(57)【要約】  ボール半径Ｒ１よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される大径刃１１１ａ〜１１１ｅを備えるので、単一の曲率半径の円弧状に形成されるボール刃で平面を切削する場合に比べ、各大径刃１１１ａ〜１１１ｅによる平面の切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。更に、各大径刃１１１ａ〜１１１ｅが円弧状に形成されるので、直線状の切れ刃で曲面を切削する場合に比べ、各大径刃１１１ａ〜１１１ｅでの曲面の切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。よって、各大径刃１１１ａ〜１１１ｅによる平面および曲面の切削時にピックフィードを大きくすることができるので、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができる。
2020245878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りの回転軌跡が略半球状に形成されるボール刃を前記軸線方向の先端に備えるボールエンドミルにおいて、
前記ボール刃は、そのボール刃のボール半径よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される大径刃を備え、
前記ボール刃の中心から前記ボール半径の８０％以上１２０％以下の領域内において、前記ボール刃の先端から外周端にかけて複数の前記大径刃が形成されることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項２】
前記ボール刃の先端から外周端側にかけての所定領域内において、複数の前記大径刃の切削幅がそれぞれ同一とされることを特徴とする請求項１記載のボールエンドミル。
【請求項３】
複数の前記大径刃の曲率半径がそれぞれ同一とされることを特徴とする請求項２記載のボールエンドミル。
【請求項４】
前記ボール刃の中心を中心にして前記ボール半径の仮想円を描いた場合に、その仮想円が複数の前記大径刃のそれぞれの回転軌跡に内接することを特徴とする請求項３記載のボールエンドミル。
【請求項５】
前記ボール刃の先端から外周端にかけて５以上１６以下の前記大径刃が形成されることを特徴とする請求項４記載のボールエンドミル。
【請求項６】
前記ボール刃は、前記大径刃どうしの間を接続し前記ボール半径よりも小さい曲率半径の円弧状に形成される複数の小径刃を備え、
前記小径刃よりも前記大径刃の切削幅が大きくされることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のボールエンドミル。
【請求項７】
前記ボール刃の最も先端側に位置する前記大径刃は、他の前記大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールエンドミル。
【請求項８】
前記ボール刃の最も外周端側に位置する前記大径刃は、他の前記大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールエンドミル。
【請求項９】
前記ボール刃の中心を通る仮想線であって前記軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する前記大径刃は、他の前記大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールエンドミル。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のボールエンドミルの先端に取り付けられる切削インサートであって、
前記ボール刃が形成されることを特徴とする切削インサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールエンドミル及び切削インサートに関し、特に、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができるボールエンドミル及び切削インサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
半球状のボール刃を備えるボールエンドミルが知られている。単一の曲率半径の円弧状に形成されるボール刃で平面の切削（仕上げ加工）を行う場合、加工面の面粗さを向上させるためにはピックフィード（加工を行うピッチ）を小さくする必要がある。よって、加工能率が低下するという問題点がある。【０００３】
この問題点に対し、特許文献１には、ボール刃（切刃）に複数の直線状切刃を設ける技術が記載されている。この技術によれば、同一のピックフィードで平面の切削を行う場合、単一の曲率半径の円弧状に形成されるボール刃での切削に比べ、直線状切刃での切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。即ち、直線状切刃で平面の切削を行うことにより、ピックフィードを大きくしても円弧状のボール刃で切削した場合と同等の面粗さを得ることができるので、加工能率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１３２４０７号公報（例えば、段落００１９，００２６〜００２８、図２，３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術では、直線状切刃によって曲面の切削を行うと面粗さが低下し易くなる。よって、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることが困難であるという問題点があった。【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができるボールエンドミル及び切削インサート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】
【０００７】
この目的を達成するために本発明のボールエンドミル及び切削インサートは、軸線回りの回転軌跡が略半球状に形成されるボール刃を前記軸線方向の先端に備えるものであり、前記ボール刃は、そのボール刃のボール半径よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される大径刃を備え、前記ボール刃の中心から前記ボール半径の８０％以上１２０％以下の領域内において、前記ボール刃の先端から外周端にかけて複数の前記大径刃が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載のボールエンドミル及び請求項１０記載の切削インサートによれば、ボール刃は、そのボール刃のボール半径よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される大径刃を備えるので、単一の曲率半径の円弧状に形成されるボール刃で平面を切削する場合に比べ、大径刃での平面の切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。更に、大径刃が円弧状に形成されるので、直線状の切れ刃で曲面を切削する場合に比べ、大径刃での曲面の切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。【０００９】
よって、大径刃による平面および曲面のそれぞれの切削時にピックフィードを大きくすることができるので、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができるという効果がある。【００１０】
また、ボール刃の中心からボール半径の８０％以上１２０％以下の領域内において、ボール刃の先端から外周端にかけて複数の大径刃が形成されるので、大径刃の曲率半径がボール半径よりも大きい場合であっても、大径刃によって形成されるボール刃の刃形（輪郭形状）を円弧に近い形状とすることができる。よって、大径刃よりも小さい曲率半径の曲面を複数の大径刃によって同時に切削する場合に、加工能率が低下することを抑制できるという効果がある。【００１１】
請求項２記載のボールエンドミルによれば、請求項１記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃の先端から外周端側にかけての所定領域内において、複数の大径刃の切削幅がそれぞれ同一とされる。これにより、３軸加工で切削を行う（被削物に対するボールエンドミルの相対的な角度が不変である）場合に、角度の異なる加工面（平面や曲面）を各大径刃で切削した際の面粗さを均一にし易くできる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面における加工能率をバランス良く向上させることができるという効果がある。【００１２】
なお、所定領域とは、少なくとも「ボール刃の最も先端側に位置する大径刃から、最も外周端側に位置する大径刃に隣り合う大径刃までの領域」であり、より好ましくは、「ボール刃の最も先端側に位置する大径刃から、最も外周端側に位置する大径刃までの領域」である。【００１３】
請求項３記載のボールエンドミルによれば、請求項２記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。複数の大径刃の曲率半径がそれぞれ同一とされるので、３軸加工で切削を行う場合に、角度の異なる加工面を各大径刃で切削した際の面粗さをより均一にし易くできる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面における加工能率をよりバランス良く向上させることができるという効果がある。【００１４】
請求項４記載のボールエンドミルによれば、請求項３記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃の中心を中心にしてボール半径の仮想円を描いた場合に、その仮想円が複数の大径刃のそれぞれの回転軌跡に内接するので、軸線に対する各大径刃の傾斜をボール刃の先端から外周端にかけて徐々に変化させることができる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面における加工能率を更にバランスよく向上させることができるという効果がある。【００１５】
また、軸線に対する各大径刃の傾斜をボール刃の先端から外周端にかけて徐々に変化させることにより、角度の異なる平面や曲面を５軸加工で切削する場合に、それら平面や曲面に各大径刃を沿わせるためのボールエンドミルの振り角を極力小さくすることができる。よって、５軸加工で切削を行う場合に、角度の異なる平面や曲面における加工能率を向上させることができるという効果がある。【００１６】
更に、ボール刃の中心を中心にしてボール半径の仮想円を描いた場合に、その仮想円が複数の大径刃のそれぞれの回転軌跡に内接するので、大径刃によって形成されるボール刃の刃形をより円弧に近い形状とすることができる。よって、大径刃よりも小さい曲率半径の曲面を複数の大径刃で同時に切削する場合に、加工能率が低下することをより効果的に抑制できるという効果がある。【００１７】
請求項５記載のボールエンドミルによれば、請求項４記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃の先端から外周端にかけて５以上の大径刃が形成されるので、大径刃の数が５未満である場合に比べ、３軸加工で切削を行う場合に様々な角度の平面や曲面を各大径刃で切削することができる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面の加工能率をよりバランス良く向上させることができるという効果がある。【００１８】
また、ボール刃の先端から外周端にかけて１６以下の大径刃が形成されるので、大径刃の数が１６を超える場合に比べ、各大径刃の切削幅を大きく確保することができる。これにより、大径刃による切削時にピックフィードを大きくすることができるので、各大径刃による加工能率を向上させることができるという効果がある。【００１９】
請求項６記載のボールエンドミルによれば、請求項１から５のいずれかに記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃は、大径刃どうしの間を接続しボール半径よりも小さい曲率半径の円弧状に形成される複数の小径刃を備えるので、各大径刃の間を小径刃によって滑らかに接続することができる。これにより、複数の大径刃で同時に切削する場合に、各大径刃の接続部分でチッピングが生じることを抑制できるという効果がある。【００２０】
請求項７記載のボールエンドミルによれば、請求項１又は２に記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃の最も先端側に位置する大径刃は、他の大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされる。これにより、例えば、軸線と直交する平面を３軸加工で切削する場合に、ボール刃の最も先端側に位置する大径刃での切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができるという効果がある。【００２１】
請求項８記載のボールエンドミルによれば、請求項１又は２に記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃の最も外周端側に位置する大径刃は、他の大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされる。これにより、例えば、軸線と平行な平面を３軸加工で切削する場合に、ボール刃の最も外周端側に位置する大径刃での切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができるという効果がある。【００２２】
請求項９記載のボールエンドミルによれば、請求項１又は２に記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃の中心を通る仮想線であって軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する大径刃は、他の大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされる。これにより、例えば、軸線に対して傾斜する加工面を３軸加工で切削する場合に、軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する大径刃での切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態におけるボールエンドミルの正面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線におけるボールエンドミルの部分拡大断面図である。
【図２】（ａ）は、切削インサートの正面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向視における切削インサートの側面図であり、（ｃ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｃ方向視における切削インサートの底面図である。
【図３】切削インサートの第１ボール刃および第２ボール刃の刃形を模式的に示した模式図である。
【図４】（ａ）は、本発明のボールエンドミルによってワークを切削する様子を示す模式図であり、（ｂ）は、単一Ｒのボールエンドミルによってワークを切削する様子を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、ボールエンドミルによってワークを３軸加工で切削する様子を示す模式図であり、（ｂ）は、ボールエンドミルによってワークを５軸加工で切削する様子を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、第１の変形例における切削インサートの第１ボール刃および第２ボール刃の刃形を模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、第２の変形例における切削インサートの第１ボール刃および第２ボール刃の刃形を模式的に示した模式図である。
【図７】第３の変形例における切削インサートの第１ボール刃および第２ボール刃の刃形を模式的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、ボールエンドミル１の構成について説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態におけるボールエンドミル１の正面図であり、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線におけるボールエンドミル１の部分拡大断面図である。
【００２５】
