(57)【要約】      （修正有）【課題】切削工具を用いてできるだけ高い材料除去率を実現できるように設計された切削工具を提供する。【解決手段】切削工具、特にフライス工具であって、基部と、基部に接し円周側面と端面とを有するヘッド部と、を備える。基部とヘッド部は共通の中心軸を持ち、ヘッド部は円周側面に切刃１１を持つ少なくとも一つのリップ４を有する。リップ４は円周側面の切刃１１に隣接するチップブレーカ面１５を有し、チップブレーカ面１５は二つのチップブレーカ部分面１６、１７からなる。第１チップブレーカ部分面１６は第１すくい角（γ１）で配置され、第２チップブレーカ部分面１７は、第２すくい角（γ２）で配置される。第２すくい角（γ２）は第１すくい角（γ１）よりも大きい。第１チップブレーカ部分面１６はアーチ１８を有する。【選択図】図３
2007331097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具（１）、特にフライス工具であって、
ａ）基部（２）と、
ｂ）基部（２）に隣接し円周側面と端面を有するヘッド部（３）と、を備え、
ｃ）基部（２）とヘッド部（３）が共通の中心軸（Ｍ）を持ち、
ｄ）ヘッド部（３）は円周側面に切刃（１１）を持つ少なくとも一つのリップ（４〜７）を有し、
ｅ）リップ（４〜７）は、円周側面の切刃（１１）に隣接するチップブレーカ面（１５）を有し、
ｆ）チップブレーカ面（１５）は二つのチップブレーカ部分面（１６、１７）からなり、
ｇ）第１チップブレーカ部分面（１６）は第１すくい角（γ１）で配置され、第２チップブレーカ部分面（１７）は第２すくい角（γ２）で配置され、
ｈ）第２すくい角（γ２）は第１すくい角（γ１）よりも大きく、
ｉ）第１チップブレーカ部分面（１６）がアーチ（１８）を有する
ことを特徴とする切削工具（１）。
【請求項２】
リップ（４〜７）が端面に切刃（１０）を有し、リップ（４〜７）の円周側面の切刃（１１）が、好ましくはリップ（４〜７）の端面の切刃（１０）と合流するか、および／または第２チップブレーカ部分面（１７）に隣接する端面の切刃（１０）と合流することを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
第１すくい角（γ１）が、０°と２０°の間、好ましくは５°と２０°の間の範囲から選択され、好ましくは約１７°であることを特徴とする請求項１または２に記載の切削工具。
【請求項４】
第２すくい角（γ２）が１０°と３０°の間であり、好ましくは２４°であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項５】
第１チップブレーカ部分面（１６）が、中心軸Ｍの方向において半径方向に０．２ｍｍと１．５ｍｍの間の幅Ｃを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項６】
第２チップブレーカ表部分面（１７）がアーチ（１９）を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項７】
円周側面のリップ（４〜７）が三つのフランク（１２、１３、１４）を備え、各フランクが円周側面の切削面Ｓに対して逃げ角（α１、α２、α３）を有しており、
第１フランク（１２）の第１逃げ角（α１）は、好ましくは０．８°と１．２°の間であり、好ましくは１°であり、および／または
第２フランク（１３）の第２逃げ角（α２）は、好ましくは１０°と１８°の間であり、好ましくは１２°であり、および／または
第３フランク（１４）の第３逃げ角（α３）は、好ましくは２０°と２５°の間であり、好ましくは２３°であり、および／または
円周方向における第１フランク（１２）の幅Ｂが、好ましくは切削工具（１）の直径Ｄによって決まり、切削工具（１）の直径Ｄが増加するにつれて増加し、切削工具（１）の直径Ｄが好ましくは６ｍｍと３０ｍｍの間であり、第１フランク（１２）の幅Ｂが好ましくは０．０３ｍｍと０．１６ｍｍの間であり、および／または
前記三つのフランク（１２、１３、１４）が、好ましくは本質的に平面であるか、またはわずかに凹んだカーブ曲面に設計されている
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項８】
端面上のリップ（４〜７）が二つの末端フランク（２０、２１）を有し、各末端フランクは前記端面の切削面に対して末端逃げ角（β１、β２）を有し、
第１末端フランク（２０）の第１末端逃げ角（β１）が、好ましくは７°と１５°の間であり、好ましくは１２°であり、および／または
第２末端フランク（２１）の第２末端逃げ角（β２）が、好ましくは１５°と３０°の間であり、好ましくは２３°であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項９】
