多刃立铣刀的制作方法

多刃立铣刀的制作方法
【专利摘要】使用多刃立铣刀对叶轮等薄壁坯料进行高进给的加工时产生的切屑的排出性良好。多刃立铣刀(1)具有：具备多个切削刃的切削刃部(3)；形成在沿着绕刀具轴(O)旋转的旋转方向邻接的切削刃之间的刃槽(8)，其中，切削刃的前刀面从刀具轴(O)侧到刀柄部(2)的外周侧包括：底刃(6)的前刀面(6a)；与前刀面(6a)邻接并形成与底刃(6)的前刀面(6a)不同的面的圆角刃(5)的前刀面(5a)；与前刀面(5a)邻接并形成与圆角刃(5)的前刀面(5a)不同的面的外周刃(4)的前刀面(4a)。在底刃(6)的前刀面(6a)和与前刀面(6a)在旋转方向(R)前方侧邻接的底刃(6)的后刀面(6b)之间形成切口(7)，切口(7)构成与刃槽(8)连续的空间，底刃(6)的前刀面(6a)兼作为构成切口(7)的一方的面。
【专利说明】多刃立铣刀
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在使用三轴或五轴控制的机床进行切削加工而制造例如在涡轮或增压器等回转机械装置中使用的薄壁的叶轮或叶片等时，安装于该机床，而能够对叶轮等的坯料进行高进给加工的改善了的具备多个切削刃的多刃立铣刀。
【背景技术】
[0002]在将例如因科内尔(注册商标)718等Ni基耐热合金、不锈钢或钛合金制的难切削性合金坯料(难切削材料)固定于机床的旋转轴上的状态下，边使立铣刀等切削刀具旋转，边进行多轴控制，对该难切削材料实施粗加工、半精加工及精加工等多种切削加工，从而制造出在涡轮、增压器等回转机械装置中使用的薄壁的叶轮(impeller)、叶片等。
[0003]在该精加工中，由于需要将难切削材料的坯料表面精加工成弯曲的曲面状，因此一直以来使用球头立铣刀、锥形球头立铣刀、或具备由外周刃、角刃、底刃构成的刃部的圆弧立铣刀。而且，近年来，具备多个刃部的多刃的圆弧立铣刀(以下，也称为“多刃立铣刀”)正逐渐被使用。
[0004]需要说明的是，在以下的说明中，将本发明的多刃立铣刀进行切削加工的对象物(被切削材料)即薄壁且其表面具有弯曲的曲面的叶轮、叶片、翼等薄壁弯曲构件统一成“叶轮”这样的名称进行说明。
[0005]关于向机床安装锥形球头立铣刀或圆弧立铣刀等而进行叶轮的切削加工的现有技术，在专利文献I中提出了一种使用了对于大型叶轮也能够避免其薄的叶片部产生缺口而高精度地进行加工的刀具(锥形球头立铣刀)的切削方法的发明。在该专利文献I的段落0013中，记载了一种将叶轮的坯料固定在旋转轴上，对旋转的锥形球头立铣刀进行三轴控制，沿着叶片部的表面进行数值控制而对叶片部进行切削加工的技术，但是对于刀具自身，并没有悉心钻研用于加工的设计。
[0006]在专利文献2中，提出了一种在对具有复杂的三维曲面形状的水轮机发电装置的叶轮叶片等加工对象物进行切削加工之后，通过进行基于切削加工面的磨削加工而能够高精度地进行加工的三维曲面加工装置及三维曲面加工方法的发明。然而，该发明并不是对刀具(球头立铣刀)自身的发明。
[0007]另一方面，作为与多刃立铣刀相关的现有技术，例如，提出了专利文献3记载的方案。专利文献3记载的多刃立铣刀如图2、图4、图8所示，使多个切削刃(图4中的刃数为16刃)的外周刃向刀具轴向倾斜，并且在轴向上随着从刀具前端侧到中间部侧，切屑排出用的槽从旋转方向前方侧朝向后方侧倾斜。
[0008]在专利文献4中提出了一种适合于槽切削等重切削的圆弧立铣刀的发明。专利文献4的图7及图8所示的圆弧立铣刀在外周具有扭转的外周切削刃，在底刃的外周侧具有圆弧刃(圆角刃)，相对于该扭转的外周切削刃成直角方向的剖面的刃槽面形状的从前刀面经由刃底、背面而到邻接的外周切削刃的退刀面为止的形状曲线呈大致U字形，由此提高切屑的排出性。另外，对于损伤通过将圆弧刃的前刀面形成为从外周切削刃端到底刃的端部沿着圆弧刃的切削刃为连续的凸面来进行加强。
[0009]在专利文献5中，提出了一种在刀具主体的前端部具备形成为渐开线(involute、或involute of circle)的法线(normal)状的多个切削刃的立统刀。该专利文献5的多刃立铣刀为了使切屑的排出性良好，而在刀具主体的前端部，随着从外周部朝向立铣刀的旋转中心方向而使多个切削刃从中心朝向外周地向旋转方向后方侧倾斜。所述多个切削刃以与供给冷却(或润滑)液的供给孔部的外周壁相接且成为与刀具主体的径向成角度α的方向的方式形成。在邻接的切削刃之间设有用于使切屑的排出良好的作为凹陷部的径向间隙面(radial clearance surface) (39)和排屑槽(chip room) (45)(参照 FIG.2)。
[0010]在专利文献6中，提出了一种为了进行高速切削加工而在刀具主体的前端部形成有朝向旋转中心轴方向的多个切削刃(cutting teeth)且在与该前端部连续的外周部形成有呈螺旋状的多个切削刃的立铣刀(MULT1-FLUTED MILLING⑶TTER)。并且，记载了这多个立铣刀刃数至少形成为20以上的多刃的情况(参照FIG.2)。
[0011]在网页的下述的非专利文献I中记载了一种用于高效能地对作为难切削材料的钛合金等航空器用构件进行切削加工的多刃立铣刀(Milling Cutter)的信息。该多刃立铣刀如该网页记载那样，在刀具主体的前端部和与前端部连续的外周面形成有多个切削刃。
[0012]在先技术文献
[0013]专利文献
[0014]专利文献1:日本特开2002-36020号公报
[0015]专利文献2:日本特开2009-226562号公报
[0016]专利文献3:DE202009013808U1 号公报
[0017]专利文献4:日本特开2003-159610号公报
[0018]专利文献5:TO2010/104453(A1)号公报
[0019]专利文献6:GB2364007 (A)号公报
[0020]非专利文献
[0021]非专利文献1:Technicut 公司网页:Technicut/Optimised Tooling Solutions,2008(http://www.technicut.ltd.uk/aerospace-aeroengine.html)

【发明内容】

[0022]发明要解决的课题
[0023]在专利文献I及2中记载了使用球头立铣刀作为对叶轮进行切削加工的刀具的情况，但球头立铣刀的切削刃的刃数通常设定成“2?4”，因此无法实现本发明的目的的高进给加工。
[0024]专利文献3记载的多刃的圆弧立铣刀涉及的是为了对叶轮的弯曲的曲面进行切削加工，而改善设置在刀具主体的前端部的多个冷却剂孔的配置或朝向的技术。在该文献的FIG.4、FIG.8中示出了在设置多个底刃的结构中，在邻接的底刃之间形成有槽部而将切屑向外部排出的结构，但在该专利文献中，对于为了实施高进给加工并良好地进行切屑的排出的圆弧立铣刀的底刃、圆角刃、外周刃及这些切削刃的前刀面或后刀面、以及刀片凹槽的结构等并没有作出任何具体记载。
[0025]专利文献4公开的圆弧立铣刀中，为了改善进行槽的切削时的底刃对切屑的排出性而将刃槽面形成为凹曲面状，但该圆弧立铣刀并不是用于改善使用圆角刃进行切削加工时的切屑排出性的立铣刀。
[0026]另外，专利文献4公开的圆弧立铣刀为切削刃的刃数仅是4刃的情况，关于将切削刃设为6刃以上的多刃而进行高进给的切削加工时，切削刃的结构如何变化并没有进行任何公开。而且，专利文献4记载的立铣刀从图2中的前刀面4、刃底5、背面6到邻接的切削刃的退刀面7被平滑地磨削成U字形的凹曲面状。然而，该凹曲面状部分是与后述的本发明的立铣刀中的刃槽8及刃槽面8a相当的部分，与本发明的立铣刀的结构不同。S卩，专利文献4记载的立铣刀中的凹曲面状部分不是本发明的立铣刀中的构成V字状等空间的切口7及切口面7a，因此在结构上与本发明的立铣刀不同。从而无法实现作为本发明目的的高进给加工。
[0027]在专利文献5中公开了一种为了使切屑的排出性良好，而在刀具主体的前端部，从外周部朝向立铣刀的旋转中心方向呈放射状地形成多个切削刃(底刃)，并且在邻接的切削刃之间设有凹陷部(radial clearance surface (39)和chip room(45))的技术。然而，对于该凹陷部的具体结构，例如，用于实施高进给加工的底刃、圆角刃、外周刃及这些切削刃的前刀面或后刀面以及刀片凹槽的结构等并没有任何具体的记载。
[0028]在专利文献6中虽然公开了在刀具主体的前端部和与该前端部连续的外周部形成有至少20刃以上的多个切削刃的立铣刀，但是关于用于实施高进给加工的底刃、圆角刃、外周刃及这些切削刃的前刀面或后刀面以及刀片凹槽的具体结构等并没有记载。
[0029]在非专利文献I中虽然公开了用于高效能地对作为难切削材料的钛合金等航空器用构件进行切削加工的多刃立铣刀的照片图，但是对于构成多刃的各切削刃的底刃、圆角刃、外周刃及这些切削刃的前刀面或后刀面以及刀片凹槽的具体结构等并没有公开。
[0030]因此，为了解决上述现有技术的问题点，本发明的目的在于提供一种即使进行高进给的切削加工，也能够得到高精度的切削面，并显著地提高切屑的排出性而实现高效率加工的多刃的立铣刀。并且，尤其是提供一种能够使用三轴或五轴的NC机床对由Ni基超耐热合金等难切削性合金坯料的薄壁的构件构成且由弯曲的曲面构成的叶轮的表面，进行例如轴向切入量为Imm以上的高进给的精加工的切削加工，而且，即使进行这样的高进给的切削加工，也能够将产生的切屑良好地排出的多刃的立铣刀。
[0031]需要说明的是，上述“多刃的立铣刀”是指将在刀具主体的外周面上形成的外周刃、与该外周刃的一端部连续且在刀具主体的端部外周部上形成的圆角刃、以及与圆角刃的另一端部连续且在刀具主体的端面(前端)部沿着刀具轴向形成的底刃作为I单位的切削刃(I个刃数)的情况下，该切削刃的刃数(个数)为6刃以上的圆弧立铣刀。
[0032]用于解决课题的手段
[0033]为了解决上述课题，本发明第一方面的多刃立铣刀具有:切削刃部，其形成在刀柄部的前端部侧，且从刀具轴侧到所述刀柄部的半径方向外周侧具备由底刃、与底刃连续的圆角刃、与圆角刃连续的外周刃构成的多个切削刃；刃槽，其形成在沿着绕所述刀具轴旋转的旋转方向邻接的所述切削刃之间，所述多刃立铣刀的特征在于，
[0034]所述切削刃的前刀面从所述刀具轴侧到所述刀柄部的外周侧包括:所述底刃的前刀面；与所述底刃的前刀面邻接，且形成与所述底刃的前刀面不同的面的所述圆角刃的前刀面；与所述圆角刃的前刀面邻接，且形成与所述圆角刃的前刀面不同的面的所述外周刃的前刀面，
[0035]所述外周刃的前刀面在所述圆角刃侧的端部处与所述圆角刃的前刀面邻接，并兼作为构成所述刃槽的一方的刃槽面，所述圆角刃的前刀面在所述刀具轴侧的端部处与所述底刃的前刀面邻接，
[0036]在所述底刃的前刀面和与该底刃在旋转方向前方侧邻接的底刃的后刀面之间形成切口，该切口构成与所述刃槽连续的空间，所述底刃的前刀面兼作为构成所述切口的一方的面。
