径向立铣刀.pdf

本发明目的在于提供一种径向立铣刀，其减轻切削阻力，实现耐久性的提高，并且实现切屑的薄壁化、轻量化，能使切屑顺利地排出，防止由切屑的干涉产生径向立铣刀的破损及加工面的不良。径向立铣刀整体形状设为大致圆柱状，具有：在外周部(1)形成的螺旋状的外周刃(2)、在端面部(3)形成的底刃(4)、在外周刃(2)和底刃(4)相交的角部形成的倒角刃(5)。底刃(4)的棱线(6)从端面部(3)的中心(O)到与倒角刃(5)的棱线(7)相交的自由端(X)由俯视时凸圆弧状的曲率圆构成。

1.  一种径向立铣刀，整体形状设为大致圆柱状，具有：在外周部形成的螺旋状的外周刃、在端面部形成的底刃、在前述外周刃和前述底刃相交的角部形成的倒角刃，其特征在于，
前述底刃的棱线从前述端面部的中心到与前述倒角刃的棱线相交的自由端由俯视时凸圆弧状的曲率圆构成。

2.  如权利要求1所述的径向立铣刀，其特征在于，前述底刃棱线的曲率半径设定为前述外周部的直径尺寸D的1/4倍。

3.  如权利要求1所述的径向立铣刀，其特征在于，前述底刃棱线的曲率半径设定在从前述外周部的直径尺寸D的1/2倍到1/4倍的范围内。

4.  如权利要求3所述的径向立铣刀，其特征在于，
前述倒角刃的棱线从前述底刃的棱线与该倒角刃的棱线相交的自由端到该倒角刃的棱线与前述外周刃的棱线相交的自由端由俯视时及侧视时具有与前述底刃的棱线的曲率同样的曲率的凸圆弧状的曲率圆构成，
而且，前述倒角刃的倒角中心位置位于假想横截面上，而且位于以从前述外周部的直径尺寸D减去前述倒角刃的半径尺寸的两倍(＝2R)后的值(＝D-2R)为直径的假想圆上，并且位于从该假想圆上的1/24圆(内角为15度)到1/6圆(内角为60度)的范围内，所述假想横截面位于从前述底刃的棱线的自由端沿旋转轴方向离开前述倒角刃的半径尺寸的量的位置。

径向立铣刀
技术领域
本发明涉及一种径向立铣刀，特别涉及一种下述径向立铣刀，其用于使用了机床的金属模加工、主要用于锻造模、冲模、压铸模、树脂模等的三维曲面加工，整体形状设为大致圆柱形状，在底刃和外周刃相交的角部具有倒角刃(大致圆弧状的切刃)。
背景技术
为了在金属模加工中缩短制作时间并改善环境问题，而希望减少加工时间较长且必须使用电解液的电火花加工、并尽可能地进行利用NC设备的直雕加工。但是，加工深度越深、刀具突出长越长，切削加工越困难，对电火花加工的依存度越高。此外，若刀具突出长变长，则转速越高越产生响声，所以要降低转速进行加工，但是同时进给速度也降低，所以只能进行效率非常差的加工，直雕加工的效果几乎无望。
近年来，作为解决这样的问题的对策，开发出能大幅度增加每一刃的切削量且刚性非常高的径向立铣刀，即使以较低的转速，也能以较快的进给速度进行切削，直雕加工的效果也显现出来。
但是，以往的径向立铣刀如以立体图表示了其主要部分的图9、及以俯视图及侧视图表示了底刃的棱线及倒角刃的棱线的图10所示，底刃4的棱线6从端面部3的中心O到与倒角刃5的棱线7相交的自由端X由直线构成。
此外，倒角刃5的棱线7从底刃4的棱线6与倒角刃5的棱线7相交的自由端X到倒角刃5的棱线7与外周刃2的棱线8相交的自由端Y由侧视时具有既定曲率的凸圆弧状的曲率圆构成，此外，倒角刃5的倒角中心位置如图10所示，位于假想横截面CS上，并且位于假想圆C上的既定范围内，所述假想横截面CS位于从自由端X沿旋转轴方向(深度方向)离开相当于倒角刃5的半径尺寸的量的位置，所述假想圆C以从外周部1的直径尺寸D减去倒角刃5的半径尺寸的两倍(＝2R)后的值(＝D-2R)作为直径。例如，在图10中，与棱线7上的点a1、a3对应的棱线7的中心位置分别为b1、b3，棱线7的中心位置位于假想圆C上的既定范围内(从点b1到点b3的范围)。
