JP2023150032A - ボールエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】加工面の品質を向上させることができるボールエンドミルの提供。【解決手段】２枚刃のボールエンドミル１であって、切刃５１、５２はギャッシュ溝８１、８２の溝壁面８１ａ，８２ａと、逃げ面６１，６２との交差稜線に形成され、逃げ面６１，６２は、チゼルエッジ１０ａを形成する第１逃げ面６１ａ，６２ａと、第１逃げ面６１ａ，６２ａから回転方向後方により大きな逃げ角で延在する第２逃げ面６１ｂ，６２ｂとを有する。軸方向先端側から見たとき、２つの切刃のうち一方の切刃５１、５２とチゼルエッジ１０ａとの交点を第１交点とし、第１交点における切刃接線に直交するとともに、軸線を通る直線を基準線とし、切刃のうち他方の切刃の第１逃げ面と第２逃げ面との逃げ面境界線と、溝壁面との交点を第２交点とすると、第２交点は、基準線よりも回転方向前方側に位置し、他方の切刃の逃げ面境界線は、一方の切刃の切刃接線と交差する。【選択図】図４

Description

本発明は、ボールエンドミルに関する。

ボールエンドミルの切刃によって生成された切屑の大半は、切刃に隣接するギャッシュ溝から円滑に排出される。しかし、チゼルエッジが形成されている回転軸付近にて生成された切屑は、近くにチゼルエッジと逃げ面と加工面とによって閉塞された空間が形成されるため、切屑が滞留しやすい。
特許文献１では、超硬合金のような極めて硬質な材料を加工する場合において、回転軸付近において切屑詰まりが発生すると、工具中心付近の欠損につながることから、底刃内周端の切屑排出性を向上させる工夫として、底刃内周端が、ギャッシュ溝の溝壁面の開始点となるようにした構成が開示されている。
また、特許文献２、特許文献３では、良好な加工面粗さを得るために、刃部肉厚角度、チゼル幅、チゼル角などを所定の範囲にするとともに、円弧状切刃に隣接する逃げ面として、比較的小さな所定の逃げ角と逃げ面幅とを有する逃げ面を設けることを開示している。

特開２０１８－８３２４５号公報 特開２００５－３４２８３５号公報 特開２００６－０８８２３２号公報

特許文献１のようにギャッシュ溝の溝壁面形状の工夫を行なっても、超硬合金のような極めて硬質な被削材の加工において、極めて硬質な切屑の詰まりによる回転軸付近の欠損を抑制できる程度の切屑排出性は得られたとしても、高い加工面性状が望まれる仕上げ加工においては、加工面に溶着が発生することがあり、それが加工面性状を悪化させるという課題が残されていた。また、特許文献２、特許文献３のようにチゼルエッジの形状、逃げ面の逃げ角や逃げ面幅などを調整したとしても、加工面に溶着またはむしれが発生することがあった。

本発明は、このような背景のもとになされたもので、チゼルエッジが形成されるボールエンドミルにおいて、加工面の品質を向上させることができるボールエンドミルの提供を目的の一つとしている。

本発明の１つの態様によれば、
軸線回りに回転されるエンドミル本体を有する２枚の切刃を有するボールエンドミルであって、
前記切刃はギャッシュ溝の溝壁面と、前記ギャッシュ溝の回転方向後方に位置する逃げ面との交差稜線に形成され、前記逃げ面は、チゼルエッジを形成する第１逃げ面と、前記第１逃げ面から回転方向後方により大きな逃げ角で延在する第２逃げ面とを有し、
前記軸方向先端側から見たとき、前記切刃のうち一方の切刃と前記チゼルエッジとの交点を第１交点とし、前記第１交点における切刃接線に直交するとともに、軸線を通る直線を基準線とし、前記切刃のうち他方の切刃の前記第１逃げ面と前記第２逃げ面との逃げ面境界線と、前記溝壁面との交点を第２交点とすると、
前記第２交点は、前記基準線よりも回転方向前方側に位置し、
前記他方の切刃の前記逃げ面境界線は、前記一方の切刃の前記切刃接線と交差する
ことを特徴とするボールエンドミルが提供される。

即ち、チゼルエッジと、チゼルエッジの回転方向前方に位置する切刃と、基準線とによって囲まれる領域（チゼルエッジ前方領域）は、第１逃げ面のみから構成され、第１逃げ面と第２逃げ面との境界部（逃げ面境界線）を含まない。この構成によれば、切削加工時、切屑が生成される領域の近傍であるとともに、閉塞されやすい領域であるチゼルエッジ前方領域に、加工面に向かって凸となるエッジ部が形成されなくなる。これにより、回転軸付近において切屑が加工面に押し付けられにくくなり、溶着の発生を抑制できる。
同時に、もともとチゼルエッジ前方領域を規定する切刃（軸心側切刃）は回転軸に近く、切削速度が上がりにくいが、チゼルエッジ前方領域を第１逃げ面のみから構成することで、軸心側切刃の刃物角が、チゼルエッジ前方領域に第２逃げ面が存在している場合と比べて相対的に小さくなる。これにより、軸心側切刃の切削性が高まり、むしれの発生も抑制することができる。
さらに、一方の切刃の逃げ面境界線と、他方の切刃のチゼルエッジとの交点（第１交点）における切刃接線とが交差することで、外周側に位置する切刃の第１逃げ面の刃直角方向の幅を狭くできるので、必要以上に切削抵抗が大きくなるのを抑え、主に切削を行う切刃の切削性を確保できる。
これら溶着発生の抑制と、むしれ発生の抑制と、切刃における良好な切削性という相乗効果により、仕上げ加工における仕上げ面性状（粗さや品位）を総合的に向上させることができる。

