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1、(10)申请公布号 CN 104014859 A (43)申请公布日 2014.09.03 C N 1 0 4 0 1 4 8 5 9 A (21)申请号 201410022583.8 (22)申请日 2014.01.17 2013-039347 2013.02.28 JP B23C 5/10(2006.01) (71)申请人三菱综合材料株式会社 地址日本东京 (72)发明人日向野哲 高桥正训 久保拓矢 (74)专利代理机构北京德琦知识产权代理有限 公司 11018 代理人齐葵 周艳玲 (54) 发明名称 立铣刀及其制造方法 (57) 摘要 本发明提供立铣刀及其制造方法，该立铣刀 为直径2mm。
2、以下的小径立铣刀，即使在切削深度 比推荐的切削深度更浅的情况下也防止振动和缺 损的产生，实现切削性的提高和长寿命化，并且还 提高加工精度。所述立铣刀的直径为2mm以下，其 底刃（13）从外周端朝向轴线中心具有挖芯角度， 并且在前刀面（14）与后刀面（16）之间的棱线部 形成有刃口修磨面（17），刃口修磨面（17）在底刃 （13）的至少外周端，与棱线部正交的截面形成为 凸曲面，该凸曲面为以通过刃口修磨面（17）的方 式配置长轴的椭圆面的一部分，且在将椭圆面的 长径设为2a，将短径设为2b时，形成为a/b在6 1的范围内随着趋向底刃（13）的半径方向内侧而 逐渐变小。 (30)优先权数据 (51)。
3、Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104014859 A CN 104014859 A 1/1页 2 1.一种立铣刀，其特征在于， 该立铣刀的直径为2mm以下，其底刃从外周端朝向轴线中心具有挖芯角度，并且在前 刀面与后刀面之间的棱线部形成有刃口修磨面，该刃口修磨面在底刃的至少外周端，与所 述棱线部正交的截面形成为凸曲面，该凸曲面为以通过该刃口修磨面的方式配置长轴的椭 圆面的一部分，且在将该椭圆面的长径设为2a，将短径设为2b时，该刃口修磨面形成为a/b。
4、 在61的范围内随着趋向底刃的半径方向的内侧而逐渐变小。 2.根据权利要求1所述的立铣刀，其特征在于， 所述刃口修磨面的相对于与旋转轴正交的方向的切线角度，在推荐的切削深度位置上 为7080，在推荐的切削深度的一半的位置上为5070，并且在切削深度小于 1m处小于50。 3.一种立铣刀的制造方法，该方法为制造权利要求1或2所述的立铣刀的方法，其特征 在于， 具有激光加工工序，所述激光加工工序通过向底刃的前刀面与后刀面之间的棱线部照 射激光束，从而在所述棱线部加工形成刃口修磨面，所述激光束的截面的光强度分布呈在 径向中心大且在外周部小的高斯分布，随着趋向所述底刃的半径方向的外侧，使该激光加 工工。
5、序中的所述激光束的扫描方向从激光束的中心远离所述棱线部的位置逐渐朝切入棱 线部的方向倾斜，并且在改变激光束的照射角度的同时形成所述刃口修磨面。 权 利 要 求 书CN 104014859 A 1/5页 3 立铣刀及其制造方法 技术领域 0001 本发明涉及一种在精密模具等的加工中使用的小径的立铣刀及其制造方法。 背景技术 0002 立铣刀具有由形成于外周部的外周刃和形成于前端的底刃构成的切削刃部及刀 柄部。该立铣刀绕轴线旋转，利用其外周刃进行沿轴向的垂直面的切削加工，并利用底刃进 行与轴向正交的水平面的切削加工。 0003 近年来，关于这种立铣刀，预计随着模具形状的复杂化和小型化，直径2mm以。