[0037]作为本发明的优选的方式，正如本发明第二方面记载那样，如示意性地表示向刀柄部的切口和刃槽的形成的情况的图17所示，构成切口的底刃的前刀面和与该前刀面在旋转方向前方侧对置的切口面包含通过与刀具轴正交的剖面SI上的刀具轴且相互相交的半径方向上的直线AB、AE，并且构成所述切口的底刃的前刀面和与该前刀面在旋转方向前方侧对置的切口面彼此在刀具轴上沿着旋转方向形成角度Ψ而成为相交的面(包括平面和曲面)，至少切口面相对于通过刀具轴O的包含所述一方的半径方向上的直线AB的平面ABCD，成为随着从刀柄部的前端侧到中间部侧而向旋转方向后方侧倾斜的面(包括扭转面)ABC’D’，在这样的状态下，与底刃的前刀面(包括AEFD的面)相交。由此，构成切口 7的底刃的前刀面与切口面成为彼此交叉的状态。
[0038]作为更优选的方式，正如本发明第三方面记载那样，所述刃槽包括兼作为一方的刃槽面的所述外周刃的前刀面和与该外周刃的前刀面在旋转方向前方侧对置的刃槽面，刃槽面相对于通过刀具 轴的包含所述一方的半径方向上的直线AB的作为所述倾斜的面ABC’D’的本发明第二方面的切口面，成为以半径方向外周侧或内周侧向旋转方向后方侧倾斜角度?的方式倾斜的面(GIKL)。由此，能够发挥使从切口 7向刃槽8送入(排出)的切屑在刃槽8内向旋转方向R后方侧旋入的作用。
[0039]而且，正如本发明第四方面记载那样，兼作为刃槽面8a的一方的刃槽面的外周刃的前刀面4a相对于底刃的前刀面6a (包括AEFD的面)，成为以半径方向外周侧或内周侧向旋转方向R后方侧成为倾斜角度H的方式倾斜的面(GMNH)，这种情况下，外周刃的前刀面4a(GMNH)成为随着从位于比刀柄部2的外周面靠刀具轴O侧的点G到外周侧的点M而从旋转方向R前方侧朝向后方侧的面。因此，发挥使切屑在刃槽8内向旋转方向R后方侧旋入的作用，从而提高切屑的排出性。
[0040]本发明第五方面记载的发明以本发明第一方面至第四方面中任一方面记载的多刃立铣刀为基础，其特征在于，在所述外周刃的形成开始点处的多刃立铣刀的刃径为IOmm~30mm，切削刃的刃数为6刃~30刃时，所述刃槽与所述切口的体积之和(刀片凹槽的体积)处于25mm3~120mm3的范围内。
[0041]本发明第六方面记载的发明以本发明第一方面至第五方面中任一方面记载的多刃立铣刀为基础，其特征在于，如图2所示，所述外周刃以沿着所述刀柄部的刀具轴方向随着从多刃立铣刀的前端部侧到中间部侧而朝向旋转方向后方侧倾斜(向下倾斜)的方式形成，并与所述圆角刃连续，并且，所述外周刃相对于所述倾斜的刀具轴的倾斜角度α设定成5°以上且10°以下的范围。
[0042]本发明第七方面记载的发明以本发明第一方面至第四方面中任一方面记载的多刃立铣刀为基础，其特征在于，外周刃的形成开始点处的多刃立铣刀的刃径为IOmm~30mm，所述切削刃的刃数为6刃?30刃时，所述刃槽与所述切口的体积之和处于25mm3?120mm3的范围内，所述外周刃在所述刀柄部的刀具轴方向上以随着从多刃立铣刀的前端部侧到中间部侧而朝向旋转方向后方侧倾斜的方式形成，并与所述圆角刃连续，所述外周刃相对于所述倾斜的刀具轴的倾斜角度α设定成5°以上且10°以下的范围。
[0043]在所述本发明第一方面至第七方面中任一方面记载的多刃立铣刀中，如图4所示，在所述底刃的前刀面和与该底刃在旋转方向前方侧邻接的底刃的后刀面之间形成的切口的槽与正交于所述刀具轴的剖面所成的切口的角度β设定在15°以上且45°以下的范围内适当。“切口的槽”如上所述是构成切口 7的两面(图2所示的底刃的前刀面6a和切口面7a)在刀柄部2的轴向中间部侧相交而形成的槽(交线)，带有随着从刀柄部2的中心侧到外周侧而从刀柄部2的轴方向前端侧朝向中间部侧的倾斜(切口的角度β)。
[0044]另外，如图3所示，在从多刃立铣刀的前端部侧沿着所述刀具轴方向观察切削刃部时，所述底刃与该底刃的后刀面的所述刀柄部的旋转方向后方侧的棱线所成的角度为底刃的后刀面的宽度的角度a，该底刃的后刀面的所述旋转方向后方侧的所述棱线和与该底刃在所述旋转方向后方侧邻接的底刃所成的角度为切口的开口角度b时，以所述角度b成为所述角度a的1.5倍以上且3倍以下的范围的方式配置所述底刃适当。
[0045]而且，如图5所示，将所述外周刃与所述圆角刃的连结部处的轴直角剖面的前角设定成3°以上且10°以下的范围比较适当，如图6至图8所示，与所述底刃、所述圆角刃、所述外周刃的各自的切线正交的方向的剖面的后角按照所述底刃、所述圆角刃、所述外周刃设定为恒定适当。
[0046]此外，如图2所示，形成于所述切削刃部的所述切削刃的刃长设定成外周刃的形成开始点处的多刃立铣刀的刃径的30%以上且60%以下的范围适当，如图4所示，所述圆角刃的圆角形状部的曲率半径设定成外周刃的形成开始点处的多刃立铣刀的刃径的10 %以上且20%以下的范围适当。
[0047]在本发明的多刃立铣刀中，对至少所述切削刃部的表面，优选整个表面、或包含所述切削刃部的所述立铣刀的整个表面覆盖AlCr系的硬质皮膜适当。
[0048]发明效果
[0049]在构成切削刃的前刀面的底刃的前刀面与外周刃的前刀面之间，设有与两前刀面邻接并形成与各个面不同的面的圆角刃的前刀面。由此，圆角刃的前刀面能够缓和构成切口的底刃的前刀面与构成刃槽的外周刃的前刀面之间的高低差，能够作为对进入到切口的切屑向刃槽的排出进行引导的导入部分发挥作用。
[0050]另外，圆角刃的前刀面在外周刃的前刀面与圆角刃的后刀面之间缓和两面间的高低差，从而增加外周刃的前刀面构成的刃槽的空间的容积(体积)，而不易产生刃槽内的切屑的滞留(积存)。其结果是，发挥促进将切屑从切口向刃槽排出的效果的作用，因此能够使在切削加工时产生的切屑的排出性良好。
[0051]在本发明中，若将构成切口的底刃的前刀面和与该底刃的前刀面在旋转方向前方侧对置的切口面以成为相互交叉的面的方式形成各个面，则不会损害刚性而能够获得较大的切口的空间。由此，能够进一步提高从切口到刃槽的切屑的排出性，即便在以难切削性合金坯料为被切削材料，且比现有情况加深切入量而进行高进给的切削加工的情况下，也能够长寿命地进行高精度且稳定的高进给加工。【专利附图】

【附图说明】
[0052]图1是表示本发明的多刃立铣刀的一实施方式的侧视图。
[0053]图2是图1所示的多刃立铣刀的切削刃部的局部放大图。
[0054]图3是表示从端面侧沿着刀具轴向观察图2所示的多刃立铣刀的切削刃部的情况的端面图。
[0055]图4是表示图2所示的多刃立铣刀的在切削刃部形成的I个切削刃的底刃、圆角刃及外周刃的关系的剖视图。
[0056]图5是表示图4的连结部P2中的前角P2s与后角P2n的关系的C-C线剖视图。
[0057]图6是图4中的A-A线剖视图。
[0058]图7是表示图4的圆角刃中的后角5n与前角5s的关系的B-B线剖视图。
[0059]图8是表示图4的外周刃中的后角4n与前角4s的关系的D-D线剖视图。
[0060]图9是表示从端面侧沿着刀具轴方向观察切削刃为10刃时的本发明的多刃立铣刀的切削刃部的情况的端面图。
[0061]图10是从端面侧沿着刀具轴方向观察切削刃为15刃时的本发明的多刃立铣刀的切削刃部的情况的端面图。
[0062]图11是表示从前端部侧向刀柄部侧观察本发明的多刃立铣刀的切削刃部的情况的立体图。
[0063]图12是表示对本发明例I的多刃立铣刀和比较例I的多刃立铣刀实施了实验例I的切削加工实验后的切削刃的后刀面的磨损状况的照片。
[0064]图13是表示对本发明例I的多刃立铣刀和比较例I的多刃立铣刀实施了实验例I的切削加工实验后的切削刃的前刀面的磨损状况的照片。
[0065]图14是表示对本发明例2的多刃立铣刀和比较例2的多刃立铣刀实施了实验例2的切削加工实验后的切削刃的后刀面的磨损状况的照片。
[0066]图15是表示对本发明例2的多刃立铣刀和比较例2的多刃立铣刀实施了实验例2的切削加工实验后的切削刃的前刀面的磨损状况的照片。
[0067]图16是表示外周刃与刀具轴方向大致平行地形成时的本发明的多刃立铣刀的另一实施方式的侧视图的放大图。
[0068]图17是示意性地表示本发明的多刃立铣刀的构成切口的底刃的前刀面和切口面、以及构成刃槽的外周刃的前刀面和刃槽面的形成情况的模型图。
[0069]图18是表示从刀柄部侧观察本发明的多刃立铣刀的前端部的情况的立体图。
[0070]图19是表示现有的多刃立铣刀的在切削刃部形成的I个切削刃的底刃、圆角刃及外周刃的关系的剖视图。
[0071]图20是表示从刀柄部侧观察专利文献3记载的立铣刀的前端部的情况的立体图。
[0072]图21是表示从前端部侧向刀柄部侧观察专利文献3记载的立铣刀的前端部的情况的立体图。
[0073]图22是将本发明的多刃立铣刀的切口利用平行于刀具轴且与沿着旋转方向相邻的切口面和底刃的前刀面这两面相交的平面进行剖切时的剖视图。
[0074]图23是将专利文献3记载的立铣刀的切口利用平行于刀具轴且与沿着旋转方向 面对的切口面和底刃的前刀面这两面相交的平面进行剖切时的剖视图。
【具体实施方式】
[0075]以往，例如在使用三轴或五轴的NC机床对由弯曲的曲面构成的叶轮的难切削性合金坯料的表面进行高进给的切削加工的情况下，当开始切削加工时，排出在非常短的时间内产生的切屑困难，无法进行高进给加工。为了解决该问题，在本发明中，为了使切屑良好地排出，着眼于圆弧立铣刀的切削刃部3的结构，采用新颖且独创的结构作为切削刃部
3。具体而言通过改善由构成切削刃部3的底刃6、圆角刃5及外周刃4构成的各切削刃的形状，能够将形成在相邻的切削刃之间的切口 7或刃槽8的空间部所构成的每一刃的刀片凹槽CP的体积确保得较大，由此来实现以往困难的高进给加工。
[0076]虽然并未特别限定，但例如将Ni基耐热合金制坯料形成为被切削材料时，“高速度加工”通常是指优选切削速度Vc为60?80mm/min的加工。若切削速度Vc小于60mm/min，则切削性下降。从而，切削阻力变得过大。若切削速度Vc超过80mm/min，则切削温度变得非常高。从而，会发生立铣刀I磨损加剧或熔敷。而且由于被切削材料和立铣刀的擦蹭过大，因此尤其是后刀面的磨损增多。由此，例如在Ni基耐热合金制坯料为被切削材料时，切削速度Vc的更优选的范围为65?80mm/min,更优选的范围为70?80mm/min。
[0077]虽未特别限定，但例如在Ni基耐热合金制坯料为被切削材料时，“高进给加工”通常是指优选进给速度Vf为1000?3000mm/min的加工。若进给速度Vf小于1000mm/min,则效能降低。另一方面，若进给速度Vf超过3000mm/min，则切屑的产生量会变得过大，因此容易发生切屑堵塞。进给速度Vf的更优选范围是1500?3000mm/min，进一步优选的范围为 1800 ?3000mm/min。
[0078]另外，每一个切削刃能够实现的实质性的切削的效能由根据进给速度、转速及刃数导出的每一刃的进给量fz[mm/t]、径向切入量ae[mm]、轴向切入量ap[mm]来决定。在现有的多刃立铣刀中，仅通过每一刃的进给量fz为0.03?0.06mm/t，径向切入量ae为0.4?0.6mm，轴向切入量ap为0.4?0.6mm左右的效能能够确保实用上的切削寿命(不进行刀具的更换而完成叶轮的精加工所需的寿命)。然而，在本发明的多刃立铣刀中，能够在每一刃的进给量fz为0.08?0.3mm/t,径向切入量ae为I?IOmm,轴向切入量ap为0.8?
