WO2014017576A1 - 多刃エンドミル - Google Patents

Description

多刃エンドミル

　本発明は例えばタービンや過給機等の回転機械装置に使用される薄肉のインペラーやブレード等を、３軸又は５軸制御の工作機械を用いて切削加工により製造するときに工作機械に装着され、インペラー等の部材に対して高送りの切削加工を行えるように改善した多刃エンドミルに関するものである。

　タービン、過給機等の回転機械装置に使用される薄肉のインペラー（羽根車）、ブレード等はＮｉ基耐熱合金、ステンレス鋼、もしくはチタン合金製の難削性合金部材（素材）を工作機械の回転軸上に固定し、エンドミル等の切削工具を回転させながら多軸制御を行い、この合金部材に荒加工、中仕上げ加工、及び仕上げ加工を行う切削加工工程を経て製造される。

　この切削加工工程の内、仕上げ加工においては合金部材の表面を湾曲した曲面状に仕上げ加工する必要があるため、従来からボールエンドミル、テーパボールエンドミル、あるいは外周刃とコーナ刃と底刃とから構成される切れ刃を備えたラジアスエンドミルが使用されている。特に工具本体の先端部に多数の切れ刃、例えば６枚以上の切れ刃を備えたソリッド型のラジアスエンドミル（以下、「多刃エンドミル」ともいう）が次第に使用されつつある。

　多刃エンドミルに関する従来技術としては、図１１に示すような、多数の切れ刃を備え、エンドミルの回転方向Ｒ（周方向）に隣接する切れ刃間に切屑の排出のための、半径方向中心（回転軸）寄りのギャッシュ７と外周寄りの刃溝８を備えた形態がある（特許文献１参照）。図１１は特許文献１の図８に記載の例を具体的に示している。

　図１１に示す例（特許文献１）では底刃６の回転方向Ｒ前方側に形成されているギャッシュ７の半径方向外周側の、回転方向Ｒ後方側に刃溝８を形成しているが、ギャッシュ７に連続して刃溝８が形成されることで、切屑がギャッシュ７に留まりにくくし、底刃６が切削した切屑の排出性を高める効果があると考えられる。

　特許文献１以外の、半径方向中心寄りに形成されたギャッシュの半径方向外周寄りに刃溝が形成されたエンドミルの例を図１２に示す（特許文献２参照）。図１２は特許文献２の図２を示している。この例ではギャッシュ７の半径方向外周寄りに連続して特許文献１の刃溝に相当する切屑排出溝４が形成され、切屑排出溝４とギャッシュ７との間に、コーナ刃１２のすくい面１１を形成する凹部１０が形成されているため（段落００１７、００１８）、ギャッシュ７と切屑排出溝４は凹部１０を介して連通している。

　特許文献２では円弧を描くコーナ刃１２を円弧の突端Ｐを越えた半径方向中心側の、底刃９の開始点Ｑまで形成し、点Ｑからエンドミルの後端部側へかけて形成され、凹部１０を区画する交線Ｌを、突端Ｐを通る中心軸に平行な直線より半径方向中心側に位置させることで、コーナ刃１２が生成した切屑を底刃すくい面８側に回り込ませることなく、コーナ刃すくい面１１から排出させることを可能にしている（段落００１９～００２４）。

ＤＥ　２０　２００９　０１３　８０８　Ｕ１号公報（図８） 特開２０１０－１６７５２０号公報（請求項１、段落００１６～００２４、図１、図２）

　図１１の例（特許文献１）ではギャッシュ７の底面の、半径方向中心（回転軸）側から外周側へかけての半径方向に対する傾斜が緩く、エンドミルの端面に平行に近いため、ギャッシュ７からの切屑排出効果はあまり期待できない。またギャッシュ７に連続する刃溝８は半径方向外周寄りに偏って形成されているため、ギャッシュ７からの刃溝８への誘導効果も期待できないと考えられる。

　図１１の例ではまた、外周刃４のすくい面４ａがコーナＲ刃５のすくい面を兼ねているため、兼ねない場合より図７－（ｂ）の実線で示すように刃溝８（チップポケット）の容積を幾らか大きく取ることができる。但し、刃溝８が半径方向外周寄りに偏って形成されているため、刃溝８の容積を稼ぐ利点は生かされていない。チップポケット（ＣＰ）はギャッシュの容積と刃溝の容積の和であり、この容積が大きい程、切屑の蓄え能力と排出効果が高いと言える。図７－（ｂ）中、実線は外周刃４のすくい面４ａがコーナＲ刃５のすくい面を兼ねる場合の断面を示し、二点鎖線は外周刃４のすくい面４ａがコーナＲ刃５のすくい面を兼ねない場合の断面を示している。

　特許文献２ではコーナ刃１２が生成した切屑のギャッシュ７側への回り込みを阻止するために、ギャッシュ７と切屑排出溝４との間に介在する凹部１０のギャッシュ７側の面に、隆起した壁面１３を形成している（段落００１９）。このため、底刃９が生成し、ギャッシュ７内に落下した切屑の切屑排出溝４への排出効果を凹部１０が阻害する可能性があり、ギャッシュ７内からの切屑排出溝４への切屑の誘導効果は得られないと考えられる。

　本発明は上記背景より、特許文献１の例に比べて顕著にギャッシュからの切屑排出効果と刃溝への誘導効果を高める形態の多刃エンドミルを提案するものである。

　従来から３軸や５軸のＮＣ制御の工作機械を用い、湾曲した表面を有する前記のインペラーの表面を高速度で高送りの切削加工を行ったときに、生成された切屑を短時間でエンドミルから排出することが困難になり、切削加工を阻害する事態が発生することがあった。この背景から、インペラーの表面を高速度で高送りの切削加工を行うことができる多刃エンドミルの開発が要望されていた。ブレード等の難削性合金部材を対象にする場合も同様である。

　この点を受け、本発明の基本的な目的は難削性合金部材に対して高送りの切削加工を実施しても上記した切屑の排出性が良好な、切れ刃部の構造を改良した多刃のラジアスエンドミルを提供することにある。

　詳しく言えば、本発明は３軸や５軸のＮＣ工作機械に装着される多刃のラジアスエンドミル（多刃エンドミル）を用いながら、従来、困難であった、難削性合金の薄肉部材からなり、湾曲した表面を有するインペラー等の難削性合金部材の表面を、一本の多刃エンドミルで高送りの仕上げ用の切削加工を従来よりも高能率（高速度加工）で長時間、行えるようにすることを目的とする。併せて高送りの切削加工を行っても、生成される切屑の排出を良好にすることを目的とする。

　なお、「多刃」とは、図１、図２に示すように工具本体（多刃エンドミル）の先端部の回転軸Ｏ側（半径方向中心側）からシャンク部２ａの半径方向外周側へかけて底刃６と、底刃６に連続するコーナＲ刃５と、コーナＲ刃５に連続する外周刃４とから構成される切れ刃３を複数枚、特に６枚以上、備えるラジアスエンドミルを言う。

　請求項１に記載の発明の多刃エンドミルは、シャンク部の先端部に形成され、回転軸Ｏ側から前記シャンク部の半径方向外周側へかけて底刃と、底刃に連続するコーナＲ刃と、コーナＲ刃に連続する外周刃とから構成される複数枚の切れ刃を備えた切れ刃部と、前記回転軸Ｏ回りの回転方向Ｒに隣接する前記切れ刃間の、前記半径方向の中心側と外周側にそれぞれ形成されたギャッシュと刃溝とを有する多刃エンドミルであって、
　前記切れ刃のすくい面が前記半径方向中心側から外周側へかけて前記底刃のすくい面と、この底刃のすくい面に隣接し、前記底刃のすくい面と異なる面を形成し、前記コーナＲ刃のすくい面を兼ねる前記外周刃のすくい面とから構成され、
　前記切れ刃の逃げ面が前記半径方向中心側から外周側へかけて前記底刃の逃げ面と、この底刃の逃げ面に隣接する前記コーナＲ刃の逃げ面と、このコーナＲ刃の逃げ面に隣接する前記外周刃の逃げ面とから構成され、
　前記刃溝が前記外周刃のすくい面と、これに回転方向Ｒ前方側に対向する刃溝面と、前記外周刃のすくい面と前記刃溝面との境界に形成された底面とから構成され、
　前記底刃のすくい面と前記外周刃のすくい面との境界に位置する凸の稜線と、前記底刃のすくい面と前記刃溝の底面との境界に位置する凸の稜線との交点が、前記コーナＲ刃の逃げ面と前記底刃の逃げ面との境界より前記半径方向中心側へ入り込んでいることを特徴とする。

