特開 2023-137858 ボールエンドミル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023137858

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】ボールエンドミル

(51)【国際特許分類】

   B23C 5/10 20060101AFI20230922BHJP

【ＦＩ】

B23C5/10 B

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022044267

(22)【出願日】2022-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000115120

【氏名又は名称】ユニオンツール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091373

【弁理士】

【氏名又は名称】吉井 剛

(72)【発明者】

【氏名】吉村 翔太

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 英人

【テーマコード（参考）】

3C022

【Ｆターム（参考）】

3C022KK02

3C022KK06

3C022KK23

3C022KK28

(57)【要約】

【課題】工具先端部を使用する金型の底面などの工具回転軸に直交する平面の切削加工において、光沢性に優れた加工面が得られ、磨き工程の省略若しくは磨き加工工数を低減することができる仕上げ加工に好適なボールエンドミルを提供することを目的とする。
【解決手段】工具本体１の外周に、先端で開放され工具先端側から工具基端側に向かう複数の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の先端逃げ面４との交差稜線部にそれぞれボール刃５が設けられ、工具先端部に前記工具本体１の工具回転軸ａに対して直交する平面６が設けられ、この平面６と前記すくい面３との交差稜線部は前記ボール刃５に連設される中心側切れ刃７に構成されているボールエンドミル。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具本体の外周に、先端で開放され工具先端側から工具基端側に向かう複数の切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝のすくい面と前記工具本体の先端逃げ面との交差稜線部にそれぞれボール刃が設けられたボールエンドミルであって、工具先端部に前記工具本体の工具回転軸に対して直交する平面が設けられ、この平面と前記すくい面との交差稜線部は前記ボール刃に連設される中心側切れ刃に構成されていることを特徴とするボールエンドミル。

【請求項2】

請求項１記載のボールエンドミルにおいて、前記平面は、前記工具回転軸に対して１８０度回転対称に設けられた一対の前記ボール刃のそれぞれの前記先端逃げ面及びそれぞれの前記すくい面と連設していることを特徴とするボールエンドミル。

【請求項3】

請求項１，２いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記中心側切れ刃は、前記工具回転軸付近まで設けられていることを特徴とするボールエンドミル。

【請求項4】

請求項１～３いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記平面は前記先端逃げ面と連設しており、また、この平面は、工具先端視において、前記工具回転軸を通る前記中心側切れ刃若しくは前記中心側切れ刃の延長線の垂線に対して、前記中心側切れ刃が連設する前記ボール刃側を正側とし、その反対側を負側とした場合、下記２の交点Ｐ２が、前記負側に存するか、若しくは下記１の交点Ｐ１と前記交点Ｐ２との前記中心側切れ刃に沿う方向での離隔距離が工具外径Ｄの０％以上１０％以下となる前記正側に存するか、いずれかとなるように設けられていることを特徴とするボールエンドミル。
記１
交点Ｐ１：工具先端視において、中心側切れ刃若しくは中心側切れ刃の延長線と、工具回転軸を通る前記中心側切れ刃若しくは前記中心側切れ刃の前記延長線の垂線との交点
記２
交点Ｐ２：工具先端視において、平面と先端逃げ面とで形成される稜線のうちボール刃から遠い側の稜線と、このボール刃と該ボール刃に連設される中心側切れ刃を有する切り屑排出溝の先端の縁との交点

【請求項5】

請求項１～４いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記平面は、工具先端視において、前記平面と前記工具回転軸に対して１８０度回転対称に設けられた一対の前記ボール刃のそれぞれの前記先端逃げ面とで形成される二本の稜線の対向間隔を該平面の幅Ｗとし、この幅Ｗは以下の範囲に設定されていることを特徴とするボールエンドミル。
０．００５ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄ（Ｄは工具外径）

【請求項6】

請求項５記載のボールエンドミルにおいて、前記平面の幅Ｗは、以下の範囲に設定されていることを特徴とするボールエンドミル。
工具外径Ｄ＞φ１．５ｍｍの場合、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．３ｍｍ
工具外径Ｄ≦φ１．５ｍｍの場合、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄ

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールエンドミルに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ボールエンドミルは、金型加工や部品加工の分野において広く用いられ、工具先端に回転軌跡が半球状となる円弧状のボール刃を備えるものであり、すくい角や逃げ角が適宜に設計されたボール刃で複雑な形状の曲面や金型の抜き勾配面（傾斜平面）などを切削加工することで良好な加工面を得ることが可能である。

【0003】

しかしながら、ボールエンドミルの先端部分（円弧状ボール刃の頂部とその近傍）においてはボール刃の外周側部分に比べて切削性が劣り、金型の底面などの工具回転軸に直交する平面加工において良好な加工面を得ることが困難であるという問題があった。

【0004】

そこで、これまで、特許文献１に示すような、金型の底面などの工具回転軸に直交する平面加工においても光沢のある良好な加工面を得ることを目的とした仕上げ用ボールエンドミルが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００－２３３３１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１のボールエンドミルは、２刃のボール刃が心上がりの位置に配され、かつ、２刃のボール刃の逃げ面で構成されるチゼルエッジのチゼル角が１５５度以上に設定され、若しくは、ボ－ル刃にギャッシュで形成された２刃のすくい面内縁の間隔とチゼルエッジ長さとの比が１／７～１／３に設定され、チゼルエッジによる切削作用により金型の底面などの工具回転軸に直交する平面を切削加工するものである。

