CN107921558A - 立铣刀及切削加工件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立铣刀，具有：棒状体的主体部，沿着旋转轴从第一端向第二端延伸；切削刃，位于主体部的第一端侧；切口，与切削刃邻接配置；第一槽，包围切口，从切口向第二端呈螺旋状延伸；以及第二槽，包围第一槽，从第一槽向第二端呈螺旋状延伸，在与旋转轴垂直的截面上，第一槽的深度比第二槽更深。

Description

立铣刀及切削加工件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种立铣刀以及切削加工件的制造方法。

背景技术

立铣刀用于工件的槽加工以及台肩加工等，需要将切削产生的切屑顺利地排出。因此，在多条外周切削刃之间形成有切屑排出槽来提高切屑排出性。另外，如日本特开2015-080844号公报(专利公报1)所示，在立铣刀的切屑排出槽的顶端侧设有用于形成底刃的切口(gash)。

然而，在槽加工和台肩加工中切屑的排出状态不同，特别是在生成大量切屑的槽加工中存在切屑堵塞的情况。另外，如果加深切屑排出槽，则由于立铣刀主体的芯厚度变小，立铣刀主体的刚性降低，因此，在与立铣刀主体的旋转轴垂直的方向施加的阻力大的台肩加工中，存在立铣刀主体挠曲较大，立铣刀的加工精度降低的情况。

发明内容

根据一实施方式的立铣刀，具有：棒状体的主体部，沿着旋转轴从第一端向第二端延伸；切削刃，位于该主体部的所述第一端侧；切口，与所述切削刃邻接配置；第一槽，包围该切口，且从所述切口向所述第二端呈螺旋状延伸；以及第二槽，包围该第一槽，且从所述第一槽向所述第二端呈螺旋状延伸，在与所述旋转轴垂直的截面上，所述第一槽的深度比所述第二槽更深。

附图说明

图1是表示一个实施方式的立铣刀的侧视图。

图2是图1所示的立铣刀的第一端侧的放大图。

图3是使图2所示的立铣刀旋转90°的侧视图。

图4是朝向第一端观察图1所示的立铣刀的示意图。

图5是图2所示的立铣刀的X-X剖视图。

图6是图2所示的立铣刀的Y-Y剖视图。

图7是图2所示的立铣刀的Z-Z剖视图。

图8是表示第一实施方式的切削加工件的制造方法的示意图。

图9是表示第二实施方式的切削加工件的制造方法的示意图。

具体实施方式

图1所示的立铣刀30是实心型的立铣刀，具有：棒状体的主体部1，沿着旋转轴O从第一端A向第二端B延伸；第一切削刃2，位于主体部1的第一端A侧；切口3，与第一切削刃2邻接配置；第一槽4a，包围切口3，且从切口3向主体部1的第二端B呈螺旋状延伸；以及第二槽4b，包围第一槽4a，且从第一槽4a向主体部1的第二端B呈螺旋状延伸。

如图5所示，由于本实施方式中的主体部1是具有以旋转轴O为中心的直径D，且沿着旋转轴O从第一端A向第二端B延伸的棒状体，因此主体部1大致为圆柱状体。此外，在图1等中，旋转轴O用双点划线表示。对于主体部1而言，至少第一切削刃2所处的部分由超硬合金、金属陶瓷或cBN(Cubic Boron Nitride：立方氮化硼)等硬质材料构成。

如图1所示，主体部1由位于第二端B侧的刀柄部1a、相对于刀柄部1a位于第一端A侧的根部1b以及相对于根部1b位于第一端A侧的切削刃部1c构成。如图5～图7所示，主体部1的芯厚度d1～d3可以越靠近第二端侧越大(d1＜d2＜d3)。当满足该结构时，能抑制主体部1的挠曲。

本实施方式中的立铣刀30具有第一切削刃2。第一切削刃2位于主体部1的第一端A侧，是通常被称为底刃的部分。第一切削刃2既可以仅为一个，也可以存在多个。如图4所示，本实施方式中的立铣刀30具有4个第一切削刃2。

另外，本实施方式中的立铣刀30除了第一切削刃2以外还具有第二切削刃5。第二切削刃5位于主体部1的外周，是通常被称为外周刃的部分。第二切削刃5与第一切削刃2的外周侧的端部连接。在本实施方式中，由于存在4个第一切削刃2，因此也存在4个第二切削刃5。

