JP2020040179A - リブ溝の壁面の加工方法およびテーパエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】微小な加工段差を解消できるリブ溝の壁面の加工方法の提供。【解決手段】テーパエンドミルには、テーパ状の刃部が設けられ、刃部は、テーパ状の心厚部と、心厚部の先端に位置する球状部２３と、心厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃２１ａと、球状部の外周面に位置する底刃２１ｂと、を有し、刃部と首部との境界部において、首部の直径は、外周刃の直径より小さく、心厚部の直径より大きく、外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、外周刃は、底刃と連なる第１の外周刃２１ａａと、周方向において第１の外周刃の間に配置される第２の外周刃２１ａｂと、を含み、第２の外周刃と球状部との境界部には、先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面２７が設けられ、テーパ面のテーパ角αは、外周刃のテーパ角θ２０より大きい、テーパエンドミルを用いて等高線加工を行うリブ溝の壁面の加工方法。【選択図】図５

Description

本発明は、リブ溝の壁面の加工方法およびテーパエンドミルに関する。

従来、金型のリブ溝加工においては、特許文献１の図１にあるような刃長が長いテーパエンドミルを用いて往復加工が行われている。

特開２００２−１２６９２９号公報 特開２００３−９４２２６号公報

金型のリブ溝の加工において、テーパエンドミルを用いて往復加工をする場合、加工部分が深くなるに従いエンドミルの撓みが大きくなり取り残し量が増大するという問題があった。そこで、近年の金型のリブ溝加工では、特許文献２のような首下長さが長いボールエンドミルで等高線加工を行うことも提案されている。例えば、深さ１６ｍｍのリブ溝を加工する場合、荒加工工程として、まず首下６ｍｍのボールエンドミルで深さ６ｍｍまで等高線加工し、次いで、首下１０ｍｍのボールエンドミルで深さ１０ｍｍまで等高線加工し、次いで、首下１６ｍｍのボールエンドミルで深さ１６ｍｍまで等高線加工を行う。そして、最終的に首下１６ｍｍのボールエンドミルで等高線加工による仕上げ加工を行う。このような等高線加工を行うことで、取り残し量は低減する傾向にあるが、荒加工での工具交換時に微小な加工段差が生じ、軸方向の切込み量を小さくしないと仕上げ加工で除去することが困難であり加工能率および精度（深さ方向に沿う取り残し量の不均一さ）に課題があった。加えて、外周刃が、底刃と繋がらないものを含む場合に、当該外周刃の先端が加工した壁面に微細な加工段差を形成するという課題もあった。

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、微小な加工段差を解消できるリブ溝の壁面の加工方法およびテーパエンドミルの提供を目的の一つとしている。

本発明の一態様のリブ溝の壁面の加工方法は、軸線に沿って回転するテーパエンドミルを用いたリブ溝の壁面の加工方法であって、前記テーパエンドミルは、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、前記刃部は、テーパ状の心厚部と、前記心厚部の先端に位置する球状部と、前記心厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、前記球状部の外周面に位置する底刃と、を有し、前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記心厚部の直径より大きく、前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、前記外周刃は、前記底刃と連なる第１の外周刃と、周方向において前記第１の外周刃の間に配置される第２の外周刃と、を含み、前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、前記テーパ面のテーパ角は、前記外周刃のテーパ角より大きい、前記テーパエンドミルを用いて等高線加工を行う。

上述の構成によれば、刃部と首部との境界部において、首部の直径が外周刃の直径より小さく、心厚部の直径より大きい。境界部において首部の直径が外周刃の直径より小さいため、等高線加工によるリブ溝の壁面の加工において被削材と首部との干渉を確実に抑制できる。また、境界部において首部の直径が心厚部の直径より大きいため、加工時の首部の撓みを抑制して取り残し量を抑制することができる。なお、首部が先細り状のテーパ状に形成されているため、首部の直径は境界部において最も細くなる。

上述の構成によれば、外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下である。
外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比を８以下とすることで、等高線加工によるリブ溝の壁面の加工において、深さ方向に沿う取り残し量の不均一さを解消することができる。反対に、刃部が長くなりすぎると、深さ方向において外周刃と被削材との接触回数の不均一さが顕著となる。より具体的には、刃部が長くなるに従い、加工領域の下端近傍における外周刃と被削材との接触回数が、上端近傍における接触回数と比較して顕著に少なくなる。被削材において外周刃との接触回数が減少すると、取り残し量が相対的に増加する。このため、刃部が長すぎると、仕上げ加工が施された加工面において、深さ方向に向かうに従い取り残し量が増加する虞がある。加えて、外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比を８以下とすることで、首下部において剛性が高い首部を相対的に長くすることができる。これにより、首下部の剛性を高めて首下部の撓みを抑止し、深さ方向における被削材の取り残し量の不均一さを抑制できる。
また、外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比を２以上とすることで、等高線加工によるリブ溝の壁面の加工において、取り残し量を十分に抑制することができる。特に仕上げ加工に適用すれば、荒加工により生じた段差を確実に除去することができる。なお、刃部が短すぎると、外周刃と被削材との接触回数が減少し、荒加工により生じた段差の除去が不十分となる虞がある。
また、首部を刃部より長くすることで、十分に深いリブ溝の加工が可能となる。上述したように、首部は、刃部と比較して高剛性であるため、首部を刃部より長くすることで首下部の剛性を高めて撓みを抑止、取り残し量を低減することができる。より好ましくは、外周刃の先端の直径に対する刃部の軸方向の長さの比が、３以上６以下である。

