CN103648695B - 负型切削镶刀，以及使用所述切削镶刀的刀头更换式旋转切削工具，刀头更换式旋转切削工具系统以及切削加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种负型切削镶刀，以及使用所述切削镶刀的刀头更换式旋转切削工具，刀头更换式旋转切削工具系统以及切削加工方法，负型切削镶刀具有四个粗加工用长边切削刃部和四个精加工用短边切削刃部交替连结而成的切削刃，若装配在粗加工用工具主体上就可进行粗加工，若装配在精加工用工具主体上就可进行精加工。将这种切削镶刀在用于粗加工或精加工后，再装配到精加工用工具主体或粗加工用工具主体上，就可进行精加工或粗加工，从而能够不遗漏地使用切削刃全周。

Description

负型切削镶刀，以及使用所述切削镶刀的刀头更换式旋转切削工具，刀头更换式旋转切削工具系统以及切削加工方法
技术领域
本发明涉及一种可对被削件进行粗加工以及精加工的负型切削镶刀、使用该切削镶刀的刀头更换式旋转切削工具以及刀头更换式旋转切削工具系统、以及使用所述刀头更换式旋转切削工具的铣削加工方法。
背景技术
装配于刀头更换式旋转切削工具的切削镶刀通常由于是WC-Co系的超硬合金制的，所以价高，因此，一直以来，将在上表面(前倾面)与侧面(后隙面)交叉的棱线部形成的切削刃做成能够尽可能有效利用的点对称的多边平板状。例如在四边形的情况下，转四次，可利用4部位的切削区域。
为了增加切削刃的切削区域，提出有所谓负型(两面型)的切削镶刀。负型切削镶刀在上表面以及下表面具有切削刃，因此，当上表面的切削刃都磨损时，将切削镶刀翻过来并再次装配在工具主体上，而将下表面的切削刃用于切削加工。因此，负型切削镶刀可以说具有2倍的切削刃。作为这种负型切削镶刀，提出有各种方案。
日本特开2001-157904号提出一种切削镶刀，其具有在各拐角区域副切削刃以及主切削刃相连的八边形，在上表面以及下表面各有八个、合计具有16个主切削刃。日本特开2006-224278号提出一种多边平板状的切削镶刀，在各边部具有主切削刃，在各拐角部具有隔着后隙面的一对副切削刃，在右切和左切使用的情况下，可以使用16次。日本特开2010-142948号提出一种四边形平板状的负型切削镶刀，其在各边部具有主切削刃部，在拐角部具有副切削刃部，一对副切削刃部之间的后隙面相对于中立面呈锐角交叉。日本特表2010-536599号提出一种能够进行精密切削加工的四边平板状的负型切削镶刀，其在上表面与侧面的交叉棱线或下表面与侧面的交叉棱线具有曲率半径R的凸曲线状副切削刃部，在上表面与拐角面的交叉棱线或下表面与拐角面的交叉棱线具有主切削刃部，主切削刃部的两端连结于副切削刃部。日本特开2011-51029号提出一种多边形板状的负型切削镶刀，其在边部具有主切削刃部，在拐角部具有副切削刃部。但是，这些切削镶刀并不具有粗加工用切削刃部与精加工用切削刃部这两方。
日本特表2000-503912号如图19所示，公开了一种由六条边部和六个角部115构成的六边形平板状的切削镶刀110，边部交替由粗切削用切削刃部113以及精切削用切削刃部114构成，因此，能够进行粗切削和精切削。但是，该切削镶刀110由于将粗切削用切削刃部113以及精切削用切削刃部114这两方都构造在边部，所以无法将角部115用于精切削。因此，日本特表2000-503912号的切削镶刀110无法用于模具腔室等的切削加工。
美国专利7,410,332号公开了一种大致四边形平板状的正面铣削镶刀200，如图20所示，其具有精加工用切削刃部201和粗加工用切削刃部202。精加工用切削刃部201以及粗加工用切削刃部202都形成在边部，一边上的精加工用切削刃部201由夹着角度β的角部207a的一对切削刃部201a、201b(201c、201d)构成，一边上的粗加工用切削刃部202由夹着角度β’的角部207b的一对切削刃部202a、202b(202c、202d)构成。因此，该正面铣削镶刀200相对于中央的安装孔209，不是90°对称，而是180°对称。因此，存在着在一个切削镶刀可使用的精加工用切削刃部以及粗加工用切削刃部的数量不够的问题。
发明内容
因此，本发明的第一目的在于，提供一种可用于粗加工以及精加工这两方的负型切削镶刀。
本发明的第二目的在于，提供一种装配所述切削镶刀而成的粗加工用刀头更换式旋转切削工具以及精加工用刀头更换式旋转切削工具。
本发明的第三目的在于，提供一种通过将所述切削镶刀与粗加工用工具主体以及精加工用工具主体组合，从而用一种切削镶刀进行粗加工以及精加工这两方的刀头更换式旋转切削系统。
本发明的第四目的在于，提供一种通过将所述切削镶刀与粗加工用工具主体以及精加工用工具主体组合，由此用一种切削镶刀进行粗加工以及精加工这两方的切削加工方法。
本发明的负型切削镶刀的特征在于，是具有上表面和下表面、以及在所述上表面的缘部与所述下表面的缘部之间延展的侧面的多边平板状，
所述上表面以及所述下表面各自具有四条边部以及四个拐角部，并且具有遍及缘部全周而形成的环状切削刃、从所述环状切削刃向内倾斜的环状倾斜面、及向所述环状倾斜面的内侧延展的保持面，
所述保持面具有从所述上表面贯通到所述下表面的螺纹孔，
各环状切削刃是将四条长边切削刃部和四条短边切削刃部交替连结而成，
各长边切削刃部由经点P而连结的长边主切削刃部和长边副切削刃部构成，
各短边切削刃部由经点Q而连结的短边主切削刃部和短边副切削刃部构成，所述短边主切削刃部经点R而连结于所述长边副切削刃部，
所述长边主切削刃部位于所述边部，所述长边副切削刃部、所述短边主切削刃部以及所述短边副切削刃部位于所述拐角部，
所述长边主切削刃部的长度L1以及所述短边主切削刃部的长度L3满足L1＞L3的条件。
优选所述长边主切削刃部的长度L1与所述短边主切削刃部的长度L3满足3≤L1/L3≤10的条件。
优选所述长边主切削刃部由在其长度方向中央部交叉的第一切削刃部以及第二切削刃部构成，所述第二切削刃部经点P而与所述长边副切削刃部连结，所述第一切削刃部与所述第二切削刃部的交叉角β是钝角。优选所述交叉角β满足150°≤β≤170°的条件。
优选相邻的所述第二切削刃部与所述长边副切削刃部所成的角度λ1、以及相邻的所述短边主切削刃部与所述短边副切削刃部所成的角度λ3分别满足：7°≤λ1≤20°、以及12°≤λ3≤30°的条件。
优选所述长边主切削刃部作为粗加工用的切削刃部使用，所述短边主切削刃部作为精加工用的切削刃部使用，从而所述环状切削刃的全周用于粗加工以及精加工。
本发明的粗加工用的刀头更换式旋转切削工具，其特征在于，
其具备：
具有多个镶刀安装座的粗加工用工具主体；以及
在所述镶刀安装座上分别以装卸自如的方式装配的上述切削镶刀，
所述切削镶刀的任一个连结点P处于所述工具主体的旋转中心轴线方向的最下点，并且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点P处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上。
本发明的精加工用的刀头更换式旋转切削工具，其特征在于，
其具备：
具有多个镶刀安装座的精加工用工具主体；以及
在所述镶刀安装座上分别以装卸自如的方式装配的上述切削镶刀，
所述切削镶刀的任一个连结点Q处于所述工具主体的旋转中心轴线方向的最下点，并且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点Q处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上。
优选在上述粗加工用刀头更换式旋转切削工具以及精加工用刀头更换式旋转切削工具的任一者中，
所述切削镶刀的处于拐角部的两侧的侧面的一方具有与所述拐角部相邻的具有第一切削刃部的侧面部和具有第二切削刃部的侧面部，
所述切削镶刀的处于拐角部的两侧的侧面的另一方具有与所述拐角部相邻的具有第二切削刃部的侧面部和具有第一切削刃部的侧面部，
