JP7491104B2 - ボールエンドミル - Google Patents

Description

本発明は、軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、このエンドミル本体の先端逃げ面に開口して軸線方向後端側に延びる切屑排出溝が形成されるとともに、この切屑排出溝の先端部には、切屑排出溝の底面をエンドミル本体の内周側に切り欠くように凹溝状のギャッシュが形成され、このギャッシュのエンドミル回転方向を向く壁面の先端外周側の辺稜部に、軸線回りの回転軌跡が軸線上に中心を有して先端側に凸となる半球面状をなす底刃が形成されたボールエンドミルに関するものである。

このようなボールエンドミルとして、例えば特許文献１には、単体の工具素材からなるボール刃（底刃）をもつボールエンドミルにおいて、その刃形をエンドミル回転軸（軸線）を含む平面内で、ボール刃部のボール中心からエンドミル回転軸に対して４５゜に位置する切れ刃（上記底刃）を結ぶ線分に垂直な方向に投影したとき、この位置におけるすくい角が５゜以上であって、かつエンドミルの刃底（ギャッシュ）丸みの半径（Ｒ）が、エンドミル直径（Ｄ）に対してＲ＝（０.１５～０.３）×Ｄの関係にあるものが記載されている。

特開平５－０４２４１０号公報

しかしながら、この特許文献１に記載されたボールエンドミルのように、ボール刃部のボール中心からエンドミル回転軸に対して４５゜に位置する底刃の刃底丸みの半径（Ｒ）をエンドミル直径（Ｄ）に対してＲ＝（０.１５～０.３）×Ｄとしてチップポケットを大きくするとともに、すくい角を５°以上として切削性をよくしたものでは、底刃の刃物角が小さくなって強度の低下を招き、底刃にチッピングや欠損等が生じてしまうおそれがある。

また、ギャッシュがそのままの刃底丸みの半径と底刃のすくい角とでエンドミル本体の先端逃げ面において軸線が通るエンドミル回転中心近にまで延びていると、周速が０に近いために大きな切削負荷が作用するエンドミル回転中心近傍においても、底刃の強度が低下してチッピングや欠損等が生じ易くなる。

その一方で、すくい角を小さくするとともにチップポケットも小さくして底刃の刃物角を大きくした場合には、特にエンドミル本体を高速回転させて切削加工を行う場合や大きな切り込み量で切削加工を行う場合には、切屑排出性が損なわれて切屑詰まりを生じてしまい、切削抵抗の増大を招いてしまう。

本発明は、このような背景の下になされたもので、良好な切屑排出性を確保して切屑詰まりによる切削抵抗の増大を抑えつつ、底刃の強度低下は防いで底刃にチッピングや欠損等が生じることのない、エンドミル寿命の長いボールエンドミルを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、このエンドミル本体の先端逃げ面に開口して軸線方向後端側に延びる切屑排出溝が形成されるとともに、この切屑排出溝の先端部には、上記切屑排出溝の底面を上記エンドミル本体の内周側に切り欠くように凹溝状の第１のギャッシュが形成され、この第１のギャッシュのエンドミル回転方向を向く第１の壁面の先端外周側の辺稜部には、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有して先端側に凸となる半球面状をなす底刃が形成されたボールエンドミルであって、上記第１のギャッシュは、上記第１の壁面と、上記エンドミル本体の先端外周側を向く底面と、この底面と上記第１の壁面との間に延びる溝底部とを備えているとともに、上記第１のギャッシュの少なくとも上記第１の壁面には、上記底刃と間隔をあけて、上記第１の壁面をさらに切り欠くように凹溝状の第２のギャッシュが形成されており、上記第２のギャッシュの上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径は、上記第１のギャッシュの上記溝底部の上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径よりも大きいことを特徴とする。

このように構成されたボールエンドミルにおいては、切屑排出溝の先端部に形成された凹溝状の第１のギャッシュの少なくともエンドミル回転方向を向く第１の壁面に、この第１の壁面をさらに切り欠くように凹溝状の第２のギャッシュが形成されており、この第２のギャッシュは、第１のギャッシュのエンドミル回転方向を向く第１の壁面の先端外周側の辺稜部に形成された底刃と間隔をあけている。

従って、底刃の刃物角は、エンドミル回転中心近傍やエンドミル本体の外周側でも、第１のギャッシュの第１の壁面によって大きく確保することができるとともに、チップポケットの大きさも、この第１のギャッシュの少なくとも第１の壁面を切り欠くように形成された第２のギャッシュによって大きく確保することができる。このため、底刃の刃物角が小さくなることによって底刃の強度低下が生じてチッピングや欠損等が生じるのは防ぎつつ、切屑排出性の向上を図って切屑詰まりによる切削抵抗の増大を抑えることが可能となる。

しかも、この第２のギャッシュの軸線に直交する断面における最小の曲率半径、すなわち刃底丸みの半径は、この第１のギャッシュの溝底部の軸線に直交する断面における最小の曲率半径よりも大きいので、第２のギャッシュを形成したことによって底刃に応力が集中するのを防ぐことができ、底刃の剛性を確保することができるとともにエンドミル寿命を延長することが可能となる。

ここで、上記第２のギャッシュが、上記第１のギャッシュの上記第１の壁面から上記溝底部を越えて上記底面に渡って形成されている場合には、上記溝底部と上記第２のギャッシュとの交差部を通り上記第１の壁面に直交する直線に沿って該第１の壁面に対向する方向から見て、上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心から上記溝底部と上記第２のギャッシュとの交差部を通る直線が上記底刃の中心から先端側に延びる上記軸線に対してなす角度は、４０°～８５°の範囲内とされていることが望ましい。

