エンドミル及びそのエンドミルの製造方法
【課題】工具剛性を確保して、加工精度の向上を図ることができるエンドミル及びそのエンドミルの製造方法を提供すること。
【解決手段】
エンドミル１によれば、チップ座１４の工具本体１０後端側の端部Ｐ１は、刃部１２の範囲内に設定されているので、かかる端部Ｐ１をシャンク部１１の範囲内に設定する場合と比較して、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、工具剛性が低下することに起因して被加工物の切削加工時に発生するびびりを抑制することができるので、加工精度の向上を図ることができる。
【解決手段】
エンドミル１によれば、チップ座１４の工具本体１０後端側の端部Ｐ１は、刃部１２の範囲内に設定されているので、かかる端部Ｐ１をシャンク部１１の範囲内に設定する場合と比較して、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、工具剛性が低下することに起因して被加工物の切削加工時に発生するびびりを抑制することができるので、加工精度の向上を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミル及びそのエンドミルの製造方法に関し、特に、工具剛性を確保して、加工精度の向上を図ることができるエンドミル及びそのエンドミルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、切れ刃が形成されるチップを工具本体にろう付け固着したエンドミルが知られている。かかるエンドミルとして、例えば、特許文献１には、工具本体が超硬合金から構成されるスクエアエンドミルが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１７８２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されるスクエアエンドミルのように、工具本体が超硬合金から構成される場合には、工具本体の硬度が極めて高いため、一般に、チップを取り付けるためのチップ座は、研削加工によって工具本体に形成される。また、かかるチップ座を研削加工によって形成する場合でも、直径の小さな砥石を用いて工具本体の加工を行うと、加工に時間がかかり、製造コストの増加を招くので、より大きな直径の砥石が用いられる。
【０００４】
しかしながら、直径の大きな砥石を用いて工具本体の加工を行うと、加工すべき範囲よりも広い範囲で砥石が工具本体に接触し、工具本体が必要以上に加工されるので、チップ座が大きくなり過ぎてしまう。その結果、工具断面積が減少して、工具剛性が低下することで、被加工物の切削加工時にびびりを発生させる要因となり、加工精度の悪化を招くという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、工具剛性を確保して、加工精度の向上を図ることができるエンドミル及びそのエンドミルの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載のエンドミルは、超硬合金から構成され軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体とは別体に構成され切れ刃が形成されるチップとを備え、そのチップが前記工具本体にろう付け固着されたものであり、前記工具本体は、その工具本体の後端側に設けられるシャンク部と、そのシャンク部に連設され前記工具本体の先端側に設けられる刃部と、前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設され前記チップが取り付けられるチップ座と、そのチップ座に対して前記工具本体の回転方向前方側に連設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設される切りくず排出溝とを備え、前記チップ座の前記工具本体後端側の端部は、前記刃部の範囲内に設定されると共に、前記切りくず排出溝の前記工具本体後端側の端部は、前記シャンク部の範囲内に設定されている。
【０００７】
請求項２記載のエンドミルは、請求項１記載のエンドミルにおいて、前記チップは、少なくとも切れ刃の形成される部分が立方晶窒化ホウ素または多結晶ダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体から構成されている。
【０００８】
請求項３記載のエンドミルの製造方法は、超硬合金から構成され軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体とは別体に構成され切れ刃が形成されるチップとを備え、そのチップが前記工具本体にろう付け固着されたエンドミルであって、前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設され前記チップが取り付けられるチップ座を備えたエンドミルの製造方法であり、超硬合金の成分となる混合粉末に圧力を加えて成型されたブランクを予備焼結する予備焼結工程と、その予備焼結工程において予備焼結されたブランクに加工を施して、前記工具本体を成形する工具本体成形工程と、その工具本体成形工程において成形された工具本体を焼結する焼結工程と、前記工具本体成形工程と焼結工程との間に行われ、前記工具本体成形工程において成形された工具本体に加工を施して、前記工具本体に前記チップ座を形成するチップ座形成工程とを備えている。
【０００９】
請求項４記載のエンドミルの製造方法は、請求項３記載のエンドミルの製造方法において、前記工具本体は、その工具本体の後端側に設けられるシャンク部と、そのシャンク部に連設され前記工具本体の先端側に設けられる刃部とを備えており、前記チップ座形成工程において前記工具本体に形成されるチップ座は、前記工具本体後端側の端部が前記刃部の範囲内に設定されている。
【００１０】
請求項５記載のエンドミルの製造方法は、請求項３又は４に記載のエンドミルの製造方法において、前記工具本体は、前記チップ座に対して前記工具本体の回転方向前方側に連設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設される切りくず排出溝を備えており、前記工具本体成形工程と焼結工程との間または前記焼結工程の後に行われ、前記工具本体に加工を施して前記切りくず排出溝を形成する切りくず排出溝形成工程を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載のエンドミルによれば、チップ座の工具本体後端側の端部は、刃部の範囲内に設定されているので、かかる端部をシャンク部の範囲内に設定する場合と比較して、チップ座が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。即ち、刃部の範囲は、チップの全長に基づいて設定されるものであり、本発明のように、チップ座の工具本体後端側の端部を刃部の範囲内に設定することで、チップ座をチップに対応した大きさとして、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、工具剛性が低下することに起因して被加工物の切削加工時に発生するびびりを抑制することができるので、加工精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００１２】
また、本発明によれば、チップ座とは別体に形成される切りくず排出溝を備えているので、工具剛性を確保しつつも、切りくず排出性の向上を図ることができるという効果がある。
【００１３】
ここで、例えば、切りくず排出溝とチップ座とを一体に形成する場合には、切りくず排出性の向上を図るべく切りくず排出溝を拡大すると、切りくず排出溝の拡大につれてチップ座が大きくなり、工具剛性の低下を招く一方、工具剛性を確保すべく切りくず排出溝をチップ座の大きさに合わせると、十分な大きさの切りくず排出溝を確保することができず、切りくず排出性の低下を招く。これに対し、本発明によれば、切りくず排出溝とチップ座とが別体に形成されるので、工具剛性を確保しつつも、切りくず排出性の向上を図ることができ、工具剛性の確保と切りくず排出性の向上とを両立して達成することができるという効果がある。
【００１４】
更に、本発明によれば、切りくず排出溝の工具本体後端側の端部は、シャンク部の範囲内に設定されているので、かかる端部を刃部の範囲内に設定する場合と比較して、切りくず排出溝を拡大することができ、切りくず排出性のより一層の向上を図ることができるという効果がある。
【００１５】
請求項２記載のエンドミルによれば、請求項１記載のエンドミルの奏する効果に加え、前記チップは、少なくとも切れ刃の形成される部分が立方晶窒化ホウ素または多結晶ダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体から構成されているので、切れ刃の耐摩耗性を確保して、工具寿命の向上を図ることができるという効果がある。
【００１６】
請求項３記載のエンドミルの製造方法によれば、予備焼結工程においてブランクが予備焼結され、その予備焼結されたブランクに工具本体成形工程において加工が施されて工具本体が成形され、その成形された工具本体にチップ座形成工程において加工が施されて工具本体にチップ座が形成され、そのチップ座が形成された工具本体が焼結工程において焼結される。つまり、製造過程において、工具本体を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で工具本体にチップ座が形成される。
【００１７】
