JP2010240818A - ニック付きエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】良好な切削加工面精度を確保しつつ、ニック部分の欠損等の事故がなく高送りの高能率加工ができるニック付きエンドミルを提供することを目的とする。
【解決手段】複数の外周刃を有し、軸線回りに回転される工具本体の外周に、工具先端側からシャンク側に向かって切り屑を分断させるニックを、間隔をおいて複数個配設したエンドミルにおいて、前記ニックと前記外周刃をエンドミルのねじれ角と平行の切断面で見たときに、前記それぞれのニックの両端は丸みによって滑らかに前記ニックに隣接する外周刃と連なり、前記それぞれのニックの工具先端側の丸み半径が前記ニックの工具シャンク側の丸み半径より小さく、ニック溝の底端が工具シャンク側の丸みと直線若しくはニック溝に向かって凸状の曲線で繋がるか、又は前記直線と前記ニック溝に向かって凸状の曲線との組合せで繋がっていることを特徴とするニック付きエンドミルである。
【選択図】図２

Description

本発明はニック付きエンドミルに関するものである。

複数の外周刃を有するエンドミルにおいて、外周刃に工具先端側から工具シャンク側に向かって、切り屑を分断させるニックを設けることにより、切削時の抵抗が小さくなり、切り屑の処理性も良いので、高切込み切削ができることが知られている。また、ニックに挟まればフラット形状の外周刃部分により、中仕上げレベルの加工面粗さを実現可能とする工具も知られている。特許文献１、２に記載されているエンドミルはその一例である。特許文献１には、ニックの両端に大きなフランク角を設けることによって、ニックと外周刃部と繋いだ部分の強度を確保しようとするエンドミルが記載されており、特許文献２にはニックの両側の各連結部に丸みをつけることによって、耐チッピング性の向上と加工面粗さの向上を図るエンドミルが記載されている。

特開平０６−３３５８１４号公報 特開２００５−１３１７２８号公報

しかしながら、優れた中仕上げ加工面と切削加工能率を両立させたいという目的で、本発明者が詳細な検討をした結果、ニックの両側の形状とニック溝形状の最適化がとても大きな役割を果たすことが明らかになった。特許文献１に記載のニックの形状は、ニックと外周刃部が連結する形状が図７に示すように鋭いエッジ形になる。ニック両端に大きなフランク角を設けて強度を確保しようとするが、高能率加工においては、耐チッピング性から大きな問題がある。したがって、高能率の加工が難しい。

特許文献２に記載された工具ではニックの両側に丸みを設けることで耐チッピング性が向上できるが、ニックの工具先端側の丸み半径が工具シャンク側の丸み半径と比較して相対的に大きいために、切れ味が悪くなり、加工面面粗さの悪化と加工面の筋の発生につながりやすい。また、工具の軸に対し直角方向に入れたニックは図５に示すように工具のシャンク側が鋭角になるため、ニックの工具シャンク側がニックの工具先端側より強度が弱くなる。特許文献２に記載されたニック溝形状は図９のような凹円弧状であるために、ニックの工具シャンク側と工具先端側の丸み連結部との境界には角立っている部分が存在し、高送りでの高能率の条件で加工する際にチッピングが発生しやすいため、工具は切削寿命が短くなり、加工面の精度が悪化する。

本発明は以上のような背景のもとになされたものであり、粗加工から中仕上げ加工までが出来るエンドミルであって、良好な中仕上げ加工面面粗さを維持しながら、従来品の２倍以上の加工能率を実現できるニック付きエンドミルを提供することを目的とする。

本発明者は、かかる目的を達成するために、ニックの形状を変化させ切削試験を繰り返して評価し、最適なニックの形状を検討した。その結果、ニックが外周刃と繋がる部分の形状の変更と、ニック繋ぎ部分とニック溝の底部との繋ぐ形状の変更が上記の課題解決に重要であることが分かった。

すなわち本発明のうち、第１発明は、複数の外周刃を有する回転工具本体の外周に、工具先端側からシャンク側に向かって切り屑を分断させるニックを間隔をおいて複数個配設したエンドミルにおいて、前記ニックと前記外周刃をエンドミルのねじれ角と平行の切断面で見たときに、前記それぞれのニックの両端は丸みによって滑らかに前記ニックに隣接する外周刃と連なり、前記それぞれのニックの工具先端側の丸み半径が前記ニックの工具シャンク側の丸み半径より小さく、ニック溝の底部が工具シャンク側の丸みと直線もしくはニック溝に向かって凸状の曲線で繋がるか、又は前記直線と前記ニック溝に向かって凸状の曲線との組合せで繋がっていることを特徴とするニック付きエンドミルである。