切削加工时，如图11所示，底刃4由于其棱线6为直线，所以相对于工件的任意部位p1、p2从垂直方向(正交方向)进入。此外，在微观考察各刃的切削加工时，底刃4及倒角刃5相对于工件的任意部位p1、p2、p3、p4大致同时地进行切削加工，此外，在微观地考察相邻的刃间的切削加工时，进行断续的切削加工。
因此，由于底刃4的棱线6为直线，所以底刃4的棱线6的全长较短，而且由于底刃4的棱线6为直线，所以倒角刃5的棱线7的全长较短，此外，如上所述，由于底刃4始终相对于工件的任意部位p1、p2从垂直方向进入，并且相对于工件的任意部位p1、p2、p3、p4各刃的切削加工大致同时进行，相邻的刃间的切削加工断续地进行，所以底刃4及倒角刃5的切削负担较大，由此在径向立铣刀的耐久性的提高上存在界限。
此外，根据以往的径向立铣刀，大幅度增加每刃的切削量时排出的切屑如图12所示，非常厚，较重，在径向立铣刀的轴向产生较大的切削分力，在加工深度较深的加工中，不能完全排出切削，残留的切屑与切刃和工作物发生干涉，所以导致径向立铣刀的破损和加工面的不良。此外，为了促进上述切屑的排出，必须使用切削油剂，于是引起环境问题。另外，作为目前的径向立铣刀的先行文献，例如有专利文献1。
专利文献1：特开2004-141975公报
发明内容
本发明解决了上述那样的以往技术的问题点，目的在于提供一种径向立铣刀，其减轻径向立铣刀的切削阻力，实现耐久性的提高，并且实现切屑的薄壁化、轻量化，即使不使用切削油剂，也能使切屑顺利地排出，防止由切屑的干涉产生径向立铣刀的破损及加工面的不良，而且，能进行利于环保的切削加工。
本发明的径向立铣刀，整体形状设为大致圆柱状，具有：在外周部形成的螺旋状的外周刃、在端面部形成的底刃、在前述外周刃和前述底刃相交的角部形成的倒角刃，其特征在于，前述底刃的棱线从前述端面部的中心到与前述倒角刃的棱线相交的自由端由俯视时凸圆弧状的曲率圆构成。
根据本发明，由俯视时凸圆弧状的曲率圆构成底刃的棱线，由此，与具有由直线构成棱线的底刃的以往的径向立铣刀相比，底刃的棱线的全长变长。因此，底刃的切削负担被分散而减轻，提高耐久性。此外，底刃的棱线为凸圆弧状的曲线，所以切削加工时，不会如以往的径向立铣刀的底刃那样从垂直方向相对于工件的任意部件进入，而以从倾斜方向斜向切入的方式进入，所以能减少切削阻力，实现切屑的薄壁化及轻量化，并且伴随切屑的薄壁化及轻量化，可顺利地将切屑排出到外部，防止由切屑的干涉引起的径向立铣刀的破损及加工面的不良。
在此，若将前述底刃的棱线的曲率半径设定为前述外周部的直径尺寸D的1/4倍，则底刃棱线的全长变成最大，成为最好的方式，但是也可将前述底刃棱线的曲率半径设定在前述外周部的直径尺寸D的1/2倍到1/4倍的范围内。将曲率半径设定为D/2以下的理由在于，若设定为比D/2大，则与底刃的棱线为直线的情况相比，棱线的全长的增大不会较大，不能期待充分的性能的提高。
此外，在将曲率半径设定为D/4以上D/2以下的情况下，前述倒角刃的棱线从前述底刃的棱线与该倒角刃的棱线相交的自由端到该倒角刃的棱线与前述外周刃的棱线相交的自由端由俯视时及侧视时具有与前述底刃的棱线的曲率同样的曲率的凸圆弧状的曲率圆构成，而且，前述倒角刃的倒角中心位置位于假想横截面上，而且位于以从前述外周部的直径尺寸D减去前述倒角刃的半径尺寸的两倍(＝2R)后的值(＝D-2R)为直径的假想圆上，并且位于从该假想圆上的1/24圆(内角为15度)到1/6圆(内角为60度)的范围内，所述假想横截面位于从前述底刃的棱线的自由端沿旋转轴方向离开前述倒角刃的半径尺寸的量的位置。
