CN102497950B - 球头立铣刀 - Google Patents

Abstract

在围绕轴线旋转的立铣刀主体的前端部，多个底刃从所述前端部的前端内侧向后端外侧延伸而形成。在所述立铣刀主体的外周部，形成有与所述底刃的外端相连并向后端延伸的多个外周刃。所述多个底刃之中的一部分底刃为从所述立铣刀主体的前端部的所述轴线附近延伸的长底刃。在与所述轴线正交的任意的剖面上连结与所述长底刃相连的外周刃和所述轴线的直线及连结与相比所述长底刃位于立铣刀旋转方向前方的底刃相连的外周刃和所述轴线的直线所形成的角，大于在所述轴线方向的前端观察时该长底刃的内端上的切线和相比该长底刃位于立铣刀旋转方向前方的底刃的内端上的切线所形成的角。

Description

球头立铣刀

技术领域

本申请基于2009年9月14日申请的特愿2009-212128要求优先权，且在此援引其内容。 

本发明涉及一种球头立铣刀，在围绕轴线旋转的立铣刀主体的前端部，在圆周方向上隔开不等间隔地形成有围绕该轴线的旋转轨迹为半球状的多个底刃。 

背景技术

作为如此在圆周方向上不等间隔地形成有切削刃的球头立铣刀，例如在专利文献1中提出一种球头立铣刀，在形成于立铣刀主体的外周的多个外周刃之中，至少一个外周刃的螺旋角与其他外周刃不同，在该外周刃的前端形成有旋转轨迹形成半球状的圆弧状的底刃。另外，在专利文献2中提出一种球头立铣刀，在轴线方向观察球头立铣刀的前端时，多个底刃形成互不相同的曲率半径的凸曲线，且将它们在圆周方向上的间隔设为不等间隔。 

如此，在将外周刃和底刃在圆周方向上的间隔设为不等间隔的球头立铣刀中，这些切削刃切入被切削材料的周期并不一定，且在此切入时的振动被抵消。据此，能够防止如损害加工面精度等的共振即所谓高频振颤的产生。 

专利文献1：日本专利公开昭62-203710号公报 

专利文献2：日本专利公开2006-224254号公报 

然而，这种球头立铣刀特别在底刃为四刃以上的情况等下，若要将所有的底刃的内端接近立铣刀主体前端部的立铣刀旋转轴线而配置，由于用于形成底刃的砂轮会与其他底刃发生干涉，因此在制造上困难。所以，例如底刃为四刃时，将两个底刃设为从立铣刀主体前端部的所述轴线附近延伸的长底 刃，而将剩余的两个底刃设为其内端从比所述长底刃远离所述轴线的位置延伸的短底刃，并在圆周方向上交替配置这些长底刃和短底刃。 

因此，由于长底刃相比短底刃，切削刃朝向轴线附近的长度较长，所以生成更多的切屑，并且在该轴线附近，中心槽的宽度和深度减小，因此无法使排出切屑的容屑槽增大。因此，所生成的切屑在被压缩的状态下向立铣刀主体的后端外周流动。进而，经由相比形成于立铣刀主体外周部的所述外周刃位于立铣刀的旋转方向前方的排屑槽排出。 

但是，如所述专利文献1所记载的球头立铣刀所示，如果外周刃的螺旋角设为不同，则当与所述长底刃的外端相连的外周刃的螺旋角小于位于立铣刀的旋转方向前方的外周刃时，相比与该长底刃相连的外周刃形成于立铣刀的旋转方向前方的排屑槽的槽宽随着趋向立铣刀的后端而逐渐减小。因此，如上所述被压缩并流入排屑槽的切屑有可能进一步被压缩并产生切屑堵塞。 

另外，在专利文献2所记载的球头立铣刀中，如果在曲率半径不同的多个底刃之中，短底刃的曲率半径比长底刃的曲率半径小，则相比该长底刃形成于立铣刀的旋转方向前方的容屑槽也会随着趋向立铣刀的后端外周而逐渐减小。因此，特别在易于产生切屑堵塞的难切削材料的切削等中，在到达立铣刀主体外周部的排屑槽之前就会产生切屑堵塞。 

