CN103402677B - 导向块、切削工具主体以及切削工具 - Google Patents

Abstract

提供一种配置的自由度高的导向块。在具有对向的上表面（2）和下表面（3），以及在该上表面（2）与该下表面（3）之间延伸的侧面（6），在切削工具的工具主体（10）上装卸自如地安装的板状的导向块（1）中，上述上表面（2）具有在上述导向块（1）的长度方向（A）上延伸、并且弯曲成凸状的至少一个导向面（2a），上述上表面（2）以及下表面（3）分别具有左右不对称的外形。

Description

导向块、切削工具主体以及切削工具

技术领域

本发明涉及为了支撑切削工具而在切削工具上装卸自如地安装的导向块、安装该导向块的切削工具主体、以及该导向块所安装的切削工具。

背景技术

作为现有的导向块，有专利文献1所示的导向块。专利文献1的导向块安装在主要用于深孔切削的钻头的顶端外周，通过与钻机所加工出的加工孔抵接而支撑自身。这种导向块在钻机上装卸自如地安装。该导向块呈外形为大致长方形状的板状，具有形成在长度方向的中央的一个安装孔，和形成在该安装孔的长度方向两侧并作为导向面具有两个与加工孔抵接的大致圆弧状的截面形状的曲面。该导向块由以超硬合金形成的导向面部分和该导向面部分钎焊在其上并具有朝向工具主体的安装孔的钢材部分构成。即、该导向块具有钢材以及钎料。该导向块为了在超硬合金与钢材钎焊时抑制因热应力的差而在超硬合金上发生裂缝而形成为钢材的安装台座部分的横截面为大致L字形。

而且，作为现有的导向块，有专利文献2所示的导向块。专利文献2的导向块实质上形成为具有长方形状的外形的板状，具有从其两个长边分别伸出的翼形突起。该导向块由于其整体由超硬合金材料形成，所以为了确保安装孔周边的强度，翼形突起设成从安装孔至外周侧面的壁厚不会变薄。

专利文献1：日本国特开2003-211311号公报，

专利文献2：国际公开第96/008332号小册子。

例如，在单刃的开孔加工用的切削工具中，一般来说，导向块优选设在从工具的顶端一侧观察为相对于切削刃为绕旋转轴线180°的位置，和相对于切削刃为工具的相对旋转方向的后方90°的位置这两个部位。即、导向块优选设在最远离切削刃的位置，和承受切削阻力的三分力中最大的主分力的位置。但是，在限定加工孔径的工具直径比较小时，存在难以将导向块设在这些优选位置上的情况。

其主要的原因是切削刀片或者切削刀片的紧固机构零件与导向块的干渉。因此，导向块优选占有面积尽可能地小。为了由紧固螺钉等进行导向块的紧固，安装孔的周边需要充分的强度。由于专利文献1的导向块形成为安装台座部分的横截面为大致L字形，所以导向块的宽度仅形成为钢材的形成为大致L字形的壁的宽度。即、专利文献1的导向块由于是导向面由与安装台座部分不同的部件形成的，所以不是适用于减小导向块的尺寸或减小宽度的构造。由于专利文献2的导向块是其整体由超硬合金形成，所以是适于减小尺寸或减小宽度的构造。但是，从导向块的两个长边左右对称地突出的翼形突起容易与其它的零件干渉。

发明内容

本发明提供一种配置的自由度提高的导向块、安装该导向块的切削工具主体、以及该导向块所安装的切削工具。

本发明的导向块是具有对向的上表面（2）和下表面（3），以及在该上表面（2）与该下表面（3）之间延伸的侧面（6），在切削工具的工具主体（10）上装卸自如地安装的板状的导向块（1），其特征在于，上述上表面（2）具有在上述导向块（1）的长度方向（A）上延伸、并且弯曲成凸状的至少一个导向面（2a），上述上表面（2）以及下表面（3）分别具有左右不对称的外形。

本发明的切削工具的特征在于，具有上述导向块（1），和上述导向块（1）所装卸自如地安装的工具主体（10）。

本发明的切削工具主体的特征在于，具备能够收容上述导向块（1）的垫座。

本发明的导向块形成为上表面以及下表面的外形为左右不对称，即、在任一方向上均不具有对称轴线。因此，导向块能够与相对于工具主体的配置相配合地形成为不产生干涉的形状。其结果，导向块的配置自由度高。

