圆头端铣刀的制作方法

专利名称：圆头端铣刀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种端铣刀的技术， S卩，涉及一种通过将形成有切削刃的顶端部与加 工对象相接触，一边旋转一边在与旋转轴大致垂直的方向上移动，从而对加工对象物进行 加工(切削)的工具的技术。更具体而言，涉及一种提高由端铣刀加工的加工面表面精度的技术。
背景技术：
一直以来所公知的端铣刀为，被装载于铣床或机床上，通过使形成有切削刃的顶 端部与加工对象物相接触，一边旋转一边在与旋转轴大致垂直的方向上移动，从而对加工 对象物进行加工(切削)的工具。此外，端铣刀中，在半球状的顶端部上形成有切削刃的圆头端铣刀，多用于例如对 由复杂曲面所构成的模具内腔面进行加工等的三维加工中。在实施由圆头端铣刀所进行的切削加工时，有时在加工对象物的加工面上会形成 被称为“啃削”的表面精度较低(出现凸凹)的区域。尤其，如图11的(a)及(b)所示，当加工面角度α变小时，加工面的表面粗糙度 将变大，其中所述加工面角度α为，加工面和大致垂直于圆头端铣刀的旋转轴的面所成的 角度。当通过显微镜来观察加工面角度α较小、且面粗糙度较大的加工面时，可以看出在 加工面上产生了不规则的凸凹部，即“啃削”。并且，图11(b)图示了用直径为20mm的圆头 端铣刀进行加工后的示例。在加工面上产生了 “啃削”的情况下，为了确保所需的表面精度，需要另行施加研 磨等的处理，因而存在加工工序增多的问题。“啃削”是一种由于圆头端铣刀的顶端部中旋转轴上的点(所谓的零点(NULL point))及其附近的区域，在与加工对象物接触的同时被拖曳从而在加工面上产生的现象， 通过对其产生的机理进行详细的分析，从而可以大致地分为以下四种，即，(1)零圆周速度 啃削、⑵低圆周速度啃削、⑶后隙面啃削、⑷切屑的卷入啃削。以下，使用图11所示的常规的圆头端铣刀100，来对各种“啃削”的产生机理进行 说明。圆头端铣刀100由近圆柱状的部件组成，其一端、即基部以可拆装的方式被固定 在铣床或机床的旋转驱动轴上。圆头端铣刀100的另一端、即顶端部为半球状，在该顶端部 上形成有切削刃101、102。从圆头端铣刀100的旋转轴的轴线方向观察时，切削刃101、102被配置于，以旋转 轴为中心相互旋转了 180度的位置上。切削刃101具有刃面IOla和后隙面101b，其中，所述刃面IOla为参与对加工对象 物的切削的面，所述后隙面IOlb为不参与对加工对象物的切削的面，并且刃面IOla和后隙 面IOlb的边界为棱线101c。刃面IOla与圆头端铣刀100的旋转轴平行或成接近于平行的 角度。此外，后隙面IOlb与圆头端铣刀100的旋转轴垂直或成接近于垂直的角度。
在从圆头端铣刀100的旋转轴的轴线方向观察时，切削刃101的棱线IOlc的一端 与圆头端铣刀100的零点105相一致，并且切削刃101的棱线IOlc沿圆头端铣刀100的半
径方向延伸。同样，切削刃102具有刃面102a和后隙面102b，其中，所述刃面102a为参与对加 工对象物的切削的面，所述后隙面102b为不参与对加工对象物的切削的面，并且刃面102a 和后隙面102b的边界为棱线102c。刃面102a与圆头端铣刀100的旋转轴平行或成 接近于 平行的角度。此外，后隙面102b与圆头端铣刀100的旋转轴垂直或成接近于垂直的角度。从圆头端铣刀100的旋转轴的轴线方向观察时，切削刃102的棱线102c的一端与 圆头端铣刀100的零点105相一致，并且切削刃102的棱线102c沿圆头端铣刀100的半径 方向延伸。零点105为，圆头端铣刀100的顶端部中，圆头端铣刀100旋转轴上的点(圆头端 铣刀100的顶端部和圆头端铣刀100的旋转轴的交点)。如此，圆头端铣刀100的切削刃101的刃面101a、及切削刃102的刃面102a，其内 周端部都未在旋转方向上偏置，而是其内周端部被配置于圆头端铣刀100的旋转轴上。为了使圆头端铣刀100避免在加工对象物的刃面上产生“啃削”的条件下进行 切削加工，重要的是，通过使在圆头端铣刀100和加工对象物之间的接触部位上的切削刃 101、102的圆周速度V保持在规定的“阈值”以上，从而由切削刃101、102对加工对象的未 加工部实施剪切。圆周速度V可用V = XrXS的关系式来表示，其中，r为距圆头端铣刀100的 旋转轴的距离、S为圆头端铣刀100的转数。但是，由于零点105位于圆头端铣刀100的旋转轴上(r = 0)，所以零点105上的 圆周速度V为零，从而无法由切削刃101、102对加工对象物的未加工部实施剪切。因此，实际上，零点105以小于所述规定的“阈值”的、圆头端铣刀100的进给速度 F(圆头端铣刀100朝向与旋转轴大致垂直的方向的移动速度)，在加工面上被拖曳。根据以上所述机理，在零点105和加工面的接触部处所产生的“啃削”为，“零圆周 速度啃削”。此外，在零点105附近的区域、即切削刃101、102上零点一侧的端部，由于其距旋 转轴的距离r较小，所以圆周速度V也较小，因而由切削刃101、102所实施的、对加工对象 物的未加工部的剪切较弱。因此，实际上，零点105附近的区域，以几乎与小于所述规定“阈值”的圆头端铣刀 100的进给速度F(圆头端铣刀100朝向与旋转轴大致垂直的方向的移动速度)相同的速 度，在加工面上被拖曳。根据以上所述机理，在零点105附近的区域和加工面的接触部处所产生的“啃削” 为，“低圆周速度啃削”。并且，在零点105附近的区域中、尤其是进给速度F大于圆周速度V的区域(满足 V<F的区域)中，当切削刃101的后隙面IOla (切削刃102的后隙面102b)朝向圆头端铣 刀100的进给方向时，后隙面101a(后隙面102b)会将加工对象物的未加工部向进给方向 挤压(使之产生塑性变形)。因此，在零点105附近的区域中、尤其是进给速度F大于圆周速度V的区域，切削刃是在将加工对象物的未加工部向进给方向挤压的同时，被拖曳在加工面。根据以上所述机理，在零点105附近的区域中进给速度F大于圆周速度V的区域 内所产生的“啃削”为，“后隙面啃削”。此外，在由圆头端铣刀100实施的切削加工中所产生的切屑(切削屑)中、在零点 105附近的区域所产生的部分，由于零点105附近的区域圆周速度较小而不能有效地向外 部排出，从而有时会夹在圆头端铣刀100的顶端部(零点105附近的区域)与加工对象 物 的加工面之间被拖曳，或因摩擦热而使得切屑的表面熔解并附着(熔敷)在圆头端铣刀100 的顶端部，并在此状态下被进行拖曳。如此，由于被夹在加工面和圆头端铣刀100顶端部之 间的切屑、或熔敷于圆头端铣刀100顶端部的切屑被拖曳，而在加工面上产生的伤痕(凹 凸)为，“切屑的卷入啃削”。这种“切屑的卷入啃削”尤其在加工的对象物(被切削物)为铸铁等的铸造类材 料时容易发生。这是由于，通常铸造类材料的硬度较小所以圆头端铣刀零点附近的切削刃 容易过度切削加工面，以及加工时所产生的切屑(切削屑)的尺寸较小所导致的。如此，当使用常规的圆头端铣刀100来对加工对象物进行加工时，会产生以下各 种的“啃削”，即⑴零圆周速度啃削、⑵低圆周速度啃削、⑶后隙面啃削、⑷切屑的卷 入啃削。