前記軸方向先端側から見たとき、前記先端面は、前記チゼルエッジにて互いに隣接する、前記一方の切刃の第１逃げ面と、前記他方の切刃の第１逃げ面との前記基準線の延在方向の合計逃げ面幅が、前記第２交点から径方向外周側に向かって減少する部分を有する構成としてもよい。
前記軸方向先端側から見たとき、前記逃げ面境界線は、前記第２交点から径方向外周側に向かって、前記チゼルエッジに近づく方向に延びる部分を有する構成としてもよい。
前記軸方向先端側から見たとき、前記基準線よりも径方向外周側かつ前記第１交点よりも径方向軸心側に位置する軸心側切刃のすくい面の刃直角方向のすくい角は負角である、構成としてもよい。
前記すくい角は、－３０°以上－１５°以下であり、前記第１逃げ面の逃げ角は５°以上１０°未満である構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、加工面の品質を向上させることができるボールエンドミルが提供される。

図１は、実施形態のボールエンドミルを示す側面図である。 図２は、実施形態のボールエンドミルの先端部を示す部分側面図である。 図３は、ボールエンドミルの先端面を軸線方向に見た平面図である。 図４は、第１実施形態のチゼル付近を拡大して示す平面図である。 図５は、第２実施形態のチゼル付近を拡大して示す平面図である。 図６は、図４および図５の基準線Ｌに沿う位置におけるチゼル部の部分断面図である。 図７は、比較のために他の構成のチゼルエッジ領域を示す参考図である。 図８は、図７に示す基準線Ｌに沿う断面を示す参考図である。 図９は、実施例および比較例における加工面の写真である。

＜第１実施形態＞
図１は、実施形態のボールエンドミルを示す側面図である。図２は、実施形態のボールエンドミルの先端部を示す部分側面図である。図３は、ボールエンドミルの先端面を軸線方向に見た平面図である。図４は、第１実施形態のチゼル付近を拡大して示す平面図である。

本実施形態のボールエンドミル１は、超硬合金等の硬質材料によりなる母材から軸線Ｏを中心とした図１に示すような多段の概略円柱状に一体形成されている。ボールエンドミル１の後端部（図１および図２において上側部分）は大径円柱状のシャンク２とされる。ボールエンドミル１の先端部（図１および図２において下側部分）はシャンク２よりも小径の略円柱状のエンドミル本体３とされている。また、シャンク２とエンドミル本体３との間は、軸線Ｏを中心とする先細りの円錐台状のテーパーネック４によって繋がれている。
本明細書では、軸線Ｏに平行な方向を単に「軸方向」、軸線Ｏに直交する方向を単に「径方向」と呼び、軸線Ｏを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ場合がある。また、軸方向に見たときに、径方向の外側を外周側、径方向の内側を内周側または軸心側と呼ぶ場合がある。

ボールエンドミル１は、シャンク２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに向かって回転させられつつ、軸線Ｏに交差する方向に送り出されることにより、エンドミル本体３に形成された切刃５１、５２によって被削材に切削加工を施す。すなわち、ボールエンドミル１の回転軸は、軸線Ｏに一致する。

ボールエンドミル１は、２つの切刃５１、５２を有する２枚刃のボールエンドミルである。切刃５１は、底刃５１ａと外周刃５１ｂとを有する。切刃５２は、底刃５２ａと外周刃５２ｂとを有する。

エンドミル本体３の外周部には、ボールエンドミル１の先端に位置する先端逃げ面６１、６２に開口して後端側に延びる２つの切屑排出溝７１、７２が軸線Ｏに関して回転対称に形成されている。切屑排出溝７１、７２は、ボールエンドミル１の後端側に向かうに従い、軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔとは反対側に向かうように螺旋状に捩れて形成されている。なお、ボールエンドミル１は、軸線Ｏに関して１８０°回転対称形状に形成されている。

２つの切屑排出溝７１、７２のそれぞれの先端部には、先端側に向かうに従いボールエンドミル１の内周側に延びるように、凹溝状のギャッシュ溝８１、８２がそれぞれ形成されている。ギャッシュ溝８１、８２のエンドミル回転方向Ｔを向く溝壁面８１ａ、８２ａと先端逃げ面６１、６２との交差稜線部に、切刃５１、５２のうちの底刃５１ａ、５２ａが形成されている。底刃５１ａ、５２ａは、図２に示すように、軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏ上に中心を有する凸半球面状をなす。本実施形態では、底刃５１ａ、５２ａの回転軌跡がなす凸半球面の直径Ｄは、２ｍｍ以下である。直径Ｄの下限値は特に限定されないが、直径Ｄは、０．１ｍｍ以上が好ましい。直径Ｄが０．１ｍｍ以上であれば、後述するチゼル部１０の幅および形状を精度よく制御可能である。