　請求項１における「半径方向」とは、回転軸Ｏに直交する断面上の回転軸Ｏを通る放射方向を言い、ギャッシュ７は切れ刃部２ｂをシャンク部２ａの先端部側、すなわち多刃エンドミル１の先端部１ａ側からシャンク部２ａ側に見たとき、半径方向の回転軸Ｏ（中心）寄りの、回転方向Ｒに隣接する底刃６、６の逃げ面６ｂ、６ｂ間に形成される。刃溝８は半径方向の外周側の、回転方向Ｒに隣接するコーナＲ刃５、５の逃げ面５ｂ、５ｂ間に形成される。「シャンク部２ａの先端部」は「多刃エンドミル１の先端部１ａ」と同義である。

　「外周刃４のすくい面４ａが底刃６のすくい面６ａと異なる面を形成する」とは、外周刃４のすくい面４ａと底刃６のすくい面６ａとが同一面内にないことを言う。「外周刃４のすくい面４ａがコーナＲ刃５のすくい面を兼ねる」とは、外周刃４のすくい面４ａが外周刃４からコーナＲ刃５に跨って形成されることを言うが、外周刃４のすくい面４ａは後述のように外周刃４から底刃６にまで跨る。

　刃溝８は外周刃４のすくい面４ａと、これに多刃エンドミル１の回転方向Ｒ前方側に対向する刃溝面８ａとで構成されるが、外周刃４のすくい面４ａと刃溝面８ａとの境界には刃溝８の底になる底面８ｂが形成される（請求項３）。底面８ｂは回転方向Ｒ（多刃エンドミル１の周方向）に幅を持ち、図５に示すように幅方向（回転方向Ｒ）両側の、底面８ｂと外周刃４のすくい面４ａとの間に境界線１０ａが形成され、底面８ｂと刃溝面８ａとの間に境界線１０ｂが形成される。境界線１０ａと境界線１０ｂは共に凹の稜線をなす。底面８ｂは多刃エンドミル１を半径方向外周側から中心側へ見たとき、下に凸の曲面状、もしくはＶ字状等に形成される場合と、平坦面に形成される場合がある。

　「底刃６のすくい面６ａと外周刃４のすくい面４ａとの境界に位置する凸の稜線６４」とは、図５、図６に示すように半径方向に連続するコーナＲ刃５と底刃６をなす凸の稜線がコーナＲ刃５から底刃６に移行するときに、底刃６に面するギャッシュ面７ａ側（底刃６のすくい面６ａ側）へ向かって分岐した稜線を指す。稜線６４はコーナＲ刃５の逃げ面５ｂと底刃６の逃げ面６ｂとの境界付近からギャッシュ面７ａへ分岐し、底刃６のすくい面６ａと外周刃４のすくい面４ａとの境界線になる。

　「底刃６のすくい面６ａと刃溝８の底面８ｂとの境界に位置する凸の稜線６８」とは、刃溝８の底面８ｂと刃溝面８ａとの境界線１０ｂの延長線上にあり、境界線１０ｂから、ギャッシュ７に面する底刃６（底刃６のすくい面６ａ側）側へ向かう稜線を指す。稜線６８は底刃６のすくい面６ａと刃溝８の底面８ｂとの間の境界線になる。稜線６８は外周刃４のすくい面４ａに回転方向Ｒ前方側に対向する刃溝面８ａとギャッシュ７の底面７ｂとが交わる位置から底刃６側へ向かい、稜線６４と互いに交差する。ギャッシュ７の底面７ｂは底刃６のすくい面６ａとこれに回転方向Ｒ前方側に対向するギャッシュ面７ａとの間の境界に形成される（請求項２）。

　稜線６４は外周刃４のすくい面４ａを底刃６のすくい面６ａから区画する（区切る）ため、コーナＲ刃５からギャッシュ面７ａ側へ向かって分岐することで、図５、図６に示すように外周刃４のすくい面４ａを底刃６のすくい面６ａ側へ入り込ませる（食い込ませる）。同様に稜線６８は刃溝８の底面８ｂを底刃６のすくい面６ａから区画する（区切る）ため、境界線１０ｂから底刃６側へ向かうことで、刃溝８の底面８ｂを底刃６のすくい面６ａ側へ入り込ませる（食い込ませる）。

　外周刃４のすくい面４ａと刃溝８の底面８ｂは刃溝８を構成するため、外周刃４のすくい面４ａと刃溝８の底面８ｂが共に底刃６のすくい面６ａ側へ入り込むことで、ギャッシュ７内に存在する切屑の刃溝８内への落下を誘導させる効果が生まれ、ギャッシュ７内からの切屑の排出性が向上する。

　「底刃６のすくい面６ａと外周刃４のすくい面４ａとの境界に位置する凸の稜線６４と、底刃６のすくい面６ａと刃溝８の底面８ｂとの境界に位置する凸の稜線６８の交点６６が、コーナＲ刃５の逃げ面５ｂと底刃６の逃げ面６ｂとの境界より半径方向回転軸Ｏ側へ入り込んでいる」とは、図３、図６に示すように切れ刃部２ｂをシャンク部２ａ（多刃エンドミル１）の先端部１ａ側から回転軸Ｏ方向に見たときに、稜線６４と稜線６８の交点６６がコーナＲ刃５の逃げ面５ｂと底刃６の逃げ面６ｂとの境界（境界線）より半径方向回転軸Ｏ側へ入り込んでいることを言う。図３、図９中、コーナＲ刃５と底刃６に接近している破線は凸の稜線６４を示している。

　図５等では半径方向に隣接する底刃６の逃げ面６ｂとコーナＲ刃５の逃げ面５ｂとの間、及びコーナＲ刃５の逃げ面５ｂと外周刃４の逃げ面４ｂとの間に境界を示す線が表されているが、実際にはこの線は肉眼では見えないこともある。例えば隣接する底刃６の逃げ面６ｂとコーナＲ刃５の逃げ面５ｂ、及びコーナＲ刃５の逃げ面５ｂと外周刃４の逃げ面４ｂが、コーナＲ刃５の逃げ面５ｂをその面内方向（周方向）に見たときのクロソイド曲線のように隣接する曲面（平面を含む）の曲率が次第に変化するような場合には境界線は見えない。曲率が変化する部分には境界線が見えることもある。

　「稜線６４と稜線６８の交点６６が底刃６の逃げ面６ｂとコーナＲ刃５の逃げ面５ｂとの境界よりシャンク部２ａの半径方向の回転軸Ｏ側へ入り込んでいること」は、稜線６４と稜線６８の交点６６がコーナＲ刃５の逃げ面５ｂと底刃６の逃げ面６ｂとの境界より回転軸Ｏ側に位置していることであり、稜線６４と稜線６８が半径方向外周側から中心側（回転軸Ｏ）へ向かって互いに交差する線をなしていることである。

　稜線６４と稜線６８の交点６６が逃げ面６ｂと逃げ面５ｂの境界よりシャンク部２ａの半径方向の回転軸Ｏ側へ入り込んでいることで、多刃エンドミル１を先端部１ａ側から見れば、刃溝８が半径方向外周側から中心側（回転軸Ｏ側）へかけ、コーナＲ刃５から底刃６に跨るように形成されるため、前記のようにギャッシュ７から刃溝８への切屑の誘導効果が得られる。同時に、図７－（ｂ）に実線で示すように外周刃４のすくい面４ａがコーナＲ刃５のすくい面を兼ねることによる刃溝８の容積を稼ぐ利点が生かされるため、刃溝８の容積、すなわちチップポケット（ＣＰ）の容積を拡大することが可能になる。刃溝８の容積の拡大は切屑の蓄え能力と排出効果が向上することを意味する。チップポケット（ＣＰ）はギャッシュ７を形成する空間の容積と刃溝８を形成する空間の容積の和を言う。

　刃溝８が半径方向外周側から中心側（回転軸Ｏ側）へかけ、コーナＲ刃５から底刃６に跨って形成されることで、外周刃４のすくい面４ａがコーナＲ刃５のすくい面を兼ねることによる、刃溝８（チップポケット）の容積を大きく取ることの利点が生かされる。外周刃４のすくい面４ａがコーナＲ刃５のすくい面を兼ねることで、刃溝８の容積を大きく取れることは、前記のように図７－（ｂ）に示すようにコーナＲ刃５に直交する断面で見たときに、コーナＲ刃５の逃げ面５ｂと刃溝８の底面８ｂが単一の平面、もしくは曲面であるすくい面４ａのみで結ばれるため、二点鎖線で示すコーナＲ刃５のすくい面がある場合より刃溝８側に突出する分の体積が不在になることによる。図７－（ｂ）は図５のｚ－ｚ線の断面を示している。

　外周刃４のすくい面４ａがコーナＲ刃５のすくい面を兼ねることは、コーナＲ刃５のすくい面を形成しないことであるから、外周刃４のすくい面４ａを含め、切れ刃３のすくい面全体を形成（研削加工）する上での加工の手間を軽減し、切れ刃３のすくい面全体の加工性を高める利点を得る意味もある。

