エンドミルおよびその製造方法
【課題】 直径２ｍｍ以下の小径でも安定した切削性能を有するエンドミルおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 軸線０回りに回転されるチップ部１１の工具先端部１２に、少なくとも一対の切刃１３がチップ部先端において軸線０を挟んで互いに反対側に形成されてなるエンドミルであって、切刃１３の外径が、直径２ｍｍ以下であり、工具先端部１２全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、工具先端部１２の外周面に逃げ面１７がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面１７の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下である。
【解決手段】 軸線０回りに回転されるチップ部１１の工具先端部１２に、少なくとも一対の切刃１３がチップ部先端において軸線０を挟んで互いに反対側に形成されてなるエンドミルであって、切刃１３の外径が、直径２ｍｍ以下であり、工具先端部１２全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、工具先端部１２の外周面に逃げ面１７がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面１７の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直径２ｍｍ以下の小径でフライス加工を安定して行うことができるエンドミルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の筐体の製造に使用される金型を加工する工具として、超硬合金や焼結ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（以下、ｃＢＮと称す）焼結体を使用したエンドミルが提供されている。特にｃＢＮは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有しており、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉといった金属との化学反応性が低いため、金型加工には最も適している材料である。ｃＢＮを使用したエンドミルにおいては、従来では短寿命であった６０ＨＲＣ以上の非常に硬い焼入れ鋼の切削加工で長寿命の加工が可能であり、高精度、長寿命の金型を提供することができるために注目されており、特に直径２ｍｍ以下の小径のエンドミルにおいては、金型の形状の複雑化及び小型化に伴い、今後の需要の増加が見込まれている。
【０００３】
従来、エンドミルの製造において、一般に砥石を使った切削加工によって形態形成（形状形成）されている。また、このエンドミルでは、切りくずを排出する役割をする逃げ面が、外周面に砥石による切削加工で形成されている。
また、エンドミルの加工方法としては、砥石による切削加工以外にレーザ加工が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、切刃部を有するダイヤモンドチップとエンドミル本体とを備えるエンドミルであって、すくい面切り取り部を紫外線レーザによるレーザ加工で切り取った単結晶ダイヤモンドを用いたエンドミルが記載されている。なお、このエンドミルでも、切刃を構成する部分（逃げ面やすくい面を含む）は砥石や遊離砥粒で研磨することで形成される。
また、特許文献２には、工具本体と単結晶ダイヤモンドから構成される刃部とを備えたエンドミルにおいて、刃部にレーザ加工を施して単結晶ダイヤモンドの（１１１）結晶面で構成されたすくい面を形成したエンドミルが提案されている。この刃部も単結晶ダイヤモンドから短冊状に形成され取付座にロウ付けされるものであり、逃げ面がレーザ加工で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３３９５７３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記従来のエンドミルの加工方法では、砥石を使った切削加工または研磨加工で逃げ面を形成しているが、切刃の外径が直径２ｍｍ以下の小径のエンドミルを作製する場合、逃げ面を砥石によって加工すると、安定した面精度で逃げ面を形成することができないという不都合があった。すなわち、小径で細いエンドミルに砥石による力学的な負荷が掛かると共に砥石自体の形状経時変化が生じることにより、面粗さが大きくなると共に面精度もばらついてしまい、安定した逃げ面を形成することが困難であった。特に、ｃＢＮ焼結体のように非常に硬度の高い材料の場合は困難であった。例えば、図１３に示すように、小径のボールエンドミルを作製する際に砥石によって逃げ面を形成すると、砥石の回転による多数の溝状の切削跡Ｄが一定方向に並んで形成されて面粗さが大きくなってしまう。このように逃げ面の面粗さが大きくなると、切りくずの逃げが悪くなり、安定した切削性能を得ることができない。そのため、従来、直径２ｍｍ以下の小径エンドミルでは面精度の高い逃げ面を形成することができず、安定した切削加工を行うことが難しかった。また、板状のｃＢＮチップやダイヤモンドチップ等をエンドミル本体に装着する手法では、直径２ｍｍ以下の小径のボールエンドミルを作製することが困難であった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、直径２ｍｍ以下の小径でも安定した切削性能を有するエンドミルおよびその製造方法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】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のエンドミルは、軸線回りに回転される工具先端部に、少なくとも一対の切刃が先端において前記軸線を挟んで互いに反対側に形成されてなるエンドミルであって、前記切刃の外径が、直径２ｍｍ以下であり、前記工具先端部全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、前記工具先端部の外周面に逃げ面がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
このエンドミルでは、切刃の外径が直径２ｍｍ以下の小径エンドミルであり、工具先端部全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、工具先端部の外周面に逃げ面がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であるので、力学的な負荷が掛らないレーザ加工により、小さい面粗さで高い面精度の逃げ面が工具先端部に一体形成されている。すなわち、従来の砥石による加工で多数の溝状の切削跡が生じた逃げ面に比べて、本発明のエンドミルは、レーザ加工による小さい面粗さおよび高い面精度の逃げ面を有しているので、小径のエンドミルにおいて、高い切りくず排出性能を得ることができる。
また、平板状チップを工具本体にロウ付けするのではなく、切刃を含む工具先端部全体をレーザ加工で形状形成するので、直径２ｍｍ以下の小径の工具先端部が容易にかつ高精度に得られる。
【００１０】
