(57)【要約】  溝底半径ｒが工具軸線Ｏ方向において勾配角θ１、θ２で直線的に変化しているとともに、シャンク１２側の勾配角θ２に比較して工具先端側の勾配角θ１が小さいため、強度や剛性を確保しつつ外周切れ刃１８の径寸法が小さくなる工具先端側の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させることができる。すなわち、工具先端側部分の勾配角θ１は小さいため、芯厚が極端に小さくなって強度や剛性が損なわれることが抑制されるとともに、大きな勾配角θ２のシャンク１２側では、シャンク１２側へ向かうに従って芯厚が大きな変化率で増加するため、工具全体として強度や剛性を適切に確保して折損等を抑制することができる。また、勾配角θ１、θ２を変化点Ｓで変化させるだけであるため、１回の溝研削加工でねじれ溝１６を容易に加工できるとともに、段差を設ける場合に比較してねじれ溝１６内の切り屑の流れがスムーズになり、切り屑排出性能が良好に維持される。
2019244361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具軸線方向へ延びる溝に沿って外周切れ刃が設けられているとともに、該外周切れ刃の径寸法が工具先端側へ向かうに従って小径とされているテーパエンドミルにおいて、
前記溝は、溝底と前記工具軸線との距離である溝底半径がシャンク側から前記工具先端側へ向かうに従って小さくなるように設けられており、
前記溝底半径は、前記工具軸線方向において所定の勾配角で直線的に変化しているとともに、
前記勾配角は、前記シャンク側に比較して前記工具先端側の方が小さくなるように予め定められた変化点で変化している
ことを特徴とするテーパエンドミル。
【請求項２】
前記溝は前記工具軸線まわりに等角度間隔で複数設けられているとともに、前記外周切れ刃は該複数の溝に沿って複数設けられている一方、
前記溝は前記工具軸線まわりにねじれたねじれ溝で、該ねじれ溝のねじれ方向は、前記テーパエンドミルが前記工具軸線まわりに回転駆動されることにより前記外周切れ刃によって切り出された切り屑が前記シャンク側へ排出されるように定められている
ことを特徴とする請求項１に記載のテーパエンドミル。
【請求項３】
前記変化点よりも前記工具先端側の勾配角θ１は、前記外周切れ刃が設けられた刃部のテーパ半角αよりも小さく、且つ０°≦θ１≦３０°の範囲内である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のテーパエンドミル。
【請求項４】
前記変化点よりも前記シャンク側の勾配角θ２は、前記外周切れ刃が設けられた刃部のテーパ半角αよりも大きい
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項５】
前記変化点は、先端工具径をＤとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から１Ｄ〜１０Ｄの範囲内に定められている
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項６】
前記変化点は、前記テーパエンドミルの刃長をＬとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内に定められている
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項７】
前記勾配角は、前記変化点付近で滑らかに変化している
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項８】
前記外周切れ刃のすくい角は該外周切れ刃の全長に亘って一定である
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はテーパエンドミルに係り、特に、所定の強度や剛性を確保しつつ切り屑排出性能を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工具軸線方向へ延びる溝に沿って外周切れ刃が設けられているとともに、その外周切れ刃の径寸法が工具先端側へ向かうに従って小径とされているテーパエンドミルが知られている（特許文献１、２参照）。このようなテーパエンドミルは、小径の工具先端側でも所定の切り屑排出性能が得られるように、溝底と工具軸線との距離である溝底半径がシャンク側から工具先端側へ向かうに従って小さくなるように前記溝が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３３９０９号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４７１５号公報
【特許文献３】特開平７−１７１７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高い切り屑排出性能を確保するためには、芯厚を小さくすることが望ましいが、芯厚を小さくすると強度や剛性が低下するため、高い加工負荷が掛かる加工条件下で工具が折損し易くなる。これに対し、例えば特許文献３に記載のように工具先端側だけ芯厚を小さくするように溝底半径に段差を設け、段差よりもシャンク側部分の芯厚を大きくして強度や剛性を確保することが考えられるが、その段差によって切り屑の排出性能が阻害される可能性がある。【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、溝底半径がシャンク側から工具先端側へ向かうに従って小さくなるように溝が設けられているテーパエンドミルにおいて、所定の強度や剛性を確保しつつ切り屑排出性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、第１発明は、工具軸線方向へ延びる溝に沿って外周切れ刃が設けられているとともに、その外周切れ刃の径寸法が工具先端側へ向かうに従って小径とされているテーパエンドミルにおいて、(a) 前記溝は、溝底と前記工具軸線との距離である溝底半径がシャンク側から前記工具先端側へ向かうに従って小さくなるように設けられており、(b) 前記溝底半径は、前記工具軸線方向において所定の勾配角で直線的に変化しているとともに、(c) 前記勾配角は、前記シャンク側に比較して前記工具先端側の方が小さくなるように予め定められた変化点で変化していることを特徴とする。【０００７】