図１に示すように、ボールエンドミル１は、その基端側の部位を構成するシャンク部２と、そのシャンク部２の先端に接続される本体部３と、を備え、本体部３の先端に切削インサート１００が着脱自在に固定される刃先交換式のボールエンドミルとして構成される。
【００２６】
シャンク部２及び本体部３は、それぞれ軸線Ｏ回りの円柱状に形成される。シャンク部２が工作機械の主軸に装着され、軸線Ｏ回りに回転させられることで被削材の切削加工が行われる。
【００２７】
本体部３の先端側には、軸線Ｏと直交する方向（図１（ｂ）の上下方向）に所定間隔を隔てる一対の固定部３０が形成される。それら一対の固定部３０の間には、本体部３の基端側（図１（ｂ）の右側）に向けて凹む断面矩形の凹部３１が形成され、この凹部３１に切削インサート１００が挿入可能に構成される。
【００２８】
一対の固定部３０のうちの一方（図１（ｂ）の上側）の固定部３０には貫通孔３０ａが形成され、他方（図１（ｂ）の下側）の固定部３０には貫通孔３０ａに対応した位置にめねじ孔３０ｂが形成される。凹部３１に切削インサート１００を挿入した状態で、固定部３０の貫通孔３０ａと切削インサート１００の取付穴１０４とに挿入したねじ４をめねじ孔３０ｂに締結することにより、固定部３０（凹部３１）に切削インサート１００が固定される。
【００２９】
一対の固定部３０の先端側は略半球状に形成されており、固定部３０に切削インサート１００が固定された状態においては、切削インサート１００の第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０が、正面視において固定部３０の周囲に露出するように構成されている。
【００３０】
次いで、図２を参照して、切削インサート１００の構成について説明する。図２（ａ）は、切削インサート１００の正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向視における切削インサート１００の側面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｃ方向視における切削インサート１００の底面図である。
【００３１】
なお、以下の説明においては、切削インサート１００を単体で説明する場合においても、ボールエンドミル１（図１参照）に取付けられた状態を基準にして切削インサート１００の各部について説明する。よって、ボールエンドミル１に切削インサート１００が取り付けられた状態（図１の状態）において、ボールエンドミル１の先端側を構成する部位を切削インサート１００の先端、それとは反対側の部位を切削インサート１００の基端、ボールエンドミル１の外周端側を構成する部位を切削インサート１００の外周端とそれぞれ定義して説明する。また、切削インサート１００の厚み方向（図２（ａ）の紙面垂直方向）を単に「厚み方向」と記載して説明する。
【００３２】
図２に示すように、切削インサート１００は、超硬合金等の硬質材料を用いて略平板状に形成され、軸線Ｏに対して１８０°回転させた場合に同一形状となる表裏対称の形状となっている。切削インサート１００は、厚み方向視（図２（ａ）参照）において円の基端側（図２（ａ）の上側）の一部が切欠かれた形状とされ、切削インサート１００の先端側は、厚み方向視において略半円状に形成される。
【００３３】
ここで、切削インサート１００の基端側の面であって軸線Ｏと直交する面を基端面１０１と定義し、切削インサート１００の厚み方向（軸線Ｏと直交する方向）を向く面を一対の側面１０２，１０３と定義する。
【００３４】
一対の側面１０２，１０３を貫通するようにして断面円形の取付穴１０４が形成され、この取付穴１０４は、後述するボール刃の中心Ｃ（図２（ａ）参照）と略一致する位置に形成される。切削インサート１００の先端（図２（ａ）の下側の端部）から基端面１０１の外周端側（図２（ａ）の左右方向端部）にかけた切削インサート１００の外周縁部には、一対の側面１０２，１０３から厚み方向に凹むようにして一対のすくい面１０５が形成される。なお、一対のすくい面１０５のうち、第２ボール刃１２０のすくい面１０５については図示を省略する。
【００３５】
これら一対のすくい面１０５は、ボールエンドミル１（図１参照）取り付けられた状態における切削インサート１００の回転方向Ｔ（図２（ｃ）の反時計回りの方向）の前方側を向く面である。一対のすくい面１０５の回転方向Ｔの後方側には、すくい面１０５に連なるようにして一対の逃げ面１０６，１０７が形成され、逃げ面１０６，１０７とすくい面１０５との交差稜線部に第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０が形成される。
【００３６】
第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０は、回転方向Ｔの前方側に向けて凸の湾曲形状に形成され（図２（ｂ）参照）、切削インサート１００の先端視（図２（ｃ）参照）において、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０によって略Ｓ字状のボール刃が形成される。
【００３７】
第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０は、厚み方向視において切削インサート１００の先端に向けて凸の略半円状に形成される切れ刃である。第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０は実質的に同一の構成であるので、第２ボール刃１２０には第１ボール刃１１０と同一の符号を付して説明する。
【００３８】
第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０は、それら第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の中心Ｃ（軸線Ｏ上の中心）から遠ざかる方向に凸の円弧状に形成される複数（本実施形態では、５つ）の大径刃１１１ａ〜１１１ｅと、それら複数の大径刃１１１ａ〜１１１ｅどうしの間を接続し中心Ｃから遠ざかる方向に凸の円弧状に形成される複数（本実施形態では、４つ）の小径刃１１２と、を備える。
【００３９】
なお、以下の説明においては、複数の大径刃１１１ａ〜１１１ｅのうち、最も先端側に位置するものを底大径刃１１１ａ、最も外周端側に位置するものを外周大径刃１１１ｅ、底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅの間に位置するものを傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄと定義して説明するが、底大径刃１１１ａ、傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄ、及び、外周大径刃１１１ｅをまとめて記載する場合には、「各大径刃１１１」と省略して記載する。
【００４０】
次いで、図３を参照して、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の詳細構成について説明する。図３は、切削インサート１００の第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃形を模式的に示した模式図である。即ち、図３は、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃形（輪郭形状）を厚み方向に投影した図であり、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の回転軌跡を示している。
【００４１】
図３に示すように、各大径刃１１１は、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０のボール半径Ｒ１（本実施形態では、１０ｍｍ）よりも大きい曲率半径（本実施形態では、３０ｍｍ）の円弧状に形成される。各小径刃１１２は、ボール半径Ｒ１よりも小さい曲率半径（本実施形態では、３ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００４２】
なお、ボール半径Ｒ１とは、第１ボール刃１１０の外周端Ｅ１（第２ボール刃１２０の外周端Ｅ２）に向けて軸線Ｏから垂直に延ばした線分の長さであり、その線分と軸線Ｏとの交点が第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の中心Ｃとなる。
【００４３】
各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の中心Ｃからボール半径Ｒ１の１０５％以下の領域内に形成される。よって、各大径刃１１１の曲率半径がボール半径Ｒ１よりも大きい場合であっても、第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の刃形、即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。
【００４４】
底大径刃１１１ａの刃長は、外周大径刃１１１ｅの刃長（外周端Ｅ１までの刃長）と同一の長さであり、各傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄの刃長は、底大径刃１１１ａの刃長の２倍の長さとなっている。即ち、第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の先端を０°の切削位置、第１ボール刃１１０の外周端Ｅ１（第２ボール刃１２０の外周端Ｅ２）を９０°の切削位置と定義すると、０°から９０°にかけての切削領域において、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃長を等分割することで各大径刃１１１が形成される。
【００４５】
よって、０°から９０°かけての切削領域において、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の２つの底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ１（本実施形態では、３ｍｍ）は、各傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄによる切削幅Ｌ１と同一の長さである。
【００４６】
また、０°から９０°の切削位置までが第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の切削領域とした場合には、外周大径刃１１１ｅによる切削幅Ｌ２は、２つの底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ１の２分の１となっているが、外周大径刃１１１ｅは、９０°の切削位置を越えて切削インサート１００の基端側に向けて延設される。即ち、外周大径刃１１１ｅも、２つの底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ１と同等の切削幅での切削が可能であり、実質的には、各大径刃１１１による切削幅はそれぞれ同一の長さとなっている。
【００４７】
また、厚み方向視において、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の中心Ｃを中心にしてボール半径Ｒ１の仮想円Ｖ１（図３の拡大部分参照）を描いた場合、その仮想円Ｖ１が各大径刃１１１に内接する（各大径刃１１１のそれぞれの回転軌跡が仮想円Ｖ１に接する）ように構成されている。よって、軸線Ｏと、２つの底大径刃１１１ａの中央における接線とがなす角度は９０°であるのに対し、軸線Ｏと、各大径刃１１１ｂ〜１１１ｅの中点における接線とがなす角度は、底大径刃１１１ａから外周大径刃１１１ｅにかけて段階的に（本実施形態では、２２．５°ずつ）変化するように構成される。
【００４８】
小径刃１１２は、隣り合う各大径刃１１１（例えば、底大径刃１１１ａ及び傾斜大径刃１１１ｂ）を延長した２つの円弧に内接する円弧状に形成される。これにより、小径刃１１２によって各大径刃１１１どうしが滑らかに接続されている。
【００４９】
このように構成された第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０による切削態様について、図３〜図５を参照して説明する。図４（ａ）は、本発明のボールエンドミルによってワークＷを切削する様子を示す模式図であり、図４（ｂ）は、単一ＲのボールエンドミルによってワークＷを切削する様子を示す模式図である。図５（ａ）は、ボールエンドミル１Ａ〜１ＣによってワークＷを３軸加工で切削する様子を示す模式図であり、図５（ｂ）は、ボールエンドミル１Ｄ〜１ＦによってワークＷを５軸加工で切削する様子を示す模式図である。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、ワークＷの平面の切削（例えば、金型等の底面の仕上げ加工）を行う場合、切削インサート１００の２つの底大径刃１１１ａによって所定の切り込み深さで切削する（図４（ａ）の２点鎖線を参照）。
【００５１】
次いで、ボールエンドミル１をワークＷの表面に沿って所定のピックフィードＰの分だけ移動させて切削を行うが（図４（ａ）の実線部分を参照）、このピックフィードＰの大きさは、求められる面粗さに応じて適宜設定される。この場合、底大径刃１１１ａは、ボール半径Ｒ１（図３参照）よりも大きい曲率半径の円弧状に形成されるので、底大径刃１１１ａによるワークＷの平面の切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。
【００５２】
即ち、図４（ｂ）に示すように、例えば、ボール半径Ｒ１（図３参照）の単一の円弧状に形成されるボール刃５１０（以下、単に「単一Ｒのボール刃５１０」と記載する）により、上述した底大径刃１１１ａでの切削時と同一のピックフィードＰで切削を行うと、底大径刃１１１ａでの切削に比べてカスプハイトｈ（削り残し）が大きくなり、面粗さが低下し易い。
【００５３】
言い換えると、本実施形態のように、ボール半径Ｒ１よりも大きい曲率半径の円弧状の底大径刃１１１ａを備える構成であれば、ピックフィードＰを小さくしても、単一Ｒのボール刃５１０での切削時と同等の面粗さを得ることができる。更に、底大径刃１１１ａが円弧状に形成されるので、図示は省略するが、ワークＷの曲面を切削する場合においては、その曲面に沿った切削を底大径刃１１１ａによって行うことができる。よって、従来のようにボール刃に直線状の切れ刃を設ける場合に比べ、曲面の面粗さを向上させることができる。
【００５４】
従って、底大径刃１１１ａによるワークＷの平面および曲面の双方の切削時において、ピックフィードＰを大きくすることができるので、平面および曲面の双方の切削における加工能率を向上させることができる。なお、このような底大径刃１１１ａによる作用効果は、他の傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄや外周大径刃１１１ｅにおいても同様に奏するものである。
【００５５】
ここで、ボールエンドミル１（図１参照）による切削は、ワークＷに対するボールエンドミル１の傾斜（相対的な角度）が一定の状態とされる３軸加工や、ボールエンドミル１の傾斜が可変とされる５軸加工で行われる。これら３軸加工や５軸加工における第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の切削態様について更に説明する。まず、３軸加工について説明する。
【００５６】
図５（ａ）に示すように、ワークＷは、様々な角度の平面Ｗ１や曲面Ｗ２〜Ｗ４から構成されることがあるため、そのようなワークＷの切削を１つの工具で（工具を交換することなく）行うためには、各平面Ｗ１や曲面Ｗ２〜Ｗ４の加工能率をバランスよく向上させる必要がある。
【００５７】
これに対して本実施形態では、切削幅Ｌ２（図３参照）が同一の長さとされる各大径刃１１１が、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の先端から外周端にかけて５つ設けられる。これにより、角度（軸線Ｏに対する傾斜角）の異なる平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３を各大径刃１１１で切削を行った場合に（図５（ａ）のボールエンドミル１Ａ〜１Ｃ参照）、それら各大径刃１１１の切削による加工面の面粗さを均一にし易くできる。
【００５８】
言い換えると、複数の大径刃１１１を備えることにより、３軸加工のようにワークＷに対するボールエンドミル１Ａ〜１Ｃの相対的な角度の変更が不能である場合であっても、各平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３に各大径刃１１１を沿わせ易くできるので、角度の異なる平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３における加工能率をバランスよく向上させることができる。更に、各大径刃１１１の曲率半径がそれぞれ同一とされるので、各大径刃１１１の切削による加工面の面粗さをより均一にし易くできる。よって、角度の異なる平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３における加工能率をよりバランスよく向上させることができる。