このような場合に、上記溝底部と上記第２のギャッシュとの交差部は、第１、第２のギャッシュの軸線方向の先端側の境界部の１つとなるが、底刃の中心からこの交差部を通る直線が底刃の中心から先端側に延びる軸線に対してなす角度が４０°よりも小さいと、第２のギャッシュがエンドミル回転中心近傍に近付きすぎて底刃にチッピングや欠損等が生じ易くなるおそれがある。

逆に、底刃の中心からこの交差部を通る直線が底刃の中心から先端側に延びる軸線に対してなす角度が８５°よりも大きいと、底刃のすくい面の大部分が第１のギャッシュの第１の壁面によって占められることになり、切屑排出性の向上を図ることが困難となるおそれがある。

なお、第２のギャッシュの軸線に直交する断面における最小の曲率半径は、底刃の軸線回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して、０．０３×Ｒ～０．２×Ｒの範囲内とされていることが望ましい。第２のギャッシュの上記最小の曲率半径が上記範囲よりも小さいと、第２のギャッシュが小さくなって切屑排出性の向上を図ることが困難となるおそれがあり、上記範囲よりも大きいと、第１のギャッシュが大きく切り欠かれすぎて底刃の強度を確保することができなくなるおそれがある。

また、第１のギャッシュの溝底部の軸線に直交する断面における最小の曲率半径は、底刃の軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記半径Ｒに対して、０．００５×Ｒ～０．１５×Ｒの範囲内とされていることが望ましい。この第１のギャッシュの溝底部の上記最小半径が上記範囲よりも小さいと、この溝底部に切屑が引っ掛かって詰まりを生じるおそれがあり、上記範囲よりも大きいと、第２のギャッシュよりも軸線方向の先端側における底刃の強度が損なわれるおそれがある。

さらに、上記エンドミル本体の先端外周側における上記第１の壁面と上記第２のギャッシュとの交差稜線と上記底刃との間の上記第１の壁面はチャンファー面とされるが、このチャンファー面の上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心に対する半径方向の幅は、上記軸線方向の先端側が後端側よりも大きいことが望ましい。これにより、大きな切削負荷が作用する軸線方向の先端側では底刃の強度を維持しつつ、軸線回りの回転半径が大きくなるために切屑が多量に生成される底刃の軸線方向の後端側では、この底刃によって生成される切屑の切屑離れを向上させることができる。

さらにまた、この場合には、上記チャンファー面の上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心に対する半径方向の幅を、上記軸線方向の後端側では一定とすることにより、この後端側で必要以上に底刃の強度が損なわれるのは防ぐことができる。

なお、この場合に、上記軸線方向の後端側において一定とされた上記チャンファー面の上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心に対する半径方向の幅は、上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．０３×Ｒ～０．２５×Ｒの範囲内とされていることが望ましい。この幅が０．０３×Ｒを下回るほど小さいと底刃の強度が損なわれるおそれがあり、０．２５×Ｒを上回るほど大きいと切削抵抗の増大を招くおそれがある。

さらに、上記溝底部と上記第２のギャッシュとの交差部を通り上記第１の壁面に直交する直線に沿って該第１の壁面に対向する方向から見て、上記エンドミル本体の先端側における上記第１の壁面と上記第２のギャッシュとの交差稜線が上記軸線方向の先端側に凸となる凸曲線状をなしている場合には、上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球面の上記中心から上記エンドミル本体の先端側における上記交差稜線がなす凸曲線に接する接線が上記底刃の中心から先端側に延びる上記軸線に対してなす角度が、３５°～７５°の範囲内とされていることが望ましい。

この場合の上記接線は、底刃の中心よりも先端側の軸線からのチャンファー面の先端までの底刃の中心周りの位置を示すものとなり、この接線がなす角度が３５°を下回ると、チャンファー面が上記エンドミル回転中心に近くなりすぎて底刃の切れ味が低下するおそれがある。また、この接線がなす角度が７５°を上回ると、チャンファー面が軸線方向の後端側から形成されることになり、先端側において切屑離れを向上させることができなくなるおそれがある。

一方、上記第１のギャッシュと上記第２のギャッシュとが、上記軸線方向の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向とは反対側に向かって捩れるように形成されている場合には、上記第２のギャッシュの上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径となる円弧の上記軸線からの距離が最短となる溝底位置を上記軸線方向に繋げた第２のギャッシュ捩れ線の上記軸線に対する捩れ角が、上記第１のギャッシュの上記溝底部の上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径となる円弧の上記軸線からの距離が最短となる溝底位置を上記軸線方向に繋げた第１のギャッシュ捩れ線の上記軸線に対する捩れ角よりも大きいことが望ましい。

これにより、第２のギャッシュは第１のギャッシュよりも大きな捩れ角で軸線方向の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向とは反対側に向かって捩れるように形成されることになるので、軸線方向の後端側において、第２のギャッシュを第１のギャッシュの第１の壁面に対してより深く形成することができる。このため、切屑排出性の一層の向上を図ることができるとともに、底刃から第２のギャッシュへの落差を大きくして切屑分断性も向上させることができる。

なお、上記第２のギャッシュ捩れ線の上記軸線に対する捩れ角と、上記第１のギャッシュ捩れ線の上記軸線に対する捩れ角との差は、２°～１５°の範囲内とされていることが望ましい。この捩れ角の差が２°を下回ると、第２のギャッシュを第１のギャッシュの第１の壁面に対してより深く形成することができずに切屑排出性や切屑分断性を十分に向上させることができなくなるおそれがあり、１５°を上回ると後端側で第２のギャッシュが深くなりすぎて底刃やエンドミル本体の強度が低下するおそれがある。