与所述拐角部相邻的两侧面部的至少一方与所述工具主体的镶刀安装座的制约壁面部相接，且分别同与所述拐角部相邻的两侧面部相邻的两侧面部都与所述工具主体的镶刀安装座的制约壁面部相接，从而所述切削镶刀的处于拐角部两侧的至少三个侧面部受所述制约壁面部制约。
能够进行粗加工以及精加工这两方的本发明的刀头更换式旋转切削系统，其特征在于，具备：
具有多个镶刀安装座的粗加工用工具主体；
具有多个镶刀安装座的精加工用工具主体；以及
上述切削镶刀，
当在所述粗加工用工具主体的镶刀安装座上装卸自如地装配所述切削镶刀时，可以进行粗加工，此时，所述切削镶刀的任一个连结点P处于所述粗加工用工具主体的旋转中心轴线方向的最下点，并且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点P处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上，
当在所述精加工用工具主体的镶刀安装座上装卸自如地装配所述切削镶刀时，可以进行精加工，此时，所述切削镶刀的任一个连结点Q处于所述精加工用工具主体的旋转中心轴线方向的最下点，并且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点Q处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上。
对被削件进行粗加工以及精加工的本发明的方法的特征在于，
准备具有多个镶刀安装座的粗加工用工具主体、具有多个镶刀安装座的精加工用工具主体、及上述切削镶刀，
以所述切削镶刀的任一个连结点P处于所述粗加工用工具主体的旋转中心轴线方向的最下点、且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点P处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上的方式，装卸自如地将所述切削镶刀装配在所述粗加工用工具主体的镶刀安装座上，由此对所述被削件进行粗加工，
以所述切削镶刀的任一个连结点Q处于所述精加工用工具主体的旋转中心轴线方向的最下点、且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点Q处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上的方式，装卸自如地将所述切削镶刀装配在所述精加工用工具主体的镶刀安装座上，由此对所述被削件进行精加工，
此时，将用于粗加工的切削镶刀再装配在所述精加工用工具主体的镶刀安装座上而进行精加工，或将用于精加工的切削镶刀再装配在所述粗加工用工具主体的镶刀安装座上而进行粗加工，或者进行两方。
发明效果
本发明的负型切削镶刀在单面分别各具有四个粗加工用切削刃部和精加工用切削刃部，因此，装配在粗加工用工具主体以及精加工用工具主体上而能够进行被削件的粗加工以及精加工这两方。因此，能够削减每一把切削镶刀的使用成本。另外，将用于粗加工的切削镶刀再装配在精加工用工具主体上，或将用于精加工的切削镶刀再装配在粗加工用工具主体上，而能够使用切削镶刀的所有的粗加工用切削刃部以及精加工用切削刃部，因此能够进一步削减每一把切削镶刀的使用成本。
由于粗加工用切削刃部比精加工用切削刃部长，因此能够高效地进行粗加工，并且可以提高精加工面的精度。
当将本发明的切削镶刀与粗加工用工具主体以及精加工用工具主体组合时，粗加工以及精加工这两方都能够进行，因此，没必要分别准备粗加工用切削镶刀以及精加工用切削镶刀，能够由一种切削镶刀进行粗加工以及精加工这两方。因此，削减制作切削镶刀的成本。
具有上述特征的本发明的切削镶刀、刀头更换式旋转切削工具以及切削加工方法适于金属产品或合成树脂产品的成形用模具、金属制的各种零件等的高效率的切削加工。
附图说明
图1是表示本发明的切削镶刀的一例的立体图。
图2是表示图1所示的切削镶刀的一方的上表面的俯视图。
图3是图1所示的切削镶刀的侧视图。
图4是详细表示图2的圆B内的构造的局部放大俯视图。
图5是图2的A-A剖面图。
图6是表示装配本发明的切削镶刀的粗加工用工具主体的侧视图。
图7是表示装配本发明的切削镶刀的精加工用工具主体的侧视图。
图8(a)是图6所示的粗加工用工具主体的立体图。
图8(b)是图7所示的精加工用工具主体的立体图。
图9是表示在图6所示的粗加工用工具主体上装配本发明的切削镶刀而成的粗加工用刀头更换式旋转切削工具的侧视图。
图10是表示在图7所示的精加工用工具主体上装配本发明的切削镶刀而成的精加工用刀头更换式旋转切削工具的侧视图。
图11(a)是概略表示二面制约的情况的切削镶刀的侧面部与粗加工用工具主体的镶刀安装座的制约壁面之间的位置关系的图，是表示侧面部与制约壁面分开的状态的图。
图11(b)是概略表示二面制约的情况的切削镶刀的侧面部与粗加工用工具主体的镶刀安装座的制约壁面之间的位置关系的图，是表示侧面部与制约壁面相接的状态的图。
图12(a)是表示在三面制约的一例的情况下制约切削镶刀的侧面部的粗加工用工具主体的镶刀安装座的壁面的局部立体图。
图12(b)是表示在三面制约的另外例子的情况下制约切削镶刀的侧面部的粗加工用工具主体的镶刀安装座的壁面的局部立体图。
图12(c)是表示在四面制约的情况下制约切削镶刀的侧面部的粗加工用工具主体的镶刀安装座的壁面的局部立体图。
图13是表示几何学定位粗加工用工具主体的镶刀安装座的制约壁面的方法的概略图。
图14(a)是概略表示二面制约的情况的切削镶刀的侧面部与精加工用工具主体的镶刀安装座的制约壁面之间的位置关系的图，是侧面部与制约壁面分开的状态的图。
图14(b)是概略表示二面制约的情况的切削镶刀的侧面部与精加工用工具主体的镶刀安装座的制约壁面之间的位置关系的图，是表示侧面部与制约壁面相接的状态的图。
图15是表示几何学定位精加工用工具主体的镶刀安装座的制约壁面的方法的概略图。
图16是表示使用了图9所示的粗加工用刀头更换式旋转切削工具的粗加工的局部放大图。
图17是表示使用了图10所示的精加工用刀头更换式旋转切削工具的精加工的局部放大图。
图18是表示实施例2的粗切削加工时间与长边切削刃部的后隙面的磨损宽度之间的关系的坐标图。
图19是表示日本特表2000-503912号公开的切削镶刀的立体图。
图20是表示美国专利7,410,332号公开的正面铣削镶刀的立体图。
具体实施方式
参照附图以下详细说明本发明的实施方式的详细情况，但本发明不限于此，在本发明技术思想的范围内可以进行各种变更。
[1]切削镶刀
(A)整体形状
图1是表示本发明的切削镶刀1的一例的立体图，图2是图1所示的切削镶刀的俯视图，图3是图1所示的切削镶刀的侧视图。例如由超硬合金构成的本发明的切削镶刀1是平面形状为多边形的平板状。如图1～图3所示，切削镶刀1具有：多边形的上表面2；与上表面2对置的多边形的下表面3；在上表面2的缘部与下表面3的缘部之间延展的侧面4。
切削镶刀1是所谓负(两面)型的切削镶刀，即，沿着上表面2的缘部与侧面4的棱线以及沿着下表面3的缘部与侧面4的棱线分别在全周上具有切削刃6。切削刃6遍及上表面2以及侧面4的全周形成，因此，称为“环状切削刃”。在负型切削镶刀1中，上表面2和下表面3的形状完全相同，因此，以下仅对上表面2详细说明，其说明可直接适用于下表面3。
如上所述，本发明的负型切削镶刀1在表背(上表面2以及下表面3)分别交替具有各四个粗加工用的切削刃部以及精加工用的切削刃部，合计具有16个(粗加工用的切削刃部8个、以及精加工用的切削刃部8个)切削刃部。
如图1以及图2所示，在环状切削刃6中，粗加工用的四条长边切削刃部7和精加工用的四条短边切削刃部8遍及全周交替连结。位于边部10的各长边切削刃部7由长边主切削刃部7a以及在长边主切削刃部7a的一端在点P连结的长边副切削刃部7b构成。环状切削刃6整体具有四个连结点P。另外，各短边切削刃部8由在长边副切削刃部7b的另一端在点R连结的短边主切削刃部8a；以及在短边主切削刃部8a的另一端在点Q连结的短边副切削刃部8b构成。短边副切削刃部8b的另一端在点S连结于长边主切削刃部7a的一端。环状切削刃6整体具有四个连结点Q。