リップ（４〜７）の円周側面の切刃（１１）が、半径Ｒをもってリップ（４〜７）の端面の切刃（１０）と合流し、半径Ｒが好ましくは１．５ｍｍと５ｍｍの間であり、好ましくは４ｍｍであり、および／または
リップ（４〜７）の円周側面の第１フランク（１２）が、好ましくは半径Ｒの本質的に２／３の後で好ましくは半径Ｒで突出することを特徴とする請求項２または請求項２を引用する請求項のいずれかに記載の切削工具。
【請求項１０】
本質的に同一の構造である複数のリップ、好ましくは４つ、５つ、または６つのリップ（４〜７）を有し、リップが中心軸Ｍの周りに配置されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項１１】
チップ（４〜７）の円周側面の切刃（１１）が本質的に円柱の外側面上にあることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項１２】
中心軸（Ｍ）に対して少なくとも二つの異なるピッチ角（ψ１、ψ２）で互いに配置された複数のリップ（４〜７）が設けられており、連続するリップ（４〜７）間のピッチ角（ψ１、ψ２）が好ましくは６０°と１２０°の間であり、
当該切削工具は特に４つのリップ（４〜７）を有し、第１リップと第２リップ（４，５）の間のピッチ角（ψ１）、および第３リップと第４リップ（６，７）の間のピッチ角（ψ１）が好ましくはいずれも８０°であり、第２リップと第３リップ（５，６）の間のピッチ角（ψ２）、および第４リップと第１リップ（７，４）の間のピッチ角（ψ２）が好ましくはいずれも１００°であり、または、
第１リップと第２リップの間のピッチ角（ψ１）、および第３リップと第４リップの間のピッチ角（ψ１）がいずれも６０°であり、第２リップと第３リップの間のピッチ角（ψ２）、および第４リップと第１リップの間のピッチ角（ψ２）がいずれも１２０°である
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項１３】
リップ（４〜７）の円周側面の切刃（１１）がらせん状に延びることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項１４】
リップ（４〜７）のらせん角（ε）が２０°と５０°の間、好ましくは３０°であり、および／または、
端面から離れているリップの領域においては０°から２５°のらせん角で始まり、端面においては３０°と４５°の間のらせん角に達するように、端面に向かう中心軸（Ｍ）の軸方向にらせん角が増加することを特徴とする請求項１３に記載の切削工具。
【請求項１５】
チップを除去するためのチップ空間（２２）がリップ（４〜７）に与えられ、チップ空間（２２）の容量が好ましくは基部（２）に向かう中心軸（Ｍ）の軸方向に減少し、および／または
チップ空間（２２）が本質的に円錐形の設計であり、この円錐は中心軸（Ｍ）に対して角度δを有し、角度δは０°より大きく最大１０°であり、好ましくは５°と６°の間であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項１６】
それぞれリップ（４〜７）の切刃（１０）を有する二つの切削領域（８）が、それぞれ直線（Ｇ１、Ｇ２）上の端面に位置し、第１直線（Ｇ１）上にある二つの切削領域（８）は互いに一つとなり、
第１直線（Ｇ１）と交差する第２直線（Ｇ２）上にある二つの切削領域（８）は、中心軸（Ｍ）の領域にそれぞれ凹み（３０、３１）を有しており、この凹みは第１直線（Ｇ１）の方向で半径方向外側に延びてそれぞれのチップ空間（２２）と合流し、凹みは好ましくは二つの本質的にＶ字形の部分（３０、３１）を有することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項１７】
リップ（４〜７）にクーラントを供給する少なくとも一つの通路（４０，４１）を備え、通路（４０、４１）は、凹み（３１）とリップ（４〜７）の第２末端フランク（２１）の領域にその開口部を有し、端面の切削領域（８）はもう一方の切削領域（８）とは合流せず、二つの通路（４０、４１）には好ましくは互いに反対側に１８０°で配置された開口部が設けられていることを特徴とする請求項１６に記載の切削工具。
【請求項１８】
円環カッター（１）であることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項１９】
少なくとも一つのリップの少なくとも一つの切刃が、波形であるかギザギザ形状であるかまたは荒削り用の歯を有することを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項２０】
チップを除去するためのチップ空間（２２）が少なくとも一つのリップまたは各リップ（４〜７）に与えられており、
