(57)【要約】【課題】エンドミル本体がセラミックで形成されながらも、外周刃の刃先強度や耐摩耗性を十分に確保しつつ、切削速度を高めて加工効率を向上でき、かつ工具寿命も延長できること。【解決手段】セラミックからなるエンドミル本体２と、エンドミル本体２の外周に形成された切屑排出溝４における工具回転方向Ｔを向く壁面と、エンドミル本体２の外周面との交差稜線に形成された外周刃６と、切屑排出溝４における前記壁面と、エンドミル本体２の先端面との交差稜線に形成され、該エンドミル本体２の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状をなすとともに、外周刃６の先端に滑らかに連なり、該先端から軸線Ｏ上に向かって延びる底刃と、を備え、外周刃６及び底刃のうち、少なくとも外周刃６のラジアルレーキ角（角度α）が、負の角度に設定されており、外周刃６のラジアルレーキ角は、−２０°〜−１０°である。【選択図】図４
2016159380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状をなし、セラミックからなるエンドミル本体と、
前記エンドミル本体の外周に形成され、該エンドミル本体の軸線方向に沿う先端から基端側へ向かうに従い漸次前記軸線回りの周方向のうち工具回転方向とは反対側へ向けて延びる切屑排出溝と、
前記切屑排出溝における前記工具回転方向を向く壁面と、前記エンドミル本体の外周面との交差稜線に形成された外周刃と、
前記切屑排出溝における前記壁面と、前記エンドミル本体の先端面との交差稜線に形成され、該エンドミル本体の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状をなすとともに、前記外周刃の先端に滑らかに連なり、該先端から前記軸線上に向かって延びる底刃と、を備え、
前記外周刃及び前記底刃のうち、少なくとも前記外周刃のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されており、
前記外周刃のラジアルレーキ角は、−２０°〜−１０°であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項２】
請求項１に記載のボールエンドミルであって、
前記外周刃のラジアルレーキ角が、−１７．５°〜−１２．５°であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のボールエンドミルであって、
前記外周刃のねじれ角が、３０°〜４０°であることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールエンドミルであって、
前記エンドミル本体は、サイアロンからなることを特徴とするボールエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックからなるボールエンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１に示されるようなボールエンドミルが知られている。一般にボールエンドミルは、超硬合金等により形成されている。特許文献１のボールエンドミルは、軸状をなすエンドミル本体を有しており、該エンドミル本体には、切屑排出溝、外周刃及び底刃（先端刃）が形成されている。なお、ボールエンドミルには、外周刃の径が軸線方向に沿って一定とされた狭義のボールエンドミルの他、外周刃の径が軸線方向に沿う先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされたテーパボールエンドミルや、ロングネックエンドミル、テーパネックエンドミル等がある。
切削加工時においてボールエンドミルは、エンドミル本体の軸線回りに沿う周方向のうち、工具回転方向に回転させられつつ、軸線に交差する方向に送りを与えられて被削材に切り込んでいく。
【０００３】
詳しくは、ボールエンドミルには、エンドミル本体の外周に、該エンドミル本体の先端から基端側へ向けて延びる切屑排出溝が周方向に間隔をあけて複数条形成されている。また、切屑排出溝において工具回転方向を向く壁面と、エンドミル本体の外周面との交差稜線には、外周刃が形成されている。また、切屑排出溝の前記壁面と、エンドミル本体の先端面との交差稜線には、底刃（先端刃）が形成されている。底刃は、エンドミル本体の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状をなすとともに、外周刃の先端に滑らかに連なり、該先端から軸線上に向かって延びている。
【０００４】
特許文献１のボールエンドミルは、切削の加工速度を高めるため、外周刃のラジアルレーキ角（外周すくい角）を正（ポジティブ）の角度に設定している。具体的には、外周刃のラジアルレーキ角が大きな正の角度に設定されるほど、該外周刃が被削材に鋭く切り込んで、切れ味が高められる。切れ味が高められることにより切削抵抗が低減するため、切削速度を高めて加工効率を向上できる。
【０００５】
一方、下記特許文献２に示されるような、エンドミル本体がセラミックで形成されたラジアスエンドミルが知られている。このラジアスエンドミルは、外周刃のラジアルレーキ角が−４°〜０°とされていて、正角に近い負（ネガティブ）の角度に設定されている。これは、特許文献２のラジアスエンドミルエンドミルがセラミックで構成されているためであり、外周刃のラジアルレーキ角を負の角度とすることによって、刃物角を大きくし、刃先強度を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−５６６４９号公報
【特許文献２】米国特許第８６４７０２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来のボールエンドミルに対して、特許文献２のようにエンドミル本体をセラミックで形成し、かつ外周刃のラジアルレーキ角に−４°〜０°を適用した場合には、外周刃が早期に摩耗（摩滅）してしまい、工具寿命が短くなるという問題があった。このような外周刃の摩耗を抑えるには、加工時の切削抵抗を低減することが好ましい。つまり上述したように、外周刃のラジアルレーキ角を正角側に大きくして、切れ味を高める対策が考えられる。
