立銑刀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種立銑刀，其能夠防止切削刃部與刀柄部的邊界面折損，并能夠實現(xiàn)長壽命化。本發(fā)明的立銑刀具有形成有刃徑為0.5mm以下的切削刃部的工具前端部和形成有刀柄部的工具基端部，工具前端部由楊氏模量比工具基端部大的材料形成，其中，在切削刃部與刀柄部之間形成有直徑比刀柄部小的由連續(xù)曲線面構成的頸部，形成于該頸部的工具前端部與工具基端部的邊界面配置在自切削刃部的刀尖前端在刃徑的1倍以上且3倍以下范圍內的距離處，頸部的最細部的直徑被設定為刃徑的0.8倍以上且0.95倍以下，該最細部配置在從邊界面朝向刀尖前端在刃徑的0.1倍以上且1倍以下范圍內的距離處。
【專利說明】立銑刀

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在加工精密模具等時使用的小徑的立銑刀。

【背景技術】
[0002] 立銑刀具有由形成于外周部的外周刃和形成于前端的底刃構成的切削刃部和刀 柄部。
[0003] 并且，在小徑的立銑刀中，為了有效地使用側刃，切削刃部被設為其直徑小于刀柄 部的直徑，切削刃部與刀柄部之間經由直線形狀或錐形形狀的頸部而連接。然而，在這種外 徑增加的形狀的拐點處，在進行切削時容易產生應力集中或撓曲，存在從切削刃部與頸部 的連接部的邊界面起容易折損的問題。
[0004] 于是，在專利文獻1所記載的立銑刀中，在頸部的直線形狀與錐形形狀之間設置 由連續(xù)曲線構成的凹狀部，由此使進行切削時的應力集中分散。并且，記載有使切削時所產 生的撓曲的起點位于凹狀部的刀柄側端部，并將成為撓曲起點位置的外徑設為較大，由此 提高強度和耐折損性。
[0005] 并且，在專利文獻2所記載的立銑刀中，設置刃部（切削刃部）的刃槽面與后刀面 的延長面直至錐部，并且將該后刀面的延長面設置成凹曲線狀，從而，抑制切削應力集中在 最容易成為折損起點的刃部與錐部的連接部附近。并且，切削應力集中的位置移向截面積 比刃部大的錐部，由此立銑刀整體的耐折損強度提高。
[0006] 專利文獻1 :日本專利第3711255號公報
[0007] 專利文獻2 :日本專利第4066263號公報
[0008] 對專利文獻1和專利文獻2所記載的立銑刀進行了如下研究，即通過對刀柄部的 直徑發(fā)生變化的部位實施曲面加工，提高刀柄自身的耐缺損性。然而，在小徑的立銑刀中， 利用硬質合金形成刀柄部，并利用cBN燒結體等形成切削刃部，由此，用不同的材料構成切 削刃部和刀柄部的立銑刀被廣泛利用。因此，當僅用硬質合金構成時，如同專利文獻1或專 利文獻2所形成的立銑刀為有效的，然而，在接合不同材料構成切削刃部和刀柄部的立銑 刀的情況下，在各部件的邊界面容易產生垂直于軸的方向的應力集中，因此存在因自邊界 面引起的龜裂而產生缺損的問題。


【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種立銑刀，其能夠防止切削 刃部與刀柄部的邊界面折損且能夠實現(xiàn)長壽命化。
[0010] 本發(fā)明的立銑刀，具有形成有刃徑為〇. 5mm以下的切削刃部的工具前端部和形成 有刀柄部的工具基端部，所述工具前端部由楊氏模量比所述工具基端部大的材料形成，其 中，在所述切削刃部與所述刀柄部之間，形成有直徑比所述刀柄部小且由連續(xù)曲線面構成 的頸部，形成于該頸部的所述工具前端部與所述工具基端部的邊界面配置在自所述切削刃 部的刀尖前端在所述刃徑的1倍以上且3倍以下的范圍內的距離處，所述頸部的最細部的 直徑被設定為所述刃徑的0. 8倍以上且0. 95倍以下，該最細部配置在從所述邊界面朝向刀 尖前端在所述刃徑的〇. 1倍以上且1倍以下范圍內的距離處。
[0011] 具有頸部的立銑刀中，在工具前端部與工具基端部的邊界面附近設置有直徑比該 邊界面小的最細部，由此能夠使工件加工時的應力集中從邊界面移向最細部，并能夠使垂 直于邊界面方向的應力緩和。
