CN103180073B - 铣削加工用嵌件及铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具 - Google Patents

Abstract

提供一种铣削加工用嵌件及铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具，其减小切削阻力，抑制切刃的磨损的发展，实现长寿命化。在与后面（22）垂直观察时，刃尖棱线（23）形成为将底部设为凹圆弧部（23b），将顶部设为凸圆弧部（23a），并使它们交替地进行重复的波浪形状，凹圆弧部和凸圆弧部均形成为大于或等于1/4圆弧而小于或等于1/3圆弧，凹圆弧部向与该凹圆弧部相邻的2个凸圆弧部中的一个接近而远离另一个的位置偏移。凸圆弧部的将其两端点之间连接的假想弦，向与该凸圆弧部相邻的2个凹圆弧部中较近的一个倾斜。刃尖棱线在相对于凹圆弧部而沿与该凹圆弧部相邻的2个凸圆弧部中较近的一个凸圆弧部所在的方向行进时，逐渐形成为狭窄间距。

Description

铣削加工用嵌件及铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具

技术领域

本发明涉及一种铣削加工用嵌件及铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具。

背景技术

当前，在铣削加工中使用更换式的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具，其将形成有切刃的嵌件可自由拆卸地安装在进行旋转驱动的旋转切削刀具主体（轴体）的前端部或周部上。

在如上所述的旋转切削刀具中，为了减小切削阻力，提高切屑处理性，将嵌件的切刃形成为波浪形状（专利文献1）。

专利文献1：日本特开2008－110451号公报

发明内容

然而，当前具有波浪形状切刃的嵌件的用途，主要是对金属材料进行切削加工。由于金属材料的切屑较长且不易断开，因此，通过利用波浪形状的切刃切断得较细，从而具有提高切屑处理性的效果。另外，在切削金属材料时，由于存在向刃尖施加的负荷较大，使得刃尖出现缺口的问题，因此，需要维持刃尖的高强度。

因此，从上述情况的必要性即切屑处理性和维持刃尖强度的观点出发，大多将切刃的形状设计为波浪形状，对于波浪形状切刃，采用正弦波等。

但是，在纤维强化树脂复合材料（FRP：Fiber Reinforced Plastics）的切削加工中，如果与金属材料的切削加工相比较，不要求很高的切屑处理性和刃尖强度。因此，在FRP切削用途中，为了使嵌件的切刃波形的切削阻力减小等而提高其特性，尝试了各自办法。

因此，本发明的课题在于，提供一种减小切削阻力，从而抑制切刃磨损的发生，实现长寿命化的铣削加工用嵌件及铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具。

并且，本发明的课题还在于，改善切刃的耐磨损性，进一步实现长寿命化。

用于解决上述课题的技术方案1记载的发明是一种铣削加工用嵌件，其在多边形平板状的嵌件主体上的1个多边形面上设有前倾面，与所述多边形面相邻的周面成为后面，在该嵌件上形成有切刃，该切刃以所述前倾面与所述后面相交叉的棱线作为刃尖，

该铣削加工用嵌件的特征在于，

在所述前倾面上，与所述切刃相交叉地形成由多个高部和低部交替排列而成的锯齿，

在与所述后面垂直观察时，所述棱线形成为将底部设为凹圆弧部，将顶部设为凸圆弧部，并使它们交替重复的波浪形状，

所述凹圆弧部和凸圆弧部均形成为，大于或等于1/4圆弧而小于或等于1/3圆弧，

所述凹圆弧部，向与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中的一个接近而远离另一个的位置偏移。

技术方案2记载的发明的特征在于，在技术方案1所述的铣削加工用嵌件中，所述棱线形成为，利用直线将所述凹圆弧部和与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中的较远一个所述凸圆弧部之间连结的形状。

技术方案3记载的发明的特征在于，在技术方案2所述的铣削加工用嵌件中，所述棱线形成为，利用直线将所述凹圆弧部和与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中的较近一个所述凸圆弧部之间连结的形状。

技术方案4记载的发明的特征在于，在技术方案2所述的铣削加工用嵌件中，所述棱线形成为，直接将所述凹圆弧部和与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中的较近一个所述凸圆弧部连结的形状。

技术方案5记载的发明的特征在于，在技术方案1至4中任一项所述的铣削加工用嵌件中，所述凸圆弧部的将其两端点之间连接的假想弦，向与该凸圆弧部相邻的2个所述凹圆弧部中的较近一个凹圆弧部倾斜。

技术方案6记载的发明的特征在于，在技术方案5所述的铣削加工用嵌件中，该铣削加工用嵌件构成为可安装在旋转切削刀具主体上，使通过所述凸圆弧部中点的该凸圆弧部的切线，与通过所述中点且与刀具旋转轴（AX）正交的直线之间的偏角（λ）在±5度以内。

技术方案7记载的发明的特征在于，在技术方案1至6中任一项所述的铣削加工用嵌件中，所述棱线在相对于所述凹圆弧部而沿与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中较近的一个所述凸圆弧部所在的方向行进时，逐渐形成为狭窄间距。

技术方案8记载的发明的特征在于，在技术方案1至7中任一项所述的铣削加工用嵌件中，实施多晶金刚石覆膜。

技术方案9记载的发明的特征在于，在技术方案1至7中任一项所述的铣削加工用嵌件中，所述嵌件的基体由超硬合金制部件构成，并且，所述切刃由与所述基体接合的立方晶氮化硼（CBN）烧结体或多晶金刚石形成的高硬质部件构成。