　コーナＲ刃５のすくい面５ａが形成される場合には、図７－（ｂ）に示すようにコーナＲ刃５と境界線１０ａを結ぶ直線の刃溝８側に二点鎖線のハッチングで示す突起部分が形成される。これに対し、請求項１では外周刃４のすくい面４ａがコーナＲ刃５のすくい面を兼ねることで、ハッチングの突起部分が形成されないため、すくい面５ａがある場合の突起部分だけ、刃溝８（チップポケット）の容積が増すことになる。

　稜線６４と稜線６８の交点６６が底刃６の逃げ面６ｂとコーナＲ刃５の逃げ面５ｂの境界よりシャンク部２ａの半径方向の回転軸Ｏ側へ入り込んでいることの結果として、外周刃４のすくい面４ａは底刃６のすくい面６ａに対し、相対的に回転方向Ｒ後方側に位置する。すくい面４ａがすくい面６ａに対して回転方向Ｒ後方側に位置することで、ギャッシュ７内に存在する切屑が多刃エンドミル１の回転に伴い、刃溝８内に入り込み易くなる上、刃溝８内の切屑が多刃エンドミル１外へ排出され易くなるため、この点（すくい面４ａがすくい面６ａの回転方向Ｒ後方側に位置すること）からもギャッシュ７及び刃溝８からの切屑排出性の向上が図られることが言える。

　前記のように刃溝８の底面８ｂは回転方向Ｒに幅を持つが、底面８ｂが幅を持つことで、幅がない場合より、底刃６やコーナＲ刃５等、切れ刃３のいずれかから直接、またはギャッシュ７から刃溝８内に落下した切屑を停滞しにくくする効果がある。同様にギャッシュ７内に落下した切屑の排出性をよくする上でも、ギャッシュ７の底面７ｂには回転方向Ｒに幅が与えられる。この場合、ギャッシュ７と刃溝８の底面７ｂ、８ｂが共に幅を持つが、刃溝８内での切屑の停滞があれば、ギャッシュ７内からの切屑の排出が阻害される可能性がある。このことから、ギャッシュ７内に存在する切屑の刃溝８への排出の効率を上げるには、ギャッシュ７からの排出先での排出性がよいことが条件になるため、相対的には刃溝８の底面８ｂの幅がギャッシュ７の底面７ｂの幅より大きく確保されていることが適切である（請求項２）。

　ギャッシュ７の底面７ｂと刃溝８の底面８ｂに幅を持たせることは図１１に示す例においても見られるが、この例では刃溝８の底面８ｂの幅がギャッシュ７の底面７ｂの幅より相対的に小さいため、刃溝８内で切屑の停滞が生じたときにギャッシュ７からの切屑の排出が阻害されるか、排出が停滞する可能性がある。これに対し、刃溝８の底面８ｂの幅がギャッシュ７の底面７ｂの幅より大きい場合には（請求項２では）、刃溝８内で切屑の停滞が生じにくいため、ギャッシュ７からの切屑の排出が阻害される可能性と、排出が停滞する可能性が低下する。

　外周刃４の逃げ面４ｂは図２、図１０に示すようにシャンク部２ａの表面２ｃに隣接し、表面２ｃに連続した面をなすため、「稜線６４と稜線６８との交点６６が逃げ面６ｂと逃げ面５ｂとの境界より半径方向中心側へ入り込んでいること」は「外周刃４のすくい面４ａが、底刃６の逃げ面６ｂからシャンク部２ａの表面２ｃにまで跨っていること」とも言い換えられる。外周刃４のすくい面４ａが底刃６の逃げ面６ｂからシャンク部２ａの表面２ｃにまで跨っていることで、ギャッシュ７から刃溝８を経由しての切屑の、多刃エンドミル１外への排出性と排出速度が向上することが言える。

　請求項１では「底刃６のすくい面６ａと外周刃４のすくい面４ａとの境界の凸の稜線６４と、底刃６のすくい面６ａと刃溝８の底面８ｂとの境界の凸の稜線６８との交点６６が、底刃６の逃げ面６ｂとコーナＲ刃５の逃げ面５ｂとの境界より回転軸Ｏ側へ入り込んでいること」の要件を備えることで、底刃６が発生させた切屑がギャッシュ７を経由して刃溝８へ落下する分と、直接、刃溝８に落下する分とに分割されることになる。このことが、ギャッシュ７内に切屑が溜まりにくく、切屑のギャッシュ７からの排出効果とギャッシュ７からの刃溝８への誘導効果が発揮されることの根拠になっている。

　前記のように刃溝８の底面８ｂの幅方向両側には外周刃４のすくい面４ａとの境界線１０ａと刃溝面８ａとの境界線１０ｂが凹の稜線として形成される。ここで、特に図５に示すように底面８ｂと外周刃４のすくい面４ａとの境界線１０ａが、すくい面６ａとすくい面４ａとの境界の凸の稜線６４と、すくい面６ａと底面８ｂとの境界の凸の稜線６８との交点６６を通る場合（請求項３）には、外周刃４のすくい面４ａと刃溝８の底面８ｂとで谷を形成するため、ギャッシュ７内に存在する切屑が刃溝８内に落下し易くなり、ギャッシュ７からの刃溝８への誘導効果が更に向上することが言える。

　また外周刃４のすくい面４ａと、これに回転方向Ｒ前方側に対向する刃溝面８ａとから構成される刃溝８の空間の容積は、刃溝面８ａが、ギャッシュ７の底面７ｂに回転方向Ｒ後方側に接する内側面８１ａと、内側面８１ａと異なる面を形成し、ギャッシュ面７ａに半径方向に接する外側面８２ａとの少なくとも２面を持つことで（請求項４）、更に増大する。ギャッシュ面７ａは底刃６のすくい面６ａに回転方向Ｒ前方側に対向する面である。この場合の外側面８２ａは図８に示すように内側面８１ａに対し、多刃エンドミル１のシャンク部２ａ側から先端部１ａ側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜し、または半径方向中心側から外周側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜し、内側面８１ａと外側面８２ａとの間には境界線８８として凸の稜線が表れる。「少なくとも２面を持つ」とは、刃溝面８ａが３面以上の面を持つ場合があることを言う。

　「外側面８２ａが多刃エンドミル１のシャンク部２ａ側から先端部１ａ側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜し」とは、多刃エンドミル１を側面から半径方向中心側へ見たときの外側面８２ａの傾斜状況を述べており、「半径方向中心側から外周側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜し」とは、多刃エンドミル１を先端部１ａ側からシャンク部２ａ側へ見たときの外側面８２ａの傾斜状況を述べている。

　「内側面８１ａがギャッシュ７の底面７ｂに回転方向Ｒ後方側に接する」とは、前記した凸の稜線６８の延長線上に位置し、境界線１０ｂから分岐した境界線を挟んで底面７ｂと内側面８１ａとが隣接し、内側面８１ａが底面７ｂに対し、相対的に回転方向Ｒ後方側に位置していることを言う。この底面７ｂと内側面８１ａとの間の境界線は前記した、すくい面６ａと底面８ｂとの境界に位置する凸の稜線６８の一部になっているため、底面７ｂと内側面８１ａとは凸の稜線６８を挟んで隣接する。

　「外側面８２ａがギャッシュ面７ａに半径方向に接する」とは、ギャッシュ面７ａと外側面８２ａが境界線を挟んで隣接し、外側面８２ａがギャッシュ面７ａに対し、相対的に半径方向外周側に位置していることを言う。このギャッシュ面７ａと外側面８２ａとの間の境界線はギャッシュ面７ａと刃溝面８ａとの間の境界線７８であり、この境界線７８は前記した内側面８１ａと外側面８２ａとの間の境界線８８である凸の稜線に連続する。

　「外側面８２ａが内側面８１ａに対し、シャンク部２ａ側から先端部１ａ側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜する」とは、図８に示すように外側面８２ａが内側面８１ａに対し、刃溝８の底面８ｂ側から、回転方向Ｒ前方側に位置するコーナＲ刃５の逃げ面５ｂ側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ向かって傾斜することである。

　「外側面８２ａが内側面８１ａに対し、半径方向中心側から外周側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜する」とは、外側面８２ａが内側面８１ａに対し、多刃エンドミル１の半径方向中心側から外周側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ向かって傾斜することである。結果として外側面８２ａは刃溝８の底面８ｂ側から、回転方向Ｒ前方側に位置するコーナＲ刃５の逃げ面５ｂ側へかけて、切れ刃３の背面（回転方向Ｒ後方側の面）側の面を薄く切り取るように、あるいは削ぎ落とすように形成される。

　外側面８２ａは内側面８１ａに対し、シャンク部２ａ側から先端部１ａ側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜すると同時に、半径方向中心側から外周側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜する場合もある。