上述の構成によれば、第２の外周刃と球状部との境界部にテーパ面がもうけられることで、第２外周刃の先端側の端部に位置する角部の鋭利さを抑制することができ、エンドミルによる加工面に段差が生じることを抑制できる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法は、微小な段差を有するリブ溝の壁面の仕上げ加工を行うものであってもよい。

本発明の加工方法は、荒加工により生じた段差を確実に除去することができるので、微小な段差を有するリブ溝の壁面の仕上げ加工に適用することが効果的である。
一方、本発明の加工方法は荒加工に適用することもできる。リブ溝の荒加工に適用すれば、段差が無い一定の取り残し量の壁面を形成できるので、次工程の仕上げ加工の負荷が低減されるとともに、より高精度のリブ溝の壁面を達成することができる。また、本発明の加工方法を、荒加工、次いで、仕上げ加工のそれぞれに適用すれば、加工能率をより高めることができる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記テーパ面のテーパ角と前記外周刃のテーパ角との角度差は、１０°以下である、方法としてもよい。

上述の構成によれば、第２の外周刃の先端側の端部に位置する角部の鋭利さを鈍らせるとともに第２の外周刃の刃長を十分に確保することができ、エンドミルによる加工面に段差が生じることを抑制させることができる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、軸方向の切り込み量を０．０２５ｍｍ以上とする方法としてもよい。

上述の構成によれば、テーパエンドミルを用いたことによって、軸方向の切り込み量を０．０２５ｍｍ以上とした場合であっても、仕上げ加工に用いる場合には荒加工により生じた段差を十分に除去することができる。したがって仕上げ加工に適用する場合、仕上げに要する加工時間を短縮することができる。なお、軸方向の切込み量は０．０５ｍｍ以上であることがより好ましく、さらに、０．１０ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．２０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記外周刃の先端の直径に対する前記首下部の軸方向の長さの比が、８以上２０以下である方法としてもよい。

上述の構成によれば、十分に深いリブ溝の加工が可能とするとともに、首下部の撓みを抑制して取り残し量を低減することができる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、軸方向の任意の点において、テーパ状の前記首部の直径は、テーパ状の前記外周刃の延長面の直径に対して９０％以上である方法としてもよい。

上述の構成によれば、首部の直径が十分に太く構成されているため、加工時の首部の撓みを抑制して、取り残し量を抑制することができる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記刃部は、周方向に沿って並ぶ４つ以上の前記外周刃を有する方法としてもよい。

上述の構成によれば、外周刃と被削材との接触回数を十分に確保して、取り残し量を減少させることができ仕上げ加工に用いる場合には荒加工により生じた段差を十分に除去できる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、前記逃げ面が、一連なりの１段の逃げ面である、方法としてもよい。

上述の構成によれば、逃げ面が、１段で構成されている（すなわち、２段エキセントリック刃付けでない通常の逃げ面である）ことにより、取り残し量を減少させることができる。

また、上述のリブ溝の壁面の加工方法において、前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、前記逃げ面が、２段の逃げ面である、方法としてもよい。

上述の構成によれば、逃げ面が、２段で構成されていることにより、切削加工時に微小な１段目の逃げ面において加工面に接触して被削材の加工面を擦る。これにより、加工面に形成された傷や凹凸を平滑にでき、加工面精度を向上させることができる。

本発明の一態様のテーパエンドミルは、軸線に沿って延びるテーパエンドミルであって、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、前記刃部は、テーパ状の心厚部と、前記心厚部の先端に位置する球状部と、前記心厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、前記球状部の外周面に位置する底刃と、を有し、前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記心厚部の直径より大きく、前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、前記外周刃は、前記底刃と連なる第１の外周刃と、周方向において前記第１の外周刃の間に配置される第２の外周刃と、を含み、前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、前記テーパ面のテーパ角は、前記外周刃のテーパ角より大きい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記テーパ面のテーパ角と前記外周刃のテーパ角との角度差は、１０°以下である、構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記外周刃の先端の直径に対する前記首下部の軸方向の長さの比が、８以上２０以下である構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、軸方向の任意の点において、テーパ状の前記首部の直径は、テーパ状の前記外周刃の延長面の直径に対して９０％以上である構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記刃部は、周方向に沿って並ぶ４つ以上の前記外周刃を有する構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、前記逃げ面が、一連なりの１段の逃げ面である、構成としてもよい。

また、上述のテーパエンドミルにおいて、前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、前記逃げ面が、２段の逃げ面である、構成としてもよい。

本発明によれば、深さ方向に沿う取り残し量の不均一さを解消できるリブ溝の壁面の加工方法およびテーパエンドミルを提供できる。

図１は、一実施形態の加工方法に用いられるエンドミルの正面図である。 図２は、一実施形態のエンドミルによる加工工程を示す模式図である。 図３は、図１のIII−III線に沿う断面図である。 図４は、エンドミルの先端近傍の斜視図である。 図５は、エンドミルの先端近傍の側面図である。 図６は、変形例のエンドミルの部分断面図である。 図７は、比較例１、２および実施例１、２の仕上げ加工の面の取り残し量の測定結果を比較するグラフである。 図８Ａは、比較例２における仕上げ加工の面の写真である。 図８Ｂは、実施例１における仕上げ加工の面の写真である。 図８Ｃは、実施例２における仕上げ加工の面の写真である。 図９は、比較例として首下部の略全体に亘って刃部が設けられたエンドミルを例示する模式図である。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分をわかりやすくするために、特徴とならない部分を便宜上省略して図示している場合がある。また、以下の説明では、荒加工により微小な段差が生じたリブ溝の壁面の仕上げ加工を主に説明をしている。

