CN105531055B

CN105531055B - 切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法

Info

Publication number: CN105531055B
Application number: CN201480050204.4A
Authority: CN
Inventors: 小林洋司
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2017-12-12
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: US10046396B2; JP6258950B2; WO2015046558A1; US20160228952A1; JPWO2015046558A1; CN105531055A

Abstract

本发明提供能在广泛的切削条件下发挥优异的切屑排出性并且能减小切削阻力而提高耐磨损性的切削镶刀。其具有多边形形状的上表面、下表面和侧面，且该切削镶刀具备：切削刃，其位于上表面以及侧面的交叉部，且以包括所述上表面的拐角部的方式设置；贯通孔，其从上表面的中央部贯通至下表面的中央部；突起部，其从所述拐角部向贯通孔侧延伸；以及前刀面，其在切削刃与突起部之间从拐角部向贯通孔侧延伸。在俯视观察时，前刀面与突起部的分界线的贯通孔侧的终端位于比垂线靠贯通孔侧的位置，该垂线通过所述贯通孔的上缘部与拐角部的前端构成的线段的中点，所述线段位于将拐角部所成的角度二等分的二等分线上，所述垂线与二等分线垂直。

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

本发明涉及用于对被切削件进行切削加工的切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法。

背景技术

作为对金属等被切削件进行切削加工的切削工具，使用在刀夹的前端侧安装有切削镶刀的形态的切削工具。

专利文献1所公开的切削镶刀在其上表面的拐角部的内侧具备断屑突起部以及前刀面，但是断屑突起部以及前刀面配置成比切削刃与安装孔之间的长度的一半的长度短。在专利文献2所公开的切削镶刀中，断屑部以及前刀面也配置成比切削刃与安装孔之间的长度的一半的长度短。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-066812号公报

专利文献2：日本特开2011-115896号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述那样的切削镶刀中，在切深较大的切削条件下(高切深加工)，切削刃中的远离拐角部的直线部也帮助切削，而通过远离拐角部的直线部切削而产生的切屑会与较高的断屑突起部直接接触，因此可能导致切削阻力变得非常大。另外，在该切削条件下，存在切屑不会稳定地卷曲，而在前刀面上堆积的情况。因此，能够切削的切深受到限制。

对此，本发明的目的在于，提供一种能够在广泛的切削条件下发挥优异的切屑处理性能，并且能够减小切削阻力从而提高耐磨损性的切削镶刀。

用于解决课题的方案

本发明的切削镶刀具有多边形形状的上表面、下表面和与所述上表面以及所述下表面交叉的侧面，

并且，所述切削镶刀具备：

切削刃，其位于所述上表面与所述侧面的交叉部，且以包括所述上表面的拐角部的方式设置；

贯通孔，其从所述上表面的中央部贯通至所述下表面的中央部地设置；

突起部，其设于所述上表面，且从所述拐角部侧向所述贯通孔侧延伸；以及

前刀面，其设于所述切削刃与所述突起部之间，且从所述拐角部侧向所述贯通孔侧延伸，

在俯视观察时，所述前刀面与所述突起部的分界线的所述贯通孔侧的终端位于比垂线靠所述贯通孔侧的位置，所述垂线通过由所述贯通孔的上缘部与所述拐角部的前端构成的线段的中点，所述线段位于将所述拐角部所成的角度二等分的二等分线上。

本发明的切削工具是在刀夹的前端侧方安装有上述的切削镶刀的切削工具。

本发明的切削加工物的制造方法包括：使被切削件旋转的工序；使所述切削工具的所述切削刃与旋转的所述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。