よって、工具本体を焼結した後では、工具本体の硬度が極めて高く、加工が困難であるところ、本発明によれば、工具本体を焼結する前の段階において工具本体にチップ座が形成されるので、焼結後と比較して工具本体の硬度が低い状態でチップ座を形成することができ、チップ座の形成を容易に行うことができるという効果がある。
【００１８】
ところで、従来、超硬合金から構成される工具本体を焼結後に加工する場合には、工具本体の硬度が極めて高いため、一般に、研削加工が行われる。また、研削加工を行う場合でも、直径の小さな砥石を用いて工具本体の加工を行うと、加工に時間がかかり、製造コストの増加を招くので、より大きな直径の砥石が用いられる。
【００１９】
しかしながら、直径の大きな砥石を用いて工具本体の加工を行うと、加工すべき範囲よりも広い範囲で砥石が工具本体に接触し、工具本体が必要以上に加工されるので、工具断面積の減少を招く。
【００２０】
これに対し、本発明によれば、工具本体を焼結する前の段階で工具本体にチップ座が形成されることで、焼結後と比較して工具本体の硬度が低い状態でチップ座を形成することができるので、研削加工に限られず、切削加工によっても、チップ座の形成を容易に行うことができる。チップ座の形成が容易となれば、工具本体の加工時間を短縮することができるので、製造コストの増加を招くことなく、直径の小さな砥石や切削工具を用いてチップ座を形成することが可能となる。よって、工具本体が必要以上に加工されることがないので、チップ座が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、加工精度の向上を図り得るエンドミルを製造することができるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載のエンドミルの製造方法によれば、請求項３記載のエンドミルの製造方法の奏する効果に加え、チップ座形成工程において工具本体に形成されるチップ座は、工具本体後端側の端部が刃部の範囲内に設定されているので、かかる端部をシャンク部の範囲内に設定する場合と比較して、チップ座が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、加工精度の向上を図り得るエンドミルを製造することができるという効果がある。
【００２２】
請求項５記載のエンドミルの製造方法によれば、請求項３又は４に記載のエンドミルの製造方法の奏する効果に加え、工具本体成形工程と焼結工程との間または焼結工程の後に行われる切りくず排出溝形成工程において工具本体に加工が施されて切りくず排出溝が形成される。
【００２３】
ここで、工具本体成形工程と焼結工程との間に切りくず排出溝形成工程を行う場合には、製造過程において、工具本体を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で工具本体に切りくず排出溝が形成される。
【００２４】
よって、工具本体を焼結した後では、工具本体の硬度が極めて高く、加工が困難であるところ、工具本体を焼結する前の段階において工具本体に切りくず排出溝が形成されるので、焼結後と比較して工具本体の硬度が低い状態で切りくず排出溝を形成することができ、切りくず排出溝の形成を容易に行うことができるという効果がある。
【００２５】
また、焼結工程の後に切りくず排出溝形成工程を行う場合には、製造過程において、工具本体を焼結した後の段階で工具本体に切りくず排出溝が形成される。
【００２６】
よって、工具本体を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で切りくず排出溝を形成する場合には、その後に行われる焼結工程により、切りくず排出溝にひずみが生じ、切りくず排出溝の寸法精度が確保し難いところ、工具本体を焼結した後の段階で切りくず排出溝が形成されるので、ひずみを予め考慮する必要がなく、切りくず排出溝を形成することができ、切りくず排出溝の形成を容易に行うことができるという効果がある。また、寸法精度の高い切りくず排出溝を形成することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施の形態におけるエンドミル１の正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ｉｂ方向視におけるエンドミル１の先端面図である。また、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＩｃ−Ｉｃ線におけるエンドミル１の拡大断面図である。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）中の矢印Ａは、エンドミル１の回転方向を示している。
【００２８】
まず、図１を参照して、エンドミル１の全体構成について説明する。エンドミル１は、マシニングセンタ等の加工機械（図示せず）から伝達される回転力によって金型などの自由曲面加工を行う切削工具であり、図１に示すように、工具本体１０と、その工具本体１０とは別体に構成され工具本体１０にろう付け固着される４つのチップ２０とを主に備えている。
【００２９】
工具本体１０は、タングステンカーバイト（ＷＣ）とコバルト（Ｃｏ）との混合粉末を加圧焼結した超硬合金から構成され、図１（ａ）に示すように、その後端側（図１（ａ）左側）には、軸心Ｏを中心軸として円柱状に形成されたシャンク部１１が設けられている。このシャンク部１１がホルダ（図示せず）に保持されることで、エンドミル１がホルダを介して加工機械に取り付けられる。そして、かかるホルダを介して加工機械の回転力が工具本体１０に伝達されることで、エンドミル１（工具本体１０）が軸心Ｏ回りに矢印Ａ方向へ回転する。
【００３０】
一方、工具本体１０の先端側（図１（ａ）右側）には、シャンク部１１に連設されて刃部１２が設けられている。この刃部１２は、工具本体１０の先端側が軸心Ｏを中心軸としてシャンク部１１の直径よりも小径の円柱状に形成されると共に、工具本体１０の後端側がシャンク部１１側へ向かうに従って漸次拡径する円錐状に形成され、シャンク部１１との間に首部１３が設けられている。ここで、刃部１２の範囲（軸心Ｏ方向に沿う長さ）は、チップ２０の全長に基づいて設定されており、チップ２０の全長の１．５倍以下の長さとなる範囲に設定されている。
【００３１】
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、工具本体１０の外周面には、４つのチップ座１４及び切りくず排出溝１５がそれぞれ矢印Ａ方向に等間隔（９０度間隔）で凹設されている。チップ座１４は、チップ２０が取り付けられる部位であり、図１（ａ）に示すように、工具本体１０の先端（刃部１２の端面）から後端側へ向けて軸心Ｏに対し傾斜して延設されると共に、工具本体１０後端側の端部Ｐ１が刃部１２の範囲内、具体的には、首部１３の略中央に位置するように設定されている。
【００３２】
また、図１（ｃ）に示すように、チップ座１４の底面は、工具本体１０の先端（図１（ｃ）右側の端）から点Ｐ２までの範囲における平面部１４ａでは、軸心Ｏに平行な平面状に形成されている。チップ２０をチップ座１４に取り付ける場合には、この平面部１４ａの範囲内にチップ２０を取り付けることで、チップ２０をチップ座１４に密着した状態で取り付けることができる。
【００３３】
かかる点Ｐ２は、チップ２０が平面部１４ａに取り付けられた状態で、チップ２０の後端（図１（ｃ）左側の端）に位置するように設定されている。これにより、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具剛性を確保することができる。
【００３４】
これに対し、点Ｐ２から端部Ｐ１までの範囲における曲面部１４ｂでは、チップ座１４の深さが工具本体１０後端側（図１（ｃ）左側）へ向かうに従って漸次浅くなるように、軸心Ｏ側へ湾曲する曲面状に形成されている。即ち、図１（ｃ）に示すように、チップ座１４の延設方向に沿う断面視において、曲面部１４ｂが軸心Ｏ側へ湾曲する円弧状に形成されている。これにより、曲面部１４ｂでの応力集中を抑制して、エンドミル１の折損を防止することができる。なお、曲面部１４ｂの形状は、曲面状に限られず、例えば、軸心Ｏに対し傾斜する平面状に形成しても良い。
【００３５】
チップ２０は、被加工物を切削するための切れ刃を構成するものであり、タングステンカーバイト（ＷＣ）等を加圧焼結した超硬合金から構成される台座２１と、その台座２１に積層接着されると共に立方晶窒化ホウ素焼結体（ＰＣＢＮ）を主体として構成される硬質焼結体２２とを備え、全体として略短冊状に形成されている。
【００３６】
このチップ２０は、図１（ａ）に示すように、硬質焼結体２２が台座２１に対して矢印Ａ方向側に配置されると共に工具本体１０の先端から突出した状態で工具本体１０に取り付けられており、その突出した面と硬質焼結体２２の矢印Ａ方向を向く面との交線によって底刃２３が形成されている。
【００３７】
また、チップ２０は、図１（ｂ）に示すように、刃部１２の外周面よりも外側へ突出した状態で工具本体１０に取り付けられており、その突出した面と硬質焼結体２２の矢印Ａ方向を向く面との交線によって外周刃２４が形成されている。
【００３８】
このように、チップ２０は、底刃２３及び外周刃２４の形成される硬質焼結体２２が立方晶窒化ホウ素を主成分とする超高圧焼結体から構成されているので、切れ刃の耐摩耗性を確保して、工具寿命の向上を図ることができる。
【００３９】
切りくず排出溝１５は、切削加工時にチップ２０によって生成される切りくずを収容および排出するためのものであり、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、チップ座１４の矢印Ａ方向側に連設されている。この切りくず排出溝１５は、工具本体１０の先端（刃部１２の端面）から後端側１１へ向けて延設され、工具本体１０後端側の端部Ｐ３がシャンク部１１の範囲内に位置するように設定されている。
