專利名稱：球頭立銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球頭立銑刀，特別是涉及通過抑制振動(dòng)而可提高進(jìn)給速度或增大切入深度，從而可相應(yīng)地提高切削效率的球頭立銑刀。
背景技術(shù)：
在模具等的切削加工中，多使用在軸線方向末端設(shè)置有球頭切削刃的球頭立銑刀。以往，在該球頭立銑刀中，為了改善切削性，一般如下構(gòu)成，即，球頭切削刃形成為向球頭立銑刀的旋轉(zhuǎn)方向凸出的圓弧狀，其曲率半徑從球頭切削刃的內(nèi)周部到外周部恒定(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1實(shí)公平4-51928號(hào)公報(bào)而近年來，在模具等的切削加工方面，要求縮短切削作業(yè)的時(shí)間。為了縮短切削作業(yè)的時(shí)間，即，為了提高切削效率，需要提高進(jìn)給速度或增大切入深度。
但是，在以往的球頭立銑刀中，由于構(gòu)成為曲率半徑從球頭切削刃的內(nèi)周部到外周部恒定，所以從被切削件承受的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向相對(duì)于球頭立銑刀的徑向集中到恒定的方向，其結(jié)果，存在球頭立銑刀振動(dòng)的問題。所以不能提高進(jìn)給速度或增大切入深度，不能提高切削效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而作出的，目的在于提供一種能夠通過抑制振動(dòng)而提高進(jìn)給速度或增大切入深度，從而相應(yīng)地提高切削效率的球頭立銑刀。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案1所述的球頭立銑刀，具有以軸線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的圓柱狀的刀具主體、和設(shè)置在前述刀具主體的末端側(cè)并且旋轉(zhuǎn)軌跡為半球狀的球頭切削刃，其中，前述球頭切削刃具有以前述軸線為始端形成的第1刃部、和連接在前述第1刃部的終端并以前述第1刃部的終端為始端而形成的第2刃部、以及、連接在前述第2刃部的終端并以前述第2刃部的終端為始端而形成的第3刃部；前述第1刃部構(gòu)成為，從前述軸線方向的末端觀察，形成為向前述刀具主體的旋轉(zhuǎn)方向凸出的、具有第1曲率半徑的圓弧狀，前述第1曲率半徑相對(duì)于外徑D在0.025D以上0.10D以下的范圍；前述第2刃部構(gòu)成為，從前述軸線方向的末端觀察，形成為向前述刀具主體的旋轉(zhuǎn)方向凸出的、具有第2曲率半徑的圓弧狀或者直線狀，在前述第2刃部形成為圓弧狀的情況下，前述第2曲率半徑大于前述第1曲率半徑；前述第3刃部構(gòu)成為，從前述軸線方向的末端觀察，形成為向前述刀具主體的旋轉(zhuǎn)方向凸出的、具有第3曲率半徑的圓弧狀，在前述第2刃部形成為具有前述第2曲率半徑的圓弧狀的情況下，前述第3曲率半徑小于前述第2曲率半徑。
技術(shù)方案2所述的球頭立銑刀，在技術(shù)方案1所述的球頭立銑刀中，前述第1刃部構(gòu)成為，從前述軸線方向的末端觀察，圓周角在60°以上120°以下的范圍。
根據(jù)技術(shù)方案1所述的球頭立銑刀，在球頭切削刃上具有第1刃部和第2刃部，第1曲率半徑、第2曲率半徑和第3曲率半徑構(gòu)成各不相同的曲率半徑(但第2刃部也可以形成為直線狀)，所以具有下述效果，即，使從被切削件承受的、向球頭立銑刀徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部、第2刃部和第3刃部不同，從而能抑制球頭立銑刀的振動(dòng)。
即，球頭立銑刀所承受的來自被切削件的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向，是順沿于該球頭立銑刀的球頭切削刃的方向，即形成球頭切削刃的圓弧的切線方向，所以，在如以往的球頭立銑刀那樣曲率半徑從球頭切削刃的內(nèi)周部到外周部恒定的情況下，切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在球頭切削刃的內(nèi)周部和外周部幾乎不變，球頭立銑刀易產(chǎn)生振動(dòng)。
與之相對(duì)，在本發(fā)明的球頭立銑刀中，如上所述，由于可使從被切削件承受的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部、第2刃部和第3刃部分散成各不相同的方向，所以可抑制球頭立銑刀的振動(dòng)。其結(jié)果，可提高進(jìn)給速度或增大切入深度，相應(yīng)地可提高切削效率。
