CN105517737A - 切削刀具 - Google Patents

Abstract

一种切削刀具包括：前切削刃，其定位在刀具的沿宽度方向的中部并具有20°至30°的前角；以及前刀面，其包括形成在沿宽度方向的中部的断屑槽以及形成在沿宽度方向的两端部中的平地部分，其中，平地部分具有比沿宽度方向的中部中的前角小的前角，并且断屑槽包括：相对两侧面，该相对两侧面之间的距离随着远离前切削刃而减小；以及相同高度的四个肩部，其形成在相对两侧面上的位于比平地部分高的位置，两个肩部比其他两个肩部更接近沿所述宽度方向的外侧。

Description

切削刀具

技术领域

本发明涉及一种用于例如切断或开槽等车加工的切削刀具。

背景技术

下文PTL(专利文献)1描述了一种用于例如切断或开槽等车加工的切削刀具的已知结构。

在PTL1所描述的结构中，具有弯曲沟槽表面的凹槽形成在前刀面的沿宽度方向的中间区域中，并且凹槽用作使切屑卷曲的断屑槽。凹槽具有随着自切削刃起的距离增加而逐渐减小的宽度，使得切屑不仅受到卷曲力，而且还受到沿宽度方向的弯曲力。

引用列表

专利文献

PTL1:日本未经审查的专利申请公开No.2002-254216

发明内容

技术问题

在PTL1中所公开的结构的情况下，例如，切屑因被推至位于前刀面的沿宽度方向的中间区域中的凹槽中而发生变形，并沿宽度方向弯曲。沿宽度方向弯曲的切屑还受到卷曲力。

因此，切屑变形成复杂形状并容易断裂。因此，需要适当地处理切屑。然而，因为切屑在沿宽度方向的弯曲量增大的同时沿着凹槽的沟槽表面排出，所以发生以下问题。即，当在以低进给量处理不锈钢的情况下切屑薄且难以弯曲时，因为断屑槽在延伸至远离前切削刃的位置处的区域上操作(作用)，所以存在如下问题：切屑被过度约束并且切削力增加。

本发明的目的在于提供一种用于切断或开槽的切削刀具，利用该切屑工具可以在保持高切屑处理性能的同时减小切削力。

解决技术问题的方案

为了实现上述目的，在本发明中，用于切断或开槽的切削刀具具有下述结构。

也就是说，切削刀具包括：前切削刃，其在沿宽度方向的中间区域中具有在20°至35°的范围内的前角；以及前刀面，其具有形成在沿所述宽度方向的所述中间区域中的断屑槽以及形成在沿所述宽度方向的两端区域中的平地部分。所述平地部分具有比沿所述宽度方向的所述中间区域中的所述前角小的前角。所述断屑槽包括：相对两侧面，其彼此隔开的距离随着自所述前切削刃起的距离增大而减小；以及相同高度的四个肩部，其形成在所述相对两侧面上的位于所述平地部分上方的位置，两个肩部比其他两个肩部更接近所述前切削刃和沿所述宽度方向的外侧。

本发明的有益效果

利用根据本发明的具有上述结构的切削刀具，可以在保持高切屑处理性能的同时减小切削力。

附图说明

图1是根据本发明的切削刀具的实例的主要部分的俯视图。

图2是图1所示的切削刀具的主要部分的侧视图。

图3是沿着图1中的线III-III所截取的截面图。

图4是图1所示的切削刀具的主要部分的透视图。

图5是示出了切削刀具的实例的尺寸规格的俯视图。

图6是示出了切削刀具的实例的尺寸规格的侧视图。

图7是示出了切屑与断屑器的位于前切削刃侧的两个肩部接触的状态的截面图。

图8是示出了切屑与断屑器的其他两个肩部接触的状态的截面图。

图9A示出了在评估测验中当进给量f＝0.05mm/rev时由样品形成的切屑。

图9B示出了在评估测验中当进给量f＝0.10mm/rev时由样品形成的切屑。

图9C示出了在评估测验中当进给量f＝0.15mm/rev时由样品形成的切屑。

图10是示出了在评估测验中使用的商购切削刀具A和B的断屑器的轮廓的透视图。

图11是示出了在评估测验中使用的商购切削刀具C的断屑器的轮廓的透视图。

图12是示出了在评估测验中使用的商购切削刀具D的断屑器的轮廓的透视图。

图13是示出了在评估测验中使用的商购切削刀具E的断屑器的轮廓的透视图。

图14是示出了在评估测验中使用的商购切削刀具F的断屑器的轮廓的透视图。

具体实施方式

现在将参考图1至图8对本发明的实施例的切削刀具进行描述。

图1至图4所示的切削刀具1包括前切削刃2、与前切削刃连接的前刀面3以及断屑器。

图2、图3和图4中的附图标记4表示前方后刀面(frontflankface)，并且图2和图4中的附图标记5表示侧方后刀面(sideflankface)。前方后刀面4和侧方后刀面5具有在约5°至16°的范围内的后角(clearanceangle)。