一方、上記第１のギャッシュ捩れ線を上記軸線に対する捩れ角のまま上記軸線方向の後端側に延長したときの上記第２のギャッシュに交差して上記軸線に直交する断面における上記軸線と上記第１のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線に対して、同じ断面における上記軸線と上記第２のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線は、上記軸線を中心としてエンドミル回転方向にずれていることが望ましい。

このように軸線に直交する同一の断面における軸線と第１のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線に対して、軸線と第２のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線を、軸線を中心としてエンドミル回転方向にずらして、第１、第２のギャッシュの溝底位置に位相差を設けることにより、特に大きな切り込み量で切削加工を行う場合に、軸線方向の後端側の底刃によって生成された厚みの大きい切屑が湾曲する第２のギャッシュの溝底位置を底刃から遠ざけることができる。

このため、第２のギャッシュによって形成される大きなチップポケットに厚みの大きい切屑を導いて溝底部分により湾曲させて効率的に分断することができる。従って、このように構成することにより、第２のギャッシュによって形成されるチップポケットを有効に利用することができ、切り込み量が大きい場合でも、切屑の安定した処理を図ることができる。

なお、この場合において、上記断面における上記軸線と上記第１のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線と、上記軸線と上記第２のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線との交差角は１０°～３０°の範囲内とされるのが望ましい。この交差角が１０°を下回ると、第２のギャッシュの溝底位置を底刃から十分に遠ざけることができずにチップポケットの有効利用を図ることができなくなるおそれがあり、３０°を上回ると、逆に第２のギャッシュの溝底位置が底刃から遠ざかりすぎて切削抵抗の増大を招くおそれがある。

以上説明したように、本発明によれば、第２のギャッシュを底刃から間隔をあけて形成することにより、大きな切り込み量で切削加工を行う場合でも切屑排出性の向上を図ることができて切屑詰まりによる切削抵抗の増大を抑えることができるとともに、底刃の刃物角を確保して底刃の強度低下を防ぎ、チッピングや欠損等が生じるのを防止することが可能となる。

本発明の一実施形態を示すエンドミル本体の先端部の斜視図である。 図１に示す実施形態を軸線方向の先端側から見た正面図である。 図２における矢線Ｘ方向視の側面図である。 図３におけるエンドミル本体の先端部の拡大側面図である。 図４におけるＶＶ断面図である。 図４におけるＷＷ断面図である。 図４におけるＸＸ断面図である。 図４におけるＹＹ断面図である。 図４におけるＺＺ断面図である。

図１～図９は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、エンドミル本体１は、超硬合金等の硬質材料によって軸線Ｏを中心とした概略円柱状に形成されており、このエンドミル本体１の後端部（図１において右上側部分。図３においては右側部分。）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１において左下側部分。図３においては左側部分。）は切刃部３とされている。

このようなボールエンドミルは、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されてエンドミル本体１が軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、軸線Ｏに垂直な方向や、軸線Ｏ方向と軸線Ｏに垂直な方向とに斜めに送り出されたりすることにより、切刃部３に形成された切刃によって被削材に溝加工や肩削り加工を行う。

切刃部３の外周には、切刃部３の先端面である先端逃げ面４に開口して、軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔとは反対側に捩れつつ、軸線Ｏ方向の後端側に延びる切屑排出溝５が形成されている。本実施形態では、４条の切屑排出溝５が、周方向に間隔をあけて形成されており、これらの切屑排出溝５は、シャンク部２の先端部で外周側に切れ上がっている。

これらの切屑排出溝５のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部には、この壁面をすくい面とする上記切刃のうちの外周刃６が形成されている。本実施形態における外周刃６は、軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏを中心とした円筒状をなすように形成されるとともに、切屑排出溝５と同じく軸線Ｏ方向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とは反対側に捩れている。

一方、切屑排出溝５の先端部には、それぞれの切屑排出溝５のエンドミル回転方向Ｔを向く壁面とエンドミル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面とをエンドミル本体１の内周側に向けて切り欠くようにして、凹溝状の第１のギャッシュ７が形成されている。この第１のギャッシュ７は、エンドミル回転方向Ｔを向く第１の壁面７ａと、エンドミル本体１の外周側を向く底面７ｂと、これら第１の壁面７ａと底面７ｂとの間に延びる溝底部７ｃと、本実施形態ではエンドミル回転方向Ｔとは反対側とを向く第２の壁面７ｄとを備えて、エンドミル本体１の外周側に向かうに従い第１、第２の壁面７ａ、７ｄ間の幅が漸次幅広となるように形成されている。

さらに、この第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａとエンドミル本体１の上記先端逃げ面４とが交差する第１の壁面７ａの先端外周側の辺稜部には、軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏ上に中心Ｐを有して先端側に凸となる半球面状をなす底刃８が形成されている。これらの底刃８の外周端は、切屑排出溝５の外周側辺稜部に形成された上記外周刃６の先端にそれぞれ滑らかに連なっている。

ここで、本実施形態では図２に示すように、４条形成されることになる底刃８のうち、周方向に１つおきの底刃（図２において上下方向に延びる底刃）８は、先端逃げ面４において軸線Ｏが通るエンドミル回転中心Ｃの近傍まで延びる長底刃８ａとされるとともに、残りの周方向に１つおきの底刃（図２において左右方向に延びる底刃）８は、先端逃げ面４において外周端から長底刃８ａよりもエンドミル回転中心Ｃと間隔をあけた位置に延びる短底刃８ｂとされている。

なお、本実施形態では、この第１のギャッシュ７は、軸線Ｏに直交する断面において図６に示すように、第１、第２の壁面７ａ、７ｄと底面７ｂとが略直線状に延びるように形成されるとともに、溝底部７ｃは第１の壁面７ａと底面７ｂとに接する曲率半径が極小さな凹円弧等の凹曲線状に形成されている。この溝底部７ｃの軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ１は、底刃８の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．００５×Ｒ～０．１５×Ｒの範囲内とされている。