另外，本發(fā)明的球頭立銑刀構(gòu)成為，第1曲率半徑相對(duì)于外徑D在0.025D以上0.10D以下的范圍。在此，第1曲率半徑相對(duì)于外徑D小于0.025D時(shí)，在球頭立銑刀的軸線附近相鄰的第1刃部彼此的間隙減小，所以切屑的排出性下降。與之相對(duì)，本發(fā)明的球頭立銑刀，通過設(shè)計(jì)成第1曲率半徑相對(duì)于外徑D為0.025D以上，確保了相鄰第1刃部彼此的間隙，可提高切屑的排出性。
又，在第1曲率半徑相對(duì)于外徑D小于0.025D時(shí)，在球頭立銑刀的軸線附近相鄰的第1刃部彼此的間隙減小，研磨工序中砂輪會(huì)與相鄰的第1刃部側(cè)干涉。與之相對(duì)，本發(fā)明的球頭立銑刀，通過設(shè)計(jì)成第1曲率半徑相對(duì)于外徑D為0.025D以上，可確保相鄰的第1刃部彼此的間隙而有能夠防止砂輪干涉的效果。從而在研磨工序中不需要高精度的管理，所以可降低球頭立銑刀的加工成本。
又，如上所述，在發(fā)生砂輪的干涉時(shí)，會(huì)受到干涉部的形狀限制(例如隨著干涉部的除去將導(dǎo)致強(qiáng)度下降)。因此，如果可確保相鄰的第1刃部彼此的間隙則可防止干涉，所以有可提高設(shè)計(jì)自由度的效果。
另一方面，第1曲率半徑相對(duì)于外徑D大于0.10D時(shí)，會(huì)如以往的球頭立銑刀那樣，順沿于第1刃部的切線的方向幾乎不變，所以從被切削件承受的、向球頭立銑刀徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向不分散，球頭立銑刀容易產(chǎn)生振動(dòng)。與之相對(duì)，本發(fā)明的球頭立銑刀，通過設(shè)計(jì)成第1曲率半徑相對(duì)于外徑D為0.10D以下，使順沿于第1刃部的切線的方向變化成多個(gè)方向而分散切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向，從而有可抑制球頭立銑刀振動(dòng)的效果。
又，第1曲率半徑相對(duì)于外徑D大于0.10D時(shí)，如果設(shè)向球頭立銑刀的軸線方向的切入深度為界限值0.1D(外徑D的10％)，則僅第1刃部接觸被切削件，不能有效發(fā)揮下述效果，即，使從被切削件承受的、向球頭立銑刀徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部和第2刃部不同。與之相對(duì)，本發(fā)明的球頭立銑刀，通過設(shè)第1曲率半徑相對(duì)于外徑D為0.10D以下，即使向球頭立銑刀的軸線方向的切入深度為界限值0.1D時(shí)，由于可使第1刃部和第2刃部接觸被切削件，所以也有下述效果，即，可使從被切削件承受的、向球頭立銑刀徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部和第2刃部不同。從而有可抑制球頭立銑刀振動(dòng)的效果。
又，本發(fā)明的球頭立銑刀構(gòu)成為，在球頭切削刃上具有第1刃部、第2刃部和第3刃部，且第1曲率半徑相對(duì)于外徑D在0.025D以上0.10D以下的范圍，所以與以往的球頭立銑刀相比，可分別以小的曲率半徑構(gòu)成第1曲率半徑、第2曲率半徑以及第3曲率半徑，相應(yīng)地可增加球頭切削刃的長度。從而被切削件與球頭切削刃接觸的時(shí)間延長而可減小沖擊負(fù)荷，所以具有可抑制球頭立銑刀振動(dòng)的效果。
并且，本發(fā)明的球頭立銑刀，如上所述，可增加球頭切削刃的長度，所以被切削件與球頭切削刃接觸的面積擴(kuò)大而可提高切削性。其結(jié)果，可提高進(jìn)給速度或增大切入深度，相應(yīng)地有可提高切削效率的效果。
具體地說，例如利用形成為長方體(高a、寬b、進(jìn)深c)的金屬柱切斷金屬線(直徑d)時(shí)，與將該金屬柱的兩面(形成高a和寬b的兩面)相交的1條棱線按壓在金屬線上進(jìn)行切斷相比，在利用該棱線的長度(進(jìn)深c)而使金屬柱滑動(dòng)來進(jìn)行切斷時(shí)，可縮短該切斷所需的時(shí)間。即，通過提高切削性，可提高切削效率。
此外，本發(fā)明的球頭立銑刀，第2刃部與第1刃部一樣形成為向球頭立銑刀的旋轉(zhuǎn)方向凸出的圓弧狀(第2刃部也可以形成為直線狀)，并與第1刃部的終端相連，第3刃部與第1刃部同樣形成為向球頭立銑刀的旋轉(zhuǎn)方向凸出的圓弧狀，并與第2刃部的終端相連，因此，能夠使切屑順著球頭切削刃順利排出。即，能夠提高切屑的排出性。
再有，本發(fā)明的球頭立銑刀具有第2刃部和第3刃部，第2曲率半徑和第3曲率半徑為不同的曲率半徑(第2刃部也可以形成為直線狀)，因此，在以球頭切削刃的外周部對(duì)被切削件進(jìn)行切削時(shí)，所述第2刃部和第3刃部與被切削件接觸，從被切削件承受的、向球頭立銑刀的徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第2刃部和第3刃部不同，從而能夠抑制球頭立銑刀的振動(dòng)。
