JP7403610B1 - 被覆切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】硬質膜が剥がれにくく、刃の損傷が生じにくい刃先構造を実現する。【解決手段】工具本体の先端側に形成された切刃部が硬質膜で覆われている被覆切削工具において、切刃部のうち被切削物を切削する部分２８を、硬質膜の成膜後にホーニングすることにより、工具初期摩耗や硬質膜の剥がれを抑制し、加工初期から安定した加工精度、加工面を維持するようにした。【選択図】図４

Description

本発明は、高硬度鋼等を切削加工するための被覆切削工具に関する。

被切削物の高硬度化に対応し、近年、切削工具の工具先端部に硬質膜を形成してもともと硬質の工具先端部の硬度をさらに高め、切削時の損傷を抑制する被覆切削工具の開発・改良が進んでいる。例えば、特許文献１－３には、工具先端部の耐久性や耐酸化性を高めた被覆切削工具が開示されている。また、成膜前にホーニングを行う表面被覆切削工具が特許文献４，５に開示されている。

特許文献１に開示された被覆切削工具では、被切削物を指向する工具先端部に中間皮膜を形成した後、この中間皮膜の上に、より硬質の表面皮膜を形成している。膜種は、金属元素を含む複数種類の元素の複合微粒子である。中間皮膜は炭化物を含有し、硬質の表面膜種は窒化物又は炭窒化物を含有するとされる。特許文献２及び特許文献３に開示されているのは、膜が含有する元素の種類が特許文献１と異なる被覆切削工具である。
特許文献４に開示されている表面被覆切削工具は、Ｒホーニングされた基材に成膜された硬質膜の表面に分散されたボイドの面積比率を最適化する。特許文献５に開示されている表面被覆切削工具は、硬質膜の表面を機械加工することなく、硬質被覆層の表面の切刃位置とすくい面位置に存在するマクロ粒子の面積比率を最適化する。

特許第６５５５７９６号公報 特許第５６７３９０４号公報 特許第５７６４１８１号公報 特許第４８９５５８６号公報 特許第４９３６７０３号公報

被覆切削工具のうち径が比較的小さい超硬小径エンドミルの場合、工具先端部への硬質膜の被覆は、気相中で工具先端部の表面に物理的手法により膜の層を堆積させる物理蒸着（Physical Vapor Deposition：ＰＶＤ）法などで行われることが多い。そのため、硬質膜が被覆された工具先端部は、たとえ特許文献１－３の技術によっても、その表面で膜の粒子の一部（ドロップレット）が無秩序に突起したり窪んだりして工具の輪郭精度が部位によって必ずしも均一にならず、被切削物の加工精度が設計値通りにならないことがある。また、工具先端部の構造によっては、特許文献４，５の技術によっても硬質膜が剥がれて、工具先端部の一部が損傷しやすくなることがある。

本発明の目的の一つは、工具輪郭精度を高めるとともに硬質膜が剥がれにくく且つ工具先端部の損傷が生じにくい構造を有する被覆切削工具を提供することにある。本発明の他の目的は、本開示により自ずと明らかになるであろう。

本発明の一態様は、中心軸線回りに回転可能な工具本体の先端側に切刃部が形成され、前記切刃部は、底刃、該底刃の外周側側面に形成された外周刃、および、前記底刃と前記外周刃とを凸Ｒ状に繋ぐＲ刃を有する刃部を１つ以上備え、前記底刃はその一部が前記中心軸線に対して直交し、該底刃から前記Ｒ刃に繋がる部分のギャッシュ面が工具回転方向後方にシームレスに捻れた曲面をなすスパイラルギャッシュ形状であり、前記刃部が硬質膜で覆われており、前記刃部のうち被切削物を切削する部分が、前記硬質膜の成膜後にホーニングされていることを特徴とする、被覆切削工具である。

上記態様によれば、硬質膜の成膜後のホーニングにより、工具輪郭精度が高まり、成膜後に硬質膜が剥がれにくく且つ工具先端部の損傷が生じにくい構造を有する被覆切削工具を実現することができる。

本実施形態に係るエンドミルの構造例を示す外観斜視図である。 （ａ）は、エンドミルの右側面図、（ｂ）は底面図である。 切刃部の右側面の部分拡大図である。 切刃部を構成する刃部の部分拡大図である。 切刃部の正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、切刃部の寸法を示す説明図である。 切刃部の外観斜視拡大図である。 長刃のギャッシュ底付近の部分拡大図である。 短刃のギャッシュ底付近の部分拡大図である。 ホーニング例を示す説明図（写真）である。 ホーニング例を示す説明図（写真）である。 本実施形態に係るエンドミルの使用態様例を示す説明図である。

以下、本発明を硬質被覆切削工具の一例となるエンドミルに適用した場合の実施の形態例を説明する。本実施形態のエンドミルは、例えば、合金工具鋼（ＳＫＤ１１）や粉末高速度工具鋼（ＳＫＨ５５等）を被切削物として、精密な金型や部品加工等をする際に用いられる。