此外，产生这些“啃削”时的切屑，具有如下的特征，S卩，形状不规则、表面没有光泽 (粗糙)、顶端部为圆形、混杂有碎渣(细微的粉碎切屑)。一直以来，人们提出了各种在顶端部形状上具有特征的圆头端铣刀。例如，在专利 文件1 专利文件15中所记载的技术。专利文件1所述的圆头端铣刀为，将切削刃的刃面设置于向圆头端铣刀的旋转方 向的前方偏离的位置上(切削刃位于加工对象物中心的下方)。专利文件1所述的圆头端铣刀具有耐磨损性及耐冲击性优异的特点。但是，虽然专利文件1所述的圆头端铣刀，虽然其切削刃刃面的内周端部被设置 于从零点向偏离方向错开了的位置上，但是其存在如下问题，即，为了将加工面的尺寸误差 收敛在容许范围内的，在误差范围内，其不能防止(2)低圆周速度啃削的产生。专利文件2至专利文件4所述的圆头端铣刀为，在其相位错开180度而设置的两 个切削刃中，一侧的切削刃的刃面的内周端部跨越旋转轴而向相反侧(另一侧的切削刃的 形成侧)突出，并且另一侧的切削刃的刃面的内周端部不跨越旋转轴，而被设置于从旋转 轴退让了规定距离的位置上。专利文件2所述的圆头端铣刀具有，能够防止切削刃的内周端部发生卷刃的优
点ο但是，专利文件2及专利文件4中所述的圆头端铣刀，由于其跨越旋转轴而向相反 侧突出的、一侧的切削刃的后隙面位于零点上，所以存在不能防止加工时产生(1)零圆周 速度啃削的问题。此外，专利文件2至专利文件4中所述的圆头端铣刀，不能防止(3)后隙面啃削的 产生，该(3)后隙面啃削的产生是由跨越旋转轴而向相反侧突出的、一侧的切削刃的后隙 面所引起。专利文件5至专利文件8中所述的圆头端铣刀为，在零点及其周围的区域上形成有凹部(离隙(relief))的圆头端铣刀。专利文件5至专利文件8中所述的圆头端铣刀由于在零点处不与加工面接触，所 以具有能够防止(1)零圆周速度啃削产生的优点。但是，专利文件5至专利文件8中所述的圆头端铣刀不能防止(2)低圆周速度啃 削的产生。这是由于以下的理由所导致。由于专利文件5至专利文件8中所述的圆头端铣刀的结构为，其切削刃的刃面未 向圆头端铣刀的旋转方向偏离，所以从切削刃的刃面内周端部到零点的距离等于凹部的半 径。并且，因为从将加工面的尺寸误差收敛在规定的容许范围内的观点出发，该凹部的半径 不能设得太大，所以切削刃的刃面内周端部的圆周速度变小，从而会产生(2)低圆周速度 啃削。专利文件9中所述的圆头端铣刀为，将切削刃的刃面设置于向圆头端铣刀的旋转 方向的前方偏离的位置上的圆头端铣刀(切削刃位于加工对象物中心的上方)。但是，专利文件9中所述的圆头端铣刀，由于其一对切削刃的刃面的内周端部被 设 置于从零点向切削刃的刃面的偏离方向错开的位置上，并且其一对切削刃的后隙面的连 接部被设置于零点上，所以该连接部会在与加工面接触的同时被拖曳，从而存在不能防止 (1)零圆周速度啃削产生的问题。此外，专利文件9中所述的圆头端铣刀，由于其切削刃的刃面的偏离量较小，且一 对切削刃的刃面的内周端部的圆周速度较小，所以不能防止(2)低圆周速度啃削的产生。专利文件10至专利文件13中所述的圆头端铣刀为，通过跨越零点而形成的横刃， 将形成于顶端部的多个切削刃的内周端部连接在一起，并且通过该横刃，对与零点以及其 附近区域相接触的加工面进行抛光加工。但是，专利文件10至专利文件13中所述的圆头端铣刀，由于其抛光加工为使横刃 与加工面接触的同时进行拖曳的加工，所以不能防止(1)零圆周速度啃削的产生。此外，由于横刃在半径方向上较短，所以不能防止(2)低圆周速度啃削及(3)后隙 面啃削的产生。并且，由于较大的负载作用于横刃，所以还存在容易发生卷刃的问题。专利文件14中所述的圆头端铣刀为，将专利文件10中所述的圆头端铣刀的横刃 在半径方向上延长了的圆头端铣刀。由于横刃的两面都为切削面，并且不具有后隙面，所以与专利文件10中所述的圆 头端铣刀相比，专利文件14中所述的圆头端铣刀具有能够防止(3)后隙面啃削产生的优
点ο但是，由于专利文件14中所述的圆头端铣刀，其横刃的切削面与加工面所成的角 度较小，所以与横刃的切削面与加工面所成角度为90度左右的通常的切削刃相比，存在切 削性较差的问题。此外，即使将横刃在半径方向上延长，也无法消除不能防止(1)零圆周速度啃削 产生的问题。专利文件15中所述的圆头端铣刀为，将一个横刃配置于从零点偏离的位置上。专利文件15中所述的圆头端铣刀具有如下优点，即，由于其横刃位于从零点偏离 的位置上，所以能够防止(1)零圆周速度啃削的产生，并且由于横刃的两面都为切削面，所以能够防止(3)后隙面啃削的产生。但是，专利文件15中所述的圆头端铣刀，由于其从横刃边缘的大致中央部到零点 为止的距离较短，所以不能防止⑵低圆周速度啃削的产生。此外，所述专利文件1至专利文件15中所述的圆头端铣刀，其根本都没有从防止 (4)切屑的卷入啃削的产生的观点出发而进行设计。尤其，在专利文件10至专利文件15 中所述的圆头端铣刀上所形成的横刃存在如 下的问题，即，由于其刃面从与加工面垂直的状态以较大程度倾斜，所以不仅容易将进入横 刃和加工面的间隙内的切屑碾碎并引起熔敷，而且反而更容易产生切屑的卷入啃削。因为“啃削”为圆头端铣刀的零点及其附近的区域与加工面相接触时产生的现象， 所以作为防止产生“啃削”的其他方法，人们考虑到了以下方法，即，使铣床或机床上的圆头 端铣刀的固定支撑部的角度能够变更，从而在加工时，常时避免圆头端铣刀的零点及其附 近的区域与加工面的接触。但是，这种方法存在以下问题，S卩，使铣床或机床的构造复杂化，进而增大设备成 本；在使圆头端铣刀的固定支撑部的角度可变更的情况下，而构成变更该角度的机构的部 件间的间隙(松动)有可能会引起加工面的尺寸精度下降。专利文件1 日本实开昭63-189518号公报专利文件2 日本特开平5-138425号公报专利文件3 日本特开平5-228714号公报专利文件4 日本特开平10-249623号公报专利文件5 日本特开平7-1218号公报专利文件6 日本特开平9-262713号公报专利文件7 日本特开平9-267211号公报专利文件8 日本特开2000-52125号公报专利文件9 日本特开2001-1208号公报专利文件10 日本特开2001-293609号公报专利文件11 日本特开2001-341026号公报专利文件12 日本特开2002-254234号公报专利文件13 日本特开2003-53617号公报专利文件14 日本特开2004-181563号公报专利文件15 日本特开平2004-142055号公报

发明内容