根據(jù)技術(shù)方案2的球頭立銑刀，除了技術(shù)方案1所述球頭立銑刀具有的效果之外，構(gòu)成為，第1刃部的圓周角在60°以上120°以下的范圍。在此，圓周角小于60°時(shí)，從第1刃部的始端(球頭立銑刀的軸線)到終端(與第2刃部的連接部)的長度短，不能有效發(fā)揮下述效果，即，利用第1刃部分散從被切削件承受的、向球頭立銑刀徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向。與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀，通過設(shè)計(jì)成圓周角為60°以上，增加了第1刃部的長度，可有效發(fā)揮第1刃部的效果，即分散切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向。
另一方面，圓周角大于120°時(shí)，如果向球頭立銑刀的軸線方向的切入深度為界限值0.1D(外徑D的10％)，則僅第1刃部接觸被切削件，不能有效發(fā)揮下述效果，即，使從被切削件承受的、向球頭立銑刀徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部和第2刃部不同。與之相對(duì)，本發(fā)明的球頭立銑刀，通過設(shè)圓周角為120°以下，即使向球頭立銑刀的軸線方向的切入深度為界限值0.1D時(shí)，由于可使第1刃部和第2刃部接觸被切削件，所以也有下述效果，即，可使從被切削件承受的、向球頭立銑刀徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部和第2刃部不同。從而可抑制球頭立銑刀的振動(dòng)。


圖1(a)是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的球頭立銑刀的主視圖，圖1(b)是圖1(a)的箭頭Ib方向所視的球頭立銑刀的放大側(cè)視圖。
圖2(a)和圖2(b)是示意性表示球頭立銑刀的末端部的示意圖。
圖3(a)和圖3(b)是用于切削試驗(yàn)的被切削件的側(cè)視圖。
附圖標(biāo)記說明1 球頭立銑刀2 刀具主體6a～6c 球頭切削刃6a1～6c1 第1刃部6a2～6c2 第2刃部6a3～6c3 第3刃部D 外徑O 軸線P 連接部(第1刃部的終端，第2刃部的始端)Q 連接部(第2刃部的終端，第3刃部的始端)R1 第1曲率半徑R2 第2曲率半徑R3 第3曲率半徑
θ 圓周角具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1(a)是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的球頭立銑刀1的主視圖，圖1(b)是圖1(a)的箭頭Ib方向所視的球頭立銑刀1的放大側(cè)視圖。
球頭立銑刀1，是整體型的球頭立銑刀，通過保持其刀具主體2的一端(圖1的右側(cè))的刀夾(未圖示)而被傳遞以加工中心等加工機(jī)械的旋轉(zhuǎn)力，是主要用于進(jìn)行模具等的自由曲面加工用途的刀具。
刀具主體2由加壓燒結(jié)碳化鎢(WC)等而成的硬質(zhì)合金構(gòu)成，在其一端側(cè)(圖1的右側(cè))，刀柄2a形成為圓柱狀。通過將該刀柄2a保持在刀夾上而將球頭立銑刀1安裝在加工機(jī)械上。
另一方面，在刀具主體2的另一端側(cè)(圖1的左側(cè))，如圖1(a)所示，形成有刃部3。刃部3主要具有切屑排出槽4a～4c、外周切削刃5a～5c、球頭切削刃6a～6c、刃背7a～7c，利用該刃部3進(jìn)行模具等的自由曲面加工。
切屑排出槽4a～4c，是用于切削加工時(shí)切屑的生成、容納以及排出的部分，扭曲的3條切屑排出槽4a～4c相對(duì)于球頭立銑刀1的軸線O對(duì)稱配置。
外周切削刃5a～5c，是在刀具主體2的外周側(cè)形成的切削刃，3條外周切削刃5a～5c分別形成在具有規(guī)定寬度地形成于刃部3外周側(cè)的刃背7a～7c與切屑排出槽4a～4c相交的各棱線部分上。
球頭切削刃6a～6c，是在刃部3的末端側(cè)(圖1的左側(cè))形成，且其旋轉(zhuǎn)軌跡構(gòu)成半球狀的切削刃。該球頭切削刃6a～6c，與上述外周切削刃5a～5c一樣，分別形成在刃背7a～7c與切屑排出槽4a～4c相交的各棱線部分上，并且與上述3條外周切削刃5a～5c相連地形成。
又，球頭切削刃6a～6c，在球頭立銑刀1的軸線O方向的末端視圖[圖1(a)的箭頭Ib方向視圖]中，如圖1(b)所示，從外周側(cè)向軸線O延伸，并且形成向球頭立銑刀1的旋轉(zhuǎn)方向[圖1(b)的逆時(shí)針方向]凸出的圓弧狀。在此，參照?qǐng)D2詳細(xì)說明球頭切削刃6a～6c。
圖2是示意性表示球頭立銑刀1的末端部的示意圖。圖2(a)是將球頭切削刃6a～6c平面投影所得的示意圖，圖2(b)是局部放大圖2(a)后的、球頭切削刃6a～6c的放大示意圖。另外，在圖2(b)中省略了球頭切削刃6a～6c的外周側(cè)的圖示。