　請求項４では刃溝面８ａが内側面８１ａと、内側面８１ａと異なる面を形成する外側面８２ａとの少なくとも２面を持つことで、外周刃４のすくい面４ａの先端部１ａ側の位置と、これに対向する刃溝面８ａの先端部１ａ側の位置との間の周方向（回転方向Ｒ）の距離が拡大するため、刃溝８の空間の容積が増大し、ギャッシュ７の容積と合わせたチップポケット（ＣＰ）の容積が増大する。刃溝８（チップポケット）の空間の容積の増大により切屑の排出性が一層、向上する利点が得られることになる。

　底刃のすくい面と外周刃のすくい面との境界の凸の稜線と、底刃のすくい面と刃溝の底面との境界の凸との稜線の交点が、底刃逃げ面とコーナＲ刃逃げ面との境界より回転軸Ｏ側へ入り込むことで、底刃が発生させた切屑をギャッシュを経由して刃溝へ落下する分と、直接、刃溝に落下する分とに分割させることができるため、ギャッシュ内に切屑が溜まりにくくなり、ギャッシュからの切屑排出効果とギャッシュからの刃溝への誘導効果が高まる。特に外周刃のすくい面が底刃の逃げ面からシャンク部の表面にまで跨っているため、ギャッシュから刃溝を経由しての切屑の、多刃エンドミル外への排出性と排出速度が向上する。

　また底刃すくい面と外周刃すくい面との境界の凸の稜線と、底刃すくい面と刃溝底面との境界の凸との稜線の交点が、底刃逃げ面とコーナＲ刃逃げ面の境界よりシャンク部の半径方向中心側へ入り込んでいることで、刃溝が半径方向外周側から中心側へかけ、コーナＲ刃から底刃に跨って形成されるため、ギャッシュからの刃溝への誘導効果が高まる。同時に、外周刃すくい面がコーナＲ刃すくい面を兼ねることによる刃溝の容積を稼ぐ利点が生かされるため、刃溝の容積、すなわちチップポケットの容積を拡大することができる。この結果、難削性合金部材を被削材として、従来に比べて切込み量を深くして高送りの切削加工を行った場合でも、高精度で、且つ安定した高送り加工を行うことができ、多刃エンドミルの長寿命化が図られる。

　更に言えば、コーナＲ刃を用いてインペラー等の屈曲した面を高速で高送りによる切削加工を実施したときに、コーナＲ刃により生成された切屑がギャッシュへ流れることを阻止でき、直ちに刃溝内、特に刃溝の底面に沿って外部に円滑に排出させることができ、切屑の詰りを抑制することができる。結果として、難削性合金部材を高速で高送りによる切削加工を実施しても、コーナＲ刃を含む切れ刃の損傷を防止することができる。

本発明の多刃エンドミルの製作例を示した側面図である。 図１の切れ刃部の拡大図である。 図１に示す切れ刃部を端面側から回転軸方向に見た様子を示した多刃エンドミルの端面図である。 図２におけるｘ－ｘ線断面図である。 図１に示す多刃エンドミルの切れ刃部を先端部側からシャンク部側へ見た様子を示した斜視図である。 図５におけるｙ－ｙ線の矢視図である。 （ａ）はコーナＲ刃５の断面の先に２本の稜線６４、６８と境界線１０ａが見えている様子を示した図５におけるｚ－ｚ線断面図、（ｂ）は図５におけるｚ－ｚ線の断面端面図であり、コーナＲ刃５のすくい面がない本発明を実線で示し、コーナＲ刃５のすくい面がある参考例を鎖線で示している。 刃溝面が内側面と外側面の２面からなる場合の本発明の多刃エンドミルの他の製作例を示した斜視図である。 （ａ）は切れ刃が１０枚の場合の本発明の多刃エンドミルの切れ刃部を端面（先端部）側から見た様子を示した端面図、（ｂ）は切れ刃が１５枚の場合の本発明の多刃エンドミルの切れ刃部を端面側から見た様子を示した端面図である。 外周刃の外形線が回転軸Ｏと平行に形成された場合の本発明の多刃エンドミルの製作例を示した側面図である。 特許文献１に記載のエンドミルを先端部側からシャンク部側へ見た様子を示した斜視図である。 特許文献２に記載のエンドミルの部分拡大側面図（特許文献２の図２）である。

　以下、本発明の多刃エンドミルの実施形態を図面を用いて説明する。
　以下の説明において、例えばＮｉ基耐熱合金製の部材を被削材とする場合、「高速度加工（高速加工）」とは、一般的に切削速度Ｖｃが６０～８０ｍｍ／ｍｉｎの加工をいう。切削速度Ｖｃが６０ｍｍ／ｍｉｎ未満であれば、切削性が低下して切削抵抗が過大となる。一方、切削速度Ｖｃが８０ｍｍ／ｍｉｎを超えれば、切削温度が非常に高くなり、切れ刃の早期の摩耗や、切屑が切れ刃に溶着する現象が発生する。更に被削材と切れ刃との擦過が過大となるため、特に切れ刃の逃げ面の摩耗が多くなる。このことから、Ｎｉ基耐熱合金製部材を被削材とする場合においては、切削速度Ｖｃのより好ましい範囲は６５～８０ｍｍ／ｍｉｎであり、更に好ましい範囲は７０～８０ｍｍ／ｍｉｎとなる。

　また例えばＮｉ基耐熱合金製部材を被削材とする場合、「高送り加工」とは、一般的に送り速度Ｖｆが１０００～３０００ｍｍ／ｍｉｎの加工をいう。送り速度Ｖｆが１０００ｍｍ／ｍｉｎ未満であれば、加工能率が低くなる。一方、送り速度Ｖｆが３０００ｍｍ／ｍｉｎを超えれば、切屑の生成量が過大となるため、切屑詰まりが発生し易くなる。送り速度Ｖｆのより好ましい範囲は１５００～３０００ｍｍ／ｍｉｎであり、更に好ましい範囲は１８００～３０００ｍｍ／ｍｉｎである。

　１枚当たりの切れ刃で実現可能となる実質的な切削の能率は、送り速度、回転数及び刃数から導き出される１刃当りの送り量ｆｚ［ｍｍ／ｔ］と、径方向切込み量ａｅ［ｍｍ］と、軸方向切込み量ａｐ［ｍｍ］とで決定される。従来の多刃エンドミルでは、１刃当りの送り量ｆｚが０．０３～０．０６ｍｍ／ｔ、径方向切込み量ａｅが０．４～０．６ｍｍ、軸方向切込み量ａｐが０．４～０．６ｍｍ程度の能率でしか、実用上の切削寿命（インペラーの仕上げ加工を工具の取替えを要せずに、１本の多刃エンドミルで完了するために必要な寿命）を確保することができない。しかし、本発明の多刃エンドミル１では、１刃当りの送り量ｆｚが０．０８～０．３ｍｍ／ｔ、径方向切込み量ａｅが１～１０ｍｍ、軸方向切込み量ａｐが０．８～２．０ｍｍ程度の非常に高能率な切削条件にて切削加工が可能である。そのため、上記のような非常に高能率な切削条件（高速度加工と高送り加工）においても従来に比べて長時間使用することができる実用上の切削寿命を確保できることが本発明の多刃エンドミル１の利点となる。

　図１に示すように多刃エンドミル１は、回転軸Ｏ方向に所定の長さを有する円柱状のシャンク部２ａと、シャンク部２ａの回転軸Ｏ方向の一方側である先端部１ａ側に形成された切れ刃部２ｂの２部分から構成されている。シャンク部２ａの他方の端部は多刃エンドミル１を用いて例えば３次元又は５次元制御による切削加工を行うときに工作機械に装着され、把持される部分になる。

　切れ刃部２ｂには、外周刃４とコーナＲ刃５と底刃６とから構成される切れ刃３を複数（複数枚）、備えている。切れ刃部２ｂに形成されている各切れ刃３の構成例を図２及び図３に示す。コーナＲ刃５は切れ刃３の内、略円弧状、もしくは凸曲線状等、表面側に凸となる形状に形状される。

　本発明の多刃エンドミル１は多数の切れ刃３を備えているので、３軸や５軸制御のＮＣ工作機械を用いて、難削性合金製のインペラーの表面を、特にコーナＲ刃５を用いて高速度で、且つ高送りで仕上げの切削加工を行っても、コーナＲ刃５の耐摩耗性の向上とチッピング等の欠損発生の抑制を図りながら、切屑の良好な排出性を確保することが可能になる。

