JP6968933B2 - カッターヘッド構造及び切削ツール - Google Patents

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Description

本発明は、精密加工の技術分野に関し、特に、カッターヘッド構造及び切削ツールに関する。
現在、従来の球面フライスの上部の中心点には主切削刃が設けられ、曲面をフライス加工する場合、主切削刃の頂点箇所の押圧又は切削作用によってワークの表面材料を除去するが、頂点箇所の受ける力が集中することによって、主切削刃は、ツールの頂点位置における摩耗が大きくなり、ツールの使用寿命が限られ、ワークをバッチ加工する時、加工が不安定になり、各ワークの表面粗さと輪郭が不安定になる。この問題に対応して、主切削刃の両側に副切削刃を設けて主切削刃の切削押圧を補助することができるが、切削刃はツールの上部領域に密集するため、切削屑の排出がスムーズではなくなり、加工熱が集中するだけでなく、且つ同様にワークの加工精度及び加工安定性に大きな影響を与えることになる。
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服し、ツールの摩耗を低減してツールの使用寿命を延ばし、加工されたワークの表面粗さを保証し、加工安定性を向上させ、屑排出性能を向上させることができる切削ツールを提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明の第1態様は、切削刃部を含み、前記切削刃部は、切削本体を含み、前記切削本体の外面は、前向きに突起した円弧面であり、前記切削本体の外面には、第1切削刃及び少なくとも2つの第2切削刃が設けられ、前記第1切削刃は、前記切削本体の一側からその上部領域に延伸し、更に前記切削本体の他側に延伸し、各前記第2切削刃は、それぞれ前記第1切削刃の両側に設けられ、前記第1切削刃及び前記第1切削刃と隣接する前記第2切削刃の間には、第1排屑溝が定義され、前記第1排屑溝の幅は、前記切削本体の上部領域から両端に向かって徐々に大きくなるカッターヘッド構造を提供する。
好適な案として、前記第1切削刃及び前記第1切削刃と隣接する前記第2切削刃の間は、第1排屑溝が定義され、前記第1切削刃は、順に連結される第1セグメント、中間セグメント及び第2セグメントを含み、前記第2切削刃、前記第1セグメント及び前記第2セグメントの刃幅は、何れも前記中間セグメントの刃幅よりも大きい。通常の場合、副切削刃によって大部分のマージンを削除し、残りの比較的小さな加工マージンが主切削刃によって押圧加工され、このような加工状況は、両側の副切削刃の摩耗が深刻となり、中間の主切削刃は摩耗が少なくなるが、主副切削刃の刃幅が同じであるため、1つ目のワークを加工した後、両側の副切削刃は摩耗により低くなり、中間の主切削刃と「山」字形のフライスを形成し、後続の加工過程において、絶大部分のマージンは、中間の切削刃のみで加工することになり、最終的に加工されるワークの粗さが大きくなり、フライスの使用寿命が短くなる。上記の改良後のカッターヘッド構造は、第1切削刃の中間セグメントの刃幅は、両側の第2切削刃よりも小さく、効果的な鋭い切削力を提供し、金型を加工する表面粗さを向上させることができる。中間セグメントの刃幅が小さくなった後、摩耗の速度は、従来よりも速くなり、第2切削刃とほぼ均一な摩耗状態を形成することができ、加工時に均一な切削を保証することができ、後続の金型を加工する時、良好な切削性能及び金型の粗さを何れも保持し、更にツールの使用寿命を延ばし、安定したワークの粗さを維持することができる。
好適な案として、前記第1セグメントの少なくとも1つの側面と前記中間セグメントの対応側の側面との間は、面取り遷移によって連結され、前記第2セグメントの少なくとも1つの側面と前記中間セグメントの対応側の側面との間は、面取り遷移によって連結される。上記の連結では、面取り遷移が使用され、研削の過程において、直角が形成する尖った点が金型に線引き不良現象を出現させることを回避でき、且つ研削プロセス中に発生する屑が中間セグメントの隅に堆積して排出され難くなることを回避し、ワークの粗さが大きくなることを回避する。
