(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃径が２ｍｍ以下であり、刃部と首部とでは硬質皮膜の膜厚が異なるようにした被覆小径ストレートネックエンドミルであり、前記刃部の硬質皮膜の膜厚Ｔ１と前記首部の硬質皮膜の膜厚Ｔ２との膜厚比Ｔ２／Ｔ１は、１＜Ｔ２／Ｔ１＜２０であることを特徴とする被覆小径ストレートネックエンドミル。
【請求項２】
請求項１に記載の被覆小径ストレートネックエンドミルにおいて、前記首部の内部硬質皮膜の膜厚は、前記首部の刃部側より前記首部のシャンク部側の方が厚いことを特徴とする被覆小径ストレートネックエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、金型等の切削加工、特に深彫り加工に使用する被覆小径ストレートネックエンドミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電製品や機械製品の小型精密化は目を見張るものがあり、電子部品関係や半導体関連の部品も精密かつ複雑化している。これに伴い、成形する金型の高精度化も同時に要求されている。このような加工に切削工具を用いることが行われている。しかし、特に深い部分や隅部を加工する深彫り加工の場合には、切削工具のたわみなどにより不安定な切削を強いられるために高精度な加工が困難である。その理由としては、次のようなことが考えられる。先ず、切削中にエンドミルがたわみやすく、加工精度の低下、ビビリ振動が発生し、これらによる形状誤差が発生する。加工が不安定となるため、仕上げ面性状の悪化や、工具の欠損、折損といった問題も起こりやすい。よって、切削工具による深彫り切削加工を高精度で安定して行うためには、切削工具のたわみを低減することが重要である。上記問題を解決するために、本件出願人は、先に金型の深部加工等に用いる小径エンドミルであって、首部のたわみを抑制するために首部にコーティングを施したエンドミルを提案した（特許文献１）。特許文献１は、テーパネックエンドミルの刃部から首部に渡り、首下長さの５０％以上の長さの部位まで、残留圧縮応力を有する硬質皮膜を被覆することによってエンドミルにかかる曲げの力に耐えることができ、エンドミルの全体的なたわみを抑制することが開示されている。一般的に、工具に硬質皮膜を被覆する理由は、刃部の耐摩耗性を向上させることが目的であり、刃部と首部に被覆される硬質皮膜は、膜厚は均一、若しくは、刃部の硬質皮膜の方が厚く被覆され、同一皮膜である。首部よりも刃部の硬質皮膜が厚く被覆される理由としては、工具先端に位置する刃部の方が被覆時におけるプラズマ密度が高く、イオンが集中し易くなるためである。
【特許文献１】特開２００２−０１１６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
小径エンドミルを用いた深彫り切削を行う場合、首部の外径が先端からシャンク側に向かって略一定であるストレートネックエンドミルや、先端からシャンク側に向かって拡径するテーパ状の長い首部を有するテーパネックエンドミルが用いられている。ここで、工具剛性面を考慮すると、ストレートネックエンドミルの首部よりも、テーパネックエンドミルの首部が優れており、上記特許文献１に記載のものはテーパネックエンドミルの首部に硬質皮膜を施して更に工具剛性を向上させ、たわみを低減させたものである。ここで、テーパネックエンドミルで加工した場合、加工する壁面はエンドミルの首部に接触しないように傾斜面である必要があるが、微細な加工になるほど加工する壁面が垂直、若しくは垂直に近いことが多く、微細な加工には、ストレートネックエンドミルを使用せざるを得ない。しかしながら、ストレートネックエンドミルでは、工具剛性面で不十分であり、首部とシャンク部との接続部に段差が必然的に生じてしまい、耐折損性に劣っていた。