圓弧立銑刀以及切削加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及在模具的平面加工、立體加工等中使用的圓弧立銑刀、以及使用該圓弧立銑刀的切削加工方法。
【背景技術】
[0002]塑料成型用模具等模具在實際應用上由工具鋼(淬火回火鋼、HRC50?55左右)形成。為了高效率地進行此類模具的切削加工，大多使用將副切削刃和外周刃由圓弧狀的拐角刃連接起來的圓弧立銑刀。由于圓弧立銑刀的拐角刃為圓弧狀，因此與其它立銑刀(例如方形立銑刀)相比，參與切削的切削刃變長，并且每一刃的最大切取量變小，因此具有每一刃的切削阻力變小的優點。其結果是，通過將進給速度設定得較快等來提高加工效率，并且也能夠延長工具壽命。
[0003]然而，當利用圓弧立銑刀進行切削加工時，由于有助于切削的切削刃變長，因此容易產生顫振。尤其是在增大進給速度、切入量時，該趨勢越發顯著。其結果是，除了存在工具壽命降低這樣的問題以外，還產生加工面粗糙度降低這樣的較大問題。對此，為了實現加工面粗糖度(加工面品質)的提尚，在專利文獻1、2中完成以下的提案。
[0004]在專利文獻I的圓弧立銑刀中，如圖6(a)、圖6(b)所示，使對在工具主體102的副切削刃上設置的圓弧刃103的外周側邊界部103a實施倒錐而成的外周刃111從與圓弧刃103的邊界部沿著共用的切線LI形成為圓弧狀并圓滑地連接，并且在各圓弧刃103的旋轉方向前方側設置前刀面104。包括前刀面104的旋轉方向前方側在中心軸線O方向上形成有以水平剖視呈大致V字狀被切除的切肩排出槽105。在圓弧刃103的旋轉方向后方側連續地設置具有正的后角的第一后刀面107和后角比第一后刀面107大的第二后刀面108。另外，在各圓弧刃103的另一方(中心軸線O側)的邊界部103b中，直線狀的第一副切削刃112和第二副切削刃113依次向工具主體102的基部側傾斜設置而在設于中心軸線O上的橫刃部114處相互交叉。
[0005]根據專利文獻I的圓弧立銑刀101，使外周刃111的半徑比圓弧刃103的半徑大(設定為工具主體的半徑的2?10倍的尺寸)。另外，圓弧刃103在與外周刃111相反的一側的邊界部連接間隙角為0.5°?5°的第一副切削刃112，通過在第一副切削刃112連接具有更大的7°?15°的間隙角的第二副切削刃113，由此圓弧刃103與外周刃111的邊界部103a處的切削得以順暢地進行，能夠抑制顫振而使表面粗糙度良好。此外，利用第一副切削刃112的間隙角，能夠減少工件底面處的切削負載而抑制顫振，從而使加工面的加工質量良好。
[0006]專利文獻2的圓弧立銑刀是刃徑為6mm以下且將頭部下方長度設為刃徑的3倍以上的長頸圓弧立銑刀，如圖7(a)、圖7(b)所示，刃部具有多個外周刃16、圓弧刃17以及副切削刃18。副切削刃18具有與圓弧刃17連接的外周側副切削刃19、以及與外周側副切削刃19連接且朝向工具中心方向的內周側副切削刃110。根據該長頸圓弧立銑刀，由于圓弧刃17與外周側副切削刃19圓滑地連接，因此以使圓弧刃17朝內周側略微延伸而使延伸的最終點處的圓弧刃17的切線成為外周側副切削刃19的方式進行連接。如此，如圖7(a)所示，在專利文獻2中將外周側副切削刃19的側隙角Θ1以及內周側副切削刃110的側隙角Θ2設定在特定的范圍內，使得圓弧刃17和外周側副切削刃19在連結部處圓滑地連接。
[0007]另外，如圖7(b)所示，通過將外周側副切削刃19的長度Lc設置在特定的范圍，即便在一刃的進給量大的情況下，也能夠可靠地切削并除去切肩。此外，通過使副切削刃18的外周側副切削刃19相對于內周側副切削刃10以規定的角度Θ3朝旋轉方向后方傾斜，由此能夠抑制長頸圓弧立銑刀中的顫振，從而防止加工面粗糙度的降低。
[0008]在先技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開2006-212744號公報[0011 ] 專利文獻2:日本專利第5088678號公報
[0012]發明要解決的課題
[0013]專利文獻I的圓弧立銑刀示出了切削刃的數量為兩片的例子，當從端面側觀察工具主體的前端部時，由于副切削刃112、113的后刀面(第二面)的寬度在徑向上相同(參照圖6(b))，因此相對于副切削刃112、113在切削被切削件時受到的阻力(彎曲力矩)，徑向外周側相對地容易成為弱點。切削時的彎曲力矩根據距中心軸O的距離而增大，但在副切削刃后刀面的寬度相同的情況下，克服彎曲力矩的旋轉方向(周向)的截面積也在徑向上相同，因此彎曲應力度越是靠近徑向外周越是變大，相對地變得容易破損。另外，在副切削刃后刀面的寬度相同的情況下，切削刃的數量越多，越是難以充分確保在鄰接的副切削刃之間形成的槽口的旋轉方向上的寬度。
