CN104797368A - 切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法 - Google Patents

Abstract

基于本发明的一方式的切削镶刀(1)具备：上表面(3)；下表面(5)；侧面(7)，其与上表面(3)以及下表面(5)分别连接；以及切削刃(9)，其位于上表面(3)与侧面(7)的交线部，上表面(3)具有：刃带面(13)，其沿着切削刃(9)设置；前刀面(15)，其位于比刃带面(13)靠内侧的位置且以随着从刃带面(13)离开而高度降低的方式倾斜；以及底面(17)，其位于比前刀面(15)靠内侧的位置，前刀面(15)具有沿着底面(17)交替设置的凸状的第一部位(23)以及凹状的第二部位(25)，第一部位(23)具有到达相邻的第二部位(25)的第一凹部(27)。

Description

切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法

技术领域

本发明涉及一种切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法。

背景技术

以往，作为在成为切削加工物的被切削件的切削加工中使用的切削镶刀，已知日本特开2013-31923号公报(专利文献1)中记载的铣削镶刀。专利文献1中记载的铣削镶刀在上表面与侧面的交线部分具有切削部位(切削刃)，并且在上表面具有多个用于供给冷却流体(冷却剂)的凹部。

在专利文献1所记载的铣削镶刀中，上表面与侧面的交线部分中位于凹部的外侧的部分容易被冷却流体冷却。然而，上表面与侧面的交线部分中位于相邻的凹部之间的区域的外侧部分难以被冷却流体冷却。因此，在将上表面与侧面的交线部分的较大范围作为切削刃使用的情况下，会导致切削刃整体的冷却效率降低。

发明内容

基于本发明的一方式的切削镶刀具备：上表面；下表面；侧面，其与所述上表面以及所述下表面分别连接；以及切削刃，其位于所述上表面与所述侧面的交线部。所述上表面具有：刃带面，其沿着所述切削刃设置；前刀面，其位于比该刃带面靠内侧的位置且以随着从该刃带面离开而高度降低的方式倾斜；以及底面，其位于与比该前刀面靠内侧的位置。另外，所述前刀面具有沿着所述底面交替设置的多个第一部位以及多个第二部位。并且，所述多个第二部位比所述多个第一部位倾斜角大，且所述多个第二部位为在所述前刀面中凹陷的区域，所述第一部位具有沿着所述切削刃设置的第一凹部。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的切削镶刀的立体图。

图2是将图1所示的切削镶刀的区域A1放大后的放大图。

图3是图1所示的切削镶刀的俯视图。

图4是将图3所示的切削镶刀的区域A2放大后的放大图。

图5是图3所示的切削镶刀的D1-D1剖面的剖视图。

图6是图3所示的切削镶刀的D2-D2剖面的剖视图。

图7是图3所示的切削镶刀的D3-D3剖面的剖视图。

图8是图3所示的切削镶刀的D4-D4剖面的剖视图。

图9是表示图3所示的切削镶刀的第一变形例的立体图。

图10是表示图3所示的切削镶刀的第二变形例的立体图。

图11是表示图3所示的切削镶刀的第三变形例的立体图。

图12是图11所示的切削镶刀的D5-D5剖面的剖视图。

图13是表示本发明的一实施方式的切削工具的立体图。

图14是表示本发明的一实施方式的切削加工物的制造方法的一工序的立体图。

图15是表示本发明的一实施方式的切削加工物的制造方法的一工序的立体图。

图16是表示本发明的一实施方式的切削加工物的制造方法的一工序的立体图。

具体实施方式

以下，使用附图对一实施方式的切削镶刀进行详细说明。其中，为了便于说明，在以下参照的各图中，仅将实施方式的构成构件中为了说明本发明所需的主要构件简化而示出。因此，本发明的切削镶刀可能具备本说明书所参照的各图未示出的任意的构成构件。另外，各图中的构件的尺寸没有忠实地表示实际的构成构件的尺寸以及各构件的尺寸比率等。

