CN103945968A - 切削刀片及可转位刀片式切削工具 - Google Patents
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Abstract
该切削刀片具备呈多边形板状的刀片主体(1),在刀片主体(1)的多边形面形成有前刀面(3),并且在配置于多边形面周围的刀片主体(1)的侧面形成有后刀面(4),在该前刀面(3)与后刀面(4)的交叉棱线部,在多边形面的边棱部形成有主切削刃(5),主切削刃(5)在多边形面的角部中沿多边形面的周向相邻的2个角部之间延伸,从而从与前刀面(3)相对的方向观察时,与2个角部中的一个角部相连的主切削刃(5)的一端部(5a)呈凸曲线状,并且与另一个角部相连的主切削刃(5)的另一端部(5b)呈凹曲线状。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够装卸地安装于使用于旋转切削加工中的可转位刀片式切削工具上的切削刀片及安装有该切削刀片的可转位刀片式切削工具。
本申请基于2011年12月12日在日本申请的日本专利申请2011-271369号、2012年2月3日在日本申请的日本专利申请2012-022187号及2012年10月16日在日本申请的日本专利申请2012-229181号主张优先权,并将其内容援用于此。
背景技术
作为可转位刀片式切削工具,已知有以较高进给量送出作为工具主体的立铣刀主体来对工件进行切削的高进给加工的切削工具。作为安装于这种高进给加工用的可转位刀片式立铣刀上的切削刀片,例如专利文献1、2中提出有如下负型切削刀片,其呈大致正三角形板状且呈该正三角形的正面和反面选择性地成为前刀面,在该正面和反面的角部形成有呈圆弧状的刀头圆弧刃,并且在与该刀头圆弧刃相连的正面和反面的边棱部形成有主切削刃。
该切削刀片以如下方式安装于绕轴线旋转的立铣刀主体的顶端部,即将上述正面和反面中的一方作为前刀面朝向立铣刀旋转方向,并且将该前刀面的一个上述主切削刃朝向立铣刀主体顶端侧,从而对该主切削刃赋予较小的主偏角和负的轴向刃倾角及径向刃倾角,该切削刀片通常在与上述轴线正交的方向上高进给而使用于切削加工中。由于主切削刃的主偏角较小,因此即使如此提高进给量,所生成的切屑的厚度也变薄,能够有效地进行切削加工。
然而,在这些专利文献1、2中,专利文献1中记载有主切削刃由以钝角交叉的直线构成的形成为折线状的切削刀片,并且专利文献2中记载的切削刀片形成为主切削刃凸弯曲。但是,若通过这种切削刀片进行高进给加工,则主偏角朝向立铣刀主体的外周侧增大,因此所生成的切屑的厚度朝向外周侧变厚。
该切屑的厚度在主切削刃最外周的进刀边界部最大,所以产生切削刀片的主切削刃在该进刀边界部引起崩刀和缺损等异常损伤的忧虑。因此,例如必须抑制每一刃的进给量来防止切屑的厚度变得过厚,并且难以进一步提高进给量来更加有效地进行高进给加工。
专利文献1:日本专利第3951766号公报
专利文献2:日本专利公表2010-517802号公报
发明内容
本发明是在这种背景下完成的,其目的在于提供一种在进行高进给加工时能够防止切屑的厚度变得过厚来防止主切削刃的异常损伤,能够进一步提高进给量来更加有效地进行高进给加工的切削刀片及能够装卸地安装有上述切削刀片的可转位刀片式切削工具。
本发明的一形态的切削刀片为能够装卸地安装于可转位刀片式切削工具的刀片安装座上的切削刀片,其具有以下任一结构。
(1)一种切削刀片,其能够装卸地安装于可转位刀片式切削工具的刀片安装座上,
具备呈多边形板状的刀片主体,
在上述刀片主体的多边形面形成有前刀面,并且在配置于上述多边形面周围的上述刀片主体的侧面形成有后刀面,
在该前刀面与后刀面的交叉棱线部,在上述多边形面的边棱部形成有主切削刃,
上述主切削刃在上述多边形面的角部中沿上述多边形面的周向相邻的2个角部之间延伸,
从与上述前刀面相对的方向观察时,与上述2个角部中的一个角部相连的上述主切削刃的一端部呈凸曲线状,并且与另一个角部相连的上述主切削刃的另一端部呈凹曲线状。
即,本发明的一形态的切削刀片为可转位刀片式切削工具用的切削刀片,
具备呈多边形板状的刀片主体,
上述刀片主体具备:
前刀面,形成于上述刀片主体的多边形面;
后刀面,形成于在上述多边形面的周围配置的上述刀片主体的侧面;及
主切削刃,形成于作为该前刀面与后刀面的交叉棱线部的上述多边形面的边棱部,
上述主切削刃在上述多边形面的角部中沿上述多边形面的周向相邻的2个角部之间延伸,
从与上述前刀面相对的方向观察时,与上述2个角部中的第1角部(上述一个角部)相连的上述主切削刃的第1端部(上述一端部)呈凸曲线状,与上述2个角部中的第2角部(上述另一个角部)相连的上述主切削刃的第2端部(上述另一端部)呈凹曲线状。
(2)在上述(1)中,在上述刀片主体,在上述刀片主体的正反的上述多边形面上分别形成有上述前刀面,
在这些前刀面与形成于上述刀片主体的至少1个上述侧面上的上述后刀面的交叉棱线部分别形成有各1个上述主切削刃,
这些主切削刃关于正反的上述多边形面呈反向对称形状。
即,上述刀片主体具备:第1上述多边形面、面向该第1多边形面的正反相反侧的第2上述多边形面;及配置于该第1、第2多边形面(正反的上述多边形面)的周围的至少1个第1上述侧面(至少1个上述侧面),
在形成于上述第1多边形面的第1上述前刀面与形成于上述第1侧面的第1后刀面的交叉棱线部形成有第1上述主切削刃,
在形成于上述第2多边形面的第2上述前刀面与形成于上述第1侧面的第2后刀面的交叉棱线部形成有第2上述主切削刃,
在使上述刀片主体沿上述第1侧面的外周方向旋转180°而进行反转时,上述第1主切削刃与位于反转前的原位置上的上述第2主切削刃一致,上述第2主切削刃与位于反转前的原位置上的上述第1主切削刃一致,从而上述第1、第2主切削刃(各1个上述主切削刃)关于正反的上述第1、第2多边形面呈反向对称形状。
(3)在上述(1)或(2)中,上述主切削刃的另一端部所形成的凹曲线的曲率半径大于上述主切削刃的一端部所形成的凸曲线的曲率半径。
(4)在上述(1)~(3)中的任一项中,上述主切削刃的一端部所形成的凸曲线和上述主切削刃的另一端部所形成的凹曲线相互相切。即,凸曲线状切削刃和凹曲线状切削刃不具有曲折点而是平滑连接。
(5)在上述(1)~(4)中的任一项中,上述主切削刃的一端部(凸曲线状切削刃)所形成的凸曲线长于上述主切削刃的另一端部(凹曲线状切削刃)所形成的凹曲线。
(6)在上述(1)~(5)中的任一项中,上述刀片主体呈正多边形板状,在呈正多边形状的正反的上述多边形面的各边棱部形成有上述主切削刃,并且正反的上述多边形面配置成绕穿过上述多边形面的中心的刀片中心线扭转,关于这些正反的上述多边形面,上述刀片主体呈正反反向对称形状。
(7)在上述(1)~(6)中的任一项中,与上述主切削刃的另一端部相比,上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部向正角侧增大。
(8)在上述(7)中,上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部处的上述主切削刃的另一端部侧,随着远离上述主切削刃的另一端部而朝向正角侧逐渐增大。
(9)在上述(7)或(8)中,上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部处的上述主切削刃的另一端部的相反侧部分恒定。
(10)在上述(7)~(9)中的任一项中,上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部呈20°以下的正角。
(11)在上述(7)~(10)中的任一项中,上述主切削刃的后角在上述主切削刃的另一端部恒定。
(12)在上述(7)~(11)中的任一项中,上述主切削刃的后角在上述主切削刃的另一端部为0°以上。
(13)在上述(7)~(12)中的任一项中,在上述多边形面的上述一个角部形成有刀头圆弧刃,上述刀头圆弧刃与上述主切削刃的一端部相连且从与上述前刀面相对的方向观察时呈凸曲线状,该刀头圆弧刃的后角随着从与上述主切削刃的一端部相连的上述刀头圆弧刃的一端部朝向上述刀头圆弧刃的另一端部而朝向负角侧增大。
(14)在上述(7)~(13)中的任一项中,上述刀片主体呈正三角形板状,在呈正三角形状的正反的上述多边形面的各边棱部形成有上述主切削刃,并且正反的上述多边形面配置成绕穿过上述多边形面的中心的刀片中心线扭转,关于这些正反的上述多边形面,上述刀片主体呈正反反向对称形状。
(15)在上述(1)~(6)中的任一项中,在上述主切削刃上形成有刃口修磨部,该刃口修磨部的大小在上述主切削刃的另一端部随着朝向上述主切削刃的一端部而增大。
(16)在上述(15)中,上述刃口修磨部的大小在上述主切削刃的一端部恒定。
(17)在上述(15)中,上述刃口修磨部的大小在上述主切削刃的一端部随着朝向上述主切削刃的另一端部而增大。
(18)上述(15)~(17)中的任一项中,上述刃口修磨部为倒圆部,上述刃口修磨部的大小为上述倒圆部的半径。
(19)上述(15)~(18)中的任一项中,与上述主切削刃的另一端部相比,上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部朝向负角侧增大。
并且,本发明的其他形态的可转位刀片式切削工具具备以下结构。
(20)一种可转位刀片式切削工具,其具备:
工具主体,绕轴线向工具旋转方向旋转;及
上述(1)~(19)中的任一项所述的切削刀片,能够装卸地安装于上述工具主体的顶端部,
在上述工具主体上形成有安装上述切削刀片的1个或2个以上的上述刀片安装座,
上述切削刀片以如下方式安装于上述刀片安装座,即将上述前刀面朝向上述工具旋转方向并且将上述主切削刃朝向上述工具主体的顶端侧,使上述主切削刃的一端部位于上述工具主体的顶端内周侧并且使上述主切削刃的另一端部位于上述工具主体的后端外周侧,从而上述主切削刃的另一端部随着朝向上述工具主体的外周侧而逐渐向上述工具主体的后端侧延伸。