【０００８】
しかしながら、ボールエンドミルをセラミックで形成した場合において、外周刃のラジアルレーキ角を正角側に大きくすると、刃物角が小さくなって刃先強度を確保することができない。
また、この種のボールエンドミルに対しては、より切削速度を高めて、加工効率を向上することが求められていた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エンドミル本体がセラミックで形成されながらも、外周刃の刃先強度や耐摩耗性を十分に確保しつつ、切削速度を高めて加工効率を向上でき、かつ工具寿命も延長できるボールエンドミルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明のボールエンドミルは、軸状をなし、セラミックからなるエンドミル本体と、前記エンドミル本体の外周に形成され、該エンドミル本体の軸線方向に沿う先端から基端側へ向かうに従い漸次前記軸線回りの周方向のうち工具回転方向とは反対側へ向けて延びる切屑排出溝と、前記切屑排出溝における前記工具回転方向を向く壁面と、前記エンドミル本体の外周面との交差稜線に形成された外周刃と、前記切屑排出溝における前記壁面と、前記エンドミル本体の先端面との交差稜線に形成され、該エンドミル本体の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状をなすとともに、前記外周刃の先端に滑らかに連なり、該先端から前記軸線上に向かって延びる底刃と、を備え、前記外周刃及び前記底刃のうち、少なくとも前記外周刃のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されており、前記外周刃のラジアルレーキ角は、−２０°〜−１０°であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のボールエンドミルは、エンドミル本体がセラミックにより形成されている。そして、外周刃及び底刃のうち、少なくとも外周刃のラジアルレーキ角（外周すくい角）が負の角度に設定されており、具体的には、外周刃のラジアルレーキ角が、−２０°〜−１０°とされている。
【００１２】
ここで、本明細書でいう「ボールエンドミル」には、外周刃の径（軸線に直交する径方向に沿う、軸線から外周刃までの距離。つまり半径）が軸線方向に沿って一定とされた狭義のボールエンドミルの他、外周刃の径が軸線方向に沿う先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされたテーパボールエンドミルや、ロングネックエンドミル及びテーパネックエンドミル等が含まれる。つまり本発明は、種々様々な態様とされた広義のボールエンドミルに採用することにより、後述の顕著な作用効果を奏するものである。
【００１３】
また、本明細書でいう「外周刃のラジアルレーキ角」とは、図４及び図９に示されるエンドミル本体２の横断面視（エンドミル本体２の軸線Ｏに垂直な断面視）において、軸線Ｏに直交する径方向のうち、外周刃６を通る所定の径方向Ｄ（いわゆる「基準面」に相当）と、該外周刃６のすくい面４ａ（該外周刃６に隣接する切屑排出溝４の工具回転方向Ｔを向く壁面部分）との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度αを指している。
【００１４】
また、ラジアルレーキ角が「−（マイナス）」、つまり負（ネガティブ）の角度であるとは、図４及び図９に示されるエンドミル本体２の横断面視において、外周刃６のすくい面４ａが、径方向の外側に向かうに従い工具回転方向Ｔとは反対側へ向かって傾斜して延びているときの、角度αである。この場合、上記所定の径方向Ｄ（基準面）に対して、外周刃６のすくい面４ａが、工具回転方向Ｔに配置される。
なお、特に図示していないが、ラジアルレーキ角が「＋（プラス）」、つまり正（ポジティブ）の角度であるとは、エンドミル本体２の横断面視において、外周刃６のすくい面４ａが、径方向の外側に向かうに従い工具回転方向Ｔへ向かって傾斜して延びているときの、角度αである。この場合、上記所定の径方向Ｄ（基準面）に対して、外周刃６のすくい面４ａが、工具回転方向Ｔとは反対側に配置される。
【００１５】
そして本発明において、外周刃のラジアルレーキ角（上記角度α）は、負の角度であり、しかも−２０°〜−１０°と負角側に大きく設定されている。このため、切削加工時には、被削材に対するボールエンドミルの外周刃の切削抵抗が大きくなり、これに応じて、切削熱（せん断領域での塑性変形による発熱や摩擦熱等）も高くなる。
【００１６】
切削熱が高くなると、セラミックからなり耐熱性の高いボールエンドミルの外周刃に比べて、被削材の切削面（被加工部）は軟化する。つまり、外周刃に対して、被加工部の硬度が著しく低下する。
これにより外周刃は、被削材を削り取る（掻き取る）ように、高速で切削することが可能になる。また、軟化した被削材に比べてボールエンドミルの硬度が相対的に高められるため、外周刃の摩耗（摩滅）が顕著に抑制されて、工具寿命が延長する。
【００１７】
すなわち、本発明の発明者は、セラミックからなるボールエンドミルについて鋭意研究を重ねた結果、外周刃のラジアルレーキ角を上記数値範囲に設定することにより、切削加工時の切削熱を意図的に高め、これにより、ボールエンドミルの硬度は維持しつつ被削材を軟化させて、これらの硬度差により被削材を掻き落とすように切削加工することで、切削速度を飛躍的に高めることができる、という知見を得るに至ったのである。
つまり、本発明のボールエンドミルによる切削モード（加工形態）は、従来の一般的なボールエンドミルの切削モードとは、大きく異なっている。
【００１８】
具体的に、本発明のボールエンドミルによれば、被削材として例えばＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）等の耐熱合金を切削加工した場合、一般的な超硬合金からなるボールエンドミル（従来品）に比べて、１０倍以上の加工能率を実現できることが確認された。