附图说明

图1是第1实施方式所涉及的导向块的立体图；

图2是图1的导向块的俯视图；

图3是图2的导向块的主视图；

图4是图2的导向块的右侧视图；

图5安装了导向块的旋转切削工具的一实施方式的立体图；

图6从其它方向观察图5的切削工具的立体图；

图7是导向块的使用方法的示意图；

图8是安装了图5的导向块的旋转切削工具的主视图；

图9是第2实施方式所涉及的导向块的立体图；

图10是第3实施方式所涉及的导向块的立体图；

图11是图10的导向块的俯视图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。

第1实施方式

如图1至图4所示，本实施方式所涉及的导向块1具有对向的上表面2和下表面3，以及在该上表面2与该下表面3之间延伸的多个侧面6a、6b、6c，形成为平板状。多个侧面6a、6b、6c的总称为侧面6。上表面2以及下表面3的外形为大致平行四边形的形状。但是，由于上表面2以及下表面3的外形是锐角的拐角部分的顶部被切头，所以看上去也像大致六边形。多个侧面6a、6b、6c中沿着长度方向A延伸的对向的两个侧面6a、6a实质上是以平面形成，大致平行地配置。两个侧面6b、6b实质上也是以平面形成，大致平行地配置。两个侧面6c、6c实质上也是以平面形成，大致平行地配置。下表面3实质上由平面构成。上表面2的结构后述。

导向块1例如图5以及图6所示，装卸自如地安装在作为刃尖更换式钻机的旋转切削工具的工具主体10上。在上表面2上形成有导向面2a。导向面2a由具有大致圆弧状的截面形状的曲率半径R的曲面形成，在长度方向A上延伸。导向面2a的一部分与被钻机加工的加工孔的内壁面相接触，支撑钻机地发挥作用。在该作用下，钻机被加工孔引导，钻机的直行性提高。导向面2a的两端部2b中位于钻机顶端一侧的端部2b附近配置成与加工孔的内壁面相接触。即、导向块1稍稍倾斜地配置成导向面2a的一方的端部2b以外的部分避开。另外，导向块1在切削工具上装卸自如地安装意味着容易更换。例如，存在导向块1被紧固螺钉11等固定的情况。导向块1的安装方法并不仅限于紧固螺钉11。也能够采用公知的各种安装方法。

导向面2a的具体的形状为导向面2a的曲率半径R小于导向孔的直径φD的一半。在此，导向孔如上述的加工孔那样是对导向块进行引导的孔。例如，导向块1用于刃尖更换式钻机中，导向孔直径与加工孔直径大致相等，并且在被该钻机加工的加工孔引导的情况下，优选构成具有大致圆弧状的截面形状的导向面2a的大致圆弧的曲率半径设定在小于导向块1加工的加工孔的直径φD的一半（半径）的值。图7中示意地表示了导向面2a的曲率半径R与加工孔的直径φD的关系。即、曲率半径R与直径φD的关系为R＜（φD／2）的关系。

若曲率半径R大于加工孔的孔径φD的一半，则导向面2a不与成为导向孔的加工孔相接触，不能发挥导向功能，一方的边缘相对于加工孔接触。若导向面2a的边缘与加工孔的内壁面相接触，则存在加工孔的内壁面损伤的可能性。

本实施方式的导向面2a具有一定的曲率半径R。例如，在安装在加工孔直径φD大约为32mm刃尖更换式钻机上的导向块1的情况下，导向面2a的曲率半径R能够设定成大约15.0mm。在本实施方式中，由于使导向面2a的曲率半径R为一定，所以导向面2a的曲率中心如图4所示位于轴线C1上。轴线C1是在垂直于图4的纸面的方向上延伸，并且与下表面3平行的直线。另外，在本实施方式中，针对曲率半径R为一定的情况进行说明，但本发明并不仅限于此，例如也适用于导向面2a的曲率半径R在长度方向A上变化的情况或圆弧的曲率与该圆弧上的位置相对应地变化的情况。

