CN105555448A - 多刃球头立铣刀 - Google Patents

Abstract

一种多刃球头立铣刀，其具备：直柄部、在前端具有球头部的切削刃部、形成在切削刃部上的三片以上的切削刃，各切削刃包括：外周刃，其具有35～45°的扭转角η；以及球头刃，其最外周点的扭转角μ相对于所述扭转角η满足η-μ≤7°的关系，以便与所述外周刃平滑地连结，球头刃的径向前角是-37～-11°，外周刃的径向前角是2～8°，在球头部前端的旋转中心点的附近，在从各球头刃的前端至旋转中心点的范围内一体地形成有中低倾斜刃。

Description

多刃球头立铣刀

技术领域

本发明涉及一种即使对应用于各种模具的淬火钢等高硬度的难切削材料进行高速进给的粗加工也很少产生崩刃以及缺损的使用寿命较长的多刃球头立铣刀。

背景技术

作为能够高效率地切削在汽车工业、电子工业等中为了制造各种部件而使用的高硬度的模具的使用寿命较长的球头立铣刀，广泛使用具有三片以上的球头刃的超硬合金制的多刃球头立铣刀。然而，在利用球头立铣刀来切削被切削件时，在旋转速度几乎为零的球头刃的旋转中心点附近施加有较大的负载，从而产生颤振。其结果是，在球头刃的旋转中心点附近产生崩刃以及缺损。为了解决该问题，迄今为止提出了各种方案。

如图25以及图26所示，为了在具有三片以上的球头刃的多刃球头立铣刀中消除旋转中心点O附近的容屑槽的不足，在日本特开2002-187011号中提出了，对各球头刃的后面(刃背)实施修磨，在旋转中心附近使各球头刃欠缺的球头立铣刀。然而，各球头刃的修磨部不具有弓形部，因此在对旋转中心点O附近施加有较大的负载时会产生颤振。而且，日本特开2002-187011号不仅没有对球头刃以及外周刃的径向前角进行研究，也没有对球头刃以及外周刃的扭转角进行任何研究。因此，在将该多刃球头立铣刀应用于高硬度难切削材料的高速进给粗加工时，在球头刃以及外周刃上产生崩刃以及缺损。

日本特开2009-56559号提出了一种球头立铣刀，其具有两片以上的球头刃，在旋转中心附近，剖面V字状或者U字状的槽部形成在球头刃之间，即使在高效率加工的情况下也能够良好地从工具中心部排出切屑。然而，在该球头立铣刀中，在旋转中心点附近不存在切削刃，因此通过对旋转中心点附近施加的较大负载而产生颤振。并且，日本特开2009-56559号不仅没有对球头刃以及外周刃的径向前角进行研究，也没有对球头刃以及外周刃的扭转角进行任何研究。因此，在将该多刃球头立铣刀应用于高硬度难切削材料的高速进给粗加工时，在球头刃以及外周刃上产生崩刃以及缺损。

为了适应模具等的高速切削，日本特开平9-267211号公开了在球头刃的刀尖部分以4°以上的倾斜角(中低坡度角)设置有V字状的副切削刃的双刃球头立铣刀。然而，由于球头刃以及外周刃的扭转角小，因此在对高硬度难切削材料进行高速进给粗加工时无法充分防止崩刃以及缺损。

日本特开2010-105093号公开了一种立铣刀，其中，各球头刃具有-10°～0°的前角(在外端附近为0°或者负角)，各外周刃具有正的前角，各球头刃的前面咬入各外周刃的前面。然而，该球头立铣刀不具有中低倾斜刃，因此在进行高硬度的难切削材料的高速进给粗加工时，在旋转中心点附近产生切屑堵塞。另外，球头刃以及外周刃的扭转角小，因此在对高硬度难切削材料进行高速进给粗加工时无法充分防止崩刃以及缺损。

日本特开2006-15419号公开了大致1/4圆弧状的副切削刃(球头刃)以及外周刃在连接部具有大致相等的径向前角的球头立铣刀。日本特开2006-15419号记载有，由于是这样的形状，因此具有如下的优点，即，在连接部处切削刃的强度不会大幅度变动，即使在将连接部用于切削的情况下也不会因切削负载的集中而产生缺损、崩刃。然而，日本特开2006-15419号不仅没有对球头刃以及外周刃的径向前角进行研究，也没有对球头刃以及外周刃的扭转角进行任何研究。另外，在该球头立铣刀中，各外周刃的前面向各球头刃的前面侧大幅咬入，并且各球头刃的前面没有形成为凸曲面状，因此各球头刃的刚性以及刀尖强度不足。因此，若将该多刃球头立铣刀应用于高硬度难切削材料的高速进给粗加工，则在球头刃以及外周刃上产生崩刃以及缺损。

发明内容

发明所要解决的课题

因此，本发明的目的在于提供一种多刃球头立铣刀，其即使在用于淬火钢等高硬度的难切削材料的高速进给粗加工中也能够有效地防止球头刃以及外周刃的崩刃以及缺损，可以防止切屑在旋转中心点附近堵塞并且抑制颤振的产生。

用于解决课题的方案

鉴于上述目的，本发明人经过潜心研究，其结果是发现，若进行如下的设置，基于下述要件的相辅相成的效果能够实现上述目的，从而想到了本发明，即，(a)通过增大各切削刃的最外周点的扭转角以及各外周刃的扭转角，并且使各切削刃的最外周点的扭转角尽可能接近各外周刃的扭转角，从而使各切削刃与各外周刃平滑地连结，(b)使各球头刃的径向前角成为负的较大值，并且使各外周刃的径向前角为正，并且(c)在旋转中心点附近形成中低倾斜刃。

本发明的多刃球头立铣刀具备以旋转轴线为中心旋转的直柄部、在前端具有球头部的切削刃部、形成在所述切削刃部上的三片以上的切削刃，所述多刃球头立铣刀的特征在于，

各切削刃包括外周刃以及球头刃，该外周刃具有35～45°的扭转角η，该球头刃的最外周点的扭转角μ相对于所述扭转角η满足η-μ≤7°的关系，以便与所述外周刃平滑地连结，

从各中低倾斜刃与各球头刃的连结点分离0.1D～0.4D(其中，D是所述切削刃部的直径。)的范围内的所述球头刃的径向前角是-37～-11°，所述外周刃的径向前角是2～8°，

在所述球头部前端的旋转中心点的附近，在从各球头刃的前端至所述旋转中心点的范围内一体地形成有中低倾斜刃。

优选为，各中低倾斜刃至少具有向旋转方向后方弯曲的弓状部，所述弓状部的弯曲度(从所述弓状部的顶点向连结所述弓状部的两端而成的线段垂下的垂线的长度与连结所述弓状部的两端而成的线段的长度之比)是5～40％，并且各中低倾斜刃相对于与所述旋转轴线正交的面以0.5～3°的倾斜角α倾斜，使得所述旋转中心点位于比各中低倾斜刃与各球头刃的连结点靠旋转轴向后方的位置。

优选为，在靠近所述球头刃与所述外周刃的分界的所述球头刃的区域，所述球头刃的前面形成具有正的前角的凹曲面状的第二前面(所述外周刃的前面)咬入具有负的前角的第一前面(所述球头刃的前面)的中央部的形状，随着靠近所述分界，“第二前面与第一前面之比”逐渐变大，在所述分界处所述第二前面达到100％。“第二前面与第一前面之比”是指，在后述的图10(a)等中，第二前面的轮廓线长度与第一前面的轮廓线的长度之比。

为了对各球头刃赋予足够的刚性以及刀尖强度，优选为，所述球头刃的前面形成向旋转方向前方凸起的曲面状，所述凸曲面的弯曲度(从所述凸曲面的顶点向连结所述凸曲面的两端而成的线段垂下的垂线的长度与连结所述凸曲面的两端而成的线段的长度之比)是1～10％。

优选所述第一前面与所述第二前面的分界形成向前端方向凸起的曲线状。

为了对球头部赋予足够的刚性以及强度，优选为，所述球头刃间的切屑排出槽具有凸曲面状的底面部，所述凸曲面的弯曲度(从所述凸曲面的顶点向连结所述凸曲面的两端而成的线段垂下的垂线的长度与连结所述凸曲面的两端而成的线段的长度之比)是5～40％。优选所述凸曲面部占据所述切屑排出槽的底面的比例是50％以上。

优选所述各中低倾斜刃中的所述弓状部的径向长度的比例是20～100％，优选为，在所述各切削刃中，中低倾斜刃与球头刃的连结点处的所述中低倾斜刃的后面的圆周方向宽度是所述球头刃的后面的最大圆周方向宽度的20～80％，优选所述各中低倾斜刃的径向长度X(与球头刃相连的外端和所述旋转中心点的径向距离)是所述切削刃部的直径D的1.25～3.75％。

