圆弧头立铣刀的制作方法

本发明涉及一种圆弧头立铣刀，该圆弧头立铣刀在立铣刀主体的前端形成有底刃，该底刃绕该立铣刀主体的轴线的旋转轨迹描绘成凸曲面，并且，随着朝向立铣刀主体的外周侧而向后端侧延伸，从而与外周刃的前端相接。

具体而言，涉及一种底刃所描绘的上述凸曲面在沿上述轴线的剖面上所呈的凸曲线的曲率半径设定为在立铣刀主体的前端内周侧大于前端外周侧的圆弧头立铣刀。

本申请主张基于2014年10月7日于日本申请的专利申请2014-206297号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

作为这种圆弧头立铣刀，例如专利文献1中提出有具有底刃及外周刃的立铣刀，该底刃由从与工具轴垂直的方向观察时为曲线状的圆弧刃及与圆弧刃连续的直线状或曲线状的中底倾斜刃构成。

该立铣刀中，底刃与外周刃经由以工具半径的0.02倍以上且0.2倍以下的范围的曲率半径形成的大致圆弧状的圆弧刃连接。

专利文献

专利文献1：日本特开2013-31911号公报(图25)

这种圆弧头立铣刀通过曲率半径较大的底刃的内周侧部分(内侧部分)进行切削时，由于刀片长度长，切屑的厚度较薄。因此，相较于直线状的底刃经由具有单一半径的刃角与外周刃相连的一般的圆弧头立铣刀，圆弧头立铣刀不仅能够进行高效的切削加工而且寿命长。

然而，在如包括底刃的外周侧部分在内而进行切削的深挖加工的情况下，圆弧头立铣刀由于底刃的外周侧部分的曲率半径小于一般的圆弧头立铣刀的刃角，因此难以充分确保强度。因此，尤其在底刃与外周刃的切点容易产生缺损。

关于这种底刃与外周刃的切点上的缺损，可设想其原因为切削时的立铣刀主体的径向的振动。即，若发生径向的振动，则在底刃与位于该底刃的最外周的外周刃的切点上，如上所述的强度不够充分的底刃断续地被工件材料击打而容易产生缺损。

因此，为了抑制这种振动并防止缺损，可以考虑通过使该切点位置上的底刃的轴向前角向正角侧变大来提高锋利度，从而减少向径向的阻力。

然而，这种圆弧头立铣刀的底刃一般形成于中心槽的前端侧边棱部。另外，中心槽形成于形成有外周刃的排屑槽的前端部。

如上所述，底刃形成于中心槽的前端侧边棱部，因此若要使底刃与位于该底刃的最外周的外周刃的切点上的轴向前角向正角侧变大，则导致中心槽的圆周方向的宽度也沿立铣刀旋转方向变宽。

因此，有可能导致沿立铣刀旋转方向相邻的底刃的壁厚、和与外周刃在立铣刀旋转方向的相反一侧相连的立铣刀主体前端部的壁厚减小。由此，有可能导致底刃和外周刃的强度受损，或者有时中心槽形成至沿立铣刀旋转方向相邻的外周刃的后刀面而引起干扰。

技术实现要素：

本发明是在这种背景下完成的，其目的在于提供一种圆弧头立铣刀，其通过较宽的中心槽宽度来防止底刃和外周刃的强度受损或者中心槽干扰外周刃的后刀面，并且，通过增加底刃与外周刃的切点上的轴向前角来减少阻力，由此能够抑制径向的振动而防止缺损。