在导向块1上，如图2所示形成有贯通上表面2以及下表面3的单一的安装孔8，导向块1相对于安装孔8的中心轴线C2旋转180度地对称形成。中心轴线C2与轴线C1相交叉。而且，若使穿过包括轴线C1在内的两个侧面6a、6a之间的中央的平面为基准平面S，则基准平面S实质上将导向块1二等分。根据图2可知，导向块1的上表面2以及下表面3的外形形成为相对于基准平面S为不对称的形状。即、上表面2以及下表面3具有左右不对称的外形，在任一方向上均不具有对称轴线。进而，导向块1的长度方向A的两端部上的宽度L1小于中心轴线C2位置的宽度、即两个侧面6a、6a之间的宽度L2。导向块1在安装孔8的形成区域附近具有最大的宽度L2，随着靠近长度方向A的两端部其宽度逐渐缩窄，在长度方向A的两端部具有最小的宽度L2。而且，长度方向A的各端部从基准平面S向各侧面6a一侧偏置。

在本实施方式中，导向块1的各端部的宽度L1设定成大约2.00mm。宽度L2设定成大约6.35mm。另外，宽度L2也可以是大约5.56mm等更小的宽度L2，只要是能够在切削工具的工具主体10上装卸自如地安装的大小则没有特别限定。而且，在本实施方式中，导向块1的大致平行四边形形状的外形的锐角拐角的角度大约为35.0°，但并不仅限于此。导向块1的锐角拐角的角度只要适当调整成不与导向块1所安装的切削工具的其它构成零件干涉、并且保证强度且整体的尺寸减小即可，例如可使锐角拐角的角度为大约55.0°。

在本实施方式中，作为将切削刀片12安装在工具主体10上的紧固零件使用切削刀片的紧固螺钉13。导向块1的形状在考虑了切削刀片12的紧固螺钉13及其凹螺纹一侧的下孔的干涉等后调整。而且，切削刀片12的紧固零件并不仅限于紧固螺钉13。也能够适用各种现有技术。无论采用何种紧固方法，只要是导向块1配置成避免与所有的零件干涉即可。

导向块1的厚度适当调整成紧固螺钉11的头部不从导向面2a突出，并且用于紧固的导向块1的强度高。本实施方式的导向块1的最厚部分的厚度大约为3mm。而且，导向块1的上表面2的长度方向A的两端部形成倒角2c，倒角2c防止导向块1伤及加工孔的内壁面，同时防止导向块1产生碎屑等异常损伤。另外，导向面2a从倒角2c的附近朝向安装孔8一侧配置成在加工孔的内壁面与导向面2a之间确保余隙，倒角2c附近的端部2b发挥导向功能。

根据图1、图2以及图4可知，本实施方式的导向块1是两个导向面2a分别形成在基准面S的两侧。

这样，若存在两个导向面2a，则例如在因使用而导向面2a的一方损伤了的情况下，能够使用未损伤的另一方的导向面2a。换句话说，即使在一方的导向面2a损伤了的情况下，由于两个导向面2a是分别形成的，所以能够防止另一方的导向面2a与一方的导向面2a同时损伤。

本实施方式的导向块1如图7所示，在导向块1装卸自如地安装时，至少安装孔8的中心轴线C2相对于切削工具的旋转轴线C3偏置成不与旋转轴线C3相交叉。即、导向块1倾斜地偏置成中心轴线C2不与加工孔的中心轴线相交叉。若这样配置，则两个导向面2a中一方的导向面2a可靠地与加工孔的内壁面相接触，在另一方的导向面2a与加工孔的内壁面之间确保充分的间隙。因此，能够更可靠地防止另一方的导向面2a的损伤。

导向块1的侧面6a以及6b的一部分以及下表面3的一部分作为在向工具主体上安装时的就位面发挥功能。根据图4可知，在两个导向面2a之间形成有凹状的槽2d，虽然本实施方式的槽2d是比较简单的形状，但并不仅限于此。只要能够使两个导向面2a充分分离，则能够采用任何形状的槽。另外，在本实施方式中，两个导向面2a由具有共通的曲率中心的曲面形成，但并不仅限于此。两个导向面2a既可以具有不同的曲率中心，也可以具有不同的曲率半径。如上所述，导向面2a的曲率半径R只要小于加工孔的直径φD的一半即可，分别为不同的形状或变化的形状等任意的形状均可。