发明效果

根据本发明，能够在广泛的切削条件下发挥优异的切屑排出性。其结果是，能够减小切削阻力从而提高耐磨损性。

附图说明

图1是关于本发明的切削镶刀的一个示例的简略立体图。

图2中，图2A是关于图1的切削镶刀的俯视图，图2B是关于图1的切削镶刀的侧视图。

图3中，图3A是图2的切削镶刀的X-X剖视图，图3B是图2的切削镶刀的Y-Y剖视图。

图4是图2的切削镶刀的Z-Z剖视图。

图5是本发明的切削镶刀的其它的一个示例的简略立体图。

图6是将图5的切削镶刀安装于刀夹上的切削工具的简略立体图。

图7是用于说明本发明的一实施方式中的切削加工物的制造方法的图，图7A、图7B、图7C是表示本制造方法的任一个工序的简略图。

具体实施方式

图1-3表示本实施方式的镶刀1。根据本实施方式，镶刀1呈平板形状，且具有多边形形状的上表面2、下表面3与上表面2以及下表面3交叉的侧面4。上表面2呈大致菱形(ISO规格9361的C型)。在上表面2与侧面4的交叉部，包括上表面2的拐角部5的切削刃6设置于上表面2的对置的两个位置。

在镶刀1上设有从上表面2的中央部到下表面3的中央部以贯通的方式设置的贯通孔7。突起部9设置在上表面2上，且从拐角部5侧向贯通孔7侧延伸。前刀面8与突起部9连续，设置在切削刃6与突起部9之间，且从拐角部5侧向贯通孔7侧延伸。根据图1-3可知，镶刀1的前刀面8与上表面2的切削刃6相邻地设置，前刀面8的侧端从上表面2的拐角部5沿着两个侧面分别延伸。在这些前刀面8之间设有突起部9。换言之，突起部9位于比上表面2的前刀面8靠内侧的位置，且从前刀面8立起。即，前刀面8与突起部9相邻地设置，且具有分界线13。分界线13从拐角部5侧向贯通孔7侧延伸，且具有贯通孔7侧的终端13a。需要说明的是，前刀面8在将拐角部5所成的角度二等分的二等分线B(以下，有时称为拐角部5的二等分线B。)上也在切削刃6与突起部9之间延伸。

根据本实施方式，如图2的俯视图所示，前刀面8与突起部9的分界线13的贯通孔7侧的终端13a位于比垂线A靠贯通孔7侧的位置，该垂线A通过位于拐角部5的二等分线B上的、由贯通孔7的上缘部(上端部11的交点12)与拐角部5的前端5a构成的线段的中点M。换言之，分界线13的终端13a位于比直线(垂线)A靠贯通孔7侧的位置，该直线A通过贯通孔7的上缘部11中的与拐角部5的二等分线B的交点12和拐角部5的前端5a之间的线段的中点M，且与二等分线B垂直。由此，也能够通过高切深加工进行切屑处理，能够在从低切深加工至高切深加工的广泛的切削条件下进行切屑处理，能够进行高效的切削加工。需要说明的是，在本发明中，贯通孔7的上缘部11的位置定义成，贯通孔7的上侧内壁面的延长线和上表面2的平面部(二等分线B上的最高高度的位置)的延长线的交点。

在本实施方式中，镶刀1在贯通孔7的周围且由从两个拐角部5延伸的两个前刀面8夹着的位置具有中央面14。中央面14是与下表面3平行的平坦面。

这里，根据本实施方式，如图2所示，前刀面8与突起部9的分界线13的终端13a与拐角部5的前端之间向二等分线B投影的长度(分界线13的终端13a和拐角部5的前端之间的与二等分线B平行的长度)L2相对于所述线段长度(拐角部5的二等分线B与贯通孔7的上缘部11的交点12和拐角部5的前端5a之间的长度)L1之比(L2/L1)为60～85％。在该情况下，特别是，能够在广泛的切削条件下进行切屑处理，能够进行高效的切削加工。

另外，根据本实施方式，突起部9的顶部处的贯通孔7侧的终端9a与拐角部5的前端5a之间的长度L3相对于所述线段长度L1(拐角部5的二等分线B与贯通孔7的上缘部11的交点12和拐角部5的前端5a之间的长度)之比(L3/L1)为65～90％。换句话说，前刀面8配置至突起部9的终端9a附近。