优选所述球头刃配置为以所述旋转轴线为中心沿圆周方向不等分。

发明效果

在本发明的多刃球头立铣刀中，(a)各切削刃包括外周刃以及球头刃，该外周刃具有35～45°的扭转角η，该球头刃在最外周点处具有相对于所述扭转角η满足η-μ≤7°的关系的扭转角μ，以便与所述外周刃平滑地连结，(b)从各中低倾斜刃与各球头刃的连结点分离0.1D～0.4D(其中，D是所述切削刃部的直径。)的范围内的所述球头刃的径向前角是-37～-11°，所述外周刃的径向前角是2～8°，并且(c)在所述球头部前端的旋转中心点的附近，在从各球头刃的前端至所述旋转中心点的范围内一体地延伸有中低倾斜刃，因此，即使在进行高硬度难切削材料的高速进给粗加工的情况下也能够充分抑制在球头刃以及外周刃处产生崩刃以及缺损，并且减少了旋转中心点O附近的切削负载，能够有效地进行切屑的排出。

附图说明

图1(a)是表示本发明的四刃球头立铣刀的侧视图。

图1(b)是表示图1(a)的四刃球头立铣刀的立体图。

图1(c)是表示图1(a)的四刃球头立铣刀的局部放大立体图。

图1(d)是表示切削刃的扭转角与外周刃的扭转角的关系的局部展开侧视图。

图2是表示本发明的第一实施方式的四刃球头立铣刀(具有等分的球头刃)的球头刃以及切屑排出槽的放大主视图。

图3是表示图2的四刃球头立铣刀的球头刃的轨迹的放大图。

图4是表示图2的四刃球头立铣刀的中低倾斜刃的一例的放大主视图。

图5是表示中低倾斜刃的弓状部的局部放大主视图。

图6是表示中低倾斜刃的弓状部的局部放大主视图。

图7是表示中低倾斜刃的后面的圆周方向宽度的局部放大主视图。

图8(a)是表示本发明的第二实施方式的四刃球头立铣刀(具有不等分的球头刃)的球头部的放大主视图。

图8(b)是表示图8(a)的四刃球头立铣刀的中低倾斜刃的局部放大主视图。

图9是表示图8(b)的中低倾斜刃的一部分的放大主视图。

图10(a)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.10D的位置处与旋转轴线正交的图1的四刃球头立铣刀的I-I剖面的放大图。

图10(b)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.25D的位置处与旋转轴线正交的图1的四刃球头立铣刀的II-II剖面的放大图。

图10(c)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.40D的位置处与旋转轴线正交的图1的四刃球头立铣刀的III-III剖面的放大图。

图10(d)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.70D的位置处与旋转轴线正交的图1的四刃球头立铣刀的IV-IV剖面的放大图。

图11是表示为了制造本发明的四刃球头立铣刀而在形成中低倾斜刃前的阶段的球头部的放大主视图。

图12是表示形成了一个中低倾斜刃后的球头部的放大主视图。

图13是表示本发明的三刃球头立铣刀的侧视图。

图14是表示图13的三刃球头立铣刀的中低倾斜刃的局部放大主视图。

图15是表示图14的中低倾斜刃的一部分的放大主视图。

图16(a)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.10D的位置处与旋转轴线正交的图13的三刃球头立铣刀的I-I剖面的放大图。

图16(b)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.25D的位置处与旋转轴线正交的图13的三刃球头立铣刀的II-II剖面的放大图。

图16(c)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.40D的位置处与旋转轴线正交的图13的三刃球头立铣刀的III-III剖面的放大图。

图16(d)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.70D的位置处与旋转轴线正交的图13的三刃球头立铣刀的IV-IV剖面的放大图。

图17是表示本发明的五刃球头立铣刀的侧视图。

图18是表示图17的五刃球头立铣刀的中低倾斜刃的放大主视图。

图19是表示图18的中低倾斜刃的一部分的放大主视图。

图20(a)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.10D的位置处与旋转轴线正交的图17的五刃球头立铣刀的I-I剖面的放大图。

图20(b)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.25D的位置处与旋转轴线正交的图17的五刃球头立铣刀的II-II剖面的放大图。

图20(c)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.40D的位置处与旋转轴线正交的图17的五刃球头立铣刀的III-III剖面的放大图。

图20(d)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.70D的位置处与旋转轴线正交的图17的五刃球头立铣刀的IV-IV剖面的放大图。

图21是表示本发明的六刃球头立铣刀的侧视图。

图22是表示图21的六刃球头立铣刀的中低倾斜刃的放大主视图。

图23是表示图22的中低倾斜刃的一部分的放大主视图。

图24(a)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.10D的位置处与旋转轴线正交的图21的六刃球头立铣刀的I-I剖面的放大图。

图24(b)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.25D的位置处与旋转轴线正交的图21的六刃球头立铣刀的II-II剖面的放大图。

图24(c)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.40D的位置处与旋转轴线正交的图21的六刃球头立铣刀的III-III剖面的放大图。

图24(d)是表示从中低倾斜刃与球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.70D的位置处与旋转轴线正交的图21的六刃球头立铣刀的IV-IV剖面的放大图。

图25是表示日本特开2002-187011号的多刃球头立铣刀的主视图。

图26是图25的局部放大主视图。

具体实施方式

以下，以超硬合金制的密实型多刃球头立铣刀为例，对适用于高硬度的难切削材料的高速进给粗加工的本发明的多刃球头立铣刀进行详细说明。优选的是，本发明的多刃球头立铣刀的切削刃的片数是3～6片。若无特殊说明，关于各球头立铣刀的说明也适用于其他的球头立铣刀。本说明书所使用的各种参数的定义在全部的球头立铣刀中是相同的，因此在四刃球头立铣刀的栏中记载的定义也直接适用于其他的多刃球头立铣刀。

本说明书所使用的用语“高硬度的难切削材料”是指，例如淬火处理后的合金工具钢(SKD61、SKD11或者粉末高速钢等)等具有40以上、特别是50以上的洛氏硬度HRC的金属。用语“粗加工”是指在精加工之前进行的加工，是为了提高切削效率而增大切削深度以及进给量并且增大切削负载的加工。另外，用语“高速进给加工”是指，为了高效率地加工而将进给速度Vf、轴向进刀量ap以及径向进刀量ae中的任一方以上增大的加工。在高硬度的难切削材料的高速进给加工的情况下，例如在三刃球头立铣刀的情况下，优选的是，将进给速度Vf设为1250mm/min以上，将轴向进刀量ap设为0.3mm以上，将径向进刀量ae设为0.9mm以上，在四片刃、五刃以及六刃的球头立铣刀的情况下，优选的是，将进给速度Vf设为1500mm/min以上，将轴向进刀量ap设为0.4mm以上，将径向进刀量ae设为1.2mm以上。

超硬合金制的密实型多刃球头立铣刀是通过在对WC粉末与Co粉末的混合粉末进行了模具成形以及烧结后，进行切削刃部、切口、切屑排出槽、后面、前面等的精加工(研磨加工)而制造的。根据需要，在切削刃部上覆盖例如TiSiN、TiAlN、TiAlSiN、CrN、CrSiN、AlCrN、AlCrSiN、AlTiCrN或者AlCrVBN等公知的耐磨损性硬质保护膜。

[1]四刃球头立铣刀

(1)第一实施方式

图1～图7所示的本发明的第一实施方式的四刃球头立铣刀1具备圆柱状的直柄部2与切削刃部3，切削刃部3包括前端的球头部3a、球头部3a与直柄部2之间的外周刃部3b。在切削刃部3形成具有规定的扭转角的四片切削刃5a、5b、5c、5d，各切削刃5a～5d包括在球头部3a上形成的圆弧状球头刃6a、6b、6c、6d、以及在外周刃部3b上形成的螺旋状外周刃7a、7b、7c、7d，各球头刃6a～6d与各外周刃7a～7d顺畅地(无拐点)连结。如图2所示，在球头部3a上四片球头刃6a～6d分别隔着切口17a～17d而绕旋转中心点O配置。

如图1(a)～图1(c)所示，在各球头刃6a～6d的旋转方向前方形成有前面11a、11b、11c、11d，在旋转方向后方形成有后面(刃背)9a、9b、9c、9d。另外，在各前面11a～11d的旋转方向前方形成有切口17a、17b、17c、17d，各切口17a～17d构成了各切屑排出槽4的一部分。在各外周刃7a～7d的旋转方向前方形成有前面12a、12b、12c、12d，在旋转方向后方形成有后面13a、13b、13c、13d。