第２発明は、第１発明のテーパエンドミルにおいて、(a) 前記溝は前記工具軸線まわりに等角度間隔で複数設けられているとともに、前記外周切れ刃はその複数の溝に沿って複数設けられている一方、(b) 前記溝は前記工具軸線まわりにねじれたねじれ溝で、そのねじれ溝のねじれ方向は、前記テーパエンドミルが前記工具軸線まわりに回転駆動されることにより前記外周切れ刃によって切り出された切り屑が前記シャンク側へ排出されるように定められていることを特徴とする。
すなわち、上記ねじれ溝のねじれ方向は、シャンク側から見て右まわりに回転駆動されて切削加工が行われる場合は右ねじれとされ、シャンク側から見て左まわりに回転駆動されて切削加工が行われる場合は左ねじれとされる。【０００８】
第３発明は、第１発明または第２発明のテーパエンドミルにおいて、前記変化点よりも前記工具先端側の勾配角θ１は、前記外周切れ刃が設けられた刃部のテーパ半角αよりも小さく、且つ０°≦θ１≦３０°の範囲内であることを特徴とする。【０００９】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのテーパエンドミルにおいて、前記変化点よりも前記シャンク側の勾配角θ２は、前記外周切れ刃が設けられた刃部のテーパ半角αよりも大きいことを特徴とする。【００１０】
第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかのテーパエンドミルにおいて、前記変化点は、先端工具径をＤとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から１Ｄ〜１０Ｄの範囲内に定められていることを特徴とする。
なお、工具先端が半球形状のテーパボールエンドミルの場合、上記先端工具径Ｄは、テーパ部分の一対の母線を工具先端まで延長して求められる工具径である。【００１１】
第６発明は、第１発明〜第４発明の何れかのテーパエンドミルにおいて、前記変化点は、前記テーパエンドミルの刃長をＬとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内に定められていることを特徴とする。【００１２】
第７発明は、第１発明〜第６発明の何れかのテーパエンドミルにおいて、前記勾配角は、前記変化点付近で滑らかに変化していることを特徴とする。【００１３】
第８発明は、第１発明〜第７発明の何れかのテーパエンドミルにおいて、前記外周切れ刃のすくい角はその外周切れ刃の全長に亘って一定であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このようなテーパエンドミルにおいては、溝底半径が工具軸線方向において所定の勾配角で直線的に変化しているとともに、シャンク側に比較して工具先端側の勾配角が小さいため、強度や剛性を確保しつつ外周切れ刃の径寸法が小さくなる工具先端側の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させることができる。すなわち、工具先端側部分の溝底半径の勾配角は小さいため、芯厚が極端に小さくなって強度や剛性が損なわれることが抑制されるとともに、勾配角が大きいシャンク側では、シャンク側へ向かうに従って芯厚が大きな変化率で増加するため、工具全体として強度や剛性を適切に確保して折損等を抑制することができる。【００１５】
また、溝底半径の勾配角を所定の変化点で変化させるだけであるため、例えば研削砥石等の溝加工工具でテーパエンドミル素材の外周面に溝を加工する際に、その溝加工工具をテーパエンドミル素材に対して接近離間させる移動速度を途中で変化させるだけで良いなど、１回の溝加工で容易に加工できるとともに、段差を設ける場合に比較して溝長手方向の切り屑の流れがスムーズになり、切り屑排出性能が良好に維持される。【００１６】
第２発明では、工具軸線まわりに複数のねじれ溝が設けられ、その複数のねじれ溝に沿って複数の外周切れ刃が設けられているため、工具に掛かる負荷が分散されて折損等が抑制される。また、ねじれ溝に沿って外周切れ刃が設けられており、そのねじれ溝を通って切り屑がシャンク側へ排出されるが、溝底半径の勾配が途中で大きくなるだけであるため、段差を設ける場合に比較してシャンク側への切り屑の流れがスムーズになり、切り屑排出性能が良好に維持される。【００１７】
第３発明では、変化点よりも工具先端側の勾配角θ１が刃部のテーパ半角αよりも小さく、且つ０°≦θ１≦３０°の範囲内であるため、工具先端側部分の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させつつ、その工具先端側部分の芯厚が極端に小さくなることを回避して強度や剛性を確保できる。【００１８】
第４発明では、変化点よりもシャンク側の勾配角θ２が刃部のテーパ半角αよりも大きいため、シャンク側へ向かうに従って外周切れ刃の径寸法が大きくなる増加率よりも溝底半径の増加率、すなわち芯厚の増加率の方が大きくなり、加工負荷に対する強度や剛性を適切に確保して折損等を抑制することができる。【００１９】
第５発明では、溝底半径の勾配角の変化点が、先端工具径をＤとして工具先端から１Ｄ〜１０Ｄの範囲内に定められているため、変化点よりも工具先端側の勾配角が小さい領域で芯厚を小さくして切り屑排出性能を良好に向上させることができるとともに、その工具先端側部分の芯厚が極端に小さくなることを回避して強度や剛性を確保できる。【００２０】