在上述结构的切削刀片中,主切削刃在刀片主体的多边形面的角部中沿该多边形面的周向相邻的2个角部之间延伸,从与形成于该多边形面的前刀面相对的方向观察时,与上述2个角部中的一个角部相连的主切削刃的一端部呈凸曲线状,并且与另一个角部相连的主切削刃的另一端部呈凹曲线状。通过将这种切削刀片如上所述安装于可转位刀片式切削工具的刀片安装座上,由此在进行以较高的进给量沿与轴线正交的方向送出工具主体的高进给加工时,面向工具主体顶端侧的主切削刃被使用于切削。
该主切削刃从工具主体顶端内周侧的一端部的凸曲线向工具主体后端外周侧的另一端部的凹曲线呈凹凸曲线状(平缓的S字状),因此主切削刃的主偏角朝向工具主体外周侧暂且增大之后减小。因此,在进行高进给加工时,能够防止切屑在工具主体外周侧的主切削刃的进刀边界部变厚,从而防止崩刀和缺损等异常损伤,并且切屑的最大厚度本身也抑制得较小,因此能够进一步提高进给量来更加有效地进行高进给加工。
并且,在上述刀片主体,在上述刀片主体的正反的上述多边形面分别形成有上述前刀面,在这些前刀面与形成于上述刀片主体的至少1个上述侧面上的上述后刀面的交叉棱线部分别形成有各1个上述主切削刃,通过使这些主切削刃关于正反的上述多边形面呈反向对称形状,由此在正反的多边形面彼此相互间,呈凹曲线状的主切削刃的另一端部位于呈凸曲线状的主切削刃的一端部的正反相反侧。因此,在形成有使用于切削中的主切削刃的多边形面相反侧的多边形面上,能够在面向工具主体顶端侧的主切削刃的另一端部确保充分的退刀量,且无需向负角侧较大地设定使用于切削中的主切削刃的轴向刃倾角,从而能够降低切削阻力以及提高切屑排出性。
并且,近年来,通过如上述的可转位刀片式立铣刀的切削工具除了将工具主体沿与其轴线正交的方向送出而进行高进给加工以外,还进行将工具主体沿轴线方向稍微送出而进行加工以将工件下挖的斜面加工的情况逐渐增多。在这种情况下,为了避免形成有使用于切削中的主切削刃的多边形面的相反侧多边形面的面向工具主体顶端侧的主切削刃的干扰,例如必须将斜面角度设定成较小,但如上所述,通过使正反的多边形面的主切削刃彼此为正反反向对称形状,能够防止这种干扰并将斜面角度设定成较大,还能够提高加工效率。
另一方面,通过使主切削刃的另一端部所形成的凹曲线的曲率半径大于主切削刃的一端部所形成的凸曲线的曲率半径,能够使在进行高进给加工时切屑的厚度变得最厚的位置位于更靠近主切削刃的中央部的位置,因此能够进一步可靠地防止进刀边界部中的主切削刃的异常损伤。并且,使主切削刃的一端部所形成的凸曲线和主切削刃的另一端部所形成的凹曲线相互相切,从而使主切削刃呈平滑地连续的凹凸曲线(平缓的S字形的曲线),因此进行高进给加工时的切屑的厚度变动量也变得平滑,能够减轻主切削刃的负担。
另外,主切削刃的一端部所形成的凸曲线长于主切削刃的另一端部所形成的凹曲线,因此在进行如上所述的斜面加工时,能够在呈凸曲线状的主切削刃的一端部处将下挖量确保得较大而有效地进行切削加工。并且,上述刀片主体呈正多边形板状,在呈正多边形状的正反的上述多边形面的各边棱部形成有上述主切削刃,并且正反的上述多边形面配置成绕穿过上述多边形面的中心的刀片中心线扭转,且上述刀片主体关于这些正反的上述多边形面呈正反反向对称形状,由此能够在1个刀片主体上不会干扰正反的多边形面,且将形成于其边棱部的主切削刃均等地使用于切削加工中。
然而,当进行上述的斜面加工时,专利文献1、2中记载的负型切削刀片中,尤其是与使用于切削中的主切削刃的立铣刀主体内周侧部分相连的后刀面与工件发生干扰,因此仍必须使轴向刃倾角向负角侧增大,或者将斜面角度设定成较小,损害切屑处理性和切削刃的锋利度,或者导致加工效率下降。另一方面,在还包含立铣刀主体内周侧的这些主切削刃或刀头圆弧刃上整体被赋予正角的后角的正型切削刀片中,虽然能够确保这些切削刃的退刀,但楔角也整体上变小,因此在进行通常的高进给加工时切屑的厚度变得最大的部分,主切削刃的崩刀和缺损等异常损伤变得更加显著。
因此,为了可靠地防止进行这种高进给加工时的异常损伤,同时进一步提高进行斜面加工时的切屑处理性和切削刃的锋利度、加工效率,优选与上述主切削刃的另一端部相比,主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部向正角侧增大。由此,与位于外周侧的主切削刃的另一端部相比,后角在位于工具主体顶端内周侧的主切削刃的一端部向正角侧增大,因此即使不向负角侧过度增大轴向刃倾角或者过度减小斜面角度,也能够防止工件与主切削刃后刀面的干扰。另一方面,在进行高进给加工时切屑的厚度大的工具主体顶端外周侧,主切削刃的后角向负角侧相对地增大,从而能够确保楔角。因此,在斜面加工或高进给加工中也能够进行稳定的切削加工。
并且,如此使与另一端部相比在主切削刃的一端部向正角侧增大的主切削刃的后角,在该主切削刃的一端部处的上述主切削刃的另一端部侧,随着远离上述主切削刃的另一端部而朝向正角侧逐渐增大,由此能够避免后角在主切削刃的一端部与另一端部之间急剧变化而进行更加稳定的切削加工。另外,使主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部处的主切削刃的另一端部的相反侧部分恒定,由此能够防止主切削刃的楔角在该一端部过度变小而容易产生缺损和崩刀。另一方面,若后角在上述主切削刃的另一端部也恒定,则还能够避免该另一端部处的主切削刃的后刀面与工件发生干扰。
该主切削刃的一端部处的后角优选为20°以下的正角,若向正角侧大于20°,则一端部处的主切削刃的楔角变小而容易产生损伤。并且,另一端部处的主切削刃的后角优选为0°以上,若向负角侧大于0°,则在进行斜面加工时,主切削刃的后刀面在另一端部有可能与工件发生干扰,因此必须加大轴向刃倾角。
另外,当在上述多边形面的上述一个角部形成有与上述主切削刃的一端部相连且从与上述前刀面相对的方向观察时呈凸曲线状的刀头圆弧刃时,该刀头圆弧刃的后角随着从与上述主切削刃的一端部相连的上述刀头圆弧刃的一端部朝向上述刀头圆弧刃的另一端部而朝向负角侧增大,由此与该主切削刃的一端部同样地,在与主切削刃的一端部相连的刀头圆弧刃的一端部使刀头圆弧刃的后角向正角侧增大,来防止与工件的干扰,同时能够朝向刀头圆弧刃的另一端部增大刀头圆弧刃的楔角来防止缺损等。并且,如上所述,在刀片主体形成为正多边形板状的情况当中,在刀片主体呈正三角形板状,且在呈正三角形状的正反的上述多边形面的各边棱部形成有上述主切削刃,并且正反的上述多边形面配置成绕穿过上述多边形面的中心的刀片中心线扭转,上述刀片主体关于这些正反的上述多边形面呈正反反向对称形状的情况下,能够使使用于切削中的主切削刃随着从工具主体的内周侧朝向外周侧,在主切削刃的一端部向工具主体的顶端侧突出之后朝向后端侧,在主切削刃的另一端部逐渐向工具主体的后端侧延伸。
因此,当进行斜面加工时,即使其挖深量较大,也能够避免其他主切削刃与工件发生干扰。因此,能够进一步可靠地用尽在呈正三角形状的正反多边形面的各边棱部形成的总计6个主切削刃。
另一方面,上述结构的切削刀片中,在上述主切削刃形成刃口修磨部,并使该刃口修磨部的大小在上述主切削刃的另一端部随着朝向上述主切削刃的一端部而增大,由此如上所述,也能够防止在进行高进给加工时切屑厚的部分处的主切削刃的异常损伤。
即,如上所述,主偏角朝向工具主体外周侧暂且增大之后减小,由此切屑的厚度最大的位置从工具主体外周侧的主切削刃的进刀边界部向偏靠工具主体内周侧的中央部位移,但通过如此构成,在位于工具主体外周侧的主切削刃的另一端部,刃口修磨部随着朝向位于工具主体内周侧的主切削刃的一端部而增大。因此,在切屑的厚度厚的中央部能够确保切削刃强度,能够进一步提高进给量来更加有效地进行高进给加工。
并且,当使用这种刃口修磨部的大小在主切削刃的另一端部随着朝向主切削刃的一端部而增大的切削刀片进行斜面加工时,如上所述,从主切削刃中向工具主体顶端侧突出的一端部进刀于工件,因此刃口修磨部的大小在主切削刃的一端部恒定,由此一端部的刃口修磨部的大小保持从另一端部增大的状态,因此也能够防止主切削刃进刀到工件时的崩刀或缺损。
另一方面,当如此在主切削刃的另一端部使刃口修磨部的大小朝向一端部而增大时,该主切削刃的一端部处的刃口修磨部的大小也随着朝向上述主切削刃的另一端部而增大,由此如上所述,能够确保这些主切削刃的一端部与另一端部之间的中央部中的切削刃强度,同时在两端部减小刃口修磨部的大小来提高主切削刃的锋利度。因此,能够降低高进给加工时的切削阻力来促进更加有效的切削加工。
当上述刃口修磨部为在与主切削刃正交的截面上呈圆弧等凸曲线的倒圆部时,该刃口修磨部的大小为倒圆部在上述截面上所形成的凸曲线的曲率半径。并且,当上述刃口修磨部为在与主切削刃正交的截面上形成直线的倒角状的倒棱部时,以及在该截面上该直线与前刀面及后刀面所形成的线的交叉部分倒圆的复合刃口修磨部时,上述刃口修磨部的大小为与上述直线和前刀面及后刀面所形成的线内切的圆的半径即可。
另外,当如此使主切削刃的刃口修磨部的大小在上述主切削刃的另一端部随着朝向上述主切削刃的一端部而增大时,与上述一端部相比,上述主切削刃的后角可以在上述另一端部朝向正角侧增大。通过如此构成,成为与另一端部相比,在主切削刃的一端部向负角侧较大的后角,因此能够进一步可靠地防止进行上述斜面加工时的崩刀或缺损,并且能够在主切削刃的另一端部降低切削阻力。
关于上述(7)~(14)的结构和上述(15)~(19)的结构,除(7)的结构与(19)的结构进行组合以外,能够分别相互加以组合。
如以上说明,根据本发明,在高进给加工中,能够防止切屑在主切削刃的进刀边界部最厚,并且防止切屑的厚度本身过厚来防止主切削刃的异常损伤,进一步提高进给量来更加有效地进行高进给加工。
附图说明
图1是表示本发明的切削刀片的第1实施方式的立体图。
图2是图1所示的实施方式的俯视图。
图3A是图2中的AA放大剖视图。
图3B是图2中的BB放大剖视图。