图3以及图4表示球头部3a的旋转中心点O附近。各球头刃6a～6d(图3中仅能看到6a、6c)从切削刃部3的外周延伸至旋转中心点O的附近的点P1、P2、P3、P4(图3中仅能看到P1、P3)。中低倾斜刃8a、8b、8c、8d在从各点P1～P4至旋转中心点O之间延伸。因此，点P1～P4可以称作球头刃6a～6d的前端、中低倾斜刃8a～8d的外端、或者球头刃6a～6d与中低倾斜刃8a～8d的连结点。在各中低倾斜刃8a～8d的旋转方向后方形成有后面10a、10b、10c、10d。各后面10a～10d经由分界线15a、15b、15c、15d与对应的球头刃后面9a～9d连接。以下，对中低倾斜刃进行详细说明。

由图4明确可知，在本发明的第一实施方式的四刃球头立铣刀1中，中低倾斜刃8a～8d包括：从旋转中心点O延伸至各点K1～K4且向旋转方向后方弯曲的弓状部、以及从各点K1～K4延伸至各点P1～P4的球头刃延长部。在表示中低倾斜刃8d的图5以及图6中，弓状部由8d1表示，球头刃延长部由8d2表示。R表示旋转方向。中低倾斜刃8d的弓状部8d1是通过形成在旋转方向前方邻接的中低倾斜刃8a的后面10a而形成的。上述情况对于其他的弓状部8a1～8c1以及其他的球头刃延长部8a2～8c2也是相同的。

存在弓状部8a1～8d1整体呈曲线状的情况、以及局部呈曲线状的情况。在后者的情况下，曲线状的部分与直线状的部分顺畅地连结，因此无需准确地确定两者的分界。因此，不管曲线状的部分存在于整体还是局部，都称作“弓状部”。

然而，球头刃延长部8d2不是必须的，各中低倾斜刃8a～8d也可以仅是整体上向旋转方向后方弯曲的弓状部。如此，各中低倾斜刃8a～8d至少具有向旋转方向后方弯曲的弓状部8a1～8d1，因此中低倾斜刃8a～8d能够承受高速进给切削时的加工负载。

如图4、图5以及图6所示，中低倾斜刃8a的后面10a与其旋转方向后方的中低倾斜刃8d以曲线状相接而形成中低倾斜刃8d的弓状部8d1，并且，后面10a的旋转方向后缘部与切口17d连接。上述情况对于其他的中低倾斜刃8b～8d的后面10b～10d也相同。

如图3所示，各中低倾斜刃8a～8d以旋转中心点O成为旋转轴线方向最后点的方式，相对于与旋转轴线Ax正交的面以微小的倾斜角α倾斜。由此，位于比球头刃6a～6d的前端P1～P4靠内侧的中低倾斜刃8a～8d形成微小宽度T的极浅的凹陷部14。如图4所示，凹陷部14由以旋转中心点O为中心且通过中低倾斜刃8a～8d与球头刃6a～6d的连结点P1～P4的圆C表示。

优选的是，各中低倾斜刃8a～8d的倾斜角α是0.5～3°。若倾斜角α超过3°，则通过因使用中低倾斜刃8a～8d的切削而作用的负载，容易产生点P1～P4附近的切削刃(球头刃6a～6d以及中低倾斜刃8a～8d的端部)的早期磨损、崩刃。另外，若倾斜角α小于0.5°，则旋转中心点O附近的中低倾斜刃8a～8d容易与被切削件接触，从而降低切削阻力的中低倾斜刃8a～8d的效果消失。更优选的倾斜角α是1～2°。如此，各中低倾斜刃8a～8d以微小的倾斜角向旋转轴线方向后方倾斜，因此在高速进给切削中能够抑制颤振。

优选的是，中低倾斜刃8a～8d的径向长度X是切削刃部3的直径D(图1)的1.25～3.75％。中低倾斜刃8a～8d的径向长度X是与球头刃6a～6d连接的外端P1～P4与旋转中心点O的径向距离，在切削刃部3的主视图中观察时的外端P1～P4与旋转中心点O的距离相等。如图3所示，各中低倾斜刃8a～8d的径向长度X(与球头刃6a～6d连接的外端P1～P4和旋转中心点O的径向距离)是凹陷部14的宽度T的一半。例如在直径D是8mm的情况下，将凹陷部14的宽度T设定在0.2～0.6mm的范围。

通过将中低倾斜刃8a～8d的径向长度X设为切削刃部3的直径D的1.25～3.75％，能够确保球头刃的长度，并且能够将切削速度为0的旋转中心点O及其附近的中低倾斜刃的倾斜角α确保在0.5～3°的范围内，进而能够进行高效率的粗加工。若中低倾斜刃8a～8d的径向长度X小于切削刃部3的直径D的1.25％，则中低倾斜刃8a～8d的倾斜角α过大，导致中低倾斜刃8a～8d的加工困难。另一方面，若中低倾斜刃8a～8d的径向长度X超过切削刃部的直径D的3.75％，则球头刃6a～6d相对于中低倾斜刃8a～8d过短，从而无法进行高效率的高速进给切削。更优选的是，中低倾斜刃8a～8d的径向长度X是切削刃部3的直径D的1.5～3.5％。并不特别限定，然而从实用性的角度出发，优选直径D是0.1～30mm，更优选是0.5～20mm。

如图5所示，在本发明的第一实施方式的四刃球头立铣刀1中，中低倾斜刃8d包括：从旋转中心点O延伸至点K4的弓状部8d1、从点K4延伸至外端P4的球头刃延长部8d2，因此中低倾斜刃8d的径向长度X是弓状部8d1的径向长度X1与球头刃延长部8d2的径向长度X2的合计。在该例中，球头刃延长部8d2呈直线状，但也可以是曲线状。上述情况对于其他的中低倾斜刃8a～8c也相同。优选弓状部的径向长度X1是中低倾斜刃8a～8d的径向长度X的20～100％，更优选是30～100％，最优选是60～95％。若X1小于X的20％，则增大中低倾斜刃8a～8d的切削阻力。

如图6所示，决定点Q1的位置，使得在从将弓状部8d1的两端O、K4连结的直线L3上的点Q1引出的垂线与弓状部8d1上的点Q2交叉时，线段Q1-Q2的长度达到最大。将此时的线段Q1-Q2的长度与直线L3的长度之比设为中低倾斜刃8d的弓状部8d1的弯曲度。线段Q1-Q2的长度与直线L3的长度之比(弯曲度)优选是5～40％，更优选是8～35％。若弓状部8d1的弯曲度小于5％则导致容屑槽过小，若超过40％则导致中低倾斜刃的刚性不足。

在球头部3a的旋转中心点O附近形成的微小宽度T的凹陷部14与切口17a～17d连接，作为切削刃部3的前端的容屑槽而发挥功能。由中低倾斜刃8a～8d生成的极薄的切屑从凹陷部14经由切口17a～17d向切屑排出槽4排出，即使进行高速进给切削也能够防止切屑在旋转中心点O附近堵塞。

各中低倾斜刃的后面10a～10d的宽度在与各球头刃的后面9a～9d的分界线15a～15d至旋转中心点O之间变动。此处，通过以下的方法来评价后面10a～10d的宽度。如图7所示，优选中低倾斜刃8a的后面10a的点P1处的圆周方向宽度W1是球头刃6a的后面9a的最大圆周方向宽度W2的20～80％，更优选是30～70％。通过满足该条件能够确保该中低倾斜刃的较高刚性。点P1处的中低倾斜刃8a的后面10a的圆周方向宽度W1是将以旋转中心点O为中心而通过点P1的圆C与后面10a交叉的点P1、P1’连结而成的直线的长度。另外，球头刃6a的后面9a的最大圆周方向宽度W2是将以旋转中心点O为中心的圆C’与球头刃6a的后面9a交叉的点B-B’连结而成的直线的长度(以使直线B-B’的长度达到最大的方式设定圆C’的半径。)。

在评价相对于中低倾斜刃8a～8d的径向长度X的后面10a～10d的宽度的情况下，使用中低倾斜刃8a～8d的弓状部8a1～8d1的中心角β。如图5所示，弓状部8a1～8d1的中心角β是，引出将因形成中低倾斜刃8d的后面10d而形成的中低倾斜刃8c的弓状部8c1的两端O以及K3与点P4连结而成的直线L1、L2时的直线L1与直线L2所成的角度。

优选将中低倾斜刃的弓状部的中心角β设为20～70°。若中心角β小于20°，则导致中低倾斜刃8a～8d的后面10a～10d的宽度过小，无法获得相对于切削时的负载阻力的足够的刚性。另一方面，难以在满足各中低倾斜刃8a～8d的径向长度X是切削刃部3的刃径D的1.25～3.75％的条件的同时，形成中心角β超过70°的中低倾斜刃8a～8d。更优选中心角β是30～60°，最优选是40～48°。