好適な案として、前記第1セグメントの1つの側面と前記中間セグメントの対応側の側面とは、面取り遷移によって連結され、前記第2セグメントの1つの側面と前記中間セグメントの対応側の側面とは、面取り遷移によって連結される。
好適な案として、前記中間セグメントの2つの側面は、それぞれ第1側面と第2側面であり、前記第1セグメントの2つの側面は、それぞれ第3側面と第4側面であり、前記第2セグメントの2つの側面は、第5側面と第6側面であり、前記第1側面と前記第3側面は、同じ平面上にあり、前記第2側面と前記第4側面は、面取り遷移によって連結され、前記第2側面と前記第6側面は、同じ平面上にあり、前記第1側面と前記第5側面は、面取り遷移によって連結される。
好適な案として、前記第1セグメント及び前記第2セグメントの刃幅は、何れも前記第2切削刃の刃幅に等しい。
好適な案として、前記中間セグメントの刃幅は、0.002〜0.1mmであり、前記第1セグメント及び前記第2セグメントの刃幅は、0.005mm〜0.2mmである。
好適な案として、前記第1セグメント及び前記第2セグメントの刃幅は、何れも前記第2切削刃の刃幅に等しく、前記第2切削刃の刃幅は、0.005mm〜0.2mmである。
好適な案として、前記中間セグメントの長さが0.02〜0.2mmであり、前記切削本体の直径が0.2mm〜20mmである。中間セグメントの長さは、過度に長くてはならず、中間セグメントの長さが過度に長い場合、ワークの側面を加工する時、第1切削刃が大部分のマージンを除去する作用を起こし、この時、両側に相対する切削刃の摩耗が更に速くなり、最終的にフライスの使用寿命を短縮するためである。
好適な案として、前記第1切削刃は、切削本体の頂点を通過し、且つ前記切削本体は、前記第1切削刃に関して対称な分布を呈する。
好適な案として、各前記第2切削刃は、前記第1切削刃に関して対称な分布を呈する。
好適な案として、前記第2切削刃は、前記第1切削刃に向かって突起する円弧線状を呈する。
好適な案として、前記第2切削刃は、第1切削セグメント及び第2切削セグメントを含み、前記第1切削セグメントは、前記切削本体の一側からその上部領域まで延伸した後に前記第2切削セグメントの一端に連結され、且つ前記第2切削セグメントは、前記切削本体の上部領域から前記切削本体の他側に延伸し、前記第1切削セグメント及び前記第2切削セグメントは、何れも螺旋状であり、且つ前記第1切削セグメントの回転方向は、前記第2切削セグメントの回転方向と相反する。
好適な案として、前記第1切削刃の両側にそれぞれ前記第2切削刃が設けられる。
好適な案として、前記切削本体の直径は、0.2mm〜20mmであり、前記第1切削刃及び前記第2切削刃の刃幅は、0.005mm〜0.2mmであり、前記第1排屑溝の深さは、0.05mm〜1mmである。
好適な案として、前記切削本体、前記第1切削刃及び前記第2切削刃は、一体成型が採用される。
好適な案として、前記切削本体の外面には、複数の第3切削刃が更に設けられ、各前記第3切削刃は、それぞれ最も外側の2つの前記第2切削刃の外側に設置され、隣接する2つの前記第3切削刃の間、並びに前記第3切削刃及び前記第3切削刃と隣接する前記第2切削刃の間には、何れも第2排屑溝が定義される。
好適な案として、各前記第3切削刃は、前記第1切削刃に関して対称な分布を呈する。
好適な案として、前記第1切削刃の同じ側に位置する各前記第3切削刃は、切削刃組であり、前記切削刃組は、対称構造であり、且つ前記切削刃組の対称中心線の一側にある各前記第3切削刃は、前記切削刃組の対称中心線の他側に位置する各前記第3切削刃の回転方向と相反する。
好適な案として、前記第3切削刃の螺旋角は、0〜80°であり、前記切削刃組の各前記第3切削刃の両側から中間までの螺旋角は徐々に小さくなる。
好適な案として、前記第3切削刃の一端は、前記第2切削刃と連結され、前記第3切削刃の他端は、前記切削本体の外面に設置される。
好適な案として、前記切削本体の外面が半球面を呈する。
好適な案として、前記切削刃部の材質が、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド、化学蒸着ダイヤモンド、多結晶立方窒化ホウ素、セラミック及び硬質合金のいずれか1種である。
好適な案として、連結部をさらに備え、前記切削本体の後端面は、前記連結部の前端に連結される。
好適な案として、前記切削刃部と前記連結部の材質が同じであり、前記切削刃部と前記連結部とが一体に成型される。