图3C是图2中的DD放大剖视图。
图3D是图2中的EE放大剖视图。
图3E是图2中的FF放大剖视图。
图4A是图2中的XX放大剖视图。
图4B是图2中的YY放大剖视图。
图4C是图2中的ZZ放大剖视图。
图5是表示作为安装有图1所示的实施方式的切削刀片的本发明的可转位刀片式切削工具的第1实施方式的可转位刀片式立铣刀的立铣刀主体顶端部的立体图。
图6是图5所示的可转位刀片式立铣刀的俯视图。
图7是图5所示的可转位刀片式立铣刀的侧视图。
图8是图5所示的可转位刀片式立铣刀的放大主视图。
图9是从刀片中心线方向观察图5所示的可转位刀片式立铣刀的立铣刀主体顶端部的立体图。
图10A是图9中的AA剖视图。
图10B是图9中的BB剖视图。
图10C是图9中的DD剖视图。
图11A是表示进行高进给加工时的、通过图5所示的可转位刀片式立铣刀生成的切屑的截面的图。
图11B是通过安装有以往的切削刀片的可转位刀片式立铣刀生成的切屑的截面的图。
图12是表示本发明的切削刀片的第2实施方式的立体图。
图13是图12所示的实施方式的俯视图。
图14是沿图13中的箭头线L方向观察的侧视图。
图15是沿图13中的箭头线M方向观察的侧视图。
图16A是图13中的AA放大剖视图。
图16B是图13中的BB放大剖视图。
图16C是图13中的DD放大剖视图。
图16D是图13中的EE放大剖视图。
图16E是图13中的FF放大剖视图。
图17A是图13中的XX放大剖视图。
图17B是图13中的YY放大剖视图。
图17C是图13中的ZZ放大剖视图。
图18是表示作为安装有图12所示的实施方式的切削刀片的本发明的可转位刀片式切削工具的第2实施方式的可转位刀片式立铣刀的立体图。
图19是图18所示的可转位刀片式立铣刀的俯视图。
图20是图18所示的可转位刀片式立铣刀的侧视图。
图21是图18所示的可转位刀片式立铣刀的放大主视图。
图22是图18所示的可转位刀片式立铣刀的立铣刀主体顶端部的放大立体图。
图23是在图18所示的可转位刀片式立铣刀中拆卸切削刀片的状态的立铣刀主体顶端部的放大立体图。
图24是表示本发明的切削刀片的第3实施方式的立体图。
图25是图24所示的实施方式的俯视图。
图26是图24所示的实施方式的侧视图。
图27A是图25中的AA放大剖视图。
图27B是图25中的BB放大剖视图。
图27C是图25中的DD放大剖视图。
图27D是图25中的EE放大剖视图。
图27E是图25中的FF放大剖视图。
图28A是图25中的XX放大剖视图。
图28B是图25中的YY放大剖视图。
图28C是图25中的ZZ放大剖视图。
图29是表示作为安装有图24所示的实施方式的切削刀片的本发明的可转位刀片式切削工具的第3实施方式的可转位刀片式立铣刀的立体图。
图30是图29所示的可转位刀片式立铣刀的俯视图。
图31是图29所示的可转位刀片式立铣刀的侧视图。
图32是图29所示的可转位刀片式立铣刀的放大主视图。
图33A是表示进行高进给加工时的、通过图29所示的可转位刀片式立铣刀生成的切屑的截面的图。
图33B是表示通过安装有以往的切削刀片的可转位刀片式立铣刀生成的切屑的截面的图。
图34是表示本发明的切削刀片的第4实施方式的立体图。
图35是图34所示的实施方式的俯视图。
图36是图34所示的实施方式的侧视图。
图37A是图35中的AA放大剖视图。
图37B是图35中的BB放大剖视图。
图37C是图35中的DD放大剖视图。
图37D是图35中的EE放大剖视图。
图37E是图35中的FF放大剖视图。
具体实施方式
图1至图4C是表示本发明的切削刀片的第1实施方式的图,图5至图10C表示作为安装有该实施方式的切削刀片的本发明的可转位刀片式切削工具的第1实施方式的可转位刀片式立铣刀。在本实施方式的切削刀片中,其刀片主体1由选自硬质合金、金属陶瓷、表面包覆硬质合金及表面包覆金属陶瓷等中的硬质材料形成为多边形板状、详细而言为正多边形板状,本实施方式中形成为正三角形板状。在呈正三角形状的刀片主体1的正反一对多边形面(第1、第2多边形面)的中央开有安装孔2,该安装孔2沿刀片主体1的厚度方向(图2的与图正交的方向。图3A~图3E、图4A~图4C中的上下方向)贯穿且用于将上述刀片主体1安装于可转位刀片式立铣刀的立铣刀主体11上。
在本实施方式中,如图2所示,刀片主体1的正反多边形面配置成,绕穿过上述安装孔2的中心(正反多边形面的中心)沿刀片主体1的上述厚度方向延伸的刀片中心线C稍微扭转。并且,呈正三角形板状的本实施方式的刀片主体1绕刀片中心线C呈每隔120°的旋转对称形状,并且关于穿过与该刀片中心线C正交而配置于正反的正三角形面的周围的刀片主体1的3个侧面各自的中心的3个假想直线呈正反反向对称形状。
在这种刀片主体1的正反的多边形面形成有前刀面3,并且在配置于这些多边形面周围的刀片主体1的上述侧面形成有后刀面4。另外,在这些前刀面3与后刀面4的交叉棱线部,在两个多边形面的各边棱部形成有主切削刃5,并且在上述多边形面的各角部形成有刀头圆弧刃6,该刀头圆弧刃6从沿刀片中心线C方向与前刀面3相对的方向观察时呈1/3圆弧等凸曲线状。本实施方式中,这些主切削刃5和刀头圆弧刃6分别在正反的多边形面上位于与刀片中心线C垂直的1个平面上。
形成于正反的多边形面上的前刀面3中,沿主切削刃5及刀头圆弧刃6的外周部分为以随着远离主切削刃5及刀头圆弧刃6并朝向多边形面的内侧,朝向相反的多边形面侧沿上述厚度方向后退的方式倾斜的正前刀面3a。并且,多边形面中央的安装孔2开口部周边为与上述刀片中心线C垂直的平面状的限制面3b。本实施方式中,正前刀面3a的倾斜角遍及前刀面3的整周而成为恒定。并且,在主切削刃5及刀头圆弧刃6上可以形成有刀瓣或倒圆部。在各附图中,为了说明而在正前刀面3a和后刀面4等示有边界线,但实际上也可以不示出边界线。
并且,如图1所示,在配置于刀片主体1的正反的四边形面周围的3个侧面上,在刀片主体1的上述厚度方向的中央部遍及刀片主体1的整周而形成有向内侧凹陷的凹部7。本实施方式中,如图10A~图10C所示,这些3个侧面的各凹部7由一对倾斜面7a形成为凹V字状,该凹V字状在与刀片中心线C平行的截面上随着朝向上述厚度方向的中心而进一步向刀片主体1的内侧凹陷。
由该一对倾斜面7a形成的凹V字的张开角为例如170°~140°左右的钝角。并且,由该一对倾斜面7a形成的凹部7的刀片中心线C方向的宽度为刀片主体1本身厚度的1/3以上,主切削刃5及刀头圆弧刃6的后刀面4分别形成于各侧面的上述厚度方向两个外侧的、相对于凹部7向刀片主体1的外侧凸出的部分。
另外,本实施方式的切削刀片是在切削加工时使用的主切削刃5及刀头圆弧刃6为如图8所示那样使可转位刀片式立铣刀以从正面侧观察时向逆时针方向旋转的右刃的右手方向的切削刀片,从与该主切削刃5及刀头圆弧刃6的形成有前刀面3的多边形面相对的方向观察时,与该主切削刃5的一端部5a相连的刀头圆弧刃6的一端部6a位于上述多边形面的外周中位于顺时针方向侧的主切削刃5的一端部5a(凸曲线状切削刃),另一刀头圆弧刃6的另一端部6b与位于逆时针方向侧的主切削刃5的另一端部5b(凹曲线状切削刃)相连。从一个多边形面侧观察时另一个多边形面如图2所示朝向顺时针方向侧稍微扭转。
如图4A~图4C所示,该刀头圆弧刃6的后角β6,即与刀头圆弧刃6相连的后刀面4在沿刀片中心线C的截面上与平行于上述刀片中心线C的直线所形成的角度,随着从与主切削刃5的一端部5a相连的上述刀头圆弧刃6的一端部6a朝向上述刀头圆弧刃6的另一端部6b而向负角侧增大。即,后刀面4从另一端部6b朝向一端部6a在上述截面上随着沿上述厚度方向远离刀头圆弧刃6而向刀片主体1的内侧更加大幅凹陷地后退。本实施方式中的刀头圆弧刃6的后角β6在刀头圆弧刃6的一端部6a为正角,但为20°以下,在另一端部6b为0°,向负角侧逐渐增大。
与该刀头圆弧刃6相连的主切削刃5从在刀片中心线C方向观察时与前刀面3相对的方向观察时,如图2所示,与刀头圆弧刃6的上述一端部6a相连的上述主切削刃5的上述一端部5a呈曲率半径大于刀头圆弧刃6所形成的凸曲线的凸曲线状,并且上述主切削刃5的另一端部5b呈凹曲线状。即,主切削刃5的一端部5a成为凸曲线状切削刃,主切削刃5的另一端部5b成为凹曲线状切削刃。关于这些主切削刃5所形成的凹凸曲线,另一端部5b所形成的凹曲线的曲率半径大于一端部5a所形成的凸曲线的曲率半径,一端部5a所形成的凸曲线的长度长于另一端部5b所形成的凹曲线的长度。
因此,在上述多边形面的角部中沿上述多边形面的周向相邻的2个角部之间延伸的1个边棱部上形成的1个主切削刃5从与前刀面3相对的方向观察时,与上述2个角部中的一个角部(第1角部。在作为右手方向的切削刀片的本实施方式中为上述1个边棱部的顺时针方向侧的角部)相连的主切削刃5的一端部(第1端部)5a呈凸曲线状,并且与另一个角部(第2角部。本实施方式中为上述1个边棱部的逆时针方向侧的角部)相连的主切削刃5的另一端部(第2端部)5b呈凹曲线状。
刀片主体1绕刀片中心线C每隔规定角度(本实施方式中为120°)呈旋转对称形状,因此在作为右手方向的本实施方式的切削刀片中,从与前刀面3相对的方向观察时,对1个主切削刃5的上述一个角部,则对于经由该一个角部沿上述1个主切削刃5的顺时针方向相邻的另1个主切削刃5成为另一个角部。
并且,刀片主体1关于其上述侧面的分别穿过中心的3个假想直线呈正反反向对称形状,因此在形成于刀片主体1的1个侧面上的2个后刀面4与正反多边形面的前刀面3的交叉棱线部上分别形成的各1个共2个主切削刃5关于这些正反多边形面也呈反向对称形状。即,将刀片主体1的正反一对多边形面中一个多边形面作为第1多边形面,将另一个多边形面作为第2多边形面,将刀片主体1的1个侧面作为第1侧面,将形成于该第1侧面上的2个后刀面4中的第1多边形面侧的后刀面4作为第1后刀面4,将在该第1后刀面4与第1多边形面的前刀面(第1前刀面)3的交叉棱线部形成的主切削刃5作为第1主切削刃5,并且将第1侧面的第2多边形面侧的后刀面4作为第2后刀面4,将在该第2后刀面4与第2多边形面的前刀面(第2前刀面)3的交叉棱线部形成的主切削刃5作为第2主切削刃5时,若使刀片主体1以上述第1侧面的上述假想直线为中心沿外周方向旋转180°而使其反转,则第1主切削刃5与位于反转前的原位置上的第2主切削刃一致,第2主切削刃与位于反转前的原位置上的上述第1主切削刃一致,上述第1、第2主切削刃5关于正反的上述第1、第2多边形面呈反向对称形状。
