CN101394962B

CN101394962B - 端铣刀

Info

Publication number: CN101394962B
Application number: CN200680053691.5A
Authority: CN
Inventors: 菅野浩人; 大桥诚司
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP4526565B2; US20100196114A1; DE112006002926B4; JPWO2008068818A1; DE112006002926T5; US20140050541A1; CN101394962A; WO2008068818A1

Abstract

本发明提供一种能够预防环境污染的端铣刀。根据端铣刀(1)，具有沿着螺旋槽(4)开口形成的开口部(5a)，并且该开口部(5a)经由吸气通路(5)与刀柄(2)的后端面的开口连通，所以能够经由吸气通路(5)进行吸气，从开口部(5a)强制性地吸引在切削加工时生成的切屑，将被吸引的切屑从刀柄(2)后端面向外部排出。其结果，与以往的产品相比，能够抑制(或者不需要)用于排除切屑的切削液的使用，能够预防环境污染。

Description

端铣刀

技术领域

本发明涉及端铣刀，特别是涉及能够预防环境污染的端铣刀。

背景技术

一般来说，在用端铣刀进行切削加工时，为了延长工具寿命或者确保加工精度等，供给切削液来排除切屑是很重要的。

作为切削液的供给方法，一般来说为从外部向切削刃供给切削液的外部给油方式，但采用该方式会产生在高速旋转时因离心力使切削液飞散而不能充分供给到刀尖的问题。于是，以往提出了与内部给油方式相关的种种技术，该内部给油方式从贯通端铣刀内部的油孔供给切削液，比外部给油方式的给油效果更好。

专利文献1：特开平5-253727号公报

专利文献2：特开平6-31521号公报

专利文献3：特开平6-335815号公报

专利文献4：特开2003-285220号公报

但是，因为通常在切削液中含有氯或磷等有害物质，所以在使用切削液时产生了可能诱发环境污染的问题。其结果，需要完全回收切削液，成本也就相应地变高，近年来，希望开发出能够抑制切削液的使用的技术。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制切削液的使用而预防环境污染的端铣刀。

为了实现该目的，技术方案1的端铣刀具有：刀柄、与该刀柄连续设置的主体部、绕轴心螺旋凹设在该主体部的外周上的螺旋槽、沿着该螺旋槽形成的外周刃、与该外周刃连续设置并形成在上述主体部的底部上的底刃，其特征在于，具有吸气通路，该吸气通路从上述刀柄的后端面朝向主体部延伸设置成沿着轴心的直线状，并且形成为截面圆形状，该吸气通路的直径比上述外周刃的刃径小且比上述螺旋槽的槽底直径大，由此上述吸气通路具有沿着上述螺旋槽开口形成的开口部，经由上述吸气通路进行吸气，从上述开口部吸引在切削加工时生成的切屑，从上述刀柄后端面的开口排出。

技术方案2的端铣刀，在技术方案1所述的端铣刀中，上述吸气通路的直径设定为上述外周刃的刃径的65％以下的大小。

技术方案3的端铣刀，在技术方案2所述的端铣刀中，上述吸气通路的直径设定为上述螺旋槽的槽底直径的110％以上且135％以下的大小。

技术方案4的端铣刀，在技术方案1～3任一项所述的端铣刀中，上述吸气通路的延伸末端处于从上述主体部的底部分离的位置，上述吸气通路的延伸末端与主体部的底部之间的分离距离设定为上述外周刃的刃径的50％以上且85％以下的大小。

如上所述，根据技术方案1的端铣刀，具有沿着螺旋槽开口形成的开口部，并且该开口部经由吸气通路与刀柄的后端面的开口连通，所以能够经由吸气通路进行吸气，从开口部强制性地吸引在切削加工时生成的切屑，将被吸引的切屑从刀柄后端面的开口向外部排出。

其结果，与以往的产品相比，能够抑制(或者不需要)用于排除切屑的切削液的使用，能够预防环境污染。进而，若能够抑制(或者不需要)切削液的使用，则能够相应地降低切削液的回收成本，相应地降低加工成本。