[0014]在專利文獻2的長頸圓弧立銑刀中，由于各內周側副切削刃的后刀面沒有在工具中心部相連(參照圖7(b))，因此無法充分滿足近來的塑料成型用模具那樣的要求高精度(亞微以下)的加工面的加工領域中的非常嚴苛的要求，需要進一步的改進。
【發明內容】
[0015]本發明基于上述背景，其目的在于提供圓弧立銑刀以及切削加工方法，在該圓弧立銑刀中，相對于副切削刃的切削時的破損的安全性高，能夠進行高效率的切削加工，并且能夠獲得高精度的加工面粗糙度。
[0016]解決方案
[0017]用于實現上述目的的本發明的圓弧立銑刀具有:工具主體的前端部的切削刃部繞中心軸排列而成的多個副切削刃；與所述副切削刃的徑向外周側連續的圓弧狀的多個圓弧刃；以及與所述圓弧刃的徑向外周側連續且沿著切肩槽向所述工具主體的后端部側延伸設置的多個外周刃，其特征在于，
[0018]所述副切削刃在徑向上被劃分為內周側副切削刃和外周側副切削刃，
[0019]所述圓弧刃形成如下的形狀:所述工具主體在切削時的所述圓弧刃的最下點位于從所述外周側副切削刃與所述圓弧刃的邊界到所述圓弧刃與所述外周刃的邊界為止的區間，
[0020]所述多個內周側副切削刃的第二面在靠近所述中心軸的部分相互連結，當從端面側觀察所述工具主體的前端部時，所述多個內周側副切削刃的連結的第二面的區域從包括所述中心軸在內的區域朝向各內周側副切削刃的徑向外周側呈帶狀地連續，該帶狀的區域的寬度從所述中心軸側朝向徑向外周側逐漸擴大。
[0021]“副切削刃在徑向上被劃分為內周側副切削刃和外周側副切削刃”是指，將在副切削刃的旋轉方向后方側形成的后刀面即副切削刃的第二面在徑向上劃分為內周側的第二面和外周側的第二面。其中，內周側副切削刃與外周側副切削刃的邊界不一定需要像折線那樣在工具主體(圓弧立銑刀)的表面側具有凸出的角度，內周側第二面與外周側第二面的邊界也不限于像凸出的棱線那樣表示為明確的邊界線。
[0022]副切削刃在徑向上被劃分為內周側副切削刃和外周側副切削刃的情況還與在切削刃部形成圓弧刃和副切削刃的砂輪的磨削作業相關。多個內周側副切削刃的第二面相互連結，在以呈連續的面的方式對切削刃進行磨削時，像技術方案I那樣在以使旋轉方向上鄰接的副切削刃間的距離越是靠近中心軸、越是變小的方式形成第二面的情況下，在靠近中心軸的內周側副切削刃的磨削時，難以直接使用在圓弧刃和外周側副切削刃的磨削時使用的砂輪。在該關系下，在靠近中心軸的內周側副切削刃的磨削時，需要使用不與鄰接的副切削刃發生干涉的形狀或大小的砂輪，在該影響下，副切削刃在徑向上被劃分為內周側副切削刃和外周側副切削刃。
[0023]S卩，副切削刃被劃分為內周側副切削刃和外周側副切削刃的情況是以達成下述目的為結果而產生的:在形成有多個內周側副切削刃的第二面在靠近中心軸的部分連結而成的面的基礎上，以使鄰接的副切削刃間的距離越是靠近中心軸、越是變小(帶狀的區域的寬度從中心軸側朝向徑向外周側逐漸擴大)的方式形成第二面。因此，在徑向上劃分副切削刃是指，將多個第二面形成為連續的面，使得帶狀的區域的寬度越是成為徑向外周側、越是擴大。
[0024]“多個內周側副切削刃的第二面在靠近中心軸部分相互連結”是指，多個內周側副切削刃的第二面(后刀面)沒有形成分離的面。這是指，具體來說，如圖1、圖3(a)所示，所有內周側副切削刃4的靠近中心軸O的端部和位于該內周側副切削刃4的旋轉方向前方側的內周側副切削刃4的第二面40與在其旋轉方向后方側形成的槽口 8(槽口壁面80)的邊界線，在比中心軸O靠徑向外周側的位置相交。連結的多個第二面40的面本身例如是連續的面、或者是多面體那樣的面。“連續的面”例如是曲率相同或者曲率連續變化那樣的曲面、或者曲率微小變化那樣的面，面主要為曲面，但有時也包括平面。多面體包括曲率變化那樣的面，但也包括在砂輪對第二面40的磨削加工的基礎上產生的凹凸面。
[0025]通過使多個內周側副切削刃4的第二面40相互連結，在各內周側副切削刃4上產生的切削時的振動分散于所有的內周側副切削刃4，振動變得容易傳播而難以在每個內周側副切削刃4上產生振動。另外，通過使多個內周側副切削刃4的第二面40相互連結，各切削刃2的剛度變得均勻化，由于在切削時在各切削刃2