【００４０】
次いで、図２を参照して、上述したように構成されるエンドミル１の製造方法について説明する。図２は、エンドミル１の製造工程を示すフローチャートである。なお、エンドミル１の製造方法についての説明では、図３及び図４を適宜参照して説明する。図３（ａ）は、工具本体成形工程後の工具本体１０の正面図であり、図３（ｂ）は、チップ座形成工程後の工具本体１０の正面図であり、図３（ｃ）は、切りくず排出溝形成工程後の工具本体１０の正面図である。また、図４（ａ）は、ろう付け工程後のエンドミル１の正面図であり、図４（ｂ）は、切れ刃形成工程後のエンドミル１の正面図である。
【００４１】
図２に示すように、エンドミル１の製造に際しては、まず、タングステンカーバイト（ＷＣ）とコバルト（Ｃｏ）との混合粉末に圧力を加えて円柱状のブランクを成型する（ブランク成型工程Ｓ１）。
【００４２】
ブランク成型工程Ｓ１の後は、ブランク成型工程Ｓ１において成型されたブランクに熱処理を施して、ブランクを予備焼結する（予備焼結工程Ｓ２）。ここで、予備焼結とは、後述する焼結工程Ｓ５で行われる熱処理の温度よりも低い温度で熱処理を行う予備的な焼結であり、焼結工程Ｓ５で行われる熱処理の温度が１３５０度〜１５００度と高温であるのに対し、予備焼結工程Ｓ２で行われる熱処理の温度は４００度〜８００度と低い温度に設定されている。この予備焼結工程Ｓ２により、ブランクの硬度が高まり、ブランクへの加工が可能となる。
【００４３】
予備焼結工程Ｓ２の後は、予備焼結工程Ｓ２において予備焼結されたブランクに円筒研削加工を施して、工具本体１０を成形する（工具本体成形工程Ｓ３）。なお、工具本体成形工程Ｓ３では、図３（ａ）に示すように、シャンク部１１及び刃部１２を成形する。
【００４４】
工具本体成形工程Ｓ３の後は、工具本体成形工程Ｓ３において成形された工具本体１０に切削加工を施して、図３（ｂ）に示すように、チップ座１４を形成する（チップ座形成工程Ｓ４）。ここで、チップ座形成工程Ｓ４では、チップ座１４の幅Ｗと同径のエンドミル（図示せず）を用い、かかるエンドミルを工具本体１０の外周面に当接させつつ所定の切り込み深さ及び送り量で矢印Ｄ１方向（又は、反矢印Ｄ１方向）へ移動させて、工具本体１０にチップ座１４を凹設する。
【００４５】
なお、チップ座形成工程Ｓ４におけるチップ座１４の形成は、エンドミルを用いた切削加工に限られず、例えば、研削砥石を用いた研削加工によってチップ座１４を形成しても良い。この場合には、例えば、軸付砥石（マシニングセンタ等の加工機械に取り付けるための軸部を備えた砥石）を用い、かかる軸付砥石を工具本体１０の外周面に当接させつつ所定の切り込み深さ及び送り量で矢印Ｄ１方向（又は、反矢印Ｄ１方向）へ移動させて、工具本体１０にチップ座１４を凹設する。
【００４６】
また、チップ座形成工程Ｓ４では、上述したように、チップ座１４を工具本体１０の先端（刃部１２の端面）から後端側へ向けて延設し、工具本体１０後端側の端部Ｐ１が刃部１２の範囲内、具体的には、首部１３の略中央に位置するように形成する。
【００４７】
チップ座形成工程Ｓ４の後は、チップ座形成工程Ｓ４においてチップ座１４が形成された工具本体１０に熱処理を施して、工具本体１０を焼結する（焼結工程Ｓ５）。この焼結工程Ｓ５により、工具本体１０の硬度が高まり、高硬度の工具本体１０が得られる。
【００４８】
焼結工程Ｓ５の後は、焼結工程Ｓ５において焼結された工具本体１０に研削加工を施して、図３（ｃ）に示すように、切りくず排出溝１５を形成する（切りくず排出溝形成工程Ｓ６）。ここで、切りくず排出溝形成工程Ｓ６では、比較的大径の研削砥石を用い、かかる研削砥石を工具本体１０の外周面に当接させつつ所定の切り込み深さ及び送り速度で矢印Ｄ２方向（又は、反矢印Ｄ２方向）へ移動させて、工具本体１０に切りくず排出溝１５を凹設する。
【００４９】
切りくず排出溝形成工程Ｓ６の後は、切りくず排出溝形成工程Ｓ６において切りくず排出溝１５が形成された工具本体１０にチップ２０をろう付け固着する（ろう付け工程Ｓ７）。なお、ろう付け工程Ｓ７では、図４（ａ）に示すように、チップ座形成工程Ｓ４において工具本体１０に形成されたチップ座１４にチップ２０を取り付ける。
【００５０】
ろう付け工程Ｓ７の後は、ろう付け工程Ｓ７において工具本体１０にろう付け固着されたチップ２０に研磨加工を施して、図４（ｂ）に示すように、底刃２３及び外周刃２４（図１（ｂ）参照）を形成する（切れ刃形成工程Ｓ８）。なお、切れ刃形成工程Ｓ８では、チップ２０の先端（図４（ｂ）右側の端）を研磨して底刃２３を形成すると共に、チップ２０の外周面を研磨して外周刃２４を形成する。
【００５１】
上述したように、本実施の形態におけるエンドミル１の製造方法によれば、製造過程において、工具本体１０を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で工具本体１０にチップ座１４が形成されるので、工具本体１０を焼結した後では、工具本体１０の硬度が極めて高く、加工が困難であるところ、焼結後と比較して工具本体１０の硬度が低い状態でチップ座１４を形成することができ、チップ座１４の形成を容易に行うことができる。
【００５２】
また、本実施の形態におけるエンドミル１の製造方法によれば、工具本体１０を焼結する前の段階で工具本体１０にチップ座１４が形成されることで、焼結後と比較して工具本体１０の硬度が低い状態でチップ座１４を形成することができるので、研削加工に限られず、切削加工によっても、チップ座１４の形成を容易に行うことができる。
【００５３】
更に、チップ座１４の形成が容易となれば、工具本体１０の加工時間を短縮することができるので、製造コストの増加を招くことなく、直径の小さな（例えば、チップ座１４の幅Ｗと同径の）エンドミルや軸付砥石を用いてチップ座を形成することが可能となる。よって、工具本体１０が必要以上に加工されることがないので、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、加工精度の向上を図り得るエンドミルを製造することができる。
【００５４】
また、本実施の形態におけるエンドミル１の製造方法によれば、製造過程において、工具本体１０を焼結した後の段階で切りくず排出溝１５が形成されるので、工具本体１０を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で切りくず排出溝１５を形成する場合には、その後に行われる焼結工程Ｓ５により、切りくず排出溝１５にひずみが生じ、切りくず排出溝１５の寸法精度が確保し難いところ、ひずみを予め考慮する必要なく、切りくず排出溝１５を形成することができ、切りくず排出溝１５の形成を容易に行うことができる。また、寸法精度の高い切りくず排出溝１５を形成することができる。
【００５５】
更に、本実施の形態におけるエンドミル１の製造方法によれば、比較的大径の研削砥石を用いた研削加工によって切りくず排出溝１５を形成するので、工具本体１０の加工時間を短縮することができ、製造コストの低コスト化を図ることができる。
【００５６】
次いで、上述したように構成されるエンドミル１を用いて行ったＣＡＥ解析について説明する。ＣＡＥ解析は、エンドミル１に所定の外力を与えた場合に、かかる外力によってエンドミル１が変形する変形量およびエンドミル１に作用する応力をコンピュータシミュレーションによって計算するものである。なお、ＣＡＥ解析の詳細諸元は、解析システム：ＦＥＭ５、メッシュ生成：四面体自動生成、最大メッシュサイズ：モデル全長比約２％以内である。
【００５７】
また、ＣＡＥ解析には、本実施の形態で説明したエンドミル１（以下、「本発明品」と称す。）と、エンドミル１に対してチップ座１４の工具本体１０後端側の端部Ｐ１がシャンク部１１の範囲内に設定されたエンドミル（以下、「従来品」と称す。）とを用いて行った。
【００５８】
ＣＡＥ解析の解析結果によれば、本発明品は、従来品の変形量を１００％とすると、変形量が７１％となり、従来品に対して工具剛性が４０％向上した。また、本発明品は、従来品の最大主応力を１００％とすると、最大主応力が４２％となり、従来品に対して応力集中が２．４倍緩和された。
【００５９】
これは、従来品では、チップ座１４の工具本体１０後端側の端部Ｐ１がシャンク部１１の範囲内に設定されているので、チップ座１４が大き過ぎ、工具断面積が減少して、工具剛性の低下および応力集中を招くのに対し、本発明品では、かかる端部Ｐ１が刃部１２の範囲内に設定されているので、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができたためであると考えられる。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態におけるエンドミル１によれば、チップ座１４の工具本体１０後端側の端部Ｐ１は、刃部１２の範囲内に設定されているので、かかる端部Ｐ１をシャンク部１１の範囲内に設定する場合と比較して、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、工具剛性が低下することに起因して被加工物の切削加工時に発生するびびりを抑制することができるので、加工精度の向上を図ることができる。
【００６１】
また、本実施の形態におけるエンドミル１によれば、チップ座１４とは別体に形成される切りくず排出溝１５を備えているので、工具剛性を確保しつつも、切りくず排出性の向上を図ることができる。
【００６２】
