CN107073603B - 立铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供即使在切屑的排出量多的加工条件下切屑排出性也良好并且底刃的耐欠损性良好的立铣刀。立铣刀(10)具备：设置于具有旋转轴(O)的立铣刀主体(1)的前端侧的底刃(2)、外周刃(5)、以及呈螺旋状地延伸的切屑排出槽(7)，在立铣刀主体(1)的沿着旋转轴(O)的剖面中，从前端侧朝向根部侧交替地存在有多个外周刃(5)与多个切屑排出槽(7)，各切屑排出槽(7)的最深位置(p)与旋转轴(O)的距离(ta、tb)相同，并且切屑排出槽(7)具有设置在外周刃(5)侧且包括最深位置(p)的第一区域(20)、设置在尾根棱(3)侧的第二区域(21)、以及边界(22)，从旋转轴(O)到根部侧的边界(22c)的距离(uc)比从旋转轴(O)到前端侧的边界(22a)的距离(ua)长。

Description

立铣刀
技术领域
本发明涉及一种立铣刀。
背景技术
立铣刀用于工件的铣槽、台肩切削等，需要将由切削产生的切屑顺畅地排出。因此，在多条外周切削刃间形成有切屑排出槽，提高切屑排出性。然而，当增大切屑排出槽时，立铣刀主体的最低壁厚(芯厚)变小，立铣刀主体的刚性降低，有时从立铣刀的切屑排出槽的后端附近即立铣刀的根部折损。
另一方面，在专利文献1中公开了如下内容：通过在立铣刀主体的后方，减小切屑排出槽增大立铣刀主体的剖面积，能够提高立铣刀的刚性抑制挠曲，进行尺寸精度高的切削加工。
对于这种立铣刀，谋求耐折损性高且良好的切屑排出性。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-118826号公报
发明内容
用于解决课题的手段
本发明的立铣刀具备：立铣刀主体，其具有旋转轴；切削刃部，其设置于所述立铣刀主体的前端侧；根部，其设置于所述切削刃部的后方；刀柄部，其设置于所述根部的后方；两个以上的底刃，其设置于所述切削刃部的前端侧；外周刃，其在所述切削刃部的所述底刃的后方设置至根部；以及切屑排出槽，其分别设置于所述外周刃之间，并且从前端侧呈螺旋状地延伸至根部，
在所述立铣刀主体的沿着所述旋转轴的剖面中，从前端侧朝向根部侧交替地存在有多个所述外周刃与多个所述切屑排出槽，各切屑排出槽的最深位置与所述旋转轴的距离相同，
并且，所述切屑排出槽具有：设置在所述外周刃侧且包括所述最深位置的第一区域；设置在与所述外周刃相反的尾根棱侧的第二区域；以及所述第一区域与所述第二区域的边界，最靠根部侧的所述边界到所述旋转轴的距离比最靠前端侧的所述边界到所述旋转轴的距离长。
附图说明
图1是本实施方式的立铣刀的侧视图。
图2A是从后方倾斜方向观察本实施方式的立铣刀时的立体图，图2B是图2A的切削刃部的放大图，图2C是图2B的切屑排出槽的放大图。
图3是从前端观察图1的立铣刀时的主视图。
图4是图1的立铣刀的Z-Z剖视图。
图5是图2的立铣刀的沿着旋转轴O的剖视图。
具体实施方式
图1～5的立铣刀10是实心式的立铣刀，至少包括切削刃9的部分由超硬合金、金属陶瓷、cBN等硬质材料构成，立铣刀10具备以立铣刀1的旋转轴O为中心的直径D的大致圆柱状的立铣刀主体1。如图1以及图2A所示，立铣刀主体1从后端朝向前端包括刀柄部14、根部15以及切削刃部16。
如图1所示，立铣刀10从切削刃部16的前端起在所谓的切削刃长L的范围内具有外周刃5，外周刃5相对于旋转轴O以扭转角α扭转，呈螺旋状地设置在立铣刀主体1的外周。