図１は、本実施形態の加工方法に用いられるテーパエンドミル（以下、単にエンドミル）１の正面図である。図２は、エンドミル１による加工工程を模式的に示す図である。図３は、図１のIII−III線に沿う断面図である。図４は、エンドミル１の先端近傍の斜視図である。

図１に示すように、エンドミル１は、軸線Ｏを中心として軸線方向に沿って延びる概略円柱の棒体である。エンドミル１は、超硬合金等の硬質材料から構成される。
本明細書において、エンドミル１の軸線Ｏと平行な方向を単に軸線方向という。また、軸線Ｏに直交する方向を径方向という。また、軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。周方向のうち、切削加工時にエンドミル１が回転する方向を工具回転方向Ｔという。また、以下の説明において、特定部位に対して回転方向Ｔ側の領域を回転方向前方側とよび回転方向Ｔ側と反対側の領域を回転方向後方側と呼ぶ場合がある。

エンドミル１は、エンドミル１を工作機械９の主軸に装着するためのシャンク部３と、シャンク部３の先端側に位置する首下部２と、を有する。
エンドミル１は、シャンク部３において工作機械９の主軸等に把持され、軸線Ｏ周りのうち工具回転方向Ｔに回転させられる。エンドミル１は、金属材料等の被削材の切削加工（転削加工）に使用される。また、エンドミル１は、軸線Ｏ周りの回転とともに、軸線Ｏに交差する方向に送りを与えられて、被削材Ｗの仕上げ加工を行う。

図２に示すように、エンドミル１は、所定の傾斜角に荒加工された被削材Ｗの荒加工面８に首下部２を対向配置して等高線加工によって仕上げ加工を行う。被削材Ｗの荒加工面８には、荒加工を行う工具のツールパスに起因する段差８ａが形成されている。エンドミル１は、段差８ａを除去するとともに、目標とする面までを用いた仕上げ加工を行う。エンドミル１の被削材Ｗは、金型であり、エンドミル１によって加工された溝は、リブとなる。すなわち、本実施形態のエンドミル１は、微小な段差を有する金型のリブ溝の壁面の仕上げ加工を行うために用いられる。

本実施形態の加工方法において、軸方向の切り込み量を０．０２５ｍｍ以上としてもよい。以下に説明するエンドミル１を用いる場合には、軸方向の切り込み量を０．０２５ｍｍ以上とした場合であっても、荒加工により生じた段差を十分に除去することができる。これにより、リブ溝の仕上げ加工に要する加工時間を短縮することができる。

エンドミル１の各部について具体的に説明する。
エンドミル１のシャンク部３は、エンドミル１の基端側に位置する。シャンク部３は、工作機械の主軸に把持される部分となるストレートの円柱状部３ａと、この円柱状部３ａの先端側にあって、漸次縮径する円錐台状部３ｂとからなっている。すなわち、シャンク部３は、円柱状部３ａと円錐台状部３ｂを合わせた部分である。円錐台状部３ｂの先端側は、首下部２の基端側と同径となって首下部２につながっている。

首下部２は、シャンク部３の先端側に位置する。首下部２は、テーパ状である。首下部２は、エンドミル１を用いた等高線加工により形成された加工面に対向する領域である。シャンク部３と首下部２との境界からエンドミル１の先端までの長さが首下部２の長さＬである。本実施形態において、首下部２の長さＬは例えば１７ｍｍである。

首下部２には、先端側（すなわちシャンク部３と反対側）に位置する刃部２０と、基端側（すなわち刃部２０とシャンク部３との間）に位置する首部１０と、が設けられている。首下部２において、首部１０と刃部２０との境界から先端までの長さが刃部２０の長さＮである。本実施において、刃部２０の長さＮは、例えば４ｍｍである。刃部２０および首部１０は、ともにテーパ形状を有する。刃部２０のテーパ角θ２０および首部１０のテーパ角θ１０は、互いに一致している。刃部２０のテーパ角θ２０および首部１０のテーパ角θ１０は、例えば０．５°である。
刃部２０のテーパ角θ２０とは、後述する外周刃２１ａのテーパ角であると言い換えることができる。すなわち、本明細書において、刃部２０のテーパ角θ２０とは、エンドミル１を側方から見て、軸線Ｏに沿って並ぶ複数の外周刃２１ａの共通接線と軸線Ｏとが、なす角度を意味する。

刃部２０は、軸方向に沿ってエンドミル１の先端側に向かうに従い細くなる先細りのテーパ状に形成され心厚部２２と、心厚部２２の先端に位置する球状部２３と、心厚部２２および球状部２３の外周に設けられた切刃２１と、を有する。

切刃２１は、テーパ状の心厚部２２の外周面に位置する外周刃２１ａと、球状部２３の外周面に位置する底刃２１ｂと、に区分される。すなわち、刃部２０は、外周刃２１ａと底刃２１ｂとを有する。外周刃２１ａは、軸方向に沿って螺旋状に延びる。外周刃２１ａは、刃部２０に４つ設けられている。４つの外周刃２１ａは、周方向に沿って等間隔に並んでいる。底刃２１ｂは、球状部２３の外周面において径方向に沿って延びる。底刃２１ｂは、刃部２０に２つ設けられている。２つの底刃２１ｂは、周方向に沿って等間隔に並んでいる。すなわち、刃部２０は、テーパ状の心厚部２２と、心厚部２２の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる４つの外周刃２１ａと、心厚部２２の先端に位置する球状部２３の外周に位置する２つの底刃２１ｂと、を有する。