さらに、第１のギャッシュ７の少なくとも第１の壁面７ａには、この底刃８と間隔をあけて、第１の壁面７ａをさらに切り欠くように凹溝状の第２のギャッシュ９が形成されている。本実施形態においては、この第２のギャッシュ９は、軸線Ｏに直交する断面において第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａから、この第１の壁面７ａと底面７ｂとの間に延びる第１のギャッシュ７の溝底部７ｃを越えて底面７ｂに渡って延び、さらに第２の壁面７ｄに達してエンドミル回転方向Ｔに隣接する先端逃げ面４に連なるように形成されている。

ここで、第２のギャッシュ９のエンドミル本体１の外周側を向く底面９ａは、軸線Ｏに直交する断面において図６～９に示すように、その全体が凹曲線状をなすように形成されている。この第２のギャッシュ９の底面９ａが軸線Ｏに直交する断面においてなす凹曲線は、この底面９ａが軸線Ｏを中心として底面９ａに内接する円との略接点の位置で最小の曲率半径Ｒ２となるようにされており、この最小の曲率半径Ｒ２は、底刃８の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して、０．０３×Ｒ～０．２×Ｒの範囲内とされている。

そして、この第２のギャッシュ９の軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ２は、上記第１のギャッシュ７の溝底部７ｃの軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ１よりも大きい。

また、軸線Ｏに直交する断面において凹曲線状をなす第２のギャッシュ９が、第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａから溝底部７ｃを越えて底面７ｂに渡って形成されて、上記断面において直線状をなす第１の壁面７ａと底面７ｂと交差することにより、図３および図４に示すように第１の壁面７ａに対向する方向から見て、エンドミル本体１の先端側の第１の壁面７ａと第２のギャッシュ９との交差稜線Ｌ１および底面７ｂと第２のギャッシュ９との交差稜線は軸線Ｏ方向の先端側に凸となる凸曲線状の山型をなすとともに、溝底部７ｃと第２のギャッシュ９との交差部Ｑは、第１の壁面７ａおよび底面７ｂとの交差稜線Ｌ１がなす山型の間に挟まれた谷型に形成される。

ここで、本実施形態では、溝底部７ｃと第２のギャッシュ９との上記交差部Ｑを通り第１の壁面７ａに直交する直線に沿って第１の壁面７ａに対向する方向から見て、底刃８の中心Ｐからエンドミル本体１の先端側における第１の壁面７ａと第２のギャッシュ９との交差稜線Ｌ１がなす凸曲線に接する接線Ｍ１が底刃８の中心Ｐから先端側に延びる軸線Ｏに対してなす角度θ１は３５°～７５°の範囲内とされている。また、同じく第１の壁面７ａに対向する方向から見て、底刃８の中心Ｐから溝底部７ｃと第２のギャッシュ９との交差部Ｑを通る直線Ｍ２が底刃８の中心Ｐから先端側に延びる軸線Ｏに対してなす角度θ２は、４０°～８５°の範囲内とされている。

一方、第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａと第２のギャッシュ９との山型をなす交差稜線Ｌ１の軸線Ｏ方向の先端側の突端からエンドミル本体１の外周側を後端側に延びる交差稜線と、第２のギャッシュ９が間隔をあけた底刃８との間に残される第１の壁面７ａ部分は、第２のギャッシュ９と先端逃げ面４とをそのままエンドミル回転方向Ｔに延長して交差させた場合の底刃８とされる稜線部分を面取りしたようなチャンファー面７ｅとされている。従って、上記接線Ｍ１よりも軸線Ｏ方向の後端側の部分が、このチャンファー面７ｅとされる。

このチャンファー面７ｅの底刃８の中心Ｐに対する半径方向の幅Ｈは、軸線Ｏ方向の先端側が後端側よりも大きくされており、本実施形態では上記接線Ｍ１上において最も幅広とされて、後端側に向かうに従い漸次幅狭となり、軸線Ｏ方向の後端側では幅狭のまま一定の大きさとされている。

ここで、エンドミル本体１の外周側の第１の壁面７ａと第２のギャッシュ９との交差稜線は、底刃８側に凸となる凸曲線をなしており、チャンファー面７ｅの幅Ｈは、軸線Ｏ方向の先端側では後端側に向かうに従い幅狭となる割合が小さくなってゆき、軸線Ｏ方向の後端側において上述のように一定幅となる。こうして一定とされた底刃８の後端側におけるチャンファー面７ｅの底刃８の中心Ｐに対する半径方向の幅Ｈは、本実施形態では、底刃８の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．０３×Ｒ～０．２５×Ｒの範囲内とされている。

さらに、本実施形態では、第１、第２のギャッシュ７、９は、切屑排出溝５の捩れに合わせて軸線Ｏ方向の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔとは反対側に向かって捩れるように形成されている。従って、軸線Ｏに直交する断面において略直線状をなす第１のギャッシュ７の第１、第２の壁面７ａ、７ｄおよび底面７ｂは、軸線Ｏ方向には捩れ面状に形成される。

また、本実施形態では、図６に示すように第１のギャッシュ７の溝底部７ｃの軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ１となる円弧の軸線Ｏからの距離が最短となる溝底位置７ｆを図３に示すように軸線Ｏ方向に繋げた第１のギャッシュ捩れ線Ｎ１の軸線Ｏに対する捩れ角αよりも、図９に示すように第２のギャッシュ９の軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ２となる円弧の軸線Ｏからの距離が最短となる溝底位置９ｂを図３に示すように軸線Ｏ方向に繋げた第２のギャッシュ捩れ線Ｎ２の軸線Ｏに対する捩れ角βが大きくなるように形成されている。