技术方案10记载的发明的特征在于，在技术方案1至9中任一项所述的铣削加工用嵌件中，所述切刃在将所述凹圆弧部和所述凸圆弧部交替地重复的所述波浪形状的范围和所述多边形面的角部之间，具有刮刃。

技术方案11记载的发明，一种铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具，其在被旋转驱动的旋转切削刀具主体的前端部上，可自由拆卸地安装技术方案1至10中任一项所述的嵌件。

技术方案12记载的发明的特征在于，在技术方案11所述的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具中，

在将所述嵌件安装在所述旋转切削刀具主体的前端部上的状态下，

在假想将所述切刃的最低点（BT）和下述相当点（BTR）之间连接的线段（T）时，由所述线段和包含所述最低点且与刀具旋转轴正交的面（U）形成的角（δ）为大于或等于5度而小于或等于30度，所述相当点（BTR），是在刀具旋转轴（AX）的半径方向外侧与具有所述最低点的边相邻的边上的与所述最低点对应的相当点。

技术方案13记载的发明，是指技术方案11或12所述的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具，其中，将所述嵌件安装在所述旋转切削刀具主体上，使通过所述凸圆弧部中点的该凸圆弧部的切线，与通过所述中点且与刀具旋转轴（AX）正交的直线之间的偏角（λ）在±5度以内。

技术方案14记载的发明，是一种铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具，其在进行旋转驱动的旋转切削刀具主体的前端部上，可自由拆卸地安装技术方案10所述的嵌件，其特征在于，

在将所述嵌件安装在所述旋转切削刀具主体的前端部上的状态下，

将包含所述切刃的最低点（BT）且与刀具旋转轴（AX）正交的面（U）作为角度基准，将所述最低点作为观察点，在仰角（γ）为小于或等于1度的范围内，以规定长度形成有所述刮刃（43）。

发明的效果

根据本发明，由于减小切削阻力，因此，具有抑制切刃的磨损的发生，使铣削加工用嵌件长寿命化的效果。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具的斜视图。

图2A是本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具的侧视图。

图2B是本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具的前端视图。

图3是本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用嵌件的斜视图。

图4A是表示本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用嵌件的一侧的多边形面的俯视图。

图4B是表示本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用嵌件的周面的一部分侧视图。

图4C是图4B所示的刃尖棱线的包含刮刃的部分的放大图。

图5A是表示本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用嵌件的刃尖棱线的说明图。

图5B是表示本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用嵌件的刃尖棱线的说明图。

图5C是表示本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用嵌件的刃尖棱线的说明图。

图6是表示本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用嵌件的刃尖棱线的说明图。

图7是表示本发明的另一个实施方式所涉及的铣削加工用嵌件的刃尖棱线的说明图。

图8是表示本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用嵌件的刃尖棱线的说明图。

图9是表示本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具的前端面的一部分的局部放大图。

图10是表示本发明的一个实施方式所涉及的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具的前端部侧面的一部分的局部放大图。

图11是将图10中的嵌件的多边形面提取出来而进行表示的图。

图12是本发明另一个实施方式所涉及的三角形平板状的铣削加工用嵌件的斜视图。

图13是本发明另一个实施方式所涉及的五边形平板状的铣削加工用嵌件的斜视图。

图14是本发明另一个实施方式所涉及的六边形平板状的铣削加工用嵌件的斜视图。

图15是本发明另一个实施方式所涉及的八边形平板状的铣削加工用嵌件的斜视图。

图16是本发明另一个实施方式所涉及的四边形平板状的正型的铣削加工用嵌件的斜视图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明。下面是本发明的一个实施方式，但本发明并不限定于此。

如图1所示，本实施方式的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具1，具有旋转切削刀具主体10及铣削加工用嵌件20。

刀具主体10是安装在铣床的主轴上而被旋转驱动的轴体。刀具主体10的中心轴相当于刀具旋转轴AX。

在刀具主体10的前端部11上可自由拆卸地安装铣削加工用嵌件20。嵌件20的安装数量是任意的。图示的是将4个嵌件20沿前端部11的圆周等间隔安装的例子。

在前端部11上形成有容屑槽12及嵌件安装座13。嵌件20安装在嵌件安装座13上，利用安装螺钉30固定在刀具主体10上。如图1、图2A及图2B所示，嵌件20相对于刀具主体10以一定的角度进行固定。即，嵌件20如图2A所示，以负的轴向前倾角（轴向前角、Ar），如图2B所示，以负的径向前倾角（径向前角、Rr）被固定。

如图3所示，嵌件20形成多边形平板状的主体。本实施方式的嵌件20形成为四边形平板状，但也可以以图12所示的三角形、或从图13至图15所示的大于或等于五边形的方式实施本发明。

如图3所示，嵌件20的外形由两个相对的多边形面和与其相邻的周面形成。在多边形面上设有前倾面21。周面形成为后面22。

将前倾面21和后面22的相交棱线23作为刃尖而形成切刃。

从图12至图15所示的嵌件20A至20D也是与上述同样地，其外形由两个相对的多边形面和与其相邻的周面形成。在多边形面上设有前倾面21。周面形成为后面22。将前倾面21和后面22的相交棱线23作为刃尖而形成切刃。

对于多边形的角部的数量不同的任意多边形平板状的嵌件，切刃棱线23所形成的波浪形状的形态和其作用效果，均可以实现与后述的四边形平板状的主体相同的效果。

另外，通过将嵌件形状设为多边形平板状，增加其角部的数量，能够使1个嵌件上的按顺序使用的有效切刃数量增加，从而可以得到成为能够经济且高效地进行切削加工的嵌件、以及安装有该嵌件的刃尖更换式旋转切削刀具。