这里，根据本实施方式，所述长度L2比所述长度L3短。并且，在本实施方式中，L2与L3之比(L2/L3)为75～95％。由此，切屑的流动顺畅，能够在广泛的切削条件下进行切屑处理，能够进行高效的切削加工。

另外，根据本实施方式，突起部9的终端9a与贯通孔7的上缘部11之间的壁部10以与前刀面8相接的方式延伸。换句话说，壁部10遍及突起部9的贯通孔7侧的终端9a与贯通孔7的上缘部11之间以及前刀面8与中央面14之间地延伸。在该情况下，特别是，能够在广泛的切削条件下进行切屑处理，能够进行高效的切削加工。

根据本实施方式，壁部10以分别到达与拐角部5连接的两个侧面4的方式延伸。由此，通过前刀面8以及突起部9的断屑部而变形了的切屑通过侧面4向外侧顺畅地排出。

壁部10在从交点12侧朝向与拐角部5连接的侧面4侧沿相对于与二等分线B垂直的垂线A向贯通孔7侧离开的方向延伸。由此，通过前刀面8以及突起部9的断屑部而变形了的切屑不会与壁部10剧烈地碰撞，而更加顺畅地排出。

这里，前刀面8包括与切削刃6相接的第一前刀面8a、与突起部9相接的第二前刀面8b这两个面。在与拐角部5的二等分线B垂直的垂线A方向上的剖面(例如，图2A的X-X剖面即图3A)中，第一前刀面8a从切削刃6朝向第二前刀面8b向下方倾斜，第二前刀面8b从第一前刀面8a到突起部9以下表面3为基准具有相同的高度。第一前刀面8a的相对于与二等分线B垂直的垂线A方向的倾斜角度(X-X剖面中的倾斜角度)α为5°≤α≤20°。另外，第一前刀面8a以及第二前刀面8b在与二等分线B平行的剖面(例如，图2A的Y-Y剖面即图3B)内都朝向内侧向下方倾斜。第一前刀面8a和第二前刀面8b的相对于与二等分线B平行的方向的倾斜角度θ1、θ2分别为10°≤θ1≤20°和3°≤θ2≤15°。由此，切屑的流动顺畅，能够在广泛的切削条件下进行切屑处理，能够进行高效的切削加工。需要说明的是，倾斜角度α、θ1、θ2都是相对于下表面3的角度。

而且，在俯视观察时，第一前刀面8a、第二前刀面8b以及突起部9的垂线A方向上的宽度都是贯通孔7侧比拐角部5侧宽。由此，不管是切深较小的切削条件的情况还是切深较大的切削条件的情况，前刀面8以及突起部9的断屑部处的切屑的变形程度都会被最佳化，以较小的切削阻力实现良好的切屑处理性能。

在本实施方式中，在关于垂线A的剖面(Z-Z剖面)即图4中，突起部9的倾斜角β为20～45°。倾斜角β定义为，突起部9的中间高度的位置处的倾斜角度。另外，在本实施方式中，突起部9包括两个倾斜平面9f和两个倾斜平面9f交叉而成的交叉棱部9e，交叉棱部9e形成圆角曲面形状。由此，切屑的流动顺畅，能够在广泛的切削条件下进行切屑处理，能够进行高效的切削加工。交叉棱部9e未必是圆角曲面形状，也可以是由锐利的拐角部构成的形状。

并且，根据本实施方式，相对于突起部9的终端9a与拐角部5的前端5a之间的长度L3，在自拐角部5侧起的至少30～80％的位置，以下表面3为基准的突起部9的高度随着朝向贯通孔7侧逐渐降低。在该情况下，低切深加工时产生的切屑被位于拐角部5的附近的前刀面8以及突起部9稳定地卷曲。另一方面，相对于高切深加工时产生的切屑，从拐角部5分离的位置的前刀面8(第一前刀面8a、第二前刀面8b)以及突起部9也有助于切屑的变形，但由于第一前刀面8a以及第二前刀面8b的垂线A方向上的宽度较宽，切屑通过第一前刀面8a以及第二前刀面8b缓慢且大幅度地变形。因此，即使贯通孔7侧的突起部9的高度低，也能够可靠地使切屑卷曲。另外，在切深较大的切削条件的情况下，在切削刃6的靠近拐角部5的一侧，切屑与靠近切削刃6的突起部9接触。在本实施方式中，突起部9的高度整体上较低，因此即使在这样的情况下，切屑也不会急剧变形，也不会增大切削阻力。因此，在广泛的切削条件下，能够以较小的切削阻力进行良好的切屑处理。