当該切削工具は、少なくとも一つのチップ空間の表面の少なくとも一部に表面粗さの小さい部分を有しており、この部分は除去されたチップと接触することができ、および／またはこの部分がチップ空間のチップブレーカ面の反対側にあるかまたはチップブレーカ面と対面しており、および／またはこの部分が隣接リップのチップ空間と対面するリップ背面に配置されており、
平均表面粗さＲａが０．０３μｍと０．１０μｍの間で選択され、および／または平均最高最低高さＲｚが０．１０μｍと０．３５μｍの間で選択され、および／または最大高さＲｍａｘが０．２０μｍと０．５０μｍの間で選択され、
チップ空間内の表面粗さの小さい表面または表面の各部分が、好ましくは対応する目の細かい研削工具または研磨工具を用いて研削、研磨、再研削または再研磨することによって製造されることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具、特にエンドミル形のフライス工具（milling tool）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンドミルは、基部としての細長い円柱形シャンクと、この基部に隣接し円周側面と端面とを有するヘッド部とを備える。基部およびヘッド部は、通常、一体に設計されており、共通の中心軸を持つ。ヘッド部は、通常、複数のリップを備える。各リップは、円周側面と端面にそれぞれ一つの切刃を有してもよい。
【０００３】
エンドミルの使用範囲に応じて、特にこの種のエンドミルを用いて達成されるべき材料除去率に関して、上記エンドミルは様々に設計される。例えば、航空機産業においては、航空機部品の生産時に材料除去率の高いエンドミルが必要とされる。これは、安全上の理由から、航空機用の部品は材料の固体ブロックから一体部品として加工される必要があるからである。この種の部品を適度な時間で製造し続けるために、この部門で使用されるエンドミルには、毎分４ｌ以上の材料除去率が必要とされる。これらのエンドミルは、同時に著しい負荷にさらされる。この理由のため、特にこの種のエンドミルの製造業者は、エンドミルの切削特性を改善しようと常に努力している。
【０００４】
例えば、切削中に工具に作用する負荷を低減できる可能性の一つとして、工具表面のチップ流れ特性に影響を与えるという方法がある。
【０００５】
例えば、ＤＥ  １９７  ２４  ３１９  Ｃ１は、以下のような方法を開示する。幾何学的に定義されたリップを有する切削工具の切刃領域において、切刃からわずかに離れた位置に、レーザ照射によって表面構造を変化させたパターンを持つすくい面を設ける。この手法により、流出するチップの流れ速度および流れ方向に影響を与えることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、切削工具を用いてできるだけ高い材料除去率を実現できるように、最初に述べたタイプの切削工具を設計することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、この目的は、
ａ）基部と、
ｂ）基部に隣接し円周側面と端面を有するヘッド部と、を備え、
ｃ）基部とヘッド部が共通の中心軸を持ち、
ｄ）ヘッド部は円周側面に切刃を持つ少なくとも一つのリップを有し、
ｅ）リップは、円周側面の切刃に隣接するチップブレーカ面を有し、
ｆ）チップブレーカ面は二つのチップブレーカ部分面からなり、
ｇ）第１チップブレーカ部分面は第１すくい角で配置され、第２チップブレーカ部分面は第２すくい角で配置され、
ｈ）第２すくい角は第１すくい角よりも大きく、
ｉ）第１チップブレーカ部分面がアーチを有する切削工具、特にフライス工具によって達成される。
【０００８】
したがって、本発明によれば、相異なるすくい角を持つ二つのチップブレーカ部分面に再分割されるチップブレーカ面が切削工具に設けられる。第２チップブレーカ部分面の第２すくい角が、第１チップブレーカ部分面の第１すくい角と比べて大きくなるように選択されるという事実のために、切削動作中に第１チップブレーカ部分面のみが最初にチップと接触するという効果が得られる。特に、第１チップブレーカ部分面がアーチを有する場合、第１チップブレーカ部分面は、事実上チップに対して「スキージャンプヒル」のようなものとして作用し、その結果、チップ空間における飛翔過程が終わるまでチップが第２チップブレーカ部分面に到達することがない。その結果、切削圧力が低下するが、これはチップの形成に必要となるエネルギーが低下するからである。切削圧力が低下する結果、切削工具を用いた材料除去率をより高くすることができる。このため、この種の切削工具をさらに効率的に使用することができる。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、リップは円周側面に切刃を備えるだけでなく、ヘッド部の端面にも切刃を備える。リップの円周側面の切刃は、リップの端面の切刃と合流する。このため、切削工具は円周方向のみならず端面でも切削可能である。
【００１０】