エンドミル本体３の外周面には、切屑排出溝７１、７２に沿って延びる外周逃げ面９１、９２が形成されている。外周逃げ面９１、９２は、各々、切屑排出溝７１、７２のエンドミル回転方向Ｔ反対側に隣接する。外周逃げ面９１と、ギャッシュ溝８１よりも後端側の切屑排出溝７１のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面との交差稜線部に、切刃５１のうちの外周刃５１ｂが形成されている。外周逃げ面９２と、ギャッシュ溝８２よりも後端側の切屑排出溝７２のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面との交差稜線部に、切刃５２のうちの外周刃５２ｂが形成されている。
外周刃５１ｂ、５２ｂは、軸線Ｏ回りの回転軌跡が、底刃５１ａ、５２ａの回転軌跡がなす凸半球面の直径Ｄと等しい直径の軸線Ｏを中心とした円筒面状をなす。外周刃５１ｂ、５２ｂは、必要に応じて設けられる。すなわち、ボールエンドミル１の切刃は、底刃のみからなる構成であってもよい。

図３および図４に示すように、２つのギャッシュ溝８１、８２同士は、軸方向先端側から見て、軸線Ｏを間にして互いに重なり合うことなく反対側に行き違っている。図２に示すように、ギャッシュ溝８１のエンドミル回転方向Ｔを向く溝壁面８１ａの内周部分は、溝壁面８１ａに対向する方向から見た側面視において、軸線Ｏをまたいで延びている。ギャッシュ溝８２の溝壁面８２ａも同様である。

先端逃げ面６１は、底刃５１ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する第１逃げ面６１ａと、第１逃げ面６１ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する第２逃げ面６１ｂとを有する。先端逃げ面６２は、底刃５２ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する第１逃げ面６２ａと、第１逃げ面６２ａのエンドミル回転方向Ｔ後方側に隣接する第２逃げ面６２ｂとを有する。先端逃げ面６１、６２の回転軌跡は、底刃５１ａ、５２ａの回転軌跡よりも内側に逃げている。第２逃げ面６１ｂ、６２ｂの逃げ角は、第１逃げ面６１ａ、６２ａの逃げ角よりも大きい。

エンドミル本体３の先端内周部には、互いに行き違って延びる２つのギャッシュ溝８１、８２の間にチゼル部１０が形成されている。チゼル部１０には、２つの底刃５１ａ、５２ａのエンドミル回転方向Ｔとは反対側に連なる２つの先端逃げ面６１、６２同士が交差した交差稜線として、軸線Ｏに交差するチゼルエッジ１０ａが形成される。本実施形態では、２つの第１逃げ面６１ａ、６２ａ同士の交差稜線にチゼルエッジ１０ａが形成される。

本実施形態では、軸方向先端側から見て、底刃５１ａ、５２ａは、底刃５１ａ、５２ａに平行で軸線Ｏを通る線よりもエンドミル回転方向Ｔ側に位置するように配置される、いわゆる芯上がり配置とされている。底刃５１ａ、５２ａが芯上がり配置とされることで、底刃５１ａ、５２ａにおける切屑離れが良くなり好ましい。

図４に示すように、底刃５１ａ、５２ａは、それぞれ、第１交点Ｐ１１、Ｐ２１においてチゼルエッジ１０ａと交差する。底刃５１ａは、第１交点Ｐ１１から外周側に向かって延びる主切刃５１Ａと、第１交点Ｐ１１から軸線Ｏ側に向かって延びる軸心側切刃５１Ｂとを有する。底刃５２ａは、第１交点Ｐ２１から外周側に向かって延びる主切刃５２Ａと、第１交点Ｐ２１から軸線Ｏ側に向かって延びる軸心側切刃５２Ｂとを有する。

本明細書において、主切刃５１Ａは、主切刃５１Ａのエンドミル回転方向Ｔ前方に位置し、すくい面として機能するギャッシュ溝８１の溝壁面８１ａと、主切刃５１Ａの回転方向後方に位置し、主切刃５１Ａの回転軌跡よりも軸線Ｏ寄りの回転軌跡を形成する第１逃げ面６１ａとの交差稜線を意味する。軸心側切刃５１Ｂは、一方の主切刃５１Ａに接続するものの、一方の主切刃５１Ａとは異なる別の主切刃５２Ａの第１逃げ面６２ａと溝壁面８１ａとの交差稜線に形成される。底刃５２ａの主切刃５２Ａおよび軸心側切刃５２Ｂも同様である。

図４に示す基準線Ｌは、軸方向先端側から見て、第１交点Ｐ１１、Ｐ２１における切刃の接線（切刃接線Ｌ１、Ｌ２）に対して直交し、かつ軸線Ｏを通る直線である。本実施形態の場合、軸線Ｏを通り、第１交点Ｐ１１における切刃接線に直交する基準線と、軸線Ｏを通り、第１交点Ｐ２１における切刃接線に直交する基準線とが、軸方向先端側から見て互いに一致しているため、１本の基準線Ｌとして示している。軸線Ｏを通り、第１交点Ｐ１１における切刃接線に直交する基準線と、軸線Ｏを通り、第１交点Ｐ２１における切刃接線に直交する基準線は、軸方向先端側から見て、互いに重ならない直線であってもよい。

