０５９４号公報
【特許文献４】米国特許第７３９９１４６号明細書（ＵＳ７３９９１４６Ｂ２）
【特許文献５】特開２００８−６８３４５号公報
【特許文献６】特開平８−１４２６号公報
【特許文献７】特表２０１１−５１３０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示されているスローアウェイ式転削工具は、同一刃列内および各刃列間において配列されたインサートのアキシャルレーキを変えているため、切削工具本体の最先端側に装着されたインサートの底面側の逃げ角が変化してしまう。そのため、幅広いアキシャルレーキに対応するため、使用されるインサートの逃げ角は大きくする必要があり、インサート自体の刃先強度の低下が懸念される。
【００１３】
特許文献２に開示されているスローアウェイ式転削工具は、複数ある刃列のうち、少なくとも一つ以上の刃列のねじれ角を他の刃列と異なるねじれ角に設定しているため、工具基端側になればなるほど、他の刃列よりも大きなねじれ角を有する刃列では、インサートを取り付ける部分のバックメタルが小さくなり、切削工具本体自体の強度低下が発生してしまう。
【００１４】
特許文献３に開示されているミリングカッターは、工具基端側に配列されているインサートのアキシャルレーキを大きくすることで振動の抑制を図っているが、同一段内においては同一のアキシャルレーキとなっているため、例えば軸方向切込み量が小さい場合には、効果的に振動を抑制することは困難である。
【００１５】
特許文献４に開示されているロータリーカッティングツールは、切削工具本体に取り付けられているインサートを、回転円周方向に不等分割して装着し、さらに、いくつかの着座面のラジアルレーキ角とアキシャルレーキ角を異なる値に設定することにより、調和振動の発生を低減する技術を開示している。しかし、複数の螺旋状溝の最先端に装着するインサートには切削加工の負荷が最も大きく作用するので、これらのインサートの切刃の損傷、あるいは切削加工に伴う振動が大きくなる可能性が生じる。
【００１６】
特許文献５に開示されているラフィングエンドミルは、エンドミル本体の外周に位相の異なる複数の波刃状切刃列（複数のインサートを配列した刃列）を形成することにより、切屑を確実、かつより細かく分断して切削抵抗を十分に低減するとともに切屑処理を向上させつつ、ワークの加工面をより平滑に切削することを可能にしたものである。従って、このラフィングエンドミルには、切削加工時に発生する振動による共振を積極的に抑制するための手段は含まれていないと考えられる。
【００１７】
特許文献６に開示されているラフィングエンドミルは、第１のねじれ溝には、四角形のスローアウェイチップを先端より等配して装着する。第２のねじれ２には、第１のねじれ溝におけるスローアウェイチップの配列の間隙を補完するようにスローアウェイチップを配列するとともに、第２のスローアウェイチップ（３ｃ）の先端側に、第１のねじれ溝における第１のスローアウェイチップ（３ａ）の外縁と回転軌跡がほぼ重複するスローアウェイチップ（１３）を加えることにより、先端部に装着されたスローアウェイチップについて、良好な切りくず排出と振動の抑制を行うようにしたものである。しかし、ラフィングエンドミルにおいて、振動の発生、特に発生した振動の共振を抑制するためには、各螺旋状溝に装着されるスローアウェイチップ（インサート）の軸方向すくい角についても考慮する必要がある。また、各インサートの刃先強度も確保できるようにすることも重要である。
【００１８】
特許文献７に開示されているヘリカルフライスは、複数の螺旋状溝に、ヘリカルフライスの先端部から順次装着される切削インサートについて、第１の列より先の列の１つ以上の切れ刃の少なくとも２つの個別の点が、不均一な傾斜を有するレイアウトラインを構成することにより、切削加工時に不要な振動の発生を低減させるものである。しかし、不要な振動の発生を低減させるためには、各切削インサートの切れ刃がなす軸方向すくい角も重要な要因になる。特許文献７には、この不要な振動の発生を低減させるために切れ刃がなす軸方向すくい角の詳細な構成については開示されていない。
【００１９】
このように、従来の刃先交換式のラフィングエンドミルが抱えている課題を纏めると、次のようになる。
切削工具本体の回転に伴って、複数のインサートの切れ刃回転軌跡が連続する切れ刃を描くように装着した場合には、インサートの切れ刃回転軌跡が不連続になるようにインサートを千鳥状に装着した場合と比較して、インサートを固定するための取り付け座の数が多くなる。このため、例えば、切削工具本体に、十分な強度を維持するためのバックメタルの確保や、十分なチップポケットの容積確保、インサートをより強固に切削工具本体と締結するための拘束面の確保、等の要求される条件をすべて満足することは困難になっている。
【００２０】
インサートを千鳥状に装着したラフィングエンドミルは従来から実用化されているが、工具の有効刃数の減少に伴い加工能率も低下するため、近年の産業界での利用価値は年々低下している。また、一方で、切削工具本体の外周部に形成した螺旋状溝に多数のインサートを装着したラフィングエンドミルは、切削加工中に発生する切削工具と被削材との接触箇所が通常の工具よりも増えるため、切削加工中に発生する振動（切削振動）の共振によりビビリ振動が発生し易くなる。そのため、切削加工面の品位低下や振動を起因とする工具損傷が懸念される。
【００２１】
また、ラフィングエンドミルにおいて、一般的に、切削加工中に発生するビビリ振動を抑制する技術として、螺旋状溝に配列するインサートの刃列を、切削工具本体の外周部上に不等間隔に配置する不等分割と呼ばれる技術があり、この不等分割の技術を適用することが好ましいと考えられる。しかし、切削工具本体の回転に伴うインサートの切れ刃の回転軌跡が連続する切れ刃を描くように装着されている場合は、このようなインサートの刃列を不等間隔で配置するすると、インサートを切削工具本体に十分な強度を維持した状態で装着するためのバックメタルを切削工具本体に確保することが困難になり、切削工具本体の強度低下にも繋がるという課題を有していた。
【００２２】
このような課題を解決するためには、切削工具本体の強度を十分に確保しつつ、切削加工中に発生するビビリ振動を抑制する手段を備えることが必要である。この課題を解決するためには、複数の螺旋状溝に装着する個々のインサートの配列の改善と、その軸方向すくい角を適切に設定して、切削工具本体の強度を十分に確保し、かつ、切削加工中に発生するビビリ振動を抑制することが、特に重要であり、この課題を解決すると、多数のインサートを装着したラフィングエンドミルの産業的利用価値は大いに向上すると考えられる。
【００２３】
本発明は、上記した従来の刃先交換式回転切削工具が備えている課題を解決するものである。本発明の目的は、特に、切削工具本体の強度を落とすことなく、また切削工具本体の先端側に装着したインサートの刃先強度も維持したまま、切削加工時に振動の発生を抑制することができ、さらに、高能率な加工条件下でも長時間安定した切削性を得ることができる刃先交換式回転工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の請求項１に係る刃先交換式回転切削工具は、工具軸線の回りに回転する円柱状の切削工具本体の外周部の先端側から基端側に向けて、前記工具軸線に沿うように間隔を設けて形成された複数の螺旋状溝と、平面視で略四辺形平板状をなし、前記螺旋状溝に着脱自在に装着される複数のインサートを備え、前記切削工具本体の回転に伴って前記装着した前記インサートの切れ刃の回転軌跡が連続する軌跡を描くようになされた刃先交換式回転切削工具において、
前記複数の螺旋状溝は、前記複数のインサートを前記螺旋状溝の先端側から前記基端側に向けて刃列パターンＡに基づいて配列した第１の螺旋状溝と、同じく前記複数のインサートを刃列パターンＢに基づいて配列した第２の螺旋状溝とから構成され、
前記切削工具本体の側面展開図において、同一の前記螺旋状溝に装着され、隣接する前記インサートの同じ部位どうしを結んだ直線が、前記切削工具本体の前記工具軸線となす角度を配列角としたときに、
前記刃列パターンＡに基づいて前記第１の螺旋状溝に配列された前記インサートの配列角は、前記先端側の最先端に装着されたインサートと該最先端のインサートに続いて前記基端側方向に装着された第２段目のインサートとがなす前記配列角をθＡ１とし、前記第２段目のインサートと第３段目のインサートとがなす前記配列角をθＡ２としたときに、θＡ１＞θＡ２とされるとともに、前記第３段目以降に装着された前記インサートがなす前記配列角は前記θＡ２とされ、