本発明の一実施形態によると、この場合、端面の切刃は第２チップブレーカ部分面と隣接している。したがって、第１チップブレーカ部分面は、本質的に円周側面の切刃のみに割り当てられる。一方、一つのチップブレーカ面のみ、すなわち第２チップブレーカ部分面は、端面の切刃に割り当てられる。
【００１１】
本発明の変形例によると、第１すくい角は、０°と２０°の間、特に５°と２０°の間、好ましくは１７°である。第２すくい角は、１０°と３０°の間、好ましくは２４°である。
【００１２】
本発明の一実施形態によると、第１チップブレーカ部分面は、中心軸方向で半径方向に観察したとき０．２ｍｍから１．５ｍｍの幅を有している。第１チップブレーカ部分面は、「スキージャンプヒル」という作用のために、チップブレーカ溝として指定される。第２チップブレーカ部分面も、チップの誘導を改善するためにアーチ形をしていてもよい。
【００１３】
本発明のさらに別の変形例によると、円周側面のリップは三つのフランクを備えており、各フランクは円周側面の切削面に対して逃げ角を有している。第１フランクの第１逃げ角は、０．８°と１．２°の間、好ましくは１°である。第２フランクの第２逃げ角は、１０°と１８°の間、好ましくは１２°である。そして、第３フランクの第３逃げ角は、２０°と２５°の間、好ましくは２３°である。円周側面に三つのフランクを有するこの構成によって、切削動作の間、減衰効果をもちつつ切削工具と工作物の間の摩擦を全体として低減し、その結果、切削工具の動作、好ましくは中心軸周りの回転動作がより滑らかになり、したがって、切削中に生成される表面の品質が向上する。
【００１４】
本発明の一実施形態によると、円周側面の第１フランクの円周方向の幅は、切削工具の全直径に依存している。切削工具は、少なくとも一部が本質的に円柱形の構造であり、第１フランクの幅は切削工具の直径が増加するにつれて増加する。切削工具の好ましい実施形態によると、切削工具の直径は６ｍｍと３０ｍｍの間であり、この場合、フランクの幅は０．０３ｍｍと０．１６ｍｍの間で変化してもよい。第１フランクの選択可能な幅のパラメータ範囲は、それぞれ、様々な直径を有する切削工具の平板形態に割り当てられる。
【００１５】
これとは別に、円周側面のリップの三つのフランクは本質的に平面構造であるが、わずかに凹んだカーブ状であってもよい。
【００１６】
切削工具の別の構成によると、端面のリップは二つの末端フランクを有しており、各末端フランクは端面の切削面で末端逃げ角を囲んでいる。第１末端フランクの第１末端逃げ角は７°と１５°の間、好ましくは１２°であり、第２末端フランクの第２末端逃げ角は１５°と３０°の間であり、好ましくは２３°である。
【００１７】
これとは別に、切削工具のリップの円周側面の切刃は、半径でリップの端面の切刃と一体になる。この半径は、通常１．５ｍｍと５ｍｍの間であり、好ましくは４ｍｍである。しかしながら、概して、半径は工具の全直径に合わせられる。
【００１８】
本発明の一実施形態によると、リップの円周側面の切刃は、半径を持って端面の切刃と合流するだけでなく、円周側面のフランクも端面のフランクと合流する。一方、円周側面の第２フランクは第１末端フランクと合流し、円周側面の第３フランクは第２末端フランクと合流する。リップの円周側面の第１フランクは、好ましくは本質的に半径の２／３を過ぎた後に、半径方向に突出する。
【００１９】
本発明の変形例によると、切削工具は、本質的に同一の構造である複数のリップ、好ましくは４つ、５つまたは６つのリップを有し、リップは中心軸の周りに配置される。この場合、リップの円周側面の切刃は、本質的に円柱の外側面上に位置する。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によると、中心軸に対して少なくとも二つの異なるピッチ角で互いに配置された複数のリップが配置される。したがって、リップは中心軸の周りに一様に配置されるわけではない。連続するリップ間のピッチ角は６０°と１２０°の間である。切削工具の実施形態によると、切削工具は４つのリップを有しており、第１リップと第２リップの間のピッチ角、および第３リップと第４リップの間のピッチ角はいずれも８０°であり、第２リップと第３リップの間のピッチ角、および第４リップと第１リップの間のピッチ角はいずれも１００°である。しかしながら、第１リップと第２リップの間のピッチ角、および第３リップと第４リップの間のピッチ角はいずれも６０°であってもよく、第２リップと第３リップの間のピッチ角、および第４リップと第１リップの間のピッチ角はいずれも１２０°であってもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態によると、リップの円周側面の切刃はらせん状に延びる。この場合、リップのらせん角は一定であってもよく、特に２０°と５０°の間であり、好ましくは３０°である。しかしながら、らせんは必ずしも一定である必要があるわけではなく、端面に向かう中心軸Ｍの軸方向に増加してもよい。したがって、端面から離れているリップの領域においては０°から２５°のらせん角で始まり、端面においては３０°と５０°の間のらせん角に達するように、端面に向かう中心軸に対してらせん角が増加してもよい。
