多刃球头立铣刀的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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附近的容肩槽的不足，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。
[0004]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肩。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。
[0005]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。
[0006]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肩堵塞。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。
[0007]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】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]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，可以防止切肩在旋转中心点附近堵塞并且抑制颤振的产生。
[0010]用于解决课题的方案
[0011]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。
[0012]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，
[0013]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Tl，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，
[0014]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°，
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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I?10% ο
[0019]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。
[0020]为了对球头部赋予足够的刚性以及强度，优选为，所述球头刃间的切肩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肩排出槽的底面的比例是50%以上。
[0021]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%。
[0022]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。
[0023]发明效果
[0024]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n，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，能够有效地进行切肩的排出。
【附图说明】
[0025]图1(a)是表示本发明的四刃球头立铣刀的侧视图。
[0026]图1(b)是表示图1 (a)的四刃球头立铣刀的立体图。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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)的球头刃以及切肩排出槽的放大主视图。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]图5是表示中低倾斜刃的弓状部的局部放大主视图。
[0033]图6是表示中低倾斜刃的弓状部的局部放大主视图。
[0034]图7是表不中低倾斜刃的后面的圆周方向宽度的局部放大主视图。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]图9是表不图8(b)的中低倾斜刃的一部分的放大主视图。
[0038]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0.1OD的位置处与旋转轴线正交的图1的四刃球头立铣刀的1-1剖面的放大图。
[0039]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I1-1I剖面的放大图。
[0040]图1O(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0.4 O D的位置处与旋转轴线正交的图1的四刃球头立铣刀的II1-1II剖面的放大图。
[0041]图1O(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0.7 O D的位置处与旋转轴线正交的图1的四刃球头立铣刀的IV-1V剖面的放大图。
[0042]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。
[0043]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。
[0044]图13是表示本发明的三刃球头立铣刀的侧视图。
[0045]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。
[0046]图15是表示图14的中低倾斜刃的一部分的放大主视图。
[0047]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0.1OD的位置处与旋转轴线正交的图13的三刃球头立铣刀的1-1剖面的放大图。
[0048]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I1-1I剖面的放大图。