前記刃列パターンＢに基づいて前記第２の螺旋状溝に配列された前記インサートの配列角は、前記先端側の最先端に装着されたインサートと該最先端に続いて第２段目のインサートとによって形成されるインサート配列角をθＢ１とし、前記第２段目のインサートと第３段目のインサートとによって形成されるインサート配列角をθＢ２としたときに、θＢ１＞θＢ２とされ、
前記第２の螺旋状溝において、前記第３段目のインサートと第４段目のインサートとによって形成される配列角をθＢ３としたときに、前記θＢ１と、前記θＢ２と、前記θＢ３は、θＢ１＞θＢ２＞θＢ３とされていることを特徴としている。
【００２５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の刃先交換式回転切削工具に係り、第４段目以降に配列された前記インサートの前記配列角は、前記θＢ２と前記θＢ３の組み合わせの繰り返しとされていることを特徴としている。
【００２６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具に係り、前記複数の螺旋状溝は３つの螺旋状溝からなり、
前記３つの螺旋状溝のうち２つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＡに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第１の螺旋状溝とされ、残りの１つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＢに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第２の螺旋状溝とされていることを特徴としている。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具に係り、前記複数の螺旋状溝は３つの螺旋状溝からなり、
前記３つの螺旋状溝のうち２つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＢに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第２の螺旋状溝とされ、残りの１つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＡに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第１の螺旋状溝とされていることを特徴としている。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具に係り、前記複数の螺旋状溝は、前記工具軸線に対して対向するように形成された４つの螺旋状溝からなり、
前記４つの螺旋状溝のうち、前記工具軸線に対して対向する１組の前記螺旋状溝は、前記刃列パターンＡに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第１の螺旋状溝とされ、
前記工具軸線に対して対向する他の１組の前記螺旋状溝は、前記刃列パターンＢに基づくインサートの前記配列角を備えた前記第２の螺旋状溝とされていることを特徴としている。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具に係り、前記複数の螺旋状溝は、前記工具軸線に対して対向するように形成された６つの螺旋状溝からなり、
前記６つの螺旋状溝は、前記刃列パターンＡに基づくインサートの前記配列角を備えた第１の螺旋状溝と、前記刃列パターンＢに基づくインサートの前記配列角を備えた第２の螺旋状溝とが、隣りどうしで配置されていることを特徴としている。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具に係り、前記刃列パターンＡを備えた前記第１の螺旋状溝と、前記刃列パターンＢを備えた前記第２の螺旋状溝において、これら螺旋状溝の前記最先端に装着された前記インサートの軸方向すくい角は、前記最先端を除く位置に装着された前記インサートの軸方向すくい角より小さくされていることを特徴としている。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具に係り、前記刃列パターンＢを備えた前記第２の螺旋状溝の前記第２段目のインサート以降に装着された該インサートの軸方向すくい角は、前記刃列パターンＡを備えた前記第１の螺旋状溝の第２段目インサート以降に装着された該インサートの軸方向すくい角よりも小さくされていることを特徴としている。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具に係り、前記刃列パターンＡを備えた前記第１の螺旋状溝と、前記刃列パターンＢを備えた前記第２の螺旋状溝において、これら螺旋状溝の最先端に装着されたインサートの軸方向すくい角は、同一とされていることを特徴としている。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具に係り、前記螺旋状溝に装着される前記インサートの全ては、平面視で、相対する２辺間の長さと、相対する２つの鈍角が同一とされた平行四辺形をなしていることを特徴としている。
【００３４】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の刃先交換式回転切削工具に係り、前記切削工具本体と前記インサートの一方、又は双方は、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂの元素から選択される１種以上の元素を含有する窒化物、炭窒化物、酸窒化物のいずれかからなる硬質皮膜が被覆されていることを特徴としている。
【００３５】
なお、本発明において上記した配列角とは、下記（１）又は（２）のいずれかを示す。
（１）切削工具本体の側面展開図において、同一の螺旋状溝に装着されたインサートについて、隣接して配列されている２つのインサートの同じ部位どうし、例えば、切削工具本体に装着したインサートの外周切れ刃のうち、切削工具本体の先端側であって外周部側に位置するコーナー部どうしを結んだ直線が、切削工具本体の工具軸線と交差する角度を示す。
（２）同じく、切削工具本体の側面展開図において、同一の螺旋状溝に形成したインサート取付座であって、インサートを装着していない状態で、隣接して形成されている２つのインサート取付座の同じ部位どうし、例えば、切削工具本体の外周部側に位置するインサート取付座のコーナー部どうしを結んだ直線が、切削工具本体の工具軸線と交差する角度を示す。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の刃先交換式回転切削工具は、工具本体の強度を落とすことなく、また工具の最先端側に装着したインサートの刃先強度も維持したまま、幅広い加工条件においても振動の発生を抑制することができ、高能率な加工条件下でも長時間安定した切削性を得ることができる刃先交換式回転切削工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の刃先交換式回転切削工具の一例を示す斜視図である。
【図２】図１における第１及び第２の螺旋状溝について側面展開図の一例を示す図である。
【図３】本発明の刃先交換式回転切削工具に装着されるインサートの一例を示す正面図である。
【図４】図３に示すインサートの側面図を示す図である。
【図５】本発明の刃先交換式回転切削工具に装着されるインサートについて、他の例を示す正面図である。
【図６】図５に示すインサートの側面図を示す図である。
【図７】切刃先交換式回転切削工具を用いて切削加工試験を実施したときの切削音について、ＦＦＴ解析を行って得た周波数と振幅との関係を示す線図であって、（ａ）は比較例となる刃先交換式回転切削工具、（ｂ）は本発明例となる刃先交換式回転切削工具の線図を示す。
【図８】切削加工試験を実施したときに、比較例となる切刃先交換式回転切削工具について、その第１及び第２の螺旋状溝の側面展開図を示す図である。
【図９】切削加工試験を実施したときに、従来例となる切刃先交換式回転切削工具について、その第１及び第２の螺旋状溝の側面展開図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は本発明に係る刃先交換式回転切削工具の一例を示す斜視図であって、４つ（４条）の螺旋状溝Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を備えている例を示している。図２は図１に示す切削工具本体の側面展開図であって、螺旋状溝に配列された複数のインサートについてその配列例を示す図である。
【００３９】
