CN101616766B - 半径铣刀用不重磨刀片及安装该刀片的不重磨式半径铣刀 - Google Patents

半径铣刀用不重磨刀片及安装该刀片的不重磨式半径铣刀 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半径铣刀用不重磨刀片及不重磨式半径铣刀，其目的在于，提高高效率加工中的切削性能。不重磨刀片，在前倾面和后隙面之间的交叉部上，作为切削刃，至少具有大致1/4圆弧状的圆弧刃、以及从该圆弧刃的一端部延伸的外刃。在将不重磨刀片安装于刀具主体上时，前倾面沿旋转方向形成为凸状。在与切削刃正交的剖面中，使前倾面以随着远离圆弧刃及外刃而变平缓的方式倾斜。使圆弧刃沿旋转方向形成为凸状。外刃的刀尖棱线与刀具主体的轴心大致平行。圆弧刃沿该圆弧刃向刀具主体的旋转方向以凸状弯曲，外刃与圆弧刃相连续地相接，同时，随着从与该圆弧刃连接的一端朝向另一端而向刀具主体的旋转方向的相反侧延伸。

Description

半径铣刀用不重磨刀片及安装该刀片的不重磨式半径铣刀
技术领域
本发明涉及一种半径铣刀用不重磨刀片(throw away chip)、以及可拆卸地安装该刀片的不重磨式半径铣刀。
背景技术
例如，金属模具的等高线加工，主要是利用球头立铣刀进行的。但是，球头立铣刀的切削刃为半圆状，切削刃的前端部、即刀具轴心附近的切削速度非常慢。因此，对于球头立铣刀，切削刃外周附近和切削刃前端附近的切削阻力存在较大差异，切削状态有波动，加工状态不稳定。
另外，在利用球头立铣刀形成平坦面的情况下，无法增大周期进给(pick feed，与刀具轴心正交的方向上的间距)。另外，由于切削刃前端附近的切削速度较慢，所以产生在刀尖上附着被切削材料的问题。
另一方面，对于半径立铣刀，在圆筒状的刀具主体的前端外周，配置形成为大致1/4圆弧状的切削刃。因此，对于半径立铣刀，在刀具主体的轴心附近不存在切削刃，切削刃的最低切削速度较快。因此，半径立铣刀有下述特性：不易产生球头立铣刀中所存在的上述问题。
另外，在利用半径立铣刀形成平坦面的情况下，可以增大周期进给，可以进行高效的加工。因此，半径立铣刀的使用，在近些年不断增加。
另外，存在将切削刃可拆卸地安装在刀具主体上的不重磨方式的半径立铣刀。例如，在日本的特开2005-40924号公报中记载，不重磨方式的半径立铣刀大多用于金属模具的粗加工，可以有效地减少刀具费用。
但是，如果增大周期进给等进给量，则切削阻力也变大。这样，容易使刀尖产生卷刃或缺口，有可能缩短切削刃的寿命。另外，如果增大周期进给，则每个刃上的切屑变大。这样，可能使切屑不能顺利地排出，使刀具将切屑卷入。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种半径铣刀用不重磨刀片以及不重磨式半径铣刀，其即使在增大进给量的情况下，也不会降低切削刃寿命，且可以将切屑良好地排出。
为了解决上述课题，如以下所示，构成半径铣刀用不重磨刀片、以及使用它的不重磨式半径铣刀。
1、一种半径铣刀用不重磨刀片，其可拆卸地安装在刀具主体上，其构成为，具有：支承面；前倾面，其与该支承面相对，在安装于所述刀具主体上时，朝向该刀具主体的旋转方向；以及后隙面，其形成于所述支承面和所述前倾面之间，在所述前倾面与所述后隙面的交叉部上，具有由圆弧刃和外刃构成的切削刃部分，其中，所述圆弧刃为大致1/4圆弧状，配置在所述刀具主体的前端外周上，所述外刃从该圆弧刃的一端相连续，向与所述刀具主体的轴心大致平行的方向延伸，另外，所述前倾面的从所述切削刃部分开始以规定距离向内侧延伸的部分，与该切削刃部分相比，向所述刀具主体的旋转方向侧突出地形成，
其中，所述圆弧刃沿该圆弧刃向所述刀具主体的旋转方向以凸状弯曲，所述外刃与所述圆弧刃相连续地相接，同时，随着从与该圆弧刃连接的一端朝向另一端而向所述刀具主体的旋转方向的相反侧延伸。
圆弧刃也可以不是正圆的圆弧形状。外刃也可以不与刀具主体的轴心完全平行，另外，也可以不完全是直线。