球頭切削刃6a～6c，如圖2(a)所示包括以球頭立銑刀1的軸線O為始端形成的第1刃部6a1～6c1、連接在該第1刃部6a1～6c1的終端并將該連接部P作為始端而形成的第2刃部6a2～6c2、以及連接在該第2刃部6a2～6c2的終端并將該連接部Q作為始端而形成的第3刃部6a3～6c3。
第1刃部6a1～6c1，是構(gòu)成球頭切削刃6a～6c的內(nèi)周部的部分，如圖2(a)所示，形成向球頭立銑刀1的旋轉(zhuǎn)方向[圖2(a)的逆時(shí)針方向]凸出的、具有第1曲率半徑R1的圓弧狀。
另外，第1曲率半徑R1，優(yōu)選設(shè)計(jì)為相對(duì)于外徑D(刃部3最大處的直徑，但在錐度立銑刀的情況下指外徑較小端的直徑)在0.025D以上0.10D以下的范圍的曲率半徑。在此，第1曲率半徑R1相對(duì)于外徑D小于0.025D時(shí)，在球頭立銑刀1的軸線O附近相鄰的第1刃部6a1～6c1彼此的間隙減小，所以切屑的排出性下降。與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，通過設(shè)計(jì)成第1曲率半徑R1相對(duì)于外徑D為0.025D以上，確保了相鄰第1刃部6a1～6c1彼此的間隙，可提高切屑的排出性。
又，在第1曲率半徑R1相對(duì)于外徑D小于0.025D時(shí)，在球頭立銑刀1的軸線O附近相鄰的第1刃部6a1～6c1彼此的間隙減小，研磨工序中砂輪會(huì)與相鄰的第1刃部6a1～6c1側(cè)干涉。與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，通過設(shè)計(jì)成第1曲率半徑R1相對(duì)于外徑D為0.025D以上，可確保相鄰的第1刃部6a1～6c1彼此的間隙而防止砂輪的干涉。從而在研磨工序中不需要高精度的管理，所以可降低球頭立銑刀1的加工成本。
又，如上所述，在發(fā)生砂輪的干涉時(shí)，會(huì)受到干涉部的形狀限制(例如隨著干涉部的除去將導(dǎo)致強(qiáng)度下降)。因此，如果可確保相鄰的第1刃部6a1～6c1彼此的間隙則可防止干涉，所以可提高設(shè)計(jì)的自由度。
另一方面，第1曲率半徑R1相對(duì)于外徑D大于0.10D時(shí)，會(huì)如以往的球頭立銑刀那樣，順沿于第1刃部6a1～6c1的切線的方向幾乎不變，所以從被切削件承受的、向球頭立銑刀1徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向不分散，球頭立銑刀1容易產(chǎn)生振動(dòng)。與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，通過設(shè)計(jì)成第1曲率半徑R1相對(duì)于外徑D為0.10D以下，使順沿于第1刃部6a1～6c1的切線的方向變化成多個(gè)方向而分散切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向，從而可抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。
又，第1曲率半徑R1相對(duì)于外徑D大于0.10D時(shí)，如果設(shè)向球頭立銑刀1的軸線O方向的切入深度為界限值0.1D(外徑D的10％)，則僅第1刃部6a1～6c1接觸被切削件，不能有效發(fā)揮下述效果，即，如圖2(b)的箭頭所示，使從被切削件承受的、向球頭立銑刀1徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部6a1～6c1和第2刃部6a2～6c2不同。與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，通過設(shè)第1曲率半徑R1相對(duì)于外徑D為0.10D以下，即使向球頭立銑刀1的軸線O方向的切入深度為界限值0.1D時(shí)，由于可使第1刃部6a1～6c1和第2刃部6a2～6c2接觸被切削件，所以也可使從被切削件承受的、向球頭立銑刀1徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部6a1～6c1和第2刃部6a2～6c2不同。從而可抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。
另外，外徑D優(yōu)選為1mm以上。在此，在外徑D小于1mm時(shí)，在球頭立銑刀1的軸線O附近相鄰的第1刃部6a1～6c1彼此的間隙減小，研磨工序中砂輪會(huì)與相鄰的第1刃部6a1～6c1發(fā)生干涉。與之相對(duì)，通過設(shè)計(jì)成外徑D為1mm以上，可確保相鄰的第1刃部6a1～6c1彼此的間隙而防止砂輪的干涉。另外，在本實(shí)施方式中，外徑D是12mm，第1曲率半徑R1為0.75mm，相對(duì)于外徑D(D＝12mm)來說，R1＝0.0625D，各第1刃部6a1～6c1的各第1曲率半徑R1都為同一曲率半徑。