図１は、本実施形態に係るエンドミルの構造例を示す外観斜視図である。図２（ａ）は、このエンドミルの右側面図、同（ｂ）は底面図である。図３は、切刃部の右側面の部分拡大図である。図４は、切刃部を構成する刃部の部分拡大図である。図５は、切刃部の正面図である。図６（ａ），（ｂ）は、切刃部の寸法を示す説明図である。図７は、切刃部の外観斜視拡大図である。図８は、長刃部のギャッシュ底付近の部分拡大図である。図９は、短刃部のギャッシュ底付近の部分拡大図である。図１０，図１１は、ホーニング前後の切刃部の表面状態を示す図（写真）である。図１２は、エンドミルの使用態様例を示す図である。以下、これらの図を適宜参照しながら本実施形態のエンドミルの構成例を説明する。

［エンドミルの構成例］
本実施形態のエンドミル１は、図１及び図２に破線で例示した略円柱状の工具本体１０と、図１及び図２に実線で例示した工具本体１０の先端側、すなわち工具本体１０の外周において外径が小さくなる所定部位１１よりも被切削部を指向する工具先端部に設けられた切刃部２０とを有する。工具本体１０及び切刃部２０は、この種の被覆切削工具において採用される超硬合金で製造することができる。

工具本体１０のうち所定部位１１よりも工具基端側（工具本体１０の先端側と反対方向の側）は、図示しない工作機械に取り付けられるシャンク部となる。シャンク部の端部１２の外径は、工作機械側の取付機構のサイズに合わせて工具本体１０の外径よりも小さく成形されている。切刃部２０の外径Ｄは、本実施形態ではφ６であることを前提として説明するが、外径Ｄのサイズは任意であってよい。シャンク部の外径は、切刃部２０の外径Ｄと同じ、あるいは、切刃部２０の外径Ｄより大きくてもよい。

切刃部２０の形状、構造は、外径Ｄに関わらず同じである。また、工具本体１０及び切刃部２０のそれぞれの中心軸線は共通である。本明細書では、該共通の中心軸線を中心軸線Ｏ１という。また、工具本体１０において、軸線Ｏ１に直交する方向を径方向、径方向のうち軸線Ｏ１に接近する向きを径方向内側又は中心側、軸線Ｏ１から離間する向きを径方向外側又は外周側という。また、軸線Ｏ１回りに周回する周方向のうち切削加工時に工具本体１０が回転させられる方向を工具回転方向（矢印で図示）という。また、工具回転方向で被切削物の切削を開始する方向を前方又は工具回転前方、その反対方向を後方又は工具回転後方という。また、切刃部２０のうち被切削物と対向する面を先端面、先端面から工具基端側の方向を工具基端方向又は工具基端側ということがある。

［切刃部の構成概要］
切刃部２０は、それぞれ硬質膜を成膜した後にホーニングされた４つの刃部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを有する（図１、図５、図６）。４つの刃部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、それぞれ中心軸線Ｏ１回りに、周方向に等間隔で、径方向内側から径方向外側に向けて回転対称に設けられている。
刃部２１Ａ、２１Ｃは、径方向内側の端部である内終端がそれぞれほぼ中心軸線Ｏ１まで延び、後述する逃げ面の勾配が交差する。刃部２１Ｂ、２１Ｄは、それぞれの内終端が中心軸線Ｏ１に至らず、途中で途切れる。刃部２１Ｂ、２１Ｄにおける後述する逃げ面の勾配は、刃部２１Ａ、２１Ｃと同じである。本明細書では、便宜上、刃部２１Ａ、２１Ｃを「長刃」と表記し、刃部２１Ｂ、２１Ｄを「短刃」と表記することがある。長刃と短刃とは、中心軸線Ｏ１回りに交互に配置される。そのため、短刃で切削しきれなかった内終端付近の部分が回転方向後方の長刃で直ちに切削されることになる。

本実施形態の切刃部２０は、図５及び図６に例示される通り、刃部２１Ａ（長刃）と刃部２１Ｂ（短刃）との間に、切り屑排出機構の一部をなすギャッシュ２４Ａが存在する。長刃のギャッシュ２４Ａは、中心軸線Ｏ１を超える。刃部２１Ｂ（短刃）と刃部２１Ｃ（長刃）との間にギャッシュ２４Ａとは異なる構造の短刃のギャッシュ２４Ｂが存在する。短刃のギャッシュ２４Ｂは中心軸線Ｏ１を超えない。
刃部２１Ｃ（長刃）と刃部２１Ｄ（短刃）との間にギャッシュ２４Ａと同じ構造のギャッシュ２４Ｃが存在する。刃部２１Ｄ（短刃）と刃部２１Ａ（長刃）との間にギャッシュ２４Ｂと同じ構造のギャッシュ２４Ｄが存在する。