本発明の第２発明は、前記の第１発明のニック付きエンドミルにおいて、エンドミルの工具直径をＤとしたときに、ニックの工具先端側の丸み半径Ｒ１が０．０１Ｄ〜０．０３Ｄ、ニックの工具シャンク側の丸み半径Ｒ２はニックの工具先端側の丸み半径の１．５〜２倍、及びニックの深さが０．０１Ｄ〜０．０５Ｄであることを特徴とするニック付きエンドミルである。

本発明のニック付きエンドミルは、ニックの工具シャンク側の丸み半径Ｒ２より小さくしたニックの工具先端側の丸み半径Ｒ１が設けられることにより、切れ味がよくなり加工面の筋線を軽減できるので、より高精度の加工面が実現できる。
本発明によれば、波刃外周刃を持つラフィング工具と同じように、切りくずを細かく分断させ、低抵抗で高能率の切削加工ができる上に、ラフィング工具より優位な効果として、荒切削加工段階で従来のニック付きエンドミルと比較しても２倍以上の高能率で切削しても加工面粗さが向上する。
本発明のニック付きエンドミルで加工すれば、中仕上げ加工と仕上げ加工が必ずしも必要ではなく、粗仕上げから一回の工程で切削加工が完了し、加工時間の大幅短縮と工具費の削減に寄与する。
本発明のニック付きエンドミルは、新しいニック形状によりチッピング等の欠損を心配する必要がないので、より高能率の切削が可能となる。

本発明のニック付きエンドミルを第２発明のようにすれば、高能率の加工と高精度の加工面をより確実に確保できる。且つ、一刃送り量の大きい加工条件においても、切りくずが良好に分断されるとともに、切削抵抗が低減されて、切削性能が向上する。

本発明の一実施例であるニック付きエンドミルの概観図である。 図１のニックと外周刃を、エンドミルのねじれ角に平行の切断面で見たＡ−Ａ´断面図であり、ニック溝の底端と工具シャンク側の丸みとの繋がりを直線とした図である。 図２において、本発明の他の例である、ニック溝の底端と工具シャンク側の丸みとの繋がりを、ニック溝に向かって凸状の曲線とした図である。 図２において、本発明の他の例である、ニック溝の底端と工具シャンク側の丸みとの繋がりを、ニック溝に向かって凸状の曲線と直線との組合せとした図である。 エンドミルの回転軸に対してニックと外周刃とが交差するコーナーの鋭角と鈍角の説明図である。 ニック溝の底端と工具シャンク側の丸みとの繋がりが、ニック溝に向かって凹状の曲線とした従来のニック付きエンドミルについて、図２のＡ−Ａ´断面図部に相当する図である。 ニックと外周刃部との繋がりが鋭いエッジ形である、特許文献１に記載されたニック形状を表す図である。 図７のニック形状において、該ニック形状に丸みを設けた特許文献１に記載されたニック形状を表す図である。 ニックと外周刃部との繋がりを、ニック溝を形成する凹円弧形状の半径より小さい丸みとし、該丸みの大きさを工具先端側と工具シャンク側とが同じとした特許文献２に記載されたニック形状を表す図である。 図９のニック形状において、該丸みの大きさを工具シャンク側の丸み半径が工具先端側の丸み半径より大きく設けた、特許文献２に記載されたニック形状を表す図である。

本発明の代表的な形態として、本発明のニック付きエンドミルを図１乃至図６で説明する。図１は本発明の一実施例であるニック付きエンドミルの概観図である。本発明のエンドミルは図１に示すように、工具直径Ｄで複数の外周刃１を有し、複数の外周刃１を有するエンドミル本体の外周に、工具先端側２からシャンク側３に向かって、切り屑を分断させるニック４が所定の間隔ごとに配置されている。