図１に示す刃先交換式回転切削工具（ラフィングエンドミル）１においては、工具軸線Ｏを中心として回転する円柱状の切削工具本体２の外周部に、切削工具本体２の先端側２ａから基端側２ｂに向けて、４つの螺旋状の溝（以下、「螺旋状溝」という）Ａ１〜Ａ４が等間隔に形成されている。そして、４つの螺旋状溝Ａ１〜Ａ４のそれぞれには、切削工具本体２の先端側２ａから基端側２ｂに向けて、工具軸線Ｏに対して等間隔でインサート取付座１０が形成されている。これらインサート取付座１０には、切れ刃を備えたインサート５がネジ部材１１により着脱自在に装着される。従って、各螺旋状溝Ａ１〜Ａ４には、切削工具本体２の先端側２ａから基端側２ｂに向けて、工具軸線Ｏに対して等間隔で、複数のインサート５が装着されており、これら複数のインサート５は、インサートの刃列を構成している。
【００４０】
図１に示す本発明の刃先交換式回転切削工具１においては、切削工具本体２の回転に伴う各螺旋状溝Ａ１〜Ａ４に装着されたインサート５の外周切れ刃６の回転軌跡は、連続する切れ刃の回転軌跡を描くようになっている。なお、図１に示す１２はバックメタル、１３は各インサート５に対応して各螺旋状溝Ａ１〜Ａ４内に形成されたチップポケットである。
【００４１】
インサート取付座１０に装着するインサート５は、全て板状であって、平面視で、相対する２辺間の長さ、及び相対する２つの鈍角が同一である平行四辺形状であることが好ましい。インサート５の詳細な構成については後述する。なお、以下の説明において、インサート５を代表して総称するときは「インサート５」と記載し、各螺旋状溝Ａ１〜Ａ４のそれぞれにおいて、先端側２ａの最先端に装着されたインサート５を最先端インサート（５−１）、この最先端側インサート（５−１）に隣接して基端側２ｂ方向に装着されるインサート５を第２段目インサート（５−２）、以下、順次、基端側２ｂ方向に装着されるインサート５を第３段目インサート（５−３）、第４段目インサート（５−４）、第５段目インサート（５−５）、・・・と記載する場合がある。
【００４２】
本発明に係る刃先交換式回転切削工具１は、切削工具本体２の外周部に、複数の螺旋状溝Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・を備え、これら螺旋状溝Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・ごとに、複数のインサート５を装着して配列した構成としているが、このインサート５がなす配列（以下「刃列」という）は、２種の刃列パターンを備えるようにしている。そして、本発明においては、切削工具本体２の外周部に設けた螺旋状溝の数（条数）に応じて、この２種の刃列パターンの組合せ、すなわち、切削工具本体２の外周部に形成した螺旋状溝Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・、等におけるインサートの刃列パターンの配置順序を設定していることに特徴がある。なお、この刃列パターンは、切削加工時に発生する振動を低減させるために、同一の螺旋状溝に装着された複数のインサート５について、主として、隣接する２つのインサート５がなす配列角などを考慮して設定したものである。
【００４３】
本発明において、上記した配列角とは、例えば、切削工具本体２の側面展開図において、同一の螺旋状溝に装着された複数のインサート５について、隣接して配列されている２つのインサートの同じ部位どうし、例えば、外周切れ刃の工具本体先端側となるコーナー部の始点（又は終点）どうしを結んだ直線が、工具本体の工具軸線Ｏと交差する角度を示すものである。
【００４４】
なお、以下の説明において、この２種の刃列パターンの一方を「刃列パターンＡ」、他方を「刃列パターンＢ」とし、さらに、刃列パターンＡに基づいてインサート５を配列した螺旋状溝を「第１の螺旋状溝３」、刃列パターンＢに基づいてインサート５を配列した螺旋状溝を「第２の螺旋状溝４」という名称で説明する場合がある。
【００４５】
図１に示す４つの螺旋状溝Ａ１〜Ａ４を備えた刃先交換式回転切削工具１においては、工具軸線Ｏと対向する１組の螺旋状溝である螺旋状溝Ａ１とＡ３が第１の螺旋状溝３とされ、工具軸線Ｏと対向する他の１組の螺旋状溝である螺旋状溝Ａ２とＡ４が第２の螺旋状溝４とされている。すなわち、切削工具本体２の外周部には第１の螺旋状溝と第２の螺旋状溝がこの順番で配置されている。
なお、図１に表示しているＡ１（３）は、螺旋状溝Ａ１は第１の螺旋状溝３（刃列パターンＡ）とされていること、Ａ２（４）は、螺旋状溝Ａ２は第２の螺旋状溝４（刃列パターンＢ）とされていること、Ａ３（３）は、螺旋状溝Ａ３は第１の螺旋状溝３（刃列パターンＡ）とされていること、Ａ４（４）は、螺旋状溝Ａ４は第２の螺旋状溝４（刃列パターンＢ）とされていることを示している。
【００４６】
続いて、本発明の特徴となる螺旋状溝Ａ１、Ａ２、・・・のそれぞれに複数のインサート５を配列するための刃列パターンＡ及び刃列パターンＢの構成について、図２を参照して説明する。
【００４７】
図２は、図１に示す４つの螺旋状溝Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を備えた刃先交換式回転切削工具１について、工具軸線Ｏの回りに回転する円柱状の切削工具本体２の側面展開図を示している。図２には４つの螺旋状溝Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４のうち、刃列パターンＡに基づいた第１の螺旋状溝３におけるインサートの刃列と、刃列パターンＢに基づいた第２の螺旋状溝４におけるインサートの刃列とを示し、各螺旋状溝の切削工具本体２の最先端側から、順次基端側に向けて６個のインサート（５−１）〜（５−６）を装着した場合を示している。
【００４８】
図２の側面展開図において、刃列パターンＡに基づいてインサートを配列した第１の螺旋状溝３、及び刃列パターンＢに基づいてインサートを配列した第２の螺旋状溝４に装着される各インサート（５−１）〜（５−６）は、工具軸線Ｏの方向に対して等間隔ピッチＰでインサート取付座１０に装着されている。
なお、前記したように、４つの螺旋状溝Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４のうち、工具軸線Ｏと対向する１組の螺旋状溝となる螺旋状溝Ａ１とＡ３が刃列パターンＡに基づいた第１の螺旋状溝３とされ、工具軸線Ｏと対向する他の１組の螺旋状溝となる螺旋状溝Ａ２とＡ４が刃列パターンＢに基づいた第２の螺旋状溝４とされている。
【００４９】
続いて、刃列パターンＡとＢの特徴について説明する。
図２に示すθＡ１は、刃列パターンＡ（第１の螺旋状溝３）において最先端側インサート（５−１）と第２番目インサート（５−２）とがなす配列角を示している。また、θＡ２は同じく第２番目インサート（５−２）と第３番目インサート（５−３）とがなす配列角を示している。
同様に、図２に示すθＢ１は、刃列パターンＢ（第２の螺旋状溝４）において最先端側インサート（５−１）と第２番目インサート（５−２）とがなす配列角を示し、θＢ２は同じく第２番目インサート（５−２）と第３番目インサート（５−３）とがなす配列角を示し、θＢ３は第３番目インサート（５−３）と第４番目インサート（５−４）とがなす配列角を示している。
【００５０】
本発明においては、図２に示すように、刃列パターンＡ（第１の螺旋状溝３）においては、第３番目インサート（５−３）以降から第６番目インサート（５−６）までの各配列角を、前記した配列角θＡ２に設定していることに特徴がある。すなわち、第３番目インサート（５−３）以降のインサートの配列角は、第２番目インサート（５−２）と第３番目インサート（５−３）とがなす配列角θＡ２と同一にしている。
刃列パターンＢ（第２の螺旋状溝４）においては、第４番目インサート（５−４）以降に装着されたインサートの配列角を、前記した配列角θＢ２とθＢ３とを繰り返すように設定していることに特徴がある。
【００５１】
さらに、本発明においては、刃列パターンＡ（第１の螺旋状溝３）における前記した配列角θＡ１と配列角θＡ２は、「配列角θＡ１＞配列角θＡ２」の関係を有するように設定し、刃列パターンＢ（第２の螺旋状溝４）における前記した配列角θＢ１と、配列角θＢ２と、配列角θＢ３とは、「配列角θＢ１＞配列角θＢ２＞配列角θＢ３」の関係を有するように設定していることに特徴がある。
【００５２】
このように、第１の螺旋状溝３の最先端側インサート（５−１）と第２段目インサート（５−２）とによって形成される配列角をθＡ１とし、第２の螺旋状溝４の最先端側インサート（５−１）と第２段目インサート（５−２）とによって形成される配列角をθＢ１として設定することにより、第１及び第２の螺旋状溝３、４に装着される第２段目インサート（５−２）の位置が決定されることになる。
【００５３】
