本発明の具体的な実施例について図面に� ��づいて説明する。

 本実施例は、工具本体11の外周に、工具� �端から基端側に向かう螺旋状の4つの切り屑� ��出溝12が形成され、この切り屑排出溝12のす くい面と前記工具本体11の先端逃げ面14との� �差稜線部には夫々ボール刃15が設けられ、切 り屑排出溝12のすくい面と前記工具本体11の� �周面との交差稜線部に外周刃17が形成された 4枚刃ボールエンドミルであって、基端部に� �ライス盤の工具取り付け部と連結するシャ� �ク部を有し、フライス盤に取り付けられ鉄� �材料等の金属に3次元加工等の切削加工を施� ��ものである。

 尚、切り屑排出溝12には、すくい面の先� �側に設けたギャッシュ面と、このすくい面� �対向する溝壁面に設けられた前記ギャッシ� �面と対向するギャッシュ対向面12aとから成� �側面視略L字状のギャッシュが形成されてい� ��(本実施例においてはギャッシュは切り屑排 出溝12の一部としている。)。

 また、本実施例の工具先端部には、図1に 図示したように、断面視略V字状若しくは断� �視略U字状にして工具回転中心O’から外方に 延びる溝部20がボール刃15の間に夫々1つずつ� ��けられている。

 各部を具体的に説明する。

 ボール刃15の工具中心側には、先端逃げ� �14同士の交差稜線部21が連設されており、こ� ��交差稜線部21は、図2に図示したように、工� ��回転中心O’で連設するように構成されてい る。

 溝部20は、各交差稜線部21にして工具外方 側の一部を残すように設けられている。

 即ち、本実施例は、一般的なボールエン� ��ミルの工具先端中心部に溝部20を設けて先� �逃げ面14同士の交差稜線部21(の一部)を除去� �たものであり、これにより工具回転中心O’� ��近に滞留する切り屑の排出性能を高め、切� ��屑の噛み込みによる工具及び加工面の損傷� ��抑制を図ることができることになる。

 また、交差稜線部21の工具外方側の一部� �残すため、溝部20を設けることで(工具回転� �心O’近傍が没入することで)工具の最先端部 となる交点23の工具中心側には交差稜線部21� �び該交差稜線部21を形成する先端逃げ面14が� ��在することになる。交差稜線部21は交点23と 同じ高さ(軸方向)であるか、または交点23か� �工具中心側に没入するようにやや緩やかに� �斜する稜線とされている。よって、最先端� �となる交点23による切削痕が被削材の加工面 に付き難くなる。

 尚、交差稜線部21を全て除去した場合で� �工具回転中心O’付近に滞留する切り屑の排� ��性能を高め、切り屑の噛み込みによる工具� ��び加工面の損傷の抑制を図ることができる� ��、交点23の工具中心側は急角度で切り立っ� �先鋭形状となり易く、被削材の加工面に交� �23による切削痕が残り易い。この場合は溝部 20を断面視略U字状として円弧状の溝底部とボ ール刃15とが交差するように溝部20部を設け� �最先端部となる交点23が先鋭になりすぎない ようにすれば良い。

 また、先端逃げ面14同士の交差稜線部21とボ ール刃15との交点23の回転径φD ₂₃ (図5参照)は次式(1)を満たすように構成されて いる。尚、図5中のr’は基準となるボール刃1 5の曲率半径rに対する誤差(以下「ボールR誤� �」という。)を表し、本実施例では0.01として いる。図中、符号Dは工具外径である。            
     2×(r+0.01)×sinα≧φD ₂₃          (1)
 ただし、α=cos ^-1 (r/(r+0.01))
     r:工具半径(工具外径Dの1/2)
     α:工具回転軸と該工具回転軸上の工� �先端から工具半径rの距離の点a
       及び交点23を結ぶ線とがなす角

 即ち、回転径が上記数値範囲を超えて大き� ��なると、交点23の部分のボールR誤差が0.01を 超えてしまい、一般的に要求されているボー ルR精度を満足しなくなってしまうため、上� �の範囲に設定している。より好ましくは次� �(2)を満たすように構成すると良い(r’を0.005� ��すると良い。)。この場合、交点23の部分の� ��ールR誤差が0.005以内の高精度工具となる。� �                     
     2×(r+0.005)×sinα≧φD ₂₃          (2)
 ただし、α=cos ^-1 (r/(r+0.005))