【0007】

しかしながら、チゼルエッジを備えたボールエンドミル自体は従前から一般に広く用いられているものであり、このチゼルエッジはボール刃の逃げ面同士が大きな鈍角で交差する交差稜線であるため、そのすくい角は大きい負のすくい角をなし、加工面にむしれを発生させるため、上記特許文献１に開示されるようにチゼルエッジが配される角度（チゼル角）や長さを適宜の値に調整しても、磨き工程（仕上げ処理）を省くことができるほどの光沢性に優れた加工面（平面）を得ることは難しく、そのため、切削加工後に磨き工程（仕上げ処理）を行わなければならないのが現状である。

【0008】

本発明は、このような現状に鑑みなされたもので、工具先端部を使用する金型の底面などの工具回転軸に直交する平面の切削加工において、光沢性に優れた加工面が得られ、磨き工程の省略若しくは磨き加工工数を低減することができる仕上げ加工に好適なボールエンドミルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

【0010】

工具本体１の外周に、先端で開放され工具先端側から工具基端側に向かう複数の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の先端逃げ面４との交差稜線部にそれぞれボール刃５が設けられたボールエンドミルであって、工具先端部に前記工具本体１の工具回転軸ａに対して直交する平面６が設けられ、この平面６と前記すくい面３との交差稜線部は前記ボール刃５に連設される中心側切れ刃７に構成されていることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。

【0011】

また、請求項１記載のボールエンドミルにおいて、前記平面６は、前記工具回転軸ａに対して１８０度回転対称に設けられた一対の前記ボール刃５のそれぞれの前記先端逃げ面４及びそれぞれの前記すくい面３と連設していることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。

【0012】

また、請求項１，２いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記中心側切れ刃７は、前記工具回転軸ａ付近まで設けられていることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。

【0013】

また、請求項１～３いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記平面６は前記先端逃げ面４と連設しており、また、この平面６は、工具先端視において、前記工具回転軸ａを通る前記中心側切れ刃７若しくは前記中心側切れ刃７の延長線８の垂線９に対して、前記中心側切れ刃７が連設する前記ボール刃５側を正側とし、その反対側を負側とした場合、下記２の交点Ｐ２が、前記負側に存するか、若しくは下記１の交点Ｐ１と前記交点Ｐ２との前記中心側切れ刃７に沿う方向での離隔距離Ｘが工具外径Ｄの０％以上１０％以下となる前記正側に存するか、いずれかとなるように設けられていることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
記１
交点Ｐ１：工具先端視において、中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８と、工具回転軸ａを通る前記中心側切れ刃７若しくは前記中心側切れ刃７の前記延長線８の垂線９との交点
記２
交点Ｐ２：工具先端視において、平面６と先端逃げ面４とで形成される稜線10のうちボール刃５から遠い側の稜線10と、このボール刃５と該ボール刃５に連設される中心側切れ刃７を有する切り屑排出溝２の先端の縁との交点

【0014】

また、請求項１～４いずれか１項に記載のボールエンドミルにおいて、前記平面６は、工具先端視において、前記平面６と前記工具回転軸ａに対して１８０度回転対称に設けられた一対の前記ボール刃５のそれぞれの前記先端逃げ面４とで形成される二本の稜線10の対向間隔を該平面６の幅Ｗとし、この幅Ｗは以下の範囲に設定されていることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
０．００５ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄ（Ｄは工具外径）

【0015】

また、請求項５記載のボールエンドミルにおいて、前記平面６の幅Ｗは、以下の範囲に設定されていることを特徴とするボールエンドミルに係るものである。
工具外径Ｄ＞φ１．５ｍｍの場合、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．３ｍｍ
工具外径Ｄ≦φ１．５ｍｍの場合、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄ

【発明の効果】

【0016】

本発明は上述のように構成したから、工具先端部を使用する金型の底面などの工具回転軸に直交する平面の切削加工において、光沢性に優れた加工面が得られ、磨き工程の省略若しくは磨き加工工数を低減することができる仕上げ加工に好適なボールエンドミルとなる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施例の要部を示す工具先端視の説明平面図である。

【図2】本実施例の要部を示す（ａ）説明左側面図と（ｂ）説明正面図である。

【図3】本実施例における正側、負側、離隔距離Ｘ及び平面の幅Ｗを示す工具先端視の説明図である。

【図4】本実施例における交点Ｐ２が正側及び負側に存する場合の工具先端視のイメージ図である。

【図5】実験例３における本実施例と従来品のそれぞれの０°面の光沢性の評価結果を示す写真である。

【図6】実験例３における本実施例と従来品のそれぞれにおける加工時間２０分と６０分の０°面の算術平均粗さＲａの測定結果を示すグラフである。

【図7】実験例３における本実施例と従来品のそれぞれにおける加工時間２０分の０°面と４５°面の算術平均粗さＲａの測定結果を示すグラフである。

【図8】本実施例の別例１の要部を示す工具先端視の説明平面図である。

【図9】本実施例の別例１の要部を示す（ａ）説明左側面図と（ｂ）説明正面図である。

【図10】本実施例の別例２の要部を示す工具先端視の説明平面図である。

【図11】本実施例の別例２の要部を示す（ａ）説明左側面図と（ｂ）説明正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

【0019】

本発明は、工具先端部に工具本体１の工具回転軸ａに対して直交する平面６が設けられているから、大きな負角のすくい角をもつチゼルエッジが存在せず、チゼルエッジの影響によるむしれの発生が可及的に防止される。