同様の目的で、本発明の第2態様は、ツール柄部及び第1態様のいずれか一項に記載のカッターヘッド構造を含み、前記切削本体の後端面が前記ツール柄部の前端に連結される切削ツールを更に提供する。
本発明の切削ツールは、従来技術と比較して以下の有益な効果を有する。本発明の実施形態の切削ツールは、切削本体の外面に第1切削刃及びそれぞれ第1切削刃の両側に設けられる第2切削刃が設けられ、第1切削刃は、切削本体の一側から上部領域に延伸した後に更に他側に延伸し、フライス過程において、第2切削刃によって切削作用を行い、大部分のマージンを除去し、残りの比較的小さい加工マージンは、第1切削刃によって押圧加工し、先に粗加工した後に精密加工する性質を有し、加工精度を有効に向上し、且つ第1切削刃の摩耗を減少し、第1切削刃の使用寿命を延長することができる。また、第2切削刃と第1切削刃の間に定義される第1排屑溝の幅は、切削本体の上部領域から両端に向かって徐々に大きくなり、排屑能力を最適化し、廃屑が切削本体の上部領域に蓄積して成型精度及びツール寿命に不利な影響を与えることを回避することができる。
本発明の実施形態におけるカッターヘッド構造の構造説明図である。 図1の平面図である。 図2の左側面図である。 本発明の実施形態2におけるカッターヘッド構造の構造説明図である。 図4の平面図である。 図5のAの箇所の局部拡大図である。 実施形態2における前記カッターヘッド構造の正面図である。 本発明の実施形態3におけるカッターヘッド構造の構造説明図である。 本発明の実施形態における切削ツールの構造説明図である。
以下に図面と実施形態を組み合わせ、本発明の具体的実施方法について詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するために用いるものであるが、本発明の範囲を制限するものではない。
本発明の説明において、理解すべきこととして、本発明で採用する用語「前」及び「後」が指すのは、切削ツールの使用過程時に加工ワークに近接する一端が「前」であり、加工ワークから離れる一端が「後」である。
また、提示すべきこととして、本発明中の用語「切削本体の頂点」が指すのは、切削ツールの使用過程で、切削本体の外面上のツール柄部から最も遠い位置であり、「切削本体の上部領域」が指すのは、切削本体の外面において、切削本体の頂点を含み且つ切削本体の頂点から比較的近い領域である。
理解すべきこととして、本発明では、用語「第1」、「第2」等の用語を用いて様々な情報を説明しているが、これら情報は、これら用語に限定するものではなく、これら用語は、同一タイプの情報を互いに区別するために用いるのみである。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、「第1」という情報は、「第2」という情報に称されることもでき、同様に、「第2」という情報は、「第1」という情報に称されることもできる。
実施形態1
図1〜図3に示すように、本発明の好適な実施形態のツールヘッド構造100は、連結部1と前記連結部1の前端に設けられる切削刃部2を含み、前記切削刃部2は、前記連結部1の前端に固定される切削本体21を含み、前記切削本体21の外面は、外向きに突起した円弧面であり、前記切削本体21の外面には、第1切削刃22及び少なくとも2つの第2切削刃23が設けられ、前記第1切削刃22は、前記切削本体21の一側からその上部領域に延伸し、更に前記切削本体21の他側に延伸し、各前記第2切削刃23は、それぞれ前記第1切削刃22の両側に設けられ、前記第1切削刃22及びそれと隣接する前記第2切削刃23の間には、第1排屑溝24が定義され、前記第1排屑溝24の幅は、前記切削本体21の上部領域から両端に向かって徐々に大きくなる。
上記技術案に基づき、カッターヘッド構造100には第1切削刃22及び幾つかの第2切削刃23が設けられ、図2は、カッターヘッド構造100の平面図を示しており、この平面図から見て、前記第1切削刃22は、切削本体21の中心領域を通過し、且つ2つの第2切削刃23を含み、各第2切削刃23は、それぞれ第1切削刃22の両側に設けられ、ここで、フライスの過程では、第2切削刃23は、ワークの大部分のマージンを切削し、残りの小部分の加工マージンは、第1切削刃22の押圧作用によって精密加工し、それにより、加工精度を保証し、加工面の表面粗さを向上することができ、且つ第1切削刃22の摩耗を回避し、第1切削刃22の使用寿命を延ばすことができる。
