CN102000863A - 旋转切削工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转切削工具，与排屑槽的螺旋角恒定的现有旋转切削工具相比，本发明的旋转切削工具能够长距离地维持良好的切削加工，并且实用性极其优秀。在工具主体(1)的外周形成有多条从工具末端朝向基端侧的螺旋状排屑槽(3)，在该排屑槽(3)的前刀面与所述工具主体(1)的外周面相交或者该排屑槽(3)的前刀面与形成于所述工具主体(1)的外周的外周后刀面相交的交叉棱线部形成有外周切削刃(2)，所述外周切削刃(2)的螺旋角(α)构成为从工具末端朝向基端侧逐渐增大。

Description

旋转切削工具

技术领域

本发明涉及一种旋转切削工具。

背景技术

一般，印刷基板是通过将坯料板切割成多块同一规格的小尺寸的印刷基板制作而成的。例如是通过下述方法制作而成的：在将多张坯料板重叠起来并实施孔加工之后，分别对各张坯料板实施蚀刻或镀敷处理以形成图案，然后再次将多张实施了上述处理的坯料板重叠起来，并采用旋转切削工具将坯料板分别切割成同一规格的小尺寸的印刷基板。一般将该切割加工称为外形加工。另外，在进行孔加工或外形加工时，一般采用将基板重叠在垫板(捨て板)上的方法，以便能够贯穿预定的基板进行加工，并且重叠多张基板是为了实现生产效率的提高。

作为用于进行这种外形加工的旋转切削工具，一直以来有例如专利文献1中所公开的那样的印刷基板加工用铣刀。

这种铣刀通常具有如下结构：在工具主体的外周以预定的螺旋角呈螺旋状地设有排屑槽，在该排屑槽的前刀面(すくい面)与工具主体的外周面(或者形成于工具主体的外周的外周后刀面)相交的交叉棱线部形成有外周切削刃。

然而，如图1所示，工具主体1’的外周切削刃2’的螺旋角α’一般从末端至基端设定成恒定角度。并且，为了发挥将切屑截断的作用，一般采取设置切屑截断槽(以下称作断屑槽(chip breaker))的方法，该断屑槽凹陷设置于外周切削刃2’，并将螺旋状地连续的外周切削刃2’截断。另外，图1中的标号B’简略地示出在工具主体的外周沿预定的螺旋旋转方向设置的预定数目的断屑槽，具体地说，标号B’是指将被断屑槽截断的多条外周切削刃的端点沿该断屑槽的螺旋旋转方向连结而成的虚拟线。该虚拟线B’的角度(断屑槽角度(ブレ一カ角)β’)从末端至基端也为恒定角度。另外，在图1中示出，排屑槽或者外周切削刃2，的螺旋旋转方向为右方向(右旋)，断屑槽的螺旋旋转方向示为左方向(左旋)。

专利文献1：日本特开2004-202591号公报

如上所述，一般在对坯料板进行外形加工时将多张坯料板重叠起来进行加工。图2(a)示出利用极其普通的具有右刃(右旋的外周切削刃)的铣刀进行外形加工时的示意图和切削阻力。在该情况下，将切削阻力R表示为如下分力的合力：与铣刀的进给方向相反方向的进给分力Fy；作用在与进给分力Fy成直角的方向的背向分力Fx；以及铣刀的轴向的分力即垂直分力Fz，该切削阻力R相对于铣刀的进给方向斜向左后方发挥作用。外形加工中的铣刀受到该切削阻力R的作用而弯曲，加工结果如图2(b)所示，加工侧面成为歪斜形状，特别是位于工具末端侧的切削加工后的部分的歪斜量δ(与工具末端的挠曲相当)变大。

如果该歪斜量δ过大，则不仅无法满足印刷基板所要求的尺寸精度，而且在外形加工结束时当向上方拉拔铣刀的时候，由于加工侧面成为歪斜形状，因此外周切削刃(特别是工具末端侧的外周切削刃)与加工侧面容易接触，存在外周切削刃缺损而导致使工具的耐久性劣化的问题。

并且，由于将多张坯料板重叠起来进行外形加工，因此在切屑无法顺畅地排出的情况下，还存在仅仅进行短距离的外形加工就会因切屑卡塞而导致工具折损的问题。

进一步，本发明的发明人等发现：对于实际发挥切削作用的外周切削刃(排屑槽)的螺旋角，在仅使工具基端侧的螺旋角比工具末端侧的螺旋角大的情况下，虽然在基端侧的排屑槽的螺旋角的影响下，切屑排出性提高，然而另一方面存在如下问题：由于外周切削刃的螺旋角的差异而使切削阻力以螺旋角的变化点为界变得不同，由于该原因导致加工面的精度劣化，或者引发外周切削刃的缺损或者工具自身的折损。