发明所要解决的问题本发明旨在提供一种能够防止在加工面上产生“零圆周速度啃削”、“低圆周速度 啃削”、“后隙面啃削”、“切屑的卷入啃削”等各种啃削的圆头端铣刀及其制造方法。解决问题的方法本发明第一方式中的圆头端铣刀，具有多个切削刃，所述多个切削刃被形成在具 有曲率的顶端部上，并且将所述多个切削刃的刃面的内周端部配置于，比旋转轴更向旋转 方向的前方偏离的位置上，并且将所述多个切削刃的刃面的内周端部配置于，在半径方向上从旋转轴向切削刃形成侧的相反侧突出了规定距离XO的位置上；在所述圆头端铣刀中， 将所述切削刃中从棱线的外周端部到所述棱线的中间位置为止的部分，作为主切削刃，其 中，所述棱线为所述切削刃的刃面与后隙面的边界线，并且将所述切削刃中从所述棱线的 中间位置到所述棱线的内周端部为止的部分，作为副切削刃，并且所述主切削刃和所述副 切削刃的连接部为，所述切削刃中最向旋转轴的轴线方向顶端侧突出的部分，此外，所述规定距离XO与距离W的关系满足以下的公式1，其中，所述距离W为， 从所述切削刃的棱线上自所述旋转轴的距离最近的位置，到所述切削刃的连接部为止的距 罔。[公式1]0 < XO ≤ W在本发明的圆头端铣刀中，优选为，距离W与曲率半径Rk及容许误差Δ t的关系 满足以下的公式2，其中，所述距离W为，从所述切削刃的棱线上自所述旋转轴的距离最近 的位置，到所述切削刃的连接部为止的距离；所述曲率半径Rk为，侧面观察所述切削刃时 的曲率半径；所述容许误差At为，假设圆头端铣刀的顶端部的表面形状为球面状时，从其 最顶端部到所述切削刃的连接部为止的、旋转轴轴线方向上的距离的容许误差。[公式2] 在本发明的圆头端铣刀中，优选为，距离W与每一片切削刃的走刀量fz的关系满 足以下的公式3，其中，所述距离W为，从所述切削刃的棱线上自所述旋转轴的距离最近的 位置，到所述切削刃的连接部为止的距离。[公式3]W ≥ fz在本发明的圆头端铣刀中，优选为，所述副切削刃的凹角角度大于等于0°且小于
1° O在本发明的圆头端铣刀中，优选为，所述多个切削刃的前角角度大于等于-10°且 小于等于10°。在本发明的圆头端铣刀中，优选为，所述副切削刃的后角角度大于所述主切削刃 的后角角度。在本发明的圆头端铣刀中，优选为，在与所述切削刃的刃面对置的部分，形成容屑槽。本发明第二方式的圆头端铣刀，具有多个切削刃，所述多个切削刃被形成在具有 曲率的顶端部上，并且将所述多个切削刃的刃面的内周端部配置于，从旋转轴更向旋转方 向的前方偏离的位置上，并且将所述多个切削刃的刃面的内周端部配置于，在半径方向上 从旋转轴向切削刃形成侧退让了规定距离Xi的位置上；在所述圆头端铣刀中，将所述切削 刃中从棱线的外周端部到所述棱线的中间位置为止的部分，作为主切削刃，在所述圆头端 铣刀中，所述棱线为所述切削刃的刃面与后隙面的边界线，并且将所述切削刃中从所述棱 线的中间位置到所述棱线的内周端部为止的部分，作为副切削刃，并且所述主切削刃和所 述副切削刃的连接部为，所述切削刃中最向旋转轴的轴线方向顶端侧突出的部分。此外，所述规定距离Xl与距离W的关系满足以下的公式4，其中，所述距离W为，从所述切削刃的棱线上自所述旋转轴的距离最近的位置，到所述切削刃的连接部为止的距罔。[公式4]
0 < Xl ^ 0. 5W发明的效果本发明具有能够防止加工面上产生的“啃削”现象的效果。


图1为表示本发明的圆头端铣刀的第一实施方式的模式图。图2为本发明的圆头端铣刀的第一实施方式的侧视图。图3为本发明的圆头端铣刀的第二实施方式的侧视图。图4为表示本发明的圆头端铣刀的第二实施方式的刀头的立体图。图5为表示本发明的圆头端铣刀的第二实施方式的刀头顶端部的图。图6为本发明的圆头端铣刀的第二实施方式的刀头顶端部的放大图。图7为本发明的圆头端铣刀的第二实施方式的刀头顶端部的侧视模式图。图8为表示副切削刃的凹角角度与加工面的表面特性状况的关系的图。图9为表示副切削刃的凹角角度与加工面的表面粗糙度的关系的图。图10为本发明的圆头端铣刀的第三实施方式的刀头顶端部的放大图。图11为表示现有的圆头端铣刀的加工面角度和表面粗糙度的关系的图。图12为表示现有的圆头端铣刀的一个示例的模式图。
具体实施例方式以下，使用图1及图2，对作为本发明圆头端铣刀的第一实施方式的圆头端铣刀10 进行说明。圆头端铣刀10由近似圆柱形状的部件组成，并且作为其一端的基部以可拆装的 方式被固定在铣床或机床的旋转驱动轴上。作为圆头端铣刀10另一端的顶端部为半球状，在该顶端部上形成有两个切削刃 11、12。如图1所示，从圆头端铣刀10的旋转轴(中心轴)的轴线方向观察时，切削刃11、 12被配置于相互旋转了 180度的位置上。切削刃11具有刃面Ila和后隙面11b，其中，所述刃面Ila为参与对加工对象物的 切削的面(前倾面)，所述后隙面lib为不参与对加工对象物的切削的面，并且刃面41a和 后隙面41b的边界为棱线(刃口)11c。切削刃11的刃面Ila和圆头端铣刀10的旋转轴平行或成接近于平行的角度。即， 刃面Ila和圆头端铣刀10的旋转轴所成角度为，大于等于-10°且小于等于10°的角度 (接近于0°的角度)。此处，刃面Ila和圆头端铣刀10的旋转轴所成的角度，在刃面Ila倾斜成，刃面 Ila的棱线Ilc 一侧的端部比刃面Ila基部侧的端部更向圆头端铣刀10旋转方向的前方突 出时，设定为正；而在刃面Ila倾斜成，刃面Ila的棱线Ilc 一侧的端部比刃面Ila基部侧的端部更向圆头端铣刀10旋转方向的后方退让时，设定为负。此外，后隙面lib和圆头端铣刀10的旋转轴垂直或成接近于垂直的角度。切削刃11的刃面Ila的内周端部被配置于，比该旋转轴(零点15)更向旋转方向 的前方偏离的位置上(切削刃位于加工对象物中心的上方)。切削刃11的刃面Ila的内周端部被配置于，在半径方向上从旋转轴(零点15)向 切削刃形成侧的相反侧突出了规定距离的位置上。此处，“从旋转轴向切削刃形成侧的相反侧突出了规定距离的位置”是指，在圆头 端铣刀的顶端部表面上，跨过旋转轴(零点)而跨越到切削刃形成侧的相反侧的位置。切削刃12具有刃面12a和后隙面12b，其中，所述刃面12a为参与对加工对象物的 切削的面，所述后隙面12b为不参与对加工对象物的切削的面，并且刃面12a和后隙面12b 的边界为棱线(刃口)12c。切削刃12的刃面12a和圆头端铣刀10的旋转轴平行或成接近于平行的角度。此 夕卜， 后隙面12b和圆头端铣刀10的旋转轴垂直或成接近于垂直的角度。切削刃12的刃面12a的内周端部被配置于，比该旋转轴(零点15)更向旋转方向 的前方偏离的位置上(切削刃位于加工对象物中心的上方)。切削刃12的刃面12a的内周端部被配置于，在半径方向上从旋转轴(零点15)向 切削刃形成侧的相反侧突出了规定距离的位置上。如此，因为切削刃11的刃面Ila的内周端部及切削刃12的刃面12a的内周端部 均被配置于，比该旋转轴(零点15)更向旋转方向的前方偏离、并且在半径方向上从旋转轴 (零点15)向切削刃形成侧的相反侧突出了规定距离的位置上，所以在圆头端铣刀10顶端 部表面上的零点15及其附近的区域，切削刃11的内周端部及切削刃12的内周端部互相重 叠(当从与刃面Ila或刃面12a垂直的方向观察时，在圆头端铣刀10顶端部表面上的零点 15及其附近的区域，切削刃11的内周端部及切削刃12的内周端部重叠)。如图1所示，圆头端铣刀10的零点15位于，切削刃11的后隙面lib及切削刃 11的后隙面lib的边界部。切削刃11的后隙面lib (切削刃12的后隙面12b)，越从棱线 Ilc(棱线12c)远离，越向接近圆头端铣刀10的基部侧的方向倾斜。