2.0mm这样的非常高效能的切削条件下进行切削加工。因此，即使在上述那样的非常高效能的切削条件下也能够确保实用上的切削寿命成为使用本发明时的大的优点。
[0079]如所述那样，用于以高进给进行高效能的切削加工的本发明的多刃立铣刀I具备的结构上的主要特征在于下述的特征I和特征2。
[0080](特征I):切削刃的前刀面由底刃6的前刀面6a、与前刀面6a连续的圆角刃的前刀面5a以及与前刀面5a连续的外周刃的前刀面4a构成。
[0081](特征2):在底刃6的前刀面6a和与该底刃6在旋转方向前方侧邻接的底刃6的后刀面6b之间形成切口 7，该切口 7构成与所述刃槽8连续的空间。
[0082]通过上述两个特征I和特征2，能够将主要在切削加工时使用的圆角刃5产生的切屑经由成形在相邻的切削刃之间的切口 7和与该切口 7连通的刃槽8而容易地向外部排出。因此，即使实施高进给的切削加工也能够防止切屑堵塞。作为其结果，能够防止切削刃发生损伤。[0083]以下，使用附图详细说明本发明的多刃立铣刀I的实施方式。
[0084]图1?图3是用于说明表不本发明的一实施方式的多刃立统刀I的结构的图。图1是表示本发明的多刃立铣刀I的一实施方式的侧视图。图2是图1所示的多刃立铣刀I的切削刃部3的局部放大图。图3是表示从端面侧沿着刀具轴O方向观察图2所示的多刃立铣刀I的切削刃部3的情况的端面图。
[0085]如图1所示，表示本发明的一实施方式的多刃立铣刀I具备:沿着刀具轴(旋转中心轴)O方向具有规定的长度的呈圆柱状的刀柄部2 ;在刀柄部2的一方的端部(多刃立铣刀的前端部Ia侧)形成的切削刃部3。在切削刃部3中，如图2所示，将由外周刃4、与外周刃4的一方的端部即多刃立铣刀的前端部Ia侧的端部连续且呈大致圆弧或凸曲线状(圆角形状)的圆角刃5、以及与圆角刃5的另一方的端部连续的底刃6构成的切削刃作为I单位(I个)，而形成多个切削刃。需要说明的是，在本发明中，多刃立铣刀I的前端部Ia表示本发明的多刃立铣刀I中的设有切削刃部3的一方的前端部。
[0086]圆角刃5作为在前端部Ia侧的周边部呈圆角形状(round shape)(曲线状或曲面状)的切削刃配置。底刃6与圆角刃5的另一方的端部连续，呈直线状地形成至刀具轴O附近。因此，多刃立铣刀I可以看作圆弧立铣刀的一种。需要说明的是，在本发明的多刃立铣刀I中，与前端部Ia侧对置一侧的端部成为由机床把持的部分。
[0087]图4是表示图2所示的多刃立铣刀I的切削刃部3上形成的I个切削刃的底刃6、圆角刃5及外周刃4的关系的剖视图。本发明的多刃立铣刀I的切削刃的前刀面包括:从刀具轴O侧到刀柄部2的外周的底刃6的前刀面6a ;与底刃6的前刀面6a邻接，且形成与底刃6的前刀面6a不同的面的圆角刃5的前刀面5a ;与圆角刃5的前刀面5a邻接,且形成与圆角刃5的前刀面5a不同的面的外周刃4的前刀面4a。
[0088]图11是表示从前端部Ia侧向刀柄部2侧观察本发明的多刃立铣刀I的切削刃部3的情况的立体图。如图4及图11所示，外周刃4的前刀面4a在圆角刃5侧的端部与圆角刃5的前刀面5a邻接，并兼作为构成刃槽8的一方的刃槽面。圆角刃5的前刀面5a在刀具轴O侧的端部与底刃6的前刀面6a邻接。在底刃6的前刀面6a和与该底刃6在旋转方向R前方侧邻接的底刃6的后刀面6b之间形成与刃槽8连续的切口 7，底刃6的前刀面6a兼作为构成切口 7的一方的面。另外，如图11所示，在从旋转方向R(刀柄部2的周向)观察切削刃时，圆角刃5的前刀面5a位于外周刃4的前刀面4a与圆角刃5的后刀面5b之间。刃槽8包括:外周刃4的前刀面4a ;与该前刀面4a在旋转方向R前方侧对置的刃槽面8a。
[0089]接着，基于图2及图3详细说明切削刃部3的结构。外周刃4形成为从多刃立铣刀I的前端部Ia侧即外周刃4的刀柄部2侧的端缘的Pl点(参照图2)向多刃立铣刀的前端部Ia侧方向相对于刀具轴O的角度成为α (参照图2)地向下倾斜(通过Pl点的外周刃4的切线与刀具轴O所成的角度为α )。Pl点成为将外周刃4从多刃立铣刀I (刀柄部2)的外周面向前端部Ia侧方向形成的开始点(以下，称为“形成开始点”)。在以下的说明中，将Pl点记载为“外周刃的形成开始点Ρ1”。
[0090]从外周刃4的形成开始点Pl以倾斜角度α向下倾斜的外周刃4如图2所示，在成为其端部(通过Pl点的外周刃4的切线的端部)的Ρ2点处与圆角刃5连续。因此，Ρ2点成为将外周刃4与圆角刃5连结的连结点(在以下的说明中，记载为外周刃与圆角刃的连结部P2)。圆角刃5在沿着周向观察多刃立铣刀I时，如图4所示，形成为从外周刃与圆角刃的连结部P2朝向前端部Ia侧方向而具有规定的曲率半径(圆角刃5的圆角形状部的曲率半径rl)的圆角形状或凸状的曲线。
[0091]成为外周刃4的切削刃的棱线部如图2所示以呈直线状或凸形状的方式形成，相对于刀具轴O成为倾斜角度α地倾斜，在外周刃4与圆角刃5的连结部Ρ2处与圆角刃5连续。而且，外周刃4相对于刀具轴0，例如以20°的扭转角Θ进行扭转。与圆角刃5连续的底刃6如图2、图4所示那样从前端部Ia侧的外周部附近朝向刀具轴O方向，呈直线状地形成至刀具轴O的附近。需要说明的是，在图2中，切口面7a表示构成切口 7的一方的面，刃槽8表示形成在沿着绕刀具轴的旋转方向邻接的所述切削刃之间的空间即刃槽，刃槽面8a表不构成刃槽8的一方的面。
[0092]本发明的多刃立铣刀I如上述那样将外周刃4、与外周刃4连续的圆角刃5以及与圆角刃5连续的底刃6作为一个切削刃，而且，在各所述切削刃具备前刀面4a、5a、6a及后刀面4b、5b、6b。并且，本发明的特征在于将这些连续的外周刃4、圆角刃5及底刃6作为一个(一刃)切削刃的单位，而具备至少6个以上且30个以下的多刃构成的切削刃。需要说明的是，该切削刃的刃数若考虑到切削加工时的效率提高和制造超硬合金制的多刃立铣刀I时的容易性等，则更优选设定成最大20刃左右。
[0093]本发明的多刃立铣刀I如上述那样具备由多刃的切削刃构成的切削刃部3，即便使用三轴或五轴的NC机床，使用圆角刃5以高进给对难切削性合金制等的叶轮进行精加工的切削加工，也具有提高圆角刃5的耐磨损性和抑制卷刃等缺欠发生以及使切屑良好排出那样对切削刃部3实施了各种改善的特征。
[0094]以下，详细说明本发明的多刃立铣刀I具备的特征。
[0095]该特征之一是在圆角刃5设有前刀面5a。图19是表示现有的多刃立铣刀的在切削刃部形成的I个切削刃的底刃、圆角刃及外周刃的关系的剖视图。以往，如图19所示，在叶轮的切削加工中使用的立铣刀形成为在圆角刃5未设置前刀面而使底刃6的前刀面6a与外周刃4的前刀面4a连续的结构。在这样的结构中，在叶轮的切削加工中，主要使用的圆角刃5的外周部分的角部容易成为锐角，容易折损，因此在进行本发明的目标的高效能的高进给的切削加工时，圆角刃5发生缺欠的可能性高。
[0096]表示从刀柄部2侧观察本发明的多刃立铣刀I的前端部Ia的情况的图18与表示从刀柄部侧观察专利文献3的立铣刀的情况的图20的对比可知，在未形成圆角刃5的前刀面5a的情况下,形成在外周刃4的前刀面4a与圆角刃5的后刀面5b的交界处的圆角刃5的角度(外周刃的前刀面4a与圆角刃的后刀面5b所成的角度)小(接近锐角)，因此若进行高进给加工，则圆角刃5由于切削时的应力而寿命短且容易破损(断裂)。
[0097]相对于此，如图4、图18所示的本发明的多刃立铣刀那样在外周刃的前刀面4a与圆角刃的后刀面5b之间形成圆角刃的前刀面5a时,沿着旋转方向R邻接的两面，即外周刃的前刀面4a与圆角刃的前刀面5a、以及圆角刃的前刀面5a与圆角刃的后刀面5b所成的角度增大(角部成为钝角)。因此，若进行高进给加工，则与没有圆角刃的前刀面5a的情况相t匕，能够抑制圆角刃5的破损(断裂)，成为长寿命。
[0098]圆角刃5的前刀面5a在外周刃4的前刀面4a与圆角刃5的后刀面5b之间进一步缓和两面间的高低差，由此也有助于增加外周刃的前刀面4a构成的刃槽8的空间的容积(体积)，刃槽8内的切屑的滞留(积存)不易发生，也起到促进向刃槽8的排出效果的作用。
[0099]另外，圆角刃5的前刀面5a位于底刃6的前刀面6a与外周刃4的前刀面4a之间，由此缓和构成切口 ?的底刃6的前刀面6a与构成刃槽8的外周刃4的前刀面4a之间的高低差，并作为对进入切口 7的切屑的向刃槽8的排出进行引导的导入部分发挥作用。圆角刃5的前刀面5a还位于外周刃4的前刀面4a与圆角刃5的后刀面5b之间，由此缓和构成刃槽8的外周刃4的前刀面4a与圆角刃5的后刀面5b之间的高低差，并且缓和圆角刃5在叶轮(被切削材料)的切削时从叶轮(被切削材料)受到的过度的应力，发挥防止圆角刃5破损的作用。
[0100]图3是表示从刀具轴O方向观察本发明的多刃立铣刀I时的切削刃部3的前端部侧的结构的图，不出在多刃立统刀I设有12个切削刃的例子。而且，图3以俯视图表不外周刃4的后刀面4b、圆角刃5、圆角刃的后刀面5b、底刃6、底刃6的后刀面6b、切口 7 (切口面7a)以及刃槽8(刃槽面8a)的配置。需要说明的是，图3所示的符号“R”表示进行切削加工时的多刃立铣刀I的旋转方向。