6、下的 小径立铣刀的需求会增加，但若直径变小，则会变得易产生振动，并且切削刃部易产生缺 损，因此需要相应对策。 0004 当刀尖与工件接触而刀刃产生扭曲并返回原状态时产生振动。作为抑制该振动的 方法通常有如下方法：（1）使切削深度、切深量较大，使从扭曲到返回的时间较长，并使在 一定的转速下不会充分返回的方法；（2）提高工具的转速，并比扭曲返回的时间更早地与 工件接触的方法；及（3）设置倒棱，使施加于工具的力较小并使扭曲量本身较小的方法，但 由于小径立铣刀用于精加工，因此无法适用上述方法（1），并且由于转速为3万5万转而 远远大于推荐的切削条件，因此方法（2）也很难适用。因此，（3）中的实施倒棱的。
7、方法被普 遍使用。 0005 例如专利文献1中记载的立铣刀中，通过使倒角面的宽度和角度沿半径方向连续 发生变化，降低切削负载，并且抑制共振的产生。 0006 专利文献1：日本专利公开2002-187012号公报 0007 然而，专利文献1的立铣刀未成为考虑到如下情况的设计，即精加工时设为如低 于推荐的切削深度的微小的切削深度的情况和底刃的半径方向位置上的转速不同的情况， 因此导致精加工时产生振动和缺损，或在工具中央部分的加工表面精度无法达到要求。 发明内容 0008 本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种立铣刀及其制造方法，立 铣刀为直径2mm以下的小径立铣刀，且在切削深度比推荐的切。
8、削深度更浅的情况下也防止 振动和缺损的产生，能够实现切削性的提高和长寿命化，并且还能够提高加工精度。 0009 本发明的立铣刀其直径为2mm以下，其底刃从外周端朝向轴线中心具有挖芯角 度，并且在前刀面与后刀面之间的棱线部形成有刃口修磨面，该刃口修磨面在底刃的至少 外周端，与所述棱线部正交的截面形成为凸曲面，该凸曲面为以通过该刃口修磨面的方式 配置长轴的椭圆面的一部分，且在将该椭圆面的长径设为2a，将短径设为2b时，该刃口修 磨面形成为a/b在61的范围内随着趋向底刃的半径方向的内侧而逐渐变小。 0010 本发明的立铣刀在切削深度方向上使刃口修磨面的长短轴比（a/b）和曲率发生变 化，以使其在进。
9、行切削深度很小的精加工时发挥作用，当切削深度较浅时，其切削深度位置 上的切线角度（相对于与旋转轴正交的方向的切线角度）较大而防止缺损，并且在推荐的切 说 明 书CN 104014859 A 2/5页 4 削深度成为预定的切线角度，能够抑制振动。并且，随着从底刃的外周端部朝向轴线中心， 切削深度根据挖芯角度连续发生变化，从外周到中央部分，圆周速度变化、切削刃接触的外 力根据距中心的距离而发生变化。并且，随着接近中心，相对于外力的工具的变形量也变 小。 0011 该立铣刀通过刃口修磨面的长短轴比和曲率沿半径方向逐渐发生变化，来应对外 力和变形量沿半径方向的变化，能够抑制工具的振动并提高精加工表面。。
10、由此，抑制振动和 缺损的产生，能够形成强度稳定、保持平衡且切削性良好的底刃。 0012 本发明的立铣刀中，所述刃口修磨面的相对于与旋转轴正交的方向的切线角度， 在推荐的切削深度位置上为7080，在推荐的切削深度的一半的位置上为50 70，并且在切削深度小于1m处小于50。 0013 刃口修磨面的长短轴比、曲率在一个最佳的范围内发生变化，能够更可靠地防止 振动和缺损。 0014 本发明的立铣刀的制造方法为制造本发明的前述具有刃口修磨面的立铣刀的方 法，其中，具有激光加工工序，在所述激光加工工序中通过向底刃的前刀面与后刀面的棱线 部照射激光束，从而在所述棱线部加工形成刃口修磨面，所述激光束的截面的。
11、光强度分布 呈在径向中心大且在外周部小的高斯分布，随着趋向所述底刃的半径方向的外侧，使该激 光加工工序中的所述激光束的扫描方向从激光束的中心远离所述棱线部的位置逐渐朝切 入棱线部的方向倾斜，并且在改变激光束的照射角度的同时形成所述刃口修磨面。 0015 在本发明的立铣刀的制造方法中，利用激光束的高斯分布的光强度分布，能够相 对于照射位置错开光束的径向位置的同时形成宽度连续发生变化的刃口修磨面，能够制造 从轴线侧至外周部侧具有高精度切削刃的立铣刀。 0016 如前述，预计随着模具形状的复杂化和小型化，直径2mm以下的小径立铣刀的需 求会增加，关于这种小径立铣刀，在以往的使用砂轮的加工方法中，尤其。
