CN102844139A - 镶刀及切削工具、以及使用该切削工具的切削加工物的制造方法 - Google Patents

镶刀及切削工具、以及使用该切削工具的切削加工物的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种镶刀，另外提供一种切削工具、以及使用该切削工具制造切削加工物的方法。本发明的实施方式涉及的镶刀具有：上表面；下表面；分别与所述上表面及所述下表面连接且具有第一侧面的侧面；位于所述上表面与所述侧面的交线部且具有与所述第一侧面对应配置的第一切削刃的切削刃，所述第一切削刃在侧视下为向所述上表面侧凸起的凸状，在俯视下为向内侧凹陷的凹状。本发明的实施方式涉及的切削工具具有所述镶刀和将所述镶刀的所述第一切削刃的至少一部分安装为具有负的轴向前角的刀夹。

Description

镶刀及切削工具、以及使用该切削工具的切削加工物的制造方法
技术领域
本发明涉及镶刀及切削工具、以及使用该切削工具的切削加工物的制造方法。
背景技术
作为用于切削加工被切削件的切削镶刀(以下，有时称为“镶刀”。)的一例，日本特开2004-284010号公报公开了使用于铣刀工具的切削镶刀。在日本特开2004-284010号公报中，公开了通过将长方体形状的基本形拧成复式而在将切削镶刀安装于工具体时能够容易地实现正的轴向前角。另外，在日本特开2004-284010号公报中，公开了使切削镶刀的切削刃形成直线或弯曲成气球状。
然而，在日本特开2004-284010号公报的切削镶刀中，轴向前角为正值，因此周面切削刃中的位于切削刃工具体的端面侧的端部即相当于在俯视下的角部的部分在切削加工时最先与被切削件接触。因此，在高进给加工那样与被切削件的接触冲击大的加工条件的情况下，周面切削刃的端部有受到损伤之虞。
发明内容
本发明的课题在于提供一种切削加工时的对与被切削件的接触的耐冲击性优异的镶刀及切削工具、以及使用该切削工具的切削加工物的制造方法。
本发明的实施方式涉及的镶刀具有：上表面；下表面；侧面，其分别与所述上表面及所述下表面连接且具有第一侧面；切削刃，其位于所述上表面与所述侧面的交线部且具有与所述第一侧面对应配置的第一切削刃，所述第一切削刃在侧视下为向所述上表面侧凸起的凸状，在俯视下为向内侧凹陷的凹状。
本发明的实施方式涉及的切削工具具有所述镶刀和将所述镶刀的所述第一切削刃的至少一部分安装为具有负的轴向前角的刀夹。
本发明的实施方式涉及的切削加工物的制造方法包括：使所述切削工具旋转的第一工序；使旋转的所述切削工具的所述第一切削刃与被切削件接触的第二工序；使所述切削工具和所述被切削件离开的第三工序，在所述第二工序中，使所述第一切削刃中的除去端部的部位最先与所述被切削件接触。
根据本发明的实施方式涉及的镶刀，第一切削刃在侧视下为向上表面侧凸起的凸状，所以能够较小地形成切削加工时的第一切削刃与被切削件的接触角，因此能够减少或分散与被切削件接触时产生的冲击力，结果是耐冲击性提高。另外，由于将第一切削刃设为在侧视下向上表面侧凸起的凸状且同时设为在俯视下向内侧凹陷的凹状，所以在将镶刀安装于刀夹且使其旋转时，能够将和第一切削刃描绘的旋转轨迹中的与刀夹的旋转轴平行的截面相交的线段形成直线状，因此能够将被切削件的被切削面(壁面)精度良好地形成平坦状。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的镶刀的立体图。
图2是表示图1所示的镶刀的图，(a)是俯视图，(b)是从(a)的箭头A的方向观察的侧视图，(c)是从(a)的箭头B的方向观察的侧视图。
图3是表示本发明的实施方式涉及的刀夹的图，(a)是表示刀夹单体的立体图，(b)是表示在(a)的刀夹上安装有镶刀的状态(切削工具)的立体图。
图4是放大表示图3(b)的刀夹前端区域的图，(a)是的立体图，(b)是侧视图。
图5(a)～(c)是说明使用图3(b)的切削工具制造切削加工物的方法的工序图。
图6是表示在图5的制造切削加工物的工序中的镶刀与被切削件接触的状态的主要部分放大图。
图7是表示在图5的制造切削加工物的工序中的被切削件的被切削的部位的状态的说明图。
具体实施方式
<镶刀>
以下，参照图1及图2对本发明的实施方式涉及的镶刀进行详细的说明。