本願発明は、かかる従来の事情に鑑み、ストレートネックエンドミルを用いた深彫り加工で、テーパネックエンドミルに硬質皮膜を施したものと同等以上に工具のたわみを抑制し、形状精度の向上並びに耐折損性改善を可能にする被覆小径ストレートネックエンドミルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、第１の発明は、刃径が２ｍｍ以下であり、刃部と首部とでは硬質皮膜の膜厚が異なるようにした被覆小径ストレートネックエンドミルであり、前記刃部の硬質皮膜の膜厚Ｔ１と前記首部の硬質皮膜の膜厚Ｔ２との膜厚比Ｔ２／Ｔ１は、１＜Ｔ２／Ｔ１＜２０であることを特徴とする被覆小径ストレートネックエンドミルである。これにより、最も工具のたわみ量に影響する首部を補強して形状精度を向上させる。
【発明の効果】
【０００５】
本願発明を適用することにより、深彫り加工において、工具のたわみを抑制することができ、高精度な形状加工、並びに、工具の耐折損性の向上が可能である被覆小径ストレートネックエンドミルを提供できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本願第１の発明は、刃部の硬質皮膜の膜厚をＴ１、上記首部の硬質皮膜の膜厚Ｔ２としたときの膜厚比Ｔ２／Ｔ１が、１＜Ｔ２／Ｔ１＜２０であることを特徴とする。これにより、刃部の硬質皮膜の膜厚よりも首部の硬質皮膜の膜厚を厚く設定し、首部の剛性を向上して工具のたわみ量を抑制できる点が本願発明の重要な改良点である。首部の方が刃部に比べて工具軸方向の長さが長いため、工具全体のたわみ量への影響が大きいが、第１の発明では、切削中に切削抵抗が刃部に作用しても、工具全体のたわみ量に影響を及ぼしやすい首部の剛性を向上するので、工具のたわみ量が抑制できる。刃部と首部の硬質皮膜の膜厚に差があるので、刃部と首部の曲げの力に対するたわみ方に差が出て、曲げの力を緩和・分散して折損を防ぐと考えられる。ここで、膜厚比Ｔ２／Ｔ１の値が１以下であると前述したように、刃部と首部の膜厚が均一、若しくは、刃部の硬質皮膜が厚く被覆され、首部のたわみを抑制することができず、工具全体のたわみ量が増加し、高精度な形状加工ができない。首部は曲げの力に対して一様にたわみ、曲げの力を緩和・分散することができず、首部とシャンク部の境界で折損しやすくなる。膜厚比Ｔ２／Ｔ１の値が２０以上であると、首部の硬質皮膜が脆くなり、首部のたわみ量を抑制することが困難となる。硬質皮膜が脆いため、切削時、硬質皮膜に亀裂が生じ、折損の起因となる可能性がある。更に、刃部と首部の硬質皮膜の膜厚に大きな差を設けるために、製造コストが掛かるため現実的でない。これらより、膜厚比Ｔ２／Ｔ１の値を１＜Ｔ２／Ｔ１＜２０とした。膜厚比Ｔ２／Ｔ１の値の更に好ましい範囲として、３．５＜Ｔ２／Ｔ１＜１８が工具のたわみ量を抑制し、より高精度な形状加工が可能である。刃部の硬質皮膜の膜厚は２μｍ以下であるのが好ましく、刃部の刃先をシャープに保ち、切削抵抗の増加を抑制して工具のたわみ量を抑制し、高精度な形状加工が可能である。２μｍを超えると刃先に硬質皮膜が厚く付き、刃先が丸まって切れ味が低下するため、切削抵抗が増加する可能性がある。
【０００７】
第１の発明の更に好ましい形態として、上記首部に被覆される内部硬質皮膜の残留圧縮応力Ｓを２ＧＰａ≦Ｓ≦８ＧＰａに設定することが好ましい。これらの構成を満足する場合、首部のたわみ量を更に抑制することができる。ここで、残留圧縮応力Ｓが２ＧＰａ未満であると、工具のたわみ量が増加する傾向にあり、高精度な形状加工ができない。残留圧縮応力Ｓが８ＧＰａを越えると、首部の内部硬質皮膜が脆くなりすぎ、切削中の振動等により首部の硬質皮膜に亀裂が生じて工具のたわみ量を抑制する効果が低下する。好ましい残留圧縮応力Ｓの範囲としては、２．５ＧＰａ≦Ｓ≦５．５ＧＰａである。更に、内部硬質皮膜だけでなく、首部の内部硬質皮膜の外周側に被覆する外部硬質皮膜の残留圧縮応力Ｓも上記数値範囲を満足しても良く、更に首部の補強を行うことができる。
