圆弧立铣刀以及切削加工方法_4

文档序号:9915662阅读:来源:国知局
周侧副切削刃4的旋转方向后方侧连续(邻接)的后刀面是所述的内周侧副切削刃4的第二面40,在外周侧副切削刃5的旋转方向后方侧连续有外周侧副切削刃5的第二面50,在圆弧刃6的旋转方向后方侧连续有圆弧刃6的第二面60。存在内周侧副切削刃4的第二面40与外周侧副切削刃5的第二面50成为相互不同的面的情况、以及成为经由曲率连续变化那样的曲面进行连续的面的情况。同样,存在外周侧副切削刃5的第二面50和圆弧刃6的第二面60也成为相互不同的面的情况、以及成为经由曲面进行连续的面的情况。
[0078]在图1中,为了方便,作为划分内周侧副切削刃4的第二面40和外周侧副切削刃5的第二面50的边界线而标记Sb,作为划分外周侧副切削刃5的第二面50和圆弧刃6的第二面60的边界线而标记SR,存在任一条边界线Sb、SR被明确表示的情况以及没有被明确表示的情况。
[0079]在外周侧副切削刃5的第二面50和圆弧刃6的第二面60的旋转方向后方侧,形成有呈比各个第二面50、60的后角大的后角且呈相互不同的面的外周侧副切削刃的第三面51和圆弧刃6的第三面61。外周侧副切削刃的第三面51和圆弧刃6的第三面61在径向上邻接。
[0080]在径向上连续的各副切削刃3(3a?3d)以及各圆弧刃6(6a?6d)的旋转方向前方侦叭以及从内周侧副切削刃4的第二面40到经由外周侧副切削刃5的第三面51的圆弧刃6的第三面61为止的区间之间,形成有用于便于排出切肩的所述槽口8。如图1?图3所示,槽口8包括:副切削刃3的前刀面31以及圆弧刃的前刀面62;所述槽口壁面80;以及与前刀面62的旋转方向前方侧邻接的槽口底面81。
[0081 ]在各副切削刃3(3a?3d)的旋转方向前方侧形成有前刀面31 (31a?31d)(在图2仅看到31a),如图2、图3(a)所示,该前刀面31经由边界(边界线)T而与圆弧刃6的前刀面62连续(邻接或者连接)。边界T主要呈凸出的棱线。
[0082]如图3(a)、(b)所示,圆弧刃6的第二面60与外周侧副切削刃5的第二面50的边界(边界线)SR、以及外周侧副切削刃5的交点U(圆弧刃6与外周侧副切削刃5的边界P2)位于与圆弧刃6的前刀面62与副切削刃3的前刀面31a的边界(边界线)T、以及外周侧副切削刃5或圆弧刃6的交点V不同的位置。在交点U与交点V—致的情况(图3 (c))下,在从副切削刃3到圆弧刃6为止的区间,切削被切削件W时的阻力(弯曲力矩)集中作用于交点U(交点V),因此交点U(交点V)可能发生破损。
[0083]与此相对,在交点U与交点V位于不同的位置的情况下,在从副切削刃3到圆弧刃6为止的区间,切削被切削件W时的阻力分散作用于交点U和交点V,因此交点U和交点V发生破损的可能性降低,获得从副切削刃3到圆弧刃6为止的区间稳定而切削被切削件W的状态。在图3(a)、(b)中,交点V位于比交点U靠径向中心的位置,交点V位于外周侧副切削刃5上,但在使切削时的阻力分散于交点U和交点V的基础上,也可以是交点V位于比交点U靠径向外周的位置,且位于圆弧刃6上。
[0084]然而,如图3(a)、(b)所示,在交点V位于比交点U靠径向中心的位置的情况下,比起两交点V、U—致的情况,更能够将圆弧刃6的前刀面62的面积(表面积)确保得较大,因此具有容易产生沿着前刀面62的切肩流的优点。其结果是,切肩容易在恒定方向上流动,减少切肩向被切削件的干涉,因此能够提高被切削件W的加工面精度。在图3 (a)中,关于中心轴O,虽然在左上(切削刃2a的上侧)部分标记交点V、U,但交点V位于比交点U靠径向中心的位置这点在其它的切削刃2b?2d中也是相同的。图3(b)示出尤其是使交点V位于靠中心轴O的位置且与(a)的例子相比扩大了圆弧刃6的前刀面62的面积的情况下的例子。
[0085]各切削刃2(2a?2d)内的、如图4、图5所示以立视观察时形成为直线状的副切削刃3如上所述经由边界(连接部)Pl被划分(区划)为内周侧副切削刃4(0-Ρ1间)和外周侧副切肖Ij刃5(P1-P2间)。在图4中,内周侧副切削刃4形成得比外周侧副切削刃5长,但如图3(a)所示,外周侧副切削刃5有时形成得比内周侧副切削刃4长。圆弧刃6的区间即从外周侧副切削刃5与圆弧刃6的边界(连接部)P2到圆弧刃6与外周刃7的边界(连接部)P4为止的区间形成为具有恒定的曲率半径R(曲率中心:0R)的圆弧状。