如上所述，各中低倾斜刃8a～8d至少具有向旋转方向后方弯曲的弓状部，而且后面10a～10d具有足够的宽度，因此具有足够的刚性。因此，即使以高速进给实施被切削件的粗加工，也能够有效地防止中低倾斜刃8a～8d的崩刃以及缺损。

各中低倾斜刃8a～8d的径向前角(与旋转轴线Ax正交的方向上的前角)是-37～-11°，优选是-33～-15°。由此，可以得到足够的刚性以及刀尖强度。在径向前角小于-37°的情况下，切削阻力过大，若超过-11°，则使刚性、刀尖强度降低。

优选球头刃6a～6d的后面9a～9d的后角以及中低倾斜刃8a～8d的后面10a～10d的后角均为7～21°以内。若两后角小于7°则使切削阻力较高，在高效率的切削中容易产生颤振。另一方面，若两后角超过21°则切削阻力减少，然而球头刃以及中低倾斜刃的刚性降低，因此在进行高效率的切削的情况下容易产生崩刃以及缺损。更优选的是，球头刃的后面9a～9d的后角以及中低倾斜刃的后面10a～10d的后角均为9～19°，最优选为10～15°。需要说明的是，优选这些后角大致相同。

如此，具有弓状部的各中低倾斜刃相对于与旋转轴线正交的面以0.5～3°的倾斜角α向旋转轴线方向后方倾斜，并且与后述的本发明的第二实施方式同样地、球头刃的前面以及切屑排出槽的底面呈凸曲面状的本发明的多刃球头立铣刀即使对高硬度的难切削材料进行高效率的粗加工，也可以有效地防止球头刃以及中低倾斜刃的崩刃以及缺损，能够进行非常稳定的切削。

(2)第二实施方式

如图8(a)以及图8(b)所示，本发明的第二实施方式的四刃球头立铣刀30除了中低倾斜刃的形状以及球头刃的不等分以外，实质上与第一实施方式的四刃球头立铣刀1相同。在图8中对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记。以下对它们的不同点进行详细说明。

图9放大表示图8(b)的一部分。在形成后面10d时形成的弓状部8c1在旋转中心点O与点K3之间延伸，从球头刃6c向径向内侧延伸的曲线状的延长部8c2在点K3处与弓状部8c1连结。点K3在弓状部8c1与曲线部8c2之间成为拐点。

在图9所示的例中，与第一实施方式相同，也优选中低倾斜刃8d的后面10d的点P4处的圆周方向宽度W1达到球头刃6d的后面9a的最大圆周方向宽度W2的20～80％，更优选是30～70％。因形成中低倾斜刃8d的后面10d而形成的中低倾斜刃8c的弓状部8c1的中心角β是将弓状部8c1的两端O以及K3与点P4连结而成的直线L1、L2所成的角度。与第一实施方式相同，也优选该弓状部的中心角β是20～70°，更优选是30～60°，最优选是40～48°。

如此，在构成中低倾斜刃8c的弓状部8c1与球头刃延长部8c2经由拐点K3连结而成的情况下，通过满足下述的本发明的条件，可以得到与第一实施方式相同的效果，即，各中低倾斜刃相对于与旋转轴线正交的面以0.5～3°的倾斜角α向旋转轴线方向后方倾斜，并且后述的球头刃的前面以及切屑排出槽的底面形成有凸曲面。

在第二实施方式中，将球头刃不等分，因此球头刃6a～6d的旋转方向位置以及宽度不同，它们的中低倾斜刃8a～8d以及后面10a～10d也不同。通过这样的不等分的球头刃，在高硬度的难切削材料的高速进给粗加工的情况下进一步抑制颤振。优选不等分的分割角度(四片球头刃的圆周方向配置角度)是90±(2～5)°。若分割角度相对于基准角度90°的差值小于2°，则无法得到抑制颤振的较大效果。另一方面，若分割角度相对于基准角度90°的差值大于5°，则对球头刃施加的负载的不均匀程度过大，存在崩刃、折损增加的顾虑。

(3)切削刃、外周刃以及切屑排出槽的形状

就切削刃、外周刃以及切屑排出槽的形状而言，第一实施方式与第二实施方式之间不存在差异，因此，以下以第二实施方式的四刃球头立铣刀为例进行详细说明。

(a)球头刃以及外周刃的扭转角

为了实现即使对高硬度的难切削材料进行高速进给的粗加工也很少产生崩刃以及缺损并且使用寿命较长的目的，需要使各外周刃7a～7d具有35～45°的扭转角η(例如η＝40°)，并且使各球头刃6a～6d的扭转角μ相对于所述扭转角η(例如μ＝36°)满足η-μ≤7°的关系，进而需要将两者平滑地连结。在此，若无特殊说明，各球头刃的“扭转角μ”是指各球头刃的最外周点处的扭转角。在此，“最外周点处的扭转角”是指，在从后述的各球头刃6a～6d的外端26a～26d沿工具前端方向到达0.02D的范围内测定出的扭转角，与最外端的切线一致。

为了提高外周刃7a～7d的切削性能，并且提高刚性而抑制高硬度难切削材料的侧面切削时的崩刃，将各外周刃7a～7d的扭转角η设置在35～45°的范围内。如图1(d)所示，扭转角η是各外周刃7a～7d与旋转轴线Ax所成的角度。若外周刃7a～7d的扭转角η小于35°，则对各外周刃施加的阻力较大，因此引起崩刃的可能性大。另一方面，若扭转角η小于45°，则因对被切削件施加的负载增大而产生颤振，导致加工面质量降低。优选外周刃7a～7d的扭转角η是37～43°。

如图1(d)所示，各球头刃6a～6d的扭转角μ需要相对于各外周刃7a～7d的扭转角η满足η-μ≤7°的关系。若η-μ＞7°，则在各外周刃7a～7d与各球头刃6a～6d的连结点(球头刃的最外周点)使切削刃大幅弯曲，从而成为崩刃、缺损的原因。优选η-μ≤6°，更优选η-μ≤5°。

(b)球头刃的弯曲角度

优选各球头刃6a～6d的最外周点的弯曲角度λ3是35～45°，更优选是37～43°。弯曲角度λ3是，各球头刃6a～6d的起点P(P1、P2、P3、P4)处的切线L1、与通过起点P和球头刃的终点T3(从旋转中心轴O分离0.5D的位置)的直线L2所成的角度。若弯曲角度λ3小于35°，则对各球头刃6a～6d施加的阻力较大，因此在高硬度难切削材料的高速进给的粗加工时产生崩刃的可能性较大。另一方面，若弯曲角度λ3比45°大，则对被切削件施加的负载较大，因此会产生颤振，从而导致加工面质量的降低。需要说明的是，作为球头刃的起点P处的切线L1，在本说明书中使用如下的直线，其通过近似地位于从各球头刃6a～6d的起点P(P1、P2、P3、P4)分离0.01D的位置的点U(U1、U2、U3、U4)。

优选位于从旋转中心轴O分离0.25D的位置T1的各球头刃的弯曲角度λ1是6～13°，优选位于从旋转中心轴O分离0.375D的位置T2的各球头刃的弯曲角度λ2是14～22°。弯曲角度λ1是各球头刃的起点P处的切线L1与通过位于从各球头刃的旋转中心轴O分离0.25D的位置的点T1的直线L3所成的角度。弯曲角度λ2是各球头刃的起点P处的切线L1与通过位于从各球头刃的旋转中心轴O分离0.375D的位置的点T2的直线L3所成的角度。

(c)球头刃与外周刃的分界部的形状

如图1(a)～图1(c)所示，优选为，在靠近各球头刃6a～6d与各外周刃7a～7d的分界的球头刃6a～6d的区域，各球头刃6a～6d的前面形成具有正的前角的凹曲面状的各第二前面12a～12d咬入具有负的前角的各第一前面11a～11d的中央部的形状。咬入各第一前面11a～11d的各第二前面12a～12d的前端部20呈弯曲形状。图1(c)以及图1(d)中的附图标记26a、26b、26c分别表示各球头刃的外端。优选为，随着靠近各球头刃6a～6d与各外周刃7a～7d的分界，第二前面与第一前面之比逐渐变大，在所述分界处第二前面12a～12d达到100％。在本发明中，各外周刃7a～7d具有大的扭转角η，并且各球头刃6a～6d的扭转角μ满足η-μ≤7°的关系，因此咬入各第一前面11a～11d的各第二前面12a～12d较短，各球头刃6a～6d的刚性较高。