【０００８】
工具における残留圧縮応力を測定する方法としては、硬質皮膜組成、結晶構造、組織構造、皮膜硬度、刃先先端の硬質皮膜状態から定性的に判断できるが、微小部薄膜Ｘ線回折から定量的に判断することができる。最も高精度で定量的に硬質皮膜の残留圧縮応力を測定する方法としては、同一皮膜を別の試験片に被覆し、被覆前後の薄板の変形量から算出することが好ましい。変形量から算出する測定方法について説明する。例えば、試験片としては、縦８ｍｍ×横２５ｍｍ×厚み０．７ｍｍ〜０．９ｍｍの超硬合金製であって、弾性係数Ｅが５１７．５４ＧＰａ、ポアソン比ｖが０．２３８の両面鏡面加工した薄板を準備し、この薄板の被覆処理前の変形量を事前に測定しておき、その後、薄板の片面に硬質皮膜を被覆し、被覆後の変形量から被覆処理におけるたわみ量δ、膜厚ｄ、試験片厚さＤ、測定長さｌを測定し、化１式から残留圧縮応力Ｓを算出することができる。
【０００９】
【化１】
0004641960.tif 000002
【００１０】
第１の発明の更に好ましい形態として、上記首部に被覆される内部硬質皮膜、及び、外部硬質皮膜のうち、少なくとも１つのＸ線回折における半価幅Ｈが、０．８°＜Ｈ＜２．４°であることである。これらを満足することにより、更に首部のたわみ量を低減させることができ、高精度な形状加工ができ、安定した切削加工が可能である。Ｈの値が、０．８°以下であると、工具のたわみ量の抑制が十分ではない場合があり、形状加工の精度が十分でない。２．４°以上であると、首部の硬質皮膜が脆化する傾向にあり、切削中の振動等により首部の硬質皮膜に亀裂が生じて工具のたわみ量を抑制する効果が低下する。これらの理由より、半価幅Ｈの値を上記範囲に規定することが好ましい。Ｘ線回折において、Ｂ１構造の結晶構造を有する場合、（２００）面の半価幅とすることが好ましい。更に、第１の発明は、首部の内部硬質皮膜の膜厚を首部の刃部側からシャンク部側にかけて変化させても良く、特に、前記内部硬質皮膜の刃部側の膜厚よりシャンク側の膜厚を厚くするのが良い。これにより、たわみの節となる首部とシャンク部の繋ぎ部分である首部テーパ部付近を重点的に補強することができ、工具全体のたわみ量を抑制することができる。刃部の硬質皮膜と首部の刃部側の内部硬質皮膜の膜厚の差を抑制しつつ首部の補強が可能であるので、刃部と首部の境界部の硬質皮膜に亀裂が生じにくく、首部に安定して硬質皮膜を被覆することができる。前記内部硬質皮膜の膜厚を段階的に変化させた場合、膜厚が変わる位置を境に首部のたわみ方が変化し、工具全体に掛かる曲げの力を緩和・分散し、ビビリ振動を抑制し、仕上げ面性状が向上する。折損を防止することができると考えられる。これらの改善により、工具のたわみを大幅に抑制することができ、ビビリ振動を低減せしめ、より安定して仕上げ加工が可能となり、形状誤差の少ない高精度な加工が実現できる。
上記首部の硬質皮膜の被覆は、一般的な被覆処理では成しえず、意図的に首部の硬質皮膜を厚く被覆したものである。
【００１１】
刃部と首部とで異なる膜厚の硬質皮膜を被覆した被覆小径ストレートネックエンドミルを製造する方法として、第１回目の被覆工程の前に、前記ストレートネックエンドミルの材料となる工具部材に首部、シャンク部を形成し、その工具部材のシャンク部に対して首部を挟んで反対に位置する先端側と首部へ内部硬質皮膜を被覆し、続いて、工具部材の先端に切れ刃を形成し、刃部、首部、シャンク部を有する工具形状が完成する。第２回目の被覆工程は、刃部の硬質皮膜と首部の外部硬質皮膜を被覆し、前記刃部の硬質皮膜の膜厚Ｔ１、前記首部の硬質皮膜の膜厚Ｔ２との膜厚比Ｔ２／Ｔ１が、１＜Ｔ２／Ｔ１＜２０とした被覆小径ストレートネックエンドミルを得ることができ、工具のたわみ量、折損を抑制して高精度な形状精度が可能な被覆小径ストレートネックエンドミルを提供できる。