如图1～8所示，本实施方式的切削镶刀1具有上表面3、下表面5以及侧面7。侧面7与上表面3以及下表面5分别连接。在上表面3与侧面7的交线部形成有切削刃9。本实施方式的切削镶刀1具有通过下表面5的中心以及上表面3的中心的中心轴X。另外，切削镶刀1具有在上表面3以及下表面5的中央分别开口的贯通孔11。因此，贯通孔11以包含中心轴X的方式设置，贯通孔11的贯通方向相对于中心轴X平行。贯通孔11用于将切削镶刀1螺纹固定于后述的切削工具的刀架上时插入螺钉而设置。

上表面3以及下表面5分别在俯视观察(从上方观察)的情况下的形状呈大致圆形，且成为大致相同的形状。下表面5比上表面3小。因此，在从侧方观察的情况下，侧面7从连接于上表面3的部分朝向连接于下表面5的部分以接近中心轴X的方式倾斜。

本实施方式的切削镶刀1的上表面3以及下表面5的最大宽度为5～20mm。另外，下表面5距上表面3的高度为2～8mm。这里，上表面3的最大宽度是指在从上方观察的情况下的上表面3的宽度的最大值。具体而言，相对于上表面3的假想的外接圆的直径为最大宽度。上表面3的最大宽度在图3中通过宽度L来表示。同样，下表面5的最大宽度是指在从下方观察的情况下的下表面5的宽度的最大值。具体而言，相对于下表面5的假想的外接圆的直径为最大宽度。下表面5距上表面3的高度是指上表面3的上端与下表面5的下端之间的与中心轴X平行的方向上的高度。

需要说明的是，作为上表面3以及下表面5的形状，不限定于上述的方式。例如，在从上方观察的情况下的上表面3的形状也可以是三角形、四边形、五边形、六边形或者八边形那样的多边形状。另外，即使在具有曲线部位的情况下，也不限定于圆弧状。也可以为像抛物线或者椭圆曲线那样向外侧凸的凸曲线。

作为切削镶刀1的材质，例如，可以列举超硬合金或者金属陶瓷等。作为超硬合金的组成，例如，存在在碳化钨(WC)中添加钴(Co)的粉末而烧结生成的WC-Co、在WC-Co中添加有碳化钛(TiC)的WC-TiC-Co、或者在WC-TiC-Co中添加有碳化钽(TaC)的WC-TiC-TaC-Co。另外，金属陶瓷为在陶瓷成分中复合有金属的烧结复合材料，具体而言，可以列举以碳化钛(TiC)或者氮化钛(TiN)等钛化合物为主成分的烧结复合材料。

切削镶刀1的表面可以利用化学蒸镀(CVD)法或者物理蒸镀(PVD)法而被膜涂层。作为被膜的组成，可以列举碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)或者氧化铝(Al₂O₃)等。

如图2所示，上表面3具有刃带面13、前刀面15以及底面17。刃带面13沿着切削刃9设置。即，刃带面13位于上表面3的外周，且与切削刃9连接。

在刃带面13与侧面7的交线部形成有切削刃9。为了提高切削刃9的强度而设置刃带面13。在不具有刃带面13的情况下，在前刀面15与侧面7的交线部形成切削刃9。位于比刃带面13靠内侧的位置的前刀面15如上述那样为高度随着朝向中心而变低的倾斜面。前刀面15的倾斜角比刃带面13的倾斜角大。

即，通过具有具备比前刀面15的倾斜角小的倾斜角的刃带面13，能够提高切削刃9的强度。需要说明的是，上述的倾斜角是指，包含中心轴X在内的剖面中的与中心轴X正交的直线和设为对象的面所构成的角度。上表面3的外周与前刀面15的外周之间的间隔所示的刃带面13的宽度根据切削条件适当设定，例如设定为1mm以下的范围。

前刀面15位于比刃带面13靠内侧的位置。前刀面15起到拾取切削刃9切削的切屑的作用。因此，被切削件的切屑以在前刀面15的表面传递的方式流动。为了良好地拾取切屑，前刀面15以随着从刃带面13离开而距下表面5的高度降低的方式倾斜。换言之，在本实施方式的切削镶刀1中，前刀面15为高度随着朝向上表面3的中心而降低的倾斜面。从上方观察的情况下的前刀面15的外周与前刀面15的内周的间隔所示的前刀面15的宽度根据切削条件适当设定。