【0020】

また、本発明は、この平面６とすくい面３との交差稜線部がボール刃５に連設される中心側切れ刃７に構成されているから、この中心側切れ刃７がボール刃５と同様のすくい角となり、ボール刃５と同様の高い切削性を発揮し、工具回転軸ａに直交する平面加工において、この中心側切れ刃７による高い切削性と、この平面６の切削面への摺接作用によるバニシング効果により、中心側切れ刃７による切削加工時の切削痕の発生が抑えられ、ボール刃５で切削加工した場合と同等若しくはそれ以上の光沢性に優れた加工面が得られる。

【実施例0021】

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

【0022】

本実施例は、工具本体１の外周に、先端で開放され工具先端側から工具基端側に向かう複数の切り屑排出溝２が形成され、この切り屑排出溝２のすくい面３と前記工具本体１の先端逃げ面４との交差稜線部にそれぞれボール刃５が設けられたボールエンドミルであって、工具先端部に前記工具本体１の工具回転軸ａに対して直交する平面６が設けられ、この平面６と前記すくい面３との交差稜線部は前記ボール刃５に連設される中心側切れ刃７に構成されているものである。

【0023】

具体的には、本実施例は、本発明のボールエンドミルを、図１，２に示すように、螺旋状の二条の切り屑排出溝２が設けられ、この切り屑排出溝２の先端部に形成される二つのすくい面３と工具本体１の先端逃げ面４との交差稜線部にそれぞれボール刃５が設けられた二枚刃ボールエンドミルに構成した場合である。

【0024】

より具体的には、本実施例は、切り屑排出溝２のすくい面３（工具回転方向前方側を向く壁面）の先端部に切り屑排出溝２の一部であるギャッシュ11を形成して工具回転方向前方側を向くギャッシュ面12を設け、このギャッシュ面12を工具先端部におけるすくい面３としている。なお、本実施例は、前記構成以外、例えば、図８，９に示す別例１のように、直線状の切り屑排出溝２が設けられ、ギャッシュ11を設けず、すなわち、ギャッシュ面12を設けずに切り屑排出溝２の工具回転方向前方側を向く壁面を工具先端部におけるすくい面３として構成する、所謂、直刃形状のボールエンドミルに構成しても良い。

【0025】

また、本実施例は、工具先端視において、工具回転軸ａ近傍の中心側切れ刃７が、工具回転軸ａに対して工具回転方向前方側に配される、所謂、心上がり形状に構成されている。

【0026】

具体的には、本実施例は、工具先端視において、先端で開放される切り屑排出溝２（ギャッシュ11）が、工具外周側から、工具回転軸ａ周りに芯部を残すように工具回転軸ａに対して外方に離隔して設けられ、この切り屑排出溝２（ギャッシュ11）の先端の縁の工具回転軸ａ近傍に中心側切れ刃７が設けられる心上がり形状に構成されている。なお、この心上がり形状を構成する切り屑排出溝２（ギャッシュ11）は、工具先端視において、工具外周側から、工具回転軸ａを越えて設けられていても良いし、工具回転軸ａを越えずに設けられていても良い。

【0027】

また、本実施例は、前記構成、すなわち、図１～４，８，９に示す心上がり形状の構成に限らず、例えば、図１０，１１に示す別例２のように、工具先端視において、工具回転軸ａ近傍の中心側切れ刃７が、工具回転軸ａに対して工具回転方向後方側に配される、所謂、心下がり形状に構成しても良い。

【0028】

以下、本実施例に係る構成各部について詳述する。

【0029】

本実施例の先端逃げ面４は、図１，２に示すように、工具回転軸ａに対して所定角度で傾斜する第一逃げ面４ａと、第一逃げ面４ａの工具回転方向後方側に設けられ第一逃げ面４ａとは異なる角度で傾斜する第二逃げ面４ｂと、第二逃げ面４ｂの工具回転方向後方側に設けられ第二逃げ面４ｂとは異なる角度で傾斜する第三逃げ面４ｃとで構成されている。

【0030】

また、二枚のボール刃５（一対のボール刃５）は、各先端逃げ面４の第一逃げ面４ａと工具回転方向前方側を向くすくい面３（ギャッシュ面12）との交差稜線部に設けられ、図１に示すように、工具回転軸ａに対して１８０度回転対称に設けられている。なお、本実施例は、上述の二枚刃ボールエンドミルの構成に限らず、前記二枚（一対）のボール刃５の他にもボール刃を設けて、三枚以上のボール刃を有する多刃ボールエンドミルに構成しても良い。

【0031】

また、平面６は、前述のとおり、工具先端部に工具回転軸ａに対して直交し、二つの先端逃げ面４の間に、これらと連設する一つの平面として設けられている。なお、図中、符号Ｔを添えた矢印は工具回転方向を示している。

【0032】

具体的には、平面６は、前記二枚（一対）のボール刃５のそれぞれの第一逃げ面４ａ及びそれぞれのすくい面３と連設するように設けられ、さらに、この平面６と各ボール刃５のそれぞれのすくい面３との交差稜線部がボール刃５に連設され、ボール刃５と同様のすくい角の中心側切れ刃７となるように構成されている。

【0033】

また、本実施例では、平面６は、中心側切れ刃７が工具回転軸ａ付近まで設けられるように形成され、これにより、工具回転軸ａに直交する平面加工において、むしれの少ない光沢性に優れた加工面が得られるように構成されている。

