(57)【要約】【課題】ＣＢＮエンドミルにおいて所定の切れ味を確保しつつ刃先強度を高くし、切込み寸法や送り速度等の加工条件を上げることができるようにする。【解決手段】外周刃１８が、シャンク１２ｓ側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように、ねじれ角λ（＝−３°〜−１８°）で軸心Ｏに対して傾斜しているため、その外周刃１８の軸方向先端のコーナー部２４における軸方向のすくい角が負（ねじれ角λと同じ）となり、刃先角が大きくなって刃先強度が向上し、刃欠けが抑制される。そして、このように刃欠けが抑制されると、ラップやホーニング等によるチャンファー処理で刃先を丸くする必要がないため、切削性能が安定するとともに、所定の切れ味を確保することが可能で、刃先強度が向上することと相まって、切込み寸法や送り速度等の加工条件を上げて加工能率を向上させることができる。【選択図】図１
2008110411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周刃および底刃が超高圧ＣＢＮ焼結体にて構成されているＣＢＮエンドミルにおいて、
前記外周刃は、シャンク側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように軸心Ｏに対して傾斜している
ことを特徴とするＣＢＮエンドミル。
【請求項２】
少なくとも軸方向の先端部が超高圧ＣＢＮ焼結体にて構成されており、該先端部の外周面に溝が設けられることにより該溝に沿って外周刃が形成されているとともに、該外周刃に連続して底刃が設けられているＣＢＮエンドミルにおいて、
前記溝が、シャンク側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように軸心Ｏに対して傾斜させられることにより、前記外周刃が、シャンク側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように軸心Ｏに対して傾斜させられている
ことを特徴とするＣＢＮエンドミル。
【請求項３】
前記溝は、軸心Ｏまわりにねじれたねじれ溝、または該軸心Ｏに対して傾斜した直線溝である
ことを特徴とする請求項２に記載のＣＢＮエンドミル。
【請求項４】
前記外周刃の軸心Ｏに対する傾斜角度λは、前記切削回転方向側への傾斜を正として−３°〜−１８°の範囲内である
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のＣＢＮエンドミル。
【請求項５】
前記外周刃のすくい角γ1 は−５°〜−３５°の範囲内である
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のＣＢＮエンドミル。
【請求項６】
直線状の底刃を有する場合に、該底刃と前記外周刃とが接続されるコーナー部は、軸心Ｏまわりの回転軌跡形状における該軸心Ｏを含む断面において円弧形状を成すように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のＣＢＮエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周刃および底刃が超高圧ＣＢＮ焼結体にて構成されているＣＢＮエンドミルに係り、特に、切込み寸法や送り速度を大きくして加工能率を向上させることができるＣＢＮエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
外周刃および底刃が超高圧ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）焼結体にて構成されているＣＢＮエンドミルが提案されている。特許文献１には、直方体形状の超高圧ＣＢＮ焼結体を、超硬合金にて構成されている工具本体にロウ付等により一体的に固設した後、円筒研削加工を施すことによって外周刃を形成する技術が記載されている。また、特許文献２には、軸方向の先端部に円柱形状の超高圧ＣＢＮ焼結体をロウ付等により一体的に固設した後、その超高圧ＣＢＮ焼結体に研削加工で溝を形成するなどして外周刃や底刃（ボール刃）を形成する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１７８２１１号公報