外周刃２１ａは、軸方向に沿って螺旋状に延びる。外周刃２１ａは、エンドミル１の先端面から基端側へ向かうに従い工具回転方向Ｔとは反対側へ向かって一定の捻れ角φで螺旋状に捻れている。

図４に示すように、４つの外周刃２１ａのうち２つの外周刃２１ａは、底刃２１ｂと滑らかに連続する。また、残る２つの外周刃２１ａは、底刃２１ｂと連続せず先端近傍で途切れている。４つの切刃２１のうち、外周刃２１ａと、当該外周刃２１ａと連続する底刃２１ｂを有する２つの切刃２１は親刃２１Ａと呼ばれ、底刃２１ｂを有さない２つの切刃２１は子刃２１Ｂと呼ばれる。親刃２１Ａと子刃２１Ｂとは、周方向に沿って交互に並ぶ。

ここで、親刃２１Ａの外周刃２１ａを第１の外周刃２１ａａと呼び、子刃２１Ｂの外周刃２１ａを第２の外周刃２１ａｂと呼ぶ。第１の外周刃２１ａａは、底刃２１ｂと連なる。また、第２の外周刃２１ａｂは、周方向において第１の外周刃２１ａａの間に配置される。

本実施形態において、第２の外周刃２１ａｂと球状部２３との境界部には、テーパ面２７が設けられる。テーパ面２７は、先端側に向かうに従い軸線Ｏ側に傾く平坦な面である。テーパ面２７は、例えば研削により形成される。テーパ面２７のテーパ角αは、外周刃２１ａのテーパ角θ２０より大きい。なお、本実施形態では、テーパ面２７は、平坦面である。しかしながら、テーパ面２７は、湾曲面であってもよい。この場合、テーパ面２７のテーパ角αは、テーパ面２７の先端側における接線方向の角度である。また、テーパ面２７は、軸方向に沿って並ぶ複数の面から構成される多面体の一部であってもよい。この場合、テーパ面２７のテーパ角αは、多面体のうち最も先端側に位置する面のテーパ角である。

図５は、本実施形態のエンドミル１の先端近傍の側面図である。
図５に示すように、テーパ面２７が設けられることで、第２の外周刃２１ａｂの端部が除去される。テーパ面２７が設けられないエンドミルにおいて、第２の外周刃の端部には、軸線Ｏの径方向外側に突出する鋭利な角部２６Ｖ（図５において二点鎖線で表示）が形成されている。このような角部２６Ｖは、エンドミルによる壁面の加工時に、段差を生じさせる要因となり得る。本実施形態によれば、テーパ面２７が設けられることで、基の角部２６Ｖを除去するとともに、テーパ面２７と第２の外周刃２１ａｂとの境界部に、新たな角部２６を形成することができる。新たな角部２６は、基の角部２６Ｖより基端側に位置し、基の角部２６Ｖと比較して鋭利さが鈍らされている。結果的に、エンドミル１による加工面に段差が生じることを抑制できる。

テーパ面２７のテーパ角αと外周刃２１ａのテーパ角θ２０との角度差ＡＤは、１０°以下である。角度差ＡＤを１０°以下とすることで、第２の外周刃２１ａｂの刃長を十分に確保することができる。なお、同様の理由から、角度差ＡＤは、６°以下とすることがより好ましい。また、角度差ＡＤは、１°以上とすることが好ましい。角度差ＡＤを１°以上とすることで、角部２６の鋭利さを十分に鈍らせることができ、エンドミル１による加工面に段差が生じることを抑制させることができる。

図１に示すように、切刃２１同士の間には、切屑排出溝２４が構成される。本実施形態において、切屑排出溝２４は、心厚部２２に対応する部分で４条設けられ、球状部２３に対応する部分で２条設けられている。複数の切屑排出溝２４は、周方向に等間隔に形成されている。切屑排出溝２４は、軸方向に沿って一定の捻れ角で螺旋状に捻れている。切屑排出溝２４の捻れ角は、外周刃２１ａの捻れ角φと一致する。切屑排出溝２４は、刃部２０の基端側の端部において、エンドミル１の外周に切り上がっている。

図３に示すように、切屑排出溝２４の回転方向後方側の端縁に切刃２１が形成されている。すなわち、切屑排出溝２４は、切刃２１（外周刃２１ａおよび底刃２１ｂ）の回転方向前方側に位置する。切屑排出溝２４の壁面は、底面２４ａとすくい面２４ｂとを含む。

底面２４ａは、切屑排出溝２４において軸線Ｏに対し径方向外側を向く面である。また、すくい面２４ｂは、切屑排出溝２４において工具回転方向Ｔを向く壁面である。なお、すくい面２４ｂは、外周刃２１ａに連なって形成される外周すくい面と、底刃２１ｂに連なって形成される先端すくい面と、を含む。

外周刃２１ａは、刃部２０の外周面において、すくい面２４ｂと逃げ面２５との交差稜線に形成されている。逃げ面２５は、切屑排出溝２４に対し回転方向後方側に隣接する面である。逃げ面２５は、外周刃２１ａの回転方向後方側において外周刃２１ａから切屑排出溝２４に向かって周方向に１連なりに延びる。