(d)切削刃以及切屑排出槽的形状

图10(a)、图10(b)、图10(c)以及图10(d)中分别示出了，在本发明的第二实施方式的四刃球头立铣刀30(图1)的球头部3a中，从中低倾斜刃与球头刃的连结点K沿旋转轴线方向分别分离0.10D、0.25D、0.40D以及0.70D的位置处的与旋转轴线正交的I-I剖面、II-II剖面、III-III剖面以及IV-IV剖面。

由图10(a)所示的I-I剖面(从连结点K分离0.10D的位置)以及图10(b)所示的II-II剖面(从连结点K分离0.25D的位置)明确可知，球头部3a的各切屑排出槽4由球头刃6b的前面11b、从旋转方向前方的球头刃6c的后面9c延伸的槽壁面4b、以及它们之间的槽底面4a形成。槽底面4a的范围是从与前面11b的分界44至与槽壁面4b的分界45为止的范围。在该例中，槽底面4a仅由凸曲面构成，分界44、45分别是前面11b与槽底面4a的拐点以及槽底面4a与槽壁面4b的拐点，然而本发明不限于此，只要使凸曲面占据槽底面4a的长度u的50％以上即可。槽底面4a的凸曲面以外的部分也可以呈直线状。

如表示与旋转轴线垂直的剖面的图10(a)以及图10(b)所示，优选各球头刃6a～6d的前面11a～11d形成沿旋转方向凸起的曲面状。各前面11a～11d的凸曲面的弯曲度由相对于将凸曲面的两端连结的线段的长度g的、从凸曲面的顶点下降至所述线段的垂线的长度h之比h/g来表示。优选各前面11a～11d的凸曲面的弯曲度h/g是1～10％(例如3％)。若各球头刃6a～6d的前面11a～11d的凸曲面的弯曲度h/g小于1％，则导致球头部3a的刚性以及刀尖强度不足，若超过10％则导致切削性下降，因此容易因熔敷而产生缺损。各球头刃6a～6d的前面11a～11d的凸曲面的弯曲度h/g的更优选的范围是1～8％。

球头刃6b、6c间的切屑排出槽4的槽底面4a的凸曲面的弯曲度由从凸曲面的顶点下降至将该凸曲面的两端44、45连结的线段的垂线的长度v与所述线段的长度u之比v/u来表示。为了使各切削刃具有足够的刚性以及刀尖强度，优选各凸曲面的弯曲度是5～40％，更优选是8～35％。若凸曲面的弯曲度小于5％，则导致球头部3a的刚性以及刀尖强度不足，若超过40％，则导致容屑槽过小。

在图10(a)以及图10(b)中，各球头刃的径向前角(图10(a)中仅示出了δ1，图10(b)中仅示出了δ2。)是-37～-11°(例如δ1＝-21°，δ2＝-25°)，优选是-32～-16°。若各球头刃的径向前角小于-37°则导致球头刃的切削性能不足，另外，若超过-11°则导致球头刃的刚性以及刀尖强度降低，两种情况都难以进行高硬度材的稳定切削。

如图10(a)以及图10(b)所示，优选为，在从各中低倾斜刃与各球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.10D～0.25D的范围内，球头刃的前面11a～11d成为凸曲面状。通过凸曲面状前面，能够保证球头刃的强度并且顺畅地排出切屑。在球头刃的前面呈平面状或者凹面状的情况下，有可能产生崩刃、缺损。

由图1(a)～图1(c)、以及图10(c)所示的III-III剖面(从连结点K分离0.40D的位置)明确可知，在靠近与各外周刃7c的分界的各球头刃6c的区域，球头刃6c的前面形成具有正的前角的凹曲面状的第二前面12c(外周刃7c的前面中的在第一前面11c内延长的部分)咬入具有负的前角的第一前面11c的中央部的形状，随着靠近所述分界，第二前面12c与第一前面11c之比逐渐变大，优选在所述分界处第二前面12c达到100％。在本发明中，各切削刃的扭转角μ以及外周刃的扭转角η较大，因此第二前面12c向第一前面11c咬入的咬入量较少，球头刃与外周刃的分界部的刚性较高。

在图10(c)中，球头刃6b的前面包括从球头刃6b延伸的较短的第一前面11b、以及隔着分界47与第一前面11b连结的凹曲面状的第二前面71b。第二前面71b是外周刃7b的前面12b中的向第一前面11b内咬入的部分。第二前面71b与凸曲面状的槽底面4a以及从旋转方向前方的球头刃6c的后面9c延伸的槽壁面4b一起构成切屑排出槽4。槽底面4a的范围是从与第二前面71b的分界46至与槽壁面4b的分界45为止的范围。图10(c)的槽底面4a的长度u’比图10(b)的凸曲面的长度u略长。为了得到本发明的效果，优选使凸曲面占据槽底面4a的长度u’的50％以上。槽底面4a的凸曲面以外的部分可以呈直线状。

为了使各切削刃具有足够的刚性以及刀尖强度，图10(c)所示的各槽底面的凸曲面的弯曲度v/u也优选是5～40％，更优选是8～35％。另外，各球头刃的径向前角(图10(c)中仅示出了δ3。)也是-37～-11°(例如δ3＝-27°)，优选是-32～-16°。

为了提高各切削刃的刚性以及刀尖强度，在从由各中低倾斜刃与各球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.10D的I-I剖面经由分离0.25D的II-II剖面而到达分离0.40D的III-III剖面为止的范围内，优选使各球头刃的径向前角在-37～-11°的范围内逐渐增加，(b)优选使各球头刃间的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度在5～40％的范围内逐渐增加。另外，优选外周刃的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度大于球头刃的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度。另外，优选各第二前面71b的径向前角(图10(c)中仅示出了γ1。)是0～8°，更优选是2～7°。

由图10(d)所示的IV-IV剖面(从连结点K分离0.70D的位置)明确可知，外周刃区域内的各切屑排出槽4从外周刃7b沿旋转方向延伸设置，并且由凹曲面状的前面71b、凸曲面状的槽底面4a、从旋转方向前方的外周刃7c的后面70c延伸的槽壁面4b形成。另外，各外周刃的径向前角(图10(d)中仅示出了ε1。)是2～8°(例如ε1＝7°)，优选是4～7°。若各外周刃的径向前角小于2°，则导致外周刃的切削性能不足，另外，若超过8°，则导致外周刃的刚性以及刀尖强度降低，两种情况都难以进行高硬度材的稳定切削。

(4)制造方法

以下，以第二实施方式的四刃球头立铣刀30为例，对中低倾斜刃的制造方法的具体例进行说明。首先，如图11所示，利用装配有薄板圆板状的金刚石砂轮的NC控制的研磨加工机(未图示)，依次形成四片球头刃6a～6d。旋转中心点O的附近因中低倾斜刃8a～8d的形成而被削除，因此球头刃6a～6d的形成在旋转中心点O的附近停止。其结果是，在包含旋转中心点O的区域内残留有研磨留下的四方状突起16。

如图12所示，相对于一个球头刃(例如6d)的后面9d，一边使在方向E上往返移动的薄板圆板状的金刚石砂轮缓慢下降，一边从点P4向箭头F的方向移动。其结果是，形成从点P4向旋转轴线方向后方倾斜的后面10d。为了避免与后面9d所抵接的其它的后面9c的球头刃6c发生干涉，必须使方向E相对于球头刃6c倾斜。方向E相对于球头刃6c的倾斜角可以是20～50°。若倾斜角小于20°，则导致研磨加工的精度降低，若超过50°则导致引发研磨砂轮的干涉。通过对全部的球头刃的后面进行该工序，从而形成图8(b)所示的中低倾斜刃8a～8d。

[2]三刃球头立铣刀

图13示出了本发明的三刃球头立铣刀40，图14以及图15示出了三刃球头立铣刀40中的中低倾斜刃。在图13～图15中，对于与所述的四刃球头立铣刀相同的部分标注相同的附图标记。三刃球头立铣刀40具有：三片球头刃6a、6b、6c以及从各球头刃6a、6b、6c的端部P1、P2、P3一体地延伸至旋转中心点O的中低倾斜刃8a、8b、8c。在各球头刃6a、6b、6c的旋转方向前方形成有切口17a、17b、17c。

球头刃以及外周刃的扭转角与四刃球头立铣刀相同。即，各外周刃7a～7c具有35～45°的扭转角η，并且各球头刃6a～6c的最外周点处的扭转角μ满足η-μ≤7°的关系，进而将两刃平滑地连结。各外周刃7a～7c的扭转角η优选是37～43°。

优选各球头刃6a～6c的最外周点处的弯曲角度λ3是65～95°，更优选是75～90°，进一步优选是77～87°。若弯曲角度λ3小于65°，则对各球头刃6a～6c施加的阻力较大，因此在高硬度难切削材料的高速进给的粗加工时产生崩刃的可能性较大。另一方面，若弯曲角度λ3大于95°，则对被切削件施加的负载较大，因此发生颤振，导致加工面质量的降低。