第６発明では、溝底半径の勾配角の変化点が、テーパエンドミルの刃長をＬとして工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内に定められているため、変化点よりも工具先端側の勾配角が小さい領域と、変化点よりもシャンク側の勾配角が大きい領域とをバランス良く確保して、強度や剛性を確保しつつ外周切れ刃の径寸法が小さくなる工具先端側の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させることができる。【００２１】
第７発明では、溝底半径の勾配角が変化点付近で滑らかに変化しているため、変化点の存在に拘らず切り屑が溝長手方向へ一層スムーズに流れるようになり、切り屑排出性能が向上するとともに、変化点における応力集中が緩和される。【００２２】
第８発明では、外周切れ刃のすくい角が外周切れ刃の全長に亘って一定であるため、外周切れ刃の全長に亘って同等の切削性能が得られ、工具軸線方向の全域に亘って面粗さ等の面品質が略等しい切削面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例であるテーパボールエンドミルを工具軸線Ｏと直角な方向から見た正面図である。
【図２】図１におけるII−II矢視部分の断面図である。
【図３】図１のテーパボールエンドミルを工具先端側から見た底面図である。
【図４】図１のテーパボールエンドミルの刃部を拡大して示した図で、上半分は１本のねじれ溝を工具軸線Ｏと平行になるようにねじれを無くして示した断面図である。
【図５】ねじれ溝の溝底半径が工具軸線Ｏ方向において一定の勾配角で変化している比較品を説明する図で、上半分にねじれ溝の工具軸線Ｏ方向の断面形状を示した図４に対応する図である。
【図６】本発明品および比較品１、２を用いて、工具の送り速度を変更しつつ溝切削加工を行って切削性能を調べた結果を説明する図である。
【図７】図６の本発明品および比較品２に関して、１刃当り送り量ｆｚと主軸負荷との関係をグラフで示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明のテーパエンドミルは、先端の底刃が工具軸線と直角な平面内に設けられたテーパエンドミルでも、先端の底刃が半球面上に設けられたテーパボールエンドミルでも良い。特に区別する場合を除いて、テーパボールエンドミルを含めてテーパエンドミルという。溝および外周切れ刃が工具軸線まわりに等角度間隔で複数設けられた２枚刃、或いは３枚刃以上の多刃のテーパエンドミルが望ましいが、溝が１本の１枚刃のテーパエンドミルにも適用され得る。また、工具軸線まわりにねじれたねじれ溝が設けられたねじれ刃のテーパエンドミルが望ましいが、工具軸線と平行な直溝が設けられた直刃のテーパエンドミルにも適用され得る。テーパエンドミルの材質としては超硬合金が好適に用いられるが、ハイス等の他の工具材料を採用することもできる。外周切れ刃や底刃が設けられた刃部には、必要に応じてＤＬＣ（Diamond Like Carbon ；ダイヤモンド状カーボン）等の硬質被膜を設けたり表面硬化処理等を施したりしても良い。テーパエンドミルは、仕上げ加工用でも粗加工用でも良い。
【００２５】
溝底半径の工具軸線方向における勾配角は、変化点よりも工具先端側の勾配角θ１がシャンク側の勾配角θ２よりも小さく、勾配角θ１は０°でも良い。勾配角θ１は、例えば外周切れ刃が設けられた刃部のテーパ半角αよりも小さく、且つ０°≦θ１≦３０°の範囲内で定められるが、勾配角θ１をテーパ半角αと同じかそれ以上にしても良い。勾配角θ２は、例えばテーパ半角αよりも大きい値に設定されるが、テーパ半角αと同じかそれ以下にしても良い。
【００２６】
勾配角が変化する変化点は、例えばテーパエンドミルの刃長をＬとして、工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内が適当で、０．３Ｌ〜０．６Ｌの範囲内が望ましい。すなわち、工具先端から０．２Ｌよりも近い位置では、工具先端側の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させる効果が十分に得られない可能性がある一方、工具先端から０．７Ｌよりも遠い位置では、シャンク側の勾配角θ２を大きくして強度や剛性を確保する効果が十分に得られない可能性がある。但し、刃長Ｌの長さやテーパ半角αの大きさ等により、工具先端から０．２Ｌよりも近い位置や０．７Ｌよりも遠い位置に変化点を設定することもできる。また、勾配角の変化点は１点だけでも良いが、工具軸線方向において勾配角の変化点を２点以上設け、勾配角を段階的に変化させることも可能である。勾配角の変化点を、先端工具径Ｄに基づいて定めることも可能で、工具先端から１Ｄ〜１０Ｄの範囲内が適当で、１Ｄ〜５Ｄの範囲内が望ましいが、先端工具径Ｄが大きい場合など、工具先端から１Ｄよりも近い位置に変化点を定めることもできる。
【００２７】
上記勾配角は、変化点付近で滑らかに変化させることが望ましい。例えば、回転研削砥石の外周面で溝の研削加工を行う場合、勾配角の変化点では、回転研削砥石の外径に対応する丸みが設けられ、勾配角が滑らかに変化させられる。溝の加工方法によっては、変化点の比較的狭い範囲で勾配角を急に変化させることも可能である。また、溝底半径の変化に伴って溝深さが変化すると、その溝に沿って設けられる外周切れ刃のすくい角が変化する可能性があるが、例えば上記回転研削砥石の外周面形状すなわち研削面形状を適当に定めることにより、溝深さの変化に拘らずすくい角を一定に維持することができる。すくい角が変化する場合に、すくい角が一定になるように仕上げ加工を行うことも可能である。なお、すくい角は必ずしも一定である必要はなく、工具軸線方向において変化していても良い。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は説明のために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。【００２９】