本実施形態において、外周刃２１ａの形態は特段限定されるものではない。例えば、逃げ面が１段で構成されていてもよいし、多面で構成されていてもよい。なお、被削材の取り残し量を低減させる観点では、逃げ面２５が、１段で構成されていることが好ましい。すなわち、逃げ面２５は、２段目のエキセントリック刃付けの逃げ面を有さない１段のエキセントリック刃付けの逃げ面であることが好ましい。本実施形態のエンドミル１によれば、逃げ面２５が、１段のエキセントリック刃付けの逃げ面であることで、被削材の取り残し量を減少させることができる。後段に変形例として示すように、逃げ面は２段の逃げ面であってもよい。逃げ面を２段の逃げ面とすることで、１段の逃げ面を形成する場合と比較して、取り残し量が増加する一方で、加工面の加工精度を向上できるエンドミルを提供できる。

外周刃２１ａは、テーパ刃である。したがって、外周刃２１ａの直径は、軸線Ｏ方向に沿って先端側に向かうに従って小さくなっている。外周刃２１ａ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つの円錐面となる。なお、本明細書において、切刃２１（外周刃２１ａおよび底刃２１ｂ）の直径とは、該当部分における切刃２１の回転軌跡の直径を意味する。

底刃２１ｂは、エンドミル１の先端外周側へ向けて凸となる凸円弧状である。エンドミル１の側面視において、底刃２１ｂが軸線Ｏ回りに回転して形成される回転軌跡は、軸線Ｏ状の中心点を中心とする１つの半球面となる。外周刃２１ａの直径は、底刃２１ｂと外周刃２１ａとの境界部において最も小さくなる。外周刃２１ａの最小の直径Ｄ（図２参照）は、底刃２１ｂの回転軌跡が構成する半球面の直径と一致する。

本実施形態において、刃部２０と首部１０との境界部１５において、首部１０の直径が、外周刃２１ａの直径より小さく、心厚部２２の直径より大きい。境界部１５の首部１０の直径が、境界部１５の外周刃２１ａの直径より小さいため、等高線加工によるリブ溝の壁面の仕上げ加工において被削材Ｗと首部１０との干渉を確実に抑制できる。また、境界部１５の首部１０の直径が、境界部１５の心厚部２２の直径より大きいため、首部１０の剛性を刃部２０と比較して高くすることができる。首下部２において首部１０は、基端側に位置するため、首部１０の剛性を高めることで首下部２の撓みを効果的に抑制することができ、被削材Ｗの加工面における取り残し量を低減することができる。

本実施形態において、首部１０の軸方向の長さＭは、刃部２０の軸方向の長さＮ以上であることが好ましい。これにより、エンドミル１は、刃部２０の長さに対して２倍以上の十分に深いリブ溝の仕上げ加工を行うことができる。また上述したように、首部１０は、刃部２０と比較して剛性が高い。首部１０の軸方向の長さＭを刃部２０の軸方向の長さＮより長くすることで、首下部２の剛性を高くすることができ、首下部２の撓みを抑制できる。これにより、被削材Ｗの加工面における取り残し量を低減することができる。

本実施形態において、刃部２０の軸方向の長さＮが２ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが好ましい。また、刃部２０の軸方向の長さＮが、３ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることがより好ましい。
本実施形態において、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、２以上８以下であることが好ましい。また、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、３以上６以下であることがより好ましい。なお、本実施形態のエンドミル１は、外周刃２１ａの先端の直径Ｄが１ｍｍである。

比較例として、図９は、首下部９０２の略全体に亘って刃部９２０が設けられたエンドミル９０１の模式図を示す。比較例のエンドミル９０１は、首下部９０２の長さＬが１７ｍｍであり、刃部９２０の長さＮが１６ｍｍである。また、比較例のエンドミル９０１は、外周刃９２１ａの先端の直径Ｄが１ｍｍである。したがって、外周刃９２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部９２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、１６である。

比較例のエンドミル９０１を用いて軸方向の切り込み量０．０２５ｍｍの等高線加工によって、深さ１６ｍｍのリブ溝の壁面の仕上げを行うと、加工面の上端では、外周刃と被削材とが６４０回接触する。一方で、加工面の下端近傍（例えば下端から４ｍｍ上側）では、外周刃と被削材が１６０回しか接触しない。このため、比較例のエンドミル９０１を用いた仕上げ加工では、加工面の取り残し量が深さ方向に下側に向かうに従い増大する。

これに対して、本実施形態のエンドミル１は、図２に示すように、刃部２０が軸方向の長さＮが８ｍｍ以下（より好ましくは６ｍｍ以下）である。また、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、８以下（より好ましくは６以下）である。このため、深さ方向における取り残し量の不均一さを解消することができる。すなわち、本実施形態のエンドミル１を用いたリブ溝の壁面の仕上げ加工方法によれば、被削材Ｗの加工面の取り残し量を深さ方向に沿って均一にすることができる。なお、被削材Ｗの加工面の取り残し量が軸方向にそって均一である場合には、エンドミル１のパスラインを、取り残し量を減少する方向にオフセットさせることで、取り残し量を全体的に少なくすることができる。