如图2所示，从大致垂直于刃面Ila的方向观察切削刃11时，在切削刃11的棱线 IlC的中间位置上具有连接部Ilf，并且以连接部Ilf为界，切削刃11的外周端侧为主切削 刃11m，切削刃11的内周端侧为副切削刃lis。主切削刃Ilm为圆头端铣刀10中对主要进行加工对象物的切削加工的部分。副切削刃lis为，不仅执行由圆头端铣刀10对加工对象物的切削加工，还将由切 削加工而产生的切屑从圆头端铣刀10上的零点15附近的区域与加工面之间的间隙向外部 排出的部分。切削刃12也和切削刃11相同，从大致垂直于刃面12a的方向观察切削刃12时， 在切削刃12的棱线12c的中间位置上具有连接部12f，并且以连接部12f为边界，切削刃 12的外周端侧为主切削刃12m，切削刃12的内周端侧为副切削刃12s。如图2所示，在切削刃11的棱线Ilc上，构成主切削刃Ilm和副切削刃lis的边 界的连接部llf，在圆头端铣刀20旋转轴的轴线方向上(更严谨地说，是朝向圆头端铣刀 10的顶端侧)最为突出。
因此，在圆头端铣刀10的顶端部上，在轴线方向上最为突出的部分为连接部llf，并且自连接部Iif起，切削刃11的副切削刃IlS越接近切削刃11的内周端部，就越向圆头 端铣刀10的基部侧退让。关于切削刃12的连接部12f，也与切削刃11的连接部Ilf相同。如以上所述，圆头端铣刀10的结构为，具有被形成在球面状的顶端部上的两个切 削刃11、12，并将切削刃11的刃面Ila的内周端部配置于，比旋转轴(零点15)更向旋转 方向的前方偏离的位置上，且将切削刃11的刃面Ila的内周端部配置于，在半径方向上从 旋转轴(零点15)向切削刃形成侧的相反侧突出了规定距离的位置上，并且将切削刃12的 刃面12a的内周端部配置于，比旋转轴(零点15)更向旋转方向的前方偏离的位置上，并且 将切削刃12的刃面12a的内周端部配置于，在半径方向上从旋转轴(零点15)向切削刃形 成侧的相反侧突出了规定距离的位置上，并且该圆头端铣刀10的结构为，将切削刃11中从 棱线Ilc的外周端部到棱线Ilc的中间位置为止的部分，作为主切削刃11m，其中，棱线Ilc 为切削刃11的刃面Ila与后隙面lib的边界线，并将切削刃11中从棱线Ilc的中间位置 (主切削刃Ilm的一端部)到棱线Ilc的内周端部为止的部分，作为副切削刃11s，将主切 削刃Ilm和副切削刃lis的连接部Ilf设定为，切削刃11中最向旋转轴的轴线方向顶端侧 突出的部分，并且，将切削刃12中从棱线12c的外周端部到棱线12c的中间位置为止的部 分，作为主切削刃12m，其中，棱线12c为切削刃12的刃面12a与后隙面12b的边界线，并将 切削刃12中从棱线12c的中间位置(主切削刃12m的一端部)到棱线12c的内周端部为 止的部分，作为副切削刃12s，并将主切削刃12m和副切削刃12s的连接部12f设定为，切削 刃12中最向旋转轴的轴线方向顶端侧突出的部分。这样的结构具有如下的优点。S卩，由于在圆头端铣刀10的顶端部上，最向轴线方向的顶端侧突出的部分为切削 刃11、12 (更严谨地说，是连接部1 If、12f)，并且在加工时，切削刃11、12比圆头端铣刀10 顶端部表面上的零点15及其附近的区域更先接触加工对象物，所以能够防止“零圆周速度 啃削”的产生。此外，与只将切削刃刃面的内周端部进行偏离的情况、或只将切削刃刃面的内周 端部从旋转轴向切削刃形成侧的相反侧突出的情况相比，上述的结构能够将从旋转轴到切 削刃刃面的内周端部为止的距离设定得相对较大，从而能够防止“低圆周速度啃削”的产生。尤其，如图1所示，当从轴线方向进行观察时，虽然在切削刃11的刃面Ila上最接 近旋转轴(零点15)的位置，不是切削刃11的刃面Ila的内周端lld，而是从旋转轴向刃面 Ila引出的垂线与棱线Ilc的交点lie，但是由于内周端Ild与交点lie相比位于旋转方向 的前方，所以加工面上被交点lie实施切削的部分，将通过内周端Ild而预先被实施切削， 从而能够防止由交点lie所实施的切削而引起的“低圆周速度啃肖lj”的产生。切削刃12也 为同样的结构。而且，由于切削12的后隙面12b的内周端部，与由切削刃11的刃面Ila中自内周 端Ild到交点lie为止的部分(即，在半径方向上越过旋转轴(零点15)而向相反侧突出 的部分)预先进行了切削的部分相接触，所以能够防止“后隙面啃削”的产生。关于切削刃 11的后隙面lib的内周端部，也为相同结构。
此外，因为存在于圆头端铣刀10的零点15附近区域与加工面之间的切屑(切削 屑)，被副切削刃lis及副切削刃12s清除并向外部排出，所以不会出现切屑被夹在零点15 附近区域和加工面之间而被拖曳或因摩擦而熔敷的现象，从而能够防止“切屑的卷入啃削”
的产生。因此，圆头端铣刀10能够防止产生机理不同的“零圆周速度啃削”、“低圆周速度啃 肖IJ”、“后隙面啃削”、及“切屑的卷入啃削”中的任何一种现象的产生，从而能够提高加工对 象物的加工面的表面精度。此外，通过使实施了由圆头端铣刀执行的加工之后的、加工对象 物的加工面表面精度提高，从而能够省略用于使加工对象物的加工面表面精度进一步提高 以到达所需水平的精加工工序(如研磨等)， 从而有助于削减工序及加工成本。以下，使用图3至图9，对作为本发明圆头端铣刀的第二实施方式的圆头端铣刀20 进行说明。如图3所示，圆头端铣刀20具有主体20a及刀头20b。主体20a为近似圆柱状的部件，其基端部以可拆装的方式被固定于铣床或机床的 旋转驱动轴上。此外，主体20a的顶端部被成形为半球状，同时形成有收纳槽26。刀头20b为在其顶端部上形成有切削刃21、22 (在图3中切削刃22被隐藏)的部 件，并且被收纳在收纳槽29内。被收纳在收纳槽29内的刀头20b通过螺栓30而结合固定在主体20a上。如此，在圆头端铣刀20中，将主体20a与刀头20b分体设置，并使刀头20b可相对 于主体20a结合、脱离，由此，能够将切削刃21、22损耗了的刀头20b交换为其他的(切削 刃21、22未损耗的)刀头20b。以下，使用图4至图7对刀头20b进行详细说明。如图4所示，刀头20b的顶端部形成有切削刃21、22。从圆头端铣刀20旋转轴的轴线方向(将刀头20b固定在主体20a上时的主体20a 中心轴的轴线方向)观察时，切削刃21、22被配置于相互旋转了 180度的位置上。切削刃21具有刃面21a和后隙面21b，其中，所述刃面21a为参与对加工对象物的 切削的面(前倾面)，所述后隙面21b为不参与对加工对象物的切削的面，刃面21a和后隙 面21b的边界为棱线(刃口)21c。如图5及图6所示，切削刃21的刃面21a的内周端部(切削刃21的棱线21c的 内周端21d)被配置于，比圆头端铣刀20的旋转轴(零点25)更向旋转方向的前方偏离了 YO的位置上(切削刃位于加工对象物中心的上方)。切削刃21的刃面21a的内周端部(切削刃21的棱线21c的内周端21d)被配置 于，在圆头端铣刀20的半径方向上从旋转轴(零点25)向切削刃形成侧的相反侧突出了规 定距离XO的位置上。