【００２２】
本発明の一実施形態によると、チップを除去するためのチップ空間が切削工具の各リップに割り当てられており、チップ空間の容量は、基部に向かう中心軸の軸方向に減少する。本発明の変形例によると、チップ空間は本質的に円錐形の設計であり、この円錐は中心軸に対して０°より大きく最大１０°の範囲の角度を持ち、好ましくは５°と６°の間である。リップの円周側面の切刃がらせん状に延びる場合、円錐状に設計されたチップ空間もまたらせん状に延びる。上述したように、チップ空間の円錐構成の結果として、チップ空間の容量は、基部に向かう中心軸の軸方向に減少する。
【００２３】
本発明の好ましい変形例では、チップを除去するためのチップ空間が少なくとも一つのリップまたは各リップに割り当てられる。切削工具は、少なくとも一つのチップ空間の表面の少なくとも一部に表面粗さの小さい部分を有している。この部分は、除去されたチップと接触することができる。平均表面粗さ（算術平均）Ｒａは０．０３μｍと０．１０μｍの間で選択され、および／または最高最低高さ（十点平均粗さ）Ｒｚは０．１０μｍと０．３５μｍの間で選択され、および／または最大高さＲｍａｘは０．２０μｍと０．５０μｍの間で選択される。この表面粗さの小さい表面、すなわち滑らかな表面は、小さい表面粗さを持つチップ空間の表面または表面の対応する部分によって好ましくは製造される。小さい表面粗さは、好ましくは対応する目の細かい研削工具または研磨工具を用いて研削、研磨、再研削または再研磨することによって製造される。したがって、チップ空間すなわち溝の対応する表面は、さらに滑らかにするために再加工される。一方で、切削工具の他の領域、例えば特にリップは再加工されない。チップ空間のより滑らかな表面領域すなわち再加工された表面領域は、すくい面の反対側のチップ空間内の表面領域にあることが好ましい。言い換えると、隣接リップのチップ空間と対面するリップ背面に位置している。
【００２４】
少なくとも一つのリップの切刃、好ましくは各リップの切刃は、少なくとも一部に波形または波状の歯、または荒削り用の歯を有している。荒削りを目的として設けられるこの実施形態では、二つのチップブレーカ部分面を有するチップブレーカ面の設計が、荒削り用の歯または波状のリップを安定化させる役割も持つ。
【００２５】
本発明の構成によると、それぞれリップの切刃を有する二つの切削領域が、それぞれ直線上の端面に位置し、第１直線上にある二つの切削領域は互いに一つとなり、第１直線と交差する第２直線上にある二つの切削領域は、中心軸の領域にそれぞれ凹みを有している。この凹みは第１直線の方向で半径方向外側に延びてそれぞれのチップ空間と合流する。このような凹みは二つの本質的にＶ字形の部分を有する。したがって、４つのリップを有する切削工具には、二つの本質的にＶ字形の部分を持つこのような凹みが二つあることになる。
【００２６】
本発明の変形例によると、切削はリップにクーラントを供給するための少なくとも一つの通路を備えており、この通路は、凹みとリップの第２末端フランクの領域にその開口部を有しており、端面の切削領域はもう一方の切削領域とは合流しない。４つのリップを有する切削工具は二つの通路を備えることが好ましく、通路の開口部は互いに反対側に１８０°で配置される。冷却通路の開口部をこのように配置することで、凹みを通ってクーラントがリップに到達しやすくなる。加えて、集積したチップを良好に除去することができる。
【００２７】
本発明の変形例によると、切削工具は好ましくは円環カッターである。
【００２８】
本発明の例示的な実施形態は、添付の概略図に示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、エンドミル形の切削工具、ここでは円環カッター１形の切削工具を示す。円環カッター１は、カッター１のシャンク（柄）を構成する基部２を備える。シャンク２に隣接して円環カッター１のヘッド部３がある。ヘッド部３は、円環カッターのリップを有する。
【００３０】
この例では、円環カッター１は、少なくともその一部が本質的に円柱形状をなしており、中心軸Ｍを有する。円環カッター１は、中心軸Ｍの周りに回転可能である。この例示的な実施形態では、円環カッター１は４つのリップ４〜７を備えており、これらリップは中心軸Ｍの周りに配置される。各リップ４〜７は、端面に切削領域８を、円周側面に切削領域９を有している。各リップ４〜７は、端面の切削領域８には切刃１０を有し、円周側面の切削領域９には切刃１１を持つ。この例示的な実施形態では、円周側面の切削領域９、特にリップ４〜７の円周側面の切刃１１は、らせん状に延びている。切刃１１は、本質的に、円柱形の円環カッター１の外側面に配置されている。各リップ４〜７のらせん角εは、本例示的な実施形態では３０°である。ここで、らせん角εは中心軸Ｍに対して特定される角度であり、図１に示されている。しかしながら、円環カッターの寸法に応じて、らせん角は２０°と５０°の間であってもよい。本例示的な実施形態においては、リップ４〜７のらせんは変化しないことが好ましい。しかしながら、円環カッター１の端面へ向かう中心軸Ｍの軸方向でらせんが増加してもよい。