ここで、本実施形態では、第２のギャッシュ捩れ線Ｎ２の軸線Ｏに対する捩れ角βと、第１のギャッシュ捩れ線Ｎ１の軸線Ｏに対する捩れ角αとの差β－αは、２°～１５°の範囲内とされている。

さらにまた、本実施形態においては、上記第１のギャッシュ捩れ線Ｎ１を軸線Ｏに対する捩れ角αのまま軸線Ｏ方向の後端側に延長したときの図９に示すような第２のギャッシュ９に交差して軸線Ｏに直交する断面における軸線Ｏと上記第１のギャッシュ７の溝底位置７ｆとを結ぶ直線Ｆ１に対して、同じ断面における軸線Ｏと第２のギャッシュ９の上記溝底位置９ｂとを結ぶ直線Ｆ２は、軸線Ｏを中心としてエンドミル回転方向Ｔにずれている。

ここで、本実施形態では、図９に示すように、これらの直線Ｆ１、Ｆ２の位相差である上記断面における軸線Ｏと第１のギャッシュ７の溝底位置７ｆとを結ぶ直線Ｆ１と、軸線Ｏと上記第２のギャッシュ９の溝底位置９ｂとを結ぶ直線Ｆ２との交差角γは５°～３０°の範囲内とされている。

このように構成されたボールエンドミルにおいては、切屑排出溝５の先端部に形成された凹溝状の第１のギャッシュ７の少なくともエンドミル回転方向Ｔを向く第１の壁面７ａに、この第１の壁面７ａの先端外周側の辺稜部に形成された底刃８と間隔をあけて、当該第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａをさらに切り欠くようにして凹溝状の第２のギャッシュ９が形成されている。

従って、切屑を収容するチップポケットの大きさは、この第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａを切り欠くように形成された第２のギャッシュ９によって大きく確保することができる。その一方で、底刃８の刃物角は、エンドミル回転中心Ｃ近傍やエンドミル本体１の外周側でも、第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａによって大きく確保することができる。このため、底刃８の刃物角が小さくなることによって底刃８の強度低下が生じるのは防ぎつつ、切屑排出性の向上を図って切屑詰まりによる切削抵抗の増大を抑えることが可能となる。

しかも、本実施形態では、この第２のギャッシュ９が、第１のギャッシュ７の上記エンドミル回転方向Ｔを向く第１の壁面７ａとエンドミル本体１の外周側を向く底面７ｂとの間の溝底部７ｃを越えて該底面７ｂにまで延び、さらにエンドミル回転方向Ｔとは反対側を向く第２の壁面７ｄにも至っている。従って、この第２のギャッシュ９によるチップポケットの容量をさらに大きく確保することができるので、良好な切屑排出性を得ることができる。

さらに、この第２のギャッシュ９の軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ２は、第１のギャッシュ７の最小半径である溝底部７ｃの軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ１よりも大きい。このため、第２のギャッシュ９を形成したことによって底刃８に応力が集中するのは防ぐことができるので、底刃８の剛性を確保することができるとともにエンドミル寿命を延長することが可能となる。

また、本実施形態では上述のように、第２のギャッシュ９が、第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａから溝底部７ｃを越えてエンドミル本体１の外周側を向く底面７ｂに渡って形成されている場合に、底刃８の中心Ｐから溝底部７ｃと第２のギャッシュ９との交差部Ｑを通る直線Ｍ２が上記底刃８の中心Ｐから先端側に延びる上記軸線Ｏに対してなす角度θ２は、４０°～８５°の範囲内とされている。このため、一層良好な切屑排出性を確保しつつ、底刃８のチッピングや欠損等を確実に防止することができる。

すなわち、底刃８の中心Ｃから上記交差部Ｑを通る直線Ｍ２が底刃８の中心Ｐから先端側に延びる軸線Ｏに対してなす角度θ２が４０°よりも小さいと、第２のギャッシュ９がエンドミル回転中心Ｃ近傍に近付きすぎて底刃８にチッピングや欠損等が生じ易くなるおそれがある。

一方、逆に、底刃８の中心Ｐからこの交差部Ｑを通る直線Ｍ２が底刃８の中心Ｐから先端側に延びる軸線Ｏに対してなす角度θ２が８５°よりも大きいと、底刃８のすくい面の大部分が第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａによって占められることになり、切屑排出性の向上を図ることが困難となるおそれがある。

また、本実施形態では、第２のギャッシュ９の軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ２が、底刃８の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．０３×Ｒ～０．２×Ｒの範囲内とされており、これによっても一層良好な切屑排出性を確保することが可能となるとともに、底刃８のチッピングや欠損等を確実に防止することができる。

すなわち、この第２のギャッシュ９の最小の曲率半径Ｒ２が上記範囲よりも小さいと、第２のギャッシュ９が小さくなって切屑排出性の向上を図ることが困難となるおそれがある。一方、逆に、この第２のギャッシュ９の最小の曲率半径Ｒ２が上記範囲よりも大きいと、第１のギャッシュ７が大きく切り欠かれすぎていまい、底刃８の強度を確保することができなくなるおそれがある。

さらに、本実施形態では、第１のギャッシュ７の溝底部７ｃの軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ１は、底刃８の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす半球の上記半径Ｒに対して０．００５×Ｒ～０．１５×Ｒの範囲内とされているので、やはり良好な切屑排出性を確保することができるとともに、底刃８のチッピングや欠損等を確実に防止することも可能となる。