このとき、配列角θＡ１とθＢ１を、４５≦θＡ１≦５５、４５≦θＢ１≦５５の範囲に設定することで、３次元的に工具を設計する上で、切削加工の負荷が最も大きくなる切削工具本体２の最先端側に装着するインサート（５−１）を、切削工具本体２に、より強固に締結するために工具軸線Ｏ方向に沿う拘束面を十分に確保することができる。この理由は、θＡ１値とθＢ１値が４５度未満の値では、インサートを締結するための工具軸線Ｏ方向に沿う拘束面を十分に確保することが困難になる。また、θＡ１値とθＢ１値が５５度を超える値になると、螺旋状溝のねじれが強くなり、隣接する螺旋状溝との干渉が発生する。従って、インサート取付座１０のバックメタル１２（図１参照）の肉厚を十分に確保することが困難になり、切削工具本体２の強度が得られないという不都合が生じるからである。
【００５４】
第２の螺旋状溝４の第２段目インサート（５−２）以降から基端側に後続して装着するインサートは、工具軸線Ｏ方向に対して等間隔ピッチＰで装着され、また、配列角は、前記したように、それぞれθＢ１値、θＢ２値およびθＢ３値をもって装着することにより、インサートの刃列におけるその装着位置が決定される。
このとき、第１の螺旋状溝３の配列角θＡ２、第２の螺旋状溝４の配列角θＢ２、及びθＢ３値は、それぞれ、前記した「配列角θＢ１＞配列角θＢ２＞配列角θＢ３」の下で、３５≦θＡ２≦４５、３５＜θＢ２≦４５、３５≦θＢ３＜４５の範囲に設定することで、３次元的に工具を設計する上で十分なチップポケット１３の容積確保と、十分なバックメタル１２の強度を維持することが可能になる。
【００５５】
なお、上記した配列角θＡ２値、θＢ２値およびθＢ３値を３５度未満に設定すると、切削工具本体２の外周部に形成した螺旋状溝に沿って複数のインサートを装着するときに、インサートどうし間の距離が近接するため、各々のインサートどうしが干渉する不都合が生じる。一方、上記した配列角θＡ２値、θＢ２値およびθＢ３値を４５度を超えた値に設定すると、螺旋状溝の回転ねじれが強くなり、隣接する螺旋状溝との干渉が発生する。このために、インサート取り付け座の強度を十分に確保することが困難になる。
【００５６】
上記したように、第２段目インサート（５−２）以降から基端側に後続して装着するインサートの配列角は、最先端側インサート（５−１）と第２段目インサート（５−２）がなす配列角θＡ１、θＢ１よりも小さくすることが好ましい。この理由は、切削工具本体２の最先端側に装着するインサート（５−１）の拘束面と、第２段目インサート（５−２）以降に装着するインサートの拘束面との位置が異なるからである。そのため、第２段目インサート（５−２）以降に装着するインサートの配列角を、配列角θＡ１、θＢ１よりも大きくすると、夫々のインサートに対応するチップポケット１３の容積が過度に大きくなり、切削工具本体２の強度を十分確保することが困難なる。従って、第２段目インサート（５−２）以降に装着するインサートの配列角は、４５度以下の範囲にすることが好ましい。
【００５７】
さらに、配列角が、θＡ１＞θＡ２、θＢ１＞θＢ２＞θＢ３の関係を満足することは、３次元的に工具を設計する上で、切削工具本体２の強度を十分に確保しつつ、インサートの外周切れ刃の回転軌跡が連続する切れ刃を描くように複数のインサートを装着することにとって、好都合となる。
【００５８】
本発明の刃先交換式回転切削工具において、刃列パターンＡに基づいてインサートを配列した第１の螺旋状溝３、及び刃列パターンＢに基づいてインサートを配列した第２の螺旋状溝４を、切削工具本体２の底面から工具軸線Ｏ方向にみたときに、工具軸線Ｏを中心に円柱状の切削工具本体２の外周部に等間隔で配置することで、切削工具本体の強度を十分に確保することができる。さらに、第２の螺旋状溝４に装着されるインサートの配列角の関係を、θＢ１＞θＢ２＞θＢ３の関係とし、図２に示すように、第４段目インサート（５−４）以降から基端側に後続して装着されるインサートの配列角は前記θＢ２とθＢ３との組み合わせの繰り返しで装着することにより、切削加工中に発生する切削工具と被削材との接触の時間的な間隔がずれるので、切削加工により発生する振動の共振を抑制することができるようになる。
【００５９】
また、本発明の刃先交換式回転切削工具において、複数の螺旋状溝Ａ１、Ａ２、・・・のそれぞれの位置は切削工具本体２の周方向に対して等間隔で形成して配置した溝とし、第１の螺旋状溝３では、第２段目インサート（５−２）以降に装着するインサートの配列角をθＡ２となるように一定にして、同様に、第２の螺旋状溝４では、第２段目インサート（５−２）以降に装着するインサートの配列角を異なる２種類の配列角θＢ２とθＢ３の繰り返しにより装着している。これによって、実質的には、各螺旋状溝の第２段目インサート（５−２）以降に装着するインサートは、回転円周方向に対して不等間隔に配置されていることとなり、切削工具本体２の強度を十分に確保しつつ、切削加工中に発生する加工振動を抑制することができる。このとき、実際の工具設計上、刃先交換式回転切削工具の工具径によりその配列角の差異の範囲は異なるように設定することが望ましい。
【００６０】
この配列角の差異の範囲は、より具体的には、「３≦（θＢ２−θＢ３）≦８」に設定することが好ましい。この理由は、（θＢ２−θＢ３）が３度未満になると、不等間隔に配置したインサートの配列角による振動抑制の効果が十分に得られないからである。一方、（θＢ２−θＢ３）が８度を超えると、第２段目インサート（５−２）以降に装着するインサートの配列角が大きくなりすぎてしまい、夫々のインサートにおけるチップポケット１３の容積が過度に大きくなる。そうすると、バックメタル１２の厚さが減少して、切削工具本体２の強度を十分確保することが困難になるからである。
【００６１】
上記した本発明の実施形態の説明では、「配列角」は、切削工具本体２の側面展開図において、同一の螺旋状溝に装着されたインサート５−１、５−２、・・・について、隣接して配列されている２つのインサートの同じ部位どうしを結んだ直線が、切削工具本体２の工具軸線Ｏと交差する角度を示すものとして説明したが、本発明においてこの「配列角」は次の角度を示すものと定義してもよい。すなわち、本発明の刃先交換式回転切削工具の切削工具本体２のインサート取付座１０に装着するインサートの形状は後述するように、全て同じ形状、例えば、平面視で、相対する２辺間の長さと、相対する２つの鈍角が同一とされた平行四辺形をとしている。
これにより、前記した「配列角」は、切削工具本体２の側面展開図において、同一の螺旋状溝に形成したインサート取付座１０であって、インサートを装着していない状態で、隣接して形成されている２つのインサート取付座１０の同じ部位どうし、例えば、切削工具本体２の外周部側に位置するインサート取付座１０のコーナー部どうしを結んだ直線が、切削工具本体２の工具軸線Ｏと交差する角度と定義することができる。
【００６２】
図１に示す本発明の実施形態となる刃先交換式回転切削工具１は、４つの螺旋状溝Ａ１〜Ａ４を設けた例を示しているが、螺旋状溝の数は３つ以上設けることが有効であり、実用的には最大６つ程度までが有効である。なお、螺旋状溝の数を２つとした刃先交換式回転切削工具では、通常の切削加工により発生した振動が共振することによりビビリ振動が発生しにくい工具となる。このため、本発明は、３つ以上の螺旋状溝を設けた刃先交換式回転切削工具に適用することが好ましい。また、工具径と螺旋状溝の数とのバランスを考えると、本発明の刃先交換式回転切削工具は、φ３２〜φ６３ｍｍの範囲の工具径に適用し、工具径や適用できる被削材の材質等に応じて、螺旋状溝の数は３〜６とすることが効率的であり、共振発生に対する優れた抑制の効果を得ることができる。
【００６３】
また、本発明の刃先交換式回転切削工具において、螺旋状溝の数を３つとした場合には、第１の螺旋状溝３と第２の螺旋状溝４の組合せは、次の（１）又は（２）の何れかを採用して共振発生に対する抑制効果が得られるようにする。
（１）３つの螺旋状溝のうちの２つの螺旋状溝は刃列パターンＡに基づく第１の螺旋状溝３とし、残りの１つの螺旋状溝は刃列パターンＢに基づく第２の螺旋状溝４とする。
（２）３つの螺旋状溝のうちの２つの螺旋状溝は刃列パターンＢに基づく第２の螺旋状溝４とし、残りの１つの螺旋状溝は刃列パターンＡに基づく第１の螺旋状溝３とする。
【００６４】
また、螺旋状溝の数を４つとした場合には、４つの螺旋状溝のうち、切削工具本体２の工具軸線Ｏに対して対称な位置、すなわち、工具軸線Ｏに対して切削工具本体２の外周部の円周方向に９０°間隔となるように配置するとともに、対向する１組の螺旋状溝は前記した刃列パターンＡに基づくインサートの配列角を有する第１の螺旋状溝３とし、工具軸線Ｏに対して対向する他の１組の螺旋状溝は前記した刃列パターンＢに基づくインサートの配列角を有する第２の螺旋状溝４を備えた先交換式回転切削工具とすることが望ましい。