又，第1刃部6a1～6c1如圖2(a)所示，形成在圓周角θ的范圍內(nèi)。
圓周角θ優(yōu)選設(shè)計(jì)為60°以上120°以下范圍的圓周角。在此，圓周角小于60°時(shí)，從第1刃部6a1～6c1的始端(球頭立銑刀1的軸線O部)到終端(連接部P)的長度短，不能有效發(fā)揮下述效果，即，利用第1刃部6a1～6c1分散從被切削件承受的、向球頭立銑刀1徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向。與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，通過設(shè)計(jì)成圓周角為60°以上，增加了第1刃部6a1～6c1的長度，可有效發(fā)揮第1刃部6a1～6c1的效果，即分散切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向。
另一方面，圓周角大于120°時(shí)，如果向球頭立銑刀1的軸線O方向的切入深度為界限值0.1D(外徑D的10％)，則僅第1刃部6a1～6c1接觸被切削件，不能有效發(fā)揮下述效果，即，如圖2(b)的箭頭所示，使從被切削件承受的、向球頭立銑刀1徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部6a1～6c1和第2刃部6a2～6c2不同。
與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，通過設(shè)圓周角為120°以下，即使向球頭立銑刀1的軸線O方向的切入深度為界限值0.1D時(shí)，由于可使第1刃部6a1～6c1和第2刃部6a2～6c2接觸被切削件，所以也可使從被切削件承受的、向球頭立銑刀1徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部6a1～6c1和第2刃部6a2～6c2不同。從而可抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。另外，在本實(shí)施方式中，該圓周角θ為90°，各第1刃部6a1～6c1的各圓周角θ都為同一圓周角。
第2刃部6a2～6c2，構(gòu)成球頭切削刃6a～6c的第1刃部6a1～6c1與第3刃部6a3～6c3的中間部，如圖2(a)所示，形成為向球頭立銑刀1的旋轉(zhuǎn)方向[圖2(a)的逆時(shí)針方向]凸出的、具有第2曲率半徑R2的圓弧狀，或者，成為第1刃部6a1～6c1終端(連接部P)處的切線，而形成為直線狀。在本實(shí)施方式中，形成為直線狀。
此外，如圖2(a)所示，第2刃部6a2～6c2從始端(連接部P)到終端(連接部Q)的長度為長度L。
優(yōu)選地，第2刃部6a2～6c2的終端(連接部Q)的位置設(shè)計(jì)成，使得長度L相對(duì)于外徑D處于0.20D以上0.30D以下的范圍。這里，若將連接部Q的位置設(shè)計(jì)成，使得長度L相對(duì)于外徑D小于0.20D，則第3刃部6a3～6c3的曲率半徑較大，因而順沿于第3刃部6a3～6c3的切線方向幾乎不改變，使得從被切削件承受的、向球頭立銑刀1的徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向不分散，球頭立銑刀1容易產(chǎn)生振動(dòng)。相對(duì)于此，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1中，將連接部Q的位置設(shè)計(jì)成，使得長度L相對(duì)于外徑D在0.20D以上，因而順沿于第3刃部6a3～6c3的切線方向朝多個(gè)方向改變而使切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向分散，從而能夠抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。
另一方面，若將連接部Q的位置設(shè)計(jì)成，使得長度L相對(duì)于外徑D大于0.30D，則第3刃部6a3～6c3與外周切削刃5a～5c不能夠圓滑地相連，導(dǎo)致切屑的排出性降低。相對(duì)于此，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1中，將連接部Q的位置設(shè)計(jì)成，使得長度L相對(duì)于外徑D在0.30D以下，因而能夠提高切屑的排出性。在本實(shí)施方式中，將連接部Q的位置設(shè)計(jì)成，長度L為3.0mm，相對(duì)于外徑D(D＝12mm)來說，L＝0.25D，各第2刃部6a2～6c2各自的長度L均為相同的長度。
第3刃部6a3～6c3，是構(gòu)成球頭切削刃6a～6c的外周部的部分，如圖2(a)所示，形成為向球頭立銑刀1的旋轉(zhuǎn)方向[圖2(a)的逆時(shí)針方向]凸出的、具有第3曲率半徑R3的圓弧狀，并且，在第3刃部6a3～6c3的始端(連接部Q)處，第2刃部6a2～6c2為切線。
