CN105873701A - 切削刀具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种切削刀具，其包括参与切削的表面，为该表面使用硬质烧结体的刀具材料。刀尖R部的半径为0.4mm以上且2.4mm以下，刀尖R部的顶角α为50°以上且95°以下，刀尖R部的顶角的二等分面的位置处的前角β为1°以上且10°以下，设置在切削刃部中的倒角是具有不相等宽度的负倒棱，并且至少在负倒棱的相对于作为刀尖R部切削刃的顶点的边界而言的一侧，负倒棱的宽度从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小。用W1表示在刀尖R部切削刃的顶点处的负倒棱的宽度，以及用W2表示在刀尖R部切削刃的两端处的负倒棱的宽度，则W1为0.04mm以上且0.2mm以下，以及W1与W2之比为1.5以上。

Description

切削刀具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有由cBN基烧结体(主要由立方氮化硼构成的烧结体)、陶瓷和金属陶瓷中的一者构成的切削刃的切削刀具，并且尤其涉及一种切削刀具和用于在工业上高产量批量生产该切削刀具的制造方法，该切削刀具在切削铁族系高硬度难切削材料和高速高效切削铁族系金属材料时表现出稳定的寿命，进一步减少了切削时的刀具的所谓颤动(振动)和加工变质层的产生，以实现具有优异表面纹理的加工面。
背景技术
作为用于允许通过更换或交换切削刃角部来更新切削刃的可转位切削刀具的公知技术，已知这样一种刀具：由cBN基烧结体、陶瓷和金属陶瓷(以下简称为硬质烧结体)中的一者构成的刀具材料被用于参与切削的表面(例如，参见专利文献1)。
对于由硬质烧结体构成的超硬刀具材料而言，原料粉末的高精度成形比较困难。因此，当加工面的表面粗糙度被认为比较重要时，所采用的方法是通过在后刀面和前刀面被烧结之后执行磨削来改善将传递到工件的切削刃几何形状。
虽然在考虑成本效益的情况下使用硬质烧结体的切削刀具的主流是将一小块由硬质烧结体构成的刀具材料结合到由硬质合金、金属陶瓷等构成的基体金属的角部上，但一些切削刀具全部由硬质烧结体构成。
在这种类型的切削刀具的常规产品中，整个前刀面被磨削成与刀具底面平行，并且随后形成用作后刀面的侧面、刀尖R部和后刀面。
在包括参与切削的表面(其被施加了硬质烧结体)的切削刀具中，当待加工对象(工件)是诸如耐热合金或淬火钢等高硬度难切削材料时，因切屑剪切、间歇切削、断续切削中的不可避免的振动、冲击而很可能发生切削刃的崩刃、断裂。作为切削刃的增强措施，沿着切削刃脊线设置有使切削刃变钝的负倒棱(倒角，同样参见专利文献1)。
另外，根据切削应用，使用切削刃脊线部已经过珩磨处理的切削刀具。
对于用于精加工且包括参与切削的表面(其被施加了硬质烧结体)的切削刀具而言，通常将大量切削刀具安装在平面研磨机上，所有切削刀具被单个砂轮磨削，以便完成具有处于与刀具的上表面相同高度(平齐)的前刀面的各个切削刀具。
例如在下面引用的专利文献2中公开了此类切削刀具。另外，刀具制造商(例如，Sumitomo Electric Hardmetal Corporation、Tungaloy Corporation、Mitsubishi Materials Corporation、SandvikCompany等)在网络上公开的目录中描述了这些切削刀具。