【００３１】
本例示的な実施形態では、中心軸Ｍの周りに配置されたリップ４〜７は、中心軸Ｍの周りに不均一に配置されている。すなわち、いずれも中心軸に対して同一の間隔角度である。
【００３２】
図２は、リップ４〜７の領域における円環カッター１のヘッド部３の断面図を簡略化して示す。とりわけ図２から分かるように、リップ４〜７の間の角度は、リップ４〜７の円周側面の切刃１１の位置により変わる。なお、図２の切刃のそれぞれの位置に参照番号が付されている。リップ４の円周側面の切刃１１とリップ５の円周側面の切刃１１との間のピッチ角、および、リップ６の円周側面の切刃１１とリップ７の円周側面の切刃１１との間のピッチ角が、それぞれψ１である一方で、リップ５の円周側面の切刃１１とリップ６の円周側面の切刃１１、および、リップ７の円周側面の切刃１１とリップ４の円周側面の切刃１１は、それぞれピッチ角ψ２を含む。本例示的な実施形態では、ピッチ角ψ１は８０°であり、ピッチ角ψ２は１００°である。しかしながら、ピッチ角ψ１、ψ２は他の値をとってもよい。例えば、ピッチ角ψ１が６０°でありピッチ角ψ２が１２０°であってもよい。角度ψ１、ψ２が相対的に離れた位置にあることは、言及する価値がある。二つの連続するリップ間のピッチ角は、６０°から１２０°の間であることが好ましい。本例示的な実施形態では、ピッチ角の指定は、各リップの端面の対応する切刃１０にも適用される。図５から分かるように、切刃１０は、円周側面の切刃１１に属する。
【００３３】
特に円周方向におけるリップの幾何学的関係について、図３を参照して説明する。図３は、図２のリップを拡大して示す。本例示的な実施形態では、図３では、円環カッター１の全てのリップの一例として、円周側面上のリップ４を拡大している。円周側面の切削領域９において、リップ４は円周側面の切刃１１を有する。切刃１１と直接に隣接して第１フランク（逃げ面）１２がある。第１フランク１２は、Ｓで示す切削面に対して第１逃げ角をもって配置される。切削面Ｓは、切刃１１に対する切削方向における接平面である。第１フランク１２の第１逃げ角α１は０．８°と１．２°の間であり、好ましくは１°である。第１フランク１２に隣接して第２フランク１３がある。第２フランク１３は、切削面Ｓに対して測定される第２逃げ角α２をもって配置される。第２フランク１３の第２逃げ角α２は１０°と１８°の間であり、好ましくは１２°である。最後に、第２フランク１３に隣接して第３フランク１４がある。第３フランク１４は、切削面Ｓに対して同じように測定される第３逃げ角α３をもって配置される。第３フランク１４の第３逃げ角α３は２０°と２５°の間であり、好ましくは２３°である。第１フランク１２の円周方向における幅Ｂは、円柱形の円環カッター１の直径Ｄによって決まる。幅Ｂは、支持斜面（supporting bevel）としても指定される。円環カッター１の直径Ｄが増加するにつれて、第１フランク１２の幅Ｂも増加する。円環カッターは、６ｍｍから３０ｍｍの直径Ｄを持つように設計されることが好ましい。この場合、円周方向における第１フランク１２の幅Ｂは、０．０３ｍｍと０．１６ｍｍの間で変化しうる。本例示的な実施形態では、三つのフランク１２〜１４は平面のフランクとして示されている。しかしながら、三つのフランクは必ずしも平面である必要はなく、わずかにカーブしていてもよい。特に、三つのフランクは、わずかに凹んだ曲面として設計されてもよい。
【００３４】
全てのリップ４〜７の例示として、リップ４の三つのフランク１２〜１４が図４に再び示されている。図４は、円環カッター１のヘッド部３のリップ４〜７の斜視図である。
【００３５】
図３からも分かるように、リップ４の円周方向における切削領域９は、一つのチップブレーカ面１５を有する。このチップブレーカ面１５は、二つのチップブレーカ部分面１６、１７を備える。第１チップブレーカ部分面１６は、切刃１１を通って延びる平面であり切削面Ｓに対する法平面であるＮに対して、第１すくい角γ１で配置される。第２チップブレーカ部分面１７は、法平面Ｎに対して第２すくい角γ２で配置される。第１チップブレーカ部分面１６の切刃１１に隣接する第１すくい角γ１は、最初の進路に対して指定される角度である。第１すくい角γ１は５°から２０°の間であり、好ましくは１７°である。第２チップブレーカ部分面１７の第２すくい角γ２は、最初の進路に対して指定される角度であり、第１チップブレーカ部分面１６に隣接している。第２すくい角γ２は１０°と３０°の間であり、好ましくは２４°である。