如图1以及图2所示，环状切削刃6在各拐角部5具有长边副切削刃部7b、短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部8b，短边主切削刃部8a位于拐角部5的中央，长边副切削刃部7b在点R连结于短边主切削刃部8a的一端，在点Q连结于短边副切削刃部8b。
在图1以及图2所示的例子中，长边主切削刃部7a由在其长度方向中间点M或在其附近连结的两个直线状切削刃部(第一切削刃部7a1以及第二切削刃部7a2)构成。在第二切削刃部7a2的另一端(点P)连结长边副切削刃部7b。第一切削刃部7a1与第二切削刃部7a2以角度β交叉，因此，有时还将中间点M称为交叉点M。第一切削刃部7a1与第二切削刃部7a2的交叉角β(切削镶刀1的安装孔12侧的角度)是钝角。交叉角β优选满足150°≤β≤170°的条件。
第一切削刃部7a1和第二切削刃部7a2可以分别是俯视时向切削镶刀1的外侧平缓突出的圆弧状。当第一切削刃部7a1以及第二切削刃部7a2是向外侧平缓突出的圆弧形状的情况下，交叉角β是连接第一切削刃部7a1的两端的直线与连接第二切削刃部7a2的两端的直线所成的角度。
由于长边主切削刃部7a由以在中间点M向外稍微突出方式交叉的第一切削刃部7a1和第二切削刃部7a2构成，因此，本发明的切削镶刀1的平面形状可以说是具有四个拐角部5的以四边形为基础的大致八边形。
根据第一切削刃部7a1和第二切削刃部7a2在中间点M或在其附近以钝角的交叉角β连结的结构，可得到下述效果。
(1)长边主切削刃7a在中间点M以交叉角β被分割为第一切削刃部7a1和第二切削刃部7a2，因此，在切削加工中，可以分开使用第一切削刃部7a1和第二切削刃部7a2。例如，在高硬度的被削件的切削加工的情况下，为了防止切削刃的缺损，减少轴向切入量(ap值)，仅使用第二切削刃部7a2。另一方面，在硬度比较低的(快削性)被削件的切削加工的情况下，通过使用第二切削刃部7a2和第一切削刃部7a1双方，能够以长的切削刃部，进行轴向切入量(ap值)也设定得大的高效、高进给加工。这尤其在将长边切削刃部7用于粗加工的情况下有效。
(2)在本发明的切削镶刀是超硬合金制的情况下，烧制超硬合金粉末的冲压成形体时产生的变形量需要尽量少，但若第一切削刃部7a1与第二切削刃部7a2的交叉角β是钝角(尤其150°≤β≤170°)，则在冲压成形用模具的腔室内的应力集中得到缓和，冲压成形体的密度均一化。由此，在冲压成形体的烧结工序中，冲压成形体的收缩均一化，烧结体的变形减少。本发明的切削镶刀1由于是使用在上表面2以及下表面3设置的切削刃的负型，因此，为了减少超硬合金烧结体的变形量，并维持上表面2与下表面3的对称性，设置钝角的交叉角β(150°≤β≤170°)是重要的。
在本发明的切削镶刀1中，构成长边主切削刃部7a的第一切削刃部7a1与第二切削刃部7a2主要作为粗切削加工用的切削刃部起作用，在点P与长边主切削刃部7a相邻的长边副切削刃部7b作为抑制(调整)长边主切削刃部7a所粗加工的切削面的粗糙度的擦试(wiper)刃起作用。
切削镶刀1的上表面2由沿环状切削刃6的环状倾斜面9和被环状倾斜面9的内端(下端)包围的平坦的保持面11构成。环状倾斜面9如图5所示，由第一倾斜面(第一前倾面)9a和从第一环状倾斜面9a的下端延伸到保持面11的第二环状倾斜面(第二前倾面)9b构成。保持面11是与切削镶刀1的厚度方向正交的平面，且与工具主体的镶刀就座面密接。通过环状倾斜面9，保持面11位于环状切削刃6的下方(厚度方向内侧)。在保持面11的中央部形成有安装孔12，该安装孔12将切削镶刀1从上表面2贯通到下表面3。通过贯通安装孔12的螺钉，切削镶刀1固定在镶刀就座面上。
在保持面11上，在各拐角部5的附近设有标记13。切削镶刀1顺次使用所有的粗加工用切削刃部以及精加工用切削刃部，因此，为了能够确认使用完的切削刃部而具有标记13。在标记13上例如可以印刻1～4的数字，不弄错使用的拐角部5的顺序。
在上表面2以及下表面3的对应的环状切削刃6、6之间延展的侧面4与切削镶刀1的厚度方向平行，且与上表面2以及下表面3的保持面11正交。切削镶刀1由于是多边平板状，因此如图1～图3所示，侧面4具有：在与上下表面2、3的棱线上具有第一切削刃部7a1、7a1的侧面部4a1；在与上下表面2、3的棱线上具有第二切削刃部7a2、7a2的侧面部4a2；在与上下表面2、3的棱线上具有长边副切削刃部7b、7b的侧面部4a3；在与上下表面2、3的棱线上具有短边主切削刃部8a、8a的侧面部4b1、4b1；以及在与上下表面2、3的棱线具有短边副切削刃部8b、8b的侧面部4b2。各边部10处的侧面4由与第一切削刃部7a1以及第二切削刃部7a2对应的侧面部4a1以及侧面部4a2构成，各拐角部5处的侧面4由与长边副切削刃部7b、短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部8b对应的侧面部4a3、4b1以及4b2构成。第一切削刃部7a1与第二切削刃部7a2在中间点M或在其附近以钝角的交叉角β连结，因此，在以中间点M为中心的微小的切削刃部之间设有宽度窄的侧面部4c。
在图示的例子中，构成环状切削刃6的各切削刃部是直线状，但也可以将这些切削刃部的全部或一部分做成向外平缓突出的凸曲线状。在各切削刃部是平缓的凸曲线状的情况下，构成侧面4的各侧面部4a1···4c也优选是仿形于凸曲线的平缓的凸曲面状。
当第一切削刃部7a1与第二切削刃部7a2的交叉点(中间点M)处于长边主切削刃部7a的中点时，上表面2以及下表面3的平面形状相对于安装孔12的中心对称。为了使超硬合金的烧结收缩均一化，优选交叉点M位于长边主切削刃部7a的中点。
(B)切削刃
如图2所示，当设构成长边切削刃部7的长边主切削刃部7a的长度为L1，设长边副切削刃部7b的长度为L2，设短边主切削刃部8a的长度为L3，设短边副切削刃部8b的长度为L4时，L1＞L3、且L2、L3以及L4实质相同。所谓“实质相同”，是指L2、L3以及L4没必要完全相同，允许有百分之几的误差。进而，L1与L3优选满足3≤L1/L3≤10的条件。
在优选的实施方式中，粗加工用的长边主切削刃部7a的长度L1是5.0mm以上，第一切削刃部7a1以及第二切削刃部7a2的长度分别是2.5mm以上，构成精加工用的短边切削刃部8的短边主切削刃部8a的长度L3是1.0mm以上。
各切削刃部的长度L1、L2、L3、L4是各切削刃部的两端间的直线距离。例如，长边主切削刃部7a的长度L1是长边主切削刃部7a的一端(点S)与另一端(点P)的直线距离，长边副切削刃部7b的长度L2是长边副切削刃部7b的一端(点P)与另一端(点R)的直线距离，短边主切削刃部8a的长度L3是短边主切削刃部8a的一端(点R)与另一端(点Q)的直线距离，短边副切削刃部8b的长度L4是短边副切削刃部8b的一端(点Q)与另一端(点S)的直线距离。在构成环状切削刃6的各切削刃部是平缓凸曲线状的情况下，各切削刃部的长度L1、L2、L3、L4也与上述同样，是各切削刃部的两端间的直线距离。
优选使长边主切削刃部7a的长度L1比短边主切削刃部8a的长度L3大，且使长边主切削刃部7a的长度L1是5.0mm以上。设成L1＞L3的理由在于，在不仅具有多个粗加工用切削刃部(长边主切削刃部7a以及长边副切削刃部7b)且具有多个精加工用切削刃部(短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部ab)的本发明的切削镶刀中，为了粗加工的高效率化，需要使长边主切削刃部7a的长度L1大于精加工用短边主切削刃部8a的长度L3。另外，设成L1≥5.0mm的理由在于，若长边主切削刃部7a的长度L1小于5.0mm，则使用长边主切削刃部7a的粗加工的效率低。需要说明的是，若长度L1过大，则作用于长边主切削刃部7a的粗加工时的负荷变得过大，因此优选L1的上限是12mm左右。