図６（ａ）は図５の先端部分だけを抜き出した線図であり、図６（ａ）に破線で示す切刃部２０の中心軸線Ｏ１付近の部分１００の拡大図が同（ｂ）である。
短刃ギャッシュ幅（ギャッシュ２４Ｂ－ギャッシュ２４Ｄの開口間隔）ｔ１１１は約０．２５ｍｍ、長刃ギャッシュ交差（ギャッシュ２４Ａ－ギャッシュ２４Ｃの開口部分が図左側からみて重なる長さ）ｔ１１２は約０．４４ｍｍである。ただし、ｔ１１１，ｔ１１２は例示であって、後述するギャッシュ底のサイズにより適宜変更可能である。

［刃部の構造例］
図６（ｂ）に示された部分１００以外の形状、構造は、長刃および短刃に関わらず、ほぼ同じになる。例えば、図１及び図２に表示されている刃部（短刃）２１Ｂの形状、構造は、以下のようになる。
［短刃の概要］
刃部２１Ｂは、工具先端部の外表面及び先端面と工具回転方向の切削空間を臨むギャッシュ面２３Ｂとの交差稜線を切刃（エッジ）とする第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２、Ｒ刃２１Ｂ３及び外周刃２１Ｂ４を有する。第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２、Ｒ刃２１Ｂ３及び外周刃２１Ｂ４のすくい角は、本実施形態では負角（ネガティブ形状）とするが、負角に限定されるものではない。第１底刃部２２Ｂ１と第２底刃部２２Ｂ２は、刃部２１Ｂの「底刃」を構成する。

刃部２１Ｂは、第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２、Ｒ刃２１Ｂ３及び外周刃２１Ｂ４の各々から工具回転方向後方に所定幅（周方向の長さ）をもつ逃げ面２２Ｂを有する。第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２のそれぞれの逃げ面を底刃逃げ面２２Ｂ１、２２Ｂ２という。また、Ｒ刃２１Ｂ３の逃げ面をＲ刃逃げ面２２Ｂ３という。また、外周刃２１Ｂ４の逃げ面を外周刃逃げ面２２Ｂ４という。逃げ面２２Ｂ（２２Ｂ１，２２Ｂ２，２２Ｂ３，２２Ｂ４）は、第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２、Ｒ刃２１Ｂ３及び外周刃２１Ｂ４よりも工具回転方向後方が相対的に低くなるように傾斜している。

底刃逃げ面２２Ｂ１の幅ｔ２１（図６（ａ））は、ほぼ均等である。外周刃逃げ面２２Ｂ４の幅は、底刃逃げ面２２Ｂ１の幅ｔ２１よりも大きい。Ｒ刃逃げ面２２Ｂ３の幅は、底刃逃げ面２２Ｂ１との接続部分から徐々に大きくなり、外周刃逃げ面２２Ｂ４の幅まで徐々に拡がる。底刃逃げ面２２Ｂ１、Ｒ刃逃げ面２２Ｂ３及び外周刃逃げ面２２Ｂ４は、互いに滑らかに連なる。そのため、シームレス加工された構造となっている。

第１底刃部２１Ｂ１は、先端面で第２底刃部２１Ｂ２よりもｔ２２２の長さで径方向外側に形成されている。便宜上、刃部２１Ｂの先端側で中心軸線Ｏ１に直交する仮想線を基準線Ｌ１と規定し（図４の部分拡大図下段）、第１底刃部２２Ｂ１と基準線Ｌ１とのなす角度を第１底刃角θ１とする。第１底刃角θ１は、基準線Ｌ１とほぼ同じ角度、すなわち約０゜（工具回転方向の後方から見た中心軸線Ｏ１を包含する平面に対して約９０°）であることが好ましい。「約０°」とは、必ずしも厳密に０°である必要がなく、僅かな誤差を許容することを意味する。

第２底刃部２１Ｂ２は、第１底刃部２１Ｂ１に対して径方向内側に連なり、中心軸線Ｏ１に向かう。第２底刃部２１Ｂ２と基準線Ｌ１とのなす角度を第２底刃角θ２とする。第２底刃角θ２は、第１底刃角θ１よりも僅かに工具基端側に向かうことが好ましい（図４の部分拡大図下段）。例えば、第２底刃角θ２は、第１底刃角θ１よりも３゜以上１０゜以下の範囲で大きい（工具回転方向の後方から見た中心軸線Ｏ１を包含する平面に対して約９３°～１００°）ことが好ましい。
これにより、刃部２１Ｂのうち中心軸線Ｏ１に最も近い部分は、先端面と被切削物の表面との間に隙間が生じる。そのため、切削負荷が大きくなりすぎるのを抑制することができ、硬質膜が離れにくくなっている。

刃部２１Ｂが、底刃に基準線Ｌ１とほぼ同じ角度の第１底刃角部２１Ｂ１を有することから、第１底刃角部２２Ｂ１が「さらい刃」として機能する。このさらい刃のスクレーパ効果、すなわち、カスプハイト（加工面粗さを表す指標）を小さくする効果により、切削加工時における被切削物の仕上げ面の加工精度（平滑精度）を、第１底刃角部２１Ｂ１が存在しない場合よりも格段に高めることができる。