また、本発明のエンドミルは、前記逃げ面に、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝と、隣接する前記微細長溝間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝と、からなる網目状の微細凹凸が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このエンドミルでは、逃げ面に、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝と、隣接する微細長溝間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝と、からなる網目状の微細凹凸が形成されているので、従来の一定方向に多数延在する溝状の切削跡に比べて凹凸が小さくなり微細化されるため、面粗さがさらに小さくなり、より安定した切りくず排出性能を得ることができる。
【００１１】
また、本発明のエンドミルは、前記切刃として前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなすボール刃部を有したボールエンドミルであり、前記工具先端部のうち少なくとも前記ボール刃部がｃＢＮ焼結体、焼結ダイヤモンド、超硬合金のいずれかまたはその組み合わせで形成されていることを特徴とする。
すなわち、このエンドミルでは、工具先端部のうち少なくともボール刃部がｃＢＮ焼結体、焼結ダイヤモンド、超硬合金のいずれかまたはその組み合わせで形成されているので、耐摩耗性に優れて高寿命であり、優れた切削性能を有する小径ボールエンドミルとして、金型等の仕上げ加工等に好適であり、特にｃＢＮ焼結体は、高硬度鋼の仕上げ加工等に好適である。
【００１２】
本発明のエンドミルの製造方法は、上記本発明のエンドミルを製造する方法であって、ビーム断面の光強度分布がガウシアン分布であるレーザビームを照射して前記工具先端部全体を形状形成する三次元レーザ加工工程を有し、該三次元レーザ加工工程で、少なくとも前記逃げ面を形成する際に、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対する前記レーザビームの角度を５０°未満に設定して前記レーザビームを照射することを特徴とする。
【００１３】
このエンドミルの製造方法では、三次元レーザ加工工程で、少なくとも逃げ面を形成する際に、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対するレーザビームの角度を５０°未満に設定してレーザビームを照射するので、小さい面粗さかつ高寸法精度で逃げ面を形成することができる。すなわち、レーザ加工を行う場合、単にレーザビームの集光点が被加工物の表面に一致していたとしても、照射するレーザビームと加工面とのなす角度によって、加工後のモホロジーが変わり、寸法精度が悪くなる場合がある。レーザビームは、通常、ビーム断面の光強度分布がガウシアン分布を有しており、図１４に示すように、レーザビームＬの中心ほど強度が高いため、レーザビームＬの中心ほど深く加工されると共に周辺ほど浅く加工され、加工対象物５のレーザ照射した加工部分５ａの側面に一定の傾斜が生じて加工形状がだれてしまう。そこで、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対するレーザビームの角度（レーザビームの伝播方向とレーザビームが照射される面の法線方向とがなす角度）を、ビーム断面の光強度分布を考慮した角度である５０°未満に設定することで、加工形状がだれずに、小さい面粗さかつ高寸法精度な逃げ面を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るエンドミルおよびその製造方法によれば、切刃の外径が直径２ｍｍ以下の小径エンドミルにおいても、工具先端部全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、工具先端部の外周面に逃げ面がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であるので、小さい面粗さで高面精度な逃げ面を有し、高い切りくず排出性により安定した切削性能を得ることができる。したがって、本発明のエンドミルは、例えば、切りくず排出性に優れて高切削性能を有する小径ボールエンドミルとして、難加工材料の仕上げ加工等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の一実施形態において、エンドミルを示す工具先端部の側面図および上面図である。
【図２】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の一実施形態において、エンドミルを示す全体の側面図である。
【図３】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の一実施形態において、逃げ面の微細凹凸を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係るエンドミルの製造方法に使用するレーザ加工装置を示す概略的な全体構成図である。
【図５】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、レーザビームの走査方向とレーザビームの断面形状との関係を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、レーザビームと加工面との関係を示す従来方法（ａ）と本実施形態の方法（ｂ）との説明図である。
【図７】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、レーザビームの照射角度に対する設計上の加工面と実際の加工面との傾斜角ズレを示す説明図である。
【図８】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、レーザビームの照射角度に対する傾斜角ズレを示すグラフである。
【図９】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、加工前の加工面と設計上の加工後の加工面とに対するレーザビームの照射角度を示す説明図である。
【図１０】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、加工領域を周方向に４分割して加工する工程を示す説明図である。
【図１１】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、加工レイヤー毎の加工を示す説明図である。
【図１２】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の実施例において、逃げ面を示す拡大画像である。
【図１３】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の従来例において、逃げ面の切削跡を示す模式図である。
【図１４】レーザビームが照射されて加工された部分の断面形状を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るｃＢＮ焼結体を用いた場合のエンドミルおよびその製造方法の一実施形態を、図１から図１１を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している部分がある。
【００１７】
本実施形態のエンドミル１０は、図１および図２に示すように、軸線０回りに回転される工具先端部１２に、一対の切刃１３が先端において軸線０を挟んで互いに反対側に形成され、切刃１３として上記軸線０回りの回転軌跡が略半球状をなす一対のボール刃部１３ａを有した２枚刃のボールエンドミルである。このエンドミル１０は、超硬合金等の硬質材料により形成され先端側に小径の首部１４ａを有した円柱状のシャンク部１４と、首部１４ａ先端に拡散接合により接合された略円柱状のチップ部１１と、で構成されている。