本発明のニック４の詳細な形状を図２で説明する。図２は図１のＡ−Ａ´断面を示す図で、ニック溝の底端８と工具シャンク側の丸み６との繋がりを直線とした図である。エンドミルは所定のねじれ角θを有するため、Ａ−Ａ´断面とはニックと外周刃をエンドミルのねじれ角と平行の切断面で見た断面である。図２乃至図４、図６、図９乃至図１０の説明において、便宜的に、あるニックの工具のシャンク側と工具先端側に存在する円弧（丸み）の半径を、工具先端側の丸み５では工具先端側の丸み半径Ｒ１と称し、工具シャンク側の丸み６では工具シャンク側の丸み半径Ｒ２と称する。本発明のニック付きエンドミルは、ニック４は工具先端側の丸み半径Ｒ１の円弧を部分的に持つ工具先端側の丸み５と、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２の円弧を部分的に持つ工具シャンク側の丸み６によって外周刃１とニック溝９とを繋げている。且つ、該ニック４の工具先端側の丸み半径Ｒ１が該ニックの工具シャンク側の丸み半径Ｒ２より小さく設けられている。また、ニック溝９のニック溝の底部７は凹状であり、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２と直線若しくは凸状の曲線でニック溝の底端８で繋がっている。

本発明のニック付きエンドミルにおける、ニック溝の底端８と工具シャンク側の丸み６との断面形状での繋ぎ方は三種類あり、その様子を図２乃至図４に示す。既に代表して述べた図２は、ニック溝の底端８と工具シャンク側の丸み６との繋がりを直線１０とした例である。図３は、ニック溝の底端８と工具シャンク側の丸み６との繋がりを、ニック溝９に向かって凸状の曲線１１で連結されている例である。図４は、ニック溝の底端８と工具シャンク側の丸み６との繋がりを、前記ニック溝９に向かって凸状の曲線１１と直線１０との組合せで繋げている例である。なお図２乃至図６の斜線はエンドミルの断面を示す。

図５は、回転軸に対してニック４と外周刃１とが交差するコーナーの鋭角１２と鈍角１３の説明図である。図５において、工具先端側２と工具シャンク側３とを比較して示すように、本発明のニック付きのエンドミルにおいては、ニック４の工具シャンク側３の部分がニック４と外周刃１とが交差するコーナーが鋭角１２になっているため、工具先端側２の鈍角１３と比べて形状的に強度がより弱い。

また、図６に示す従来のニック付きエンドミルのようにニック溝を形成する輪郭の形状が凹円弧形状のもの、すなわちニックの底部９が工具シャンク側の丸み６とニック溝に向かって凹状の曲線で繋いだものは、特に工具シャンク側３のニック形状が工具側にくぼむことになり、工具シャンク側の丸みと凹円弧形状の曲線１４で繋がる境界（接続部）には角立っている部分が存在し、高送りでの高能率の条件で加工する際にチッピングが発生しやすいため、工具は切削寿命が短くなり、加工面の精度が悪化する。これに対して本発明のニック形状は、図２乃至図４に例示するように、工具シャンク側の丸み６とニック溝の底端８との繋がりを、直線１０もしくはニック溝に向かって凸状の曲線１１で繋がるか、又は凸状の曲線１１と直線１０との組合せで繋ぐことにより、強度を増強でき、高送りでの高能率の加工条件で切削しても、チッピングの発生もなく安定した加工ができる。このように本発明では、ニック溝の底端８と工具シャンク側の丸み６との断面形状での繋ぎ方が発明の最も大切な要素の一つであり、切削特性にも大きく影響することを明らかにした。エンドミルのニック形状の詳細部分に着目し、切削特性を評価しつつ、この繋ぎ方を検討したことは従来技術にはない。

本発明のニック付きエンドミルは、ニック４の工具先端側の丸み半径Ｒ１が０．０１Ｄ〜０．０３Ｄ（Ｄは工具直径を表す。）の範囲内とするのが望ましい。この範囲であると、ニック４と外周刃１と繋いだ工具先端側２の強度をより十分に確保でき、チッピングを防ぐことができるからである。工具先端側の丸み半径Ｒ１が０．０１Ｄ未満であると相対的に強度が弱く、切削する際にチッピングが発生する可能性がでてくる。工具先端側の丸み半径Ｒ１が０．０３Ｄを超えると、加工面を工具シャンク側に押し付ける力が大きくなり、その結果、加工面に筋を残しやすくなり、加工面精度に影響する。

