本發(fā)明涉及適用于被切削件的三維精加工的一體式或者可換刀頭式的球頭立銑刀、以及裝配于可換刀頭式球頭立銑刀的鑲刀。

背景技術：
為了對模具等被切削件進行包括平面以及曲面在內的三維加工，以往使用球頭立銑刀。為了在使用球頭立銑刀的被切削件的三維精加工中獲得良好的加工面粗糙度，需要抑制顫振的產生，并且提高切屑的排出性，使得切削刃不產生碎屑、缺損。因此，球頭立銑刀的圓弧狀切削刃的前角較為重要。因此，以往，提出了與圓弧狀切削刃的前角相關的各種方案。日本特開平10-80815號公開了一種適用于模具等的三維曲面加工的球頭立銑刀，為了在外周切削刃附近強化切削刃強度，將該球頭立銑刀的前角設定為－2°～－20°，為了在軸心附近提高切屑排出性，將該球頭立銑刀的前角設定為0°～+10°。具體而言，記載了將最前端附近的前角設為+3°并將外周切削刃附近的前角設為－10°的例子。但是，由于該切削刃的最突出位置處的前角是負的，因此，存在被切削件的高精度的精密切削加工中的切削性劣化的問題。日本特開2008-110437號提出了一種CBN球頭立銑刀，該CBN球頭立銑鑲刀有球頭切削刀以及外周刃，球頭切削刀的法線方向前角在R10°處是－5°～－15°，在R50°～R70°的范圍內是－5°～+3°，并且具有峰值，在R90°處是－10°～0°，由此抑制球頭切削刀整體的碎屑，增長壽命。球頭切削刀的法線方向前角的具體例是，在R10°處是－10°，在R60°處是0°且是峰值，并且在R90°處是－5°，隨著從R10°朝向R60°而逐漸向正方向變化，隨著從R60°朝向R90°而逐漸向負方向變化。但是，由于該球頭立銑刀的法線方向前角在R50°～R70°的范圍內為峰值，并且與R90°相比，在R10°時法線方向前角在負側較大，因此，存在被切削件的高精度的精密切削加工中的切削性劣化的問題。日本特開平8-118133號提出了一種球頭立銑刀，該球頭立銑刀對木材、非鐵金屬等比較柔軟的被切削件平滑并且高精度地進行切削加工，該球頭立銑鑲刀具有曲線狀切削刃，切削刃的前角在前端部(副切削刃部)是10～30°，在外周部是20～40°，并且拐角部具有從副切削刃部的前角以及外周部的前角連續(xù)變化的中間的前角。作為前角的一例，前端部是10°，外周部是20°，作為另一例，前端部是20°，外周部是30°。這樣，對于該球頭立銑刀的切削刃的前角，由于(a)外周部的前角比前端部的前角大，并且(b)拐角部的前角位于前端部以及外周部的前角的中間，因此無法用作對模具等硬度高(洛氏硬度：40HRC以上)的被切削件進行精加工的球頭立銑刀。日本特開2004-181563號提出了一種球頭立銑刀，該球頭立銑刀的球頭切削刀的中心切削刃由前面彼此形成，球頭切削刀的后角比中心切削刃的后角小，球頭切削刀的法線方向前角隨著從中心朝向外周方向而逐漸向正側增大，由此強度以及切屑排出性提高。例如，球頭切削刀的中心切削刃的法線方向前角是－45°，隨著從中心朝向外周方向而逐漸向正側增大至－10°。但是，該球頭立銑刀因中心切削刃的法線方向前角是較大的負角而存在被切削件的高精度的精密切削加工中的切削性劣化的問題。