また、本実施形態では、第1切削刃22と第2切削刃23の間に定義された第1排屑溝24により、切削本体21の上部領域から両端までの幅が徐々に増大し、それにより、ツールの上部領域の廃屑が随時排出されるように保証し、廃屑が切削本体21の上部領域に蓄積されて加工効果及びツール寿命に不利な影響を招くことを回避することができる。
好適には、本実施形態では、前記第1切削刃22は、前記切削本体21の頂点を通過し、且つ前記切削本体21は、前記第1切削刃22に関して対称な分布を呈する。フライスの過程において、主に第1切削刃22の中間領域を用いてワークに対して小さなマージン脳圧を行い、それにより、加工ワークの表面粗さと輪郭度を向上させることができる。
具体的には、本実施形態では、各前記第2切削刃23の前記第1切削刃22に関して対称な分布を呈することでツールの回転時の安定性を保証し、加工過程の刃振動現象を回避することができる。
上記の技術案の代替案として、第1切削刃22を切削本体21の頂点からはずし、即ち、第1切削刃22を切削本体21の対称中心線からはずして設置することができる。
引き続き図2を参照し、前記第2切削刃23は、前記第1切削刃22に向かって突起する円弧線状を呈し、第1排屑溝24の幅を中間から両端に向かって徐々に増大させている。
具体的には、前記第2切削刃23は、第1切削セグメント231と第2切削セグメント232を含み、前記第1切削セグメント231は、前記切削本体21の一側からその上部領域に延伸し、前記第2切削セグメント232の一端に連結され、且つ前記第2切削セグメント232は、前記切削本体21の上部領域から前記切削本体21の他側に延伸する。前記第1切削セグメント231及び前記第2切断232セグメントは、何れも螺旋状であり、且つ前記第1切削セグメント231の回転方向は、前記第2切削セグメント232の回転方向と相反する。
本技術案では、回転方向が相反する第1切削セグメント231と第2切削セグメント232が連結して第1切削刃22に向かって突起する円弧線状を形成することにより、加工ワークの大部分のマージンを切削し、且つ加工曲面の輪郭度を保証することができる。
本実施形態では、前記第1切削セグメント231と前記第2切削セグメント232の螺旋角は、何れも0〜80°であり、前記螺旋角度に基づき、第2切削刃23の強度、鋭利度、切削力の大きさが十分に理想的であり、且つ排屑速度を保証することができる。
図2に示すように、前記切削本体21の直径は、Dであり、D=0.2mm〜20mmあり、具体的寸法は、加工する局面の大きさに基づいて確定する。切削刃の両側面の間の距離を刃幅と定義し、第1切削刃22の刃幅は、L1であり、第2切削刃23の刃幅は、L2であり、ここで、L1とL2は、何れも0.005mm〜0.2mmである。また、第1排屑溝24の深さは、0.05mm〜1mmに設定されており、フライス過程中の廃屑の円滑な排出を保証する。
同様に、切削力と加工精度をさらに高め、排屑能力を向上させるために、前記切削本体21の外面には、更に幾つかの第3切削刃251が設けられ、各前記第3切削刃251は、それぞれ最も外側に位置する2つの前記第2切削刃23の外側に設けられ、隣接する2つの前記第3切削刃251の間、及び前記第3切削刃251とそれに隣接する第2切削刃23との間には、何れも第2排屑溝26が定義される。フライスの過程では、第3切削刃251と第2切削刃23が同時に作用して加工ワークの大部分のマージンを切削し、更に第1切削刃22と合わせて説明加工を行う。
本実施形態では、切削本体21に第3切削刃251が設けられ、加工で線痕が生じることを回避し、精密加工の精度を保証し、分層切削の作用を起こすことができる。
好適には、本実施形態では、各前記第3切削刃251が前記第1切削刃22に関して対称的な分布を呈することによって、ツールの回転過程中の安定性能を保証し、ツールがフライス過程で刃振動現象を発生することを防止することができる。
本実施形態では、各前記第3切削刃251は、何れも螺旋状を呈し、螺旋状に配置することにより、十分に大きな切削力を保証し、加工効率を向上させることができる。
