(57)【要約】【課題】切刃部分の硬質被膜の欠損に伴って工具本体の基材が欠損するのを防ぐことができるとともに、加工面の粗さや品位の向上を図ることが可能な切削工具を提供する。【解決手段】工具本体１のすくい面７と逃げ面８との交差稜線部に第１の切刃５が形成されるとともに、逃げ面８には、第１の切刃５と間隔をあけて工具本体１の基材よりも高硬度の硬質被膜９が被覆されていて、逃げ面８において第１の切刃５と硬質被膜９との間には工具本体１の基材が露出しており、第１の切刃５と間隔をあけた硬質被膜９上には第２の切刃１０が形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に第１の切刃が形成されるとともに、上記逃げ面には、上記第１の切刃と間隔をあけて上記工具本体の基材よりも高硬度の硬質被膜が被覆されていて、上記逃げ面において上記第１の切刃と上記硬質被膜との間には上記工具本体の基材が露出しており、上記第１の切刃と間隔をあけた上記硬質被膜上には第２の切刃が形成されていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
上記すくい面の上記第１の切刃側の部分においても、上記工具本体の基材が露出してい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】
上記逃げ面の逃げ角が５°〜２０°の範囲内であり、上記硬質被膜の膜厚が０．００５ｍｍ〜０．０３０ｍｍの範囲内であり、上記第１の切刃と上記第２の切刃との間隔が０．０１３ｍｍ〜０．６８０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２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、工具本体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に第１の切刃が形成されるとともに、逃げ面には工具本体の基材よりも高硬度の硬質被膜が被覆された切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような切削工具として、例えば特許文献１には、エンドミルやフライス、ドリル、バイト等の切削工具の超硬合金や高速度工具鋼からなる工具本体に表面に、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣｒＮ、ＴｉＮ等の硬質被膜を被覆したものが記載されている。また、特許文献２には、超硬合金製の切削インサート、ドリル、エンドミルの表面にＣＶＤ法によりダイヤモンド硬質被膜を被覆したものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−００７５５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３６２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、これら特許文献１、２に記載された切削工具では、硬質被膜がすくい面から逃げ面にかけて、その交差稜線部に形成された切刃も覆うように被覆されているが、このような硬質被膜は高硬度である反面で脆くもあり、特にエンドミルやフライスによる切削加工のように衝撃的な負荷が断続的に作用すると部分的に欠損を生じるおそれがある。そして、このような欠損が上記切刃の部分の硬質被膜に生じると、周囲のすくい面や逃げ面に被覆された硬質被膜とともに、その間に挟まれた切刃部分における工具本体の基材も欠損してしまい、被削材に形成される加工面の粗さが悪化したり、加工面の品位を損なったりするおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃部分の硬質被膜の欠損に伴って工具本体の基材が欠損するのを防ぐことができるとともに、加工面の粗さや品位の向上を図ることが可能な切削工具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】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、工具本体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に第１の切刃が形成されるとともに、上記逃げ面には、上記第１の切刃と間隔をあけて上記工具本体の基材よりも高硬度の硬質被膜が被覆されていて、上記逃げ面において上記第１の切刃と上記硬質被膜との間には上記工具本体の基材が露出しており、上記第１の切刃と間隔をあけた上記硬質被膜上には第２の切刃が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された切削工具では、逃げ面に被覆される硬質被膜は第１の切刃と間隔をあけていて、この逃げ面の硬質被膜と第１の切刃との間には工具本体の基材が露出しているので、たとえ第１の切刃に達する硬質被膜がすくい面に被覆されていて衝撃的な負荷により欠損を生じても、このすくい面の硬質被膜の欠損はすくい面に沿ったものとなり、工具本体の基材の欠損を伴うことがない。しかも、工具本体の基材自体は、硬質被膜よりも硬度は低いものの靱性に富んでおり、衝撃的な負荷が断続的に作用しても欠損を生じるおそれが少ない。
【０００８】