日本實公昭62-12503號提出了一種從前端觀察時具有S字狀的球頭切削刀的球頭立銑刀，將該球頭立銑刀的球頭切削刀的法線方向前角在旋轉軸心設為負，使比其靠外周側的前角逐漸增大為正。但是，由于為了提高切屑排出性以及切削刃強度，球頭切削刀的前角隨著從旋轉軸心朝向外周側而逐漸增大為正，因此該球頭立銑刀存在被切削件的高精度的精密切削加工中的切削性劣化的問題。日本特開2004-291096號提出了一種具有扭轉的圓弧狀切削刃的可轉位鑲刀，該可轉位鑲刀的與旋轉軸線正交的位置處的鑲刀主體的厚度位于0.5D～0.9D(D是鑲刀主體的平板部的厚度(mm)。)的范圍內，將旋轉方向最凸點處的放射角度設定為40～70°。但是，日本特開2004-291096號完全沒有公開可轉位鑲刀的前角的與放射角度相應的變化。在此基礎上，該可轉位鑲刀不具備與圓弧狀切削刃的后端連結且形成為扭轉形狀的外周切削刃。因此，不適于以良好的表面粗糙度對具有立壁面的被切削件進行三維精加工。

技術實現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的課題因此，本發(fā)明的第一目的在于提供能夠以良好的表面粗糙度對具有立壁面的被切削件進行三維精加工的一體式或者可換刀頭式的球頭立銑刀、以及裝配于可換刀頭式球頭立銑刀的鑲刀。本發(fā)明的第二目的在于提供防止切屑咬入切削刃與被切削件的間隙的一體式或者可換刀頭式的球頭立銑刀、以及裝配于可換刀頭式球頭立銑刀的鑲刀。本發(fā)明的第三目的在于提供減少切削阻力及其振幅而抑制振動的一體式或者可換刀頭式的球頭立銑刀、以及裝配于可換刀頭式球頭立銑刀的鑲刀。用于解決課題的手段本發(fā)明的球頭立銑刀在立銑刀主體的前端部具有：圓弧狀切削刃，其在主視下彎曲為S字狀，從最前端延伸至最外周點；外周切削刃，其具有與所述圓弧狀切削刃平滑連結的扭轉形狀；以及所述圓弧狀切削刃的旋轉方向前方的凸曲面狀前面，其特征在于，所述圓弧狀切削刃的放射方向前角滿足β＜α≤γ的條件，其中，α是放射角度為5°時的放射方向前角，β是放射角度為90°時的放射方向前角，γ是所述圓弧狀切削刃的旋轉方向最凸點處的放射方向前角，所述圓弧狀切削刃的放射方向前角的最大值處于12～40°的放射角度的范圍內，并且，所述放射方向前角隨著從所述旋轉方向最凸點朝向所述最外周點而連續(xù)減少。本發(fā)明的鑲刀具有：圓弧狀切削刃，其在主視下彎曲為S字狀，從最前端延伸至最外周點；外周切削刃，其具有與所述圓弧狀切削刃平滑連結的扭轉形狀；以及所述圓弧狀切削刃的旋轉方向前方的凸曲面狀前面，其特征在于，所述圓弧狀切削刃的放射方向前角滿足β＜α≤γ的條件，其中，α是放射角度為5°時的放射方向前角，β是放射角度為90°時的放射方向前角，γ是所述圓弧狀切削刃的旋轉方向最凸點處的放射方向前角，所述圓弧狀切削刃的放射方向前角的最大值處于12～40°的放射角度的范圍內，并且，所述放射方向前角隨著從所述旋轉方向最凸點朝向所述最外周點而連續(xù)減少。優(yōu)選的是，所述放射方向前角γ是正角。優(yōu)選的是，所述放射方向前角β是0°以上的正角。優(yōu)選的是，所述放射方向前角α與所述放射方向前角β之差為2～6°。