ここで、第１回目の被覆工程にて、異なる組成の硬質皮膜を複数回積層しても良く、第２回目の被覆工程にて、異なる組成の硬質皮膜を複数回積層しても良く、第１回目の被覆工程、第２回目の被覆工程の硬質皮膜は異なる組成であっても良い。第１回目の被覆工程で首部のシャンク部側の内部硬質皮膜の膜厚を厚くするには、首部の刃部側をマスキングする方法が考えられる。上記製造方法により、第１回目の被覆工程で、首部の剛性を向上させてたわみ量を抑制するための硬質皮膜、例えば、ＴｉＳｉＮを付与することができ、刃部には切削抵抗を低減して工具のたわみ量を抑制するための潤滑皮膜、例えばＣｒＳｉＮを付与する等、目的に応じた硬質皮膜を被覆することができる。
【００１２】  本願発明の被覆小径ストレートネックエンドミルの刃部のすくい角は正が好ましく、切削抵抗を低減して更に工具全体のたわみ量を抑制することができる。特に工具のたわみ量は工具直角方向からの切削抵抗に影響を受けやすいので、外周刃のすくい角を正にすることがより効果的である。同様の理由で、被覆小径ストレートネックエンドミルがボールエンドミルの場合、ボール刃の外周側の法線方向すくい角が正であるのが好ましい。刃部自体のたわみ量を抑制するため、心厚は刃径に対して７０％〜８０％の範囲とするのが好ましく、刃部の剛性を上げて工具のたわみ量を抑制できる。本願発明の更に好ましい形態として、硬質皮膜を被覆した被覆小径ストレートネックエンドミルにおいて、首部に被覆される硬質皮膜のうち少なくとも１層は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂから選択される少なくとも一種以上の窒化物、炭化物、酸化物、硼化物、若しくはこれらの一種以上の固溶体であることが好ましい。特に好ましくは、被覆する硬質皮膜の少なくとも１層に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂのから選択される２種以上若しくは３種以上の窒化物が効果的である。特に、首部の内部硬質皮膜として、ＴｉＳｉの窒化物を少なくとも１層以上被覆することにより、著しく工具のたわみ量が抑制される。本願発明は、ストレートネックエンドミルの刃径が２ｍｍ以下、つまり、首部が２ｍｍ未満の剛性の低い被覆小径ストレートネックエンドミルに特に効果を発揮する。首部の内部硬質皮膜は首部とシャンク部の間にある首テーパ部に被覆しても良く、工具全体のたわみ量を抑制できる。本願発明は、上記工具の刃径Ｄに対する、工具先端からシャンクの把持位置前面までの工具突き出し長さＬの工具突きだし比率Ｌ／Ｄが３以上の深彫り切削加工に使用するのが好ましく、前記工具突きだし比率Ｌ／Ｄが１０以上で本願発明の効果がより顕著に表れる。以下、本願発明を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００１３】
（実施例１）
本発明例１は、基材としてＣｏ含有量が８重量パーセント、ＷＣ平均粒径が０．４〜０．６μｍからなる超微粒超硬合金を用いたものである。図１に示すように、刃部１にボール刃と外周刃を設け、刃数は２枚刃、刃径は２ｍｍ、つまり、ボール刃半径が１ｍｍとし、ボール刃の法線方向すくい角は先端付近で０°、外周側で５°に設定し、外周刃のすくい角は５°、ねじれ角は２０°、心厚は刃径の７５％に当たる１．５ｍｍ、有効刃長３ｍｍとする。刃部１には首部２、首テーパ部３が連なり、首部直径は１．９２ｍｍと刃径より若干小さい径を有する首逃がしを設けた。エンドミル先端から首部２と首テーパ部３の境界までのエンドミル軸方向距離である首下長さは１０ｍｍ、シャンク部４の直径は４ｍｍである。本発明例１は、硬質皮膜として、刃部１にＴｉＡｌＮを膜厚を２μｍで被覆し、首部２の内部硬質皮膜にＴｉＡｌＮを膜厚が４μｍ、前記内部硬質皮膜の外周に刃部１に被覆した硬質皮膜と同じＴｉＡｌＮを２μｍ、よって首部の硬質皮膜の膜厚が合計で６μｍとなるように被覆した。本発明例１の膜厚比Ｔ２／Ｔ１は３である。