【特許文献２】特開２００２−１４４１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような従来のＣＢＮエンドミルの外周刃は、シャンク側から見た切削回転方向と同じ方向へねじれたねじれ刃、或いは軸心と平行な直刃であるため、その外周刃の軸方向先端部分、すなわち底刃に接続されるコーナー部では、軸方向のすくい角が０°か正になるため、必ずしも十分な刃先強度が得られず、チッピング等の刃欠けが生じ易くて切込み寸法や送り速度等の加工条件が制約されるという問題があった。これに対し、ラップやホーニング等によるチャンファー処理で刃先を丸くすることが行われているが、切削性能にばらつきが生じ易いとともに、切れ味が悪くなるため依然として加工条件を上げることは難しかった。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、ＣＢＮエンドミルにおいて所定の切れ味を確保しつつ刃先強度を高くして切込み寸法や送り速度等の加工条件を上げることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するために、第１発明は、外周刃および底刃が超高圧ＣＢＮ焼結体にて構成されているＣＢＮエンドミルにおいて、前記外周刃は、シャンク側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように軸心Ｏに対して傾斜していることを特徴とする。
【０００６】
第２発明は、少なくとも軸方向の先端部が超高圧ＣＢＮ焼結体にて構成されており、その先端部の外周面に溝が設けられることによりその溝に沿って外周刃が形成されているとともに、その外周刃に連続して底刃が設けられているＣＢＮエンドミルにおいて、前記溝が、シャンク側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように軸心Ｏに対して傾斜させられることにより、前記外周刃が、シャンク側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように軸心Ｏに対して傾斜させられていることを特徴とする。
【０００７】
第３発明は、第２発明のＣＢＮエンドミルにおいて、前記溝は、軸心Ｏまわりにねじれたねじれ溝、またはその軸心Ｏに対して傾斜した直線溝であることを特徴とする。
【０００８】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのＣＢＮエンドミルにおいて、前記外周刃の軸心Ｏに対する傾斜角度λは、前記切削回転方向側への傾斜を正として−３°〜−１８°の範囲内であることを特徴とする。
【０００９】
第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかのＣＢＮエンドミルにおいて、前記外周刃のすくい角γ1 は−５°〜−３５°の範囲内であることを特徴とする。
【００１０】
第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかのＣＢＮエンドミルにおいて、直線状の底刃を有する場合に、その底刃と前記外周刃とが接続されるコーナー部は、軸心Ｏまわりの回転軌跡形状におけるその軸心Ｏを含む断面において円弧形状を成すように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このようなＣＢＮエンドミルにおいては、外周刃が、シャンク側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように軸心Ｏに対して傾斜しているため、その外周刃の軸方向先端のコーナー部における軸方向のすくい角が負となり、刃先角が大きくなって刃先強度が向上し、刃欠けが抑制される。そして、このように刃欠けが抑制されると、ラップやホーニング等によるチャンファー処理で刃先を丸くする必要がないため、切削性能が安定するとともに、所定の切れ味を確保することが可能で、刃先強度が向上することと相まって、切込み寸法や送り速度等の加工条件を上げて加工能率を向上させることができる。
【００１２】