円環カッター１の実施形態に応じて、第２すくい角γ２は常に第１すくい角γ１よりも大きくなるように選択されるが、この理由は、図３から分かるように、切削プロセス中に生じるチップに対して「スキージャンプヒル」のように作用し、チップがチップブレーカ部分面１６に沿って滑るようにするためである。この効果を強めるために、第１チップブレーカ部分面１６はアーチ１８を有する。この例示的な実施形態では、チップブレーカ部分面１７もアーチ１９を有する。特に、チップブレーカ部分面１６（チップブレーカ溝とも表される）の実施形態のおかげで、切削プロセス中に生じたチップはまず最初に第１チップブレーカ部分面１６とのみ接触し、特にアーチ１８と角度γ１、γ２の選択のために、当初は第２チップブレーカ部分面１７から離れた状態を維持する。しかしながら、それにもかかわらず、これは形成された直後のチップが第２チップブレーカ部分面１７と接触する可能性を除外するものではない。このような設計の利点は、チップの形成に必要となるエネルギーが少なくて済むため、切削動作中の切削圧力が低減されることである。
【００３６】
これとは別に、チップブレーカ部分面１６は、中心軸Ｍに向かう半径方向に０．２ｍｍから１．５ｍｍの間の幅Ｃを持つ。
【００３７】
特に図１ないし図４から分かるように、リップ４〜７の円周側面の各切削領域９は、リップ４〜７の端面の各切削領域８と合流する（merge into）。特に、リップ４〜７の円周側面の切刃１１は、リップ４〜７の端面の切刃１０と一つになる。図４に参照番号を用いて示すように、各リップ４〜７は、端面の切削領域８に、切刃１０の他に第１末端フランク２０と第２末端フランク２１とを備える。第１末端フランク２０は、それぞれの端面の切刃１０と隣接しており、第１逃げ角β１を持つ。第１逃げ角β１は、端面の切削面（明確には図示せず）に対して７°と１５°の間の角度をとり、好ましくは１２°である。
【００３８】
第１末端フランク２０に隣接する第２末端フランク２１は、第２末端逃げ角β２を含む。第２末端逃げ角β２は、端面の切削面（明確には図示せず）に対して１５°と３０°の間の角度をとり、好ましくは２３°である。
【００３９】
上述したように、円周側面の切削領域９は、端面の切削領域８と半径Ｒをもって合流する。具体的には、これは円周側面の切刃１１と端面の切刃１０とに当てはまる。通常、半径Ｒは１．５ｍｍと５ｍｍの間であり、好ましくは４ｍｍである。特に図４から分かるように、好ましくは半径Ｒの本質的に２／３の後に、各リップ４〜７の円周側面の第１フランク１２は半径Ｒを有して突出する。したがって、円周側面の第２フランク１３は、リップ４〜７の端面の第１末端フランク２０と本質的に合流する。これと対応して、円周側面の第３フランク１４は、端面の第２末端フランク２１と合流する。
【００４０】
リップ７を参照する図４から同様に分かるように、リップ４〜７の一例として、第１チップブレーカ部分面１６は円周側面上にのみ存在し、各リップ４〜７の端面上には存在しない。各リップ４〜７の端面上の切刃１０は、第２チップブレーカ部分面１７とのみ直接に隣接する。
【００４１】
加えて、リップ４〜７はそれぞれ、切削中に生じるチップを除去するためのチップ空間２２を有する。この場合、各チップ空間２２の容量は、シャンク２に向かう中心軸Ｍの軸方向に減少することが好ましい。好ましくは、リップ４〜７の各チップ空間２２は、本質的に円錐形状である。この円錐は、中心軸Ｍに対して０°より大きく最大１０°までの角度δ（好ましくは５°と６°の間）を有する。この結果として、チップ空間２２の容積の減少が達成される。チップ空間２２のサイズを削減することで、ヘッド部３、具体的にはリップ４〜７の領域における円環カッター１を、シャンク２に向かう中心軸Ｍの方向でより堅固な構造とすることができ、その結果、切削中の軸歪みを低減することができる。
【００４２】
図１および図４において符号２５で指定された部分である各チップ空間２２の表面は、チップブレーカ面１５、１６、１７および関連する切刃１１の反対側に位置するか、またはチップブレーカ面１５、１６、１７および前記切刃とチップ空間２２の他の側から向かい合う。この部分２５は、再研磨（repolishing）または再研削（regrinding）することによって滑らかにされ、チップ空間２２の残りの部分よりも表面荒さの低い部分がそこに存在するようにする。チップ空間２２の表面のこの部分２５における平均表面粗さ（average surface roughness）（算術平均粗さ）Ｒａは、０．０３μｍと０．１０μｍの間に設定される。および／または、平均最高最低高さ（averaged peak-to-valley height）（十点平均粗さ）Ｒｚは、０．１０μｍと０．３５μｍの間に設定される。および／または、最大高さ（maximum peak-to-valley height）Ｒｍａｘは、０．２０μｍと０．５０μｍの間に設定される。この手法により、チップ空間２２におけるチップの除去を改善し、その過程で生じる摩擦力を低減する。