(1)本发明的一方式的圆弧头立铣刀具备：立铣刀主体，绕轴线旋转；排屑槽，形成于上述立铣刀主体的前端部外周，从上述立铣刀主体的前端朝向后端侧，绕上述轴线沿与立铣刀旋转方向的相反一侧扭曲；外周刃，形成于上述排屑槽中的朝向上述立铣刀旋转方向的壁面的外周侧边棱部；凹槽状的中心槽，形成于上述排屑槽的前端部，且随着朝向上述立铣刀主体的外周侧而朝向后端侧延伸；及底刃，形成于上述中心槽中的朝向上述立铣刀旋转方向的壁面的前端侧边棱部，且随着朝向上述立铣刀主体的外周侧而向后端侧延伸，从而与上述外周刃的前端相接，上述底刃形成为绕上述轴线的旋转轨迹描绘成凸曲面，上述凸曲面形成为在沿上述轴线的剖面观察中具有凸曲线，在该凸曲线中，相较于上述立铣刀主体的前端外周侧的曲率半径，位于比上述前端外周侧更靠上述轴线侧的内侧部分的曲率半径更大，根据从位于上述轴线方向的前端侧的上述底刃的突端至上述中心槽的最后端为止的上述轴线方向的距离A(mm)和从上述轴线至上述外周刃与上述底刃的切点为止的半径B(mm)，并通过θ＝tan^－1(A/B)算出的中心槽深度角θ(°)为50°以下，上述切点上的上述底刃的轴向前角α2(°)和上述突端上的上述底刃的轴向前角α1(°)的轴向前角差α(°)＝(α2(°)-α1(°))与上述中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))为60°以上。

如此构成的圆弧头立铣刀中，根据轴线方向上的底刃的突端至中心槽的最后端为止的轴线方向的距离A(mm)及轴线至外周刃与底刃的切点为止的半径B(mm)，并通过θ＝tan^－1(A/B)而赋予的中心槽深度角θ(°)为50°以下，较小。另外，中心槽深度角θ表示随着朝向立铣刀主体的外周侧而朝向后端侧延伸的凹槽状的中心槽的向轴线方向后端侧的深度。

中心槽深度角θ(°)为50°以下，较小，因此即便使底刃与外周刃的切点上的轴向前角向正角侧变大，也能够避免中心槽的宽度变得过宽。因此，能够避免底刃的中心槽大幅削减沿立铣刀旋转方向侧相邻的其它底刃的壁厚和外周刃的壁厚或者干扰该外周刃的后刀面。

然而，若减小中心槽深度角θ而使中心槽变浅，则通过底刃生成的切屑堵塞在中心槽内，有可能增大立铣刀的旋转驱动力。

相对于此，本发明中将上述中心槽深度角θ(°)与轴向前角差α(°)＝((α2(°)-α1(°))之和(θ(°)+α(°))设定为60°以上，该轴向前角差α(°)＝((α2(°)-α1(°))为底刃与外周刃的切点上的底刃的轴向前角α2(°)和底刃的突端上的轴向前角α1(°)之差。

由此，轴向前角差α(°)最小也能设定为10°，并且中心槽深度角θ(°)越小则越能将轴向前角差α(°)设为较大。

因此，通过底刃的突端的轴向前角和底刃与外周刃的切点即外周端的轴向前角之差，能够使通过底刃生成的切屑折弯而排出至排屑槽。因此，即使中心槽的深度浅，也能够确保良好的排屑性。

另外，为了进一步可靠地发挥这种效果，优选将上述轴向前角差α(°)＝(α2(°)-α1(°))与上述中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))设定为80°以上。

根据本发明，在立铣刀主体的前端内周侧(内侧部分)相较于前端外周侧，底刃的曲率半径设定为更大的高效、长寿命的圆弧头立铣刀中，即使将底刃的外周端也使用于切削的情况下，也能够防止因振动引起的缺损等而进行稳定的切削加工。