[0101]此外，在图2、图3、图11、图18等中，在沿着半径方向邻接的底刃6的后刀面6b与圆角刃5的后刀面5b之间、以及圆角刃5的后刀面5b与外周刃4的后刀面4b之间加入表示交界的线，但实际上该线有时在肉眼下看不见。例如邻接的底刃6的后刀面6b与圆角刃5的后刀面5b、以及圆角刃5的后刀面5b与外周刃4的后刀面4b如沿着面内方向(周向)观察时的回旋曲线那样邻接的曲面(包括平面)曲率逐渐变化时，分不清交界的线。不过，在曲率变化的部分有时能看见线。
[0102]图3所示的构成12个切削刃的各个外周刃4、圆角刃5、底刃6以刀具轴O为中心而等间隔地形成。而且，在一底刃6的前刀面6a和在旋转方向R上与所述底刃6相邻的另一底刃6的后刀面6b之间形成切口 7。切口 7由与底刃6的后刀面6b在旋转方向R后方连续并形成与底刃6的后刀面6b不同的面的切口面7a、以及与该底刃6在旋转方向R前方邻接的底刃6的前刀面6a形成。需要说`明的是，构成切口 7的底刃6的前刀面6a和切口面7a均是在相对于旋转方向R后退了规定角度的平面进行观察时，即与多刃立铣刀I的刀具轴O正交的剖面进行观察时，随着从与某一刀具轴O正交的剖面到向轴向移动之后的与另一刀具轴O正交的剖面，以从半径方向朝向旋转方向R后方侧倾斜的方式形成。
[0103]图18是表示从刀柄部2侧观察本发明的多刃立铣刀I的前端部Ia的情况的立体图。如图11及图18所示，在本发明的多刃立铣刀I中，底刃的前刀面6a和切口面7a均随着从与某一刀具轴O正交的剖面到向轴向移动之后的与另一刀具轴O正交的剖面，而从半径方向的直线上朝着向旋转方向R后方侧移动后的与半径方向平行的直线倾斜，且各自的面成为不同的面(平面或曲面)，从而这两面相交的交线成为切口 7的最深部。
[0104]图20是表示从刀柄部侧观察专利文献3记载的立铣刀的前端部的情况的立体图。图21是表示从前端部侧向刀柄部侧观察专利文献3记载的立铣刀的前端部的情况的立体图。如图20及图21所示的专利文献3记载的立铣刀13的切口 7那样，若以底刃6的前刀面6a与切口面7a平行的方式形成切口 7，则底刃的前刀面6a与切口面7a不相交，不形成交线。因此，与两面不同的平面即切口底面14成为切口 7的底(最深部)。如上所述，本发明与专利文献3记载的立铣刀的形成切口 7的面的结构明显不同。[0105]在图3中，切口面7a看起来是从刀具轴O的附近朝向外周方向而其宽度逐渐扩展的平面，但实际上形成为随着从底刃6的后刀面6b的端部朝着相邻(旋转方向R的反方向)的底刃6的前刀面6a的下端部而向旋转方向R后方倾斜例如45°的平面状。通过该切口面7a和底刃的前刀面6a形成的空间部形成了用于排出切屑的切口 7，该切口 7与刃槽8连通。切口面7a与底刃6的前刀面6a的交线随着从刀具轴O朝向半径方向外周侧而从前端部Ia侧向刀柄部2侧倾斜。
[0106]与切口 7连续的刃槽8如上所述由外周刃4的前刀面4a(参照图11)和与前刀面4a在旋转方向R前方侧对置的面(刃槽面8a)构成。外周刃4的前刀面4a和刃槽面8a分别成为与构成切口 7的底刃6的前刀面6a和切口面7a连续的面，或成为曲率连续变化的面，但通过使切口 7与刃槽8成为相互不连续的面，能够提高多刃立铣刀I (刀柄部2)的旋转产生的切屑向刃槽8的排出性。
[0107]刃槽8的空间与切口 7的空间合在一起的空间部如后所述被称为“刀片凹槽CP”。在刀柄部2的直径和刃数固定时，该刀片凹槽CP的容积(体积)越大而切屑的排出效果越高，因此在切屑的排出上，优选较大地确保切口 7的空间和刃槽8的空间的至少任一者。因此，例如若构成切口 7的底刃6的前刀面6a和与前刀面6a在旋转方向R前方侧对置的切口面7a相互交叉地形成各自的面，则不损害刚性而能够较大地获得切口 7的空间。
[0108]这样的话，通过形成由切口面7a和底刃6的前刀面6a形成的空间部即切口 7，即使在以高效能进行高进给的切削加工的情况下，也能够防止底刃6的刚性不足造成的缺欠或卷刃的发生。而且，能够将由底刃6形成的切屑高效率地向刃槽8搬运，因此能够防止切口 7的空间部的切屑的堵塞。
[0109]所述切口 7的剖面形状优选形成为V字状或U字状。通过该结构，能够增大后述的刀片凹槽CP的体积，能够显著地改善因高进给的切削加工而产生的大量的切屑的排出性。因此，在难切削性合金坯料为被切削材料时，也能够实现以往困难的高进给加工。
[0110]图22是将切口 7利用平行于刀具轴O且与沿着旋转方向相邻的切口面7a和底刃6的前刀面6a这两面相交的平面进行剖切时的剖视图。图22的斜线表示剖面线。如图22(a)所示，在本发明的立铣刀中，通过切口面7a和底刃6的前刀面6a形成的空间部即切口 7的剖面形状优选理想的V字状或接近V字状的形状。
[0111]然而，工业生产上，如图22(b)所示，允许在切口 7的最深部形成具有微小的切口底面的宽度wl的切口底面14，即允许大致V字状的切口 7。
[0112]作为本发明的多刃立铣刀的切口 7的变形例，除了由曲面构成的U字状的切口 7之外，如图22(c)所示，还允许在由平缓的曲面状的切口面7a和平缓的曲面状的底刃6的前刀面6a形成的大致U字状的切口 7的最深部形成了具有微小的宽度wl的切口底面14的大致U字状的结构。即，在本发明的多刃立铣刀I的底刃6的前刀面6a及切口面7a的形状中，包括由严格的平面构成的情况和由平缓的曲面构成的情况。
[0113]以下，在本发明的多刃立铣刀I中，将上述的V字状、U字状、大致V字状及大致U字状的切口 7统一称为“V字状的切口”。另外，在图22(b)及图22(c)中示出了切口底面14形成为平面状的切口 7，但如图22(d)所示，即使在切口底面14形成为具有微小的曲率半径的曲面状的情况下，也成为本发明的切口 7。
[0114]在图22 (a)、图22 (b)及图22 (C)的情况下，根据实验结果可知，为了起到本发明的有利的效果，而微小的切口底面14的圆周方向上的宽度即切口底面的宽度wl优选为0.6mm以下，更优选为0.4mm以下。这是因为，当切口底面14的宽度wl超过0.6mm时，切口底面14的宽度wl增大，并且底刃6产生的切屑的排出性下降，因此能够进行高进给的切削加工这样的相对于现有的立铣刀的优越性受损。
[0115]图23是将专利文献3记载的立铣刀的切口利用平行于刀具轴O且与沿着旋转方向面对的切口面7a和底刃6的前刀面6a这两面相交的平面进行剖切时的剖视图。图23的斜线表示剖面线。如图23所示，在现有的立铣刀即专利文献3记载的立铣刀的情况下，与本发明的多刃立铣刀不同，在具有面对配置的切口面7a和底刃的前刀面6a的切口 7的最深部形成了具有宽的切口底面的宽度w2的切口底面14。在专利文献3记载的立铣刀中，一端开口的剖面矩形形状的切口 7的最深部的切口底面的宽度《2为0.9_，远大于本发明的多刃立铣刀的切口底面的宽度wl。
[0116]接着，参照图4说明本发明的多刃立铣刀I的特征之一的、底刃6的前刀面6a、圆角刃5的前刀面5a、外周刃4的前刀面4a的位置关系。在图4中，示出了表示构成I个切削刃的底刃6、圆角刃5及外周刃4的关系的剖视图。
[0117]如图4所示，在底刃6且在其切削刃棱线朝向旋转方向R的面上，从刀具轴O附近朝向外周刃4所处的方向形成底刃的前刀面6a。在图4中，底刃6的前刀面6a形成为平面状，如上所述，相对于旋转方向R后退了规定的角度，即形成为随着从多刃立铣刀I的端面到刀柄部2而从旋转方向R前方侧朝向后方侧倾斜的平面状，因此能够较大地确保所述的刀片凹槽CP的体积(V)。
[0118]在圆角刃5的切削刃棱线面向旋转方向R的面上形成有成为平缓的凸状的曲面的圆角刃5的前刀面5a。成为凸状的曲面的圆角刃5的前刀面5a朝向圆角刃5的切削刃棱线以稍向下倾斜的方式弯曲形成。而且，底刃6的前刀面6a的外周刃4侧的端部的一部分与该圆角刃5的前刀面5a连续。如此具备成为凸状的曲面的前刀面5a的圆角刃5与图19所示的在圆角刃5未设置圆角刃的前刀面5a的现有的立铣刀相比，能够缓和角部的锐角的程度，因此能够抑制角刃5的磨损或卷刃发生。圆角刃的前刀面5a例如在将多刃立铣刀I固定于NC磨床的状态下，通过将金刚石砂轮的侧面压靠于圆角刃5而形成。
[0119]在外周刃4的切削刃棱线面向旋转方向R的面上形成前刀面4a。该外周刃4的前刀面4a优选以成为平缓的凸状的曲面的方式形成。如图4、图11所示，外周刃4的前刀面4a的底刃6侧的端部与圆角刃5的前刀面5a连续，刀具轴O侧的端部与底刃6的前刀面6a连续。外周刃4的前刀面4a超过外周刃4的形成开始点P1，向半径方向的刀具轴O侧切入至刀柄部2的外周部而形成。形成至刀柄部2的外周部的前刀面4a如上所述兼作为构成刃槽8的至少两个刃槽面中的一方的刃槽面。图4所示的符号“9”表示底刃6的前刀面6a与切口面7a (参照图2)的交界线。该交界线9随着从刀具轴O附近朝向外周方向而从前端部Ia侧向刀柄部2倾斜。
[0120]如上所述，在切口面7a与底刃6的前刀面6a之间形成V字状的切口 7，该V字状的切口 7和刃槽8形成用于顺畅地排出切屑的刀片凹槽CP。底刃6的前刀面与切口面7a的交界线9从刀具轴O附近朝向外周方向倾斜，因此起到增大每一刃的刀片凹槽CP的体积(V)的效果。
[0121]在本发明的多刃立铣刀I中，如上所述，底刃6的前刀面6a以成为平面状或曲面状的方式形成。圆角刃5的前刀面5a及外周刃4的前刀面4a也以成为平面状或平缓的曲面状的方式形成。如图4所示，圆角刃5的前刀面5a和外周刃4的前刀面4a均相对于底刃6的前刀面6a以位于旋转方向R后方侧的方式经由台阶部10而与前刀面6a连续。