この理由は、次の通りである。すなわち、４つの螺旋状溝が工具軸線Ｏに対して対称な位置となるように配置すると、切削工具の回転時における重心バランスを均等に維持することができるので、振動発生の抑制に対して有効になる。また、複数のインサートの装着に対して、バックメタルの厚さを確保し切削工具本体の強度を維持することに対して好都合になるからである。
【００６５】
さらに、本発明の刃先交換式回転切削工具において螺旋状溝の数を６つとした場合には、この６つの螺旋状溝は、工具軸線Ｏに対して対称な位置、すなわち、工具軸線Ｏに対して切削工具本体２の外周部の円周方向に６０°間隔となるように配置するとともに、前記した刃列パターンＡに基づくインサートの配列角を備えた第１の螺旋状溝３と、前記した刃列パターンＢに基づくインサートの配列角を備えた第２の螺旋状溝４とが、切削工具本体２の外周面周面に対して隣りどうしで配置された先交換式回転切削工具とすることが望ましい。
この理由は、次の通りである。すなわち、前記した４つの場合と同様に、６つの螺旋状溝が工具軸線Ｏに対して対称な位置となるように配置すると、切削工具の回転時における重心バランスを均等に維持することができるので、振動発生の抑制に対して有効になる。また、複数のインサートの装着に対して、バックメタルの厚さを確保し切削工具本体の強度を維持することに対して好都合になるからである。
【００６６】
また、本発明の刃先交換式回転切削工具は、第１及び第２の螺旋状溝３、４に装着するインサート５について、インサート５の切れ刃強度を確保するために、インサート取付座１０へのインサート取付け角度を示す軸方向すくい角を、本発明に特有となるように設定していることにも特徴がある。この軸方向すくい角の特徴は、第１及び第２の螺旋状溝３、４の最先端側に装着したインサート（５−１）の切れ刃強度を確保するために、最先端側インサート（５−１）の軸方向すくい角は、この最先端側インサート（５−１）を除く基端側に装着したインサート（５−２）、（５−３）、・・・等の軸方向すくい角よりも小さい値としていることにある。
【００６７】
通常、本発明のような刃先交換式回転切削工具、すなわち、ラフィングエンドミルでは、切削工具本体２の最先端側に装着したインサートの工具損傷が最も激しくなる。そのため、最先端側インサート（５−１）と、第２段目インサート（５−１）以降となる基端側に装着するインサートとに要求される切削性能はそれぞれ異なってくる。具体的には、最先端側インサート（５−１）は、最も切削抵抗を強く受けるためその損傷が激しくなる。このため、最先端側インサート（５−１）は、耐欠損性、耐チッピング性が向上するような軸方向すくい角で装着することが好ましい。これに対し、第２段目インサート（５−２）以降のインサートは、通常の使用下では大きな欠損やチッピングは発生しにくい。
【００６８】
そのため、切削工具本体２のインサート取付座１０に装着する全てのインサート５は、切削加工中に発生する切削振動自体を小さくして、ビビリ振動自体が発生しにくくなるようにするとともに、より低い切削抵抗になるような軸方向すくい角で装着することが好ましい。すなわち、最先端側インサート（５−１）の軸方向すくい角は、インサート自体の逃げ角が許す限り小な値にして、インサートの強度を保てるように装着し、第２段目インサート（５−２）以降のインサートの軸方向すくい角は、最先端側インサート（５−１）よりも大きな値のすくい角をもって装着することが望ましい。なお、本発明の刃先交換式回転切削工具において、全ての軸方向すくい角は、６度〜１０度の範囲内で適切な値を設定することが好ましい。また、第２段目インサート（５−２）以降の軸方向すくい角は、第１の螺旋状溝３、第２の螺旋状溝４ごとに一定の値としてもよい。
【００６９】
本発明において、各インサート５の軸方向すくい角は次のように設定している。
すなわち、刃列パターンＡに基づいてインサートを配列した第１の螺旋状溝３において、最先端側インサート（５−１）の軸方向すくい角をＡＡ１値（図２参照）とし、同じく第２段目インサート（５−２）以降に装着するインサートの軸方向すくい角をＡＡ２とし、刃列パターンＢに基づいてインサートを配列した第２の螺旋状溝４の最先端側インサート（５−１）の軸方向すくい角をＢＡ１値（図２参照）、同じく第２の螺旋状溝４の２段目インサート（５−２）以降に装着するインサートの軸方向すくい角をＢＡ２値としたときに、「２≦（ＡＡ２−ＡＡ１）≦５」、「２≦（ＢＡ２−ＢＡ１）≦５」の範囲に設定することが好ましい。
【００７０】
本発明において、第１及び第２の螺旋状溝３、４に装着しているインサートの軸方向すくい角ＡＡ１、ＡＡ２、ＢＡ１、ＢＡ２を、上記した「２≦（ＡＡ２−ＡＡ１）≦５」、「２≦（ＢＡ２−ＢＡ１）≦５」を満たすように設定した理由は、次の通りである。
【００７１】
（ＡＡ２−ＡＡ１）値、及び（ＢＡ２−ＢＡ１）値を２度未満に設定すると、切削加工時における刃先交換式回転切削工具全体の切削抵抗の低減が小さくなり、加工中に発生する振動自体が大きくなってしまうからである。また、（ＡＡ２−ＡＡ１）値、（ＢＡ２−ＢＡ１）値が５度を超えた値に設定すると、本発明に採用する各インサートは同一のインサート形状としているため、第２段目インサート（５−２）以降に装着しているインサートの軸方向すくい角が過度に大きくなって、同一の螺旋状溝内に装着しているインサートどうしの距離が近接し、このため、第２段目インサート（５−２）以降に装着した各々のインサートどうしが干渉する懸念が生じるからである。
従って、夫々の軸方向すくい角を、上記のような範囲に設定することにより、切削加工時において、切削工具本体２の最先端側インサート（５−１）の工具損傷を軽減することができ、さらに、刃先交換式回転切削工具全体の切削抵抗の低減が可能になる。
【００７２】
また、本発明の刃先交換式回転切削工具においては、第１の螺旋状溝３の第２段目インサート（５−２）以降に装着したインサートの軸方向すくい角ＡＡ２は、第２の螺旋状溝４の第２段目インサート（５−２）以降に装着したインサートの軸方向すくい角ＢＡ２よりも大きくすることが好ましい。この理由は、第１の螺旋状溝３の第２段目インサート（５−２）以降に装着したインサートの軸方向すくい角ＡＡ２を、第２の螺旋状溝４のそれよりも大きくすることで、切削加工時に発生する切削抵抗を、第２の螺旋状溝４よりも第１の螺旋状溝３で小さくすることができるからである。これによって、切削加工中に発生する切削振動の共振を抑制し、ビビリ振動の発生を抑えることが可能となる。
【００７３】
より具体的には、ＡＡ２とＢＡ２の差異となる（ＡＡ２−ＢＡ２）の値は、１≦（ＡＡ２−ＢＡ２）≦３の範囲に設定することが好ましい。この理由は、（ＡＡ２−ＢＡ２）値が１度未満では、切削抵抗の大きさにそれほど大きな差は無く、共振の抑制効果が薄くなってしまうからである。一方、３度を超えると、装着したインサートの軸方向すくい角が過度に大きくなり、同一螺旋状溝内に装着したインサートどうしの距離が近接するため、各々のインサート同士が干渉する懸念が生じるからである。
【００７４】
さらに、本発明の刃先交換式回転切削工具においては、第１、第２の螺旋状溝３、４の最先端側インサート（５−１）の軸方向すくい角ＡＡ１、ＢＡ１は、全て等しくすることが好ましい。
【００７５】
この理由は次の通りである。本発明の刃先交換式回転切削工具では、切削工具本体２の最先端側に装着したインサート（５−１）の工具損傷が最も激しくなる。このため、各螺旋状溝の最先端側インサート（５−１）の軸方向すくい角を全て等しく設定することで、各螺旋状溝の最先端側に装着するインサート（５−１）の工具損傷状態のバラツキを小さくし、突発的な工具損傷を防ぐことができるからである。これに対して、最先端側に装着したインサート（５−１）の軸方向すくい角ＡＡ１、ＢＡ１が、各螺旋状溝で異なった場合には、軸方向すくい角の大きなインサート（５−１）の早期摩耗の進行が懸念され、突発的な工具損傷に繋がる恐れがあるからである。従って、全ての最先端側インサート（５−１）の軸方向すくい角ＡＡ１、ＢＡ１を上記のように等しくなるように設定することにより、インサートの工具損傷を軽減することが可能になる。
【００７６】
上記した本発明の実施形態に係る刃先交換式回転切削工具１に用いる切削工具本体２の材質は、例えば、「ＳＫＤ６１」等の合金工具鋼とし、切削工具本体２はこの合金工具鋼の素材を、５軸制御マシニングセンタを用いたＮＣ制御による加工に基づいて製造することができる。なお、前記した切削工具本体２の螺旋状溝Ａ１、Ａ２、・・・に装着するインサート５の配列角、及び軸方向すくい角を変化させるためには、螺旋状溝内においてこれらインサート５の底面を装着するインサート取付座１０の位置や、インサート取付座１０の上面部が工具軸線Ｏとなす角度を所定の角度になるように、切削工具本体２の工具軸線Ｏ方向角度及び回転角度の割り出しを行って、ＮＣ制御に基づいて切削加工を行う。