如图3以及4所示，本实施方式中的前刀面15具有：沿着刃带面13设置的第一前刀面19、位于比第一前刀面19靠内侧的位置的第二前刀面21。即，第二前刀面21位于第一前刀面19与底面17之间。而且，第二前刀面21的倾斜角大于第一前刀面19的倾斜角。

具体而言，本实施方式中的第一前刀面19的倾斜角以及第二前刀面21的倾斜角分别保持恒定。因此，成为以恒定的倾斜角构成的前刀面15的一部分沿着底面17以恒定的间隔被部分切除的形状。

即，被切除的部分构成第二前刀面21，前刀面15中的构成第二前刀面21的部分以外的部分构成第一前刀面19。第一前刀面19的倾斜角以及第二前刀面21的倾斜角分别保持为恒定，因此能够将前刀面15中的倾斜角变化的部分作为第一前刀面19与第二前刀面21的边界来判断。

另外，在本实施方式的切削镶刀1中，在从上方观察的情况下，第一前刀面19的内周与上表面3的外周之间的间隔周期性地增减。即，以上表面3的外周为基准，第一前刀面19的内周形成为波型。需要说明的是，也可以认为，第一前刀面19的内周是第一前刀面19与第二前刀面21以及底面17的边界。

第二前刀面21设置在第一前刀面19的内周中的波型的谷的部分。由第一前刀面19以及第二前刀面21构成的前刀面15的整体与底面17的边界在从上方观察的情况下，与第一前刀面19的内周同样，以上表面3的外周为基准形成波型。

需要说明的是，将上表面3的外周与第一前刀面19的内周之间的间隔大的部分作为第一前刀面19的波型的“山”的部分。将上表面3的外周与第一前刀面19的内周之间的间隔小的部分作为第一前刀面19的波型中的“谷”的部分。

在将第一前刀面19的由波型的山的部分构成的部位设为第一部位23，将由第二前刀面21构成的部位设为第二部位25的情况下，可以认为，前刀面15具有沿着底面17交替设置的多个第一部位23以及多个第二部位25。此时，由于第二前刀面21的倾斜角比第一前刀面19的倾斜角大，因此在本实施方式的切削镶刀1中，多个第二部位25为与多个第一部位23相比倾斜角大，在前刀面中凹陷的区域。

需要说明的是，本实施方式的切削镶刀1具有八个第一部位23以及八个第二部位25，然而第一部位23以及第二部位25的数量不限定于八个，例如，也可以是三个、四个、五个或者六个。

前刀面15具有多个第一部位23与多个第二部位25。因此，在被切削件201的切削加工时，切屑与第一部位23接触，另一方面，能够减小与第二部位25接触的可能性。即，能够减小前刀面15中的切屑所接触的面积。因此，能够减少因切屑与前刀面15摩擦而产生的热量。另外，由于能够增大前刀面15的表面积，因此能够促进从前刀面15散热。

另外，在利用冷却流体(冷却剂)进行切削加工的情况下，由于具有倾斜角相对较大的第二部位25，因此容易使冷却流体在该第二部位25滞留。因此，能够促进冷却流体对切削镶刀1的冷却。另一方面，前刀面15的内周整体并非由第二部位25形成，前刀面15具有沿着底面17交替设置的多个第一部位23以及多个第二部位25。因此，抑制了切削刃9的强度过度降低。

第一前刀面19以及第二前刀面21的倾斜角由各自的垂直于前刀面15的剖面中的下表面5与前刀面15所成的角来表示。在本实施方式的镶刀1中，根据包含中心轴X在内的剖面中的下表面5与前刀面15所成的角也能够测定倾斜角。第一前刀面19的倾斜角例如在50。以下的范围内设定即可。另外，第二前刀面21的倾斜角设定为在例如70。以下的范围内且大于第一前刀面19的倾斜角即可。

本实施方式中的第一前刀面19的倾斜角以及第二前刀面21的倾斜角分别保持为恒定。然而，前刀面15只要是具有沿着底面17交替设置的凸状的第一部位23以及凹状的第二部位25的结构即可。因此，在从剖面观察的情况下第一前刀面19以及第二前刀面21可以分别由倾斜角度不同的多个区域构成。另外，为了顺畅地连接第一前刀面19以及第二前刀面21与底面17，也可以使第一前刀面19以及第二前刀面21的下端局部地形成为凹曲面形状。