从大致垂直于刃面21a的方向观察切削刃21时，在切削刃21的棱线21c的中间 位置处具有连接部21f，并且以连接部21f为边界，切削刃21的外周端侧为主切削刃21m， 切削刃21的内周端侧为副切削刃21s。主切削刃21m为，圆头端铣刀20中主要对加工对象物实施切削加工的部分。副切削刃21s为，不只实施由圆头端铣刀20对加工对象物的切削加工，还将由切 削加工而产生的切屑从圆头端铣刀20上的零点25附近区域与加工面之间的缝隙向外部排出的部分。连接部21f为，切削刃21中最向旋转轴的轴线方向顶端侧突出的部分。在与切削刃21的与刃面21a对置的部分上，形成容屑槽26a。容屑槽26a为开口于圆头端铣刀20表面上的凹部，由切削刃21对加工对象物进 行切削而产生的切屑，通过容屑槽26a而被有效地排出到外部。切削刃22具有刃面22a和后隙面22b，并且刃面22a与后隙面22b的边界为棱线 22c。 切削刃22的刃面22a的内周端部(切削刃22的棱线22c的内周端22d)被配置 于，比圆头端铣刀20的旋转轴(零点25)更向旋转方向的前方偏离了 Y0的位置上(切削 刃位于加工对象物中心的上方)。切削刃22的刃面22a的内周端部(切削刃22的棱线22c的内周端22d)被配置 于，在圆头端铣刀20的半径方向上从旋转轴(零点25)向切削刃形成侧的相反侧突出了规 定距离X0的位置上。从大致垂直于刃面22a的方向观察切削刃22时，在切削刃22的棱线22c的中间 位置处具有连接部22f，以连接部22f为边界，切削刃22的外周端侧为主切削刃22m，切削 刃22的内周端侧为副切削刃22s。主切削刃22m为圆头端铣刀20中主要对加工对象物实施切削加工的部分。副切削刃22s为，不只实施由圆头端铣刀20对加工对象物的切削加工，还将由切 削加工而产生的切屑从圆头端铣刀20上的零点25附近区域与加工面之间的缝隙向外部排 出的部分。连接部22f为，切削刃22中最向旋转轴的轴线方向顶端侧突出的部分。以下，对规定距离X0进行更详细的说明，所述规定距离X0为，切削刃21、22的刃 面21a、22a的内周端部(切削刃21、22的棱线21c、22c的内周端21d、22d)在圆头端铣刀 20的半径方向上，从旋转轴(零点25)向切削刃形成侧的相反侧的突出距离。优选为，规定距离X0和距离W满足以下公式1的关系，其中，所述距离W为，切削 刃21、22的棱线21c、22c上自距圆头端铣刀20的旋转轴距离最近的交点21e、22e，到连接 部21f、22f为止的距离。[公式1]0 < X0 ^ W以这种方式，通过将切削刃21、22的刃面21a、22a的内周端部(切削刃21、22的 棱线21c、22c的内周端21d、22d)自零点25的突出距离设定为规定距离X0，从而能够更加 可靠地防止“低圆周速度啃削”的产生和“零圆周速度啃削”的产生。此夕卜，当规定距离X0大于W时(X0 > 0)，由于副切削刃21s、22s的长度过长并超 过2W，所以与切削对象物的接触长度将变长，使切削阻力变大。因此，有可能会由于颤振 (圆头端铣刀振动的现象)的产生等，而导致出现使切削对象物的加工面精度恶化的不良 状况。因此，在本发明中，将规定距离X0按照上述公式1进行了设定，其中，所述规定距离X0 为，削刃21、22的刃面21a、22a的内周端部(切削刃21、22的棱线21c、22c的内周端21d、 22d)的、在圆头端铣刀20的半径方向上从旋转轴(零点25)向切削刃形成侧的相反侧突出 的距离。
在本实施方式中，因为切削刃21和切削刃22为大致相同的结构，所以以下只对切 削刃21进行说明，而省略对切削刃22的说明。以下，使用图6及图7，对零点25 (圆头端铣刀20的旋转轴)与连接部21f的位置 关系进行说明。如图6所示，连接部21f位于，距交点21e的距离(与圆头端铣刀20的旋转轴垂直 的方向上的距离)为W的位置上，所述交点21e位于，切削刃21的棱线21c上距零点25(圆 头端铣刀20的旋转轴)距离最近的位置。如图7所示，如果圆头端铣刀20的顶端部(侧面观察时的切削刃21)的曲率半径 为Rk，且假定圆头端铣刀20顶端部的表面形状为球面状时，从其最顶端部28到切削刃21 的连接部21f为止的、旋转轴轴线方向上的距离为T，则W、Rk及T的关系可由以下的公式5
来表不。[公式5] 从提高圆头端铣刀20的切削精度的观点出发，优选为，在假定圆头端铣刀20顶端 部的表面形状为球面状时，从其最顶端部28到切削刃21的连接部21f为止的、旋转轴轴线 方向上的距离T，小于等于规定的容许误差At(S卩，满足At)。因此，优选为，距离W与曲率半径Rk及规定的容许误差A t的关系满足以下的公 式2，其中，所述距离W为，从切削刃21的棱线21c上距圆头端铣刀20旋转轴的距离最近的 交点21e，到连接部21f为止的距离；所述曲率半径Rk为，侧面观察切削刃21时的曲率半 径。[公式2] 圆头端铣刀20的进给速度F，与每一片被形成于圆头端铣刀20上的切削刃的走刀 量fz，成比例关系。当加工时在与旋转轴垂直的方向上移送圆头端铣刀20的速度、即进给速度过大 时，每一片被形成于圆头端铣刀20上的切削刃的走刀量fz也会过大，并且副切削刃21s、 22s的切削以及切屑的排出不能充分进行，进而将会产生“切屑的卷入啃削”。因此，需要进行适当设定，以使加工时的圆头端铣刀20的进给速度、尤其是每一 片被形成于圆头端铣刀20上的切削刃的走刀量fz不会过大。如以下的公式3所示，通过将每一片被形成于圆头端铣刀20上的切削刃的走刀量 fz设定为小于等于距离W，从而使副切削刃21s或副切削刃22s中的某一个必定从加工对 象物上与零点25附近区域相对置的部分上通过一次，从而能够有效地防止“切屑的卷入啃 削”的产生，其中，距离W为，从切削刃21的棱线21c上距圆头端铣刀20旋转轴的距离最近 的交点21e，到连接部21f为止的距离，[公式3]ff ^ fz每一片被形成于圆头端铣刀20上的切削刃的走刀量fz，可以使用圆头端铣刀20 的进给速度F、圆头端铣刀20加工时的转数S、圆头端铣刀20上所形成的切削刃的数量 a (本实施方式中，a = 2)，并通过下述公式6来进行表示。