12、难以调整外周部侧 与轴线侧的磨削量的同时进行磨削，但根据本发明的制造方法，能够提供一种提高底刃的 切削性的同时抑制其消耗的小径立铣刀，能够适用于复杂且小型化的模具等，从而提高其 制作性。 0017 根据本发明，在小径时也能够抑制振动的产生，并且提高切削性的同时确保稳定 的强度，从而能够防止切削刃部的消耗和破损的同时进行切削，能够实现作为工具的长寿 命化。 附图说明 0018 图1表示本发明所涉及的立铣刀的一实施方式，（a）为工具前端部的立体图，（b） 为刃口修磨面的放大立体图。 0019 图2是从前端方向观察工具前端部的主视图。 0020 图3是外周端的刃口修磨面的放大剖视图。 0021 图4。
13、中，（a）为沿图2的A-A线的剖视图，（b）为沿图2的B-B线的剖视图，（c）为 沿图2的C-C线的剖视图。 0022 图5是从前刀面方向观察工具前端部的侧视图。 0023 图6是立铣刀整体的概略侧视图。 说 明 书CN 104014859 A 3/5页 5 0024 图7是表示在本发明所涉及的立铣刀的制造方法中使用的一实施方式的激光加 工装置的整体结构图。 0025 图8是表示加工刃口修磨面的激光束与工具前端部的位置关系的示意图。 0026 图9是表示激光束的扫描状态的示意图。 0027 图中：1-立铣刀，2-工具前端部，3-刀柄部，4-头部，5-刀片部，6-硬质合金部， 11-切削刃部，1。
14、2-外周刃，13-底刃，14-前刀面，15、16-后刀面，17-刃口修磨面，20-圆柱 状坯料，22-激光照射机构，24-坯料保持机构，25-控制部，26-激光光源，27-电流扫描仪， 31x31z-载物台部，32-回转机构，33-旋转机构，100-激光加工装置。 具体实施方式 0028 以下，参照附图对本发明所涉及的立铣刀及其制造方法的一实施方式进行说明。 0029 如图1图6所示，本实施方式的立铣刀1为在绕轴线D旋转的工具前端部2上 由一对切削刃部11夹着轴线D形成于180相反侧的2刃直角型立铣刀，工具前端部2的 外径被设置成2mm以下的小径。 0030 如图6所示呈如下结构，即在立铣刀1。
15、上设置有圆柱状的刀柄部3，该刀柄部3的 前端部形成为小径，在该小径的头部4的前端接合有大致圆周状的刀片部5。刀片部5由接 合于头部4的硬质合金部6及连接于该硬质合金部6且形成切削刃部11的cBN烧结体、烧 结金钢石等的工具前端部2构成。 0031 切削刃部11由配置于工具前端部2的外周部的外周刃12和配置于工具前端部2 的前端的底刃13形成，这些外周刃12的前端与底刃13的外周端在锋利的角部交叉。而且， 这一对切削刃部11配置在沿圆周方向隔开180的位置上。 0032 该情况下，外周刃12由在工具前端部2上沿圆周方向隔开180而形成的前刀面 14和外周的后刀面15形成，底刃13由前刀面14和前。
16、端的后刀面16形成。 0033 该底刃13从外周端朝向半径方向的内侧设定有呈210的挖芯角度（相 对于半径方向的底刃13的角度：参照图5），另外，在底刃13的前刀面14与后刀面16之间 的棱线部形成有刃口修磨面17。该刃口修磨面17在其大部分上与棱线部正交的截面形成 为凸曲面，该凸曲面为以通过刃口修磨面17的方式配置长轴X的椭圆面的一部分，该凸曲 面的长短轴比和曲率沿半径方向发生变化。 0034 具体而言，如图3所示，该凸曲面呈如下椭圆形状，即椭圆的长轴X相对于前刀面 14的法线以45110的倾斜角度倾斜，就相对于与旋转轴正交的方向的切线角度而 言，在推荐的切削深度AP的位置上的切线角度1为6。