本发明的导向块1的全体由超硬合金、金属陶瓷或陶瓷的材料形成，或者在这些硬质物质的表面包覆硬质覆膜。即、作为本发明的导向块1的形成材料，无需使用钢材或钎料。因此，能够减小导向块1的尺寸，向工具主体10上的配置自由度高。

如上所述，在本实施方式中，使导向面2a的曲率半径R为一定，但并不仅限于此。也可以主动使曲率半径R变化，随着靠近安装孔8而减小曲率半径R等适当调整导向块1与加工孔的内壁面之间的间隙等。而且，在多个侧面6a、6b、6c的连接部分进行了倒圆。这是为了防止导向块1产生碎屑等异常损伤。在该实施方式中，这些拐角的曲率半径在6处均为大约R0.4mm。

在本实施方式中，导向块1如上所述，形成为相对于安装孔8的中心轴线C2旋转180度对称的形状。这样一来，在使用了两个导向面2a中一方的导向面2a后，通过将导向块1绕中心轴线C2旋转180度，能够使用另一方的导向面2a。另外，关于对向工具主体10上安装以及导向面2a的导向功能没有影响的部分，也不必一定是相对于安装孔8的中心轴线C2为不对称的形状。能够在对支撑（导向）功能没有影响的范围内适当进行设计变更。

在图5的钻机中，导向块1配置在图8所示的位置。该钻机分别逐个安装外周刃用的切削刀片12A和中心刃用的切削刀片12B。导向块1如图8所示，安装在从切削刀片12A的切削刃向工具的相对旋转方向R的前方大约145°的位置，和从切削刀片12A的切削刃向工具的相对旋转方向R的后方大约79°位置这两个部位。如上所述，在单刃的钻机的情况下，导向块的最佳位置是从外周切削刃向工具的相对旋转方向180°的位置，和从外周切削刃向工具的相对旋转方向的后方90°的位置这两个部位。在本实施方式中，自最佳位置的偏离量能够分别大约35°以及大约11°。另外，在用同种的工具配置现有的导向块的情况下，偏离量分别为48°左右以及20°左右为界限。根据本发明的导向块1，与现有技术相比，能够将偏离量分别改善大约13°以及9°。作为该效果，在钢材S45C上开孔的实验效果，加工的孔的直径的精度改善了大约30％。

具体地说，将钻机直径：50.0mm、全长为370mm的钻机安装在立式加工中心上，使用碳素钢S45C（220HB）作为被切削材料。切削条件为切削速度Vc＝150m／min，进给量f＝0.10mm/rev，加工孔的深度为150mm，通过钻机的内部供油。并且使用安装了本实施方式的导向块1的钻机、安装了现有的导向块的钻机以及不安装导向块的钻机，在被切削材料上分别加工出12个孔，评价加工孔的直径的离散。加工孔的直径的离散在安装了本实施方式的导向块1的钻机中，加工孔的入口附近与深部的差大约为0.12mm。另一方面，在没有导向块的钻机中大约为0.24mm，在安装了现有的导向块的钻机中大约为0.17mm，本实施方式相对于安装了现有的导向块的钻机，加工孔的精度最大改善了大约30％。

第2实施方式

接着，图9中表示了第2实施方式所涉及的导向块1A。该实施方式的导向块1A在上表面2形成有单一的导向面2a。这样，即使导向面2a是单一的，也能够使导向面2a的长度方向A的两端部2b，2b具有导向功能。因此，导向块1A也是只要以安装孔8为中心旋转180度，则也可以分别使用导向面2a的两个端部2b、2b。在使用第2实施方式所涉及的导向块1A时，导向块1A可配置成其安装孔8的中心轴线C2相对于切削工具的旋转轴线C3偏置。若这样配置，则在使用导向面2a的一方的端部2b时，在另一方的端部2b与加工孔的内壁面之间确保充分的间隙。因此，防止了另一方的端部2b的损伤。