发明内容

本发明的发明人等对旋转切削工具中的排屑槽(外周切削刃)的螺旋角进行了研究，结果发现，通过使螺旋角从工具末端朝向基端侧逐渐增大，能够实现加工性和耐久性的进一步提高，从而完成了本发明，本发明的目的在于提供一种与螺旋角恒定的现有的旋转切削工具相比能够长距离地维持良好的切削加工、且实用性极其优秀的旋转切削工具。

参照附图对本发明的主旨进行说明。

本发明涉及一种旋转切削工具，其第一方面的特征在于，该旋转切削工具在工具主体1的外周形成有多条从工具末端朝向基端侧的螺旋状的排屑槽3，在该排屑槽3的前刀面与上述工具主体1的外周面相交或者该排屑槽3的前刀面与形成于上述工具主体1的外周的外周后刀面相交的交叉棱线部形成有外周切削刃2，其中，上述外周切削刃2的螺旋角α构成为从工具末端朝向基端侧逐渐增大。

并且，在第一方面所记载的旋转切削工具的基础上，第二方面的特征在于，上述螺旋角α被设定为20°～35°。

并且，在第一方面所记载的旋转切削工具的基础上，第三方面的特征在于，上述螺旋角α被设定为：该螺旋角α在工具末端部处与工具基端部处的角度差为1°～10°。

并且，在第二方面所记载的旋转切削工具的基础上，第四方面的特征在于，上述螺旋角α被设定为：该螺旋角α在工具末端部处与工具基端部处的角度差为1°～10°。

并且，在第一至第四方面中的任一方面所记载的旋转切削工具的基础上，第五方面的特征在于，沿预定的螺旋旋转方向并列设置有多条断屑槽4，上述断屑槽4凹陷设置于上述外周切削刃2并且用于截断切屑，上述断屑槽4被设置成上述螺旋旋转方向与上述外周切削刃2以预定的交叉角γ交叉，该交叉角γ构成为从工具末端朝向基端侧不变或者逐渐增大。

并且，在第五方面所记载的旋转切削工具的基础上，第六方面的特征在于，上述交叉角γ被设定为：该交叉角γ在工具末端部处与工具基端部处的角度差为0°～15°。

并且，在第六方面所记载的旋转切削工具的基础上，第七方面的特征在于，上述工具主体1被设定为该工具主体的直径从工具末端朝向基端侧逐渐增大的正锥形状。

并且，在第七方面所记载的旋转切削工具的基础上，第八方面的特征在于，上述工具主体的锥角被设定为0.5°～4°。

并且，在第六方面所记载的旋转切削工具的基础上，第九方面的特征在于，上述旋转切削工具是工具直径为0.5mm～2mm的印刷基板加工用铣刀。

并且，在第八方面所记载的旋转切削工具的基础上，第十方面的特征在于，上述旋转切削工具是工具直径为0.5mm～2mm的印刷基板加工用铣刀。

发明效果

由于本发明以上述方式构成，因此形成了如下的旋转切削工具：与排屑槽的螺旋角恒定的现有旋转切削工具相比，本发明的旋转切削工具能够长距离地维持良好的切削加工，并且实用性极其优秀。

附图说明

图1是现有例的主要部分的概要说明侧视图。

图2是关于切削阻力和歪斜的说明图。

图3是本实施例的主要部分的概要说明侧视图。

图4是本实施例的主要部分的概要说明侧视图。

图5是对本实施例和现有例的加工时的状态进行比较的概要说明图。

图6是示出本实施例和现有例的各参数的表。

图7是示出实验例1的实验条件和实验结果的说明图。

图8是示出实验例2的实验结果的照片。

标号说明

1：工具主体；2：外周切削刃；3：排屑槽；4：断屑槽(chip breaker)；α：螺旋角；γ：交叉角。

具体实施方式

根据附图示出本发明的作用，并对优选的本发明的实施方式进行简单说明。

使工具主体1一边旋转一边与被加工物接触来对该被加工物进行加工。此时，外周切削刃2(排屑槽3)的螺旋角α越靠工具末端越小且越靠基端侧越大，因此能够抑制歪斜，从而防止在将工具从基板等拉拔出来时外周切削刃缺损。并且，在基端侧切屑不易卡塞，加工性和耐折损性提高。