图1和图4中的附图标记6表示形成在顶面7中的夹持用V形沟槽。切削刀具保持件的夹持部分(未示出)与具有V形沟槽6的顶面以及切削刀具的底面(其也具有V形沟槽或V形凸出部)接合，从而将切削刀具1固定至切削刀具保持件。将切削刀具1固定至切削刀具保持件的方式不限于此。

前切削刃2是具有0°的前切削刃角的切削刃。如图3所示，前切削刃2在不包括两端区域的区域(沿宽度方向的中间区域)中具有正前角θ。该前角θ在20°至35°的范围内。当以低进给量处理例如不锈钢等韧性金属时，对适当地处理切屑而言这种大前角特别有效。

前刀面3的两端区域(沿着侧方后刀面的区域)中的前角比中间区域中的前角小，并且两端区域用作重视强度的平地部分(在所示的切削刀具中，平地部分具有0°的前角)8。

朝顶面7向上弯曲的倾斜面9与平地部分8的后部(与设置有前切削刃的一侧相反的一侧定义为后侧)连接。

前刀面3的具有正前角θ的区域的高度随着自前切削刃2起的距离增加而逐渐减小，从而在两端的两平地部分8之间(即，在前刀面3的沿宽度方向的中间区域中)形成断屑槽10。

断屑槽10包括相对两侧面10a，该相对两侧面10a彼此隔开的距离随着自前切削刃2起的距离增大而减小。

相对两侧面10a从断屑槽10的底部沿相反方向倾斜地向上延伸至相对两侧面10a与平地部分8、倾斜面9和顶面7相交的位置。

在所示的切削刀具1中，在刀具的俯视图中相对两侧面10a相对于前切削刃2的倾斜角α(见图1)被设定为10°。

当倾斜角α太小时，切屑不能够被充分地挤压并沿宽度方向弯曲。当倾斜角太大时，切屑的排出阻力增大，并且不能够充分减小切削力。为了平衡这两个功能，倾斜角α优选地在5°至13°的范围内。

断屑器的断屑槽10包括四个肩部10b、10b、10c和10c，这四个肩部10b、10b、10c和10c具有相同的高度并在相对两侧面10a的位于平地部分8上方的位置处朝向彼此突出。

在四个肩部中，更接近前切削刃2的两个肩部10b形成在平地部分8、倾斜面9和顶面7相交的位置，并且图5所示的两个肩部10b之间的距离L1被设定为刀刃宽度W(也在图5中示出)的约50％。

其余两个肩部10c形成在倾斜面9后方的区域中的如下位置：从设置在断屑槽10上的退刀部10d的底部向上延伸出的倾斜面、断屑槽10的宽度减小的区域中的沟槽侧面以及顶面7在该位置相交，并且该其余两个肩部10c之间的距离L2(见图5)被设定为刀刃宽度W的约20％。

提供退刀部10d以防止切屑与退刀部10d的位置的沟槽表面接触。

图5所示的肩部10b和10b之间的距离L1基于平地部分8的宽度w(也在图5中示出)、在图1所示的刀具的俯视图中相对两侧面10a相对于前切削刃2的倾斜角α以及从前切削刃2至肩部10b的距离而变化。

在所示的切削刀具中，肩部10b和10b之间的距离L1被设定为刀刃宽度W的约50％。当切削刀具的尺寸被设定为用于切断或开槽的切削刀具的常规尺寸时，上述值被自然地确定，平地部分8的宽度被设定成作为合适值的刀刃宽度W的10％，以便即使当前角被设定为较大值以减小阻力时也确保前切削刃2的两端区域的强度足够，并且上述相对两侧面10a的倾斜角被设定为约10°。

根据切削刀具的设计构造，距离L1可以比上述设定值大5％或小5％。因此，该值描述为“约50％”。

肩部10c之间的距离L2优选地比肩部10b之间的距离L1小了刀刃宽度的约30％。因此，距离L2被设定为刀刃宽度W的约20％。

该值允许使在以低进给量(例如0.05mm/rev(毫米/转))切削不锈钢时所产生的切屑充分卷曲，从而可以改善排出性能。该值也可以增加或减小约5％。当进一步减小该值时，可以预计到过度约束切屑并将增大切削力。