如图1及图2所示那样，本实施方式涉及的镶刀2在俯视下具有长方形状(大致长方形)的镶刀本体(未图示)，并且具有：具有后刀面的侧面3；具有前刀面42的上表面4；具有安装座面的下表面5。即，在俯视下，侧面3围住的轮廓的形状为长方形状，侧面3具有与长边对应的第一侧面31(主侧面)和与短边对应的第二侧面32(修光侧面)。侧面3分别与上表面4及下表面5连接。镶刀2在上表面4与侧面3的交线部具有切削刃6，在下表面5与侧面3的交线部具有切削刃7。
在本实施方式中，镶刀本体为长方体状(大致长方体)。换言之，在侧面3中，在含有图2(c)所示的第一侧面31的侧视下，连接位于上表面4侧的上端部3a和位于下表面5侧的下端部3b的直线L1与镶刀2的上下面方向的中心轴S2平行。由此，与镶刀2的上表面4侧的切削刃6同样，能够使用镶刀2的下表面5侧的切削刃7进行切削加工。直线L1为与下表面5的安装座面垂直的直线。需要说明的是，在本实施方式中，上表面4及下表面5的结构相同，因此对重复的内容适宜省略说明。
镶刀2如上述那样，在上表面4与侧面3的交线部具有切削刃6。具体而言，在镶刀本体的角部配置拐角切削刃63(63a、63b)。另外，在位于对角线上的两个拐角切削刃63、63之间形成有位于镶刀2的长度方向的主切削刃61和位于宽度方向的修光刃62。换言之，主切削刃61是指位于上表面4和第一侧面31的交线部的第一切削刃61，修光刃62是指位于上表面4和第二侧面32的交线部的第二切削刃62，以连接第一切削刃61和第二切削刃62的方式配置拐角切削刃63。以下，对各切削刃进行更加详细的说明。需要说明的是，主切削刃61为在进行切削加工时具有主要作用的部位，修光刃62为具有平滑地精加工由主切削刃61切削的被切削面的作用的部位。
拐角切削刃63如图2(a)及图2(b)所示那样，在俯视下具有位于一个对角线上的两个高位拐角切削刃63a、63a(高位部)和与高位拐角切削刃63a相比在镶刀本体的厚度方向为低位置且位于另一对角线上的两个低位拐角切削刃63b、63b(低位部)。高位拐角切削刃63a为使用于切削加工的切削刃，其曲率半径从保持切削强度和加工形状的平衡的观点出发，通常优选为0.4～6.4mm左右。
主切削刃61如图2(b)所示那样在侧视下为向上表面4侧凸起的凸状，如图2(a)所示那样在俯视下为向内侧凹陷的凸状。如此，由于主切削刃61在侧视下为向上表面4侧凸起的凸状，所以能够较小地形成切削加工时的主切削刃61与被切削件20的接触角，因此能够减少或分散与被切削件20接触时产生的冲击力，结果是，耐冲击性提高(参照图6)。另外，由于将主切削刃61设为在侧视下向上表面4侧凸起的凸状且同时设为在俯视下向内侧凹陷的凹状，所以在将镶刀2安装于刀夹1且使其旋转时，将和主切削刃61描绘的旋转轨迹中的与刀夹1的旋转轴S1平行的截面相交的线段形成直线状，因此能够将被切削件20的被切削面(壁面)20a精度良好地形成平坦状(参照图7)。在本说明书中，“内侧”是指相对于主切削刃61的镶刀2的内侧，是指后述的贯通孔50侧。
对主切削刃61进行更加详细的说明，在本实施方式中，主切削刃61如图2(b)所示那样，在侧视下具有位于修光刃62侧的一端61A和位于一端61A的相反侧的另一端61B。在主切削刃61中，在侧视下，与一端61A相比，另一端61B在镶刀本体的厚度方向位于低位置。另外，主切削刃61以随着从一端61A朝向另一端61B而接近下表面5的方式倾斜。进而，主切削刃61具有直线部61a和与直线部61a连接且向上表面4侧凸起的曲线即凸曲线部61b。凸曲线部61b的长度比直线部61a的长度大。并且，直线部61a与镶刀2的上下面方向的中心轴S2垂直。
换言之，直线部61a为与高位拐角切削刃63a大致相同的高度，凸曲线部61b随着从高位拐角切削刃63a朝向低位拐角切削刃63b而高度逐渐变低。直线部61a为具有保持使用于切削加工的高位拐角切削刃63a的强度的作用的部位，在切削加工时与被切削件20较强地接触，因此需要强度，在兼顾强度和维持切削刃角度的方面，以与高位拐角切削刃63a大致相同的高度形成。另外，通过设置凸曲线部61b，对镶刀2本身赋予轴方向前角(轴向前角)，因此能够在尽量较厚地留下刀夹1的座面12的部分的同时，提高切削性且减少切削阻力。需要说明的是，作为另一实施方式，也可以使直线部61a以随着朝向凸曲线部61b而远离下表面5的方式倾斜。