具体地说，由于工具末端侧的螺旋角α小，因此能够抑制工具主体1的歪斜，特别是工具末端部的歪斜量δ显著变小，在外形加工结束时，当向上方拉拔铣刀的时候，能够抑制外周切削刃与加工侧面之间的接触，从而防止外周切削刃缺损。并且，由于工具基端侧的螺旋角α大，因此切屑排出性提高从而能够防止切屑卡塞，并且工具的耐折损性提高。进一步，通过使螺旋角α从工具末端朝向基端侧逐渐增大，与仅使螺旋角α在工具末端侧和工具基端侧不同的情况不同，消除了由于外周切削刃2的螺旋角的差异而使切削阻力以螺旋角的变化点为界不同，进而消除了由于该原因导致加工面的精度变差或者引发外周切削刃的缺损或者工具自身的折损的问题。

并且，由外周切削刃2切削下来的切屑被引导至排屑槽3中并被排出，然而一部分切屑经由断屑槽4向工具的旋转方向后方移动。此时，若如图3所示那样外周切削刃2与断屑槽4相交的交叉角γ小的话，则如上所述切屑变得难以移动，从而使切屑排出性恶化甚至使工具折损。因此，例如为了提高切屑排出性并提高工具的耐折损性，可以构成为使外周切削刃2与断屑槽4(的螺旋旋转方向)相交的交叉角γ从工具末端朝向基端侧不变或者逐渐增大。在该情况下，在工具基端侧形成比工具末端侧大的交叉角γ，从而能够提高上述的切屑排出性并且提高耐折损性。

进一步，对于直径小的铣刀，即便是在为了保证铣刀的强度而设计成正锥(front taper)形状的情况下，也能够获得与直线型铣刀同等或者超过直线型铣刀的效果，因此也可以设计成正锥形状。

(实施例)

根据图3～图8对本发明的具体实施例进行说明。

本实施例涉及一种旋转切削工具，该旋转切削工具在由刃部和柄部构成的工具主体1的该刃部的外周设有多条从工具末端朝向基端侧的螺旋状排屑槽3，在该排屑槽3的前刀面与上述工具主体的外周面相交或者该排屑槽3的前刀面与形成于上述工具主体的外周的外周后刀面相交的交叉棱线部形成有外周切削刃2，其中，上述外周切削刃2的螺旋角α构成为从工具末端朝向基端侧逐渐增大，该旋转切削工具是刃部的直径D为0.5mm～2mm的印刷基板加工用铣刀。另外，在本实施例中，相邻的排屑槽3在工具周向交叉，从而在该交叉棱线部形成外周切削刃2，即，排屑槽3的朝向工具旋转方向的面是前刀面，排屑槽3的朝向与工具旋转方向相反方向的部分(面)成为相对于外周切削刃2具有预定的外周后角的外周后刀面。

另外，在刃部的直径D(工具直径D)小于0.5mm的情况下，耐折损性非常差，所以在外周切削刃的缺损或歪斜量成为问题之前铣刀就会折损，无法明显地发挥后述作用效果。并且，在刃部的直径D大于2mm的情况下，由于刚性提高，所以歪斜量变小，也无法明显地发挥后述作用效果。在本实施例中，采用直径D为1.0mm的铣刀。

对各部分进行具体地说明。

外周切削刃2(排屑槽3)的螺旋角α被设定为20°～35°。在该螺旋角α小于20°的情况下，切屑排出性变差。并且，在该螺旋角α大于35°的情况下，容易产生毛刺，折损寿命变短。

进一步，螺旋角α在工具末端部处与工具基端部处的角度差被设定为1°～13°。具体地说，上述外周切削刃2的螺旋角α形成为从工具末端朝向基端侧逐渐变大，工具末端侧预定位置处的螺旋角α与位于工具基端侧预定位置处的螺旋角α之间的角度差被设定为1°～13°。在本实施例中，距离工具末端的距离为工具直径D的两倍以下的位置处的螺旋角α与刃长位置处的螺旋角α之间的角度差被设定为1°～13°。更具体地说，例如在图6中的实施例No.1(直径：1mm，刃长：6.5mm)中，距离工具末端的距离为1.5mm的位置(工具直径D的两倍以下)处的螺旋角α与距离工具末端的距离为6.5mm的位置(刃长位置)处的螺旋角α之间的角度差被设定为2.5°。另外，后述的断屑槽角度β的测定位置也与螺旋角α的测定位置相同。

