(57)【要約】【課題】  ボールエンドミル、ラジアスエンドミルなどのエンドミルにおいて、切削負荷を低減できるとともに、工具寿命を向上できるようにする。【解決手段】  切刃２を底面視で軸対称なねじれ刃とし、切削方向側にチャンファ４Ａ、４Ｂを隣接して第１切刃２Ａ、第２切刃２Ｂを形成する。そして、チャンファ４Ａ、４Ｂと逃げ面３Ａ、３Ｂとで形成される切刃角を切刃２に沿って一定もしくは連続的に変化する構成とする。【選択図】      図１
2005118960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線回りに回転する工具本体の先端または先端角部に正面視略円弧状とされたＲ切削刃部を有する切刃を備えたエンドミルであって、
前記切刃が、底面視において軸対称のねじれを有するとともに、切削方向側にチャンファが隣接されてなり、
該チャンファと逃げ面とのなす切刃角が、少なくとも前記Ｒ切削刃部において一定もしくは連続的に変化する構成とされたことを特徴とするエンドミル。
【請求項２】
前記Ｒ切削刃部の切刃角の変化量が、０度以上３０度以下であることを特徴とする請求項１に記載のエンドミル。
【請求項３】
前記Ｒ切削刃部の切刃角の範囲が、４０度以上１４０度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンドミル。
【請求項４】
前記チャンファのチャンファ角が負角とされたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンドミル。
【請求項５】
前記切刃の底面視の対称軸が、前記回転軸線から所定距離だけずらされたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンドミル。
【請求項６】
前記所定距離が、前記切刃の外径に対して、０．３％以上１２％以下の範囲とされたことを特徴とする請求項５に記載のエンドミル。
【請求項７】
前記Ｒ切削刃部を含む底刃において、前記チャンファに隣接して不連続な傾斜を有するとともに前記底刃により形成される切り屑を排出可能とする切り屑排出溝が形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエンドミル。
【請求項８】
前記チャンファの幅が、前記切刃の外径に対して、０．１％以上２５％以下の範囲とされたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のエンドミル。
【請求項９】
前記切刃が、前記Ｒ切削刃部を含む底刃と外周刃とからなり、これらが滑らかに接続して連続されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミルに関する。特に、半球面、角Ｒ面、Ｒ溝などが加工可能な切刃を有する、例えばボールエンドミル、ラジアスエンドミルなどに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金型および部品加工の高精度化が強く求められており、それらの材質に高硬度材が用いられる傾向がある。そのため、切削工具の高精度化および高寿命化が要求されている。切削加工では、荒加工の場合、加工時間の短縮を図るため高能率な重切削が行われる傾向が強く、仕上げ加工の場合、後工程の金型の磨き作業を容易にするために、加工面が良好かつ均一に仕上がることが要求されている。
従来、例えばボールエンドミルやラジアスエンドミルなど、金型などの被削物に半球面、角Ｒ面、Ｒ溝などのＲ部を含む２次元または３次元の曲面を形成するエンドミルにおいて、これらＲ部を形成するＲ刃には直刃とねじれ刃がある。直刃では、切刃角（くさび角）が均一のものと切刃に沿う方向に変化するものとがあるが、ねじれ刃では、切刃角が切刃に沿う方向で変化する構成とされる。
例えば、特許文献１には、回転軸線回りに回転する工具本体の先端に回転軸線を通る略円弧状の切刃を設け、すくい角と逃げ角とを切刃に沿う方向に可変としたボールエンドミルが記載されており、切刃角が切刃に沿う方向に変化された直刃、ねじれ刃を有する例が記載されている。
また、直刃では切刃全周に均一な角度のチャンファを備えるものも知られている。
さらにボールエンドミルでは、回転軸線近傍にチゼル部を備えるものが多い。
【特許文献１】特開２００２−５２４１２号公報（第４−８頁、図１、６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来のエンドミルには以下のような問題があった。
Ｒ刃が直刃の場合、被削物に切刃全周が一度に当たるため切削負荷が大きくなる。その結果、荒加工時には、切刃の欠損が起こりやすくなり工具寿命が短くなるという問題があり、仕上げ加工時には、ビビリが発生して切削面の仕上げ精度が悪化するという問題がある。