另外，如图2(a)所示那样，主切削刃61在俯视下具有圆弧状的凹曲线部61c。由此，主切削刃61的形状连续平缓地变化，因此能够较大地确保主切削刃61的强度。
需要说明的是，凸曲线部61b具有曲率半径R1，凹曲线部61c具有曲率半径R2，优选曲率半径R1比曲率半径R2小。由此，能够较大地确保主切削刃61的强度。
修光刃62的长度比主切削刃61的长度小。如图2(c)所示那样，修光刃62具有倾斜部62a和与倾斜部62a连接的直线部62b。倾斜部62a以随着朝向直线部62b而远离下表面5的方式倾斜。直线部62b与镶刀2的上下面方向的中心轴S2垂直。
其次，上表面4如上述那样具有前刀面42。前刀面42是指上表面4中的生成的切屑擦过的面。另外，上表面4还具有与前刀面42连续且平坦的安装座面41。由此，切屑被卷曲或被截断，因此能够将生成的切屑良好地排出。需要说明的是，在本实施方式中，前刀面42沿切削刃6配置，在俯视下以随着朝向镶刀2的内侧而接近下表面5的方式连续倾斜，且与平坦的安装座面41连接(参照图1)。换言之，由于上表面4为不具有所谓的立起面的结构，所以能够较大地确保从镶刀2的上表面4至下表面5的壁厚，从而能够得到更加优异的耐冲击性。
在上表面4的中央部形成有贯通至下表面5的贯通孔50。贯通孔50为用于将镶刀2固定于刀夹1的贯通孔。镶刀2相对于贯通孔50的中心轴即镶刀2的上下面方向的中心轴S2为180度旋转对称的形状，由此在使用的一个切削刃6磨损时，使镶刀2旋转180度，能够使用未使用的另一个切削刃6，因此操作性强。
其次，下表面5具有与上述的上表面4相同的结构。因此，下表面5具有与上表面4相同的平坦的安装座面(未图示)。在此，与安装座面中的位于第一侧面31侧的一端相比，安装座面中的位于一端的相反侧的另一端的仰视下的从安装座面至下表面5与第二侧面32的交线部的距离小。换言之，如图2(a)所示那样，与安装座面41中的位于第一侧面31侧的一端4A相比，安装座面41中的位于一端4A的相反侧的另一端4B的仰视下的从安装座面41至上表面4与第二侧面32的交线部(修光刃62)的距离小。因此，图2(a)所示那样的扩张部41a也形成于下表面5。由此，将镶刀2安装于刀夹1且使用上表面4侧的切削刃6进行切削加工时，利用上述的另一端侧施加更大的切削力，但通过较大地形成安装座面中的另一端侧的区域，由此将镶刀2安装于刀夹1时能够使用的区域增大，从而能够使安装的可靠性提高。同样，在使用下表面5侧的切削刃7进行切削的情况下，通过上表面4的安装座面41的扩张部41a，能够得到同样的效果。
其次，侧面3如图2(b)及图2(c)所示那样，在上表面4和下表面5之间的中间区域具有向内侧凹陷的约束部31a、32a。约束部31a、32a为将镶刀2安装于刀夹1时被刀夹1接合(约束)的部位，为了抑制切削加工时产生振动，需要安装的可靠性。需要说明的是，中间区域的位置只要为侧面3中的除去上下端部的区域，则不特别限制。
约束部31a在含有图2(b)所示的第一侧面31的侧视下在第一侧面31的宽度方向的全长配置。约束部32a在含有图2(c)所示的第二侧面32的侧视下在第二侧面32的宽度方向的全长配置。优选约束部31a、32a分别具有平面状的平面部，在本实施方式中，约束部31a、32a分别在全长成为平面状。由此，安装于刀夹1时能够利用的区域变大，因此安装形态的自由度提高。需要说明的是，作为另一实施方式，也可以将约束部31a、32a形成为侧面的宽度方向的中央区域与端部区域相比向外侧凸起的结构。由此，能够提高在俯视下向内侧凹陷的主切削刃61的强度。
另外，侧面3如图2(b)及图2(c)所示那样，还具有与约束部31a、32a相比位于上表面4侧且与约束部31a、32a连续的厚壁部31c、32c。并且，在本实施方式中，如图2(b)及图2(c)所示那样，约束部31a、32a与厚壁部31c、32c的交叉部31b、32b在侧视下为凹状。由此，能够分散由于切削加工时的振动而施加于交叉部31b、32b的力，从而能够抑制交叉部31b、32b缺损。
<切削工具>
其次，以安装有上述的镶刀2的切削工具为例，参照图3及图4对本发明的实施方式涉及的切削工具进行说明。在本实施方式中，以作为切削工具的一种的立铣刀为例进行说明。