在上述螺旋角在工具末端部处与工具基端部处的角度差小于1°的情况下，无法得到加工性和耐折损性提高的效果。并且，在上述螺旋角在工具末端部处与工具基端部处的角度差大于10°的情况下，切削阻力的变化变大从而容易折损，因此优选上述角度差在10°以下。

并且，螺旋角α被设定为：任意一点处的螺旋角α都在20°～40°的范围。在本实施例中，将工具末端部的螺旋角α设定为27.5°、将工具基端部的螺旋角α设定为30°，从而上述螺旋角在工具末端部处与工具基端部处的角度差约为2.5°。另外，优选螺旋角α在20°～35°的范围。

并且，在本实施例中，在工具主体1(刃部)的外周除了设置有排屑槽3和外周切削刃2之外，还沿着预定的螺旋旋转方向并列设置有多条用于截断切屑的断屑槽4。该断屑槽4以与外周切削刃2交叉的方式设置，在图3中，将被断屑槽截断的多条外周切削刃的端点沿着该断屑槽的螺旋旋转方向连结而形成虚拟线B，该虚拟线B与工具的中心轴所成的角用断屑槽角度β表示。

在此，如图3所示，将上述断屑槽角度β与上述螺旋角α之和定义为交叉角γ，将(180°一交叉角γ)定义为外周切削刃角θ。

在本实施例中，以使交叉角γ朝向工具基端侧不变或者逐渐增大的方式对断屑槽角度β进行调整，使断屑槽角度β从工具末端朝向基端侧不变、逐渐减小或者逐渐增大。另外，如图3所示，外周切削刃2的螺旋角α表示为以工具中心轴为基准以右方向为正方向来测定外周切削刃2与工具中心轴所成的角，另一方面，断屑槽4的断屑槽角度β表示为以工具中心轴为基准以左方向为正方向来测定断屑槽4与工具中心轴所成的角。在本实施例中构成为工具末端侧处的交叉角γ与工具基端侧处的交叉角γ的角度差为0°～16°。例如在图6的实施例No.1(直径：1mm，刃长：6.5mm)中，外周切削刃2的螺旋方向为右方向(右旋：螺旋角α不足90°)，并且断屑槽4的螺旋方向为右方向(右旋：断屑槽角度β超过90°)。将工具末端部(距离工具末端的距离为1.5mm的位置)的螺旋角α设定为27.5°，将工具末端部的断屑槽角度β设定为100°，由此工具末端部的交叉角γ为127.5°，工具末端部的外周切削刃角θ为52.5°。另一方面，将工具基端部(刃长位置：距离工具末端的距离为6.5mm的位置)的螺旋角α设定为30°，并将工具基端部的断屑槽角度β设定为99°，由此工具基端部的交叉角γ为129°，工具基端部的外周切削刃角θ为51°。由此，从工具末端朝向工具基端侧，螺旋角α的角度差被设定为较大的角度、即2.5°(30°-27.5°)，断屑槽角度β的角度差被设定为较小的角度、即1°(100°-99°)，并且交叉角的角度差被设定为较大的角度、即1.5°(129°-127.5°)。

在工具末端侧处的交叉角γ与工具基端侧处的交叉角γ之间的角度差大于15°的情况下，工具基端侧的外周切削刃的外周切削刃角θ变得过小，容易产生缺损，容易导致直径稳定性下降(如果在缺损部位测量直径，则直径变小)、或者容易产生毛刺或折损，因此优选为15°以下。

工具主体(刃部)的直径可以如图3所示那样为恒定(直线型)的，为了进一步抑制工具主体1的歪斜，工具主体也可以如图4所示那样设定为直径从工具末端起朝向基端方向逐渐增大的所谓正锥形状。在本实施例中设定为正锥形状。该工具主体的锥角被设定为0.5°～5°。若锥角小于0.5°，则对工具主体1的歪斜的抑制效果与直线型的大致相同，其差别没有显著体现出来。另外，若锥角大于4°，则工具基端侧的刚性变大，另一方面，工具末端侧与工具基端侧之间的切削阻力之差变得过大，从而难以在工具轴向实现均匀的加工，难以获得期望的加工尺寸精度和加工表面粗糙度，因此优选为4°以下。在本实施例中被设定为1.12°。