また、本発明のニック付きエンドミルの、ニック４の工具シャンク側の丸み半径Ｒ２は工具直径Ｄの１．５〜２倍の範囲内が望ましい。これにより、ニック４と外周刃１がうまく繋がり、ニック溝９の工具シャンク側３の強度を十分確保しチッピングを防ぐことができるので、高送りでの高能率の加工ができる。ニック４の工具シャンク側の丸み半径Ｒ２が工具直径Ｄの１．５倍未満の場合には強度が不足する。ニック４の工具シャンク側の丸み半径Ｒ２が工具直径Ｄの２倍を超える場合には切削抵抗が大きくなることから、いずれもチッピングが発生しやすい傾向となる。

本発明のニック付きエンドミルのニック深さＨは、０．０１Ｄ〜０．０５Ｄの範囲内が望ましい。ニック深さＨが０．０１Ｄ未満の場合、一刃送り量を多く取れない。その場合には、ニック４が有効に働きづらく、例えば、一刃送り量がニック深さＨより大きい場合、切り屑がつながり、高送りが難しくなる。逆に一刃送り量がニック深さＨより小さい場合は、高送りができないことになる。また、ニック深さＨが０．０５Ｄを超える場合、切れ刃の強度が弱くなり、チッピング起こすことがある。
この範囲のニック深さＨにより、切り屑がより良好に分断されるとともに、切削抵抗が小さくなり高能率の加工が一層確実になる。

なお、図２乃至図４において、ニック溝の輪郭形状は代表的に３個図示しているが、本発明では、いずれのニック４においても工具先端側の丸み半径Ｒ１は工具シャンク側の丸み半径Ｒ２より小さいことは必須の条件であるが、ニック４ごとの工具先端側の丸み半径Ｒ１と工具シャンク側の丸み半径Ｒ２の値はすべてのニック４で同じである必要はない。ただし、ニック溝９形成時の研削加工において砥石を使用することが普通であるから、ニック付きエンドミルの製造上は同じ砥石形状により研削すると都合が良いので、ほぼ同じ寸法が望ましいといえる。

特許文献１、特許文献２ともニックの形状を特徴にしている発明であるが、これらの発明の形状に基づき製作して評価した従来例１〜４は実施例の表１に記載する効果の欄からも分かるように、それぞれ下記のような問題点があることを明らかにした。

特許文献１に記載のニックの形状は、ニック４と外周刃部１とが連結する形状が図７に記載されるように鋭いエッジ形になっている。ニック両端に大きなフランク角を設けて強度を確保しようとするが、高能率加工においては、耐チッピング性から大きな問題がある。特に、能率の高い条件で切削する際に、前記図７のように鋭いエッジが付いて角立っているエッジ部分１５を持っていると、チッピングの可能性が高く、加工面には筋を残して、十分な加工面粗さが得られないという問題がある。また、特許文献１にはこの鋭いエッジ部に丸み（アール）をつけてもよいとの記載があるが、せいぜい常識的な範囲で丸みを付けても良いとの発想に過ぎず、基本形状は前記図８の形状に留まる。なお、図７、図８の斜線はエンドミルの断面を示す。

本発明が目的とするように、中仕上げ加工面面粗さを維持しつつ、従来品の２倍以上の加工能率（一刃送り量、回転数）を実現するためのニック付きエンドミルで重要なことは、常識程度に丸みを付けるだけでは事足りず、ニック４と外周刃１とが繋がる形状を工具先端側２と工具シャンク側３で相互の丸みの大きさの関係も含めてどのような形状にし、ニック溝９とどのように繋ぐかが重要なのである。本発明のニック付きエンドミルは、前記工具先端側の丸み半径Ｒ１と工具シャンク側の丸み半径Ｒ２の最適な大きさと、工具先端側の丸み半径Ｒ１と工具シャンク側の丸み半径Ｒ２との間の相互の関係、およびニック溝の底部７がニックのシャンク側の丸み６とどのように繋げるかを検討した結果として、従来の形状ではなし得なかった中仕上げ加工面粗さを得る切れ味を確保して、しかもニックの耐チッピング性に最適であるという両立した効果を得ることに成功したものである。