第二切削刃5从第一切削刃2向第二端B侧延伸。在图2和图3中，将第二切削刃5在沿着旋转轴O方向上的长度表示为切削刃长度L。另外，第二切削刃5相对于旋转轴O以螺旋角α3扭转，呈螺旋状位于主体部1的外周。第一切削刃2和第二切削刃5也可以平滑地邻接。由第一切削刃2以及第二切削刃5构成切削刃。

切口3与第一切削刃2邻接配置。切口3位于上述区域，从而沿着第一切削刃2形成前刀面6。本实施方式中的前刀面6是平坦的平面形状。

第一槽4a包围切口3，且从切口3向第二端B呈螺旋状延伸。但是，第一槽4a并不包围切口3的整个外周，而包围切口3的除了沿着第一切削刃2的部分以外的范围。

第二槽4b包围第一槽4a，且从第一槽4a向第二端B呈螺旋状延伸。但是，第二槽4b并不包围第一槽4a的整个外周，而包围第一槽4a的除了第一端A侧的一部分以外的范围。由于第二槽4b从第一槽4a向第二端B延伸，因此第二槽4b比第一槽4a向第二端B侧延伸得更长。

如上所述，本实施方式中的立铣刀30的作为排出切屑的槽4具有第一槽4a以及第二槽4b。本实施方式中的槽4具有：位于第一端A侧且第一槽4a和第二槽4b所处的部分4c；以及位于第二端B侧且仅第二槽4b所处的部分4d。

另外，如图5和图6所示，在本实施方式中，在与旋转轴O垂直的截面中，第一槽4a的深度t1比第二槽4b的深度t2更深。因此，在加工状况不同的槽加工以及台肩加工中的任意一种情况下，均能够良好地进行切削加工。

具体而言，在槽加工中，易于在第一切削刃2中产生大量的切屑。然而，由于在部分4c存在深度相对深的第一槽4a，因此切屑的容纳量大，能够降低切屑堵塞的可能性。另外，在台肩加工中，在与旋转轴O垂直的方向作用的阻力容易增大。但是，在部分4d不存在深度相对深的第一槽4a，而仅存在作为槽4的第二槽4b。因此，由于立铣刀30具有高的刚性，因此能够抑制挠曲和破损。

在此，在图5～图7所示的剖视图中，本实施方式中的槽4的深度是指从主体部1的外切圆至第一槽4a以及第二槽4b的底部为止的深度。在图5～图7中，将第一槽4a的深度表示为t1，将第二槽4b的深度表示为t2。

由第一槽4a以及第二槽4b构成的槽4位于主体部1的外周。因此，如图2所示，在存在多个第一切削刃2的情况下，槽4分别位于多个第二切削刃5之间。如作为与旋转轴O垂直的截面的图5～图7所示，在主体部1的外周多个第二切削刃5与多个槽4交替配置。除了第二切削刃5和槽4以外，第二退刀面7也位于主体部1的外周。除此之外，在主体部1可以具有距旋转轴O的距离与第二切削刃5相同的边缘部。

槽4从主体部1的切削刃部1c向根部1b呈螺旋状延伸。如图2和图3所示，槽4具有位于根部1b的截止部8。越靠近第二端B侧，截止部8的深度越浅。

如图4所示，当朝向第一端A观察时，槽4分别从各第一切削刃2起位于立铣刀30的旋转方向R的前方。在槽4中，在第二切削刃5(第一切削刃2的最外点)的对面的位置具有棱9。换言之，第二切削刃5和棱9以中间夹着槽4的方式配置。此时，以槽4为基准，第二切削刃5位于旋转方向R的后方，棱9位于旋转方向R的前方。

第一退刀面10相对于第一切削刃2位于旋转方向R的后方。在本实施方式中，将主体部1的隔着槽4与第二切削刃5相向的第二退刀面7的末端定义为棱9。如图5～图7所示，在与旋转轴O垂直的截面中，棱9由第二退刀面7与槽4的交点表示。

在本实施方式中，将部分4c的长度与主体部1的直径D的比，换言之，第一槽4a在沿着旋转轴O的方向上的长度与主体部1的直径D的比设定为1～1.6。当将上述比设定为1～1.6时，槽加工时的切屑排出性和台肩加工时的主体部1的刚性都能够提高。

在本实施方式中，对于第一槽4a的深度t1而言，第二端B侧的深度比第一端A侧的深度浅。当第一槽4a为上述结构时，在槽加工以及台肩加工中的任意一种情况下均能够更好地进行切削加工。能够加深第一槽4a的在槽加工中容易堵塞切屑的第一端A侧的深度，而且能够使第一槽4a的在台肩加工中容易受到大负荷的第二端B侧的深度变浅。