しかも、本発明のボールエンドミルの外周刃は、ラジアルレーキ角が上記数値範囲とされていることにより、刃物角が十分に確保されて、刃先強度が向上している。従って、刃先のチッピング等も生じにくくなっている。また、外周刃の刃物角が大きくされて刃先強度が高められているため、ボールエンドミルでありながらも、外周刃を用いた切削加工（側面加工）を安定して行うことが可能である。
【００１９】
なお、外周刃のラジアルレーキ角が、−２０°よりも小さい場合、つまり負角側に大きい場合には、該外周刃の切れ味が低下し過ぎてしまい、切削熱により被削材が軟化したとしても、切削速度を高めることが難しくなる。
また、外周刃のラジアルレーキ角が、−１０°を超える場合には、ラジアルレーキ角が正角側に近づき過ぎて、所期する切削熱が得られなくなる。つまり、切削熱が十分に高められないので被削材が軟化せず、本発明の上述した作用効果が得られなくなるばかりか、外周刃が早期に摩耗して工具寿命に達するおそれがある。
従って、本発明において外周刃のラジアルレーキ角は、−２０°〜−１０°である。
【００２０】
以上より、本発明によれば、エンドミル本体がセラミックで形成されながらも、外周刃の刃先強度や耐摩耗性を十分に確保しつつ、切削速度を高めて加工効率を向上でき、かつ工具寿命も延長できるのである。
【００２１】
また、本発明のボールエンドミルにおいて、前記外周刃のラジアルレーキ角が、−１７．５°〜−１２．５°であることが好ましい。
【００２２】
この場合、本発明による上述した作用効果が、より確実に、かつ安定的に得られやすくなる。なお、外周刃のラジアルレーキ角が−１５°に設定された場合に、最も顕著な効果を奏する。
【００２３】
また、本発明のボールエンドミルにおいて、前記外周刃のねじれ角が、３０°〜４０°であることが好ましい。
【００２４】
本発明の上記構成によれば、外周刃のねじれ角が、３０°〜４０°に設定されている。
ここで、本明細書でいう「ねじれ角」とは、図２及び図７に示されるエンドミル本体２の側面視（エンドミル本体２を軸線Ｏに直交する径方向から見た側面視）において、軸線Ｏ（又は軸線Ｏに平行な直線）と、外周刃６（ねじれのつる巻き線）との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度βを指している。
【００２５】
一般に、例えば超硬合金からなるボールエンドミル（従来品）においては、外周刃のねじれ角は４０°よりも大きく設定される。このように、ねじれ角が大きな正の角度に設定されることにより、外周刃が被削材に鋭く切り込んで、切れ味が高められるからである。
一方、本発明の上記構成においては、外周刃のねじれ角を３０°〜４０°と小さく設定して、被削材に対する外周刃の切削抵抗を意図的に高めている。これにより切削加工時には、被削材に対するボールエンドミルの外周刃の切削抵抗が大きくなって、切削熱（せん断領域での塑性変形による発熱や摩擦熱等）も高くなる。
【００２６】
切削熱が高くなると、セラミックからなり耐熱性の高いボールエンドミルの外周刃に比べて、被削材の切削面（被加工部）は軟化する。つまり、外周刃に対して、被加工部の硬度が著しく低下する。
これにより外周刃は、被削材を削り取る（掻き取る）ように、高速で切削することが可能になる。また、軟化した被削材に比べてボールエンドミルの硬度が相対的に高められるため、外周刃の摩耗（摩滅）が顕著に抑制されて、工具寿命が延長する。
【００２７】
つまり上記構成によれば、本発明の上述した作用効果を、さらに格別顕著なものとすることができる。
【００２８】
具体的には、外周刃のねじれ角が、３０°よりも大きくされていることで、外周刃において、切削熱により軟化した被削材を削り取るのに十分な切れ味を確保することができる。
また、外周刃のねじれ角が、４０°よりも小さくされていることで、被削材を軟化させるのに十分な切削熱を得ることが可能な程度に、外周刃の切削抵抗を高めることができる。
【００２９】
また、本発明のボールエンドミルにおいて、前記エンドミル本体は、サイアロンからなることが好ましい。
【００３０】
この場合、エンドミル本体が、セラミック材料のサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）からなるので、耐熱性、耐熱衝撃性、高温環境下での機械的強度、耐摩耗性等に優れたものとなる。従って、本発明の上述した作用効果がさらに格別顕著なものとなり、かつ安定的に奏功される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のボールエンドミルによれば、エンドミル本体がセラミックで形成されながらも、外周刃の刃先強度や耐摩耗性を十分に確保しつつ、切削速度を高めて加工効率を向上でき、かつ工具寿命も延長できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るボールエンドミルを示す斜視図である。
【図２】図１のボールエンドミルを示す側面図である。
【図３】図１のボールエンドミルを示す正面図である。
【図４】図２のＸ−Ｘ断面を示す図である。
【図５】本発明（第１実施形態）の実施例と従来の比較例を対比するグラフであり、外周刃のラジアルレーキ角と切削長の関係を表している。
【図６】本発明の第２実施形態に係るボールエンドミル（テーパボールエンドミル）を示す斜視図である。
【図７】図６のボールエンドミルを示す側面図である。
【図８】図６のボールエンドミルを示す正面図である。
【図９】図７のＹ−Ｙ断面を示す図である。
【図１０】本発明（第２実施形態）の実施例と従来の比較例を対比するグラフであり、外周刃のラジアルレーキ角と切削長の関係を表している。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係るボールエンドミル１について、図１〜図４を参照して説明する。
【００３４】
〔ボールエンドミルの概略構成、及びエンドミル本体〕