在多边形平板状的嵌件中，根据多边形面的角部的数量不同，在切削时的各种切削条件等发生变化，因此，需要针对这方面进行适当地选择。

例如，在角度δ值（通常，是指切入角度）固定的情况下，针对作为切削条件的轴向切入量，多边形面的角部的数量越增加，越难以设定为较大的值。但是，在FRP材料的切削加工中，由于轴向切入量设定为较大值的可能性低，因此，例如即使作为八边形平板状的嵌件主体，也认为很少会受到必须减小轴向切入量而进行加工等的制约。

此外，对于上述的嵌件20、20A、20B、20C、20D，图示为负型。与其相对，图16所示的嵌件20E是正型。

在负型嵌件中，在嵌件主体的相对的2个多边形面的双方上配置前倾面21而形成切刃，在安装在刀具主体10上时，由于能够以按顺序改变配置在刀具前端的边的方式进行使用，因此与正型嵌件相比，能够按顺序使用的有效切刃数量变为2倍。例如，对于八边形平板状的负型嵌件20D，能够按顺序使用的有效切刃数量为（八边形的边的数量）×（八边形面的数量：2）即16个。但是，由于前倾面21和后面22的相对角为90度，因此，如上所述，以负的轴向前倾角（轴向前角、Ar）进行固定，无法使轴向前倾角（Ar）为正。

与其相对，对于正型嵌件，虽然能够按顺序使用的有效切刃数据减半，但是能够使轴向前倾角（Ar）为正，因此，从减小切削时的阻力方面考虑，成为优选的形状。

此外，在前倾面21上以与切刃相交的方式形成有锯齿形，该锯齿形是将多个高部21a、21a、…和低部21b、21b、…交替排列而成的。

在嵌件20上形成有贯穿相对的多边形面的安装用孔部24，将上述的安装用螺钉30插入该安装用孔部24中。

如图4B所示，在与后面22垂直地观察时，形成切刃的刃尖的棱线（下面称为“刃尖棱线”）23，其将底部设为凹圆弧部23b，将顶部设为凸圆弧部23a，并使这些底部和顶部交替地重复，从而形成波浪形状。下面，参照图5至图9对该刃尖棱线23的形状进行详细说明。

如图5A所示，将刃尖棱线23的一个上顶点设为A，将与上顶点A相邻的一个上顶点设为C，将上定点A-C之间的下顶点设为B。并且，如果将顶点A-C之间的距离设为R，将顶点A-B之间的距离设为P，将顶点B-C之间的距离设为Q，则本嵌件20具有P＞Q的条件。

即，凹圆弧部23b，向与该凹圆弧部23b相邻的2个凸圆弧部23a、23a中的一个（=包含上顶点C的凸圆弧部23a）接近而远离另一个（=包含上顶点A的凸圆弧部23a）的位置偏移。

如上所述，通过使形成为波浪形状的切刃的凸圆弧部偏移，从而能够抑制偏磨损的发生，也能够实现减小切削阻力的效果。另一方面，在形成凸圆弧部不偏移的波浪形状、例如为正弦波形状的情况下，凸圆弧部的内周侧的磨损会优先发展，因此，切刃寿命变短，无法实现减小切削阻力的效果。

另外，凹圆弧部23b与凸圆弧部23a，均形成为大于或等于1/4圆弧而小于或等于1/3圆弧。此外，作为补充说明，1/4圆弧的中心角为90度，1/3圆弧的中心角为120度。

因此，如图5B所示，如果将凸圆弧部23a的两端点上的切线之间形成的角度，即，包含该圆弧中心在内的一侧的角定义为θ（楔形角），则本嵌件20具有60度≤θ≤90度的条件。

在本发明中，在将圆弧部设定为1/4圆弧的情况下，由于切刃的切削阻力和刃尖之间的平衡良好，因此，能够取得正常的磨损状态。如果将其逐渐向1/3圆弧的状态转换，则θ值减小，切削阻力变小，但是，刃尖的强度也下降。因此，为了将凸圆弧部的顶点附近发生的微小卷刃限定为最小值，规定为小于或等于1/3圆弧。

即，如果将圆弧部设定为超过1/3圆弧而成为5/12圆弧，则切削阻力减小，但是切刃的强度不够，会产生凸圆弧部的一部分缺损的问题。另一方面，如果设定为小于1/4圆弧而成为1/6圆弧，则无取得减小切削阻力的效果。

另外，刃尖棱线23，在相对于凹圆弧部23b而沿与该凹圆弧部23b相邻的2个凸圆弧部23a、23a中较近的一个凸圆弧部23a所在的方向行进时，逐渐形成为狭窄间距。参照图5C对与其相关的内容进行说明。

刃尖棱线23相对于刀具旋转轴AX，以图5C所示的朝向进行配置（此外，在图5C中，没有示出刃尖棱线23与刀具旋转轴AX之间的准确的距离）。即，从图5A所示的上顶点C朝向上顶点A的方向是旋转内周侧。

上述的距离R相当于刃尖棱线23的重复形状的间距。如图5C所示，如果将距离R从与刀具旋转轴AX较近的旋转内周侧向外周侧按顺序地设为R1、R1、R3、…，则本嵌件具有R1＞R2＞R3…的条件。