次に、本実施形態の特徴部分について説明する。第１逃げ面６２ａと第２逃げ面６２ｂとの境界線である逃げ面境界線６２ｃと、ギャッシュ溝８１の溝壁面８１ａとの交点である第２交点Ｐ１２は、基準線Ｌよりもエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する。
言い換えると、チゼルエッジ１０ａと、基準線Ｌと、軸心側切刃５１Ｂとによって囲まれる領域（チゼルエッジ前方領域Ａ１）は、第１逃げ面６２ａのみから構成され、第２逃げ面６２ｂを含まない。即ち、チゼルエッジ前方領域Ａ１は、第１逃げ面６２ａと第２逃げ面６２ｂとの境界部（逃げ面境界線６２ｃ）を含まない。同様に、チゼルエッジ前方領域Ａ２も、第１逃げ面６１ａと第２逃げ面６１ｂとの境界部（逃げ面境界線６１ｃ）を含まない。

このような構成とすることで、本実施形態のボールエンドミル１は、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２に逃げ角が異なる逃げ面の境界部がなく、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２に加工面に向かって凸となるエッジ部が形成されないため、軸線Ｏ付近において切屑が加工面に押し付けられにくくなり、溶着の発生を抑制することができる。
同時に、本実施形態のボールエンドミル１は、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２に第２逃げ面６２ｂ、６１ｂを含まないため、本実施形態の軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂの刃物角αを、第２逃げ面６２ｂ、６１ｂを含む場合と比べて相対的に小さくすることができる。これにより、本実施形態では、軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂの切削性が向上し、むしれの発生を抑制することもできる。

更に、図４に示すように、一方の底刃５１ａの逃げ面境界線６１ｃは、他方の底刃５２ａのチゼルエッジ１０ａとの交点（第１交点Ｐ２１）における切刃接線Ｌ２と交差する。同様に、他方の底刃５２ａの逃げ面境界線６２ｃは、一方の底刃５１ａのチゼルエッジ１０ａとの交点（第１交点Ｐ１１）における切刃接線Ｌ１と交差する。

このような構成とすることで、本実施形態のボールエンドミル１は、軸心側においては、第１逃げ面が占める領域を大きく確保しつつ、より外周側においては、第１逃げ面の刃直角方向の幅を狭めることができ、必要以上に切削抵抗が大きくなることを抑えて、切削に主に寄与する切刃の切削性を確保することもできる。

また、図４に示すように、本実施形態では、軸方向先端側から見たとき、チゼルエッジにて互いに隣接する、一方の底刃５１ａの第１逃げ面６１ａと、他方の底刃５２ａの第１逃げ面６２ａとの基準線が延びる方向の合計逃げ面幅Ｗは、第２交点から径方向外周側に向かって減少する部分を有する。

このような構成とすることで、本実施形態のボールエンドミル１は、軸心側においては、第１逃げ面が占める領域を大きく確保しつつ、より外周側においては、第１逃げ面の刃直角方向の幅を狭めることができ、必要以上に切削抵抗が大きくなることを抑えて、切削に主に寄与する切刃の切削性を確保することもできる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態の変形例として、第２実施形態を図５に示す。第１実施形態では、逃げ面境界線６１ｃ、６２ｃに明確な屈曲部が存在していなかったが、第２実施形態では、明確な屈曲部（接続位置）６１Ｃ、６２Ｃが存在している。その他の形状は、第１実施形態と同じである。第１実施形態と同じ箇所には同じ符号を付している。

先端逃げ面６１において、第１逃げ面６１ａと第２逃げ面６１ｂとの境界線である逃げ面境界線６１ｃは、図５に示すように、第１逃げ面６１ａに隣接する底刃５１ａに沿って延びる第１部分６１Ａと、第１部分６１Ａの内周側端部に連続し、底刃５１ａから離れる方向に延びてギャッシュ溝８２の端縁に達する第２部分６１Ｂと、を有する。先端逃げ面６２における、第１逃げ面６２ａと第２逃げ面６２ｂとの逃げ面境界線６２ｃは、逃げ面境界線６１ｃと同様に、第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとを有する。

逃げ面境界線６１ｃの第１部分６１Ａは、一方の底刃５１ａの主切刃５１Ａとほぼ平行に延びる。本実施形態の場合、第１部分６１Ａの内周側の端部は、主切刃５１Ａの内周端である第１交点Ｐ１１よりもやや内側（軸線Ｏ側）まで延びている。逃げ面境界線６１ｃは、第１部分６１Ａと第２部分６１Ｂとの接続位置６１Ｃにおいて屈曲する。第２部分６１Ｂは、接続位置６１Ｃから、一方の底刃５１ａから離れる方向に延びている。第２部分６１Ｂは、反対側の底刃５２ａに隣接するギャッシュ溝８２に向かって延びている。第２部分６１Ｂは、第１実施形態と同様に、反対側のギャッシュ溝８２（溝壁面８２ａ）と第２交点Ｐ２２において交差する。