【００１８】
上記チップ部１１は、首部１４ａに接合される超硬合金部１５と、該超硬合金部１５に接合されたｃＢＮ焼結体の刃部となる工具先端部１２と、で構成されている。すなわち、上記チップ部１１の工具先端部１２は、ｃＢＮ焼結体で形成されている。
そして、このエンドミル１０は、切刃１３の外径が、直径２ｍｍ以下であり、工具先端部１２全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、切刃１３のすくい面１６側にチャンファ１９（図１のハッチング部分）がレーザ加工で帯状に形成されている。
【００１９】
上記切刃１３は、先端側に設けられ円弧状に形成された一対のボール刃部１３ａと、ボール刃部１３ａから連続して軸線０に沿って直線状に延在する一対の外周刃部１３ｂと、を有している。すなわち、工具先端部１２は、ボール刃部１３ａおよび外周刃部１３ｂからなる切刃１３が形成された先端部分である。なお、ボール刃部１３ａの外径は、例えばＲ＝０．５ｍｍに設定されている。
【００２０】
上記工具先端部１２には、エンドミル回転方向を向く壁面に先端から基端側に向かって軸線０に沿って延びる平面状のすくい面１６が形成されている。また、工具先端部１２の外周面には、逃げ面１７が形成されている。すなわち、レーザ加工で形状形成されたすくい面１６と逃げ面１７との交差稜線に、ボール刃部１３ａと外周刃部１３ｂとが形成されている。
【００２１】
上記逃げ面１７の面粗さは、Ｒｚ（最大面粗さ）が２μｍ以下かつ面粗さＲａ（算術平均粗さ）が１μｍ以下である。
この逃げ面１７には、図３に示すように、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝Ｍ１と、隣接する微細長溝Ｍ１間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝Ｍ２と、からなる網目状の微細凹凸が形成されている。すなわち、逃げ面１７のテクスチャーが、多数の微細長溝Ｍ１と多数の微細短溝Ｍ２とによる微細凹凸となることから、面粗さＲｚ：２μｍ以下かつ面粗さＲａ：１μｍ以下が実現される。なお、微細長溝Ｍ１のピッチは、０．７〜１５μｍであり、微細短溝Ｍ２のピッチは、０．５〜１０μｍである。
【００２２】
上記チャンファ１９は、ボール刃部１３ａから外周刃部１３ｂまで延在して一定幅で形成されている。例えば、チャンファ幅は、３０〜４０μｍの範囲で一定に設定される。また、チャンファ１９の面粗さは、少なくともＲｚ：２μｍ以下、Ｒａ：１μｍ以下である。
【００２３】
次に、本実施形態のエンドミル１０の製造方法について、図４から図１１を参照して説明する。
本実施形態の製造方法に用いるレーザ加工装置２１は、図４に示すように、加工対象物の工具先端部１２にレーザビーム（レーザ光）Ｌを照射して３次元加工する装置であって、レーザビームＬをパルス発振して工具先端部１２に一定の繰り返し周波数で照射すると共に走査するレーザ光照射機構２２と、チップ部１１を接合したシャンク部１４を保持して回転可能なモータ等の回転機構２３と、該回転機構２３が設置されて移動可能な移動機構２４と、これらを制御する制御部２５と、を備えている。
【００２４】
上記移動機構２４は、水平面に平行なＸ方向に移動可能なＸ軸ステージ部２４ｘと、該Ｘ軸ステージ部２４ｘ上に設けられＸ方向に対して垂直なかつ水平面に平行なＹ方向に移動方向なＹ軸ステージ部２４ｙと、該Ｙ軸ステージ部２４ｙ上に設けられ回転機構２３が固定されてシャンク部１４を保持可能であると共に水平面に対して垂直方向に移動可能なＺ軸ステージ部２４ｚと、で構成されている。
【００２５】
上記レーザ光照射機構２２は、Ｑスイッチのトリガー信号によりレーザビームＬとなるレーザ光を発振すると共にスポット状に集光させる光学系も有するレーザ光源２６と、照射するレーザビームＬを走査させるガルバノスキャナ２７と、保持されたチップ部１１の加工位置を確認するために撮像するＣＣＤカメラ２８と、を備えている。
【００２６】
このレーザ光照射機構２２により出射されるレーザビームＬは、シングルモードでありビーム断面の光強度分布がガウシアン分布となっていると共に、図５に示すように、集光点においてビーム断面の光強度分布が楕円形状となっている。
また、レーザ光照射機構２２は、レーザビームＬの走査方向を、楕円形状である上記光強度分布の長軸方向または短軸方向に一致させている。これは、レーザビームＬの走査方向が、上記光強度分布の長軸方向または短軸方向に一致せずに長軸または短軸に対して傾いた方向であると、走査終端部分の加工形状が傾いてズレが生じてしまうためである。なお、本実施形態では、レーザビームＬの走査方向を、上記光強度分布の短軸方向に一致させている。
【００２７】
上記レーザ光源２６は、１９０〜５５０ｎｍのいずれかの波長のレーザ光を照射できるものが使用可能であり、例えば本実施形態では、波長３５５ｎｍのレーザ光を発振して出射できるものを用いている。
上記ガルバノスキャナ２７は、移動機構２４の直上に配置されている。また、上記ＣＣＤカメラ２８は、ガルバノスキャナ２７に隣接して設置されている。
【００２８】
このレーザ加工装置２１を用いてエンドミル１０を作製するには、レーザビームＬを照射して工具先端部１２全体を形状形成する（三次元レーザ加工工程）。この際、図６から図１０に示すように、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対するレーザビームＬの角度を５０°未満に設定してレーザビームＬを照射する。特に、逃げ面１７を形成する際に、レーザビームＬの角度を５０°未満に設定する。
【００２９】
すなわち、図６の（ａ）に示すように、工具先端部１２を周方向に２分割してレーザ加工する場合、周方向の端部では、加工面２９に対するレーザビームＬの角度θが５０°以上になってしまう。この場合、レーザビームＬのビーム断面の光強度分布がガウシアン分布を有しているため、図１４に示すように、レーザビームＬの中心ほど強度が高く、レーザビームＬの中心ほど深く加工されると共に周辺ほど浅く加工され、レーザ照射した加工部分５の側面に一定の傾斜が生じて加工形状がだれてしまう。
【００３０】
すなわち、図７に示すように、形状形成しようとする加工面２９ａの傾斜角度θ２と実際にレーザビームＬで加工して形状形成した加工面２９ｂの傾斜角度θ３とは、レーザビームＬが大きく傾いて照射されると傾斜角度にズレが発生してしまう。この現象は、図８に示すグラフからわかるように、形状形成しようとする加工面２９ａに対するレーザビームＬの照射角度が５０°以上になると顕著に生じて、傾斜角度が大きくずれる。
【００３１】
このため、本実施形態では、図９に示すように、加工前形状の加工面２９ｃと設計上の加工後形状の加工面２９ｄとの両方に対するレーザビームＬの角度θ４および角度θ５を、５０°未満に設定してレーザビームＬを照射する。また、レーザビームＬの角度θ４および角度θ５を、５０°未満に設定するため、図６の（ｂ）および図１０に示すように、工具先端部１２を周方向に４分割（領域Ａ〜Ｄに分割）してレーザ加工を行う。
【００３２】
すなわち、工具先端部１２を周方向に４分割したうちの１つの領域だけでレーザビームＬを走査することで、この加工領域内ではどの加工面に対してもレーザビームＬの角度θが５０°未満となる。したがって、図１０に示すように、レーザビームＬの照射方向と照射される加工面とのなす角度が、常に適切な角度範囲（θ＜５０°）になるように、回転機構２３を用いて工具先端部１２を、軸線０を中心に９０°毎４回分割回転させて加工を行う。なお、本実施形態では、レーザビームＬがチップ部１１の軸線０方向に沿って走査される。