特許文献２に記載のニックの形状は、ニックと外周刃部とを繋ぐ形状として、図９に示すように、本発明の工具先端側の丸み半径Ｒ１と工具シャンク側の丸み半径Ｒ２に相当する部分が円弧状である点では一致する形状である。しかし本発明のように、工具先端側の丸み半径Ｒ１と工具シャンク側の丸み半径Ｒ２がどのような大きさで、工具先端側の丸み半径Ｒ１と工具シャンク側の丸み半径Ｒ２相互の大きさがどのような関係であるかは認識はなく、せいぜいニック溝を形成する凹円弧形状の半径より小さい円弧にするとの認識に留まる。さらに本発明との決定的な差異は、特許文献２に記載のニックは大きな凹円弧状（図９、図１０の半径Ｒ３）を必須としていることである。本発明者の評価によると、この凹円弧状は工具シャンク側３のニック形状が工具側にくぼみや、角立っている部分が存在し、本発明が目的とする高速送りの切削条件に対して強度的に耐えられない。このことは特許文献２に記載のニックの形状を有するエンドミルで切削試験を行った従来例３、４の実施例（表１）の結果からも明らかである。なお、図９、図１０の斜線はエンドミルの断面を示す。

本発明のニック付きエンドミルは、工具シャンク側の丸みからニック溝の底端へ、連続して直線若しくはニック溝に向かって凸状の曲線で繋がるか、前記直線と凸状の曲線の組み合わせで繋がっている。この形状によるニックの強度は、特許文献２に記載のニック溝に向かって凹円弧状の凹所を設けたニック形状より格段に強度が向上する。

本発明の実施例からも分かる本発明のニック４の望ましい形状と、形状の部分的な役割をまとめると下記のようになる。工具先端側の丸み半径Ｒ１は、特に、強度を確保した上で切れ味を確保し、面粗さの維持のために必要で、その範囲は工具直径をＤとするときに０．０１Ｄ〜０．０５Ｄとするのが望ましい。さらに望ましい範囲は、０．０１Ｄ〜０．０３Ｄである。工具シャンク側の丸み半径Ｒ２は主にニック４の耐チッピング性を確保する目的で、工具先端側の丸み半径Ｒ１の１．１倍〜２．５倍とするのが良い。工具シャンク側の丸み半径Ｒ２のさらに望ましい範囲は工具先端側の丸み半径Ｒ１の１．５倍〜２．０倍である。ただし、ここで記載した工具先端側の丸み半径Ｒ１や工具シャンク側の丸み半径Ｒ２の効果は単独で発揮されるものでもなく、ニック形状の全体の要件が満足されて発揮されるものである。

本発明の目的は、中仕上げ加工面の面粗さを維持し、従来品の２倍以上の加工能率（一刃送り量、回転数）を実現できるニック付きエンドミルを提供することである。これを実現するために、ニック付きエンドミルにおける種々のニック形状を検討した結果、ニック形状は、微妙な相違でニックの強度と切れ味（切れ味はワークの面粗さにも影響する）、および切り屑の分断と切り屑の排出性に影響を及ぼすことが分かった。本発明の実施例において、従来例も含めてニックの形状を検討した結果、特にニック溝から外周刃に至る形状や、ニックと外周刃とを繋ぐ形状が本発明の目的を達成するために大きな影響があることが分かった。
以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。

（実施例１）
本発明例、比較例、従来例に共通するエンドミル形状の条件として、スクエアエンドミル、刃径が１０ｍｍ、心厚が６．５ｍｍ、外周すくい角を０度、ねじれ角を４３度、刃数を４枚とし、外周刃にニックを千鳥の配列で配置したものを用意した。前記スクエアエンドミルのニックの工具先端側の丸み半径Ｒ１、ニックの工具シャンク側の丸み半径Ｒ２、ニック深さを変化させたもの、ニックのニック溝の底端と工具シャンク側の丸みとの繋ぐ形状を変えたものを本発明と比較例として、特許文献１、特許文献２に記載している形状のもの及び前記特許文献１の記載に基づいて工具先端側の丸み半径Ｒ１と工具シャンク側の半径Ｒ２を持たせたもの、前記特許文献２の工具先端側の丸み半径Ｒ１より工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を大きくしたものを従来例として作製した。