すなわち、この第１のギャッシュ７の溝底部７ｃの最小半径Ｒ１が上記範囲よりも小さいと、この溝底部７ｃに切屑が引っ掛かって詰まりを生じるおそれがある。一方、逆に、第１のギャッシュ７の溝底部７ｃの最小半径Ｒ１が上記範囲よりも大きいと、第２のギャッシュ９よりも軸線Ｏ方向の先端側における底刃８の強度が損なわれてチッピングや欠損等が生じるおそれがある。

さらにまた、エンドミル本体１の先端外周側における第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａと第２のギャッシュ９の底面９ａとの交差稜線と底刃８との間に残される第１の壁面７ａは、上述のように第２のギャッシュ９と先端逃げ面４とをそのままエンドミル回転方向Ｔに延長して交差させた場合の底刃８とされる稜線部分を面取りしたようなチャンファー面７ｅとされるが、本実施形態では、このチャンファー面７ｅの底刃８の中心Ｐに対する半径方向の幅Ｈは、軸線Ｏ方向の先端側が後端側よりも大きい。

従って、本実施形態によれば、これによって大きな切削負荷が作用する軸線Ｏ方向の先端側では底刃８の強度を維持することができるとともに、軸線Ｏ回りの回転半径が大きくなるために切屑が多量に生成される底刃８の後端側では、良好な切屑離れ促すことが可能となる。

また、本実施形態では、このようにチャンファー面７ｅの底刃８の中心Ｐに対する半径方向の幅Ｈが、軸線Ｏ方向の先端側が後端側よりも大きい場合において、この軸線Ｏ方向の後端側ではチャンファー面７ｅの底刃８の中心Ｐに対する半径方向の幅Ｈが一定とされている。このため、この軸線Ｏ方向の後端側で底刃８の強度が必要以上に損なわれるのを防止することができる。

さらに、本実施形態では、この底刃８の後端側におけるチャンファー面７ｅの底刃８の中心Ｐに対する半径方向の幅Ｈが、底刃８の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．０３×Ｒ～０．２５×Ｒの範囲内とされているので、底刃８の強度を維持しつつ、切削抵抗が増大するのは避けることができる。

すなわち、この底刃８の後端側におけるチャンファー面７ｅの底刃８の中心Ｐに対する半径方向の幅Ｈが０．０３×Ｒを下回るほど小さいと、チャンファー面７ｅが小さくなりすぎて底刃８の強度が損なわれるおそれがある。一方、逆に、この幅Ｈが０．２５×Ｒを上回るほど大きいとチャンファー面７ｅが大きくなりすぎて切削抵抗の増大を招くおそれがある。

さらにまた、本実施形態では、溝底部７ｃと第２のギャッシュ９との交差部Ｑを通り第１の壁面７ａに直交する直線に沿って第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａに対向する方向から見て、エンドミル本体１の先端側における第１の壁面７ａと第２のギャッシュ９の底面９ａとの先端側に凸となる凸曲線状をなす交差稜線Ｌ１に接する接線Ｍ１が、底刃８の中心Ｐから先端側に延びる軸線Ｏに対して、３５°～７５°の範囲内の角度θ１で交差するようにされており、これによって底刃８の切れ味を保ちつつ、良好な切屑離れを図ることが可能となる。

すなわち、この接線Ｍ１が底刃８の中心Ｐから先端側に延びる軸線Ｏに対してなす角度θ１が３５°を下回ると、チャンファー面７ｅがエンドミル回転中心Ｃ近くまで延びてしまって底刃８の切れ味が低下するおそれがある。一方、逆に、この接線Ｍ１が底刃８の中心Ｐから先端側に延びる軸線Ｏに対してなす角度θ１が７５°を上回ると、チャンファー面７ｅが軸線Ｏ方向の後端側から形成され過ぎることになり、先端側において切屑離れを向上させることができなくなるおそれがある。

一方、本実施形態では、第１、第２のギャッシュ７、９が、切屑排出溝５と同様に軸線Ｏ方向の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔとは反対側に向かって捩れるように形成されている。このため、切削加工時のエンドミル本体１の回転に伴い、底刃８によって生成された切屑は、後端側の切屑排出溝５に送り込まれて排出されるので、良好な切屑排出性を得ることができる。

そして、この場合に、さらに本実施形態では、第２のギャッシュ９の軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ２となる円弧の軸線Ｏからの距離が最短となる溝底位置９ｂを軸線Ｏ方向に繋げた第２のギャッシュ捩れ線Ｎ２の軸線Ｏに対する捩れ角βが、第１のギャッシュ７の溝底部７ｃの軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径Ｒ１となる円弧の軸線Ｏからの距離が最短となる溝底位置７ｆを軸線Ｏ方向に繋げた第１のギャッシュ捩れ線Ｎ１の軸線Ｏに対する捩れ角αよりも大きくなるように、異なる捩れ角に形成されている。

このため、第２のギャッシュ９は、第１のギャッシュ７の捩れ角αよりも軸線Ｏに対して大きな捩れ角βで捩れながら、軸線Ｏ方向の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向Ｔとは反対側に向かうように形成されるので、この軸線Ｏ方向の後端側において、第２のギャッシュ９を第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａに対してより深くなるように形成することができる。

従って、本実施形態によれば、この第２のギャッシュ９によるチップポケットの容量をさらに大きくして切屑排出性の一層の向上を図ることができるとともに、底刃８から第２のギャッシュ９の底面９ａへの落差を大きくして切屑分断性も向上させることが可能となる。

しかも、本実施形態では、この第２のギャッシュ捩れ線Ｎ２の軸線Ｏに対する捩れ角βと、第１のギャッシュ捩れ線Ｎ１の軸線Ｏに対する捩れ角αとの差β－αが、２°～１５°の範囲内とされているので、切屑排出性や切屑分断性を一層確実に向上しつつ、底刃８やエンドミル本体１の強度の低下は防ぐことができる。