【００３３】
また、本実施形態では、レーザビームＬの走査を行う際に、図１１に示すように、走査プログラム上、複数の加工レイヤー３０を積み重ねて設定することで、各加工レイヤー３０に対してレーザビームＬを垂直に照射し、加工レイヤー３０毎に所定部分を除去して、三次元形状の加工面２９（逃げ面１７やチャンファ１９など）を形成していく。すなわち、レーザビームＬの走査制御において、まず加工対象物のチップ部１１をレーザビームＬの照射方向に積層された複数の加工レイヤー３０に分けて設定する。
【００３４】
そして、加工前の形状と設計上の加工後形状とから加工除去する部分を、加工レイヤー３０毎に設定し、加工レイヤー３０毎にレーザビームＬを走査して所定部分を除去することで、逃げ面１７等の所定の加工面２９を形成していく。この加工方法では、加工レイヤー３０の分解能（厚さ）と加工レイヤー３０自体の平滑さとが加工後の面精度（ＲｚやＲａ等）を律することになる。なお、本実施形態では、面粗さが、少なくともＲｚ（最大面粗さ）：２μｍ以下、Ｒａ（算術平均粗さ）：１μｍ以下となるように加工レイヤー３０の分解能等が設定される。
【００３５】
この製造方法によりレーザ加工した面は、図３に示すように、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝Ｍ１と、隣接する微細長溝Ｍ１間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝Ｍ２と、からなる網目状の微細凹凸が形成された面粗さが小さく高い面精度の加工面となる。
【００３６】
このように本実施形態のエンドミル１０では、切刃１３の外径が直径２ｍｍ以下の小径エンドミルであり、工具先端部１２全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、工具先端部１２の外周面に逃げ面１７がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面１７の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であるので、力学的な負荷が掛らないレーザ加工により、小さい面粗さで高い面精度の逃げ面１７が工具先端部１２に一体形成されている。
【００３７】
すなわち、従来の砥石による加工で多数の溝状の切削跡が生じた逃げ面に比べて、本実施形態のエンドミル１０は、レーザ加工による小さい面粗さおよび高い面精度の逃げ面１７を有しているので、小径のエンドミルにおいて、高い切りくず排出性能を得ることができる。
また、平板状チップを工具本体にロウ付けするのではなく、切刃１３を含む工具先端部１２全体をレーザ加工で形状形成するので、直径２ｍｍ以下の小径の工具先端部１２が容易にかつ高精度に得られる。
【００３８】
また、逃げ面１７に、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝Ｍ１と、隣接する微細長溝Ｍ１間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝Ｍ２と、からなる網目状の微細凹凸が形成されているので、従来の一定方向に多数延在する溝状の切削跡に比べて凹凸が小さくなり微細化されるため、面粗さがさらに小さくなり、より安定した切りくず排出性能を得ることができる。
さらに、工具先端部１２のうち少なくともボール刃部１３ａがｃＢＮ焼結体で形成されているので、耐摩耗性に優れて高寿命であり、優れた切削性能を有する小径ボールエンドミルとして、高硬度鋼の仕上げ加工等に好適である。
【００３９】
本実施形態のエンドミルの製造方法では、三次元レーザ加工工程で、少なくとも逃げ面１７を形成する際に、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面２９に対するレーザビームＬの角度を５０°未満に設定してレーザビームＬを照射するので、小さい面粗さかつ高寸法精度で逃げ面１７を形成することができる。
したがって、本実施形態の製造方法では、逃げ面１７の寸法精度を±２μｍ以内、面粗さをＲｚ：２μｍ以下、Ｒａ：１μｍ以下とすることが可能である。
【実施例】
【００４０】
次に、上記本実施形態のエンドミルの製造方法により実際に作製したエンドミルの実施例について、逃げ面を拡大した写真画像（３５０倍の拡大画像）を、図１２に示す。
この画像からわかるように、本実施例のエンドミルの逃げ面は、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝と、隣接する微細長溝間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝と、からなる網目状の微細凹凸が形成されていると共に、面粗さＲｚが２μｍ以下、Ｒａが１μｍ以下であった。
【００４１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、本発明をボールエンドミルに適用したが、ラジアスエンドミル等の他のエンドミルに適用しても構わない。
また、ボール刃部および外周刃部が形成された工具先端部全体をｃＢＮ焼結体で形成し、ボール刃部および外周刃部の両方をｃＢＮ焼結体で形成しているが、軸線方向において先端からボール刃部の基端までの部分をｃＢＮ焼結体で形成し、ボール刃部の基端から外周刃部の基端までの部分を超硬合金で形成した工具先端部とするなど、ｃＢＮ焼結体、焼結ダイヤモンド、超硬合金とのこのような組み合わせをしても構わない。また、工具先端部全体を、焼結ダイヤモンドまたは超硬合金で形成しても構わない。
【符号の説明】
【００４３】
１，１０…エンドミル、１１…チップ部、１２…工具先端部、１３…切刃、１３ａ…ボール刃部、１３ｂ…外周刃部、１６…すくい面、１７…逃げ面、２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…加工面、Ｌ…レーザビーム、０…チップ部の軸線、Ｍ１…微細長溝、Ｍ２…微細短溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直径２ｍｍ以下の小径でフライス加工を安定して行うことができるエンドミルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の筐体の製造に使用される金型を加工する工具として、超硬合金や焼結ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（以下、ｃＢＮと称す）焼結体を使用したエンドミルが提供されている。特にｃＢＮは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有しており、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉといった金属との化学反応性が低いため、金型加工には最も適している材料である。ｃＢＮを使用したエンドミルにおいては、従来では短寿命であった６０ＨＲＣ以上の非常に硬い焼入れ鋼の切削加工で長寿命の加工が可能であり、高精度、長寿命の金型を提供することができるために注目されており、特に直径２ｍｍ以下の小径のエンドミルにおいては、金型の形状の複雑化及び小型化に伴い、今後の需要の増加が見込まれている。
【０００３】
従来、エンドミルの製造において、一般に砥石を使った切削加工によって形態形成（形状形成）されている。また、このエンドミルでは、切りくずを排出する役割をする逃げ面が、外周面に砥石による切削加工で形成されている。