对于一小块硬质烧结体被结合到基体金属的角部上的这种刀具而言，可以采用这样的方法：磨削基体金属的上表面和底面，然后将这一小块硬质烧结体结合到角部上，使得这一小块硬质烧结体的上表面从基体金属的上表面向上突出，随后仅磨削这一小块硬质烧结体以形成前刀面，随后进一步磨削基体金属的侧面，并且完成将设置在这一小块硬质烧结体中的刀尖R部和后刀面。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2006-187813
专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2011-045955
发明内容
技术问题
包括参与切削的表面(其应用了硬质烧结体(cBN、陶瓷和金属陶瓷中的一者))的切削刀具具有如下文所述的优点，因此近年来，利用这种切削刀具的切削加工来替代磨削加工已成为趋势。
优点1：虽然难以对高速钢或硬质合金实现高精度加工，但却可以对诸如耐热合金等高硬度难切削材料或淬火钢进行高精度加工。
优点2：与砂轮不同，利用单个刀具，可以对具有复杂几何形状的产品(例如涡轮盘、齿轮、轴类零件)的轮廓进行精加工。
对于使用硬质烧结体的刀具而言，当被用于精切削难切削材料时，根据难切削材料的硬度和组成部件、待加工工件的几何形状和所需尺寸精度来设定形成在切削刃上的负倒棱的角度。
例如，当工件的尺寸精度被认为比切削刃的抗断裂性更为重要时，减小负倒棱的宽度以降低切削力，而当需要提高切削刃的抗断裂性时，增加负倒棱的宽度，并且根据切削应用对切削刃脊线进一步执行珩磨处理，并且使用进一步加强的切削刃。
常规切削刀具中的上述负倒棱由以下方法形成：以平行于刀具底面的方式磨削前刀面，然后通过磨削来加工外周，以形成刀具侧面、刀尖R部和后刀面。
接着，使处于旋转状态的砂轮的围绕与刀具底面(或前刀面)垂直且作为支撑轴的轴线倾斜了特定角度的磨削面与切削刃脊线部接触，并且在砂轮旋转的同时使砂轮沿着刀尖R部平移。
因此，所形成的负倒棱与切削刃脊线平行且具有均一的宽度，并且纵向各部的相对于前刀面的相交角度也是均一的。
在涡轮盘、齿轮、轴类零件等的上述精加工中，需要能够通过单个切削刀具在例如如图22和图23所示的位置处进行加工。
图22的工件W(被加工材料)的加工位置混合地包括：低刚性部21，其在切削期间很可能因厚度小而出现振动或颤动；以及高刚性部22，其厚度大且需要通过高速进给来高效切削。
另外，图23的工件W的加工位置具有需要严格的外部尺寸精度的配合部23，并且存在颈部(配合外径与凸缘等的端面的相交位置处的卸荷部)24，在颈部24处，高负载被施加到切削刀具；以及油孔25，在油孔25处，切削模式变为断续切削。
对于图22的低刚性部21和图23的配合部23的切削而言，具有给定了正前角的前刀面和宽度减小的负倒棱的切削刃几何形状比较有效，因为实现了切削阻力的推力分量的减小。
另一方面，在图22的高刚性部22处执行的高效切削或设置了图23的颈部24或油孔25的部位的切削中，很可能因切削阻力的进给分量或冲击力而出现切削刃的崩刃或断裂，因此具有宽度增加的负倒棱的切削刃几何形状比较有效。
然而，利用具有恒定宽度且与切削刃脊线平行的常规的切削刃加强用负倒棱，仅可以满足减小负倒棱的宽度的要求和增大该宽度的要求中的一者。
因此，不得不采用以下麻烦的加工方法：选择性地使用具有不同几何形状的多个切削刀具。另外，在因更换刀具而在工件中出现不允许的加工水平差异的情况下，不能采用多个切削刀具的选择性使用，因此在目前的情况下，不得不采用高成本的磨削加工，例如使用成形砂轮。
因此，本发明的目的在于提供一种包括参与切削且应用了硬质烧结体的部位的切削刀具，该切削刀具在切削铁族系难切削材料时表现出稳定的寿命，在切削时减少了刀具的所谓颤动(振动)和加工变质层的产生，从而实现具有优异表面纹理的加工面，并且能够通过在确保优异质量的同时设计用于毛坯磨削的方法来高产量批量制造切削刀具。