17、080，在推荐的切削深度的一 半（AP/2）的位置上的切线角度2为5070，在切削深度小于1m处小于50。 0035 例如，直径为0.5mm的立铣刀中，挖芯角度为2，推荐的切削深度AP为5m 时，椭圆的长轴X的倾斜角度为70，切线角度呈在推荐的切削深度AP的位置上的切线 角度1为70，在推荐的切削深度的一半的位置上的切线角度2为50，在1m的切 削深度的位置上的切线角度3为30。 0036 另外，图4中示出底刃的外周端位置及距该外周端规定距离的位置上的刃口修磨 面的截面形状，（a）为外周端位置，且随着趋向半径方向的内侧而变化成（b）和（c）。 0037 将椭圆面的长径设为2a、短径设为2b时，。
18、该刃口修磨面形成为a/b在61的范 说 明 书CN 104014859 A 4/5页 6 围内随着从底刃的外周端趋向半径方向的内侧而逐渐变小。此时b的减少程度被设定为小 于a的减少程度，当将从底刃的外周端的半径方向的距离设为l，将由于挖芯角度，在推 荐的切削深度下刀刃不再接触的半径方向的距离设为l（参照图5），将外周部上的椭圆的 长轴长度设为a、短轴长度设为b时，a随着从外周端趋向半径方向的内侧，以la/l （m）的比例减小，b随着从外周端趋向半径方向的内侧，以lb/l（m）的比例减小。 0038 例如，在直径为0.5mm的立铣刀中，当挖芯角度为2时，l=143m，因此，当 在外周端上a=40。
19、m、b=10m时，a以l40/143m的比例变小，b以l10/143m的比 例变小。 0039 当制造如此构成的立铣刀1时，通过激光加工，在成为工具前端部2的圆柱状坯料 20上形成中心槽及前刀面14，并且形成外周侧的后刀面15而形成外周刃12，形成前端侧的 后刀面16而形成底刃13。并且，在底刃13的前刀面14与后刀面16之间的棱线部形成刃 口修磨面17。 0040 如图7所示，用于该制造方法中的激光加工装置100为向由硬质合金构成的圆柱 状坯料20照射激光束L而对工具前端部2整体进行三维加工的装置。该激光加工装置100 具备：激光照射机构22，脉冲振荡激光束L并以一定的重复频率照射于圆柱状坯。
20、料20的同 时进行扫描；坯料保持机构24，能够以保持坯料20的状态进行旋转、回转以及分别沿xyz 轴方向移动；及控制部25，对所述激光照射机构22及坯料保持机构24进行控制。 0041 坯料保持机构24具有能够使被加工物沿x-y-z的各方向平移运动，并且能够进 行回转运动及自转运动的机构。具体而言，被设为具备如下的结构，即具备：x轴载物台部 31x，沿与水平面平行的x方向移动；y轴载物台部31y，设置在该x轴载物台部31x上，能够 沿相对于x方向垂直且与水平面平行的y方向移动；z轴载物台部31z，设置在y轴载物台 部31y上，能够沿相对于水平面垂直的方向移动；回转机构32，设置在z轴载物台部上。
21、；及 旋转机构33，固定在回转机构32上，能够保持坯料20。这些各载物台部31x31z、回转机 构32及旋转机构33的各驱动部例如能够利用步进马达且通过编码器来对相位进行反馈。 0042 激光照射机构22具备：激光光源26，具有通过Q开关对成为激光束L的激光进行 脉冲振荡的同时使其聚光为斑点状的光学系统；及电流扫描仪27，扫描所照射的激光束L。 0043 激光光源26可使用能够照射190nm550nm的短波长的激光的光源，例如在本实 施方式中使用能够振荡波长355nm的激光而使其射出的光源。并且，电流扫描仪27配置在 坯料保持机构24的正上方。 0044 对利用如此构成的激光加工装置100制造。
22、立铣刀1的方法进行说明。 0045 移动圆柱状坯料20的同时扫描激光束L，在圆柱状坯料20上形成中心槽及前刀面 14，并且分别形成外周侧的后刀面15和前端侧的后刀面16，从而形成预定形状的外周刃12 和底刃13。 0046 对形成该底刃13的方法进行进一步详述，则设置为使坯料保持机构24上的旋转 机构33的旋转轴与圆柱状坯料20的轴线D对齐，并且也与电流扫描仪27的x轴对齐。在 该状态下，激光束L的截面强度分布使圆柱状坯料20移动到通常的加工区域，通过激光束L 的扫描从前端部去除不需要的部分并进行前刀面14和后刀面16的形态形成。之后，对前 刀面14与后刀面16之间的棱线部实施刃口修磨加工。 。