附图说明

图1为表示本发明的一实施方式的圆弧头立铣刀的前端部的立体图。

图2为图1所示的圆弧头立铣刀的放大主视图。

图3为图2中的箭头X向视的圆弧头立铣刀的侧视图。

图4为图2中的箭头Y向视的圆弧头立铣刀的侧视图。

图5为圆弧头立铣刀的剖视图，且为图2及图3中的ZZ剖视图。

具体实施方式

图1～图5表示本发明的一实施方式。

如图1～图5所示，本实施方式中，圆弧头立铣刀10具备立铣刀主体1。

立铣刀主体1通过硬质合金等的硬质材料一体形成为以轴线O为中心的大致圆柱状。立铣刀主体1的后端部(图1中为右上部分，图3及图4中为右侧部分)为圆柱状的柄部2。立铣刀主体1的前端部(图1中为左下部分，图3及图4中为左侧部分)为刃部3。

这种圆弧头立铣刀10中，柄部2被机床的主轴夹持而绕轴线O旋转，并且通过刃部3对工件材料进行切削加工。

另外，将圆弧头立铣刀10绕轴线O旋转的方向称为立铣刀旋转方向T。

上述刃部3中形成有多个(本实施方式中为四个)沿圆周方向隔开等间隔的排屑槽4，该排屑槽4从立铣刀主体1的前端朝向后端侧，绕轴线O沿与立铣刀旋转方向T的相反一侧扭曲。

在这些排屑槽4的朝向立铣刀旋转方向T的壁面4A的外周侧边棱部，分别形成有将该壁面4A作为前刀面的外周刃5。

另外，壁面4A在与轴线O正交的剖面上呈沿与立铣刀旋转方向T的相反一侧凹陷的凹曲线。即，壁面4A弯曲形成为在与轴线O正交的剖面观察中具有沿与立铣刀旋转方向T的相反一侧凹陷的凹曲线。

因此，本实施方式中，与排屑槽4同样地，四个外周刃5沿圆周方向隔开等间隔而形成，这些外周刃5绕轴线O描绘的旋转轨迹为以该轴线O为中心的单个圆筒面。

并且，在各排屑槽4的前端部形成有随着从轴线O的附近朝向立铣刀主体1的外周侧而朝向后端侧延伸的凹槽状的中心槽6。更具体而言，中心槽6以切开立铣刀主体1的前端部中的排屑槽4的槽底的方式朝向后端侧延伸。

这些中心槽6的朝向立铣刀旋转方向T的壁面6A在本实施方式中如图2所示形成为随着朝向外周侧而以凸状弯曲，并且朝向与立铣刀旋转方向T的相反一侧延伸。在该壁面6A的前端侧边棱部形成有将该壁面6A作为前刀面的底刃7。

而且，中心槽6中形成有：底面6B，与上述壁面6A在立铣刀旋转方向T侧相连，且朝向轴线O方向前端侧；及壁面6C，与该底面6B，进一步在立铣刀旋转方向T侧相连，且朝向立铣刀旋转方向T的相反一侧。

进一步，与该壁面6C在立铣刀旋转方向T侧相连的立铣刀主体1的前端面为，同与形成有该壁面6C的中心槽6相连的底刃7在立铣刀旋转方向T侧相邻的底刃7的后刀面8。

后刀面8以随着朝向与立铣刀旋转方向T的相反一侧而朝向立铣刀主体1的后端侧倾斜的方式被赋予后角。

并且，如图3及图4所示，后刀面8形成为以从立铣刀主体1的前端部中的轴线O附近朝向外周侧，向前端侧稍微突出之后朝向后端侧的方式以凸状弯曲。

随此，如图3及图4所示，底刃7也效仿后刀面8而形成。具体而言，底刃7在与轴线O向外周侧稍微分离的位置具有朝向轴线O方向前端侧突出的突端7A。并且，底刃7形成为随着从该突端7A朝向外周侧而以朝向后端侧的方式平缓地弯曲并延伸的凸曲线状。

因此，底刃7形成为绕轴线O的旋转轨迹从上述突端7A描绘成凸曲面，并且，随着朝向上述立铣刀主体1的外周侧而向后端侧延伸。

由此，向立铣刀主体1的前端部的外周侧延伸的底刃7在其外周端与外周刃5经由切点7B相接。

上述底刃7形成为凸曲线的曲率半径在上述突端7A周边的立铣刀主体1的前端内周侧大于上述切点7B周边的前端外周侧，该凸曲线为在该底刃7绕轴线O的旋转轨迹所呈的上述凸曲面的沿轴线O的剖面所呈的凸曲线。