第２発明は、超高圧ＣＢＮ焼結体に溝を設けて外周刃や底刃を形成する場合で、実質的に第１発明の一実施態様に相当するものであり、第１発明と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
第３発明は、超高圧ＣＢＮ焼結体に軸心Ｏまわりにねじれたねじれ溝、またはその軸心Ｏに対して傾斜した直線溝を設ける場合で、直線溝の場合は、超高圧ＣＢＮ焼結体を軸心Ｏまわりに回転させることなく溝を研削加工できるため、簡単な設備で容易且つ迅速に溝加工を行うことができる。
【００１４】
第４発明では、外周刃の軸心Ｏに対する傾斜角度λが−３°〜−１８°の範囲内であるため、所定の切れ味を確保しつつ刃先強度が向上させられ、加工条件を上げて加工能率を向上させることができる。
【００１５】
第５発明では、外周刃のすくい角γ1 が−５°〜−３５°の範囲内であるため、軸方向先端のコーナー部だけでなく、外周刃全域で所定の切れ味を確保しつつ十分な刃先強度が得られるようになり、加工能率の向上に対応できる。
【００１６】
第６発明は直線状の底刃を有する場合で、その底刃と外周刃とが接続されるコーナー部が、軸心Ｏまわりの回転軌跡形状におけるその軸心Ｏを含む断面において円弧形状を成すように構成されているため、コーナー部の刃欠けが一層効果的に抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、コーナー部が角形のスクエアエンドミルに好適に適用されるが、丸コーナーを持つラジアスエンドミルやボールエンドミルなどにも適用され得る。ボールエンドミルにおいても、外周刃とボール刃（底刃）とが接続されるコーナー部の刃欠けが効果的に抑制され、切込み寸法や送り速度等の加工条件を上げて加工能率を向上させることができるのである。
【００１８】
ＣＢＮエンドミルは、特許文献１に記載のように直方体形状等の超高圧ＣＢＮ焼結体を、超硬合金等にて構成されている工具本体にロウ付等により一体的に固設した後、円筒研削加工などを施して外周刃や底刃を形成するものでも良いし、特許文献２に記載のように軸方向の先端部に円柱形状の超高圧ＣＢＮ焼結体をロウ付等により一体的に固設した後、その超高圧ＣＢＮ焼結体に研削加工で溝を形成するなどして外周刃や底刃を形成するものでも良く、種々の態様が可能である。外周刃や底刃の刃数は、２枚刃〜４枚刃が適当であるが、１枚刃や５枚刃以上であっても良く、径寸法等に応じて適宜設定される。
【００１９】
外周刃は、シャンク側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように軸心Ｏに対して傾斜しており、具体的には、切削回転方向が右回転の場合には左ねじれで、切削回転方向が左回転の場合には右ねじれになる。
【００２０】
第３発明は、例えば特許文献２に記載のように軸方向の先端部に円柱形状の超高圧ＣＢＮ焼結体をロウ付等により一体的に固設した後、その超高圧ＣＢＮ焼結体に研削加工などで溝を形成して外周刃や底刃を設ける場合で、ねじれ溝を形成する際には、研削砥石を超高圧ＣＢＮ焼結体に相対的に接近させて所定の深さまで切り込んだ後、ねじれ角に応じて超高圧ＣＢＮ焼結体を軸心Ｏまわりに回転させつつ軸方向へ相対移動させて研削加工を行えば良い。直線溝を形成する際には、超高圧ＣＢＮ焼結体を軸心Ｏまわりに回転させることなく、研削砥石を接近させるだけ、或いは接近させて所定の傾斜方向へ直線移動させるだけで良い。
【００２１】
特許文献１のように、直方体形状等の超高圧ＣＢＮ焼結体を工具本体にロウ付等により一体的に固設した後、円筒研削加工などを施して外周刃や底刃を形成する場合でも、上記のねじれ溝や直線溝に沿って形成される外周刃と同様の外周刃を設けることが可能である。
【００２２】
外周刃の軸心Ｏに対する傾斜角度λは、切削回転方向側への傾斜を正として−３°より大きいと、十分な刃先強度が得られなくなる一方、−１８°より小さいと切れ味が悪くなるため、第４発明のように−３°〜−１８°の範囲内が適当である。この傾斜角度λは、外周刃がねじれ刃の場合にはねじれ角に相当する。なお、直線溝に沿って設けられた外周刃の場合、傾斜角度λは厳密には逐次変化しているが、外周刃の全長に亘って上記角度範囲内となるようにすることが望ましい。
【００２３】
外周刃のすくい角γ1 についても、−５°より大きいと十分な刃先強度が得られなくなる一方、−３５°より小さいと切れ味が悪くなるため、第５発明のように−５°〜−３５°の範囲内が適当である。