表１には本発明例、比較例、従来例ごとに通し番号で示した表１のうち、本発明例１、２、３は工具先端側のニックの丸み半径Ｒ１を０．０２５Ｄ（実寸で０．２５ｍｍ、以下同じ）、工具シャンク側のニックの丸み半径Ｒ２を半径Ｒ１の１．６倍（０．４ｍｍ）、ニック深さをＤの０．０３倍（０．３ｍｍ）とし、ニック溝の底端と工具シャンク側の丸みとの繋ぐ形状を変えたものである。本発明例４、５は工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を半径Ｒ１の１．６倍とし、工具先端側の丸み半径Ｒ１以外は本発明例１と同仕様として作製した。本発明例４は、工具先端側の丸み半径Ｒ１を０．０１Ｄ（０．１ｍｍ）、本発明例５は、工具先端側の丸み半径Ｒ１を０．０３Ｄ（０．３ｍｍ）とした。本発明例６、７は、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２以外は本発明例１と同仕様として作製した。本発明６は、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を半径Ｒ１の１．５倍、本発明例７は、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を半径Ｒ１の２．０倍とした。本発明例８、９は、ニック深さ以外は本発明例１と同仕様として作製し、本発明例８は、ニック深さをＤの０．０１倍（０．１ｍｍ）、本発明例９は、ニック深さをＤの０．０５倍（０．５ｍｍ）とした。

本発明例１０から本発明例１５までは、本発明のニック形状の最適な範囲を示す本発明の請求項２の周辺の範囲での実施例を例示したものである。その内、本発明例１０、１１は工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を半径Ｒ１の１．６倍としてＲ１の影響を調査した。工具先端側の丸み半径Ｒ１以外は本発明例１と同仕様として作製した。本発明例１０は、工具先端側の丸み半径Ｒ１を０．００８Ｄ（０．０８ｍｍ）、本発明例１１は、工具先端側の丸み半径Ｒ１を０．０３４Ｄ（０．３４ｍｍ）とした。本発明例１２、１３は工具シャンク側の丸み半径Ｒ２の影響を調査したもので、それ以外は本発明例１と同仕様として作製した。本発明例１２は、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を半径Ｒ１の１．３倍、本発明例１３は、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を半径Ｒ１の２．５倍とした。本発明例１４、１５は、ニック深さ以外は本発明例１と同仕様として作製しニック深さの影響を調べたものである。その内、本発明例１４は、ニック深さをＤの０．００８倍（０．０８ｍｍ）、本発明例１５は、ニック深さをＤの０．０７倍（０．７ｍｍ）とした。

比較例１は、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を工具先端側の丸み半径Ｒ１と同じでＤの０．０２５倍（０．２５ｍｍ）とした以外は、本発明例１と同仕様として作製した。比較例２は、工具先端側の丸み半径Ｒ１をＤの０．０４倍（０．４ｍｍ）、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を０．２５ｍｍとして工具先端側の丸み半径Ｒ１より小さく設けた以外は、本発明例１と同仕様として作製した。比較例３は、ニック溝の底端と工具シャンク側の丸みとの繋がりが、ニック溝に向かって凹円弧形状の曲線とした以外は、本発明例１と同仕様として作製した。

従来例１は、ニックと外周刃との繋がりが鋭いエッジ形を有する特許文献１に記載されたニック形状であり、その形状を図７に示す。ニックの工具先端側と工具シャンク側に丸みを設けない以外は、本発明例１と同仕様として作製した。

従来例２は、図７のニック形状において、該ニック形状に丸みを設けてもよいと特許文献１に記載されたニック形状であり、その形状を図８に示す。ニックの工具先端側の丸み半径Ｒ１をＤの０．００５倍（０．０５ｍｍ）、工具シャンク側の丸みの半径Ｒ２を半径Ｒ１の１倍（０．０５ｍｍ）に設けた以外は、従来例１と同仕様として作製した。

従来例３はニックと外周刃との繋がりを、ニック溝を形成する凹円弧形状の半径より小さい丸みとし、該丸みの大きさを工具先端側と工具シャンク側とが同じとした特許文献２に記載されたニック形状を図９に示す。ニックと外周刃との繋がりを凹状円弧とし、ニックの工具先端側の丸み半径Ｒ１をＤの０．０２５倍（０．２５ｍｍ）、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を工具先端側の丸み半径Ｒ１と同じに設けた以外は、本発明例１と同仕様として作製した。

従来例４は、図９のニック形状において、シャンク側の丸みの半径が工具先端側の丸みの半径より大きくした場合の特許文献２に記載されたニック形状であり、その形状を図１０に示す。ニックと外周刃との繋がりを凹状円弧とし、ニックの工具先端側の丸み半径Ｒ１をＤの０．０１倍（０．１ｍｍ）、工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を半径Ｒ１の１．３倍（０．１３ｍｍ）に設けた以外は、従来例３と同仕様として作製した。