特别是，在本实施方式中，对于第一槽4a的深度t1而言，从第一端A侧越靠近第二端B侧越浅。当第一槽4a为上述结构时，由于第一槽4a中的切屑容易顺利地向第二端B侧流动，因此，切屑排出性提高。另外，由于在第一槽4a中的靠第二端B侧的端部，与第二槽4b之间难以形成大台阶，因此切屑难以堵塞。特别是，当在第一槽4a的靠第二端B侧的端部，第一槽4a与第二槽4b没有台阶地邻接时，切屑排出性好。

作为槽4，除了第一槽4a以及第二槽4b以外，例如在第一槽4a与第二槽4b之间还可以配置有其他的区域，在本实施方式中，第一槽4a与第二槽4b邻接，槽4由第一槽4a以及第二槽4b构成。当槽4如上所述地构成时，能够确保第一槽4a和第二槽4b的空间宽敞。

在本实施方式中，比第一槽4a更靠第二端B的一侧换言之部分4d的第二槽4b的深度恒定，或者从第一端A侧越靠近第二端B侧越浅。在从第一端A侧越靠近第二端B侧越浅的情况，第二槽4b的深度的倾斜比第一槽4a的深度的倾斜更平缓时，能够更加进一步提高第一切削刃2以及第二切削刃5中的切屑排出性。第一槽4a的深度的倾斜用第一槽4a的第一端A侧端部处的深度与第一槽4a的第二端B侧端部处的深度之差除以第一槽4a的长度而得到的值(tanθ)来表示。第二槽4b的深度的倾斜也同样地求出。

在本实施方式中，第一槽4a的螺旋角α1比第二槽4b的螺旋角α2更小。当第一槽4a以及第二槽4b的螺旋角如上所述地构成时，能够在不损害第二切削刃5中产生的切屑的切屑排出性的情况下提高在第一切削刃2中产生的切屑的切屑排出性。即，第二切削刃5与第一槽4a之间作为第二切削刃5的前刀面发挥作用，但尽可能地设定为该前刀面的状态在第一端A侧与第二端B侧没有差异，从而第二切削刃5发挥稳定的切削性能。

在此，第一槽4a的螺旋角α1定义为直线L1与旋转轴O所形成的角，该直线L1为沿着第一槽4a中的槽深度最深的底部的直线，第二槽4b的螺旋角α2定义为直线L2与旋转轴O所形成的角，该直线L2为沿着第二槽4b中的槽深度最深的底部的直线。第一槽4a的螺旋角α1为33°～40°，第二槽4b的螺旋角α2为30°～37°。

此外，在本实施方式中，第二切削刃5的螺旋角α3与第二槽4b的螺旋角α2相同，为30°～37°。如果所述螺旋角α3为该角度，则由于切削阻力中的作用于与旋转轴O垂直的方向的力变小，因此能够减小施加给立铣刀30的负荷。从第一端侧观察的邻接的第二切削刃5、5之间的间隔(距离)w根据第二切削刃5的数量不同而不同，例如为立铣刀30的直径D的0.25～0.5倍。

在本实施方式中，侧视时越靠近第二端，第一槽4a的宽度越窄。当第一槽4a为上述结构时，由于在部分4c以及部分4d中的任意一个部分中，均能够使第二槽4b中与第二切削刃5邻接的部分即第二槽4b中作为第二切削刃5的前刀面发挥作用的部分稳定且容易确保该部分，因此第二切削刃5处的切削性能稳定。

第二槽4b的位于第二切削刃5与第一槽4a之间的部分的宽度恒定。另外，第二槽4b的位于第二切削刃5与棱9之间的部分的宽度从第一端A侧越靠近第二端B侧越宽。换言之，对于第二槽4b而言，在旋转方向R的后方比第一槽4a更靠外周侧的部分的宽度恒定，而且在旋转方向R的前方比第一槽4a更靠外周侧的部分的宽度越靠近第二端B越宽。

当第二槽4b为上述结构时，由于将第二槽4b中的作为第二切削刃5的前刀面发挥作用的部分设定为在第一端A侧与第二端B侧宽度相同，因此第二切削刃5能够发挥稳定的切削性能。此外，在本实施方式中，第二槽4b的作为第二切削刃5的前刀面发挥作用的部分的宽度恒定是指该部分的宽度偏差在10％以内。