【００７７】
本発明の刃先交換式回転切削工具において、螺旋状溝Ａ１、Ａ２、・・・に形成したインサート取付座１０に装着する超硬合金製のインサート５は、平面視で全て同じ形状、すなわち、相対する２辺間の長さ、及び相対する２つの鈍角が同一である板状の平行四辺形とすることが好ましい。
【００７８】
この理由は、第１、第２の螺旋状溝３、４に装着する全てのインサート５の形状、大きさを同一にすることで、使用面でのインサートの管理が容易になり、さらに加工の多機能性を向上させることができるからである。切削工具本体２のインサート取付座１０に装着するインサート５の形状、大きさを同一にすることは、使用するインサートが最低１種類あれば被削材に対する切削加工が可能になる。そのため、刃先交換式回転切削工具を使用する上でのインサートの管理は容易になる。また、切削工具本体２に装着するインサート５の全ては、相対する２辺間の長さ、相対する２つの鈍角が同一である平行四辺形とすることは、相対する２コーナーの使用ができ、切れ刃のすくい面に形成したブレーカ形状の異なる２種類以上のインサート５を組み合わせて切削工具本体２に装着して切削加工を実施することも可能な形態となる。従って、同一の形状、大きさであっても、切削工具本体２に装着するインサートの種別に基づいて、加工能率の向上や切削抵抗の低減等についても改善を実施することが可能となる。
【００７９】
続いて、本発明の刃先交換式回転切削工具に装着するインサート５の構成について説明する。前記したように、刃先交換式回転切削工具のインサート取付座１０に装着するインサート５は、平面視で、相対する２辺間の長さ、及び相対する２つの鈍角が同一である板状の平行四辺形をなしている。
【００８０】
図３〜図６は、図１に示す刃先交換式回転切削工具１に装着するインサートの一例を５ａ、５ｂとして示している。このインサートは、超硬合金からなる粉末をプレス成形等により成形した成形体を焼結した後に、切れ刃等に仕上げ加工を施すことにより製造される。なお、図３〜図６は、平行四辺形状をなすインサートはその長辺となる切れ刃（外周刃）にニック溝９を形成したインサート５ａと５ｂを示している。
【００８１】
本発明に係る刃先交換式回転切削工具に、ニック溝９を形成したインサート５ａ又は５ｂを装着する場合には、例えば、第１の螺旋状溝３には、図３及び図４に示すように、平行四辺形の長辺となる切れ刃（外周刃）に２箇所のニック溝９を有するインサート５ａを装着し、第２の螺旋状溝４には、図５及び図６に示すように、平行四辺形の長辺となる切れ刃（外周刃）に３箇所のニック溝９を有するインサート５ｂを装着し、さらに、このとき、第１、第２の螺旋状溝３、４に装着した各々のインサート５ａ、５ｂの切れ刃（外周刃）が、ニック溝９の部分を相互に補完するように配慮することで、切削工具本体２の回転に伴うインサート５ａ、５ｂの切れ刃の回転軌跡が、連続的な切れ刃の軌跡からなるようにすることができる。従って、被削材の表面は、切れ間なくインサートの切れ刃と接触することができる。
【００８２】
なお、外周刃にニック溝９を形成したインサート５ａ、５ｂは、ニック溝を有しないインサートに比べて、排出される切屑の大きさを小さく分断することができるため、切削加工中に発生する振動を小さくすることができる。また、切削抵抗自体も小さくなり、好ましい。ニック溝９を形成したインサート５ａ、５ｂを装着することで、切削抵抗の低減が実現でき、軸方向切込み量（ｍｍ）と径方向切込み量（ｍｍ）の双方の値を大きく設定することが可能になる。また、本発明において、このようなニック溝９を形成したインサート５ａ、５ｂを装着することは、インサートの切れ刃形状を任意に変更可能な実施形態の一例となり、様々な加工に幅広く対応することが可能になるという効果も生じる。
【００８３】
また、本発明の刃先交換式回転切削工具においては、切削工具本体２及びインサート５の双方、あるいは切削工具本体２とインサート５のいずれか一方の表面を硬質皮膜で被覆することが好ましい。この硬質皮膜としては、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂの元素から選択される１種以上の元素を含有する窒化物、炭窒化物、酸窒化物のいずれかであることが望ましい。硬質皮膜を被覆する理由は、インサート５を切削工具本体２に繰り返して着脱することで生じる接触部の摩耗、摩滅を抑制することができるからである。この硬質皮膜の被覆を行うことにより、特に、切削工具本体２のインサート取付座１０、及びインサート５の拘束面に対して、摩耗等によるインサート５の装着精度の劣化を回避することが可能となり、インサート５を確実に精度良くインサート取付座１０に取り付けることができるようになる。
【実施例】
【００８４】
本発明に係る６種の刃先交換式回転切削工具を試作して、切削加工の作用効果を確認するための切削加工試験を行った。以下、この切削加工試験の内容（実施概要）と切削加工試験の結果について説明する。
【００８５】
（切削加工試験の実施概要）
本発明の刃先交換式回転切削工具について、表１に示す試料番号１〜６の６種の刃先交換式回転切削工具を製作して、切削加工試験を行った。なお、本発明の刃先交換式回転切削工具と比較するために、比較例に係る刃先交換式回転切削工具（表１に示す試料番号７）と、従来例に係る刃先交換式回転切削工具（表１に示す試料番号８）も製作した。この切削加工試験では、被削材について、一定時間の連続加工を行った後に、装着したインサートの損傷状態、被削材の加工面の加工面性状を確認した。また、切削加工中のビビリ振動の有無を、発生する振動音などから官能評価して、その優劣を判断した。
また、試料番号１（本発明例）と試料番号７（比較例）については、切削加工時に発生する音を収集（録音）して、ＦＦＴ解析を行って振幅と周波数（Ｈｚ）との関係を示すパワースペクトル（周波数分布）を求めて、ビビリ振動の抑制効果についても確認した。
【００８６】
製作した各刃先交換式回転切削工具については、表1に、試料番号ごとに、工具径（Ｄ）、溝数（螺旋状溝の数を示す）、刃長、首下長さ（Ｌ）、図２に示したように切削工具本体２を側面展開図で示したときの、第１の螺旋状溝３に装着したインサートについてその配列角θA１とθA２、及び軸方向すくい角ＡＡ１とＡＡ２、同じく第２の螺旋状溝４に装着したインサートついてその配列角θB１とθB２とθB３、及び軸方向すくい角ＢＡ１とＢＡ２とを示している。また、本発明例に係る試料番号１〜５の切削工具本体２とインサートの表面には硬質皮膜を施したので、その組成を示している。この硬質皮膜の組成は、表１に示すように、切削工具本体には（ＣｒＳｉ）Ｎからなる硬質皮膜を、インサートには（ＡｌＣｒＳｉ）Ｎからなる硬質皮膜を被覆したことを示している。
なお、表１の「溝数」欄の（  ）内の数値は、一つの螺旋状溝に装着したインサートの個数を示している。
【００８７】
【表１】
0005834518.tif 000002
【００８８】
また、製作した各刃先交換式回転切削工具に装着したインサートは全て板状の超硬合金製とし、その形状は平面視で平行四辺形とするとともに、この平行四辺形状の相対する２辺間の長さ、相対する２つの鈍角αの角度を同一とした。さらに、装着した全てのインサートは、図３、図４に示すようにインサートの外周切れ刃６の長さｈが１０ｍｍ、底刃７方向の幅ｕが８ｍｍ、厚さｔが５ｍｍ、逃げ角βが１１度、ノーズＲ８が０．８ｍｍ、相対する２つの鈍角αが９５度のインサートとした。また、ブレーカ形状は、図３から図６に示したように、外周切れ刃６の部分にニック溝９を形成した２種のニック溝付きインサート５ａ、５ｂを装着した。なお、第１の螺旋状溝３には外周切れ刃６に２つのニック溝９を形成したニック溝付きインサート５ａを、第２の螺旋状溝４には外周切れ刃６に３つのニック溝９を形成したニック溝付きインサート５ｂを装着した。
【００８９】
この切削加工試験に採用した試験条件は、下記に示す試験条件１から試験条件４の通りである。なお、切削加工試験を行うために製作した刃先交換式回転切削工具は、その工具径Ｄ（刃径）を同一としなかったため、試験条件は、夫々の工具径Ｄに適した加工条件に設定した。具体的には、試験条件１は本発明例に係る試料番号１、試料番号４〜６、比較例７に係る試料番号７に適用した。また、試験条件２は本発明例に係る試料番号２に、試験条件３は本発明例に係る試料番号３に、試験条件４は従来例に係る試料番号８に夫々適用した。
【００９０】
（試験条件１）
被削材                  ：Ｓ５０Ｃ相等材、硬さＨＢ２２０
切削速度                ：１５０ｍ／分
主軸の回転数            ：９５５回転／分
軸方向切込み量          ：４０ｍｍ