硬質皮膜の被覆方法として、先ず、刃部形状が形成される予定の部位である加工前刃部と首部２とシャンク部４が連なった形状を有する工具部材を製作した後に、１回目の被覆工程にて、首部に内部硬質皮膜としてＴｉＡｌＮを膜厚４μｍで被覆した。その後、前記加工前刃部に刃部形状を形成するための研削加工を行い、前記加工前刃部に被覆されたＴｉＡｌＮを削り落とし、前記工具部材をエンドミル形状に仕上げる。そして、２回目の被覆工程として前記刃部と首部にＴｉＡｌＮを膜厚２μｍで被覆した。以上のような被覆方法で硬質皮膜を被覆することで、刃部の硬質皮膜の膜厚を２μｍ、首部の硬質皮膜の膜厚を６μｍに設定した。
比較のため、比較例２として、本発明例１と同様の仕様で、刃部のみにＴｉＡｌＮを膜厚２μｍで被覆したエンドミル、つまり、膜厚比Ｔ２／Ｔ１が０であるもの、比較例３として、本発明例１と同様の仕様で刃部の硬質皮膜の膜厚が２μｍ、首部の硬質皮膜の膜厚が１μｍのＴｉＡｌＮを被覆した、つまり、膜厚比Ｔ２／Ｔ１が０．５であるものを製作した。刃部と首部の硬質皮膜の膜厚の測定は、本発明例１、比較例２、３をそれぞれ２本づつ作成し、そのうちの１本をエンドミル先端から２ｍｍと５．５ｍｍの箇所でエンドミル軸に直角に切断し、その切断面にて刃部の外周刃逃げ面の硬質皮膜の膜厚と首部の硬質皮膜の膜厚をそれぞれ測定した。首部の内部硬質皮膜の膜厚は、首部の硬質皮膜全体の膜厚から刃部の硬質皮膜の膜厚を引いた値とした。切削試験は、被削材に硬さがＨＲＣ５２のＳＵＳ４２０Ｊ２を用い、前記被削材にエンドミル軸方向に対して傾斜角０．５°を有する基準面を設け、前記被削材の上面から下面に向かって等高線切削によって基準面と同様の傾斜を有する仕上げ面を創成する。切削条件は、回転数が１００００ｍｉｎ−１、エンドミル径方向の送り速度１ｍ／ｍｉｎ、仕上げ加工代として工作機械のエンドミル径方向切り込み量の指令を０．１ｍｍに設定し、１回あたりのエンドミル軸方向切り込み量を０．１ｍｍとして、乾式切削を行った。評価方法としては、切削長２００ｍ時の前記基準面と前記切削試験にて創成した仕上げ面との加工段差を基準面直角断面視で接触式形状測定器を用いて測定し、仕上げ加工代である０．１ｍｍから加工段差の値を差し引いた形状誤差を評価した。その結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
0004641960.tif 000003
【００１５】
表１に示すように、本発明例１は、形状誤差を０．０１ｍｍに抑えることができた。更に仕上げ面は、ビビリ面もほとんどなく良好な仕上げ面性状を示し、工具のたわみ量を抑制し、高精度な形状加工が可能であった。それに対して、比較例２は形状誤差が０．０２５ｍｍと大きく、仕上げ面もビビリ面が観察された。比較例３は、形状誤差が０．０２２ｍｍと比較例２と比べると僅かに小さくなったが、仕上げ面はビビリ面が観察された。この結果より、膜厚比Ｔ２／Ｔ１が本願発明の範囲外の比較例２、３は、工具のたわみ量が抑えられず、形状精度が得られなかった。
【００１６】
（実施例２）
次に、本発明例１と同様の仕様で、本発明例４〜９として首部の膜厚を３〜３６μｍ、つまりＴ２／Ｔ１の値が１．５〜１８の範囲のものと、比較例１０として４２μｍ、つまりＴ２／Ｔ１の値が２１のものを実施例１と同様の試験に供した。その試験結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
0004641960.tif 000004
【００１８】