发明内容

本发明的球头立铣刀，在围绕轴线旋转的立铣刀主体的前端部，围绕所述轴线的旋转轨迹为在该轴线上具有中心的半球状的多个底刃从所述前端部的前端内侧在圆周方向上隔开间隔地向后端外侧延伸而形成，并且在所述立铣刀主体的外周部，与所述底刃的外端相连并向后端延伸的多个外周刃在圆周方向上隔开间隔地形成，所述多个底刃之中的一部分底刃为从所述立铣刀主体的前端部的所述轴线附近延伸的长底刃，相比在所述轴线方向的前端观察时该长底刃的内端上的切线和位于该长底刃的立铣刀旋转方向前方的底刃的内端上的切线所形成的角，在与所述轴线正交的剖面上连结与该长底刃及 位于该长底刃的立铣刀旋转方向前方的底刃相连的两个外周刃和该轴线的两条直线所形成的角更大。 

即，本发明的球头立铣刀包括：立铣刀主体；多个底刃，形成于所述立铣刀主体的前端部，在使所述立铣刀主体以其长度方向的轴线为中心旋转时，所述多个底刃中各个底刃的旋转轨迹为在所述轴线上具有中心的半球状，所述多个底刃在所述立铣刀主体的圆周方向上隔开间隔地形成，且分别从所述前端部的前端内侧向后端外侧延伸而形成；以及多个外周刃，在所述立铣刀主体的外周部，在所述立铣刀主体的圆周方向上隔开间隔地形成，所述多个外周刃分别与所述多个底刃的外端相连并向所述立铣刀主体的后端延伸。所述多个底刃之中的若干个底刃比其他底刃更长，且为从所述立铣刀主体的前端部的所述轴线附近向所述后端外侧延伸的长底刃。 

进而，将在与所述轴线正交的任意的剖面上连结与所述长底刃相连的外周刃和所述轴线的直线及连结与相比所述长底刃位于所述立铣刀主体的旋转方向前方的所述其他底刃相连的外周刃和所述轴线的直线所形成的角设为第一角，将在所述轴线方向的前端观察所述前端部时所述长底刃的内端上的切线和相比所述长底刃位于所述立铣刀主体的旋转方向前方的所述其他底刃的内端上的切线所形成的角设为第二角时，第一角大于第二角。 

在如此构成的球头立铣刀中，相比在轴线方向的前端观察时长底刃的内端和比该长底刃位于立铣刀的旋转方向前方的底刃的内端的切线所形成的角(第二角)，在与所述轴线正交的剖面上连结与这些底刃相连的两个外周刃和该轴线的两条直线所形成的角(第一角)更大。据此，从长底刃开始相比与该长底刃相连的外周刃形成于立铣刀的旋转方向前方的容屑槽及排屑槽越靠近外周刃越大。结果是，也能够向长底刃的后端外周，进而向排屑槽顺利地排出在靠近长底刃的内端的部分生成的被压缩状态的切屑。 

进而，为了如此使所述两个外周刃的夹角大于长底刃和相比该长底刃形成于立铣刀的旋转方向前方的底刃的内端部分的夹角，还可以使该长底刃相对于所述轴线的螺旋角大于相比该长底刃位于立铣刀的旋转方向前方的底刃 的螺旋角。据此，在轴线方向的前端观察所述前端部时，在该轴线方向的各位置中这些底刃的切线之间的夹角随着趋向外周刃而逐渐增大，因此能够更加顺利地排出切屑。另外，如果使长底刃的螺旋角不同于相比该长底刃位于立铣刀的旋转方向前方的底刃的螺旋角，则这些底刃在切入被切削材料时的阻力、负荷的方向及大小或者切入周期也不同。结果是，这些将会相互抵消，从而能够抑制高频振颤的产生。 

另外，在所述多个底刃之中，相比所述长底刃位于立铣刀的旋转方向前方的底刃的内端位于相比所述长底刃的内端远离所述轴线的位置，所述底刃也可以是从该位置向后端延伸的短底刃。据此，在轴线方向的前端观察时该短底刃的内端和相比该短底刃位于立铣刀的旋转方向后方的长底刃的内端上的切线所形成的角小于分别与这些长底刃及短底刃相连的外周刃在与所述轴线正交的剖面上所形成的角，因此相比之下能够缩短从所述短底刃切入被切削材料到长底刃切入为止的间隔。因此，通过如上所述切削刃长度较长而生成较多切屑的长底刃以及切削刃长度较短而生成较少切屑的该短底刃，能够实现切屑的生成量、切屑的大小、进而底刃受到的切削阻力的均匀化。结果是，能够使底刃的寿命均匀从而实现立铣刀寿命的延长。 

如以上说明所示，根据本发明，在长底刃中特别在内端中以被压缩的状态生成的切屑从该长底刃的后端外侧向与该长底刃相连的外周刃的排屑槽顺利地排出。据此，即使在难切削材料的切削中也难以产生切屑堵塞，且抑制切削时的阻力和负荷的增大。结果是能够实现高效的切削加工。 