通过如上述那样构成倒角刃的棱线，倒角刃的棱线的全长大幅度增大。因此，与由底刃的棱线的全长的增大引起的作用效果一样，分散而减轻倒角刃的切削负担，提高耐久性。
附图说明
图1是本发明一实施方式的三刃径向立铣刀的主要部分立体图。
图2是该径向立铣刀的底刃及倒角刃的说明图。
图3是该径向立铣刀的倒角刃的说明图。
图4是该径向立铣刀的作用的说明图。
图5是通过使用了该径向立铣刀的切削加工产生的切屑的立体图。
图6是变形例的三刃径向立铣刀的底刃及倒角刃的说明图。
图7是其他实施方式的双刃径向立铣刀的底刃及倒角刃的说明图。
图8是变形例的双刃径向立铣刀的底刃及倒角刃的说明图。
图9是以往的径向立铣刀的主要部分立体图。
图10是该径向立铣刀的底刃及倒角刃的说明图。
图11是该径向立铣刀的作用说明图。
图12是通过使用了该径向立铣刀的切削加工产生的切屑的立体图。
附图标记说明
1外周部
2外周刃
3端面部
4底刃
5倒角刃
6底刃4的棱线
7倒角刃5的棱线
8外周刃2的棱线
O端面部3的中心
X棱线6的自由端
Y棱线7的自由端
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的实施方式。
图1是本发明一实施方式的三刃径向立铣刀的主要部分立体图，图2是该径向立铣刀的底刃及倒角刃的说明图，图3是该径向立铣刀的倒角刃的说明图，图4是该径向立铣刀的作用的说明图，图5是使用了该径向立铣刀时产生的切屑的立体图，图6是变形例的三刃径向立铣刀的底刃及倒角刃的说明图，图7是其他实施方式的双刃径向立铣刀的底刃及倒角刃的说明图，图8是变形例的双刃径向立铣刀的底刃及倒角刃的说明图。
图1中，三刃径向立铣刀整体形状为大致圆柱状。在外周部1，形成有螺旋状的外周刃2。在端面部3，形成有底刃4。在外周刃2和底刃4相交的角部，形成有倒角刃5。
底刃4的棱线6及倒角刃5的棱线7在俯视时如图2的左部所示那样表示，底刃4的棱线6在从端面部3的中心O到以虚线图示的假想圆C的范围内，此外，倒角刃5的棱线7在从假想圆C上到外周部1的范围内。
底刃4的棱线6从端面部3的中心O到与倒角刃5的棱线7相交的自由端X(假想圆C上的点)由俯视时凸圆弧状的曲率圆构成。底刃4的棱线6的曲率半径在本实施方式的情况下，设定为外周部1的直径尺寸D的1/4倍、即D/4。此外，如图2的右部所述，底刃4的棱线6的高度位置随着朝向端面部3的中心O而稍微缓慢地变低。换言之，端面部3成为大致研钵状。
倒角刃5的棱线7如图2所示，从自由端X到倒角刃5的棱线7与外周刃2的棱线8相交的自由端Y由俯视时及侧视时具有与底刃4的棱线6的曲率同样的曲率的凸圆弧状的曲率圆构成。
此外，如图2所示，倒角刃5的倒角中心位置位于假想横截面CS上，并且位于假想圆C上的既定范围内，所述假想横截面CS位于从自由端X沿旋转轴方向(深度方向)离开倒角刃5的半径尺寸的量的位置，所述假想圆C以从外周部1的直径尺寸D减去倒角刃5的半径尺寸的两倍(＝2R)后的值(＝D-2R)为直径。例如，在图2中，与棱线7上的点a1、a2、a3、a4、a5对应的棱线7的中心位置分别为b1、b2、b3、b4、b5，三刃中的一个倒角刃5的倒角中心位置位于假想圆C上的既定范围(从点b1到点b3的范围)。此外，倒角刃5的棱线7及倒角中心位置可通过图3表示，图3中，棱线7的任意点d1、d2、d3、......、dn的倒角中心位置e1、e2、e3、......、en位于从自由端X沿旋转轴方向离开的位置上的假想横截面CS上，并且位于以D-2R为直径的假想圆C上的既定范围(从点e1到点en的范围，以θ(＝60°)表示的角度范围)。