此外，从开口部吸引的切屑能够经由吸气通路从刀柄后端面的开口向外部排出，所以能够避免切屑散布在被加工物上，节省清扫作业，并且预先避免因散布于被加工物上的切屑而导致加工精度降低。

进而，根据本发明，因为沿着螺旋槽开口形成开口部，从所述开口部吸引切屑，所以能够相应地将螺旋槽对切屑的收纳能力设定得较低。即、即使螺旋槽的容积(即、螺旋槽的宽度或者深度等)较小，也能够抑制切屑堵塞的发生，所以能够与减小螺旋槽的容积相应地增大工具截面积。其结果，能够确保主体部的刚性，相应地提高工具寿命。

此外，根据本发明，因为吸气通路的一端在刀柄后端面上开口，所以与例如在刀柄的侧面上开口的情况相比，能够使用于排出切屑的刀架的结构简洁化。

根据技术方案2的端铣刀，除了技术方案1所述的端铣刀起到的效果之外，因为吸气通路的直径设定为外周刃的刃径的65％以下的大小，所以具有能够确保主体部的刚性的效果。

即、在吸气通路的直径比外周刃的刃径的65％大时，主体部的壁厚变薄，导致其刚性降低。与之相对，根据本发明，通过将吸气通路的直径设定为外周刃的刃径的65％以下，能够确保主体部的壁厚而确保其刚性。其结果，能够实现工具寿命的提高。

根据技术方案3的端铣刀，除了技术方案2所述的端铣刀起到的效果之外，吸气通路的直径设定为螺旋槽的槽底直径的110％以上且135％以下的大小，所以具有能够同时确保吸引性能和提高工具寿命的效果。

即、在吸气通路的直径比螺旋槽的槽底直径的110％小的情况下，沿着螺旋槽开口形成的开口部的开口宽度变窄，不能充分吸引收纳在螺旋槽内的切屑(例如距离开口部较远的位置上的切屑或者比较大的切屑)，导致吸引性能的降低，而根据本发明，通过将吸气通路的直径相对于螺旋槽的槽底直径设定为上述大小，能够充分确保开口部的开口宽度，其结果，能够可靠地吸引收纳于螺旋槽内的切屑。

另一方面，在吸气通路的直径比螺旋槽的槽底直径的135％大的情况下，沿着螺旋槽开口形成的开口部的开口宽度变大，虽然提高了吸引性能，但是与其开口相应地导致主体部的刚性降低，根据本发明，通过将吸气通路的直径相对于螺旋槽的槽底直径设定为上述大小，能够抑制开口部的开口宽度变得过大，确保主体部的刚性。由此，能够确保吸引性能并提高工具寿命。

根据技术方案4的端铣刀，除了技术方案1～3中任一项所述的端铣刀起到的效果之外，吸气通路的延伸末端处于从主体部的底部分离的位置，吸气通路的延伸末端与主体部的底部之间的分离距离设定为外周刃的刃径的50％以上且85％以下的大小，所以具有能够同时确保吸引性能和提高工具寿命的效果。

即、在上述分离距离比外周刃的刃径的50％小的情况下，吸气通路的延伸末端与主体部底部之间的分离距离过短，会因为主体部底部的壁厚变薄而导致主体部(底部)刚性降低，降低工具寿命，而根据本发明，通过将上述分离距离相对于外周刃的刃径设定为上述大小，能够充分确保上述分离距离，增加主体部底部的壁厚，其结果，能够确保底部处的刚性，提高工具寿命。

另一方面，在上述分离距离比外周刃的刃径的85％大的情况下，虽然能增加底部壁厚而确保刚性，但是相应地，因为开口部的端部与底刃距离较远，所以不能充分地吸引由底刃(以及底刃附近的外周刃)的切削作用产生的切屑，导致吸引性能的降低，而根据本发明，通过将上述分离距离相对于外周刃的刃径设定为上述大小，能够抑制开口部的端部与底刃过分远离。由此，能够确保工具寿命并提高吸引性能。