優(yōu)選的是，所述放射方向前角γ與所述放射方向前角α之差為0～2°。優(yōu)選的是，所述放射方向前角γ與所述放射方向前角β之差為2～6°。優(yōu)選的是，所述放射方向前角的最大值與所述放射方向前角γ之差為0.1～1.0°。優(yōu)選的是，所述放射方向前角α、β、γ分別滿足2°≤α≤10°、0°≤β≤6°以及3°≤γ≤14°的條件。優(yōu)選的是，在所述放射角度為30～47°的位置，存在所述圓弧狀切削刃的旋轉方向最凸點。優(yōu)選的是，所述圓弧狀切削刃的放射方向前角滿足θ1＜θ2的關系，其中，θ1是從所述旋轉方向最凸點到所述最外周點的范圍內的放射方向前角，θ2是從所述旋轉方向最凸點到所述最前端的范圍內的放射方向前角。優(yōu)選的是，所述圓弧狀切削刃上的軸向前角在從所述最前端到所述旋轉方向最凸點的范圍內是負的，在超過所述旋轉方向最凸點到所述最外周點的范圍內是正的。所述最外周點處的所述鑲刀的厚度TS相對于所述鑲刀的平板部的厚度T滿足0.4T≤TS＜0.5T的條件，所述鑲刀的平板部的厚度以及所述最外周點處的所述鑲刀的厚度的單位為mm。優(yōu)選的是，連結所述外周切削刃的后端點和所述旋轉方向最凸點而成的線段與所述旋轉軸線的交叉角δ1為15～30°，并且，比連結所述最外周點和所述后端點而成的線段與所述旋轉軸線的交叉角δ2小。優(yōu)選的是，所述外周切削刃的長度滿足0.2T～0.5T的條件，其中，T是所述鑲刀的平板部的厚度，所述鑲刀的平板部的厚度的單位為mm。本發(fā)明的可換刀頭式球頭立銑刀的特征在于，所述鑲刀固定在設于立銑刀主體的半球狀前端部的狹縫。發(fā)明效果由于本發(fā)明的一體式或者可換刀頭式的球頭立銑刀以及鑲刀的圓弧狀切削刃的放射方向前角α、β、γ滿足β＜α≤γ的條件，因此，在圓弧狀切削刃的整個區(qū)域中，切削阻力小，切屑排出性良好。因此，抑制了顫振的產生，適于被切削件的三維精加工。在從最前端P到旋轉方向最凸點Q，圓弧狀切削刃的軸向前角為負，在旋轉方向最凸點Q為0°，在從旋轉方向最凸點Q到最外周點S為正，圓弧狀切削刃在旋轉方向最凸點Q最先與被切削件接觸，之后因切削刃的旋轉，與被切削件接觸的接觸區(qū)域向最前端P以及最外周點S這兩方擴展，因此切削阻力降低。通過使圓弧狀切削刃的放射方向前角隨著從最前端P朝向旋轉方向最凸點Q而連續(xù)增加，即便軸向前角是負的，也能夠降低切削阻力。若在最外周點S附近將圓弧狀切削刃的軸向前角設為正(+20°左右)的，則切屑向與圓弧狀切削刃的旋轉軌跡的切線垂直的方向釋放出。這樣，通過良好的切屑排出性來抑制切屑堵塞，被切削件的傾斜面的精加工表面粗糙度變好。由于在旋轉軌跡的切線方向外側，向加工面的斜上方排出切屑，因此避免了切屑咬入到切削刃與被切削件的間隙。第二效果是，能夠實現(xiàn)切削刃的耐破損性、耐碎屑性的提高，避免切削刃的劣化，實現(xiàn)壽命增長。第三效果是，不僅能夠降低切削阻力，還能夠通過其振幅的降低來抑制顫振，能夠提高被切削件表面的加工面粗糙度。附圖說明圖1是示出本發(fā)明的一實施方式的可換刀頭式球頭立銑刀的立體圖。圖2是示出圖1的可換刀頭式球頭立銑刀的、未裝配鑲刀的狀態(tài)下的前端部的主視圖。