Ｒ刃が直刃でチャンファを有する場合は、刃先強度が上がり切刃の欠損を防止できるものの、チャンファが大きな負角であるため切刃全周の切れ味が低下し、良好な切削面が得られないという問題がある。
Ｒ刃がねじれ刃の場合、切刃が被削物と部分的に順次当たって切削が進行するので切削負荷が小さくなり、切れ味もよくなるものの、荒加工時には、切刃と被削物との境界部での摩耗が促進されるので工具寿命が短くなるという問題がある。また切刃に沿って切刃角が変化するため、切削部位により切削負荷が変化し、特に仕上げ加工においては、切削面の仕上げ精度が場所によりばらついて、均一な切削面が得られないという問題がある。
またチゼル部を有するボールエンドミルでは、切刃の欠損などは防止できるものの、チゼル部の摩耗の進行に伴って被削物と切刃との接点で擦れが生じやすくなり切削抵抗が増大する。その結果、切刃の摩耗が激しくなり欠損が生じやすくなって、工具寿命が短くなるという問題がある。
特許文献１に記載の技術では、切刃を連続させチゼル部を設けないので、上記の問題は改善されるものの、回転軸線上で切刃の周速が０となり、回転軸線近傍での切削抵抗が大きくなる。その結果、切刃の摩耗が激しくなり欠損が生じやすくなって、工具寿命が短くなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、ボールエンドミル、ラジアスエンドミルなどのエンドミルであって、切削負荷を低減できるとともに、工具寿命を向上できるエンドミルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、回転軸線回りに回転する工具本体の先端または先端角部に正面視略円弧状とされたＲ切削刃部を有する切刃を備えたエンドミルであって、前記切刃が、底面視において軸対称のねじれを有するとともに、切削方向側にチャンファが隣接されてなり、該チャンファと逃げ面とのなす切刃角が、少なくとも前記Ｒ切削刃部において一定もしくは連続的に変化する構成とする。
この発明によれば、切刃が底面視において軸対称のねじれを有するねじれ刃となるので、切刃と被削物とが点接触するとともに、工具本体の回転とともにその接触位置が切刃に沿って移動し、部分的に切削が進行する。その結果、切削抵抗が低減される。
また、切刃角が一定もしくは連続的に変化するから切削抵抗のムラが低減される。
また、チャンファを有するので、切刃剛性を高めることができ、切刃強度を向上させることができる。そしてチャンファ面が切刃に沿って湾曲するため、切り屑の凝着を抑制することができる。
したがって、重切削にも仕上げ切削にも適するエンドミルとすることができる。特に仕上げ切削の場合、被削物と切刃の接点においてばらつきの少ない負荷条件での切削が行えるので、曲面型状が２次元であるか３次元であるかを問わず、仕上げ精度のムラの少ない良好な仕上げ面が得られる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエンドミルにおいて、前記Ｒ切削刃部の切刃角の変化量が、０度以上３０度以下である構成とする。
この発明によれば、切刃角の変化量が、０度以上３０度以下の範囲にあるので、良好な切削を行うことができる。切刃角の変化量が３０度をより大きいと切刃剛性のばらつきが大きくなりすぎ面精度がばらついてしまう。
なお、より良好な切削を行うためには、切刃角の変化量は、０度以上２０度以下とすることが好ましい。
また、より一層良好な切削を行うためには、切刃角の変化量は、０度以上５度以下とすることが好ましい。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のエンドミルにおいて、前記Ｒ切削刃部の切刃角の範囲が、４０度以上１４０度以下である構成とする。
この発明によれば、切刃角の範囲が４０度以上１４０度以下であるので、十分な切刃強度および切刃剛性が得られる。切刃角が４０度より小さいと切刃強度および切刃剛性が小さくなり、欠損やビビリの原因となる。切刃角が１４０度より大きいと、すくい角が大きな負角となり、切れ味が劣ったものとなる。
なお、より良好な切削を行うためには、切刃角の範囲は、７０度以上１３０度以下とすることが好ましい。
またより一層良好な切削を行うためには、切刃角の範囲は、９０度以上１１０度以下とすることが好ましい。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のエンドミルにおいて、前記チャンファのチャンファ角が負角とされた構成とする。
この発明によれば、チャンファ角が負角なので、すくい角が負角となる。そこで、仕上げ切削において、チャンファで圧縮していく切削となるため、引張応力によるバリが発生せず、高精度な加工面を形成することができる。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載のエンドミルにおいて、前記切刃の底面視の対称軸が、前記回転軸線から所定距離だけずらされた構成とする。