【００２４】
第６発明では、直線状の底刃と外周刃とが接続されるコーナー部が、回転軌跡形状において円弧形状を成すように構成されているが、その円弧形状の半径は刃欠けを防止する上で０．１ｍｍ以上とすることが望ましく、径寸法によっても異なるが例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の範囲内、或いは工具径Ｄに対して０．０５Ｄ〜０．２５Ｄの範囲内が適当である。他の発明の実施に際しては、必ずしも円弧形状となるようにする必要はなく、直角等の角形のコーナー部とすることも可能である。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である２枚刃のＣＢＮスクエアエンドミル１０を説明する図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) は先端部分の拡大図、(c) は(b) の右側すなわち先端側から見た底面図、(d) は(c) の下側から見た図で(b) に対して軸心Ｏまわりの位相が９０°異なる正面図である。このＣＢＮスクエアエンドミル１０は、超硬合金製の工具本体１２の軸方向の先端に超高圧ＣＢＮ焼結体から成る刃部１４をロウ付により同心に一体的に固設したもので、工具本体１２は円柱形状のシャンク１２ｓを一体に備えており、そのシャンク１２ｓ側（図１(a) の左側）から見て軸心Ｏの右まわりに回転駆動されることにより切削加工を行うものである。
【００２６】
刃部１４の径寸法すなわち工具径Ｄは２ｍｍで、軸方向寸法は約１．５ｍｍである。この刃部１４には、円柱形状の超高圧ＣＢＮ焼結体の外周面に一対のねじれ溝１６を研削加工することにより、そのねじれ溝１６に沿って一対の外周刃１８が設けられているとともに、ねじれ溝１６の軸方向先端部分にギャッシュ２０を研削加工することにより、外周刃１８に連続して直線状の底刃２２が設けられている。ねじれ溝１６は、シャンク１２ｓ側から見た切削回転方向と反対方向すなわち左ねじれで設けられており、そのねじれ角λは、回転切削方向側への傾斜を正として−３°〜−１８°の範囲内、より好ましくは−５°〜−１５°の範囲内で設定されている。
【００２７】
このようなねじれ溝１６は、研削砥石を回転駆動しつつ刃部１４に相対的に接近させて所定の深さまで切り込んだ後、ねじれ角λに応じて刃部１４を工具本体１２と一体的に軸心Ｏまわりに回転させつつ軸方向へ相対移動させて研削加工を行えば良い。また、ねじれ溝１６によって構成されている外周刃１８のすくい面のすくい角は、−５°〜−３５°の範囲内、より好ましくは−１０°〜−３０°の範囲内で設定されており、その外周刃１８の二番面の逃げ角α1 は約２０°である。なお、上記ねじれ角λは、外周刃１８が軸心Ｏに対して傾斜している傾斜角度に相当する。
【００２８】
前記底刃２２の二番面の逃げ角α2 は約２０°で、前記ギャッシュ２０によって構成されている底刃２２のすくい面のすくい角γ2 は約−２０°である。また、この底刃２２と外周刃１８とが接続されるコーナー部２４は、軸心Ｏまわりの回転軌跡形状におけるその軸心Ｏを含む断面において円弧形状を成すように構成されており、本実施例ではその円弧形状の半径Ｒが約０．２ｍｍ（＝０．１Ｄ）とされている。底刃２２は、コーナー部２４から軸心Ｏ側へ向かうに従って凹むように傾斜させられており、その中凹角φは約２°である。
【００２９】
このような本実施例のＣＢＮスクエアエンドミル１０においては、外周刃１８が、シャンク１２ｓ側から見た切削回転方向に対して反対方向へねじれるように、ねじれ角λ（＝−３°〜−１８°）で軸心Ｏに対して傾斜しているため、その外周刃１８の軸方向先端のコーナー部２４における軸方向のすくい角が負（ねじれ角λと同じ）となり、刃先角が大きくなって刃先強度が向上し、刃欠けが抑制される。そして、このように刃欠けが抑制されると、ラップやホーニング等によるチャンファー処理で刃先を丸くする必要がないため、切削性能が安定するとともに、所定の切れ味を確保することが可能で、刃先強度が向上することと相まって、切込み寸法や送り速度等の加工条件を上げて加工能率を向上させることができる。
【００３０】