如上所述，在将嵌件安装在刀具主体上的状态下，通过将间距设定为从刀具旋转内周侧朝向外周侧的方向上而逐渐形成狭窄间距，从而在加工中，在切削负荷最高的外周部上，切刃的切削阻力减小，能够取得正常的磨损状态。

此外，如图5C所示，对于θ，也从接近刀具旋转轴AX的内周侧向外周侧按顺序地设为θ1、θ2、θ3、…。在本嵌件上以θ1=θ2=θ3、…，即θ=（固定）的条件形成刃尖棱线。不限定于上述情况，也可以使θ变化而实施本发明。例如，也可以以越朝向外周侧凸圆弧部23a角度越小的方式，形成为θ1＞θ2＞θ3、…。

本嵌件20的刃尖棱线23形成为下述形状，即，利用直线将凹圆弧部23b和与该凹圆弧部23b相邻的2个凸圆弧部23a、23a中较远一个凸圆弧部23a之间连接的形状。另外，本嵌件20的刃尖棱线23形成为下述形状，即，利用直线将凹圆弧部23b和与该凹圆弧部23b相邻的2个凸圆弧部23a、23a中较近一个的凸圆弧部23a之间连接的形状。

即，如图6所示，在将凹圆弧部23b的两端点设为（D1、E1）、（D2、E2）、…，将凸圆弧部23a的两端点设为（F1、G1）、（F2、G2）、…时，区间（E1-F1）、区间（G1-D2）、区间（E2-F2）、区间（G2-D3）、…是直线状。

并且，在本嵌件20中，在上述的区间直线与凸圆弧部23a及凹圆弧部23b的连结点处，以使得刃尖棱线23的斜率连续变化的方式进行连接。即，作为代表以区间直线E1-F1为例，直线E1-F1是以点E1为一个端点的凹圆弧部23b及以点F1为一个端点的凸圆弧部23a的共同切线。其他区间直线也是相邻的圆弧部的共同切线。

此外，并不限定于本实施方式，如图7所示，也可以使点E1、E2、E3、…和点F1、F2、F3、…为同一点，直接将相邻较近的凹圆弧部23b与凸圆弧部23a连接。即，也可以形成下述形状的刃尖棱线，即，直接将凹圆弧部23b和与该凹圆弧部23b相邻的2个凸圆弧部23a中的较近一个凸圆弧部23a连接。

如上所述，考虑到下述情况，即，利用自由曲线将各个凸圆弧部、凹圆弧部连接；利用直线将凸圆弧部、凹圆弧部之间连接；利用直线将相对于凹圆弧部较远的一个凸圆弧部连接，而直接连接较近一个凸圆弧部等的组合，在将这些情况进行比较后，认为性能大致同等。

另外，如图8所示，将凸圆弧部23a的两端点之间连接的假想弦In，向与该凸圆弧部23a相邻的2个凹圆弧部23b、23b中的较近的一个倾斜。

如图8所示，将彼此相邻较近的凹圆弧部23b及凸圆弧部23a的各端点设为Dn、En、Fn、Gn，将与凸圆弧部23a距离较远的相邻的凹圆弧部23b的各端点设为D（n+1）、E（n+1），将凸圆弧部23a的中点设为Hn。

通过中点Hn的该凸圆弧部23a的切线Kn与假想弦In平行。

该假想弦In及切线Kn向较近的一个凹圆弧部23b即弧Dn-En一方倾斜。此时，所谓向弧Dn-En一方倾斜，是指以Kn为基准的深度Jn、J（n+1），具有Jn＜J（n+1）的关系。该深度的关系对于以包含假想弦In的直线为深度基准的情况也是相同的。

即，上述情况示出了形成为波浪形状的切刃的凸圆弧部的假想弦In成为向旋转内周侧倾斜的状态。

在图8中，针对与假想弦In为平行的位置关系且穿过中点Hn的切线Kn，将穿过中点Hn且与切线Kn垂直的线段设为垂线Zn。

另外，对于以刀具旋转轴AX为中心，以刀具旋转轴AX与中点Hn之间的距离为半径而形成的圆弧CYn，将其在中点Hn上的切线设为切线Yn。

其中，示出两者即所述垂线Zn与所述切线Yn的相交角度α越小，两者越有重合的倾向。此时，本发明的形成为波浪形状的切刃表现为“朝向切削方向”，此时的效果为切削阻力减小。因此，抑制切刃的磨损的发生，实现长寿命化。

如上所述，通过使假想弦In向与该凸圆弧部23a相邻的2个凹圆弧部23b、23b中较近的一个倾斜，从而具有避免切刃的凸圆弧部上的偏磨损及有效减小切削阻力的效果。

另一方面，在假想弦没有倾斜的情况下，由于刀具旋转内周侧的磨损优先发展，因此，在切刃的凸圆弧部上会发生偏磨损，存在切刃寿命变短的问题。

另外，如图8所示，在将通过中点Hn且与刀具旋转轴AX正交的直线设为直线In时，优选使图8及图9所示的切线Kn与直线In的偏角λ尽可能小。如果将偏角λ设为±5度以内，则在实际使用中能够取得充分减小切削阻力的效果。

此时，λ值以直线In为基准，顺时针旋转方向为正值，逆时针旋转方向为负值。因此，图8所示的λ值表示为负值。

如上所述，通过实现刃尖棱线形状的优化，从而减小切削阻力，并且，提高切刃的耐磨损性，进而实现长寿命化。

因此，实施多晶金刚石覆膜是有效的。

另外，嵌件的基体由超硬合金制部件构成，并且，由与基体接合的立方晶氮化硼（CBN）烧结体形成的高硬质部件构成切刃也是有效的。在此情况下，取代立方晶氮化硼（CBN）烧结体，而由多晶金刚石形成的高硬质部件构成切刃也是有效的。