図１は、本発明の一実施例であるテーパボールエンドミル１０を説明する図で、工具軸線Ｏと直角な方向から見た正面図である。図２は、図１におけるII−II矢視部分の断面図で、図３は、図１のテーパボールエンドミル１０を工具先端側、すなわち図１における右側から見た底面図である。テーパボールエンドミル１０は、シャンク１２と刃部１４とを工具軸線Ｏと同心に一体に備えており、シャンク１２が把持されて工具軸線Ｏまわりに回転駆動されつつ被加工物に対して工具軸線Ｏと直角な方向へ相対移動させられることにより、溝底側程幅寸法が狭くなる緩やかなＶ字断面のＶ字状溝を切削加工するものである。すなわち、刃部１４は、上記溝幅の変化に対応して径寸法が工具先端側へ向かうに従って徐々に小径となるテーパ形状を成しており、そのテーパ形状の刃部１４の外周面には、工具軸線Ｏまわりに等角度間隔で３本のねじれ溝１６が設けられているとともに、その３本のねじれ溝１６には、それぞれねじれ溝１６の一方の開口端縁に沿って外周切れ刃１８が設けられている。刃部１４の先端は半球形状を成しており、その半球面上には、外周切れ刃１８に滑らかに接続された底刃２０が設けられている。このテーパボールエンドミル１０の呼びはＲ１．８×４°で、先端半球形状の半径Ｒは１．８ｍｍ、刃部１４のテーパ半角αは４°である。【００３０】
テーパボールエンドミル１０は、シャンク１２側から見て工具軸線Ｏの右まわりに回転駆動されることにより切削加工を行うもので、ねじれ溝１６は右ねじれであり、外周切れ刃１８および底刃２０によって切り出された切り屑は、このねじれ溝１６によってシャンク１２側へ排出される。ねじれ溝１６のねじれ角βは約３５°であり、外周切れ刃１８のすくい角γは、外周切れ刃１８の全長に亘って略一定で約１０°である。また、このテーパボールエンドミル１０の材質は超硬合金で、刃部１４の表面には、硬質被膜としてＤＬＣ膜がコーティングされている。このようなテーパボールエンドミル１０は、例えば１刃当り送り量ｆｚが０．１（ｍｍ／ｔ）以上の高速送りでＶ字状溝を粗加工する場合などに用いられる。テーパボールエンドミル１０はテーパエンドミルに相当し、ねじれ溝１６は工具軸線Ｏ方向へ延びる溝に相当する。【００３１】
図４は、テーパボールエンドミル１０の刃部１４を拡大して示した図で、上半分は１本のねじれ溝１６を工具軸線Ｏと平行になるようにねじれを無くして示した断面図である。図４から明らかなように、ねじれ溝１６は、溝底と工具軸線Ｏとの距離である溝底半径ｒがシャンク１２側から工具先端側へ向かうに従って小さくなるように設けられている。溝底半径ｒは、工具軸線Ｏ方向すなわち図４における左右方向において、所定の勾配角θ１、θ２で直線的に変化している。すなわち、変化点Ｓよりも工具先端側では、工具先端から変化点Ｓへ向かうに従って溝底半径ｒが勾配角θ１で増加しており、変化点Ｓよりもシャンク１２側では、変化点Ｓからシャンク１２へ向かうに従って溝底半径ｒが勾配角θ２で増加しているとともに、勾配角θ２は勾配角θ１よりも大きい。この溝底半径ｒの２倍の寸法２ｒは芯厚に相当する。【００３２】
変化点Ｓは、外周切れ刃１８および底刃２０が設けられたテーパエンドミル１０の刃長をＬとして、工具軸線Ｏ方向において工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内に定められている。すなわち、工具先端から変化点Ｓまでの距離Ｔは、０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内で、本実施例では約０．５Ｌである。具体的には、刃長Ｌ≒２０ｍｍで、距離Ｔ＝０．５Ｌ≒１０ｍｍである。また、先端工具径Ｄを用いて距離Ｔを表すと、先端工具径Ｄ≒３．３６ｍｍで、Ｔ≒（１０／３．３６）Ｄ≒３Ｄとなり、１Ｄ〜１０Ｄの範囲内である。【００３３】
前記勾配角θ１は、外周切れ刃１８が設けられた刃部１４のテーパ半角αよりも小さく、且つ０°≦θ１≦３０°の範囲内で、本実施例ではテーパ半角α＝４°であるため、実質的に０°≦θ＜４°の範囲内で定められる。本実施例では、勾配角θ１≒３°であり、工具先端における溝底半径ｒｅ＝０．４Ｄ／２≒０．６７ｍｍである。また、勾配角θ２は、テーパ半角αよりも大きく、本実施例ではθ２≒７°である。これ等の勾配角θ１、θ２は、工具軸線Ｏ方向の勾配角であり、工具軸線Ｏまわりにねじれたねじれ溝１６のつる巻線に沿う方向の溝底半径の勾配角は、それ等の勾配角θ１、θ２よりも緩やかな勾配になる。【００３４】
前記ねじれ溝１６は、例えば回転研削砥石の外周面によって研削加工される。すなわち、回転研削砥石をテーパボールエンドミル素材に対して前記ねじれ角βで傾斜させた姿勢で配置し、テーパボールエンドミル素材を回転させつつ相対的に工具軸線Ｏ方向へリード送りしながら接近或いは離間させることで、溝底半径ｒに勾配を設けることが可能で、その接近離間速度を変えることで勾配角をθ１、θ２に変化させることができる。その場合、勾配角θ１、θ２の変化点Ｓでは、回転研削砥石の外径に対応する丸みが設けられ、変化点Ｓ付近で勾配角が滑らかに変化させられる。言い換えれば、変化点Ｓが工具軸線Ｏ方向に所定の長さを有し、その領域で勾配角がθ１からθ２へ連続的に変化している。溝底半径ｒの変化に伴って溝深さが変化すると、ねじれ溝１６に沿って設けられる外周切れ刃１８のすくい角γが変化する可能性があるが、例えば上記回転研削砥石の外周面形状すなわち研削面形状を適当に定めることにより、溝深さの変化に拘らずすくい角γを一定に維持することができる。すくい角γが変化する場合に、すくい角γが一定になるように仕上げ加工を行うことも可能である。【００３５】
このような本実施例のテーパボールエンドミル１０においては、溝底半径ｒが工具軸線Ｏ方向において勾配角θ１、θ２で直線的に変化しているとともに、シャンク１２側の勾配角θ２に比較して工具先端側の勾配角θ１が小さいため、強度や剛性を確保しつつ外周切れ刃１８の径寸法が小さくなる工具先端側の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させることができる。すなわち、工具先端側部分の溝底半径ｒの勾配角θ１は小さいため、芯厚が極端に小さくなって強度や剛性が損なわれることが抑制されるとともに、大きな勾配角θ２のシャンク１２側では、シャンク１２側へ向かうに従って芯厚が大きな変化率で増加するため、工具全体として強度や剛性を適切に確保して折損等を抑制することができる。【００３６】