ここで、例えば、切りくず排出溝１５とチップ座１４とを一体に形成する場合には、切りくず排出性の向上を図るべく切りくず排出溝１５を拡大すると、切りくず排出溝１５の拡大につれてチップ座１４が大きくなり、工具剛性の低下を招く一方、工具剛性を確保すべく切りくず排出溝１５をチップ座１４の大きさに合わせると、十分な大きさの切りくず排出溝１５を確保することができず、切りくず排出性の低下を招く。これに対し、本実施の形態におけるエンドミル１によれば、切りくず排出溝１５とチップ座１４とが別体に形成されるので、工具剛性を確保しつつも、切りくず排出性の向上を図ることができ、工具剛性の確保と切りくず排出性の向上とを両立して達成することができる。
【００６３】
更に、本実施の形態におけるエンドミル１によれば、切りくず排出溝１５の工具本体１０後端側の端部Ｐ３は、シャンク部１１の範囲内に設定されているので、かかる端部Ｐ３を刃部１２や首部１３の範囲内に設定する場合と比較して、切りくず排出溝１５を拡大することができ、切りくず排出性のより一層の向上を図ることができる。
【００６４】
次いで、図５を参照して、上述したエンドミル１の製造方法とは異なる製造方法を第２実施の形態として説明する。図５は、エンドミル１の第２実施の形態における製造工程を示すフローチャートである。なお、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６５】
図５に示すように、第２実施の形態における製造方法では、まず、ブランク成型工程Ｓ１を行うと共に、予備焼結工程Ｓ２を行い、工具本体成形工程Ｓ３を行う。工具本体成形工程Ｓ３の後は、チップ座形成工程Ｓ４を行うと共に、切りくず排出溝成形工程Ｓ６を行い、焼結工程Ｓ５を行う。焼結工程Ｓ５の後は、ろう付け工程Ｓ７を行うと共に、切れ刃形成工程Ｓ８を行う。
【００６６】
このように、本実施の形態における製造方法によれば、製造過程において、工具本体１０を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で工具本体１０に切りくず排出溝１５が形成されるので、工具本体１０を焼結した後では、工具本体１０の硬度が極めて高く、加工が困難であるところ、焼結後と比較して工具本体１０の硬度が低い状態で切りくず排出溝１５を形成することができ、切りくず排出溝１５の形成を容易に行うことができる。
【００６７】
また、本実施の形態における製造方法によれば、工具本体１０を焼結する前の段階で工具本体１０に切りくず排出溝１５が形成されることで、焼結後と比較して工具本体１０の硬度が低い状態で切りくず排出溝１５を形成することができるので、研削加工に限られず、切削加工によっても、切りくず排出溝１５の形成を容易に行うことができる。
【００６８】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される物ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６９】
例えば、上記実施の形態では、４つのチップ座１４を備え、それら４つのチップ座１４に４つのチップ２０がそれぞれ取り付けられる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、２つ、或いは３つのチップ座１４を備え、それら２つ、或いは３つのチップ座１４に２つ、或いは３つのチップ２０をそれぞれ取り付けるように構成しても良い。
【００７０】
上記実施の形態では、チップ座１４が軸心Ｏに対し傾斜して形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、軸心Ｏと平行に形成しても良い。
【００７１】
上記実施の形態では、チップ２０の硬質焼結体２２が立方晶窒化ホウ素を主成分とする超高圧焼結体から構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、多結晶ダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体から構成しても良い。
【００７２】
上記実施の形態では、刃部１２に首部１３が設けられる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、首部１３を備えずに、刃部１２の全範囲をシャンク部１１の直径よりも小径に形成しても良く、或いは、刃部１２の全範囲をシャンク部１１の直径と同径に形成しても良い。
【００７３】
上記実施の形態では、チップ座形成工程Ｓ４において、チップ座１４の幅Ｗと同径のエンドミルを用いた切削加工によってチップ座１４を形成する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、チップ座１４の幅Ｗよりも小径のエンドミルや軸付砥石を用い、かかるエンドミルや軸付砥石を工具本体１０の外周面に当接させつつ往復移動させて、工具本体１０にチップ座１４を凹設しても良い。
【００７４】
上記第２実施の形態では、チップ座形成工程Ｓ４の後に切りくず排出溝形成工程Ｓ６を行う場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、切りくず排出溝形成工程Ｓ６の後にチップ座形成工程Ｓ４を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態におけるエンドミルの正面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ｉｂ方向視におけるエンドミルの先端面図であり、（ｃ）は、図１（ａ）のＩｃ−Ｉｃ線におけるエンドミルの拡大断面図である。
【図２】エンドミルの製造工程を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、工具本体成形工程後の工具本体の正面図であり、（ｂ）は、チップ座形成工程後の工具本体の正面図であり、（ｃ）は、切りくず排出溝形成工程後の工具本体の正面図である。
【図４】（ａ）は、ろう付け工程後のエンドミルの正面図であり、（ｂ）は、切れ刃形成工程後のエンドミルの正面図である。
【図５】第２実施の形態における製造工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１ エンドミル
１０ 工具本体
１１ シャンク部
１２ 刃部
１３ 首部（刃部の一部）
１４ チップ座
１５ 切りくず排出溝
２０ チップ
Ｏ 軸心
Ｐ１ チップ座の工具本体後端側の端部
Ｐ３ 切りくず排出溝の工具本体後端側の端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミル及びそのエンドミルの製造方法に関し、特に、工具剛性を確保して、加工精度の向上を図ることができるエンドミル及びそのエンドミルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、切れ刃が形成されるチップを工具本体にろう付け固着したエンドミルが知られている。かかるエンドミルとして、例えば、特許文献１には、工具本体が超硬合金から構成されるスクエアエンドミルが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１７８２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されるスクエアエンドミルのように、工具本体が超硬合金から構成される場合には、工具本体の硬度が極めて高いため、一般に、チップを取り付けるためのチップ座は、研削加工によって工具本体に形成される。また、かかるチップ座を研削加工によって形成する場合でも、直径の小さな砥石を用いて工具本体の加工を行うと、加工に時間がかかり、製造コストの増加を招くので、より大きな直径の砥石が用いられる。
【０００４】
しかしながら、直径の大きな砥石を用いて工具本体の加工を行うと、加工すべき範囲よりも広い範囲で砥石が工具本体に接触し、工具本体が必要以上に加工されるので、チップ座が大きくなり過ぎてしまう。その結果、工具断面積が減少して、工具剛性が低下することで、被加工物の切削加工時にびびりを発生させる要因となり、加工精度の悪化を招くという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、工具剛性を確保して、加工精度の向上を図ることができるエンドミル及びそのエンドミルの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載のエンドミルは、超硬合金から構成され軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体とは別体に構成され切れ刃が形成されるチップとを備え、そのチップが前記工具本体にろう付け固着されたものであり、前記工具本体は、その工具本体の後端側に設けられるシャンク部と、そのシャンク部に連設され前記工具本体の先端側に設けられる刃部と、前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設され前記チップが取り付けられるチップ座と、そのチップ座に対して前記工具本体の回転方向前方側に連設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設される切りくず排出溝とを備え、前記チップ座の前記工具本体後端側の端部は、前記刃部の範囲内に設定されると共に、前記切りくず排出溝の前記工具本体後端側の端部は、前記シャンク部の範囲内に設定されている。
【０００７】
請求項２記載のエンドミルは、請求項１記載のエンドミルにおいて、前記チップは、少なくとも切れ刃の形成される部分が立方晶窒化ホウ素または多結晶ダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体から構成されている。