【００５９】
また、軸線Ｏに対する各大径刃１１１の傾斜が底大径刃１１１ａから外周大径刃１１１ｅにかけて徐々に変化しているため、これによっても、３軸加工を行う場合において、角度の異なる平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３における加工能率をよりバランスよく向上させることができる。
【００６０】
ここで、各大径刃１１１よりも大きい曲率半径の曲面Ｗ２，Ｗ３や平面Ｗ１ではなく、各大径刃１１１よりも小さい曲率半径（例えば、ボール半径Ｒ１と同一の半径）の曲面Ｗ４を切削する場合もある。この場合、かかる曲面Ｗ４を各大径刃１１１によって同時に切削することになるため（図５（ａ）のボールエンドミル１Ａ参照）、曲面Ｗ４の削り残しを低減させるためには、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃形が円弧（単一Ｒ）に近い方が良い。
【００６１】
一方、本実施形態では、ボール半径Ｒ１よりも大きい曲率半径で各大径刃１１１が形成されているため、単一Ｒのボール刃に比べると曲面Ｗ４の切削時の削り残しが生じ易いが、その削り残しを極力低減できる構成となっている。
【００６２】
即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の中心Ｃ（図３参照）からボール半径Ｒ１の１０５％以下の領域内に形成されるため、各大径刃１１１の曲率半径がボール半径Ｒ１よりも大きい場合であっても、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。
【００６３】
また、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の中心Ｃを中心にしてボール半径Ｒ１の仮想円Ｖ１（図３の拡大部分参照）を描いた場合、各大径刃１１１の回転軌跡に仮想円Ｖ１が接するように構成されているため、これによっても、各大径刃１１１の回転軌跡を円弧に近い形状にできる。
【００６４】
更に、ボール半径Ｒ１よりも小さい曲率半径の円弧状に形成される各小径刃１１２（図３参照）によって各大径刃１１１どうしの間が滑らかに接続されているため、各小径刃１１２が非形成である場合に比べ、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。
【００６５】
このように、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡（第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃形）を円弧に近い形状とすることにより、各大径刃１１１の曲率半径よりも小さい半径の曲面Ｗ４を切削する場合であっても、切削時の削り残しを極力低減させることができる。よって、かかる曲面Ｗ４の切削時の加工能率が低下することを抑制することができる。
【００６６】
また、各小径刃１１２によって各大径刃１１１どうしの間が滑らかに接続されているため、各大径刃１１１によってワークＷの曲面Ｗ４を同時に切削する場合であっても、各大径刃１１１の接続部分でチッピングが生じることを抑制できる。また、各小径刃１１２の切削幅は、各大径刃１１１の切削幅よりも小さくされているので、各大径刃１１１の間に小径刃１１２を設けた場合であっても、各大径刃１１１の切削幅を確保できる。よって、各大径刃１１１による平面および曲面の切削時にピックフィードを大きくすることができるので、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができる。次いで、５軸加工について説明する。
【００６７】
図５（ｂ）に示すように、５軸加工でワークＷの切削を行う場合、ワークＷに対するボールエンドミル１Ａ〜１Ｃの相対的な角度を任意に設定することができるので、３軸加工で切削を行う場合に比べ、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７の面粗さを向上させることができる。
【００６８】
即ち、例えば、各大径刃１１１に比べて曲率半径の小さい各小径刃１１２を最もワークＷ側に突出させた状態で切削を行うと、加工面の面粗さが低下し易くなる。これに対して本実施形態では、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７に各大径刃１１１を沿わせるようにしてボールエンドミル１Ａ〜１Ｃを傾斜させて切削することができるので、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７の切削時の面粗さ（加工能率）を向上させることができる。
【００６９】
また、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０（図３参照）の先端から外周端にかけて５つの大径刃１１１が形成され、軸線Ｏに対する各大径刃１１１の角度が底大径刃１１１ａから外周大径刃１１１ｅにかけて徐々に変化しているため、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７に各大径刃１１１を沿わせる際に、ボールエンドミル１Ｄ〜１Ｆの振り角（ワークＷに対する相対的な角度の調整量）を極力小さくすることができる。よって、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７を５軸加工で切削する際の加工能率を向上させることができる。
【００７０】
次いで、図６及び図７を参照して切削インサート１００の変形例について説明するが、上述した切削インサート１００と同一の部分には同一の符号を付して説明する。まず、図６を参照して、切削インサート１００の第１の変形例および第２の変形例について説明する。
【００７１】
図６（ａ）は、第１の変形例における切削インサート２００の第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の刃形を模式的に示した模式図であり、図６（ｂ）は、第２の変形例における切削インサート３００の第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０の刃形を模式的に示した模式図である。
【００７２】
なお、図６は、第１ボール刃２１０，３１０及び第２ボール刃２２０，３２０の刃形（輪郭形状）を厚み方向に投影した図であり、第１ボール刃２１０，３１０及び第２ボール刃２２０，３２０の回転軌跡を示している。
【００７３】
また、第１の変形例および第２の変形例における切削インサート２００，３００は、各大径刃１１１の切削幅や曲率半径が異なる点を除き、上記実施形態の切削インサート１００と実質的に同一の構成であるので、第１の変形例および第２の変形例における切削インサート２００，３００の各大径刃１１１には上記実施形態の切削インサート１００の各大径刃１１１と同一の符号を付して説明する。
【００７４】
図６（ａ）に示すように、第１の変形例における切削インサート２００の各大径刃１１１は、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０のボール半径（本実施形態では、１０ｍｍ）よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される。また、各小径刃１１２は、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０のボール半径よりも小さい曲率半径（本実施形態では、３ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００７５】
なお、ボール半径とは、第１ボール刃２１０（第２ボール刃２２０）の外周端に向けて軸線Ｏから垂直に延ばした線分の長さであり、その線分と軸線Ｏとの交点が第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の中心Ｃとなる。
【００７６】
第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の２つの底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ３と、外周大径刃１１１ｅによる切削幅Ｌ３と、底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅに隣り合う傾斜大径刃１１１ｂ，１１１ｄによる切削幅Ｌ３とがそれぞれ同一の長さ（本実施形態では、２．５ｍｍ）となっている。また、底大径刃１１１ａ、外周大径刃１１１ｅ、及び、傾斜大径刃１１１ｂ，１１１ｄの曲率半径（本実施形態では、３０ｍｍ）は、それぞれ同一となっている。
【００７７】
一方、３つの傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄのうち、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の中心Ｃを通る仮想線Ｖ２であって軸線Ｏに対して４５°の角度となる仮想線Ｖ２上に位置する傾斜大径刃１１１ｃ（仮想線Ｖ２上に回転軌跡を有する傾斜大径刃１１１ｃ）は、他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅよりも切削幅Ｌ４（本実施形態では、５．６ｍｍ）及び曲率半径（本実施形態では、４０ｍｍ）が大きくされる。
【００７８】
これにより、軸線Ｏに対して４５°前後に傾斜するワークの加工面を３軸加工で切削する場合に、傾斜大径刃１１１ｃでの切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができる。一方、それとは異なる角度で傾斜するワークの加工面は、他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅで切削を行うことにより、加工面の面粗さ（加工能率）を向上させることができる。
【００７９】
ここで、切削インサート２００を回転させた場合、軸線Ｏに最も近い位置に形成される底大径刃１１１ａの周速が遅くなるため、底大径刃１１１ａの切削時には加工面の面粗さが比較的低下し易い。一方、軸線Ｏから最も遠い位置に形成される外周大径刃１１１ｅの周速は比較的速いものの、外周大径刃１１１ｅで切削を行うと、軸線Ｏと直交する方向の力がボールエンドミルに加わり易くなる（ボールエンドミルがたわみやすくなる）ため、外周大径刃１１１ｅの切削時には加工面の面粗さが比較的低下し易い。
【００８０】
即ち、各大径刃１１１のうち、軸線Ｏに対して４５°の角度となる仮想線Ｖ２上に位置する傾斜大径刃１１１ｃで切削を行うことが刃の周速や工具のたわみの観点から好ましい。これに対して本実施形態では、傾斜大径刃１１１ｃの切削幅Ｌ４および曲率半径が最も大きくされているため、５軸加工によって角度の異なる平面や曲面に傾斜大径刃１１１ｃを沿わせて切削することができるので、他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅで切削を行う場合に比べて加工面の面粗さ（加工能率）を特に効果的に向上させることができる。
【００８１】
なお、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の中心Ｃを中心にしてボール半径の仮想円（図示せず）を描いた場合、その仮想円が、傾斜大径刃１１１ｃを除く他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅが内接する一方、その仮想円よりも傾斜大径刃１１１ｃが内側に形成されている。このように、中心Ｃを中心にしたボール半径の仮想円に各大径刃１１１の一部が接しない場合、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の刃形の形状が円弧とは異なる形状になり易い。
【００８２】
これに対して第１の変形例では、各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃２１０（第２ボール刃２２０）の中心Ｃからボール半径の９０％以上１１０％以内の領域内に形成される。よって、傾斜大径刃１１１ｂの切削幅Ｌ４や曲率半径が他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅの切削幅Ｌ３や曲率半径よりも大きい場合であっても、第１ボール刃２１０（第２ボール刃２２０）の刃形、即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。これにより、各大径刃１１１の曲率半径よりも小さい半径の曲面を各大径刃１１１で同時に切削する場合に、加工能率が低下することを抑制できる。
【００８３】
図６（ｂ）に示すように、第２の変形例における切削インサート３００の各大径刃１１１は、第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０のボール半径（本実施形態では、１０ｍｍ）よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される。各小径刃１１２は、第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０のボール半径よりも小さい曲率半径（本実施形態では、３ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００８４】
なお、ボール半径とは、第１ボール刃３１０（第２ボール刃３２０）の外周端に向けて軸線Ｏから垂直に延ばした線分の長さであり、その線分と軸線Ｏとの交点が第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０の中心Ｃとなる。
【００８５】
各傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄ及び外周大径刃１１１ｅによる切削幅Ｌ５（本実施形態では、２．５ｍｍ）は、それぞれ同一の長さとなっている。また、それら各傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄ及び外周大径刃１１１ｅは、それぞれ同一の曲率半径（本実施形態では、３０ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００８６】
一方、第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０の２つの底大径刃１１１ａは、他の大径刃１１１ｂ〜１１１ｅよりも切削幅Ｌ６（本実施形態では、７．５ｍｍ）及び曲率半径（本実施形態では、４０ｍｍ）が大きくされる。
【００８７】
これにより、軸線Ｏに対して直交するワークの加工面を３軸加工で切削する場合に、底大径刃１１１ａでの切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができる。一方、それとは異なる角度で傾斜するワークの加工面は、他の大径刃１１１ｂ〜１１１ｅで切削を行うことにより、加工面の面粗さ（加工能率）を向上させることができる。
【００８８】
なお、第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０の中心Ｃを中心にしてボール半径の仮想円（図示せず）を描いた場合、その仮想円が２つの底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅに内接するように構成されているが、他の傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄは、かかる仮想円よりも外側に形成されている。上述した通り、ボール半径の仮想円に各大径刃１１１の一部が接しない場合、各大径刃１１１によって形成される刃形の形状が円弧とは異なる形状になり易い。
【００８９】
これに対して第２の変形例においても、各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃３１０（第２ボール刃３２０）の中心Ｃからボール半径の９０％以上１１０％以下の領域内に形成される。よって、第１ボール刃３１０（第２ボール刃３２０）の刃形、即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。これにより、各大径刃１１１の曲率半径よりも小さい半径の曲面を各大径刃１１１で同時に切削する場合に、加工能率が低下することを抑制できる。
【００９０】