【0034】

具体的には、本実施例においては、平面６は、図３に示すように、先端逃げ面４（第一逃げ面４ａ）と連設しており、また、この平面６は、工具先端視において、工具回転軸ａを通る中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８の垂線９に対して、中心側切れ刃７が連設するボール刃５側を正側とし、その反対側を負側とした場合、交点Ｐ２（工具先端視において、平面６と先端逃げ面４とで形成される稜線10のうちボール刃５から遠い側の稜線10と、このボール刃５と該ボール刃５に連設される中心側切れ刃７を有する切り屑排出溝２の先端の縁との交点）が、負側に存するか、若しくは交点Ｐ１（工具先端視において、中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８と、工具回転軸ａを通る前記中心側切れ刃７若しくは前記中心側切れ刃７の前記延長線８の垂線９との交点）と交点Ｐ２との中心側切れ刃７に沿う方向での離隔距離Ｘが工具外径Ｄの０％以上１０％以下となる正側に存するように設けられており、これにより、中心側切れ刃７が工具回転軸ａ付近まで設けられる構成とされている。

【0035】

ここで、本実施例においては、図３、図４に示すように、中心側切れ刃７は、平面６と工具回転方向前方側を向くすくい面３（ギャッシュ面12）との交差稜線部に直線状に形成されている。この中心側切れ刃７は、その全域が直線状に形成されていても良いし、一部が直線状に形成されていても良く、例えば、中心側切れ刃７と連設するボール刃５との交点Ｑ（平面６と先端逃げ面４（第一逃げ面４ａ）とで形成される稜線10のうち前記ボール刃５寄りの稜線10と、このボール刃５と該ボール刃５に連設される前記中心側切れ刃７を有する前記切り屑排出溝２の先端の縁との交点）から工具内方（ボール刃５と反対の方向、すなわち、負側）に向かう一部が直線状に形成されていても良い。後述する図４（ｂ）は、このように、一部が直線状となる態様の一例である。この場合、直線状の部分を捉えて、中心側切れ刃７の延長線８及び中心側切れ刃７に沿う方向を決定し、離隔距離Ｘを確認すれば良い。

【0036】

なお、図４は、中心側切れ刃７が直線状に形成された本実施例の工具先端視において、交点Ｐ２が正側に存する場合及び負側に存する場合のイメージ図であり、（ａ），（ｂ）は交点Ｐ２が正側に存する場合のイメージ図、（ｃ），（ｄ）は交点Ｐ２が負側に存する場合のイメージ図である。

【0037】

具体的には、図４（ａ）及び（ｂ）は、交点Ｐ２が、中心側切れ刃７を有する切り屑排出溝２の先端の縁にして、工具回転方向前方側を向く壁面（すくい面３）の先端の正側の縁に存する例であり、図４（ｂ）は、中心側切れ刃７が、この中心側切れ刃７と連設するボール刃５との交点Ｑから工具内方（ボール刃５と反対の方向、すなわち、負側）に向かう直線状の部分と、工具回転方向後方側を向く壁面の縁に連設される曲線状の部分とで形成されており、この曲線状の部分に交点Ｐ２が存する例である。

【0038】

また、図４（ｃ）は、交点Ｐ２が、中心側切れ刃７を有する切り屑排出溝２の先端の縁にして、工具回転方向前方側を向く壁面（すくい面３）と同一面の先端の負側の縁に存する例であり、図４（ｄ）は、交点Ｐ２が、中心側切れ刃７を有する切り屑排出溝２の先端の縁にして、負側に存する工具回転方向後方側を向く壁面の先端の縁に存する例である。

【0039】

本実施例における離隔距離Ｘは、前述のとおり、交点Ｐ２が正側に存する場合に用いられる発明要素（指標）の一つであるが、後述する実験例１及び実験例２の内容の理解を助けるため、図４（ｃ），（ｄ）において、離隔距離Ｘに相当する部分を括弧を付して記載している。この場合、Ｘはマイナスの値をとる。

【0040】

さらに、中心側切れ刃７は直線状に限らず曲線状に形成されていても良い。例えば、図３及び図４（ａ）に示すように、交点Ｐ２が正側に存する場合において、これらの図では、交点Ｑと交点Ｐ２に端点を有する直線状に形成された中心側切れ刃７が示されているが、中心側切れ刃７は工具回転方向前方側若しくは工具回転方向後方側に湾曲する曲線状に形成されていても良いし、波線状に形成されていても良い。この場合、交点Ｑと交点Ｐ２とを結ぶ仮想直線を中心側切れ刃７とみなし、中心側切れ刃７の延長線８及び中心側切れ刃７に沿う方向を決定し、離隔距離Ｘを確認すれば良い。

【0041】

さらに、本実施例の平面６は、図３に示すように、工具先端視において、平面６と工具回転軸ａに対して１８０度回転対称に設けられた一対のボール刃５のそれぞれの先端逃げ面４（第一逃げ面４ａ）とで形成される二本の稜線10の対向間隔をこの平面６の幅Ｗとし、本実施例の平面６は、この幅Ｗが、０．００５ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄ（Ｄは工具外径）となるように形成されている。

【0042】

具体的には、より好ましい仕様として後述するように、本実施例の平面６は、工具外径Ｄがφ１．５ｍｍより大きい場合、幅Ｗが、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．３ｍｍとなるように形成され、工具外径Ｄがφ１．５ｍｍ以下の場合、幅Ｗが、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄとなるように形成されている。

