CN103442835B - 刮削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种刮削工具，该刮削工具(2)的切削刃(2a)的前角(α)形成为负值，在后隙面(3)上形成有适当长度的平坦面(4)。通过形成为负的前角，即使刮削工具(2)的中心与线材(1)的中心偏离，切削分力也会作用在使线材(1)返回刮削工具(2)的中心的方向上。此外，通过平坦面(4)使得由刃尖生成的线材表面的加工面的凹凸变小，因此平滑性得以提高而表面品质得以改进，抑制刃尖的缺损产生和工具磨耗。

Description

刮削工具
技术领域
本发明涉及一种在吊桥用线缆、弹簧等中使用的线材的制造工序中使用的、线材的表面的削皮(刮削)用的刮削工具。
背景技术
在热轧工序结束后的线材、特别是钢丝材的表面上，由于残留有氧化皮或轧制瑕疵等缺陷，因此大多存在凹凸。为了使这样的线材的表面平滑而改善表面的品质，大多通过冲模形状的刮削工具在线材的整周上切削除去其表面层(例如，参照专利文献1、2)。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本国特开2007-283432号公报
【专利文献2】日本国特开平5-228729号公报
在专利文献1所公开的线材的刮削方法中，从固定在互不相同的位置上的、喷嘴的朝向可调整的多个喷射装置向冲模的刃尖喷射冷却液，并同时进行刮削。由此，提高冲模的冷却效果，发热得以抑制，能够有效地抑制冲模的刃尖的损伤。此外，专利文献2所公开的刮削工具大致协调地具有以铜、铜合金为代表的比较软质的金属线用的刮削冲模所要求的耐磨耗性和韧性，无需一定进行以往必须进行的涂敷。此外，在该刮削工具中，前角为40°～50°，后角为3°～10°。由此，能够获得具有不会因刮削加工时的切削力而产生缺损、破裂的刃尖强度，且切粉顺畅排出的刮削工具。
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
然而，在专利文献1所公开的刮削方法中，需要直接向冲模的刃尖喷射冷却液的强制冷却装置，因此装置复杂。专利文献2主要从工具磨耗的观点公开了铜、铜合金等比较软质的金属线用的刮削冲模的刃尖形状，但其并非是将比铜、铜合金硬质的钢丝材作为对象的结构。此外，对刮削后的被切削面的平滑性也没有作出任何考虑。
在通过上述刮削工具对线材的表面层进行切削除去的过程中，由于残留氧化皮和表面的凹凸的影响，可能在刮削工具的刃尖上产生缺损。当在刃尖上产生缺损时，在线材的表面上残留加工瑕疵(切削瑕疵)且作用于刃尖的加工力(切削力)变大，因此工具磨耗明显进行，存在工具寿命缩短的问题。另一方面，从改进线材的表面品质的观点考虑，优选刮削后的线材的表面尽可能平滑。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种刮削工具，该刮削工具通过抑制切削除去过程中的刃尖的缺损产生及工具磨耗，从而工具寿命良好，并且使刮削后的线材的表面的平滑性提高。
【用于解决课题的手段】
为了解决所述的课题，在本发明中采用以下的结构。
本发明所涉及的刮削工具是削去线材的表面的刮削工具，其特征在于，所述刮削工具的切削刃的前角(rakeangle)处于负的范围内，在所述刮削工具的后隙面上形成有后角(clearanceangle)为零的平坦面。
在刮削工具的切削刃的前角形成为负值的情况下，即使在刮削工具的中心与线材的中心在刮削时略微偏离的情况下，切削分力也会作用在使被切削件(线材)向刮削工具的中心返回的方向上。通过使该切削分力作为一种调心作用而进行作用，从而线材不发生振动，刮削加工后的线材的表面的凹凸变小。由此，平滑性得以提高而表面的品质得以改进。此外，还能够获得抑制刃尖的缺损产生的效果。
此外，通过在刮削工具的后隙面上形成的后角为零的平坦面，能够发挥摩擦由刃尖生成的线材的加工面的作用，能够获得减少线材的表面的凹凸的效果。此外，通过平坦面，不仅能够获得所述摩擦的作用，而且还能够获得保持刮削之后的线材的作用，因此还能够获得进一步抑制线材的振动的效果。