突起部9的最大高度是相对于以下表面3为基准的拐角部5的高度以0.05mm以下的高度突出的高度、或者为拐角部5的高度以下。由此，即使在切深较小的切削条件的情况下，切屑也不会因突起部9而急剧变形，切削阻力不会达到所需以上的大小。另外，即使在切深较大的切削条件下，切削阻力也不会增大。其结果是，具有提高切削刃6的耐磨损性的效果。

贯通孔7的上缘部11的位于二等分线B上的交点12附近向下方凹陷。即，上缘部11的交点12附近的高度比中央面14低，具有比中央面14低的台阶面16。由此，由于能够抑制贯通孔7的上缘部11与突起部9的终端9a之间存在锐利的部分，因此能够抑制在台阶面16产生碎片。需要说明的是，交点12附近的高度配置成比插入贯通孔7内的螺钉构件(未图示)的高度高。

在本实施方式中，通过二等分线B的台阶面16的长度L4相对于L1的比(L4/L1)为20％以下，特别为5％～15％。这样，突起部9设置至靠近贯通孔7的位置，从而能够在广泛的切削条件下进行良好的切屑处理。需要说明的是，优选台阶面16与下表面3平行，然而也可以以使贯通孔7侧高的方式倾斜。

在本实施方式中，虽然上表面2中的在两个壁部10之间围成的贯通孔7侧的中央面14相对于下表面3形成为平行的平坦面，但是相对于下表面3成为最高高度。该中央面14在制造镶刀1时，成为加工时安置于夹具时的载置面，可以作为加工基准面使用。在镶刀1的中央面14设有用于识别两个拐角部5的凹部15。

在本实施方式中，如图2B所示，切削刃6的高度随着离开拐角部5而降低。由此，锋利度良好。需要说明的是，切削刃6不局限于本实施方式所示的结构，例如，切削刃6的高度也可以是随着离开拐角部5也不变的高度。

另外，本实施方式的镶刀1是后角为正的所谓的正型的镶刀。具体而言，侧面4的与切削刃6相接的位置以具有后角的方式倾斜，如图2B所示，上表面2与侧面4所成的角小于90°。本发明不局限于此，也可以是后角为零的镶刀，即所谓的负型的镶刀。并且，本实施方式的镶刀1除凹部15以外配置成相对于拐角部5的二等分线B线对称的形状，然而本发明不局限于此。例如，也可以是仅将与拐角部5连接的两个棱线部中的一方用作切削刃的带有单侧切削刃的镶刀，在该情况下，也可以不是相对于拐角部5的二等分线B而线对称的形状。

另外，在上述的实施方式中，例示了上表面2形成大致菱形(ISO规格的C型)的形态，然而本发明不局限于此。只要是具有拐角部6的形状，则上表面2也可以是呈大致三角形、大致正方形等其它的大致多边形的形态。另外，也可以是图5所示的那样的其它的大致菱形(ISO规格的D型)的形状。

图5的D型的镶刀20具备：大致菱形形状的上表面22、下表面23、侧面24、包括拐角部25在内的切削刃26、贯通孔27、前刀面28、突起部29、壁部30、贯通孔27的上缘部31、前刀面28与突起部29的分界线33、贯通孔27的上缘部31中的与拐角部25的二等分线B的交点32。在图5的镶刀20中，壁部30不像图1那样由两个面构成，而由在通过二等分线B的中间部设有中间面38的三个面构成。另外，突出部29的后方也由三个面构成，且与壁部30的三个面分别连结。镶刀20的其它结构成为与图1-3的镶刀1相同的配置。