次いで、図７を参照して、切削インサート１００の第３の変形例について説明する。図７は、第３の変形例における切削インサート４００の第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の刃形を模式的に示した模式図である。なお、図７は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の刃形（輪郭形状）を厚み方向に投影した図であり、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の回転軌跡を示している。
【００９１】
図７に示すように、第３の変形例における切削インサート４００の各大径刃１１１は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０のボール半径（本実施形態では、１０ｍｍ）よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される。また、各小径刃１１２は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０のボール半径よりも小さい曲率半径（本実施形態では、３ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００９２】
なお、ボール半径とは、第１ボール刃４１０（第２ボール刃４２０）の外周端に向けて軸線Ｏから垂直に延ばした線分の長さであり、その線分と軸線Ｏとの交点が第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の中心Ｃとなる。
【００９３】
底大径刃１１１ａと外周大径刃１１１ｅとの間は、中径刃１１３によって接続されており、中径刃１１３は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０のボール半径と同一の曲率半径の円弧状に形成される。中径刃１１３の外周端側は外周大径刃１１１ｅに直接接続される一方、中径刃１１３の先端側は小径刃１１２を介して底大径刃１１１ａに接続される。
【００９４】
底大径刃１１１ａは、軸線Ｏに達しない長さで形成されており、第１ボール刃４１０の底大径刃１１１ａと、第２ボール刃４２０の底大径刃１１１ａとが軸線Ｏ上に位置する一対の小径刃１１２によって接続されている。即ち、それら一対の小径刃１１２は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０のそれぞれの最も先端側の切れ刃を構成している。
【００９５】
底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ７と、外周大径刃１１１ｅによる切削幅Ｌ７とがそれぞれ同一の長さ（本実施形態では、３ｍｍ）となっている。また、底大径刃１１１ａの曲率半径（本実施形態では、５０ｍｍ）よりも、外周大径刃１１１ｅの曲率半径（本実施形態では、２０ｍｍ）が小さくされている。一方、中径刃１１３は、各大径刃１１１よりも切削幅Ｌ８（本実施形態では１０ｍｍ）が大きくされる。
【００９６】
このように、各大径刃１１１よりも曲率半径が小さい中径刃１１３を設け、その中径刃１１３の切削幅Ｌ８を最も大きくすることにより、各大径刃１１１よりも曲率半径が小さい曲面（即ち、ボール半径と同一の曲率半径の曲面）の加工能率を特に向上させることができる。
【００９７】
また、この切削インサート４００を用いて５軸加工を行うことにより、中径刃１１３よりも曲率半径の大きい曲面や平面を各大径刃１１１で切削し、各大径刃１１１よりも曲率半径が小さい曲面を中径刃１１３で切削することにより、様々な曲率半径の曲面の切削時において、加工面の面粗さ（加工能率）を向上させることができる。
【００９８】
ここで、ボール刃によってワークの荒加工を行う場合、例えば、ボール半径よりも外側に突出している刃があると、取り代が過剰になることを抑制するためには、その突出した刃を基準にして加工軌跡の演算を行う必要がある。よって、複数の大径刃や小径刃がボール半径よりも突出している構成であると、加工軌跡の演算が複雑になり易い。
【００９９】
これに対して本実施形態では、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の中心Ｃを中心にしてボール半径の仮想円Ｖ３（図７の拡大部分参照）を描いた場合、その仮想円Ｖ３に沿って中径刃１１３が形成される一方、底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅは、仮想円Ｖ３よりも内側に形成されている。即ち、各大径刃１１１、各小径刃１１２、及び、中径刃１１３のそれぞれは、ボール半径の仮想円Ｖ３よりも外側には突出しない構成となっている。
【０１００】
このように、仮想円Ｖ３（予め決めた基準円）内に各大径刃１１１、各小径刃１１２、及び、中径刃１１３を設けることにより、ボール半径のボール刃の形状を基準にした加工軌跡で荒加工を行えば、取り代が過剰になることを防止できる。言い換えると、ボール半径のボール刃の形状を基準にした加工軌跡で荒加工を行うことができるので、かかる加工軌跡の演算を容易に行うことができる。
【０１０１】
一方、底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅは、仮想円Ｖ３よりも内側に形成されているが、第３の変形例においても、各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃４１０（第２ボール刃４２０）の中心Ｃからボール半径の９５％以上の領域内に形成される。これにより、第１ボール刃４１０（第２ボール刃４２０）の刃形、即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。よって、各大径刃１１１の曲率半径よりも小さい半径（例えば、ボール半径）の曲面を各大径刃１１１、各小径刃１１２、及び、中径刃１１３で同時に切削する場合に、加工能率が低下することを抑制できる。
【０１０２】
以上、上記実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら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内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、各大径刃１１１、各小径刃１１２、及び、中径刃１１３の切削幅や曲率半径の数値は例示であり、適宜設定できる。
【０１０３】
上記実施形態では、ボールエンドミル１に着脱自在に構成される切削インサート１００，２００，３００，４００に第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０及び第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０が形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ソリッドタイプのボールエンドミルや、刃先ろう付けタイプのボールエンドミルに、第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０及び第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０に相当するボール刃を設けても良い。
【０１０４】
上記実施形態では、切削インサート１００，２００，３００，４００に第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０及び第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０（２枚の切れ刃）が形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、１枚の第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０（第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０）を１つの切削インサートに形成し、その切削インサートをボールエンドミル１に複数取り付ける構成でも良い。また、１つの切削インサートに第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０や第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０に相当するボール刃を３枚以上形成しても良い。
【０１０５】
上記実施形態では、第１ボール刃１１０，２１０，３１０（第２ボール刃１２０，２２０，３２０）に５つの大径刃１１１が形成される場合、即ち、１枚のボール刃に５つの大径刃１１１が形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１ボール刃４１０（第２ボール刃４２０）のように、１枚のボール刃に少なくとも２以上の大径刃１１１が形成されていれば良いが、大径刃１１１は、１枚のボール刃に５以上１６以下の数で設けられることが好ましい。
【０１０６】
即ち、大径刃１１１の数が５未満である場合、各大径刃１１１の刃長（切削幅）を長く形成できる一方で、３軸加工を行う場合に、各大径刃１１１で加工できる加工面（平面や曲面）の角度に制約が生じる。また、大径刃１１１の数が１６を超える場合、３軸加工を行う場合に、様々な角度の平面や曲面を各大径刃１１１で切削できる一方で、各大径刃１１１の刃長（切削幅）が小さくなるため、１つの大径刃１１１で切削を行う場合に加工能率が低下する。
【０１０７】
これに対し、１枚のボール刃に５以上の大径刃１１１を設けることにより、大径刃１１１の数が５未満である場合に比べ、３軸加工を行う場合に、様々な角度の平面や曲面を各大径刃１１１で切削することができる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面の加工能率をよりバランス良く向上させることができる。また、１枚のボール刃に１６以下の大径刃１１１を設けることにより、大径刃１１１の数が１６を超える場合に比べ、各大径刃１１１の切削幅を大きく確保することができる。これにより、各大径刃１１１による平面および曲面の切削時にピックフィードを大きくすることができるので、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができる。
【０１０８】
上記実施形態では、第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０（第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０）において、各大径刃１１１の切削幅（曲率半径）がそれぞれ同一である場合や、傾斜大径刃１１１ｃの切削幅（曲率半径）が他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅよりも大きい場合や、底大径刃１１１ａの切削幅（曲率半径）が他の大径刃１１１ｂ〜１１１ｅよりも大きい場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、切削幅や曲率半径が各大径刃１１１のそれぞれにおいて異なっていても良いし、各大径刃１１１のうち、２以上の大径刃１１１の切削幅や曲率半径が他の大径刃１１１よりも大きく（小さく）される構成でも良い。
【０１０９】
また、各大径刃１１１のうち、最も外周端側に位置する外周大径刃１１１ｅの切削幅および曲率半径を、他の大径刃１１１ａ〜１１１ｄよりも大きくする構成でも良い。これにより、軸線Ｏと平行な平面（例えば、ワークの壁面）を３軸加工で切削する場合に、外周大径刃１１１ｅでの切削によって加工面の面粗さを特に向上させることができる。
【０１１０】
即ち、各大径刃１１１の切削幅や曲率半径は、切削を行うワークに応じて適宜設定すれば良く、各大径刃１１１の切削幅や曲率半径は如何なる値であっても良いが、各大径刃１１１及び各小径刃１１２（中径刃１１３）を、ボール刃の中心Ｃからボール半径の少なくとも８０％以上１２０％以下の領域内に形成する（ボール刃の中心Ｃから各大径刃１１１及び各小径刃１１２（中径刃１１３）の各中点までの長さが、ボール半径の８０％以上１２０％以下となる）ことが好ましい。かかる形成領域がボール半径の１００％に近い程、各大径刃１１１及び各小径刃１１２（中径刃１１３）によって形成される刃形の形状を円弧に近い形状にすることができる。
【０１１１】
また、各大径刃１１１及び各小径刃１１２（中径刃１１３）のそれぞれを、ボール刃の中心Ｃからボール半径の１００％以下の領域内に形成することがより好ましい。これにより、ボール半径のボール刃の形状を基準にした加工軌跡で荒加工を行うことができるので、かかる加工軌跡の演算を容易に行うことができる。
【０１１２】
上記実施形態では、各大径刃１１１どうしの間や、大径刃１１１及び中径刃１１３の間を小径刃１１２によって接続する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、小径刃１１２を省略して各大径刃１１１どうしを直接接続する構成や、大径刃１１１及び中径刃１１３を直接接続する構成でも良い。
【符号の説明】
【０１１３】
１                                          ボールエンドミル
１００，２００，３００，４００              切削インサート
１１０，２１０，３１０，４１０              第１ボール刃（ボール刃）
１１１ａ                                    底大径刃（大径刃）
１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ                傾斜大径刃（大径刃）
１１１ｅ                                    外周大径刃（大径刃）
１１２                                      小径刃
１２０，２２０，３２０，４２０              第２ボール刃（ボール刃）
Ｃ                                          ボール刃の中心
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７    大径刃の切削幅
Ｏ                                          軸線
Ｒ１                                        ボール半径
Ｖ１                                        仮想円
Ｖ２                                        仮想線
【図１】
2020245878.tif 000003
【図２】
2020245878.tif 000004
【図３】
2020245878.tif 000005
【図４】
2020245878.tif 000006
【図５】
2020245878.tif 000007
【図６】
2020245878.tif 000008
【図７】
2020245878.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月27日(2020.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りの回転軌跡が略半球状に形成されるボール刃を前記軸線方向の先端に備えるボールエンドミルにおいて、
前記ボール刃は、そのボール刃のボール半径よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される大径刃を備え、
前記ボール刃の中心から前記ボール半径の８０％以上１２０％以下の領域内において、前記ボール刃の先端から外周端にかけて複数の前記大径刃が形成され、
前記ボール刃の先端から外周端側にかけての所定領域内において、複数の前記大径刃の切削幅がそれぞれ同一とされ、
複数の前記大径刃の曲率半径がそれぞれ同一とされ、
前記ボール刃の中心を中心にして前記ボール半径の仮想円を描いた場合に、その仮想円が複数の前記大径刃のそれぞれの回転軌跡に内接することを特徴とするボールエンドミル。
【請求項２】
軸線回りの回転軌跡が略半球状に形成されるボール刃を前記軸線方向の先端に備えるボールエンドミルにおいて、
前記ボール刃は、そのボール刃のボール半径よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される大径刃を備え、
前記ボール刃の中心から前記ボール半径の８０％以上１２０％以下の領域内において、前記ボール刃の先端から外周端にかけて複数の前記大径刃が形成され、