本実施形態のエンドミル１は、刃部２０を２ｍｍ以上（より好ましくは３ｍｍ以上）である。また、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する刃部２０の軸方向の長さＮの比（Ｎ／Ｄ）が、２以上（より好ましくは３以上）である。このため、等高線加工によるリブ溝の壁面の仕上げ加工において、取り残し量を十分に抑制することができ、荒加工により生じた段差を確実に除去することができる。なお、刃部が短すぎると、外周刃と被削材との接触回数が減少し、荒加工により生じた段差の除去が不十分となる虞がある。

本実施形態のエンドミル１において、外周刃２１ａの先端の直径Ｄに対する首下部２の軸方向の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）が、８以上２０以下であることが好ましい。Ｌ／Ｄを８以上とすることによって、十分に深いリブ溝の仕上げ加工が可能となる。また、Ｌ／Ｄを２０以下とすることによって、首下部２の撓みを抑制でき被削材Ｗの加工面における取り残し量を低減することができる。
なお、本実施形態において、外周刃２１ａの先端の直径は、例えば１ｍｍであり、首下部２の軸方向の長さＬは、例えば１７ｍｍである。したがって、本実施形態のエンドミル１のＬ／Ｄは、例えば１７である。

図２に示すように、テーパ状の外周刃２１ａの延長面ＶＳを定義する。外周刃２１ａの回転軌跡は、先端側に向かって先細りのテーパ状の円錐面である。延長面ＶＳは、外周刃２１ａの回転軌跡が構成する円柱面を基端側に延長する面である。したがって、延長面ＶＳは、テーパ状の円錐面である。

本実施形態のエンドミル１において、軸方向の任意の点において、テーパ状の首部１０の直径は、延長面ＶＳの直径に対して９０％以上であることが好ましい。
軸方向の任意の点として、外周刃２１ａの先端（すなわち外周刃２１ａと底刃２１ｂとの境界部）から基端側に距離Ｘの点について考える。
距離Ｘの点における延長面ＶＳの直径Ｄ２０は、外周刃２１ａの先端の直径Ｄおよび外周刃２１ａのテーパ角θ２０を用いて、以下の式により表される。
Ｄ２０＝Ｄ＋２Ｘｔａｎθ２０

このような延長面ＶＳの直径Ｄ２０に対して、テーパ状の首部１０の直径Ｄ１０を９０％以上（すなわちＤ１０≧０．９×Ｄ２０）とすることが好ましい。

外周刃２１ａの先端の直径Ｄを１ｍｍ（Ｄ＝１ｍｍ）、外周刃２１ａおよび首部１０のテーパ角θ２０、θ１０を０．５°（θ１０＝θ２０＝０．５°）の場合、距離Ｘ＝１０ｍｍにおける延長面ＶＳおよび首部１０の直径Ｄ２０、Ｄ１０は、概ね以下のようになる。
Ｄ２０＝１．１７４
Ｄ１０≧１．０５６

一般的にテーパエンドミルにおいて、心厚部２２の直径は、外周刃の直径に対して８０％程度とされる。本実施形態によれば、首部１０の直径Ｄ１０を、外周刃２１ａを延長した延長面の直径Ｄ２０に対して９０％以上とすることで、首部１０の剛性を刃部２０に対して十分に高めて、首下部２全体の剛性を高めることができる。これにより、被削材Ｗの加工面における取り残し量を低減することができる。

本実施形態のエンドミル１において、刃部２０は、周方向に沿って並ぶ４つの外周刃２１ａを有する。外周刃２１ａは、刃部２０に４つ以上設けられていることが好ましい。外周刃２１ａを増加させることで、被削材Ｗに対する外周刃２１ａの接触回数が増加する。上述したように、被削材Ｗと外周刃２１ａとの接触回数は、取り残し量に影響を与えるため、外周刃２１ａを４つ以上とすることで、取り残し量を減少させることができ、荒加工により生じた段差を効果的に除去することができる。なお、切屑排出溝２４の幅を十分に確保する観点から、外周刃２１ａの数は、４つであることが最も好ましい。

本実施形態のエンドミル１において、外周刃２１ａの捻れ角φ（図１参照）を４０°以上とすることが好ましい。外周刃２１ａの捻れ角φを４０°以上とする場合には、取り残し量を減少させることができ荒加工により生じた段差を十分に除去できる。なお、捻れ角は５０°以下とすることがより好ましい。捻れ角を５０°以下とすることで、エンドミル１を用いた加工時にビビリ振動が発生することを抑制できる。

なお本実施形態では、エンドミル１をリブ溝の壁面の仕上げ加工に使用する場合について説明した。しかしながら、エンドミル１は、リブ溝の壁面の荒加工に用いてもよい。この場合には、荒加工後の壁面（荒加工面）の段差を小さくすることができ、結果として仕上げ加工後の壁面（仕上げ加工面）の取り残し量を深さ方向において均一に近づけることができる。

（変形例）
次に上述の実施形態の変形例のエンドミル２０１について説明する。
図６は、本変形例のエンドミル２０１の外周刃２２１ａの軸線Ｏに直交する断面を拡大して模式的に示す断面模式図である。なお、図６において、外周刃２２１ａによって切削される被削材を模式的に図示する。