优选使短边主切削刃部8a的长度L3为1.0mm以上。设成L3≥1.0mm的理由在于，虽然需要使精加工用的短边主切削刃部8a的长度L3比粗加工用的长边主切削刃部7a的长度L1短，但如果设L3为1.0mm以上，则精加工面的表面粗糙度变小。但是，若L3过大，则精加工时作用于短边主切削刃部8a的切削负荷变得过大，产生振动或切削刃部的早期磨损，精加工面的表面粗糙度有可能变大。因此，短边主切削刃部8a的长度L3的上限优选是5mm左右。需要说明的是，为了使精加工面的表面粗糙度良好，优选将构成短边切削刃部8的短边主切削刃部8a和短边副切削刃部8b做成向外平缓突出的圆弧形状。
如上所述，通过将WC粉末和Co粉末的超硬合金粉末的冲压成形体在约1300～1400℃的温度下烧结而制造的本发明的切削镶刀由于在烧结工序中稍微收缩，因此，需要使各部位的收缩率均一化而使烧结体的尺寸精度收纳在既定范围内。为此，优选以满足3≤L1/L3≤10的条件的方式设定L1以及L3，并且在切削镶刀1设置四个拐角部5，进而在长边切削刃部7的中间点M还形成角部，将平面形状做成大致八边形。
环状切削刃6之中的拐角部5处的切削刃部由长边副切削刃部7b、短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部8b构成。如图4所示，构成长边切削刃部7a的第二切削刃部7a2和在点P与其连结的长边副切削刃部7b所成的角度λ1优选以满足7°≤λ1≤20°的条件的方式进行设定。角度λ1是由连接第二切削刃部7a2的两端P和M的直线与连接长边副切削刃部7b的两端P和R的直线所成的角度。由第一切削刃部7a1以及第二切削刃部7a2构成的长边主切削刃部7a在粗加工时作为主切削刃部起作用，长边副切削刃部7b作为调整长边主切削刃部7a所粗加工的切削面的表面粗糙度的切削刃部(擦试刃)起作用，因此，若λ1＜7°，则对被削件的轴向的切入量过小，粗加工的效率低。另一方面，若λ1＞20°，则粗加工的切屑变得过厚，引起长边主切削刃部7a的早期磨损。因此，角度λ1优选设定在7°≤λ1≤20°的范围。尤其在进行高硬度的被削件的粗加工的情况下，角度λ1的上限优选是15°。
精加工用的短边主切削刃部8a和在点Q与其连结的短边副切削刃部8b所成的角度λ3优选以满足12°≤λ3≤30°的条件的方式进行设定。角度λ3是由连接短边主切削刃部8a的两端R和Q的直线与连接短边副切削刃部8b的两端Q和S的直线所成的角度。若使λ3小于12°，则精加工的轴向的切入量不够，精加工的效率低下。另外，若λ3在30°以下，则精加工时在短边主切削刃部8a上不会施加大的负荷，可以防止早期磨损。更优选的角度λ3是满足15°≤λ3≤27°的条件。
由长边副切削刃部7b与短边主切削刃部8a所成的角度λ2优选以满足20°≤λ2≤35°的条件的方式进行设定，由短边副切削刃部8b与第一切削刃部7a1所成的角度λ4优选以满足8°≤λ4≤16°的条件的方式进行设定。
装配有在两面(上表面2以及下表面3)具有切削刃的本发明的负型切削镶刀1的刀头更换式旋转切削工具，为了确保切削加工时的后角，具有负的轴前角(轴向前角)，因此，切削刃只配备于上表面，相比装配有轴前角为正的正型的切削镶刀的刀头更换式旋转切削工具，承受更大的切削阻力。因此，如图5所示，本发明的切削镶刀1具有从上表面2以及下表面3的环状切削刃6分别到保持面11而向下方倾斜的环状倾斜面9。作为前倾面起作用的环状倾斜面9是由沿着环状切削刃6的第一环状倾斜面9a、以及在第一环状倾斜面9a的内端与保持面11之间延展的第二环状倾斜面9b构成的二段倾斜面。通过二段的环状倾斜面9，装配于工具主体的本发明的切削镶刀1的轴向前角接近正的值，降低切削阻力。
第一环状倾斜面9a相对于与切削镶刀1的厚度方向正交的平面所成的倾斜角α1优选以满足0°＜α1≤20°的条件的方式进行设定。另外，第二环状倾斜面9b相对于与切削镶刀1的厚度方向正交的平面所成的倾斜角α2优选以满足15°≤a2≤30°、且满足a1＜α2的条件的方式进行设定。为了确保在低切削阻力以及高效率切削加工下的足够的刀尖强度，优选将倾斜角α1设在5～15°的范围内，将倾斜角α2设在15～25°的范围内。
[2]刀头更换式旋转切削工具的结构
图6以及图8(a)表示要装配本发明的切削镶刀1的粗加工用工具主体14的一例，图7以及图8(b)表示要装配本发明的切削镶刀1的精加工用工具主体15的一例。粗加工用工具主体14以及精加工用工具主体15都是刀头更换式旋转切削工具用的孔型的工具主体，并沿外周具有用于通过螺钉以可装卸的方式装配切削镶刀1的多个(例如3～6个)镶刀安装座。当然，这些工具主体不限于孔型，也可以是柄型。工具主体14、15的后端部是装配于切削加工机的部分。工具主体14、15可由合金工具钢(例如SKD61等)制作。
(A)粗加工用的刀头更换式旋转切削工具
如图6以及图8(a)所示，在本发明的粗加工用刀头更换式旋转切削工具的工具主体14上设置的多个镶刀安装座14a分别具备：制约壁面14b；位于制约壁面14b的半径方向外方的平面状的镶刀就座面14c；在镶刀就座面14c的大致中央部设置的螺纹孔18。相对于镶刀就座面14c以既定的高度延展的制约壁面14b具有：外侧的一对平面状制约壁面部14b1、14b2；以及内侧的一对自由壁面部14d1、14d2。在相邻的自由壁面部14d1以及14d2之间设有大槽部14f1，在相邻的制约壁面部14b1与自由壁面部14d1之间、以及在相邻的自由壁面部14d2与制约壁面部14b2之间分别设有小槽部14f2。
图11(a)以及图11(b)表示切削镶刀1的二面制约的情况的例子。与制约壁面14b相接的切削镶刀1的侧面部，从图中左侧起算按顺时针方向，为第一侧面部4a1、第二侧面部4a2、第三侧面部4a3、第四侧面部4b1、第五侧面部4b2、第六侧面部4a1、以及第七侧面部4a2。当将切削镶刀1固定于镶刀安装座14a时，第一侧面部4a1受制约壁面部14b1制约，第二侧面部4a2面对自由壁面部14d1，第六侧面部4a1面对自由壁面部14d2，第七侧面部4a2受制约壁面部14b2制约。
制约壁面部14b1与自由壁面部14d1的角度、以及制约壁面部14b2与自由壁面部14d2的角度都设定成与上述交叉角β相同或者大致相同。
制约壁面部14b1、14b2以及自由壁面部14d1、14d2的宽度(与镶刀就座面14c平行的方向的长度)优选是第一切削刃部7a1(第二切削刃部7a2)的长度的3/4左右。
由第三侧面部4a3、第四侧面部4b1以及第五侧面部4b2构成的拐角部5进入大槽部14f1，第一侧面部4a1与第二侧面部4a2的中间点M的角部以及第六侧面部4a1与第七侧面部4a2的中间点M的角部分别进入小槽部14f2。因此，拐角部5以及中间点M的角部不与制约壁面14b接触。
通过切削镶刀1的第一侧面部4a1以及第七侧面部4a2与安装座14a的制约壁面部14b1以及14b2的抵接，阻止切削加工负荷造成的切削镶刀1的转动(错位)。另一方面，优选在切削镶刀1的第二侧面部4a2以及第六侧面部4a1与安装座14a的自由壁面部14d1以及14d2之间，存在最大0.05mm左右的间隙。
另外，通过在镶刀就座面14c的周围设置的低的台阶部(后隙部)14e，装配于镶刀安装座14a的切削镶刀1的环状切削刃6以及环状倾斜面9不与就座面14c接触。因此，即使将切削镶刀1固定于镶刀就座面14c，环状切削刃6也不会损伤。
图12(a)表示对在粗加工用工具主体14的镶刀安装座14a安装的切削镶刀1进行三面制约的情况的一例。当然，对在精加工用工具主体15的镶刀安装座15a上安装的切削镶刀1进行三面制约的情况也基本相同。在图12(a)中，对在三面制约时与切削镶刀1的侧面部相接的壁面部施加阴影线。当将切削镶刀1固定于镶刀安装座14a时，第一侧面部4a1受制约壁面部14b1制约，第二侧面部4a2面对自由壁面部14d1，第六侧面部4a1受制约壁面部14d2制约，第七侧面部4a2受制约壁面部14b2制约。通过切削镶刀1的第一侧面部4a1、第六侧面部4a1以及第七侧面部4a2与安装座14a的制约壁面部14b1、14d2以及14b2的抵接，阻止因切削加工负荷造成的切削镶刀1的转动(错位)。另一方面，优选在切削镶刀1的第二侧面部4a2与安装座14a的自由壁面部14d1之间存在最大0.30mm左右的间隙。通过该三面制约，在切削镶刀1的安装中，可得到优异的正面振摆精度以及外径振摆精度。对于上述以外的点，基本上可以与二面制约的情况相同。