すなわち、この捩れ角β、αの差β－αが２°を下回るほど小さいと、第２のギャッシュ９を第１のギャッシュ７の第１の壁面７ａに対して深く形成することができずに、切屑排出性や切屑分断性を十分に向上させることができなくなるおそれがある。一方、この捩れ角β、αの差β－αが１５°を上回るほど大きいと、軸線Ｏ方向の後端側で第２のギャッシュ９が深く彫り込まれすぎて底刃８やエンドミル本体１の切刃部３の強度が低下するおそれがある。

一方、本実施形態では、上記第１のギャッシュ捩れ線Ｎ１を軸線Ｏに対する捩れ角αのまま軸線Ｏ方向の後端側に延長したときの第２のギャッシュ９に交差して軸線Ｏに直交する断面における軸線Ｏと第１のギャッシュ７の溝底位置７ｆとを結ぶ直線Ｆ１に対して、同じ断面における軸線Ｏと第２のギャッシュ９の溝底位置９ｂとを結ぶ直線Ｆ２は、軸線Ｏを中心としてエンドミル回転方向Ｔにずれている。

このため、本実施形態によれば、このように軸線Ｏと第２のギャッシュ９の溝底位置９ｂとを結ぶ直線Ｆ２を、軸線Ｏを中心として軸線Ｏと第１のギャッシュ７の溝底位置７ｆとを結ぶ直線Ｆ１からエンドミル回転方向Ｔにずらし、すなわち第１、第２のギャッシュ７、９の溝底位置７ｆ、９ｂの間に位相差を設けることにより、特に大きな切り込み量で切削加工を行う場合において、軸線Ｏ方向の後端側の底刃８によって生成された厚みの大きい切屑が湾曲する第２のギャッシュ９の溝底位置９ｂを底刃８から遠ざけることが可能となる。

従って、第２のギャッシュ９によって形成される大きなチップポケットに、大きな切り込みによって生成される厚みの大きい厚みの大きい切屑を導いて溝底位置９ｂの部分により湾曲させることにより、効率的に分断することができる。このため、本実施形態では、第２のギャッシュ９によって形成されるチップポケットを有効に利用することができ、上述のように切り込み量が大きい場合でも、厚みの大きい切屑の安定した処理を促すことが可能となる。

なお、この場合において、本実施形態では、上記断面における軸線Ｏと第１のギャッシュ７の溝底位置７ｆとを結ぶ直線Ｆ１と、軸線Ｏと第２のギャッシュ９の溝底位置９ｂとを結ぶ直線Ｆ２との交差角γが、５°～３０°の範囲内とされている。このため、確実に上述のような第２のギャッシュ９によるチップポケットの有効利用を図りながらも、切屑詰まり等により必要以上に切削抵抗が増大するのは防ぐことができる。

すなわち、この交差角γが５°を下回ると、第２のギャッシュ９の溝底位置９ｂを底刃８から十分に遠ざけることができずに、第２のギャッシュ９によるチップポケットの有効利用を図ることができなくなるおそれがある。一方、逆に、この交差角γが３０°を上回ると、第２のギャッシュ９の溝底位置９ｂが底刃８から遠ざかりすぎ、切屑が長く第２のギャッシュ９の底面９ａを擦過することになって切屑詰まり等を生じ、切削抵抗の増大を招くおそれがある。

１ エンドミル本体
２ シャンク部
３ 切刃部
４ 先端逃げ面
５ 切屑排出溝
６ 外周刃
７ 第１のギャッシュ
７ａ 第１のギャッシュ７の第１の壁面
７ｂ 第１のギャッシュ７の底面
７ｃ 第１のギャッシュ７の溝底部
７ｄ 第１のギャッシュ７の第２の壁面
７ｅ チャンファー面
７ｆ 第１のギャッシュ７の溝底位置
８ 底刃
８ａ 長底刃
８ｂ 短底刃
９ 第２のギャッシュ
９ａ 第２のギャッシュ９の底面
９ｂ 第２のギャッシュ９の溝底位置
Ｏ エンドミル本体１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
Ｃ エンドミル回転中心
Ｐ 底刃８の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす半球の中心
Ｑ 第１のギャッシュ７の溝底部７ｃと第２のギャッシュ９との交差部
Ｒ 底刃８の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす半球の半径
Ｒ１ 第１のギャッシュ７の溝底部７ｃの軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径
Ｒ２ 第２のギャッシュ９の底面９ａの軸線Ｏに直交する断面における最小の曲率半径
Ｈ チャンファー面７ｅの底刃８の中心Ｐに対する半径方向の幅
Ｌ１ エンドミル本体１の先端側の第１の壁面７ａおよび底面７ｂと第２のギャッシュ９との交差稜線
Ｍ１ 底刃８の中心Ｐから第１の壁面７ａと第２のギャッシュ９との交差稜線Ｌ１がなす凸曲線に接する接線
θ１ 接線Ｍ１が底刃８の中心Ｐよりも先端側の軸線Ｏに対してなす角度
Ｍ２ 底刃８の中心Ｐから溝底部７Ｃと第２のギャッシュ９との交差部Ｑを通る直線
θ２ 直線Ｍ２が底刃８の中心Ｐよりも先端側の軸線Ｏに対してなす角度
Ｎ１ 第１のギャッシュ捩れ線
Ｎ２ 第２のギャッシュ捩れ線
α 第１のギャッシュ捩れ線Ｎ１の軸線Ｏに対する捩れ角
β 第２のギャッシュ捩れ線Ｎ２の軸線Ｏに対する捩れ角
Ｆ１ 第２のギャッシュ９に交差して軸線Ｏに直交する断面における軸線Ｏと第１のギャッシュ７の溝底位置７ｆとを結ぶ直線
Ｆ２ 直線Ｆ１と同じ断面における軸線Ｏと第２のギャッシュ９の溝底位置９ｂとを結ぶ直線
γ 直線Ｆ１、Ｆ２の交差角