【０００８】
請求項３記載のエンドミルの製造方法は、超硬合金から構成され軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体とは別体に構成され切れ刃が形成されるチップとを備え、そのチップが前記工具本体にろう付け固着されたエンドミルであって、前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設され前記チップが取り付けられるチップ座を備えたエンドミルの製造方法であり、超硬合金の成分となる混合粉末に圧力を加えて成型されたブランクを予備焼結する予備焼結工程と、その予備焼結工程において予備焼結されたブランクに加工を施して、前記工具本体を成形する工具本体成形工程と、その工具本体成形工程において成形された工具本体を焼結する焼結工程と、前記工具本体成形工程と焼結工程との間に行われ、前記工具本体成形工程において成形された工具本体に加工を施して、前記工具本体に前記チップ座を形成するチップ座形成工程とを備えている。
【０００９】
請求項４記載のエンドミルの製造方法は、請求項３記載のエンドミルの製造方法において、前記工具本体は、その工具本体の後端側に設けられるシャンク部と、そのシャンク部に連設され前記工具本体の先端側に設けられる刃部とを備えており、前記チップ座形成工程において前記工具本体に形成されるチップ座は、前記工具本体後端側の端部が前記刃部の範囲内に設定されている。
【００１０】
請求項５記載のエンドミルの製造方法は、請求項３又は４に記載のエンドミルの製造方法において、前記工具本体は、前記チップ座に対して前記工具本体の回転方向前方側に連設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設される切りくず排出溝を備えており、前記工具本体成形工程と焼結工程との間または前記焼結工程の後に行われ、前記工具本体に加工を施して前記切りくず排出溝を形成する切りくず排出溝形成工程を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載のエンドミルによれば、チップ座の工具本体後端側の端部は、刃部の範囲内に設定されているので、かかる端部をシャンク部の範囲内に設定する場合と比較して、チップ座が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。即ち、刃部の範囲は、チップの全長に基づいて設定されるものであり、本発明のように、チップ座の工具本体後端側の端部を刃部の範囲内に設定することで、チップ座をチップに対応した大きさとして、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、工具剛性が低下することに起因して被加工物の切削加工時に発生するびびりを抑制することができるので、加工精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００１２】
また、本発明によれば、チップ座とは別体に形成される切りくず排出溝を備えているので、工具剛性を確保しつつも、切りくず排出性の向上を図ることができるという効果がある。
【００１３】
ここで、例えば、切りくず排出溝とチップ座とを一体に形成する場合には、切りくず排出性の向上を図るべく切りくず排出溝を拡大すると、切りくず排出溝の拡大につれてチップ座が大きくなり、工具剛性の低下を招く一方、工具剛性を確保すべく切りくず排出溝をチップ座の大きさに合わせると、十分な大きさの切りくず排出溝を確保することができず、切りくず排出性の低下を招く。これに対し、本発明によれば、切りくず排出溝とチップ座とが別体に形成されるので、工具剛性を確保しつつも、切りくず排出性の向上を図ることができ、工具剛性の確保と切りくず排出性の向上とを両立して達成することができるという効果がある。
【００１４】
更に、本発明によれば、切りくず排出溝の工具本体後端側の端部は、シャンク部の範囲内に設定されているので、かかる端部を刃部の範囲内に設定する場合と比較して、切りくず排出溝を拡大することができ、切りくず排出性のより一層の向上を図ることができるという効果がある。
【００１５】
請求項２記載のエンドミルによれば、請求項１記載のエンドミルの奏する効果に加え、前記チップは、少なくとも切れ刃の形成される部分が立方晶窒化ホウ素または多結晶ダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体から構成されているので、切れ刃の耐摩耗性を確保して、工具寿命の向上を図ることができるという効果がある。
【００１６】
請求項３記載のエンドミルの製造方法によれば、予備焼結工程においてブランクが予備焼結され、その予備焼結されたブランクに工具本体成形工程において加工が施されて工具本体が成形され、その成形された工具本体にチップ座形成工程において加工が施されて工具本体にチップ座が形成され、そのチップ座が形成された工具本体が焼結工程において焼結される。つまり、製造過程において、工具本体を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で工具本体にチップ座が形成される。
【００１７】
よって、工具本体を焼結した後では、工具本体の硬度が極めて高く、加工が困難であるところ、本発明によれば、工具本体を焼結する前の段階において工具本体にチップ座が形成されるので、焼結後と比較して工具本体の硬度が低い状態でチップ座を形成することができ、チップ座の形成を容易に行うことができるという効果がある。
【００１８】
ところで、従来、超硬合金から構成される工具本体を焼結後に加工する場合には、工具本体の硬度が極めて高いため、一般に、研削加工が行われる。また、研削加工を行う場合でも、直径の小さな砥石を用いて工具本体の加工を行うと、加工に時間がかかり、製造コストの増加を招くので、より大きな直径の砥石が用いられる。
【００１９】
しかしながら、直径の大きな砥石を用いて工具本体の加工を行うと、加工すべき範囲よりも広い範囲で砥石が工具本体に接触し、工具本体が必要以上に加工されるので、工具断面積の減少を招く。
【００２０】
これに対し、本発明によれば、工具本体を焼結する前の段階で工具本体にチップ座が形成されることで、焼結後と比較して工具本体の硬度が低い状態でチップ座を形成することができるので、研削加工に限られず、切削加工によっても、チップ座の形成を容易に行うことができる。チップ座の形成が容易となれば、工具本体の加工時間を短縮することができるので、製造コストの増加を招くことなく、直径の小さな砥石や切削工具を用いてチップ座を形成することが可能となる。よって、工具本体が必要以上に加工されることがないので、チップ座が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、加工精度の向上を図り得るエンドミルを製造することができるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載のエンドミルの製造方法によれば、請求項３記載のエンドミルの製造方法の奏する効果に加え、チップ座形成工程において工具本体に形成されるチップ座は、工具本体後端側の端部が刃部の範囲内に設定されているので、かかる端部をシャンク部の範囲内に設定する場合と比較して、チップ座が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、加工精度の向上を図り得るエンドミルを製造することができるという効果がある。
【００２２】
請求項５記載のエンドミルの製造方法によれば、請求項３又は４に記載のエンドミルの製造方法の奏する効果に加え、工具本体成形工程と焼結工程との間または焼結工程の後に行われる切りくず排出溝形成工程において工具本体に加工が施されて切りくず排出溝が形成される。
【００２３】
ここで、工具本体成形工程と焼結工程との間に切りくず排出溝形成工程を行う場合には、製造過程において、工具本体を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で工具本体に切りくず排出溝が形成される。
【００２４】
よって、工具本体を焼結した後では、工具本体の硬度が極めて高く、加工が困難であるところ、工具本体を焼結する前の段階において工具本体に切りくず排出溝が形成されるので、焼結後と比較して工具本体の硬度が低い状態で切りくず排出溝を形成することができ、切りくず排出溝の形成を容易に行うことができるという効果がある。
【００２５】
また、焼結工程の後に切りくず排出溝形成工程を行う場合には、製造過程において、工具本体を焼結した後の段階で工具本体に切りくず排出溝が形成される。
【００２６】
よって、工具本体を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で切りくず排出溝を形成する場合には、その後に行われる焼結工程により、切りくず排出溝にひずみが生じ、切りくず排出溝の寸法精度が確保し難いところ、工具本体を焼結した後の段階で切りくず排出溝が形成されるので、ひずみを予め考慮する必要がなく、切りくず排出溝を形成することができ、切りくず排出溝の形成を容易に行うことができるという効果がある。また、寸法精度の高い切りくず排出溝を形成することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施の形態におけるエンドミル１の正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ｉｂ方向視におけるエンドミル１の先端面図である。また、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＩｃ−Ｉｃ線におけるエンドミル１の拡大断面図である。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）中の矢印Ａは、エンドミル１の回転方向を示している。