Ｒ刃２１Ｂ３は、底刃の第２底刃部２１Ｂ２、第１底刃部２１Ｂ１と外周刃２１Ｂ４とを、継ぎ目なく円弧状又は略円弧状（凸Ｒ状）に繋ぐ（図３、図４）。Ｒ刃２１Ｂ３は、１／４円弧を超える長さｔ２２１を有し、少なくとも１／４円弧の始端と終端との間の曲率変化率が０．００５未満である。Ｒ刃２１Ｂ３から外周刃２１Ｂ４の加工切り替わりを１／４円弧を越えた位置で外周刃２１Ｂ４と接続することにより、１／４円弧の始端と終端は、すべてＲ刃２１Ｂ３のＲ輪郭となり、工具輪郭精度、特にＲ輪郭精度を高精度に維持することができる。

Ｒ刃２１Ｂ３は工具先端側から工具基端側に向けて徐々に捻れながら形成されている（図１、図４）。そのため、切削加工時における切削抵抗が低減され、被切削物の加工寸法精度を、ほぼ設計値通りに維持することができる。

Ｒ刃２１Ｂ３のねじれ角は、加工能率の低下防止及び工具寿命の低下防止の観点から、０°～４０°の範囲の角度が好ましい。基準線Ｌ１から切刃端２１８Ｂまでの中心軸線Ｏ１と平行の線上の長さが切刃長ｔ５１（図３）となる。切刃長ｔ５１は、外径Ｄの８０％～９０％、特に顕著な効果が得られる約８２～８４％が好ましい。

[コーティング]
第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２、Ｒ刃２１Ｂ３及び外周刃２１Ｂ４は、すべての部分を硬質膜で成膜（コーティング）した後、ホーニングされている。

ホーニング前に成膜された硬質膜は、単層構造よりも複数種類の膜材が積層された積層膜構造のものが好ましい。本実施形態では、一例として、第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２、Ｒ刃２１Ｂ３及び外周刃２１Ｂ４において、それぞれの刃部基材の表面に第一層を積層し、この第一層の表面に第二層を積層し、さらに第二層の表面に第三層を積層した硬質膜である。第一層、第二層及び第三層は、それぞれの下層においては隣接した上層の結晶の成長を抑制する膜質を含んで構成される。ただし、必ずしも上記のような積層構造の硬質膜に限定されるものではない。

［ホーニング］
ホーニングは、成膜後の刃部２１Ｂの表面、特に、第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２、Ｒ刃２１Ｂ３及び外周刃２１Ｂ４及びその周辺を平滑化するとともに被切削物との接触面積（例えば刃先の曲率Ｒ）を大きくする表面処理法の一種である。例えば、図４上段拡大図に示されるように、あえて切削性を犠牲にした形状の刃先２８に加工する手法がホーニングである。

ホーニングには様々な実施法があるが、本実施形態では、刃部２１Ｂの工具基材よりも硬い微粉の研磨材を切刃部２０全体にあてるブラスト加工により、ホーニングを実施した。ホーニングは、研磨加工等でも実施が可能であるが、微粉をあてることにより、底刃全域、Ｒ刃２１Ｂ３及び外周刃２１Ｂ４の全域にわたってほぼ均一にホーニングすることができ、作業時間を短縮することができるため効果的である。また、ホーニングに際して、硬質膜表面のドロップレットが除去される。ブラスト加工時間を調整することにより、ホーニングの大きさを適宜変えることができる。

ホーニングは、刃部２１Ｂの剛性を高める一方で、切削負荷が高くなり、予期しないトラブルが発生することが一般に知られている。そのため、微細加工を主たる目的とするエンドミルにおいて、硬質膜を成膜した後にホーニングをする例は少なかった。本実施形態では、成膜後に少なくとも底刃、Ｒ刃２１Ｂ３及び外周刃２１Ｂ４にホーニングすることにより、切削負荷を抑制したまま、刃部２１Ｂの損傷を抑制することができた。本実施形態では、特に、切刃部２１Ｂを覆った硬質膜のうち被切削物を切削する部分が成膜前の切刃部２１Ｂの曲率以上の曲率（「刃先Ｒ」という）になるまでホーニングした。一例を挙げれば、図１０及び図１１に示す通りである。

図１０の上段は、硬質膜の成膜後、ホーニング前における第１底刃部２１Ｂ１、第１底刃逃げ面２２Ｂ１、底刃すくい面２３Ｂの部分拡大写真（走査電子顕微鏡撮影：４００倍）である。前述の通り、第１底刃部２１Ｂ１は、ギャッシュ面２３Ｂと第１底刃部２１Ｂ１の交差稜線なので、被切削物と接触する部分の刃先Ｒはきわめて小さい。図１０上段の例では、第１底刃部２１Ｂ１の刃先Ｒは０．００２ｍｍである。また、成膜によって、表面にドロップレット（粒状突起）が散在していることが見てとれる。