前記ボール刃の最も先端側に位置する前記大径刃、前記ボール刃の最も外周端側に位置する前記大径刃、又は、前記ボール刃の中心を通る仮想線であって前記軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する前記大径刃のいずれかの前記大径刃は、他の前記大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項３】
軸線回りの回転軌跡が略半球状に形成されるボール刃を前記軸線方向の先端に備えるボールエンドミルにおいて、
前記ボール刃は、そのボール刃のボール半径よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される大径刃を備え、
前記ボール刃の中心から前記ボール半径の８０％以上１２０％以下の領域内において、前記ボール刃の先端から外周端にかけて複数の前記大径刃が形成され、
前記大径刃は、前記ボール刃の先端側に位置する底大径刃と、前記ボール刃の外周端側に位置する外周大径刃と、を備え、
前記ボール刃は、前記底大径刃および前記外周大径刃の間を接続し前記ボール刃のボール半径と同一の曲率半径の円弧状に形成される中径刃を備え、
前記中径刃は、前記ボール刃の中心を通る仮想線であって軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置することを特徴とするボールエンドミル。
【請求項４】
前記ボール刃の先端から外周端にかけて５以上１６以下の前記大径刃が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールエンドミル。
【請求項５】
前記ボール刃は、前記大径刃どうしの間を接続し前記ボール半径よりも小さい曲率半径の円弧状に形成される複数の小径刃を備え、
前記小径刃よりも前記大径刃の切削幅が大きくされることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールエンドミル。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のボールエンドミルの先端に取り付けられる切削インサートであって、
前記ボール刃が形成されることを特徴とする切削インサート。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
る場合に、それら平面や曲面に各大径刃を沿わせるためのボールエンドミルの振り角を極力小さくすることができる。よって、５軸加工で切削を行う場合に、角度の異なる平面や曲面における加工能率を向上させることができるという効果がある。
［００１６］
更に、ボール刃の中心を中心にしてボール半径の仮想円を描いた場合に、その仮想円が複数の大径刃のそれぞれの回転軌跡に内接するので、大径刃によって形成されるボール刃の刃形をより円弧に近い形状とすることができる。よって、大径刃よりも小さい曲率半径の曲面を複数の大径刃で同時に切削する場合に、加工能率が低下することをより効果的に抑制できるという効果がある。
請求項２記載のボールエンドミルによれば、次の効果を奏する。ボール刃の最も先端側に位置する大径刃は、他の大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされる。これにより、例えば、軸線と直交する平面を３軸加工で切削する場合に、ボール刃の最も先端側に位置する大径刃での切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができるという効果がある。
請求項２記載のボールエンドミルによれば、次の効果を奏する。ボール刃の最も外周端側に位置する大径刃は、他の大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされる。これにより、例えば、軸線と平行な平面を３軸加工で切削する場合に、ボール刃の最も外周端側に位置する大径刃での切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができるという効果がある。
請求項２記載のボールエンドミルによれば、次の効果を奏する。ボール刃の中心を通る仮想線であって軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する大径刃は、他の大径刃よりも曲串半径および切削幅が大きくされる。これにより、例えば、軸線に対して傾斜する加工面を３軸加工で切削する場合に、軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する大径刃での切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができるという効果がある。
請求項３記載のボールエンドミルによれば、次の効果を奏する。大径刃は、ボール刃の先端側に位置する底大径刃と、ボール刃の外周端側に位置する外周大径刃と、を備え、ボール刃は、底大径刃および外周大径刃の間を接続しボール刃のボール半径と同一の曲率半径の円弧状に形成される中径刃を備え、中径刃は、ボール刃の中心を通る仮想線であって軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する。これにより、中径刃よりも曲率半径の大きい曲面や平面を底大径刃および外周大径刃で切削し、ボール半径と同一の曲率半径の曲面を中径刃で切削することにより、様々な曲率半径の曲面の切削時において、加工面の面粗さ（加工能率）を向上させることができるという効果がある。
［００１７］
請求項４記載のボールエンドミルによれば、請求項１又は２に記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃の先端から外周端にかけて５以上の大径刃が形成されるので、大径刃の数が５未満である場合に比べ、３軸加工で切削を行う場合に様々な角度の平面や曲面を各大径刃で切削することができる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面の加工能率をよりバランス良く向上させることができるという効果がある。
［００１８］
また、ボール刃の先端から外周端にかけて１６以下の大径刃が形成されるので、大径刃の数が１６を超える場合に比べ、各大径刃の切削幅を大きく確保することができる。これにより、大径刃による切削時にピックフィードを大きくすることができるので、各大径刃による加工能率を向上させることができるという効果がある。
［００１９］
請求項５記載のボールエンドミルによれば、請求項１又は２に記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃は、大径刃どうしの間を接続しボール半径よりも小さい曲率半径の円弧状に形成される複数の小径刃を備えるので、各大径刃の間を小径刃によって滑らかに接続することができる。これにより、複数の大径刃で同時に切削する場合に、各大径刃の接続部分でチッピングが生じることを抑制できるという効果がある。
【手続補正書】
【提出日】令和3年5月11日(2021.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールエンドミル及び切削インサートに関し、特に、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができるボールエンドミル及び切削インサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
半球状のボール刃を備えるボールエンドミルが知られている。単一の曲率半径の円弧状に形成されるボール刃で平面の切削（仕上げ加工）を行う場合、加工面の面粗さを向上させるためにはピックフィード（加工を行うピッチ）を小さくする必要がある。よって、加工能率が低下するという問題点がある。
【０００３】
この問題点に対し、特許文献１には、ボール刃（切刃）に複数の直線状切刃を設ける技術が記載されている。この技術によれば、同一のピックフィードで平面の切削を行う場合、単一の曲率半径の円弧状に形成されるボール刃での切削に比べ、直線状切刃での切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。即ち、直線状切刃で平面の切削を行うことにより、ピックフィードを大きくしても円弧状のボール刃で切削した場合と同等の面粗さを得ることができるので、加工能率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１３２４０７号公報（例えば、段落００１９，００２６〜００２８、図２，３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術では、直線状切刃によって曲面の切削を行うと面粗さが低下し易くなる。よって、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることが困難であるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができるボールエンドミル及び切削インサート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】
【０００７】
この目的を達成するために本発明のボールエンドミル及び切削インサートは、軸線回りの回転軌跡が略半球状に形成されるボール刃を前記軸線方向の先端に備えるものであり、前記ボール刃は、そのボール刃のボール半径よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される大径刃を備え、前記ボール刃の中心から前記ボール半径の８０％以上１２０％以下の領域内において、前記ボール刃の先端から外周端にかけて複数の前記大径刃が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載のボールエンドミル及び請求項６記載の切削インサートによれば、ボール刃は、そのボール刃のボール半径よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される大径刃を備えるので、単一の曲率半径の円弧状に形成されるボール刃で平面を切削する場合に比べ、大径刃での平面の切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。更に、大径刃が円弧状に形成されるので、直線状の切れ刃で曲面を切削する場合に比べ、大径刃での曲面の切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。
【０００９】
よって、大径刃による平面および曲面のそれぞれの切削時にピックフィードを大きくすることができるので、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができるという効果がある。
【００１０】
また、ボール刃の中心からボール半径の８０％以上１２０％以下の領域内において、ボール刃の先端から外周端にかけて複数の大径刃が形成されるので、大径刃の曲率半径がボール半径よりも大きい場合であっても、大径刃によって形成されるボール刃の刃形（輪郭形状）を円弧に近い形状とすることができる。よって、大径刃よりも小さい曲率半径の曲面を複数の大径刃によって同時に切削する場合に、加工能率が低下することを抑制できるという効果がある。
【００１１】
請求項１記載のボールエンドミル及び請求項６記載の切削インサートによれば、ボール刃の先端から外周端側にかけての所定領域内において、複数の大径刃の切削幅がそれぞれ同一とされる。これにより、３軸加工で切削を行う（被削物に対するボールエンドミルの相対的な角度が不変である）場合に、角度の異なる加工面（平面や曲面）を各大径刃で切削した際の面粗さを均一にし易くできる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面における加工能率をバランス良く向上させることができるという効果がある。
【００１２】
なお、所定領域とは、少なくとも「ボール刃の最も先端側に位置する大径刃から、最も外周端側に位置する大径刃に隣り合う大径刃までの領域」であり、より好ましくは、「ボール刃の最も先端側に位置する大径刃から、最も外周端側に位置する大径刃までの領域」である。
【００１３】
また、請求項１記載のボールエンドミル及び請求項６記載の切削インサートによれば、複数の大径刃の曲率半径がそれぞれ同一とされるので、３軸加工で切削を行う場合に、角度の異なる加工面を各大径刃で切削した際の面粗さをより均一にし易くできる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面における加工能率をよりバランス良く向上させることができるという効果がある。
【００１４】
また、請求項１記載のボールエンドミル及び請求項６記載の切削インサートによれば、ボール刃の中心を中心にしてボール半径の仮想円を描いた場合に、その仮想円が複数の大径刃のそれぞれの回転軌跡に内接するので、軸線に対する各大径刃の傾斜をボール刃の先端から外周端にかけて徐々に変化させることができる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面における加工能率を更にバランスよく向上させることができるという効果がある。
【００１５】
また、軸線に対する各大径刃の傾斜をボール刃の先端から外周端にかけて徐々に変化させることにより、角度の異なる平面や曲面を５軸加工で切削する場合に、それら平面や曲面に各大径刃を沿わせるためのボールエンドミルの振り角を極力小さくすることができる。よって、５軸加工で切削を行う場合に、角度の異なる平面や曲面における加工能率を向上させることができるという効果がある。
【００１６】
更に、ボール刃の中心を中心にしてボール半径の仮想円を描いた場合に、その仮想円が複数の大径刃のそれぞれの回転軌跡に内接するので、大径刃によって形成されるボール刃の刃形をより円弧に近い形状とすることができる。よって、大径刃よりも小さい曲率半径の曲面を複数の大径刃で同時に切削する場合に、加工能率が低下することをより効果的に抑制できるという効果がある。
請求項２記載のボールエンドミルによれば、次の効果を奏する。ボール刃の最も先端側に位置する大径刃は、他の大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされる。これにより、例えば、軸線と直交する平面を３軸加工で切削する場合に、ボール刃の最も先端側に位置する大径刃での切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができるという効果がある。
請求項２記載のボールエンドミルによれば、次の効果を奏する。ボール刃の最も外周端側に位置する大径刃は、他の大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされる。これにより、例えば、軸線と平行な平面を３軸加工で切削する場合に、ボール刃の最も外周端側に位置する大径刃での切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができるという効果がある。
請求項２記載のボールエンドミルによれば、次の効果を奏する。ボール刃の中心を通る仮想線であって軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する大径刃は、他の大径刃よりも曲率半径および切削幅が大きくされる。これにより、例えば、軸線に対して傾斜する加工面を３軸加工で切削する場合に、軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する大径刃での切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができるという効果がある。
請求項３記載のボールエンドミルによれば、次の効果を奏する。大径刃は、ボール刃の先端側に位置する底大径刃と、ボール刃の外周端側に位置する外周大径刃と、を備え、ボール刃は、底大径刃および外周大径刃の間を接続しボール刃のボール半径と同一の曲率半径の円弧状に形成される中径刃を備え、中径刃は、ボール刃の中心を通る仮想線であって軸線に対して４５°の角度となる仮想線上に位置する。これにより、中径刃よりも曲率半径の大きい曲面や平面を底大径刃および外周大径刃で切削し、ボール半径と同一の曲率半径の曲面を中径刃で切削することにより、様々な曲率半径の曲面の切削時において、加工面の面粗さ（加工能率）を向上させることができるという効果がある。
【００１７】
請求項４記載のボールエンドミルによれば、請求項１又は２に記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃の先端から外周端にかけて５以上の大径刃が形成されるので、大径刃の数が５未満である場合に比べ、３軸加工で切削を行う場合に様々な角度の平面や曲面を各大径刃で切削することができる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面の加工能率をよりバランス良く向上させることができるという効果がある。