利用具有上述结构的切屑刀具1，在切断或开槽期间所产生的切屑被引导到断屑槽10中并被挤压，使得切屑弯曲成凹形。

因为断屑槽的相对两侧面10a和10a之间的距离随着自前切削刃2起的距离增加而逐渐减小，所以朝断屑槽10的末端(后端)挤压(弯曲)切屑的程度增加。然而，因切屑与肩部10b接触并在排出期间被向上提起，如图7所示，切屑C从断屑槽10的沟槽表面中抬起。

然后，切屑朝断屑槽10的后部进一步移动并与肩部10c接触。因此，如图8所示，切屑C进一步抬起，并且卷曲力和沿宽度方向的弯曲力增大，从而例如可以使在以低进给量处理不锈钢时所产生的薄且坚韧的切屑适当地卷曲。因此，切屑不在比肩部更远离前切削刃的区域中接触并不被断屑器过度约束。此外，厚切屑变形成复杂形状并断裂成小部分。

因为切屑与肩部10b和10c点接触，所以减小了切屑沿着切削刀具滑动的面积。因此，可以抑制因摩擦力的增加而导致的切削力的增加。

实例

<实例1>

制造出具有所示形状的切削刀具的样品。样品的尺寸规格如下所述。即，参考图5，刀刃宽度W是3.0mm，在前刀面的两端处的平地部分(平地部)8的宽度w是0.3mm，并且从前切削刃2至肩部10b的距离D1是2.10mm(约为刀刃宽度W的70％)。

从前切削刃2至后肩部10c的距离D2是2.70mm(约为刀刃宽度W的90％，D3＝0.60mm)，肩部10b和10b之间的距离L1是刀刃宽度W的50％，肩部10c和10c之间的距离L2是刀刃宽度W的20％，并且图6所示的肩部10b和10c自前切削刃2起的高度h是0.30mm。

前切削刃2在不包括图6所示的两端区域的区域中的前角θ是30°，形成有平地部分8的区域中的前角是0°，并且在刀具的俯视图中相对两侧面相对于前切削刃的倾斜角是10°。

在下述条件下使用该样品以及由其他公司制造的六种类型的用于切断或开槽的商购切削刀具，并对切削力和所产生的切屑进行比较。

图10至图14示出了商购切削刀具的轮廓。商购切削刀具B具有断屑器，该断屑器具有与图10所示的商购切削刀具A的形状相同的形状。

图11示出了商购切削刀具C的断屑器的形状，图12示出了商购切削刀具D的断屑器的形状，图13示出了商购切削刀具E的断屑器的形状，并且图14示出了商购切削刀具F的断屑器的形状。上述商购切削刀具A至F未设置四个肩部。

表1示出了评估测验的结果(每个切削刀具的主要力和推力)。在评估测验中，使用刀具测力仪测量主要力和推力。

切削条件工件：SUS316(具有φ30mm外径的圆棒)

处理：切断和开槽

切削速率：Vc＝80m/min

进给量：f＝0.05mm/rev，f＝0.10mm/rev以及f＝0.15mm/rev

处理方式：湿法

[表1]

图9A至图9C示出了由样品产生的切屑。图9A示出了在以进给量f＝0.05mm/rev的处理期间所产生的切屑，图9B示出了在以进给量f＝0.10mm/rev的处理期间所产生的切屑，并且图9C示出了在以进给量f＝0.15mm/rev的处理期间所产生的切屑。

就商购切削刀具产生的切屑而言，当进给量f＝0.05mm/rev时，由除了商购切削刀具D之外的五个商购切削刀具产生的切屑没有断裂，并不规则地卷曲成如下形状：使得切屑容易地与刀具缠结在一起，并且可能使经过处理的表面受损。

就样品产生的切屑而言，在处理的早期阶段产生没有断裂的一些规则地卷曲的切屑。在这之后，切屑断裂成小部分(见图9A)。

就商购切削刀具D产生的切屑而言，在处理的早期产生如下一些没有断裂的切屑并且这些切屑的卷取直径比由样品形成的切屑的卷取直径大。然而，该切屑所断裂成的部分是弹簧形状的并且比由样品产生的切屑所断裂成的部分大。