また、エンドミルの加工方法としては、砥石による切削加工以外にレーザ加工が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、切刃部を有するダイヤモンドチップとエンドミル本体とを備えるエンドミルであって、すくい面切り取り部を紫外線レーザによるレーザ加工で切り取った単結晶ダイヤモンドを用いたエンドミルが記載されている。なお、このエンドミルでも、切刃を構成する部分（逃げ面やすくい面を含む）は砥石や遊離砥粒で研磨することで形成される。
また、特許文献２には、工具本体と単結晶ダイヤモンドから構成される刃部とを備えたエンドミルにおいて、刃部にレーザ加工を施して単結晶ダイヤモンドの（１１１）結晶面で構成されたすくい面を形成したエンドミルが提案されている。この刃部も単結晶ダイヤモンドから短冊状に形成され取付座にロウ付けされるものであり、逃げ面がレーザ加工で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３３９５７３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記従来のエンドミルの加工方法では、砥石を使った切削加工または研磨加工で逃げ面を形成しているが、切刃の外径が直径２ｍｍ以下の小径のエンドミルを作製する場合、逃げ面を砥石によって加工すると、安定した面精度で逃げ面を形成することができないという不都合があった。すなわち、小径で細いエンドミルに砥石による力学的な負荷が掛かると共に砥石自体の形状経時変化が生じることにより、面粗さが大きくなると共に面精度もばらついてしまい、安定した逃げ面を形成することが困難であった。特に、ｃＢＮ焼結体のように非常に硬度の高い材料の場合は困難であった。例えば、図１３に示すように、小径のボールエンドミルを作製する際に砥石によって逃げ面を形成すると、砥石の回転による多数の溝状の切削跡Ｄが一定方向に並んで形成されて面粗さが大きくなってしまう。このように逃げ面の面粗さが大きくなると、切りくずの逃げが悪くなり、安定した切削性能を得ることができない。そのため、従来、直径２ｍｍ以下の小径エンドミルでは面精度の高い逃げ面を形成することができず、安定した切削加工を行うことが難しかった。また、板状のｃＢＮチップやダイヤモンドチップ等をエンドミル本体に装着する手法では、直径２ｍｍ以下の小径のボールエンドミルを作製することが困難であった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、直径２ｍｍ以下の小径でも安定した切削性能を有するエンドミルおよびその製造方法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】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のエンドミルは、軸線回りに回転される工具先端部に、少なくとも一対の切刃が先端において前記軸線を挟んで互いに反対側に形成されてなるエンドミルであって、前記切刃の外径が、直径２ｍｍ以下であり、前記工具先端部全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、前記工具先端部の外周面に逃げ面がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
このエンドミルでは、切刃の外径が直径２ｍｍ以下の小径エンドミルであり、工具先端部全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、工具先端部の外周面に逃げ面がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であるので、力学的な負荷が掛らないレーザ加工により、小さい面粗さで高い面精度の逃げ面が工具先端部に一体形成されている。すなわち、従来の砥石による加工で多数の溝状の切削跡が生じた逃げ面に比べて、本発明のエンドミルは、レーザ加工による小さい面粗さおよび高い面精度の逃げ面を有しているので、小径のエンドミルにおいて、高い切りくず排出性能を得ることができる。
また、平板状チップを工具本体にロウ付けするのではなく、切刃を含む工具先端部全体をレーザ加工で形状形成するので、直径２ｍｍ以下の小径の工具先端部が容易にかつ高精度に得られる。
【００１０】
また、本発明のエンドミルは、前記逃げ面に、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝と、隣接する前記微細長溝間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝と、からなる網目状の微細凹凸が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このエンドミルでは、逃げ面に、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝と、隣接する微細長溝間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝と、からなる網目状の微細凹凸が形成されているので、従来の一定方向に多数延在する溝状の切削跡に比べて凹凸が小さくなり微細化されるため、面粗さがさらに小さくなり、より安定した切りくず排出性能を得ることができる。
【００１１】
また、本発明のエンドミルは、前記切刃として前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなすボール刃部を有したボールエンドミルであり、前記工具先端部のうち少なくとも前記ボール刃部がｃＢＮ焼結体、焼結ダイヤモンド、超硬合金のいずれかまたはその組み合わせで形成されていることを特徴とする。
すなわち、このエンドミルでは、工具先端部のうち少なくともボール刃部がｃＢＮ焼結体、焼結ダイヤモンド、超硬合金のいずれかまたはその組み合わせで形成されているので、耐摩耗性に優れて高寿命であり、優れた切削性能を有する小径ボールエンドミルとして、金型等の仕上げ加工等に好適であり、特にｃＢＮ焼結体は、高硬度鋼の仕上げ加工等に好適である。
【００１２】
本発明のエンドミルの製造方法は、上記本発明のエンドミルを製造する方法であって、ビーム断面の光強度分布がガウシアン分布であるレーザビームを照射して前記工具先端部全体を形状形成する三次元レーザ加工工程を有し、該三次元レーザ加工工程で、少なくとも前記逃げ面を形成する際に、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対する前記レーザビームの角度を５０°未満に設定して前記レーザビームを照射することを特徴とする。
【００１３】