如上所述，通过采用多晶金刚石覆膜或高硬质部件，能够显著地提高切刃的耐磨损性。

另外，如图10所示，在将嵌件20安装在旋转切削刀具主体10的前端部11上的状态下，将切刃的最低点与嵌件最外周点之间连接的线段T，与包含最低点且与刀具旋转轴AX正交的面U所形成的角δ，为大于或等于5度而小于或等于30度。

嵌件最外周点是平行于刀具旋转轴AX的直线AX1（图11示出）与嵌件20的接点。但是，上述情况仅限于嵌件的多边形面为正四边形的情况。

因此，对角δ进行一般性定义。

为此，首先，对图11所示的相当点BTR进行一般性定义。

相当点BTR是在刀具旋转轴AX的半径方向外侧与具有最低点BT的边41相邻的边42上的与所述最低点BT对应的相当点。

例如，参照图11，在嵌件20的多边形面为正四边形的情况下，假设在图11中使嵌件20沿逆时针方向旋转90度时，最低点BT的移动目的地就是相当点BTR。作为该旋转角90度，如果是正三角形，则为120度，对于正五边形、正六边形、正八边形，按顺序顺序依次为72度、60度、45度，如果进行一般化，则为在n边形的情况下成为（360度/n）度。

换种方式进行说明，在使嵌件旋转（360/n）度而改变配置，以使在刀具旋转轴AX的半径方向外侧与具有当前最低点BT的边41相邻的边42成为刀具前端（在图中为下端）的的情况下，成为最低点的点是与当前最低点BT相对应的相当点BTR。例如，在图11中，如果使嵌件20旋转90度，以使边42成为刀具前端（在图中为下端），则相当点BTR移动至最低点处。因此，在该旋转前的图11中所示的当前状态下，相当点BTR是与当前最低点BT对应的相当点。

无论嵌件的多边形面的角部的数量如何，将角δ定义为由将最低点BT与相当点BTR连接的线段T与包含最低点且与刀具旋转轴AX正交的面U所形成的角。

优选角δ为大于或等于5度而小于或等于30度。通过应用在该范围内具有上述形状的刃尖棱线23的嵌件，从而能够发挥嵌件的性能。

例如，通过增大δ值，切削阻力增大，与其相伴，特别是在切削负荷较高的边界部分上，会出现边界磨损的损失变大的问题，因此优选将上限值设为30度。

另外，将本实施方式的嵌件20的棱线23作为刃尖的切刃，如图4B及图4C所示，除了将凹圆弧部23b与凸圆弧部23a交替地重复的波浪形状范围内的波浪形状切刃以外，在该波浪形状切刃与嵌件20的多边形面的角部之间具有刮刃43。

刮刃的功能是伴随切削加工时的刀具的半径方向的进给，对在前面对由波浪形状切刃所形成的被切削表面上的凹凸进行切削去除，而形成平坦表面。

因此，能够利用刮刃改善被切削材料的表面形态的精加工粗糙度。刮刃的形状优选为直线状切刃、由多个直线组合而成的折线形状切刃、或具有较大直径的圆弧形状切刃。刮刃的形状即使是直线形状与圆弧形状的组合，也不会对表面精加工粗糙度产生较大影响。

任一种情况下，如图11所示，优选将包含切刃的最低点BT且与刀具旋转轴AX正交的面U作为角度基准，将最低点BT作为观察点，在仰角γ为小于或等于1度的范围内，以规定长度形成刮刃43。这是为了实现上述功能。在γ值超过1度而为较大值的情况下，存在不能完全去除被切削材料表面上的凹凸，无法使被切削材料表面形成为平坦形状的问题。

在图11中，在将通过最低点BT而与面U形成角γ的直线S与刃尖棱线23的交点设为点W，将通过点W且与刀具旋转轴AX平行的直线AX2与面U的交点设为V时，刮刃在从最低点BT至点W的范围内形成。上述的刮刃的规定长度、是垂直投影在面U上的长度即从最低点BT至点V为止的距离，由此，更便于进行规定。

刮刃的规定长度是从最低点BT至点V为止的距离，优选大于或等于在每一次刀具旋转时刀具在半径方向上的进给量。如果与该进给量相比较短，则在被切削材料表面上会存在刮刃不能通过的部分，使得凹凸残留。此外，即使在周向上安装有多个（本实施方式中为4个）嵌件的情况下，由于安装误差或成型误差，各嵌件的切入深度存在波动，因此，需要考虑并设计出利用一个嵌件自身的刮刃将该一个嵌件的波浪形状切刃的切削残留的凹凸去除，因此，以“每一次刀具旋转”进行规定。

例如，刮刃43具有1.0mm至1.5mm的长度，形成为从最低点BT向刀具中心方向延伸至点W为止。

在将具有波浪形状切刃与刮刃的嵌件安装在刀具主体10上时，优选从切刃的最低点BT向刀具旋转轴AX的半径方向外侧具有波浪形状切刃，从最低点BT向半径方向内侧具有刮刃。在上述情况下，通过使刮刃有效地起作用，从而能够将由层离（层间剥离）产生的毛刺或上述凹凸去除，实现改善被切削材料的表面精加工粗糙度的效果。