図１〜図３に示されるように、本実施形態のボールエンドミル１は、軸状をなし、セラミックからなるエンドミル本体２を有している。具体的に、エンドミル本体２は、セラミック材料のサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）からなる。
エンドミル本体２は概略円柱状をなしており、該エンドミル本体２の軸線Ｏ方向に沿う少なくとも先端部に刃部３ａが形成され、該刃部３ａ以外の部位がシャンク部３ｂとされている。
【００３５】
ボールエンドミル１は、エンドミル本体２において円柱状をなすシャンク部３ｂが工作機械の主軸等に把持され、軸線Ｏ回りのうち工具回転方向Ｔに回転させられることで、金属材料等からなる被削材の切削加工（転削加工）に使用される。また上記回転とともに、軸線Ｏに交差する方向に送りを与えられて、刃部３ａにより被削材に対して肩削り加工、溝加工、Ｒ削り加工、倣い加工等を行う。
なお、本実施形態のボールエンドミル１は、被削材として例えばＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）等の耐熱合金（難削材）の切削加工に、特に適している。
【００３６】
また、このボールエンドミル１により被削材を切削加工する際には、該ボールエンドミル１の刃部３ａ及び被削材の切削面（被加工部）に向けて、クーラントが噴出される。このクーラントとしては、ドライアイスパウダーを用いることが好ましい。
【００３７】
〔本明細書で用いる向き（方向）の定義〕
本明細書においては、エンドミル本体２の軸線Ｏ方向のうち、シャンク部３ｂから刃部３ａへ向かう方向を先端側、刃部３ａからシャンク部３ｂへ向かう方向を基端側という。
また、軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、径方向のうち、軸線Ｏに接近する向きを径方向の内側といい、軸線Ｏから離間する向きを径方向の外側という。
また、軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向といい、周方向のうち、切削加工時にエンドミル本体２が回転させられる方向を工具回転方向Ｔといい、これとは反対へ向かう方向を工具回転方向Ｔとは反対側という。
【００３８】
〔切屑排出溝〕
刃部３ａの外周には、複数条の切屑排出溝４が周方向に間隔をあけて形成されている。切屑排出溝４は、エンドミル本体２の先端面に開口しており、該先端面から基端側へ向かうに従い漸次工具回転方向Ｔとは反対側へ向けてねじれて延びている。切屑排出溝４は、刃部３ａの基端側の端部において、エンドミル本体２の外周に切り上がっている。
【００３９】
本実施形態のボールエンドミル１では、４条の切屑排出溝４が、互いに周方向に間隔（等間隔又は不等間隔）をあけて形成されている。
各切屑排出溝４は、工具回転方向Ｔを向く壁面を有しており、この壁面のうち、切れ刃に隣接する部分がすくい面とされている。具体的には、切れ刃のすくい面のうち、該切れ刃の後述する外周刃６及び底刃９に隣接する部分がそれぞれ、外周刃６のすくい面４ａ、及び底刃９のすくい面４ｂとされている。
【００４０】
切屑排出溝４の先端部には、該先端部を径方向へ向けて溝状に切り欠くようにして、ギャッシュ７が形成されている。具体的に、本実施形態のギャッシュ７は、切屑排出溝４の先端部において径方向に沿うように延びる断面Ｖ字形の溝状に形成されており、その径方向内側の端部は、軸線Ｏに接近配置されている。
本実施形態では、４条の切屑排出溝４に対応して４条のギャッシュ７が形成されており、これらのギャッシュ７が、軸線Ｏを中心として放射状に形成されている。
【００４１】
〔切れ刃〕
刃部３ａは、周方向に間隔をあけて複数の切れ刃を有している。切れ刃はそれぞれ、外周刃６及び底刃９を有しており、これらがＪ字状をなす１つの切れ刃を形成して、滑らかに連続している。
本実施形態のボールエンドミル１は、４枚刃（４つの切れ刃）の刃部３ａを有している。ただし、ボールエンドミル１の切れ刃の数（Ｊ字状に連続する外周刃６及び底刃９の組数）は、本実施形態で説明する４枚刃に限定されるものではなく、例えば３枚刃以下であってもよく、又は５枚刃以上であってもよい。なお、切れ刃の数は、切屑排出溝４の数に対応している。
【００４２】
〔外周刃〕
切屑排出溝４における工具回転方向Ｔを向く壁面と、エンドミル本体２の外周面との交差稜線には、外周刃６が形成されている。外周刃６は、切屑排出溝４の前記壁面の外周端縁に沿って、つる巻き線状（螺旋状）に延びている。
【００４３】
具体的に、外周刃６は、切屑排出溝４の工具回転方向Ｔを向く壁面のうち、径方向外側の端部に位置するすくい面４ａと、刃部３ａの外周面のうち、該切屑排出溝４の工具回転方向Ｔとは反対側に隣接する外周逃げ面５と、の交差稜線に形成されている。
刃部３ａの外周面には、周方向に隣り合う切屑排出溝４同士の間に、外周逃げ面５がそれぞれ形成されている。外周逃げ面５の幅（外周刃６に直交する向きの長さ）は、外周刃６の延在方向に沿って略一定とされている。
【００４４】
詳しくは、刃部３ａに、切屑排出溝４の数（４条）に対応する数（４条）の外周刃６が、互いに周方向に間隔をあけて形成されている。外周刃６は、切屑排出溝４と等しいリードで、エンドミル本体２の先端から基端側へ向かうに従い漸次工具回転方向Ｔとは反対側へ向けてねじれて延びている。
【００４５】
外周刃６の径（径方向に沿う軸線Ｏから外周刃６までの距離。つまり半径）は、軸線Ｏ方向に沿って一定とされている。従って、外周刃６が軸線Ｏ回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Ｏを中心とする１つの円筒面となる。また、外周刃６に隣接する外周逃げ面５の径についても、軸線Ｏ方向に沿って一定とされている。
つまり本実施形態のボールエンドミル１は、外周刃６の回転軌跡がなす円筒面の縦断面（軸線Ｏに沿う断面）が、軸線Ｏに平行な直線状をなしており、例えば被加工部に垂直壁を有する直溝（リブ溝）の切削加工等に用いられるような、ＪＩＳ  Ｂ０１７２−１９９３（番号４２０８）で規定される狭義のボールエンドミルである。
【００４６】