在所述刮削工具中，优选：所述切削刃的前角处于-5°～-30°的范围内，线材的行进方向上的所述平坦面的长度处于0.1～1mm的范围内。
当前角大于-5°时，实质上无法获得上述的调心作用，无法获得通过减少刮削后的线材的表面的凹凸而改进表面的品质的效果。此外，当前角小于-30°时，刮削工具的锋利度变差，线材的表面的品质降低，并且也无法提高切削速度，因而切削效率降低。另一方面，当线材的行进方向上的平坦面的长度短于0.1mm时，摩擦线材表面的作用及保持线材的作用降低，几乎无法体现线材表面的凹凸的减少效果及线材的振动抑制效果。此外，当平坦面的长度长于1mm时，无法忽略切削阻力的增加。若切削阻力增加，则作用于刃尖上的加工力(切削力)变大，因此工具磨耗的进行变得明显，工具寿命缩短。
在所述刮削工具中，优选：所述切削刃的刃尖具有R10～R50(μm)的圆角。
通过在刃尖上形成R10～R50(μm)的圆角，能够抑制刮削中的刃尖的缺损的产生。此外，通过一定程度地增大该刃尖的圆角，还能够在后隙面上实质性地形成圆弧面。该圆弧面发挥对由刃尖生成的被切削件(线材)的加工面进行摩擦的作用，因此还能够获得减少线材的表面凹凸的效果。当刃尖圆角大于R50时，刮削后的线材的表面粗糙度(凹凸)增大，并且切削阻力也增大。此外，当刃尖的圆角小于R10时，通过该圆角形成的圆弧面无法摩擦由刃尖生成的加工面，线材的加工面保持原样，无法获得减少线材的表面凹凸的效果。并且，抑制刃尖的缺损的产生的作用效果也有所降低。
在所述刮削工具中，优选：所述切削刃由超硬合金、高速工具钢或者陶瓷形成。
【发明效果】
在该发明中，刮削工具的切削刃形成为前角成为负值。由此，即使在刮削工具的径向中心与线材的径向中心在刮削过程中稍微偏离的情况下，法线方向的切削分力也作用于使线材返回刮削工具的中心的方向。其结果是，在刮削过程中线材不发生振动，刮削后的线材的表面的凹凸变小，平滑性得以提高而表面的品质得以改进。此外，通过使形成在后隙面上的平坦面发挥摩擦由刃尖生成的线材的加工面的作用，能够获得减少线材的表面的凹凸的效果。进而，通过在切削刃的刃尖上形成圆角，能够发挥摩擦由刃尖生成的被切削件(线材)的加工面的作用，因此能够获得减少线材的表面的凹凸的效果。由此，还能够抑制刮削中的刃尖的缺损的产生，提高工具寿命。
附图说明
图1是示意性地表示通过本发明的一实施方式的刮削工具进行的刮削加工的说明图。
图2是表示图1的刮削工具的形状的说明图(主视图)。
图3是示意性地表示图1的刮削工具的切削刃的形状的说明图。
图4(a)是在以往技术的刮削加工过程中作用于线材上的切削分力的说明图，(b)是在通过图1的刮削工具进行的刮削加工过程中作用于线材上的切削分力的说明图。
图5是表示使切削刃的前角变化的情况下的刮削加工后的线材的表面粗糙度的图。
图6是表示使切削刃的后隙面的平坦面的长度变化了的情况下的刮削加工后的线材的表面粗糙度的图。
图7是表示使切削刃的刃尖圆角变化了的情况下的刮削加工后的线材的表面粗糙度的图。
具体实施方式
以下，根据附图1至图7对本发明的一实施方式进行说明。
图1是示意性地表示使用了一实施方式的刮削工具的线材的刮削加工的说明图。作为被切削件的钢丝材(以下记作“线材”)1通常在基于配置在刮削工具2的出侧(图1中的右侧)的卷绕机(未图示)产生的牵引力的作用下通过图2所示的形状的刮削工具2内。通过切削刃2a，线材1的表层1a在整周上被切削。线材1的表面缺陷与切屑1b一起被除去。如图3所示，削去线材1的表面的刮削工具2的切削刃2a以前角α成为-5°～-30°的范围的负值的方式形成。此外，切削刃2a的刃尖2af形成为R10～R50(μm)的圆弧状而具有圆角。此外，在后隙面3的接近刃尖2af的一侧形成有后角β为零的平坦面4。线材1的行进方向(图1的左右方向)上的平坦面4的长度为0.1～1mm。该刮削工具2可以由超硬合金、高速工具钢或者陶瓷形成。作为形成该刮削工具2的陶瓷，可以使用纯氧化铝系、或在氧化铝中添加有Ti等其他碳化物或氧化物的材料。