第3实施方式

图10以及图11表示了第3实施方式所涉及的导向块1B。导向块1B的上表面2以及下表面3的外形不是大致平行四边形的形状。导向块1B形成为导向面2a的倒角2c一侧的端部2b的宽度比安装孔8附近的宽度窄，相对于基准平面S不对称地形成。在本实施方式中，导向块1B的宽度调整成在安装孔8的形成附近的最大的宽度L2与两端部2b上的最小的宽度L1之间任意变化。虽然未图示，但也可以是一度扩张到比宽度L2更宽的宽度后再次返回宽度L2的设计。只要是不与切削工具的其它构成零件干涉的范围内，则能够自由地调整。

在本实施方式中，由于能够使用的次数设定成两次，所以导向面2a为两个，但并不仅限于此。例如，在能够使用的次数设定成三次以上的情况下，也能够与其相对应地设置三个以上的导向面2a。

在本实施方式中，对于对向的两个侧面6b、6b为平行的情况进行了说明，但并不仅限于此，两个侧面也可以是不平行的，而且，还可以是形状相互不同的曲面。即、在本本实施方式中，多个侧面为平面，但并不仅限于此。为了防止与切削工具的其它构成零件干涉，也可以由更复杂的曲面构成。例如，能够以圆滑地连接多个曲面这种单一的环状曲面等形成侧面。而且，在本实施方式中，对于导向块1的宽度在安装孔8的形成区域相对要宽、在两端部相对要窄的情况进行了说明，但并不仅限于此。导向块1的导向面部分附近的宽度只要比安装孔附近的宽度窄即可，长度方向上的宽度的变化程度是任意的。

本发明的导向块的制造方法能够原封不动利用现有的导向块的制造方法。例如，由粉末加圧成形以及烧结的现有技术的制造工序制造。根据需要，增加导向面2a或倒角2c等磨削加工。进而根据需要实施CVD或PVD的硬质覆膜的包覆等表面处理。在所有的制造工序中能够适用各种现有技术。

作为能够装卸自如地安装本发明的导向块的切削工具，具有代表性的是刃尖更换式钻机。除此之外，安装在深孔钻机或钻孔器等尤其用于开孔加工、其中深孔加工用的切削工具上是有效的。但是并不仅限于此。能够适用于使用导向块的所有切削工具。

如上所述，在能够装卸自如地安装本发明的导向块1的切削工具为旋转切削工具的情况下，可配置成安装孔8的中心轴线C2不与切削工具的旋转轴线C3相交叉。若这样配置，则设定工具主体10上的导向块的设置部位。这样一来，由于导向面2a的两个以上的端部2b可靠地逐个发挥作用，所以能够防止其它端部的损伤。

装卸自如地安装了本发明的导向块的切削工具例如在加工中心或车床等机床上装卸自如地安装，赋予以工具旋转轴为中心的相对旋转运动，而且，在其间赋予被切削材料相对运动，进行钢材等被切削材料的切削加工。在切削工具为钻机的情况下等，导向块与由切削工具自身开出的孔的内表面相接触、支撑（导向），加工的孔的加工精度提高。本发明的导向块以及切削工具即使在钻床等机床中也可以使用。本发明的导向块主要在安装在单刃的旋转切削工具上时发挥其效果。另一方面，在双刃或四刃的开孔加工用的切削工具等是在从一个切削刃向工具的相对旋转方向大约180°的位置有别的切削刃。在这种情况下，优选设置导向块的位置不同。例如在双刃的情况下，优选将导向块配置在自各切削刃大约90°的位置、在四刃的情况下，优选将导向块配置在自各切削刃大约45°的位置。但是，在难以设置四个切削刃（切削刀片）和四个导向块1的情况下，例如设置四个切削刃中切入比其它的切削刃大的粗刃，将导向块配置在以该粗刃为基准，向工具的相对旋转方向180°的位置，和从粗刃向工具的相对旋转方向的后方90°的位置这两个部位。本发明的导向块由于设置时的制约少，所以能够适用于双刃以上的开孔加工用的切削工具等中。