实施例1

下面，公开用于确认本发明的有效性的第1试验。

在第1试验中分别制作出本发明例（样品编号1至7）、对比例（样品编号8至10）及当前例（样品编号11至13）的嵌件，并分别安装在刀具主体上进行切削试验。

表1中表示与各样品切刃的形状特征和安装角度（上述的角λ及角δ）相关的条件。在表2中表示各样品的评价结果。各样品的切刃的材料均由超硬合金形成。

应用于本试验的刀具主体，以将嵌件的轴向前倾角（Ar）设为-15度，将径向前倾角（Rr）设为-17度而安装嵌件的方式进行制作。另外，将本刀具主体的刀具直径（mm）设为Ф25，将嵌件安装数量设为4个。

【表1】

表2

本切削试验，主要是用于确认切刃的形状差异对切削性能产生的影响，因此，以下面的切削条件1进行切削。此外，切削阻力评价中的切削加工中的切削阻力，是通过读取所使用的加工中心的主轴载荷计上的阻力值进行测量的。另外，刀具寿命的评价是在加工一定距离时，通过观察刀具磨损状态进行评价的。

在表2的切削阻力的评价结果中，◎表示主轴载荷计的载荷为小于或等于7%，○表示该载荷为8至9%，△表示该载荷为10至11%，×表示该载荷为大于或等于12%。

表2所示的刀具寿命的评价结果，是利用最大后面磨损宽度（mm）（VBmax值）进行评价的。◎表示刀具的最大后面磨损宽度为VB=0.10mm以下，○表示VB=0.10至0.15，△表示VB=0.15至0.2，×表示VB=0.2以上。

（切削条件1）

被切削材料：碳纤维强化树脂复合材料（板材）

切削速度：300m/分钟

主轴的转速：3822转/分钟

轴向切入量：0.5mm

径向切入宽度：16mm

1个刀刃的进给量：0.18mm

工作台进给量：2752mm/分

切削距离：5m

加工方法：平面加工

本发明例1的嵌件具有波浪形状的切刃，如表1所示，其刃尖棱线的凸圆弧部及凹圆弧部均为1/4圆弧。将凸圆弧部及凹圆弧部的圆弧半径设为0.15mm。如图5A所示，在本发明例1的波浪形状的切刃上，凹圆弧部具有相邻的2个凸圆弧部，成为偏移的状态。

即，凹圆弧部23b，向与该凹圆弧部23b相邻的2个凸圆弧部23a、23a中的一个（=包含上顶点C的凸圆弧部23a）接近而远离另一个（=包含上顶点A的凸圆弧部23a）的位置偏移。

各个凸圆弧部、凹圆弧部利用自由曲线连接。凸圆弧部的假想弦（相当于图8的In）向相邻的2个凹圆弧部中较近一侧的凹圆弧部的一方倾斜。其成为波浪形状的切刃的凸圆弧部的假想弦In向旋转内周侧倾斜的状态。

间距（相当于图5B的R）成为等间距，将该间距量设为大约0.9mm。另外，在将本发明例1的嵌件安装在刀具主体上时，分别将角度（度）λ值设定为+10度，将δ值设定为10度。本发明例2至7及对比例8至10除了在表1所示的必要条件以外，以本发明例1为基准而制作。

在切削评价的结果中，本发明例1磨损量较少，在耐磨损性方面优异。另外，还示出具有切削阻力减小的效果，与对比例及当前例相比优异，示出较高的性能。

本发明例2通过将λ值设定为+1度，在耐磨损性方面更加优异，另外，示出切刃整体为均匀的正常磨损。并且，具有切削阻力减小的效果，与本发明例1相比具有更优异的切削评价结果。

通过将λ值从+10度变更为+1度，避免凸圆弧部的偏磨损，确保均匀性，由此，磨损量减少。

本发明例3将构成刃尖棱线的凸圆弧部及凹圆弧部均设为1/3圆弧，将其圆弧半径设为0.15mm。通过将凸圆弧部及凹圆弧部设为1/3圆弧，与设定为1/4圆弧的本发明例2相比，切削阻力稍微减小，示出良好的磨损状态。

但是，在凸圆弧部的顶点附近，发生了微小的卷刃，推定出刃尖强度下降。

本发明例4利用直线将凸圆弧部、凹圆弧部之间连接，本发明例5利用直线将相对于凹圆弧部为远侧的凸圆弧部连接，而直接与近侧的凸圆弧部连接。与分别利用自由直线将凸圆弧部、凹圆弧部连接的本发明例2相比，示出大致相同的性能。

本发明例6针对本发明例4的形状进一步改良，设定为使表示凸圆弧部间隔的间距（相当于图5B的R）逐渐成为狭窄间距。该间距设定为，在将嵌件安装在刀具主体上的状态下，从刀具旋转内周侧朝向外周侧的方向而逐渐成为狭窄间距。具体来说，将刀具旋转的最内周侧的间距设为大约0.9mm，随着朝向外周侧而将该间距量针对每一个间距而减小3至10%。

其结果，切刃的边界磨损引起的损伤减小，示出了良好的结果。认为上述结果是通过使加工中切削负载最大的外周部的间距成为狭窄间距，从而减小加工中的切削阻力，其结果，成为良好的磨损状态。

本发明例6作为本发明中的嵌件的切刃形状，被认为是最优选的方式。

本发明例7是为了调查δ值的影响而将δ值设定为30度的情况下的评价结果。如果与δ值为10度的本发明例6相比较，本发明例7的边界磨损引起的损伤较大，切削阻力增大。认为上述结果的原因是由于δ值增大，刀具与工件的接触长度减少，并且，切削加工中有效的波浪状切刃减少。因此，伴随切削阻力的增大，特别地，在切削负荷较高的边界部分处，边界磨损的损伤变大。