図１０の下段は当該部分のホーニング後の部分拡大写真（同条件による走査電子顕微鏡撮影）である。ホーニングによって、第１底刃部２１Ｂ１の刃先Ｒは０．０１１ｍｍまで大きくなり、且つ、平滑化によりドロップレットが除去されている。ドロップレットが除去された結果、Ｒ刃２１Ｂの外表面のＲ精度も真円弧に近いものとなり、工具の輪郭精度を格段に高めることができた。

図１１の上段は、硬質膜の成膜後、ホーニング前におけるＲ刃逃げ面２２Ｂ３の部分拡大写真（走査電子顕微鏡撮影：１０００倍）であり、図１１の下段は、当該部分のホーニング後の部分拡大写真（同条件による走査電子顕微鏡撮影）である。図１１より、硬質膜表面のドロップレットが除去され、凹凸が大幅に減少して平滑度が高まっている。そのため、表面の凹凸を契機に硬質膜が剥がれることを防止することができる。また、工具初期摩耗を抑制することができ、切削加工の初期から安定した加工精度を維持することができる。なお、特許文献４，５に開示されているように硬質膜の成膜前にホーニングすると、成膜後にホーニングした場合よりも短い時間で硬質膜が剥がれることを確認している。これは、ホーニングによって基材表面が図１１に示すように平滑化されるため、その後に硬質膜を被覆しても剥がれやすくなるためと考えられる。

［短刃のギャッシュ］
刃部２１Ｂの工具回転方向前方部分に形成されたギャッシュ面２３Ｂは、第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２、Ｒ刃２１Ｂ３に沿ったスパイラルギャッシュ（捻れギャッシュ）形状の面である。このスパイラルギャッシュ形状の面は、中心軸線Ｏ１方向に対して所定角度で樋状に窪むギャッシュ底２４２Ｂの一底辺２４１Ｂまで延びる。

該底辺２４１Ｂは、壁と底とが凹Ｒ状に角度を変える。ギャッシュ底２４２Ｂは、工具回転方向前方の刃部（長刃）２１Ｃの逃げ面２２Ｃの内終端途中で開口し、該開口部分を始端２４４Ｂとして、後端２４５Ｂまで均一勾配で傾斜する平面であり（図９）、その終端２４５Ｂは、工具基端側のフルート溝２６Ｂと連なる。基準線Ｌ１に対するギャッシュ底２４２Ｂの傾斜角（工具回転方向の後方から見た中心軸線Ｏ１を包含する平面に対する角度）は、刃部２１Ｂの傾斜角よりも大きくなっている。そのため、切削加工時に生じる気流や切り屑がギャッシュ底２４２Ｂに集中的に導かれ、切削加工時に生じる先端面付近の切り屑詰まりを抑制することができる。

ギャッシュ底２４２Ｂの一底辺２４１Ｂと対向する他底辺からは、ギャッシュ壁２４３Ｂが外周方向に形成され、底刃３番面（底刃逃げ面よりも傾斜角を大きくした逃がし面又はさらい面、以下同じ）２５Ｂに連なっている。上記基準線Ｌ１に対する底刃３番面２５Ｂの工具基端側方向の角度は、ギャッシュ底２４２Ｂよりも小さい。そのため、上記気流が、上記角度でない場合に比べてギャッシュ底２４２Ｂに、より容易に導かれることとなる。底刃３番面２５Ｂは、回転方向前方（長刃）２１Ｃの逃げ面２２Ｃに連なっている。

［フルート溝］
フルート溝２６Ｂは、ギャッシュ底２４２Ｂの終端２４５Ｂと回転方向前方の刃部（長刃）２１Ｃのギャッシュ面とに連なる切り屑排出機構の一部である。フルート溝２６Ｂは、工具本体１０の基端側へ向かうに従って、工具回転方向とは反対の方向に捻れ、深さはt61まで一定で、それ以降は徐々に深さを浅くしながら切り上がり、やがてその終端が工具本体１０の外周と同化する。

フルート溝２６Ｂには、ギャッシュ面２３Ｂと、ギャッシュ底２４２Ｂの終端２４５Ｂから連なる部分と、ギャッシュ面２３Ｂとは基準線Ｌ１に対する傾斜角度が異なる底刃３番面２５Ｂから連なる部分があり、それぞれが合流する接点がある。
この接点と基準線Ｌ１との長さが最適フルート長ｔ６１（図３）となる。最適フルート長ｔ６１は、切刃部２０の剛性を実用レベルに確保する観点からは、外径Ｄの６０％～８０％、特に約７０％が好ましい。

刃部２１Ｂの底刃（第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｂ２）と、工具回転方向前方の刃部２１Ｃの底刃あるいは工具回転方向後方の刃部２１Ａの底刃とのなす角度Ａ２１（図３）は、４３°～４７°が好ましい。この範囲の角度であれば、被切削物の切削加工時の摩擦抵抗が小さく、切り屑詰まりが生じにくく、工具先端部の損傷が生じにくい構造となることが確認されている。