そして、図４に示されるエンドミル本体２の横断面視（エンドミル本体２の軸線Ｏに垂直な断面視）において、外周刃６のラジアルレーキ角（角度α）は、負の角度に設定されている。具体的に、外周刃６のラジアルレーキ角は、−２０°〜−１０°である。好ましくは、外周刃６のラジアルレーキ角は、−１７．５°〜−１２．５°である。
【００４７】
ここで、本明細書でいう「外周刃６のラジアルレーキ角」とは、図４に示されるエンドミル本体２の横断面視において、軸線Ｏに直交する径方向のうち、外周刃６を通る所定の径方向Ｄ（いわゆる「基準面」に相当）と、該外周刃６のすくい面４ａ（該外周刃６に隣接する切屑排出溝４の工具回転方向Ｔを向く壁面部分）との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度αを指している。
【００４８】
また、ラジアルレーキ角が「−（マイナス）」、つまり負（ネガティブ）の角度であるとは、図４に示されるエンドミル本体２の横断面視において、外周刃６のすくい面４ａが、径方向の外側に向かうに従い工具回転方向Ｔとは反対側へ向かって傾斜して延びているときの、角度αである。この場合、上記所定の径方向Ｄ（基準面）に対して、外周刃６のすくい面４ａが、工具回転方向Ｔに配置される。
なお、特に図示していないが、ラジアルレーキ角が「＋（プラス）」、つまり正（ポジティブ）の角度であるとは、エンドミル本体２の横断面視において、外周刃６のすくい面４ａが、径方向の外側に向かうに従い工具回転方向Ｔへ向かって傾斜して延びているときの、角度αである。この場合、上記所定の径方向Ｄ（基準面）に対して、外周刃６のすくい面４ａが、工具回転方向Ｔとは反対側に配置される。
【００４９】
本実施形態では、切れ刃を構成する外周刃６及び底刃９のうち、少なくとも外周刃６のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されており、かつ、外周刃６のラジアルレーキ角が、上述した数値範囲とされている。
なお、外周刃６以外に、底刃９のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されていてもよい。
【００５０】
また、図２に示されるエンドミル本体２の側面視（エンドミル本体２を軸線Ｏに直交する径方向から見た側面視）において、外周刃６のねじれ角（角度β）は、３０°〜４０°である。好ましくは、外周刃６のねじれ角は、３９°未満である。より望ましくは、外周刃６のねじれ角は、３０°〜３５°である。
【００５１】
ここで、本明細書でいう「ねじれ角」とは、図２に示されるエンドミル本体２の側面視において、軸線Ｏ（又は軸線Ｏに平行な直線）と、外周刃６（ねじれのつる巻き線）との間に形成される鋭角及び鈍角のうち、鋭角の角度βを指している。
【００５２】
〔底刃（先端刃）〕
図１〜図３に示されるように、切屑排出溝４における工具回転方向Ｔを向く壁面と、エンドミル本体２の先端面との交差稜線には、底刃（先端刃）９が形成されている。底刃９は、エンドミル本体２の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状をなすとともに、外周刃６の先端に滑らかに連なり、該先端から軸線Ｏ上に向かって延びている。
【００５３】
具体的に、底刃９は、切屑排出溝４（ギャッシュ７）の工具回転方向Ｔを向く壁面のうち、先端側の端部に位置するすくい面４ｂと、刃部３ａの先端面のうち、該切屑排出溝４の工具回転方向Ｔとは反対側に隣接する先端逃げ面８と、の交差稜線に形成されている。
【００５４】
刃部３ａの先端面には、周方向に隣り合う切屑排出溝４同士の間に、先端逃げ面８がそれぞれ形成されている。先端逃げ面８の幅（底刃９に直交する向きの長さ）は、底刃９の延在方向に沿って略一定とされている。図示の例では、先端逃げ面８の幅が、外周逃げ面５の幅よりも小さくされている。先端逃げ面８は、エンドミル本体２の先端外周側へ向けて凸となる凸曲面状をなしている。先端逃げ面８の基端部は、外周逃げ面５の先端部に接続している。
【００５５】
刃部３ａには、切屑排出溝４の数（４条）に対応する数（４条）の底刃９が、互いに周方向に間隔をあけて形成されている。
本実施形態では、図３に示されるエンドミル本体２の正面視において（エンドミル本体２の先端面を軸線Ｏ方向から正面に見て）、底刃９は、径方向に沿うように延びており、該底刃９の内端（径方向内側の端縁）は、軸線Ｏ上に位置している。また、軸線Ｏを挟んで隣り合う底刃９同士は、軸線Ｏ上において滑らかに接続している。図示の例では、すべての底刃９が、軸線Ｏ上において互いに接続している。
【００５６】
また、図２に示されるエンドミル本体２の側面視において、底刃９が軸線Ｏ回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Ｏを中心とする１つの半球面となる。
【００５７】
図２において、底刃９のすくい角は、０°に近い正の角度、又は０°に設定されている。つまり、底刃９のすくい面４ｂは、先端（底刃９）から基端側へ向かうに従い、及び、径方向外端（底刃９）から径方向内側へ向かうに従い、漸次工具回転方向Ｔとは反対側に向けて傾斜しているか、又は、軸線Ｏに平行となるように形成されている。
なお、底刃９のすくい角は、負の角度に設定されていてもよい。この場合、底刃９のすくい面４ｂは、先端から基端側へ向かうに従い、及び、径方向外端から径方向内側へ向かうに従い、漸次工具回転方向Ｔへ向けて傾斜する。
【００５８】
〔本実施形態による作用効果〕
以上説明した本実施形態のボールエンドミル１によれば、エンドミル本体２がセラミックにより形成されている。そして、外周刃６及び底刃９のうち、少なくとも外周刃６のラジアルレーキ角（外周すくい角、図４における角度α）が負の角度に設定されており、具体的には、外周刃６のラジアルレーキ角が、−２０°〜−１０°とされている。
【００５９】
このため、切削加工時には、被削材に対するボールエンドミル１の外周刃６の切削抵抗が大きくなり、これに応じて、切削熱（せん断領域での塑性変形による発熱や摩擦熱等）も高くなる。
【００６０】
切削熱が高くなると、セラミックからなり耐熱性の高いボールエンドミル１の外周刃６に比べて、被削材の切削面（被加工部）は軟化する。つまり、外周刃６に対して、被加工部の硬度が著しく低下する。