また、溝底半径ｒの勾配角θ１、θ２を予め定められた変化点Ｓで変化させるだけであるため、例えば研削砥石でテーパボールエンドミル素材の外周面にねじれ溝１６を加工する際に、その研削砥石をテーパボールエンドミル素材に対して接近離間させる移動速度を途中で変化させるだけで良いなど、１回の溝研削加工でねじれ溝１６を容易に加工できるとともに、段差を設ける場合に比較してねじれ溝１６内の切り屑の流れがスムーズになり、切り屑排出性能が良好に維持される。【００３７】
また、工具軸線Ｏまわりに複数のねじれ溝１６が設けられ、その複数のねじれ溝１６に沿って複数の外周切れ刃１８が設けられているため、テーパボールエンドミル１０に掛かる負荷が分散されて折損等が抑制される。また、ねじれ溝１６に沿って外周切れ刃１８が設けられており、そのねじれ溝１８を通って切り屑がシャンク１２側へ排出されるが、溝底半径ｒの勾配が途中で大きくなるだけであるため、段差を設ける場合に比較してシャンク１２側への切り屑の流れがスムーズになり、切り屑排出性能が良好に維持される。【００３８】
また、変化点Ｓよりも工具先端側の勾配角θ１が刃部１４のテーパ半角αよりも小さく、且つ０°≦θ１≦３０°の範囲内であるため、工具先端側部分の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させつつ、その工具先端側部分の芯厚が極端に小さくなることを回避して強度や剛性を確保できる。【００３９】
また、変化点Ｓよりもシャンク１２側の勾配角θ２が刃部１４のテーパ半角αよりも大きいため、シャンク１２側へ向かうに従って外周切れ刃１８の径寸法が大きくなる増加率よりも溝底半径ｒの増加率、すなわち芯厚の増加率の方が大きくなり、加工負荷に対する強度や剛性を適切に確保して折損等を抑制することができる。【００４０】
また、変化点Ｓが工具先端から１Ｄ〜１０Ｄの範囲内に定められているため、変化点Ｓよりも工具先端側の比較的小さな勾配角θ１の領域で芯厚を小さくして切り屑排出性能を良好に向上させることができるとともに、その工具先端側部分の芯厚が極端に小さくなることを回避して強度や剛性を確保できる。【００４１】
また、変化点Ｓが工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内に定められているため、変化点Ｓよりも工具先端側の比較的小さな勾配角θ１の領域と、変化点Ｓよりもシャンク１２側の比較的大きな勾配角θ２の領域とをバランス良く確保して、強度や剛性を確保しつつ外周切れ刃１８の径寸法が小さくなる工具先端側の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させることができる。【００４２】
また、勾配角θ１、θ２が変化点Ｓ付近で滑らかに変化しているため、変化点Ｓの存在に拘らず切り屑がねじれ溝１６内を一層スムーズにシャンク１２側へ流れるようになり、切り屑排出性能が向上するとともに、変化点Ｓにおける応力集中が緩和される。【００４３】
また、外周切れ刃１８のすくい角γが外周切れ刃１８の全長に亘って略一定であるため、外周切れ刃１８の全長に亘って同等の切削性能が得られ、工具軸線Ｏ方向の全域に亘って面粗さ等の面品質が略等しい切削面を得ることができる。【００４４】
次に、本発明品として上記実施例のテーパボールエンドミル１０を用いるとともに、図５に示す刃部３２を備えるテーパボールエンドミル３０を比較品１、および呼びがＲ１．８×４°の市販品を比較品２として用意し、工具の送り速度を変更しつつ溝切削加工を行って切削性能を調べた結果を説明する。図５は前記図４に対応する図で、このテーパボールエンドミル３０は、ねじれ溝３４の溝底半径ｒの大きさや勾配が異なる以外は前記テーパボールエンドミル１０と同じである。すなわち、ねじれ溝３４の溝底半径ｒの工具軸線Ｏ方向における勾配角θは、刃長Ｌの全長に亘って一定であり、その勾配角θは前記勾配角θ１と同じで約３°である。また、工具先端における溝底半径ｒｅは、前記テーパボールエンドミル１０よりもやや大きく、０．５Ｄ／２で約０．８４ｍｍである。【００４５】
そして、以下に示す切削試験条件で溝切削加工を行い、切削性能を調べた結果を図６、図７に示す。図６、図７は、１刃当り送り量ｆｚ（工具送り速度Ｖｆ）を段階的に変化させて溝切削加工を行い、切削距離等を調べた結果である。図６の「切削距離」の欄は、１５０ｍｍの溝加工が可能か否かを調べたもので、途中で折損した場合は折損までの切削距離である。「切削可否」の欄の「○」は、１５０ｍｍの溝加工が可能であったことを意味し、「×」は１５０ｍｍの溝加工が不可であったことを意味する。１５０ｍｍの溝加工が不可であった場合は、それ以上の切削性能の判断を行っていない。「主軸負荷」の欄は、溝切削加工時の主軸トルクの最大値を機械の最大トルクと比較した割合（％）である。「切削音」、「振動」、「溶着」の欄の「○」は良、「△」は可（許容範囲内）、「×」は不可（許容範囲外）で、試験者の感覚による評価である。
《切削試験条件》
被削材：Ａ２６１８（ＪＩＳの規定によるアルミニウム合金）
回転速度ｎ：２４０００（ｍｉｎ-1）
１刃当り送り量ｆｚ：０．０８〜０．１２５（ｍｍ／ｔ）
工具送り速度Ｖｆ：５７６０〜９０００（ｍｍ／ｍｉｎ）
軸方向切込みａｐ：７．７（ｍｍ）
切削油剤：水溶性切削油
使用機械：立型マシニングセンタ【００４６】