「他の短刃」
刃部２１Ｂに対して中心軸線Ｏ１を中心に１８０°回転させたもう一つの刃部２１Ｄについても、同様の形状、構造、作用となる。刃部２１Ｄと刃部２１Ｂとの対応関係は、以下の通りとなる。
第１底刃部２１Ｄ１・・・第１底刃部２１Ｂ１、第２底刃部２１Ｄ２・・・第２底刃部２１Ｂ２、Ｒ刃２１Ｄ３・・・Ｒ刃２１Ｂ３、外周刃２１Ｂ４・・・外周刃２１Ｂ４、逃げ面２２Ｄ・・・逃げ面２２Ｂ、底刃逃げ面２２Ｄ１・・・底刃逃げ面２２Ｂ１、Ｒ刃逃げ面２２Ｄ３・・・Ｒ刃逃げ面２２Ｂ３、外周刃逃げ面２２Ｄ４・・・外周刃逃げ面２２Ｂ４、切刃端２１８Ｄ・・・切刃端２１８Ｂ、ギャッシュ面２３Ｄ・・・ギャッシュ面２３Ｂ、ギャッシュ底２４２Ｄ・・・ギャッシュ底２４２Ｂ、ギャッシュ底の一底辺２４１Ｂ・・・同底辺２４１Ｄ、ギャッシュ底の始端２４４Ｄ・・・同始端２４４Ｂ、ギャッシュ底の終端２４５Ｄ・・・同終端２４５Ｂ、底刃３番面２５Ｄ・・・底刃３番面２５Ｂ、フルート溝２６Ｄ・・・フルート溝２６Ｂ。

「長刃概要」
次に、図５等に表示されている刃部（長刃）２１Ａについて説明する。刃部（長刃）２１Ａは、切刃部２０の先端面中央付近の構造が刃部（短刃）２１Ｂと異なるだけで、その他の部分の形状等は、刃部（短刃）２１Ｂと同じである。そこで、以下は、刃部（短刃）２１Ｂと異なる部分を中心に説明する。なお、刃部（短刃）２１Ｂの対応構成については、符号添え字（Ｂ→Ａ）だけを代え、当該構成についての重複説明については省略する。

刃部２１Ａは、工具先端部の外表面及び先端面と工具回転方向の切削空間を臨むギャッシュ面２３Ａとの交差稜線を切刃とする第１底刃部２１Ａ１、第２底刃部２１Ａ２、Ｒ刃２１Ａ３及び外周刃２１Ａ４を有する。第１底刃部２２Ａ１と第２底刃部２２Ａ２は、刃部２１Ａの「底刃」を構成する。Ｒ刃２１Ａ３及び外周刃２１Ａ４の形状、構造、外周刃２１Ａ４のねじれ角、切刃長は、刃部２１Ｂと同じである。

刃部２１Ａは、また、第１底刃部２１Ａ１、第２底刃部２１Ａ２、Ｒ刃２１Ａ３及び外周刃２１Ａ４の各々から工具回転方向後方に所定幅（周方向の長さ）ｔ２１をもつ逃げ面２２Ａを有する（図６（ａ））。この幅ｔ２１は刃部２１Ｂの逃げ面２２Ｂの幅ｔ２２と同じであってもよいが、異なる幅であってもよい。第１底刃部２１Ａ１及び第２底刃部２１Ａ２の逃げ面が底刃逃げ面２２Ａ１、Ｒ刃２１Ａ３の逃げ面がＲ刃逃げ面２２Ａ３、外周刃２１Ａ４の逃げ面が外周刃逃げ面２２Ａ４である。逃げ面２２Ａは、工具回転方向後方に向かうにつれて基端側に低くなるように傾斜している。傾斜角度、各逃げ面の幅、第１底刃角θ１、第２底刃角θ２は、刃部２１Ｂのものと同じであり、底刃逃げ面２２Ａ１の内終端が中心軸線Ｏ１付近まで至る点が異なる。

［長刃のギャッシュ］
ギャッシュ底２４２Ａは、底面の始端２４４Ａが工具回転方向前方の刃部（短刃）２１Ｂの内終端よりも中心軸線Ｏ１を超える長さの部位で開口することで、第２底刃部２１Ａ２の内周端と中心軸線Ｏ１との間に窪み空間２１ＡＸを形成している点が異なる（図３、図８）。この窪み空間は、先端面に流れ込むクーラント、あるいは切り屑排出時の入口となっている。ギャッシュ底２４２Ａの終端２４５Ａは、工具基端側のフルート溝２６Ａに連なっている。フルート溝２６Ａは、刃部（短刃）２１Ｂのフルート溝２６Ｂと同じである。

ギャッシュ底２４２Ａの始端２４４Ａから終端２４５Ａに至るまで均一勾配で傾斜する平面の長さは、刃部２１Ｂのギャッシュ底２４２Ｂのものより長い。ただし、長さは異なるが、角度は同じである。