根据图3的从前端观察时的主视图，立铣刀10具备：具有旋转轴O的立铣刀主体1；以及设置于立铣刀主体1的前端的两个以上(在图3中为四个)的底刃2。外周刃5向底刃2的后方延伸，以切削刃长L的长度设置。如图1、图2B所示，外周刃5与底刃2在底刃2的外周端即拐角8处平滑地连结，作为切削刃9而发挥功能。
如图1、图2A、图5所示，在外周刃5之间分别设置有切屑排出槽7。切屑排出槽7从前端侧呈螺旋状地延伸至根部15侧。如图2B所示，在根部15设置有螺旋槽尾部(日语：切れ上がり部)12，该螺旋槽尾部12沿切削刃部16的切屑排出槽7延伸，且比切屑排出槽7的槽底浅。
如立铣刀主体1的沿着旋转轴O的剖面即图5所示，立铣刀10从前端侧朝向根部15侧交替地具有多个外周刃5和多个切屑排出槽7。需要说明的是，在图5所示的立铣刀主体1的沿着旋转轴O的剖面中示出的多个外周刃5与多个切屑排出槽7中，包括多条外周刃5与切屑排出槽7，并且也包括在前端侧与后端侧出现的同一条外周刃5和切屑排出槽7的重复。
在切屑排出槽7与底刃2之间，通过设置切口13而设置有平面状的前刀面6。在图3中前刀面6以及外周刃5不可见，但通过括弧示出它们的位置。前刀面6与前端后刀面4的交叉两侧线为底刃2。需要说明的是，在图1、图2A、图2B、图5中，旋转轴O用虚线示出。
在图3、图4中，立铣刀10从各底刃2起分别沿立铣刀10的旋转方向配备有切屑排出槽7。在切屑排出槽7中的，在外周刃5(底刃2的最外点)的对面的位置设置有尾根棱3。在底刃2的旋转方向的相反方向设置有前端后刀面4。在本实施方式中，将隔着立铣刀主体1的切屑排出槽7与外周刃5对置的后刀面的终端定义为尾根棱3。如图4的Z-Z剖面所示，在与旋转轴O垂直的剖面中，尾根棱3(3x)是在旋转方向上与对置的外周刃5(5x)邻接的外周刃5(5y)的侧方后刀面17(17y)与切屑排出槽7的交点。
在本实施方式中，如图5所示，各切屑排出槽7(7a～7c)的最深位置p(pa～pc)与旋转轴O的距离t(ta～tc)相同。换言之，图4的与旋转轴O垂直的横剖面中的芯厚d在图5的沿着旋转轴O的剖面中在各切屑排出槽7(7a～7c)处相同。切屑一边与切屑排出槽7的槽底强力接触并弯曲一边被引导至切屑排出槽7的后端，因此即使产生大量的切屑，也能够将切屑引导至切屑排出槽7的后端，切屑排出性良好。需要说明的是，在本实施方式中，距离t(ta～tc)相同是指，距离t((ta～tc)/t)的差异在5％以内。
在此，在图4所示的具有切屑排出槽7的位置处的与旋转轴O正交的剖面中，芯厚d与立铣刀10的直径D之比(d/D)为0.5～0.8倍。若处于该范围内，则立铣刀10的强度高，能够抑制立铣刀10的折损。在图4中，用在立铣刀10的中心部绘出的最大的圆c的直径定义芯厚d，芯厚d同旋转轴O与切屑排出槽7的最深位置P之间的距离的2倍相等。
切屑排出槽7通过在制造工序中对立铣刀主体1进行至少两次加工而形成，具有外周刃5侧的第一区域20、尾根棱3侧的第二区域21、以及第一区域20与第二区域21的边界22。第一区域20含有切屑排出槽7的最深位置p。
在本实施方式中，在进行第一区域20的加工时，从切削刃部16的前端至后端以相同的槽深度进行加工。然后，在进行第二区域21的加工时，以从切削刃部16的前端朝向后端而槽深度逐渐变浅的方式进行加工，从而制作第一区域20、第二区域21以及第一区域20与第二区域21的边界22。
需要说明的是，对于第一区域20与第二区域21而言，能够根据加工条筋的状态(朝向、形状)不同而进行辨别。第一区域20与第二区域21的边界22可以如图2～4所示平滑连接，也可以为边界22突出的形式。