図６の試験結果から明らかなように、比較品１は１刃当り送り量ｆｚ＝０．１０（ｍｍ／ｔ）で折損して加工不可になり、比較品２は１刃当り送り量ｆｚ＝０．１１（ｍｍ／ｔ）で折損して加工不可になったのに対し、本発明品は１刃当り送り量ｆｚ＝０．１２（ｍｍ／ｔ）まで加工可能であった。また、比較品１、比較品２は、主軸負荷が６７〜６８％程度まで加工可能であるのに対し、本発明品は７９％程度まで加工可能で、高い折損強度が得られることが分かる。図７は、本発明品および比較品２について、１刃当り送り量ｆｚと主軸負荷との関係をグラフで比較して示したもので、何れの場合も１刃当り送り量ｆｚが大きくなるに従って主軸負荷が高くなるが、本発明品は比較品２よりも主軸負荷が高い領域まで加工可能で、１刃当り送り量ｆｚを大きくして高能率加工を行うことができる。図６に戻って、切削音および振動については、比較品１および比較品２よりも本発明品の方が優れており、１刃当り送り量ｆｚ＝０．１１（ｍｍ／ｔ）まで可、すなわち許容範囲内であった。溶着については本発明品よりも比較品２が優れていると思われるが、本発明品の場合、１刃当り送り量ｆｚ＝０．１２（ｍｍ／ｔ）まで可、すなわち許容範囲内であった。【００４７】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０：テーパボールエンドミル（テーパエンドミル）    １２：シャンク    １４：刃部    １６：ねじれ溝（溝）    １８：外周切れ刃    Ｏ：工具軸線    ｒ：溝底半径    θ１、θ２：勾配角    Ｓ：変化点    α：テーパ半角    γ：すくい角    Ｌ：刃長    Ｄ：先端工具径
【図１】
2019244361.tif 000003
【図２】
2019244361.tif 000004
【図３】
2019244361.tif 000005
【図４】
2019244361.tif 000006
【図５】
2019244361.tif 000007
【図６】
2019244361.tif 000008
【図７】
2019244361.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月21日(2020.8.21)
【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】
工具軸線方向へ延びる溝に沿って外周切れ刃が設けられているとともに、該外周切れ刃の径寸法が工具先端側へ向かうに従って小径とされているテーパエンドミルにおいて、
前記溝は、溝底と前記工具軸線との距離である溝底半径がシャンク側から前記工具先端側へ向かうに従って小さくなるように設けられており、
前記溝底半径は、前記工具軸線方向において所定の勾配角で直線的に変化しているとともに、
前記勾配角は、前記シャンク側に比較して前記工具先端側の方が小さくなるように予め定められた変化点で変化しており、該変化点よりも前記工具先端側の勾配角θ１は０°以上で且つ前記外周切れ刃が設けられた刃部のテーパ半角αよりも小さく、該変化点よりも前記シャンク側の勾配角θ２は前記テーパ半角αよりも大きい
ことを特徴とするテーパエンドミル。
【請求項２】
前記溝は前記工具軸線まわりに等角度間隔で複数設けられているとともに、前記外周切れ刃は該複数の溝に沿って複数設けられている一方、
前記溝は前記工具軸線まわりにねじれたねじれ溝で、該ねじれ溝のねじれ方向は、前記テーパエンドミルが前記工具軸線まわりに回転駆動されることにより前記外周切れ刃によって切り出された切り屑が前記シャンク側へ排出されるように定められている
ことを特徴とする請求項１に記載のテーパエンドミル。
【請求項３】
前記勾配角θ１は０°≦θ１≦３０°の範囲内である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のテーパエンドミル。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記変化点は、先端工具径をＤとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から１Ｄ〜１０Ｄの範囲内に定められている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項６】
前記変化点は、前記テーパエンドミルの刃長をＬとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内に定められている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項７】
前記勾配角は、前記変化点付近で滑らかに変化している
ことを特徴とする請求項１〜３、５、６の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項８】
前記外周切れ刃のすくい角は該外周切れ刃の全長に亘って一定である
ことを特徴とする請求項１〜３、５〜７の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
は、溝底半径がシャンク側から工具先端側へ向かうに従って小さくなるように溝が設けられているテーパエンドミルにおいて、所定の強度や剛性を確保しつつ切り屑排出性能を向上させることにある。
課題を解決するための手段
［０００６］
かかる目的を達成するために、第１発明は、工具軸線方向へ延びる溝に沿って外周切れ刃が設けられているとともに、その外周切れ刃の径寸法が工具先端側へ向かうに従って小径とされているテーパエンドミルにおいて、（ａ）前記溝は、溝底と前記工具軸線との距離である溝底半径がシャンク側から前記工具先端側へ向かうに従って小さくなるように設けられており、（ｂ）前記溝底半径は、前記工具軸線方向において所定の勾配角で直線的に変化しているとともに、（ｃ）前記勾配角は、前記シャンク側に比較して前記工具先端側の方が小さくなるように予め定められた変化点で変化しており、その変化点よりも前記工具先端側の勾配角θ１は０°以上で且つ前記外周切れ刃が設けられた刃部のテーパ半角αよりも小さく、その変化点よりも前記シャンク側の勾配角θ２は前記テーパ半角αよりも大きいことを特徴とする。
［０００７］