2、在1所记载的半径铣刀用不重磨刀片中，所述前倾面形成为，与所述刀具主体的旋转中心之间所成的角度，随着远离所述切削刃部分而依次变小。前倾面也可以形成为多个倾斜面，也可以形成为连续的曲面。
3、在2所记载的半径铣刀用不重磨刀片中，从与所述前倾面正交的方向观察所述不重磨刀片，在由所述圆弧刃和从该圆弧刃的中心点向该圆弧刃的两端延伸的直线划分的扇形区域内，设置与所述刀具主体的旋转方向正交的平坦面。
平坦面也可以不在穿过刀具主体的旋转中心的平面上。例如，也可以相对于上述平面而倾斜。
4、一种不重磨式半径铣刀，其构成为，将权利要求1～3中任一项所述的半径铣刀用不重磨刀片，可自由拆卸地安装在所述刀具主体上。
刀具主体形成为大致圆筒状、或者大致圆柱状，围绕轴心旋转。在刀具主体的前端部至少设置1个刀片座。在刀片座上安装不重磨刀片。刀片座(底面)也可以不在穿过刀具主体的轴心的平面上。即，也可以相对于刀具主体的轴心倾斜地安装不重磨刀片。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的半径铣刀用不重磨刀片的一个实施方式的斜视图。
图2是图1所示的半径铣刀用不重磨刀片的正视图。
图3是图1所示的半径铣刀用不重磨刀片的左侧面图。
图4是图1所示的半径铣刀用不重磨刀片的俯视图。
图5是图4中的F5-F5线剖面图。
图6是图4中的F6-F6线剖面图。
图7是安装图1所示的不重磨刀片的不重磨式半径铣刀的分解斜视图。
图8是图7所示的不重磨式半径铣刀的正视图。
图9是图7所示的不重磨式半径铣刀的从前端观察的侧面图。
图10是表示图1所示的不重磨刀片的变形例的斜视图。
具体实施方式
参照附图，说明本发明所涉及的不重磨式半径铣刀的一个实施方式。
图1表示不重磨刀片1。不重磨刀片1由超硬合金、覆膜超硬合金、金属陶瓷以及陶瓷等硬质材料等构成，形成为扁平的大致菱形。在不重磨刀片1的上表面，如图1～图4中图示所示，形成前倾面2。前倾面2如图4所示，以安装孔6为中心的点对称地形成。安装孔6贯穿不重磨刀片1而设置。
在不重磨刀片1的下表面形成支承面5。支承面5形成为平坦面。在不重磨刀片1的侧面，环绕大致全周地形成后隙面3。在前倾面2和后隙面3之间的交差部分，形成作为切削刃部分的切削刃4。
切削刃4如图4所示由圆弧刃4a和外刃4b形成。圆弧刃4a形成为大致1/4圆弧状。圆弧刃4a在以安装孔6为中心对称的位置上设置一对。
前倾面2由位于切削刃4侧的倾斜面2a和与倾斜面2a相连续的倾斜面2b形成。图5表示将圆弧刃4a直角地剖开后的剖面图。如图5所示，与倾斜面2a和线H(以双点划线表示)之间的角度α2相比，倾斜面2b和线H之间的角度α1较小。线H是与支承面5平行地设定的假想线。
另外，圆弧刃4a朝向前倾面2的上方而以凸状形成。即，在圆弧刃4a的大致中央部分，具有距离支承面5的高度最高的顶部T。另外，如图2及图3中图示所示，顶部T的两侧逐渐接近支承面5。此外，顶部T也可以不位于圆弧刃4a的中央部分。
外刃4b与圆弧刃4a连续地形成。外刃4b为大致直线状，形成为随着远离圆弧刃4a而逐渐接近支承面5。与外刃4b相接的前倾面2，如图6所示，和与圆弧刃4a相接的前倾面2相同地，由倾斜面2a和倾斜面2b构成。
与位于刀尖附近的倾斜面2a和线H之间所成的角度β2相比，倾斜面2b和线H之间所成的角度β1较小。此外，倾斜面2a的宽度不特别地限定，但优选环绕不重磨刀片1的全周而大致恒定。
倾斜面2a和倾斜面2b，在通过对不重磨刀片1进行粉末成型加工并利用金属模具成型时，同时成型。由此，不需要烧结后所进行的 成型工序、例如磨削加工，从而可以减少制作成本。
另外，在圆弧刃4a的与外刃4b相接的相反侧的端部，如图4所示，形成副切削刃4c。如果将不重磨刀片1如图8所示安装在刀具主体12上，则副切削刃4c沿与刀具主体10的轴心正交的方向延伸。
另外，与副切削刃4c相连续地形成内周刃4d。在内周刃4d上形成端刃隙角(碟形角)。即，如果将不重磨刀片1安装在刀具主体12上，则内周刃4d随着向刀具主体12的轴心接近而向刀具主体12的后端侧、即刀柄15侧倾斜。