この発明によれば、切刃の底面視の中心軸が回転軸線から所定距離だけずらされることにより、切削時に切刃の一方は芯上がり、他方は芯下がりとなる。その結果、一種の不等間隔刃として作用するから共振振動を抑制することができる。
また切刃の任意の位置で被削物に対して周速を有するから、切削抵抗を低減して切刃の摩耗を抑制でき、折損を防止することができる。ラジアスエンドミルでは、特にドリル加工時に、円滑なドリル加工を行うことができる。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のエンドミルにおいて、前記所定距離が、前記切刃の外径に対して、０．３％以上１２％以下の範囲とされた構成とする。
この発明によれば、切刃の底面視の対称軸を回転軸線に対してずらす所定距離を、切刃の外径の０．３％以上１２％以下の範囲とするので、良好な切削を行うことができる。
所定距離が、切刃外径の０．３％より小さいと、中心軸近傍の切刃の周速が小さくなりすぎて切れ味が悪くなり、切刃の摩耗が大きくなる。また所定距離が切刃外径の１２％より大きいと、回転軸線近傍に生じる削り残りが大きくなり、工具の移動に際してそれを切削していく切削抵抗が大きくなるので、切削面の面精度が悪くなる。
より切れ味を良好なものとして切刃の摩耗を低減し、面精度を向上させるためには、所定距離の範囲を切刃外径に対して、０．５％以上１０％以下とすることが好ましい。
さらに良好な切削を行うためには、所定距離の範囲を切刃外径に対して、１％以上５％以下とすることが好ましい。
【００１１】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載のエンドミルにおいて、前記Ｒ切削刃部を含む底刃において、前記チャンファに隣接して不連続な傾斜を有するとともに前記底刃により形成される切り屑を排出可能とする切り屑排出溝が形成された構成とする。
この発明によれば、切り屑は、チャンファ上を移動した後、隣接する切り屑排出溝に排出される。その際、チャンファと切り屑排出溝とは傾斜が不連続となるように隣接されているので、切り屑が切り屑排出溝に向かうときチャンファ面から一挙に剥離されることにより、急激に飛ばされるから、切り屑の排出性を向上することができる。
【００１２】
請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載のエンドミルにおいて、前記チャンファの幅が、前記切刃の外径に対して、０．１％以上２５％以下の範囲とされた構成とする。
この発明によれば、チャンファの幅が適切な範囲とされるので、良好な切削を行うことができる。特に、一刃切込み量を大きくして高能率な荒切削を行う場合にも良好な切削を行うことができる。チャンファの幅が切刃の外径に対して０．１％より小さいと、切刃強度が小さくなり欠損などが生じやすくなる。またチャンファの幅が切刃の外径に対して２５％より大きいと、切り屑がチャンファに凝着しやすくなり、切り屑の排出性が悪化する。
なお、より切刃強度と切り屑の排出性とを向上するためには、チャンファ幅の範囲は、切刃の外径に対して、０．５％以上２０％以下とすることが好ましい。
また切刃強度と切り屑の排出性とをより一層向上するためには、チャンファ幅の範囲は、切刃の外径に対して、１％以上１５％以下とすることが好ましい。
【００１３】
請求項９に記載の発明では、請求項１〜８のいずれかに記載のエンドミルにおいて、前記切刃が、前記Ｒ切削刃部を含む底刃と外周刃とからなり、これらが滑らかに接続して連続された構成とする。
この発明によれば、外周刃とＲ切削刃部、また底刃がＲ切削刃部以外の底刃部を含む場合には、その底刃部とＲ切削刃部が、それぞれが滑らかに接続して連続されるので、繋ぎ部分における衝撃が緩和され、切削抵抗の変化が滑らかとなるので、工具の欠損を防止でき、工具寿命を向上させることができる。
切刃が滑らかに接続されるには、切刃上で接線が連続するように接続されればよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエンドミルによれば、Ｒ切削刃部を含む切刃をねじれ刃とし、切削方向側にチャンファを設けるので、切削抵抗を低減できるとともに切刃強度を向上することができるから、重切削にも仕上げ切削にも好適な切削が可能となり、しかも工具寿命が向上できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。なおすべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るボールエンドミルの概略構成を説明するための平面（底面）説明図、正面説明図、側面説明図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ図１（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に沿う部分断面図である。