【００２８】
まず、図１を参照して、エンドミル１の全体構成について説明する。エンドミル１は、マシニングセンタ等の加工機械（図示せず）から伝達される回転力によって金型などの自由曲面加工を行う切削工具であり、図１に示すように、工具本体１０と、その工具本体１０とは別体に構成され工具本体１０にろう付け固着される４つのチップ２０とを主に備えている。
【００２９】
工具本体１０は、タングステンカーバイト（ＷＣ）とコバルト（Ｃｏ）との混合粉末を加圧焼結した超硬合金から構成され、図１（ａ）に示すように、その後端側（図１（ａ）左側）には、軸心Ｏを中心軸として円柱状に形成されたシャンク部１１が設けられている。このシャンク部１１がホルダ（図示せず）に保持されることで、エンドミル１がホルダを介して加工機械に取り付けられる。そして、かかるホルダを介して加工機械の回転力が工具本体１０に伝達されることで、エンドミル１（工具本体１０）が軸心Ｏ回りに矢印Ａ方向へ回転する。
【００３０】
一方、工具本体１０の先端側（図１（ａ）右側）には、シャンク部１１に連設されて刃部１２が設けられている。この刃部１２は、工具本体１０の先端側が軸心Ｏを中心軸としてシャンク部１１の直径よりも小径の円柱状に形成されると共に、工具本体１０の後端側がシャンク部１１側へ向かうに従って漸次拡径する円錐状に形成され、シャンク部１１との間に首部１３が設けられている。ここで、刃部１２の範囲（軸心Ｏ方向に沿う長さ）は、チップ２０の全長に基づいて設定されており、チップ２０の全長の１．５倍以下の長さとなる範囲に設定されている。
【００３１】
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、工具本体１０の外周面には、４つのチップ座１４及び切りくず排出溝１５がそれぞれ矢印Ａ方向に等間隔（９０度間隔）で凹設されている。チップ座１４は、チップ２０が取り付けられる部位であり、図１（ａ）に示すように、工具本体１０の先端（刃部１２の端面）から後端側へ向けて軸心Ｏに対し傾斜して延設されると共に、工具本体１０後端側の端部Ｐ１が刃部１２の範囲内、具体的には、首部１３の略中央に位置するように設定されている。
【００３２】
また、図１（ｃ）に示すように、チップ座１４の底面は、工具本体１０の先端（図１（ｃ）右側の端）から点Ｐ２までの範囲における平面部１４ａでは、軸心Ｏに平行な平面状に形成されている。チップ２０をチップ座１４に取り付ける場合には、この平面部１４ａの範囲内にチップ２０を取り付けることで、チップ２０をチップ座１４に密着した状態で取り付けることができる。
【００３３】
かかる点Ｐ２は、チップ２０が平面部１４ａに取り付けられた状態で、チップ２０の後端（図１（ｃ）左側の端）に位置するように設定されている。これにより、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具剛性を確保することができる。
【００３４】
これに対し、点Ｐ２から端部Ｐ１までの範囲における曲面部１４ｂでは、チップ座１４の深さが工具本体１０後端側（図１（ｃ）左側）へ向かうに従って漸次浅くなるように、軸心Ｏ側へ湾曲する曲面状に形成されている。即ち、図１（ｃ）に示すように、チップ座１４の延設方向に沿う断面視において、曲面部１４ｂが軸心Ｏ側へ湾曲する円弧状に形成されている。これにより、曲面部１４ｂでの応力集中を抑制して、エンドミル１の折損を防止することができる。なお、曲面部１４ｂの形状は、曲面状に限られず、例えば、軸心Ｏに対し傾斜する平面状に形成しても良い。
【００３５】
チップ２０は、被加工物を切削するための切れ刃を構成するものであり、タングステンカーバイト（ＷＣ）等を加圧焼結した超硬合金から構成される台座２１と、その台座２１に積層接着されると共に立方晶窒化ホウ素焼結体（ＰＣＢＮ）を主体として構成される硬質焼結体２２とを備え、全体として略短冊状に形成されている。
【００３６】
このチップ２０は、図１（ａ）に示すように、硬質焼結体２２が台座２１に対して矢印Ａ方向側に配置されると共に工具本体１０の先端から突出した状態で工具本体１０に取り付けられており、その突出した面と硬質焼結体２２の矢印Ａ方向を向く面との交線によって底刃２３が形成されている。
【００３７】
また、チップ２０は、図１（ｂ）に示すように、刃部１２の外周面よりも外側へ突出した状態で工具本体１０に取り付けられており、その突出した面と硬質焼結体２２の矢印Ａ方向を向く面との交線によって外周刃２４が形成されている。
【００３８】
このように、チップ２０は、底刃２３及び外周刃２４の形成される硬質焼結体２２が立方晶窒化ホウ素を主成分とする超高圧焼結体から構成されているので、切れ刃の耐摩耗性を確保して、工具寿命の向上を図ることができる。
【００３９】
切りくず排出溝１５は、切削加工時にチップ２０によって生成される切りくずを収容および排出するためのものであり、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、チップ座１４の矢印Ａ方向側に連設されている。この切りくず排出溝１５は、工具本体１０の先端（刃部１２の端面）から後端側１１へ向けて延設され、工具本体１０後端側の端部Ｐ３がシャンク部１１の範囲内に位置するように設定されている。
【００４０】
次いで、図２を参照して、上述したように構成されるエンドミル１の製造方法について説明する。図２は、エンドミル１の製造工程を示すフローチャートである。なお、エンドミル１の製造方法についての説明では、図３及び図４を適宜参照して説明する。図３（ａ）は、工具本体成形工程後の工具本体１０の正面図であり、図３（ｂ）は、チップ座形成工程後の工具本体１０の正面図であり、図３（ｃ）は、切りくず排出溝形成工程後の工具本体１０の正面図である。また、図４（ａ）は、ろう付け工程後のエンドミル１の正面図であり、図４（ｂ）は、切れ刃形成工程後のエンドミル１の正面図である。
【００４１】
図２に示すように、エンドミル１の製造に際しては、まず、タングステンカーバイト（ＷＣ）とコバルト（Ｃｏ）との混合粉末に圧力を加えて円柱状のブランクを成型する（ブランク成型工程Ｓ１）。
【００４２】
ブランク成型工程Ｓ１の後は、ブランク成型工程Ｓ１において成型されたブランクに熱処理を施して、ブランクを予備焼結する（予備焼結工程Ｓ２）。ここで、予備焼結とは、後述する焼結工程Ｓ５で行われる熱処理の温度よりも低い温度で熱処理を行う予備的な焼結であり、焼結工程Ｓ５で行われる熱処理の温度が１３５０度〜１５００度と高温であるのに対し、予備焼結工程Ｓ２で行われる熱処理の温度は４００度〜８００度と低い温度に設定されている。この予備焼結工程Ｓ２により、ブランクの硬度が高まり、ブランクへの加工が可能となる。
【００４３】
予備焼結工程Ｓ２の後は、予備焼結工程Ｓ２において予備焼結されたブランクに円筒研削加工を施して、工具本体１０を成形する（工具本体成形工程Ｓ３）。なお、工具本体成形工程Ｓ３では、図３（ａ）に示すように、シャンク部１１及び刃部１２を成形する。
【００４４】
工具本体成形工程Ｓ３の後は、工具本体成形工程Ｓ３において成形された工具本体１０に切削加工を施して、図３（ｂ）に示すように、チップ座１４を形成する（チップ座形成工程Ｓ４）。ここで、チップ座形成工程Ｓ４では、チップ座１４の幅Ｗと同径のエンドミル（図示せず）を用い、かかるエンドミルを工具本体１０の外周面に当接させつつ所定の切り込み深さ及び送り量で矢印Ｄ１方向（又は、反矢印Ｄ１方向）へ移動させて、工具本体１０にチップ座１４を凹設する。
【００４５】
なお、チップ座形成工程Ｓ４におけるチップ座１４の形成は、エンドミルを用いた切削加工に限られず、例えば、研削砥石を用いた研削加工によってチップ座１４を形成しても良い。この場合には、例えば、軸付砥石（マシニングセンタ等の加工機械に取り付けるための軸部を備えた砥石）を用い、かかる軸付砥石を工具本体１０の外周面に当接させつつ所定の切り込み深さ及び送り量で矢印Ｄ１方向（又は、反矢印Ｄ１方向）へ移動させて、工具本体１０にチップ座１４を凹設する。
【００４６】
また、チップ座形成工程Ｓ４では、上述したように、チップ座１４を工具本体１０の先端（刃部１２の端面）から後端側へ向けて延設し、工具本体１０後端側の端部Ｐ１が刃部１２の範囲内、具体的には、首部１３の略中央に位置するように形成する。
【００４７】
チップ座形成工程Ｓ４の後は、チップ座形成工程Ｓ４においてチップ座１４が形成された工具本体１０に熱処理を施して、工具本体１０を焼結する（焼結工程Ｓ５）。この焼結工程Ｓ５により、工具本体１０の硬度が高まり、高硬度の工具本体１０が得られる。
【００４８】
焼結工程Ｓ５の後は、焼結工程Ｓ５において焼結された工具本体１０に研削加工を施して、図３（ｃ）に示すように、切りくず排出溝１５を形成する（切りくず排出溝形成工程Ｓ６）。ここで、切りくず排出溝形成工程Ｓ６では、比較的大径の研削砥石を用い、かかる研削砥石を工具本体１０の外周面に当接させつつ所定の切り込み深さ及び送り速度で矢印Ｄ２方向（又は、反矢印Ｄ２方向）へ移動させて、工具本体１０に切りくず排出溝１５を凹設する。
【００４９】
切りくず排出溝形成工程Ｓ６の後は、切りくず排出溝形成工程Ｓ６において切りくず排出溝１５が形成された工具本体１０にチップ２０をろう付け固着する（ろう付け工程Ｓ７）。なお、ろう付け工程Ｓ７では、図４（ａ）に示すように、チップ座形成工程Ｓ４において工具本体１０に形成されたチップ座１４にチップ２０を取り付ける。
【００５０】