另外，第3曲率半徑R3優(yōu)選設(shè)為相對(duì)于外徑D在0.35D以上0.45D以下的范圍的曲率半徑。在此，第3曲率半徑R3相對(duì)于外徑D小于0.35D時(shí)，第3刃部6a3～6c3與外周切削刃5a～5c不能圓滑連結(jié)從而切屑的排出性下降。與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，通過將第3曲率半徑R3設(shè)為相對(duì)于外徑D為0.35D以上，可提高切屑的排出性。
另一方面，第3曲率半徑R3相對(duì)于外徑D大于0.45D時(shí)，如以往的球頭立銑刀那樣，順沿于第3刃部6a3～6c3的切線的方向幾乎不變，所以從被切削件承受的、向球頭立銑刀1徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向不分散，球頭立銑刀1容易產(chǎn)生振動(dòng)。
與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，通過設(shè)計(jì)成第3曲率半徑R3相對(duì)于外徑D為0.45D以下，使順沿于第3刃部6a3～6c3的切線的方向變化成多個(gè)方向而分散切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向，從而可抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。另外，在本實(shí)施方式中，第3曲率半徑R3為4.8mm，相對(duì)于外徑D(D＝12mm)來說，R3＝0.40D，各第3刃部6a3～6c3的各第3曲率半徑R3都為同一曲率半徑。
下面說明利用如上構(gòu)成的球頭立銑刀1進(jìn)行的切削試驗(yàn)。圖3(a)及圖3(b)是用于切削試驗(yàn)的被切削件20的側(cè)視圖，省略了被切削件20的寬度方向(圖3的右側(cè)方向)的圖示。
在切削試驗(yàn)中，使球頭立銑刀1與被切削件20上設(shè)置的被切削面20a垂直地對(duì)置，驅(qū)動(dòng)該球頭立銑刀1繞軸線O旋轉(zhuǎn)，并使其以規(guī)定的切削條件(軸線O方向切入深度aa)向垂直于軸線O的方向移動(dòng)，對(duì)由此在切削中的球頭立銑刀1上產(chǎn)生的振動(dòng)(切削阻力)進(jìn)行測(cè)定。切削試驗(yàn)是以后述不同的兩組參數(shù)(以下分別稱作“切削試驗(yàn)1”和“切削試驗(yàn)2”)進(jìn)行的。
切削試驗(yàn)1的詳細(xì)參數(shù)如下，被切削件20JIS-S50C；切削油材料不使用(利用鼓風(fēng)進(jìn)行干式切削)；使用機(jī)械臥式加工中心；主軸旋轉(zhuǎn)速度4000轉(zhuǎn)/min；工作臺(tái)進(jìn)給速度1000mm/min；軸線O方向切入深度aa0.5mm(參照?qǐng)D3(a))。
切削試驗(yàn)2的詳細(xì)參數(shù)與上述切削試驗(yàn)1的主要參數(shù)相同，但軸線O方向切入深度aa設(shè)定成，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1中僅第2刃部6a2～6c2和第3刃部6a3～6c3與被切削面20a接觸(參照?qǐng)D3(b))。
又，在切削試驗(yàn)1及切削試驗(yàn)2中，使用在本實(shí)施方式中說明的球頭立銑刀1(以下叫做“本發(fā)明產(chǎn)品”)、和球頭切削刃的曲率半徑從球頭切削刃的內(nèi)周部到外周部恒定的球頭立銑刀(以下叫做“現(xiàn)有產(chǎn)品”)。另外，本發(fā)明產(chǎn)品以及現(xiàn)有產(chǎn)品，都是同一刀具材料(硬質(zhì)合金)，并且這些球頭切削刃的刃數(shù)為3條。又，現(xiàn)有產(chǎn)品，從球頭立銑刀軸線方向的末端觀察時(shí)，球頭切削刃的曲率半徑為14.4mm(是本發(fā)明產(chǎn)品的第3刃部6a3～6c3的第3曲率半徑R3的3倍)，3條切削刃的曲率半徑為同一曲率半徑。
根據(jù)切削試驗(yàn)1的結(jié)果可知，現(xiàn)有產(chǎn)品，由于切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向相對(duì)于球頭立銑刀的徑向集中到恒定的方向，所以球頭立銑刀易產(chǎn)生振動(dòng)。具體地說，切削時(shí)間為10秒時(shí)切削轉(zhuǎn)矩的平均值為180Nm，該切削轉(zhuǎn)矩的振幅為150Nm(振幅的最大值為230Nm)。