これにより外周刃６は、被削材を削り取る（掻き取る）ように、高速で切削することが可能になる。また、軟化した被削材に比べてボールエンドミル１の硬度が相対的に高められるため、外周刃６の摩耗（摩滅）が顕著に抑制されて、工具寿命が延長する。
【００６１】
すなわち、本発明の発明者は、セラミックからなるボールエンドミル１について鋭意研究を重ねた結果、外周刃６のラジアルレーキ角を上記数値範囲に設定することにより、切削加工時の切削熱を意図的に高め、これにより、ボールエンドミル１の硬度は維持しつつ被削材を軟化させて、これらの硬度差により被削材を掻き落とすように切削加工することで、切削速度を飛躍的に高めることができる、という知見を得るに至ったのである。
つまり、本実施形態のボールエンドミル１による切削モード（加工形態）は、従来の一般的なボールエンドミルの切削モードとは、大きく異なっている。
【００６２】
具体的に、本実施形態のボールエンドミル１によれば、被削材として例えばＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）等の耐熱合金を切削加工した場合、一般的な超硬合金からなるボールエンドミル（従来品）に比べて、１０倍以上の加工能率を実現できることが確認された。
しかも、本実施形態のボールエンドミル１の外周刃６は、ラジアルレーキ角が上記数値範囲とされていることにより、刃物角が十分に確保されて、刃先強度が向上している。従って、刃先のチッピング等も生じにくくなっている。また、外周刃６の刃物角が大きくされて刃先強度が高められているため、ボールエンドミル１（狭義のボールエンドミル）でありながらも、外周刃６を用いた切削加工（側面加工）を安定して行うことが可能である。
【００６３】
なお、外周刃６のラジアルレーキ角が、−２０°よりも小さい場合、つまり負角側に大きい場合には、該外周刃６の切れ味が低下し過ぎてしまい、切削熱により被削材が軟化したとしても、切削速度を高めることが難しくなる。
また、外周刃６のラジアルレーキ角が、−１０°を超える場合には、ラジアルレーキ角が正角側に近づき過ぎて、所期する切削熱が得られなくなる。つまり、切削熱が十分に高められないので被削材が軟化せず、本実施形態の上述した作用効果が得られなくなるばかりか、外周刃６が早期に摩耗して工具寿命に達するおそれがある。
従って、本実施形態において外周刃６のラジアルレーキ角は、−２０°〜−１０°である。
【００６４】
以上より、本実施形態によれば、エンドミル本体２がセラミックで形成されながらも、外周刃６の刃先強度や耐摩耗性を十分に確保しつつ、切削速度を高めて加工効率を向上でき、かつ工具寿命も延長できるのである。
【００６５】
また、外周刃６のラジアルレーキ角が、−１７．５°〜−１２．５°であると、本実施形態による上述した作用効果が、より確実に、かつ安定的に得られやすくなる。
なお、外周刃６のラジアルレーキ角が−１５°に設定された場合に、最も顕著な効果を奏する。
【００６６】
また本実施形態では、外周刃６のねじれ角（図２における角度β）が、３０°〜４０°とされているので、下記の作用効果を奏する。
【００６７】
すなわち一般に、例えば超硬合金からなるボールエンドミル（従来品）においては、外周刃のねじれ角は４０°よりも大きく設定される。このように、ねじれ角が大きな正の角度に設定されることにより、外周刃が被削材に鋭く切り込んで、切れ味が高められるからである。
一方、本実施形態の上記構成においては、外周刃６のねじれ角を３０°〜４０°と小さく設定して、被削材に対する外周刃６の切削抵抗を意図的に高めている。これにより切削加工時には、被削材に対するボールエンドミル１の外周刃６の切削抵抗が大きくなって、切削熱（せん断領域での塑性変形による発熱や摩擦熱等）も高くなる。
【００６８】
切削熱が高くなると、セラミックからなり耐熱性の高いボールエンドミル１の外周刃６に比べて、被削材の切削面（被加工部）は軟化する。つまり、外周刃６に対して、被加工部の硬度が著しく低下する。
これにより外周刃６は、被削材を削り取る（掻き取る）ように、高速で切削することが可能になる。また、軟化した被削材に比べてボールエンドミル１の硬度が相対的に高められるため、外周刃６の摩耗（摩滅）が顕著に抑制されて、工具寿命が延長する。
【００６９】
つまり上記構成によれば、本実施形態の上述した作用効果を、さらに格別顕著なものとすることができる。
【００７０】
具体的には、外周刃６のねじれ角が、３０°よりも大きくされていることで、外周刃６において、切削熱により軟化した被削材を削り取るのに十分な切れ味を確保することができる。
また、外周刃６のねじれ角が、４０°よりも小さくされていることで、被削材を軟化させるのに十分な切削熱を得ることが可能な程度に、外周刃６の切削抵抗を高めることができる。
【００７１】
また本実施形態では、エンドミル本体２が、セラミック材料のサイアロンからなるので、耐熱性、耐熱衝撃性、高温環境下での機械的強度、耐摩耗性等に優れたものとなる。従って、本実施形態の上述した作用効果がさらに格別顕著なものとなり、かつ安定的に奏功される。
【００７２】
また本実施形態では、切削加工時に、ボールエンドミル１の刃部３ａ及び被削材の加工面（被加工部）に向けて供給するクーラントとして、ドライアイスパウダーを用いているので、上述のように切削熱が高められても、酸化被膜の付着を抑制できる。
【００７３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るボールエンドミル（テーパボールエンドミル）１１について、図６〜図９を参照して説明する。
なお、前述の実施形態（第１実施形態）と同じ構成要素については詳細な説明を省略し、主として異なる点についてのみ、下記に説明する。
【００７４】
〔第１実施形態との相違点〕
図６〜図８に示されるように、本実施形態のボールエンドミル１１では、ギャッシュ７が、切屑排出溝４の先端部において径方向に沿うように延びる断面台形の溝状に形成されており、その径方向内側の端部は、軸線Ｏに達している。本実施形態では、４条の切屑排出溝４に対応して４条のギャッシュ７が形成されており、これらのギャッシュ７同士が、径方向内側の端部（エンドミル本体２の先端面における径方向の中央、つまり軸線Ｏ上）で互いに連通している。