在以进给量f＝0.10mm/rev进行切削期间，在处理的早期由商购切削刀具D、E和F产生的切屑没有断裂并延伸。相比之下，从处理的早期开始由样品产生的切屑断裂成小部分(见图9B)。切屑断裂成的部分比由任意一个商购切削刀具产生的切屑所断裂成的部分小。

在以进给量f＝0.15mm/rev进行切削期间，在处理的早期由样品产生没有断裂且卷曲了约十几圈的切屑。然而，在这之后，切屑断裂成小部分，这些小部分的尺寸与由商购切削刀具产生的切屑所断裂成的小部分的尺寸大致相同(见图9C)。

<实例2>

为了研究倾斜角α的作用，制造了具有表2所描述的形状的切削刀具。其他尺寸与在实例1中使用的切削刀具的尺寸相同。

[表2]

	α	L1	L2
				样品I	0°	W的80％	W的50％
样品II	5°	W的55％	W的25％
				样品III	10°	W的50％	W的20％
样品IV	13°	W的45％	W的15％
				样品V	15°	W的40％	W的10％

表3示出了评估测验的结果(每个切削刀具的主要力和推力)。在评估测验中，使用刀具测力仪测量主要力和推力。评估测验的条件如下所述。

切削条件工件：SUS316(具有φ30mm外径的圆棒)

处理：切断和开槽

切削速率：Vc＝70m/min

进给量：f＝0.05mm/rev，f＝0.10mm/rev以及f＝0.15mm/rev

处理方式：湿法

[表格3]

就样品I而言，当进给量f＝0.05mm/rev时，在处理的早期切屑没有断裂并延伸。然而，当进给量f＝0.15mm/rev时，没有产生这种切屑，并且大部分的切屑具有约10mm的卷曲直径的弹簧形状。

就样品II、III、IV和V而言，在任何条件下没有产生不断裂且延伸的切屑，并且大部分的切屑具有小卷曲直径的弹簧形状。

在本发明的样品E中，当进给量f＝0.15mm/rev时，产生了移动到断屑槽之外的切屑，并且观察到因温度增加而颜色改变的一些长切屑。

从评估测验的结果中清楚地看出，利用根据本发明的切削刀具，即使当以低进给量处理例如不锈钢等韧性金属时，也可以适当地处理切屑。此外，在大范围的进给条件下，切削力比在使用根据现有技术的切削刀具的情况下的切削力小。

本文所公开的实施例在各方面是示例性的而不应被认为是限制性的。本发明的范围不由以上描述限定，而是由权利要求书的范围限定，并且其意图在于使与权利要求书范围等同的内容以及在权利要求书范围内的所有变型均落入本发明的范围内。

附图标记列表

1切削刀具

2前切削刃

3前刀面

4前方后刀面

5侧方后刀面

6V形沟槽

7顶面

8平地部分

9倾斜面

10断屑槽

10a相对两侧面

10b，10c肩部

10d退刀部

θ前角

α相对两侧面的倾斜角

C切屑

W刀刃宽度

L1断屑器的位于前切削刃侧的两个肩部之间的距离

L2断屑器的其他两个肩部之间的距离

D1从前切削刃至位于前切削刃侧的肩部的距离

D1从前切削刃至位于前切削刃侧的肩部的距离

D2从前切削刃至后肩部的距离

D3D2与D1之间的差异

w平地部的宽度

h断屑器的肩部自前切削刃起的高度

Claims (2)

1.一种用于切断或开槽的切削刀具，包括：

前切削刃，其在沿宽度方向的中间区域中具有在20°至35°的范围内的前角；以及

前刀面，其具有形成在沿所述宽度方向的所述中间区域中的断屑槽以及形成在沿所述宽度方向的两端区域中的平地部分，

其中，所述平地部分具有比沿所述宽度方向的所述中间区域中的所述前角小的前角，并且

所述断屑槽包括：相对两侧面，其彼此隔开的距离随着自所述前切削刃起的距离增大而减小；以及相同高度的四个肩部，其形成在所述相对两侧面上的位于所述平地部分上方的位置，两个肩部比其他两个肩部更接近所述前切削刃和沿所述宽度方向的外侧。

2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，在所述切削刀具的俯视图中，所述相对两侧面相对于所述前切削刃的倾斜角在5°至13°的范围内，更接近所述前切削刃的所述两个肩部之间的距离在刀刃宽度的45％至55％的范围内，而所述其他两个肩部之间的距离在所述刀刃宽度的15％至25％的范围内。