CN102264496B - 圆弧头立铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种圆弧头立铣刀，其防止由刀头圆弧刃的刀刃强度的变化或切削负载的波动引起的刀头圆弧刃的损伤或加工面粗糙度的劣化。在绕着轴线(O)旋转的立铣刀主体(1)前端部外周的切屑排出槽(4)的朝向旋转方向(T)的壁面的前端外周侧成为刀头圆弧刃前刀面(11)，在其边棱部形成旋转轨迹朝向前端外周侧凸出的呈凸圆弧状的刀头圆弧刃(12)，在刀头圆弧刃前刀面(11)的内周侧形成切口(7)而朝向旋转方向(T)的壁面成为底刃前刀面(8)，在其前端侧边棱部形成与刀头圆弧刃(12)连结且朝向内周侧延伸的底刃(9)，刀头圆弧刃前刀面(11)与底刃前刀面(8)的交线(L)其前端(Q)位于比旋转轨迹中刀头圆弧刃(12)所形成的凸圆弧的中心(S)更靠近相对于轴线(O)的径向内周侧的位置，而从比刀头圆弧刃(12)的轴线(O)方向突端(P)更靠近轴线(O)方向后端侧延伸。

Description

圆弧头立铣刀
技术领域
本发明涉及一种在立铣刀主体的前端部外周形成呈凸圆弧状的刀头圆弧刃的圆弧头立铣刀。
背景技术
作为这种圆弧头立铣刀，例如专利文献1中提出如下形成的圆弧头立铣刀：在切屑排出槽的朝向工具旋转方向的壁面的前端部的内周侧形成主切口面，在该主切口面的前端形成底刃，并且在该主切口面的外周侧以通过段差部相对于主切口面后退的方式形成副切口面，从该副切口面的前端遍及外周呈大致凸圆弧状的刀头圆弧刃与底刃的外周侧连结。
并且，例如专利文献2中也提出如下圆弧头立铣刀：在切屑排出槽的前端形成切口，在该切口的朝向立铣刀旋转方向的壁面的前端侧边棱部形成通过刀头圆弧半径刃从外周刃连续的底刃，切口的朝向立铣刀旋转方向的壁面成平面状而与切屑排出槽朝向立铣刀旋转方向的壁面的交叉棱线交叉于刀头圆弧半径刃。
这些专利文献1、2所述的圆弧头立铣刀中，主切口面与副切口面通过段差部，或切口的朝向立铣刀旋转方向的平面状的壁面与切屑排出槽的朝向立铣刀旋转方向的壁面的交叉棱线交叉于刀头圆弧半径刃上，根据这样的段差部或交叉棱线能够分割切屑，也能够谋求切屑处理性的提高。
专利文献1：国际公开第2004/058438号文献
专利文献2：日本专利公开2008-110472号公报
但是，其一方面，若这样在前刀面形成有与刀头圆弧刃交叉的段差部或交叉棱线，则因为夹着该段差部或交叉棱线的两侧中前角等急剧变化，所以切削时作用的负载也产生波动的同时刀刃强度也发生变化。因此，尤其是如专利文献2所述的圆弧头立铣刀，上述交叉棱线在刀头圆弧半径刃的大致中央上交叉时，有在刀刃强度较弱一侧或较大切削负载作用的一侧上刀头圆弧刃产生损伤的忧虑。
并且，若这样通过段差部或交叉棱线交叉则前角在刀头圆弧刃的中途急剧变化，则横跨该段差部或交叉棱线生成的切屑以撕裂的方式生成，所以可以如上所述般分割切屑而提高处理性，但也存在被切削材料的加工面上残留有切屑被撕裂而生成的条纹状的痕迹，还有损坏加工面粗糙度的忧虑。
发明内容
本发明是在上述的背景下完成的，其目的在于提供一种能够防止由于刀头圆弧刃的刀刃强度的变化或切削时的负载的波动而在刀头圆弧刃产生损伤或加工面粗糙度的劣化的圆弧头立铣刀。