このエンドミルの製造方法では、三次元レーザ加工工程で、少なくとも逃げ面を形成する際に、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対するレーザビームの角度を５０°未満に設定してレーザビームを照射するので、小さい面粗さかつ高寸法精度で逃げ面を形成することができる。すなわち、レーザ加工を行う場合、単にレーザビームの集光点が被加工物の表面に一致していたとしても、照射するレーザビームと加工面とのなす角度によって、加工後のモホロジーが変わり、寸法精度が悪くなる場合がある。レーザビームは、通常、ビーム断面の光強度分布がガウシアン分布を有しており、図１４に示すように、レーザビームＬの中心ほど強度が高いため、レーザビームＬの中心ほど深く加工されると共に周辺ほど浅く加工され、加工対象物５のレーザ照射した加工部分５ａの側面に一定の傾斜が生じて加工形状がだれてしまう。そこで、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対するレーザビームの角度（レーザビームの伝播方向とレーザビームが照射される面の法線方向とがなす角度）を、ビーム断面の光強度分布を考慮した角度である５０°未満に設定することで、加工形状がだれずに、小さい面粗さかつ高寸法精度な逃げ面を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るエンドミルおよびその製造方法によれば、切刃の外径が直径２ｍｍ以下の小径エンドミルにおいても、工具先端部全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、工具先端部の外周面に逃げ面がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であるので、小さい面粗さで高面精度な逃げ面を有し、高い切りくず排出性により安定した切削性能を得ることができる。したがって、本発明のエンドミルは、例えば、切りくず排出性に優れて高切削性能を有する小径ボールエンドミルとして、難加工材料の仕上げ加工等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の一実施形態において、エンドミルを示す工具先端部の側面図および上面図である。
【図２】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の一実施形態において、エンドミルを示す全体の側面図である。
【図３】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の一実施形態において、逃げ面の微細凹凸を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係るエンドミルの製造方法に使用するレーザ加工装置を示す概略的な全体構成図である。
【図５】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、レーザビームの走査方向とレーザビームの断面形状との関係を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、レーザビームと加工面との関係を示す従来方法（ａ）と本実施形態の方法（ｂ）との説明図である。
【図７】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、レーザビームの照射角度に対する設計上の加工面と実際の加工面との傾斜角ズレを示す説明図である。
【図８】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、レーザビームの照射角度に対する傾斜角ズレを示すグラフである。
【図９】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、加工前の加工面と設計上の加工後の加工面とに対するレーザビームの照射角度を示す説明図である。
【図１０】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、加工領域を周方向に４分割して加工する工程を示す説明図である。
【図１１】本実施形態に係るエンドミルの製造方法において、加工レイヤー毎の加工を示す説明図である。
【図１２】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の実施例において、逃げ面を示す拡大画像である。
【図１３】本発明に係るエンドミルおよびその製造方法の従来例において、逃げ面の切削跡を示す模式図である。
【図１４】レーザビームが照射されて加工された部分の断面形状を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るｃＢＮ焼結体を用いた場合のエンドミルおよびその製造方法の一実施形態を、図１から図１１を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している部分がある。
【００１７】
本実施形態のエンドミル１０は、図１および図２に示すように、軸線０回りに回転される工具先端部１２に、一対の切刃１３が先端において軸線０を挟んで互いに反対側に形成され、切刃１３として上記軸線０回りの回転軌跡が略半球状をなす一対のボール刃部１３ａを有した２枚刃のボールエンドミルである。このエンドミル１０は、超硬合金等の硬質材料により形成され先端側に小径の首部１４ａを有した円柱状のシャンク部１４と、首部１４ａ先端に拡散接合により接合された略円柱状のチップ部１１と、で構成されている。
【００１８】
上記チップ部１１は、首部１４ａに接合される超硬合金部１５と、該超硬合金部１５に接合されたｃＢＮ焼結体の刃部となる工具先端部１２と、で構成されている。すなわち、上記チップ部１１の工具先端部１２は、ｃＢＮ焼結体で形成されている。
そして、このエンドミル１０は、切刃１３の外径が、直径２ｍｍ以下であり、工具先端部１２全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、切刃１３のすくい面１６側にチャンファ１９（図１のハッチング部分）がレーザ加工で帯状に形成されている。
【００１９】
上記切刃１３は、先端側に設けられ円弧状に形成された一対のボール刃部１３ａと、ボール刃部１３ａから連続して軸線０に沿って直線状に延在する一対の外周刃部１３ｂと、を有している。すなわち、工具先端部１２は、ボール刃部１３ａおよび外周刃部１３ｂからなる切刃１３が形成された先端部分である。なお、ボール刃部１３ａの外径は、例えばＲ＝０．５ｍｍに設定されている。
【００２０】
上記工具先端部１２には、エンドミル回転方向を向く壁面に先端から基端側に向かって軸線０に沿って延びる平面状のすくい面１６が形成されている。また、工具先端部１２の外周面には、逃げ面１７が形成されている。すなわち、レーザ加工で形状形成されたすくい面１６と逃げ面１７との交差稜線に、ボール刃部１３ａと外周刃部１３ｂとが形成されている。
【００２１】
上記逃げ面１７の面粗さは、Ｒｚ（最大面粗さ）が２μｍ以下かつ面粗さＲａ（算術平均粗さ）が１μｍ以下である。
この逃げ面１７には、図３に示すように、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝Ｍ１と、隣接する微細長溝Ｍ１間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝Ｍ２と、からなる網目状の微細凹凸が形成されている。すなわち、逃げ面１７のテクスチャーが、多数の微細長溝Ｍ１と多数の微細短溝Ｍ２とによる微細凹凸となることから、面粗さＲｚ：２μｍ以下かつ面粗さＲａ：１μｍ以下が実現される。なお、微細長溝Ｍ１のピッチは、０．７〜１５μｍであり、微細短溝Ｍ２のピッチは、０．５〜１０μｍである。
【００２２】
上記チャンファ１９は、ボール刃部１３ａから外周刃部１３ｂまで延在して一定幅で形成されている。例えば、チャンファ幅は、３０〜４０μｍの範囲で一定に設定される。また、チャンファ１９の面粗さは、少なくともＲｚ：２μｍ以下、Ｒａ：１μｍ以下である。
【００２３】
次に、本実施形態のエンドミル１０の製造方法について、図４から図１１を参照して説明する。
本実施形態の製造方法に用いるレーザ加工装置２１は、図４に示すように、加工対象物の工具先端部１２にレーザビーム（レーザ光）Ｌを照射して３次元加工する装置であって、レーザビームＬをパルス発振して工具先端部１２に一定の繰り返し周波数で照射すると共に走査するレーザ光照射機構２２と、チップ部１１を接合したシャンク部１４を保持して回転可能なモータ等の回転機構２３と、該回転機構２３が設置されて移動可能な移動機構２４と、これらを制御する制御部２５と、を備えている。