图4(a)表示刮削工具2的切削刃2a的前角α形成为零或正值的情况。这种情况下，若刮削工具2的径向中心与线材1的径向中心在刮削加工过程中略微偏离，则在由箭头A及B所示的法线方向的切削分力中，仅偏离量变大的方向的切削分力变大(箭头A>箭头B)。因此，使线材1从切削刃2a的中心偏离的力变大，无法进行稳定的刮削。
另一方面，图4(b)表示刮削工具2的切削刃2a的前角α形成为负值的情况。这种情况下，即使切削刃2a的径向中心与线材1的径向中心在刮削加工过程中略微偏离，如箭头C所示，切削分力也作用在使线材1返回刮削工具2的径向中心的方向。通过这种调心作用使线材1不产生振动，刮削加工后的钢丝材的表面的凹凸变小，能够提高平滑性而改进表面的品质。此外，这对于抑制切削刃2af的刃尖的缺损的产生也有效。
【实施例】
使用分别使前角α、后隙面的平坦面的长度及刃尖的圆角变化了的刮削工具进行了线径为的弹簧钢丝材的表层的刮削加工。然后，通过切削模拟计算出了刮削加工后的线材的表面粗糙度。图5～图7示出其结果。
在图5中，使刮削工具的前角α在负的范围(-5°～-50°)内变化的情况下的、刮削后的线材的表面粗糙度(凹凸)被曲线化。在此，后隙面的平坦面的长度为零，刃尖的圆角为50μm(R50)。由该结果可知，曲线处于前角α越变小、即负值的绝对值越变大则表面粗糙度越变大的方向。此外可知，若前角α小于-30°，则线材的表面粗糙度在后隙面的平坦面的长度为零的情况下超过作为允许基准的30μm。另一方面，在前角α为零或正值的情况下，如上所述，在刮削工具的中心与线材的中心在刮削加工过程中略微偏离时，使线材从刮削工具的中心偏离的力变大，无法进行稳定的刮削。
在图6中，使刮削工具的后隙面的平坦面的长度在0～2mm的范围内变化的情况下的、刮削加工后的线材的表面粗糙度(凹凸)被曲线化。在此，前角α为-5°，刃尖的圆角为10μm(R10)。当在后隙面形成0.1mm左右的长度的平坦面时，刮削后的线材的加工面的粗糙度(表面粗糙度)与未形成平坦面的情况(即，平坦面的长度为零的情况)相比大幅度减小。此外还发现，当平坦面的长度超过1mm时，与平坦面的长度为0.1mm这样短的情况相比，存在加工面的粗糙度(表面粗糙度)增大的倾向。
在图7中，使刮削工具的刃尖圆角在10～200μm的范围内变化的情况下的、刮削加工后的线材的表面粗糙度(凹凸)被曲线化。在此，前角α为-20°，后隙面的平坦面的长度为零。由该结果可知，随着刃尖圆角变大，线材的表面粗糙度也增加。若刃尖的圆角大到50μm，则线材的表面粗糙度接近作为允许基准的30μm，并且切削阻力也增加。在刃尖圆角为200μm这样极大的情况下，线材的表面粗糙度减小到25μm以下，但切削阻力增大，作用于刃尖上的加工力(切削力)变大。在这种情况下，工具磨耗的进行变得明显，工具寿命缩短。
以上，对本发明的实施方式及实施例进行了说明，但本发明不局限于上述的实施方式，只要在权利要求书记载的范围内就可以进行各种变更来加以实施。本申请基于2011年3月22日申请的日本专利申请(日本特愿2011-062721)，其内容作为参考引用于此。
【符号说明】
1···线材(钢丝材)
1a···表层
1b···切屑
2···刮削工具
2a···切削刃
2af···刃尖
3···后隙面
4···平坦面

Claims (2)

1.一种刮削工具，其削去线材的表面，所述刮削工具的特征在于，
所述刮削工具的切削刃的前角处于负的范围内，
在所述刮削工具的后隙面上形成有后角为零的平坦面，
所述切削刃的前角处于－5°～－30°的范围内，
线材的行进方向上的所述平坦面的长度处于0.1～1mm的范围内，
所述切削刃的刃尖具有R10～R50μm的圆角。
2.根据权利要求1所述的刮削工具，其特征在于，
所述切削刃由超硬合金、高速工具钢或者陶瓷形成。
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