 また、エンドミルによる切削加工の主体� ��横方向加工であるが、特にボールエンドミ� ��では工具先端部を使った平面加工の際の加� ��面粗さが問題となる。ここで、図2に図示し たように交差稜線部21が工具回転中心O’で連 設する構成であると、この工具回転中心O’� �加工周速0mm/minで被削材に接触するため、被� ��材若しくはエンドミルを移動させる際、こ� ��工具回転中心O’が被削材に点接触しながら 引き摺られることになり、被削材の加工面粗 さを悪化させる可能性がある。この点、本実 施例は、加工周速が0mm/minである工具回転中� �O’は被削材に接触せず、また、上述のよう� ��切り屑の噛み込みによる損傷が抑制される� ��め、図2に図示したような構成に比し、加工 面粗さの改善も図ることができる。

 以下、溝部20について図3,4を用いて更に� �体的に説明する。

 溝部20は、上述したように工具回転中心O� ��から外方に延びるものであり、前記ボール� ��15の間に夫々1つずつ計4つ設けられている。 具体的には、工具回転中心O’を通る図3中左� ��-右下方向に断面略V字状の砥石外縁を工具� �転軸と略直交するように当接転写するか若� �くは前記方向に沿う向きとした砥石を工具� �転軸直角方向に移動させて溝Aを研削形成し� ��工具回転中心O’を通る図3中右上-左下方向� ��断面略V字状の砥石外縁を工具回転軸と略直 交するように当接転写するか若しくは前記方 向に沿う向きとした前記砥石を工具回転軸直 角方向に移動させて溝Bを研削形成すること� �、4つの溝部20が形成される。即ち、所定方� �を向いた砥石を工具先端部に対して工具軸� �向に移動させて工具先端部に砥石形状を工� �回転軸と略直交するように当接転写するか� �しくは砥石を所定方向に工具回転軸直角方� �に移動させて上記溝を研削形成することで� �A,Bを形成することができる。よって、本実� �例における溝部20の溝底部は、工具回転軸と 略直交する略直線形状となる。

 尚、本実施例においては90°間隔で4つの� �ール刃を設けているため、溝Aと溝Bは夫々直 交するように設けられる。この溝部20を上述� ��ように形成することでボールエンドミルの� ��数の1/2の加工回数で(刃数の1/2の数だけ工具 回転中心O’を通り直線状に延びる溝を形成� �ることで)刃数と同じ数だけ溝部20を設ける� �とができ、極めて簡便かつ高能率に溝部20を 形成できる。また、本実施例においては溝部 20は断面視略V字状としているが、断面視略U� �状としてもよい。

 これにより、工具回転中心O’を含む工具 先端中心部は軸方向に没入し、この工具先端 中心部に加工面と接触せず切り屑を排出可能 な空間が形成される。

 また、溝部20は工具回転方向側のボール� �15に対して所定角度ずらして設けられている 。具体的には、工具回転方向側のボール刃15� ��対して、夫々「20°」乃至「工具回転方向後 方側に隣り合うボール刃15同士のなす角マイ� ��ス20°」ずらして設けられている。即ち、本 実施例の場合20°乃至70°ずらして設けられて� ��る。具体的には、溝部20の(工具回転中心O’ を通る)中心線P(溝底中心線P)と、先端逃げ面1 4同士の交差稜線部21とボール刃15との交点23� �工具回転中心O’を通る線Qとがなす角θが、� ��20°」乃至「工具回転方向後方側に隣り合う ボール刃15同士のなす角マイナス20°」に設定 されている。20°未満では、ボール刃先端の� �ックアップ強度の低下が著しく、ボール刃15 の工具先端側がチッピングしやすくなり、工 具回転方向後方側に隣り合うボール刃15同士� ��なす角マイナス20°を超えるとボール刃先端 のすくい面の一部が除去されるため、切刃強 度が低下しボール刃15の工具先端側がチッピ� ��グしやすくなる。本実施例においては4枚刃 ボールエンドミルで約40°に設定されている� �特に、上記角度は、隣り合うボール刃15同士 のなす角の1/2に対して±10°の範囲に設定する のが好ましい(本実施例の場合、工具回転方� �側のボール刃15に対して35°乃至55°ずらして� ��けるのが好ましい。)。この場合、ボール刃 15間の略中央に溝部20を設けることができ、� �定した切刃強度を確保できることになる。

 また、工具先端部の先端逃げ面14同士の交� �稜線部21の長さは、「0.005mm」乃至「交点23の 回転径φD ₂₃ の45%」に設定されている。この交点23(工具最 先端部)が先鋭とならないよう、0.005mm以上を� ��保するが、交点23を構成しているボール刃15 と逃げ面同士の交差稜線21のなす角が先鋭で� ��ると、加工面に切削痕が残りやすいため、� ��及的に大きい鈍角とすることが望ましい。� ��た、必要な溝部20のチップポケットを確保� �、切り屑排出を行うために、先端逃げ面14同 士の交差稜線部21の長さを交点23の回転径φD ₂₃ の45%以下とした。特に、交点23の回転径φD ₂₃ の20%乃至40%に設定するのが好ましい。この場 合、先端逃げ面14同士の交差稜線部21を確実� �確保でき、この交差稜線部21が切削中の摩耗 によって容易に摩滅しない量となり、更に、 溝部20の必要な溝幅を確保して安定した切り� ��排出性を確保することが可能となり、切り� ��の噛み込みによる工具の逃げ面損傷を抑制� ��、一層良好な加工面粗さを実現できる。