本发明并不仅限于以上所说明的实施方式，勿庸置疑，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内适当地进行结构的变更、增加以及削减。例如，在获得与本发明同样的效果的基础上，也能够是不使用安装孔而与紧固螺钉的头部卡合地设置紧固用的凹部等向切削工具上安装的结构（未图示）。

Claims (11)

1.一种导向块，是具有对向的上表面（2）和下表面（3），以及在该上表面（2）与该下表面（3）之间延伸的侧面（6），在切削工具的工具主体（10）上装卸自如地安装的板状的导向块（1），其特征在于，

上述上表面（2）具有在上述导向块（1）的长度方向（A）上延伸、并且弯曲成凸状的至少一个导向面（2a），

在使通过上述侧面（6）中沿上述长度方向（A）延伸的对置的两个侧面部分（6a、6a）之间的中央的平面为基准平面（S）时，上述上表面（2）以及下表面（3）相对于上述基准平面（S）分别具有左右不对称的外形，

该导向块（1）的上述长度方向（A）的各端部从上述基准平面（S）向上述侧面部分（6a）侧偏置。

2.如权利要求1所述的导向块，其特征在于，上述上表面（2）以及下表面（3）的与上述长度方向（A）正交的方向上的宽度在该长度方向（A）上是变化的。

3.如权利要求1或2所述的导向块，其特征在于，

还具有贯通上述上表面（2）以及下表面（3）的安装孔（8），

上述导向块（1）是相对于上述安装孔（8）的中心轴线（C2）旋转180度地对称形成的。

4.如权利要求1所述的导向块，其特征在于，上述上表面（2）以及下表面（3）的外形具有大致平行四边形的形状。

5.如权利要求4所述的导向块，其特征在于，上述大致平行四边形的形状具有顶部被切头的锐角的拐角。

6.如权利要求1所述的导向块，其特征在于，上述至少一个导向面（2a）包括在与上述长度方向（A）正交的方向上相互分离地形成的第1以及第2导向面（2a、2a）。

7.如权利要求1所述的导向块，其特征在于，整体仅由超硬合金、金属陶瓷以及陶瓷中的某一种材料形成。

8.如权利要求7所述的导向块，其特征在于，在上述材料的表面包覆了硬质覆膜。

9.一种切削工具主体，具备能够收容板状的导向块（1）的垫座，其特征在于，

上述导向块（1）装卸自如地安装在上述切削工具主体（10）上，具有对向的上表面（2）和下表面（3），以及在该上表面（2）与该下表面（3）之间延伸的侧面（6），上述上表面（2）具有在上述导向块（1）的长度方向（A）上延伸、并且弯曲成凸状的至少一个导向面（2a），在使通过上述侧面（6）中沿上述长度方向（A）延伸的对置的两个侧面部分（6a、6a）之间的中央的平面为基准平面（S）时，上述上表面（2）以及下表面（3）相对于上述基准平面（S）分别具有左右不对称的外形，

该导向块（1）的上述长度方向（A）的各端部从上述基准平面（S）向上述侧面部分（6a）侧偏置。

10.一种切削工具，其特征在于，

具有板状的导向块（1），和上述导向块（1）所装卸自如地安装的工具主体（10），

上述导向块（1）具有对向的上表面（2）和下表面（3），以及在该上表面（2）与该下表面（3）之间延伸的侧面（6），上述上表面（2）具有在上述导向块（1）的长度方向（A）上延伸、并且弯曲成凸状的至少一个导向面（2a），在使通过上述侧面（6）中沿上述长度方向（A）延伸的对置的两个侧面部分（6a、6a）之间的中央的平面为基准平面（S）时，上述上表面（2）以及下表面（3）相对于上述基准平面（S）分别具有左右不对称的外形，

该导向块（1）的上述长度方向（A）的各端部从上述基准平面（S）向上述侧面部分（6a）侧偏置。

11.如权利要求10所述的切削工具，其特征在于，

上述切削工具是开孔加工用的旋转切削工具，

安装在上述工具主体（10）上的上述导向块（1）的安装孔（8）中心轴线（C2）相对于该工具主体（10）的旋转轴线（C3）偏置。