即，上述凸曲面形成为在沿轴线O的剖面观察中具有凸曲线，在该凸曲线中，相较于立铣刀主体1的前端外周侧(例如切点7B)的曲率半径，位于比上述前端外周侧更靠轴线O侧的内侧部分(例如突端7A)的曲率半径更大。

例如在外径为6.0mm，即从轴线O至底刃7与外周刃5的切点7B为止的半径B(mm)为3.0mm的圆弧头立铣刀的情况下，相对于底刃7的旋转轨迹的剖面所呈的上述凸曲线在上述切点7B上的曲率半径为0.6mm，底刃7的旋转轨迹的剖面所呈的上述凸曲线在上述突端7A上的曲率半径为5.0mm。

底刃7形成为这种曲率半径不同的多个(本实施方式中为两个)圆弧圆滑地相接(以相连的方式)。

另一方面，中心槽6的朝向立铣刀旋转方向T的上述壁面6A(底刃7的前刀面)形成为如下的扭曲面状：在与轴线O平行的剖面观察中，随着朝向立铣刀主体1的外周侧，该扭曲面与该轴线O所呈的倾斜度，随着朝向立铣刀主体1的后端侧而朝向与立铣刀旋转方向T的相反一侧变大。

即，通过和与底刃7正交的轴线O平行的图2所示的剖面ZZ切断该壁面6A时，该壁面6A与轴线O所成的轴向前角随着朝向外周侧而向正角侧逐渐变大。

另外，图5为底刃7的上述突端7A上的剖视图，本实施方式中，该突端7A上的底刃7的轴向前角α1(°)为负角。

因此，底刃7的轴向前角在底刃7与外周刃5的上述切点7B(底刃7的外周端)上向正角侧最大。本实施方式中，底刃7的轴向前角在切点7B上，与外周刃5的轴向前角即外周刃5的扭曲角相等。另外，该切点7B上的底刃7的轴向前角α2(°)为正角。

并且，本实施方式中，随着以这种方式壁面6A形成为扭曲面状，该壁面6A与中心槽6的上述底面6B的交叉棱线L沿轴线O方向越过切点7B而向后端侧延伸。并且，交叉棱线L在交点C上与排屑槽4的朝向立铣刀旋转方向T的壁面4A(外周刃5的前刀面)交叉，由此中心槽6成为向上切开的形状。

另外，交点C位于中心槽6的最后端。

并且，本实施方式的圆弧头立铣刀10中，根据从轴线O方向上的底刃7的上述突端7A至作为中心槽6的最后端的交点C为止的轴线O方向的距离A(mm)及从轴线O至外周刃5与底刃7的切点7B为止半径B(mm)，并通过θ＝tan^－1(A/B)而赋予的(算出的)中心槽深度角θ(°)为50°以下。

而且，上述切点7B上的底刃7的轴向前角α2(°)和上述突端7A上的底刃7的轴向前角α1(°)的轴向前角差α(°)＝(α2(°)-α1(°))与上述中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))为60°以上。

这种圆弧头立铣刀10中，上述中心槽深度角θ(°)表示相对于半径B(mm)朝向轴线O方向后端侧的底刃7的中心槽6的深度。并且，该中心槽深度角θ(°)被设定得较小，为50°以下，因此中心槽6形成为较浅。

因此，即便使底刃7与外周刃5的切点7B(底刃7的外周端)上的轴向前角α2(°)向正角侧变大的情况下，也能够防止中心槽6的圆周方向的宽度变得过大。

因此，能够防止底刃7的中心槽6削减沿立铣刀旋转方向T侧相邻的其它底刃7、和与外周刃5的立铣刀旋转方向T的相反一侧相连的立铣刀主体1的前端部的壁厚。因此，能够防止这些其它底刃7和外周刃5的强度受损或者中心槽6干扰这些其它底刃7的后刀面8和外周刃5的后刀面。除此之外，能够提高上述切点7B上的底刃7的锋利度而减少阻力，并抑制振动的产生而防止该切点7B上的缺损等。