底面17位于比前刀面15靠内侧的位置。本实施方式的切削镶刀1的底面17为与中心轴X垂直的平坦面。因此，与前刀面15的内周对应的前刀面15和底面17的边界能够通过上表面3中的与前刀面15对应而倾斜的区域和与底面17对应的与中心轴X垂直且平坦的区域的边界来判断。

贯通孔11的上表面侧的开口部位于底面17的中央。需要说明的是，本实施方式中的上表面3由刃带面13、前刀面15以及底面17构成，然而不局限于这样的结构。例如，也可以在底面17的内侧具有以随着从刃带面13离开而距下表面5的高度变高的方式倾斜的断屑面。

并且，在本实施方式的切削镶刀1中，如图3～8所示，前刀面15中的第一部位23具有沿着切削刃9设置的第一凹部27。在第二部位25中冷却流体容易滞留，因此切削刃9的位于第二部位25的外侧的部分被高效地冷却。另一方面，在切削刃9的位于第一部位23的外侧的部分存在冷却效率不充分的可能性。

然而，由于在第一部位23形成有沿着切削刃9设置的第一凹部27，因此在该第一凹部27处冷却流体的流动停滞，而容易滞留。因此，切削刃9的位于第一部位23的外侧的部分也能够高效地冷却。由此，切削刃9的整体被稳定地冷却。

需要说明的是，图5～8所示的剖视图分别为与中心轴X平行的剖面的剖视图。另外，在图6～8中，为了便于理解从剖面观察的情况下的前刀面的形状，省略了除剖面以外的部分处的前刀面的详细的形状的图示。

在本实施方式的切削镶刀1中，第一凹部27到达相邻的一对第二部位25的每一个第二部位25。但是，第一凹部27沿着切削刃9设置即可，因此例如如图9所示，第一凹部27也可以不到达第二部位25。另外，也可以是第一凹部27的一侧的端部到达第二部位25，而另一侧的端部位于第一部位23内的方式，或者仅另一侧的端部到达第二部位25的方式。

然而，为了高效地冷却位于第一部位23的外侧的切削刃9的部分整体，优选为，如本实施方式的切削镶刀1那样，第一凹部27到达相邻的一对第二部位25的每一个第二部位25。作为第一凹部27，例如，设定为宽度为0.2～2mm左右、深度为0.05～0.6mm左右的大小即可。需要说明的是，这里，宽度是指从上方观察的情况下的与沿着切削刃9的方向正交的方向上的宽度。

另外，在本实施方式的切削镶刀1中，第一部位23除第一凹部27以外，还具有在刃带面13与第一凹部27之间连接于第一凹部27的多个第二凹部29。在至少具有一个这样的第二凹部29的情况下，与具有一个第一凹部27的情况相比，能够高效地冷却第一部位23的较大范围的区域，另外，通过具备多个第二凹部29，能够进一步提高冷却流体的冷却效果。作为第二凹部29，例如，设定为宽度为0.2～1mm左右、深度为0.05～0.6mm左右的大小即可。

在图3所示的实施方式中，相对于一个第一凹部27具备两个第二凹部29，然而第二凹部29的数量不局限于此，例如，如图10所示，也可以是相对于一个第一凹部27具备三个第二凹部29的结构。

在进行切削加工时，前刀面15的越靠近刃带面13的部分越容易产生较大的热量。因此，在第二凹部29从第一凹部27朝向刃带面13延伸的情况下，能够高效地冷却容易产生较大的热量的部位。另外，第二凹部29沿着切屑流动的方向形成，因此能够减小切屑的流动被第二凹部29阻碍的可能性。

第二凹部29的前端越接近刃带面13，则越能够使在刃带面13产生的热量高效地散热。然而，存在刃带面13的耐久性降低的可能性。因此，优选为，第二凹部29与刃带面13分离，将刃带面163与第二凹部29的间隔设定为0.2～1mm左右即可。

此时，如本实施方式那样，优选为，第二凹部29的宽度随着从第一凹部27朝向刃带面13而变大。如上述说明的那样，前刀面15的越接近刃带面13的部分越容易产生较大的热量。这是由于，此时，第二凹部29的接近刃带面13的部分的宽度相对较大，从而能够高效地冷却容易产生较大的热量的部位。需要说明的是，上述的“宽度”是指，从上方观察的情况下的与从第一凹部27朝向刃带面13的方向正交的方向上的宽度。