第２発明は、第１発明のテーパエンドミルにおいて、（ａ）前記溝は前記工具軸線まわりに等角度間隔で複数設けられているとともに、前記外周切れ刃はその複数の溝に沿って複数設けられている一方、（ｂ）前記溝は前記工具軸線まわりにねじれたねじれ溝で、そのねじれ溝のねじれ方向は、前記テーパエンドミルが前記工具軸線まわりに回転駆動されることにより前記外周切れ刃によって切り出された切り屑が前記シャンク側へ排出されるように定められていることを特徴とする。
すなわち、上記ねじれ溝のねじれ方向は、シャンク側から見て右まわりに回転駆動されて切削加工が行われる場合は右ねじれとされ、シャンク側から見て左まわりに回転駆動されて切削加工が行われる場合は左ねじれとされる。
［０００８］
第３発明は、第１発明または第２発明のテーパエンドミルにおいて、前記勾配角θ１は０°≦θ１≦３０°の範囲内であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［０００９］
［００１０］
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのテーパエンドミルにおいて、前記変化点は、先端工具径をＤとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から１Ｄ〜１０Ｄの範囲内に定められていることを特徴とする。
なお、工具先端が半球形状のテーパボールエンドミルの場合、上記先端工具径Ｄは、テーパ部分の一対の母線を工具先端まで延長して求められる工具径である。
［００１１］
第５発明は、第１発明〜第３発明の何れかのテーパエンドミルにおいて、前記変化点は、前記テーパエンドミルの刃長をＬとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内に定められていることを特徴とする。
［００１２］
第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかのテーパエンドミルにおいて、前記勾配角は、前記変化点付近で滑らかに変化していることを特徴とする。
［００１３］
第７発明は、第１発明〜第６発明の何れかのテーパエンドミルにおいて、前記外周切れ刃のすくい角はその外周切れ刃の全長に亘って一定であることを特徴とする。
発明の効果
［００１４］
このようなテーパエンドミルにおいては、溝底半径が工具軸線方向において所定の勾配角で直線的に変化しているとともに、シャンク側に比較して工具先端側の勾配角が小さいため、強度や剛性を確保しつつ外周切れ刃の径寸法が小さくなる工具先端側の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させることができる。すなわち、変化点よりも工具先端側の勾配角θ１は０°以上で且つ刃部のテーパ半角αよりも小さいため、工具先端側部分の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させつつ、その工具先端側部分の芯厚が極端に小さくなることを回避して強度や剛性を確保できる。また、変化点よりもシャンク側の勾配角θ２は刃部のテーパ半角αよりも大きいため、シャンク側へ向かうに従って外周切れ刃の径寸法が大きくなる増加率よりも溝底半径の増加率、すなわち芯厚の増加率の方が大きくなり、加工負荷に対する強度や剛性を適切に確保して折損等を抑制することができる。
【手続補正４】
【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】
［００１５］
また、溝底半径の勾配角を所定の変化点で変化させるだけであるため、例えば研削砥石等の溝加工工具でテーパエンドミル素材の外周面に溝を加工する際に、その溝加工工具をテーパエンドミル素材に対して接近離間させる移動速度を途中で変化させるだけで良いなど、１回の溝加工で容易に加工できるとともに、段差を設ける場合に比較して溝長手方向の切り屑の流れがスムーズになり、切り屑排出性能が良好に維持される。
［００１６］
第２発明では、工具軸線まわりに複数のねじれ溝が設けられ、その複数のねじれ溝に沿って複数の外周切れ刃が設けられているため、工具に掛かる負荷が分散されて折損等が抑制される。また、ねじれ溝に沿って外周切れ刃が設けられており、そのねじれ溝を通って切り屑がシャンク側へ排出されるが、溝底半径の勾配が途中で大きくなるだけであるため、段差を設ける場合に比較してシャンク側への切り屑の流れがスムーズになり、切り屑排出性能が良好に維持される。
［００１７］
［００１８］
［００１９］
第４発明では、溝底半径の勾配角の変化点が、先端工具径をＤとして工具先端から１Ｄ〜１０Ｄの範囲内に定められているため、変化点よりも工具先端側の勾配角が小さい領域で芯厚を小さくして切り屑排出性能を良好に向上させることができるとともに、その工具先端側部分の芯厚が極端に小さくなることを回避して強度や剛性を確保できる。
［００２０］
第５発明では、溝底半径の勾配角の変化点が、テーパエンドミルの刃長を
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
Ｌとして工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内に定められているため、変化点よりも工具先端側の勾配角が小さい領域と、変化点よりもシャンク側の勾配角が大きい領域とをバランス良く確保して、強度や剛性を確保しつつ外周切れ刃の径寸法が小さくなる工具先端側の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させることができる。
［００２１］
第６発明では、溝底半径の勾配角が変化点付近で滑らかに変化しているため、変化点の存在に拘らず切り屑が溝長手方向へ一層スムーズに流れるようになり、切り屑排出性能が向上するとともに、変化点における応力集中が緩和される。
［００２２］
第７発明では、外周切れ刃のすくい角が外周切れ刃の全長に亘って一定であるため、外周切れ刃の全長に亘って同等の切削性能が得られ、工具軸線方向の全域に亘って面粗さ等の面品質が略等しい切削面を得ることができる。
図面の簡単な説明