[0122]例如圆角刃5的前刀面5a和外周刃4的前刀面4a若以与底刃6的前刀面6a平行或位于旋转方向R前方侧的方式形成，则圆角刃5或底刃6切削出的切屑朝向底刃6的前刀面6a侧，切屑集中在刀具轴O附近，可能发生切屑的啮入、切削刃的卷刃。相对于此，使圆角刃5的前刀面5a和外周刃4的前刀面4a相对于底刃6的前刀面6a而位于旋转方向R后方侧，由此成为将切屑从刀具轴O侧向半径方向外周侧排出的倾向，因此容易使切屑从刀片凹槽CP向刃槽8方向的排出的流动顺畅。
[0123]本发明中的“与底刃6的前刀面6a邻接且形成与底刃6的前刀面6a不同的面的圆角刃5的前刀面5a”是指圆角刃5的前刀面5a形成与底刃6的前刀面6a连续的曲面的情况，以及不是连续的曲面而是互不相同的平面、或形成曲面的同时成为邻接的面的情况。“与圆角刃5的前刀面5a邻接且形成与圆角刃5的前刀面5a不同的面的外周刃4的前刀面4a”也是指同样的情况。圆角刃5的前刀面5a与底刃6的前刀面6a和外周刃4的前刀面4a这双方邻接，由此在刀柄部2的半径方向上观察时，或在沿着刀柄部2的周面的轴向上观察时，圆角刃5的前刀面5a位于底刃6的前刀面6a与外周刃4的前刀面4a之间。
[0124]需要说明的是，外周刃4未必如图2所示那样以通过“外周刃4的形成开始点P1”的外周刃4的切线与刀具轴O成为角度α的方式形成(外周刃4沿着刀具轴O方向以倾斜角度α向下倾斜)，有时也如图16所示，外周刃4与刀具轴O方向大致平行地形成。图16是图2所示的外周刃4的倾斜角度α为“0° ”，即外周刃4以成为与刀具轴O平行的方式形成的情况。
[0125]如图16所示，在外周刃4的倾斜角度α为“O。”时，外周刃4的形成开始点处的多刃立铣刀I的刃径成为LI。在利用五轴的NC机床把持该多刃立铣刀I而进行叶轮的切削加工之际，需要通过NC控制来实施多刃立铣刀I的倾斜控制和叶轮自身的倾斜控制，因此通过该控制也能够进行外周刃4向叶轮加工面的咬入控制。由此，在外周刃4的倾斜角度α为“O。”的多刃立铣刀I中，也能够得到与图2所示的设定了外周刃4的倾斜角度α (α为5°以上且10°以下)的多刃立铣刀I同样的效果。
[0126]图17是示意性地表示本发明的多刃立铣刀I的构成切口 7的底刃6的前刀面6a和切口面7a、以及构成刃槽8的外周刃4的前刀面4a和刃槽面8a的形成的情况的模型图。在本发明的多刃立铣刀I中，图17的虚线所示的、底刃6的前刀面6a与切口面7a相交的线(交线)是切口 7的底(最深部)。该切口 7的底带有随着从刀具轴O朝向半径方向外周侧而从多刃立铣刀I的前端部Ia侧朝向中间部侧的倾斜。
[0127]如图17所示，构成切口 7的底刃6的前刀面6a和与前刀面6a在旋转方向前方侧对置的切口面7a均包括与刀具轴O正交的剖面SI上的通过刀具轴O的半径方向的直线AB、AE，而成为相互在刀具轴O上沿着旋转方向成为角度Ψ而相交的面(包括平面和曲面)。而且在图17中，至少切口面7a相对于通过刀具轴O的包含半径方向上的直线AB的平面ABCD，成为从刀柄部2的前端Ia侧朝向中间部侧而向旋转方向后方侧倾斜的面(包括扭转面)ABC’D’，在该状态下，与底刃6的前刀面6a (包括AEFD的面)相交，由此构成切口7的底刃6的前刀面6a和切口面7a成为相互交叉的状态。[0128]角度Ψ优选为10°~35° ,更优选为15°~30°。若角度Ψ小于10° ,则确认到切屑的排出性下降的倾向，若超过35°，则确认到切削加工条件的选择的范围变窄的倾向。
[0129]所述的“至少切口面7a”是指构成切口 7的另一方的面即“底刃6的前刀面6a”相对于通过刀具轴O的包含半径方向上的直线AB的平面ABCD，也成为从刀柄部2的前端部Ia侧朝向中间部侧而向旋转方向R后方侧倾斜的面(包括扭转面)的情况。
[0130]这种情况下，如图17、图22(a)、(d)等所示，构成切口 7的两面(底刃6的前刀面6a和切口面7a)在沿着刀柄部2的轴向(刀具轴O方向)观察时在刀具轴O上交叉，由此切口 7形成为具有中心角的扇形的形状。因此，在沿着周向(旋转方向R)邻接的切削刃之间从接近轴向的中心部的部分(区域)能够形成切口 7，能够将切口 7的轴向上观察时的俯视面积(投影面积)确保为最大限度。
[0131]另外，构成切口 7的两面(底刃的前刀面6a和切口面7a)在刀柄部2的轴向中间部侧相交，由此成为两面的(相交的)直线、或曲线(槽)带有随着从刀柄部2的中心侧到外周侧而从刀柄部2的轴向前端侧朝向中间部侧的倾斜。因此，从切口 7的槽(谷)向刃槽8的切屑的排出(引导)效果显著提高，同时抑制向在旋转方向R后方侧邻接的切削刃(底刃6和圆角刃5)侧的切屑的旋入。在图17中，虚线所示的“切口 7的槽”表示底刃的前刀面6a与切口面7a的交线。
[0132]构成切口 7的两面(底刃6的前刀面6a和切口面7a)形成为具有中心角的扇形的形状，由此，如图4所示，除了切口 7的刀具轴O侧的端部集合的刀具轴O侧的剖面上的中心部之外，由切口 7的形成而保留的底刃6可以形成在多刃立铣刀I的前端部Ia的半径方向的大致全长上。其结果是，在与图21所示的现有技术的对比中，本发明的底刃6的切削长度增大，因此具有底刃6进行的切削的区域扩大，底刃6处的切削的区间的选择等切削的自由度增加的优点。在本发明的多刃立铣刀I中，底刃6的后刀面6b的宽度随着从刀柄部2的外周面到刀具轴O侧而逐渐减少，但后刀面6b在半径方向大致全长上沿着旋转方向R具有宽度。`
[0133]相对于此，如图21所示，在专利文献3记载的立铣刀的例子中，切口 7的宽度在旋转方向R上大致恒定，因此无法将底刃6形成在多刃立铣刀I的前端部Ia的半径方向的大致全长上，底刃6的切削长度变短，底刃6的切削的区域变窄，切削的自由度也受限。
[0134]作为本发明的更优选的方式，如图17所示，考虑包括将刃槽8兼作为一方的刃槽面的外周刃4的前刀面4a和与该外周刃4的前刀面4a在旋转方向R前方侧对置的刃槽面8a，切口面7a和刃槽面8a形成为，相对于成为包括通过刀具轴O的半径方向的直线AB的平面ABC’D’的切口面7a，刃槽面8a成为以半径方向外周侧或内周侧向旋转方向后方侧具有倾斜角度?的方式倾斜的面(GIKL)。由此，能够发挥使从切口 7向刃槽8送入(排出)的切屑在刃槽8内向旋转方向R后方侧旋入的作用。
[0135]所述的倾斜角度ζ优选为5°~45°，更优选为10°~35°。若角度ζ小于5°，则确认到将切屑从切口 7向刃槽8送入的效果下降的倾向，若超过45°，则确认到圆角刃5的刚性下降的倾向。
[0136]相对于图17的切口面7a，以半径方向外周侧或内周侧向旋转方向R后方侧具有倾斜角度?的方式倾斜的面(GIKL)等同于如下情况，即:半径方向上的直线AB通过刀具轴O，而平面AB⑶通过半径方向上的直线AB，相对于包含平面AB⑶的面(AB⑶的延长面)，以半径方向外周侧或内周侧向旋转方向R后方侧具有倾斜角度(的方式倾斜的面(GIJH)成为刀具轴O方向中间部侧(图17的下侧)进一步向旋转方向R后方侧倾斜的面(GIKL)。如图17所示，半径方向的直线AB通过刀具轴O，而平面ABCD通过半径方向的直线ΑΒ，相对于包含平面ABCD的面(ABCD的延长面)，以半径方向外周侧或内周侧向旋转方向R后方侧具有倾斜角度?的方式倾斜的面成为GIJH，该面GIJH的刀具轴O方向中间部侧向旋转方向R后方侧倾斜的面成为GIKL。
[0137]而且，相对于底刃6的前刀面6a (包括AEFD的面)，兼作为刃槽8的一方的刃槽面的外周刃4的前刀面4a成为以半径方向外周侧或内周侧向旋转方向R后方侧具有倾斜角度H的方式倾斜的面(GMNH)时，外周刃4的前刀面4a(GMNH)成为随着从位于比刀柄部2的外周面靠刀具轴O侧的点G到外周侧的点M而从旋转方向R前方侧朝向后方侧的面。因此，发挥使切屑在刃槽8内向旋转方向R后方侧旋入的作用，切屑的排出性提高。
[0138]所述的倾斜角度η优选为0.5°~20°，更优选为3°~10°。若角度η小于0.5° ,则确认到从刃槽8的切屑的排出性下降的倾向，若超过20° ,则成为外周刃与圆角刃的连结部Ρ2的刚性下降的倾向。
[0139]在以下的本发明的多刃立铣刀的说明中，通过将上述的切口面7a和底刃6的前刀面6a形成的V字状的切口 7，即成形在邻接的所述切削刃之间的空间部即切口 7和与该成形在切削刃之间的切口 7连通的刃槽8合在一起的空间部记载为每一刃的“刀片凹槽(CP) ”。该刀片凹槽(CP)例如在表示多刃立铣刀I的切削刃部3的立体图的图11中，表示由斜线所示的空间部。需要说明的是，在图11中，每一刃的刀片凹槽CP的部位仅示出斜线所示的一处，但相当于每 一刃的刀片凹槽CP的部位存在与切削刃的刃数相同的个数。
[0140]在本发明的多刃立铣刀I中，其特征之一在于，图2所示的外周刃4的形成开始点处的多刃立铣刀的刃径LI (刀柄部2的直径)为IOmm~30mm，切削刃的刃数为6刃~30刃时，该每一刃的刀片凹槽CP的体积(V)设定成25mm3以上且120mm3以下的范围。相对于形成切口 7和刃槽8之前的无垢的多刃立铣刀1，刀片凹槽CP的体积(V)是指通过切口 7和刃槽8的形成而被除去的材料的体积(容积)。