圖3是示出圖1的可換刀頭式球頭立銑刀的、未裝配鑲刀的狀態(tài)下的前端部的側視圖。圖4是從與圖3正交的方向示出圖1的可換刀頭式球頭立銑刀的、未裝配鑲刀的狀態(tài)下的前端部的側視圖。圖5是示出本發(fā)明的一實施方式的鑲刀的立體圖。圖6(a)是示出圖5的鑲刀的俯視圖。圖6(b)是示出圖5的鑲刀的主視圖。圖6(c)是示出圖5的鑲刀的側視圖。圖7是示出本發(fā)明的鑲刀的圓弧狀切削刃的、放射方向前角與放射角度的關系的簡圖。圖8是示出本發(fā)明的一實施方式的鑲刀的、放射方向前角與放射角度的關系的圖。圖9是示出本發(fā)明的鑲刀的圓弧狀切削刃的、軸向前角與放射角度的關系的側視圖。圖10是示出本發(fā)明的一實施方式的鑲刀的、軸向前角與放射角度的關系的圖。圖11是示出本發(fā)明的一實施方式的鑲刀的側視圖。圖12是示出圖1的可換刀頭式球頭立銑刀的主視圖。圖13是示出圖1的可換刀頭式球頭立銑刀的前端部的側視圖。圖14是從與圖13正交的方向示出圖1的可換刀頭式球頭立銑刀的前端部的側視圖。圖15是示出使用裝配有實施例以及比較例的鑲刀的可換刀頭式球頭立銑刀進行切削加工后的被切削件的傾斜壁面的顯微鏡照片。圖16是示出使用裝配有實施例1的鑲刀的可換刀頭式球頭立銑刀進行切削加工時的切削阻力的動態(tài)變化的圖表。圖17是示出使用裝配有比較例1的鑲刀的可換刀頭式球頭立銑刀進行切削加工時的切削阻力的動態(tài)變化的圖表。圖18是示出使用裝配有比較例2的鑲刀的可換刀頭式球頭立銑刀進行切削加工時的切削阻力的動態(tài)變化的圖表。圖19是示出使用裝配有實施例1的鑲刀的可換刀頭式球頭立銑刀進行切削加工時的切屑的照片。圖20是示出使用裝配有比較例1的鑲刀的可換刀頭式球頭立銑刀進行切削加工時的切屑的照片。圖21是示出使用裝配有比較例2的鑲刀的可換刀頭式球頭立銑刀進行切削加工時的切屑的照片。具體實施方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明，當然，本發(fā)明不限定于此，能夠在本發(fā)明的技術構思的范圍內進行各種變更以及追加。另外，與各實施方式相關的說明只要沒有特別限制，則能夠應用于其他實施方式。一體式的球頭立銑刀由立銑刀主體與具有切削刃的鑲刀一體化而成，形狀本身與可換刀頭式球頭立銑刀無異。因此，與可換刀頭式球頭立銑刀以及鑲刀相關的以下說明也可直接應用于一體式的球頭立銑刀。[1]可換刀頭式球頭立銑刀圖1～圖4示出本發(fā)明的一實施方式的可換刀頭式球頭立銑刀1，圖5示出裝配于該可換刀頭式球頭立銑刀1的鑲刀。如圖1所示，可換刀頭式球頭立銑刀1具備以旋轉軸線L作為中心而旋轉的立銑刀主體2、與立銑刀主體2的后端一體連結的直柄部3、以及經(jīng)由錐形部7與立銑刀主體2的前端一體連結的半球狀前端部4。如圖2以及圖3所示，半球狀前端部4具備：狹縫8，其以容納鑲刀5的方式在與旋轉軸線L正交的方向(徑向)上延伸；以及螺孔10(其中心線與旋轉軸線L交叉)，其在與狹縫8正交的方向上貫通半球狀前端部4，以便固定鑲刀5。在螺孔10中螺合將鑲刀5固定為裝卸自如的緊固螺釘6。立銑刀主體2、直柄部3...