　切れ刃３は図２、図３、図５に示すように回転軸Ｏ側（半径方向中心側）から半径方向外周側へかけて底刃６と、底刃６に連続するコーナＲ刃５と、コーナＲ刃５に連続する外周刃４とから構成される。多刃エンドミル１は周方向に等間隔で配列する、主に６枚以上、３０枚以下の切れ刃３を有する。図示する多刃エンドミル１は底刃６が回転軸Ｏ近傍まで直線状に形成されている点で、ラジアスエンドミルの一種とみなせる。

　切れ刃３のすくい面は半径方向中心側から外周側へかけて底刃６のすくい面６ａと、底刃６のすくい面６ａに隣接し、底刃６のすくい面６ａと異なる面を形成し、コーナＲ刃５のすくい面を兼ねる外周刃４のすくい面４ａとから構成される。切れ刃３の各すくい面６ａ、４ａは平面の場合と曲面の場合がある。

　切れ刃３の逃げ面は半径方向中心側から外周側へかけて底刃６の逃げ面６ｂと、底刃６の逃げ面６ｂに隣接するコーナＲ刃５の逃げ面５ｂと、コーナＲ刃５の逃げ面５ｂに隣接する外周刃４の逃げ面４ｂとから構成される。図２に示すＬ１は外周刃４の形成開始点Ｐ１における多刃エンドミルの刃径（シャンク部２ａの直径）を示し、Ｌ２は外周刃４とコーナＲ刃５との繋ぎ部における多刃エンドミルの刃径を示し、Ｌ３は切れ刃３の刃長を示す。コーナＲ刃５の逃げ面５ｂは曲面状に形成されるが、底刃６の逃げ面６ｂと外周刃４の逃げ面４ｂは平面の場合と曲面の場合がある。

　図３に示す「矢印Ｒ」は切削加工を行うときの多刃エンドミル１の回転方向Ｒを示し、「矢印Ｒ」の方向の下流側が回転方向Ｒの前方（回転方向Ｒ前方）を意味し、反対側（上流側）が回転方向Ｒ後方を意味する。

　回転軸Ｏ回りの回転方向Ｒに隣接する切れ刃３、３間の、半径方向の中心側（回転軸Ｏ側）と外周側にギャッシュ７と刃溝８がそれぞれ形成されている。ギャッシュ７は底刃６のすくい面６ａと、これに回転軸Ｏ回りの回転方向Ｒ前方側に対向するギャッシュ面７ａと、底刃６のすくい面６ａとギャッシュ面７ａとの境界に形成された底面７ｂとから構成される。刃溝８は外周刃４のすくい面４ａと、これに回転軸Ｏ回りの回転方向Ｒ前方側に対向する刃溝面８ａと、外周刃４のすくい面４ａと刃溝面８ａとの境界に形成された底面８ｂとから構成される。刃溝８はいずれかの切れ刃３が切削加工により生成した切屑を多刃エンドミル１の外部に排出するための切屑排出溝であり、ギャッシュ７に連通しながら、シャンク部２ａの外周面２ｃまで形成されている。

　ギャッシュ７と刃溝８を半径方向に見たときの底面７ｂ、８ｂの断面形状は下に凸のＶ字状、もしくはＵ字状（曲面状）の他、平坦面状に形成される。刃溝８の底面８ｂの幅方向（回転方向Ｒ）両側には外周刃４のすくい面４ａとの境界に位置する境界線１０ａと、刃溝面８ａとの境界に位置する境界線１０ｂが形成される。境界線１０ｂの半径方向中心側（回転軸Ｏ側）の延長線上に、底刃６のすくい面６ａと刃溝８の底面８ｂとを区画し（仕切り）、底刃６のすくい面６ａと刃溝８の底面８ｂとの境界線となる凸の稜線６８が形成される。図５、図８では底面８ｂの幅方向両側の境界線１０ａ、１０ｂが互いに平行であるように示されているが、境界線１０ａ、１０ｂは必ずしも平行である必要はない。

　図４はギャッシュ７の底面７ｂ及び刃溝８の底面８ｂと、境界線１０ａ、１０ｂとの関係を示している。図４は図２のｘ－ｘ線の断面を示しているが、あるギャッシュ７を、回転軸Ｏを通り、半径方向を向いた平面で切断し、回転方向Ｒ後方側を見たときの様子を示している。ここに示すようにギャッシュ７の底面７ｂは半径方向の直線に対して鋭角をなして交わり、刃溝８の底面８ｂは回転軸Ｏに平行な直線に対して鋭角をなして交わっている。刃溝８の底面８ｂはギャッシュ７の底面７ｂの半径方向外周側の端部を通り、底刃６の手前まで連続する。底面８ｂの幅方向両側の境界線１０ａ、１０ｂの内、すくい面４ａ側の境界線１０ａが連続した先の底刃６の手前の地点が稜線６４と稜線６８との交点６６である。境界線１０ａの、底刃６側の端部は底刃６の０．１ｍｍ～２．０ｍｍ程度、手前の位置になる。ギャッシュ７の底面７ｂは半径方向外周側の端部において刃溝８の底面８ｂに空間的に連通する。

　ギャッシュ７の底面７ｂと刃溝８の底面８ｂは共に、切屑を詰まりにくくするために回転方向Ｒに幅を持つが、ギャッシュ７内に存在する切屑の排出先である刃溝８内での切屑の停滞を回避し、刃溝８からの切屑の排出性をよくするために、刃溝８の底面８ｂの幅はギャッシュ７の底面７ｂの幅より大きく設定されている。回転軸Ｏに直交する直線（半径方向の直線）と、ギャッシュ７の底面７ｂとがなす角度であるギャッシュ７の角度βは１５°～４５°にすることが望ましい。角度βが１５°未満ではチップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）が過小となり、多刃エンドミル１の回転軸Ｏ近傍に流れた切屑が噛み込みを起こし、切れ刃のチッピングが発生し易い。一方、角度βが４５°を超えるとコーナＲ刃５の強度が不足することに依る。

　図４～図６等に示すように底刃６のすくい面６ａと外周刃４のすくい面４ａとの境界に位置する凸の稜線６４と、底刃６のすくい面６ａと刃溝８の底面８ｂとの境界に位置する凸の稜線６８の交点６６は、コーナＲ刃５の逃げ面５ｂと底刃６の逃げ面６ｂとの境界より半径方向の中心側へ入り込んだ状態にあり、稜線６４と稜線６８がすくい面６ａ内に切り込んだ形になっている。

　多刃エンドミル１の先端部１ａ側から見たとき、多刃エンドミル１の表面２ｃから半径方向に連続する切れ刃３の外周刃４とコーナＲ刃５及び底刃６は凸の稜線をなすが、この凸の稜線６４は図５、図６に示すようにコーナＲ刃５の逃げ面５ｂと底刃６の逃げ面６ｂとの境界付近から、底刃６のすくい面６ａに対向するギャッシュ面７ａへ分岐する。一方、前記した刃溝底面８ｂの刃溝面８ａ側の境界線１０ｂの延長線上にある凸の稜線６８は底刃６のすくい面６ａ側に向かい、凸の稜線６４と、底刃６のすくい面６ａ内で会し、前記交点６６で交差する。

　刃溝８の底面８ｂと刃溝面８ａとの境界に位置する境界線１０ｂの延長線上にある稜線６８が底刃６のすくい面６ａと刃溝８の底面８ｂとを区画する（仕切る）ことで、底面８ｂに対して多刃エンドミル１の回転方向Ｒ後方側に位置する外周刃４のすくい面４ａが底刃６のすくい面６ａに対しても回転方向Ｒ後方側に位置することになる。外周刃４のすくい面４ａが底刃６のすくい面６ａの回転方向Ｒ後方側に位置することで、すくい面６ａ（ギャッシュ７）から離脱した切屑がすくい面４ａ（刃溝８）に回り込み易くなっている。

　刃溝８の底面８ｂを形成する境界線１０ｂの延長線上の稜線６８が底刃６のすくい面６ａと刃溝８の底面８ｂとを区画することと、すくい面６ａのギャッシュ面７ａ側に底面７ｂが位置することから、ギャッシュ７の底面７ｂと刃溝８の底面８ｂとは不連続になり、刃溝８の底面８ｂがギャッシュ７の底面７ｂに対して回転方向Ｒ後方側に位置する。刃溝８の底面８ｂがギャッシュ７の底面７ｂに対して回転方向Ｒ後方側に位置することで、外周刃４のすくい面４ａと底刃６のすくい面６ａとの関係と同様、ギャッシュ７の底面７ｂを通じて移動する切屑が刃溝８の底面８ｂ側へ回り込み易くなっている。

　交点６６には、前記のように刃溝８の底面８ｂと外周刃４のすくい面４ａとの境界に位置する境界線１０ａも交差し、稜線６４と稜線６８と境界線１０ａとは１点の交点６６で交わっている。境界線１０ａが交点６６に交差することで、外周刃４のすくい面４ａと刃溝８の底面８ｂとが形成する溝（谷）の底をなし、すくい面４ａと底面８ｂとからなる溝を下方へ切り込む恰好になるため、ギャッシュ７内に存在する切屑を刃溝８内に落下させ易くする作用を果たす。