 また、溝部20のボール刃15の交点23(最先端 部)に対する没入深さd(図4参照)は夫々工具外� ��の0.2%乃至10%に設定されている。0.2%未満で� �チップポケットが不足して工具先端中心部� �切屑滞留が生じやすくなり、10%を超えると� �具先端部の強度が著しく低下し、欠損しや� �くなる。特に、0,5%乃至2%の範囲に設定する� �が好ましい。この場合、ボール先端中心部� �安定した切り屑排出が可能な必要最低限の� �さとなり、それだけ能率的な生産が可能と� �る。本実施例では4枚刃のボールエンドミル� ��約1.0%に設定されている。尚、溝部20の溝底2 2は砥石R形状が転写するように加工した場合� ��は図4に図示したようにR形状となる(上述の� ��うに砥石を工具回転軸直角方向に移動させ� ��溝部20を形成した場合には、溝底22は工具回 転軸に直交する直線状となる。)。

 更に、本実施例は、図6に図示したように 、一の先端逃げ面14と切り屑排出溝12のすく� �面(ギャッシュ面)との交差稜線部に設けられ るボール刃15にして工具回転中心O’を中心と して工具外径の5%の半径を有する円c11との交� ��点a11及び前記工具回転中心O’を通る第一の 直線と、前記交差点a11が設定されたボール刃 15の工具回転方向前方側に位置する先端逃げ� ��14の工具回転方向後方側稜線部16と前記円c11 との交差点b11及び前記工具回転中心O’を通� �第二の直線とが成す角γ11が、70°乃至88°に� �定されている。尚、図6では説明のため溝部2 0を省略している。

 本実施例においては、前記第二の直線は� ��前記ボール刃15を形成する切り屑排出溝12の すくい面と対向する溝壁面(ギャッシュ対向� �12a)と他の先端逃げ面14との交差稜線部16にし て前記円c11との交差点b11及び前記工具回転中 心O’を通る直線としている。図中、符号X’� ��工具の回転方向である。

 また、一の先端逃げ面14と切り屑排出溝12 のすくい面との交差稜線部に設けられるボー ル刃15にして工具回転中心O’を中心として工 具外径の10%の半径を有する円c12との交差点a12 及び前記工具回転中心O’を通る第三の直線� �、前記交差点a12が設定されたボール刃15の工 具回転方向前方側に位置する先端逃げ面14の� ��具回転方向後方側稜線部16と前記円c12との� �差点b12及び前記工具回転中心O’を通る第四� ��直線とが成す角γ12が、70°乃至88°に設定さ� ��ている。本実施例においては、前記第四の� ��線は、前記ボール刃15を形成する切り屑排� �溝12のすくい面と対向する溝壁面と他の先端 逃げ面14との交差稜線部16にして前記円c12と� �交差点b12及び前記工具回転中心O’を通る直� ��としている。

 本実施例においては、前記先端逃げ面14� �幅を可及的に小さくすることにより、具体� �には、工具回転中心O’から工具外径(外周刃 17の回転軌跡の径)の10%の範囲において「0.005m m」乃至「工具外径の3%」に設定することで、 上記γ11及び上記γ12を70°乃至88°に設定でき� �ようにし、この先端逃げ面14間に形成される 切り屑排出溝12(チップポケット)を広く確保� �きるように構成している。

 尚、先端逃げ面14は、その幅が工具外方� �から工具中心側に向かって緩やかに漸減し� �工具回転中心近傍(工具回転中心O’から工具 外径の5%の範囲程度)では、加工誤差を除けば 略一定となる。

 具体的には、上記γ11若しくは上記γ12が70 °未満であると、すくい面に沿って排出され� ��切り屑の排出が良好に行われず、切り屑が� ��くい面と対向する溝壁面側に向かって滞留� ��てしまうため、切り屑のすくい面に沿った� ��れがスムーズに行かず、ボール刃15の欠損� �ビビリ振動が生じ、加工精度が悪化する。

 また、上記γ11若しくは上記γ12が88°を超� ��ると、先端逃げ面14の幅が小さくなり過ぎ� �ボール刃15のバックアップ量が不足し、剛性 が低下し過ぎてしまい、また、隣り合って配 置されたボール刃15の成す角以上(例えばボー ル刃が等分割に配置された4枚刃ボールエン� �ミルの場合は90°以上)となると、先端逃げ面 4を形成することができなくなることで所望� �形状精度を有するボール刃15の欠如に至り、 良好な切削作用を発揮できなくなってしまい 、好ましくない。