逃げ面境界線６２ｃは、逃げ面境界線６１ｃと同様の構成を有する。すなわち、第１部分６２Ａは底刃５２ａの主切刃５２Ａに沿って延びている。逃げ面境界線６２ｃは、第１交点Ｐ２１の近傍に位置する接続位置６２Ｃにおいて屈曲する。第２部分６２Ｂは、反対側のギャッシュ溝８１に向かって延び、ギャッシュ溝８１の端縁（溝壁面８１ａ）と第２交点Ｐ１２において交差する。

本実施形態では、底刃５１ａにおいても、第２交点Ｐ１２が、基準線Ｌよりもエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する。底刃５２ａでは、第２交点Ｐ２２が、基準線Ｌよりエンドミル回転方向Ｔ前方側に位置する。
この構成によれば、チゼルエッジ１０ａとギャッシュ溝８１（言い換えると、軸心側切刃５１Ｂ）と基準線Ｌとによって囲まれるチゼルエッジ前方領域Ａ１が、第１逃げ面６２ａのみから構成される。すなわち、チゼルエッジ前方領域Ａ１に、第２逃げ面６２ｂが入り込まない。これにより、第１実施形態と同様に、被削材への溶着やむしれの発生を抑制できる。チゼルエッジ１０ａとギャッシュ溝８２（言い換えると、軸心側切刃５２Ｂ）と基準線Ｌとによって囲まれるチゼルエッジ前方領域Ａ２も、同様に第１逃げ面６１ａのみから構成される。

次に、第２実施形態に特有の構成ついて説明する。
本実施形態では、図５に示すように、一方の底刃５１ａの逃げ面境界線６１ｃの第１部分６１Ａと第２部分６１Ｂとの接続位置６１Ｃは、基準線Ｌが延びる方向（図示の上下方向）において、他方の底刃５２ａと基準線Ｌとの交点である第３交点Ｐ２３と、軸線Ｏとの間に位置する。また、他方の底刃の逃げ面境界線６２ｃの第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの接続位置６２Ｃは、基準線Ｌが延びる方向において、一方の底刃５１ａと基準線Ｌとの交点である第３交点Ｐ１３と、軸線Ｏとの間に位置する。

これにより、内周側においては、チゼルエッジ前方領域に逃げ面境界線が含まれないようにして溶着の発生を抑制しつつ、より外周側においては、第１逃げ面６１ａ、６２ａの刃直角方向の幅を狭めることができ、必要以上に切削抵抗が大きくなるのを抑え、主に切削を行う主切刃５１Ａ、５２Ａの切削性を確保できる。総合的に加工面性状を向上させることができる。

本実施形態のボールエンドミル１では、第１交点Ｐ１１の位置における基準線Ｌに沿う方向の第１逃げ面６１ａの幅Ｗ１は、底刃５１ａにおける切刃接線Ｌ１と底刃５２ａにおける切刃接線Ｌ２との基準線Ｌに沿う方向における間隔の幅Ｗ２よりも小さい。本実施形態では、第１交点Ｐ２１の位置における基準線Ｌに沿う方向の第１逃げ面６２ａの幅は、上記した第１逃げ面６１ａの幅Ｗ１にほぼ等しく、同様に幅Ｗ２よりも小さい。
この構成によれば、外周側に位置する切刃の第１逃げ面６１ａ、６２ａの刃直角方向の幅をより狭く抑えることができるので、切削抵抗を低減し、主切刃５１Ａ、５２Ａの切削性を向上させることができる。

なお、基準線Ｌに沿う方向における切刃接線Ｌ１、Ｌ２間の間隔の幅Ｗ２は、チゼル部１０の幅に概ね一致する。チゼル部１０の幅は、軸方向先端側から見て、互いに行き違う２つのギャッシュ溝８１、８２におけるエンドミル回転方向Ｔを向く溝壁面８１ａ、８２ａ同士の間の最も薄い部分の幅である。したがって、第１逃げ面６１ａ、６２ａの幅Ｗ１は、チゼル部１０の幅より小さい幅であってもよい。

本実施形態では、軸方向先端側から見たとき、第２部分６１Ｂは、ギャッシュ溝８２に近づくほどチゼルエッジ１０ａから離れる方向に延びる。また、第２部分６２Ｂは、ギャッシュ溝８１に近づくほどチゼルエッジ１０ａから離れる方向に延びる。この構成によれば、第１逃げ面６１ａはチゼルエッジ前方領域Ａ２に近づくほど幅広くなり、第１逃げ面６２ａは、チゼルエッジ前方領域Ａ１に近づくほど幅広くなる。これにより、チゼル部１０において肉厚の大きい部分の面積をより大きく確保できる。軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂの強度を高めることができる。

本実施形態では、軸方向先端側から見たとき、逃げ面境界線６１ｃの第１部分６１Ａと第２部分６１Ｂとの接続位置６１Ｃよりも内周側の領域において、２つの第１逃げ面６１ａ、６２ａの基準線Ｌが延びる方向における合計逃げ面幅Ｗは、接続位置６１Ｃから第２交点Ｐ２２までの区間で内周側に向かうに従って大きくなる。同様に、逃げ面境界線６２ｃの第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの接続位置６２Ｃよりも内周側の領域において、２つの第１逃げ面６１ａ、６２ａの基準線Ｌが延びる方向における合計逃げ面幅Ｗは、接続位置６２Ｃから第２交点Ｐ１２までの区間で内周側に向かうに従って大きくなる。これにより、チゼル部１０において肉厚の大きい部分の面積をより大きく確保できる。軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂの強度を高めることができる。