解决技术问题的方案
根据本发明实施例的一种切削刀具包括参与切削的表面，为表面使用由cBN基烧结体、陶瓷和金属陶瓷中的一者构成的刀具材料，切削刀具包括：后刀面；刀尖R部；前刀面，其具有正前角；以及负倒棱(具有负倾角的倒角)，其具有设置在前刀面与后刀面之间的不相等的宽度，其中，刀尖R部的半径为0.4mm以上且2.4mm以下，刀尖R部的顶角α为30°以上且95°以下，
刀尖R部的顶角的二等分面的位置处的前角β为1°以上且10°以下，
前刀面与具有不相等宽度的负倒棱相交的脊线和后刀面与具有不相等宽度的负倒棱相交的脊线在平面图中不平行，并且在负倒棱的相对于作为刀尖R部切削刃的顶点(平面图中刀尖R部切削刃与顶角的二等分线相交处的位置)的边界而言的至少一侧，具有不相等宽度的负倒棱的宽度从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小，并且用W1表示平面图中具有不相等宽度的负倒棱在刀尖R部切削刃的顶点处的宽度，以及用W2表示平面图中具有不相等宽度的负倒棱在刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置处的宽度，则W1为0.04以上且0.2mm以下，以及W1与W2之比为1.5以上。
本文提及的刀尖R部的顶角等于在切削刀具的参与切削的一侧的平面图中包括刀尖R的两边之间的角度。
上述负倒棱的宽度W1是沿着刀尖R部的顶角的二等分线的宽度，在刀尖R部切削刃的两端处的负倒棱的宽度W2是具有不相等宽度的负倒棱的沿着穿过脊线8a(刀尖R部的负倒棱与后刀面相交的位置)与脊线8b(直线负倒棱与后刀面相交的位置)之间的接合点Q1、Q2的法线方向的宽度。
一种根据本发明实施例的制造切削刀具的方法包括如下步骤：在磨削之前通过研磨机的夹头沿厚度方向夹紧并保持材料(仅包括由cBN基烧结体、陶瓷和金属陶瓷中的一者构成的刀具材料，并且刀具材料被钎焊焊接在该材料上，在下文中简称为毛坯材料)，磨削之前的材料包括参与切削的表面，为表面使用由cBN基烧结体、陶瓷和金属陶瓷中的一者构成的刀具材料，夹头具有可控的位置和姿势；将刀具材料压靠在砂轮的端面上且在这种状态下使研磨机旋转；磨削实质上被视为待磨削对象的刀具材料；以及形成后刀面、具有不相等宽度的负倒棱以及前刀面，
其中，执行前刀面的磨削，砂轮的磨削面沿形成正前角的方向相对于刀具材料的上表面倾斜，并且
在夹头不松开对毛坯材料的保持的情况下通过改变夹头的姿势和位置来执行上述步骤。
本发明的有益效果
本发明的切削刀具在切削铁族系高硬度难切削材料、高效切削铁族系金属材料时能够提供优异的抗断裂性并表现出稳定的寿命。另外，还能减少切削时的刀具的所谓颤动和加工变质层的产生，并且获得具有优异表面纹理的加工面。
根据本发明的制造方法，能够在确保优异质量的同时利用具有自动加工功能的研磨机来高产量批量制造切削刀具，切削刀具均包括参与切削且应用了硬质烧结体的部位。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的切削刀具的实例的平面图。
图2是沿经过图1的切削刀具的锐角角部的对角线截取的剖视图。
图3是图1的切削刀具的刀尖R部的放大透视图。
图4是夸大地示出图1的切削刀具的刀尖R部的放大平面图。
图5是沿图4的线V-V截取的剖视图。
图6是图5的刀尖R部的正视图。
图7是示出图2的一部分的放大剖视图。
图8是示出根据本发明实施例的切削刀具的另一实例的平面图。
图9是图8的切削刀具的侧视图。
图10是图8的切削刀具的透视图。
图11是示出形成在刀具材料的斜切削刃侧上的切削刃脊线部中的预备负倒棱的另一实例的侧视图。