【0043】

以上のように構成される本実施例の作用効果について以下に説明する。

【0044】

本実施例は、工具先端部に工具本体１の工具回転軸ａに対して直交する平面６が設けられ、この平面６とすくい面３との交差稜線部がボール刃５に連設される中心側切れ刃７に構成されているから、中心側切れ刃７はボール刃５と同様のすくい角となり、ボール刃５と同様、高い切削性を発揮するものとなり、この中心側切れ刃７による良好な切削作用と、中心側切れ刃７により切削された切削面への平面６の摺接作用によるバニシング効果によって、中心側切れ刃７による切削加工時の切削痕の発生が抑えられ、工具回転軸ａに直交する平面加工においても光沢性に優れた加工面が得られる。

【0045】

また、本実施例は、平面６は先端逃げ面４（第一逃げ面４ａ）と連設しており、また、この平面６は、工具先端視において、工具回転軸ａを通る中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８の垂線９に対して、中心側切れ刃７が連設するボール刃５側を正側とし、その反対側を負側とした場合、交点Ｐ２（工具先端視において、平面６と先端逃げ面４とで形成される稜線10のうちボール刃５から遠い側の稜線10と、このボール刃５と該ボール刃５に連設される中心側切れ刃７を有する切り屑排出溝２の先端の縁との交点）が、負側に存するか、若しくは交点Ｐ１（工具先端視において、中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８と、工具回転軸ａを通る前記中心側切れ刃７若しくは前記中心側切れ刃７の前記延長線８の垂線９との交点）と交点Ｐ２との中心側切れ刃７に沿う方向での離隔距離Ｘが工具外径Ｄの０％以上１０％以下となる正側に存するように設けられているから、中心側切れ刃７が工具回転軸ａ付近まで設けられ、これにより、工具回転軸ａに直交する平面加工において、むしれの少ない加工面が得られる。

【0046】

また、本実施例は、平面６の幅Ｗが、０．００５ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄとなるように形成されている。さらに、より好ましい仕様として、工具外径Ｄがφ１．５ｍｍより大きい場合、幅Ｗが、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．３ｍｍとなるように形成され、工具外径Ｄがφ１．５ｍｍ以下の場合、幅Ｗが、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄとなるように形成されているから、切削抵抗の増加によるむしれの発生や切り屑の溶着が抑制されると共に、平面６の摩耗の進行が抑制され、ボール刃５で仕上げた場合と同等若しくはそれ以上の光沢性に優れた加工面が得られる。

【0047】

このように、本実施例は、工具先端部を使用する金型の底面などの工具回転軸ａに直交する平面の切削加工において、光沢性に優れた加工面が得られ、磨き工程の省略若しくは磨き加工工数を低減することができる仕上げ加工に好適なボールエンドミルとなる。

【0048】

次に、本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。

【0049】

＜実験例１＞
実験例１は、平面６の適正な形成範囲を、平面６を設けたことにより形成される中心側切れ刃７の位置に基づいて確認するためのものであり、図３に示すような、工具先端視において、中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８と、工具回転軸ａを通る中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８の垂線９との交点Ｐ１と、平面６と先端逃げ面４（第一逃げ面４ａ）とで形成される稜線10のうちボール刃５から遠い側の稜線10と、このボール刃５と該ボール刃５に連設される中心側切れ刃７を有する切り屑排出溝２の先端の縁との交点Ｐ２との中心側切れ刃７に沿う方向での離隔距離Ｘを変更することで中心側切れ刃７の位置を変更したサンプルを作製し、各サンプルを用いて下記加工条件で被削材を切削加工した際の加工面の光沢性を評価した。

【0050】

具体的には、工具仕様を、工具外径Ｄ：φ６ｍｍ、シャンク径：φ６ｍｍ、有効長：３０ｍｍとした場合と、工具外径Ｄ：φ３ｍｍ、シャンク径：φ６ｍｍ、有効長：１２ｍｍとした場合において、それぞれ加工時間を２０分と６０分として、工具回転軸ａに直交する平面を工具先端部で加工した場合の加工面の光沢性を外観目視により評価した。なお、実験例１における工具仕様に関し、工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合は、平面６の幅Ｗ（図３において、平面６と一対のボール刃５のそれぞれの先端逃げ面４（第一逃げ面４ａ）とで形成される二本の稜線10の対向間隔）を０．０２ｍｍとし、工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合は、平面６の幅Ｗを０．０１ｍｍとした。ただし、工具の作製上、工具外径Ｄに対する離隔距離Ｘの径比率Ｘ／Ｄ（以下、単に「径比率Ｘ／Ｄ」という。）＝０、すなわち、離隔距離Ｘ＝０．００とするものは、工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合はＷ＝０．１ｍｍ、工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合はＷ＝０．０５ｍｍとし、また、径比率Ｘ／Ｄ＝－０．０１とするものは、工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合はＷ＝０．２ｍｍ、工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合はＷ＝０．１ｍｍとした。

【0051】

［工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合の加工条件］
被削材：プリハードン鋼（３０ＨＲＣ）
回転速度：１３，０００ｍｉｎ^－１
送り速度：１，５００ｍｍ／ｍｉｎ
軸方向の切込み量：０．０５ｍｍ
径方向の切込み量：０．１ｍｍ
クーラント：水溶性切削液