【００４３】
円環カッター１の端面の構成を、円環カッター１の平面図として図５に示す。図５から、リップの端面の切刃１０を有する二つの切削領域８が、それぞれ、直線Ｇ１、Ｇ２上の端面の上に位置することが理解されよう。本例示的な実施形態の場合、リップ４および６の端面の切削領域８は、直線Ｇ１の上に位置しており、互いに合流する。リップ５および７の切削領域８は、直線Ｇ１と交差する直線Ｇ２の上に位置する。リップ５の端面上の切削領域８は、リップ７の端面上の切削領域８と合流しない。反対に、リップ５および７の切削領域８は、直線Ｇ１の方向に延びる一様な凹みを有しており、各凹みは、二つの本質的にＶ字形の部分３０、３１を備える。この場合、凹みの部分３０、３１は、それぞれのチップ空間２２と合流する。同様のＶ字形の領域３２は、リップ４および６において直線Ｇ２の方向にそれぞれ部分３０から分岐する。領域３２は、それぞれのチップ空間２２の内部に同様に開口する。
【００４４】
明瞭さのために図５のみから分かるように、円環カッター１は、リップ４〜７にクーラントを供給するための二つの通路４０、４１を備える。通路４０は、部分３１の領域とリップ５の第２末端フランク２１の領域に開口部を有しており、通路４１は、リップ７の凹みの部分３１とリップ７の第２末端フランク２１に開口部を有している。切削プロセスの間リップ４〜７を冷却するためのクーラントは、凹み３０から３２を通り各リップ４〜７へと通過することができ、加えて、切削動作中に集積するチップを除去する役割を提供することができる。さらに、通路４０、４１の開口部は、互いに反対側に１８０°で位置する。円環カッター１を通る通路４０、４１の方向は明確に示されていないが、リップ４〜７のらせんの向きに適応させるために、ヘッド領域３において、それと対応してらせん状にされることが好ましい。
【００４５】
一例として円環カッターを用いるものとして本発明を説明した。しかしながら、本発明は円環カッターまたは他のフライス（milling）工具に限定されるわけではない。それどころか、本発明にしたがって他の切削工具も設計することができる。
【００４６】
これとは別に、上述の寸法や角度の指定は例示としてのみ理解されるべきである。すなわち、本発明の範囲から逸脱しない範囲で、明示的に指定されていない寸法、角度、および公差も使用可能である。
【００４７】
この例では、切削工具が４つのリップを持つものとして説明されているが、これは必ずしも必要であるわけではない。したがって、５つ、６つまたはそれ以上のリップを有するように工具を設計することも可能である。同時に、リップは必ずしも端面の切刃を同時に備えている必要があるわけではない。それどころか、円周側面にのみ切刃が設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】エンドミルの斜視図である。
【図２】図１のエンドミルの断面図である。
【図３】図２に例示したリップの拡大図である。
【図４】図１のエンドミルのヘッド部の斜視図である。
【図５】図１のエンドミルの端面の平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  円環カッター、  ２  シャンク、  ３  ヘッド部、  ４〜７  リップ、  ８  端面の切削領域、  ９  円周切削領域、  １０  端面の切刃、  １１  円周側面の切刃、  １２  第１フランク（支持斜面）、  １３  第２フランク（側面）、  １４  第３フランク、  １５  チップブレーカ面、  １６  第１チップブレーカ部分面（チップブレーカ溝）、  １７  第２チップブレーカ部分面、  １８  アーチ、  １９  アーチ、  ２０  第１末端フランク、  ２１  第２末端フランク、  ２２  チップ空間、  ２５  部分、  ３０  凹み部分、  ３１  凹み部分、  ３２  凹み、  ４０、４１  クーラント通路、  Ｍ  中心軸、  ε  らせん角、  Ｄ  工具直径、  α１  第１逃げ角、  α２  第２逃げ角、  α３  第３逃げ角、  β１  第１末端逃げ角、  β２  第２末端逃げ角、  γ１  第１すくい角、  γ２  第２すくい角、  ψ１  第１ピッチ角、  ψ２  第２ピッチ角、  δ  円錐角、  Ｓ  切削面、  Ｎ  法平面、  Ｂ  第１フランクの幅、  Ｃ  第１チップブレーカ部分面の幅、  Ｒ  半径、  Ｇ１  第１直線、  Ｇ２  第２直線。
【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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【外国語明細書】
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