説明を簡単にするために、前記第1切削刃22の同じ側に位置する各前記第3切削刃251を切削刃組25と定義し、図2に示すように、第1切削刃22の上下両側にそれぞれ切削刃組25が設けられる。前記切削刃組25は、対称構造であり、且つ切削刃組25の対称中心線の一側に位置する各前記第3切削刃251と前記切削刃組25の対称中心線の他側に位置する各前記第3切削刃251との回転方向は相反し、切削精度を更に高め、ツールの耐摩耗性を向上させ、ツールの使用寿命を延ばすことができる。
同じ目的のために、本実施形態では、前記第3切削刃251の螺旋角は、0〜80°であり、前記切削刃組25において、両側から中間へ近づくにつれて、各前記第3切削刃251の螺旋角は、徐々に小さくなり、ツールの耐摩耗性を更に向上させ、且つ加工精度を保証することができる。
ツールの強度を確保するために、前記第3切削刃251は、第2切削刃23と連結される。具体的には、前記第3切削刃251の一端は、前記第2切削刃23に連結され、前記第3切削刃251の他端は、前記切削本体21の外面に設置される。
上記の技術案の代替案として、第3切削刃251を前記連結部分1の外側面に延伸することができ、それにより、ツールの加工範囲を増大させることができる。例として、第1切削刃22及び第2切削刃23の両端部は、何れも連結部1の外側面に延伸している。
例として、本実施形態では、前記第1切削刃22の両側には、それぞれ6個の第3切削刃251が設けられる。第3切削刃251の数を適当に増やして、加工精度を向上させることができる。
本実施形態は、前記切削本体21の外面は、半球面を呈し、連結部1は、切削本体21の直径と同じ円柱体構造である。
本実施形態では、前記切削本体21、前記第1切削刃22、前記第2切削刃23及び第3切削刃251は、一体成型を採用し、各切削刃を切削本体21の外面に成型し易くするだけではなく、切削刃部2の全体的耐摩耗性能及び全体的強度を保証することができる。
本実施形態では、切削刃部2の材質は、好ましくは、多結晶ダイヤモンドであり、全体的多結晶ダイヤモンド構造のツールは、従来のコーティングフライスと比較し、耐摩耗性能を大幅に向上し、加工精度と加工効率を効果的に向上し、且つツールの使用寿命を延ばすことができる。
同様に、切削刃部2の材質を単結晶ダイヤモンド、化学蒸着ダイヤモンド、多結晶立方窒化ホウ素、セラミック及び硬質合金又はその他に設けることができ、同様にツールの耐摩耗性能を保証することができる。
前記切削刃部2と前記連結部1の材質は同じであり、且つ前記切削刃部2と前記連結部1は、一体成型を採用し、カッターヘッド構造100全体の強度を保証することができる。
実施形態2
図4〜7に示すように、カッターヘッド構造は、切削刃部3を含み、前記切削刃部3は、切削本体31を含み、前記切削本体31の外面は、外に向かって突起する円弧面であり、前記切削本体3の外面には第1切削刃32と少なくとも2つの第2切削刃33が設けられ、前記第1切削刃32は、前記切削本体31の一側からその上部領域まで延伸した後、更に前記切削本体31の他側まで延伸し、前記第2切削刃33は、それぞれ前記第1切削刃32の両側に設けられ、前記第1切削刃32及びそれと隣接する前記第2切削刃33の間には、第1排屑溝34が定義され、前記第1排屑溝34の幅は、前記切削本体31の上部領域から両端に向かって徐々に大きくなる。
第1切削刃32は、順に連結される第1セグメント321、中間セグメント322及び第2セグメント323を含み、第2切削刃33、第1セグメント321及び第2セグメント323の刃幅は、何れも中間セグメント322の刃幅よりも大きい。中間セグメント322の刃幅は、第2切削刃33、第1セグメント321及び第2セグメント323の刃幅よりも小さく、効果的な鋭利な切削力を提供し、加工金型の表面粗さを向上させることができる。また、中間セグメント322の刃幅が小さくなった後、摩耗の速度は、従来に比較して速くなり、第2切削刃33と略均一な摩耗状態を形成することができ、加工時に均一な切削を保証することができ、後続のワークを加工する時、良好な切削性能と金型粗さを保持し、ツールの使用寿命を延ばし、安定したワークの粗さを維持することができる。