对比例8将凸圆弧部及凹圆弧部均设定为5/12圆弧，对比例9将凸圆弧部及凹圆弧部均设定为1/6圆弧。将其圆弧半径设为0.15mm。通过将对比例8设为5/12圆弧，从而观察到下述结果，即，虽然切削阻力减小，但是切刃的强度不足导致凸圆弧部的一部分缺损。

另外，通过将对比例9设为1/6圆弧，其结果，无法取得切削阻力减小的效果。

对比例10是具有凸圆弧部的假想弦未倾斜的刃尖棱线的嵌件。即，在对比例10中，λ值由刀具主体的径向前倾角（Rr）相对于基准线的差值确定。在此，由于刀具主体的径向前倾角为-17度，在假想弦没有倾斜的情况下，λ值成为+17度。

根据切削试验，由于假想弦未倾斜，因此，在切刃的凸圆弧部上发生偏磨损。特别地，由于在凸圆弧部的左侧（刀具旋转内周侧）优先发生磨损，因此，切刃寿命变短。并且无法取得切削阻力减小的效果。

当前例11是使波浪形状为正弦波的例子。正弦波形状采用与对比例10类似的形状，将波形的1个周期设为大约1.8mm，将波的振幅设为大约0.9mm。在此情况下，与对比例10的情况同样地，在切刃的凸圆弧部上发生偏磨损。特别地，由于在凸圆弧部的左侧（刀具旋转内周侧）优先发生磨损，因此，切刃寿命变短。无法取得切削阻力减小的效果。

当前例12将切刃形状设为直线刃，将δ值设定为90度。如果观察切削试验后的磨损状态，则嵌件的刃尖R部的磨损发生得较大，其结果，寿命变短。另外，无法取得切削阻力减小的效果。

当前例13将切刃形状设为圆弧形状的切刃，将δ值设定为45度。如果观察切削试验后的磨损状态，则边界磨损发生得较大，其结果，寿命变短。

实施例2

下面，公开用于确认本发明的有效性的第2试验。

第2试验将具有上述第1试验中最优选的切刃形状的本发明例6作为基础，利用实施涂层、及使切刃部为不同的材料而进行评价。在评价时，制作出本发明例6、本发明例14及本发明例15这3种嵌件，进行切削试验后进行比较评价。

本发明例14具有本发明例6的切刃形状，至少在切刃部上覆盖多晶金刚石覆膜。

本发明例15具有本发明例6的切刃形状，对于切刃部的材料，使用多晶金刚石。此时，嵌件的基体由超硬合金制部件构成，切刃部通过钎焊与嵌件的基体接合。在表3中示出本试验的条件和评价结果。

表3

本切削试验是用于确认多晶金刚石覆膜的有无及切刃部材料的差异对切削性能产生的影响，因此，以下面的切削条件2进行切削。评价是以下述方式进行的，即，将工件表面粗糙度的最大粗糙度Rz成为大于或等于20μm，或者在作为工件的碳纤维强化树脂复合材料上被确认出层离（层间剥离）的时间作为刀具寿命。

在表3示出的刀具寿命的评价的结果中，◎表示刀具寿命大于或等于30分钟，○表示刀具寿命为15至30分钟，△表示刀具寿命小于或等于15分钟。

（切削条件2）

被切削材料：碳纤维强化树脂复合材料（板材）

切削速度：600m/分钟

主轴的转速：7643转/分钟

轴向切入量：0.5mm

径向切入宽度：16mm

1个刀刃的进给量：0.18mm

工作台进给量：5503mm/分钟

加工方法：平面加工

本发明例14是在与本发明例6相同形状的嵌件上覆盖多晶金刚石覆膜的例子。其覆盖条件如下所示。

将本发明例6的嵌件设置在涂覆装置的炉内，利用热丝CVD法，在它们的表面上形成大约6至10μm厚度的多晶金刚石覆膜。

通过使配置在嵌件外围的钨制热丝中流过电流，从而将热丝加热至大约2000至2500度，在使甲烷相对于氢气的气体流量比（CH4/H2）为0.1%至3%，炉内压力为0.5至1.0kPa，基体温度为700度至800度的范围内进行成膜。

通过在上述的成膜条件下进行覆盖，维持多晶金刚石覆膜的耐磨损性，制作出耐剥离性优异的覆盖有多晶金刚石的嵌件。

使用制作出的嵌件进行切削评价，其结果，示出嵌件的寿命与没有覆盖多晶金刚石覆膜的本发明例6相比较，寿命变长大约为10倍。多晶金刚石覆膜由于其成膜时间较长，成膜成本非常高，因此，与没有覆膜的嵌件相比，价格大约为10倍左右。但是，通过实施多晶金刚石覆膜，每一个角部的切削距离变长，因此，刀具更换频率降低，对于运行成本的降低化是有效的。

下面，示出本发明例15的制作条件，本发明例15具有本发明例6的切刃形状，切刃部的材料使用多晶金刚石。

利用多晶金刚石形成波浪形状切刃。在碳纤维强化树脂复合材料的加工中，层离（层间剥离）在其品质方面成为重要的问题，因此，对于切刃形状使用重视锋利度的锐利边缘形状。因此，本发明所使用的多晶金刚石的切刃形状，在利用磨削加工对其形状进行加工后，不进行刃尖处理而进行切削试验。