【００２４】
上記移動機構２４は、水平面に平行なＸ方向に移動可能なＸ軸ステージ部２４ｘと、該Ｘ軸ステージ部２４ｘ上に設けられＸ方向に対して垂直なかつ水平面に平行なＹ方向に移動方向なＹ軸ステージ部２４ｙと、該Ｙ軸ステージ部２４ｙ上に設けられ回転機構２３が固定されてシャンク部１４を保持可能であると共に水平面に対して垂直方向に移動可能なＺ軸ステージ部２４ｚと、で構成されている。
【００２５】
上記レーザ光照射機構２２は、Ｑスイッチのトリガー信号によりレーザビームＬとなるレーザ光を発振すると共にスポット状に集光させる光学系も有するレーザ光源２６と、照射するレーザビームＬを走査させるガルバノスキャナ２７と、保持されたチップ部１１の加工位置を確認するために撮像するＣＣＤカメラ２８と、を備えている。
【００２６】
このレーザ光照射機構２２により出射されるレーザビームＬは、シングルモードでありビーム断面の光強度分布がガウシアン分布となっていると共に、図５に示すように、集光点においてビーム断面の光強度分布が楕円形状となっている。
また、レーザ光照射機構２２は、レーザビームＬの走査方向を、楕円形状である上記光強度分布の長軸方向または短軸方向に一致させている。これは、レーザビームＬの走査方向が、上記光強度分布の長軸方向または短軸方向に一致せずに長軸または短軸に対して傾いた方向であると、走査終端部分の加工形状が傾いてズレが生じてしまうためである。なお、本実施形態では、レーザビームＬの走査方向を、上記光強度分布の短軸方向に一致させている。
【００２７】
上記レーザ光源２６は、１９０〜５５０ｎｍのいずれかの波長のレーザ光を照射できるものが使用可能であり、例えば本実施形態では、波長３５５ｎｍのレーザ光を発振して出射できるものを用いている。
上記ガルバノスキャナ２７は、移動機構２４の直上に配置されている。また、上記ＣＣＤカメラ２８は、ガルバノスキャナ２７に隣接して設置されている。
【００２８】
このレーザ加工装置２１を用いてエンドミル１０を作製するには、レーザビームＬを照射して工具先端部１２全体を形状形成する（三次元レーザ加工工程）。この際、図６から図１０に示すように、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対するレーザビームＬの角度を５０°未満に設定してレーザビームＬを照射する。特に、逃げ面１７を形成する際に、レーザビームＬの角度を５０°未満に設定する。
【００２９】
すなわち、図６の（ａ）に示すように、工具先端部１２を周方向に２分割してレーザ加工する場合、周方向の端部では、加工面２９に対するレーザビームＬの角度θが５０°以上になってしまう。この場合、レーザビームＬのビーム断面の光強度分布がガウシアン分布を有しているため、図１４に示すように、レーザビームＬの中心ほど強度が高く、レーザビームＬの中心ほど深く加工されると共に周辺ほど浅く加工され、レーザ照射した加工部分５の側面に一定の傾斜が生じて加工形状がだれてしまう。
【００３０】
すなわち、図７に示すように、形状形成しようとする加工面２９ａの傾斜角度θ２と実際にレーザビームＬで加工して形状形成した加工面２９ｂの傾斜角度θ３とは、レーザビームＬが大きく傾いて照射されると傾斜角度にズレが発生してしまう。この現象は、図８に示すグラフからわかるように、形状形成しようとする加工面２９ａに対するレーザビームＬの照射角度が５０°以上になると顕著に生じて、傾斜角度が大きくずれる。
【００３１】
このため、本実施形態では、図９に示すように、加工前形状の加工面２９ｃと設計上の加工後形状の加工面２９ｄとの両方に対するレーザビームＬの角度θ４および角度θ５を、５０°未満に設定してレーザビームＬを照射する。また、レーザビームＬの角度θ４および角度θ５を、５０°未満に設定するため、図６の（ｂ）および図１０に示すように、工具先端部１２を周方向に４分割（領域Ａ〜Ｄに分割）してレーザ加工を行う。
【００３２】
すなわち、工具先端部１２を周方向に４分割したうちの１つの領域だけでレーザビームＬを走査することで、この加工領域内ではどの加工面に対してもレーザビームＬの角度θが５０°未満となる。したがって、図１０に示すように、レーザビームＬの照射方向と照射される加工面とのなす角度が、常に適切な角度範囲（θ＜５０°）になるように、回転機構２３を用いて工具先端部１２を、軸線０を中心に９０°毎４回分割回転させて加工を行う。なお、本実施形態では、レーザビームＬがチップ部１１の軸線０方向に沿って走査される。
【００３３】
また、本実施形態では、レーザビームＬの走査を行う際に、図１１に示すように、走査プログラム上、複数の加工レイヤー３０を積み重ねて設定することで、各加工レイヤー３０に対してレーザビームＬを垂直に照射し、加工レイヤー３０毎に所定部分を除去して、三次元形状の加工面２９（逃げ面１７やチャンファ１９など）を形成していく。すなわち、レーザビームＬの走査制御において、まず加工対象物のチップ部１１をレーザビームＬの照射方向に積層された複数の加工レイヤー３０に分けて設定する。
【００３４】
そして、加工前の形状と設計上の加工後形状とから加工除去する部分を、加工レイヤー３０毎に設定し、加工レイヤー３０毎にレーザビームＬを走査して所定部分を除去することで、逃げ面１７等の所定の加工面２９を形成していく。この加工方法では、加工レイヤー３０の分解能（厚さ）と加工レイヤー３０自体の平滑さとが加工後の面精度（ＲｚやＲａ等）を律することになる。なお、本実施形態では、面粗さが、少なくともＲｚ（最大面粗さ）：２μｍ以下、Ｒａ（算術平均粗さ）：１μｍ以下となるように加工レイヤー３０の分解能等が設定される。
【００３５】
この製造方法によりレーザ加工した面は、図３に示すように、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝Ｍ１と、隣接する微細長溝Ｍ１間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝Ｍ２と、からなる網目状の微細凹凸が形成された面粗さが小さく高い面精度の加工面となる。
【００３６】
このように本実施形態のエンドミル１０では、切刃１３の外径が直径２ｍｍ以下の小径エンドミルであり、工具先端部１２全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、工具先端部１２の外周面に逃げ面１７がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面１７の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であるので、力学的な負荷が掛らないレーザ加工により、小さい面粗さで高い面精度の逃げ面１７が工具先端部１２に一体形成されている。
【００３７】
すなわち、従来の砥石による加工で多数の溝状の切削跡が生じた逃げ面に比べて、本実施形態のエンドミル１０は、レーザ加工による小さい面粗さおよび高い面精度の逃げ面１７を有しているので、小径のエンドミルにおいて、高い切りくず排出性能を得ることができる。
また、平板状チップを工具本体にロウ付けするのではなく、切刃１３を含む工具先端部１２全体をレーザ加工で形状形成するので、直径２ｍｍ以下の小径の工具先端部１２が容易にかつ高精度に得られる。
【００３８】
また、逃げ面１７に、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝Ｍ１と、隣接する微細長溝Ｍ１間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝Ｍ２と、からなる網目状の微細凹凸が形成されているので、従来の一定方向に多数延在する溝状の切削跡に比べて凹凸が小さくなり微細化されるため、面粗さがさらに小さくなり、より安定した切りくず排出性能を得ることができる。