　図８は刃溝面８ａがギャッシュ７の底面７ｂと回転方向Ｒ後方側で接する内側面８１ａと、内側面８１ａと異なる面を形成し、ギャッシュ面７ａに半径方向に接する外側面８２ａとの少なくとも２面を持つ形態を有する場合の多刃エンドミル１の製作例を示す。外側面８２ａは内側面８１ａに対し、多刃エンドミル１のシャンク部２ａ側から先端部１ａ側へかけて、または半径方向中心側から外周側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜している。

　ギャッシュ面７ａと刃溝面８ａは互いに異なる面をなすため、図８に示すようにギャッシュ面７ａと刃溝面８ａとの間には境界線７８が凸の稜線として表れるが、この境界線７８は刃溝８の底面８ｂ側に連続することで、内側面と８１ａと外側面８２ａとを区画する（仕切る）境界線８８になる。境界線７８はギャッシュ７の底面７ｂの半径方向外周側の端部と前記した凸の稜線６８の端部とを通り、境界線８８として刃溝８の底面８ｂの刃溝面８ａ側の境界線１０ｂに交わる。

　内側面８１ａに対する外側面８２ａの傾斜の結果、外側面８２ａの回転方向Ｒ前方側に位置するコーナＲ刃５の逃げ面５ｂ及び外周刃４の逃げ面４ｂと交わる外側面８２ａの、半径方向外周側の外形線は図５の例より僅かに回転方向Ｒ前方側へ寄るが、外側面８２ａは半径方向中心側から外周側へかけて傾斜し、逃げ面５ｂ、４ｂには外側面８２ａの、表面２ｃ寄りの外形線が交わるため、切れ刃３（刃先）の剛性に影響を与える程ではない。

　図８の例では外側面８２ａが内側面８１ａに対し、シャンク部２ａ側から先端部１ａ側へかけて、または回転軸Ｏ側から半径方向外周側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜することで、多刃エンドミル１を先端部１ａ側から回転軸Ｏ方向に見たとき、刃溝８の周方向の幅が半径方向中心側から外周側へかけて広がり、刃溝８の容積が拡大するため、図５の例よりギャッシュ７内に存在する切屑の排出能力が向上する利点がある。

　図３に示す「角度ａ」は底刃６の逃げ面６ｂの幅の角度であり、底刃６と、逃げ面６ｂの回転方向Ｒ後方側の稜線（ギャッシュ面７ａと逃げ面６ｂとの境界線）とがなす角度を指す。「角度ｂ」は「ギャッシュ７の開き角度」であり、逃げ面６ｂの回転方向Ｒ後方側の稜線と、その底刃６の回転方向Ｒ後方側に隣接する底刃６とがなす角度を指す。これらの角度ａ、ｂは多刃エンドミル１のチップポケット（ＣＰ）の容積に関係する。

　図３に示すように多刃エンドミル１を先端部１ａ側から回転軸Ｏ方向に見たときに、底刃６と、底刃６の逃げ面６ｂの回転方向Ｒ後方側の稜線とがなす角度を「角度ａ（底刃６の逃げ面６ｂの幅の角度）」とし、底刃６の逃げ面６ｂの回転方向Ｒ後方側の稜線と、この底刃６の回転方向Ｒ後方側に隣接する底刃６とがなす角度を「角度ｂ（ギャッシュ７の開き角度）」としたとき、角度ｂは角度ａの１．５倍以上３倍以下の範囲となるように、各底刃６と底刃逃げ面６ｂを形成することが望ましい。

　「角度ａ」は多刃エンドミル１の刃径や切れ刃３の刃数に応じて設定される。例えば刃数が８枚の場合には、角度ａが１０°～３０°程度に、刃数が１０枚の場合には８°～２４°程度に、刃数が１２枚の場合には６°～２０°程度に設定される。「角度ｂ」は３６０°を刃数で割った数値より「角度ａ」の値を差し引くことにより求められる。例えば角度ｂは刃数が８枚の場合は３５°～１５°程度に、刃数が１０枚の場合は２８°～１２°程度に、刃数が１２枚の場合は２４°～１０°程度に設定される。

　また切れ刃３のうち、特に底刃６、コーナＲ刃５の剛性を損なわない範囲で、ギャッシュ７の容積が確保されるように設定される。例えば刃径が３０ｍｍ、切れ刃３の刃数が１０枚の場合、角度ａは１２°程度に、ギャッシュ７の開き角度ｂは２４°程度に設定される。

　角度ｂが底刃逃げ面６ｂの幅の角度ａの１．５倍以上、３倍以下に設定されることが望ましい理由は以下の通りである。角度ｂが角度ａの１．５倍未満に設定した場合には、各切れ刃３の刃先剛性を向上させることができるが、切込みや送り速度を上げた高能率加工を実施した際には、チップポケット（ＣＰ）が小さくなる。すなわち、角度ｂが小さくなるので、切屑を効率良く刃溝８に運ぶことができなくなり、切屑の噛み込みを発生させ易い。一方、角度ｂが角度ａの３倍を超えた場合には、底刃６やコーナＲ刃５の刃先強度が不足し、特にインペラーの加工において主な切れ刃３となるコーナＲ刃５にチッピングが発生し易い。よって角度ｂは角度ａの１．５倍以上、３倍以下に設定されることが望ましい。

　図２に示すように外周刃４は多刃エンドミル１の先端部１ａ側からシャンク部２ａの外周面側へ寄ったＰ１点から先端部１ａ側へ向かい、回転軸Ｏに対して角度αをなして形成されている。Ｐ１点はシャンク部２ａの外周面から多刃エンドミル１の先端部１ａ側へ向かって形成された外周刃４の開始点である。以下、Ｐ１点を「外周刃４開始点」と言い、角度αを外周刃４の「傾斜角度α」と言う。

　外周刃４の傾斜角度αは０°～１０°であることが望ましく、５°～１０°であることがより望ましい。傾斜角度αが５°未満では、湾曲したインペラーの表面凹部を切削加工する際に外周刃４の食い込み（削りすぎ）が生じる場合がある。傾斜角度αが１０°を超えると多刃エンドミル１の先端部１ａ側における切れ刃部２ｂの径が過小となることで、コーナＲ刃５、底刃６等の切れ刃の長さが短くなり、切れ刃３の各刃先強度の低下、チップポケット（ＣＰ）の体積の低下を招く。また傾斜角度αを０°以上、５°未満（例えば０°）とした場合、５軸のＮＣ工作機械に多刃エンドミル１を把持させてインペラーの切削加工を行う際には、多刃エンドミル１及びインペラー自体の各傾き制御が必要となる。これにより、傾斜角度αを０°とした多刃エンドミルの場合も、傾斜角度を５°～１０°にした多刃エンドミルと同様の本発明の有利な効果を奏することができる。

　外周刃４は外周刃４の形成開始点Ｐ１において回転軸Ｏに対して例えば傾斜角度αで傾斜し、外周刃４の終端部となるＰ２点においてコーナＲ刃５に連続する。Ｐ２点は外周刃４とコーナＲ刃５との境界点となる。コーナＲ刃５は多刃エンドミル１を側面から（周方向に）見たとき、外周刃４とコーナＲ刃５との境界点Ｐ２から多刃エンドミル１の先端部１ａ側へかけて一定の曲率の、または変化する曲率を有する曲線状に形成されている。外周刃４はまた、回転軸Ｏの方向に対し、例えば２０°のねじれ角θでねじれている（図１参照）。

　図２では、外周刃４を回転軸Ｏ方向に傾斜角度αを付けているが、図１０に示すように外周刃４を回転軸Ｏ方向に傾斜させない場合もある。図１０の例は外周刃４を回転軸Ｏに平行にした場合である。

　コーナＲ刃５の他端部に連続した底刃６は図４に示すように多刃エンドミル１の先端部１ａ側における半径方向外周側から中心側（回転軸Ｏ側）へかけて、先端部１ａ側からシャンク部２ａ側へ向かう傾斜が付いて回転軸Ｏの近傍まで直線状に形成されている。

　前記のようにギャッシュ７を形成する空間の容積と刃溝８を形成する空間の容積との和をチップポケット（ＣＰ）と呼ぶ。チップポケットの容積はシャンク部２ａの径と刃数が一定であれば、大きい方が切屑の排出効果が高い。１刃当たりのチップポケットは図５に斜線で示すように回転方向Ｒに隣接する切れ刃３、３間に形成される空間を言う。チップポケットは多刃エンドミル１の切れ刃３の刃数と同じ数だけ、存在する。