此外，由多晶金刚石形成的切刃部，通过进行钎焊处理而与由超硬合金制部件构成的嵌件基体的基体金属接合。准备嵌件的基体和波浪形状切刃部，使用将两者进行钎焊用的钎料，进行钎焊接合。将此时的接合面的钎焊材料的厚度设为大致20至30μm的范围。

使用制作出的本发明例15的嵌件进行同样地切削试验。其结果，示出嵌件的寿命与超硬合金制的本发明例6相比大致为30倍的长寿命。但是，在使用多晶金刚石，利用磨削加工形成波浪形状的切刃部的情况下，其制作成本会变得非常高，与通常的将超硬合金作为基体的嵌件相比，价格变为30倍左右。并且，对多晶金刚石进行钎焊而制作出的嵌件，通常情况下，其使用的角部数量为1个。因此，如果考虑角部单价，则与覆盖金刚石覆膜的嵌件相比，价钱较贵。

工业实用性

本发明能够应用于铣削加工，特别是纤维强化树脂复合材料（FRP：Fiber Reinforced Plastics）的铣削加工。

标号的说明

1    铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具

10  旋转切削刀具主体

11  前端部

20  铣削加工用嵌件

21  前倾面

21a 高部

21b 低部

22  后面

23  刃尖棱线

23a 凸圆弧部

23b 凹圆弧部

AX  刀具旋转轴

Hn  中点

In  假想弦

Kn  切线

M   旋转方向

R   间距

Claims (14)

1.一种铣削加工用嵌件，其在多边形平板状的嵌件主体上的1个多边形面上设有前倾面，与所述多边形面相邻的周面成为后面，在该嵌件上形成有切刃，该切刃以所述前倾面与所述后面相交叉的棱线作为刃尖，

该铣削加工用嵌件的特征在于，

在所述前倾面上，与所述切刃相交叉地形成由多个高部和低部交替排列而成的锯齿，

在与所述后面垂直观察时，所述棱线形成为将底部设为凹圆弧部，将顶部设为凸圆弧部，并使它们交替重复的波浪形状，

所述凹圆弧部和凸圆弧部均形成为，大于或等于1/4圆弧而小于或等于1/3圆弧，

所述凹圆弧部，向与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中的一个接近而远离另一个的位置偏移。

2.根据权利要求1所述的铣削加工用嵌件，其特征在于，

所述棱线形成为，利用直线将所述凹圆弧部和与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中的较远一个所述凸圆弧部之间连结的形状。

3.根据权利要求2所述的铣削加工用嵌件，其特征在于，

所述棱线形成为，利用直线将所述凹圆弧部和与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中的较近一个所述凸圆弧部之间连结的形状。

4.根据权利要求2所述的铣削加工用嵌件，其特征在于，

所述棱线形成为，直接将所述凹圆弧部和与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中的较近一个所述凸圆弧部连结的形状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的铣削加工用嵌件，其特征在于，

所述凸圆弧部的将其两端点之间连接的假想弦，向与该凸圆弧部相邻的2个所述凹圆弧部中的较近一个凹圆弧部倾斜。

6.根据权利要求5所述的铣削加工用嵌件，其特征在于，

该铣削加工用嵌件构成为可安装在旋转切削刀具主体上，使通过所述凸圆弧部中点的该凸圆弧部的切线，与通过所述中点且与刀具旋转轴正交的直线之间的偏角在±5度以内。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的铣削加工用嵌件，其特征在于，

所述棱线在相对于所述凹圆弧部而沿与该凹圆弧部相邻的2个所述凸圆弧部中较近的一个所述凸圆弧部所在的方向行进时，所述棱线的重复形状的间距逐渐形成为狭窄间距。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的铣削加工用嵌件，其特征在于，

实施多晶金刚石覆膜。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的铣削加工用嵌件，其特征在于，

所述嵌件的基体由超硬合金制部件构成，并且，所述切刃由与所述基体接合的立方晶氮化硼即CBN烧结体或多晶金刚石形成的高硬质部件构成。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的铣削加工用嵌件，其特征在于，

所述切刃在将所述凹圆弧部和所述凸圆弧部交替地重复的所述波浪形状的范围和所述多边形面的角部之间，具有刮刃。

11.一种铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具，

其在被旋转驱动的旋转切削刀具主体的前端部上，可自由拆卸地安装权利要求1至4中任一项所述的嵌件。

12.根据权利要求11所述的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具，其特征在于，

在将所述嵌件安装在所述旋转切削刀具主体的前端部上的状态下，

在假想将所述切刃的最低点和下述相当点之间连接的线段时，由所述线段和包含所述最低点且与刀具旋转轴正交的面形成的角为大于或等于5度而小于或等于30度，

所述相当点，是在刀具旋转轴的半径方向外侧与具有所述最低点的边相邻的边上的与所述最低点对应的相当点。

13.根据权利要求11所述的铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具，其中，

将所述嵌件安装在所述旋转切削刀具主体上，使通过所述凸圆弧部中点的该凸圆弧部的切线，与通过所述中点且与刀具旋转轴正交的直线之间的偏角在±5度以内。

14.一种铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具，其在进行旋转驱动的旋转切削刀具主体的前端部上，可自由拆卸地安装权利要求10所述的嵌件，其特征在于，

在将所述嵌件安装在所述旋转切削刀具主体的前端部上的状态下，

将包含所述切刃的最低点且与刀具旋转轴正交的面作为角度基准，将所述最低点作为观察点，在仰角为小于或等于1度的范围内，以规定长度形成所述刮刃。