[0012] 并且，工具前端部由楊氏模量比工具基端部大的材料形成的立銑刀中，在楊氏模 量大的工具前端部一側設置頸部的最細部，由此，與將最細部設置在楊氏模量小的工具基 端部一側的情況相比，能夠提1?對應力集中引起的缺損的耐性。
[0013] 從而，能夠避免從邊界面及最細部產生的折損，并且能夠實現(xiàn)立銑刀的長壽命化。
[0014] 另外，能夠使用cBN燒結體或金剛石燒結體來作為形成工具前端部的楊氏模量大 的材料，并且能夠將硬質合金用作形成工具基端部的楊氏模量小的材料。
[0015] 在本發(fā)明的立銑刀中，所述邊界面的直徑可以在超過所述最細部直徑的1倍且 1. 1倍以下的范圍內形成，所述頸部的邊界面部分可以形成為凸狀面。
[0016] 通過在工具前端部與工具基端部的邊界面部分設置凸狀面，邊界面的截面積變 大，與將整個頸部形成為凹狀面的情況相比，邊界面上的剛性提高。并且，通過設置凸狀面 而成為加強邊界面的形狀，因此能夠提高耐缺損性。并且，在該情況下，在凸狀面的前后必 須形成凹狀面，因此在加工工件時所產生的應力通過凸狀面與凹狀面的組合而移向凹狀面 一側，因此垂直于邊界面方向的應力得到緩和，且能夠避免從邊界面產生的折損。
[0017] 在本發(fā)明的立銑刀中，連接所述凸狀面與所述最細部的曲線面的曲率半徑被設為 所述刃徑的1倍以上且10倍以下即可。
[0018] 以平緩的連續(xù)曲線面來形成頸部，從而能夠避免切削時的應力集中以使應力的產 生分散。并且，能夠防止在凸狀面與最細部的形狀的拐點處產生應力集中，并且能夠可靠地 避免在頸部產生折損。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，能夠防止工具前端部與工具基端部的邊界面上的應力集中，因此能 夠防止邊界面的折損，并能夠實現(xiàn)立銑刀的長壽命化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是表示本發(fā)明所涉及的立銑刀的一實施方式的立銑刀的工具前端部的主要 部分側視圖。
[0021] 圖2是圖1所示的立銑刀的整體側視圖。
[0022] 圖3是立銑刀的制造方法的說明圖。
[0023] 圖4是在本發(fā)明所涉及的立銑刀的實施例中表示工具前端部的放大圖像。
[0024] 附圖標記說明
[0025] 1-立銑刀，2-工具前端部，3-工具基端部，4-頸部，5-切削刃部，6-刀柄部，20-圓 柱狀原材料，23-邊界面，30-圓柱狀原材料，31-錐部，32-頸下部，41-最細部，42-凸狀面， 43-曲線面，51-側刃，52-底刃，60-砂輪。

【具體實施方式】
[0026] 以下，參考附圖對本發(fā)明所涉及的立銑刀的一種實施方式進行說明。
[0027] 如圖1所示，本實施方式的立銑刀1為，在圍繞軸線x旋轉的工具前端部2, 一對切 削刃部5隔著軸線X形成于彼此相反一側的雙刃方形立銑刀，且為切削刃部5的刃徑D為 0. 5mm以下的小徑的立銑刀。如圖2所示，該立銑刀1具有如下結構，即以軸線X為中心大 致形成為圓柱軸狀，并且在形成有切削刃部5的工具前端部2接合有形成有圓柱狀刀柄部 6的工具基端部3。
[0028] 并且，工具前端部2由cBN燒結體或金剛石燒結體（P⑶）等硬質材料形成，工具基 端部3由硬質合金形成。即，工具前端部2由楊氏模量比工具基端部3大的材料形成。
[0029] 另外，切削刃部5由配置在工具前端部2的外周的側刃51和配置在工具前端部2 的前端的底刃52構成。
[0030] 如圖1所示，切削刃部5與刀柄部6之間形成有直徑比刀柄部6小且由連續(xù)曲線 面構成的頸部4,該頸部4上設有工具前端部2與工具基端部3的邊界面23。并且，邊界面 23由沿頸部4的橫截面的平坦面形成，并配置在自切削刃部5的刀尖前端在切削刃部5的 刃徑D的1倍以上且3倍以下范圍內的距離L1處。