径方向切込み幅          ：８ｍｍ
１刃の送り              ：０．１５ｍｍ
テーブル送り            ：５７３ｍｍ／分
切削時間                ：２０分
加工方法                ：エアーブロー、等高線加工
装着したインサート総数  ：１６個
【００９１】
（試験条件２）
被削材                  ：Ｓ５０Ｃ相等材、硬さＨＢ２２０
切削速度                ：１５０ｍ／分
主軸の回転数            ：１４９３回転／分
軸方向切込み量          ：４０ｍｍ
径方向切込み幅          ：８ｍｍ
１刃の送り              ：０．１５ｍｍ
テーブル送り            ：６７３ｍｍ／分
切削時間                ：２０分
加工方法                ：エアーブロー、等高線加工
装着したインサート総数  ：１５個
【００９２】
（試験条件３）
被削材                  ：Ｓ５０Ｃ相等材、硬さＨＢ２２０
切削速度                ：１５０ｍ／分
主軸の回転数            ：７５８回転／分
軸方向切込み量          ：４０ｍｍ
径方向切込み幅          ：８ｍｍ
１刃の送り              ：０．１５ｍｍ
テーブル送り            ：６８２ｍｍ／分
切削時間                ：２０分
加工方法                ：エアーブロー、等高線加工
装着したインサート総数  ：２４個
【００９３】
（試験条件４）
被削材                  ：Ｓ５０Ｃ相等材、硬さＨＢ２２０
切削速度                ：１５０ｍ／分
主軸の回転数            ：９５５回転／分
軸方向切込み量          ：４０ｍｍ
径方向切込み幅          ：８ｍｍ
１刃の送り              ：０．１５ｍｍ
テーブル送り            ：２８６ｍｍ／分
切削時間                ：２０分
加工方法                ：エアーブロー、等高線加工
装着したインサート総数  ：１２個
【００９４】
表１に示すように、製作した各刃先交換式回転切削工具の仕様は次のようになる。
本発明例に係る試料番号１は、工具径Ｄがφ５０ｍｍの４つの螺旋状溝を有し、第１の螺旋状溝３における配列角θA１が５３度、配列角θA２が４５度、第２の螺旋状溝４における配列角θB１が５１．２度、配列角θB２が４２．７度、配列角θB３が３７．１度、であり、前記した「θA１＞θA２」、「θB１＞θB２＞θB３」の関係を満たしている。また、第１、第２の螺旋状溝の最先端側に装着したインサート（５−１）の軸方向すくい角ＡＡ１、ＢＡ１は、６．０度ですべて等しくした。また、第１の螺旋状溝３の２段目インサート（５−２）以降に装着したインサートの軸方向すくい角ＡＡ２は１０．０度、第２の螺旋状溝４の２段目インサート（５−２）以降に装着したインサートの軸方向すくい角ＢＡ２は８．０度に設定した。従って、軸方向すくい角ＡＡ２とＡＡ１との差（ＡＡ２−ＡＡ１）は４．０度、軸方向すくい角ＢＡ２とＢＡ１との差（ＢＡ２−ＢＡ１）は２．０度である。
【００９５】
本発明例に係る試料番号２は、工具径Ｄがφ３２ｍｍ、３つの螺旋状溝を有し、本発明例に係る試料番号３は、工具径Ｄがφ６３ｍｍ、６つの螺旋状溝を有し、配列角は「θA１＞θA２」、「θB１＞θB２＞θB３」の関係を満たしている刃先交換式回転切削工具である。
【００９６】
本発明例に係る試料番号４は、本発明例となる試料番号１に準じて工具径Ｄがφ５０ｍｍ、４つの螺旋状溝を有した刃先交換式回転切削工具であって配列角は「θA１＞θA２」、「θB１＞θB２＞θB３」の関係を満たしているが、最先端側に装着されたインサートの軸方向すくい角ＡＡ１、ＢＡ１を８．０度に設定した。
【００９７】
本発明例に係る試料番号５は、本発明例となる試料番号１に準じて工具径Ｄがφ５０ｍｍ、４つの螺旋状溝を有した刃先交換式回転切削工具であるが、第１、第２の螺旋状溝３、４の２段目インサート（５−２）以降に装着したインサートの軸方向すくい角ＡＡ２、ＢＡ２を全て６．０度に設定した。
【００９８】
本発明例に係る試料番号６は、本発明例となる試料番号１に準じて４つの螺旋状溝を有した刃先交換式回転切削工具であるが、切削工具本体２とインサートに硬質皮膜を被覆していない工具である。
【００９９】
比較例に係る試料番号７の刃先交換式回転切削工具については、その切削工具本体の側面展開図を図８に示している。この比較例となる試料番号７は、本発明例に係る試料番号１に準じて刃径がφ５０ｍｍ、４つの螺旋状溝を有した刃先交換式回転切削工具であるが、第１の螺旋状溝３における全ての配列角θを４５．０度と一定に設定し、さらに第２の螺旋状溝４における全ての配列角θも４５．０度と一定に設定して６個のインサート（５−１）〜（５−６）の刃列を備え、上記した本発明例のように「θA１＞θA２」、「θB１＞θB２＞θB３」の関係を満たしていない刃先交換式回転切削工具である。なお、図８に示す切削工具本体の側面展開図では、１つの螺旋状溝に６個のインサートを装着した例を示しているが、切削試験を実施した比較例となる試料番号７においては、１つの螺旋状溝に４個のインサートを装着した。
【０１００】
従来例に係る試料番号８の切削工具本体の側面展開図を図９に示している。従来例となる試料番号８は、本発明例となる試料番号１に準じて刃径がφ５０ｍｍ、４つの螺旋状溝を有した刃先交換式回転切削工具であるが、第１の螺旋状溝３、第２の螺旋状溝４にインサートを千鳥状に装着しており、切削工具本体の最先端には２個のインサートのみが装着され、さらに。装着したインサートの外周切れ刃の回転軌跡が不連続になっている従来例の工具である。試料番号８においては、夫々の螺旋状溝における配列角θは全て７．０度と一定にし、また全てのインサートの軸方向すくい角は６．０度に設定した。
【０１０１】
なお、表１に示す各試料番号の刃先交換式回転切削工具において、溝数（螺旋状溝の数）を３にした場合には、前記したように、３つの螺旋状溝のうちの２つの螺旋状溝は前記した第１の螺旋状溝３とし、残りの１つの螺旋状溝は、前記した第２の螺旋状溝４を備えた刃先交換式回転切削工具とし、溝数を４にした場合には、前記したように、工具軸線Ｏに対して対向する１組の螺旋状溝は第１の螺旋状溝３とし、工具軸線Ｏに対して対向する他の１組の螺旋状溝は第２の螺旋状溝４を備えた先交換式回転切削工具とした。また、溝数を６にした場合には、前記したように、６つの螺旋状溝は、第１の螺旋状溝３と第２の螺旋状溝４とが、切削工具本体２の外周面周面に対して隣りどうしで配置された先交換式回転切削工具とした。
【０１０２】
（切削加工試験の結果）
続いて、上記した切削加工試験の実施内容に基づいて実施した結果について説明する。製作した８種の刃先交換式回転切削工具を用いて実施した切削加工試験の結果を、試料番号ごとに表１の「評価結果」欄に示している。また、試料番号１（本発明例）と試料番号７（比較例）については、切削加工試験を行った際に発生した切削音についてＦＦＴ解析を行って、この切削音の振幅と周波数（Ｈｚ）との関係を示すパワースペクトル（周波数分布）を求めた結果を、図７に示している。なお、図７（ａ）は試料番号７（比較例）のＦＦＴ解析結果を、図７（ｂ）は試料番号１（本発明例）のＦＦＴ解析結果を示している。
【０１０３】
まず、表１の「評価結果」欄に示す切削加工の試験結果について説明する。
本発明例となる試料番号１は、刃径（工具径Ｄ）がφ５０ｍｍ、４つの螺旋状溝を有する刃先交換式回転切削工具である。本発明例に係る試料番号１では、切削時の工具突き出しのオーバーハングＯＨ（首下長さＬ）量が１７０ｍｍ、この切削時の工具長さＬ値（ｍｍ）と工具径Ｄ値（ｍｍ）との比（Ｌ／Ｄ）値が３．４と、首下長さが比較的長い状態においても、ビビリ振動の発生は確認できなかった。また、２０分の連続加工を行ったインサート切れ刃の摩耗状態を確認したところ、摩耗状態も小さく、さらには工作物の表面粗さ（最大高さＲｚ）を測定してもＲｚ値が１３．５μｍと良好な加工面を維持した。
【０１０４】
本発明例となる試料番号２は、刃径がφ３２ｍｍ、３つの螺旋状溝を有し、各螺旋状溝に５個のインサートを装着した工具である。試料番号２の評価結果は、ビビリ振動の発生もなく、また、使用後のインサート切れ刃の摩耗量も小さかった。工作物の表面粗さ（最大高さＲｚ）を測定しても、Ｒｚ値が１２．３μｍと良好な加工面を維持した。これにより、螺旋状溝数が３においても、ビビリ振動を抑制することが確認できた。
【０１０５】