[0086]圆弧刃6的从与外周侧副切削刃5的边界P2到与外周刃7的边界P4为止的区间具有恒定的曲率半径R,由此如上所述,在圆弧刃6切削被切削件W的过程中,与旋转轴O相对于被切削件W的厚度方向的角度的变化无关地、避免在圆弧刃6与外周侧副切削刃5之间曲率变得不连续的边界P2与被切削件W接触,从而获得始终以圆弧刃6的恒定曲率的部分切削被切削件W的状态。
[0087]圆弧状的圆弧刃6的曲率半径R如上所述优选为刃径D的I%?30%,进一步优选为5%?20%。在曲率半径R不足刃径D的1%的情况下,因刀尖强度的不足而容易产生崩刃,在超出刃径D的30%的情况下,难以形成副切削刃3,所以无法起到本发明的效果。需要说明的是,从实用性出发,刃径D处于0.5?20mm的范围是适当的,优选的范围为I?16mm。
[0088]如上所述,各内周侧副切削刃4的后刀面40在圆弧立铣刀I的中心部相互连结,呈连续的面,因此中心轴O附近的工具刚度高,能够使施加于所有的切削刃2(2a?2d)的切削阻力变得均匀。其结果是,切削时的工具主体30的振动得以抑制,从而能够提高被切削件W的面精度。
[0089]在此基础上,通过使各外周侧副切削刃5 (5a?5d)以及各圆弧刃6 (6a?6d)具有后角不同的多个后刀面(第二面和第三面),由于各副切削刃3(内周侧副切削刃4以及外周侧副切削刃5)和各圆弧刃6圆滑地连接(邻接),因此各内周侧副切削刃4以及外周侧副切削刃5的梯度变得比较舒缓。由此,例如在进行模具的凹陷加工的情况下,如图4所示,通过设定轴向切入量ap,使得仅圆弧刃6的一部分(从Pa到Pc的圆弧)与被切削件(工件W)相接,由此能够实现对加工面进行镜面加工这样的高精度加工。
[0090]在使用图1所示的本发明的圆弧立铣刀I而进行在模具等形成的凹陷状的槽部的精加工的情况下,通过进彳丁图5所不的等尚线加工(浅切入量且尚速进给),能够获得尚精度的加工面。在该等高线加工中,需要将轴向切入量ap设定为满足下面的条件式(I)以及(2)。
[0091]^(l):ap<R/20
[0092]其中,ap:轴向切入量;
[0093]R:圆弧刃的曲率半径。
[0094]式(2):Lw<LR<R
[0095]其中,Lw:(R2-Lz2)"2;
[0096]LR:从圆弧刃与外周侧副切削刃的边界P2到圆弧刃的最下点Pb为止的长度;
[0097]Lz: (R-ap) ο
[0098]如上述那样,通过设定轴向切入量ap而进行等高线加工,具有恒定曲率的圆弧刃6的区间(P2?P4)中的、仅一部分的区间(Pa?Pc)与被切削件W接触,圆弧刃6与外周侧副切削刃5的边界P2不与被切削件W接触,因此被切削件W能够获得高精度的加工面。
[0099]当在中心轴O的方向上观察本发明的圆弧立铣刀I的切削刃部20时,如图1所示,与中心轴O正交的端面上,多个切削刃2和后刀面以相对于中心轴O点对称的状态在旋转方向上等间隔地排列,因此基于包括各切削刃2在内的部分的切削阻力的振动不易产生差值。在该关系下,在包括相互正交的切削刃2在内的部分之间,可能容易产生由共振引起的颤动,但如上述那样,通过设定避免切削阻力增大那样的切削条件,能够避免由共振引起的颤动的产生,能够获得更高精度的加工面。
[0100](实验例I)
[0101]作为被切削件(试料),准备长方体状的钢材(工具钢(淬火回火钢)、HRC52),进行长度为50mm、宽度为20mm、深度为6mm(角部全部为R = 3mm)的凹陷加工。首先,使用日立工具株式会社制的圆弧立铣刀(商品名:ETM4040-10-TH,4片刃,刃径为4mm,圆弧刃的曲率半径为1mm,刃长为2mm,头部下方的长度为12mm,头径为3.8mm,全长为60mm,柄径为6mm,在切削刃上覆盖有TiSiN皮膜。),以下述的切削条件进行粗加工。
[0102]<粗加工条件>
[0103]工具转速:9000min—1
[0104]进给速度:1100mm/min
[0105]ap(轴向切入量):0.2mm
[0106]ae(径向切入量):I.5mm
[0107]冷却液:水溶性切削液
[0108]接下来,使用图1所示的本发明的圆弧立铣刀1(使用Co含有量为11质量%的WC基超硬合金制基体,4片刃,刃径为4mm,圆弧刃的曲率半径为1mm,刃长为4mm,头部下方的长度为6mm,头径为3.8mm,全长为60mm,柄径为4mm,切削刃具有平均膜厚为2μηι的TiSiN皮膜。)
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