［００２３］
［図１］本発明の一実施例であるテーパボールエンドミルを工具軸線Ｏと直角な方向から見た正面図である。
［図２］図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視部分の断面図である。
［図３］図１のテーパボールエンドミルを工具先端側から見た底面図である。
［図４］図１のテーパボールエンドミルの刃部を拡大して示した図で、上半分は１本のねじれ溝を工具軸線Ｏと平行になるようにねじれを無くして示した断面図である。
［図５］ねじれ溝の溝底半径が工具軸線Ｏ方向において一定の勾配角で変化している比較品を説明する図で、上半分にねじれ溝の工具軸線Ｏ方向の断面形状を示した図４に対応する図である。
［図６］本発明品および比較品１、２を用いて、工具の送り速度を変更しつつ溝切削加工を行って切削性能を調べた結果を説明する図である。
［図７］図６の本発明品および比較品２に関して、１刃当り送り量ｆｚと主軸負荷との関係をグラフで示した図である。
発明を実施するための形態
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
［００２４］
本発明のテーパエンドミルは、先端の底刃が工具軸線と直角な平面内に設けられたテーパエンドミルでも、先端の底刃が半球面上に設けられたテーパボールエンドミルでも良い。特に区別する場合を除いて、テーパボールエンドミルを含めてテーパエンドミルという。溝および外周切れ刃が工具軸線まわりに等角度間隔で複数設けられた２枚刃、或いは３枚刃以上の多刃のテーパエンドミルが望ましいが、溝が１本の１枚刃のテーパエンドミルにも適用され得る。また、工具軸線まわりにねじれたねじれ溝が設けられたねじれ刃のテーパエンドミルが望ましいが、工具軸線と平行な直溝が設けられた直刃のテーパエンドミルにも適用され得る。テーパエンドミルの材質としては超硬合金が好適に用いられるが、ハイス等の他の工具材料を採用することもできる。外周切れ刃や底刃が設けられた刃部には、必要に応じてＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ；ダイヤモンド状カーボン）等の硬質被膜を設けたり表面硬化処理等を施したりしても良い。テーパエンドミルは、仕上げ加工用でも粗加工用でも良い。
［００２５］
［００２６］
勾配角が変化する変化点は、例えばテーパエンドミルの刃長をＬとして、工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内が適当で、０．３Ｌ〜０．６Ｌの範囲内が望ましい。すなわち、工具先端から０．２Ｌよりも近い位置では、工具先端側の芯厚を小さくして切り屑排出性能を向上させる効果が十分に得られない可能性がある一方、工具先端から０．７Ｌよりも遠い位置では、シャンク側の勾配角θ２を大きくして強度や剛性を確保する効果が十分に得られない可能性がある。但し、刃長Ｌの長さやテーパ半角αの大きさ等により
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月21日(2020.12.21)
【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】
工具軸線方向へ延びる溝に沿って外周切れ刃が設けられているとともに、該外周切れ刃の径寸法が工具先端側へ向かうに従って小径とされているテーパエンドミルにおいて、
前記溝は、溝底と前記工具軸線との距離である溝底半径がシャンク側から前記工具先端側へ向かうに従って小さくなるように設けられており、
前記溝底半径は、前記工具軸線方向において所定の勾配角で直線的に変化しているとともに、
前記勾配角は、前記シャンク側に比較して前記工具先端側の方が小さくなるように予め定められた変化点で変化しており、該変化点よりも前記工具先端側の勾配角θ１は０°以上で且つ前記外周切れ刃が設けられた刃部のテーパ半角αよりも小さく、該変化点よりも前記シャンク側の勾配角θ２は前記テーパ半角αよりも大きい
ことを特徴とするテーパエンドミル。
【請求項２】
前記溝は前記工具軸線まわりに等角度間隔で複数設けられているとともに、前記外周切れ刃は該複数の溝に沿って複数設けられている一方、
前記溝は前記工具軸線まわりにねじれたねじれ溝で、該ねじれ溝のねじれ方向は、前記テーパエンドミルが前記工具軸線まわりに回転駆動されることにより前記外周切れ刃によって切り出された切り屑が前記シャンク側へ排出されるように定められている
ことを特徴とする請求項１に記載のテーパエンドミル。
【請求項３】
前記勾配角θ１は０°≦θ１≦３０°の範囲内である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のテーパエンドミル。
【請求項４】
前記変化点は、先端工具径をＤとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から１Ｄ〜１０Ｄの範囲内に定められている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項５】
前記変化点は、前記テーパエンドミルの刃長をＬとして、前記工具軸線方向において前記工具先端から０．２Ｌ〜０．７Ｌの範囲内に定められている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項６】
前記勾配角は、前記変化点付近で滑らかに変化している
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【請求項７】
前記外周切れ刃のすくい角は該外周切れ刃の全長に亘って一定である
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のテーパエンドミル。
【国際調査報告】
2019244361.tif 000010
2019244361.tif 000011
2019244361.tif 000012
2019244361.tif 000013