本変形例の外周刃２２１ａは、２段の逃げ面を有する。すなわち、外周刃２２１ａの逃げ面２２５は、周方向に沿って並ぶ第１領域２２５ａおよび第２領域２２５ｂを有する。第１領域２２５ａは、外周刃２２１ａ側に位置する。また、第２領域２２５ｂは、切屑排出溝２４側に位置する。第１領域２２５ａおよび第２領域２２５ｂは、それぞれエンドミル２０１の横断面において、軸線Ｏを中心とする仮想円に対して偏心する円形状に構成されている。第１領域２２５ａと第２領域２２５ｂとは、それぞれ互いに異なる偏心する円形状に構成されている。外周刃２２１ａの逃げ面２２５において、第１領域２２５ａの逃げ角βは、例えば４°であり、第２領域２２５ｂの逃げ角γは、例えば１１°である。すなわち、第２領域２２５ｂの逃げ角γは、第１領域２２５ａの逃げ角βより大きい。

本実変形例によれば、外周刃２２１ａが、２段の逃げ面で構成されるため、外周刃２２１ａは、切削加工時に微小な１段目の逃げ面（第１領域２２５ａ）において加工面に接触して被削材の加工面を擦る。これにより、加工面に形成された傷や凹凸を平滑にでき、加工面精度を向上させることができる。

以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本試験では、先端径φ０．６ｍｍのテーパエンドミルを用いて、リブ溝（深さ４ｍｍ、リブ溝の底幅０．７５ｍｍ、リブ溝の勾配角１．０°）を加工する。本試験において、被削材は、代表的なプラスチック金型用鋼であるＮＡＫ８０を用いた。

本試験では、まず、表１に示す工具Ｍおよびその加工条件を基に荒加工を行い、さらにそれぞれ工具Ｑ、工具Ｎ、工具Ｏおよび工具Ｐを用いて比較例１、比較例２、実施例１および実施例２の仕上げ加工を行った。すなわち、比較例１、２および実施例１、２の仕上げ加工を行う前に、工具Ｍを用いた荒加工が行われている。

表１にこの試験で用いたいテーパエンドミルについて纏めて記載する。なお、表１における角度差ＡＤは、図５におけるテーパ面２７のテーパ角αと外周刃２１ａのテーパ角θ２０との角度差ＡＤに対応する。また、何れのエンドミルも捻れ角は、４０°であり、外周刃の逃げ面が２段の逃げ面である。

工具Ｍ（荒加工用）および工具Ｎ、Ｏ、Ｐ（比較例２、実施例１、２の仕上げ加工用）は、先端径（すなわち、外周刃の先端の直径）に対する刃部の軸方向の長さの比が、全て約５．３となっており、２以上の８以下の範囲に入っている。
一方で、工具Ｑ（比較例１の仕上げ加工用）は、先端径に対する刃部の軸方向の長さの比が、約８．３となっており、２以上の８以下の範囲から外れている。

工具Ｍ（荒加工用）、工具Ｑ（比較例１の仕上げ加工用）および工具Ｎ（比較例２の仕上げ加工用）には、テーパ面が設けられていない。このため、工具Ｍ、Ｑ、Ｎには、図５に示す鋭利な角部２６Ｖが設けられた状態となっている。工具Ｍ、Ｑ、Ｎは、外周刃の先端に連なる面と外周刃のテーパ角との角度差（図５における角度差ＡＤＶ）は、２０°である。工具Ｍ、Ｑ、Ｎにおいて、エンドミルの先端から第２の外周刃の下端までの軸方向の距離は、約０．４７ｍｍである。

工具Ｏ（実施例１の仕上げ加工用）および工具Ｐ（実施例２の仕上げ加工用）には、第２の外周刃と球状部との境界部に、テーパ面が設けられる。

実施例１の工具Ｏには、角度差ＡＤが、２°となるテーパ面が設けられる。工具Ｏにおいて、エンドミルの先端から第２の外周刃の下端までの軸方向の距離は、１．１２ｍｍである。

実施例２の工具Ｐには、角度差ＡＤが、４°となるテーパ面が設けられる。工具Ｐにおいて、エンドミルの先端から第２の外周刃の下端までの軸方向の距離は、０．８８ｍｍである。

図７は、比較例１、２および実施例１、２の仕上げ加工面の取り残し量の測定結果を示すグラフである。
比較例２および実施例１、２の加工条件においては、仕上げ加工によって十分に取り残しを低減することができており、取り残し量に大きな差異は見られなかった。なお、比較例２の加工面の最大高さ（Ｒｚ）は、０．６０μｍであり、実施例１の加工面の最大高さ（Ｒｚ）は、０．５６μｍであり、実施例２の加工面の最大高さ（Ｒｚ）は、０．５１μｍである。
これに対して、比較例１の加工条件においては、仕上げ加工後であっても取り残し量が多くなっていることが確認された。これは、先端径に対する刃部の軸方向の長さの比が８を超えたことで、刃部の剛性が不足したことが原因と考えられる。

図８Ａは、比較例２の仕上げ加工後の加工面（仕上げ加工面）の写真である。図８Ｂは、実施例１の仕上げ加工面の写真である。図８Ｃは、実施例２の仕上げ加工面の写真である。

図８Ａに示すように、比較例２の仕上げ加工面には、微小な段差としての横スジが観察された。横スジは、工具Ｎにおける第２の外周刃の下端の軸方向位置に対応する。このことから、工具Ｎの第２の外周刃の下端の角部（図５における角部２６Ｖに対応）に起因して、段差が生じていると考えられる。なお、図示を省略するが、工具Ｍを用いた荒加工後の荒加工面においても、および工具Ｑを用いた仕上げ加工面においても、同様の位置に横スジが観察された。