图3所示的切削镶刀1具有一个第一凹部27，然而并不局限于这样的方式。例如，如图11、12所示，也可以设为具有多个第一凹部27的结构。需要说明的是，图12所示的剖视图为与中心轴X平行的剖面的剖视图。另外，在图12中，为了便于理解从剖面观察的情况下的前刀面15的形状，省略了除剖面以外的部分处的前刀面15的详细形状的图示。

在上表面3与侧面7的交线部形成切削刃9。在本实施方式的切削镶刀1中，上表面3为大致圆形状，因此切削刃9成为圆环形状。本实施方式的切削镶刀1分别具有八个第一部位23以及八个第二部位25。作为利用切削刃9的相邻的一个第一部位23以及第二部位25所对应的区域长时间进行切削加工的结果而导致该区域恶化的情况下，可以使用切削刃9的其它区域。

即，只要在暂时将切削镶刀1从刀架取下后，使切削镶刀1相对于中心轴X旋转45。并再次安装在刀架上即可。能够将八个第一部位23以及第二部位25中、与上述相邻的一个第一部位23以及第二部位25不同的第一部位23以及第二部位25所对应的切削刃9的区域用于被切削件的切削加工。

需要说明的是，此时上表面3与侧面7的交线部并非两个面相交而成的严密的线形状。若上表面3与侧面7的交线部呈锐角突出，则切削刃9的耐久性降低。因此，也可以实施所谓的珩磨加工，以使上表面3与侧面7相交的部分形成微小曲面形状。

需要说明的是，在本实施方式的切削镶刀1中，切削刃9仅形成在上表面3与侧面7的交线部，而形成侧面7相对于上表面3以及下表面5倾斜的所谓的正型的结构，然而不限定于这样的方式。

也可以是侧面7与上表面3以及下表面5垂直，且切削刃9除上表面3与侧面7的交线部以外也形成在下表面5与侧面7的交线部的所谓的负型的结构。在设为负型的切削镶刀1的情况下，与上表面3同样将下表面5设为具有刃带面、前刀面以及底面的结构即可。

<切削工具>

接下来，利用附图对本发明的一实施方式的切削工具101进行说明。

如图13所示，本实施方式的切削工具101具备：具有旋转中心轴Y且在外周的前端侧具有多个镶刀槽107的刀架103、分别安装于镶刀槽107的上述的切削镶刀1。

刀架103形成以旋转中心轴Y为中心旋转的大致旋转体形状。而且，在刀架103的前端侧的外周面以等间隔设置有多个镶刀槽107。镶刀槽107为安装切削镶刀1的部分，在刀架103的外周面以及前端面开口。具体而言，镶刀槽107具有：与旋转方向对置的安装座面、位于与安装座面交叉的方向上的多个约束侧面。这些安装座面以及约束侧面与切削镶刀1抵接。

在设置在刀架103上的多个镶刀槽107安装有切削镶刀1。多个切削镶刀1以切削刃9从外周面向外侧即向刀架103的侧方突出的方式安装。具体而言，多个切削镶刀1以切削刃9的一部分从刀架103的外周面突出的方式安装于刀架103上。

在本实施方式中，切削镶刀1通过螺钉105固定于镶刀槽107。即，将螺钉105插入切削镶刀1的贯通孔中，将该螺钉105的前端插入形成在镶刀槽107上的螺纹孔(未图示)中使螺纹部彼此螺合，由此将切削镶刀1固定在刀架103上。

另外，在本实施方式中，切削镶刀1相对于刀架103以从外周面向外侧突出的切削刃9具有正的轴向前角以及负的径向前角的方式安装。需要说明的是，在本实施方式中，径向前角为负，然而根据加工条件也存在正的情况。

在刀架103设置有在从后端面至前端侧的外周面的范围内贯通的孔部109。孔部109在前端侧的外周面上的镶刀槽107的附近开口。冷却流体通过孔部109从外部朝向切削镶刀1供给。通过该冷却流体，能够高效地使切削加工时产生的热量散热。