従来例５は、ニック溝の底端と工具シャンク側の丸みとの繋がりが、ニック溝に向かって凹状円弧の曲線とした従来のニック付きエンドミル形状のものである。ニックの工具先端側と工具シャンク側に丸みを設けない以外は、本発明例１と同仕様として作製した。従来例６は、従来工具の一般的な形状のものである。

表１で、ニック形状が「直線連結」とは直線でニック溝の底端と工具シャンク側の丸み半径Ｒ２を繋いだもの、「凸形曲線」とはニック溝に向かって凸状の曲線で工具シャンク側の丸み半径Ｒ２とニック溝の底端とを繋いだもの、「直線＋凸形曲線」とはニック溝に向かって直線と凸状の曲線との組合せで工具シャンク側の丸み半径Ｒ２とニック溝の底端とを繋いだもの、「凹状円弧」とは従来例として、凹状の円弧あるいは凹状の曲線でニックの工具シャンク側の丸み半径Ｒ２とニック溝の底端とを繋いだものである。

切削試験条件としては、いずれの試料番号も統一した条件で行った。被削材はステンレスＳＵＳ３０４のブロック材を用意し、エンドミルの回転数は４０００回転／ｍｉｎ（切削速度１２０ｍ／ｍｉｎ）、軸方向切込み量１０ｍｍ、径方向切込み量４ｍｍとし、潤滑は水溶性切削液を使用した。従来のこの種のエンドミルでは、平均加工面粗さを確保した場合の平均的な送り速度は５００ｍｍ／ｍｉｎ前後なので、本発明の加工能率を評価するために、送り速度５００ｍｍ／ｍｉｎ（一刃送り量０．０３ｍｍ／ｍｉｎ）から送り速度を徐々に上げて、送りの限界を探った。したがって、送り速度が１０００ｍｍ／ｍｉｎ）以上となり、チッピング発生や加工面粗さの劣化の問題がなければ、加工能率が従来の２倍以上の目標を達成したといえる。

評価基準として、チッピングなどの不具合が生じた時点、若しくは、被削材の加工面の平均面粗さＲａが４μｍ以上に達した時点で切削を中止し、その時の送り速度を限界送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）として記録した。限界送り速度が１３００ｍｍ／ｍｉｎの時点で、チッピングなどの不具合が無く、加工面の平均加工面粗さＲａが４μｍ以下のものを「良好」として○印で表わした。限界送り速度が１６００ｍｍ／ｍｉｎの時点で、チッピングなどの不具合が無く、加工面の平均加工面粗さＲａが４μｍ以下のものを「高速送り良好」とし◎印で表わした。限界送り速度が１３００ｍｍ／ｍｉｎ以下でチッピング若しくは平均面粗さＲａが４μｍを超えるものは、その時点での加工面の平均加工面粗さＲａを測定し×印とした。各試料の仕様と結果を表１に示す。

表１より、本発明例１〜１５では全て、限界送り速度が１３００ｍｍ／ｍｉｎの時点で、チッピングや欠損がなく平均面粗さＲａが４μｍ以下で高送り加工ができた。特に、本発明例１、２、３、５、６、７、９では、更に限界送り速度が１６００ｍｍ／ｍｉｎの時点で、チッピングなどの不具合が無く、加工面の平均加工面粗さＲａが２．０μｍ以下となり、高送りでの高能率と高い精度の加工面を確保できた。

比較例１では、送り速度が１０００ｍｍ／ｍｉｎの時点でチッピングが発生した。このことは、ニックの工具先端側と工具シャンク側の丸みが同じで、Ｒ２が０．２５ｍｍと小さいため、強度が不足したことを示す。比較例２では、送り速度が８００ｍｍ／ｍｉｎで切削後、被削材の加工面に筋を残し、平均面粗さＲａが４．９８μｍ（４μｍ超）となった。これは、ニックの工具先端側の丸みが工具シャンク側の丸みより大きいため、加工面を工具シャンク側に押し付ける力が大きくなり、加工面に筋を残し、平均面粗さＲａが大きくなったことを示す。比較例３では、ニック溝の底部が工具のシャンク側の丸みとより強度の弱い凹状円弧で繋いであり、強度が不足したために、送り速度９００ｍｍ／ｍｉｎでの加工の際に、ニックの工具シャンク側の溝部分にチッピングが発生した。