另外，若中心槽深度角θ(°)过小，则导致中心槽6的绝对容量不足，因此优选设定为15°以上。

另一方面，中心槽深度角θ(°)与轴向前角差α(°)＝(α2(°)-α1(°))之和(θ(°)+α(°))为60°以上，该轴向前角差α(°)＝(α2(°)-α1(°))为上述切点7B上的底刃7的轴向前角α2(°)与底刃7的突端7A上的轴向前角α1(°)之差。

因此，轴向前角差α(°)被设定为比中心槽深度角θ(°)的最大值(50°)大10°以上。即，10°以上的轴向前角差α(°)确保于底刃7的突端7A与上述切点7B之间。

因此，能够将中心槽6的朝向立铣刀旋转方向T的壁面6A(底刃7的前刀面)如上所述那样形成为扭曲面状。

因此，通过底刃7生成且擦过壁面6A的切屑受到壁面6A的应力而折弯。因此，切屑通过从该壁面6A迅速分离并送出至排屑槽4而被排出。

因此，根据上述结构的圆弧头立铣刀10，如上所述那样通过将中心槽深度角θ(°)设定为较小，即使中心槽6变浅，也能够确保良好的排屑性，并能够防止切屑堵塞在中心槽6内。因此，能够抑制因切屑堵塞而引起的阻力增大，并能够进行稳定的切削加工。

另外，为了以这种方式进一步可靠地确保良好的排屑性，优选将轴向前角差α(°)＝(α2(°)-α1(°))与中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))设定为80°以上。

实施例

接着，列举本发明的实施例，对本发明的效果进行证实。

本实施例中，根据上述实施方式，制造了将中心槽深度角θ(°)设定为50°以下，且将轴向前角差α(°)与中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))设定为60°以上的八种圆弧头立铣刀。

并且，对这些八种圆弧头立铣刀分别进行切削试验，测定此时的切削阻力(三个力的合力)，并且确认了切屑堵塞的有无等。将它们作为实施例1～8，并与底刃7的上述切点7B上的底刃7的轴向前角α2(°)、突端7A上的轴向前角α1(°)及其轴向前角差α(°)一同示于表1。

另外，在实施例1～8中的实施例1～4中，轴向前角差α(°)与中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))为80°以上。

并且，作为与这些实施例1～8相对的比较例，还制造了将轴向前角差α(°)与中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))设定为小于60°即50°的三种圆弧头立铣刀及将中心槽深度角θ(°)设定为大于50°即55°的一种圆弧头立铣刀，总计四种圆弧头立铣刀。

将这些四种圆弧头立铣刀作为比较例1～4，以与实施例1～8同样的条件进行切削试验，同样地，将其结果与轴向前角α2(°)、α1(°)及轴向前角差α(°)一同示于表1。

另外，这些实施例1～8及比较例1～4的圆弧头立铣刀为对立铣刀主体1的表面实施了(Al，Ti，Si)N涂布的硬质合金制圆弧头立铣刀，如上述实施方式中说明，外径为6.0mm(半径B(mm)为3.0mm)。

更具体而言，这些实施例1～8及比较例1～4的圆弧头立铣刀为如下的四刃圆弧头立铣刀：底刃7绕轴线O的旋转轨迹在沿轴线O的剖面所呈的上述凸曲线在上述切点7B上的曲率半径为0.6mm，上述凸曲线在上述突端7A上的曲率半径为5.0mm。