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[公式6]Ffz Sxa例如，NC加工(数字控制加工(Numerical Control Machining))中通常的精加 工的容许加工误差为士30 iim左右，而高精度精加工的容许加工误差为士5iim左右。因此，在圆头端铣刀20顶端部的曲率半径Rk为15mm(Rk = 15mm)的情况下，若切 削刃21的棱线21c上距圆头端铣刀20旋转轴的距离最近的交点21e到连接部21f为止的 距离W，在通常精加工的情况下小于等于0. 948mm(ff^O. 948mm)，在高精度精加工的情况下 小于等于0. 387mm(W ( 0. 387mm)，则能够将圆头端铣刀20的容许误差A t控制在高精度精 加工的容许加工误差以下(满足A t < 5 ii m)。此外，在将圆头端铣刀20顶端部的曲率半径Rk设定为15mm(Rk = 15mm)，并且将 切削刃21的棱线21c上距圆头端铣刀20旋转轴的距离最近的交点21e到连接部21f为止 的距离W，设定为0. 3mm(W = 0. 3mm)的情况下，通过将形成于圆头端铣刀20上的每一片切 削刃的走刀量fz，设定为小于等于0. 3mm/片(fz < 0. 3mm/片)，从而能够使用圆头端铣刀 20来进行高精度精加工(换而言之，在由圆头端铣刀20进行了切削加工之后的加工面上， 无须再进一步实施精加工)。以下，对切削刃21的前角角度进行说明。本实施方式的刃面21a为平滑的面，并且刃面21a的前角角度、即切削刃21的刃 面21a与圆头端铣刀20的旋转轴所成的角度为5°。此处，切削刃21的前角角度，在刃面21a被倾斜成，刃面21a的棱线21c —侧的端 部比刃面21a的基部侧的端部更向圆头端铣刀20的旋转方向的前方突出时，设定为正；而 在刃面21a被倾斜成，刃面21a的棱线21c —侧的端部比刃面21a的基部侧的端部更向圆 头端铣刀20的旋转方向的后方退让时，设定为负。虽然在本实施方式中，将切削刃21的前角角度设定为5°，但是本发明的圆头端 铣刀并不限定于此，可以将切削刃的前角设定为大于等于-10°且小于等于10°的角度。通过将切削刃的前角角度设定为大于等于-10°且小于等于10°的角度，从而除 了主切削刃21m、22m之外，副切削刃21s、22s也能够有效地对加工对象物进行切削，从而能 够防止零圆周速度啃削及低圆周速度啃削的产生。此外，本实施方式的切削刃21的刃面21a(前倾面)为一平滑的面，并且刃面21a 中，对应于主切削刃21m的部分与对应于副切削刃21s的部分之间没有边界线，但是本发明 并不限定于此，其也可以采用，主切削刃及副切削刃分别具有另外的刃面(前倾面)，并且 两者之间存在边界线的结构。以下，使用图7对副切削刃21s的凹角角度进行说明。如图7所述，当从垂直于刃面21a的方向观察时，副切削刃21s的凹角角度“ e ”， 由连接连接部21f与内周端21d的线、与垂直于圆头端铣刀20旋转轴的平面所成的角度来表不。此外，在如本实施方式所述的、连接部21f比内周端21d更向圆头端铣刀20的顶 端侧突出的情况下，定义副切削刃2is的凹角角度e为正。以下，使用图7、图8、及图9，来表示副切削刃的凹角角度与加工面的表面特性状况之间的关系。首先，准备共计9个刀头，具体为，圆头端铣刀20的刀头20b (S6)，以及在材质和基 本形状上与刀头20b相同，只是将副切削刃的凹角角度分别进行了变更的8个刀头(Si S5、S7 S9)。Sl S9的共计9个刀头，均由超粒子硬质合金(KlO)制成，并且圆头端铣刀的直 径为3 0mm(刀头上所形成的切削刃的半径为15mm)。Sl S9的共计9个刀头的R误差(假设圆头端铣刀顶端部的表面形状为球面状 时，对应于从最顶端部到切削刃的连接部为止的、旋转轴轴线方向上的距离T的值)，均为 5 μ m0Sl S9的共计9个刀头的、切削刃的棱线上距圆头端铣刀旋转轴的距离最近的点 到连接部为止的距离W，均为0. 35mm。Sl S9的共计9个刀头的切削刃的凹角角度，均为5°。如图8所示，从Sl到S3的3个刀头的凹角角度为负值，副切削刃的内周端比连接 部(主切削刃与副切削刃的边界)更向圆头端铣刀的顶端侧突出。S4的刀头的凹角角度为零，副切削刃的内周端和连接部(主切削刃与副切削刃的 边界)位于，垂直于圆头端铣刀旋转轴的同一平面上。从S5到S9的5个刀头的凹角角度为正值，连接部(主切削刃与副切削刃的边界) 比副切削刃的内周端更向圆头端铣刀的顶端侧突出。接下来，将刀头Sl固定于圆头端铣刀的主体上，并且使用此圆头端铣刀，对由 F⑶400(JIS G 5502)构成的加工对象物的表面进行干式切削加工，其中，所述F⑶400为球 状石墨铸铁的一种。接下来，通过探针式的表面粗糙度测定装置，分别对切削加工后的多个加工面 (多个加工切削位置)的表面粗糙度Ry进行测定。以同样的方式，依次将固定于圆头端铣刀主体上的刀头进行替换，并实施加工对 象物表面的切削加工、和加工面的面粗糙度Ry的测定。切削加工时的圆头端铣刀的转数，在使用Sl S9的共计9个刀头中的任意一个 时均为2000rpm。切削加工时的圆头端铣刀的进给速度，在使用Sl S9的共计9个刀头中的任意 一个时,均为8m/min。切削加工时的每一片切削刃的走刀量(对应于fz的值)，在使用Sl S9的共计 9个刀头中的任意一个时，均为0. 333mm。切削加工时的切入深度(从加工对象物表面到加工后的加工面的底部为止的深 度)，均为0. 1mm。切削加工时圆头端铣刀的周期进给(使圆头端铣刀在与进给方向相垂直的方向 上移动时的每一次的移动量)，均为0. 5mm。如图8及图9所示，凹角角度为负值的Sl到S3的3个刀头，进给方向上的表面粗 糙度Ry及凿挖方向(与进给方向相垂直的方向)上的表面粗糙度Ry，均大于等于10ym， 该数值大于一般高精度加工(不需要进行精加工的切削加工)的表面粗糙度Ry的大体目 标值6. 3 μ m。由Sl到S3的3个刀头进行切削加工时，产生了 “颤振(圆头端铣刀振动的现象)”。此外，用显微镜观察S1到S3的3个刀头所加工的加工面时，结果显示，在与圆头 端铣刀的零点附近相对应的位置上，产生了较深的进给痕迹，并且在该位置上产生了零圆 周速度啃削及低圆周速度啃削。这是由于，在凹角角度为负值的情况下，副切削刃比主切削刃更向圆头端铣刀的 顶端侧突出，所以在进行切削加工时，位于零点附近的副切削刃的后隙面与加工面以较大 强度抵接，从而导致产生零圆周速度啃削及低圆周速度啃削。因此，由S1到S3的3个刀头进行切削加工的加工面的表面特性状况不佳(表面 特性状况的综合评价为X)。如图8及图9所示，凹角角度为0°到0.5°值的S4到S7的4个刀头，其进给方 向的表面粗糙度Ry及凿挖方向上的表面粗糙度Ry，均小于一般高精度加工的表面粗糙度 Ry的大体目标值6. 3iim。此外，用显微镜观察S4到S7的3个刀头的加工面时，结果显示，加工面上的凸凹 较小，并且没有产生啃削。这是由于，当凹角角度为正值时，(a)主切削刃比副切削刃更向圆头端铣刀的顶端 侧突出，所以在进行切削加工时，位于零点附近的副切削刃的后隙面与加工面未以较大强 度抵接，从而防止了零圆周速度啃削及低圆周速度啃削的产生，及(b)通过副切削刃在对 加工对象物进行切削的同时将切削时产生的切屑有效地向外部排出，从而防止切屑的卷入 啃削。尤其，与由S4、S5及S7的刀头进行切削加工的加工面相比，由S6的刀头进行切削 加工的加工面，其进给方向上的表面粗糙度Ry与凿挖方向上的表面粗糙度Ry之间的偏差 (从凿挖方向上的表面粗糙度Ry减去进给方向上的表面粗糙度Ry的差分)较小。因此，由S4、S5及S7的3个刀头进行的切削加工的加工面的表面特性状况良好 (表面特性状况的综合评价为〇)。此外，由S6的刀头进行切削加工的加工面的表面特性状况极为良好(表面特性状 况的综合评价为◎)。如图8及图9所示，凹角角度为1°的S8的刀头，其进给方向上的表面粗糙度Ry 为5. 0 y m，凿挖方向上的表面粗糙度Ry为6. 0 y m，此数值小于一般高精度加工的表面粗糙 度的大体目标值6. 3 iim。但是，用显微镜对S8的刀头的加工面进行观察时，结果显示，与圆头端铣刀的切 削刃的内末端相对应的位置上产生了较深的进给痕迹，在该位置上产生了低圆周速度啃 削。这是因为，随着凹角角度的增大，副切削刃(尤其是副切削刃的内周端部)对加工 对象物的较浅位置进行切削，从而难以有效地对加工对象物进行切削。因此，由S8的刀头进行切削加工的加工面的表面特性状况不太好(表面特性状况 的综合评价为A )。如图8及图9所示，凹角角度为5°的S9的刀头，其进给方向上的表面粗糙度Ry 为13 y m，凿挖方向上的表面粗糙度Ry为15 y m,此数值大于一般高精度加工的表面粗糙度 的大体目标值6. 3iim。