因此，在图5(a)所示那样的现有例(螺旋角α’恒定、且为直线型)中，例如在对层叠的基板X’进行加工时，会产生显著的歪斜(工具末端处的歪斜量δ)，然而通过使外周切削刃2的螺旋角α越靠工具末端越小且越靠基端侧越大，能够抑制工具末端部处的歪斜量δ(图5(b))，进一步，在如上所述的本实施例(图5(c))中，通过使工具基端侧的刚性高且使末端侧的阻力变小，在对层叠的基板X进行加工时能够进一步抑制该歪斜，并且在从基板中将铣刀拉拔出来时能够防止外周切削刃2的末端缺损。另外，图中的标号3’为排屑槽，标号4’为断屑槽。如本实施例那样，在形成为正锥形状的情况下，加工侧面如图5(a)那样位于工具末端的左侧侧面的上方(Z部分)的可能性变低，因此该加工侧面与外周切削刃2难以接触，能够抑制外周切削刃2的缺损，因此能够获得与直线型同等或者超过直线型的效果(后述的实验例，参照图8)。

由于本实施例以上述方式构成，所以在使工具主体1一边旋转一边与被加工物接触来对该被加工物进行加工时，外周切削刃2(排屑槽3)的螺旋角α越靠工具末端越小且越靠基端侧越大，因此能够抑制歪斜(特别是工具末端部的歪斜量δ显著变小)，从而在从基板等中将工具拉拔出来时能够防止外周切削刃缺损。并且，在基端侧切屑变得难以卡塞，加工性和耐折损性提高。

由此，与排屑槽的螺旋角恒定的现有的旋转切削工具相比，本实施例能够长距离地维持良好的切削加工，并且实用性极其优秀。

下面，对证明本实施例的效果的实验例进行说明。

图7的表中示出了在图7的上部示出的实验条件下对实施例(图6中的例1)和现有例(图6中的例14)的折损寿命进行比较的结果(实验例1)，上述实施例为直径1.0mm×刃长6.5mm且锥角为1.12°的铣刀、并且具有如图6所示的参数，上述现有例的螺旋角和断屑槽角度不变化、螺旋角恒定为图6的基端侧螺旋角、断屑槽角度恒定为图6的基端侧断屑槽角度、且工具主体的直径为直线型，除此之外具有与实施例相同的参数。另外，在本实施例中，正锥形状的铣刀的直径示出的是基端侧的直径。

另外，图8中示出了利用数字显微镜观察使用各铣刀切削1m后的外周切削刃的缺损和磨损状态所得到的结果(实验例2)。另外，图8中用○包围的部分是外周切削刃缺损的部分。

根据图7和图8能够确认，实施例不仅外周切削刃难以产生缺损，而且与现有例相比，折损寿命也提高，由此，能够确认，与现有的旋转切削工具相比，本实施例能够长距离地维持良好的切削加工。

Claims (10)

1.一种旋转切削工具，在该旋转切削工具的工具主体的外周形成有多条从工具末端朝向基端侧的螺旋状的排屑槽，在该排屑槽的前刀面与所述工具主体的外周面相交或者该排屑槽的前刀面与形成于所述工具主体的外周的外周后刀面相交的交叉棱线部形成有外周切削刃，所述旋转切削工具的特征在于，

所述外周切削刃的螺旋角构成为从工具末端朝向基端侧逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的旋转切削工具，其特征在于，

所述螺旋角被设定为20°～35°。

3.根据权利要求1所述的旋转切削工具，其特征在于，

所述螺旋角被设定为：该螺旋角在工具末端部处与工具基端部处的角度差为1°～10°。

4.根据权利要求2所述的旋转切削工具，其特征在于，

所述螺旋角被设定为：该螺旋角在工具末端部处与工具基端部处的角度差为1°～10°。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的旋转切削工具，其特征在于，

沿预定的螺旋旋转方向并列设置有多条断屑槽，所述断屑槽凹陷设置于所述外周切削刃并且用于截断切屑，所述断屑槽被设置成所述螺旋旋转方向与所述外周切削刃以预定的交叉角交叉，该交叉角构成为从工具末端朝向基端侧不变或者逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的旋转切削工具，其特征在于，

所述交叉角被设定为：该交叉角在工具末端部处与工具基端部处的角度差为0°～15°。

7.根据权利要求6所述的旋转切削工具，其特征在于，

所述工具主体被设定为该工具主体的直径从工具末端朝向基端侧逐渐增大的正锥形状。

8.根据权利要求7所述的旋转切削工具，其特征在于，

所述工具主体的锥角被设定为0.5°～4°。

9.根据权利要求6所述的旋转切削工具，其特征在于，

所述旋转切削工具是工具直径为0.5mm～2mm的印刷基板加工用铣刀。

10.根据权利要求8所述的旋转切削工具，其特征在于，

所述旋转切削工具是工具直径为0.5mm～2mm的印刷基板加工用铣刀。

Images