如图13所示，在靠近各球头刃6a～6c与各外周刃7a～7c的分界的球头刃6a～6c的区域，优选为，各球头刃6a～6c的前面形成具有正的前角的凹曲面状的各第二前面12a～12c咬入具有负的前角的各第一前面11a～11c的中央部的形状。附图标记27b表示球头刃6b的外端。咬入各第一前面11a～11c的各第二前面12a～12c的前端部21呈弯曲形状。优选为，随着靠近各球头刃6a～6c与各外周刃7a～7c的分界，第二前面与第一前面之比逐渐变大，在所述分界处第二前面12a～12d达到100％。在本发明中，各外周刃7a～7c具有大的扭转角η，并且各外周刃7a～7c的扭转角η与各球头刃6a～6c的扭转角μ满足η-μ≤7°的关系，因此咬入各第一前面11a～11c的各第二前面12a～12c较短，各球头刃6a～6c的刚性较高。

如图15所示，中低倾斜刃8a具有向旋转方向后方弯曲的弓状部8a1、以及球头刃延长部8a2。当然，也可以不设置球头刃延长部8a2，另外，无需使弓状部8a1整体呈曲线状，也可以由曲线部与直线部构成。上述情况对于其他的中低倾斜刃8b、8c也适用。虽未图示，各中低倾斜刃8a、8b、8c相对于与旋转轴线正交的面以0.5～3°的倾斜角α倾斜，使得旋转中心点O位于比各中低倾斜刃8a、8b、8c与球头刃6a、6b、6c的连结部P1、P2、P3靠旋转轴线方向后方的位置。

如图15所示，与第一实施方式相同，也优选弓状部8a1的径向长度X1相对于中低倾斜刃8a的径向长度X之比例是20～100％，更优选是30～100％，最优选是60～95％。优选中低倾斜刃8a与球头刃6a的连结点P1处的后面10a的圆周方向宽度W1是球头刃的后面9a的最大圆周方向宽度的20～80％，更优选是30～70％。并且优选沿着旋转轴线观察时的中低倾斜刃8a的径向长度X(与球头刃6a相连的外端P1和旋转中心点O的径向距离)是切削刃部3的直径D的1.25～3.75％，更优选是1.5～3.5％。当然，上述情况对于其他的中低倾斜刃8b、8c也适用。在三刃球头立铣刀的情况下，也与第一实施方式相同，优选中低倾斜刃8c的弓状部的中心角β是20～70°，更优选是30～60°，最优选是40～48°。

在图16(a)、图16(b)、图16(c)以及图16(d)中分别示出了从中低倾斜刃与球头刃的连结点K沿旋转轴线方向分别分离了0.10D、0.25D、0.40D以及0.70D的位置处的与旋转轴线正交的I-I剖面、II-II剖面、III-III剖面以及IV-IV剖面。

在图16(a)所示的I-I剖面以及图16(b)所示的II-II剖面中，球头刃的各切屑排出槽4由前面11b、凸曲面状的槽底面4a、从旋转方向前方的球头刃6c的后面9c延伸的槽壁面4b形成。在图16(a)以及图16(b)中，槽底面4a仅由凸曲面构成，但为了得到本发明的效果，优选使凸曲面占据槽底面4a的长度u的50％以上。槽底面4a的凸曲面以外的部分可以呈直线状。槽底面4a的范围是从与球头刃的前面11b的分界44至与槽壁面4b的分界45为止的范围。

如图16(a)以及图16(b)所示，优选各球头刃6a～6d的前面11a～11c形成沿旋转方向凸起的曲面状。优选各前面11a～11c的凸曲面的弯曲度h/g是1～10％，更优选是1～8％。另外，为了使各切削刃具有足够的刚性以及刀尖强度，也优选球头刃间的各切屑排出槽4的槽底面的凸曲面的弯曲度v/u是5～40％，更优选是8～35％。若凸曲面的弯曲度小于5％，则导致球头部3a的刚性以及刀尖强度不足，若超过40％，则导致容屑槽过小。另外，各球头刃的径向前角(图16(a)中仅示出了δ7，图16(b)中仅示出了δ8。)也是-37～-11°，优选是-32～-16°。若各球头刃的径向前角小于-37°，则导致球头刃的切削性能不足，另外，若超过-11°则导致球头刃的刚性以及刀尖强度降低，两种情况都难以进行高硬度材的稳定切削。

由图16(c)所示的III-III剖面(从连结点K分离0.40D的位置)明确可知，在各球头刃与各外周刃的连结区域，与四刃球头立铣刀相同，球头刃6b的前面包括：从球头刃6b延伸的较短的第一前面11b、隔着分界47与第一前面11b连结的凹曲面状的第二前面71b。另外，各切屑排出槽4由第一前面11b以及第二前面71b、凸曲面状的槽底面4a、从旋转方向前方的球头刃6c的后面9c延伸的槽壁面4b形成。槽底面4a的范围是从与第二前面71b的分界46至与槽壁面4b的分界45为止的范围。图16(c)的槽底面4a的长度u’比图16(b)的凸曲面的长度u略长。槽底面4a的凸曲面以外的部分可以呈直线状。为了获得本发明的效果，优选使凸曲面占据槽底面4a的长度u’的50％以上。

为了使各切削刃具有足够的刚性以及刀尖强度，图16(c)所示的各槽底面4a的凸曲面的弯曲度v/u也优选是5～40％，更优选是8～35％。另外，各球头刃的径向前角(图16(c)中仅示出了δ9。)也是-37～-11°，优选是-32～-16°。

在三刃球头立铣刀中，为了提高各切削刃的刚性以及刀尖强度，在从由各中低倾斜刃与各球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.10D的I-I剖面起经由分离0.25D的II-II剖面而到达分离0.40D的III-III剖面的范围内，(a)优选使各球头刃的径向前角在-37～-11°的范围内逐渐增加，(b)优选使球头刃间的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度在5～40％的范围内逐渐增加。另外，优选为，外周刃的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度大于球头刃的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度。各第二前面71b的径向前角(图16(c)中仅示出了γ2。)优选是0～8°，更优选是2～7°。

由图16(d)所示的IV-IV剖面(从连结点K隔开0.70D的位置)明确可知，外周刃区域内的各切屑排出槽4由外周刃7b的前面71b、凸曲面状的槽底面4a、从旋转方向前方的外周刃的后面70c延伸的槽壁面4b形成。另外，各外周刃的径向前角(图16(d)中仅示出了ε2。)是2～8°，优选是4～7°。若各外周刃的径向前角小于2°，则导致外周刃的切削性能不足，另外，若超出8°则导致外周刃的刚性以及刀尖强度降低，两种情况都难以进行高硬度材的稳定切削。

[3]五刃球头立铣刀

在图20(a)、图20(b)、图20(c)以及图20(d)中分别示出了本发明的五刃球头立铣刀50(图17)的球头部3a中的、从中低倾斜刃与球头刃的连结点K沿旋转轴线方向分别分离了0.10D、0.25D、0.40D以及0.70D的位置处的与旋转轴线正交的I-I剖面、II-II剖面、III-III剖面以及IV-IV剖面。

球头刃以及外周刃的扭转角与四刃球头立铣刀相同。即，各外周刃7a～7e具有35～45°的扭转角η，并且各球头刃6a～6e的最外周点处的扭转角μ满足η-μ≤7°的关系，进而使两刃平滑地连结。各外周刃7a～7e的扭转角η优选是37～43°。

优选各球头刃6a～6e的最外周点处的弯曲角度λ3是25～35°，更优选是27～33°。若弯曲角度λ3小于25°，则对各球头刃6a～6e施加的阻力较大，因此在高硬度难切削材料的高速进给的粗加工时产生崩刃的可能性较大。另一方面，若弯曲角度λ3大于35°，则对被切削件施加的负载较大，因此发生颤振，导致加工面质量的降低。

如图17所示，优选为，在靠近各球头刃6a～6e与各外周刃7a～7e的分界的球头刃6a～6e的区域，各球头刃6a～6e的前面形成具有正的前角的凹曲面状的各第二前面12a～12c咬入具有负的前角的各第一前面11a～11e的中央部的形状。附图标记28e表示球头刃6e的外端。咬入各第一前面11a～11e的各第二前面12a～12e的前端部22呈弯曲形状。优选为，随着靠近各球头刃6a～6e与各外周刃7a～7e的分界，第二前面与第一前面之比逐渐变大，在所述分界处第二前面12a～12e达到100％。在本发明中，各外周刃7a～7e具有大的扭转角η，并且各球头刃6a～6e的扭转角η满足η-μ≤7°的关系，因此咬入各第一前面11a～11e的各第二前面12a～12e较短，各球头刃6a～6e的刚性较高。