附图说明

图1(a)是本发明的一个实施方式的端铣刀的主视图，图1(b)是从图1(a)的箭头Ib方向观察的端铣刀的侧视图，图1(c)是将图1(a)的X部分放大得到的端铣刀的局部放大图。

图2是保持在刀架上的端铣刀的主视图。

图3(a)是说明切削试验的试验方法的说明图，图3(b)是表示切削试验的试验结果的图。

标号说明

1端铣刀

2刀柄

3主体部

3a外周刃

3b底刃

4螺旋槽

5吸气通路

5a开口部

Dg螺旋槽的槽底直径

Dh吸气通路的直径

Dk外周刃的直径

O轴心

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的优选实施方式。首先，参照图1，对本发明的一个实施方式的端铣刀1进行说明。图1(a)是端铣刀1的主视图，图1(b)是从图1(a)的箭头Ib方向观察的端铣刀1的侧视图，图1(c)是将主体部3放大得到的端铣刀1的局部放大图。

端铣刀1是用于利用从加工机械(未图示)传递的旋转力对被加工物(未图示)进行切削加工的工具，如图1所示，由对碳化钨(WC)等加压烧结得到的硬质合金构成为整体型的方形端铣刀，主要包括刀柄2和与该刀柄2相连设置的主体部3。但是端铣刀1不限于硬质合金，也可以由高速工具钢构成。

刀柄2是经由刀架10(参照图2)保持于加工机械的部位，如图1所示，形成为具有轴心0的圆柱状。此外，刀柄2如图1(a)所示，形成为随着朝向刀柄2的顶端侧(图1(a)右侧)而外径变小的锥形。

主体部3是用于利用经由刀柄2从加工机械传递的旋转力而一边旋转一边进行切削加工的部位，如图1所示，形成为比刀柄2的直径小的小径，并且主要包括外周刃3a和底刃3b。此外，在主体部3的外周上，分别呈螺旋状地凹设有4条螺旋槽4。

外周刃3a是用于切削被加工物的部位，如图1(a)以及图1(c)所示，4个外周刃3a沿着后述的螺旋槽4形成在主体部3的外周上。另外，在本实施方式中，外周刃3a的直径即刃径Dk为3mm。

底刃3b与外周刃3a同样地是用于切削被加工物的部位，如图1所示，4个底刃3b分别与4个外周刃3a连续设置，分别形成在主体部3的底部(图1(a)右侧部)。此外，在底刃3b上设置容屑槽3c，利用该容屑槽3c构成底刃3b的前刀面。

螺旋槽4是如下部位：构成外周刃3a的前刀面，并且用于在切削加工时收纳在外周刃3a和底刃3b处生成的切屑，如图1所示，从主体部3的底部朝向主体部3的后端侧(图1(a)左侧)延伸设置。另外，在本实施方式中，螺旋槽4的螺旋角构成为30°。

该螺旋槽4利用以下方式形成：使圆盘状的磨具旋转，同时从主体部3的底部朝向主体部3的后端侧向与刀柄2的轴心O平行的方向移动。由此，螺旋槽4中，主体部3的底部侧(图1(a)右侧)处的槽底的形状形成为与刀柄2的轴心O大致平行，并且，主体部3的后端侧处的槽底形状与磨具的形状对应地切起形成，所以形成为槽底直径随着朝向主体部3的后端侧而变大。另外，在本实施方式中，与刀柄2的轴心O大致平行地形成的主体部3的底部侧的螺旋槽4的螺旋槽底直径Dg为1.5mm。

此外，如图1(a)和图1(c)所示，在端铣刀1的内部，从刀柄2的后端面(图1(a)左侧面)到主体部3的大致中央部，以沿着轴心O的直线形状延伸设置有吸气通路5。具体来说，吸气通路5的延伸末端从主体部3的底部离开，延伸末端与主体部3的底部之间的分离距离为大致2mm。