此外，用显微镜观察S9的刀头的加工面时，发现在加工面的较大范围中产生了啃 肖|J。此外，S9的刀头上产生了切屑的熔敷现象。这是因为，由于凹角角度过大，所以副切削刃(尤其是副切削刃的内周端部)从加 工对象物的表面离开，从而难以有效地对加工对象物进行切削，同时难以有效地将切屑向 外部排出。 因此，由S9的刀头进行切削加工的加工面的表面特性状况不佳(表面特性状况的 综合评价为X)。如此，副切削刃的凹角角度优选为，设定在大于等于0°且小于1°的范围内，更 优选为，设定在大于等于0.1°且小于等于0.5°的范围内，最优选为，设定在包括0.33° 的大于等于0.2°且小于等于0.4°的范围内。下面，对切削刃21、22的后隙面21b、22b与垂直于圆头端铣刀20旋转轴的面所成 的角度、即后角角度进行说明。圆头端铣刀20的后隙面21b为，将对应于主切削刃21m的第一后隙面23a、与对应 于副切削刃21s的第二后隙面23b组合而成的面。并且，第二后隙面23b与垂直于圆头端铣刀20旋转轴的面所成的角度、即副切削 刃21s的后角角度，大于第一后隙面23a与垂直于圆头端铣刀20旋转轴的面所成的角度、 即主切削刃21m的后角角度。同样，圆头端铣刀20的后隙面22b为，将对应于主切削刃22m的第一后隙面24a、 与对应于副切削刃22s的第二后隙面24b组合而成的面。并且，第二后隙面24b与垂直于圆头端铣刀20旋转轴的面所成的角度、即副切削 刃22s的后角角度，大于第一后隙面24a与垂直于圆头端铣刀20旋转轴的面所成的角度、 即主切削刃22m的后角角度。这样的结构具有以下的优点。S卩，由于副切削刃21s位于圆头端铣刀20的零点25附近，所以如果副切削刃21s 的后角角度较小，则在切削加工时副切削刃21s的后隙面(第二后隙面23b)将被挤压到加 工面上，从而在切削刃21s的后隙面(第二后隙面23b)与加工面之间将产生反压力(吃刀 抗力)，从而成为产生零圆周速度啃削、低圆周速度啃削及切屑的卷入啃削这几种啃削的主 要原因。因此，通过将副切削刃21s的后角角度设定为大于主切削刃21m的后角角度，能够 防止切削加工时副切削刃21s的后隙面(第二后隙面23b)被挤压到加工面上，进而能够防 止零圆周速度啃削、低圆周速度啃削及切屑的卷入啃削这几种啃削的产生。关于副切削刃 22s，也为相同情况。并且，通过将副切削刃21s的后角角度设定为大于主切削刃21m的后角角度，虽然 在切削加工时主要是主切削刃21m的后隙面(第一后隙面23a)被挤压到加工面上，但是与 副切削刃21s相比，主切削刃21m距圆头端铣刀20旋转轴的距离较大，相应地其圆周速度 也较大，从而在主切削刃21m的后隙面(第一后隙面23a)与加工面的接触部位上，不会产 生零圆周速度啃削、低圆周速度啃削及切屑的卷入啃削。虽然本实施方式的圆头端铣刀20的切削刃21、22为直线式(从旋转轴的轴线方 向观察时，切削刃21、22的棱线21c、22c为直线状)，但是本发明并不限定于此，切削刃也可以为扭曲式(从旋转轴的轴线方向观察时，切削刃的棱线为曲线状)。本实施方式的圆头端铣刀20中，由于作为其最向顶端侧突出部分的连接部21f 及 连接部22f相互分离，所以在制造刀头20b时使用磨具对基体材料(本实施方式中为超粒 子硬质合金)进行研磨从而形成切削刃21、22的情况下，易于使磨具进入到被连接部21f 及连接部22f 所夹持的部分中，从而使后隙面的形成较为容易。以下，使用图10对作为本发明圆头端铣刀第三实施方式的圆头端铣刀40进行说明。由于圆头端铣刀40的基本结构与作为第二实施方式的圆头端铣刀20是共通的， 所以在以下的说明中省略了对该共通部分的详细说明。圆头端铣刀40具有主体20a及刀头40b。如图10所示，在刀头40b的顶端部上形 成有切削刃41、42。从圆头端铣刀40旋转轴的轴线方向(将刀头40b固定在主体20a上时的主体20a 中心轴的轴线方向)观察时，切削刃41、42被配置于相互旋转了 180度的位置上。切削刃41具有刃面4la和后隙面4lb，其中，所述刃面4la为参与对加工对象物的 切削的面(前倾面)，所述后隙面41b为不参与对加工对象物的切削的面，并且刃面41a和 后隙面41b的边界为棱线(刃口)41c。如图10所示，切削刃41的刃面41a的内周端部(切削刃41的棱线41的内周端 41d)被配置于，比圆头端铣刀40的旋转轴(零点45)更向旋转方向的前方偏离了 Y0的位 置上(切削刃位于加工对象物中心的上方)。切削刃41的刃面41a的内周端部(切削刃41的棱线41c的内周端41d)被配置 于，在圆头端铣刀40的半径方向上从旋转轴(零点45)向切削刃形成侧退让了规定距离XI 的位置上。从大致垂直于刃面41a的方向观察切削刃41时，在切削刃41的棱线41c的中间 位置上具有连接部41f，并且以连接部41f 为边界，切削刃41的外周端侧为主切削刃41m， 切削刃41的内周端侧为副切削刃41s。主切削刃41m为，圆头端铣刀40中主要对加工对象物实施切削加工的部分。副切削刃41s为，不只实施由圆头端铣刀40对加工对象物的切削加工，还将由切 削加工而产生的切屑从圆头端铣刀40上的零点45附近区域与加工面之间的间隙向外部排 出的部分。连接部41f为，切削刃41中最向旋转轴的轴线方向顶端侧突出的部分。在与切削刃41的刃面41a对置的部分处，形成容屑槽46a。容屑槽46a为开口于圆头端铣刀40表面上的凹部，由切削刃41对加工对象物进 行切削而产生的切屑，通过容屑槽46a而被有效地排出到外部。切削刃42具有刃面42a和后隙面42b，并且刃面42a与后隙面42b的边界为棱线 42c。切削刃42的刃面42a的内周端部(切削刃42的棱线42的内周端42d)被配置于， 比圆头端铣刀40的旋转轴(零点45)更向旋转方向的前方偏离了 Y0的位置上(切削刃位 于加工对象物中心的上方)。切削刃42的刃面42a的内周端部(切削刃42的棱线42c的内周端42d)被配置