为了解决上述课题并实现这种目的，本发明的圆弧头立铣刀，其特征在于，在绕着轴线旋转的立铣刀主体的前端部外周形成切屑排出槽，该切屑排出槽的朝向立铣刀旋转方向的壁面的前端外周侧成为刀头圆弧刃前刀面，在该刀头圆弧刃前刀面的边棱部形成上述绕着轴线的旋转轨迹朝向前端外周侧凸出的呈凸圆弧状的刀头圆弧刃，并且在上述刀头圆弧刃前刀面的内周侧形成切口，该切口的朝向立铣刀旋转方向的壁面成为底刃前刀面，该底刃前刀面的前端侧边棱部形成有与上述刀头圆弧刃连结且朝向内周侧延伸的底刃，上述刀头圆弧刃前刀面与底刃前刀面的交线其前端位于比上述绕着轴线的旋转轨迹中上述刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的中心更靠近相对于该轴线的径向内周侧的位置，从比上述刀头圆弧刃的上述轴线方向上的突端更靠近该轴线方向上的后端侧延伸。
这样构成的圆弧头立铣刀中，上述底刃前刀面中，呈凸圆弧状的刀头圆弧刃沿着该凸圆弧从外周侧越过其轴线方向上的突端并在向内周后端侧绕进的位置与刀头圆弧刃前刀面交叉，从而形成于其前端侧边棱部的底刃也从该位置朝向内周侧延伸。即，如上所述刀头圆弧刃前刀面与底刃前刀面的交线的前端位于比上述绕着轴线的旋转轨迹中上述刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的中心更靠近相对于该轴线的径向内周侧的位置，所以这些底刃与刀头圆弧刃的交点或从该交点向后端侧延伸的底刃前刀面与刀头圆弧刃前刀面的交线不会位于从刀头圆弧刃中主要用于切削的上述轴线方向的突端到外周端的1/4圆弧的部分。
因此，根据上述结构的圆弧头立铣刀，在这种刀头圆弧刃中主要用于切削的部分中前角等也不会发生急剧的变化，随此，作用于刀头圆弧刃的切削负载或刀刃强度也不会极度波动，可以防止刀头圆弧刃的损伤。并且，因为这样底刃前刀面与刀头圆弧刃前刀面的交线不会与刀头圆弧刃中用于切削的部分交叉，所以跨越该交线而生成的切屑也会变少，从而也不会在加工面上残留条纹状的痕迹，并且即使残留痕迹也可以在比该交线更靠近轴线方向前端侧突出的刀头圆弧刃的突出周边削掉，所以能够谋求加工面粗糙度的提高。
在此，如上所述刀头圆弧刃前刀面与底刃前刀面的交线的前端位于比上述绕着轴线的旋转轨迹中上述刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的中心更靠近相对于该轴线的径向内周侧的位置时，优选从上述轴线到上述刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的中心的径向长度与从上述轴线到上述交线的前端的径向长度之差为0.1mm以上，且相对于在上述绕着轴线的旋转轨迹中上述刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的半径R(mm)在0.2mm+0.2×R以下的范围内。即，若该长度之差短于0.1mm，则有上述交线的前端过度靠近刀头圆弧刃的突端而无法可靠地实现上述效果的忧虑，另一方面，若相对于刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的半径R(mm)长于0.2mm+0.2×R，则有降低底刃的锐度的忧虑。
如以上说明，根据本发明，能够防止圆弧头立铣刀中主要使用刀头圆弧刃的范围中产生前角等发生急剧变化的部分，通过防止刀刃强度或切削负载的波动来防止刀头圆弧刃的损伤而能够谋求立铣刀寿命的延长，并且还能够防止加工面上残留条纹状的痕迹来谋求加工面粗糙度的提高。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的立铣刀主体1前端部的侧视图。