如图3所示那样，本实施方式涉及的切削工具10为具有镶刀2和设置有多个用于将多个镶刀2拆装自如地安装于前端外周侧的镶刀槽(以下称为“槽”)11的圆柱状(大致圆柱)的刀夹1的立铣刀。并且，切削工具10使刀夹1以其旋转轴S1为中心旋转，由镶刀2进行切削加工。
具体而言，如图3(a)所示那样，设置于刀夹1的前端外周侧的槽11在刀夹1的周向上设置有两个。并且，如图3(b)及图4所示那样，将紧固螺钉51插入上述的镶刀2的贯通孔50，使紧固螺钉51的前端侧与形成于槽11的座面12的螺纹孔12a螺合，由此将两个镶刀2拆装自如地安装在设置于旋转轴S1方向的各槽11。
在本实施方式中，镶刀2如后述的图6所示那样，以主切削刃61的至少一部分具有负的轴向前角那样的状态被安装于刀夹1。更加具体而言，优选主切削刃61在从位于刀夹1的前端侧的端部至中央部(例如中点)的长度区域具有负的轴向前角。由此，能够较小地形成切削加工时的主切削刃61与被切削件20的接触角，从而减少或分散与被切削件20接触时产生的冲击力，结果是，切削工具10的耐久性提高。
另外，优选将主切削刃61的剩下的部位形成为具有正的轴向前角，由此，能够减少该部位的切削阻力。其结果是，能够兼备上述那样的耐冲击性和减少切削阻力这两个优点。需要说明的是，负的轴向前角是指切削刃6的规定部位的切线L2相对于与刀夹1的旋转轴S1平行的直线L3处于用图6的θ1所示那样的倾斜状态，正的轴向前角同样是指处于用图6的θ2所示那样的倾斜状态。
在此，如图6所示那样，镶刀2以在使切削工具10旋转而镶刀2与被切削件20接触时，使主切削刃61中的除去端部的部位即接触开始点61S最先与被切削件20接触的方式安装于刀夹1。通过在这样的特定的配置下将镶刀2安装于刀夹1，能够减少或分散与被切削件20接触时产生的冲击力，从而结果是，镶刀2或切削工具10的耐冲击性提高。
<切削加工物的制造方法>
其次，以将上述的镶刀2及安装有该镶刀2的切削工具(立铣刀)10适用于肩加工(shouldering)的情况为例，参照图5～图7对本发明的实施方式涉及的切削加工物的制造方法进行说明。
本实施方式的切削加工物的制造方法具有以下的(i)～(iv)的工序。
(i)如图5(a)所示那样，使切削工具10以刀夹1的旋转轴S1为中心向箭头C方向旋转的工序(第一工序)。
(ii)如图5(a)所示那样，使切削工具10向箭头D方向移动，而使旋转的切削工具10接近被切削件20的工序(第一工序)。需要说明的是，被切削件20和切削工具10只要相对接近即可，也可以代替上述的形态，例如使被切削件20接近切削工具10。
(iii)如图5(b)及图6所示那样，使旋转的切削工具10的主切削刃61与被切削件20接触的工序，使主切削刃61中的除去端部的部位最先与被切削件20接触的工序(第二工序)。
在本实施方式中，通过使切削工具10向箭头E方向移动而进行肩加工。如此，如图6所示那样，通过使主切削刃61的除去端部的部位即接触开始点61S最先与被切削件20接触，能够减少或分散与被切削件20接触时产生的冲击力，因此结果是，镶刀2或切削工具10的耐冲击性提高。另外，如上述，由于将镶刀2的主切削刃61形成为在侧视下向上表面4侧凸起的凸状且同时形成为在俯视下向内侧凹陷的凹状，所以在将镶刀2安装于刀夹1且使其旋转时，能够将和主切削刃61描绘的旋转轨迹中的与刀夹1的旋转轴S1平行的截面相交的线段形成直线状，因此如图7所示那样，能够将被切削件20的被切削面(壁面)20a精度良好地形成平坦状。
(iv)如图5(c)所示那样，使切削工具10向箭头F方向移动，使切削工具10从切削的被切削件20离开的工序(第三工序)。需要说明的是，被切削件20和切削工具10只要相对离开即可，也可以代替上述的形态，例如使被切削件20从切削工具10离开。
通过实施上述的(i)～(iv)的工序，能够得到具有壁面20a及精加工面20b的切削加工物21。需要说明的是，在进一步继续进行切削加工的情况下，保持使切削工具10旋转的状态，反复使切削工具10的切削刃6与被切削件20的不同部位接触而切削被切削件20的工序即可。需要说明的是，镶刀2为能够使用单面两拐角、上下两个面四个拐角的规格。因此，在使用的切削刃6损耗时，使用未使用的切削刃6、7即可。