さらに、工具先端部１２のうち少なくともボール刃部１３ａがｃＢＮ焼結体で形成されているので、耐摩耗性に優れて高寿命であり、優れた切削性能を有する小径ボールエンドミルとして、高硬度鋼の仕上げ加工等に好適である。
【００３９】
本実施形態のエンドミルの製造方法では、三次元レーザ加工工程で、少なくとも逃げ面１７を形成する際に、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面２９に対するレーザビームＬの角度を５０°未満に設定してレーザビームＬを照射するので、小さい面粗さかつ高寸法精度で逃げ面１７を形成することができる。
したがって、本実施形態の製造方法では、逃げ面１７の寸法精度を±２μｍ以内、面粗さをＲｚ：２μｍ以下、Ｒａ：１μｍ以下とすることが可能である。
【実施例】
【００４０】
次に、上記本実施形態のエンドミルの製造方法により実際に作製したエンドミルの実施例について、逃げ面を拡大した写真画像（３５０倍の拡大画像）を、図１２に示す。
この画像からわかるように、本実施例のエンドミルの逃げ面は、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝と、隣接する微細長溝間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝と、からなる網目状の微細凹凸が形成されていると共に、面粗さＲｚが２μｍ以下、Ｒａが１μｍ以下であった。
【００４１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、本発明をボールエンドミルに適用したが、ラジアスエンドミル等の他のエンドミルに適用しても構わない。
また、ボール刃部および外周刃部が形成された工具先端部全体をｃＢＮ焼結体で形成し、ボール刃部および外周刃部の両方をｃＢＮ焼結体で形成しているが、軸線方向において先端からボール刃部の基端までの部分をｃＢＮ焼結体で形成し、ボール刃部の基端から外周刃部の基端までの部分を超硬合金で形成した工具先端部とするなど、ｃＢＮ焼結体、焼結ダイヤモンド、超硬合金とのこのような組み合わせをしても構わない。また、工具先端部全体を、焼結ダイヤモンドまたは超硬合金で形成しても構わない。
【符号の説明】
【００４３】
１，１０…エンドミル、１１…チップ部、１２…工具先端部、１３…切刃、１３ａ…ボール刃部、１３ｂ…外周刃部、１６…すくい面、１７…逃げ面、２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…加工面、Ｌ…レーザビーム、０…チップ部の軸線、Ｍ１…微細長溝、Ｍ２…微細短溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転される工具先端部に、少なくとも一対の切刃が先端において前記軸線を挟んで互いに反対側に形成されてなるエンドミルであって、
前記切刃の外径が、直径２ｍｍ以下であり、
前記工具先端部全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、前記工具先端部の外周面に逃げ面がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とするエンドミル。
【請求項２】
請求項１に記載のエンドミルにおいて、
前記逃げ面に、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝と、隣接する前記微細長溝間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝と、からなる網目状の微細凹凸が形成されていることを特徴とするエンドミル。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンドミルにおいて、
前記切刃として前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなすボール刃部を有したボールエンドミルであり、
前記工具先端部のうち少なくとも前記ボール刃部がｃＢＮ焼結体、焼結ダイヤモンド、超硬合金のいずれかまたはその組み合わせで形成されていることを特徴とするエンドミル。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のエンドミルを製造する方法であって、
ビーム断面の光強度分布がガウシアン分布であるレーザビームを照射して前記工具先端部全体を形状形成する三次元レーザ加工工程を有し、
該三次元レーザ加工工程で、少なくとも前記逃げ面を形成する際に、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対する前記レーザビームの角度を５０°未満に設定して前記レーザビームを照射することを特徴とするエンドミルの製造方法。
【請求項１】
軸線回りに回転される工具先端部に、少なくとも一対の切刃が先端において前記軸線を挟んで互いに反対側に形成されてなるエンドミルであって、
前記切刃の外径が、直径２ｍｍ以下であり、
前記工具先端部全体がレーザ加工で形状形成されていると共に、前記工具先端部の外周面に逃げ面がレーザ加工で形状形成され、該逃げ面の面粗さＲｚが２μｍ以下かつ面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とするエンドミル。
【請求項２】
請求項１に記載のエンドミルにおいて、
前記逃げ面に、互いに略平行に並んで延在した多数の微細長溝と、隣接する前記微細長溝間に該隣接する方向に延在する多数の微細短溝と、からなる網目状の微細凹凸が形成されていることを特徴とするエンドミル。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンドミルにおいて、
前記切刃として前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなすボール刃部を有したボールエンドミルであり、
前記工具先端部のうち少なくとも前記ボール刃部がｃＢＮ焼結体、焼結ダイヤモンド、超硬合金のいずれかまたはその組み合わせで形成されていることを特徴とするエンドミル。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のエンドミルを製造する方法であって、
ビーム断面の光強度分布がガウシアン分布であるレーザビームを照射して前記工具先端部全体を形状形成する三次元レーザ加工工程を有し、
該三次元レーザ加工工程で、少なくとも前記逃げ面を形成する際に、加工前形状と設計上の加工後形状との両方において加工面に対する前記レーザビームの角度を５０°未満に設定して前記レーザビームを照射することを特徴とするエンドミルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図８】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図８】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−６１３５（Ｐ２０１２−６１３５Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４６９９０（Ｐ２０１０−１４６９９０）
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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