20于，在圆头端铣刀40的半径方向上从旋转轴(零点45)向切削刃形成侧退让了规定距离Xl 的位置上。从大致垂直于刃面42a的方向观察切削刃42时，在切削刃42的棱线42c的中间 位置上具有连接部42f，并且以连接部42f为边界，切削刃42的外周端侧为主切削刃42m， 切削刃42的内周端侧为副切削刃42s。主切削刃42m为，圆头端铣刀40中主要对加工对象物实施切削加工的部分。副切削刃42s为，不只实施由圆头端铣刀40对加工对象物的切削加工，还将由切 削加工而产生的切屑从圆头端铣刀40上的零点45附近区域与加工面之间的间隙向外部排 出的部分。连接部42f为，切削刃42中最向旋转轴的轴线方向顶端侧突出的部分。以下，对规定距离Xl进行更详细的说明，所述规定距离Xl为，切削刃41、42的刃 面41a、42a的内周端部(切削刃41、42的棱线41c、42c的内周端41d、42d)中，圆头端铣刀 40的半径方向上从旋转轴(零点45)向切削刃形成侧的退让距离。 优选为，规定距离Xl和距离W满足以下的公式4的关系，其中，所述距离W为，从 切削刃41、42的棱线41c、42c上距圆头端铣刀40旋转轴的距离最近的交点41e、42e，到连 接部41f、42f为止的距离。[公式4]0 < Xl ^ 0. 5W以这种方式，通过将切削刃41、42的刃面41a、42a的内周端部(切削刃41、42的 棱线41c、42c的内周端41d、42d)从零点45的退让距离设定为规定距离XI，从而能够防止 “零圆周速度啃削”的产生和“低圆周速度啃削”的产生。此外，当规定距离Xl大于0. 5W时，由于切削刃41、42的刃面41a、42a的内周端部 的旋转速度将变慢，所以有可能出现产生低圆周速度啃削的不良状况。因此，在本发明中， 将切削刃41、42的刃面41a、42a的内周端部(切削刃41、42的棱线41c、42c的内周端41d、 42d)的、在圆头端铣刀20半径方向上从旋转轴(零点25)向切削刃形成侧退让的规定距离 XI，以上述公式4的关系进行了设定。在本实施方式中，因为切削刃41和切削刃42为大致相同的结构，所以以下仅对切 削刃41进行说明，而省略对切削刃42的说明。此外，关于圆头端铣刀40中零点45 (圆头端铣刀40的旋转轴)与连接部41f的 位置关系、切削刃41的前角角度、副切削刃41s的凹角角度等的结构，与圆头端铣刀20中 的结构相同，所以省略其说明。本发明的圆头端铣刀的切削刃的数量不限定于2个，也可以是1个，若相邻的切削 刃间没有干涉也可以是3个以上。本发明的圆头端铣刀能够适用于切削刃替换式端铣刀(主体部分与刀头部分为 分体构成，并且将刀头部分固定在主体部分上使用的圆头端铣刀)，及整体式端铣刀(主体 部分和刀头部分一体成形的圆头端铣刀)中的任何一种。虽然优选为，从与旋转轴垂直的方向观察本发明的圆头端铣刀时切削刃棱线的形 状为圆弧状，但是只要棱线的形状具有曲率即可，例如棱线的形状也可以是椭圆形或是抛 物线形。
产业上的可利用性本发明能够应用于，提高由圆头端铣刀加工的加工面的表面精度的技术中。
权利要求
一种圆头端铣刀，具有多个切削刃，所述多个切削刃被形成在具有曲率的顶端部上，将所述多个切削刃的刃面的内周端部配置于，比旋转轴更向旋转方向的前方偏离的位置上，将所述多个切削刃的刃面的内周端部配置于，在半径方向上从旋转轴向切削刃形成侧的相反侧突出了规定距离X0的位置上，在所述圆头端铣刀中，将所述切削刃中从棱线的外周端部到所述棱线的中间位置为止的部分，作为主切削刃，其中，所述棱线为所述切削刃的刃面与后隙面的边界线，将所述切削刃中从所述棱线的中间位置到所述棱线的内周端部为止的部分，作为副切削刃，所述主切削刃和所述副切削刃的连接部为，所述切削刃中最向旋转轴的轴线方向顶端侧突出的部分，所述规定距离X0与距离W的关系满足以下的公式1，其中，所述距离W为，从所述切削刃的棱线上自所述旋转轴的距离最近的位置，到所述切削刃的连接部为止的距离，公式10＜X0≤W。
2.如权利要求1所述的圆头端铣刀，其中，距离W与曲率半径Rk及容许误差Δ t的关系优选满足以下的公式2，其中，所述距离 W为，从所述切削刃的棱线上自所述旋转轴的距离最近的位置，到所述切削刃的连接部为止 的距离；所述曲率半径Rk为，侧面观察所述切削刃时的曲率半径；所述容许误差At为，假 设圆头端铣刀的顶端部的表面形状为球面状时，从其最顶端部到所述切削刃的连接部为止 的、旋转轴轴线方向上的距离的容许误差， 公式 2:VRk2_W2 ^Rk-At。
3.如权利要求2所述的圆头端铣刀，其中，距离W与每一片切削刃的走刀量fz的关系满足以下的公式3，其中，所述距离W为， 从所述切削刃的棱线上自所述旋转轴的距离最近的位置，到所述切削刃的连接部为止的距 罔，公式3 彡fz。
4.如权利要求1 3中的任意一项所述的圆头端铣刀，其中， 所述副切削刃的凹角角度大于等于0°且小于1°。
5.如权利要求1 4中的任意一项所述的圆头端铣刀，其中， 所述多个切削刃的前角角度大于等于-10°且小于等于10°。
6.如权利要求1 5中的任意一项所述的圆头端铣刀，其中， 所述副切削刃的后角角度大于所述主切削刃的后角角度。
7.如权利要求1 6中的任意一项所述的圆头端铣刀，其中， 在与所述切削刃的刃面对置的部分，形成容屑槽。
8.一种圆头端铣刀，具有多个切削刃，所述多个切削刃被形成在具有曲率的顶端部上， 将所述多个切削刃的刃面的内周端部配置于，从旋转轴更向旋转方向的前方偏离的位置上，将所述多个切削刃的刃面的内周端部配置于，在半径方向上从旋转轴向切削刃形成侧 退让了规定距离Xl的位置上， 在所述圆头端铣刀中，将所述切削刃中从棱线的外周端部到所述棱线的中间位置为止的部分，作为主切削 刃，其中，所述棱线为所述切削刃的刃面与后隙面的边界线，将所述切削刃中从所述棱线的中间位置到所述棱线的内周端部为止的部分，作为副切 削刃，所述主切削刃和所述副切削刃的连接部为，所述切削刃中最向旋转轴的轴线方向顶端 侧突出的部分，所述规定距离Xl与距离W的关系满足以下的公式4，其中，所述距离W为，从所述切削 刃的棱线上自所述旋转轴的距离最近的位置，到所述切削刃的连接部为止的距离， 公式 4 :0 < Xl < 0. 5ff0
全文摘要
本发明提供一种能够防止在加工面上产生“啃削”的圆头端铣刀。在圆头端铣刀(10)上设置被形成于球面状顶端部上的两个切削刃(11、12)；将切削刃(11)的刃面(11a)的内周端部设置于比旋转轴更向旋转方向的前方偏离的位置上；将切削刃(11)的刃面(11a)的内周端部设置于半径方向上自旋转轴向切削刃形成侧的相反侧突出规定距离的位置上；切削刃(11)的刃面(11a)和后隙面(11b)的边界线为棱线(11c)，在棱线(11c)的中间位置上形成有连接部(11f)，将切削刃(11)中从连接部(11f)到切削刃(11)的外周端部为止的部分作为主切削刃(11m)；将切削刃(11)中从连接部(11f)到切削刃(11)的内周端部为止的部分作为副切削刃(11s)；切削刃(11)的连接部(11f)为切削刃(11)中最向旋转轴轴线方向的顶端侧突出的部分，切削刃(12)也与切削刃(11)相同。
文档编号B23C5/10GK101848783SQ200880114888
公开日2010年9月29日 申请日期2008年11月4日 优先权日2007年11月7日
发明者日笠山晴久, 长岛由光 申请人:丰田自动车株式会社;日立工具株式会社