本発明の第１の実施形態に係るボールエンドミルについて説明する。
ボールエンドミル１（エンドミル）は、大略円柱状のシャンク８（工具本体）の先端に切刃２と切り屑排出溝５Ａ、５Ｂが形成された２枚刃の切刃部を有するボールエンドミルである。
切刃２は、図１（ｂ）に示したように、正面視で半円よりやや延ばされた半径ｒ１の円弧形状を備え、図１（ａ）に示したように、底面視では切刃中心軸６（対称軸）を中心として回転対称なＳ字状にねじれた湾曲を有する。すなわち右ねじれ刃となっている。
以下では、切刃中心軸６を境に略１／４円弧状の２つのＲ切削刃部に分け、一方側（図１（ａ）の左側）を第１切刃２Ａ、他方側（図１（ａ）の右側）を第２切刃２Ｂと称する。第１切刃２Ａと第２切刃２Ｂとは切刃中心軸６との交点において接線を共有するように滑らかに接続されている。
また、第１切刃２Ａ、第２切刃２Ｂからシャンク８に向けて、外周刃９Ａ、９Ｂが接続され、繋ぎ部分で接線を共有するように滑らかに連続されている。外周刃９Ａ、９Ｂは、繋ぎ部分で切刃２の外径Ｄを形成してからその外径よりも内径側に傾斜される。また逃げ面３Ａ、３Ｂ、チャンファ４Ａ、４Ｂはそれぞれ外周刃９Ａ、９Ｂに沿って滑らかに延長される。
切刃中心軸６は、シャンク８の中心軸であるシャンク中心軸７（回転軸線）に対して距離ｄだけ偏心されている。
距離ｄは、切刃の外径Ｄに対して、次式を満足するものとする。
０．３％≦（ｄ／Ｄ）≦１２％                        ・・・（１）
切刃２の場合、Ｄ＝２・ｒ１である。
【００１７】
第１切刃２Ａ（第２切刃２Ｂ）は、逃げ面３Ａ（３Ｂ）とチャンファ４Ａ（４Ｂ）とが交差して形成される。逃げ面３Ａ（３Ｂ）は、底面視で第１切刃２Ａ（第２切刃２Ｂ）の曲率中心側に形成される。そして、チャンファ４Ａ（４Ｂ）に隣接してすくい面を含むギャッシュで切り屑排出溝５Ａ（５Ｂ）が形成されている。
図２に第１切刃２Ａに交差する断面を示した。Ａ−Ａ線は切刃中心軸６であり、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線は正面視の円弧の中心を通り、Ａ−Ａ線からそれぞれ角度φ１、φ２、φ３だけ傾斜した仮想線である。これらの角度の間には、０°＜φ１＜φ２＜φ３＝９０°の関係がある。
図２（ａ）に示したように、Ａ−Ａ線に沿う断面では、第１切刃２Ａと第２切刃２Ｂとの接点で逃げ面３Ａ、３Ｂが交差している。逃げ面３Ａは、切刃中心軸６から角度（９０°−γ０）だけ傾斜した方向に延ばされる。
ただしこれは、Ａ−Ａ線に沿う断面のみであり、図２（ｂ）に示したように、角度φ１だけ傾斜されたＢ−Ｂ線に沿う断面では、第１切刃２Ａが切刃中心軸６からシャンク中心軸７に離れる方向（図示左側）に距離Ｌ１だけ移動され、切刃中心軸６に対して角度（９０°−γ１）だけ傾斜した方向に逃げ面３Ａが延ばされる。そして、第１切刃２Ａからシャンク中心軸７側に向けて、切刃中心軸６に対して角度β１だけ傾斜し、幅ｔ１とされたチャンファ４Ａが形成されている。すなわち、チャンファ角β１、逃げ角γ１の刃先を形成している。そして、逃げ面３Ａとチャンファ４Ａとは第１切刃２Ａを挟んで切刃角（くさび角）α１（＝９０°−γ１＋β１）を形成している。
なおチャンファ角β１は、切削のすくい角ともなっており、図示のように負角とされる。
チャンファ４Ａに隣接する切り屑排出溝５Ａは、チャンファ４Ａに沿う面よりも工具側に凹んだ溝とされる。すなわち、接続部では面の傾斜角度が角度β１から急峻に変化されている。
【００１８】
以上は、Ｂ−Ｂ線に沿う断面の説明であるが、角度φ１と異なる断面（Ａ−Ａ線に沿う断面を除く）でも切り屑排出溝５Ａの深さが異なるなどの他は、略同様な構成とされる。
すなわち、図２（ｃ）、（ｄ）に示したように、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に沿う断面では、チャンファ４Ａがそれぞれチャンファ角β２、β３、幅ｔ２、ｔ３として形成される。また、逃げ面３Ａが、それぞれ逃げ角γ２、γ３として形成される。そして、切刃角は、それぞれα２、α３とされる。いずれも、チャンファ角が、切削のすくい角となっており、図示のように負角とされる。ただし、切刃２の位置は、底面視Ｓ字状の湾曲により基準平面からの距離が、それぞれ距離Ｌ２、Ｌ３のように変化している。ここで、基準平面は、シャンク中心軸７を含み、シャンク中心軸７と切刃中心軸６とを含む平面と直交する平面とする。