因此,在刀片主体1的1个侧面(第1侧面)的刀片厚度方向两侧各形成1个总计2个主切削刃(第1、第2主切削刃)5中,另一个主切削刃5的另一端部(第2端部)5b位于一个主切削刃5的一端部(第1端部)5a的刀片厚度方向相反侧,另一个主切削刃5的一端部(第1端部)5a位于一个主切削刃5的另一端部(第2端部)5b的刀片厚度方向相反侧。并且,关于形成有与该2个主切削刃5相连的刀头圆弧刃6的多边形面的角部也是在一个多边形面(第1多边形面)与另一个多边形面(第2多边形面)之间相互地,另一个角部(第2角部)位于一个角部(第1角部)的刀片厚度方向相反侧。
并且,本实施方式中,主切削刃5的一端部5a所形成的凸曲线和另一端部5b所形成的凹曲线在切点5c(边界)上相互相切。即,凸曲线状切削刃5a和凹曲线状切削刃5b在切点5c上无曲折点地平滑连接。切点5c上的主切削刃5的曲率为零。主切削刃5的一端部5a和与其相连的刀头圆弧刃6的一端部6a、及主切削刃5的另一端部5b和与其相连的另一刀头圆弧刃6的另一端部6b也分别相切。因此,切点5c位于比形成有主切削刃5的多边形面的边棱部的中点更靠上述另一个角部侧的位置上。本实施方式中,从主切削刃5的一端部5a和与其相连的刀头圆弧刃6的一端部6a的切点至主切削刃5的一端部5a与另一端部5b的切点5c为止为成为凸曲线状切削刃的主切削刃5的一端部5a的范围,从该切点5c至主切削刃5的另一端部5b和与其相连的另一刀头圆弧刃6的另一端部6b的切点为止为成为凹曲线状切削刃的主切削刃5的另一端部5b的范围。因此,本实施方式中,在作为前刀面3的正反的多边形面各自的边棱部和角部形成的主切削刃5和刀头圆弧刃6描绘出平滑地连续的凹凸曲线而环绕。
另外,如图3A~图3E所示,与上述主切削刃5的另一端部5b相比,这种主切削刃5的后角β5在上述主切削刃5的一端部5a朝向正角侧增大。换言之,与一端部5a相比,后角β5在主切削刃5的另一端部5b朝向负角侧增大。本实施方式中,如图2所示,该主切削刃5的后角β5在由包含刀片中心线C和穿过刀片主体1的侧面中心的直线的平面形成的截面(图2中的DD截面)和与其平行的截面上,是与主切削刃5相连的后刀面4与穿过主切削刃5并与刀片中心线C平行的直线所形成的角度,当后刀面4与刀片中心线C平行时为0°。并且,当后刀面4随着远离主切削刃5而相对于与上述刀片中心线C平行的直线向刀片主体1的内侧后退时为正角,相反,当向刀片主体1的外侧突出时为负角。
本实施方式中,该主切削刃5的后角β5在上述主切削刃5的一端部5a中,在和与该一端部5a相连的刀头圆弧刃6的切点(主切削刃5和刀头圆弧刃6的一端)上,与刀头圆弧刃6的一端部6a中的后角β6相等地为20°以下的正角,朝向主切削刃5的另一端部5b侧,在一端部5a的刀头圆弧刃6侧保持恒定的后角β5,在一端部5a的朝向与刀头圆弧刃6为相反侧的切点5c的部分,随着朝向切点5c即随着朝向另一端部5b侧而向负角侧逐渐增大。换言之,主切削刃5的后角β5在主切削刃5的一端部5a中与切点5c相邻的部分,即在主切削刃5的一端部5a的另一端部5b侧,随着远离切点5c即随着远离上述另一端部5b而朝向正角侧增大。
另外,本实施方式中,如此朝向另一端部5b侧向负角侧增大的一端部5a中的主切削刃5的后角β5在这些主切削刃5的一端部5a与另一端部5b的切点5c上为0°的负值,另一端部5b中保持该0°的后角β5且为恒定。因此,本实施方式中,主切削刃5的一端部5a和与其相连的刀头圆弧刃6的一端部6a的切点、主切削刃5的另一端部5b和与其相连的另一刀头圆弧刃6的另一端部6b的切点、及主切削刃5的一端部5a与另一端部5b的切点5c的各自的切点上的后角β5、β6相互相等,主切削刃5和刀头圆弧刃6的后刀面4形成为在刀片主体1的整周平滑地连续的凹凸曲面。
如此,与主切削刃5和刀头圆弧刃6相连的后刀面4呈凹凸曲面状,由此在刀片主体1的侧面,形成于正反的多边形面(正三角形面)侧的后刀面4之间的上述凹部7中,其上述倾斜面7a的与刀片中心线C正交的截面形成为偏六边形状,该偏六边形状如下:沿主切削刃5的部分呈沿着以钝角交叉的方向延伸的凸V字的折线状,并且沿在周向上经由刀头圆弧刃6相邻的一对主切削刃5各自的一端部5a和另一端部5b的部分彼此呈沿以锐角交叉的方向延伸的凸V字的折线状。
能够装卸地安装如此构成的切削刀片的作为第1实施方式的可转位刀片式切削工具的可转位刀片式立铣刀中,作为其工具主体的立铣刀主体11呈以轴线O为中心的大致圆柱状。该立铣刀主体11的后端侧(图6及图7中为上侧)保持圆柱状而成为柄部12,并且在比该柄部12更靠顶端侧(图6及图7中为下侧),经由颈部13形成有安装上述切削刀片的刃部14。这种可转位刀片式立铣刀在上述柄部12被把持在机床主轴上并绕轴线O向立铣刀旋转方向T旋转,同时通常向与轴线O垂直的方向被送出,由此通过安装于刃部14上的第1实施方式的切削刀片对工件进行切削加工。
在该刃部14以向立铣刀主体11的顶端部外周开口的方式形成有多个(本实施方式中为2个)容屑槽15,并且在这些容屑槽15的面向立铣刀旋转方向T侧的壁面的顶端部分别形成有安装切削刀片的刀片安装座16。在立铣刀主体11上从柄部12的后端面朝向顶端侧沿轴线O穿设有冷却孔11a,该冷却孔11a在刃部14处分支成多个,其在各容屑槽15的面向立铣刀旋转方向T后侧的壁面上朝向刀片安装座16开口。
刀片安装座16具备从容屑槽15的上述壁面向立铣刀旋转方向T后侧凹陷一些而朝立铣刀旋转方向T的平坦的底面16a、从该底面16a朝向立铣刀旋转方向T延伸而面向立铣刀主体11的顶端内周侧的壁面16b及面向顶端外周侧的壁面16c,该刀片安装座16成为向刃部14中的立铣刀主体11的顶端面和外周面开口的凹部。底面16a为比刀片主体1的前刀面3中央部的限制面3b小一圈的尺寸、形状,在该底面16a的中央部与底面16a垂直地形成有螺钉孔16d,并且在壁面16b、16c以沿底面16a的外周方向延伸的方式形成有向刀片安装座16的内侧突出的突条部17。
其中,在面向立铣刀主体11的顶端外周侧的壁面16c以从立铣刀主体的顶端侧朝向后端侧延伸的方式隔开间隔形成有2个突条部17,这些突条部17的刀片安装座16内侧的突端面17a在与上述螺钉孔16d的中心线正交的截面上形成为呈折线状,该折线状呈与沿刀片主体1的主切削刃5的部分上的凹部7的倾斜面7a在与刀片中心线C正交的截面上所形成的上述凸V字相等角度的钝角并且沿以凹V字状交叉的方向延伸。
并且,在面向立铣刀主体11的顶端内周侧的壁面16b形成有1个突条部17,该突条部17的突端面17a形成为,同样地在与螺钉孔16d的中心线正交的截面上与壁面16c的后端侧的突条部17的突端面17a一同构成凹V字的折线状,该凹V字的折线状呈沿以与上述凸V字的锐角相等的角度交叉的方向延伸,上述凸V字的锐角是沿在刀片主体1的周向上经由刀头圆弧刃6相邻的一对主切削刃5各自的一端部5a和另一端部5b的部分上的凹部7的倾斜面7a彼此在与刀片中心线C正交的截面上所形成的角。在各突条部17的突端面17a与底面16a之间及相邻的突条部17彼此之间形成有退刀部16e。
另外,这些突端面17a成为随着沿螺钉孔16d的中心线方向远离底面16a朝向立铣刀旋转方向T前方侧而向刀片安装座16的内侧被顶出的倾斜面,这些突端面17a相对于底面16a的倾斜角与刀片主体1的呈截面凹V字状的凹部7的一对倾斜面7a分别与以刀片主体1的厚度方向中心为边界位于相同侧的前刀面3中央的平面状的限制面3b所形成的倾斜角相等。并且,这些突端面17a的螺钉孔16d中心线方向上的距离底面16a的高度在从刀片主体1的限制面3b起位于上述相同侧的倾斜面7a的厚度方向上的宽度范围内。
上述切削刀片以如下方式固定于这种刀片安装座16中,即将刀片主体1的正反的多边形面中形成有使用于切削的主切削刃5的一个多边形面的前刀面3朝向立铣刀旋转方向T,并且使该主切削刃5朝向立铣刀主体11顶端侧突出,进一步地,使该主切削刃5的一端部5a位于立铣刀主体11内周侧并且使另一端部5b位于外周侧,并将与上述一个多边形面相反的另一个多边形面作为固定面来使其中央的限制面3b紧贴在底面16a上。
并且,在如此固定刀片主体1的状态下,形成有与使用于切削的主切削刃5的一端部5a相连的刀头圆弧刃6的相反侧的另一主切削刃5的后刀面4的刀片主体1的侧面与刀片安装座16的面向立铣刀主体11顶端内周侧的壁面16b相对,形成于该侧面上的凹部7的一对倾斜面7a中被作为上述固定面的多边形面侧的倾斜面7a分别与形成于壁面16b上的突条部17的倾斜的突端面17a抵接。
另一方面,形成有与上述使用于切削的主切削刃5经由该主切削刃5的一端部5a侧的刀头圆弧刃6而相邻的剩余主切削刃5的后刀面4的刀片主体1的侧面与刀片安装座16的面向立铣刀主体11顶端外周侧的壁面16c相对,形成于该侧面上的凹部7的一对倾斜面7a中也是被作为上述固定面的多边形面侧的倾斜面7a分别与形成于壁面16c上的2个突条部17的突端面17a抵接。
通过将插穿到刀片主体1的安装孔2中的紧固螺钉18拧入上述螺钉孔16d中,切削刀片中作为固定面的多边形面的上述限制面3b被压紧到底面16a,并且与壁面16b、16c相对的上述2个侧面的凹部7中作为固定面的多边形面侧的倾斜面7a压向如上述抵接的上述突条部17的突端面17a,从而切削刀片固定安装于刀片安装座16上。此时,在刀片主体1的侧面上,只有上述倾斜面7a与突端面17a抵接而被按压,一对倾斜面7a中作为前刀面3的多边形面侧的倾斜面7a或其他部分不会与刀片安装座16的壁面16b、16c抵接。