【0052】

［工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合の加工条件］
被削材：プリハードン鋼（３０ＨＲＣ）
回転速度：１９，０００ｍｉｎ^－１
送り速度：９５０ｍｍ／ｍｉｎ
軸方向の切込み量：０．０５ｍｍ
径方向の切込み量：０．０５ｍｍ
クーラント：水溶性切削液

【0053】

［結果］
下表１は、工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合の各サンプルの仕様（離隔距離Ｘ、径比率Ｘ／Ｄ）及び光沢性の評価結果を示したものであり、また、下表２は、工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合の各サンプルの仕様（離隔距離Ｘ、径比率Ｘ／Ｄ）及び光沢性の評価結果を示したものである。なお、下表１，２の離隔距離Ｘに関し、工具回転軸ａを通る中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８の垂線９に対して、交点Ｐ２が負側に存する場合をマイナスで表した。また、交点Ｐ２と交点Ｐ１が一致する場合の離隔距離Ｘを０．００で表した。また、光沢性の評価結果に関しては、いずれもボール刃５で仕上げた加工面と同等若しくはそれ以上の優れた光沢性であったものを◎、従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面よりも良好な光沢性であったものを○、従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面と同等の光沢性であったものを×で示した。

【0054】

なお、本実験例１において、ボール刃５で仕上げた加工面は、工具回転軸ａに対して４５°傾斜した平面とした。

【0055】

【表1】

【0056】

【表2】

【0057】

表１，２に示すように、工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合と、工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合のいずれにおいても、径比率Ｘ／Ｄが０．１よりも大きくなる仕様、すなわち、離隔距離Ｘが工具外径Ｄの１０％よりも大きい値となる仕様では、加工時間が２０分、６０分のいずれも、従来品のチゼルエッジで仕上げた場合と同等の光沢性となることが確認された。これは、離隔距離Ｘが工具外径Ｄの１０％よりも大きい値となることで、切削性の高い中心側切れ刃７が工具回転軸ａから離れた位置に存在し、それよりも工具回転軸ａ側の領域では平面６と先端逃げ面４（第一逃げ面４ａ）との稜線10が大きい負のすくい角をなす切れ刃として作用して加工面にむしれを発生させ、その後の平面６の切削面への摺接作用によっても十分なバニシング効果が得られなかったためと考える。

【0058】

また、径比率Ｘ／Ｄが０．１以下となる仕様、すなわち、離隔距離Ｘが工具外径Ｄの１０％以下となる仕様では、加工時間が２０分、６０分のいずれも、従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面よりも良好な光沢性となることが確認された。特に、径比率Ｘ／Ｄが０．０８以下となる仕様、すなわち、離隔距離Ｘが工具外径Ｄの８％以下となる仕様では、ボール刃５で仕上げた加工面と同等若しくはそれ以上の優れた光沢性となることが確認された。

【0059】

以上、実験例１により、中心側切れ刃７が工具回転軸ａ付近まで設けられる構成となるように平面６を設けることで、光沢性に優れた加工面が得られることが確認された。具体的には、工具先端視において、工具回転軸ａを通る中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８の垂線９に対して、中心側切れ刃７が連設するボール刃５側を正側とし、その反対側を負側とした場合、前記交点Ｐ２が、負側に存するか、若しくは前記交点Ｐ１と前記交点Ｐ２との中心側切れ刃７に沿う方向での離隔距離Ｘが工具外径Ｄの０％以上１０％以下（０．１Ｄ以下）、好ましくは０％以上８％以下（０．０８Ｄ以下）となる正側に存するか、いずれかとなるように平面６を設けることで、光沢性に優れた加工面が得られることが確認された。

【0060】

＜実験例２＞
実験例２は、平面６の適正な形成範囲を、平面６の幅Ｗに基づいて確認するためのものであり、図３に示すような、工具先端視において、平面６と一対のボール刃５のそれぞれの先端逃げ面４（第一逃げ面４ａ）とで形成される二本の稜線10の対向間隔を平面６の幅Ｗとし、この平面６の幅Ｗを変更したサンプルを作製し、各サンプルを用いて下記加工条件で被削材を切削加工した際の加工面の光沢性を評価した。

【0061】

具体的には、工具仕様を、工具外径Ｄ：φ６ｍｍ、シャンク径：φ６ｍｍ、有効長：３０ｍｍとした場合と、工具外径Ｄ：φ３ｍｍ、シャンク径：φ６ｍｍ、有効長：１２ｍｍとした場合と、工具外径Ｄ：φ１．５ｍｍ、シャンク径：φ４ｍｍ、有効長：６ｍｍとした場合において、それぞれ加工時間を２０分と６０分として、工具回転軸ａに直交する平面を工具先端部で加工した場合の加工面の光沢性を外観目視により評価した。なお、実験例２における工具仕様に関し、離隔距離Ｘは下表３～５に示すようにサンプル毎で適宜な値に設定した。

【0062】

［工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合の加工条件］
被削材：プリハードン鋼（３０ＨＲＣ）
回転速度：１３，０００ｍｉｎ^－１
送り速度：１，５００ｍｍ／ｍｉｎ
軸方向の切込み量：０．０５ｍｍ
径方向の切込み量：０．１ｍｍ
クーラント：水溶性切削液