表２に示すように、本発明例４〜９では形状誤差が０．００４ｍｍ〜０．０１２ｍｍと、形状誤差が小さく良好であった。その中でも膜厚比Ｔ２／Ｔ１が６である本発明例７が特に形状誤差が０．００５ｍｍ未満と小さく、仕上げ面の状態もビビリ面がなく優れていた。これは、より首部のたわみが抑制されたためと考えられる。しかし、刃部と首部の硬質皮膜の膜厚比が大きい本発明例８、９は本発明例７と比較して若干形状誤差が増加した。これは、首部の硬質皮膜の占める割合が大きく、首部表面が脆いため切削中に首部の内部硬質皮膜に微小な亀裂が生じ、工具のたわみ抑制効果が少なくなったと考えられる。一方、膜厚比Ｔ２／Ｔ１が２２である比較例１０は、形状誤差が０．０２ｍｍ以上と形状精度が得られず、切削開始時からすでに首部の内部硬質皮膜に亀裂が生じており、首部の補強がされなかったためと考えられる。図２は実施例１の本発明例１と比較例２〜３、実施例２の本発明例４〜９と比較例１０の試験結果を元に作成したＴ２／Ｔ１の値と形状誤差の関係図であり、Ｔ２／Ｔ１が１〜２０の範囲のものは形状誤差が０．０１５ｍｍ以下と良好であるのが分かる。また図２に示すように、Ｔ２／Ｔ１が３．５〜１８の範囲では、形状誤差が０．０１０ｍｍ以下と更に好ましい形状精度で加工できることが分かる。
【００１９】
（実施例３）
本発明例１１〜１６として、本発明例１と同様の仕様で、首部の内部硬質皮膜の残留圧縮応力Ｓが１．５ＧＰａ〜９．１ＧＰａとしたものを作成し、実施例１と同様の試験を行った。ここで、それぞれの残留圧縮応力Ｓの値は、第１回目被覆工程の被覆前後の薄板の変形量から算出した値である。試験結果を表３に示す。
【００２０】
【表３】
0004641960.tif 000005
【００２１】
表３に示すように、本発明例１１〜１６はいずれも形状誤差が０．０１５ｍｍ以下と小さく、工具のたわみ量を抑制し、高精度な形状加工ができた。特に、本発明例１２〜１４は、形状誤差が０．０１ｍｍ以下と極めて優れた結果となった。これは、首部に高い残留圧縮応力を付与し、硬質皮膜が切削中に首部に発生する曲げの力に抗い、工具のたわみ量が抑えられたと考えられる。本発明例１１〜１６の仕上げ面はいずれも良好な結果を示したが、特に、本発明例１３、１４が非常にビビリ面のないきれいな面性状であった。図３は本発明例１１〜１６の残留圧縮応力Ｓと形状誤差との関係を示した図であり、残留圧縮応力Ｓが２ＧＰａ〜８ＧＰａの範囲にあるものは形状誤差が０．０１ｍｍ以下と良好であることが分かる。更に図３に示すように、３ＧＰａ〜６．５ＧＰａの範囲で形状誤差が０．００６ｍｍ以下と良好であることが分かる。
【００２２】
（実施例４）
本発明例１と同様の仕様で、本発明例１７〜２０として首部の内部硬質皮膜と、刃部と首部外部硬質皮膜の組成を変えたもの、比較例２１、２２として首部の内部硬質皮膜と、刃部と首部外部硬質皮膜の組成を同一にしたものを作成し、実施例１と同様の試験を行った。本発明例１７〜２０、比較例２１、２２の仕様と試験結果を表４に示す。
【００２３】
【表４】
0004641960.tif 000006
【００２４】
表４に示すように、本発明例１７〜２０は形状誤差が０．０１ｍｍ以下と小さく、精度良く加工することができた。仕上げ面性状はビビリ面も観察されず、良好であった。これは、首部の内部硬質皮膜により首部の剛性を上げて工具のたわみ量を抑制しつつ、刃部の硬質皮膜の膜厚を２μｍ以下に抑えることができ、切削抵抗が増加せず、工具のたわみ量が抑制できたためと考えられる。特に、刃部にＣｒを含有する硬質皮膜を被覆した本発明例１９、２０は形状誤差が０．００５ｍｍ以下と更に小さく、より工具のたわみ量を抑制できた。これは、首部の補強に加えて工具刃先にかかる切削抵抗を硬質皮膜の潤滑作用で低減できたためと考えられる。比較例２１、２２は形状誤差が０．０１５ｍｍ以上と大きく、形状精度が悪化した。これは、刃部の硬質皮膜の膜厚が首部の硬質皮膜の膜厚と同等であり、工具の刃先が厚い硬質皮膜により丸まり、切削抵抗が増加し、首部のたわみ量が増加したためであると考えられる。