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的侧视图。 

图2A是从轴线O方向的前端观察图1所示立铣刀主体的主视图。 

图2B是立铣刀主体在图1中的Z-Z剖视图。 

具体实施方式

在图1、图2A和图2B所示的本发明的一实施方式中，立铣刀主体1形成以轴线O为中心的大致圆柱状。在立铣刀主体1的后端(图1中的右侧)形成有刀柄部2，在前端形成有切削刃部3。立铣刀主体1通过将刀柄部2安装到机床的主轴上，从而在围绕轴线O沿旋转方向T旋转的同时，沿与轴线O交叉的方向进给，并通过切削刃部3对被切削材料进行切削加工。另外，根据不同情况，沿与轴线O交叉的方向进给的同时，也沿着从立铣刀主体1的后端朝向前端的轴线O的方向进给，从而同样对被切削材料进行切削加工。 

在切削刃部3的外周，从立铣刀主体1的前端朝向后端形成有随着趋向后端沿立铣刀的旋转方向T的后方旋绕的多条(在本实施方式中为四条)排屑槽4。进而，在这些排屑槽4朝向立铣刀旋转方向T的前方的壁面的外侧边棱部上分别形成有围绕轴线O的旋转轨迹形成以轴线O为中心的一个圆筒面的外周刃5。 

在各排屑槽4的前端部形成有使面向该立铣刀旋转方向T的所述壁面凹陷并朝向立铣刀主体1的前端的中心槽6。在这些中心槽6中面向立铣刀旋转方向T前方的壁面的外侧边棱部上分别形成有围绕轴线O的旋转轨迹形成为在该轴线O上具有中心的凸半球面的圆弧状的底刃7。即在本实施方式中，在立铣刀主体1的前端部的切削刃部3形成有四条底刃7，并且在前端部的外周形成有与底刃7分别相连的四条外周刃5。此外，这些底刃7也从立铣刀主体1的前端内侧(轴线O)沿着所述半球面，随着趋向后端外侧沿立铣刀旋转方向T的后方旋绕，且分别平滑地连接于外周刃5的前端。 

而且，这些底刃7之中的若干个(本实施方式中为两个)底刃7为在立铣刀主体1的前端部中从轴线O的附近向后端外侧延伸的长底刃7A。这里，在与轴线O正交的任意的剖面上，即在观察沿图1中的Z-Z线的立铣刀主体1的剖面时(参照图2B)，将连结与长底刃7A相连的外周刃5A和轴线O的直线C及连结与相比长底刃7A位于立铣刀旋转方向T前方的底刃7B相 连的外周刃5B和轴线O的直线D所形成的角(第一角)设为α。另外，在轴线O方向的前端观察时，即在轴线O方向观察立铣刀主体1的前端部时(参照图2A)，将长底刃7A的内端7a上的切线A和相比长底刃7A位于立铣刀旋转方向T前方的底刃7B的内端7b上的切线B所形成的角(第二角)设为θ。此时，角α大于角θ。 

这里，在本实施方式中，在四条底刃7之中夹着轴线O位于彼此相反侧的一对底刃7为长底刃7A，另一对底刃7为，在轴线O方向的前端观察时内端7b位于相比长底刃7A的内端7a远离轴线O的位置，且从该位置向后端外侧延伸的短底刃7B。这些长底刃7A和短底刃7B在圆周方向上交替配置。此外，包括这些长底刃7A、与该长底刃7A相连的外周刃5A、短底刃7B以及与该短底刃7B相连的外周刃5B等，立铣刀主体1的各部关于轴线O形成180°旋转对称。 

进而，在本实施方式中，关于随着趋向立铣刀主体1的后端而向立铣刀旋转方向T的后方旋绕的底刃7相对于轴线O的螺旋角，长底刃7A相对于轴线O的螺旋角大于相比该长底刃7A位于立铣刀旋转方向T的前方的短底刃7B相对于轴线O的螺旋角。据此，直线C和直线D所形成的角α大于切线A和切线B所形成的角θ。这里，在将形成于立铣刀主体1的底刃7及外周刃5的总数设为N时，这些角θ、α的大小分别为θ＜360°/N、α＞360°/N。在本实施方式中N＝4，因此θ＜90°、α＞90°。例如，在本实施方式中θ＝80°、α＝95°。 