[0031] 并且，頸部4的被設為最小直徑的最細部41的直徑D1被設定為刃徑D的0. 8倍 以上且0. 95倍以下。該最細部41配置在自邊界面23朝向切削刃部5的刀尖前端在刃徑 D的0. 1倍以上且1倍以下范圍內的距離L2處，且自刀尖前端在刃徑D的0. 9倍以上且2 倍以下范圍內的距離L12處。
[0032] 并且，邊界面23的直徑D2在超過最細部41的直徑D1的1倍且1. 1倍以下的范 圍內大于直徑D1，并且頸部4的邊界面23部分由凸狀面42形成，連接凸狀面42與最細部 41的曲線面43的曲率半徑R形成為刃徑D的1倍以上且10倍以下。
[0033] 若規(guī)定邊界面23的位置的距離L1小于刃徑的1倍，則不易確保切削刃部5的形 成區(qū)域。另一方面，若距離L1超過刃徑D的3倍，則進行切削時在邊界面23所產生的力矩 變大，從邊界面23容易產生缺損，由此，將距離L1設定在刃徑D的1倍以上且3倍以下的 范圍內。
[0034] 并且，為有效地發(fā)揮通過最細部41避免應力集中于邊界面23的效果，需要將最細 部41與邊界面23之間的距離L2設定在刃徑D的0. 1倍以上且1倍以下。這是因為若距 離L2小于0. 1倍，則無法充分地避免應力集中于邊界面23。并且，在距離L2超過1倍的情 況下，無法使切削時的應力集中從邊界面23移向最細部41，應力集中在邊界面23的風險性 提1?。
[0035] 另外，最細部41的形成位置隨著這些距離L1和距離L2而發(fā)生變化，距離L12的 值也在刃徑D的0. 9倍以上且2倍以下的范圍內發(fā)生變化。
[0036] 并且，同樣地，若最細部41的直徑D1小于刃徑D的0.8倍，則最細部41的強度明 顯降低而容易產生缺損。另一方面，在直徑D1超過0. 95倍的情況下，無法充分地避免應力 集中于邊界面23。
[0037] 并且，若邊界面23的直徑D2超過最細部41的直徑D1的1. 1倍，則該部分會干涉 工件而無法有效地使用側刃51，從而會限制基于立銑刀1的加工深度。
[0038] 在制造具有這種結構的立銑刀1時，例如，如圖3的（a)所示，將形成工具前端部 2的cBN燒結體等圓柱狀原材料20和構成工具基端部3的硬質合金的圓柱狀原材料30進 行釬焊而形成為一體。在加工這樣設置成一體的工具前端部2和工具基端部3時，通過使 用砂輪60的磨削加工而進行。首先，如圖3的（b)所示，先將工具基端部3的前端部設為 較細形成錐部31和頸下部32之后，進行工具前端部2的加工，并進行切削刃部5的形態(tài)形 成。然后，最后形成頸部4,制造立統(tǒng)刀1。另外，對圓柱狀原材料20、30進行形態(tài)形成時， 也可以使用除砂輪60以外的方法，例如放電加工或激光加工。
[0039] 這樣形成的立銑刀1的工具前端部2 (切削刃部的刃徑D為0. 5mm)的放大照片圖 像在圖4中示出。
[0040] 并且，利用立銑刀1對工件（省略圖示）實施切削加工時，刀柄部6被保持在機床 (省略圖示）的主軸上圍繞軸線X進行旋轉。并且，主軸將立銑刀1向與軸線X交叉的方向 或軸線X方向送出，從而能夠通過切削刃部5對工件施加切削加工。
[0041] 此時，在本實施方式的立銑刀1中，在工具前端部2與工具基端部3的邊界面23 的附近設置有直徑比該邊界面23小的最細部41，由此能夠使工件加工時的應力集中從邊 界面23移向最細部41，并且能夠使垂直于邊界面23的方向的應力緩和。
[0042] 并且，在由楊氏模量比工具基端部3大的材料形成的工具前端部2的一側設置有 頸部4的最細部41，因此與將最細部41設置于楊氏模量小的工具基端部3 -側的情況相 匕匕，能夠提1?對應力集中引起的缺損的耐性。
[0043] 另外，通過在工具前端部2與工具基端部3的邊界面23部分設置凸狀面42,邊界 面23的面積變大，與整個頸部4形成為凹狀面的情況相比，邊界面23上的剛性提高。并且， 通過設置凸狀面42而構成加強邊界面23的形狀，從而能夠提高耐缺損性。并且，在該情況 下，在凸狀面42的前后必須形成有凹狀面，因此在加工工件時所產生的應力通過凸狀面和 凹狀面的組合而移向凹狀面一側，從而垂直于邊界面23的方向的應力得到緩和，并能夠避 免從邊界面23產生的折損。