Claims (12)

1. 軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部外周に、このエンドミル本体の先端逃げ面に開口して上記軸線方向の後端側に延びる切屑排出溝が形成されるとともに、この切屑排出溝の先端部には、上記切屑排出溝の底面を上記エンドミル本体の内周側に切り欠くように凹溝状の第１のギャッシュが形成され、この第１のギャッシュのエンドミル回転方向を向く第１の壁面の先端外周側の辺稜部には、上記軸線回りの回転軌跡が該軸線上に中心を有して先端側に凸となる半球面状をなす底刃が形成されたボールエンドミルであって、
   上記第１のギャッシュは、上記第１の壁面と、上記エンドミル本体の先端外周側を向く底面と、この底面と上記第１の壁面との間に延びる溝底部とを備えているとともに、
   上記第１のギャッシュの少なくとも上記第１の壁面には、上記底刃と間隔をあけて、上記第１の壁面をさらに切り欠くように凹溝状の第２のギャッシュが形成されており、
   上記第２のギャッシュの上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径は、上記第１のギャッシュの上記溝底部の上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径よりも大きいことを特徴とするボールエンドミル。
2. 上記第２のギャッシュは、上記第１のギャッシュの上記第１の壁面から上記溝底部を越えて上記底面に渡って形成されており、
   上記溝底部と上記第２のギャッシュとの交差部を通り上記第１の壁面に直交する直線に沿って該第１の壁面に対向する方向から見て、上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心から上記交差部を通る直線が上記底刃の中心から先端側に延びる上記軸線に対してなす角度が、４０°～８５°の範囲内とされてい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. 上記第２のギャッシュの上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径が、上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．０３×Ｒ～０．２×Ｒの範囲内とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボールエンドミル。
4. 上記第１のギャッシュの上記溝底部の上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径が、上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．００５×Ｒ～０．１５×Ｒの範囲内とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のボールエンドミル。
5. 上記エンドミル本体の先端外周側における上記第１の壁面と上記第２のギャッシュとの交差稜線と上記底刃との間の上記第１の壁面はチャンファー面とされており、
   上記エンドミル本体の先端部の側面図において、上記チャンファー面の上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心に対する半径方向の線を引いた場合に、上記半径方向の線が上記チャンファー面と交わる２点間の距離を、上記チャンファー面の上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心に対する半径方向の幅とするとき、上記幅は、上記軸線方向の先端側が後端側よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のボールエンドミル。
6. 上記チャンファー面の上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心に対する半径方向の幅は、上記中心よりも上記軸線方向の先端側の領域において、上記チャンファー面の上記軸線方向の先端側において最も幅広とされて、後端側に向かうに従い漸次幅狭となり、続く後端側では幅狭のまま一定の大きさとされていることを特徴とする請求項５に記載のボールエンドミル。
7. 上記軸線方向の後端側において一定とされた上記チャンファー面の上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心に対する半径方向の幅が、上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の半径Ｒに対して０．０３×Ｒ～０．２５×Ｒの範囲内とされていることを特徴とする請求項６に記載のボールエンドミル。
8. 上記溝底部と上記第２のギャッシュとの交差部を通り上記第１の壁面に直交する直線に沿って該第１の壁面に対向する方向から見て、上記エンドミル本体の先端側における上記第１の壁面と上記第２のギャッシュとの交差稜線は上記軸線方向の先端側に凸となる凸曲線状をなしており、
   上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心から上記エンドミル本体の先端側における上記交差稜線がなす凸曲線に接する接線が上記底刃の上記軸線回りの回転軌跡がなす半球の上記中心から先端側に延びる上記軸線に対してなす角度が、３５°～７５°の範囲内とされていることを特徴とする請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載のボールエンドミル。
9. 上記第１のギャッシュと上記第２のギャッシュとは、上記軸線方向の後端側に向かうに従いエンドミル回転方向とは反対側に向かって捩れるように形成されており、
   上記第２のギャッシュの上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径となる円弧の上記軸線からの距離が最短となる溝底位置を上記軸線方向に繋げた第２のギャッシュ捩れ線の上記軸線に対する捩れ角が、
   上記第１のギャッシュの上記溝底部の上記軸線に直交する断面における最小の曲率半径となる円弧の上記軸線からの距離が最短となる溝底位置を上記軸線方向に繋げた第１のギャッシュ捩れ線の上記軸線に対する捩れ角よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のボールエンドミル。
10. 上記第２のギャッシュ捩れ線の上記軸線に対する捩れ角と、上記第１のギャッシュ捩れ線の上記軸線に対する捩れ角との差が、２°～１５°の範囲内とされていることを特徴とする請求項９に記載のボールエンドミル。
11. 上記第１のギャッシュ捩れ線を上記軸線に対する捩れ角のまま上記軸線方向の後端側に延長したときの上記第２のギャッシュに交差して上記軸線に直交する断面における上記軸線と上記第１のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線に対して、
    同じ断面における上記軸線と上記第２のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線が、上記軸線を中心としてエンドミル回転方向にずれていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のボールエンドミル。
12. 上記断面における上記軸線と上記第１のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線と、上記軸線と上記第２のギャッシュの溝底位置とを結ぶ直線との交差角が５°～３０°の範囲内とされていることを特徴とする請求項１１に記載のボールエンドミル。

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