[发明专利]多刃立铣刀

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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1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1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。

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。

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。

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。

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铣刀。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)。

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(MULTI-FLUTED MILLING CUTTER)。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)。

在网页的下述的非专利文献1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。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-36020号公报

专利文献2：日本特开2009-226562号公报

专利文献3：DE202009013808U1号公报