一方で、図８Ｂ、図８Ｃに示すように、実施例１、２の仕上げ加工面には、荒加工後に観察された横スジが除去されており、さらに外周刃の下端に対応する位置にも横スジが観察されなかった。このことから、第２の外周刃と球状部との境界部にテーパ面を設けることで、仕上げ加工面の第２の外周刃の下端に対応する位置に、横スジが生じることを抑制することができ、より優れた加工面を形成することができる。

以上に、本発明の実施形態および実施例を説明したが、実施形態および実施例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１…エンドミル、２…首下部、３…シャンク部、９…工作機械、１０…首部、１５…境界部、２０…刃部、２１ａ…外周刃、２１ａａ…第１の外周刃、２１ａｂ…第２の外周刃、２１ｂ…底刃、２２…心厚部、２３…球状部、２４…切屑排出溝、２５…逃げ面、２７…テーパ面、ＡＤ…角度差、Ｄ，Ｄ１０，Ｄ２０…直径、Ｇ…リブ溝、Ｌ…首下部の軸方向の長さ，Ｍ…首部の軸方向の長さ，Ｎ…刃部の軸方向の長さ、Ｏ…軸線、ＶＳ…延長面、α，θ１０，θ２０…テーパ角、φ…捻れ角

Claims (16)

1. 軸線に沿って回転するテーパエンドミルを用いたリブ溝の壁面の加工方法であって、
   前記テーパエンドミルは、工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、
   前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、
   前記刃部は、テーパ状の心厚部と、前記心厚部の先端に位置する球状部と、前記心厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、前記球状部の外周面に位置する底刃と、を有し、
   前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記心厚部の直径より大きく、
   前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、
   前記外周刃は、
   前記底刃と連なる第１の外周刃と、
   周方向において前記第１の外周刃の間に配置される第２の外周刃と、を含み、
   前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、
   前記テーパ面のテーパ角は、前記外周刃のテーパ角より大きい、
   前記テーパエンドミルを用いて等高線加工を行う、
   リブ溝の壁面の加工方法。
2. 前記テーパ面のテーパ角と前記外周刃のテーパ角との角度差は、１０°以下である、
   請求項１に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
3. 微小な段差を有するリブ溝の壁面の仕上げ加工を行う、
   請求項１又は２に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
4. 軸方向の切り込み量を０．０２５ｍｍ以上とする、
   請求項３に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
5. 前記外周刃の先端の直径に対する前記首下部の軸方向の長さの比が、８以上２０以下である、
   請求項１〜４の何れか一項に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
6. 軸方向の任意の点において、テーパ状の前記首部の直径は、テーパ状の前記外周刃の延長面の直径に対して９０％以上である、
   請求項１〜５の何れか一項に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
7. 前記刃部は、周方向に沿って並ぶ４つ以上の前記外周刃を有する、
   請求項１〜６の何れか一項に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
8. 前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、
   前記逃げ面が、一連なりの１段の逃げ面である、
   請求項１〜７の何れか一項に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
9. 前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、
   前記逃げ面が、２段の逃げ面である、
   請求項１〜８の何れか一項に記載のリブ溝の壁面の加工方法。
10. 軸線に沿って延びるテーパエンドミルであって、
    工作機械に保持されるシャンク部と、前記シャンク部の先端側に位置する首下部と、を有し、
    前記首下部には、テーパ状の刃部と、前記刃部の基端側に位置し軸方向の長さが前記刃部の軸方向の長さ以上のテーパ状の首部と、が設けられ、
    前記刃部は、テーパ状の心厚部と、前記心厚部の先端に位置する球状部と、前記心厚部の外周に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる外周刃と、前記球状部の外周面に位置する底刃と、を有し、
    前記刃部と前記首部との境界部において、前記首部の直径は、前記外周刃の直径より小さく、前記心厚部の直径より大きく、
    前記外周刃の先端の直径に対する前記刃部の軸方向の長さの比が、２以上８以下であり、
    前記外周刃は、
    前記底刃と連なる第１の外周刃と、
    周方向において前記第１の外周刃の間に配置される第２の外周刃と、を含み、
    前記第２の外周刃と前記球状部との境界部には、先端側に向かうに従い軸線側に傾くテーパ面が設けられ、
    前記テーパ面のテーパ角は、前記外周刃のテーパ角より大きい、
    テーパエンドミル。
11. 前記テーパ面のテーパ角と前記外周刃のテーパ角との角度差は、１０°以下である、
    請求項１０に記載のテーパエンドミル。
12. 前記外周刃の先端の直径に対する前記首下部の軸方向の長さの比が、８以上２０以下である、
    請求項１０又は１１の何れか一項に記載のテーパエンドミル。
13. 軸方向の任意の点において、テーパ状の前記首部の直径は、テーパ状の前記外周刃の延長面の直径に対して９０％以上である、
    請求項１０〜１２の何れか一項に記載のテーパエンドミル。
14. 前記刃部は、周方向に沿って並ぶ４つ以上の前記外周刃を有する、
    請求項１０〜１３の何れか一項に記載のテーパエンドミル。
15. 前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられている、
    前記逃げ面が、一連なりの１段の逃げ面である、
    請求項１０〜１４の何れか一項に記載のテーパエンドミル。
16. 前記刃部には、周方向において前記外周刃同士の間に位置し軸方向に沿って螺旋状に延びる切屑排出溝と、周方向において前記外周刃から切屑排出溝まで延びる逃げ面と、が設けられ、
    前記逃げ面が、２段の逃げ面である、
    請求項１０〜１５の何れか一項に記載のテーパエンドミル。