【0063】

［工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合の加工条件］
被削材：プリハードン鋼（３０ＨＲＣ）
回転速度：１９，０００ｍｉｎ^－１
送り速度：９５０ｍｍ／ｍｉｎ
軸方向の切込み量：０．０５ｍｍ
径方向の切込み量：０．０５ｍｍ
クーラント：水溶性切削液

【0064】

［工具外径Ｄをφ１．５ｍｍとした場合の加工条件］
被削材：プリハードン鋼（３０ＨＲＣ）
回転速度：２０，０００ｍｉｎ^－１
送り速度：４００ｍｍ／ｍｉｎ
軸方向の切込み量：０．０１５ｍｍ
径方向の切込み量：０．０３ｍｍ
クーラント：水溶性切削液

【0065】

［結果］
下表３は、工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合の各サンプルの仕様（平面６の幅Ｗ、工具外径Ｄに対する平面６の幅Ｗの径比率Ｗ／Ｄ（以下、単に「径比率Ｗ／Ｄ」という。）、離隔距離Ｘ）及び光沢性の評価結果を示したものであり、また、下表４は、工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合の各サンプルの仕様（平面６の幅Ｗ、径比率Ｗ／Ｄ、離隔距離Ｘ）及び光沢性の評価結果を示したものであり、また、下表５は、工具外径Ｄをφ１．５ｍｍとした場合の各サンプルの仕様（平面６の幅Ｗ、径比率Ｗ／Ｄ、離隔距離Ｘ）及び光沢性の評価結果を示したものである。なお、下表３～５の離隔距離Ｘに関し、工具回転軸ａを通る中心側切れ刃７若しくは中心側切れ刃７の延長線８の垂線９に対して、交点Ｐ２が負側に存する場合をマイナスで表した。また、光沢性の評価結果に関しては、いずれもボール刃５で仕上げた加工面と同等若しくはそれ以上の優れた光沢性であったものを◎、従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面よりも良好な光沢性であったものを○、従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面と同等の光沢性であったものを×で示した。

【0066】

なお、本実験例２において、ボール刃５で仕上げた加工面は、工具回転軸ａに対して４５°傾斜した平面とした。

【0067】

【表3】

【0068】

【表4】

【0069】

【表5】

【0070】

表３～５に示すように、工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合、工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合及び工具外径Ｄをφ１．５ｍｍとした場合のいずれにおいても、平面６の幅Ｗが０．００２ｍｍとなる仕様では、加工時間が２０分、６０分のいずれも、むしれが発生し従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面と同等の光沢性となることが確認されたが、平面６の幅Ｗが０．００５ｍｍとなる仕様では、従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面よりも良好な光沢性となることが確認された。これは、平面６の幅Ｗが０．００５ｍｍ未満の場合、平面６の摺接作用によるバニシング効果が小さくなるためと考える。

【0071】

また、表３及び表４に示すように、工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合及び工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合において、平面６の幅Ｗが０．０１ｍｍ以上で、且つ径比率Ｗ／Ｄが０．２以下（すなわち、平面６の幅Ｗが工具外径Ｄの２０％以下）となる仕様では、従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面よりも良好な光沢性となることが確認された。特に、加工初期（加工時間が２０分）の場合の上述の幅Ｗの仕様、及び加工時間が６０分の場合であり平面６の幅Ｗが０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下となる仕様では、ボール刃５で仕上げた加工面と同等若しくはそれ以上の優れた光沢性となることが確認された。

【0072】

また、表５に示すように、工具外径Ｄをφ１．５ｍｍとした場合において、平面６の幅Ｗが０．０１ｍｍ以上で、且つ径比率Ｗ／Ｄが０．２以下（すなわち、平面６の幅Ｗが工具外径Ｄの２０％以下、よって、平面６の幅Ｗが０．３ｍｍ以下）となる仕様では、加工時間が２０分、６０分のいずれも、ボール刃５で仕上げた加工面と同等若しくはそれ以上の優れた光沢性となることが確認された。

【0073】

また、工具外径Ｄをφ６ｍｍとした場合、工具外径Ｄをφ３ｍｍとした場合及び工具外径Ｄをφ１．５ｍｍとした場合のいずれにおいても、径比率Ｗ／Ｄが０．２よりも大きくなる仕様、すなわち、平面６の幅Ｗが工具外径Ｄの２０％よりも大きい値となる仕様では、加工初期（加工時間が２０分）では従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面よりも良好な光沢性となることが確認されたが、加工時間が６０分では、光沢性が低下し、従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面と同等の光沢性となることが確認された。これは、平面６の幅Ｗが工具外径Ｄの２０％よりも大きい値となることで、切削抵抗が増加し加工初期からむしれが発生したり切り屑の溶着を誘発してしまい、その後の平面６の切削面への摺接作用によっても十分なバニシング効果が得られなかったためと考える。

【0074】

以上、実験例２により、平面６の幅Ｗが、０．００５ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄとなるように平面を形成することで、光沢性に優れた加工面が得られることが確認された。

【0075】

さらに、好ましくは、工具外径Ｄがφ１．５ｍｍより大きい場合、平面６の幅Ｗが、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．３ｍｍとなるように平面６を形成し、また、工具外径Ｄがφ１．５ｍｍ以下の場合、平面６の幅Ｗが、０．０１ｍｍ≦Ｗ≦０．２Ｄとなるように平面６を形成することで、より光沢性に優れた加工面が得られることが確認された。