[0141]本发明的多刃立铣刀I具备至少6刃的切削刃，具有上述的特有的切削刃部3的结构，上述的特有的切削刃部3是作为通过三轴或五轴的NC机床，用于以高速度且高进给对具有弯曲的表面的叶轮进行切削加工的立铣刀而优选的切削刃部。切削刃的刃数的上限在外周刃4的形成开始点处的刃径LI为30mm的多刃立铣刀I中，优选为30刃左右。在本发明的多刃立铣刀I中，切削刃的刃数优选设定成6刃以上且30刃以下的范围的理由如下。
[0142]对于叶轮，使用本发明的多刃立铣刀I能够进行提高了切入量ae、ap的高进给加工，但是为了进一步实施高效能加工而需要提高进给速度Vf。因此，为了提高进给速度Vf，需要提高每一刃的进给量fz[mm/t]或提高切削速度Vc[m/min]。然而,在进行因科内尔(注册商标)718那样的难切削性合金坯料的切削加工的情况下，在切削时产生的温度上升成为问题。该切削温度在主轴的转速(刀具的切削速度Vc)越快时变得越高，切削温度的上升会给覆盖在立铣刀表面上的硬质皮膜造成损害，立铣刀的寿命也会变短。因此，无法那样提升切削速度。例如，在Ni基耐热合金制还料的情况下，Vc=80m/min左右成为极限。[0143]另外，当过多地提升每一刃的进给量fz时，立铣刀的刃尖作用的负担增大，因此无法过多地增大每一刃的进给量fz。尤其是每一刃的进给量fz超过0.3mm/t时，刃尖的负担变得显著。由此，为了实现高效能加工而需要增加切削刃的刃数，若不使用至少具有6刃以上的刃数的立铣刀，则与现有的2刃或4刃的立铣刀相比，难以实施高效能加工。而且，在使用刃数超过30刃那样的多刃立铣刀时，刀片凹槽CP变得过小，因此切屑容易堵塞在刀具轴O附近或切口 7内，由于该堵塞的切屑咬入而导致切削刃会发生卷刃。
[0144]在使用本发明的多刃立铣刀I的圆角刃5利用三轴或五轴NC加工机械对由Ni基超耐热合金等构成的叶轮以高进给进行切削加工时，例如为了进行高效能的切削加工，作为其切削条件，将轴向切入量ap设定成0.8mm?2.0mm(优选为1.0?1.5mm),并将径向切入量ae设定成I?IOmm(优选为I?5mm)的大值。而且，将每一刃的进给量fz设定成0.08?0.3mm/t左右(优选为0.1?0.2mm/t)，并增加多刃立铣刀I的刃数，由此能够使叶轮的精加工完成为止的整体的切削加工效能比以往显著提高。
[0145]根据以上的情况，在本发明的多刃立铣刀I中，优选的是，切削刃的刃数至少为6刃以上，其上限为30刃以下。需要说明的是，若小于所述的轴向切入量ap、径向切入量ae及每一刃的进给量fz的特定范围，则没有确认到与现有的高进给加工相比的优越性。另夕卜，若超过所述的轴向切入量ap、径向切入量ae及每一刃的进给量fz的特定范围，则刀具寿命的下降显著，并不实用。
[0146]图9表示从端面侧沿着刀具轴O方向观察切削刃为10刃时的所谓10刃的本发明的多刃立铣刀11的切削刃部3的情况，图10表示从端面侧沿着刀具轴O方向观察切削刃为15刃时的所谓15刃的本发明的多刃立铣刀12的切削刃部3的情况。无论切削刃为10刃的情况还是15刃的情况，均起到所述的本发明的有利效果。
[0147]另外，在将本发明的多刃立铣刀1(11、12)安装于三轴或五轴NC加工机，而为了高效能地对叶轮等的弯曲的曲面部进行精加工，优选外周刃4的形成开始点处的刃径LI优选设定成IOmm?30mm的范围。其理由如下。
[0148]S卩，若刃径LI为10?30mm，则为了进行高效能的切削加工，即使刃数为6刃以上且30刃以下的多刃的情况下，也能够将刀片凹槽CP的体积(V)设为25mm3以上且120mm3以下。然而，在刃径LI小于10mm，而且，增多切削刃时，难以确保25mm3以上的刀片凹槽CP的体积(V)。另外,在刃径LI超过30mm的情况下,在将刀片凹槽CP的体积(V)设定成25mm3以上且120mm3以下时，切口的开口角度b变得非常窄，可能会妨碍切屑的排出。
[0149]在本发明的多刃立铣刀I中，所述刃径LI的更优选的范围为15mm?25mm。
[0150]在使用了本发明的多刃立铣刀I的叶轮的高进给且高效能的切削加工中，通过将刀片凹槽CP的体积(V)设定成上述的25mm3以上且120mm3以下的范围，即使在进行所述的高进给且高效能的加工的情况下，也能够将产生的切屑顺畅地排出。其理由如下。
[0151]S卩，若刀片凹槽CP的体积(V)小于25mm3，则在进行了高效能的切削加工时，主要由圆角刃5形成的切屑无法顺畅地排出，由于切屑堵塞而会发生切削刃的缺欠或卷刃。另一方面，若刀片凹槽CP的体积(V)超过120mm3，则在刃数增加的多刃时，作为刀具的整体的体积减少，因此难以确保刚性，由于切削时的冲击而发生缺欠或卷刃。而且，在减少刃数而防止作为刀具的整体的体积的下降的情况下，精加工完成为止的综合性的进给速度Vf[mm/min]下降，因此，无法实现作为本发明的目的的高效能的切削加工。[0152]在本发明中，刀片凹槽CP的体积(V)的优选的范围为35mm3?100mm3，而且，刀片凹槽CP的体积(V)的更优选的范围为45mm3?70mm3。
[0153]在每一刃的刀片凹槽CP的体积(V)设定成25mm3以上且120mm3以下时，以圆角刃5的旋转方向R前方侧存在的切口 7及刃槽8极力增大的方式形成刀片凹槽CP。具体而言，图3所示的切口 7的开口角度b在不损害刚性的程度下极力增大地设定，或以外周刃4的前刀面4a的径向长度极力增大的方式形成。“外周刃4的前刀面4a的径向长度”换言之是指相对于刀具轴0，在垂直的方向上测定图4所示的外周刃4的前刀面4a时的长度(在图4中，将分别通过台阶部10与圆角刃5的前刀面5a的交点及外周刃4的形成开始点Pl的、与刀具轴O方向平行地引出的直线间沿着刀具的径向(半径方向)连结的长度)。该长度优选设为外周刃的形成开始点处的多刃立铣刀的刃径LI的15%?35%。
[0154]若外周刃4的前刀面4a的径向长度小于所述刃径LI的15%，则确认到容易发生刃槽8的切屑堵塞的倾向，若超过所述刃径LI的35%，则确认到圆角刃5容易发生卷刃的倾向。由此，圆角刃5的附近的空间增大，即使在进行高效能的切削加工的情况下，也能够更稳定地将切屑向刃槽8搬运。
[0155]另外，更优选的是，刃数越多而越增大外周刃的前刀面4a的径向长度。若例示具体的数值，则刃数为10刃时，成为所述刃径LI的15%?20%。在刃数为12刃时,成为所述刃径LI的20%?25%。在刃数为15刃时，成为所述刃径LI的25%?30%。
[0156]本发明的多刃立铣刀I的刀片凹槽CP的体积(V)通过下述的方法求出。使用非接触式三维计测系统(商品名:RexcanIII, Solutionix制)，依次实施试制的多刃立统刀I的表面部(也包括切削刃部)的三维计测而作成了本发明的多刃立铣刀的三维CAD模型。接着，根据该三维CAD模型，求出成形在相邻的切削刃之间的切口 7和与该切口 7连续的刃槽8加在一起的空间部的体积作为每一刃的刀片凹槽CP的体积(V)。
[0157]以下，说明本发明的多刃立铣刀I具备的结构上的其他特征。
[0158]在图2所示的本发明的多刃立铣刀I的实施方式中，示出了外周刃4沿着刀具轴O方向成为向下倾斜，即带有随着从多刃立铣刀I的端面(前端部Ia)侧到刀柄部2侧而从旋转方向R前方侧朝向后方的倾斜的例子。该外周刃4的倾斜角度α (参照图2)优选设定成5°以上且10°以下的范围。优选将倾斜角度α设定成这样的角度范围的理由如下。
[0159]在使多刃立铣刀I的刀具轴O倾斜的同时利用三轴或五轴的NC机床对具有弯曲的表面的叶轮进行加工时，尤其是对叶轮的表面的凹部面进行切削加工时，边控制由NC机床把持的多刃立铣刀I的倾斜，边进行加工。在此，在将外周刃4的倾斜角度α设定成小于5°时，由于多刃立铣刀I的倾斜而外周刃4与叶轮发生干涉，可能在叶轮的表面部产生外周刃4的咬入(过削)。
[0160]另一方面，当倾斜角度α超过10°时，多刃立铣刀I的前端部Ia侧的切削刃部3的直径变小，因此圆角刃5、底刃6等切削刃的长度变短。由此，这些切削刃的刃尖强度下降。而且，由于所述的每一刃的刀片凹槽CP的体积(V)减小，因此在进行高进给的切削加工时，容易发生切屑堵塞，从而具有发生切削刃的卷刃或切屑的啮入的危险性。由此，外周刃4的倾斜角度α优选设定成5°以上且10°以下的范围。
[0161]如此，如图2所示，外周刃4相对于刀具轴O朝向前端部Ia侧方向而向下倾斜的倾斜角度α设定成5°以上且10°以下的范围的多刃立铣刀I中，外周刃4与圆角刃5的连结部处的刃径L2小于外周刃4的形成开始点处的刃径LI。
[0162]如上所述，底刃6的前刀面6a和切口面7a构成从刀具轴O的附近向切削刃部3的外周方向形成的切口 7。如图4所示，在本发明的多刃立铣刀I中，与刀具轴O正交的直线和上述的底刃6的前刀面6a与切口面7a的交界线9所成的角度即切口 7的角度β优选设定成15°以上且45°以下的范围。
[0163]作为本发明的多刃立铣刀I的特征之一，优选将上述的切口 7的角度β设定成15°以上且45°以下的范围的理由如下。