图2是图1所示的实施方式的部分放大侧视图。
符号说明：
1-立铣刀主体，3-刀刃部，4-切屑排出槽，6-外周刃，7-切口，8-底刃前刀面，9-底刃，10-凹部，11-刀头圆弧刃前刀面，12-刀头圆弧刃，O-立铣刀主体1的轴线，L-底刃前刀面8与刀头圆弧刃前刀面11的交线，P-刀头圆弧刃12的突端，Q-底刃9与刀头圆弧刃12的交点(交线L的前端)，R-刀头圆弧刃12在绕着轴线O的旋转轨迹中所形成的凸圆弧的半径，S-刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的中心(凸圆弧所沿着的圆C的中心)，A-从轴线O到中心S的径向长度，B-从轴线O到交点Q的径向长度。
具体实施方式
图1及图2是表示本发明的圆弧头立铣刀的一实施方式的图。本实施方式中立铣刀主体1由硬质合金等硬质材料一体形成以轴线O为中心的大致圆柱轴状，其后端侧(图1及图2中的右侧)部分成为用于将该立铣刀主体1安装在机床的主轴上的刀柄部2，并且在前端侧(图1及图2中左侧)形成刀刃部3，通过上述机床绕着轴线O一边向由符号T表示的立铣刀旋转方向旋转一边被送出，由此通过刀刃部3对工件实施切削加工。
在该刀刃部3的外周上，在周向等间隔地形成有多条(本实施方式中为4条)切屑排出槽4，所述切屑排出槽从其前端朝向后端侧绕着轴线O向立铣刀旋转方向T的后方侧扭转。这些切屑排出槽4的朝向立铣刀旋转方向T侧的壁面及与该立铣刀旋转方向T后方侧连结的刀刃部3的外周面(外周后刀面)的交叉棱线部即上述壁面的外周侧边棱部，以与切屑排出槽4相同地随着朝向后端侧绕着轴线O向立铣刀旋转方向T的后方侧扭转的方式形成有将该壁面作为外周刃前刀面5的外周刃6。
并且，该刀刃部3的前端部即立铣刀主体1的最前端部中，以各切屑排出槽4的前端侧开口部向内周侧被扩张切削的方式形成有切口7，该切口7的朝向立铣刀旋转方向T侧的壁面成为底刃前刀面8，其前端侧边棱部形成有朝向相对于上述轴线O的径向延伸至该轴线O附近的底刃9。在此，该底刃前刀面8以相对于轴线O比切屑排出槽4及外周刃6所形成的扭转角成更缓和的倾斜角的方式形成，据此对底刃9赋予小于外周刃6的扭转角的轴向前角。进而，该底刃9形成为随着朝向上述径向内周侧以微小的角度朝向后端侧倾斜的直线状。
一方面，在切屑排出槽4的朝向立铣刀旋转方向T侧的壁面的前端外周侧中，本实施方式中这些底刃9与外周刃6交叉的角部中以进一步切开上述外周刃前刀面5和底刃前刀面8交叉的部分的方式形成有凹部10。该凹部10的朝向立铣刀旋转方向T的壁面成为刀头圆弧刃前刀面11，该刀头圆弧刃前刀面11的前端外周侧的边棱部形成有与外周刃6的前端和底刃9的外周侧连结的刀头圆弧刃12，如图2所示，在本实施方式中该刀头圆弧刃12在绕着轴线O的旋转轨迹中沿着底刃前刀面8上具有中心S的圆C成为朝向前端外周侧凸出的凸圆弧状。
因此，上述刀头圆弧刃前刀面11以分别与底刃前刀面8和外周刃前刀面5的双方，在交线L、M上钝角交叉的方式形成，本实施方式中成为以比切屑排出槽4及外周刃6相对于轴线O所形成的扭转角更缓和的角度且比底刃9的上述轴向前角更大的角度倾斜的均等连续的倾斜面。另外，本实施方式中使从该刀头圆弧刃前刀面11开始的凹部10的壁面13以朝向立铣刀主体1的前端外周侧且以随着朝向后端内周侧相对于刀头圆弧刃前刀面11逐渐***的方式形成，以在底刃前刀面8与外周刃前刀面5之间分别形成凹曲线状的棱线的方式延伸。