如图20(a)以及图20(b)所示，优选各球头刃6a～6e的前面11a～11e形成沿旋转方向凸起的曲面状。优选各前面11a～11e的凸曲面的弯曲度h/g是1～10％，更优选是1～8％。另外，为了使各切削刃具有足够的刚性以及刀尖强度，也优选球头刃间的各切屑排出槽4的槽底面4a的凸曲面的弯曲度v/u是5～40％，更优选是8～35％。若凸曲面的弯曲度小于5％，则导致球头部3a的刚性以及刀尖强度不足，若超过40％则导致容屑槽过小。

图20(a)以及图20(b)所示的各球头刃的径向前角(图20(a)中仅示出了δ10，图20(b)中仅示出了δ11。)也是-37～-11°，优选是-32～-16°。若各球头刃的径向前角小于-37°，则导致球头刃的切削性能不足，另外，若超过-11°则导致球头刃的刚性以及刀尖强度降低，两种情况都难以进行高硬度材的稳定切削。

由图20(c)所示的III-III剖面(从连结点K分离0.40D的位置)明确可知，在各球头刃与各外周刃的连结区域，与四刃球头立铣刀相同，球头刃6b的前面包括：从球头刃6b延伸的较短的第一前面11b、以及隔着分界47与第一前面11b连结的凹曲面状的第二前面71b。各切屑排出槽4由第一前面11b以及第二前面71b、凸曲面状的槽底面4a、从旋转方向前方的球头刃6c的后面9c延伸的槽壁面4b形成。槽底面4a的范围是从与第二前面71b的分界46至与槽壁面4b的分界45为止的范围。图20(c)的槽底面4a的长度u’比图20(b)的凸曲面的长度u略长。为了获得本发明的效果，优选使凸曲面占据槽底面4a的长度u’的50％以上。槽底面4a的凸曲面以外的部分也可以呈直线状。

为了使各切削刃具有足够的刚性以及刀尖强度，图20(c)所示的各槽底面的凸曲面的弯曲度v/u也优选是5～40％，更优选是8～35％。另外，各球头刃的径向前角(图20(c)中仅示出了δ12。)也是-37～-11°，优选是-32～-16°。

在五刃球头立铣刀中，为了提高各切削刃的刚性以及刀尖强度，在从由各中低倾斜刃与各球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离0.10D的I-I剖面经由分离0.25D的II-II剖面而到达分离0.40D的III-III剖面的范围内，(a)也优选使各球头刃的径向前角在-37～-11°的范围内逐渐增加，(b)也优选使球头刃间的各切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度在5～40％的范围内逐渐增加。另外，优选为，外周刃的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度大于球头刃的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度。另外，优选各第二前面71b的径向前角(图20(c)中仅示出了γ3。)是0～8°，更优选是2～7°。

由图20(d)所示的IV-IV剖面(从连结点K隔开0.70D的位置)明确可知，外周刃区域内的各切屑排出槽4由外周刃7b的前面71b、凸曲面状的槽底面4a、从旋转方向前方的外周刃的后面70c延伸的槽壁面4b形成。另外，各外周刃的径向前角(图20(d)中仅示出了ε3。)是2～8°，优选是4～7°。若各外周刃的径向前角小于2°，则导致外周刃的切削性能不足，另外，若超出8°则导致外周刃的刚性以及刀尖强度降低，两种情况都难以进行高硬度材的稳定切削。

[3]六刃球头立铣刀

图21示出了本发明的六刃球头立铣刀60，图22以及图23示出了六刃球头立铣刀60的中低倾斜刃。在图21～图23中，对于与四刃球头立铣刀相同的部分标注相同的附图标记。六刃球头立铣刀60具有：六片球头刃6a、6b、6c、6d、6e、6f以及从各球头刃6a～6f的端部P1、P2、P3、P4、P5、P6一体地延伸至旋转中心点O的中低倾斜刃8a、8b、8c、8d、8e、8f。在各球头刃6a～6f的旋转方向前方形成有切口17a、17b、17c、17d、17e、17f。

球头刃以及外周刃的扭转角与四刃球头立铣刀相同。即，各外周刃7a～7f具有35～45°的扭转角η，并且，各球头刃6a～6f的最外周点处的扭转角μ满足η-μ≤7°的关系，进而两刃平滑地连结。各外周刃7a～7f的扭转角η优选是37～43°。

优选各球头刃6a～6f的最外周点处的弯曲角度λ3是20～30°，更优选是22～28°。若弯曲角度λ3小于20°，则对各球头刃6a～6d施加的阻力较大，因此在进行高硬度难切削材料的高速进给的粗加工时产生崩刃的可能性较大。另一方面，若弯曲角度λ3大于30°，则对被切削件施加的负载较大，因此发生颤振，导致加工面质量的降低。

如图21所示，在靠近各球头刃6a～6f与各外周刃7a～7f的分界的球头刃6a～6f的区域，优选为，各球头刃6a～6f的前面形成具有正的前角的凹曲面状的各第二前面12a～12f咬入具有负的前角的各第一前面11a～11f的中央部的形状。附图标记29e表示球头刃6e的外端。咬入各第一前面11a～11f的各第二前面12a～12f的前端部23呈弯曲形状。优选为，随着靠近各球头刃6a～6f与各外周刃7a～7f的分界，第二前面与第一前面之比逐渐变大，在所述分界处第二前面12a～12f达到100％。在本发明中，各外周刃7a～7f具有大的扭转角η，并且各球头刃6a～6f的扭转角μ满足η-μ≤7°的关系，因此咬入各第一前面11a～11f的各第二前面12a～12f较短，各球头刃6a～6f的刚性较高。

如图23所示，中低倾斜刃8a具有向旋转方向后方弯曲的弓状部8a1、球头刃延长部8a2。当然，也可以不设置球头刃延长部8a2，另外，无需使弓状部8a1整体呈曲线状，也可以由曲线部与直线部构成。上述情况对于其他的中低倾斜刃8b～8f也适用。虽未图示，各中低倾斜刃8a～8f相对于与旋转轴线正交的面以0.5～3°的倾斜角α倾斜，使得旋转中心点O位于比各中低倾斜刃8a～8f与球头刃6a～6f的连结部P1～P6靠旋转轴线方向后方的位置。

如图23所示，与第一实施方式相同，也优选弓状部8a1的径向长度X1相对于中低倾斜刃8a的径向长度X的比例是20～100％，更优选是30～100％，最优选是60～95％。与第一实施方式相同，也优选中低倾斜刃8a与球头刃6a的连结点P1处的后面10a的圆周方向宽度W1是球头刃的后面9a的最大圆周方向宽度的20～80％，更优选是30～70％。与第一实施方式相同，也优选中低倾斜刃8a的径向长度X(与球头刃6a相连的外端P1和旋转中心点O的径向距离)是切削刃部3的直径D的1.25～3.75％，更优选是1.5～3.5％。当然，上述情况对于其他的中低倾斜刃8b～8f也适用。在六刃球头立铣刀的情况下，与第一实施方式相同，也优选中低倾斜刃8a～8f的各弓状部的中心角β是20～70°，更优选是30～60°，最优选是40～48°。

在图24(a)、图24(b)、图24(c)以及图24(d)中分别示出了从中低倾斜刃与球头刃的连结点K沿旋转轴线方向分别分离了0.10D、0.25D、0.40D以及0.70D的位置处的与旋转轴线正交的I-I剖面、II-II剖面、III-III剖面以及IV-IV剖面。

由图24(a)所示的I-I剖面(从连结点K分离0.10D的位置)以及图24(b)所示的II-II剖面(从连结点K分离0.25D的位置)明确可知，各切屑排出槽4由切削刀6b的前面11b、凸曲面状的槽底面4a、从旋转方向前方的球头刃6c的后面9c延伸的槽壁面4b形成。在图24(a)以及图24(b)中，槽底面4a仅由凸曲面构成，但为了获得本发明的效果，优选使凸曲面占据槽底面4a的长度u的50％以上。槽底面4a的凸曲面以外的部分可以呈直线状。槽底面4a的范围是从与球头刃的前面11b的分界44至与槽壁面4b的分界45为止的范围。

如图24(a)以及图24(b)所示，优选各球头刃6a～6f的前面11a～11f形成沿旋转方向凸起的曲面状。优选各前面11a～11f的凸曲面的弯曲度h/g是1～10％，更优选是1～8％。另外，为了使各切削刃具有足够的刚性以及刀尖强度，也优选球头刃间的各切屑排出槽4的槽底面4a的凸曲面的弯曲度v/u是5～40％，更优选是8～35％。若凸曲面的弯曲度小于5％，则导致球头部3a的刚性以及刀尖强度不足，若超过40％则导致容屑槽过小。另外，各球头刃的径向前角(图24(a)中仅示出了δ13，图24(b)中仅示出了δ14。)也是-37～-11°，优选是-32～-16°。若各球头刃的径向前角小于-37°，则导致球头刃的切削性能不足，另外，若超过-11°则导致球头刃的刚性以及刀尖强度降低，两种情况都难以进行高硬度材的稳定切削。