图12(b)表示对安装于粗加工用工具主体14的镶刀安装座14a上的切削镶刀1进行三面制约的情况的另外的例子。当然，对安装于精加工用工具主体15的镶刀安装座15a上的切削镶刀1进行三面制约的情况也基本相同。在图12(b)中，对在三面制约时与切削镶刀1的侧面部相接的壁面部施以阴影线。当将切削镶刀1固定于镶刀安装座14a时，第一侧面部4a1受制约壁面部14b1制约，第二侧面部4a2受制约壁面部14d1制约，第六侧面部4a1面对自由壁面部14d2，第七侧面部4a2受制约壁面部14b2制约。通过切削镶刀1的第一侧面部4a1、第二侧面部4a2以及第七侧面部4a2与安装座14a的制约壁面部14b1、14d1以及14b2的抵接，阻止因切削加工负荷造成的切削镶刀1的转动(错位)。另一方面，优选在切削镶刀1的第六侧面部4a1与安装座14a的自由壁面部14d2之间存在最大0.30mm左右的间隙。对于上述以外的点，基本上可以与二面制约的情况相同。
图12(c)表示对安装于粗加工用工具主体14的镶刀安装座14a的切削镶刀1进行四面制约的情况。当然，对安装于精加工用工具主体15的镶刀安装座15a上的切削镶刀1进行四面制约的情况也基本相同。在图12(c)中，对在四面制约时与切削镶刀1的侧面部相接的壁面部施以阴影线。当将切削镶刀1固定于镶刀安装座14a时，第一侧面部4a1受制约壁面部14b1制约，第二侧面部4a2受制约壁面部14d1制约，第六侧面部4a1受制约壁面部14d2制约，第七侧面部4a2受制约壁面部14b2制约。通过切削镶刀1的第一侧面部4a1、第二侧面部4a2、第六侧面部4a1以及第七侧面部4a2与安装座14a的制约壁面部14b1、14d1、14d2以及14b2的抵接，阻止因切削加工负荷造成的切削镶刀1的转动(错位)。对于上述以外的点，基本上可以与二面制约的情况相同。
本发明的粗加工用刀头更换式旋转切削工具的特征在于，以切削镶刀1的任一个连结点P处于旋转中心轴线O方向的最下点的方式设定制约壁面14b以及镶刀就座面14c的位置以及倾斜角。通过长边主切削刃部7a的第二切削刃部7a2与长边副切削刃部7b的连结点P是最下点，进给方向前方的长边主切削刃部7a主要有利于切削，进给方向后方的长边副切削刃部7b发挥对主切削刃部7a所切削加工的加工面的表面粗糙度进行调整的功能。
本发明的粗加工用刀头更换式旋转切削工具，除了切削镶刀1的任一个连结点P处于旋转中心轴线O方向的最下点以外，优选与所述连结点P连结的第二切削刃部7a2有既定的倾斜角。表示第二切削刃部7a2的倾斜角的切入角度κ1是由连接作为最下点的连结点P和连结点M的直线与在连结点P与旋转中心轴线O正交的平面所成的角度。另外，表示与所述第二切削刃部7a2在点M连结的第一切削刃部7a1的倾斜角的切入角度κ2，是由连接连结点M和连结点S的直线与垂直于旋转中心轴线O的平面所成的角度。第一切削刃部7a1与第二切削刃部7a2的交叉角是β，因此，κ2＝κ1+(180°-β)。为了实现粗加工的高效化，切入角度κ1、κ2分别优选设定成满足5°≤κ1≤20°、以及15°≤κ2≤50°的条件。
当然，切削镶刀1的最下点的连结点P都位于垂直于旋转中心轴线O的同一平面上。其结果是，所有的切削镶刀1的粗加工用的长边主切削刃部7a以及长边副切削刃部7b与被削件均等接触，因此，能够圆滑地进行高进给的粗加工。另外，还可以抑制抖颤等的发生，因此，能够防止在切削镶刀1的切削刃上产生崩刃或缺损等。
为了使切削镶刀1的任一个连结点P位于旋转中心轴线O方向的最下点、且将所述连结点P处的第二切削刃部7a2的切入角度κ1设定于既定的范围内，将制约壁面14b以及镶刀就座面14c的位置以及倾斜角设定在既定的范围。为了进行该设定，例如可采用图13所示那样的几何学的方法。
图13所示的三角形ABP由：通过位于最下点的连结点P和位于最上点的连结点P的一条直线、以及与切削镶刀1的长边主切削刃部7a的第一以及第二切削刃部7a1、7a2相接的两条直线构成。因此，三角形ABP由切削镶刀1的形状决定。当在三角形ABP中记入线段AP的长度L5、线段AM的长度L6、第一切削刃部7a1以及第二切削刃部7a2的长度L7、以及第一切削刃部7a1和第二切削刃部7a2的交叉角β时，制约壁面14b的制约壁面部14b1、14b2以及自由壁面部14d1、14d2以及镶刀就座面14c的位置以及倾斜角就确定。当然，制约壁面部14b1、14b2以及自由壁面部14d1、14d2的定位方法不限于此
如图13所示，制约壁面部14b1、14b2以及自由壁面部14d1、14d2相对于位于最下点的连结点P而言的倾斜角是对应于第二切削刃部7a2的切入角度κ1而改变的。因此，只要对应于希望的切入角度κ1来变更制约壁面部14b1、14b2以及自由壁面部14d1、14d2的倾斜角即可。
如图13所示，制约壁面部14b1、14b2以及自由壁面部14d1、14d2的位置以及倾斜角由切削镶刀1的形状决定，因此，在使用不同形状的切削镶刀1时，只要对应于其形状而适当决定制约壁面部14b1、14b2以及自由壁面部14d1、14d2的位置以及倾斜角即可。
在使切削镶刀1的上表面2或下表面3的保持面11与镶刀就座面14c密接、且使切削镶刀1的各侧面部抵接于制约壁面14b的对应的制约壁面部14b1、14b2的状态下，当把螺钉16插通在切削镶刀1的安装孔12中且以既定转矩拧入镶刀就座面14c的螺纹孔18中时，切削镶刀1以连结点P处于旋转中心轴线O方向的最下点的方式被牢固地固定在粗加工用工具主体14的镶刀安装座14a上。
对于装配在镶刀安装座14a上的所有的切削镶刀1的连结点P是否处于粗加工用的刀头更换式旋转切削工具的最下点，可由搭载了具有CCD等拍摄元件的相机的图像处理装置确认。根据需要，可以基于连结点P的测定结果，对切削镶刀1向镶刀安装座14a上的装配位置进行微调。
(B)精加工用的刀头更换式旋转切削工具
在本发明的精加工用刀头更换式旋转切削工具的工具主体15的各镶刀安装座15a上装配切削镶刀1，以将短边切削刃部8(由隔着连结点Q而相邻的短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部8b构成)用于切削加工。
图7以及图8(b)所示的精加工用工具主体15与图6以及图8(a)所示的粗加工用工具主体14的不同点在于，如图10所示，以切削镶刀1的任一个连结点Q处于旋转中心轴线O方向的最下点的方式，决定镶刀就座面15c以及制约壁面15b的配置。
如图7以及图8(b)所示，在本发明的精加工用刀头更换式旋转切削工具的工具主体15上设置的多个镶刀安装座15a分别具备：制约壁面15b；位于制约壁面15b的半径方向外方的平面状的镶刀就座面15c；以及在镶刀就座面15c的大致中央部设置的螺纹孔19。相对于镶刀就座面15c以既定高度延展的制约壁面15b具有：外侧的一对平面状制约壁面部15b1、15b2；及内侧的一对自由壁面部15d1、15d2。在相邻的自由壁面部15d1以及15d2之间设有大槽部15f1，在相邻的制约壁面部15b1与自由壁面部15d1之间、以及在相邻的自由壁面部15d2与制约壁面部15b2之间分别设有小槽部15f2。
图14(a)以及图14(b)表示制约壁面15b和与之相接的切削镶刀1的侧面部之间的位置关系。切削镶刀1的侧面部的编号接续于图11(a)以及图11(b)所示的侧面部的编号。因此，与制约壁面15b相接的切削镶刀1的侧面部从图中左侧起算按顺时针方向为第六侧面部4a1、第七侧面部4a2、第八侧面部4a3、第九侧面部4b1、第十侧面部4b2、第十一侧面部4a1、以及第十二侧面部4a2。当将切削镶刀1固定于镶刀安装座15a时，第六侧面部4a1受制约壁面部15b1制约，第七侧面部4a2面对自由壁面部15d1，第十一侧面部4a1面对自由壁面部15d2，第十二侧面部4a2受制约壁面部15b2制约。