即，这些实施例1～8及比较例1～4的圆弧头立铣刀为如下的四刃圆弧头立铣刀：绕轴线O的底刃7的旋转轨迹所描绘的凸曲面形成为在沿轴线O的剖面观察中具有凸曲线，该凸曲线在上述切点7B上的曲率半径为0.6mm，在上述突端7A上的曲率半径为5.0mm。

而且，从突端7A至外周刃5的后端为止的刃长为9mm，底刃7及外周刃5的后角为15°。

并且，关于切削试验，对由SKD11形成的工件材料(硬度60HRC)，通过轴线O方向的切削深度为0.3mm，进给量为4.5mm的等高线加工，形成了型腔。此时，将立铣刀主体1的转速设定为2500min^－1，进给速度设定为4500mm/min。

[表1]

根据该表1的结果，在轴向前角差α(°)与中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))为50°的比较例1～3中，切屑的折弯较少，并且相对于该切屑的折弯，中心槽深度角θ(°)较小且中心槽6较浅，因此均引起切屑堵塞而导致切削阻力增大的结果。

并且，在中心槽深度角θ(°)为55°的比较例4中，外周刃5的立铣刀旋转方向T的相反一侧的立铣刀主体1的壁厚过薄，切削刃强度不够充分，立铣刀主体1破损，未能测定切削阻力。

根据这些结果，在表1中的比较例1～4的结果栏中记载了表示“不良”的“×”，以表示得到不良结果。

相对于这些比较例1～4，中心槽深度角θ(°)为50°以下、且轴向前角差α(°)与中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))为60°以上的实施例1～8中，由于确保了良好的排屑性，切削阻力被抑制为较小。

尤其，轴向前角差α(°)与中心槽深度角θ(°)之和(θ(°)+α(°))为80°以上的实施例1～4中，由于能够充分折弯切屑且中心槽6的深度也得到了确保，切削阻力显著减少。

根据这些结果，表1中的实施例1～4的结果栏中记载了表示“优”的“◎”，以表示得到优异的结果。

并且，轴向前角差α(°)在10°～30°范围内的实施例5～7中，切屑的折弯小于实施例1～4，但中心槽深度角θ(°)在50°～30°范围内。因此，在实施例5～7中，相较于轴向前角差α(°)相同的比较例1～3，各自的切屑的折弯较大，并且，中心槽6也较深，因此未引起切屑堵塞。

另一方面，在中心槽深度角θ(°)与比较例3相同地为20°的实施例8中，轴向前角差α(°)为40°，较大，且能够充分折弯切屑，因此即使中心槽6的深度较浅，也未引起切屑堵塞。

根据这些结果，表1中的实施例5～8的结果栏中记载了表示“良好”的“○”，以表示得到良好的结果。

产业上的可利用性

根据本发明，即使将底刃的外周端也使用于切削的情况下，也能够防止因振动引起的缺损等而进行稳定的切削加工。因此，具有产业上的可利用性。

符号说明

1-立铣刀主体，2-柄部，3-刃部，4-排屑槽，4A-排屑槽4的朝向立铣刀旋转方向T的壁面(外周刃5的前刀面)，5-外周刃，6-中心槽，6A-中心槽6的朝向立铣刀旋转方向T的壁面(底刃7的前刀面)，6B-中心槽6的朝向轴线O方向前端侧的底面，6C-中心槽6的朝向与立铣刀旋转方向T的相反一侧的壁面，7-底刃，7A-底刃7的突端，7B-底刃7与外周刃5的切点(底刃7的外周端)，8-底刃7的后刀面，10-圆弧头立铣刀，O-立铣刀主体1的轴线，T-立铣刀旋转方向，L-中心槽6的壁面6A与底面6B的交叉棱线，C-交叉棱线L与壁面4A的交点(中心槽6的最后端)，A-从轴线O方向上的底刃7的突端7A至中心槽6的最后端C为止的轴线O方向的距离，B-从轴线O至外周刃5与底刃7的切点7B为止的半径，α1-底刃7的突端7A上的轴向前角，α2-底刃7的切点7B上的轴向前角。