そして、さらに工具本体の逃げ面には、第１の切刃と間隔をあけた硬質被膜上に第２の切刃が形成されており、主たる切削刃第１の切刃によって行った後に、この第１の切刃により形成された加工面を第２の切刃によって仕上げ加工することができる。このため、上記構成の切削工具によれば、被削材の加工面粗さや加工面の品位の向上を図ることができる。
【０００９】
ここで、上述のようにすくい面には硬質被膜が被覆されていてもよいが、すくい面の上記第１の切刃側の部分においても、硬質被膜が被覆されずに上記工具本体の基材が露出していれば、硬質被膜の被覆によって第１の切刃が丸みを帯びるのを防ぐことができる。このため、同じく基材が露出した部分の逃げ面との交差稜線部に形成される第１の切刃に鋭い切れ味を与えることができ、切削抵抗の低減を図ることができる。
【００１０】
なお、逃げ面の逃げ角が５°〜２０°の範囲内であり、硬質被膜の膜厚が０．００５ｍｍ〜０．０３０ｍｍの範囲内である場合において、上記第１の切刃と上記第２の切刃との間隔は０．０１３ｍｍ〜０．６８０ｍｍの範囲内であることが望ましい。このような逃げ角、膜厚の場合に、第１、第２の切刃間の間隔が０．０１３ｍｍを下回ると、送りや切り込みによっては第１の切刃よりも先に第２の切刃が被削材に切り込まれるおそれがある一方、逆に０．６８０ｍｍを上回ると第２の切刃が第１の切刃によって形成された加工面に切り込まれなくなるおそれがあり、いずれの場合も上述した効果が得られなくなるおそれがある。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、硬質被膜の欠損に伴う工具本体の基材の欠損を防ぐとともに、第２の切刃によって仕上げ加工を行うことができ、長期に亙って安定して優れた加工面粗さ、加工面品位の切削加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の側面図である。
【図３】図１に示す実施形態の拡大正面図である。
【図４】図１に示す実施形態における第１の切刃である外周刃の周辺部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１ないし図４は、本発明をソリッドタイプのスクエアエンドミルに適用した場合の一実施形態を示すものである。本実施形態において、工具本体１は、超硬合金や高速度工具鋼等の硬質材料によって軸線Ｏを中心とした外形円柱状に形成されており、その後端部（図１において上側部分、図２においては右側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１において下側部分、図２においては左側部分）は切刃部３とされている。このような切削工具（エンドミル）は、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転されつつ通常は軸線Ｏに直交する方向に送り出されて、上記切刃部３により被削材に切削加工を行う。
【００１４】
切刃部３には、その先端面に開口して後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔとは反対側に捩れる複数条（４条）の切屑排出溝４が周方向に間隔をあけて形成されており、これらの切屑排出溝４の工具回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部に外周刃５が、先端側辺稜部には底刃６が形成されている。そして、このうち外周刃５が本実施形態における第１の切刃とされる。
【００１５】
また、上記切屑排出溝４の工具回転方向Ｔを向く壁面はこれら外周刃５と底刃６のすくい面７とされるとともに、外周刃５と底刃６の工具回転方向Ｔとは反対側に連なる切刃部３の外周面と先端面は逃げ面８とされ、第１の切刃である外周刃５は、これらのすくい面７と逃げ面８との交差稜線部に形成される。逃げ面８は、工具回転方向Ｔとは反対側に向かうに従い外周刃５および底刃６の回転軌跡に対して工具本体１の内周側および後端側にそれぞれ向かうように傾斜していて、逃げ角θが与えられている。
【００１６】
ここで、図４は、第１の切刃である１つの外周刃５の周辺部分の軸線Ｏに直交する断面であるが、この図４に示すように外周刃５の逃げ面８には、工具本体１の基材である超硬合金や高速度工具鋼よりも高硬度のダイヤモンド被膜やＴｉＡｌＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣｒＮ、ＴｉＮ等よりなる硬質被膜９が被覆されている。そして、この硬質被膜９は、同図４に示すように第１の切刃である外周刃５から工具回転方向Ｔとは反対側に間隔をあけた位置から被覆されていて、外周刃５と硬質被膜９との間には工具本体１の基材が露出している。
【００１７】
さらに、この硬質被膜９の工具回転方向Ｔ側の端縁は、外周刃５との間に露出した工具本体１の基材部分における逃げ面８から立ち上がって工具回転方向Ｔ側を向く壁面状に形成されており、この端縁がなす壁面と工具本体１の外周側を向く硬質被膜９の表面との交差稜線部に第２の切刃１０が形成されている。なお、本実施形態では図４に示すように、逃げ面８が第１の切刃である外周刃５に連なる第１逃げ面８ａと、この第１逃げ面８ａの工具回転方向Ｔとは反対側に連なる第１逃げ面８ａよりも大きな逃げ角の第２逃げ面８ｂを備えており、硬質被膜９は第１逃げ面８ａの外周刃５と間隔をあけた位置から第２逃げ面８ｂを経て、そのさらに工具回転方向Ｔの反対側に連なる切屑排出溝４の工具回転方向Ｔとは反対側を向く壁面に亙って被覆されている。
【００１８】