制约壁面部15b1与自由壁面部15d1的角度、以及制约壁面部15b2与自由壁面部15d2的角度都设定成与上述交叉角β相同或大致相同。
制约壁面部15b1、15b2以及自由壁面部15d1、15d2的宽度(与镶刀就座面15c平行的方向的长度)优选是第一切削刃部7a1(第二切削刃部7a2)的长度的3/4左右。
由第八侧面部4a3、第九侧面部4b1以及第十侧面部4b2构成的拐角部5进入大槽部15f1，第六侧面部4a1和第七侧面部4a2的中间点M的角部以及第十一侧面部4a1和第十二侧面部4a2的中间点M的角部分别进入大槽部15f2。因此，拐角部5以及中间点M的角部不与制约壁面15b接触。
通过切削镶刀1的第六侧面部4a1以及第十二侧面部4a2与制约壁面部15b1以及15b2的抵接，阻止因切削加工负荷造成的切削镶刀1的转动(错位)。另一方面，优选在切削镶刀1的第七侧面部4a2以及第十一侧面部4a1与自由壁面部15d1以及15d2之间存在最大0.05mm左右的间隙。
另外，通过在镶刀就座面15c的周围设置的低的台阶部(后隙部)15e，装配于镶刀安装座15a的切削镶刀1的环状切削刃6以及环状倾斜面9不与就座面15c接触。因此，即使将切削镶刀1固定于镶刀就座面15c，环状切削刃6也不会损伤。
本发明的精加工用刀头更换式旋转切削工具的特征在于，以使切削镶刀1的任一个连结点Q处于旋转中心轴线O方向的最下点的方式，设定制约壁面15b以及镶刀就座面15c的位置以及倾斜角。通过使短边切削刃部8的短边主切削刃部8a和短边副切削刃部8b的连结点Q是最下点，从而进给方向前方的短边主切削刃部8a主要有助于切削，进给方向后方的短边副切削刃部8b发挥对主切削刃部8a所切削加工的加工面的表面粗糙度进行调整的功能。
本发明的精加工用刀头更换式旋转切削工具，除了切削镶刀1的任一个连结点Q处于旋转中心轴线O方向的最下点以外，优选与所述连结点Q连结的短边主切削刃部8a有既定的倾斜角。表示该短边主切削刃部8a的倾斜角的切入角度κ3是由连接处于最下点的连结点Q和连结点R的直线与在连结点Q与旋转中心轴线O正交的平面所成的角度。为了进行高精度的精加工，切入角度κ3优选设定成满足12°≤κ3≤30°的条件。
当然，切削镶刀1的最下点的连结点Q都位于与旋转中心轴线O正交的同一平面上。其结果是，所有的切削镶刀1的精加工用的短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部8b与被削件均等接触，因此能够圆滑地进行高进给的精加工。另外，还能抑制抖颤等的发生，因此，能够防止在切削镶刀1的切削刃上产生崩刃或缺损等。
为了使切削镶刀1的任一个连结点Q位于旋转中心轴线O方向的最下点、且将所述连结点Q处的短边主切削刃部8a的切入角度κ3设定在既定的范围内，将制约壁面15b以及镶刀就座面15c的位置以及倾斜角设定在既定的范围。为了进行该设定，例如可以采用图15所示的几何学的方法。
图15所示的三角形BCD是由：与通过位于最下点的连结点Q和位于最上点的连结点Q的直线正交的一条线段(将与位于最下点的连结点Q相邻的两个连结点Q、Q连接起来的线段)CD；以及与切削镶刀1的长边主切削刃部7a的第一以及第二切削刃部7a1、7a2相接的两条直线BC、BD构成。当在三角形BCD中记入线段CD的长度L8、线段CM的长度L9、线段DM的长度L10、第一切削刃部7a1以及第二切削刃部7a2的长度L7、以及第一切削刃部7a1和第二切削刃部7a2的交叉角β时，制约壁面15b以及镶刀就座面15c的位置以及倾斜角就决定了。当然，制约壁面部15b1、15b2以及自由壁面部15d1、15d2的定位方法不限定于此。
如图15所示，制约壁面部15b1、15b2以及自由壁面部15d1、15d2相对于位于最下点的连结点Q而言的倾斜角，是对应于短边主切削刃部8a的切入角度κ3而变化的。因此，只要对应于希望的切入角度κ3变更制约壁面部15b1、15b2以及自由壁面部15d1、15d2的倾斜角即可。
如图15所示，制约壁面部15b1、15b2以及自由壁面部15d1、15d2的位置以及倾斜角由于由切削镶刀1的形状决定，因此，在使用不同的形状的切削镶刀1的情况下，只要对应于其形状适当决定制约壁面部15b1、15b2以及自由壁面部15d1、15d2的位置以及倾斜角即可。
在使切削镶刀1的上表面2或下表面3的保持面11与镶刀就座面15c密接、且使切削镶刀1的各侧面部与制约壁面15b的对应的制约壁面部15b1、15b2抵接的状态下，当将螺钉16插通切削镶刀1的安装孔12并以既定的转矩拧入镶刀就座面15c的螺纹孔19中时，切削镶刀1以连结点Q位于旋转中心轴线O方向的最下点的方式被牢固地固定于精加工用工具主体15的镶刀安装座15a。
对于在镶刀安装座15a上装配的所有的切削镶刀1的连结点Q是否处于精加工用的刀头更换式旋转切削工具的最下点，可由搭载了具有CCD等拍摄元件的相机的图像处理装置确认。根据需要，可以基于连结点Q的测定结果对切削镶刀1的向镶刀安装座15a上的装配位置进行微调。
[3]切削加工方法
本发明的切削加工方法的特征在于，利用形成只要装配于粗加工用工具主体14或精加工用工具主体15就可进行粗加工或精加工的构造的一个切削镶刀1，进行粗加工以及精加工这两方，因此使切削镶刀1的每一个的使用成本降低。为此，将切削刃全周分成：用于粗加工的切削刃部(长边主切削刃部7a以及长边副切削刃部7b)和用于精加工的切削刃部(短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部8b)。
在四边形的切削镶刀1中，由于在单面具有四个粗加工用切削刃部以及四个精加工用切削刃部，因此全部有八个粗加工用切削刃部以及八个精加工用切削刃部。粗加工用切削刃部以及精加工用切削刃部遍及切削镶刀1的切削刃全周而不重复地交替设置，因此，能够不残留地使用切削镶刀1的切削刃全周。
例如，在将切削镶刀1装配于粗加工用工具主体14而进行粗加工的情况下，(a)使用装配于粗加工用工具主体14的切削镶刀1的长边切削刃部7a进行粗加工，当粗加工时间达到既定时间时，判断为该长边切削刃部7a已经磨损，(b)为了使用未使用的长边切削刃部7a，改变切削镶刀1的朝向，以使未使用的长边切削刃部7a的连结点P位于刀头更换式旋转切削工具的最下点的方式，再次装配(切削刃变更)在镶刀安装座14a上。镶刀的切削刃变更的操作，例如在粗加工用工具主体14具有四个镶刀安装座14a的情况下，对装配于四个镶刀安装座14a的所有的切削镶刀1进行，这在防止粗加工精度的偏差、实现粗加工的效率化、以及实现再装配操作效率化方面是优选的。上述操作在精加工时也同样。
以下说明通过本发明的切削加工方法，首先对被削件进行粗加工，接着对该被削件进行精加工的情况下的顺序的一例。该切削加工方法包括下述工序1～6。
工序1
首先，准备将本发明的切削镶刀1装配在粗加工用工具主体14上的粗加工用的刀头更换式旋转切削工具、以及将本发明的切削镶刀1装配在精加工用工具主体15上的精加工用的刀头更换式旋转切削工具。
图16表示利用装配在粗加工用工具主体14上的切削镶刀1对被削件17进行粗加工的状态。在粗加工用工具主体14的镶刀安装座14a上固定的切削镶刀1的一个连结点P1位于粗加工用工具主体14的旋转中心轴线O方向的最下点，切削镶刀1的另一个连结点P2位于最外周的点(离旋转中心轴线O最远的点)。在图16所示的例子中，将构成长边主切削刃部7a的第一以及第二切削刃部7a1、7a2作为粗加工用的主切削刃部使用。
图17表示利用装配在精加工用工具主体15上的切削镶刀1对被削件17进行精加工的状态。在精加工用工具主体15的镶刀安装座15a上固定的切削镶刀1的一个连结点Q1位于精加工用工具主体15的旋转中心轴线O方向的最下点，切削镶刀1的另一个连结点Q2位于最外周的点(离旋转中心轴线O最远的点)。
工序2
将粗加工用的刀头更换式旋转切削工具装配在基于NC控制的3轴或5轴的加工中心等切削加工机上，对被削件进行粗加工。
工序3