如此安装的切削刀片的上述使用于切削的主切削刃5配置成,随着从立铣刀主体11的内周侧朝向外周侧,在呈凸曲线状的一端部5a向立铣刀主体11的顶端侧突出之后朝向后端侧,在呈凹曲线状的另一端部5b逐渐向立铣刀主体11的后端侧延伸,一端部5a的大致中央部成为向立铣刀主体顶端侧最突出的突端。并且,对该主切削刃5而言,形成有上述主切削刃5的多边形面的边棱部相对于与轴线O正交的平面,以随着朝向立铣刀主体11外周侧而朝向后端侧的方式稍微倾斜,以使该主切削刃5的一端部5a整体位于比另一端部5b更靠立铣刀主体11顶端侧的位置。
另外,如图7所示,该切削刀片安装成稍微倾斜,以使刀片中心线C随着朝向立铣刀旋转方向T后侧而朝向立铣刀主体11的轴线O方向后端侧,在使用于切削的主切削刃5上设定有负的轴向刃倾角。但是,与该主切削刃5相连的前刀面3为如上所述的正前刀面3a,因此实际主切削刃5的轴向刃倾角不会向负角侧变得过大。通过如此赋予负的轴向刃倾角,刀片主体1的作为固定面的另一个多边形面的前刀面3为相对于一个多边形面绕刀片中心线C扭转的配置,与此相结合,位于比使用于切削的主切削刃5更靠立铣刀主体11后端侧的位置。
并且,如图8所示,该使用于切削的主切削刃5从立铣刀主体11的轴线O方向顶端侧观察时比与上述主切削刃5平行且与轴线O交叉的直线更靠立铣刀旋转方向T侧的位置,成为所谓的芯部上升。由此,在该主切削刃5上赋予负的径向刃倾角。通过如此对使用于切削的主切削刃5赋予负的径向刃倾角,在该主切削刃5的另一端部5b的立铣刀主体11外周侧相连的其他刀头圆弧刃6在刃部14向立铣刀主体11的最外周突出,如图8所示,刀片主体1的另一多边形面的前刀面3位于比该另一刀头圆弧刃6最外周的突端绕轴线O的旋转轨迹更靠内周侧的位置。
因此,在上述结构的切削刀片及可转位刀片式立铣刀中,主切削刃5从与前刀面3相对的方向观察时,配置于立铣刀主体11内周侧的一端部5a呈曲率半径大于刀头圆弧刃6的凸曲线状,并且配置于立铣刀主体11外周侧的另一端部5b呈凹曲线状,通过以这种主切削刃5随着从一端部5a的上述突端朝向另一端部5b而向立铣刀主体11后端侧延伸的方式安装刀片主体1,由此将立铣刀主体11沿与轴线O正交的方向送出而进行切削加工的高进给加工时的主切削刃5的主偏角,从上述突端朝向立铣刀主体11外周侧,在一端部5a逐渐增大,相对于此在另一端部5b逐渐变小。
图11A中阴影所示的截面为在进行这种高进给加工时通过主切削刃5生成的切屑的截面,图11B中阴影所示的截面为如安装有例如专利文献2中记载的切削刀片的可转位刀片式立铣刀般主切削刃的主偏角整体朝向立铣刀主体外周侧增大时的切屑的截面,每一刃的进给量fz和切削深度ap相互相等。其中,如图11B所示,当主切削刃5的主偏角朝向外周侧逐渐增大时,切屑的厚度也朝向外周侧变厚并在最外周的进刀边界部分成为最大厚度t,因此切削刀片有可能在该进刀边界部引起崩刀和缺损等异常损伤,不得不减小例如每一刃的进给量。
然而,相对于此,如上所述,当主切削刃5的主偏角在立铣刀主体11外周侧减小时,如图11A所示,切屑的厚度朝向外周侧暂且变厚之后变薄,从主切削刃5的突端起在立铣刀主体11外周侧部分的大致中央部成为最大厚度t,而且该最大厚度t本身也变薄。因此,根据上述结构的切削刀片及可转位刀片式切削工具(立铣刀),能够降低在进行高进给加工时作用于主切削刃5的切削负荷,并且能够减轻尤其在进刀边界部处的对主切削刃5的负担,另一方面,如上所述,能够确保切屑成为最大厚度t的部分上的主切削刃5的切削刃强度。因此,能够可靠地防止主切削刃5上的进刀边界部的异常损伤,并且能够进一步增大每一刃的进给量来更加有效地进行高进给加工。
另外,刀片主体1关于上述假想直线呈正反反向对称形状,在正反的多边形面上分别形成有前刀面3,并且在这些前刀面3与形成于1个侧面的后刀面4的交叉棱线部分别形成有各1个主切削刃5,这些主切削刃5关于正反的多边形面呈反向对称形状,因此在配置有上述1个侧面的正反的多边形面彼此之间,构成另一个多边形面侧的主切削刃5的凹曲线状的另一端部5b配置于构成一个多边形面侧的主切削刃5的凸曲线状的一端部5a的正反相反侧。
因此,使用于切削的主切削刃5所处的多边形面相反侧的多边形面上,面向立铣刀主体11的顶端侧的主切削刃5中以凹曲线状凹陷的另一端部5b位于该主切削刃5的一端部5a的刀片厚度方向相反侧,由此能够确保充分的退刀量。因此,无需将使用于切削的主切削刃5的轴向刃倾角向负角侧设定得过大,能够使其锋利度大而降低切削阻力和提高切屑排出性。
另外,除了如上述的高进给加工般将立铣刀主体11沿与轴线O正交的方向送出而进行切削加工以外,在进行如将立铣刀主体11沿轴线O方向前端侧稍微送出来将工件下挖等斜面加工时,使用于切削的主切削刃5也是从其一端部5a整体进刀到工件,相对于此向一端部5a的正反相反侧确保较大退刀量,因此能够防止刀片主体1与工件发生干扰。因此,能够加大斜面加工时的挖深量或斜面角度,也能够提高加工效率。
并且,本实施方式中,如此在形成凹凸曲线状的主切削刃5中,呈凹曲线状的另一端部5b的曲率半径大于呈凸曲线状的一端部5a的曲率半径,由此如图11A所示,在从主切削刃5的突端至立铣刀主体11外周侧部分,能够将切屑成为最大厚度t的位置设在靠近这些一端部5a与另一端部5b所相切的中央部的位置。因此,在靠近与主切削刃5的一端部5a或另一端部5b所相邻的刀头圆弧刃6相连的部分的位置切屑成为最大厚度,与此相比,容易确保对成为最大厚度t的切屑的主切削刃5的强度,由此也能够防止崩刀或缺损。
另外,在本实施方式中,这些主切削刃5的一端部5a所形成的凸曲线和另一端部5b所形成的凹曲线在切点5c上相互相切,即主切削刃5呈不具有直线部等的连续的凹凸曲线。因此,立铣刀主体11内外周上的切屑的厚度变动量也变得连续且平滑,能够避免切削负荷集中在主切削刃5的特定部分来进一步减轻主切削刃5的负担。但是,一端部5a所形成的凸曲线和另一端部5b所形成的凹曲线也可以经由切线而与中间部连续。并且,由于主切削刃5的一端部5a所形成的凸曲线长于另一端部5b所形成的凹曲线,因此在进行上述的斜面加工时还能够通过凸曲线状的一端部5a确保更大的下挖量来进行更加有效的切削加工。
另外,在进行该斜面加工时,对于比主切削刃5的上述突端更靠立铣刀主体11外周侧的部分,在比突端更靠立铣刀主体11内周侧的部分的一端部5a,对主切削刃5赋予了负的径向刃倾角,因此难以确保通过主切削刃5形成的工件的加工面与后刀面4之间的退刀,产生后刀面4与加工面磨擦等干扰,从而存在促进后刀面4的磨耗或切削阻力增大之虞,但上述结构的切削刀片中,与另一端部5b相比,主切削刃5的后角β5在该一端部5a向正角侧增大,因此能够避免这种干扰。
因此,无需将仍使用于切削的主切削刃5的轴向刃倾角向负角侧过度增大,也能够防止由该后刀面4的磨擦而引起的磨耗等或切削阻力增大,因此能够将通过主切削刃5生成的切屑顺畅地排出并进行处理,并且通过使主切削刃5的锋利度变大来降低切削阻力,进而能够促进有效的斜面加工。尤其在本实施方式中,由于在与主切削刃5相连的前刀面3形成有正前刀面3a,因此能够进一步提高锋利度。
并且,如此在主切削刃5的一端部5a使后角β5向正角侧增大,由此在高进给加工中,如上所述,在进一步增加每一刃的进给量时,即使在比主切削刃5的突端更靠立铣刀主体11内周侧的部分工件被大幅切削等情况下,也能够防止该工件与后刀面4的干扰。另一方面,在主切削刃5的位于立铣刀主体11外周侧的另一端部5b,后角β5向负角侧相对增大而主切削刃5的楔角也增大,因此能够进一步可靠地防止进刀边界部上的主切削刃5的异常损伤。
另外,本实施方式中,该主切削刃5的后角β5在一端部5a的另一端部5b侧以随着远离该另一端部5b而朝向正角侧逐渐增大的方式连续变化。即,在一端部5a的与切点5c相邻的部分随着远离切点5c而后角β5向正角侧逐渐增大,因此不会如后角β5不连续变化的情况等在后刀面4上产生阶梯差等,能够防止起因于这种阶梯差的缺损等来进行稳定的切削加工。
而且,本实施方式中,一端部5a的与另一端部5b相反的一侧即一端部5a的与上述一端部5a相连的刀头圆弧刃6侧(一个角部侧),主切削刃5的后角β5恒定,因此能够防止由于后角β5过度减小而导致主切削刃5的楔角减小,从而刀尖强度受损而易产生缺损或崩刀的现象。并且,本实施方式中,后角β5在主切削刃5的另一端部5b也恒定,不会向负角侧过度增大,因此还能够防止在该另一端部5b上后刀面4与工件发生干扰。
如本实施方式,该主切削刃5的一端部5a上的后角β5优选为20°以下的正角,若向正角侧大于20°,则如上所述,一端部5a上的主切削刃5的楔角减小而易产生缺损和崩刀等损伤。并且,如本实施方式,另一端部5b上主切削刃5的后角β5也优选为0°以上,若向负角侧大于0°,则尤其在进行斜面加工时有在另一端部5b上主切削刃5的后刀面4与工件发生干扰之虞,因此必须加大轴向刃倾角。
但是,若后角β5优选在该范围内,则可以在主切削刃5的整个一端部5a上随着远离另一端部5b而向正角侧逐渐增大,并且也可以在整个另一端部5b随着远离一端部5a而朝向负角侧逐渐增大。
另外,本实施方式中,在刀片主体1的作为前刀面3的多边形面的角部形成有从与前刀面3相对的方向观察时呈凸曲线状并与主切削刃5的一端部5a相连的刀头圆弧刃6,该刀头圆弧刃6的后角β6随着从与上述主切削刃5的一端部5a相连的刀头圆弧刃6的一端部6a朝向与其相反的刀头圆弧刃6的另一端部6b而朝向负角侧增大。因此与主切削刃5的一端部5a同样地,在刀头圆弧刃6的一端部6a也能够防止与工件的干扰,并且在与经由该刀头圆弧刃6而相邻的主切削刃5的另一端部5b相连的上述刀头圆弧刃6的另一端部6b,加大楔角来防止缺损等。
尤其在本实施方式中,在该主切削刃5的一端部5a与刀头圆弧刃6的一端部6a的切点和主切削刃5的另一端部5b与刀头圆弧刃6的另一端部6b的切点上,各自的后角β5、β6相互相等,如上所述,后刀面4形成为在刀片主体1的整周平滑地连续的凹凸曲面。因此,仍能够防止如在后角β5和后角β6在这些切点上不连续变化的情况等在后刀面4产生阶梯差,且能够防止起因于这种阶梯差的缺损等的产生。