[0164]以往，在Ni基超耐热合金等难切削性合金坯料的切削加工中，为了预先避免切屑的排出困难的情况，而通常使用刃数为4刃以下的立铣刀。这种事实暗示了以往在高进给的切削加工中产生的大量的切屑排出无法顺畅地进行，无法进行高进给的切削加工的未解决的问题的存在。相对于该问题，若仅仅是将立铣刀的刃数设为6刃以上而加快进给速度Vf时，伴随着刃数的增加而积存切屑的刀片凹槽的体积(容积)减小，因此发生引起切屑堵塞这样的不良情况。尤其是在叶轮的精加工中，由于使立铣刀的刀具轴O倾斜而进行切削加工，因此会想到在切削加工的部位，切屑积存在底刃6的刀具轴O附近。
[0165]根据这种情况，在上述的叶轮的精切削加工中，在将切口 7的角度β设定成小于15°的情况下，刀片凹槽CP的体积(V)减小，流动到多刃立铣刀I的刀具轴O附近的切屑引起啮入，容易发生切削刃的卷刃。因此，优选将切口 7的角度β设定成15°以上。
[0166]另外，在切口 7的角度β超过45°时，虽然能充分确保刀片凹槽CP的体积(V)，但圆角刃5的强度不足，因此无法耐受高进给加工时的切削阻力而圆角刃5容易发生卷刃。因此，优选将切口 7的角度β设定成45°以下，结果是，优选将切口 7的角度β设定成15°以上且45°以下的范围。
[0167]接着，参照图3进一步说明本发明的多刃立铣刀I具备的其他的特征。
[0168]如图3所示，在从前端部Ia侧沿着刀具轴O方向观察多刃立铣刀I时，底刃6与底刃6的后刀面6b中的旋转方向R后方侧的棱线(切口面7a与底刃6的后刀面6b的交界线)所成的角度成为底刃6的后刀面6b的宽度的角度a。而且，在底刃6的后刀面6b处的旋转方向R后方侧的棱线与在该底刃6的旋转方向R后方侧邻接的底刃6的旋转方向R前方侧的棱线所成的角度为切口 7的开口角度b时，优选以切口 7的开口角度b成为底刃6的后刀面6b的宽度的角度a的1.5倍以上且3倍以下的范围的方式形成并配置各底刃6和底刃6的后刀面6b。
[0169]上述的底刃6的后刀面6b的宽度的角度a表示从刀具轴O起的底刃6的后刀面6b的俯视观察下的宽度的角度，底刃6的后刀面6b的宽度的角度a根据多刃立铣刀I的刃径或切削刃的刃数(个数)而适当设定。例如，底刃6的后刀面6b的宽度的角度a为适当的情况是在刃数为8刃时设定成10°?30°，在刃数为10刃时设定成8°?24°，在刃数为12刃时设定成6°?20°。
[0170]切口 7的开口角度b表示所述的切口 7从刀具轴O起的开口角度，通过将360°除以刃数所得到的数值减去上述的底刃的后刀面的宽度的角度a的值来求出。切口 7的开口角度b优选为例如在刃数为8刃时设定成35°?15°，在刃数为10刃时设定成28°?12°，在刃数为12刃时设定成24°?10°。重要的是在不损害切削刃尤其是底刃6、圆角刃5的刚性的范围内，以能够确保在V字状的切口 7的旋转方向R上测定时的宽度的方式设定。
[0171]需要说明的是，在本发明的多刃立铣刀I中，例如，刃径为30mm，切削刃的刃数为10时，底刃6的后刀面6b的宽度的角度a设定成12°，切口 7的开口角度b设定成24°左右。
[0172]如上所述，优选将切口 7的开口角度b设定成底刃6的后刀面6b的宽度的角度a的1.5倍以上且3倍以下的理由如下。
[0173]在将切口 7的开口角度b设定成小于底刃6的后刀面6b的宽度的角度a的1.5倍时，虽然能够提高各切削刃的刃尖刚性，但在实施提高了切入或进给速度的高效能加工时，刀片凹槽CP变小。即，由于切口的开口角度b变小，因此无法高效率地将切屑向刃槽8搬运，从而发生切屑的啮入。因此，切口 7的开口角度b优选为底刃6的后刀面6b的宽度的角度a的1.5倍以上。
[0174]另外，在切口 7的开口角度b超过了底刃6的后刀面6b的宽度的角度a的3倍的情况下，底刃6或圆角刃5的刃尖强度不足，尤其是在叶轮的加工中，作为主要的切削刃的圆角刃5会发生卷刃。因此，切口的开口角度b优选设定成底刃的后刀面的宽度的角度a的3倍以下。由此，优选将切口的开口角度b设定成底刃的后刀面的宽度的角度a的1.5倍以上且3倍以下。
[0175]接着，参照图5进一步说明本发明的多刃立铣刀I具备的其他的特征。图5是表示图4的连结部P2处的前角P2s与后角P2n的关系的C-C线剖视图。需要说明的是，C-C线剖面成为外周刃4与圆角刃5的连结部P2处的轴直角剖面。轴直角剖面表示沿着与刀具轴O垂直的方向剖切时的剖面。在图5中，P2s表示外周刃4与圆角刃5的连结部P2处的前角的角度，P2n表示外周刃4与圆角刃5的连结部P2处的后角的角度。在本发明的多刃立铣刀I中，该外周刃4与圆角刃5的连结部P2处的轴直角剖面的前角P2s优选设定成3°以上且10°以下的范围。
[0176]优选将外周刃4与圆角刃5的连结部P2处的轴直角剖面的前角P2s设定成3°以上且10°以下的范围的理由如下。
[0177]在外周刃4与圆角刃5的连结部P2处的轴直角剖面的前角P2s小于3°时，由于锋利度不足而切削刃的刃尖发生熔敷，在利用下一圆角刃5对被切削材料进行切削加工时引起啮入，因此多发生卷刃。因此，所述前角P2s优选设定成3°以上。
[0178]另外，当所述前角P2s超过10°时，虽然锋利度充分，但刃尖的强度不足而容易发生卷刃。因此，所述前角P2s优选设定成10°以下。由此，所述前角P2s优选设定成3°以上且10。以下的范围。
[0179]接着，进一步说明本发明的多刃立铣刀I具备的其他的特征。该特征是与底刃6、圆角刃5及外周刃4上的任意的点处的各自的切线正交的方向的剖面(刃直剖面)的后角按照所述底刃6、所述圆角刃5、所述外周刃4设定成恒定。上述的刃直剖面是指对于各个切削刃上的任意的点，在引出通过该任意的点的切线时，沿着与该切线垂直的方向剖切时的剖面。
[0180]图6是图4的A-A线剖视图。图6表示以与底刃6上的切线正交的方向的剖面(图4所示的A-A线剖面)观察时的底刃6的刃直剖面的后角6n。图7是表示图4的圆角刃5处的后角5n与前角5s的关系的B-B线剖视图。图7表示以与圆角刃5上的任意点处的切线正交的方向的剖面(图4所示的B-B线剖面)观察时的圆角刃5的刃直剖面的后角5η和圆角刃的刃直剖面的前角5s。图8是表示图4的外周刃处的后角4n与前角4s的关系的D-D线剖视图。图8表示以与外周刃4上的任意的点处的切线正交的方向的剖面(图4所示的D-D线剖面)观察时的外周刃4的刃直剖面的后角4n和外周刃的刃直剖面的前角4s。在本发明的多刃立铣刀I中，所述后角4n、5n、6n的值分别设定成恒定。例如，后角4n、5n、6n全部设定成相同的6°。
[0181]上述的后角的特征，S卩，与外周刃4、圆角刃5及底刃6上的任意的点处的各个切线正交的方向的剖面(刃直剖面)的后角4n、5n、6n全部设定成恒定的理由如下。
[0182]在利用三轴或五轴的NC机床进行叶轮的精加工时，为了以立铣刀的刀具轴O或被切削材料同时移动的方式通过NC程序进行控制而实现加工效率的提高，以圆角刃5为主切削刃，也使用底刃6、外周刃4。此时，当底刃6与圆角刃5的连结部，而且，圆角刃5和外周刃4的后角发生变化时，在此处产生高低差，可能会给被切削材料的精加工面带来不良影响。因此，外周刃4、圆角刃5、底刃6的刃直剖面的后角4n、5n、6n优选全部设为恒定。
[0183]接着，进一步说明本发明的多刃立铣刀I具备的其他的特征。该特征是，从图1或图2所示的多刃立铣刀I的前端部Ia侧向刀具轴O方向形成的切削刃的长度，S卩，从切削刃部3的所述前端部Ia侧到外周刃的形成开始点Pl为止的相对于刀具轴O方向的长度即刃长L3设定成外周刃4的形成开始点处的刃径LI的30%以上且60%以下的范围。
[0184]在上述特征中，将刃长L3设定成外周刃4的形成开始点处的刃径LI的30%以上且60%以下的理由如下。
[0185]在通过三轴或五轴的NC加工机对具有弯曲的表面的叶轮进行精加工时，进行使多刃立铣刀I的刀具轴O或被切削材料同时移动的NC控制。因此，具有在外周刃4产生与被切削材料发生干涉的部分的危险性。而且，在叶轮的精加工中，主要成为使用多刃立铣刀I的圆角刃5的切削加工。在这种情况下，当刃长L3小于外周刃4的形成开始点处的刃径LI的30%时，由于刃长L3的长度变短，因此未形成切削刃的刀柄部2有时会与被切削材料发生干涉。因此，刃长L3优选设定成刃径LI的30%以上。
[0186]另一方面，当刃长L3超过外周刃4的形成开始点处的刃径LI的60%时，与刀柄部2相比，形成切口 7、与该切口 7连通的刃槽8等的切削刃部3的刀片凹槽CP变得过大，因此切削刃部3的刚性降低，当进行高进给的切削加工时，会发生出现抖振的不良情况。因此，刃长L3优选设定成所述刃径LI的60%以下。
[0187]接着，进一步说明本发明的多刃立铣刀I具备的其他的特征。该特征是将圆角刃的圆角形状部的曲率半径rl(参照图4)设定成外周刃4的形成开始点处的刃径LI的10%以上20%以下的范围。优选将所述曲率半径rl的范围如此设定的理由如下。
[0188]在利用三轴或五轴的NC机床对叶轮进行精加工的切削加工时，主要使用圆角刃
5。而且，为了进行高效能，即，高速度且高进给的切削加工，而圆角刃5的刃尖强度成为课题。将圆角刃5的圆角形状部的曲率半径rl增大能够提高圆角刃5的刃尖强度，而且能够进行高切入的切削加工。若所述曲率半径rl设定成小于外周刃4的形成开始点处的刃径LI的10%，则在实施高切入的加工时，由于刃尖强度不足而圆角刃5会发生卷刃。