由图24(c)所示的III-III剖面(从连结点K分离0.40D的位置)明确可知，在各球头刃与各外周刃的连结区域，与四刃球头立铣刀相同，球头刃6b的前面包括：从球头刃6b延伸的较短的第一前面11b、隔着分界47与第一前面11b连结的凹曲面状的第二前面71b。另外，各切屑排出槽4由第一前面11b以及第二前面71b、凸曲面状的槽底面4a、从旋转方向前方的球头刃6c的后面9c延伸的槽壁面4b形成。槽底面4a的范围是从与第二前面71b的分界46至与槽壁面4b的分界45为止的范围。图24(c)的槽底面4a的长度u’比图24(b)的凸曲面的长度u略长。为了获得本发明的效果，优选使凸曲面占据槽底面4a的长度u’的50％以上。槽底面4a的凸曲面以外的部分可以呈直线状。为了使各切削刃具有足够的刚性以及刀尖强度，各槽底面的凸曲面的弯曲度v/u也优选是5～40％，更优选是8～35％。另外，各球头刃的径向前角(图24(c)中仅示出了δ15。)也是-37～-11°，优选是-32～-16°。

在六刃球头立铣刀中，为了提高各切削刃的刚性以及刀尖强度，在从由各中低倾斜刃与各球头刃的连结点沿旋转轴线方向分离了0.10D的I-I剖面经由分离了0.25D的II-II剖面而到达分离了0.40D的III-III剖面的范围内，(a)也优选使各球头刃的径向前角在-37～-11°的范围内逐渐增加，(b)也优选使球头刃间的各切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度在5～40％的范围内逐渐增加。另外，优选为，外周刃的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度大于球头刃的切屑排出槽的底面凸曲面部的弯曲度。另外，优选各第二前面71b的径向前角(图24(c)中仅示出了γ4。)是0～8°，更优选是2～7°。

由图24(d)所示的IV-IV剖面(从连结点K隔开0.70D的位置)明确可知，外周刃区域内的各切屑排出槽4由外周刃7b的前面71b、凸曲面状的槽底面4a、从旋转方向前方的外周刃的后面70c延伸的槽壁面4b形成。另外，各外周刃的径向前角(图24(d)中仅示出了ε4。)是2～8°，优选是4～7°。若各外周刃的径向前角小于2°，则导致外周刃的切削性能不足，另外，若超出8°则导致外周刃的刚性以及刀尖强度降低，两种情况都难以进行高硬度材的稳定切削。

附图标记说明

1、30：四刃球头立铣刀

2：直柄部

3：切削刃部

3a：球头部

4：切屑排出槽

4a：槽底面

4b：槽壁面

5a、5b、5c、5d：切削刃

6a、6b、6c、6d、6e、6f：球头刃

7a、7b、7c、7d、7e、7f：外周刃

8a、8b、8c、8d、8e、8f：中低倾斜刃

8a1、8b1、8c1、8d1：弓状部

8a2、8b2、8c2、8d2：球头刃延长部

9a、9b、9c、9d、9e、9f：球头刃的后面

10a、10b、10c、10d、10e、10f：中低倾斜刃的后面

11a、11b、11c、11d：球头刃的前面

12a、12b、12c、12d：外周刃的前面

13a、13b、13c、13d：外周刃的后面

14：凹陷部

15a、15b、15c、15d：分界线

16：四方状突起

17a、17b、17c、17d、17e、17f：切口

20、21、22、23、44、45、46、47、49：分界

26、27、28、29：球头刃的外端

40：三刃球头立铣刀

50：五刃球头立铣刀

60：六刃球头立铣刀

71a、71b、71c、71d：第二前面

Ax：旋转轴线

C：旋转中心点的附近区域

D：切削刃部的直径

L1、L2、L3：直线

O：旋转中心点

P1、P2、P3、P4、P5、P6：中低倾斜刃与球头刃的连结点

K1、K2、K3、K4、K5、K6：中低倾斜刃的弓状部的外端

Q1：将中低倾斜刃的弓状部的两端连结的直线与从中低倾斜刃的弓状部的顶点垂下的垂线的交点

Q2：中低倾斜刃的弓状部的顶点

R：多刃球头立铣刀的旋转方向

T：宽度

g、u：凸曲面的长度

u’：槽底面的长度

h、v：凸曲面的高度

X：中低倾斜刃的径向长度

X1：中低倾斜刃的弓状部的径向长度

X2：球头刃延长部的径向长度

W1：中低倾斜刃的后面的圆周方向宽度

W2：球头刃的后面的最大圆周方向宽度

α：中低倾斜刃的倾斜角度

β：中低倾斜刃的弓状部的中心角

δ1～δ15：球头刃的径向前角

γ1～γ4：第二球头刃的径向前角

η：外周刃的扭转角

μ：球头刃的最外周点处的扭转角

λ1～λ3：弯曲角度

ε1～ε4：外周刃的径向前角

Claims (9)

1.一种多刃球头立铣刀，其具备以旋转轴线为中心旋转的直柄部、在前端具有球头部的切削刃部、以及形成在所述切削刃部上的三片以上的切削刃，

所述多刃球头立铣刀的特征在于，

各切削刃包括外周刃以及球头刃，该外周刃具有35～45°的扭转角η，该球头刃的最外周点的扭转角μ相对于所述扭转角η满足η-μ≤7°的关系，以便与所述外周刃平滑地连结，

从各中低倾斜刃与各球头刃的连结点分离0.1D～0.4D(其中，D是所述切削刃部的直径。)的范围内的所述球头刃的径向前角是-37～-11°，所述外周刃的径向前角是2～8°，

在所述球头部前端的旋转中心点的附近，在从各球头刃的前端至所述旋转中心点的范围内一体地形成有中低倾斜刃。

2.根据权利要求1所述的多刃球头立铣刀，其特征在于，

各中低倾斜刃至少具有向旋转方向后方弯曲的弓状部，所述弓状部的弯曲度(从所述弓状部的顶点向连结所述弓状部的两端而成的线段垂下的垂线的长度与连结所述弓状部的两端而成的线段的长度之比)是5～40％，

各中低倾斜刃相对于与所述旋转轴线正交的面以0.5～3°的倾斜角α倾斜，使得所述旋转中心点位于比各中低倾斜刃与各球头刃的连结点靠旋转轴向后方的位置。

3.根据权利要求1或2所述的多刃球头立铣刀，其特征在于，

在靠近所述球头刃与所述外周刃的分界的所述球头刃的区域，所述球头刃的前面形成具有正的前角的凹曲面状的第二前面咬入具有负的前角的第一前面的中央部的形状，随着靠近所述分界，第二前面与第一前面之比逐渐变大，在所述分界处所述第二前面达到100％。

4.根据权利要求3所述的多刃球头立铣刀，其特征在于，

所述第一前面与所述第二前面的分界形成向前端方向凸起的曲线状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的多刃球头立铣刀，其特征在于，

各球头刃的前面形成向旋转方向凸起的曲面状，所述凸曲面的弯曲度(从所述凸曲面的顶点向连结所述凸曲面的两端而成的线段垂下的垂线的长度与连结所述凸曲面的两端而成的线段的长度之比)是1～10％。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的多刃球头立铣刀，其特征在于，

所述球头刃间的切屑排出槽具有凸曲面状的底面部，所述凸曲面的弯曲度(从所述凸曲面的顶点向连结所述凸曲面的两端而成的线段垂下的垂线的长度与连结所述凸曲面的两端而成的线段的长度之比)是5～40％。

7.根据权利要求6所述的多刃球头立铣刀，其特征在于，

所述凸曲面部占据所述切屑排出槽的底面的比例是50％以上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的多刃球头立铣刀，其特征在于，

所述各中低倾斜刃中的所述弓状部的径向长度的比例是20～100％，在所述各切削刃中，中低倾斜刃与球头刃的连结点处的所述中低倾斜刃的后面的圆周方向宽度是所述球头刃的后面的最大圆周方向宽度的20～80％，所述各中低倾斜刃的径向长度X(与球头刃相连的外端和所述旋转中心点之间的径向距离)是所述切削刃部的直径D的1.25～3.75％。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的多刃球头立铣刀，其特征在于，

所述球头刃配置为以所述旋转轴线为中心沿圆周方向不等分。