第１実施形態および第２実施形態に共通する作用効果について、より詳細に説明する。
図６は、図４または図５の基準線Ｌに沿う位置におけるチゼル部１０の部分断面図である。図７は、比較のために他の構成のチゼルエッジ領域を示す参考図である。図８は、図７に示す基準線Ｌに沿う断面を示す参考図である。

いずれの実施形態においても、本発明では、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２が、それぞれ第１逃げ面６２ａ、６１ａのみからなる構成であるため、図６に示すように、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２は、表面が平坦面からなる領域となる。

一方、比較例では、図７に示すように、第１逃げ面と第２逃げ面との境界線が、底刃５１ａに沿って延びる逃げ面境界線６１ｖおよび底刃５２ａに沿って延びる逃げ面境界線６２ｖである場合、逃げ面境界線６１ｖとギャッシュ溝８２の端縁との交点は、基準線Ｌよりも回転方向後方側に位置する第２交点Ｐ２２ｖとなる。また、逃げ面境界線６２ｖとギャッシュ溝８１の端縁との交点は、基準線Ｌよりも回転方向後方側に位置する第２交点Ｐ１２ｖとなる。

図７に示す構成では、チゼルエッジ前方領域Ａ１には、第１逃げ面６２ａからなる部分と第２逃げ面６２ｂからなる部分とが含まれる。チゼルエッジ前方領域Ａ２には、第１逃げ面６１ａからなる部分と第２逃げ面６１ｂからなる部分とが含まれる。言い換えると、チゼルエッジ前方領域に、逃げ角の異なる逃げ面の境界部が存在している。このような構成では、図７、８に示すように、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２内に、逃げ面境界線６２ｖ、６１ｖからなる、加工面に向かって凸となるエッジ部が形成される。チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２は、切削加工時、切屑が生成される領域の近傍であるとともに、チゼルエッジ１０ａと加工面とによって閉塞されやすい領域である。そのため、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２の内部にエッジ部があると、切屑がエッジ部に引っ掛かり、軸線Ｏ付近において切屑が加工面に押しつけられるため、被削材への溶着が生じやすくなる。

上記に対して、第１および第２実施形態のボールエンドミル１では、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２に逃げ角の異なる逃げ面の境界部がなく、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２が平坦な面であるため、軸線Ｏ付近において切屑が加工面に押し付けられにくくなり、溶着の発生を抑制できる。

同時に、もともと軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂは回転軸（軸線Ｏ）に近く、切削速度が上がりにくいが、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２を、第１逃げ面６２ａ、６１ａのみから構成することで、軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂの刃物角（図６の角度α）が、チゼルエッジ前方領域Ａ１、Ａ２に第２逃げ面６２ｂ、６１ｂが存在している場合（図８の角度β）と比べて相対的に小さくなる。これにより、本実施形態では、軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂの切削性が高まり、むしれの発生も抑制することができる。

更に、本実施形態のボールエンドミル１では、一方の切刃の逃げ面境界線と、他方の切刃のチゼルエッジとの交点（第１交点）における切刃接線とが交差している。そのため、内周側においては、チゼルエッジ前方領域が逃げ面境界線が含まれないようにして溶着の発生を抑制しつつも、より外周側においては、第１逃げ面の刃直角方向の幅を狭めることができるため、必要以上に切削抵抗が大きくなることも抑え、主として切削を行なう切刃の切削性を確保することもできる。

本実施形態のボールエンドミル１によれば、以上の溶着発生の抑制と、むしれ発生の抑制、切削性の確保という相乗効果により、仕上げ加工における仕上げ面性状（粗さや品位）を向上させることができる。

本実施形態において、主切刃５１Ａ，５２Ａの第１逃げ面６１ａ、６２ａそれぞれの刃直角方向の幅は特に限定されないが、例えば、底刃５１ａ、５２ａの円弧状回転軌跡の直径Ｄの１％以上１５％以下の範囲内とすることができる。

第１実施形態および第２実施形態において、ギャッシュ溝８１、８２のエンドミル回転方向Ｔを向く溝壁面８１ａ、８２ａは、底刃５１ａ、５２ａから離れて底刃５１ａ、５２ａの回転軌跡がなす凸半球面の中心側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔ側に向かう傾斜面とされている。これにより、底刃５１ａのうち第１交点Ｐ１１と第３交点Ｐ１３との間に位置する軸心側切刃５１Ｂ、および底刃５２ａのうち第１交点Ｐ２１と第３交点Ｐ２３との間に位置する軸心側切刃５２Ｂは、いずれも刃直角方向のすくい角が負角となっている。本明細書における軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂの刃直角方向のすくい角とは、軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂを通り、かつ基準線Ｌおよび軸線Ｏに平行な断面において、軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂを通り、かつ軸線Ｏに平行な直線と、すくい面とのなす角度である。