本発明例となる試料番号３は、刃径がφ６３ｍｍ、６つの螺旋状溝を有する工具である。ＯＨ量は２１０ｍｍ、（Ｌ／Ｄ）値は３．３、と首下長さが比較的長い状態とした。この場合においても、試料番号３の評価結果は、ビビリ振動の発生は確認できなかった。また、２０分の連続加工を行ったインサートの摩耗状態を確認したところ、インサート切れ刃の摩耗量も小さく、さらには工作物の表面粗さ（最大高さＲｚ）を測定しても、Ｒｚ値が１４．１μｍと良好な加工面を維持した。これにより、螺旋状溝数が６においても、ビビリ振動を抑制することが確認できた。
【０１０６】
本発明例となる試料番号４は、刃径がφ５０ｍｍ、４つの螺旋状溝を有する工具である。ＯＨ量は１７０ｍｍ、（Ｌ／Ｄ）値は３．４、と首下長が比較的長い状態とした。この場合においても、試料番号４の評価結果は、ビビリ振動の発生は確認できなかった。しかし、２０分加工後のインサート切れ刃の摩耗状態を確認したところ、工具の最先端側に装着したインサートのノーズＲ８部分に、微小ではあるがチッピングが発生していた。これは、最先端側に装着したインサート（５−１）の軸方向すくい角が８．０度と、試料番号１〜３と比較して大きくしたために、切削加工中に発生する切削抵抗がよりスラスト方向に強くなってしまったために発生したと推察される。しかし、工作物の表面粗さ（最大高さＲｚ）を測定したところ、本発明例となる試料番号１と同等程度の１２．８μｍと良好な加工面になっていることを確認した。
【０１０７】
本発明例となる試料番号５は、刃径がφ５０ｍｍ、４つの螺旋状溝を有し、軸方向すくい角が全て６．０度となっている刃先交換式回転切削工具である。試料番号５の評価結果は、切削加工中にビビリ振動が若干ではあるが発生した。２０分加工後のインサート摩耗状態を確認したところ、工具の最先端側に装着したインサート（５−１）において２箇所、また第３段目に装着したインサート（５−３）において１箇所の計３箇所のチッピングが発生していた。これは、第２段目インサート（５−２）以降に装着したインサートの軸方向すくい角がすべて同じとなっているため、本発明例となる試料番号１に比べると切削抵抗自体が高くなったと考えられる。これによって、切削加工中に発生する振動自体が大きくなり、ビビリ振動の発生に繋がり、インサートのチッピングに繋がったと考えられる。しかし、ビビリ振動自体はそれほど大きいものではなく、切削加工の実施は可能であった。また、工作物の表面粗さ（最大高さＲｚ）を測定したところ、２４．３μｍとなり、ビビリ振動の影響で工作物の表面粗さが、試料番号１〜４と比較して劣化していることが確認された。
【０１０８】
本発明例となる試料番号６は、刃径がφ５０ｍｍ、４つの螺旋状溝を有し、試料番号１と比較すると、硬質皮膜の被覆を行なっていない工具である。この試料番号６の評価結果は、本発明例となる試料番号１と同様の結果となったが、加工終了後のインサート装着部の摩耗状態を確認したところ、若干ではあるが、工具本体のインサート着座面に褐色を帯びた接触痕が観察された。
【０１０９】
比較例となる試料番号７は、刃径がφ５０ｍｍ、４つの螺旋状溝を有する工具である。ＯＨ値（首下長さ（Ｌ））は１７０ｍｍ、（Ｌ／Ｄ）値は３．４、と首下長さが比較的長い状態とし、装着したインサートの全ての配列角は４５度、軸方向すくい角ＡＡ１、ＢＡ１は６．０度と同一にした工具である。
この比較例となる試料番号７の評価結果は、切削開始直後よりビビリ振動が発生し、加工自体は非常に不安定な状態であった。また、切削開始後１０分を過ぎた頃よりビビリ振動が大きくなってきたため、加工時間１２分の状態で評価試験を中断した。この状態でインサート切れ刃の損傷状態を確認したところ、装着したインサート１６個中、１１個のインサートでチッピングが発生していた。また、工作物の表面粗さ（最大高さＲｚ）を測定したところ４７．０μｍとなり、劣化していた。これは、ビビリ振動の影響と考えられ、実用に耐えられない状態であった。
【０１１０】
従来例となる試料番号８は、４つの螺旋状溝に、インサートを千鳥状に装着した工具である。この従来例となる試料番号８の評価結果は、切削抵抗もそれほど高くなく加工できており、ビビリ振動の発生もなかった。加工自体は問題なく加工できた。しかし、インサートを千鳥状に装着したため、４つの螺旋状溝を有しているが、インサートの配列状態により、有効刃数は２枚となってしまう。そのため、加工能率は本発明例となる試料番号１と比較して半分の値となった。
【０１１１】
続いて、切削加工試験を行った際に発生した切削音についてＦＦＴ解析を行った結果を、図７を参照して説明する。図７は、切削加工試験を行った際に発生した切削音についてＦＦＴ解析結果を行って、その結果を縦軸にパワースペクトル（振幅）、横軸に周波数（Ｈｚ）として表示したパワースペクトル（周波数分布）を示す線図であって、（ａ）は試料番号７（比較例）のＦＦＴ解析結果を、（ｂ）は試料番号１（本発明例）のＦＦＴ解析結果を示している。
【０１１２】
図７に示すＦＦＴ解析結果から次のことが明らかになった。
（１）本発明例となる試料番号１においては、周波数４００Ｈｚ近傍でパワースペクトルがほとんど見られないのに対し、比較例となる試料番号７では３本のパワースペクトルが表れていた。
（２）同様に、周波数８００Ｈｚ近傍において両者の振動音のパワースペクトルを比較すると、比較例となる試料番号７は、本発明例となる試料番号１の約く３．７倍と大きくなっていた。
【０１１３】
（３）上記（１）、（２）の結果から、本発明の刃先交換式回転切削工具においては、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の構成、すなわち、
（ａ）複数の螺旋状溝はインサートを前記した刃列パターンＡ、及び刃列パターンＢに基づいて配列した螺旋状溝を備えていること。
（ｂ）螺旋状溝に配列したインサートの配列角を「θＡ１＞θＡ２」、「θＢ１＞θＢ２＞θＢ３」になるように設定していること。
（ｃ）刃列パターンＡを備えた第１の螺旋状溝３と、刃列パターンＢを備えた第２の螺旋状溝４において、これら螺旋状溝の最先端に装着されたインサート（５−１）の軸方向すくい角は、この最先端インサート（５−１）を除く同一螺旋状溝において他の位置に装着されたインサートの軸方向すくい角より小さくされていること。
等により、ビビリ振動の発生を抑制する効果が生じていたと考えられる。
【０１１４】
上記した実施例においては、本発明例に係る各刃先交換式回転切削工具のそれぞれの螺旋状溝には、４個又は５個（試料番号２）のインサートを装着した切削加工実験を行ったが、本発明例となる試料番号１、試料番号３〜６の刃先交換式回転切削工具に、５個、あるいは５個以上のインサートを装着しても、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の構成、及び前記した本発明の特徴を備えた構成にすれば、上記実施例で得られた効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の刃先交換式回転切削工具はラフィングエンドミルに関したものであり、特に切削用インサートの装着における配列や切れ刃角度を改善して、切削性能を改善している。切削用インサート切刃の耐欠損性を維持しながら切削抵抗の低抵抗化と振動の抑制とを可能とし、特に切削時のＬ／Ｄ値が２以上、好ましくは３〜５という、工具突き出し量が長い場合における切削加工に好適であり、産業上の利用可能性に富む。
【符号の説明】
【０１１６】
１：  刃先交換式回転切削工具、
２：  切削工具本体、  ２ａ：先端側、２ｂ：基端側、
３：  第１の螺旋状溝、
４：  第２の螺旋状溝、
５、５ａ、５ｂ：  インサート、
５−１：  最先端側インサート、５−２：第２段目インサート、
５−３：  第３段目インサート、５−４：第４段目インサート、
５−５：  第５段目インサート、５−６：第６段目インサート、
６：  外周切れ刃、
７：  インサートの底刃、
８：  インサートのノーズＲ、
９：  ニック溝、
１０：  インサート取付座、
１１：  ネジ部材、
１２：  バックメタル、
１３：  チップポケット、
Ｏ：  工具軸線、
ｈ：  インサートの切れ刃長さ、
ｔ：  インサートの厚さ、
ｕ：  インサートの幅、
α：  インサートの鈍角部の角度、
β：  インサートの逃げ角、
θＡ１、θＡ１：  第１の螺旋状溝に装着されたインサートの配列角、
θＢ１、θＢ２、θＢ３：  第２の螺旋状溝に装着されたインサートの配列角、
ＡＡ１、ＡＡ２：  第１の螺旋状溝に装着されたインサートの軸方向すくい角、
ＢＡ１、ＢＡ２：  第２の螺旋状溝に装着されたインサートの軸方向すくい角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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