另一方面,关于该第1实施方式的切削刀片,其刀片主体1呈正三角形板状,在其呈正三角形状的正反多边形面的各边棱部形成有主切削刃5,但是,这些正反多边形面为绕穿过其中心的刀片中心线C稍微扭转的配置,刀片主体1关于这些正反的多边形面呈正反反向对称形状。
这种切削刀片以边棱部倾斜以便对使用于切削的主切削刃5赋予较小的主偏角并且对该主切削刃5赋予负的轴向刃倾角和径向刃倾角的方式,安装于立铣刀主体11的刀片安装座16上,由此形成有上述主切削刃5的一个多边形面相反侧的另一个多边形面的前刀面3能够相对于使用于切削的主切削刃5位于立铣刀主体11的轴线O方向后端侧,并且位于比与该主切削刃5的立铣刀主体11外周侧相连的另一个刀头圆弧刃6的旋转轨迹更靠内周侧的位置。
因此,在将在朝向立铣刀旋转方向T的一个多边形面的前刀面3的边棱部上形成的主切削刃5使用于切削时,另一个多边形面的主切削刃5或刀头圆弧刃6不会与工件发生干扰,并且能够将刀片主体1绕刀片中心线C每隔120°旋转来重新安装于刀片安装座16上,在将形成于该一个多边形面的各3个边棱部及角部上的主切削刃5及刀头圆弧刃6使用于切削之后,使刀片主体1正反反转来重新安装于刀片安装座16上,由此使作为另一个多边形面的前刀面3朝向立铣刀旋转方向T来将其主切削刃5及刀头圆弧刃6使用于切削。因此,如上所述,当刀片主体1为正三角形板状时,能够用尽形成于1个刀片主体1上的总计6个主切削刃5及刀头圆弧刃6,因此更加有效且经济。
尤其,根据本实施方式,通过如此将刀片主体1为正三角形板状,在使1个主切削刃5朝向立铣刀主体11顶端侧来进行斜面加工时,即使其挖深量较大也能够避免其他主切削刃5与工件发生干扰,能够进一步可靠地用尽6个主切削刃5。
但是,本实施方式中,如此将刀片主体1为正三角形板状,但也能够对具有其他的正多边形板状,例如如后述的第3、第4实施方式,对具有正方形板状的刀片主体的切削刀片或者具有正多边形板状以外的多边形板状的刀片主体的切削刀片适用本实施方式的结构。例如,当适用于具有正方形板状或长方形板状的刀片主体的切削刀片时,为了防止如上所述的干扰,虽然能够使用的切削刃数量减少,但可以仅在正方形面或长方形面的一对对边上形成主切削刃5。
本实施方式中,如上所述,对将本发明适用于成为从正面侧观察可转位刀片式立铣刀时向逆时针方向旋转的右刃的右手方向的切削刀片的情况进行了说明,但当适用于成为从正面侧观察时向顺时针方向旋转的左刃的左手方向的切削刀片时,刀片主体的形状成为与上述实施方式的刀片主体1镜面对称形状。但是,任一情况下,都是使用于切削的主切削刃5的一端部5a配置于立铣刀主体11顶端的内周侧,并且另一端部5b配置于外周侧,且该主切削刃5的一端部5a呈凸曲线状,并且另一端部5b呈凹曲线状。
接着,图12至图17C是表示本发明的切削刀片的第2实施方式的图,图18至图23是表示作为安装有该第2实施方式的切削刀片的本发明的可转位刀片式切削工具的第2实施方式的可转位刀片式立铣刀的图。对于与图1至图10C所示的第1实施方式的切削刀片及可转位刀片式立铣刀共同的部分标注同一附图标记来简化说明。在本实施方式中,刀片主体1也是呈绕刀片中心线C每隔120°成为旋转对称形状的正三角形板状,并且关于与刀片中心线C垂直地分别穿过3个侧面的中心的假想直线呈正反反向对称形状,主切削刃5中,一端部5a呈凸曲线状并且另一端部5b呈凹曲线状。该主切削刃5所形成的凹凸曲线的结构和主切削刃5及刀头圆弧刃6的后角β5、β6的结构也与第1实施方式相同。
该第2实施方式的切削刀片中,刀片主体1的侧面上的凹部7并不是由如第1实施方式的截面呈凹V字状的一对倾斜面7a形成,凹部7的朝向刀片主体1外周侧的底面7b在与刀片中心线C正交的截面上,与第1实施方式相同地呈偏六边形状,并且与该偏六边形的各边相连的6个面分别呈与刀片中心线C平行且相对于一对多边形面的限制面3b垂直的平面状。而且,如图23所示,在第2实施方式的可转位刀片式立铣刀的立铣刀主体11上的刀片安装座16的壁面16b、16c上形成的突条部17的突端面17a也呈与底面16a垂直的平面状。
并且,本实施方式中,在将刀片主体1安装于刀片安装座16上时,前刀面3的与主切削刃5相连的正前刀面3a在使用于切削的主切削刃5的整个长度上为恒定的轴向前角。即,如图13、图16A~图16E及图19所示,沿刀片中心线C方向观察时穿过构成主切削刃5的凸曲线状的一端部5a的突端且与立铣刀主体11的轴线O平行地包含刀片中心线C的平面P和与该平面P平行的各平面构成的截面上,正前刀面3a相对于与刀片中心线C垂直的平面的倾斜角保持恒定。本实施方式中,该倾斜角为15°,在安装于立铣刀主体11的刀片安装座16上时轴向前角为5°。
因此,正前刀面3a相对于1个主切削刃5位于以随着从主切削刃5朝向形成有该主切削刃5的前刀面3的多边形面的内侧而以恒定的上述倾斜角朝向相反侧的多边形面的方式倾斜的1个平面上。在该正前刀面3a与限制面3b之间形成有以比正前刀面3a更陡峭的倾斜度随着朝向多边形面的内侧而朝向相反侧多边形面的阶梯差面3c。
并且,如此主切削刃5的正前刀面3a呈平面状,主切削刃5沿着刀片中心线C方向从与前刀面3相对的方向观察时形成为凹凸曲面状,随此,如图14及图15所示,该主切削刃5即使在从与刀片中心线C垂直的方向观察的侧面观察时,也呈凸曲线状的一端部5a呈沿刀片中心线C方向观察时的上述突端最突出的刀片厚度方向凸出的凸曲线状,并且呈凹曲线状的另一端部5b呈以随着远离一端部5a而向刀片厚度方向逐渐后退的方式凹陷的凹曲线状。
与刀头圆弧刃6相连的正前刀面3a在沿向刀片中心线C方向观察时的刀头圆弧刃6的法线的与刀片中心线C平行的截面上,相对于与刀片中心线C垂直的平面的倾斜角成为恒定,该倾斜角和与主切削刃5相连的正前刀面3a的倾斜角相同地也为15°。因此,该刀头圆弧刃6的正前刀面3a在沿刀片中心线C方向观察时呈扇状,并且形成为沿着刀头圆弧刃6凹曲的凹圆锥台面状,夹着上述刀头圆弧刃6相邻的主切削刃5的正前刀面3a经由该刀头圆弧刃6的正前刀面3a而平滑地连续。
并且,本实施方式中,在正反的多边形面的限制面3b上,在安装孔2的开口部周边形成有突起3d。突起3d在沿刀片中心线C方向观察时呈大致长方形状,在各限制面3b上于将刀片中心线C和刀头圆弧刃6连结的直线上各形成有1个所述突起3d,在1个限制面3b上,3个突起3d沿周向以等间隔形成,该1个限制面3b上的3个突起3d的刀片中心线C方向的突端面位于与刀片中心线C垂直的1个平面上。除了形成有这种突起3d以外,在第2实施方式的可转位刀片式立铣刀的立铣刀主体11中,如图23所示,在刀片安装座16的底面16a上的螺钉孔16d周边沿周向以等间隔形成有3个凹处16f。
在这种第2实施方式的切削刀片及可转位刀片式切削工具中,也是主切削刃5的一端部5a为呈凸曲线状的凸曲线状切削刃,并且另一端部5b为呈凹曲线状的凹曲线状切削刃,因此能够得到与第1实施方式相同的效果,且能够以更高进给进行加工。并且,在刀片主体1的1个侧面的正反两个多边形面侧分别形成有主切削刃5,并且关于穿过该侧面的中心的假想直线,刀片主体1为180°旋转对称形状,即这些主切削刃5关于正反的多边形面呈反向对称形状,因此能够降低切削阻力以及提高切屑排出性,并且还能够提高进行斜面加工时的加工效率。
并且,该第2实施方式的切削刀片中,形成为与主切削刃5相连的正前刀面3a位于1个平面上,从与前刀面3相对的方向观察时主切削刃5即使如上所述呈凹凸曲线状,也能够顺畅地生成并排出切屑。即,在如此主切削刃5呈凹凸曲线状的情况下,若例如如本实施方式的与刀头圆弧刃6相连的正前刀面3a那样,主切削刃5的朝向法线方向的上述倾斜角恒定,则切屑在呈凸曲线状的一端部5a沿宽度方向被压缩,并且切屑在呈凹曲线状的另一端部5b被拉伸生成,因此生成切屑时的负荷较大,存在因切削阻力的增大或过大的切削热而产生磨耗之虞,但如本实施方式,在1个平面上形成主切削刃5的正前刀面3a,由此使切屑的生成方向沿着上述1个平面恒定而顺畅地生成切屑,能够降低切削阻力以及提高刀片寿命。
另外,本实施方式中,在该正前刀面3a与限制面3b之间形成有以比正前刀面3a更陡峭的倾斜度随着朝向多边形面的内侧而朝向相反侧多边形面的方式倾斜的阶梯差面3c,因此切屑会良好地从正前刀面3a上分离,能够进一步降低切削阻力。
图24至图28A~图28C是表示本发明的切削刀片的第3实施方式的图,图29至图33A~图33B是表示作为安装有该实施方式的切削刀片的本发明的可转位刀片式切削工具的可转位刀片式立铣刀的第3实施方式的图,对于与第1、第2实施方式共同的部分仍附有同一附图标记。在本实施方式的切削刀片中,其刀片主体1为多边形板状,详细而言为正多边形板状,但与第1、第2实施方式不同,形成为正方形板状,在该呈正方形状的刀片主体1的正反一对多边形面的中央开设有沿刀片主体1的厚度方向贯穿的安装孔2,穿过该安装孔2的中心(正反的多边形面的中心)沿刀片厚度方向延伸的直线为刀片中心线C。
在本实施方式中,主切削刃5也是一端部5a为呈凸曲线状的凸曲线状切削刃,并且另一端部5b为呈凹曲线状的凹曲线状切削刃,该主切削刃5所形成的凹凸曲线的结构与第1、第2实施方式相同。并且,如图25所示,刀片主体1的正反的正方形状面以绕上述刀片中心线C稍微扭转的方式配置。但是,呈正方形板状的本实施方式的刀片主体1呈绕该刀片中心线C每隔90°的旋转对称形状,并且关于与该刀片中心线C正交地穿过刀片主体1的厚度方向中心且沿刀片中心线C方向观察时扭转的正反正方形面的对角线彼此的两等分线以及穿过配置于正反正方形面周围的刀片主体1的侧面的中心的假想直线,呈正反反向对称形状。