このように、本実施形態では、チャンファ角、チャンファの幅、逃げ角、刃先角は、第１切刃２Ａに沿う方向で連続的に変化する限り、場所により異なる大きさとすることができる。また図示しないが、対称性により第２切刃２Ｂ、逃げ面３Ｂ、チャンファ４Ｂでも切刃中心軸６に対する図示左右方向が異なるのみで略同様の関係が成立する。
【００１９】
そこで、切刃２において、Ａ−Ａ線から任意角φでの位置におけるチャンファ角、チャンファ幅、逃げ角、切刃角の値をそれぞれβφ、ｔφ、γφ、αφと表す。また、切刃２のシャンク中心軸７を通る上記基準平面からの距離をＬφと表す。
ここで、
αφ＝９０°−γφ＋βφ                            ・・・（２）
である。
そして、本実施形態では、
４０°≦αφ≦１４０°                              ・・・（３）
とする。
式（３）は、この範囲で切刃２に沿う方向に刃先角αφが一定値をとる場合と、この範囲で変化させる場合を含む。ただし、変化させる場合は、ランダムとされることはなく、安定した工具剛性を得るために、連続的に徐変させることが好ましい。
また、工具剛性や切刃強度に大きなばらつきが生じないようにするためには、刃先角αφの変化する範囲を限定することが好ましい。本実施形態では、すべてのφに対して、切刃角αφの変化量、すなわち最大値と最小値との差を、Δαとして、
０°≦Δα≦３０°                                  ・・・（４）
を満足するようにする。
ここで、Δα＝０°は、切刃角が切刃２に沿って変化せず一定であることを意味する。
さらに、チャンファの幅ｔφについては、
０．１％≦ｔφ≦２５％                              ・・・（５）
とする。
【００２０】
このような形状を有する切刃部は、切削工具の製作用途に用いられるどのような材料によって製作してもよい。例えば超硬合金、ＣＢＮ（Cubic Boron Nitride、立方晶窒化ホウ素）焼結体、ＰＣＤ（Polycrystalline Diamond、多結晶ダイヤモンド）焼結体などを好適に用いることができる。
【００２１】
本発明の第１の実施形態に係るボールエンドミル１の作用について説明する。
図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るボールエンドミルの平面視での切削の様子を説明するための模式図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う断面説明図である。図４は、同じく側面視での切削の様子を説明するための模式図である。
ボールエンドミル１は、図３（ａ）の矢印の方向にシャンク８を回転させることにより、切刃２が回転し、ワーク２０（被削物）に向かってドリル加工することにより、Ｒ面２３を形成して先端半球状の穴加工を行うことができる。また、平面方向に移動することにより、加工面２０ａが形成される。
その際、切刃２が底面視Ｓ字状に湾曲しているので、シャンク８の回転とともに、切刃２が底刃側から順次当接する。そして、個々の当接箇所では切刃２の湾曲により点接触しているものである。そのため、切刃２の全体に同時には切削抵抗が生じないので、円滑な切削ができるという利点がある。
【００２２】
第１切刃２Ａ（第２切刃２Ｂ）で切削された切り屑２２は、図４に示したように、それぞれチャンファ４Ａ（４Ｂ）の幅方向に沿って移動し、切り屑排出溝５Ａ（５Ｂ）上に排出される。チャンファ４Ａ（４Ｂ）から切り屑排出溝５Ａ（５Ｂ）に移動する際、切り屑２２の沿う面の傾斜が急峻に変化するので、チャンファ４Ａ（４Ｂ）がワーク２０と湾曲面で当接することと相俟って、切り屑２２がチャンファ４Ａ（４Ｂ）から急速に剥離され、遠心力により切り屑排出溝５Ａ（５Ｂ）内外の空間に飛ばされることになる。そして、切り屑２２は、溝の内壁に接して滑り移動したりして最終的に切り屑排出溝５Ａ（５Ｂ）の外部に排出される。このため、切り屑２２の排出性が向上できるとともに、チャンファ４Ａ（４Ｂ）に切り屑２２が凝着することを防止することができるという利点がある。
また、チャンファ角βφがすくい角として負角であるため、ワーク２０に圧縮応力が働き、引張応力により発生するバリの発生が防止される。その結果、高精度なＲ面２３、加工面２０ａが得られ、仕上げ切削工程などに好適となるという利点がある。
【００２３】
次に、平面視の切削動作について説明する。
ボールエンドミル１を、シャンク中心軸７回りに回転させながら切削すると、切刃２が回転して形成される加工面は、図３（ａ）に示すように、半径ＯＰ（＝ＯＳ）の球面であるＲ面２３となる。切刃２は連続しており、チゼル部なども存在しないため、切刃２の軌跡がそのままＲ面２３となり、切刃２の形状精度に対応して高精度な加工面を形成することができる。