当切削镶刀1的粗加工时间达到既定时间时，判断为切削刃部磨损，为了使用其他的未使用的长边切削刃部7a(第一以及第二切削刃部7a1、7a2)，改变切削镶刀1的朝向，以使未使用的长边主切削刃部7a与长边副切削刃部7b的连结点P处于粗加工用刀头更换式旋转切削工具的最下点的方式，再装配在镶刀安装座14a上(粗加工用切削刃变更的第一再装配)。粗加工用切削刃变更的第一再装配是对在镶刀安装座14a上装配的所有的切削镶刀1进行的。在使用完上表面2的所有的粗加工用长边切削刃部7之后，将在镶刀安装座14a上装配的所有的切削镶刀1翻过来，并再装配(粗加工用切削刃变更的第二再装配)。
工序4
将精加工用的刀头更换式旋转切削工具装配在切削加工机上，对在工序2实施了粗加工的被削件进行精加工。精加工所使用的切削加工机可以是与粗加工时不同的设备。当切削镶刀1的精加工时间达到既定的时间时，判断为切削刃部磨损，为了使用其他的未使用的短边切削刃部8(短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部8b)而改变切削镶刀1的朝向，以使未使用的短边主切削刃部8a与短边副切削刃部8b的连结点Q处于精加工用刀头更换式旋转切削工具的最下点的方式，再装配在镶刀安装座15a上(精加工用切削刃变更的第一再装配)。精加工用切削刃变更的第一再装配是对在镶刀安装座15a上装配的所有切削镶刀1进行的。在使用完上表面2的所有的精加工用短边切削刃部8后，将在镶刀安装座15a上装配的所有的切削镶刀1翻过来，并再装配(精加工用切削刃变更的第二再装配)。
工序5
当判断为在工序3中装配在粗加工用的刀头更换式旋转切削工具上的切削镶刀1的所有的粗加工用切削刃部已磨损的情况下，更换成新的切削镶刀1。作为新的切削镶刀1，若优先装配在工序4中判断为精加工用切削刃部已磨损的切削镶刀1，则能够不浪费地使用各切削镶刀1的所有的切削刃。
工序6
当判断为在工序4中装配在精加工用的刀头更换式旋转切削工具上的切削镶刀1的所有的精加工用的切削刃部已磨损的情况下，更换成新的切削镶刀1。作为新的切削镶刀1，若优先装配在工序3中判断为粗加工用切削刃部已磨损的切削镶刀1，则能够不浪费地使用各切削镶刀1的所有的切削刃部。
通过按照上述工序1～6将各切削镶刀1顺次装配在粗加工用工具主体14以及精加工用工具主体15上，由此可以进行粗加工以及精加工，因此能够削减每一个切削镶刀的使用成本。
上述切削加工的工序只是一例，可以适当变更。另外，只要妥善进行各切削刃部是未使用还是使用过的管理、被削件向粗加工工序以及精加工工序的流通方法等，即使粗加工用工具主体14和精加工用工具主体15不同，也能高效地进行粗加工以及精加工。例如，在对多个被削件17a、17b、···顺次进行粗加工后，顺次进行精加工，效率好。
通过以下的实施例进一步详细说明本发明，但是本发明不限定于此。
实施例1
通过超硬合金制造表1所示的规格的本发明的切削镶刀1。表1示出了长边主切削刃部7a的长度L1、长边副切削刃部7b的长度L2、短边主切削刃部8a的长度L3、短边副切削刃部8b的长度L4、相邻的第二切削刃部7a2与长边副切削刃部7b所成的角度λ1、相邻的长边副切削刃部7b与短边主切削刃部8a所成的角度λ2、相邻的短边主切削刃部8a与短边副切削刃部8b所成的角度λ3、相邻的短边副切削刃部8b与第一切削刃部7a1所成的角度λ4、环状倾斜面9的倾斜角α1、α2、以及构成长边主切削刃部7a的第一切削刃部7a1与第二切削刃部7a2的交叉角β。从表1可以明确可知，L1以及L3满足L1＞L3以及L1/L3＝5.0的条件。
【表1】
由于粗加工的切削加工负荷大于精加工的切削加工负荷，因此，为了调查粗加工对精加工用切削刃部的影响，对被削件首先进行精加工，接着进行粗加工。
在图7以及图8(b)所示的精加工用工具主体15(具有四个镶刀安装座15a，装配切削镶刀1的部位的外径是63mm)的镶刀安装座15a上，分别以连结点Q成为最下点的方式装配上述切削镶刀1。装配的切削镶刀1的轴前角是-6°，轴向前角是-10°。将得到的刀头更换式旋转切削工具装配于具备BT50主轴的立型的加工中心(最大主轴动力：15kW)，以下述条件实施精切削加工。
在图6以及图8(a)所示的粗加工用工具主体14(具有四个镶刀安装座14a，装配切削镶刀1的部位的外径是63mm)的镶刀安装座14a上，分别装配用于精加工的切削镶刀1，使得与用于精加工的短边主切削刃部8a相邻的长边副切削刃部7b和长边主切削刃部7a(由第二切削刃部7a2以及第一切削刃部7a1构成)的连结点P成为最下点。其结果是，将与用于精加工的短边主切削刃部8a相邻的长边副切削刃部7b以及经连结点P而与长边副切削刃部7b相邻的长边主切削刃部7a用于粗加工。装配的切削镶刀1的轴前角是-6°，轴向前角是-15°。
将得到的粗加工用刀头更换式旋转切削工具装配于具备BT50主轴的立型的加工中心(最大主轴动力：15kW)，以下述条件实施了粗切削加工。在粗切削距离达到25m的时候结束粗加工，用光学显微镜(倍率：60倍)确认切削刃部的磨损、损伤等。
观察精加工后、以及精加工/粗加工后的各切削刃部的磨损以及损伤的状态。其结果是，(1)在精加工后的观察中，在与用于精加工的切削刃部相邻的其他的切削刃部上，未发现磨损以及损伤，另外，(2)在粗加工后的观察中，在与用于粗加工的切削刃部相邻的其他的切削刃部上，未发现磨损以及损伤。从上述(1)以及(2)的结果可知，(a)本发明的切削镶刀，即使用一把镶刀进行粗加工以及精加工这两方，在其他的切削刃部也不会产生磨损或损伤等问题，因此，(b)本发明的负型切削镶刀将上表面2以及下表面3合起来共8个的切削刃部用于粗加工用，还可将8个切削刃部用于精加工用。
实施例2
使用将本发明的切削镶刀1装配在粗加工用工具主体14上而成的粗加工用刀头更换式旋转切削工具，对由FCD400(球状石墨铸铁)构成的被削件进行总计130分钟的粗加工的刻入切削，在每一粗切削加工时间测定长边切削刃部7(用于粗加工的切削刃部)的后隙面的磨损宽度(VBmax)。另外，由光学显微镜(倍率：60倍)观察粗加工对未用于粗加工的长边切削刃部7、精加工用的短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部7b的影响。用于粗加工的刀头更换式旋转切削工具以及加工中心与实施例1相同。实施例2的粗切削加工条件如下述那样。
从表示粗切削加工时间与长边切削刃部7的后隙面的磨损宽度(VBmax)之间的关系的图18明确可知，粗切削加工时间到120分钟时，本发明的切削镶刀1的粗加工用长边切削刃部7的后隙面的磨损宽度(VBmax)是0.2mm以内。一般地说，切削镶刀的切削刃部的后隙面的磨损宽度(VBmax)的管理上限是0.2mm，因此，直到120分钟以前，可在正常磨损的范围内进行粗切削加工。因此可以估计：上表面2和下表面3合计具有八个粗加工用长边切削刃部7的本发明的切削镶刀只用一个，就能对FCD400的被削件进行120分钟×8＝960分钟的粗加工。
研究粗加工对未用于粗加工的其他的长边切削刃部7、精加工用的短边主切削刃部8a以及短边副切削刃部7b的影响，结果在这些切削刃部的后隙面上未发现磨损。
符号说明
1：切削镶刀
2：上表面
3：下表面
4：侧面
5：拐角部
6：环状切削刃
7：长边切削刃部
7a：长边主切削刃部
7a1：第一切削刃部
7a2：第二切削刃部
7b：长边副切削刃部，
8：短边切削刃部
8a：短边主切削刃部
8b：短边副切削刃部
9：环状倾斜面
9a：第一倾斜面(倾斜的前倾面)
9b：第二倾斜面
10：侧面的边部
11：保持面
12：镶刀安装孔
13：标记
14：粗加工用工具主体
14a：镶刀安装座
14b：制约壁面
14b1、14b2：制约壁面部
14c：镶刀就座面
14d1、14d2：自由壁面部
14e：台阶部
14f1：大槽部
14f2：小槽部
15：精加工用工具主体
15a：镶刀安装座
15b：制约壁面
15b1、15b2：制约壁面部
15c：镶刀就座面
15d1、15d2：自由壁面部
15e：台阶部