刀头圆弧刃6在沿刀片中心线C方向与前刀面3相对的方向观察时呈1/4圆弧等凸曲线状,该刀头圆弧刃6和主切削刃5位于与刀片中心线C垂直的1个平面上。具体而言,本实施方式中,在正前刀面3a的外周缘沿着主切削刃5及刀头圆弧刃6在多边形面的整周上形成有宽度较小的刀瓣(平面刀瓣)9,该刀瓣9位于与刀片中心线C垂直的平面上。并且,刀片主体1的4个侧面的凹部7中,其底面7b呈与刀片中心线C平行延伸的平面状,并且呈在与刀片中心线C正交的截面上将正反四边形面的对角线彼此的两等分线作为对角线的正方形状。
该第3实施方式中,与第1、第2实施方式相反,主切削刃5的后角β5如图27A~图27E所示,与上述主切削刃5的一端部5a相比,在上述主切削刃5的另一端部5b朝向正角侧增大。换言之,与另一端部5b相比,后角β5在主切削刃5的一端部5a向负角侧增大。并且,刀头圆弧刃6的后角β6也与第1、第2实施方式相反,如图28A~图28C所示,随着从与主切削刃5的一端部5a相连的上述刀头圆弧刃6的一端部6a朝向上述刀头圆弧刃6的另一端部6b而朝向正角侧增大。本实施方式中的刀头圆弧刃6的后角β6在刀头圆弧刃6的一端部6a上为0°,因此在刀头圆弧刃6的另一端部6b上为正角,但是向正角侧逐渐增大,以便成为20°以下。
另外,在该第3实施方式中,在该主切削刃5及刀头圆弧刃6上形成有刃口修磨部。本实施方式中的刃口修磨部为倒圆部8,如图27所示,形成为正前刀面3a的外周缘的上述刀瓣9与后刀面4的交叉棱线部在与该交叉棱线部正交的截面上与该刀瓣9和后刀面4相切的凸圆弧等凸曲面状。该刃口修磨部在形成有前刀面3的上述多边形面的整周上形成,在上述截面上刀瓣9与倒圆部8的切点的位置为主切削刃5及刀头圆弧刃6的上述厚度方向的突端。
其中,形成于主切削刃5上的刃口修磨部的大小在主切削刃5的另一端部5b随着朝向一端部5a而增大。即,在主切削刃5的一端部5a与另一端部5b的切点5c至另一端部5b和与其相连的刀头圆弧刃6的切点之间,刃口修磨部的大小随着朝向切点5c而逐渐增大。如本实施方式,当刃口修磨部为倒圆部8时,如上所述,该刃口修磨部的大小成为在形成凹凸曲线状的主切削刃5的各位置上与上述主切削刃5正交的截面(与主切削刃5所形成的凹凸曲线的各位置上的切线正交的截面)上的倒圆部8的半径(曲率半径)R。但是,图27A~图27E中为了说明,该倒圆部8的半径R为在由包含上述的刀片中心线C和穿过形成有与主切削刃5相连的后刀面4的刀片主体1侧面的中心的直线的平面构成的截面以及与其平行的截面上倒圆部8所形成的半径(曲率半径)。
并且,本实施方式中,该主切削刃5上的刃口修磨部的大小即倒圆部8的半径R在主切削刃5的一端部5a处从另一端部5b朝向该一端部5a保持增大的半径R,且为恒定。即,刃口修磨部的大小在从一端部5a与另一端部5b的切点5c至一端部5a和与其相连的刀头圆弧刃6的切点之间的成为凸曲线状切削刃的部分恒定。刀头圆弧刃6上的刃口修磨部的大小即倒圆部8的半径R在与主切削刃5的一端部5a相连的刀头圆弧刃6的一端部6a与主切削刃5的一端部5a上的较大半径R相等,随着朝向与其相反的刀头圆弧刃6的另一端部6b而逐渐变小,从而等于与该刀头圆弧刃6的另一端部6b相连的另一主切削刃5的另一端部5b的较小的倒圆部8的半径R。
如此构成的第3实施方式的切削刀片能够装卸地安装于作为第3实施方式的可转位刀片式切削工具的可转位刀片式立铣刀中,刀片主体1为正方形板状而凹部7的底面7b截面也为正方形状,随此,在刀片安装座16的壁面16b、16c上形成有具有从与底面16a垂直的方向观察时相互正交并且相对于底面16a也沿正交的方向延伸的平坦的突端面17a的突条部17。本实施方式的切削刀片通过将插通到刀片主体1的安装孔2中的紧固螺钉18拧入到螺钉孔16d中而与底面16a相对的限制面3b被压紧到上述底面16a,并且与壁面16b、16c相对的2个侧面的凹部7的底面7b也被上述突条部17的突端面17a压紧,从而固定安装于刀片安装座16上。
本实施方式中,如此安装的切削刀片配置成朝向立铣刀旋转方向T的多边形面的向立铣刀主体11顶端侧突出的使用于切削的主切削刃5随着从其一端部5a朝向另一端部5b而逐渐向立铣刀主体11的后端侧延伸。并且,位于立铣刀主体11内周侧且与该主切削刃5的一端部5a相连的刀头圆弧刃6配置成随着远离上述主切削刃5的一端部5a而朝向立铣刀主体11的后端内周侧延伸,该主切削刃5的一端部5a与刀头圆弧刃6的一端部6a的切点周边向立铣刀主体11的顶端侧最突出。
因此,在这种结构的第3实施方式的切削刀片及可转位刀片式立铣刀中,主切削刃5的主偏角也是朝向立铣刀主体11外周侧在一端部5a逐渐增大,与此相对在另一端部5b逐渐变小,如通过图33A中阴影所示的上述主切削刃5生成的切屑截面,切屑的厚度朝向外周侧暂且变厚之后变薄且在主切削刃5的中央部为最大厚度t,而且该最大厚度t本身也变薄。因此,不会如图33B中阴影所示的通过专利文献2中记载的切削刀片生成的切屑,切屑的厚度在最外周的进刀边界部分为最大厚度t。
另外,该第3实施方式的切削刀片中,在配置于立铣刀主体11外周侧的主切削刃5的另一端部5b,形成于主切削刃5上的刃口修磨部的大小即倒圆部8的半径R随着朝向立铣刀主体11内周侧的上述主切削刃5的一端部5a而增大,如上所述,能够将切屑成为最大厚度t的部分上的主切削刃5的切削刃强度确保得较大。因此,能够进一步可靠地防止尤其在进刀边界部上的主切削刃5的崩刀和缺损等异常损伤,能够更有效地实现高进给加工。另一方面,在主切削刃5的另一端部5b,刃口修磨部的大小即倒圆部8的半径R朝向远离一端部5a的方向而变小,因此不会招致切削阻力增大。
并且,上述斜面加工中,如上所述,向立铣刀主体11顶端侧突出的主切削刃5的一端部5a周边最先进刀到工件中,相对于此,本实施方式的切削刀片中,主切削刃5的一端部5a上的刃口修磨部的大小即倒圆部8的半径R从另一端部5b朝向一端部5a保持增大的状态,且为恒定的半径R。因此,在如此最先进刀到工件中的主切削刃5的一端部5a,能够确保与中央部同样地较高的切削刃强度,还能够防止因斜面加工的进刀时的冲击而在主切削刃5的一端部5a上产生损伤。
而且,本实施方式中,与第1、第2实施方式相反,与另一端部5b相比,主切削刃5的后角β5在一端部5a朝向负角侧增大为0°,因此能够使该一端部5a上的楔角确保得较大来进一步提高切削刃强度,且能够可靠地防止进行斜面加工时的主切削刃5的损伤。而且,在使用本实施方式的斜面加工中,与主切削刃5的一端部5a相连的立铣刀主体11内周侧的刀头圆弧刃6的一端部6a也进刀到工件中,本实施方式中,该刀头圆弧刃6的刃口修磨部的大小即倒圆部8的半径R也是在上述刀头圆弧刃6的一端部6a大于另一端部6b上的半径,而且刀头圆弧刃6的后角β6也是向负角侧增大,尤其为0°,因此还能够防止在刀头圆弧刃6上产生损伤。
然而,如上所述,当使用于切削的主切削刃5配置成位于比从立铣刀主体11的轴线O方向顶端侧观察时与上述主切削刃5平行且与轴线O交叉的直线更靠立铣刀旋转方向T侧的位置上并且对主切削刃5赋予负的径向刃倾角时,若立铣刀主体11内周侧的刀头圆弧刃6以其一端部6a的原来的0°后角β6向另一端部6b延伸,则该另一端部6b上的刀头圆弧刃6的绕轴线O的旋转轨迹会位于与另一端部6b相连的后刀面4的外周侧,因此有可能产生后刀面4与工件发生干扰。
然而,相对于此,本实施方式的切削刀片中,上述与使用于切削的主切削刃5的位于立铣刀主体11内周侧的一端部5a相连的刀头圆弧刃6随着从与该主切削刃5相连的刀头圆弧刃6的一端部6a朝向另一端部6b,后角β6朝向正角侧增大,因此在该另一端部6b上,能够使刀头圆弧刃6的旋转轨迹位于后刀面4的内周侧,且能够避免与工件的干扰。因此,能够防止因未使用的刀头圆弧刃6与工件干扰而导致磨耗从而无法使用,能够将形成于1个刀片主体1上的所有主切削刃5及刀头圆弧刃6彻底使用而促进有效且经济的切削加工。
本实施方式中,如此刀头圆弧刃6的一端部6a上的后角β6为0°且后刀面4与和刀片中心线C垂直的平面正交,因此即使前刀面3的刀头圆弧刃6侧为如上所述的正前刀面3a也能够使刀头圆弧刃6的楔角增大来可靠地确保切削刃强度。另一方面,本实施方式中,与该一端部6a相比,在后角β6向正角侧增大的刀头圆弧刃6的另一端部6b,后角β6也为20°以下,因此在该另一端部6b也能够防止与工件的干扰,同时防止切削刃强度变得过小。
并且,本实施方式中,如上所述,主切削刃5的一端部5a的倒圆部8的半径R在另一端部5b的一端部5a侧为保持增大状态的恒定半径R,并且与另一端部6b相比,刀头圆弧刃6的倒圆部8的半径也在一端部6a增大,另外,与另一端部5b、6b相比,后角β5、β6也是一端部5a、6a向负角侧增大,因此在该主切削刃5的一端部5a与刀头圆弧刃6的一端部6a及主切削刃5的另一端部5b和与其相连的另一刀头圆弧刃6的另一端部6b各自的上述切点上,能够使主切削刃5的倒圆部8的半径R和刀头圆弧刃6的倒圆部8的半径及主切削刃5的后角β5和刀头圆弧刃6的后角β6相互相等。因此,能够使刀片主体1的倒圆部8及后刀面4分别平滑地连续,能够防止由于在该倒圆部8和后刀面4上形成有阶梯差等而易产生缺损等的现象。
但是,也可以如图34至图37E所示的本发明的第4实施方式的切削刀片,在主切削刃5的一端部5a,使形成于主切削刃5上的刃口修磨部的大小随着朝向另一端部5b而增大,来代替如此使主切削刃5的一端部5a上的刃口修磨部的大小即倒圆部8的半径R保持为在另一端部5b随着朝向一端部5a而增大的状态的恒定值。在该第4实施方式中,刃口修磨部也为倒圆部8,刃口修磨部的大小也为该倒圆部8的半径R,在这些图34至图37E所示的第4实施方式中,对与第1至第3实施方式共同的部分标上相同的附图标记,并简略说明。
在这种第4实施方式的切削刀片中,主切削刃5从与前刀面3相对的方向观察时,位于立铣刀主体11内周侧的一端部5a也呈凸曲线状,并且位于立铣刀主体11外周侧的另一端部5b也呈凹曲线状,因此能够使切屑成为最大厚度t的位置位于这些一端部5a与另一端部5b之间的主切削刃5的中央部,并且该最大厚度t本身也能变小。该主切削刃5的中央部中,刃口修磨部的大小即倒圆部8的半径R大而能够确保切削刃强度,因此能够防止崩刀或缺损等异常损伤。