従来例１では、送り速度６００ｍｍ／ｍｉｎで加工した際に、チッピングが発生して、平均面粗さＲａが４．９４μｍとなった。このことは、ニックの工具先端側と工具シャンク側に丸みを設けていないため、高送り加工では強度が弱くチッピングが発生したことを示す。従来例２は、従来例１のニック形状のものに工具先端側と工具シャンク側に丸みを設けた場合で、送り速度７００ｍｍ／ｍｉｎで加工した際に、チッピングが発生した。従来例３では、送り速度８００ｍｍ／ｍｉｎで加工した際に、ニックの工具シャンク側にチッピングが発生した。これは、ニックの工具シャンク側の丸み半径Ｒ２が工具先端の丸み半径Ｒ１と同じで、より弱い強度になっていること、また、ニックと外周刃との繋がりが凹状となって更なる強度不足となり、チッピングが発生したことを示す。

従来例４は、従来例３のニック形状のものにニックの工具先端側の丸みより工具シャンク側の丸みを大きく設けた場合である。送り速度が７００ｍｍ／ｍｉｎの時点でニックの工具シャンク側の溝部分にチッピングが発生し、平均面粗さＲａが５．２３μｍとなった。このことは、ニックと外周刃との繋がりが凹状となり、強度が不足して、高能率の条件において、チッピングが発生したことを示す。
従来例５では、送り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで加工した際に、チッピングが発生し、加工面粗さも５．３９μｍとなった。このことは、ニックの工具先端側と工具シャンク側に丸みもなく、外周刃とニック溝の底端と凹状円弧で繋ぐ構造のため、高送り加工ではニックの強度が弱く、チッピングが発生したことを示す。
従来例６では、送り速度６００ｍｍ／ｍｉｎで加工した際に、加工面平均面粗さＲａが５．３３μｍとなった。このことは、ニックの工具先端側と工具シャンク側に丸みが大きく、加工面にかかる抵抗が大きいため、加工面に筋が発生し、面粗さが悪化したことを示す。

本発明のニック付きエンドミルは、特徴のあるニック形状と外周刃の組合せにより、波刃外周刃を持つラフィング工具と同じように切り屑を細かく分断させ、従来形状より２倍以上の送り速度で加工することが可能となる。本発明のニック付きエンドミルは、チッピング等の欠損を心配する必要がなく、荒切削加工段階で高い送り速度で切削しても加工面粗さが向上するので、中仕上げ加工と仕上げ加工が必ずしも必要ではなくなり、加工時間の大幅短縮と工具費の削減に寄与する。
本発明のニック付きエンドミルの主な切削対象ワークは、例えば軟鋼、構造用鋼またはステンレス鋼であり、特に部品加工の切削に好適である。

１ 外周刃
２ 工具先端側
３ 工具シャンク側
４ ニック
５ 工具先端側の丸み
６ 工具シャンク側の丸み
７ ニック溝の底部
８ ニック溝の底端
９ ニック溝
１０ 直線
１１ 凸状の曲線
１２ 鋭角
１３ 鈍角
１４ 凹円弧形状の曲線
１５ エッジ部分
Ｄ 工具直径
Ｒ１ 工具先端側の丸み半径
Ｒ２ 工具シャンク側の丸み半径
Ｒ３ 凹部の半径Ｒ
θ 工具外周刃のねじれ角
ｂ エンドミルのねじれ角との平行線
Ｈ ニック深さ

Claims (2)

1. 複数の外周刃を有する回転工具本体の外周に、工具先端側からシャンク側に向かって切り屑を分断させるニックを間隔をおいて複数個配設したエンドミルにおいて、
   前記ニックと前記外周刃をエンドミルのねじれ角と平行の切断面で見たときに、前記それぞれのニックの両端は丸みによって滑らかに前記ニックに隣接する外周刃と連なり、
   前記それぞれのニックの工具先端側の丸み半径が前記ニックの工具シャンク側の丸み半径より小さく、
   ニック溝の底端が工具シャンク側の丸みと直線若しくはニック溝に向かって凸状の曲線で繋がるか、又は前記直線と前記ニック溝に向かって凸状の曲線との組合せで繋がっていることを特徴とするニック付きエンドミル。
2. ニック付きエンドミルの工具直径をＤとしたときに、ニックの工具先端側の丸み半径が０．０１Ｄ〜０．０３Ｄ、ニックの工具シャンク側の丸み半径はニックの工具先端側の丸み半径の１．５倍〜２倍で、ニックの深さが０．０１Ｄ〜０．０５Ｄであることを特徴とする請求項１に記載のニック付きエンドミル。

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