另一方面判明了，本發(fā)明產(chǎn)品，由于可使切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向相對(duì)于球頭立銑刀1的徑向朝多個(gè)方向分散，所以與現(xiàn)有產(chǎn)品相比可抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。具體地說，切削時(shí)間為10秒鐘時(shí)切削轉(zhuǎn)矩的平均值為140Nm，該切削轉(zhuǎn)矩的振幅為70Nm(振幅的最大值為100Nm)。
此外，由切削試驗(yàn)2的結(jié)果可知，現(xiàn)有產(chǎn)品因在球頭切削刃的外周部切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向相對(duì)于球頭立銑刀的徑向不變，故而球頭立銑刀容易產(chǎn)生振動(dòng)。具體地說，切削時(shí)間為5秒時(shí)，切削轉(zhuǎn)矩的平均值為380Nm，該切削轉(zhuǎn)矩的振幅為220Nm(振幅的最大值為500Nm)。
另一方面，本發(fā)明產(chǎn)品中，切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第2刃部6a2～6c2和第3刃部6a3～6c3不同，因而與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，能夠抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。具體地說，切削時(shí)間為5秒時(shí)，切削轉(zhuǎn)矩的平均值為290Nm，該切削轉(zhuǎn)矩的振幅為100Nm(振幅的最大值為150Nm)。
如以上說明的那樣，球頭立銑刀1在球頭切削刃6a～6c上具有第1刃部6a1～6c1、第2刃部6a2～6c2和第3刃部6a3～6c3，第1曲率半徑R1、第2曲率半徑R2和第3曲率半徑R3是各不相同的曲率半徑(本實(shí)施方式中，第2刃部6a2～6c2形成為直線狀)，所以可使從被切削件20承受的、向球頭立銑刀1徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部6a1～6c1、第2刃部6a2～6c2和第3刃部6a3～6c3不同[參照?qǐng)D2(b)]，從而可抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。
即，球頭立銑刀1所承受的來自被切削件20的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向，是順沿于該球頭立銑刀1的球頭切削刃6a～6c的方向，即形成球頭切削刃6a～6c的圓弧的切線方向，所以，在如以往的球頭立銑刀那樣曲率半徑從球頭切削刃6a～6c的內(nèi)周部到外周部恒定的情況下，切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在球頭切削刃6a～6c的內(nèi)周部和外周部幾乎不變，球頭立銑刀1易產(chǎn)生振動(dòng)。
與之相對(duì)，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，如上所述，由于可使從被切削件20承受的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第1刃部6a1～6c1、第2刃部6a2～6c2和第3刃部6a3～6c3分別分散成不同方向，所以可抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。其結(jié)果，可提高進(jìn)給速度或增大切入深度，相應(yīng)地可提高切削效率。
又，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，在球頭切削刃6a～6c上具有第1刃部6a1～6c1、第2刃部6a2～6c2和第3刃部6a3～6c3，且第1曲率半徑R1相對(duì)于外徑D在0.025D以上0.10D以下的范圍，所以與以往的球頭立銑刀相比，可分別以小的曲率半徑構(gòu)成第1曲率半徑R1、第2曲率半徑R2和第3曲率半徑R3，相應(yīng)地可加長球頭切削刃6a～6c的長度。這樣，被切削面20a與球頭切削刃6a～6c接觸的時(shí)間變長而可減輕沖擊負(fù)荷，所以可抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。
并且，由于本實(shí)施方式的球頭立銑刀1如上所述可加長球頭切削刃6a～6c的長度，所以被切削面20a與球頭切削刃6a～6c接觸的面積增大而可提高切削性。其結(jié)果，可提高進(jìn)給速度或增大切入深度，相應(yīng)地能提高切削效率。
此外，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1，第2刃部6a2～6c2與第1刃部6a1～6c1一樣形成為向球頭立銑刀1的旋轉(zhuǎn)方向凸出的圓弧狀(本實(shí)施方式中第2刃部6a2～6c2形成為直線狀)，并與第1刃部6a1～6c1的終端(連接部P)相連，第3刃部6a3～6c3與第1刃部6a1～6c1同樣形成為向球頭立銑刀1的旋轉(zhuǎn)方向凸出的圓弧狀，并與第2刃部6a2～6c2的終端(連接部Q)相連，因此，能夠使切屑順著球頭切削刃6a～6c順利排出。即，能夠提高切屑的排出性。