另一方面,本实施方式中,主切削刃5的两端部5a、5b上的刃口修磨部的大小即倒圆部8的半径R随着远离主切削刃5的中央部而减小,因此能够提高锋利度来降低切削阻力。因此,根据本实施方式,主要将立铣刀主体11安装于向与轴线O正交的方向送出而进行高进给加工的可转位刀片式立铣刀上来促进更加有效的切削加工。
本实施方式中,主切削刃5的一端部5a和与其相连的刀头圆弧刃6的一端部6a的切点上的主切削刃5的倒圆部8的倒圆部的半径R、和主切削刃5的另一端部5b和与其相连的另一刀头圆弧刃6的另一端部6b的切点上的主切削刃5的倒圆部8的半径R相互大致相等。并且,刀头圆弧刃6上的倒圆部8的半径保持与这些切点上的主切削刃5的倒圆部8的半径R相等状态的恒定的大小。
另外,这些第3、第4实施方式中,形成于主切削刃5上的刃口修磨部为倒圆部8,但该刃口修磨部可以为在与主切削刃正交的截面上形成直线的倒角状的倒棱部,并且也可以为在同一截面上该倒棱部所形成的直线与前刀面3(正前刀面3a)或刀瓣9及后刀面4所形成的线的交叉部分以圆弧等凸曲线状弯曲的复合刃口修磨部。这种情况下的刃口修磨部的大小为与在上述截面上倒棱部或复合刃口修磨部所形成的直线与前刀面3(正前刀面3a)或刀瓣9及后刀面4所形成的线内切的圆的半径,其在主切削刃5的另一端部5b随着朝向一端部5a而增大即可。
并且,该第4实施方式中,也与第3实施方式同样地,在刀片主体1呈正多边形板状,正多边形的正反的多边形面的各边棱部和各角部形成有主切削刃5和刀头圆弧刃6,其中,正反的多边形面为绕穿过其中心的刀片中心线C稍微扭转的配置,刀片主体1呈正反反向对称形状。这种切削刀片以其1个主切削刃5上被赋予较小的主偏角并且刀片中心线C从成为前刀面的一个多边形面朝向另一个多边形面而向立铣刀主体11的轴线O方向后端侧延伸的方式,安装于立铣刀主体11的刀片安装座16上,由此该另一个多边形面能够相对于一个多边形面的用于切削的主切削刃5位于立铣刀主体11的轴线O方向后端侧并且比与该主切削刃5的立铣刀主体11外周侧相连的另一刀头圆弧刃6的旋转轨迹更靠内周侧的位置。
因此,在将形成于朝向立铣刀旋转方向T的一个多边形面的边棱部的主切削刃5使用于切削时,能够在另一个多边形面的主切削刃5和刀头圆弧刃6不会与工件发生干扰的情况下,将刀片主体1绕刀片中心线C每隔90°旋转来重新安装于刀片安装座16上,并将形成于该一个多边形面各自的4个边棱部及角部的主切削刃5及刀头圆弧刃6使用于切削之后,使刀片主体1正反反转来重新安装于刀片安装座16上,由此使作为另一个多边形面的前刀面3朝向立铣刀旋转方向T并将其主切削刃5及刀头圆弧刃6使用于切削。因此,如这些第3、第4实施方式,当刀片主体1为正方形板状时,能够将形成于1个刀片主体1上的总计8个主切削刃5及刀头圆弧刃6可靠地彻底使用,因此更加有效且经济。
这些第3、第4实施方式中,如此刀片主体1为正方形板状,但也能够对具有其他正多边形板状例如如第1、第2实施方式正三角形板状的刀片主体的切削刀片适用这些第3、第4实施方式的刃口修磨部的结构。并且,还能够对具有正多边形板状以外的多边形板状的刀片主体的切削刀片适用这些结构。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但各实施方式中的各结构及它们的组合等为一例,在不脱离本发明宗旨的范围内,能够进行结构的附加、省略、替换及其他变形。并且,本发明的切削刀片也能够使用于可转位刀片式立铣刀以外的可转位刀片式切削工具。另外,本发明并不受实施方式的限制,仅受权利要求书的限制。
产业上的可利用性
如以上说明,根据本发明的切削刀片及可转位刀片式切削工具,在高进给加工中,能够防止切屑在主切削刃的进刀边界部最厚,并且防止切屑的厚度本身过厚来防止主切削刃的异常损伤,并且进一步提高进给量来更加有效地进行高进给加工。因此,能够在产业上加以利用。
附图标记的说明:
1-刀片主体,2-安装孔,3-前刀面,3a-正前刀面,3b-限制面,4-后刀面,5-主切削刃,5a-主切削刃5的一端部(凸曲线状切削刃),5b-主切削刃5的另一端部(凹曲线状切削刃),5c-主切削刃5的一端部5a所形成的凸曲线状切削刃与另一端部5b所形成的凹曲线状切削刃的切点,6-刀头圆弧刃,6a-刀头圆弧刃6的一端部,6b-刀头圆弧刃6的另一端部,7-凹部,7a-凹部7的倾斜面,7b-凹部7的底面,8-倒圆部(刃口修磨部),9-刀瓣,11-立铣刀主体(工具主体),14-刃部,16-刀片安装座,17-突条部,17a-突条部17的突端面,18-紧固螺钉,C-刀片中心线,O-立铣刀主体11的轴线,T-立铣刀旋转方向,R-主切削刃5上的刃口修磨部的大小(倒圆部8的半径),β5-主切削刃5的后角,β6-刀头圆弧刃6的后角。
Claims (20)
1.一种切削刀片,其能够装卸地安装于可转位刀片式切削工具的刀片安装座上,其特征在于,
具备呈多边形板状的刀片主体,
在上述刀片主体的多边形面形成有前刀面,并且在配置于上述多边形面的周围的上述刀片主体的侧面形成有后刀面,
在该前刀面与后刀面的交叉棱线部,在上述多边形面的边棱部形成有主切削刃,
上述主切削刃在上述多边形面的角部中沿上述多边形面的周向相邻的2个角部之间延伸,
从与上述前刀面相对的方向观察时,与上述2个角部中的一个角部相连的上述主切削刃的一端部呈凸曲线状,并且与另一个角部相连的上述主切削刃的另一端部呈凹曲线状。
2.根据权利要求1所述的切削刀片,其特征在于,
在上述刀片主体,在上述刀片主体的正反的上述多边形面上分别形成有上述前刀面,
在这些前刀面与形成于上述刀片主体的至少1个上述侧面上的上述后刀面的交叉棱线部分别形成有各1个上述主切削刃,
这些主切削刃关于正反的上述多边形面呈反向对称形状。
3.根据权利要求1所述的切削刀片,其特征在于,
上述主切削刃的另一端部所形成的凹曲线的曲率半径大于上述主切削刃的一端部所形成的凸曲线的曲率半径。
4.根据权利要求1所述的切削刀片,其特征在于,
上述主切削刃的一端部所形成的凸曲线和上述主切削刃的另一端部所形成的凹曲线相互相切。
5.根据权利要求1所述的切削刀片,其特征在于,
上述主切削刃的一端部所形成的凸曲线长于上述主切削刃的另一端部所形成的凹曲线。
6.根据权利要求1所述的切削刀片,其特征在于,
上述刀片主体呈正多边形板状,在呈正多边形状的正反的上述多边形面的各边棱部形成有上述主切削刃,并且正反的上述多边形面配置成绕穿过上述多边形面的中心的刀片中心线扭转,关于这些正反的上述多边形面,上述刀片主体呈正反反向对称形状。
7.根据权利要求1所述的切削刀片,其特征在于,
与上述主切削刃的另一端部相比,上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部向正角侧增大。
8.根据权利要求7所述的切削刀片,其特征在于,
上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部处的上述主切削刃的另一端部侧,随着远离上述主切削刃的另一端部而朝向正角侧逐渐增大。
9.根据权利要求7所述的切削刀片,其特征在于,
上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部处的上述主切削刃的另一端部的相反侧部分恒定。
10.根据权利要求7所述的切削刀片,其特征在于,
上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部呈20°以下的正角。
11.根据权利要求7所述的切削刀片,其特征在于,
上述主切削刃的后角在上述主切削刃的另一端部恒定。
12.根据权利要求7所述的切削刀片,其特征在于,
上述主切削刃的后角在上述主切削刃的另一端部为0°以上。
13.根据权利要求7所述的切削刀片,其特征在于,
在上述多边形面的上述一个角部形成有刀头圆弧刃,上述刀头圆弧刃与上述主切削刃的一端部相连且从与上述前刀面相对的方向观察时呈凸曲线状,该刀头圆弧刃的后角随着从与上述主切削刃的一端部相连的上述刀头圆弧刃的一端部朝向上述刀头圆弧刃的另一端部而朝向负角侧增大。
14.根据权利要求7所述的切削刀片,其特征在于,
上述刀片主体呈正三角形板状,在呈正三角形状的正反的上述多边形面的各边棱部形成有上述主切削刃,并且正反的上述多边形面配置成绕穿过上述多边形面的中心的刀片中心线扭转,关于这些正反的上述多边形面,上述刀片主体呈正反反向对称形状。
15.根据权利要求1所述的切削刀片,其特征在于,
在上述主切削刃上形成有刃口修磨部,该刃口修磨部的大小在上述主切削刃的另一端部随着朝向上述主切削刃的一端部而增大。
16.根据权利要求15所述的切削刀片,其特征在于,
上述刃口修磨部的大小在上述主切削刃的一端部恒定。
17.根据权利要求15所述的切削刀片,其特征在于,
上述刃口修磨部的大小在上述主切削刃的一端部随着朝向上述主切削刃的另一端部而增大。
18.根据权利要求15所述的切削刀片,其特征在于,
上述刃口修磨部为倒圆部,上述刃口修磨部的大小为上述倒圆部的半径。
19.根据权利要求15所述的切削刀片,其特征在于,
与上述主切削刃的另一端部相比,上述主切削刃的后角在上述主切削刃的一端部朝向负角侧增大。
20.一种可转位刀片式切削工具,其特征在于,具备:
工具主体,绕轴线向工具旋转方向旋转;及
权利要求1所述的切削刀片,能够装卸地安装于上述工具主体的顶端部,
在上述工具主体上形成有安装上述切削刀片的1个或2个以上的上述刀片安装座,
上述切削刀片以如下方式安装于上述刀片安装座,即将上述前刀面朝向上述工具旋转方向并且将上述主切削刃朝向上述工具主体的顶端侧,使上述主切削刃的一端部位于上述工具主体的顶端内周侧并且使上述主切削刃的另一端部位于上述工具主体的后端外周侧,从而上述主切削刃的另一端部随着朝向上述工具主体的外周侧而逐渐向上述工具主体的后端侧延伸。
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