圆弧立铣刀以及切削加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在模具的平面加工、立体加工等中使用的圆弧立铣刀、以及使用该圆弧立铣刀的切削加工方法。
【背景技术】
[0002]塑料成型用模具等模具在实际应用上由工具钢(淬火回火钢、HRC50?55左右)形成。为了高效率地进行此类模具的切削加工，大多使用将副切削刃和外周刃由圆弧状的拐角刃连接起来的圆弧立铣刀。由于圆弧立铣刀的拐角刃为圆弧状，因此与其它立铣刀(例如方形立铣刀)相比，参与切削的切削刃变长，并且每一刃的最大切取量变小，因此具有每一刃的切削阻力变小的优点。其结果是，通过将进给速度设定得较快等来提高加工效率，并且也能够延长工具寿命。
[0003]然而，当利用圆弧立铣刀进行切削加工时，由于有助于切削的切削刃变长，因此容易产生颤振。尤其是在增大进给速度、切入量时，该趋势越发显著。其结果是，除了存在工具寿命降低这样的问题以外，还产生加工面粗糙度降低这样的较大问题。对此，为了实现加工面粗糖度(加工面品质)的提尚，在专利文献1、2中完成以下的提案。
[0004]在专利文献I的圆弧立铣刀中，如图6(a)、图6(b)所示，使对在工具主体102的副切削刃上设置的圆弧刃103的外周侧边界部103a实施倒锥而成的外周刃111从与圆弧刃103的边界部沿着共用的切线LI形成为圆弧状并圆滑地连接，并且在各圆弧刃103的旋转方向前方侧设置前刀面104。包括前刀面104的旋转方向前方侧在中心轴线O方向上形成有以水平剖视呈大致V字状被切除的切肩排出槽105。在圆弧刃103的旋转方向后方侧连续地设置具有正的后角的第一后刀面107和后角比第一后刀面107大的第二后刀面108。另外，在各圆弧刃103的另一方(中心轴线O侧)的边界部103b中，直线状的第一副切削刃112和第二副切削刃113依次向工具主体102的基部侧倾斜设置而在设于中心轴线O上的横刃部114处相互交叉。
[0005]根据专利文献I的圆弧立铣刀101，使外周刃111的半径比圆弧刃103的半径大(设定为工具主体的半径的2?10倍的尺寸)。另外，圆弧刃103在与外周刃111相反的一侧的边界部连接间隙角为0.5°?5°的第一副切削刃112，通过在第一副切削刃112连接具有更大的7°?15°的间隙角的第二副切削刃113，由此圆弧刃103与外周刃111的边界部103a处的切削得以顺畅地进行，能够抑制颤振而使表面粗糙度良好。此外，利用第一副切削刃112的间隙角，能够减少工件底面处的切削负载而抑制颤振，从而使加工面的加工质量良好。
[0006]专利文献2的圆弧立铣刀是刃径为6mm以下且将头部下方长度设为刃径的3倍以上的长颈圆弧立铣刀，如图7(a)、图7(b)所示，刃部具有多个外周刃16、圆弧刃17以及副切削刃18。副切削刃18具有与圆弧刃17连接的外周侧副切削刃19、以及与外周侧副切削刃19连接且朝向工具中心方向的内周侧副切削刃110。根据该长颈圆弧立铣刀，由于圆弧刃17与外周侧副切削刃19圆滑地连接，因此以使圆弧刃17朝内周侧略微延伸而使延伸的最终点处的圆弧刃17的切线成为外周侧副切削刃19的方式进行连接。如此，如图7(a)所示，在专利文献2中将外周侧副切削刃19的侧隙角Θ1以及内周侧副切削刃110的侧隙角Θ2设定在特定的范围内，使得圆弧刃17和外周侧副切削刃19在连结部处圆滑地连接。
[0007]另外，如图7(b)所示，通过将外周侧副切削刃19的长度Lc设置在特定的范围，即便在一刃的进给量大的情况下，也能够可靠地切削并除去切肩。此外，通过使副切削刃18的外周侧副切削刃19相对于内周侧副切削刃10以规定的角度Θ3朝旋转方向后方倾斜，由此能够抑制长颈圆弧立铣刀中的颤振，从而防止加工面粗糙度的降低。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2006-212744号公报[0011 ] 专利文献2:日本专利第5088678号公报
[0012]发明要解决的课题
[0013]专利文献I的圆弧立铣刀示出了切削刃的数量为两片的例子，当从端面侧观察工具主体的前端部时，由于副切削刃112、113的后刀面(第二面)的宽度在径向上相同(参照图6(b))，因此相对于副切削刃112、113在切削被切削件时受到的阻力(弯曲力矩)，径向外周侧相对地容易成为弱点。切削时的弯曲力矩根据距中心轴O的距离而增大，但在副切削刃后刀面的宽度相同的情况下，克服弯曲力矩的旋转方向(周向)的截面积也在径向上相同，因此弯曲应力度越是靠近径向外周越是变大，相对地变得容易破损。另外，在副切削刃后刀面的宽度相同的情况下，切削刃的数量越多，越是难以充分确保在邻接的副切削刃之间形成的槽口的旋转方向上的宽度。