 従って、上記γ11及び上記γ12は、いずれ� �上記数値範囲内とすることが好ましい。

 図7は、上記γ11及び上記γ12を種々変化さ� ��て切削試験を行った結果を示す表である。

 切削試験に用いる工具は4枚刃R2ボールエン� ��ミル、被削材はSKD61(50HRC)とし、加工条件は� ��回転速度を15,000min ^-1 、送り速度を4,500mm/min、軸方向の切り込み深� ��を1.2mm、半径方向の切り込み深さを1.2mm、切 削距離を30m、クーラントをエアブローに設定 した。

 比較例1,2を比較すると明らかなように、� ��記γ11及び上記γ12が大きくなるほど、底刃� �チッピングが発生せず、逃げ面摩耗幅が減� �し、ビビリ振動及び加工面のむしれが抑制� �れる様子が確認でき、また、上記γ11及び上� ��γ12が上記の角度範囲を満たす実験例1,2では ビビリ振動及び加工面のむしれは全く生じな いことが確認された。

 即ち、上記γ11及び上記γ12が広くなるこ� �で、切り屑の排出がスムーズに行われ、こ� �切り屑がボール刃近傍に滞留することで生� �る切り屑の再切削や切り屑詰まりが解消さ� �て切削抵抗の減少に伴い、逃げ面摩耗幅の� �少、ビビリ振動の抑制及び加工面のむしれ� �抑制が達成されることが確認された。

 尚、本実施例は4枚刃ボールエンドミルにつ いて説明しているが、2枚刃や6枚刃等の他の� ��数枚刃ボールエンドミルでも同様である。� ��えば2枚刃の場合には、図8,9に図示したよう に、2つの溝部20を有する構成となる(上記同� �に加工した場合、加工する溝は一つ)。この� ��合も、回転径φD ₂₃ ,交差稜線部21の長さ,没入深さd及びボール刃1 5に対するずらし角の数値範囲については同� �である。尚、ボール刃15に対するずらし角は 、2枚刃の場合、工具回転方向側のボール刃15 に対して、夫々20°乃至160°、好ましくは、80� �乃至100°に設定する。

 本実施例は上述のように構成したから、� ��具先端部に設けた溝部20により、工具先端� �心部からも良好に切り屑が排出されること� �なり、ボール刃15の先端近傍に切り屑が滞留 し難くなる。従って、それだけ切り屑が詰ま り難く、ボール刃15の欠損やチッピング等の� ��具の損傷を防止できると共に、逃げ面摩耗� ��も少なくでき、長寿命化を図ることが可能� ��なる。また、切り屑の噛み込みが抑制され� ��ことで加工面粗さが改善される。

 更に、各先端逃げ面14間の間隔を、例え� �先端逃げ面14の幅を狭くすることで、可及的 に広くすることにより、工具先端のチップポ ケット(切り屑排出溝12の入口部分、後述する 実施例におけるギャッシュ)を可及的に広く� �保することができ、従って、高硬度の焼入� �鋼等の難削材を高能率な条件で切削しても� �切り屑がボール刃15の先端近傍に滞留せず、 良好にチップポケットを通じて切り屑排出溝 12から排出され、切削加工時のビビリ振動が� ��制され、加工面のむしれを抑制でき、高精� ��の加工が可能となる。

 また、心高さ(工具先端中心部のボール刃 15と該ボール刃15と略平行な工具回転中心O’� ��通る中心線との距離)をより中心線より回転 方向側に設定する(心高さを上げる)ことで、� ��げ面形成の際に上記溝部20同様、工具先端� �心部を前記交点23に対して没入させることは 可能ではあるが、この場合、ボール先端側ほ ど被削材に作用するすくい角が鈍角化するこ とで、切削性が悪化し、ボール刃の先端側ほ どチッピング問題が生じる。この点、本実施 例は、心高さを上げる必要なく(ボール刃15を 中心付近とし)、上記溝部20を設けることで、 逃げ面・加工面の損傷抑制効果と加工面粗さ の改善効果を得ることが可能である。

 従って、本実施例は、切り屑がボール刃� ��先端近傍に滞留することを阻止し、送り速� ��を速くし且つ切り込み量を増しても良好に� ��り屑を排出することができ、難削材の高能� ��加工を高精度で行うことが可能で、更に、� ��り屑が詰まらないことで欠損等も抑制でき� ��寿命化を図ることも可能であり、且つ良好� ��加工仕上げ面粗さを得ることができる極め� ��実用性に秀れた4枚刃ボールエンドミルとな る。