ここで、本実施形態では、逃げ面８の第１逃げ面８ａの逃げ角θは５°〜２０°の範囲内とされるとともに、硬質被膜９の膜厚（平均膜厚）ｔは０．００５ｍｍ〜０．０３０ｍｍの範囲内とされている。そして、これらに対して、工具本体１の軸線Ｏと第１の切刃である外周刃５とを結ぶ直線に垂直な方向の外周刃５と第２の切刃１０との間隔Ｗは０．０１３ｍｍ〜０．６８０ｍｍの範囲内の略一定の大きさとされている。
【００１９】
また、本実施形態では、同じく図４に示すように、第１の切刃である外周刃５のすくい面７においても硬質被膜９は被覆されておらず、工具本体１の基材が露出した状態とされている。このように硬質被膜９を被覆するには、例えば切屑排出溝４や外周刃５、底刃６が形成された切刃部３の表面全体に硬質被膜９を被覆した後、レーザー等によって逃げ面８の外周刃５との間の部分やすくい面７の硬質被膜９を除去して工具本体１の基材を露出させればよい。
【００２０】
このように構成された切削工具では、逃げ面８に被覆される硬質被膜９が第１の切刃である外周刃５と間隔Ｗをあけていて、その間には硬質被膜９が被覆されずに超硬合金や高速度工具鋼からなる工具本体１の基材が露出している。このため、本実施形態ではすくい面７に硬質被膜９が被覆されていないが、たとえすくい面７に硬質被膜９が被覆されている場合でも、第１の切刃である外周刃５に衝撃的な負荷が断続的に作用した際の硬質被膜９の欠損は、工具本体１の基材のすくい面７に沿った剥離に近い状態のものとなり、基材の外周刃５の欠損を伴うことがない。
【００２１】
また、工具本体１の基材である超硬合金や高速度工具鋼は、硬質被膜９よりは硬度は低い反面、靱性が高く、衝撃的な負荷が断続的に作用した場合でも欠損することが少ない。このため、上記構成の切削工具によれば、特に本実施形態のようなエンドミルのように断続切削を行う場合において、工具本体１の基材ごと外周刃５に欠損が生じるのを防ぐことができ、工具寿命の延長を図ることができる。
【００２２】
そして、さらに上記構成の切削工具では、工具本体１の逃げ面８において第１の切刃である外周刃５と間隔をあけて被覆された硬質被膜９上の端縁に第２の切刃１０が形成されている。このため、第１の切刃である外周刃５によって被削材に形成された加工面を、工具回転方向Ｔに後続する第２の切刃１０によって僅かな取り代で仕上げ加工することができるので、加工面の粗さや品位の向上を図ることができる。また、この第２の切刃１０よりも工具回転方向Ｔとは反対側の逃げ面８上に硬質被膜９が被覆されていることにより、逃げ面８の耐摩耗性も確保することができる。
【００２３】
一方、本実施形態では、上述のように第１の切刃である外周刃５のすくい面７にも硬質被膜９は被覆されておらず、工具本体１の基材が露出した状態となっている。すなわち、外周刃５上に硬質被膜９が被覆されることもないので、このような硬質被膜９の被覆によって外周刃５の刃先が丸みを帯びてしまうのを防ぐことができ、第１の切刃である外周刃５に鋭い切れ味を確保して切削抵抗を低減することができる。ただし、上述のようにすくい面７には硬質被膜９を被覆してもよく、その場合でも工具本体１の基材ごと外周刃５が欠損するのは避けることができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、逃げ面８の第２の切刃１０が形成される第１逃げ面８ａの逃げ角θが５°〜２０°の範囲内であり、また工具回転方向Ｔ側の端縁にこの第２の切刃１０が形成される硬質被膜９の膜厚ｔが０．００５ｍｍ〜０．０３０ｍｍの範囲内であるのに対して、第１の切刃である外周刃５と第２の切刃１０との間隔Ｗが０．０１３ｍｍ〜０．６８０ｍｍの範囲内とされており、これにより一層確実に加工面粗さや加工面品位の向上を図ることができる。
【００２５】
すなわち、一般的な上述の範囲内の逃げ角θおよび膜厚ｔにおいて外周刃５と第２の切刃１０との間隔Ｗが０．０１３ｍｍを下回るほど小さいと、工具本体１の軸線Ｏと外周刃５とを結ぶ直線に垂直で外周刃を通る直線よりも第２の切刃１０が外周側に突出してしまい、工具本体１の送りや切り込みによっては第２の切刃１０が外周刃５よりも先に被削材に切り込まれてしまうおそれがある。その一方で、間隔Ｗが０．６８０ｍｍよりも大きいと、やはり送りや切り込みによっては外周刃５によって形成された加工面に第２の切刃１０が達しなくなるおそれが生じるので、間隔Ｗは本実施形態のように０．００５ｍｍ〜０．０３０ｍｍの範囲内とされるのが望ましい。
【００２６】
なお、本実施形態では、エンドミルの外周刃５を第１の切刃として本発明を適用した場合について説明したが、これに代えて、またはこれと併せて、底刃６に本発明を適用することも可能である。さらに、エンドミル以外の、フライスやドリル、バイト、あるいは切削インサートに本発明を適用することも勿論可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  工具本体
３  切刃部
４  切屑排出溝
５  外周刃（第１の切刃）
６  底刃
７  すくい面
８  逃げ面
９  硬質被膜
１０  第２の切刃
Ｏ  工具本体１の軸線
Ｔ  工具回転方向
θ  逃げ面８（第１逃げ面８ａ）の逃げ角
ｔ  硬質被膜９の膜厚
Ｗ  外周刃７（第１の切刃）と第２の切刃１０との間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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