接下来，根据图6的切削工具41的简略立体图对本发明的一实施方式的切削工具41进行说明。切削工具41具备：刀夹42、上述的D型的镶刀20。刀夹42在比刀柄44靠前端侧具有镶刀安装部45，镶刀安装部45具有镶刀槽43。镶刀槽43在刀夹42的上表面、一侧面、前端面开口。镶刀20以切削刃26从刀夹42的外周部突出的方式安装于镶刀槽43上。具体而言，镶刀20的拐角部25配置在刀夹42的前端侧且一侧面侧。而且，镶刀20的从切削刃26的拐角部25远离的直线部沿着刀夹42的一侧面配置。

在本实施方式中，刀夹42的镶刀槽43具有螺纹孔(未图示)。在镶刀20的贯通孔27中穿过有固定螺钉46，通过将固定螺钉46螺合于螺纹孔中，从而将镶刀20安装于刀夹42的镶刀槽43上。

切削工具41具备上述的镶刀20、镶刀1，因此能够在广泛的切削条件下发挥优异的切屑排出性。特别是，在对低碳钢等比较富于延展性的被切削件进行切削加工时，能够使切屑稳定地卷曲。因此，加工精度高且能够抑制切削刃的缺损。其结果是，工具寿命变长。

(切削加工物的制造方法)

参照图7对本实施方式中的切削加工物的制造方法进行详细说明。图7A是表示使切削工具41朝向被切削件50沿Y方向接近的工序的图。图7B是表示使切削工具41与被切削件50接触的工序的图。图7C是表示使切削工具41从被切削件50沿Z方向离开的工序的图。

本实施方式中的切削加工物的制造方法具备以下的(i)～(iV)的工序。(i)在准备好的被切削件50的上方配置切削工具41的工序(图7A)。

(ii)使被切削件以旋转轴O为中心沿箭头r方向旋转，且使切削工具41接近被切削件50的工序(图7A)。本工序也可以通过例如将被切削件50固定在安装有切削工具41的机床的工作台上且使被切削件50旋转的状态下，使切削工具41接近被切削件50的方式来进行。需要说明的是，在本工序中，只要被切削件50与切削工具41相对接近即可，例如，也可以将切削工具41固定而使被切削件50与切削工具41接近。

(iii)通过使切削工具41进一步接近被切削件50，从而使切削工具41的切削刃2与旋转的被切削件50的表面的规定的位置接触，来对被切削件50进行切削加工的工序(图7B)。

(iv)使切削工具41从被切削件50离开的贯通孔51的工序(图7C)。在本工序中，与上述(ii)工序相同，使被切削件50与切削工具41相对隔离即可，例如，也可以将切削工具41固定，而使被切削件50从切削工具41离开。

通过以上的工序能够发挥优异的切削性能。需要说明的是，在反复进行切削加工的情况下，只要在保持被切削件50的旋转的状态下，重复进行使切削工具41的切削刃2与被切削件50的不同的部位接触的工序即可。

附图标记说明

1 镶刀

2 上表面

3 下表面

4 侧面

5 拐角部

5a 前端

6 切削刃

7 贯通孔

8 前刀面

9 突起部

9a 终端

10 壁部

11 上缘部

12 交点

13 前刀面与突起部的分界线

13a 终端

A 与二等分线B垂直的垂线

B 二等分线B

M 中点M

L1 拐角部的二等分线与贯通孔的上缘部的交点和拐角部的前端之间的长度

L2 分界线的终端和拐角部的前端之间的与二等分线平行的长度

Claims

1.一种切削镶刀，其中，所述切削镶刀具有多边形形状的上表面、下表面和与所述上表面以及所述下表面交叉的侧面，

并且，所述切削镶刀具备：

贯通孔，其从所述上表面贯通至所述下表面地设置；

在俯视观察时，所述前刀面与所述突起部的分界线的所述贯通孔侧的终端位于比垂线靠所述贯通孔侧的位置，所述垂线通过由所述贯通孔的上缘部与所述拐角部的前端构成的线段的中点，且所述线段位于将所述拐角部所成的角度二等分的二等分线上，