在本实施方式中，底刃7及外周刃5的总数N为4，立铣刀主体1的各部关于轴线O为180°旋转对称。在这样的本实施方式中，在轴线O方向的前端观察时(参照图2A)，长底刃7A的内端7a上的切线A和相比该长底刃7A位于立铣刀旋转方向T前方的短底刃7B的内端7b上的切线B所形成的角θ小于短底刃7B的内端上的切线B和相比该短底刃7B位于立铣刀旋转方向T前方的另一条长底刃7A的内端7a上的切线A′所形成的角β。例如，在本实施方式中β＝100°。 

另一方面，在外周刃5中，在与轴线O正交的剖面上(参照图2B)，连结与长底刃7A相连的外周刃5A和轴线O的直线C及连结与相比该长底刃7A位于立铣刀旋转方向T前方的短底刃7B相连的外周刃5B和轴线O的直线D所形成的角α大于连结与短底刃7B相连的外周刃5B和轴线O的直线D及连结与相比该短底刃7B位于立铣刀旋转方向T前方的另一个长底刃7A相连的外周刃5A和轴线O的直线C′所形成的角γ。例如，在本实施方式中γ＝85°。 

即在本实施方式中，角θ、β的大小关系与角α、γ的大小关系相反。 

在如前所述的球头立铣刀中，在长底刃7A以及与该长底刃7A相连的外周刃5A的立铣刀旋转方向T的前方形成有包括中心槽6和排屑槽4的用于排出切屑的容屑槽。在本实施方式中，由于角α大于角θ，因此能够将在长底刃7A以及与该长底刃7A相连的外周刃5A的立铣刀旋转方向T前方，由中心槽6和排屑槽4形成的用于切屑排出的容屑槽的圆周方向宽度确保为越靠近外周刃5A越大。 

因此，即使在该容屑槽必须小的长底刃7A的内端7a及其附近生成的切屑被压缩，并从中心槽6向立铣刀主体1的后端外侧送出，也能够经由确保有越接近后端宽度越大的容屑槽的外周刃5A的排屑槽4顺利地排出切屑。另外，即使在对难切削材料这样易于产生切屑堵塞的材质进行切削加工时，也能够防止被压缩的切屑在中心槽6和排屑槽4中产生堵塞以导致切削阻力和负荷增大。其结果是能够实现顺利且高效的切削。 

在本实施方式中，由于长底刃7A的螺旋角大于短底刃7B的螺旋角，因此角α大于角θ。据此，在沿轴线O方向隔开存在的各位置上的长底刃7A的切线与在同一个位置上的短底刃7B的切线所形成的角随着该位置越靠近立铣刀主体1的轴线O方向的后端就变得越大。而且，在外周刃5A、5B中，同如上所述与轴线O正交的剖面上的直线C和直线D所形成的角α相等。因此，与该角例如越靠近立铣刀主体的后端越阶段性地增大的情况相比，能够顺利地排出切屑。 

而且，由于如前所述那样长底刃7A和短底刃7B的螺旋角不同，长底刃7A及短底刃7B在切入被切削材料时的阻力和负荷的方向、大小、或者切入周期在轴线O方向的每一个任意位置上不同。据此，能够使因作用于长底刃7A及短底刃7B的阻力和负荷引起的立铣刀主体1的振动相互抵消。进而，能够防止因产生于立铣刀主体1共振而产生的高频振颤。其结果是能够进一步顺利地进行高品位的切削加工。 

进而，在本实施方式中，在比长底刃7A更为立铣刀旋转方向T的前方配置有短底刃7B，长底刃7A的内端7a上的切线A及相比该长底刃7A位于立铣刀旋转方向T前方的短底刃7B的内端7b上的切线B所形成的角θ小于连结与长底刃7A相连的外周刃5A和轴线O的直线C及连结与相比该长底刃7A位于立铣刀旋转方向T前方的短底刃7B相连的外周刃5B和轴线O的直线D所形成的角α。据此，从短底刃7B切入被切削材料到相比该短底刃7B位于立铣刀旋转方向T后方的长底刃7A切入被切削材料为止的间隔减小。 

与此相对，该短底刃7B的内端7b上的切线B和相比该短底刃7B位于立铣刀旋转方向T前方的另一条长底刃7A的内端7a上的切线A′所形成的角β大于长底刃7A的内端7a上的切线A和相比该长底刃7A位于立铣刀旋转方向T前方的短底刃7B的内端7b上的切线B所形成的角θ。即，短底刃7B的切削刃长度较短，从而所作用的负荷较小。据此，从长底刃7A切入被切削材料到相比该长底刃7A位于立铣刀旋转方向T后方的短底刃7B切入被切削材料为止的间隔增大。 