刃部２１Ａのギャッシュ面２３Ａは、刃部２１Ｂのギャッシュ面２３Ｂと同じ形状のスパイラルギャッシュである。ただし、ギャッシュ底２４２Ａが上記のようにギャッシュ底２４２Ｂよりも長いことから、ギャッシュ壁となる部分の形状がギャッシュ面２３Ｂと異なるものとなる。ギャッシュ面２３Ａと対向するギャッシュ壁２４３Ａについても同様である。

［他の長刃］
刃部２１Ａに対して中心軸線Ｏ１を中心に１８０°回転させたもう一つの刃部２１Ｃについても、同様の形状、構造、作用となる。刃部２１Ｃと刃部２１Ａとの対応関係は、以下の通りとなる。
第１底刃部２１Ｃ１・・・第１底刃部２１Ａ１、第２底刃部２１Ｃ２・・・第２底刃部２１Ａ２、Ｒ刃２１Ｃ３・・・Ｒ刃２１Ａ３、外周刃２１Ｃ４・・・外周刃２１Ａ４、逃げ面２２Ｃ・・・逃げ面２２Ａ、底刃逃げ面２２Ｃ１・・・底刃逃げ面２２Ａ１、Ｒ刃逃げ面２２Ｃ３・・・Ｒ刃逃げ面２２Ａ３、外周刃逃げ面２２Ｃ４・・・外周刃逃げ面２２Ａ４、切刃端２１８Ｃ・・・切刃端２１８Ａ、ギャッシュ面２３Ｃ・・・ギャッシュ面２３Ａ、ギャッシュ底２４２Ｃ・・・ギャッシュ底２４２Ａ、ギャッシュ底の一底辺２４１Ｃ・・・同底辺２４１Ａ、ギャッシュ底の始端２４４Ｃ・・・同始端２４４Ａ、ギャッシュ底の終端２４５Ｃ・・・同終端２４５Ａ、底刃３番面２５Ｃ・・・底刃３番面２５Ａ、フルート溝２６Ｃ・・・フルート溝２６Ａ。

［使用態様］
次に、エンドミル１の使用態様例を図１２を参照して説明する。エンドミル１は、シャンク部の外径毎に異なる内径のコレットを使用して工作機械ＭＣの主軸のミーリングチャックにセットされる。その後、切刃部２０の先端面を被切削物５００に対向させ、切り込みを開始する。被切削物５００は、例えば四角柱状の合金工具鋼（ＳＫＤ１１）や粉末高速度工具鋼（ＳＫＨ５５等）である。工作機械ＭＣを操作することで、フライス加工、穴あけ加工、中ぐり加工などを１本のエンドミル１で使い分けて行うことで、被切削物５００を図示のような複雑な形状に加工することができる。

［変形例］
本実施形態では、被覆切削工具としてエンドミル１を例に挙げて説明したが、硬質膜で被覆された切削工具であれば、エンドミルに限らず、切刃部を有する他の穴あけ工具にも同様に適用が可能である。本実施形態では、また、ラジアスエンドミルを例示して説明したが、スクエアエンドミルにも同様に適用が可能である。また、本実施形態では、４枚刃のエンドミルを例に挙げたが、刃部の数は任意であってよい。

本実施形態による開示は、以下の各態様の発明を含んでいる。
［態様１］
態様１の発明は、工具本体の先端側に形成された切刃部が硬質膜で覆われており、前記切刃部を覆った前記硬質膜のうち、被切削物を切削する部分が、成膜後にホーニングされていることを特徴とする被覆切削工具である。
態様１の発明によれば、硬質膜の成膜前ではなく、成膜後にホーニングすることで、工具初期摩耗、硬質膜の剥がれ及び工具先端部の損傷を抑制することができ、加工初期から安定した加工精度、加工面を維持することができる。また、 ホーニングを行うことで工具表面のドロップレットを除去し、工具の輪郭精度を高めることができる。
なお、ホーニングによっても、切刃部が露出しないことが望ましいが、工具先端部の輪郭精度を維持できる範囲であれば、切刃部の一部が露出していてもよい。

［態様２］
態様２の発明は、態様１の発明において、前記工具本体が中心軸線回りに回転可能であり、前記切刃部は、先端面からみて前記中心軸線側から外周側に向けて当間隔で配置された複数の刃部を備え、前記複数の刃部の各々は、底刃と、該底刃の外周側側面に形成された外周刃と、前記底刃と前記外周刃とを凸Ｒ状に繋ぐＲ刃とを有し、前記底刃のうち前記Ｒ刃と繋がる所定長の部分が前記中心軸線に対して直交していることを特徴とする被覆切削工具である。
態様２の発明によれば、当該部分がさらい刃として機能し、スクレーパ効果を奏することができる。そのため、加工面の平坦度（平滑度）を向上させることができる。

［態様３］
態様３の発明は、態様２の発明において、前記Ｒ刃のギャッシュ面が工具回転方向後方に捻れるスパイラルギャッシュ形状であることを特徴とする被覆切削工具である。
態様３の発明によれば、Ｒ刃のギャッシュ面をつなぎ目のないシームレス形状にすることで、工具輪郭精度、特にＲ輪郭精度を高めることができる。これにより、被切削物の高精度な加工が可能となる。また、直刃のギャッシュ形状に比べ、スパイラルギャッシュ形状にすることで切削性を高めることができ、また、Ｒ刃の欠損を抑制することができる。

