CN104411430A - 切削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有由高硬度材料构成的区域的切削工具,所述切削工具具有如下结构:在所述区域中,设置有前刀面(4)、后刀面(5)和切削刃(6)。将前刀面(4)的沿着切削刃(6)的区域表示为区域A,将前刀面的除了区域A之外的区域表示为区域B,区域A的表面粗糙度小于区域B的表面粗糙度,并且区域B从区域A的位置下凹。

Description

切削工具
技术领域
本发明涉及一种切削工具,该切削工具包括参与切削的部分——至少该部分由例如金刚石等高硬度材料制成,本发明还涉及一种制造该切削工具的方法。
背景技术
精密切削用切削工具包括参与切削的部分,该部分由例如金刚石等具有高硬度和高耐磨性的材料制成。
在通用的切削工具的情况下,这种精密切削用切削工具还包括:前刀面、后刀面以及由前刀面与后刀面相交的位置处的棱形成的切削刃。
由于参与切削的部分由例如金刚石等具有高硬度的材料制成,所以在制造这种精密切削用切削工具的过程中,利用激光加工来执行例如切削该材料或者加深前刀面等操作。例如,专利文献(PTL)1至3中公开了利用激光加工机床来制造这种工具的方案。
<引用文献列表>
专利文献
PTL 1:JP 2003-25118 A
PTL 2:JP 2004-344957 A
PTL 3:JP 2008-229810 A
发明内容
<技术问题>
利用激光加工机床进行处理而在高硬度材料上形成的表面难以具有平滑的表面粗糙度。因此,具有由激光束处理而成的前刀面或后刀面的切削工具不能稳定地工作。作为解决该问题的一种措施,对切削工具的表面(特别是前刀面)进行机械抛光或研磨,以提高表面平滑度。然而,由于所要处理的材料硬,现有的将整个前刀面抛光的方法的缺点在于需要耗费长时间进行抛光或研磨。
这种抛光或研磨对抛光机或研磨机造成负担,并且导致了成本上升的问题。
为了解决这个问题,本发明的目的在于,在制造这种精密切削用切削工具的过程中,使得经受抛光或研磨的区域减小,以稳定该切削工具的切削性能。
<技术方案>
为了解决上述问题,本发明以如下方式提供一种切削工具,所述切削工具包括由高硬度材料制成的部分。
具体地说,所述部分包括:前刀面、后刀面以及由所述前刀面与所述后刀面相交的位置处的棱形成的切削刃,并且所述前刀面分成区域A和区域B,所述区域A沿着所述切削刃,所述区域B是所述前刀面的除了所述区域A之外的区域,所述区域A的表面粗糙度小于所述区域B的表面粗糙度,所述区域B比所述区域A的位置更深。
在这种结构中,所述前刀面的区域A可以是利用机械加工而平滑化的表面(经抛光或研磨的表面),所述区域B是利用激光束处理而成的未平滑化的表面。
本发明还可以应用于如下切削工具:在该切削工具中,将立方氮化硼(CBN)烧结体用作高硬度材料。当本发明应用于采用了金刚石的切削工具且由于金刚石过硬以致于前刀面的粗糙度不可避免地依赖于激光加工时,本发明的效果表现得尤为显著。
用于本发明的切削工具的金刚石可以是单晶金刚石、烧结金刚石以及利用汽相沉积形成法制成的多晶金刚石中的任意一者。在本发明的切削工具中,所述前刀面的区域A优选地由单个表面构成。
可以利用如下方法制造所述切削工具:首先,使用激光加工机床在高硬度材料上处理而形成所述前刀面,并且在该激光加工步骤中,使所述前刀面的区域B比所述区域A更深;然后,利用机械抛光或研磨而将所述前刀面的区域A平滑化,从而在所述前刀面和所述后刀面之间形成切削刃。本发明还提供这种制造方法。
当利用这种方法来加深区域B的一部分时,也能获得本发明的效果。
在这种方法中,优选的是对后刀面也进行抛光或研磨。可以在对前刀面进行平滑化之前或之后对后刀面进行抛光或研磨。
<本发明的有益效果>
在根据本发明的切削工具中,前刀面分成区域A和除了前刀面的区域A之外的区域B,区域A沿着切削刃,区域B相对于区域A的位置加深。因此,可以利用如下方法制造该切削工具:利用激光加工机床来处理前刀面的区域A和区域B,然后利用机械抛光或研磨使区域A平滑化。
这种方法能使要被平滑化的区域A的面积最小,并显著地缩短用于进行抛光或研磨的时间。
此外,减小要被平滑化的区域A的面积使得抛光机或研磨机进行处理期间的工作量减少,因而降低了处理成本。
附图说明
图1是示出根据本发明的切削工具(球形端铣刀)的实例的透视图。
图2是以放大的方式示出的图1所示的切削工具的主体部分的透视图。
图3是以放大的方式示出的沿着线III-III截取的图2所示的部分的剖视图。
图4(a)示出利用根据本发明的制造方法处理前刀面的工序。
图4(b)示出利用根据本发明的制造方法处理前刀面的工序。
图4(c)示出利用根据本发明的制造方法处理前刀面的工序。
具体实施方式
下面参考图1至图4(c)来描述根据本发明实施例的切削工具。
图1和图2示出如下实例:本发明被应用于单槽球形端铣刀,该铣刀的端部的半径为0.5mm(直径为1mm)。图中所示的切削工具(球形端铣刀)1包括:主体部分2,其包括刀柄2a;以及切削头3,其与主体部分2的端部相连并且由高硬度材料制成。切削头3包括前刀面4、后刀面5和切削刃6,切削刃6由前刀面和后刀面相交的位置处的棱形成。
图中的附图标记7表示切除面,切削头3的超出切除面7的部分被切除且该部分不包括切削刃6。
主体部分2由例如高速钢等工具钢或者硬质合金制成。切削头3由例如无粘合剂的金刚石烧结体制成;在该金刚石烧结体中,在不使用粘合剂的情况下纳米级尺寸的多晶金刚石被结合起来。
形成在切削头3中的前刀面4分成两个区域,这两个区域包括区域A和区域B,区域A沿着切削刃6设置,区域B是除了区域A之外的区域。区域B相对于区域A的位置稍微加深,区域B的表面粗糙度大于区域A的表面粗糙度。
区域A是经过机械加工的表面,区域B是经过激光束处理的表面。通过以下步骤形成包括这些区域A和区域B的前刀面4。
具体地说,首先,利用激光加工机床处理整个前刀面4,如图4(a)所示。上述处理可以通过用激光束沿着激光束与前刀面4相交的方向或者沿着激光束与前刀面4平行的方向照射前刀面4来执行。
然后,利用激光加工机床进一步加深前刀面4的除了区域A之外的部分(即,区域B)。用激光束从前刀面4的区域B的正上方照射区域B,以加深图中所示的切削工具(球形端铣刀)。
这里,如果使得激光束在区域B上方经过,从而形成如图4(b)所示的半圆形的处理部分,则可以使得区域A的宽度均一。
在整个区域B经过加深之后,要处理的前刀面的面积得到减小的效果最为显著。另外,可以通过使得在激光束从要研磨的前刀面的区域上方经过而产生的凹槽之间保留有顶点水平与区域A水平相同的凸部,使得要研磨的前刀面的面积减小——尽管减小的程度不如整个表面经过加深的情况。
图4(c)示出如下状态:在使得激光束所经过的位置沿着端铣刀的径向移动的同时,对整个区域B进行加深。
这里,区域B相对于区域A的深度(从区域B的最深点到区域A处的高度H,如图3所示)优选的是100μm以下,从而能够避免利用激光束进行不必要的加深。该深度的下限甚至可以是1μm。图4(c)所示的区域A的宽度W优选的是切削刃6的直径的50%以下。在进行精密切削时,切削深度一般被设置成小于或等于10μm的精细值,因而宽度W的值不必为大的值。在减小区域A的面积方面,宽度越小越好,下限可以是1μm。
在区域B加深完成之后,利用机械抛光或研磨对区域A进行精加工。由于区域A的面积小并且仅占整个前刀面4的很小一部分,所以显著地减少了机械抛光或研磨占用的时间和工作量。
利用激光加工机床处理后刀面5和切除面7。在对前刀面4进行平滑化之前或之后,通过抛光或研磨对后刀面5进行精加工。
可以仅利用激光加工机床处理后刀面5。然而,如上所述,如果对前刀面4的区域A和后刀面5都进行抛光或研磨,则能够获得高精度的稳定的切削刃。
本发明所适用的对象不限于上述球形端铣刀。本发明可以应用于其它端铣刀,例如方形端铣刀或半径端铣刀(radius end mill)。本发明也适用于除了端铣刀之外的切削工具,例如精密车刀、用于工具的切削刀具、或钻孔工具(例如钻头)。
以上示出的切削工具包括整个都由高硬度材料制成的切削头3。作为替代选择,可以将高硬度材料与切削头3的一部分相连,并且可以只有参与切削的部分(切削刃附近的部分)由高硬度材料制成。
可选地,参与切削的部分的高硬度材料可以由单晶金刚石、烧结金刚石、或者利用汽相沉积形成法制成的多晶金刚石制成。另外,在采用立方氮化硼(CBN)烧结体的情况下,也能够预见本发明的效果,尽管这种效果不如采用金刚石的情况下的效果。
<附图标记列表>
1   切削工具
2   主体部分
2a  刀柄
3   切削头
4   前刀面
A   前刀面的沿着切削刃的区域
B   前刀面的除了区域A之外的区域
5   后刀面
6   切削刃
7   切除面