图12是示出根据本发明实施例的切削刀具的毛坯材料的实例的透视图。
图13是示出根据本发明实施例的切削刀具的毛坯材料的另一实例的透视图。
图14是示出用于实施本发明的制造方法的研磨机的实例的主要部分的平面图。
图15是示出研磨机的夹头的运动的正视图。
图16是示出研磨机的夹头的运动的平面图。
图17是示出后刀面的抛光条纹的透视图。
图18是示出前刀面的磨削状态的视图。
图19是示出前刀面的抛光条纹的透视图。
图20是示出前刀面的磨削状态的正视图。
图21是示出切削刃部的负倒棱的放大侧视图。
图22是示出车削加工时的加工部位的实例的说明用的剖视图。
图23是示出车削加工时的加工部位的另一实例的说明用的剖视图。
图24是示出副切削刃部、斜切削刃部和工件之间的位置关系的示意图。
图25是在根据本发明实施例的切削刀具中包括的覆层的剖视图。
具体实施方式
[本发明的实施例的描述]
根据本发明实施例的一种切削刀具是包括参与切削的表面的切削刀具，为表面使用由具有优异的耐磨性和韧性的cBN基烧结体、陶瓷和金属陶瓷中的一者构成的刀具材料，切削刀具包括后刀面；刀尖R部；前刀面，其具有正前角；切削刃，其由前刀面与后刀面之间的相交脊线形成；以及负倒棱，其具有沿着切削刃的不相等宽度。
对于cBN基烧结体而言，可以使用含有体积比为10％至99.9％的cBN(立方晶型氮化硼)的公知烧结体。
该切削刀具是这样的：刀尖R部的半径设定为0.4mm以上且2.4mm以下，刀尖R部的顶角α为30°以上且95°以下。另外，刀尖R部的顶角的二等分面的位置处的前角β设定为1°以上且10°以下。
刀尖R部的半径在ISO标准中被指定。该规范值被限定为从0.4mm至2.4mm且增量为0.2mm。具体而言，为了在切削阻力与切削刃强度之间取得更好的平衡，0.8mm、1.2mm和1.6mm中的一者是优选的。
刀尖R部的顶角α同样是在ISO标准中指定的数值，为了在切削阻力与切削刃强度之间取得更好的平衡，规范值中的35°、55°、60°、80°和90°中的一者是优选的。
刀尖R部的顶角的二等分面的位置处的前角β为1°以下和10°以上是不优选的。前角β的优选范围为1°至7°，并且更优选的范围为1°至3°。设定在该范围内的前角能够同时实现减少颤动的效果和提高切削刃的抗断裂性的效果。
负倒棱是如下倒角，在该倒角中，负倒棱与前刀面相交的脊线和负倒棱与后刀面相交的脊线在平面图中不平行。另外，至少在负倒棱的刀尖R部切削刃的相对于由负倒棱与后刀面相交的脊线的顶点表示的边界而言的一侧，负倒棱的宽度从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小。用W1表示平面图中在刀尖R部切削刃的顶点处的负倒棱的宽度，以及用W2表示平面图中在刀尖R部切削刃的两端处的负倒棱的宽度。负倒棱具有不相等的宽度，使得W1为0.04mm以上且0.2mm以下，以及W1与W2之比为1.5以上且400以下，优选地为2以上且200以下，并且更优选地为2以上且60以下。
例如，在车削加工时，当更大的切削阻力推力分量施加到切削刀具的副切削刃部26(参见图24)时，很可能产生颤动和/或加工变质层，而颤动和/或加工变质层会对加工面的纹理造成影响。
另外，切削阻力的进给力分量被强烈施加到斜切削刃部27(参见图24)，高进给力分量会造成在斜切削刃上出现崩刃或断裂。
使负倒棱的宽度在副切削刃侧变窄且使负倒棱的宽度在斜切削刃部侧变宽，从而使得能够减小施加在副切削刃部上的推力分量并且同时加强斜切削刃部。
因此，减少了加工期间的切削刀具的颤动和加工变质层的产生，并且改善了加工面的纹理和精度，进一步地，减少了斜切削刃的崩刃和断裂，从而延长了切削刀具的寿命。通过减少切削刀具的振动还能够避免斜切削刃的崩刃和断裂。