[0014]在专利文献2的长颈圆弧立铣刀中，由于各内周侧副切削刃的后刀面没有在工具中心部相连(参照图7(b))，因此无法充分满足近来的塑料成型用模具那样的要求高精度(亚微以下)的加工面的加工领域中的非常严苛的要求，需要进一步的改进。
【发明内容】
[0015]本发明基于上述背景，其目的在于提供圆弧立铣刀以及切削加工方法，在该圆弧立铣刀中，相对于副切削刃的切削时的破损的安全性高，能够进行高效率的切削加工，并且能够获得高精度的加工面粗糙度。
[0016]解决方案
[0017]用于实现上述目的的本发明的圆弧立铣刀具有:工具主体的前端部的切削刃部绕中心轴排列而成的多个副切削刃；与所述副切削刃的径向外周侧连续的圆弧状的多个圆弧刃；以及与所述圆弧刃的径向外周侧连续且沿着切肩槽向所述工具主体的后端部侧延伸设置的多个外周刃，其特征在于，
[0018]所述副切削刃在径向上被划分为内周侧副切削刃和外周侧副切削刃，
[0019]所述圆弧刃形成如下的形状:所述工具主体在切削时的所述圆弧刃的最下点位于从所述外周侧副切削刃与所述圆弧刃的边界到所述圆弧刃与所述外周刃的边界为止的区间，
[0020]所述多个内周侧副切削刃的第二面在靠近所述中心轴的部分相互连结，当从端面侧观察所述工具主体的前端部时，所述多个内周侧副切削刃的连结的第二面的区域从包括所述中心轴在内的区域朝向各内周侧副切削刃的径向外周侧呈带状地连续，该带状的区域的宽度从所述中心轴侧朝向径向外周侧逐渐扩大。
[0021]“副切削刃在径向上被划分为内周侧副切削刃和外周侧副切削刃”是指，将在副切削刃的旋转方向后方侧形成的后刀面即副切削刃的第二面在径向上划分为内周侧的第二面和外周侧的第二面。其中，内周侧副切削刃与外周侧副切削刃的边界不一定需要像折线那样在工具主体(圆弧立铣刀)的表面侧具有凸出的角度，内周侧第二面与外周侧第二面的边界也不限于像凸出的棱线那样表示为明确的边界线。
[0022]副切削刃在径向上被划分为内周侧副切削刃和外周侧副切削刃的情况还与在切削刃部形成圆弧刃和副切削刃的砂轮的磨削作业相关。多个内周侧副切削刃的第二面相互连结，在以呈连续的面的方式对切削刃进行磨削时，像技术方案I那样在以使旋转方向上邻接的副切削刃间的距离越是靠近中心轴、越是变小的方式形成第二面的情况下，在靠近中心轴的内周侧副切削刃的磨削时，难以直接使用在圆弧刃和外周侧副切削刃的磨削时使用的砂轮。在该关系下，在靠近中心轴的内周侧副切削刃的磨削时，需要使用不与邻接的副切削刃发生干涉的形状或大小的砂轮，在该影响下，副切削刃在径向上被划分为内周侧副切削刃和外周侧副切削刃。
[0023]S卩，副切削刃被划分为内周侧副切削刃和外周侧副切削刃的情况是以达成下述目的为结果而产生的:在形成有多个内周侧副切削刃的第二面在靠近中心轴的部分连结而成的面的基础上，以使邻接的副切削刃间的距离越是靠近中心轴、越是变小(带状的区域的宽度从中心轴侧朝向径向外周侧逐渐扩大)的方式形成第二面。因此，在径向上划分副切削刃是指，将多个第二面形成为连续的面，使得带状的区域的宽度越是成为径向外周侧、越是扩大。
[0024]“多个内周侧副切削刃的第二面在靠近中心轴部分相互连结”是指，多个内周侧副切削刃的第二面(后刀面)没有形成分离的面。这是指，具体来说，如图1、图3(a)所示，所有内周侧副切削刃4的靠近中心轴O的端部和位于该内周侧副切削刃4的旋转方向前方侧的内周侧副切削刃4的第二面40与在其旋转方向后方侧形成的槽口 8(槽口壁面80)的边界线，在比中心轴O靠径向外周侧的位置相交。连结的多个第二面40的面本身例如是连续的面、或者是多面体那样的面。“连续的面”例如是曲率相同或者曲率连续变化那样的曲面、或者曲率微小变化那样的面，面主要为曲面，但有时也包括平面。多面体包括曲率变化那样的面，但也包括在砂轮对第二面40的磨削加工的基础上产生的凹凸面。
[0025]通过使多个内周侧副切削刃4的第二面40相互连结，在各内周侧副切削刃4上产生的切削时的振动分散于所有的内周侧副切削刃4，振动变得容易传播而难以在每个内周侧副切削刃4上产生振动。另外，通过使多个内周侧副切削刃4的第二面40相互连结，各切削刃2的刚度变得均匀化，由于在切削时在各切削刃2