　１刃当たりのチップポケット（ＣＰ）の容積（Ｖ）は図２に示す外周刃４の形成開始点Ｐ１における多刃エンドミル１の刃径Ｌ１（シャンク部２ａの直径）が１０ｍｍ～３０ｍｍで、切れ刃３の刃数が６枚～３０枚のときに、２５ｍｍ^３以上１２０ｍｍ^３以下の範囲に設定されることが適切である。チップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）はギャッシュ７と刃溝８を形成する前の無垢の多刃エンドミル１に対し、ギャッシュ７と刃溝８の形成によって除去された材料の体積である。

　前記の通り、多刃エンドミル１は６枚～３０枚の切れ刃３を備える。切れ刃３の刃数（枚数）の上限は外周刃４の形成開始点Ｐ１における多刃エンドミル１の刃径Ｌ１を３０ｍｍとした場合で、３０枚程度が適切である。理由は以下の通りである。

　本発明の多刃エンドミル１はインペラー等に切削加工を行う場合に、軸方向及び径方向の切込み量ａｅ、ａｐを上げた高送り加工を行うことができるが、更に高能率加工を実施するためには送り速度Ｖｆを上げる必要がある。送り速度Ｖｆを上げるには、１刃当りの送り量ｆｚ［ｍｍ／ｔ］を上げるか、切削速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を上げる必要がある。しかしながら、特に難削性合金部材の切削加工を行う場合、切削時に発生する温度上昇が問題となる。切削時の温度は主軸の回転数（工具の切削速度Ｖｃ）が速くなる程、高くなり、切削温度の上昇はエンドミル表面に被覆された硬質皮膜にダメージを与え、エンドミルの寿命を短くするため、それほど切削速度を上げることができない。例えば被削材がＮｉ基耐熱合金製部材の場合には、Ｖｃ＝８０ｍ／ｍｉｎ程度が限界となる。多刃エンドミル１を用いて切削加工を行う際には、「高い切削熱を発生させない切削加工を行うこと」が特に重要であるため、このような要素をも考慮に入れる必要がある。

　また１刃当りの送り量ｆｚを上げ過ぎると、エンドミルの刃先にかかる負担が大きくなるため、１刃当りの送り量ｆｚをあまり大きくすることができない。特に１刃当りの送り量ｆｚが０．３ｍｍ／ｔを超えると、この現象が顕著となる。よって高能率加工を実現させるためには切れ刃３の刃数を増やす必要があり、少なくとも６枚以上の刃数を有する多刃エンドミルを使用しなければ、従来の２枚刃、あるいは４枚刃のエンドミルとの対比では、高能率加工を実施することは難しい。一方、刃数が３０枚を超えると、チップポケット（ＣＰ）が小さくなり過ぎるため、切屑が回転軸Ｏ付近やギャッシュ７内に詰まり易くなり、詰まった切屑を噛み込んで切れ刃にチッピングが発生し易くなる。

　Ｎｉ基超耐熱合金等からなるインペラーを、本発明の多刃エンドミル１のコーナＲ刃５を用いて３軸又は５軸ＮＣ制御の加工機により高能率な高送りで切削加工する場合、切削条件として、例えば軸方向切込み量ａｐは０．８ｍｍ～２．０ｍｍ（望ましくは１．０～１．５ｍｍ）、径方向切込み量ａｅは１～１０ｍｍ（望ましくは１～５ｍｍ）の値に設定される。また１刃当りの送り量ｆｚは０．０８～０．３ｍｍ／ｔ程度（望ましくは０．１～０．２ｍｍ／ｔ）に設定され、刃数を増やすことにより、インペラーの仕上げ加工の完了までの全体的な切削加工能率を従来よりも顕著に向上させることが可能になる。

　以上のことを踏まえれば、切れ刃３の刃数は少なくとも６枚以上とし、その上限は３０枚以下にすることが適切である。なお、軸方向切込み量ａｐ、径方向切込み量ａｅ及び１刃当りの送り量ｆｚが上記した設定範囲未満の値では従来の高送り加工との差異が認められない。一方、軸方向切込み量ａｐ、径方向切込み量ａｅ及び１刃当りの送り量ｆｚの設定範囲が上記範囲を超えると工具寿命の低下が顕著になり、実用的でなくなる。

　図９－（ａ）は切れ刃３が１０枚の場合の多刃エンドミル１の切れ刃部２ｂの端面を回転軸Ｏ方向に見た様子を示す。図９－（ｂ）は切れ刃３が１５枚の場合の多刃エンドミル１の切れ刃部２ｂの端面を見た様子を示す。

　本発明の多刃エンドミル１を３軸又は５軸ＮＣ制御加工機に装着し、インペラー等の湾曲した表面を高能率で仕上げ加工を行うには、図２に示す外周刃４の形成開始点Ｐ１における多刃エンドミルの刃径Ｌ１を１０ｍｍ～３０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。理由は以下の通りである。

　刃径Ｌ１が１０～３０ｍｍであれば、高能率での切削加工を行う上で、刃数を６枚以上３０枚以下の多刃にした場合でも、チップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）を２５ｍｍ^３以上１２０ｍｍ^３以下にすることが可能である。しかし、刃径Ｌ１が１０ｍｍ未満の場合に、切れ刃３の刃数を多くすると、２５ｍｍ^３以上のチップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）の確保が困難になる。一方、刃径Ｌ１が３０ｍｍを超えた場合では、チップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）を２５ｍｍ^３以上、１２０ｍｍ^３以下に設定しようとしたときに、前記したギャッシュの開き角度ｂ（図３参照）が非常に狭くなってしまい、切屑の排出が妨げられる可能性がある。刃径Ｌ１のより適切な範囲は１５ｍｍ～２５ｍｍである。刃長Ｌ３は外周刃４の形成開始点Ｐにおける多刃エンドミル１の刃径Ｌ１の３０％～６０％の範囲にすることが望ましい。刃長Ｌ３が刃径Ｌ１の６０％を超えると、高送りの切削加工を行う際にビビリが発生する。

　本発明の多刃エンドミル１を用いた、インペラーの高送りで高能率な切削加工において、１刃当たりのチップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）を、上記した２５ｍｍ^３以上、１２０ｍｍ^３以下の範囲に設定することにより、高送りで高能率な加工を行った場合においても生成された切屑を円滑に排出することが可能になる。理由は以下の通りである。

　チップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）が２５ｍｍ^３未満では、高能率な切削加工を行った際に、主にコーナＲ刃５により形成される切屑が円滑に排出されず、切屑詰まりにより切れ刃３の欠損やチッピングが発生し易い。一方、チップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）が１２０ｍｍ^３を超えると、刃数を増やし、多刃とした際に、工具としての全体的な体積、すなわち、切れ刃部２ｂの超硬合金からなる部分の体積が減ることから、切れ刃部２ｂの剛性の確保が困難となり、切削時の衝撃により切れ刃３にチッピングが発生し易くなる。刃数を減らし、工具としての全体的な体積の低下を防止した場合には、仕上げ加工完了までの総合的な送り速度Ｖｆ［ｍｍ／ｍｉｎ］が低下してしまうため、本発明が目的としている高能率な切削加工は実現できなくなる。以上の点から、本発明ではチップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）の適切な範囲は２５ｍｍ^３～１００ｍｍ^３であり、より適切な範囲は４５ｍｍ^３～７０ｍｍ^３である。

　なお、１刃当たりのチップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）を２５ｍｍ^３以上、１２０ｍｍ^３以下に設定するに当っては、コーナＲ刃５の回転方向Ｒ前方側に存在するギャッシュ７及び刃溝８が極力大きくなるようにチップポケット（ＣＰ）を形成することが望ましい。具体的には多刃エンドミル１の剛性を損なわない程度に、ギャッシュ７の開き角度ｂを極力大きく設定することである。更に外周刃４のすくい面４ａの径方向長さが極力大きくなり、また外周刃４及びコーナＲ刃５から境界線１０ａまでの距離が極力大きくなるようにすることである。

　チップポケット（ＣＰ）の容積（Ｖ）は下記の方法により得られた値を使用している。非接触式３次元計測システム（商品名：ＲｅｘｃａｎIII、Ｓｏｌｕｔｉｏｎｉｘ製）を用いて試作した多刃エンドミルの表面部（切れ刃部も含む）の３次元計測を順次実施して本発明の多刃エンドミルの３次元ＣＡＤモデルを作成した。この３次元ＣＡＤモデルから、隣り合う切れ刃３、３の間に形成されたギャッシュ７と、このギャッシュ７に連続した刃溝８とを加えた空間部の体積を１刃当たりのチップポケット（ＣＰ）の体積（Ｖ）として求めた。