为了在提高斜切削刃末端(其因进给力分量带来的高负载而很可能出现断裂)的强度的同时减少因切削阻力的增大而造成的颤动的产生，负倒棱的在刀尖R部切削刃的顶点处的宽度W1被设定为0.04mm以上且0.2mm以下。
另外，为了减少加工变质层和因切削阻力的增大而造成的振动以及防止颤动，负倒棱的宽度W2被设定为0.15mm以下，使得推力分量被减小至较低。
另外，为了以平衡的方式实现斜切削刃克服进给力分量的抗断裂性的提高、因副切削刃中的推力分量的减小而带来的振动、加工变质层的减少、以及颤动防止效果，W1与W2之比被设定为1.5以上，优选地为2以上且200以下。
这种切削刀具可以具有覆层，覆层由碳化物，氮化物，硼化物，或者钛、铝、硅、铬和锆的氧化物构成。这是因为可以预期耐粘着性或耐磨性的进一步改善。
接下来，将对根据本发明实施例的切削刀具的制造方法进行描述。该制造方法包括：通过研磨机的夹头沿厚度方向夹紧和保持毛坯材料，毛坯材料包括参与切削的表面，为表面使用由cBN基烧结体、陶瓷和金属陶瓷中的一者构成的刀具材料，夹头具有可控的位置和姿势；将刀具材料压靠在砂轮的端面上且在这种状态下使研磨机旋转；磨削刀具材料；以及形成后刀面、具有不相等宽度的负倒棱以及前刀面。在基本上被视为待磨削对象的刀具材料上执行前刀面的磨削，并且砂轮的磨削面沿形成正前角的方向相对于刀具材料的上表面倾斜。在夹头不松开对毛坯材料的保持的情况下通过改变夹头的姿势和位置来执行上述步骤。优选地，在通过加工形成后刀面和负倒棱之后，执行前刀面的磨削。
在以下意义中使用措词“基本上被视为待磨削对象的刀具材料”：前刀面的磨削区域足够小，使得不会观察到同时切削的不利影响并且容易实现平整度，该磨削区域可以覆盖基体金属的一部分，并且在这种情况下，基体金属的将被磨削的一部分不被视为磨削区域。
利用该制造方法，在不松开且保持毛坯材料的情况下执行后刀面、负倒棱和前刀面的磨削，因此不会出现因毛坯材料的松开和保持而造成的磨削位置的偏移。另外，最后执行前刀面的磨削，以便对刀具材料执行实质磨削，因此当同时切削基体金属时，同样不会出现加工面的所谓刃钝度(形状的变形或塌陷)。
因此，能够有效地和精确地形成理想的切削刃形状，其中减小了切削阻力的推力分量和进给力分量。
[本发明的实施例的细节]
下面将参考附图对根据本发明实施例的切削刀具的具体实例进行描述。本发明由所附权利要求限定，而非由这些实施例限定。权利要求旨在涵盖落在权利要求及其等同内容的范围内的所有修改。
通过将一小块刀具材料4结合到基体金属2(在平面图中其为菱形形状)的锐角角部上来形成图1至图7所示的切削刀具1。
虽然本发明也适用于除菱形切削刀具以外的多边形切削刀具，但在本文中仅示出菱形切削刀具，因为与切削刃形状相关的设计是相同的。为了便于理解切削刃形状，在图4至图6中以放大刀尖R部的半径的方式示出切削刃。
基体金属2由硬质金属、金属陶瓷等构成。在基体金属2的锐角角部处形成有支座3，在支座3中，上表面的一部分是局部下凹的，并且例如通过钎焊将具有刀尖R部5的刀具材料4结合到支座3上。
刀具材料4由cBN基烧结体、陶瓷和金属陶瓷中的一者(其含有体积比为10％至99.9％的cBN(立方晶型氮化硼))构成。
刀具材料4具有：后刀面6，其已经经过磨削；前刀面7，其同样已经经过磨削；切削刃8，其由后刀面6与前刀面7相交位置处的脊线形成；以及负倒棱9，其具有沿着切削刃形成的不相等的宽度。
切削刃8由刀尖R部处的弯曲切削刃脊线8a和与刀尖R部切削刃的两端连接的直线切削刃脊线8b组成。
与后刀面6类似，负倒棱9也已经经过磨削，并且如图4所示，在平面图中，负倒棱9在刀尖R部切削刃8a的顶点P处具有最大的宽度，并且从顶点P到图4的第一点Q1和第二点Q2宽度逐渐减小。