再有，本實(shí)施方式的球頭立銑刀1具有第2刃部6a2～6c2和第3刃部6a3～6c3，第2曲率半徑R2和第3曲率半徑R3為不同的曲率半徑(本實(shí)施方式中第2刃部6a2～6c2形成為直線狀)，因此，在以球頭切削刃6a～6c的外周部對(duì)被切削件20進(jìn)行切削時(shí)，所述第2刃部6a2～6c2和第3刃部6a3～6c3與被切削面20a接觸，從被切削件20承受的、向球頭立銑刀1的徑向作用的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向在第2刃部6a2～6c2和第3刃部6a3～6c3不同，從而能夠抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。
以上利用實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，可容易推測(cè)，在不超出本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種改進(jìn)變更。
例如，在本實(shí)施方式中，球頭立銑刀1是具有3條切削刃的3刃立銑刀，但不限于此，也可將球頭立銑刀1構(gòu)成為例如2刃或4刃以上的立銑刀。此時(shí)，也如上述實(shí)施方式一樣，可使從被切削件20承受的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向相對(duì)于球頭立銑刀1的徑向分散到多個(gè)方向，可抑制球頭立銑刀1的振動(dòng)。
又，在本實(shí)施方式中，第1曲率半徑R1以及第3曲率半徑R3在所有第1刃部6a1～6c1及第3刃部6a3～6c3上以同一曲率半徑構(gòu)成，但也可以在各第1刃部6a1～6c1及第3刃部6a3～6c3上分別以不同的曲率半徑構(gòu)成。
再有，在本實(shí)施方式中，第2刃部6a2～6c2形成為直線狀，但也可以形成為向球頭立銑刀1的旋轉(zhuǎn)方向(圖2(a)中的逆時(shí)針方向)凸出的、具有第2曲率半徑R2的圓弧狀。
權(quán)利要求
1.一種球頭立銑刀，具有以軸線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的圓柱狀的刀具主體、和設(shè)置在前述刀具主體的末端側(cè)并且旋轉(zhuǎn)軌跡為半球狀的球頭切削刃，其特征在于前述球頭切削刃具有以前述軸線為始端形成的第1刃部、和連接在前述第1刃部的終端并以前述第1刃部的終端為始端而形成的第2刃部、以及、連接在前述第2刃部的終端并以前述第2刃部的終端為始端而形成的第3刃部；前述第1刃部構(gòu)成為，從前述軸線方向的末端觀察，形成為向前述刀具主體的旋轉(zhuǎn)方向凸出的、具有第1曲率半徑的圓弧狀，前述第1曲率半徑相對(duì)于外徑D在0.025D以上0.10D以下的范圍；前述第2刃部構(gòu)成為，從前述軸線方向的末端觀察，形成為向前述刀具主體的旋轉(zhuǎn)方向凸出的、具有第2曲率半徑的圓弧狀或者直線狀，在前述第2刃部形成為圓弧狀的情況下，前述第2曲率半徑大于前述第1曲率半徑；前述第3刃部構(gòu)成為，從前述軸線方向的末端觀察，形成為向前述刀具主體的旋轉(zhuǎn)方向凸出的、具有第3曲率半徑的圓弧狀，在前述第2刃部形成為具有前述第2曲率半徑的圓弧狀的情況下，前述第3曲率半徑小于前述第2曲率半徑。
2.如權(quán)利要求1所述的球頭立銑刀，其特征在于前述第1刃部構(gòu)成為，從前述軸線方向的末端觀察，圓周角在60°以上120°以下的范圍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠通過抑制振動(dòng)而提高進(jìn)給速度或增大切入深度，從而相應(yīng)地提高切削效率的球頭立銑刀。球頭立銑刀(1)在球頭切削刃(6a～6c)上具有第1刃部(6a1～6c1)、第2刃部(6a2～6c2)和第3刃部(6a3～6c3)，第1曲率半徑(R1)、第2曲率半徑(R2)和第3曲率半徑(R3)分別為不同的曲率半徑，因此，從被切削件(20)承受的、作用于球頭立銑刀(1)的徑向上的切削阻力(切削轉(zhuǎn)矩)的方向，在第1刃部(6a1～6c1)、第2刃部(6a2～6c2)和第3刃部(6a3～6c3)不同，從而能夠抑制球頭立銑刀(1)的振動(dòng)。其結(jié)果，可提高進(jìn)給速度或增加切入深度從而相應(yīng)地提高切削效率。
文檔編號(hào)B23C5/10GK1972773SQ20058001398
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者大澤二朗, 浜武恭生, 青木涉 申請(qǐng)人:Osg株式會(huì)社