更に、第1セグメント321の少なくとも1つの側面と中間セグメント322の対応側の側面との間は、面取り遷移によって連結され、第2セグメント323の少なくとも1つの側面と中間セグメント322の対応側の側面との間は、面取り遷移によって連結される。上記連結では、面取り遷移を使用し、研削の過程において、直角が形成する尖った点が金型に線引き不良現象を出現させることを回避でき、且つ研削プロセス中に発生する屑が中間セグメントの隅に堆積して排出され難くなることを回避し、ワークの粗さが大きくなることを回避する。
例えば、第1セグメントの1つの側面と中間セグメントの対応側の側面は、面取り遷移によって連結され、第2セグメントの1つの側面と中間セグメントの対応側の側面は、面取り遷移によって連結される。
具体的には、中間セグメント322の2つの側面は、それぞれ第1側面と第2側面であり、第1セグメント321の2つの側面は、それぞれ第3側面と第4側面であり、第2セグメント323の2つの側面は、それぞれ第5側面と第6側面であり、前記第1側面と第3側面は、同じ平面上に位置し、第2側面と第4側面は、面取り遷移によって連結され、第2側面と第6側面は、同じ平面上に位置し、第1側面と第5側面は、面取り遷移によって連結される。
更に、第1セグメント及び第2セグメントの刃幅は等しく、且つ中間セグメント刃幅よりも大きい。図7に示すように、前記切削本体31の外面は、半球面であり、切削本体31の直径は、Dであり、D=0.2mm〜20mmあり、図5〜図6に示すように、中間セグメント322の長さは、0.02〜0.2mmであり、具体的寸法は、加工の曲面の大きさに基づいて確定し、切削刃の2つの側面の間の距離を辺間の距離を刃幅として定義し、図6に示すように、第1切削刃32の第1部321の刃幅は、L3であり、第2切削刃33の刃幅は、L4であり、ここで、L3とL4は等しく、且つ何れも0.005mm〜0.2mmであり、中間セグメント322の刃幅は、L5であり、且つL5は、0.002〜0.1mmである。また、第1排屑溝24の深さは、0.05mm〜1mmに設けられ、フライスの過程中の廃屑の円滑な排出を保証する。
実施形態2のカッターヘッド構造は、上記説明以外、その他は、何れも実施形態1と同じである。
実施形態3
本実施例は、同様にカッターヘッド構造100を提供し、具体的には、図8に示すとおりであり、実施形態との差異は、本実施形態の切削本体21には、6つの第2切削刃が設けられ、第1切削刃22の両側に3つの第2切削刃が設けられ、且つ隣接する2つの第2切削刃の間に第3排屑溝27が定義されることにある。
同様に、第1切削刃22の両側には、それぞれ2つ、4つ、または4つ以上の第2切削刃23が設けられることもでき、且つ各第2切削刃23は、間隔を置いて配置される。
実施形態4
本実施形態は、同様にカッターヘッド構造を提供し、実施形態2との差異は、第1セグメントと第2セグメントの両側の側面と中間セグメントの対応側の側面が何れも面取り遷移によって連結されることにあり、その他は、何れも実施形態2と同じである。
本発明の第2態様は、更に切削ツールを提供し、具体的には、図9に示すとおりであり、ツール柄部200及び第1態様の何れか1つの実施形態に記載されるカッターヘッド構造100を含み、前記連結部1の後端面と前記ツール柄部200の前端面が連結される。
本発明の実施形態の切削ツールは、第1態様の何れか1つの実施形態のカッターヘッド構造100を含むため、カッターヘッド構造100の全ての有益な効果を有し、ここでは再度記載しない。
また、説明すべきこととして、本発明の実施形態における切削ツールは、主にグラファイト金型を加工するために使用される。切削ツールを回転させる時、第2切削刃23、33、及び第3切削刃251、351は、回転送り過程において、ワークの大部分のマージンを除去することができ、残りの約0.01mmの加工マージンは、第1切削刃22、32によって押圧加工し、先に粗加工した後に精密加工する性質を有し、且つフライス過程で発生する廃屑は、それぞれ第1排屑溝24、34及び第2排屑溝26、36によって外へ排出される。
また、説明すべきこととして、本発明の実施形態の切削ツールは、主にグラファイト金型の加工に使用され、実施形態に記載のカッターヘッド構造を用いてグラファイト金型を加工する時、従来のタングステン鋼でコーティングされたボールカッターでは、通常1〜2個のグラファイト金型しか加工することができないが、5つ以上のグラファイトを連続して加工することができ、且つ加工した各グラファイト金型の表面粗さの安定性が高く、500nm以下に達することができる。