【００７５】
本実施形態のボールエンドミル１１は、外周刃６の径が、軸線Ｏ方向に沿って先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされている。従って、外周刃６が軸線Ｏ回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Ｏを中心とする１つのテーパ面となる。また、外周刃６に隣接する外周逃げ面５の径についても、軸線Ｏ方向に沿って先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされている。
つまり本実施形態のボールエンドミル１１は、外周刃６の回転軌跡がなすテーパ面の縦断面が、軸線Ｏに対して傾斜する直線状をなしており、例えば被加工部に傾斜壁を有するテーパ溝（テーパリブ溝）の切削加工等に用いられるような、ＪＩＳ  Ｂ０１７２−１９９３（番号４２０９）で規定されるテーパボールエンドミルである。
【００７６】
図９に示されるエンドミル本体２の横断面視（エンドミル本体２の軸線Ｏに垂直な断面視）において、外周刃６のラジアルレーキ角（角度α）は、負の角度に設定されている。具体的に、外周刃６のラジアルレーキ角は、−２０°〜−１０°である。好ましくは、外周刃６のラジアルレーキ角は、−１７．５°〜−１２．５°である。
【００７７】
また、切れ刃を構成する外周刃６及び底刃９のうち、少なくとも外周刃６のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されており、かつ、外周刃６のラジアルレーキ角が、上述した数値範囲とされている。
なお、外周刃６以外に、底刃９のラジアルレーキ角が、負の角度に設定されていてもよい。
【００７８】
図７に示されるエンドミル本体２の側面視（エンドミル本体２を軸線Ｏに直交する径方向から見た側面視）において、外周刃６のねじれ角（角度β）は、３０°〜４０°である。好ましくは、外周刃６のねじれ角は、３９°未満である。より望ましくは、外周刃６のねじれ角は、３０°〜３５°である。
なお、本実施形態のような、エンドミル本体２の外径が軸線Ｏ方向の先端から基端側へ向けて大きくなるテーパボールエンドミルにおいては、外周刃６のリード長を合わせるか、ねじれ角βを合わせる必要がある。本実施形態のボールエンドミル１１においては、外周刃６のねじれ角βを合わせて等ねじれとしている。
【００７９】
刃部３ａの先端面には、周方向に隣り合う切屑排出溝４同士の間に、先端逃げ面８がそれぞれ形成されている。先端逃げ面８の幅（底刃９に直交する向きの長さ）は、底刃９の延在方向に沿って略一定とされている。図示の例では、先端逃げ面８の幅が、外周逃げ面５の幅と同等の大きさとされている。先端逃げ面８は、エンドミル本体２の先端外周側へ向けて凸となる凸曲面状をなしている。先端逃げ面８の基端部は、外周逃げ面５の先端部に段差なく滑らかに接続している。
【００８０】
刃部３ａには、切屑排出溝４の数（４条）に対応する数（４条）の底刃９が、互いに周方向に間隔をあけて形成されている。
本実施形態では、図８に示されるエンドミル本体２の正面視において（エンドミル本体２の先端面を軸線Ｏ方向から正面に見て）、底刃９は、径方向に沿うように延びており、該底刃９の内端（径方向内側の端縁）は、軸線Ｏ上よりも径方向外側に配置されている。
【００８１】
〔本実施形態による作用効果〕
以上説明した本実施形態のボールエンドミル１１によれば、前述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態のボールエンドミル１１はテーパボールエンドミルであり、外周刃６を用いた切削加工に供されやすいことから、前述した外周刃６による切削効率向上の作用効果が、より格別顕著なものとなりやすい。
【００８２】
〔本発明に含まれるその他の構成〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００８３】
例えば、前述の実施形態では、エンドミル本体２のセラミック材料として、サイアロンを用いたが、それ以外のセラミック材料であってもよい。
【００８４】
また、外周刃６のねじれ角が３０°〜４０°であるとしたが、これに限定されるものではない。すなわち本発明は、外周刃６のラジアルレーキ角が、負の角度かつ−２０°〜−１０°であることによって、上述した顕著な作用効果が得られることから、外周刃６のねじれ角については、例えば３０°より小さくてもよく、４０°より大きくてもよい。
ただし、外周刃６のねじれ角が３０°〜４０°の範囲であると、上述した格別顕著な作用効果を奏することから、好ましい。また、外周刃６のねじれ角が３９°未満であると、より安定的に上述の作用効果が得られることとなり、さらに望ましくは、外周刃６のねじれ角は、３０°〜３５°である。なお、３０°〜３５°の中でも、３０°に近づくほど切削熱が高められて、良好な結果が得られやすい。
【００８５】
また、第１実施形態では、狭義のボールエンドミルであるボールエンドミル１を用い、第２実施形態では、テーパボールエンドミルであるボールエンドミル１１を用いて説明したが、それ以外のボールエンドミルである、例えばロングネックエンドミルやテーパネックエンドミル等に本発明を適用してもよい。つまり本発明は、種々様々な態様とされた広義のボールエンドミルに採用することができて、上述した顕著な作用効果を奏するものである。
【００８６】
その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及びなお書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【実施例】
【００８７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００８８】
[切削長の確認試験Ａ]