如后所述，吸气通路5是在切削加工时进行吸气的部位，通过对刀柄2和主体部3进行放电加工(电火花加工)而形成为截面为圆的形状，并且直径Dh比外周刃3a的刃径Dk小、且比螺旋槽4的槽底直径Dg大。另外，在本实施方式中，吸气通路5的直径Dh为2mm。

在此，在本实施方式中是利用放电加工形成吸气通路5，但是也可以利用钻孔加工形成吸气通路5。但是，在像本实施方式的端铣刀1这样、外周刃3a的刃径Dk为3mm左右的小径端铣刀中，希望利用放电加工来形成吸气通路5。即、若对小径的端铣刀以钻孔加工形成吸气通路5，则在加工吸气通路5时钻头振动，外周刃3a的壁厚变薄，导致其刚性降低，并且吸气通路5的加工精度恶化，开口部5a的形状变得不稳定，而在由放电加工形成吸气通路5时，能够确保外周刃的刚性，并且能够使开口部5a为稳定的形状。其结果，能够实现工具寿命的提高，并且实现吸引性能的提高。

此外，吸气通路5的直径Dh比外周刃3a的直径Dk小且比螺旋槽4的槽底直径Dg大，由此如图1(c)所示，在吸气通路5上设置有开口部5a。

开口部5a是在切削加工时经由吸气通路5进行吸气，以用来对在外周刃3a和底刃3b处生成的切屑进行吸引的部位，如图1(a)及图1(c)所示，沿着螺旋槽4形成开口。

接着，参照图2，对使用如上所述地构成的端铣刀1的切屑回收方法进行说明。图2是保持于刀架10的端铣刀1的主视图。另外，在图2中，将端铣刀1的一部分剖开表示，并且省略了刀架10的一部分进行图示。此外，在图2中，用箭头A、B示意地表示切屑的移动方向。

如图2所示，端铣刀1将刀柄2保持于刀架10而安装到加工机械(未图示)上。此外，在切削加工时，利用泵(未图示)从加工机械侧对形成于刀架10内部的内部空间11进行吸气。由此，端铣刀1经由吸气通路5进行吸气。

在该情况下，如上所述，因为在吸气通路5中设有开口部5a，所以在切削加工时，如箭头A所示，能够从开口部5a对在外周刃3a和底刃3b处生成的切屑强制性地进行吸引。

此外，利用泵持续进行吸气，如箭头B所示，能够将从开口部5a吸引的切屑经由吸气通路5从刀柄2的后端面(图2上侧面)排出到外部。

接着，参照图3对使用端铣刀1进行的切削试验进行说明。图3(a)是说明切削试验的试验方法的说明图，图3(b)是表示切削试验的试验结果的图。

如图3(a)所示，切削试验是如下试验：使端铣刀1与被加工物C的加工面Cf垂直相对，使该端铣刀1绕轴心O旋转，同时以既定的切削条件向与轴心O交叉的方向移动，调查这样切削加工时生成的切屑的排出性。另外，在本切削试验中，根据切屑的吸引率(生成的切屑与被吸引的切屑的比例)来判定排出性是否良好。

切屑试验的详细参数为：被加工物：JIS-ADC12、使用机械：纵型机床、主轴旋转速度：12500转/分、工作台进给速度：900mm/分、加工深度a(参照图3(a))：3mm、切入量b(参照图3(a))：0.3mm、加工长度c(参照图3(a))：100mm。

此外，在切削试验中，使用在本实施方式中说明的端铣刀1(以下称为本发明产品)、和使吸气通路5的直径Dh在一定范围内(1mm～2.2mm的范围内)进行了种种变更得到的端铣刀进行试验。

根据切削试验的试验结果，如图3(b)所示，在使用本发明产品的情况下，切屑的吸引率为100％，可以理解为能够将在切削加工时生成的切屑全部吸引。所以，切屑的排出性良好。