另外，如图2、图3以及图7所示，第二槽4b在比第一槽4a更靠第二端B侧处的与旋转轴O垂直的截面上，由彼此相邻的两个凹曲面形状的槽部11、12构成。当第二槽4b为上述结构时，使槽4的容量最佳，而且容易调整第二切削刃5侧的前角。根据加工纹理的状态不同(方向、形状)，能够辨别上述两个槽部11、12。两个槽部11、12可以平滑地连接，但它们之间也可以具有突起13。在制造工序中，由上述两个槽部11、12构成的槽4通过对主体部1至少进行两次槽加工来形成。

如图4所示，本实施方式的立铣刀30具有4个第一切削刃2。此时，4个第一切削刃2由通过旋转轴O且位于彼此旋转对称的位置的两个第一切削刃2(以下，称为第一部分2a)以及远离旋转轴O且位于彼此旋转对称的位置的两个第一切削刃2(以下，称为第二部分2b)构成。即，本实施方式的立铣刀30为具有4个以上的第一切削刃2的结构，并且第一切削刃2包括两个第一部分2a以及两个第二部分2b。通常，第一部分2a是被称为主切削刃的部分，第二部分2b是被称为副切削刃的部分。

在本实施方式中，在与旋转轴O垂直的截面上，从第一部分2a延伸的第一槽4a的深度t1p比从第二部分2b延伸的第一槽4a的深度t1c更深。当第一槽4a为上述结构时，能够维持主体部1的刚性，而且能够提高第一部分2a的切屑排出性。由于第一部分2a的切削刃长度比第二部分2b长，因此第一部分2a的切屑的生成量多。因此，对于槽4的容量而言，要求在第一部分2a生成的切屑经过的第一槽4a的部分比在第二部分2b生成的切屑经过的第一槽4a的部分更大。

此外，当存在多个第一切削刃2时，可以不采用如本实施方式那样具有第一部分2a以及第二部分2b的结构，其结构也可以是多个第一切削刃2中的至少一个与其它第一切削刃2形成非点对称形状的不等分割的结构。在至少一个第一切削刃2为与其它第一切削刃2非对称的形状的情况下，能够抑制切削时立铣刀30共振而产生颤动。

作为抑制颤动的结构，除了将第一切削刃2的配置设为上述非对称的结构以外，还可以采用改变一部分第一切削刃2以及与其连续的第二切削刃5的开度角的结构(不等分割)、或者改变螺旋角α3的结构。

图6所示的槽4的开度角β1、β2根据第一切削刃2的数量不同而不同，其优选范围为30°～165°。如果所述开度角β1、β2为该范围，则切屑不会堵塞槽4，且切屑不会因槽4卷起从而飞出的可能性降低。

另外，在图6中，将槽4的开度角β1、β2定义为连接第二切削刃5和旋转轴O的直线与连接棱9和旋转轴O的直线所形成的角度。在图5～图7中，对于与第一部分2a连续的第二切削刃5的开度角β1和与第二部分2b连续的第二切削刃5的开度角β2不同。

本实施方式的立铣刀30能够通过再研磨来再生切削刃。具体而言，通过对槽4进行再研磨加工以及对前刀面6的切口3进行再研磨加工，能够再生第一切削刃2以及第二切削刃5。此时，根据情况，优选对第一槽4a也进行再加工来最优化槽4。

＜切削加工件的制造方法＞

使用图8、图9说明本实施方式的切削加工件的制造方法。

图8是表示作为第一实施方式使用图1的立铣刀对被削材料进行台肩加工的切削加工件的制造方法的示意图。在本实施方式中，如图8A所示，使立铣刀30一边以旋转轴O为基准沿箭头A方向旋转一边向箭头B方向移动，从而接近被削材料100。

接着，如图8B所示，使旋转的立铣刀30与被削材料100接触。具体而言，使正在旋转的立铣刀30向与旋转轴O垂直的方向即箭头C方向移动，使第一切削刃和第二切削刃与被削材料100的表面接触。被削材料100的与第二切削刃接触而被切削的被切削面为侧切削面101。另外，被削材料100的由第一切削刃切削的被切削面为底切削面102。

如图8C所示，切削加工结束后，将立铣刀30保持原样地向箭头C方向移动，使立铣刀30从被削材料100离开，从而能得到所期望的切削加工件110。根据上述理由，由于立铣刀30在台肩加工中具有优异的切削能力，因此能够得到加工面精度良好的切削加工件110。

此外，当继续进行切削加工时，在保持立铣刀30旋转的状态不变反复进行使立铣刀30的切削刃与被削材料100的不同部位接触的工序即可。在本实施方式中，使立铣刀30接近被削材料100，但只要使立铣刀30与被削材料100相对接近即可，例如也可以使被削材料100接近立铣刀30。在这点上，对于使立铣刀30远离被削材料100的工序也是同样的。