以上，例示了本发明的优选实施方式，但本发明不限定于上述的实施方式，只要不脱离本发明的要旨，可以为任意的方式。

Claims (19)

1.一种镶刀，具有：
上表面；
下表面；
侧面，其分别与所述上表面及所述下表面连接且具有第一侧面；
切削刃，其位于所述上表面与所述侧面的交线部且具有与所述第一侧面对应配置的第一切削刃，
所述第一切削刃在侧视下为向所述上表面侧凸起的凸状，在俯视下为向内侧凹陷的凹状。
2.根据权利要求1所述的镶刀，其中，
在侧视下的所述第一切削刃中，与一端相比，另一端位于低位置。
3.根据权利要求2所述的镶刀，其中，
在侧视下，所述第一切削刃以随着从所述一端朝向另一端而接近所述下表面的方式倾斜。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的镶刀，其中，
在侧视下，所述第一切削刃具有直线部和与所述直线部连接且为向所述上表面侧凸起的曲线的凸曲线部。
5.根据权利要求4所述的镶刀，其中，
所述直线部与所述镶刀的上下面方向的中心轴垂直。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的镶刀，其中，
在俯视下，所述第一切削刃具有圆弧状的凹曲线部。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的镶刀，其中，
所述第一切削刃具有：在侧视下具有曲率半径R1的凸曲线部；在俯视下具有曲率半径R2的凹曲率部，
所述曲率半径R1比所述曲率半径R2小。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的镶刀，其中，
所述侧面在所述上表面和所述下表面之间的中间区域还具有向内侧凹陷的约束部。
9.根据权利要求8所述的镶刀，其中，
所述约束部在含有所述第一侧面的侧视下在所述第一侧面的宽度方向的全长配置。
10.根据权利要求8或9所述的镶刀，其中，
所述约束部具有平面部。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的镶刀，其中，
在所述约束部中，所述侧面的宽度方向的中央区域与端部区域相比向外侧凸出。
12.根据权利要求8～11中任一项所述的镶刀，其中，
所述侧面还具有与所述约束部相比位于所述上表面侧且与所述约束部连续的厚壁部，所述约束部与所述厚壁部的交叉部在侧视下为凹状。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的镶刀，其中，
在所述侧面中，在含有所述第一侧面的侧视下，连接位于所述上表面侧的上端部和位于所述下表面侧的下端部的直线与所述镶刀的上下面方向的中心轴平行。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的镶刀，其中，
在俯视下，所述侧面围住的轮廓的形状为长方形状，
所述侧面还具有与所述第一侧面连接且在俯视下的长度比所述第一侧面短的第二侧面。
15.根据权利要求14所述的镶刀，其中，
所述下表面具有平坦的安装座面，
与所述安装座面中的位于所述第一侧面侧的一端相比，所述安装座面中的位于所述一端的相反侧的另一端的仰视下的从所述安装座面至所述下表面与所述第二侧面的交线部的距离小。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的镶刀，其中，
还具有贯通所述上表面及所述下表面之间的贯通孔。
17.一种切削工具，具有权利要求1～16中任一项所述的镶刀和以使所述第一切削刃的至少一部分具有负的轴向前角的方式安装所述镶刀的刀夹。
18.根据权利要求17所述的切削工具，其中，
所述第一切削刃在从位于所述刀夹的前端侧的端部至中央部的长度区域具有负的轴向前角。
19.一种切削加工物的制造方法，包括：
使权利要求17或18所述的切削工具旋转的第一工序；
使旋转的所述切削工具的所述第一切削刃与被切削件接触的第二工序；
使所述切削工具和所述被切削件离开的第三工序，
在所述第二工序中，使所述第一切削刃中的除去端部的部位最先与所述被切削件接触。
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