実施形態2に記載したカッターヘッド構造を用いてグラファイト金型を加工する時、6つ以上のグラファイト金型を連続して加工することができ、且つ加工した各グラファイト金型の表面粗さの安定性が高く、1200nm以下に達することができる。
要約すると、本発明の実施形態は、切削ツールとそのカッターヘッド構造を提供し、それは、切削本体上に第1切削刃と第1切削刃の両側に位置する第2切削刃を設け、第2切削刃の切削作用と第1切削刃の押圧作用を互いに組み合わせて加工することによって、加工ワークの表面粗さを向上させ、且つ第1切削刃の使用寿命を延長することができ、また、第1切削刃と第2切削刃の間に定義された第1排屑溝が中間領域から両端に向かって徐々に広がることにより、排屑性能を保証し、フライスの過程で廃屑が切削本体の上部領域に蓄積されることを防止し、加工精度に不利な影響を与えることを回避することができる。
上記は、本発明の好適実施形態であるにすぎず、注意すべきこととして、当業者であれば、本発明の技術的原理から逸脱しない前提で、若干の修正及び置換を更に行うことができ、これら修正及び置換も本発明の保護範囲として見なされるべきである。
100 カッターヘッド構造
1 連結部
2、3 切削刃部
21、31 切削本体
22、32 第1切削刃
321 第1セグメント
322 中間セグメント
323 第2セグメント
23、33 第2切削刃
231、331 第1切削セグメント
232、332 第2切削セグメント
24、34 第1排屑溝
25 切削刃組
251、351 第3切削刃
26、36 第2排屑溝
27 第3排屑溝
200 ツール柄部

Claims (23)

  1. 連結部と前記連結部の前端に設けられる切削刃部を含み、前記連結部は円柱体構造であり、前記切削刃部は、切削本体を含み、前記切削本体の外面は、前向きに突起した半球面であり、前記切削本体の外面には、第1切削刃及び少なくとも2つの第2切削刃が設けられ、前記第1切削刃は、前記切削本体の前記半球面の直径方向の一側からその上部領域に延伸し、更に前記切削本体の前記半球面の直径方向の他側に延伸し、各前記第2切削刃は、それぞれ前記第1切削刃の両側にほぼ平行して設けられ、前記第1切削刃及び前記第1切削刃と並設される前記第2切削刃の間には、第1排屑溝が定義され、前記第1排屑溝の幅は、前記切削本体の上部領域から両端に向かって徐々に大きくなり、前記第1切削刃及び前記第2切削刃の両端部は何れも前記連結部の外側面に延伸し、
    前記第1切削刃は、前記切削本体の頂点を通過し、且つ前記切削本体は、前記第1切削刃に関して対称な分布を呈し、
    前記第2切削刃は、前記第1切削刃に向かって突起する円弧線状を呈することを特徴とするカッターヘッド構造。
  2. 前記第1切削刃は、順に連結される第1セグメント、中間セグメント及び第2セグメントを含み、前記第2切削刃、前記第1セグメント及び前記第2セグメントの刃幅は、何れも前記中間セグメントの刃幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のカッターヘッド構造。
  3. 前記第1セグメントの少なくとも1つの側面と前記中間セグメントの対応側の側面との間は、面取り遷移によって連結され、前記第2セグメントの少なくとも1つの側面と前記中間セグメントの対応側の側面との間は、面取り遷移によって連結されることを特徴とする請求項2に記載のカッターヘッド構造。
  4. 前記第1セグメントの1つの側面と前記中間セグメントの対応側の側面とは、面取り遷移によって連結され、前記第2セグメントの1つの側面と前記中間セグメントの対応側の側面とは、面取り遷移によって連結されることを特徴とする請求項2に記載のカッターヘッド構造。
  5. 前記中間セグメントの2つの側面は、それぞれ第1側面と第2側面であり、前記第1セグメントの2つの側面は、それぞれ第3側面と第4側面であり、前記第2セグメントの2つの側面は、第5側面と第6側面であり、前記第1側面と前記第3側面は、同じ平面上にあり、前記第2側面と前記第4側面は、面取り遷移によって連結され、前記第2側面と前記第6側面は、同じ平面上にあり、前記第1側面と前記第5側面は、面取り遷移によって連結されることを特徴とする請求項2に記載のカッターヘッド構造。