在本实施方式中，如图2B以及图2C所示，在第一区域20中，沿与切屑排出槽7的行进方向相同的方向存在有第一筋25。另一方面，在第二区域21中，沿着与朝向切屑排出槽的后方的行进方向呈锐角地交叉的方向存在有第二筋26。需要说明的是，在图2C中，用虚线示出第一筋25以及第二筋26。由此，容易向切屑排出槽7的后端引导切屑，并且能够抑制切屑从切屑排出槽7飞出，因此切屑排出性提高。能够通过如下方法而制作出这种结构，在制造工序中，例如，在对第一区域20进行加工时，使磨石以与扭转角α平行的朝向移动而进行加工，在对第二区域21进行加工时，使磨石以与扭转角α相比向工具轴侧倾倒的朝向移动而进行加工。
在本实施方式中，切屑排出槽7的从旋转轴O到最靠根部15侧的切屑排出槽7c的边界22c的距离uc比从旋转轴O到最靠前端侧的切屑排出槽7a的边界22a的距离ua长。由此，能够加厚立铣刀10的根部15的立铣刀主体1的壁厚，因此能够抑制自立铣刀10的根部15的折损。需要说明的是，即使在切屑排出槽7的根部15侧，切屑排出槽7的容积较小，并非槽底的边界22c的深度变浅，但由于切屑已经变形，因此切屑不会与边界22c强力接触。因此，不会对切屑排出性带来负面影响。需要说明的是，在本实施方式中，距离uc比距离ua长是指uc/ua大于1.05。
在本实施方式中，如图5所示，从旋转轴O到切屑排出槽7的边界22的距离ua、ub、uc从前端侧朝向根部15侧逐渐变长(ua＜ub＜uc)。由此，立铣刀10的切屑排出性更加顺畅，并且还抑制了立铣刀10的折损。
在本实施方式中，切削刃部16的前端侧的剖面中的立铣刀主体1的面积Sb1与切屑排出槽7的面积Sg1之比(Sg1/Sb1)比切削刃部16的后端侧的剖面中的立铣刀主体3的面积Sb2与切屑排出槽7的面积Sg2之比(Sg2/Sb2)大。由此，立铣刀主体1的耐折损性高，并且切屑排出性良好。在此，在本实施方式中，通过除设置有切口13的区域以外的切削刃部16的前端位置(图1、图5的X-X)、即切口13的尾部的位置处的剖面来确认切削刃部16的前端侧的剖面。另外，通过存在于切削刃部16的根部的螺旋槽尾部12跟前的立铣刀主体1的后端位置(图1、图5的Y-Y)处的剖面来确认切削刃部16的后端侧的剖面。
在比(Sg1/Sb1)为0.6～1.2、比(Sg2/Sb2)为0.3～0.6的情况下，能够均衡地提高立铣刀主体1的耐折损性、切屑排出性。
另外，根据本实施方式，由于在前刀面6设置有切口13，从而未设置有第一区域20、第二区域21以及边界22。因此，在底刃2处未形成有与第一区域20、第二区域21以及边界22连续的凹凸。其结果是，切屑的排出量多的底刃2处的切削阻力不会增高，能够抑制加工面粗糙、切屑堵塞、底刃2缺损的情况。
此外，虽然根据切削刃9的数量而有所不同，但图4所示的切屑排出槽7的开度角的优选范围为30°～165°。若处于该范围，则切削不会在切屑排出槽7中堵塞，并且也不会出现切屑未被切屑排出槽7引导而从切屑排出槽7飞出的情况。需要说明的是，在图4中，用连结切屑排出槽7的底刃2的外周端(外周刃5的前端的位置)与旋转轴O的直线(用虚线示出)、和连结尾根棱3与旋转轴O的直线(用虚线示出)所成的角度定义切屑排出槽7的开度角。
在本实施方式中，外周刃5的扭转角α为30°～45°。若为该角度，则朝向与旋转轴O正交的方向的切削阻力成分减少，因此具有能够降低朝向立铣刀10的负载的效果。从前端侧观察时邻接的外周刃5彼此之间的间隔(距离)w为立铣刀10的直径D的0.25～0.75倍。根据本实施方式，即使切屑排出槽7像这样狭窄也发挥良好的切屑排出性。