23、0047 如图5所示，挖芯角度通常呈210的角度，激光束L作为整体而言，沿该 说 明 书CN 104014859 A 5/5页 7 挖芯角度从轴线D侧朝向外周端侧进行扫描。此时，如图9的（a）所示那样随着趋向底 刃13的半径方向的外侧，使激光束L的扫描方向从激光束L的径向中心L 0 远离底刃（前刀 面14与后刀面16的棱线部）13的位置逐渐向切入底刃13的方向稍微倾斜。图9中以双 点划线示出的区域S为激光束的照射范围。 0048 即，如图8中的阴影线所示，激光束L的径向截面的光强度分布呈在光束中心L 0 较 大且在外周部较小的高斯分布，通过稍微倾斜而进行扫描，在工具前端部2的中心侧如图8 的实。
24、线所示，用激光束L的径向边缘附近进行照射，而在外周侧如图8的双点划线所示，用 超过激光束L的半径程度的范围进行照射。将该激光束L的径向照射位置如图8的箭头所 示那样渐渐改变的同时沿底刃13的半径方向进行扫描。并且，根据需要将圆柱状坯料20的 方向与激光束L的照射角度如图9的（a）、（b）所示那样改变的同时反复进行对底刃13的 加工，由此在底刃13形成前述的成为椭圆面的一部分的凸曲面形状的刃口修磨面17。 0049 由此制造出的立铣刀1中，底刃13的刃口修磨面17由椭圆面的一部分形成，且形 成为图4所示的a/b在61的范围内，从底刃13的外周端趋向半径方向的内侧而逐渐变 小，能够在轴线D上成为不。
25、具有刃口修磨面的锋利的切削刃，并在外周侧成为具有较大刃 口修磨面17的切削刃。因此，在圆周速度较慢的轴线侧能够通过锋利的切削刃来抑制切 削阻力，而在圆周速度较大的外周侧通过形成较大的刃口修磨面17来防止缺损，强度上稳 定。 0050 该情况下，使椭圆的长短轴比（a/b）随着趋向半径方向的内侧而在61的范围 内逐渐变小，由此抑制在施加有较大负载的推荐的切削深度AP处的振动，并且如图3的 13所示，在终点附近进行切削深度较小的加工，也能够减小切线角度，减少崩刀等， 得到良好的加工表面。 0051 作为实施例，在直径为0.5mm、挖芯角度为2、推荐的切削深度AP=5m的条 件下，将椭圆的切线角度在推。
26、荐的切削深度的位置（5m）上设定为70、在切削深度为 2.5m的位置上设定为50、且在切削深度为1m的位置上设定为30，对椭圆形状的刃 口修磨面进行加工。作为该椭圆形状，长轴相对于前刀面的法线以倾斜角度=50倾斜， 在刀尖的外周侧前端设为a=40m、b=10m。 0052 由于挖芯角度，工件在从刀尖的外周端的l=143m处不再接触。将该地点处的 刃口修磨面设为a=b1m，相对于距刀尖的外周前端的距离l，使刃口修磨面发生变化， 以使a=-0.273l+40、b=-0.063l+10。 0053 其结果，抑制施加有较大负载的推荐的切削深度上的振动，并且即使在终点附近 进行切削深度较小的加工，也能减。
27、少崩刀等而得到良好的加工表面。 0054 另外，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可施加 各种变更。 0055 并且，本实施方式中，外周刃、底刃均通过激光加工而形成，但除底刃以外的方式 也能够通过除激光以外的方法进行加工。 说 明 书CN 104014859 A 1/6页 8 图1 说 明 书 附 图CN 104014859 A 2/6页 9 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104014859 A 3/6页 10 图4 图5 说 明 书 附 图CN 104014859 A 10 4/6页 11 图6 图7 说 明 书 附 图CN 104014859 A 11 5/6页 12 图8 说 明 书 附 图CN 104014859 A 12 6/6页 13 图9 说 明 书 附 图CN 104014859 A 13 。