　図示はしていないが、本発明の多刃エンドミル１には、被削材の切削加工中にクーラント（冷却液）を供給するためのクーラント孔が形成されることがある。クーラント孔は多刃エンドミル１の先端部１ａ側から１個、又は複数個、穿設される。クーラント孔は切削加工中において各切れ刃３を冷却する目的と、切削加工により生成された切屑を切れ刃３と切れ刃３の間に形成されているギャッシュ７から刃溝８を介して外部に円滑に排出する目的と、切屑が切れ刃３に付着（溶着）することを防止する目的で形成される。

　クーラント孔は多刃エンドミルの周方向には少なくとも３個、均等に配置されることが適切であり、ギャッシュ面７ａ、もしくは底刃６の逃げ面６ｂに形成される。クーラントは切削加工中、３軸又は５軸ＮＣ加工機から供給され、複数のクーラント孔から噴出させられる。

（多刃エンドミルの製造方法）
　続いて本発明の多刃エンドミル１の製造方法の一例を以下に説明する。特に限定されないが、多刃エンドミル１の基体はＷＣ（炭化タングステン）を主成分としたＷＣ基超硬合金の粉末からなるのが望ましい。ＷＣ基超硬合金製の基体は、原料粉末を金型で成形して得られた成形体を所定の温度で焼結し、得られた焼結体をダイヤモンド砥石等を用いた研削加工装置により研削加工することにより、切れ刃部２ｂに一定数の切れ刃３を持つ多刃エンドミル１として形成される。このとき、必要により多刃エンドミル１（シャンク部２ａ）の内部の回転軸Ｏ方向に沿ったクーラント孔が穿設される。

　無加工状態の切れ刃部２ｂに対する加工は例えば薄板状のダイヤモンド砥石等を用いたＮＣ制御の研削加工装置により、次の手順で行われる。
　（１）まず図５に示す刃溝８の一方の壁面を形成する外周刃４のすくい面４ａと、これに対向する他方の刃溝面８ａと、両者間の底面８ｂを形成する。このとき、コーナＲ刃を兼ねる外周刃４が形成される。刃溝面８ａはギャッシュ面７ａに対し、多刃エンドミル１先端部１ａ側からシャンク部２ａ側へかけて回転方向Ｒ前方側から後方側へ向かう傾斜面をなすように、または半径方向中心側から外周側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ向かう傾斜面をなすように形成される。

　（２）続いてギャッシュ７を構成する底刃６のすくい面６ａと、ギャッシュ面７ａと、両者間の底面７ｂとを研削加工により形成する。このとき、底刃６も形成される。この研削加工では、底刃６のすくい面６ａが外周刃４のすくい面４ａに対し、回転方向Ｒ前方側に位置するように加工される。これにより外周刃４のすくい面４ａと底刃６のすくい面６ａの境界に凸の稜線６４と凸の稜線６８とが形成され、併せて刃溝８の底面８ｂとその幅方向両側の境界線１０ａ、１０ｂが形成される。底刃６のすくい面６ａは外周刃４のすくい面４ａに対し、多刃エンドミル１先端部１ａ側からシャンク部２ａ側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ向かう傾斜面をなすように形成され、底刃６を含む切れ刃３の剛性が確保される。

　外周刃４のすくい面４ａの形成後、ギャッシュ面７ａの研削加工を行い、ギャッシュ７の底面７ｂを形成する。これにより、図５に示すように刃溝８の底面８ｂとギャッシュ７の底面７ｂとが不連続な状態で、刃溝８の底面８ｂがギャッシュの底面７ｂに対して回転方向Ｒ後方側に位置するように形成される。続いて各切れ刃３に対して逃げ面６ｂ、５ｂ、４ｂが形成され、切れ刃部２ｂの加工が終了する。

　（３）切れ刃部２ｂの加工の終了後、所定寸法に形成された基体の表面の内の少なくとも切れ刃部２ｂの全表面に厚さ数μｍ（例えば３μｍ程度）の硬質皮膜を例えばＰＶＤ法により被覆する。特に限定されないが、硬質皮膜としては、ＡｌＣｒＮ膜などのＡｌＣｒ系硬質皮膜が適する。

　本発明の多刃エンドミル１は３軸や５軸のマシンニングセンタ等に装着され、Ｎｉ基耐熱合金製部材からなるインペラーの湾曲した表面等を高速且つ高送りで切削加工を行うための有効な切削工具として使用される。

　１……多刃エンドミル、１ａ……先端部、
　２ａ……シャンク部、２ｂ……切れ刃部、２ｃ……表面、
　３……切れ刃、
　４……外周刃、４ａ……外周刃のすくい面、４ｂ……外周刃の逃げ面、
　５……コーナＲ刃、５ａ……コーナＲ刃のすくい面、５ｂ……コーナＲ刃の逃げ面、
　６……底刃、６ａ……底刃のすくい面、６ｂ……底刃の逃げ面、
　６４……凸の稜線（底刃すくい面６ａと外周刃すくい面４ａとの間の境界線）、
　６８……凸の稜線（底刃すくい面６ａと刃溝底面８ｂとの間の境界線）、
　６６……凸の稜線６４と凸の稜線６８との交点、
　７……ギャッシュ、７ａ……ギャッシュ面、７ｂ……ギャッシュの底面、
　７８……ギャッシュ面と刃溝面との境界線、
　８……刃溝、８ａ……刃溝面、８１ａ……内側面、８２ａ……外側面、８ｂ……刃溝の底面、
　８８……内側面と外側面との境界線、
　１０ａ……境界線、１０ｂ……境界線
　Ｏ……回転軸、
　Ｒ……回転方向、
　ａ……底刃の逃げ面の幅の角度、
　ｂ……ギャッシュの開き角度、
　Ｌ１……外周刃の形成開始点における多刃エンドミルの刃径、
　Ｌ２……外周刃とコーナＲ刃との繋ぎ部における多刃エンドミルの刃径、
　Ｌ３……刃長、
　Ｐ１……外周刃の形成開始点、
　Ｐ２……外周刃とコーナＲ刃との繋ぎ部、
　α……外周刃の傾斜角度、
　β……ギャッシュの角度、
　θ……ねじれ角。

Claims (4)

1. 　シャンク部の先端部に形成され、回転軸Ｏ側から前記シャンク部の半径方向外周側へかけて底刃と、底刃に連続するコーナＲ刃と、コーナＲ刃に連続する外周刃とから構成される複数枚の切れ刃を備えた切れ刃部と、前記回転軸Ｏ回りの回転方向Ｒに隣接する前記切れ刃間の、前記半径方向の中心側と外周側にそれぞれ形成されたギャッシュと刃溝とを有する多刃エンドミルであって、
   　前記切れ刃のすくい面は前記半径方向中心側から外周側へかけて前記底刃のすくい面と、この底刃のすくい面に隣接し、前記底刃のすくい面と異なる面を形成し、前記コーナＲ刃のすくい面を兼ねる前記外周刃のすくい面とから構成され、
   　前記切れ刃の逃げ面は前記半径方向中心側から外周側へかけて前記底刃の逃げ面と、この底刃の逃げ面に隣接する前記コーナＲ刃の逃げ面と、このコーナＲ刃の逃げ面に隣接する前記外周刃の逃げ面とから構成され、
   　前記刃溝は前記外周刃のすくい面と、これに回転方向Ｒ前方側に対向する刃溝面と、前記外周刃のすくい面と前記刃溝面との境界に形成された底面から構成され、
   　前記底刃のすくい面と前記外周刃のすくい面との境界に位置する凸の稜線と、前記底刃のすくい面と前記刃溝の底面との境界に位置する凸の稜線との交点が、前記コーナＲ刃の逃げ面と前記底刃の逃げ面との境界より前記半径方向中心側へ入り込んでいることを特徴とする多刃エンドミル。
2. 　前記刃溝の底面の幅は、前記ギャッシュを構成する前記底刃のすくい面とこれに回転方向Ｒ前方側に対向するギャッシュ面との間の境界に形成された底面の幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載の多刃エンドミル。
3. 　前記刃溝の底面の前記外周刃側の、凹の稜線をなす境界線は、前記底刃のすくい面と前記外周刃のすくい面との境界に位置する凸の稜線と、前記底刃のすくい面と前記刃溝の底面との境界に位置する凸の稜線との交点を通っていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の多刃エンドミル。
4. 　前記刃溝面は前記ギャッシュの底面と回転方向Ｒ後方側で接する内側面と、この内側面と異なる面を形成し、前記ギャッシュを構成する前記底刃のすくい面と回転方向Ｒ前方側で対向するギャッシュ面に前記半径方向に接する外側面との少なくとも２面を持ち、前記外側面は前記内側面に対し、前記シャンク部側から前記先端部側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜しているか、または前記半径方向中心側から外周側へかけて回転方向Ｒ後方側から前方側へ傾斜していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の多刃エンドミル。
   　

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