与此相对，图9所示的以往的径向立铣刀的倒角刃5的倒角中心位置如在图10中所述的那样，位于假想圆C上的较窄的既定范围(从点b1到点b3的范围)，棱线7的全长与本实施方式相比大幅度变短。
接着，基于图4对本实施方式的径向立铣刀的作用效果进行说明。
本实施方式的径向立铣刀如上所述，底刃4的棱线6从端面部3的中心O到自由端X由俯视时凸圆弧状的曲率圆构成，此外，倒角刃5的棱线7从自由端X到自由端Y由俯视时及侧视时具有与底刃4的棱线6的曲率同样的曲率的凸圆弧状的曲率圆构成。
因此，如图4所示，底刃4及倒角刃5以从倾斜方向相对于工件的任意部位p1、p2、p3、p4斜向切入的方式进入，并且在与任意部位p1、p2、p3、p4分别对应的棱线6、7上的点的倾斜角度a、b、c、d中，下述关系成立，即a＜b＜c＜d。因此，切削阻力大幅度减少，可实现切屑的薄壁化及轻量化。现在如图5所示，使用图1图示的径向立铣刀进行切削加工时产生的切屑与图12图示的切屑相比，被充分薄壁化及轻量化。此外，伴随切屑的薄壁化及轻量化可顺利地将切屑排出到外部，可防止由切屑的干涉引起的径向立铣刀的破损及加工面的不良。
在上述实施方式中，将底刃4的棱线6的曲率半径设定为外周部1的直径尺寸D的1/4倍，所以棱线6的全长变成最大，成为最好的方式，但是本发明也可如图6所示，将棱线6的曲率半径设定在外周部1的直径尺寸D的1/2倍到1/4倍的范围内。
在将曲率半径设定为D/4以上D/2以下的情况下，倒角刃5的棱线7从底刃4的棱线6与倒角刃5的棱线7相交的自由端X到倒角刃5的棱线7与外周刃2的棱线8相交的自由端Y由俯视时及侧视时具有与底刃4的棱线6的曲率同样的曲率的凸圆弧状的曲率圆构成，此外，与上述那样的曲率半径为D/4的情况一样，倒角刃5的倒角中心位置位于假想横截面CS上，而且位于以从外周部1的直径尺寸D减去倒角刃5的半径尺寸的两倍(＝2R)后的值(＝D-2R)为直径的假想圆C上，并且位于从假想圆C上的1/24圆(内角为15度)到1/6圆(内角为60度)的范围(15°≤θ≤60°)内，所述假想横截面CS位于从自由端X沿旋转轴方向离开倒角刃5的半径尺寸的量的位置。
另外，将曲率半径设定为D/2以下的理由在于，若设定为比D/2大，则与底刃4的棱线6为直线的情况相比，棱线6的全长的增大不会较大，不能期待充分的性能的提高。
此外，上述实施方式为三刃径向立铣刀，但是本发明也可将图7中以俯视图表示了底刃4的棱线6及倒角刃5棱线7的双刃径向立铣刀的各刃与上述实施方式同样地构成，在这种情况下，图7与图2的左部对应，而图8与图6对应。
如以上说明的那样，本实施方式的径向立铣刀，整体形状设为大致圆柱状，具有在外周部1形成的螺旋状的外周刃2、在端面部3形成的底刃4、和在外周刃2和底刃4相交的角部形成的倒角刃5，底刃4的棱线6从端面部3的中心O到与倒角刃5的棱线7相交的自由端X由俯视时凸圆弧状的曲率圆构成。
因此，与具有由直线构成棱线6的底刃4的以往的径向立铣刀相比，底刃4的棱线6的全长变长，底刃4的切削负担被分散而减轻，提高耐久性。此外，底刃4的棱线6为凸圆弧状的曲率圆，所以切削加工时，不会如以往的径向立铣刀的底刃4那样沿垂直方向相对于工件的任意部位p1、p2、p3、p4进入，而以从倾斜方向斜向切入的方式进入，所以能减少切削阻力，实现切屑的薄壁化及轻量化，并且伴随切屑的薄壁化及轻量化，可顺利地将切屑排出到外部，防止由切屑的干涉引起的径向立铣刀的破损及加工面的不良。