15f1：大槽部
15f2：小槽部
16：镶刀安装螺钉
17：被削件
18：在镶刀就座面14c上设置的螺纹孔
19：在镶刀就座面15c上设置的螺纹孔
M：长边主切削刃部的中间点(第一切削刃部与第二切削刃部的交叉点)
O：旋转中心轴线
P、Q、R、S：连结点
α1：第一环状倾斜面相对于与切削镶刀的厚度方向正交的平面所成的倾斜角
α2：第二环状倾斜面相对于与切削镶刀的厚度方向正交的平面所成的倾斜角
β：第一切削刃部与第二切削刃部的交叉角
λ1：相邻的第二切削刃部与长边副切削刃部所成的角度
λ2：相邻的长边副切削刃部与短边主切削刃部所成的角度
λ3：相邻的短边主切削刃部与短边副切削刃部所成的角度
λ4：相邻的短边副切削刃部与第一切削刃部所成的角度
κ1：第二切削刃部的切入角度(第二切削刃部相对于与旋转中心轴线正交的平面而言的倾斜角)
κ2：第一切削刃部的切入角度(第一切削刃部相对于与旋转中心轴线正交的平面而言的倾斜角)
κ3：短边主切削刃部的切入角度(短边主切削刃部相对于与旋转中心轴线正交的平面而言的倾斜角)

Claims (12)

1.一种负型的切削镶刀，其特征在于，
其是具有上表面和下表面、以及在所述上表面的缘部与所述下表面的缘部之间延展的侧面的多边平板状，
所述上表面以及所述下表面各自具有四条边部以及四个拐角部，并且具有遍及缘部全周而形成的环状切削刃、从所述环状切削刃向内倾斜的环状倾斜面、及向所述环状倾斜面的内侧延展的保持面，
所述保持面具有从所述上表面贯通到所述下表面的螺纹孔，
各环状切削刃是将四条长边切削刃部和四条短边切削刃部交替连结而成，
各长边切削刃部由经点P而连结的长边主切削刃部和长边副切削刃部构成，
各短边切削刃部由经点Q而连结的短边主切削刃部和短边副切削刃部构成，所述短边主切削刃部经点R而连结于所述长边副切削刃部，
所述长边主切削刃部位于所述边部，所述长边副切削刃部、所述短边主切削刃部以及所述短边副切削刃部位于所述拐角部，
所述长边主切削刃部的长度L1以及所述短边主切削刃部的长度L3满足L1>L3的条件，
所述长边主切削刃部由在其长度方向中央部交叉的第一切削刃部以及第二切削刃部构成，
所述第二切削刃部经点P而与所述长边副切削刃部连结，
所述第一切削刃部与所述第二切削刃部的交叉角β是钝角。
2.如权利要求1所述的切削镶刀，其特征在于，
所述长边主切削刃部的长度L1与所述短边主切削刃部的长度L3满足3≤L1/L3≤10的条件。
3.如权利要求1所述的切削镶刀，其特征在于，
所述交叉角β满足150°≤β≤170°的条件。
4.如权利要求1所述的切削镶刀，其特征在于，
相邻的所述第二切削刃部与所述长边副切削刃部所成的角度λ1满足7°≤λ1≤20°的条件。
5.如权利要求1所述的切削镶刀，其特征在于，
相邻的所述短边主切削刃部与所述短边副切削刃部所成的角度λ3满足12°≤λ3≤30°的条件。
6.如权利要求1所述的切削镶刀，其特征在于，
所述长边主切削刃部作为粗加工用的切削刃部使用，所述短边主切削刃部作为精加工用的切削刃部使用，从而所述环状切削刃的全周用于粗加工以及精加工。
7.一种粗加工用的刀头更换式旋转切削工具，其特征在于，
其具备：
具有多个镶刀安装座的粗加工用工具主体；以及
在所述镶刀安装座上分别以装卸自如的方式装配的权利要求1至6中任一项所述的切削镶刀，
所述切削镶刀的任一个连结点P处于所述工具主体的旋转中心轴线方向的最下点，并且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点P处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上。
8.如权利要求7所述的刀头更换式旋转切削工具，其特征在于，
所述切削镶刀的处于拐角部的两侧的侧面的一方具有与所述拐角部相邻的具有第一切削刃部的侧面部和具有第二切削刃部的侧面部，
所述切削镶刀的处于拐角部的两侧的侧面的另一方具有与所述拐角部相邻的具有第二切削刃部的侧面部和具有第一切削刃部的侧面部，
与所述拐角部相邻的两侧面部的至少一方与所述工具主体的镶刀安装座的制约壁面部相接，且分别同与所述拐角部相邻的两侧面部相邻的两侧面部都与所述工具主体的镶刀安装座的制约壁面部相接，从而所述切削镶刀的处于拐角部两侧的至少三个侧面部受所述制约壁面部制约。
9.一种精加工用的刀头更换式旋转切削工具，其特征在于，
其具备：
具有多个镶刀安装座的精加工用工具主体；以及
在所述镶刀安装座上分别以装卸自如的方式装配的权利要求1至6中任一项所述的切削镶刀，
所述切削镶刀的任一个连结点Q处于所述工具主体的旋转中心轴线方向的最下点，并且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点Q处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上。
10.如权利要求9所述的刀头更换式旋转切削工具，其特征在于，
所述切削镶刀的处于拐角部的两侧的侧面的一方具有与所述拐角部相邻的具有第一切削刃部的侧面部和具有第二切削刃部的侧面部，
所述切削镶刀的处于拐角部的两侧的侧面的另一方具有与所述拐角部相邻的具有第二切削刃部的侧面部和具有第一切削刃部的侧面部，
与所述拐角部相邻的两侧面部的至少一方与所述工具主体的镶刀安装座的制约壁面部相接，且分别同与所述拐角部相邻的两侧面部相邻的两侧面部都与所述工具主体的镶刀安装座的制约壁面部相接，从而所述切削镶刀的处于拐角部两侧的至少三个侧面部受所述制约壁面部制约。
11.一种刀头更换式旋转切削系统，其可以进行粗加工以及精加工这两方，其特征在于，具备：
具有多个镶刀安装座的粗加工用工具主体；
具有多个镶刀安装座的精加工用工具主体；以及
权利要求1至6中任一项所述的切削镶刀，
当在所述粗加工用工具主体的镶刀安装座上装卸自如地装配所述切削镶刀时，可以进行粗加工，此时，所述切削镶刀的任一个连结点P处于所述粗加工用工具主体的旋转中心轴线方向的最下点，并且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点P处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上，
当在所述精加工用工具主体的镶刀安装座上装卸自如地装配所述切削镶刀时，可以进行精加工，此时，所述切削镶刀的任一个连结点Q处于所述精加工用工具主体的旋转中心轴线方向的最下点，并且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点Q处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上。
12.一种对被削件进行粗加工以及精加工的方法，其特征在于，
准备具有多个镶刀安装座的粗加工用工具主体、具有多个镶刀安装座的精加工用工具主体、及权利要求1至6中任一项所述的切削镶刀，
以所述切削镶刀的任一个连结点P处于所述粗加工用工具主体的旋转中心轴线方向的最下点、且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点P处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上的方式，装卸自如地将所述切削镶刀装配在所述粗加工用工具主体的镶刀安装座上，由此对所述被削件进行粗加工，
以所述切削镶刀的任一个连结点Q处于所述精加工用工具主体的旋转中心轴线方向的最下点、且所有的所述切削镶刀的最下点的连结点Q处于与所述旋转中心轴线正交的同一平面上的方式，装卸自如地将所述切削镶刀装配在所述精加工用工具主体的镶刀安装座上，由此对所述被削件进行精加工，
此时，将用于粗加工的切削镶刀再装配在所述精加工用工具主体的镶刀安装座上而进行精加工，或将用于精加工的切削镶刀再装配在所述粗加工用工具主体的镶刀安装座上而进行粗加工，或者进行两方。
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