ろう付け工程Ｓ７の後は、ろう付け工程Ｓ７において工具本体１０にろう付け固着されたチップ２０に研磨加工を施して、図４（ｂ）に示すように、底刃２３及び外周刃２４（図１（ｂ）参照）を形成する（切れ刃形成工程Ｓ８）。なお、切れ刃形成工程Ｓ８では、チップ２０の先端（図４（ｂ）右側の端）を研磨して底刃２３を形成すると共に、チップ２０の外周面を研磨して外周刃２４を形成する。
【００５１】
上述したように、本実施の形態におけるエンドミル１の製造方法によれば、製造過程において、工具本体１０を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で工具本体１０にチップ座１４が形成されるので、工具本体１０を焼結した後では、工具本体１０の硬度が極めて高く、加工が困難であるところ、焼結後と比較して工具本体１０の硬度が低い状態でチップ座１４を形成することができ、チップ座１４の形成を容易に行うことができる。
【００５２】
また、本実施の形態におけるエンドミル１の製造方法によれば、工具本体１０を焼結する前の段階で工具本体１０にチップ座１４が形成されることで、焼結後と比較して工具本体１０の硬度が低い状態でチップ座１４を形成することができるので、研削加工に限られず、切削加工によっても、チップ座１４の形成を容易に行うことができる。
【００５３】
更に、チップ座１４の形成が容易となれば、工具本体１０の加工時間を短縮することができるので、製造コストの増加を招くことなく、直径の小さな（例えば、チップ座１４の幅Ｗと同径の）エンドミルや軸付砥石を用いてチップ座を形成することが可能となる。よって、工具本体１０が必要以上に加工されることがないので、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、加工精度の向上を図り得るエンドミルを製造することができる。
【００５４】
また、本実施の形態におけるエンドミル１の製造方法によれば、製造過程において、工具本体１０を焼結した後の段階で切りくず排出溝１５が形成されるので、工具本体１０を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で切りくず排出溝１５を形成する場合には、その後に行われる焼結工程Ｓ５により、切りくず排出溝１５にひずみが生じ、切りくず排出溝１５の寸法精度が確保し難いところ、ひずみを予め考慮する必要なく、切りくず排出溝１５を形成することができ、切りくず排出溝１５の形成を容易に行うことができる。また、寸法精度の高い切りくず排出溝１５を形成することができる。
【００５５】
更に、本実施の形態におけるエンドミル１の製造方法によれば、比較的大径の研削砥石を用いた研削加工によって切りくず排出溝１５を形成するので、工具本体１０の加工時間を短縮することができ、製造コストの低コスト化を図ることができる。
【００５６】
次いで、上述したように構成されるエンドミル１を用いて行ったＣＡＥ解析について説明する。ＣＡＥ解析は、エンドミル１に所定の外力を与えた場合に、かかる外力によってエンドミル１が変形する変形量およびエンドミル１に作用する応力をコンピュータシミュレーションによって計算するものである。なお、ＣＡＥ解析の詳細諸元は、解析システム：ＦＥＭ５、メッシュ生成：四面体自動生成、最大メッシュサイズ：モデル全長比約２％以内である。
【００５７】
また、ＣＡＥ解析には、本実施の形態で説明したエンドミル１（以下、「本発明品」と称す。）と、エンドミル１に対してチップ座１４の工具本体１０後端側の端部Ｐ１がシャンク部１１の範囲内に設定されたエンドミル（以下、「従来品」と称す。）とを用いて行った。
【００５８】
ＣＡＥ解析の解析結果によれば、本発明品は、従来品の変形量を１００％とすると、変形量が７１％となり、従来品に対して工具剛性が４０％向上した。また、本発明品は、従来品の最大主応力を１００％とすると、最大主応力が４２％となり、従来品に対して応力集中が２．４倍緩和された。
【００５９】
これは、従来品では、チップ座１４の工具本体１０後端側の端部Ｐ１がシャンク部１１の範囲内に設定されているので、チップ座１４が大き過ぎ、工具断面積が減少して、工具剛性の低下および応力集中を招くのに対し、本発明品では、かかる端部Ｐ１が刃部１２の範囲内に設定されているので、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができたためであると考えられる。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態におけるエンドミル１によれば、チップ座１４の工具本体１０後端側の端部Ｐ１は、刃部１２の範囲内に設定されているので、かかる端部Ｐ１をシャンク部１１の範囲内に設定する場合と比較して、チップ座１４が大きくなり過ぎず、工具断面積の減少を抑制することができる。その結果、工具剛性を確保することができ、工具剛性が低下することに起因して被加工物の切削加工時に発生するびびりを抑制することができるので、加工精度の向上を図ることができる。
【００６１】
また、本実施の形態におけるエンドミル１によれば、チップ座１４とは別体に形成される切りくず排出溝１５を備えているので、工具剛性を確保しつつも、切りくず排出性の向上を図ることができる。
【００６２】
ここで、例えば、切りくず排出溝１５とチップ座１４とを一体に形成する場合には、切りくず排出性の向上を図るべく切りくず排出溝１５を拡大すると、切りくず排出溝１５の拡大につれてチップ座１４が大きくなり、工具剛性の低下を招く一方、工具剛性を確保すべく切りくず排出溝１５をチップ座１４の大きさに合わせると、十分な大きさの切りくず排出溝１５を確保することができず、切りくず排出性の低下を招く。これに対し、本実施の形態におけるエンドミル１によれば、切りくず排出溝１５とチップ座１４とが別体に形成されるので、工具剛性を確保しつつも、切りくず排出性の向上を図ることができ、工具剛性の確保と切りくず排出性の向上とを両立して達成することができる。
【００６３】
更に、本実施の形態におけるエンドミル１によれば、切りくず排出溝１５の工具本体１０後端側の端部Ｐ３は、シャンク部１１の範囲内に設定されているので、かかる端部Ｐ３を刃部１２や首部１３の範囲内に設定する場合と比較して、切りくず排出溝１５を拡大することができ、切りくず排出性のより一層の向上を図ることができる。
【００６４】
次いで、図５を参照して、上述したエンドミル１の製造方法とは異なる製造方法を第２実施の形態として説明する。図５は、エンドミル１の第２実施の形態における製造工程を示すフローチャートである。なお、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６５】
図５に示すように、第２実施の形態における製造方法では、まず、ブランク成型工程Ｓ１を行うと共に、予備焼結工程Ｓ２を行い、工具本体成形工程Ｓ３を行う。工具本体成形工程Ｓ３の後は、チップ座形成工程Ｓ４を行うと共に、切りくず排出溝成形工程Ｓ６を行い、焼結工程Ｓ５を行う。焼結工程Ｓ５の後は、ろう付け工程Ｓ７を行うと共に、切れ刃形成工程Ｓ８を行う。
【００６６】
このように、本実施の形態における製造方法によれば、製造過程において、工具本体１０を焼結する前の段階（即ち、予備焼結のみを行った段階）で工具本体１０に切りくず排出溝１５が形成されるので、工具本体１０を焼結した後では、工具本体１０の硬度が極めて高く、加工が困難であるところ、焼結後と比較して工具本体１０の硬度が低い状態で切りくず排出溝１５を形成することができ、切りくず排出溝１５の形成を容易に行うことができる。
【００６７】
また、本実施の形態における製造方法によれば、工具本体１０を焼結する前の段階で工具本体１０に切りくず排出溝１５が形成されることで、焼結後と比較して工具本体１０の硬度が低い状態で切りくず排出溝１５を形成することができるので、研削加工に限られず、切削加工によっても、切りくず排出溝１５の形成を容易に行うことができる。
【００６８】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される物ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６９】
例えば、上記実施の形態では、４つのチップ座１４を備え、それら４つのチップ座１４に４つのチップ２０がそれぞれ取り付けられる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、２つ、或いは３つのチップ座１４を備え、それら２つ、或いは３つのチップ座１４に２つ、或いは３つのチップ２０をそれぞれ取り付けるように構成しても良い。
【００７０】
上記実施の形態では、チップ座１４が軸心Ｏに対し傾斜して形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、軸心Ｏと平行に形成しても良い。
【００７１】
上記実施の形態では、チップ２０の硬質焼結体２２が立方晶窒化ホウ素を主成分とする超高圧焼結体から構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、多結晶ダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体から構成しても良い。
【００７２】
上記実施の形態では、刃部１２に首部１３が設けられる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、首部１３を備えずに、刃部１２の全範囲をシャンク部１１の直径よりも小径に形成しても良く、或いは、刃部１２の全範囲をシャンク部１１の直径と同径に形成しても良い。
【００７３】