[0189]另一方面，在圆角刃的圆角形状部的曲率半径rl超过外周刃4的形成开始点处的刃径LI的20%时，圆角刃5的圆角形状变得过大。因此，在切削被切削材料时，圆角刃5与被切削材料接触的切削刃的长度变得过大而切削阻力增大，从而切削刃发生卷刃。由此，曲率半径rl优选设定成刃径LI的10%以上且20%以下的范围。
[0190]在图2、图3等所示的本发明的多刃立铣刀I中，虽然未图示在被切削材料的切削加工中用于供给冷却剂(液)的冷却剂孔，但优选在前端部Ia侧设置一个或多个冷却剂孔。为了在切削加工中对切削刃进行冷却的目的、将通过切削加工而生成的切屑从形成在切削刃与切削刃之间的切口 7经由刃槽8向外部顺畅地排出的目的、防止切屑附着(熔敷)于切削刃的目的，而供给冷却剂。
[0191]在高进给地对叶轮进行切削加工方面，重要的是切削刃的冷却和生成的切屑的良好的排出性，因此，优选在多刃立铣刀I的前端部Ia侧设置至少3个冷却剂孔。设置冷却剂孔的位置在例如图3所示的切口面7a、底刃6的后刀面6b、或其附近比较适当。冷却剂在切削加工中，从三轴或五轴NC加工机供给，通过刀柄部2的内部的沿着刀具轴O方向穿孔的冷却剂孔，从向表面露出的多个冷却剂孔喷出。
[0192](多刃立铣刀的制造方法的概要)
[0193]接着，说明本发明的多刃立铣刀I的制造方法的概要。本发明的多刃立铣刀I是由以wc(炭化钨)为主成分的超硬合金的粉末，通过公知的制造方法制造的整体式的立铣刀。需要说明的是，成形所述粉末而得到的多刃立铣刀I的成形体装入到烧结炉内而进行加热至规定的温度的烧结处理。得到的多刃立铣刀I的烧结体通过使用了金刚石砂轮等的磨削加工装置进行磨削而在其切削刃部3形成规定的刃数的切削刃，即，外周刃4、圆角刃
5、底刃6及各个切削刃的前刀面4a、5a、6a、后刀面4b、5b、6b及切口面7、刃槽8。而且，沿着多刃立铣刀1(刀柄部2)的内部的刀具轴O方向穿设冷却剂孔，在前端部Ia侧设置多个冷却剂孔。
[0194]通过磨削加工装置而在切削刃部3完成了外周刃4、圆角刃5、底刃6等的加工处理等的多刃立铣刀I至少在切削刃部3的整个表面通过例如PVD法覆盖厚度3 μ m左右的硬质皮膜。作为对本发明的多刃立铣刀I实施的硬质皮膜，适合于AlCrN膜等AlCr系硬质皮膜。其理由如下。
[0195]通常，在对难切削性合金的坯料(被切削材料)进行切削加工时，切屑向切削刃的熔敷等成为大问题。为了避免因切削加工而产生的切屑熔敷于切削刃等，需要将摩擦系数尽量低的硬质皮膜覆盖于切削刃等。所述难切削性合金的坯料由于产生比通常的合金钢高的切削热，因而需要覆盖耐热性优异的硬质皮膜。而且，由于叶轮的切削加工是断续切削，因此需要覆盖耐受冲击强的硬质皮膜。
[0196]作为向立铣刀实施的硬质皮膜，以往采用TiAl系的硬质皮膜。然而，由于TiAl系的硬质皮膜的耐热性低且磨损系数高，因此缺乏稳定性，虽然耐热性没有问题，但摩擦系数高。因此，存在切屑容易发生熔敷的问题点。相对于此，AlCr系的硬质皮膜也具有耐热性，摩擦系数也低，因此能够进行稳定的切削加工。因此，对于本发明的多刃立铣刀1，优选至少在切削刃部3的整个表面覆盖厚度3 μ m左右的AlCr系的硬质皮膜，例如由AlCrSiN构成的硬质皮膜。
[0197]实施例
[0198]以下，通过实施例来说明本发明，但并未通过下述的实施例来限定本发明。
[0199]试制本发明的超硬合金制的多刃立铣刀，对被切削材料实施切削加工，进行了用于确认加工后的该多刃立铣刀的切削刃的磨损或卷刃的发生状况的两种切削加工实验(实验例I和实验例2)。以下，说明进行了该切削加工的实验的实施结果。
[0200](实验例I)
[0201]如上所述，作为本发明的多刃立铣刀I的特征之一，在圆角刃5设置了成为凸状的曲面的圆角刃5的前刀面5a。在实验例I中，试制在圆角刃5设有前刀面5a的本发明例(本发明例I)的立铣刀，将Ni基耐热合金即因科内尔(注册商标)718的块材(时效处理过)以倾斜角度成为10°的方式安装于纵型三轴加工中心，对于该块材的倾斜面(倾斜角10° )进行了提拉加工。在切削加工距离的累计达到了 45m时，通过目视观察了切削刃的磨损状况。
[0202]需要说明的是，如上所述在本发明例I中，圆角刃5的前刀面5a及外周刃4的前刀面4a以成为平缓的凸状的曲面的方式形成，前刀面5a和前刀面4a相对于底刃6的前刀面6a而在旋转方向R后方侧，以位于比前端部Ia靠刀柄部2侧的方式经由台阶部10而与前刀面6a连续(参照图4)。为了与该本发明例的立铣刀进行比较，试制了如图19所示，在圆角刃5未设置前刀面5a,而形成将外周刃4的前刀面4a设为圆角刃5的前刀面5a的超硬合金制的立铣刀(比较例I)。
[0203]为了实施实验例I而试制的本发明例I和比较例I的立铣刀的尺寸是，刀具轴O方向的全长为125mm，外周刃4与圆角刃5的连结部处的多刃立铣刀的刃径L2为19mm，刀柄径(外周刃的形成开始点处的多刃立铣刀的刃径LI)为20mm。而且，在试制的本发明例I和比较例I的立铣刀的切削刃部3的整个表面通过PVD法覆盖了由Al-Cr-S1-N构成的厚度3μπι的硬质皮膜。
[0204]试制的本发明例I和比较例I的立铣刀的尺寸(硬质皮膜以外)的规格如表I所示。需要说明的是，表I所示的槽长h是指如图4所示，沿着与刀具轴O平行的方向测定从多刃立铣刀I的前端部Ia侧到刃槽8的端部的长度时的长度。全部刃槽8的槽长h相同。而且，在试制的本发明例I和比较例I的多刃立铣刀未设置冷却剂孔，而从外部供给水溶性冷却剂液。
[0205][表 I]
[0206]
【权利要求】
1.一种多刃立铣刀，其具有:切削刃部，其形成在刀柄部的前端部侧，且从刀具轴侧到所述刀柄部的半径方向外周侧具备由底刃、与底刃连续的圆角刃、与圆角刃连续的外周刃构成的多个切削刃；刃槽，其形成在沿着绕所述刀具轴旋转的旋转方向邻接的所述切削刃之间，所述多刃立铣刀的特征在于， 所述切削刃的前刀面从所述刀具轴侧到所述刀柄部的外周侧包括:所述底刃的前刀面；与所述底刃的前刀面邻接，且形成与所述底刃的前刀面不同的面的所述圆角刃的前刀面；与所述圆角刃的前刀面邻接，且形成与所述圆角刃的前刀面不同的面的所述外周刃的前刀面， 所述外周刃的前刀面在所述圆角刃侧的端部处与所述圆角刃的前刀面邻接，并兼作为构成所述刃槽的一方的刃槽面，所述圆角刃的前刀面在所述刀具轴侧的端部处与所述底刃的iu刀面邻接， 在所述底刃的前刀面和与该底刃在旋转方向前方侧邻接的底刃的后刀面之间形成切口，该切口构成与所述刃槽连续的空间，所述底刃的前刀面兼作为构成所述切口的一方的面。
2.根据权利要求1所述的多刃立铣刀，其特征在于， 构成所述切口的底刃的前刀面和与该底刃的前刀面在旋转方向前方侧对置的切口面包含通过与所述刀具轴正交的剖面SI上的所述刀具轴且相互相交的半径方向上的直线，并且构成所述切口的底刃 的前刀面和与该前刀面在旋转方向前方侧对置的切口面彼此在所述刀具轴上沿着旋转方向形成角度Ψ而成为相交的面， 至少所述切口面相对于通过所述刀具轴的包含所述一方的半径方向上的直线的平面，成为随着从所述刀柄部的前端侧到中间部侧而向旋转方向后方侧倾斜的面。
3.根据权利要求2所述的多刃立铣刀，其特征在于， 所述刃槽包括兼作为一方的刃槽面的所述外周刃的前刀面和与该外周刃的前刀面在旋转方向前方侧对置的刃槽面，所述刃槽面相对于通过所述刀具轴的包含所述一方的半径方向上的直线的作为所述倾斜的面的所述切口面，成为以半径方向外周侧或内周侧向旋转方向后方侧倾斜角度(的方式倾斜的面。
4.根据权利要求3所述的多刃立铣刀，其特征在于， 兼作为所述刃槽的一方的刃槽面的所述外周刃的前刀面相对于所述底刃的前刀面，成为以半径方向外周侧或内周侧向旋转方向后方侧倾斜角度n的方式倾斜的面。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的多刃立铣刀，其特征在于， 在外周刃的形成开始点处的多刃立铣刀的刃径为IOmm~30mm，所述切削刃的刃数为6刃~30刃时，所述刃槽与所述切口的体积之和处于25mm3~120mm3的范围内。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的多刃立铣刀，其特征在于， 所述外周刃在所述刀柄部的刀具轴方向上以随着从多刃立铣刀的前端部侧到中间部侧而朝向旋转方向后方侧倾斜的方式形成，且与所述圆角刃连续，所述外周刃相对于所述倾斜的刀具轴的倾斜角度α设定成5°以上且10°以下的范围。
7.根据权利要求1~4中任一项所述的多刃立铣刀，其特征在于， 在外周刃的形成开始点处的多刃立铣刀的刃径为IOmm~30mm，所述切削刃的刃数为6刃~30刃时，所述刃槽与所述切口的体积之和处于25mm3~120mm3的范围内，所述外周刃在所述刀柄部的刀具轴方向上以随着从多刃立铣刀的前端部侧到中间部侧而朝向旋转方向后方侧倾斜的方式形成，且与所述圆角刃连续，所述外周刃相对于所述倾斜的刀具轴的倾斜角度α 设定成5°以上且10°以下的范围。
【文档编号】B23C5/10GK103764326SQ201180071700
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2011年12月27日 优先权日:2011年6月17日
【发明者】马场诚, 平井纯一 申请人:日立工具股份有限公司