［態様４］
態様４の発明は、態様２の発明において、前記Ｒ刃は、１／４円弧を超える長さを有し、該１／４円弧を超えた位置で前記外周刃と一体に繋がることを特徴とする被覆切削工具である。
態様４の発明によれば、Ｒ刃から外周刃の加工切り替わりが１／４円弧を越えた位置で行われることから、１／４円弧の始端と終端はすべてＲ刃のＲ輪郭となり、Ｒ輪郭精度を高めることができる。

［態様５］
態様５の発明は、態様２の発明において、前記複数の刃部は、その内終端が前記中心軸線又は当該中心軸線付近まで延びる一対の長刃と、その内終端が前記中心軸線の途中で止まる一対の短刃とで構成され、前記長刃と前記短刃とは、工具回転方向に交互に配置されており、前記長刃のギャッシュの一部は、工具回転方向前方の前記短刃の内終端と前記中心軸線との間に窪み空間を形成し、前記短刃のギャッシュは、工具回転方向前方の前記長刃の逃げ面の内終端途中で止まることを特徴とする被覆切削工具である。
態様５の発明によれば、切削抵抗が短刃よりも大きい長刃の強度を低下させることなく、窪み空間を通じて切削時のクーラントや切り屑を効果的に排出することができる。

［態様６］
態様６の発明は、態様５の発明において、前記一対の長刃のギャッシュは、前記中心軸線付近で交差することを特徴とする被覆切削工具である。
態様６の発明によれば、隣り合う短刃のギャッシュとの連通性を高めることができ、切り屑詰まりをより効果的に防止することができる。

［態様７］
態様７の発明は、態様１から態様６の発明のいずれかにおいて、ホーニング前の前記硬質膜が、刃部基材の表面に積層された第一層と、前記第一層の表面に積層された第二層と、前記第二面の表面に積層された第三層とを有し、前記第一層、前記第二層及び前記第三層が、それぞれの下層においては隣接した上層の結晶の成長を抑制する膜質を含んで構成されることを特徴とする被覆切削工具である。
態様７の発明によれば、結晶を微細化することができ、単層または２層構造の場合に比べて、硬質膜の硬度をより高めることができる。そのため、各層の特徴を組み合わせることで高硬度材への加工を長寿命で安定した加工が可能となる。
なお、第三層は、第一層及び第２層に比べて最も靱性が高い膜種を用いてもよい。これにより、工具先端部の欠損をより効果的に抑制することができる。

Claims (6)

1. 中心軸線回りに回転可能な工具本体の先端側に切刃部が形成され、前記切刃部は、底刃、該底刃の外周側側面に形成された外周刃、および、前記底刃と前記外周刃とを凸Ｒ状に繋ぐＲ刃を有する刃部を１つ以上備え、
   前記底刃はその一部が前記中心軸線に対して直交し、該底刃から前記Ｒ刃に繋がる部分のギャッシュ面が工具回転方向後方にシームレスに捻れた曲面をなすスパイラルギャッシュ形状であり、前記刃部が硬質膜で覆われており、前記刃部のうち被切削物を切削する部分が、前記硬質膜の成膜後にホーニングされていることを特徴とする、
   被覆切削工具。
2. 前記切刃部は、先端面からみて前記中心軸線側から外周側に向けて等間隔で配置された複数の刃部を備え、
   前記複数の刃部の各々は、前記底刃のうち前記Ｒ刃と繋がる所定長の部分が前記中心軸線に対して直交していることを特徴とする、
   請求項１に記載の被覆切削工具。
3. 前記Ｒ刃は、１／４円弧を超える長さを有し、該１／４円弧を超えた位置で前記外周刃と一体に繋がることを特徴とする、
   請求項２に記載の被覆切削工具。
4. 前記複数の刃部は、その内終端が前記中心軸線又は当該中心軸線付近まで延びる一対の長刃と、その内終端が前記中心軸線の途中で止まる一対の短刃とで構成され、
   前記長刃と前記短刃とは、工具回転方向に交互に配置されており、
   前記長刃のギャッシュの一部は、工具回転方向前方の前記短刃の内終端と前記中心軸線との間に窪み空間を形成し、
   前記短刃のギャッシュは、工具回転方向前方の前記長刃の逃げ面の内終端途中で止まることを特徴とする、
   請求項２に記載の被覆切削工具。
5. 前記一対の長刃のギャッシュは、前記中心軸線付近で交差することを特徴とする、
   請求項４に記載の被覆切削工具。
6. 前記長刃のギャッシュは、ギャッシュ底が隣り合う前記短刃の内終端よりも中心軸線を超える長さの部位で開口することで、前記窪み空間を形成する、
   請求項４に記載の被覆切削工具。