图9是表示作为第二实施方式使用图1的立铣刀对被削材料进行槽加工的切削加工件的制造方法的示意图。在本实施方式中，如图9A所示，与图8A同样地使立铣刀30接近被削材料100。

接着，如图9B、图9C所示，使正在旋转的立铣刀30与被削材料100的表面接触。具体而言，如图9B所示，使正在旋转的立铣刀30向与旋转轴O平行的方向即箭头B方向移动，使第一切削刃以及第二切削刃与被削材料100的表面接触。然后，使立铣刀30向与旋转轴O垂直的方向即箭头C方向移动，使第一切削刃以及第二切削刃与被削材料100的表面接触。由此，被削材料100的与第一切削刃接触而被切削的被切削面为底切削面103。另外，被削材料100的由第二切削刃切削的被切削面为侧切削面104。

如图9D所示，切削加工结束后，使立铣刀30向与箭头B方向相反的D方向移动，使立铣刀30远离被削材料100，从而能得到所期望的切削加工件111。根据上述理由，由于立铣刀30在槽加工中也具有优异的切削能力，因此，能够得到加工面精度良好的切削加工件111。此外，也能够进行将台肩加工与槽加工结合的切削加工。

以上，对一实施方式的立铣刀以及使用该立铣刀的切削加工件的制造方法进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内当然能够为任意的实施方式。

附图标记说明

30 立铣刀

1 主体部

1a 刀柄部

1b 根部

1c 切削刃部

2 第一切削刃

2a 第一部分

2b 第二部分

3 切口

4 槽

4a 第一槽

4b 第二槽

5 第二切削刃

6 前刀面

7 第二退刀面

8 截止部

9 棱

10 第一退刀面

11、12 槽部

13 突起

O 旋转轴

D 立铣刀的直径

α 螺旋角

β 开度角

d 芯厚度

Claims (11)

1.一种立铣刀，

具有：

棒状体的主体部，沿着旋转轴从第一端向第二端延伸；

切削刃，位于该主体部的所述第一端侧；

切口，与所述切削刃邻接配置；

第一槽，包围该切口，从所述切口向所述第二端呈螺旋状延伸；以及

第二槽，包围该第一槽，从所述第一槽向所述第二端呈螺旋状延伸，

在与所述旋转轴垂直的截面上，所述第一槽的深度比所述第二槽的深度更深。

2.如权利要求1所述的立铣刀，其中，所述第一槽在沿着旋转轴的方向上的长度与所述主体部的直径的比为1～1.6。

3.如权利要求1或2所述的立铣刀，其中，

在比所述第一槽更靠所述第二端侧的与所述旋转轴垂直的截面上，所述第二槽具有相邻的两个凹曲面形状的槽部。

4.如权利要求1～3中任一项所述的立铣刀，其中，所述第一槽的靠所述第二端侧的深度比所述第一槽的靠所述第一端侧的深度更浅。

5.如权利要求4所述的立铣刀，其中，所述第一槽的深度从所述第一端侧越靠近所述第二端侧越浅。

6.如权利要求1～5中任一项所述的立铣刀，其中，比所述第一槽更靠所述第二端侧的所述第二槽的深度恒定，或者从所述第一端侧越靠近所述第二端侧越浅。

7.如权利要求1～6中任一项所述的立铣刀，其中，所述第一槽的螺旋角比所述第二槽的螺旋角更小。

8.如权利要求1～7中任一项所述的立铣刀，其中，侧视时越靠近所述第二端所述第一槽的宽度越窄。

9.如权利要求8所述的立铣刀，其中，在旋转方向的后方，比所述第一槽位于更靠外周侧的所述第二槽的部分的宽度恒定，在旋转方向的前方，比所述第一槽位于更靠外周侧的位置的所述第二槽的部分的宽度越靠近所述第二端越宽。

10.如权利要求1～9中任一项所述的立铣刀，其中，

从第一端侧观察端面时，所述切削刃具有4个以上的部分，所述4个以上的部分包括通过所述旋转轴且位于彼此旋转对称的位置的两个第一部分以及与所述旋转轴分离且位于彼此旋转对称的位置的两个第二部分，

在与所述旋转轴垂直的截面上，从所述第一部分延伸的所述第一槽的深度比从所述第二部分延伸的所述第一槽的深度更深。

11.一种切削加工件的制造方法，包括：

使权利要求1～10中任一项所述的立铣刀旋转的工序；

使正在旋转的所述立铣刀与被削材料接触的工序；以及

使所述立铣刀离开所述被削材料的工序。