所述前刀面包括与所述切削刃相接的第一前刀面和与所述突起部相接的第二前刀面，

所述第一前刀面在与所述二等分线垂直的剖面中，随着从所述切削刃朝向所述第二前刀面向下方倾斜，并且，在与所述二等分线平行的剖面中，从所述拐角部的前端朝向所述二等分线的所述贯通孔侧向下方倾斜，所述第二前刀面在与所述二等分线垂直的剖面中，从所述第一前刀面到所述突起部以所述下表面为基准具有相同的高度，并且，在与所述二等分线平行的剖面中，从所述拐角部的前端朝向所述二等分线的所述贯通孔侧向下方倾斜。

2.根据权利要求1所述的切削镶刀，其中，

所述分界线的所述贯通孔侧的终端与所述拐角部的前端之间向所述二等分线投影的长度L2相对于所述线段的长度L1之比(L2/L1)为60～85％。

3.根据权利要求2所述的切削镶刀，其中，

所述突起部的顶部处的所述贯通孔侧的终端与所述拐角部的前端之间的长度L3相对于所述线段的长度L1之比(L3/L1)为65～90％。

4.根据权利要求3所述的切削镶刀，其中，

所述长度L2比所述长度L3短。

5.根据权利要求4所述的切削镶刀，其中，

所述长度L2与所述长度L3之比(L2/L3)为70～95％。

6.根据权利要求1所述的切削镶刀，其中，

在所述突起部的所述贯通孔侧的终端与所述贯通孔的上缘部之间设有壁部，该壁部向所述前刀面侧延伸。

7.根据权利要求6所述的切削镶刀，其中，

所述壁部以到达与所述拐角部相连的所述侧面的方式延伸。

8.根据权利要求7所述的切削镶刀，其中，

所述壁部从所述二等分线侧朝向与所述拐角部相连的所述侧面侧以相对于所述垂线向所述贯通孔侧离开的方式延伸。

9.根据权利要求1所述的切削镶刀，其中，

在与所述二等分线平行的剖面中的所述第一前刀面的倾斜角度(θ1)大于与所述二等分线平行的剖面中的所述第二前刀面的倾斜角度(θ2)。

10.根据权利要求1所述的切削镶刀，其中，

在俯视观察时，所述第一前刀面、所述第二前刀面以及所述突起部的所述垂线方向上的宽度都是所述贯通孔侧比所述拐角部侧宽。

11.根据权利要求1所述的切削镶刀，其中，

相对于所述突起部的顶部处的所述贯通孔侧的终端与所述拐角部的前端之间的长度L3，在自所述拐角部侧起的至少30～80％的位置，以所述下表面为基准的所述突起部的高度随着朝向所述贯通孔侧逐渐降低。

12.根据权利要求1所述的切削镶刀，其中，

所述贯通孔的上缘部的位于所述二等分线的附近的部分向下方凹陷。

13.根据权利要求1所述的切削镶刀，其中，

以所述下表面为基准的所述突起部的最大高度为相对于以所述下表面为基准的所述拐角部的高度以0.05mm以下的高度突出的高度、或者为所述拐角部的高度以下的高度。

14.根据权利要求1所述的切削镶刀，其中，

在沿着所述垂线的剖面中，所述突起部的倾斜角为20～45°。

15.根据权利要求1所述的切削镶刀，其中，

所述突起部包括两个倾斜平面和该两个倾斜平面交叉而成的交叉棱部。

16.根据权利要求15所述的切削镶刀，其中，

所述交叉棱部为圆角曲面形状。

17.一种切削工具，其在刀夹的前端侧方安装有权利要求1至16中任一项所述的切削镶刀。

18.一种切削加工物的制造方法，其包括：

使被切削件旋转的工序；

使权利要求17的切削工具的所述切削刃与旋转的所述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。