在本实施方式中，形成为多个切削刃9的至少一个与其他切削刃9不是点对称的形状的不等分割。换句话说，至少一个的切削刃9形成为与其他切削刃9非对称的形状，能够抑制在切削时立铣刀10谐振而产生颤振的情况。作为将至少一个切削刃9形成为非对称的形状的一例，有改变一部分底刃2以及与其连续的外周刃5的开度角的方法(不等分割)、改变扭转角α的方法(不等导程)等方法。需要说明的是，在图3中，底刃2(2x、2y、2x’、2y’)中的底刃2x、2x’形成为与底刃2y、2y’不同的开度角，如图4所示，外周刃5(5x、5x’)的开度角β1与外周刃5(5y、5y’)的开度角β2不同。
例如，在两个以上的外周刃5中的至少一个外周刃5的扭转角α与其他外周刃5的扭转角α’(未图示)不同的情况下，能够使底刃2侧的各切屑排出槽7的切屑排出性良好。
本实施方式的立铣刀10能够通过再研磨而使切削刃再生。具体地说，通过切屑排出槽7的再研磨加工与前刀面6的切口13的再研磨加工，能够使底刃2以及外周刃5再生。
附图标记说明
1 立铣刀主体
2 底刃
3(3a～3c) 尾根棱
4 前端后刀面
5(5a～5c) 外周刃
6 前刀面
7(7a～7c) 切屑排出槽
8 拐角
9 切削刃
10 立铣刀
11 槽底
12 螺旋槽尾部
13 切口
14 刀柄部
15 根部
16 切削刃部
17 侧方后刀面
20(20a～20c) 第一区域
21(21a～21c) 第二区域
22(22a～22c) 边界
25 第一筋
26 第二筋
O 旋转轴
D 立铣刀的直径
α 扭转角
β1、β2 开度角
c 具有切屑排出槽的位置处的与旋转轴正交的剖面中的、在立铣刀
的中心部描绘出的最大的圆
d 芯厚

Claims (6)

1.一种立铣刀，其具备：
立铣刀主体，其具有旋转轴；
切削刃部，其设置于所述立铣刀主体的前端侧；
根部，其设置于所述切削刃部的后方；
刀柄部，其设置于所述根部的后方；
两个以上的底刃，其设置于所述切削刃部的前端侧；
外周刃，其在所述切削刃部的所述底刃的后方设置至所述根部；以及
切屑排出槽，其分别设置于所述外周刃之间，并且从所述前端侧呈螺旋状地延伸至所述根部，
在所述立铣刀主体的沿着所述旋转轴的剖面中，从所述前端侧朝向所述根部侧交替地存在有多个所述外周刃与多个所述切屑排出槽，各个所述切屑排出槽的最深位置与所述旋转轴的距离相同，
并且，所述切屑排出槽具有：设置在所述外周刃侧且包括所述最深位置的第一区域；设置在与所述外周刃相反的尾根棱侧的第二区域；以及所述第一区域与所述第二区域的边界，
从所述旋转轴到最靠所述根部侧的所述边界的距离比从所述旋转轴到最靠所述前端侧的所述边界的距离长。
2.根据权利要求1所述的立铣刀，其中，
所述边界距所述旋转轴的距离从所述前端侧朝向所述根部侧逐渐变长。
3.根据权利要求1或2所述的立铣刀，其中，
在所述第一区域中沿与所述切屑排出槽的行进方向相同的方向存在有第一筋，在所述第二区域中沿与朝向所述切屑排出槽的后方的行进方向呈锐角地交叉的方向存在有第二筋。
4.根据权利要求1或2所述的立铣刀，其中，
所述切削刃部的所述前端侧的剖面中的所述立铣刀主体的面积Sb1与所述切屑排出槽的面积Sg1之比即Sg1/Sb1，比所述切削刃部的后端侧的剖面中的所述立铣刀主体的面积Sb2与所述切屑排出槽的面积Sg2之比即Sg2/Sb2大。
5.根据权利要求4所述的立铣刀，其中，
所述比即Sg1/Sb1为0.6～1.2，所述比即Sg2/Sb2为0.3～0.6。
6.根据权利要求1或2所述的立铣刀，其中，
两个以上的所述外周刃中的至少一个所述外周刃的扭转角与其他的所述外周刃的扭转角不同。
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