另外，在前倾面2上，如图4所示，形成平坦面7。从与前倾面2正交的方向观察不重磨刀片1，平坦面7形成在由大致1/4圆弧的圆弧刃4a围成的扇形区域内。平坦面7与支承面5大致平行地形成。
图7～图9表示使用不重磨刀片1的半径铣刀10。半径铣刀10由不重磨刀片1和刀具主体12等构成。刀具主体12形成为大致圆柱状，在前端侧形成刃部13，在后端侧形成刀柄部15。此外，刀具主体12也可以是圆筒状。
在刃部13上，沿周方向等间隔地形成3个切屑凹槽14。切屑凹槽14是将刀具主体12的前端面12a和外周面12b连续地进行切开而形成的。在切屑凹槽14的内部，形成刀片座20。刀片座20具有底面21、壁面22、以及壁面23。底面21朝向半径铣刀10的旋转方向R而形成。另外，底面21沿穿过刀具主体12的旋转中心的平面而形成。
不重磨刀片1如图7所示，使紧固螺钉30穿过安装孔6而与设置在底面21上的内螺纹孔24螺合，从而固定在刀片座20上。由此，支承面5与刀片座20的底面21紧贴。另外，后隙面3的一部分分别与壁面22、23抵接。另外，不重磨刀片1通过压紧件40固定。压紧件40通过螺钉42紧固，将不重磨刀片1的上表面(前倾面2)向支承面5侧牢固地按压。
如果将不重磨刀片1固定在刀片座20上，则前倾面2朝向旋转方向R，圆弧刃4a位于刀具主体12的前端外周部，外刃4b配置在 与刀具主体12的轴心大致平行的方向上。
下面，说明使用半径铣刀10的加工。使工作机械(未图示)的主轴夹持刀柄部15而固定半径铣刀10。然后，向半径铣刀10施加旋转，增大进给量，进行例如金属模具的等高线加工。这样，产生较大的切削阻力，在圆弧刃4a和外刃4b上施加较大的应力。
但是，由于前倾面2沿半径铣刀10的旋转方向形成为凸状，所以增强了圆弧刃4a和外刃4b的强度，可以防止产生卷刃或缺损等突发的损伤。因此，即使在进给量较大的情况下，也可以使切削状态稳定，延长切削刃的寿命。
另外，由圆弧刃4a产生的切屑，会被压向前倾面2的上方而卷曲(卷回)。由此，抑制切屑向刀具主体12的中心侧移动。因此，可以消除切屑被卷入刀具主体12的前端面12a和被切削材料之间的问题。
特别地，在增大进给量的加工中，切削刃将切屑卷入的问题很严重。利用半径铣刀10，可以大幅度地改善切屑排出性，使切削稳定。另外，可以防止由切屑的卷入引起的切削刃的卷刃或缺损，可以延长切削刃的寿命。
由于在外刃4b处前倾面2也沿旋转方向为凸状，所以会使切屑卷曲而良好地排出。另外，可以防止由切屑的卷入引起的卷刃或缺口。
另外，圆弧刃4a以顶部T为顶点，朝向旋转方向R形成为凸状。由此，圆弧刃4a的中央部分的厚度增加，强度提高。另外，对于圆弧刃4a，将切削被切削材料时产生的冲力(切削阻力)分散，可以防止卷刃或缺口等突发的损伤。
另外，圆弧刃4a以顶部T为顶点向刀具主体12的外周侧形成流线形。因此，由圆弧刃4a产生的切屑，作为整体而向刀具主体12的外周侧流出。由此，可以防止由切屑的卷入引起的卷刃或缺口。另外，可以防止刀片座20的内面被切屑擦伤。由此，可以提高刀具主体12的耐久性。
对于外刃4b，随着从与圆弧刃4a相接的一端向另一端，向旋转方向R的相反侧延伸。由此，可以缓和外刃4b在切削被切削材料时 产生的冲力。因此，可以防止外刃4b的卷刃或缺口。另外，由于将由外刃4b产生的切屑，从一端向另一端排出，所以可以将切屑良好地排出。
利用副切削刃4c，可以平坦地对被切削材料进行精加工，得到较高的加工精度。另外，利用内周刃4d进行将半径铣刀10向前端方向进给的切入加工，可以以内周刃4d的后退量为最大进给量。另外，可以在切入加工后进行等高线加工。
通过将平坦面7设置在扇形区域内，可以防止切屑在前倾面2上形成擦伤及附着，可以将切屑良好地排出。不重磨刀片1具有在旋转方向上为凸状的前倾面2。在延展性高的被切削材料时，切屑会延展，可能在倾斜面2a、2b上产生严重的擦伤。特别地，对于圆弧刃4a，实质切割厚度与外刃4b相比较小。因此，切屑容易沿倾斜面2a、2b延展，从而容易产生擦伤及附着。本发明可以有效地防止上述情况。