第一点Q1和第二点Q2是表示沿着刀尖R部的切削刃脊线8a具有不相等宽度的负倒棱的刀尖R部的切削刃脊线8a与直线切削刃脊线8b之间的接点位置的点。在平面图中，切削刃脊线8a具有R形状，该R形状的弯曲半径为2.4mm以下。另外，在平面图中，各根切削刃脊线8b是作为直线的切削刃。
本文所提及的直线在严格意义上讲并不仅仅指直线切削刃。当曲线具有超过刀尖R部的切削刃脊线8a的最大弯曲半径(2.4mm)10倍(24mm)的大弯曲半径时，这种形状的刃被视为直线，因为作为副切削刃，切削刃脊线8b具有与能够实现合适的表面粗糙度的直线刃相同的功能。
在平面图中，在刀尖R部的切削刃脊线8a的顶点P处，负倒棱9的沿法线方向经过顶点P的宽度W1被设定为0.04mm以上且0.2mm以下。
另外，负倒棱9的宽度W2是在刀尖R部切削刃的两端处的宽度，换言之，在第一点Q1或第二点Q2处的宽度，在平面图中自各点起沿法线方向的宽度W2被设定为0.0005mm以上且0.15mm以下。此外，W1与W2之比被设定为1.5以上且400以下，优选地为2以上且200以下，并且更优选地为2以上且60以下。
具有不相等宽度的图示负倒棱9由以下方法形成：通过加工形成后刀面6，然后形成具有大且恒定的宽度的预备负倒棱9A(包括用图3的点划线表示的区域的负倒棱)，随后磨削刀具材料4的平坦上表面，并且形成具有正前角的前刀面7。
当形成具有正前角的前刀面7时，预备负倒棱的一部分被同时去除，在该过程中的去除量在直线切削刃8b侧增大。因此，具有恒定宽度的预备负倒棱变为具有不相等宽度的图示负倒棱9。
在本发明的切削刀具中，刀尖R部5的顶角的二等分面的位置处的前角β被设定为1°以上且10°以下。前角β优选地在1°至7°的范围内，并且在图示切削刀具中，选择更优选的范围1°至3°。
另外，图21所示的负倒棱9的倾斜角度θ是切削刃脊线8a、8b的竖直截面上的负倒棱角度，并且被设定在10°至45°的范围内。
根据本发明实施例的切削刀具可以具有如图25所示的覆层28。覆层28因需要优异的粘附性或耐磨性而优选地由碳化物，氮化物，硼化物，或者钛、铝、硅、铬和锆的氧化物构成。
具有这种被覆层的切削刀具可以完全由相同的刀具材料构成。
接下来，将对根据本发明实施例的制造方法的具体实例进行描述。首先，图12和图13示出了通过磨削而完成的毛坯材料的实例。
图12的毛坯材料1A用于菱形切削刀具，在菱形切削刀具中，前述一小块刀具材料4被结合到由超硬基体金属或陶瓷构成的基体金属2的上表面2a的锐角角部处的支座3。
图13的毛坯材料1A用于三角形切削刀具，在三角形切削刀具中，前述一小块刀具材料4被结合到由超硬基体金属或陶瓷构成的基体金属2的上表面2a的锐角角部处的支座3。
通过磨削这些毛坯材料而制造的切削刀具被认为是仅有一个角部设置有一小块刀具材料4。
另外，本发明的制造方法适用于具有与所述例如带有不同角部角度的菱形切削刀具不同的形状的切削刀具、具有4个以上角部的多边形切削刀具、其中刀具材料结合至基体金属的上表面和下表面的角部的负型(negative type)切削刀具、以及其中基体金属和刀具材料为相同材料且一体形成的切削刀具。
基体金属2具有与切削刃侧角部的二等分线CL垂直的结合面2d，并且被设计为由结合面2d接收切削推力分压。
由于对毛坯材料1A执行的精磨与切削刀具的形状无关且具有共同之处，因此通过以图12所示的毛坯材料1A(其用于菱形切削刀具)的精磨作为实例来给出以下描述。
在本发明中，使用包括具有可控位置和姿势的夹头的研磨机执行磨削。例如，NC研磨机具有：如图14所示的夹头11，其具有数字控制的位置和姿势；以及砂轮12，其在固定位置旋转。