本発明の実施例として、第１実施形態で説明したボールエンドミル１を用意した。すなわちボールエンドミル１は、エンドミル本体２がセラミックからなり、外周刃６の径が軸線Ｏ方向に沿って一定とされており、外周刃６のラジアルレーキ角（外周すくい角）αが、−２０°〜−１０°の範囲内である。
【００８９】
具体的には、外周刃６のラジアルレーキ角αが、−１８°、−１５°、−１２°とされたボールエンドミル１を用意し、これらを順に実施例１〜３とした。また、エンドミル本体２がセラミックからなる点及び外周刃６の径が軸線Ｏ方向に一定である点において実施例と共通するが、外周刃６のラジアルレーキ角αが本発明の範囲外である、−２３°、−７°とされたボールエンドミルを用意し、これらを順に比較例１、２とした。
【００９０】
そして、これらのボールエンドミルを用いて被削材の連続切削を行い、外周刃６が刃先欠損や摩耗等により切削不能（工具寿命）となるまでの切削長（総切削長）について、確認を行った。つまり、ボールエンドミルの刃長全域（底刃９及び外周刃６を含む刃部３ａの略全体）を使用して、被削材に連続的に切り込む切削加工を行った。なお、切削条件等については、下記の通りとした。
ボールエンドミルの刃数、サイズ：４枚刃、先端Ｒ５．０ｍｍ、刃長１Ｄ、ねじれ角３０°
被削材：ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８
回転数：２４０００ｍｉｎ−１
切削速度：７５４ｍ／ｍｉｎ
送り速度：２８８０ｍｍ／ｍｉｎ
一刃あたりの送り：０．０３ｍｍ／ｔｏｏｔｈ
クーラント：ドライ
切削方式：ダウンカット
突出長さ：２０ｍｍ
切込量ａｅ：１．５ｍｍ
切込量ａｐ：９．０ｍｍ
【００９１】
試験の結果を、図５のグラフに示す。
図５に示されるように、本発明の実施例１〜３においては、切削長が十分に確保され、切削加工が安定して工具寿命が延長されることが確認された。なかでも、外周刃６のラジアルレーキ角αが−１７．５°〜−１２．５°の範囲内である実施例２においては、切削長が２０ｍを超えており、より格別顕著な効果を奏することが確認された。
【００９２】
一方、比較例１、２においては、実施例１〜３に比べて切削長が大幅に短い結果となった。具体的に、比較例１では、外周刃６の切れ味が低下し過ぎたために、切削長に影響したものと考えられる。また比較例２では、外周刃６の刃先強度及び切削時の切削熱が十分に得られずに、切削長に影響したものと考えられる。
【００９３】
[切削長の確認試験Ｂ]
次に、本発明の実施例として、第２実施形態で説明したボールエンドミル（テーパボールエンドミル）１１を用意した。すなわちボールエンドミル１１は、エンドミル本体２がセラミックからなり、外周刃６の径が軸線Ｏ方向に沿って先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくされており、外周刃６のラジアルレーキ角（外周すくい角）αが、−２０°〜−１０°の範囲内である。
【００９４】
具体的には、外周刃６のラジアルレーキ角αが、−１８°、−１５°、−１２°とされたボールエンドミル１１を用意し、これらを順に実施例４〜６とした。また、エンドミル本体２がセラミックからなる点及び外周刃６の径が軸線Ｏ方向の先端から基端側へ向かうに従い漸次大きくなる点において実施例と共通するが、外周刃６のラジアルレーキ角αが本発明の範囲外である、−２３°、−７°とされたボールエンドミル（テーパボールエンドミル）を用意し、これらを順に比較例３、４とした。
【００９５】
そして、これらのボールエンドミルを用いて被削材の連続切削を行い、外周刃６が刃先欠損や摩耗等により切削不能（工具寿命）となるまでの切削長（総切削長）について、確認を行った。つまり、ボールエンドミルの刃長全域（底刃９及び外周刃６を含む刃部３ａの略全体）を使用して、被削材に連続的に切り込む切削加工を行った。なお、切削条件等については、下記の通りとした。
ボールエンドミル（テーパボールエンドミル）の刃数、サイズ：４枚刃、先端Ｒ４．０ｍｍ、刃長１５．０ｍｍ、ねじれ角３０°、テーパ角３°
被削材：ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８
回転数：２４０００ｍｉｎ−１
切削速度：６０３ｍ／ｍｉｎ
送り速度：２８８０ｍｍ／ｍｉｎ
一刃あたりの送り：０．０３ｍｍ／ｔｏｏｔｈ
クーラント：ドライ
切削方式：ダウンカット
突出長さ：１８ｍｍ
切込量ａｅ：１．０ｍｍ
切込量ａｐ：１５．０ｍｍ
【００９６】
試験の結果を、図１０のグラフに示す。
図１０に示されるように、本発明の実施例４〜６においては、切削長が十分に確保され、切削加工が安定して工具寿命が延長されることが確認された。なかでも、外周刃６のラジアルレーキ角αが−１７．５°〜−１２．５°の範囲内である実施例５においては、切削長が１５ｍを超えており、より格別顕著な効果を奏することが確認された。
【００９７】
一方、比較例３、４においては、実施例４〜６に比べて切削長が大幅に短い結果となった。具体的に、比較例３では、外周刃６の切れ味が低下し過ぎたために、切削長に影響したものと考えられる。また比較例４では、外周刃６の刃先強度及び切削時の切削熱が十分に得られずに、切削長に影響したものと考えられる。
【符号の説明】
【００９８】
１  ボールエンドミル
２  エンドミル本体
４  切屑排出溝
６  外周刃
９  底刃（先端刃）
１１  ボールエンドミル（テーパボールエンドミル）
Ｏ  軸線
Ｔ  工具回転方向
α  角度（外周刃のラジアルレーキ角）
β  角度（外周刃のねじれ角）
【図１】
2016159380.tif 000003
【図２】
2016159380.tif 000004
【図３】
2016159380.tif 000005
【図４】
2016159380.tif 000006
【図５】
2016159380.tif 000007
【図６】
2016159380.tif 000008
【図７】
2016159380.tif 000009
【図８】
2016159380.tif 000010
【図９】
2016159380.tif 000011
【図１０】
2016159380.tif 000012