因此，根据本实施方式，能够使由长底刃7A及短底刃7B生成的切屑的量及大小、或者各个底刃7作为整体受到的切削阻力均匀化，且能够使长底刃7A与短底刃7B的寿命均匀化。据此，由于能够防止因特定的底刃7的寿命缩短而导致立铣刀主体1整体的寿命缩短，因此能够均匀地使用所有的底刃7以实现立铣刀寿命的延长。 

另一方面，如此通过长底刃7A及短底刃7B以均匀的量生成的切屑经由 位于外周刃5A、5B的立铣刀旋转方向T前方的排屑槽4排出。在该排屑槽4中，在与该槽宽相关的与轴线O正交的剖面上连结外周刃5A、5B和该轴线O的直线C、D所形成的角α、γ的大小与如上所述与这些外周刃5A、5B相连的长短底刃7A、7B的内端7a、7b上的切线A、B所形成的角θ、β的大小相反。 

但是，在本实施方式中其大小的差如下：角θ、β的差(β-θ)为20°，与此相对地，角α、γ的差(α-γ)为10°，角α、γ的差小于角θ、β的差。因此在排屑槽4的槽宽上并不会产生极端的宽窄。因此，如上所述通过长底刃7A及短底刃7B以均匀的量生成的切屑不会在该排屑槽4中堵塞而被排出。因此，能够进一步促进切屑顺利的排出，能够实现更高效的切削。 

符号说明 

1  立铣刀主体 

2  刀柄部 

3  切削刃部 

4  排屑槽 

5  外周刃 

5A 与长底刃7A相连的外周刃 

5B 与短底刃7B相连的外周刃 

6  中心槽 

7  底刃 

7A 长底刃 

7B 短底刃 

7a 长底刃7A的内端 

7b 短底刃7B的内端 

O  立铣刀主体1的轴线 

T  立铣刀旋转方向 

A  在轴线O方向的前端观察时长底刃7A的内端7a上的切线 

B 在轴线O方向的前端观察时短底刃7B的内端7b上的切线 

C 在与轴线O正交的剖面上连结外周刃5A和轴线O的直线 

D 在与轴线O正交的剖面上连结外周刃5B和轴线O的直线 

θ在轴线O方向的前端观察时，切线A和相比该切线A位于立铣刀旋转方向T前方的切线B所形成的角 

α在与轴线O正交的剖面上，直线C和相比该直线C位于立铣刀旋转方向T前方的直线D所形成的角 

β在轴线O方向的前端观察时，切线B和相比该切线B位于立铣刀旋转方向T前方的切线A所形成的角 

γ在与轴线O正交的剖面上，直线D和相比该直线D位于立铣刀旋转方向T前方的直线C所形成的角 

Claims (2)

1.一种球头立铣刀，在围绕轴线旋转的立铣刀主体的前端部，围绕所述轴线的旋转轨迹为在该轴线上具有中心的半球状的多个底刃在圆周方向上隔开间隔地从所述前端部的前端内侧向后端外侧延伸而形成，

在所述立铣刀主体的外周部，与所述底刃的外端相连并向后端延伸的多个外周刃在圆周方向上隔开间隔地形成，

所述多个底刃之中的一部分底刃为从所述立铣刀主体的前端部的所述轴线的附近延伸的长底刃，

所述长底刃相对于所述轴线的螺旋角大于相比该长底刃位于立铣刀旋转方向前方的底刃相对于所述轴线的螺旋角，

在与所述轴线正交的剖面中，连结与所述长底刃相连的外周刃和所述轴线的直线及连结与相比所述长底刃位于立铣刀旋转方向前方的底刃相连的外周刃和所述轴线的直线所形成的角α，大于在所述轴线方向的前端观察时该长底刃的内端上的切线和相比该长底刃位于立铣刀旋转方向前方的底刃的内端上的切线所形成的角θ，

在与所述轴线正交的剖面上，所述角α大于连结与所述底刃相连的所述外周刃和所述轴线的直线及连结与相比所述底刃位于立铣刀旋转方向前方的另一个长底刃相连的外周刃和所述轴线的直线所形成的角γ，

包括所述长底刃、与该长底刃相连的外周刃、所述底刃以及与该底刃相连的外周刃等的立铣刀主体的各部关于所述轴线形成180°旋转对称，

所述角θ、β的大小关系与所述角α、γ的大小关系相反。

2.根据权利要求1所述的球头立铣刀，在所述多个底刃之中，相比所述长底刃位于立铣刀旋转方向前方的底刃的内端位于相比所述长底刃的内端远离所述轴线的位置，所述底刃为从该位置向所述立铣刀主体的后端延伸的短底刃。