由倾斜面2a、2b这2个斜面构成圆弧刃4a和外刃4b中的前倾面2。由此，可以提高刀尖的强度，有效地防止卷刃或缺口等突发的损伤。另外，由于随着远离刀尖，角度变小，所以可以避免切削阻力的增大，同时，抑制切屑在前倾面2上形成擦伤。
通过利用金属模具的粉末成型加工，形成构成前倾面2的倾斜面2a、2b。由此，可以非常容易且高精度地使倾斜面2a、2b成型。圆弧刃4a以及外刃4b的刀尖成为3维地弯曲的形状。使前倾面2从刀尖以不同的角度形成这一点，在磨削加工中非常困难。本发明可以容易地解决上述问题。
图10表示不重磨刀片1的其他实施方式。该不重磨刀片1，在前倾面2上形成断屑槽8。断屑槽8是向支承面5侧凹陷的凹部，形成在圆弧刃4a的附近。利用断屑槽8减少切削阻力。即使在增大进给量，实质上将切割厚度变大的情况下，利用断屑槽8也可以抑制振动、颤振等。由此，可以高效地进行切削。在此情况下，也可以在刀尖和断屑槽8之间，与上述相同地，形成倾斜面2a、2b。
此外，在上述例子中，使刀片座20的底面21沿穿过刀具主体 12的旋转中心的平面而形成。但是，在本发明中，底面21也可以相对于穿过刀具主体12的旋转中心的面，形成在向旋转方向侧或者其相反侧移动后的位置上，也可以更倾斜地形成。例如，以使底面21的刀柄15侧位于旋转方向的相反侧的方式使底面21倾斜。这样，在切削中，不重磨刀片1被向壁面23侧按压，安装状态稳定，切削状态也更稳定。
底面21的移动量及倾斜方向不特别地限定。另外，在使底面21相对于穿过刀具主体12的旋转中心的平面倾斜的情况下，与底面21的角度变更对应地，变更不重磨刀片1的支承面5的角度。即，在变更底面21的角度的情况下也设定为，形成与上述例子等同的条件，即，与底面21沿穿过刀具主体12的旋转中心的平面而形成的情况下安装的不重磨刀片1所具有的前倾面2及切削刃4等相同的条件。
另外，在上述例子中，说明了不重磨刀片1为3个的情况，但本发明不限于3个，也可以为其他的个数。在此情况下，优选将不重磨刀片1配置在相对于轴中心对称位置上。
另外，半径铣刀10也可以不用于金属加工中，而用于其他材料的加工中。也可以不使用不重磨刀片，而采用将切削刃一体安装的半径铣刀。不重磨刀片也可以不点对称地形成。
工业实用性
本发明可以有效地应用于对金属模具进行切削加工等金属加工等中。

Claims (4)

1.一种半径铣刀用不重磨刀片，其可拆卸地安装在刀具主体上，
具有：支承面；前倾面，其与该支承面相对，在安装于所述刀具主体上时，朝向该刀具主体的旋转方向；以及后隙面，其形成于所述支承面和所述前倾面之间，
在所述前倾面与所述后隙面的交叉部上，具有由圆弧刃和外刃构成的切削刃部分，其中，所述圆弧刃为大致1/4圆弧状，配置在所述刀具主体的前端外周上，所述外刃从该圆弧刃的一端相连续，向与所述刀具主体的轴心大致平行的方向延伸，
另外，所述前倾面的从所述切削刃部分开始以规定距离向内侧延伸的部分，与该切削刃部分相比，向所述刀具主体的旋转方向侧突出地形成，
其特征在于，所述圆弧刃沿该圆弧刃向所述刀具主体的旋转方向以凸状弯曲，
所述外刃与所述圆弧刃相连续地相接，同时，随着从与该圆弧刃连接的一端朝向另一端而向所述刀具主体的旋转方向的相反侧延伸。
2.根据权利要求1所述的半径铣刀用不重磨刀片，其特征在于，
所述前倾面形成为，与所述刀具主体的旋转中心之间所成的角度，随着远离所述切削刃部分而依次变小。
3.根据权利要求2所述的半径铣刀用不重磨刀片，其特征在于，
从与所述前倾面正交的方向观察所述不重磨刀片，在由所述圆弧刃和从该圆弧刃的中心点向该圆弧刃的两端延伸的直线划分的扇形区域内，设置与所述刀具主体的旋转方向正交的平坦面。
4.一种不重磨式半径铣刀，其特征在于，
在所述刀具主体上，可自由拆卸地安装权利要求1～3中任一项所述的半径铣刀用不重磨刀片。
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