第１実施形態および第２実施形態の場合、軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂの刃直角方向のすくい角は－３０°以上－１５°以下の範囲内の角度である。この構成によれば、軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂの刃物角αを、回転速度が遅く、また閉塞空間近傍に位置する軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂにとって、切削性と刃先強度とのバランスがよい刃物角にすることができ、軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂにチッピングまたは欠損が発生するのを抑制しつつ、むしれや溶着の発生をより抑制することができる。

チゼル部１０において軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂのすくい角が－１５°よりも正角側に大きいと、底刃５１ａ、５２ａの刃物角が小さくなり、刃先強度が不十分となり、チッピングや欠損が発生しやすくなる。一方、軸心側切刃５１Ｂ、５２Ｂのすくい角が－３０°よりも負角側に大きいと、切削性が悪化し、むしれが発生しやすくなる。底刃５１ａ、５２ａのすくい角は、チゼル部１０から外周刃５１ｂ、５２ｂ側に向けては漸次変化していてもよい。底刃５１ａ、５２ａの第１交点Ｐ１１、Ｐ２１よりも外周側の部分では、底刃５１ａ、５２ａのすくい角は負角でもよいし、正角でもよい。

本発明において、第１逃げ面６１ａ、６２ａのチゼル近傍の逃げ角、第２逃げ面６１ｂ、６２ｂの逃げ角は、いずれも特に限定されない。例えば、第１逃げ面６１ａ、６２ａの逃げ角は５°以上１０°未満の範囲内とすることができる。第２逃げ面６１ｂ、６２ｂの逃げ角は、１０°以上３０°以下の範囲内とすることができる。
この構成によれば、回転軸付近において切屑が加工面により押し付けられにくくなり、回転軸付近における溶着の発生をより抑制できるとともに、回転軸付近の刃物角の切削性と刃先強度とのバランスをより良くすることができ、むしれの発生をより抑制することができる。

ボールエンドミル１の先端部の少なくともエンドミル本体３の表面には、硬質皮膜が被覆されていてもよい。硬質皮膜は、シャンク２やテーパーネック４も含めたボールエンドミル１の全体の表面に被覆されていてもよい。硬質皮膜は、例えば、被覆温度が比較的低い物理蒸着法を用いて被覆される。硬質皮膜は、物理蒸着法の中でも皮膜の密着性が優れるアークイオンプレーティング法を用いて被覆することが望ましい。

硬質皮膜の膜種としては、耐熱性と耐摩耗性に優れる膜種である窒化物または炭窒化物が望ましい。具体的には、耐熱性と耐摩耗性に優れる膜種であるＡｌの含有比率が最も多く、ＡｌとＣｒの合計の含有比率が９０原子％以上の窒化物または炭窒化物よりなる硬質皮膜を被覆することが望ましい。また、このような硬質皮膜の中でも皮膜組織を微細化した硬質皮膜を被覆することが望ましい。なお、この硬質皮膜は、ボールエンドミル１を形成する母材よりも硬度が高い。

硬質皮膜としては、例えば特許第６４１０７９７号公報に記載される硬質皮膜を好適に用いることができる。上記特許公報に記載される硬質皮膜は、金属（半金属を含む）元素の総量に対して、アルミニウム（Ａｌ）の含有比率が５０原子％以上６８原子％以下、クロム（Ｃｒ）の含有比率が２０原子％以上４６原子％以下、ケイ素（Ｓｉ）の含有比率が４原子％以上１５原子％以下である窒化物又は炭窒化物からなる。金属（半金属を含む）元素、窒素、酸素および炭素の合計を１００原子％とした場合の金属（半金属を含む）元素の原子比率（原子％）Ａと窒素の原子比率（原子％）Ｂとが１．０３≦Ｂ／Ａ≦１．０７の関係を満たす。Ｘ線回折パターンまたは透過型電子顕微鏡の制限視野回折パターンから求められる強度プロファイルにおいて、面心立方格子構造の（２００）面または（１１１）面に起因するピーク強度が最大強度を示す。

硬質皮膜の膜厚は、１．０μｍ以上であることが望ましく、２．０μｍ以上であることがより望ましい。硬質皮膜の膜厚は、３．０μｍ以下であることが望ましい。さらに、同じく特許第６４１０７９７号公報に記載されているように、硬質皮膜の上には、保護皮膜が形成されていてもよい。上記特許公報に記載の保護皮膜は、金属（半金属を含む）元素の総量に対して、Ｔｉの含有比率が５０原子％以上、Ｓｉの含有比率が１原子％以上３０原子％以下である窒化物又は炭窒化物からなる。このような保護皮膜を被覆することで、高硬度な被削材に対しても耐摩耗性をより高めることができる。

また、硬質皮膜は、同じく特許第６４１０７９７号公報に記載の方法を用いて成膜できる。上記特許公報に記載の成膜方法では、金属（半金属を含む）元素の総量に対して、アルミニウム（Ａｌ）の含有比率が５５原子％以上７０原子％以下であり、クロム（Ｃｒ）の含有比率が２０原子％以上３５原子％以下であり、ケイ素（Ｓｉ）の含有比率が７原子％以上２０原子％以下である合金ターゲットをカソードに設置し、アークイオンプレーティング法により成膜する。成膜条件は、基材に印加するバイアス電圧が－２２０Ｖ以上－６０Ｖ以下、かつ、カソード電圧が２２Ｖ以上２７Ｖ以下である条件、または、基材に印加するバイアス電圧が－１２０Ｖ以上－６０Ｖ以下、かつ、カソード電圧が２８Ｖ以上３２Ｖ以下である条件とされる。