而且，如上述般以钝角交叉的方式形成的刀头圆弧刃前刀面11与底刃前刀面8的交线L从比绕着轴线O的旋转轨迹形成凸圆弧状的刀头圆弧刃12的轴线O方向上的突端P略微靠近轴线O方向上的后端侧延伸，即该交线L的前端即底刃9与刀头圆弧刃12的交点Q位于比上述突端P略微靠近轴线O方向后端侧的位置。
因此，随此上述交线L的前端即上述交点Q位于比刀头圆弧刃12在绕着轴线O的旋转轨迹中所形成的凸圆弧的中心(圆C的中心)S更靠近相对于轴线O的径向内周侧的位置，即刀头圆弧刃12以从与外周刃6的交点朝向前端内周侧描绘凸圆弧，且到达通过上述中心S与轴线O平行的直线上的该突端P，进而越过该突端P以凸圆弧状的状态朝向内周侧的同时略微向后端侧绕进而到达与底刃9的交点Q的方式延伸。
在此，从轴线O到刀头圆弧刃12所形成的凸圆弧的中心S的径向长度A与从该轴线O到交线L的前端即交点Q的径向长度B之差A-B与绕着轴线O的旋转轨迹中刀头圆弧刃12的外周端所形成的圆的直径D，即该圆弧头立铣刀的刀刃外径或刀头圆弧刃12所形成的上述凸圆弧的半径(圆C的半径)R并无关联，为0.1mm以上，且相对于该凸圆弧的半径R(mm)在0.2mm+0.2×R以下的范围内。并且，交线L从上述交点Q略微向后端侧延伸后连结于刀头圆弧刃前刀面11与凹部10的上述壁面13的交线及该壁面13与底刃前刀面8的上述棱线。
如此构成的圆弧头立铣刀通过如上述那样一边绕着轴线O旋转一边向与该轴线O交叉的方向送出，从而由刀刃部3中上述刀头圆弧刃12的主要从轴线O方向的突端P到外周端的1/4圆弧的部分在模具等被切削材料上形成凹曲面等加工面，此时上述结构的圆弧头立铣刀中，因为该刀头圆弧刃12与底刃9的交点Q位于比上述突端P更靠近轴线O方向后端侧的位置，底刃前刀面8与刀头圆弧刃前刀面11的交线L从该交点Q向后端侧延伸，即刀头圆弧刃12以越过突端P并向内周后端侧绕进的方式形成，这样这些底刃前刀面8与刀头圆弧刃前刀面11的交线L不会位于主要用于切削的部分。
因此，切屑以跨越交点Q或交线L的方式生成，并且也不会以擦过将该交线L为边界而弯曲成钝角的底刃前刀面8和刀头圆弧刃前刀面11两方的方式延伸，且由刀头圆弧刃12生成的切屑在均等连续的刀头圆弧刃前刀面11上流过，所以能够避免从刀刃向立铣刀主体1发挥作用的切削负载中产生波动。并且，从立铣刀主体1侧观察，这样使用于切削的刀头圆弧刃12的刀头圆弧刃前刀面11不会带角度曲折而是连续，由此能够在遍及其全长中无极端波动地维持刀头圆弧刃12的刀刃强度，从而通过切削负载和刀刃强度如此稳定，能够防止刀头圆弧刃12上发生缺损等损伤，并能够提供长寿命的圆弧头立铣刀。
并且，如此与底刃9的交点Q或与底刃前刀面8的交线L未形成于供使用的上述1/4圆弧部分的刀头圆弧刃12或其刀头圆弧刃前刀面11上，所以切削时上述交点Q或交线L也不会被切入被切削材料中，且由于切屑被这些交点Q或交线L分割而生成的痕迹也不会以条纹状残留在被切削材料的加工面上。因此，根据上述结构的圆弧头立铣刀，可以谋求形成于被切削材料上的加工面粗糙度或加工面精确度的提高，还可以促进高品质的切削加工。另外，由该刀头圆弧刃12的1/4圆弧部分生成的切屑无论在哪个部位生成，大部分朝向上述凸圆弧的中心(圆C的中心)S流出，由此冲撞于凹部10的上述壁面13而承受阻力来被卷曲分割、处理。