特に、本実施例では、直線状の底刃２２と外周刃１８とが接続されるコーナー部２４が、軸心Ｏまわりの回転軌跡形状における軸心Ｏを含む断面において円弧形状を成すように構成されているため、コーナー部２４の刃欠けが一層効果的に抑制される。
【００３１】
また、本実施例では外周刃１８の軸心Ｏに対する傾斜角度、すなわちねじれ角λが−３°〜−１８°の範囲内であるため、所定の切れ味を確保しつつ刃先強度が向上させられ、加工条件を上げて加工能率を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施例では外周刃１８のすくい角γ1 が−５°〜−３５°の範囲内であるため、軸方向先端のコーナー部２４だけでなく、外周刃１８の全域で所定の切れ味を確保しつつ十分な刃先強度が得られるようになり、加工能率の向上に対応できる。
【００３３】
因みに、ねじれ角λおよび外周刃１８のすくい角γ1 が異なる１０種類（No１〜No１０）の試験品を用意し、図２の(a) に示す試験条件で側面切削加工を行い、外周刃１８および底刃２２のチッピングの有無に基づいて加工の可否を調べたところ、図２の(b) に示す結果が得られた。なお、ねじれ角λが負の試験品No４〜No１０は本発明品で、ねじれ角λが０°以上の試験品No１〜No３は比較品である。
【００３４】
図２の(b) の結果から明らかなように、本発明品の試験品No４〜No１０では、送りが０．０１ｍｍ／刃、切込みａr が０．０１Ｄ（０．０２ｍｍ）であれば、外周刃１８および底刃２２にチッピングが生じることなく切削加工を行うことができた。特に、前記実施例のようにねじれ角λが−３°〜−１８°の範囲内で且つすくい角γ1 が−５°〜−３５°の範囲内である試験品No４〜No９の場合は、送りを０．０３ｍｍ／刃、切込みａr を０．０５Ｄ（０．１ｍｍ）と高くしても、外周刃１８および底刃２２にチッピングが生じることなく切削加工を行うことができる。
【００３５】
これに対し、比較品である試験品No２は、ねじれ角λが＋１５°であるが、すくい角γ1 が−３０°で刃先角が大きいため、送りが０．０１ｍｍ／刃、切込みａr が０．０１Ｄ（０．０２ｍｍ）の加工条件であれば、チッピングが生じることなく切削加工を行うことができた。しかしながら、加工条件がそれよりも高くなると、他の比較品（試験品No１、No３）と同様にチッピングが生じて加工不可になる。
【００３６】
なお、前記実施例では、超高圧ＣＢＮ焼結体から成る刃部１４に軸心Ｏまわりにねじれたねじれ溝１６が研削加工によって設けられ、そのねじれ溝１６に沿って外周刃１８が形成されていたが、刃部１４の軸方向長さは約１．５ｍｍと短いとともに、ねじれ角λは−５°〜−１８°の範囲内で軸心Ｏに対する傾斜が小さいため、軸心Ｏに対して傾斜した直線溝を設けるようにしても良い。その場合は、刃部１４を軸心Ｏまわりに回転させることなく、研削砥石を回転駆動しつつその刃部１４に対して所定の切込み深さまで相対的に接近させるだけ、或いは接近させて所定の傾斜方向へ直線移動させるだけで溝を研削加工できるため、簡単な設備で容易且つ迅速に溝加工を行うことができる。
【００３７】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例であるＣＢＮスクエアエンドミルを示す図で、(a) は正面図、(b) は先端部分の拡大図、(c) は先端側から見た底面図、(d) は(c) の下側から見た図で(b) に対して軸心Ｏまわりの位相が９０°異なる正面図である。
【図２】図１のねじれ角λおよびすくい角γ1 が異なる１０種類（No１〜No１０）の試験品を用いて側面切削加工を行い、外周刃および底刃のチッピングの有無に基づいて加工の可否を調べた結果を説明する図で、(a) は試験条件、(b) は加工可否の判定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０：ＣＢＮスクエアエンドミル（ＣＢＮエンドミル）    １４：刃部（超高圧ＣＢＮ焼結体）    １６：ねじれ溝（溝）    １８：外周刃    ２２：底刃    ２４：コーナー部    Ｏ：軸心    γ1 ：外周刃のすくい角    λ：ねじれ角（傾斜角度）
【図１】
2008110411.tif 000003
【図２】
2008110411.tif 000004