【００１８】
また、ボール刃の先端から外周端にかけて１６以下の大径刃が形成されるので、大径刃の数が１６を超える場合に比べ、各大径刃の切削幅を大きく確保することができる。これにより、大径刃による切削時にピックフィードを大きくすることができるので、各大径刃による加工能率を向上させることができるという効果がある。
【００１９】
請求項５記載のボールエンドミルによれば、請求項１又は２に記載のボールエンドミルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。ボール刃は、大径刃どうしの間を接続しボール半径よりも小さい曲率半径の円弧状に形成される複数の小径刃を備えるので、各大径刃の間を小径刃によって滑らかに接続することができる。これにより、複数の大径刃で同時に切削する場合に、各大径刃の接続部分でチッピングが生じることを抑制できるという効果がある。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態におけるボールエンドミルの正面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線におけるボールエンドミルの部分拡大断面図である。
【図２】（ａ）は、切削インサートの正面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向視における切削インサートの側面図であり、（ｃ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｃ方向視における切削インサートの底面図である。
【図３】切削インサートの第１ボール刃および第２ボール刃の刃形を模式的に示した模式図である。
【図４】（ａ）は、本発明のボールエンドミルによってワークを切削する様子を示す模式図であり、（ｂ）は、単一Ｒのボールエンドミルによってワークを切削する様子を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、ボールエンドミルによってワークを３軸加工で切削する様子を示す模式図であり、（ｂ）は、ボールエンドミルによってワークを５軸加工で切削する様子を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、第１の変形例における切削インサートの第１ボール刃および第２ボール刃の刃形を模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、第２の変形例における切削インサートの第１ボール刃および第２ボール刃の刃形を模式的に示した模式図である。
【図７】第３の変形例における切削インサートの第１ボール刃および第２ボール刃の刃形を模式的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、ボールエンドミル１の構成について説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態におけるボールエンドミル１の正面図であり、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線におけるボールエンドミル１の部分拡大断面図である。
【００２５】
図１に示すように、ボールエンドミル１は、その基端側の部位を構成するシャンク部２と、そのシャンク部２の先端に接続される本体部３と、を備え、本体部３の先端に切削インサート１００が着脱自在に固定される刃先交換式のボールエンドミルとして構成される。
【００２６】
シャンク部２及び本体部３は、それぞれ軸線Ｏ回りの円柱状に形成される。シャンク部２が工作機械の主軸に装着され、軸線Ｏ回りに回転させられることで被削材の切削加工が行われる。
【００２７】
本体部３の先端側には、軸線Ｏと直交する方向（図１（ｂ）の上下方向）に所定間隔を隔てる一対の固定部３０が形成される。それら一対の固定部３０の間には、本体部３の基端側（図１（ｂ）の右側）に向けて凹む断面矩形の凹部３１が形成され、この凹部３１に切削インサート１００が挿入可能に構成される。
【００２８】
一対の固定部３０のうちの一方（図１（ｂ）の上側）の固定部３０には貫通孔３０ａが形成され、他方（図１（ｂ）の下側）の固定部３０には貫通孔３０ａに対応した位置にめねじ孔３０ｂが形成される。凹部３１に切削インサート１００を挿入した状態で、固定部３０の貫通孔３０ａと切削インサート１００の取付穴１０４とに挿入したねじ４をめねじ孔３０ｂに締結することにより、固定部３０（凹部３１）に切削インサート１００が固定される。
【００２９】
一対の固定部３０の先端側は略半球状に形成されており、固定部３０に切削インサート１００が固定された状態においては、切削インサート１００の第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０が、正面視において固定部３０の周囲に露出するように構成されている。
【００３０】
次いで、図２を参照して、切削インサート１００の構成について説明する。図２（ａ）は、切削インサート１００の正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向視における切削インサート１００の側面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｃ方向視における切削インサート１００の底面図である。
【００３１】
なお、以下の説明においては、切削インサート１００を単体で説明する場合においても、ボールエンドミル１（図１参照）に取付けられた状態を基準にして切削インサート１００の各部について説明する。よって、ボールエンドミル１に切削インサート１００が取り付けられた状態（図１の状態）において、ボールエンドミル１の先端側を構成する部位を切削インサート１００の先端、それとは反対側の部位を切削インサート１００の基端、ボールエンドミル１の外周端側を構成する部位を切削インサート１００の外周端とそれぞれ定義して説明する。また、切削インサート１００の厚み方向（図２（ａ）の紙面垂直方向）を単に「厚み方向」と記載して説明する。
【００３２】
図２に示すように、切削インサート１００は、超硬合金等の硬質材料を用いて略平板状に形成され、軸線Ｏに対して１８０°回転させた場合に同一形状となる表裏対称の形状となっている。切削インサート１００は、厚み方向視（図２（ａ）参照）において円の基端側（図２（ａ）の上側）の一部が切欠かれた形状とされ、切削インサート１００の先端側は、厚み方向視において略半円状に形成される。
【００３３】
ここで、切削インサート１００の基端側の面であって軸線Ｏと直交する面を基端面１０１と定義し、切削インサート１００の厚み方向（軸線Ｏと直交する方向）を向く面を一対の側面１０２，１０３と定義する。
【００３４】
一対の側面１０２，１０３を貫通するようにして断面円形の取付穴１０４が形成され、この取付穴１０４は、後述するボール刃の中心Ｃ（図２（ａ）参照）と略一致する位置に形成される。切削インサート１００の先端（図２（ａ）の下側の端部）から基端面１０１の外周端側（図２（ａ）の左右方向端部）にかけた切削インサート１００の外周縁部には、一対の側面１０２，１０３から厚み方向に凹むようにして一対のすくい面１０５が形成される。なお、一対のすくい面１０５のうち、第２ボール刃１２０のすくい面１０５については図示を省略する。
【００３５】
これら一対のすくい面１０５は、ボールエンドミル１（図１参照）取り付けられた状態における切削インサート１００の回転方向Ｔ（図２（ｃ）の反時計回りの方向）の前方側を向く面である。一対のすくい面１０５の回転方向Ｔの後方側には、すくい面１０５に連なるようにして一対の逃げ面１０６，１０７が形成され、逃げ面１０６，１０７とすくい面１０５との交差稜線部に第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０が形成される。
【００３６】
第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０は、回転方向Ｔの前方側に向けて凸の湾曲形状に形成され（図２（ｂ）参照）、切削インサート１００の先端視（図２（ｃ）参照）において、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０によって略Ｓ字状のボール刃が形成される。
【００３７】
第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０は、厚み方向視において切削インサート１００の先端に向けて凸の略半円状に形成される切れ刃である。第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０は実質的に同一の構成であるので、第２ボール刃１２０には第１ボール刃１１０と同一の符号を付して説明する。
【００３８】
第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０は、それら第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の中心Ｃ（軸線Ｏ上の中心）から遠ざかる方向に凸の円弧状に形成される複数（本実施形態では、５つ）の大径刃１１１ａ〜１１１ｅと、それら複数の大径刃１１１ａ〜１１１ｅどうしの間を接続し中心Ｃから遠ざかる方向に凸の円弧状に形成される複数（本実施形態では、４つ）の小径刃１１２と、を備える。
【００３９】
なお、以下の説明においては、複数の大径刃１１１ａ〜１１１ｅのうち、最も先端側に位置するものを底大径刃１１１ａ、最も外周端側に位置するものを外周大径刃１１１ｅ、底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅの間に位置するものを傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄと定義して説明するが、底大径刃１１１ａ、傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄ、及び、外周大径刃１１１ｅをまとめて記載する場合には、「各大径刃１１１」と省略して記載する。
【００４０】
次いで、図３を参照して、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の詳細構成について説明する。図３は、切削インサート１００の第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃形を模式的に示した模式図である。即ち、図３は、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃形（輪郭形状）を厚み方向に投影した図であり、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の回転軌跡を示している。
【００４１】
図３に示すように、各大径刃１１１は、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０のボール半径Ｒ１（本実施形態では、１０ｍｍ）よりも大きい曲率半径（本実施形態では、３０ｍｍ）の円弧状に形成される。各小径刃１１２は、ボール半径Ｒ１よりも小さい曲率半径（本実施形態では、３ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００４２】
なお、ボール半径Ｒ１とは、第１ボール刃１１０の外周端Ｅ１（第２ボール刃１２０の外周端Ｅ２）に向けて軸線Ｏから垂直に延ばした線分の長さであり、その線分と軸線Ｏとの交点が第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の中心Ｃとなる。
【００４３】
各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の中心Ｃからボール半径Ｒ１の１０５％以下の領域内に形成される。よって、各大径刃１１１の曲率半径がボール半径Ｒ１よりも大きい場合であっても、第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の刃形、即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。
【００４４】
底大径刃１１１ａの刃長は、外周大径刃１１１ｅの刃長（外周端Ｅ１までの刃長）と同一の長さであり、各傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄの刃長は、底大径刃１１１ａの刃長の２倍の長さとなっている。即ち、第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の先端を０°の切削位置、第１ボール刃１１０の外周端Ｅ１（第２ボール刃１２０の外周端Ｅ２）を９０°の切削位置と定義すると、０°から９０°にかけての切削領域において、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃長を等分割することで各大径刃１１１が形成される。
【００４５】
よって、０°から９０°かけての切削領域において、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の２つの底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ１（本実施形態では、３ｍｍ）は、各傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄによる切削幅Ｌ１と同一の長さである。
【００４６】
また、０°から９０°の切削位置までが第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の切削領域とした場合には、外周大径刃１１１ｅによる切削幅Ｌ２は、２つの底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ１の２分の１となっているが、外周大径刃１１１ｅは、９０°の切削位置を越えて切削インサート１００の基端側に向けて延設される。即ち、外周大径刃１１１ｅも、２つの底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ１と同等の切削幅での切削が可能であり、実質的には、各大径刃１１１による切削幅はそれぞれ同一の長さとなっている。
【００４７】
また、厚み方向視において、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の中心Ｃを中心にしてボール半径Ｒ１の仮想円Ｖ１（図３の拡大部分参照）を描いた場合、その仮想円Ｖ１が各大径刃１１１に内接する（各大径刃１１１のそれぞれの回転軌跡が仮想円Ｖ１に接する）ように構成されている。よって、軸線Ｏと、２つの底大径刃１１１ａの中央における接線とがなす角度は９０°であるのに対し、軸線Ｏと、各大径刃１１１ｂ〜１１１ｅの中点における接線とがなす角度は、底大径刃１１１ａから外周大径刃１１１ｅにかけて段階的に（本実施形態では、２２．５°ずつ）変化するように構成される。
【００４８】
小径刃１１２は、隣り合う各大径刃１１１（例えば、底大径刃１１１ａ及び傾斜大径刃１１１ｂ）を延長した２つの円弧に内接する円弧状に形成される。これにより、小径刃１１２によって各大径刃１１１どうしが滑らかに接続されている。
【００４９】
このように構成された第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０による切削態様について、図３〜図５を参照して説明する。図４（ａ）は、本発明のボールエンドミルによってワークＷを切削する様子を示す模式図であり、図４（ｂ）は、単一ＲのボールエンドミルによってワークＷを切削する様子を示す模式図である。図５（ａ）は、ボールエンドミル１Ａ〜１ＣによってワークＷを３軸加工で切削する様子を示す模式図であり、図５（ｂ）は、ボールエンドミル１Ｄ〜１ＦによってワークＷを５軸加工で切削する様子を示す模式図である。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、ワークＷの平面の切削（例えば、金型等の底面の仕上げ加工）を行う場合、切削インサート１００の２つの底大径刃１１１ａによって所定の切り込み深さで切削する（図４（ａ）の２点鎖線を参照）。
【００５１】
次いで、ボールエンドミル１をワークＷの表面に沿って所定のピックフィードＰの分だけ移動させて切削を行うが（図４（ａ）の実線部分を参照）、このピックフィードＰの大きさは、求められる面粗さに応じて適宜設定される。この場合、底大径刃１１１ａは、ボール半径Ｒ１（図３参照）よりも大きい曲率半径の円弧状に形成されるので、底大径刃１１１ａによるワークＷの平面の切削によって加工面の面粗さを向上させることができる。
【００５２】