并且，不仅是这种刀头圆弧刃12的1/4圆弧部分，例如通过将立铣刀主体1向与轴线O垂直的方向送出而用从刀头圆弧刃12的突端P周边跨越交点Q而到底刃9的部分在被切削材料上形成平坦的底面时，根据上述结构的圆弧头立铣刀，例如即使从交点Q沿着交线L分割切屑而在加工面即上述底面上产生条纹状的痕迹，因为刀头圆弧刃12的突端P位于比该交点Q略微靠近轴线O方向上前端侧的位置，所以伴随立铣刀主体1的送给以刀头圆弧刃12的突端P的周边去除产生于底面的条纹状的痕迹的方式进行切削，所以结果上来看这种痕迹也不会残留于上述底面。因此，这种加工时也可以平滑地加工底面来得到高加工精确度。
但是，即使如此刀头圆弧刃前刀面11与底刃前刀面8的交线L从比刀头圆弧刃12的突端P更靠近后端侧延伸，若该交线L的前端即底刃9与刀头圆弧刃12的交点Q和上述突端P之间的径向间隔绝对值过小，则突端P相对于该交点Q的轴线O方向的突出量也变小，尤其在刀头圆弧刃12的上述1/4圆弧部分中将该突端P侧使用于切削的情况下等，也会产生无法可靠地实现如上述的效果的忧虑。
其一方面，例如刀头圆弧刃12所形成的凸圆弧的半径R较小的情况下等，若上述交点Q和突端P的径向间隔过大，则刀头圆弧刃12越过突端P向内周侧绕进的同时向后端侧大量后退，则会使底刃9在交点Q中与刀头圆弧刃12交叉，即底刃9相对于刀头圆弧刃12的突端P过于后退而产生降低锐度的忧虑。
因此，优选这些刀头圆弧刃12的突端P和刀头圆弧刃前刀面11与底刃前刀面8的交线L的前端即上述交点Q的径向间隔作为如上所述的从轴线O到刀头圆弧刃12所形成的凸圆弧的中心S的径向长度A与从轴线O到交线L的前端即交点Q的径向长度B之差A-B为0.1mm以上，但是相对于上述半径R(mm)在0.2mm+0.2×R的范围内。
[工业实用性]
本发明的立铣刀能够防止由刀头圆弧刃的刀刃强度的变化或切削负载的波动而引起的刀头圆弧刃的损伤或加工面粗糙度的劣化。

Claims (2)

1.一种圆弧头立铣刀，其特征在于，在绕着轴线旋转的立铣刀主体的前端部外周形成切屑排出槽，该切屑排出槽的朝向立铣刀旋转方向的壁面的前端外周侧成为刀头圆弧刃前刀面，在该刀头圆弧刃前刀面的边棱部形成上述绕着轴线的旋转轨迹朝向前端外周侧凸出的呈凸圆弧状的刀头圆弧刃，并且在上述刀头圆弧刃前刀面的内周侧形成切口，该切口的朝向立铣刀旋转方向的壁面成为底刃前刀面，该底刃前刀面的前端侧边棱部形成有与上述刀头圆弧刃连结且朝向内周侧延伸的底刃，上述刀头圆弧刃前刀面与底刃前刀面的交线其前端位于比上述绕着轴线的旋转轨迹中上述刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的中心更靠近相对于该轴线的径向内周侧的位置，并且从比上述刀头圆弧刃的上述轴线方向上的突端更靠近该轴线方向上的后端侧延伸。
2.如权利要求1所述的圆弧头立铣刀，其特征在于，
从上述轴线到上述刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的中心的径向长度与从上述轴线到上述交线前端的径向长度之差在0.1mm以上且0.2mm+0.2×R以下的范围内，所述R为上述绕着轴线的旋转轨迹中上述刀头圆弧刃所形成的凸圆弧的半径，所述R的单位为mm。
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