同样地，在吸气通路5的直径Dh为1.7mm的情况下，切屑的吸引率也为100％，可以理解为能够将在切削加工时生成的切屑全部吸引。所以，切屑的排出性良好。

此外，在吸气通路5的直径Dh为1mm和1.5mm时，切屑的吸引率分别为0％，可以理解为完全不能够将在切削加工时生成的切屑吸引。所以，切屑的排出性均为不良。

这是因为：吸气通路5的直径Dh比槽4的槽底直径Dg(＝1.5mm)小或者与其相同，所以在吸气通路5上未设置开口部5a，不能吸引切屑。

另一方面，在吸气通路5的直径Dh为2.2mm时，端铣刀发生了折损。这是因为：吸气通路5的直径Dh比外周刃3a的刃径Dk(＝3mm)大，所以主体部3的壁厚变薄，工具的强度降低。

根据该结果，吸气通路5的直径Dh希望设定为外周刃3a的刃径Dk的65％以下的大小。即、在吸气通路5的直径Dh比外周刃3a的刃径Dk的65％大时，主体部3的壁厚变薄，导致其刚性降低。与之相对，通过将吸气通路5的直径Dh设定为外周刃3a的刃径Dk的65％以下，能够确保主体部3的壁厚而确保其刚性。其结果，能够实现工具寿命的提高。

进而，吸气通路5的直径Dh希望设定为螺旋槽4的槽底直径Dg的110％以上、135％以下的大小。即、在吸气通路5的直径Dh比螺旋槽4的槽底直径Dg的110％小的情况下，沿着螺旋槽4开口形成的开口部5a的开口宽度变窄，不能充分吸引收纳在螺旋槽4内的切屑(例如距离开口部5a较远的位置的切屑或者比较大的切屑)，导致吸引性能的降低，而通过将吸气通路5的直径Dh相对于螺旋槽4的槽底直径Dg设定为上述大小，能够充分确保开口部5a的开口宽度，其结果，能够可靠地吸引收纳于螺旋槽4内的切屑。

另一方面，在吸气通路5的直径Dh比螺旋槽4的槽底直径Dg的135％大的情况下，沿着螺旋槽4开口形成的开口部5a的开口宽度变大，虽然提高了吸引性能，但是与其开口相应地导致主体部3的刚性降低，通过将吸气通路5的直径Dh相对于螺旋槽4的槽底直径Dg设定为上述大小，能够抑制开口部5a的开口宽度变得过大，确保主体部3的刚性。由此，能够确保吸引性能并延长工具寿命。

如上所述，根据本实施方式中的端铣刀1，具有沿着螺旋槽4开口形成的开口部5a，并且该开口部5a经由吸气通路5与刀柄2的后端面的开口连通，所以能够经由吸气通路5进行吸气，从开口部5a强制性地吸引在切削加工时生成的切屑，将被吸引的切屑从刀柄2后端面的开口向外部排出。

此外，从开口部5a吸引的切屑能够经由吸气通路5从刀柄2的后端面开口向外部排出，所以能够避免切屑散布在被加工物上，节省清扫作业，并且预先避免因散布于被加工物上的切屑而导致加工精度降低。

进而，根据本实施方式的端铣刀1，因为沿着螺旋槽4开口形成开口部5a，从所述开口部5a吸引切屑，所以能够相应地将螺旋槽4对切屑的收纳能力设定得较低。即、即使螺旋槽4的容积(即、螺旋槽的宽度或者深度等)较小，也能够抑制切屑堵塞的发生，所以能够与螺旋槽4的容积减小相应地增大工具截面积。其结果，能够确保主体部3的刚性，相应地提高工具寿命。

此外，根据本实施方式的端铣刀1，因为吸气通路5的一端在刀柄2后端面上开口，所以与例如在刀柄2的侧面上开口的情况相比，能够使用于排出切屑的刀架10的结构简洁化。

另外，在本实施方式的端铣刀1中，虽然说明了吸气通路5的延伸末端与主体部3的底部分离，延伸末端与主体部3底部之间的分离距离为大致2mm的情况(参照图1(a)以及图1(c))，但是希望将延伸末端与主体部3底部之间的分离距离设定为外周刃3a的刃径Dk的50％以上、85％以下的大小。