即ち、図４（ｂ）に示すように、例えば、ボール半径Ｒ１（図３参照）の単一の円弧状に形成されるボール刃５１０（以下、単に「単一Ｒのボール刃５１０」と記載する）により、上述した底大径刃１１１ａでの切削時と同一のピックフィードＰで切削を行うと、底大径刃１１１ａでの切削に比べてカスプハイトｈ（削り残し）が大きくなり、面粗さが低下し易い。
【００５３】
言い換えると、本実施形態のように、ボール半径Ｒ１よりも大きい曲率半径の円弧状の底大径刃１１１ａを備える構成であれば、ピックフィードＰを小さくしても、単一Ｒのボール刃５１０での切削時と同等の面粗さを得ることができる。更に、底大径刃１１１ａが円弧状に形成されるので、図示は省略するが、ワークＷの曲面を切削する場合においては、その曲面に沿った切削を底大径刃１１１ａによって行うことができる。よって、従来のようにボール刃に直線状の切れ刃を設ける場合に比べ、曲面の面粗さを向上させることができる。
【００５４】
従って、底大径刃１１１ａによるワークＷの平面および曲面の双方の切削時において、ピックフィードＰを大きくすることができるので、平面および曲面の双方の切削における加工能率を向上させることができる。なお、このような底大径刃１１１ａによる作用効果は、他の傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄや外周大径刃１１１ｅにおいても同様に奏するものである。
【００５５】
ここで、ボールエンドミル１（図１参照）による切削は、ワークＷに対するボールエンドミル１の傾斜（相対的な角度）が一定の状態とされる３軸加工や、ボールエンドミル１の傾斜が可変とされる５軸加工で行われる。これら３軸加工や５軸加工における第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の切削態様について更に説明する。まず、３軸加工について説明する。
【００５６】
図５（ａ）に示すように、ワークＷは、様々な角度の平面Ｗ１や曲面Ｗ２〜Ｗ４から構成されることがあるため、そのようなワークＷの切削を１つの工具で（工具を交換することなく）行うためには、各平面Ｗ１や曲面Ｗ２〜Ｗ４の加工能率をバランスよく向上させる必要がある。
【００５７】
これに対して本実施形態では、切削幅Ｌ２（図３参照）が同一の長さとされる各大径刃１１１が、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の先端から外周端にかけて５つ設けられる。これにより、角度（軸線Ｏに対する傾斜角）の異なる平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３を各大径刃１１１で切削を行った場合に（図５（ａ）のボールエンドミル１Ａ〜１Ｃ参照）、それら各大径刃１１１の切削による加工面の面粗さを均一にし易くできる。
【００５８】
言い換えると、複数の大径刃１１１を備えることにより、３軸加工のようにワークＷに対するボールエンドミル１Ａ〜１Ｃの相対的な角度の変更が不能である場合であっても、各平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３に各大径刃１１１を沿わせ易くできるので、角度の異なる平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３における加工能率をバランスよく向上させることができる。更に、各大径刃１１１の曲率半径がそれぞれ同一とされるので、各大径刃１１１の切削による加工面の面粗さをより均一にし易くできる。よって、角度の異なる平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３における加工能率をよりバランスよく向上させることができる。
【００５９】
また、軸線Ｏに対する各大径刃１１１の傾斜が底大径刃１１１ａから外周大径刃１１１ｅにかけて徐々に変化しているため、これによっても、３軸加工を行う場合において、角度の異なる平面Ｗ１や曲面Ｗ２，Ｗ３における加工能率をよりバランスよく向上させることができる。
【００６０】
ここで、各大径刃１１１よりも大きい曲率半径の曲面Ｗ２，Ｗ３や平面Ｗ１ではなく、各大径刃１１１よりも小さい曲率半径（例えば、ボール半径Ｒ１と同一の半径）の曲面Ｗ４を切削する場合もある。この場合、かかる曲面Ｗ４を各大径刃１１１によって同時に切削することになるため（図５（ａ）のボールエンドミル１Ａ参照）、曲面Ｗ４の削り残しを低減させるためには、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃形が円弧（単一Ｒ）に近い方が良い。
【００６１】
一方、本実施形態では、ボール半径Ｒ１よりも大きい曲率半径で各大径刃１１１が形成されているため、単一Ｒのボール刃に比べると曲面Ｗ４の切削時の削り残しが生じ易いが、その削り残しを極力低減できる構成となっている。
【００６２】
即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃１１０（第２ボール刃１２０）の中心Ｃ（図３参照）からボール半径Ｒ１の１０５％以下の領域内に形成されるため、各大径刃１１１の曲率半径がボール半径Ｒ１よりも大きい場合であっても、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。
【００６３】
また、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の中心Ｃを中心にしてボール半径Ｒ１の仮想円Ｖ１（図３の拡大部分参照）を描いた場合、各大径刃１１１の回転軌跡に仮想円Ｖ１が接するように構成されているため、これによっても、各大径刃１１１の回転軌跡を円弧に近い形状にできる。
【００６４】
更に、ボール半径Ｒ１よりも小さい曲率半径の円弧状に形成される各小径刃１１２（図３参照）によって各大径刃１１１どうしの間が滑らかに接続されているため、各小径刃１１２が非形成である場合に比べ、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。
【００６５】
このように、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡（第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０の刃形）を円弧に近い形状とすることにより、各大径刃１１１の曲率半径よりも小さい半径の曲面Ｗ４を切削する場合であっても、切削時の削り残しを極力低減させることができる。よって、かかる曲面Ｗ４の切削時の加工能率が低下することを抑制することができる。
【００６６】
また、各小径刃１１２によって各大径刃１１１どうしの間が滑らかに接続されているため、各大径刃１１１によってワークＷの曲面Ｗ４を同時に切削する場合であっても、各大径刃１１１の接続部分でチッピングが生じることを抑制できる。また、各小径刃１１２の切削幅は、各大径刃１１１の切削幅よりも小さくされているので、各大径刃１１１の間に小径刃１１２を設けた場合であっても、各大径刃１１１の切削幅を確保できる。よって、各大径刃１１１による平面および曲面の切削時にピックフィードを大きくすることができるので、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができる。次いで、５軸加工について説明する。
【００６７】
図５（ｂ）に示すように、５軸加工でワークＷの切削を行う場合、ワークＷに対するボールエンドミル１Ａ〜１Ｃの相対的な角度を任意に設定することができるので、３軸加工で切削を行う場合に比べ、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７の面粗さを向上させることができる。
【００６８】
即ち、例えば、各大径刃１１１に比べて曲率半径の小さい各小径刃１１２を最もワークＷ側に突出させた状態で切削を行うと、加工面の面粗さが低下し易くなる。これに対して本実施形態では、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７に各大径刃１１１を沿わせるようにしてボールエンドミル１Ａ〜１Ｃを傾斜させて切削することができるので、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７の切削時の面粗さ（加工能率）を向上させることができる。
【００６９】
また、第１ボール刃１１０及び第２ボール刃１２０（図３参照）の先端から外周端にかけて５つの大径刃１１１が形成され、軸線Ｏに対する各大径刃１１１の角度が底大径刃１１１ａから外周大径刃１１１ｅにかけて徐々に変化しているため、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７に各大径刃１１１を沿わせる際に、ボールエンドミル１Ｄ〜１Ｆの振り角（ワークＷに対する相対的な角度の調整量）を極力小さくすることができる。よって、角度の異なる平面Ｗ５や曲面Ｗ６，Ｗ７を５軸加工で切削する際の加工能率を向上させることができる。
【００７０】
次いで、図６及び図７を参照して切削インサート１００の変形例について説明するが、上述した切削インサート１００と同一の部分には同一の符号を付して説明する。まず、図６を参照して、切削インサート１００の第１の変形例および第２の変形例について説明する。
【００７１】
図６（ａ）は、第１の変形例における切削インサート２００の第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の刃形を模式的に示した模式図であり、図６（ｂ）は、第２の変形例における切削インサート３００の第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０の刃形を模式的に示した模式図である。
【００７２】
なお、図６は、第１ボール刃２１０，３１０及び第２ボール刃２２０，３２０の刃形（輪郭形状）を厚み方向に投影した図であり、第１ボール刃２１０，３１０及び第２ボール刃２２０，３２０の回転軌跡を示している。
【００７３】
また、第１の変形例および第２の変形例における切削インサート２００，３００は、各大径刃１１１の切削幅や曲率半径が異なる点を除き、上記実施形態の切削インサート１００と実質的に同一の構成であるので、第１の変形例および第２の変形例における切削インサート２００，３００の各大径刃１１１には上記実施形態の切削インサート１００の各大径刃１１１と同一の符号を付して説明する。
【００７４】
図６（ａ）に示すように、第１の変形例における切削インサート２００の各大径刃１１１は、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０のボール半径（本実施形態では、１０ｍｍ）よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される。また、各小径刃１１２は、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０のボール半径よりも小さい曲率半径（本実施形態では、３ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００７５】
なお、ボール半径とは、第１ボール刃２１０（第２ボール刃２２０）の外周端に向けて軸線Ｏから垂直に延ばした線分の長さであり、その線分と軸線Ｏとの交点が第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の中心Ｃとなる。
【００７６】
第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の２つの底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ３と、外周大径刃１１１ｅによる切削幅Ｌ３と、底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅに隣り合う傾斜大径刃１１１ｂ，１１１ｄによる切削幅Ｌ３とがそれぞれ同一の長さ（本実施形態では、２．５ｍｍ）となっている。また、底大径刃１１１ａ、外周大径刃１１１ｅ、及び、傾斜大径刃１１１ｂ，１１１ｄの曲率半径（本実施形態では、３０ｍｍ）は、それぞれ同一となっている。
【００７７】
一方、３つの傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄのうち、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の中心Ｃを通る仮想線Ｖ２であって軸線Ｏに対して４５°の角度となる仮想線Ｖ２上に位置する傾斜大径刃１１１ｃ（仮想線Ｖ２上に回転軌跡を有する傾斜大径刃１１１ｃ）は、他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅよりも切削幅Ｌ４（本実施形態では、５．６ｍｍ）及び曲率半径（本実施形態では、４０ｍｍ）が大きくされる。
【００７８】
これにより、軸線Ｏに対して４５°前後に傾斜するワークの加工面を３軸加工で切削する場合に、傾斜大径刃１１１ｃでの切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができる。一方、それとは異なる角度で傾斜するワークの加工面は、他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅで切削を行うことにより、加工面の面粗さ（加工能率）を向上させることができる。
【００７９】
ここで、切削インサート２００を回転させた場合、軸線Ｏに最も近い位置に形成される底大径刃１１１ａの周速が遅くなるため、底大径刃１１１ａの切削時には加工面の面粗さが比較的低下し易い。一方、軸線Ｏから最も遠い位置に形成される外周大径刃１１１ｅの周速は比較的速いものの、外周大径刃１１１ｅで切削を行うと、軸線Ｏと直交する方向の力がボールエンドミルに加わり易くなる（ボールエンドミルがたわみやすくなる）ため、外周大径刃１１１ｅの切削時には加工面の面粗さが比較的低下し易い。
【００８０】
即ち、各大径刃１１１のうち、軸線Ｏに対して４５°の角度となる仮想線Ｖ２上に位置する傾斜大径刃１１１ｃで切削を行うことが刃の周速や工具のたわみの観点から好ましい。これに対して本実施形態では、傾斜大径刃１１１ｃの切削幅Ｌ４および曲率半径が最も大きくされているため、５軸加工によって角度の異なる平面や曲面に傾斜大径刃１１１ｃを沿わせて切削することができるので、他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅで切削を行う場合に比べて加工面の面粗さ（加工能率）を特に効果的に向上させることができる。
【００８１】
なお、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の中心Ｃを中心にしてボール半径の仮想円（図示せず）を描いた場合、その仮想円が、傾斜大径刃１１１ｃを除く他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅが内接する一方、その仮想円よりも傾斜大径刃１１１ｃが内側に形成されている。このように、中心Ｃを中心にしたボール半径の仮想円に各大径刃１１１の一部が接しない場合、第１ボール刃２１０及び第２ボール刃２２０の刃形の形状が円弧とは異なる形状になり易い。
【００８２】
これに対して第１の変形例では、各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃２１０（第２ボール刃２２０）の中心Ｃからボール半径の９０％以上１１０％以内の領域内に形成される。よって、傾斜大径刃１１１ｂの切削幅Ｌ４や曲率半径が他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅの切削幅Ｌ３や曲率半径よりも大きい場合であっても、第１ボール刃２１０（第２ボール刃２２０）の刃形、即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。これにより、各大径刃１１１の曲率半径よりも小さい半径の曲面を各大径刃１１１で同時に切削する場合に、加工能率が低下することを抑制できる。
【００８３】
図６（ｂ）に示すように、第２の変形例における切削インサート３００の各大径刃１１１は、第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０のボール半径（本実施形態では、１０ｍｍ）よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される。各小径刃１１２は、第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０のボール半径よりも小さい曲率半径（本実施形態では、３ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００８４】
なお、ボール半径とは、第１ボール刃３１０（第２ボール刃３２０）の外周端に向けて軸線Ｏから垂直に延ばした線分の長さであり、その線分と軸線Ｏとの交点が第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０の中心Ｃとなる。