[0044] 并且，以平緩的連續(xù)曲線面形成頸部4,由此能夠避免進行切削時的應力集中而使 應力產生分散。另外，成為連接凸狀面42和最細部41的曲線面43的曲率半徑R平緩的曲 面，因此能夠防止在凸狀面42與最細部41的形狀的拐點處產生應力集中，并能夠可靠地避 免頸部4的折損。
[0045] [實施例]
[0046] 關于上述說明的本發(fā)明所涉及的立銑刀，為確認其效果而進行了實驗。
[0047] 作為立銑刀的各試料，形成刀頭圓弧半徑為0. 05mm的圓弧頭立銑刀，各試料的形 狀由表1所示的條件形成。實施例1?4和比較例1的各試料形成為除頸部形狀之外的切 削刃部或刀柄部等的形狀相同。并且，比較例2的試料形成為切削刃部的刃徑D為0. 1mm， 且直徑比其他試料的直徑小。
[0048] 表1的"邊界面部分的形狀"表示各試料的工具前端部與工具基端部的邊界面部 分的形狀為何種形狀。例如，在實施例1中，形成最細部的凹狀面的一部分配置有邊界面， 最細部與邊界面形成在同一凹狀面內。并且，實施例2?4中的形狀為，邊界面呈凸狀面， 在邊界面的前后形成有凹狀面。
[0049] 并且，在比較例1中，將切削刃部與邊界面的直徑設置成相同的直徑，在頸部并未 設置最細部，而形成為平行于軸線的直線形狀，在比較例2中形成有從切削刃部到刀柄部 外徑增加的錐狀頸部。另外，如圖1所示，表1的直徑D1、D2以及距離L1、L2和曲率半徑R 為關于頸部4的部位的尺寸值。并且，各試料分別制作出10個（N = 10)。
[0050] 另外，為明確不同的效果，將頸下長度設置為一般產品（頸下長度0.5mm)的1.4 倍之后實施了切削試驗。若這樣將頸下長度設置為較長，則切削刃部前端的撓曲變大，成為 更容易折損的條件。并且，利用所制作的各試料，對SKD11 (HRC59)制工件的表面，進行將直 線160mm的長度掃描125次（20m)的切削加工，并評價了有無缺損產生。并且，如下設定切 削條件。
[0051] (切削條件）
[0052] 主軸的轉速 MOOOOmirT1
[0053] 進給速度：400m/min
[0054] 軸向的切深量ap :0· 007mm
[0055] 半徑方向的切深量（周期進給）ae :0· 02mm
[0056] 使用油霧冷卻劑
[0057] [表 1]
[0058]

【權利要求】
1. 一種立銑刀，具有形成有刃徑為0. 5mm以下的切削刃部的工具前端部和形成有刀柄 部的工具基端部，所述工具前端部由楊氏模量比所述工具基端部大的材料形成，所述立銑 刀的特征在于， 在所述切削刃部與所述刀柄部之間，形成有由直徑比所述刀柄部小的連續(xù)曲線面構成 的頸部，形成于該頸部的所述工具前端部與所述工具基端部之間的邊界面配置在自所述切 削刃部的刀尖前端在所述刃徑的1倍以上且3倍以下范圍內的距離處，所述頸部的最細部 的直徑設定為所述刃徑的〇. 8倍以上且0. 95倍以下，該最細部配置在從所述邊界面朝向刀 尖前端在所述刃徑的〇. 1倍以上且1倍以下范圍內的距離處。
2. 根據(jù)權利要求1所述的立銑刀，其特征在于， 所述邊界面的直徑在超過所述最細部的直徑的1倍且1. 1倍以下的范圍內形成，所述 頸部的邊界面部分形成為凸狀面。
3. 根據(jù)權利要求2所述的立銑刀，其特征在于， 連接所述凸狀面與所述最細部的曲線面的曲率半徑為所述刃徑的1倍以上且10倍以 下。
4. 根據(jù)權利要求1至3中的任一項所述的立銑刀，其特征在于， 所述工具前端部由cBN燒結體或金剛石燒結體形成，所述工具基端部由硬質合金形 成。
【文檔編號】B23C5/10GK104249185SQ201410279549
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權日:2013年6月26日
【發(fā)明者】日向野哲, 高橋正訓, 久保拓矢 申請人:三菱綜合材料株式會社