即、在上述分离距离比外周刃3a的刃径Dk的50％小的情况下，吸气通路5的延伸末端与主体部3底部之间的分离距离过短，会因为主体部3底部的壁厚变薄而导致主体部3(底部)刚性降低，降低工具寿命，而通过将上述分离距离相对于外周刃3a的刃径Dk设定为上述大小，能够充分确保上述分离距离，增加主体部3底部的壁厚，其结果，能够确保底部处的刚性，提高工具寿命。

另一方面，在上述分离距离比外周刃3a的刃径Dk的85％大的情况下，虽然能增加底部壁厚而确保刚性，但是相应地，因为开口部5a的端部与底刃3b距离较远，所以不能充分地吸引由底刃3b(以及底刃3b附近的外周刃3a)的切削作用产生的切屑，导致吸引性能的降低，而通过将上述分离距离相对于外周刃3a的刃径Dk设定为上述大小，能够抑制开口部5a的端部与底刃3b过分远离。由此，能够确保工具寿命并提高吸引性能。

以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，能够容易地推断出在不脱离本发明主旨的范围内可进行种种改良变形。

例如，在上述实施方式中，说明了端铣刀1构成为方形端铣刀的情况，但是本发明不一定限于此，例如也可以构成为圆角端铣刀或者球头端铣刀。

此外，在上述实施方式中，说明了具有4个外周刃3a、并且具有分别构成4个外周刃3a的前刀面的4根螺旋槽4的情况，但是本发明不一定限于此，例如也可以构成为具有例如1根、2根、3根螺旋槽4，或者构成为具有5根以上的螺旋槽4。另外，在具有1或2根螺旋槽4的情况下，切屑的吸引性降低，而在具有5根以上的螺旋槽4的情况下，工具的刚性降低，所以希望具有3根或者4根的螺旋槽。

此外，在上述实施方式中，说明了外周刃3a以及底刃3b形成在主体部3上的情况，但是本发明不一定限于此，例如也可以由不重磨刀片构成外周刃3a和底刃3b并使其能够相对于主体部3拆装，由此使端铣刀1构成为不重磨端铣刀。在该情况下，通过更换刀片而能够提高工具寿命。

此外，在上述实施方式中，说明了吸气通路5的延伸末端从主体部3的底部分离地构成的情况，但是本发明不一定限于此，例如也可以构成为通过将吸气通路5延伸设置到主体部3的底部而贯通形成吸气通路5。在该情况下，在吸引时，在开口部5a处不能得到充分的负压，为了防止吸引力降低，优选地将外周刃3a的刃径Dk设定在5mm以下，特别是优选地将刃径Dk设定在3mm以下。进而，优选地将刃径Dk设定在2mm以下。

Claims

1.一种端铣刀，具有：刀柄、与该刀柄连续设置的主体部、绕轴心螺旋凹设在该主体部的外周上的螺旋槽、沿着该螺旋槽形成的外周刃、与该外周刃连续设置并形成在上述主体部的底部上的底刃，其特征在于，

具有吸气通路，该吸气通路从上述刀柄的后端面朝向主体部延伸设置成沿着轴心的直线状，并且形成为截面圆形状，该吸气通路的延伸末端设于从上述主体部的底部分离的位置，

该吸气通路的直径比上述外周刃的刃径小且比上述螺旋槽的槽底直径大，由此上述吸气通路具有沿着上述螺旋槽开口形成的开口部，

通过经由上述吸气通路进行吸气，从上述开口部吸引在切削加工时生成的切屑，从上述刀柄后端面的开口排出。

2.如权利要求1所述的端铣刀，其特征在于，上述吸气通路的直径设定为上述外周刃的刃径的65％以下的大小。

3.如权利要求2所述的端铣刀，其特征在于，上述吸气通路的直径设定为上述螺旋槽的槽底直径的110％以上且135％以下的大小。

4.如权利要求1～3中任一项所述的端铣刀，其特征在于，

上述吸气通路的延伸末端与主体部的底部之间的分离距离设定为上述外周刃的刃径的50％以上且85％以下的大小。