【００８５】
各傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄ及び外周大径刃１１１ｅによる切削幅Ｌ５（本実施形態では、２．５ｍｍ）は、それぞれ同一の長さとなっている。また、それら各傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄ及び外周大径刃１１１ｅは、それぞれ同一の曲率半径（本実施形態では、３０ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００８６】
一方、第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０の２つの底大径刃１１１ａは、他の大径刃１１１ｂ〜１１１ｅよりも切削幅Ｌ６（本実施形態では、７．５ｍｍ）及び曲率半径（本実施形態では、４０ｍｍ）が大きくされる。
【００８７】
これにより、軸線Ｏに対して直交するワークの加工面を３軸加工で切削する場合に、底大径刃１１１ａでの切削によって加工面の面粗さ（加工能率）を特に向上させることができる。一方、それとは異なる角度で傾斜するワークの加工面は、他の大径刃１１１ｂ〜１１１ｅで切削を行うことにより、加工面の面粗さ（加工能率）を向上させることができる。
【００８８】
なお、第１ボール刃３１０及び第２ボール刃３２０の中心Ｃを中心にしてボール半径の仮想円（図示せず）を描いた場合、その仮想円が２つの底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅに内接するように構成されているが、他の傾斜大径刃１１１ｂ〜１１１ｄは、かかる仮想円よりも外側に形成されている。上述した通り、ボール半径の仮想円に各大径刃１１１の一部が接しない場合、各大径刃１１１によって形成される刃形の形状が円弧とは異なる形状になり易い。
【００８９】
これに対して第２の変形例においても、各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃３１０（第２ボール刃３２０）の中心Ｃからボール半径の９０％以上１１０％以下の領域内に形成される。よって、第１ボール刃３１０（第２ボール刃３２０）の刃形、即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。これにより、各大径刃１１１の曲率半径よりも小さい半径の曲面を各大径刃１１１で同時に切削する場合に、加工能率が低下することを抑制できる。
【００９０】
次いで、図７を参照して、切削インサート１００の第３の変形例について説明する。図７は、第３の変形例における切削インサート４００の第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の刃形を模式的に示した模式図である。なお、図７は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の刃形（輪郭形状）を厚み方向に投影した図であり、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の回転軌跡を示している。
【００９１】
図７に示すように、第３の変形例における切削インサート４００の各大径刃１１１は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０のボール半径（本実施形態では、１０ｍｍ）よりも大きい曲率半径の円弧状に形成される。また、各小径刃１１２は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０のボール半径よりも小さい曲率半径（本実施形態では、３ｍｍ）の円弧状に形成される。
【００９２】
なお、ボール半径とは、第１ボール刃４１０（第２ボール刃４２０）の外周端に向けて軸線Ｏから垂直に延ばした線分の長さであり、その線分と軸線Ｏとの交点が第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の中心Ｃとなる。
【００９３】
底大径刃１１１ａと外周大径刃１１１ｅとの間は、中径刃１１３によって接続されており、中径刃１１３は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０のボール半径と同一の曲率半径の円弧状に形成される。中径刃１１３の外周端側は外周大径刃１１１ｅに直接接続される一方、中径刃１１３の先端側は小径刃１１２を介して底大径刃１１１ａに接続される。
【００９４】
底大径刃１１１ａは、軸線Ｏに達しない長さで形成されており、第１ボール刃４１０の底大径刃１１１ａと、第２ボール刃４２０の底大径刃１１１ａとが軸線Ｏ上に位置する一対の小径刃１１２によって接続されている。即ち、それら一対の小径刃１１２は、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０のそれぞれの最も先端側の切れ刃を構成している。
【００９５】
底大径刃１１１ａによる切削幅Ｌ７と、外周大径刃１１１ｅによる切削幅Ｌ７とがそれぞれ同一の長さ（本実施形態では、３ｍｍ）となっている。また、底大径刃１１１ａの曲率半径（本実施形態では、５０ｍｍ）よりも、外周大径刃１１１ｅの曲率半径（本実施形態では、２０ｍｍ）が小さくされている。一方、中径刃１１３は、各大径刃１１１よりも切削幅Ｌ８（本実施形態では１０ｍｍ）が大きくされる。
【００９６】
このように、各大径刃１１１よりも曲率半径が小さい中径刃１１３を設け、その中径刃１１３の切削幅Ｌ８を最も大きくすることにより、各大径刃１１１よりも曲率半径が小さい曲面（即ち、ボール半径と同一の曲率半径の曲面）の加工能率を特に向上させることができる。
【００９７】
また、この切削インサート４００を用いて５軸加工を行うことにより、中径刃１１３よりも曲率半径の大きい曲面や平面を各大径刃１１１で切削し、各大径刃１１１よりも曲率半径が小さい曲面を中径刃１１３で切削することにより、様々な曲率半径の曲面の切削時において、加工面の面粗さ（加工能率）を向上させることができる。
【００９８】
ここで、ボール刃によってワークの荒加工を行う場合、例えば、ボール半径よりも外側に突出している刃があると、取り代が過剰になることを抑制するためには、その突出した刃を基準にして加工軌跡の演算を行う必要がある。よって、複数の大径刃や小径刃がボール半径よりも突出している構成であると、加工軌跡の演算が複雑になり易い。
【００９９】
これに対して本実施形態では、第１ボール刃４１０及び第２ボール刃４２０の中心Ｃを中心にしてボール半径の仮想円Ｖ３（図７の拡大部分参照）を描いた場合、その仮想円Ｖ３に沿って中径刃１１３が形成される一方、底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅは、仮想円Ｖ３よりも内側に形成されている。即ち、各大径刃１１１、各小径刃１１２、及び、中径刃１１３のそれぞれは、ボール半径の仮想円Ｖ３よりも外側には突出しない構成となっている。
【０１００】
このように、仮想円Ｖ３（予め決めた基準円）内に各大径刃１１１、各小径刃１１２、及び、中径刃１１３を設けることにより、ボール半径のボール刃の形状を基準にした加工軌跡で荒加工を行えば、取り代が過剰になることを防止できる。言い換えると、ボール半径のボール刃の形状を基準にした加工軌跡で荒加工を行うことができるので、かかる加工軌跡の演算を容易に行うことができる。
【０１０１】
一方、底大径刃１１１ａ及び外周大径刃１１１ｅは、仮想円Ｖ３よりも内側に形成されているが、第３の変形例においても、各大径刃１１１及び各小径刃１１２は、第１ボール刃４１０（第２ボール刃４２０）の中心Ｃからボール半径の９５％以上の領域内に形成される。これにより、第１ボール刃４１０（第２ボール刃４２０）の刃形、即ち、各大径刃１１１及び各小径刃１１２の回転軌跡を円弧に近い形状とできる。よって、各大径刃１１１の曲率半径よりも小さい半径（例えば、ボール半径）の曲面を各大径刃１１１、各小径刃１１２、及び、中径刃１１３で同時に切削する場合に、加工能率が低下することを抑制できる。
【０１０２】
以上、上記実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら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内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、各大径刃１１１、各小径刃１１２、及び、中径刃１１３の切削幅や曲率半径の数値は例示であり、適宜設定できる。
【０１０３】
上記実施形態では、ボールエンドミル１に着脱自在に構成される切削インサート１００，２００，３００，４００に第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０及び第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０が形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ソリッドタイプのボールエンドミルや、刃先ろう付けタイプのボールエンドミルに、第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０及び第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０に相当するボール刃を設けても良い。
【０１０４】
上記実施形態では、切削インサート１００，２００，３００，４００に第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０及び第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０（２枚の切れ刃）が形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、１枚の第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０（第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０）を１つの切削インサートに形成し、その切削インサートをボールエンドミル１に複数取り付ける構成でも良い。また、１つの切削インサートに第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０や第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０に相当するボール刃を３枚以上形成しても良い。
【０１０５】
上記実施形態では、第１ボール刃１１０，２１０，３１０（第２ボール刃１２０，２２０，３２０）に５つの大径刃１１１が形成される場合、即ち、１枚のボール刃に５つの大径刃１１１が形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１ボール刃４１０（第２ボール刃４２０）のように、１枚のボール刃に少なくとも２以上の大径刃１１１が形成されていれば良いが、大径刃１１１は、１枚のボール刃に５以上１６以下の数で設けられることが好ましい。
【０１０６】
即ち、大径刃１１１の数が５未満である場合、各大径刃１１１の刃長（切削幅）を長く形成できる一方で、３軸加工を行う場合に、各大径刃１１１で加工できる加工面（平面や曲面）の角度に制約が生じる。また、大径刃１１１の数が１６を超える場合、３軸加工を行う場合に、様々な角度の平面や曲面を各大径刃１１１で切削できる一方で、各大径刃１１１の刃長（切削幅）が小さくなるため、１つの大径刃１１１で切削を行う場合に加工能率が低下する。
【０１０７】
これに対し、１枚のボール刃に５以上の大径刃１１１を設けることにより、大径刃１１１の数が５未満である場合に比べ、３軸加工を行う場合に、様々な角度の平面や曲面を各大径刃１１１で切削することができる。よって、３軸加工で切削を行う場合であっても、角度の異なる平面や曲面の加工能率をよりバランス良く向上させることができる。また、１枚のボール刃に１６以下の大径刃１１１を設けることにより、大径刃１１１の数が１６を超える場合に比べ、各大径刃１１１の切削幅を大きく確保することができる。これにより、各大径刃１１１による平面および曲面の切削時にピックフィードを大きくすることができるので、平面および曲面の双方の切削において加工能率を向上させることができる。
【０１０８】
上記実施形態では、第１ボール刃１１０，２１０，３１０，４１０（第２ボール刃１２０，２２０，３２０，４２０）において、各大径刃１１１の切削幅（曲率半径）がそれぞれ同一である場合や、傾斜大径刃１１１ｃの切削幅（曲率半径）が他の大径刃１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，１１１ｅよりも大きい場合や、底大径刃１１１ａの切削幅（曲率半径）が他の大径刃１１１ｂ〜１１１ｅよりも大きい場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、切削幅や曲率半径が各大径刃１１１のそれぞれにおいて異なっていても良いし、各大径刃１１１のうち、２以上の大径刃１１１の切削幅や曲率半径が他の大径刃１１１よりも大きく（小さく）される構成でも良い。
【０１０９】
また、各大径刃１１１のうち、最も外周端側に位置する外周大径刃１１１ｅの切削幅および曲率半径を、他の大径刃１１１ａ〜１１１ｄよりも大きくする構成でも良い。これにより、軸線Ｏと平行な平面（例えば、ワークの壁面）を３軸加工で切削する場合に、外周大径刃１１１ｅでの切削によって加工面の面粗さを特に向上させることができる。
【０１１０】
即ち、各大径刃１１１の切削幅や曲率半径は、切削を行うワークに応じて適宜設定すれば良く、各大径刃１１１の切削幅や曲率半径は如何なる値であっても良いが、各大径刃１１１及び各小径刃１１２（中径刃１１３）を、ボール刃の中心Ｃからボール半径の少なくとも８０％以上１２０％以下の領域内に形成する（ボール刃の中心Ｃから各大径刃１１１及び各小径刃１１２（中径刃１１３）の各中点までの長さが、ボール半径の８０％以上１２０％以下となる）ことが好ましい。かかる形成領域がボール半径の１００％に近い程、各大径刃１１１及び各小径刃１１２（中径刃１１３）によって形成される刃形の形状を円弧に近い形状にすることができる。
【０１１１】
また、各大径刃１１１及び各小径刃１１２（中径刃１１３）のそれぞれを、ボール刃の中心Ｃからボール半径の１００％以下の領域内に形成することがより好ましい。これにより、ボール半径のボール刃の形状を基準にした加工軌跡で荒加工を行うことができるので、かかる加工軌跡の演算を容易に行うことができる。
【０１１２】
上記実施形態では、各大径刃１１１どうしの間や、大径刃１１１及び中径刃１１３の間を小径刃１１２によって接続する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、小径刃１１２を省略して各大径刃１１１どうしを直接接続する構成や、大径刃１１１及び中径刃１１３を直接接続する構成でも良い。
【符号の説明】
【０１１３】
１                                          ボールエンドミル
１００，２００，３００，４００              切削インサート
１１０，２１０，３１０，４１０              第１ボール刃（ボール刃）
１１１ａ                                    底大径刃（大径刃）
１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ                傾斜大径刃（大径刃）
１１１ｅ                                    外周大径刃（大径刃）
１１２                                      小径刃
１１３ 中径刃
１２０，２２０，３２０，４２０              第２ボール刃（ボール刃）
Ｃ                                          ボール刃の中心
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７    大径刃の切削幅
Ｏ                                          軸線
Ｒ１                                        ボール半径
Ｖ１                                        仮想円
Ｖ２                                        仮想線
【国際調査報告】
2020245878.tif 000010
2020245878.tif 000011
2020245878.tif 000012
2020245878.tif 000013