  6. 前記第1セグメント及び前記第2セグメントの刃幅は、何れも前記第2切削刃の刃幅に等しいことを特徴とする請求項2に記載のカッターヘッド構造。
  7. 前記中間セグメントの刃幅は、0.002〜0.1mmであり、前記第1セグメント及び前記第2セグメントの刃幅は、何れも0.005mm〜0.2mmであることを特徴とする請求項2に記載のカッターヘッド構造。
  8. 前記中間セグメントの長さが0.02〜0.2mmであり、前記切削本体の直径が0.2mm〜20mmであることを特徴とする請求項2に記載のカッターヘッド構造。
  9. 各前記第2切削刃は、前記第1切削刃に関して対称な分布を呈することを特徴とする請求項に記載のカッターヘッド構造。
  10. 前記第2切削刃は、第1切削セグメント及び第2切削セグメントを含み、前記第1切削セグメントは、前記切削本体の一側からその上部領域まで延伸した後に前記第2切削セグメントの一端に連結され、且つ前記第2切削セグメントは、前記切削本体の上部領域から前記切削本体の他側に延伸し、前記第1切削セグメント及び前記第2切削セグメントは、何れも円弧状であり、且つ前記第1切削セグメントの円弧湾曲方向は、前記第2切削セグメントの円弧湾曲方向と相反することを特徴とする請求項に記載のカッターヘッド構造。
  11. 前記第1切削刃の両側にそれぞれ前記第2切削刃が設けられることを特徴とする請求項に記載のカッターヘッド構造。
  12. 前記切削本体の直径は、0.2mm〜20mmであり、前記第1切削刃及び前記第2切削刃の刃幅は、0.005mm〜0.2mmであり、前記第1排屑溝の深さは、0.05mm〜1mmであることを特徴とする請求項1に記載のカッターヘッド構造。
  13. 前記切削本体、前記第1切削刃及び前記第2切削刃は、一体成型が採用されることを特徴とする請求項1に記載のカッターヘッド構造。
  14. 前記切削本体の外面には、複数の第3切削刃が更に設けられ、各前記第3切削刃は、それぞれ最も外側の2つの前記第2切削刃の外側に設置され、隣接する2つの前記第3切削刃の間、並びに前記第3切削刃及び前記第3切削刃と隣接する前記第2切削刃の間には、何れも第2排屑溝が定義されることを特徴とする請求項1乃至請求項13の何れか一項に記載のカッターヘッド構造。
  15. 各前記第3切削刃は、前記第1切削刃に関して対称な分布を呈することを特徴とする請求項14に記載のカッターヘッド構造。
  16. 前記第1切削刃の同じ側に位置する各前記第3切削刃は、切削刃組であり、前記切削刃組は、前記切削本体の上部を通り且つ前記第1切削刃に直交する中心線に対して対称構造であり、且つ前記中心線の一側にある各前記第3切削刃は、前記中心線の他側に位置する各前記第3切削刃の円弧湾曲方向と相反することを特徴とする請求項14に記載のカッターヘッド構造。
  17. 前記第3切削刃の円弧角は、0〜80°であり、前記切削刃組の各前記第3切削刃の両側から中間までの円弧角は徐々に小さくなることを特徴とする請求項16に記載のカッターヘッド構造。
  18. 前記第3切削刃の一端は、前記第2切削刃と連結され、前記第3切削刃の他端は、前記切削本体の外面に設置されることを特徴とする請求項14に記載のカッターヘッド構造。
  19. 前記切削本体の外面が半球面を呈することを特徴とする請求項1に記載のカッターヘッド構造。
  20. 前記切削刃部の材質が、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド、化学蒸着ダイヤモンド、多結晶立方窒化ホウ素、セラミック及び硬質合金のいずれか1種であることを特徴とする請求項1に記載のカッターヘッド構造。
  21. 連結部をさらに備え、前記切削本体の後端面は、前記連結部の前端に連結されることを特徴とする請求項1に記載のカッターヘッド構造。
  22. 前記切削刃部と前記連結部の材質が同じであり、前記切削刃部と前記連結部とが一体に成型されることを特徴とする請求項21に記載のカッターヘッド構造。
  23. ツール柄部及び請求項1乃至請求項22のいずれか一項に記載のカッターヘッド構造を含み、前記切削本体の後端面が前記ツール柄部の前端に連結されることを特徴とする切削ツール。
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