上記実施の形態では、チップ座形成工程Ｓ４において、チップ座１４の幅Ｗと同径のエンドミルを用いた切削加工によってチップ座１４を形成する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、チップ座１４の幅Ｗよりも小径のエンドミルや軸付砥石を用い、かかるエンドミルや軸付砥石を工具本体１０の外周面に当接させつつ往復移動させて、工具本体１０にチップ座１４を凹設しても良い。
【００７４】
上記第２実施の形態では、チップ座形成工程Ｓ４の後に切りくず排出溝形成工程Ｓ６を行う場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、切りくず排出溝形成工程Ｓ６の後にチップ座形成工程Ｓ４を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態におけるエンドミルの正面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ｉｂ方向視におけるエンドミルの先端面図であり、（ｃ）は、図１（ａ）のＩｃ−Ｉｃ線におけるエンドミルの拡大断面図である。
【図２】エンドミルの製造工程を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、工具本体成形工程後の工具本体の正面図であり、（ｂ）は、チップ座形成工程後の工具本体の正面図であり、（ｃ）は、切りくず排出溝形成工程後の工具本体の正面図である。
【図４】（ａ）は、ろう付け工程後のエンドミルの正面図であり、（ｂ）は、切れ刃形成工程後のエンドミルの正面図である。
【図５】第２実施の形態における製造工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１ エンドミル
１０ 工具本体
１１ シャンク部
１２ 刃部
１３ 首部（刃部の一部）
１４ チップ座
１５ 切りくず排出溝
２０ チップ
Ｏ 軸心
Ｐ１ チップ座の工具本体後端側の端部
Ｐ３ 切りくず排出溝の工具本体後端側の端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金から構成され軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体とは別体に構成され切れ刃が形成されるチップとを備え、そのチップが前記工具本体にろう付け固着されたエンドミルにおいて、
前記工具本体は、
その工具本体の後端側に設けられるシャンク部と、
そのシャンク部に連設され前記工具本体の先端側に設けられる刃部と、
前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設され前記チップが取り付けられるチップ座と、
そのチップ座に対して前記工具本体の回転方向前方側に連設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設される切りくず排出溝とを備え、
前記チップ座の前記工具本体後端側の端部は、前記刃部の範囲内に設定されると共に、前記切りくず排出溝の前記工具本体後端側の端部は、前記シャンク部の範囲内に設定されていることを特徴とするエンドミル。
【請求項２】
前記チップは、少なくとも切れ刃の形成される部分が立方晶窒化ホウ素または多結晶ダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体から構成されていることを特徴とする請求項１記載のエンドミル。
【請求項３】
超硬合金から構成され軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体とは別体に構成され切れ刃が形成されるチップとを備え、そのチップが前記工具本体にろう付け固着されたエンドミルであって、前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設され前記チップが取り付けられるチップ座を備えたエンドミルの製造方法において、
超硬合金の成分となる混合粉末に圧力を加えて成型されたブランクを予備焼結する予備焼結工程と、
その予備焼結工程において予備焼結されたブランクに加工を施して、前記工具本体を成形する工具本体成形工程と、
その工具本体成形工程において成形された工具本体を焼結する焼結工程と、
前記工具本体成形工程と焼結工程との間に行われ、前記工具本体成形工程において成形された工具本体に加工を施して、前記工具本体に前記チップ座を形成するチップ座形成工程とを備えていることを特徴とするエンドミルの製造方法。
【請求項４】
前記工具本体は、その工具本体の後端側に設けられるシャンク部と、そのシャンク部に連設され前記工具本体の先端側に設けられる刃部とを備えており、
前記チップ座形成工程において前記工具本体に形成されるチップ座は、前記工具本体後端側の端部が前記刃部の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項３記載のエンドミルの製造方法。
【請求項５】
前記工具本体は、前記チップ座に対して前記工具本体の回転方向前方側に連設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設される切りくず排出溝を備えており、
前記工具本体成形工程と焼結工程との間または前記焼結工程の後に行われ、前記工具本体に加工を施して前記切りくず排出溝を形成する切りくず排出溝形成工程を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載のエンドミルの製造方法。
【請求項１】
超硬合金から構成され軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体とは別体に構成され切れ刃が形成されるチップとを備え、そのチップが前記工具本体にろう付け固着されたエンドミルにおいて、
前記工具本体は、
その工具本体の後端側に設けられるシャンク部と、
そのシャンク部に連設され前記工具本体の先端側に設けられる刃部と、
前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設され前記チップが取り付けられるチップ座と、
そのチップ座に対して前記工具本体の回転方向前方側に連設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設される切りくず排出溝とを備え、
前記チップ座の前記工具本体後端側の端部は、前記刃部の範囲内に設定されると共に、前記切りくず排出溝の前記工具本体後端側の端部は、前記シャンク部の範囲内に設定されていることを特徴とするエンドミル。
【請求項２】
前記チップは、少なくとも切れ刃の形成される部分が立方晶窒化ホウ素または多結晶ダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体から構成されていることを特徴とする請求項１記載のエンドミル。
【請求項３】
超硬合金から構成され軸心回りに回転される工具本体と、その工具本体とは別体に構成され切れ刃が形成されるチップとを備え、そのチップが前記工具本体にろう付け固着されたエンドミルであって、前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設され前記チップが取り付けられるチップ座を備えたエンドミルの製造方法において、
超硬合金の成分となる混合粉末に圧力を加えて成型されたブランクを予備焼結する予備焼結工程と、
その予備焼結工程において予備焼結されたブランクに加工を施して、前記工具本体を成形する工具本体成形工程と、
その工具本体成形工程において成形された工具本体を焼結する焼結工程と、
前記工具本体成形工程と焼結工程との間に行われ、前記工具本体成形工程において成形された工具本体に加工を施して、前記工具本体に前記チップ座を形成するチップ座形成工程とを備えていることを特徴とするエンドミルの製造方法。
【請求項４】
前記工具本体は、その工具本体の後端側に設けられるシャンク部と、そのシャンク部に連設され前記工具本体の先端側に設けられる刃部とを備えており、
前記チップ座形成工程において前記工具本体に形成されるチップ座は、前記工具本体後端側の端部が前記刃部の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項３記載のエンドミルの製造方法。
【請求項５】
前記工具本体は、前記チップ座に対して前記工具本体の回転方向前方側に連設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて外周面に凹設される切りくず排出溝を備えており、
前記工具本体成形工程と焼結工程との間または前記焼結工程の後に行われ、前記工具本体に加工を施して前記切りくず排出溝を形成する切りくず排出溝形成工程を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載のエンドミルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１２５８６５（Ｐ２００９−１２５８６５Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０３８０９（Ｐ２００７−３０３８０９）
【出願日】平成１９年１１月２３日（２００７．１１．２３）
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２３日（２００７．１１．２３）
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
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