【００２５】
（実施例５）
本発明例１と同様の仕様で、本発明例２３〜２８として首部の硬質皮膜の半価幅Ｈが異なる硬質皮膜を被覆し、実施例１と同様の試験を行った。本発明例２３〜２８の各仕様と、試験の結果を表５に示す。
【００２６】
【表５】
0004641960.tif 000007
【００２７】
表６に示すように、本発明例２３〜２８において、形状誤差が０．０１５ｍｍ未満と少なく良好な結果となった。特に本発明例２４〜２７において形状誤差が０．０１ｍｍ以下と良好であり、工具のたわみ量を抑制し、高精度な形状加工が可能となった。図４は本発明例２３〜２８の試験結果を元に作成した半価幅Ｈと形状誤差の関係図であり、図４より半価幅Ｈが０．８°＜Ｈ＜２．４°の範囲のとき形状誤差が０．０１ｍｍ以下と良好になることが分かる。
【００２８】
（実施例６）
本発明例１と同様の仕様で、本発明例２９〜３８として組成が異なる各種硬質皮膜を被覆し、実施例１と同様の試験を行った。本発明例２９〜３８の仕様と試験結果を表６に示す。
【００２９】
【表６】
0004641960.tif 000008
【００３０】
その結果、本発明例２９〜３８において、形状誤差が０．０１５ｍｍ未満と少なく良好な結果となった。特に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂから選択した二種以上の窒化物を被覆した本発明例２９〜３５は形状誤差が０．０１ｍｍ以下と更に小さく、工具のたわみ量の抑制に効果的であった。
【００３１】
（実施例７）
実施例７として、本発明例１と同様の仕様で、首部の内部硬質皮膜の膜厚を変化させたものを比較した。膜厚の測定は、首部において、エンドミル軸方向に沿って刃先から５．５ｍｍ部、７ｍｍ部、８．５ｍｍ部、つまり、それぞれ首部の長さに対して２５％、５０％、７５％の位置で行った。本発明例３９〜４１として首部の内部硬質皮膜の膜厚を２段階で変化させたもの、本発明例４２〜４４として首部の内部硬質皮膜の膜厚を３段階で変化させたものをそれぞれ製作し、実施例１と同様の試験を行った。本発明例３９〜４４の仕様と試験結果を表７に示す。
【００３２】
【表７】
0004641960.tif 000009
【００３３】
表７に示すように、本発明例３９〜４４は実施例１の比較例２、３と比較して形状誤差が０．０２ｍｍ未満と少なく良好な結果となった。特に、首部の長さの全体に内部硬質皮膜を被覆した本発明例３９〜４０、本発明例４２〜４３が形状誤差が０．０１ｍｍ以下と良好であり、工具のたわみ量を抑え、高精度な形状精度が得られる。更に、首部の内部硬質皮膜の膜厚が厚く被覆された割合が多いほど形状誤差は小さく、本発明例３９より本発明例４０の方が形状精度が良好であることが分かる。首部の内部硬質皮膜の膜厚がシャンク部側へ向かうに従って増加する割合が大きいほど形状誤差は小さく、本発明例４２より本発明例４３の方が形状精度が良好であることが分かる。首部の内部硬質皮膜の膜厚を２段階で変化させた本発明例３９〜４１より３段階で変化させた本発明例４２〜４４の方が形状誤差が小さく、工具のたわみ量が抑制できたことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本願発明に係る被覆小径ボールエンドミルの概略図である。
【図２】図２は、膜厚比Ｔ２／Ｔ１と形状誤差との関係図である。
【図３】図３は、残留圧縮応力Ｓと形状誤差との関係図である。
【図４】図４は、半価幅Ｈと形状誤差の関係図である。
【符号の説明】
【００３５】
１：刃部
２：首部
３：首テーパ部
４：シャンク部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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