作为刀架103可以使用钢、铸铁等。特别是，优选为，在这些构件中使用韧性高的钢。

<切削加工物的制造方法>

接下来，利用附图对本发明的一实施方式的切削加工物的制造方法进行说明。

切削加工物通过对被切削物进行切削加工而制成。本实施方式中的制造方法具备以下的工序。即，具备：

(1)使以上述实施方式为代表的切削工具101旋转的工序；

(2)使旋转的切削工具101的切削刃9与被切削件201接触的工序；

(3)使切削工具101从被切削件201离开的工序。

具体而言，首先，使切削工具101旋转的同时与被切削件201接近。接下来，如图14、15所示，使切削工具101的切削刃9与被切削件201接触，对被切削件201进行切削。然后，如图16所示，使切削工具101相对远离被切削件201。

在本实施方式中，将被切削件201固定，且使切削工具101接近。另外，在图14、15中，将被切削件201固定，且使切削工具101旋转。另外，在图16中，将被切削件201固定并且使切削工具101远离。需要说明的是，在本实施方式的制造方法的切削加工中，在各个工序中，将被切削件201固定并且使切削工具101移动，但是当然不限定于这样的方式。

例如，在(1)的工序中，也可以使被切削件201接近切削工具101。同样，在(3)的工序中，也可以使被切削件201从切削工具101远离。在继续切削加工的情况下，保持使切削工具101旋转的状态，而重复使切削镶刀1的切削刃9与被切削件201的不同部分接触的工序即可。在使用的切削刃9磨损的情况下，使切削镶刀1相对于贯通孔11的中心轴X旋转，而使用切削刃9的未使用的区域即可。

需要说明的是，作为被切削件201的材料的代表例，可以列举碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁或者非铁金属等。

【附图标记说明】

1    切削镶刀

3    上表面

5    下表面

7    侧面

9    切削刃

11   贯通孔

13   刃带面

15   前刀面

17   底面

19   第一前刀面

21   第二前刀面

23   第一部位

25   第二部位

27   第一凹部

29   第二凹部

101  切削工具

103  刀架

105  螺钉

107  镶刀槽

109  孔部

201  被切削件

Claims (8)

1.一种切削镶刀，其具备：

上表面；

下表面；

侧面，其与所述上表面以及所述下表面分别连接；以及

切削刃，其位于所述上表面与所述侧面的交线部，

所述切削镶刀的特征在于，

所述上表面具有：刃带面，其沿着所述切削刃设置；前刀面，其位于比该刃带面靠内侧的位置且以随着从该刃带面离开而距所述下表面的高度降低的方式倾斜；以及底面，其位于比该前刀面靠内侧的位置，

所述前刀面具有沿着所述底面交替设置的多个第一部位以及多个第二部位，

所述多个第二部位比所述多个第一部位倾斜角大，且所述多个第二部位为在所述前刀面中凹陷的区域，

所述第一部位具有沿着所述切削刃设置的第一凹部。

2.根据权利要求1所述的切削镶刀，其特征在于，

所述第一凹部到达与所述第一部位相邻的一对所述第二部位的每一个第二部位。

3.根据权利要求1所述的切削镶刀，其特征在于，

所述第一部位具有第二凹部，所述第二凹部在所述刃带面与所述第一凹部之间连接于该第一凹部。

4.根据权利要求3所述的切削镶刀，其特征在于，

所述第二凹部的宽度随着从所述第一凹部朝向所述刃带面而变大。

5.根据权利要求3或4所述的切削镶刀，其特征在于，

所述第一部位具有多个所述第二凹部。

6.根据权利要求3所述的切削镶刀，其特征在于，

所述第二凹部与所述刃带面分离。

7.一种切削工具，其具备：

刀架，其在外周的前端侧具有多个镶刀槽；以及

权利要求1～6中任一项所述的切削镶刀，所述切削镶刀以所述切削刃向所述刀架的侧方突出的方式安装于所述镶刀槽中。

8.一种切削加工物的制造方法，其中，包括：

使权利要求7所述的切削工具旋转的工序；

使旋转的所述切削工具的所述切削刃与被切削件接触的工序；以及

使所述切削工具从所述被切削件离开的工序。