【００２４】
一方、切刃２は、シャンク中心軸７（点Ｏ）から式（１）の範囲の距離ｄだけずらされているので、シャンク中心軸７回りに、半径ＯＱ（＝ｄ）の円を底面とする三角錐状の突起である切削残り２１が形成される。
その際、切刃２上の任意位置では、点Ｏに対して有限の回転半径を有するから、切削方向に対して所定の周速を有している。したがって、回転軸線が切刃を通る場合のように切刃２の一部の周速が０に近づく箇所で、切削抵抗が増大して切刃が摩耗したり、欠損したりするといった不具合を防止することができる。また、特にドリル加工において円滑な切削を行うことができる。
切削残り２１は、ボールエンドミル１を平面方向へ移動することにより、切刃２で順次切削され、溝状、平面状（２次元状）または曲面状（３次元状）などの所望の加工面２０ａを形成することができる。
【００２５】
ところで、このような切削動作において、切刃２がずらされているため、第１切刃２Ａは芯下がり、第２切刃２Ｂは芯上がりとなっている。このため、被加工面の定位置から見るとチャンファ４Ａが到達してからチャンファ４Ｂが到達する場合とその逆の場合とでは、所定距離ｄに応じて経過時間が異なるものである。
このことは、切刃２が一種の不等間隔刃を形成していることを意味する。すなわち、被加工面の所定位置では、切刃２の回転に伴って、一回転あたり刃数分（２回）だけ切刃２により衝撃力を受けるが、その周期がずれているため、共振の抑制効果を備えるという利点がある。
【００２６】
このような切削の過程において、切刃２は、幅が式（５）の範囲のチャンファ４Ａ、４Ｂが設けられているので、切刃２の切刃剛性を向上することができる。チャンファ４Ａ、４Ｂの幅は、工具やワークの材質などに応じて、切削抵抗のバランスがとれるように式（５）内で適宜の幅を選択することができる。例えば、切れ味をよくするには、切削抵抗が少なくなり、切り屑の溶着が起こりにくくなるようにチャンファの幅を狭くし、切刃２の欠損を抑えるにはチャンファの幅を広くする。
【００２７】
例えば、図５は、チャンファの幅と一刃切込み量とを変えたときのエンドミルの異常摩耗・欠損などの発生範囲を調べた実験結果の概要を示すグラフである。横軸は、切削時の一刃切込み量を示し、単位は（ｍｍ）である。縦軸は、エンドミルの切刃外径に対するチャンファ幅を示し、単位は（％）である。
曲線５０は、エンドミルに異常摩耗や欠損が起こる限界線を示す。例えば、一刃切込み量が０．２ｍｍのときは、点ｐ１（チャンファ幅０．１％）を境にそれより小さいと異常摩耗などが起こり、それ以上では、異常摩耗などは起こらないことを意味する。このように図５において曲線５０の下側の領域Ｉは、異常摩耗や欠損が発生する領域を表す。
曲線５０の形状は、一刃切込み量０．１５ｍｍ程度まで略水平で、一刃切込み量約０．４ｍｍ程度まで比較的大きく傾斜して延ばされ、一刃切込み量約０．６ｍｍとなる点ｐ２（チャンファ幅２５％）から急峻に立ち上がる曲線となった。
点ｐ２以上では、切り屑の溶着などが起こり、チャンファ幅を増しても摩耗が抑えにくいことを示している。したがって、チャンファ幅は２５％以下とすることが好ましい。
一方、チャンファ幅を０．１％以上２５％以下とすると（領域III参照）、一刃切込み量を０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲で一刃切込み量に応じて、摩耗しないチャンファ幅を適宜設定することができるので、高能率な荒切削が行える領域となる。
曲線５０の上側でチャンファ幅が０．１％より小さい領域IIでは、仕上げ切削など細かな切り屑が発生する際に、異常摩耗や欠損を起こすことなく、切り屑を効率よく排出することにより、良好な切削ができる範囲を示している。
【００２８】
また、チャンファの幅は、連続的に変化させる限り必要に応じて自由に変化させることができる。
例えば、幅を一定にして切刃２に沿う方向で切削抵抗が均等になるようにしてもよい。この場合には、負荷条件が切刃２に沿って均等になるので、面精度のばらつきの少ない切削を行うことができる。
また、周速が大きくなり、より大きな衝撃が加わる外径方向に向かってチャンファの幅を広くして、工具寿命を延ばすようにすることもできる。
このように、切刃２をねじれ刃とするとともに、チャンファの幅を式（５）の範囲とすることにより、重切削にも仕上げ切削にも適するエンドミルとすることができる。
【００２９】
また本実施形態では、切刃角αφを式（３）の範囲とするので、適切な切刃剛性とすることができ、さらに、切刃角の変化量を式（４）の範囲で連続的な変化させるので、切刃剛性を切刃２に沿う方向に滑らかな変化量とすることができる。その結果、切刃２に沿う方向に切削抵抗が滑らかに変化するので、良好な仕上げ切削が可能となるという利点がある。
【００３０】