Claims (5)

1.一种切削工具,其包括由高硬度材料制成的部分,其中,
所述部分包括:前刀面(4)、后刀面(5)以及由所述前刀面与所述后刀面相交的位置处的棱形成的切削刃(6),并且
所述前刀面(4)分成区域A和区域B,所述区域A沿着所述切削刃(6),所述区域B是所述前刀面(4)的除了所述区域A之外的区域,所述区域A的表面粗糙度小于所述区域B的表面粗糙度,所述区域B比所述区域A的位置更深。
2.根据权利要求1所述的切削工具,其中,
所述前刀面(4)的区域A是利用机械抛光或研磨而平滑化的表面,所述区域B是经激光加工而成的未平滑化的表面。
3.根据权利要求1或2所述的切削工具,其中,
所述高硬度材料是单晶金刚石、烧结金刚石和多晶金刚石中的任意一者。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的切削工具,其中,
所述前刀面(4)的区域A由单个表面构成。
5.一种制造根据权利要求1至4中任一项所述的切削工具的方法,包括:使用激光束在高硬度材料上形成所述前刀面(4)的激光加工步骤,在该步骤中,使所述前刀面(4)的区域B比所述区域A更深,然后,对所述前刀面(4)的区域A进行抛光或研磨,从而在所述前刀面(4)和所述后刀面(5)之间形成切削刃(6)。
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