【0076】

なお、表３～５には示されていないが、上記の実験例２を実施する過程で、平面６の幅Ｗが、上述のボール刃５で仕上げた加工面と同等若しくはそれ以上の優れた光沢性（◎評価）となることが確認された仕様であっても、工具先端視において、平面６の回転軌跡となる円の直径が工具外径Ｄの３５％よりも大きい値となることで、必ずしも、ボール刃５で仕上げた加工面と同等若しくはそれ以上の優れた光沢性（◎評価）となるとは限らず、従来品のチゼルエッジで仕上げた加工面よりも良好な光沢性（○評価）となる場合もあることが確認された。

【0077】

これは、平面６の回転軌跡となる円の直径が工具外径Ｄの３５％よりも大きい値となることで、切削抵抗が増加して良好な切削面が得られなかったため、その後の平面６の切削面への摺接作用によっても優れた光沢性を有する加工面を得られるほどの十分なバニシング効果が得られなかったためと考える。

【0078】

以上より、工具先端視において、平面６の回転軌跡となる円の直径が工具外径Ｄの３５％以下となるように、すなわち、平面６の回転軌跡となる最大の円の半径となる、工具回転軸ａと平面６の外縁の最長距離が工具外径Ｄの１７．５％以下となるように平面６を形成することが好ましい。

【0079】

＜実験例３＞
実験例３は、本実施例と従来品（工具先端部にチゼルエッジを有する先端形状のボールエンドミル）との比較評価であり、本実施例は、平面６の幅Ｗを０．０２５ｍｍ、離隔距離Ｘを０．００５ｍｍとした。本実施例と従来品とは、工具先端部に平面６を有するか、またはチゼルエッジを有するかという違いがあるだけであり、すなわち、ボール刃５その他の部分は同じ仕様である。この仕様の本実施例と従来品を用いて下記加工条件で被削材を切削加工した際の加工面の光沢性と表面粗さを評価した。

【0080】

具体的には、本実施例、従来品ともに工具仕様は、工具外径Ｄ：φ３ｍｍ、シャンク径：φ６ｍｍ、有効長：１２ｍｍとし、工具回転軸ａに直交する平面（以下、「０°面」という。）を工具先端部で、また、工具回転軸ａに対して４５°傾斜した平面（以下、「４５°面」という。）をボール刃５で、２０分加工した場合と、６０分加工した場合のそれぞれの加工面の光沢性を外観目視（反射像の見え方）により行い、また、表面粗さの評価については、算術平均粗さＲａの測定により行った。

【0081】

［加工条件］
被削材：プリハードン鋼（３０ＨＲＣ）
回転速度：１９，０００ｍｉｎ^－１
送り速度：９５０ｍｍ／ｍｉｎ
軸方向の切込み量：０．０５ｍｍ
径方向の切込み量：０．０５ｍｍ
クーラント：水溶性切削液

【0082】

［結果］
図５は、本実施例と従来品のそれぞれの０°面の光沢性の評価結果を示したものである。具体的には、図中上部のスケール（金尺）の裏面には複数の明瞭な○印がスケール（金尺）の長手方向に繰り返し配置されており、この○印が繰り返し配置された面をそれぞれの加工面（０°面）上にかざして、この加工面（０°面）に映った○印（反射像）の見え方を比較評価したものである。この図５に示すように、０°面に関しては、本実施例は、加工時間２０分、６０分のいずれにおいても、鮮明な反射像（○印）が目視にて確認されるほどの優れた光沢性の加工面が得られたのに対し、従来品は、反射像（○印）が確認できず光沢の無い加工面であった。なお、４５°面（ボール刃５での加工面）に関しては、加工時間を２０分として本実施例と従来品を比較した結果、ボール刃５については同一仕様であることから両者の間に差異は見られず、図示しないが、両者ともに鮮明な反射像が目視にて確認されるほどの優れた光沢性の加工面が得られることが確認された。

【0083】

また、図６は、本実施例と従来品のそれぞれにおける加工時間２０分と６０分の０°面の算術平均粗さＲａの測定結果を示すグラフであり、図７は、本実施例と従来品のそれぞれにおける加工時間２０分の０°面と４５°面の算術平均粗さＲａの測定結果を示すグラフである。

【0084】

図６に示すように、本実施例は、従来品に比べて加工面の算術平均粗さＲａの値が小さくなることが確認された。

【0085】

また、図７に示すように、一般的には、従来品のように、工具先端部のチゼルエッジで加工する０°面はボール刃で加工した４５°面よりも表面粗さが大きくなるが、本実施例は、図７に示すように、４５°面と０°面は両者ともに良好な表面粗さとなっており、さらには、ボール刃５で加工した４５°面よりも平面６を有する工具先端部で加工した０°面の方が、より良好な表面粗さとなっていることが確認された。

【0086】

以上、実験例３より、本実施例は、工具先端部に中心側切れ刃７が工具回転軸ａ付近まで設けられる構成となるように平面６を設けることで、この工具先端部を使用した工具回転軸ａに直交する平面加工においても、ボール刃５を使用した加工面と同等若しくはそれ以上の光沢性に優れた加工面が得られることが確認された。

【0087】

なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

【符号の説明】

【0088】

１ 工具本体
２ 切り屑排出溝
３ すくい面
４ 先端逃げ面
５ ボール刃
６ 平面
７ 中心側切れ刃
８ 延長線
９ 垂線
10 稜線
ａ 工具回転軸
Ｘ 離隔距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】