図６は、仕上げ切削において切刃角αφの変化量Δαと変えたときの加工面の表面粗さＲｙの変化を示す実験結果の概要を示すグラフである。横軸は、表面粗さＲｙを示し、単位は（μｍ）である。縦軸は、切刃角αφの変化量Δαを示し、単位は（°）である。
図６において、曲線５１は、切刃角αφの変化量Δαを変えたときに可能となる表面粗さＲｙの限界線を示すものである。曲線５１は、原点を通り略Ｓ字状に増加する曲線となっている。すなわち、切刃角αφの変化量Δαが所定値以上となると表面粗さＲｙが所定値以上となることを示しており、表面粗さに優れる加工面を得るには、変化量Δαを小さくすることが好ましいことを示している。そして、表面粗さの変化は図示の点ｑ１、ｑ３を境にしたＳ字の端部側で比較的大きくなっている。
したがって、変化量Δαが２０°〜３０°の範囲は、表面粗さが１．５μｍ〜２．５μｍとなるので好適な範囲であるが、変化量Δαの変動により表面粗さが比較的変動しやすい領域となる。
変化量Δαが５°〜２０°の範囲は、表面粗さが安定して１〜１．５μｍとなるさらに良好な切削が可能な範囲となる。
変化量Δαが０°〜５°の範囲は、表面粗さが１．０μｍ以下とできるので、非常に高精度な仕上げ切削が可能となる最適な範囲となる。
【００３１】
以上に説明したように、本実施形態のボールエンドミル１によれば、切削抵抗を低減しつつ切刃強度を向上することができる。
【００３２】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係るラジアスエンドミルについて説明する。
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係るラジアスエンドミルの概略構成を説明するための平面（底面）説明図、正面説明図、側面説明図である。
本実施形態のラジアスエンドミル１１（エンドミル）は、大略円柱状のシャンク１８（工具本体）の先端に切刃１２と切り屑排出溝１５Ａ、１５Ｂが形成された２枚刃の切刃部を有するラジアスエンドミルである。
切刃１２は、外周刃１９Ａ、第１切刃１２Ａ（Ｒ切削刃部）、底刃部１６Ａ、底刃部１６Ｂ、第２切刃１２Ｂ（Ｒ切削刃部）、外周刃１９Ｂからなる。そして、図７（ｂ）に示したように、径方向正面視で両端が半径ｒ２の略１／４円弧形状とされ、それぞれの頂部から切刃中心軸６方向に斜めに傾斜して略Ｖ字状をなす形状を備え、図７（ａ）に示したように、底面視では切刃中心軸６を中心として回転対称なＳ字状にねじれた湾曲を有する。すなわち右ねじれ刃となっている。そして、切刃中心軸６はシャンク１８のシャンク中心軸７から距離ｄだけ離された位置に設けられる。距離ｄは、切刃１２の外径Ｄ２（図７（ａ）参照）を用いて、Ｄ＝Ｄ２としたとき、式（１）を満足する。
【００３３】
第１切刃１２Ａ（第２切刃１２Ｂ）は、図７（ｂ）に示したように、切刃１２の端部の略１／４円弧形状部分を構成し、逃げ面１３Ａ（１３Ｂ）とチャンファ１４Ａ（１４Ｂ）とが交差して形成される。逃げ面１３Ａ（１３Ｂ）は、底面視で第１切刃１２Ａ（第２切刃１２Ｂ）の曲率中心側に形成される。そして、チャンファ１４Ａ（１４Ｂ）に隣接して切り屑排出溝１５Ａ（１５Ｂ）が形成されている。これらは、第１の実施形態の第１切刃２Ａ（第２切刃２Ｂ）、逃げ面３Ａ（３Ｂ）、チャンファ４Ａ（４Ｂ）と略同様の構成とされ、配置位置と寸法が異なるのみである。図示は省略するが、図７（ｂ）のａ−ａ線、Ｄ−Ｄ線の間の１／４円領域で、図２（ｃ）と略同様の断面形状を有する。そこで、第１の実施形態にならって、切刃１２のａ−ａ線から任意角φでの位置におけるチャンファ角、チャンファ幅、逃げ角、切刃角の値をそれぞれβφ、ｔφ、γφ、αφと表す。また、切刃１２の基準平面からの距離をＬφと表す。基準平面は、第１の実施形態におけるのと同様の平面である。
そして、本実施形態においても、式（２）〜（５）が成り立つものとする。
【００３４】
また、第１切刃１２Ａ、第２切刃１２Ｂからシャンク１８に向けて、外周刃１９Ａ、１９Ｂが接続され、繋ぎ部分で接線を共有するように滑らかに連続されている。外周刃１９Ａ、１９Ｂは、繋ぎ部分で切刃１２の外径を形成してからその外径よりも内径側に傾斜される。また逃げ面１３Ａ、１３Ｂ、チャンファ１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ外周刃９Ａ、９Ｂに沿って滑らかに延長される。
【００３５】
底刃部１６Ａ（１６Ｂ）は、逃げ面１３Ａ（１３Ｂ）とチャンファ１４Ａ（１４Ｂ）が交差して形成され、図７（ｂ）に示したように、第１切刃１２Ａ（第２切刃１２Ｂ）の頂部近傍で接線を共有するように滑らかに接続される。そして、正面視角度θの直線に略沿って切刃中心軸６に向けて傾斜され、切刃中心軸６において、底刃部１６Ｂ（１６Ａ）と接線を共有するように滑らかに接続する。それにより、正面視大略Ｖ字状とされ、底面視では、図７（ａ）に示したようにＳ字の中央の略直線部分を形成するものである。