次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
本実施例では、上述した実施形態に基づいたボールエンドミルと、図７、８を参照して説明した比較例に基づくボールエンドミルとを作製した。すなわち、実施例のボールエンドミルは、第２逃げ面がチゼルエッジ前方領域まで入り込んでいない。実施例のボールエンドミルは、第１逃げ面と第２逃げ面との逃げ面境界線が、軸線Ｏ付近において延在方向を変え、逃げ面境界線とギャッシュ溝の壁面との交点は、基準線Ｌよりも回転方向前方側に位置している。また、一方の底刃とチゼルエッジとの交点における切刃接線と、他方の底刃の逃げ面境界線とは交差している。一方、比較例のボールエンドミルは、チゼルエッジ前方領域の内側まで第２逃げ面が入り込んでいる。下記に、共通の工具諸元を示す。

（工具諸元）
・刃径 ：０．６ｍｍ
・第１逃げ角 ：９°
・第２逃げ角 ：１７°

実施例と比較例のボールエンドミルについて、下記切削条件にて底面の等高線加工を行い、加工面の状態を観察した。図９に観察結果の写真を示す。図９に示すように、比較例のボールエンドミルで切削した被削材の加工面では、至る所に溶着が見られた。また、等高線加工における向きが変わる箇所にておいて、むしれが発生していた。一方、実施例のボールエンドミルで切削した被削材の加工面では、溶着もむしれも生じていなかった。また、加工面の表面粗さも、実施例のボールエンドミルで切削した加工面の方が小さくなった。

（切削条件）
・回転数ｎ ：４００００ｍｉｎ^－１
・回転速度Ｖｃ ：７５ｍ／ｍｉｎ
・切削速度Ｖｆ ：８００ｍｍ／ｍｉｎ
・１刃当たり送り量ｆｚ ：０．０１ｍｍ／ｔ
・軸方向切り込み量ａｐ ：０．００５ｍｍ
・径方向切り込み量ａｅ ：０．０１ｍｍ
・被削材 ：ＶＡＮＡＤＩＳ２３（６４ＨＲＣ）
・加工箇所 ：底面加工
・クーラント ：ミストブロー

１…ボールエンドミル、３…エンドミル本体、１０ａ…チゼルエッジ、５１，５２…切刃、５２Ａ，５２Ｂ…軸心側切刃、６１ａ，６２ａ…第１逃げ面、６１ｂ，６２ｂ…第２逃げ面、６１ｃ，６１ｖ，６２ｃ，６２ｖ…逃げ面境界線、８１，８２…ギャッシュ溝、８１ａ，８２ａ…溝壁面、Ｌ…基準線、Ｌ１，Ｌ２…切刃接線、Ｏ…軸線、Ｐ１１，Ｐ２１…第１交点、Ｐ１２，Ｐ２２，Ｐ１２ｖ，Ｐ２２ｖ…第２交点、Ｗ…合計逃げ面幅、Ｗ１，Ｗ２…幅

Claims (5)

1. 軸線回りに回転されるエンドミル本体を有する２枚の切刃を有するボールエンドミルであって、
   前記切刃はギャッシュ溝の溝壁面と、前記ギャッシュ溝の回転方向後方に位置する逃げ面との交差稜線に形成され、前記逃げ面は、チゼルエッジを形成する第１逃げ面と、前記第１逃げ面から回転方向後方により大きな逃げ角で延在する第２逃げ面とを有し、
   前記軸方向先端側から見たとき、前記切刃のうち一方の切刃と前記チゼルエッジとの交点を第１交点とし、前記第１交点における切刃接線に直交するとともに、軸線を通る直線を基準線とし、前記切刃のうち他方の切刃の前記第１逃げ面と前記第２逃げ面との逃げ面境界線と、前記溝壁面との交点を第２交点とすると、
   前記第２交点は、前記基準線よりも回転方向前方側に位置し、
   前記他方の切刃の前記逃げ面境界線は、前記一方の切刃の前記切刃接線と交差する
   ことを特徴とするボールエンドミル。
2. 前記軸方向先端側から見たとき、前記先端面は、前記チゼルエッジにて互いに隣接する、前記一方の切刃の第１逃げ面と、前記他方の切刃の第１逃げ面との前記基準線の延在方向の合計逃げ面幅が、前記第２交点から径方向外周側に向かって減少する部分を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のボールエンドミル。
3. 前記軸方向先端側から見たとき、前記逃げ面境界線は、前記第２交点から径方向外周側に向かって、前記チゼルエッジに近づく方向に延びる部分を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のボールエンドミル。
4. 前記軸方向先端側から見たとき、前記基準線よりも径方向外周側かつ前記第１交点よりも径方向軸心側に位置する軸心側切刃のすくい面の刃直角方向のすくい角は負角である、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のボールエンドミル。
5. 前記すくい角は、－３０°以上－１５°以下であり、前記第１逃げ面の逃げ角は５°以上１０°未満である、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のボールエンドミル。

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