なお、チャンファ１４Ａ（１４Ｂ）には、Ｒ切削刃部と同様に切り屑排出溝１５Ａ（１５Ｂ）が隣接されている。
そして、底刃部１６Ａ（１６Ｂ）に沿う方向においても、Ｒ切削刃部と同様に任意の位置ｘにおいて、チャンファ角βｘ、チャンファ幅ｔｘ、逃げ角γｘ、切刃角αｘが定義でき、それぞれをβφ、ｔφ、γφ、αφに対応させて、式（２）〜（５）を満足させる構成とする。
【００３６】
次に、ラジアスエンドミル１１の作用について説明する。
ラジアスエンドミル１１は、切刃１２がシャンク中心軸７から距離ｄずらされている点、ねじれ刃とされている点、チャンファ１４Ａ（１４Ｂ）、切り屑排出溝１５Ａ（１５Ｂ）を有する点、またそれらにより、諸量の間に式（１）〜（５）を満足する点で、ボールエンドミル１と同様であるから、ボールエンドミル１と同様の作用効果を有する。
ただし、底刃部１６Ａ（１６Ｂ）が工具先端から引っ込んだＶ字状とされているので、通常のエンドミル加工においては、ｄ＝０であっても、シャンク中心軸７で周速が０となる切刃がワークに当接するという問題は生じない。その場合には、距離ｄが式（１）を満足していなくてもよく、例えばｄ＝０としてもよい。また、このようなエンドミル加工では、底刃部１６Ａ（１６Ｂ）に大きな負荷がかかることがないので、必ずしも式（２）〜（５）を満足しなくてもよい。
一方、ラジアスエンドミル１１をドリル加工に用いる場合は、底刃部１６Ａ（１６Ｂ）がボールエンドミル１の先端部と同様の作用を有し、同様な切削負荷が生じるので、式（１）〜（５）を満足するようにすることが好ましい。
【００３７】
なお、上記の説明では、切刃のねじれ方向が右ねじれとして説明したが、左ねじれであってもよいことは言うまでもない。
【００３８】
また、上記の説明では、切り屑排出溝を備える例で説明したが、例えば、仕上げ加工専用に用いるエンドミルであれば、切り屑の量が少ないので、特に切り屑排出溝を設けなくてもよい。例えば、チャンファから逃げる傾斜を有する斜面としてもよい。そのようにすれば、エンドミルの製作が容易となり、仕上げ加工のための硬質材で製作する場合などに低コストのエンドミルとすることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボールエンドミルの概略構成を説明するための平面（底面）説明図、正面説明図、側面説明図である。
【図２】図１（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に沿う部分断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るボールエンドミルの平面視での切削の様子を説明するための模式図およびそのＦ−Ｆ線に沿う断面説明図である。
【図４】同じく側面視での切削の様子を説明するための模式図である。
【図５】チャンファの幅と一刃切込み量とを変えたときのエンドミルの異常摩耗・欠損などの発生範囲を調べた実験結果の概要を示すグラフである。
【図６】仕上げ切削において切刃角αφの変化量Δαと変えたときの加工面の表面粗さＲｙの変化を示す実験結果の概要を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るラジアスエンドミルの概略構成を説明するための平面（底面）説明図、正面説明図、側面説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ボールエンドミル（エンドミル）
２、１２  切刃
２Ａ、１２Ａ  第１切刃（Ｒ切削刃部）
２Ｂ、１２Ｂ  第２切刃（Ｒ切削刃部）
３Ａ、３Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ  逃げ面
４Ａ、４Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ  チャンファ
５Ａ、５Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ  切り屑排出溝
６  切刃中心軸
７  シャンク中心軸（回転軸線）
８、１８  シャンク（工具本体）
９Ａ、９Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ  外周刃
１１  ラジアスエンドミル（エンドミル）
１６Ａ、１６Ｂ  底刃部
２０  ワーク（被削物）
２０ａ  加工面
２１  切削残り
２２  切り屑
２３  Ｒ面
【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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