使用位置被控制的机械手(未示出)执行毛坯材料1A至研磨机的搬入和搬出以及毛坯材料1A至夹头11的输送。
虽然所示砂轮12为杯形砂轮，但通过盘形砂轮进行磨削也是可能的。对于砂轮12而言，No.600以上的细粒砂轮比较合适。
用于评估本发明方法的研磨机具有图15、图16所示的4轴控制，也就是说，沿X轴方向和Y轴方向的夹头运动、围绕夹头11的轴线O的旋转和沿图15的b轴方向的旋转的各种功能(没有沿Z轴方向的移动)。可以使用具有4轴控制功能的研磨机来毫无问题地实施根据本发明制造方法的磨削。
夹头11具有允许尺寸变化的一对相向塞规11a、11a。利用与待加工切削刀具的型号相配的塞规，已被搬入到正常位置的毛坯材料1A被机械手沿毛坯材料的基体金属2的厚度方向夹持，并且被保持为上表面和底面作为位置基准。
通过控制夹头11的位置和姿势，结合至基体金属2的角部的刀具材料4被压靠在处于旋转状态的砂轮12的端面上，并且通过磨削在刀具材料4中提供前述刀尖R部5、后刀面6、负倒棱9和前刀面7。
优选地，在通过加工形成后刀面6和预备负倒棱之后，执行这个过程中的前刀面7的磨削。另外，进一步优选的是，刀具材料4实质上被视为待磨削对象。
预备负倒棱是这样的倒棱：其宽度恒定不变且大于或等于待形成的负倒棱9的最大宽度。沿着由在后刀面6与前刀面7相交的位置处的脊线形成的切削刃8，预先形成预备负倒棱。
如图15所示，可以通过以下方法执行后刀面6的磨削：将夹头11所保持的毛坯材料1A的待形成后刀面处的外周部压靠在砂轮12的端面上，并且在该状态下，使夹头11围绕轴线O旋转。
接着，如图16的点划线所示，夹头11的轴线O相对于砂轮的旋转轴线倾斜，并且在该状态下，刀具材料4的上表面与侧面相交处的脊线部与砂轮12的端面接触，并且夹头11沿着脊线部移动。该操作允许形成预备负倒棱。
接着，夹头11继续保持毛坯材料1A，并且在改变夹头的姿势的同时磨削前刀面7。
在砂轮12的端面沿着给定正前角的方向(在远离刀具材料4的角部的一侧上切削量增大的方向)倾斜且被压靠在刀具材料4的平坦上表面4a上的情况下，执行前刀面7的磨削。以这种方式，在磨削前刀面7的同时去除预备负倒棱的一部分以及上表面4a的表面层，该过程中的去除量在直线切削刃脊线8b侧上增大，并且具有恒定宽度的预备负倒棱从而变为具有不相等宽度的负倒棱9。
在夹头不松开对毛坯材料1A的保持的情况下，通过改变夹头11的姿势和位置执行以上步骤。
在负倒棱9的相对于用刀尖R部的切削刃脊线8a的顶点P(参见图4)表示的边界而言的一侧(用作副切削刃的一侧)上，宽度从刀尖R部切削刃的顶点P到直线切削刃脊线8b侧逐渐减小，而在相对于刀尖R部切削刃的顶点而言的另一侧上，宽度可以在整个区域中较宽(参见图8至图10)。
根据加工用途，理想的是，用作斜切削刃的一侧的整个区域被均匀地加强。这里所述的切削刃形状满足要求。
在这种切削刃形状中，如图11所示，在用作斜切削刃的一侧上，预备负倒棱9A形成为这样的形状：在直线切削刃侧(而不是在刀尖R部侧)上，宽度逐渐增大。
如图18所示，夹头11的轴线O倾斜，并且在该状态下，要形成预备负倒棱9A的部分与砂轮12的端面接触，并且通过移动夹头11使接触点沿切削刃的纵向移动，从而使得能够提供预备负倒棱。
对于包括基体金属2且在斜切削刃侧上设置有预备负倒棱、其中一小块刀具材料4结合至基体金属使得基体金属的上表面与刀具材料的上表面齐平、预备负倒棱的宽度在直线切削刃侧上逐渐增大的切削刀具而言，如图8至图10所示那样最好在基体金属2中形成具有不相等宽度的倒角部10，倒角部10与用作斜切削刃的一侧上的预备负倒棱连接，并且其宽度随着远离切削刃角部而逐渐增大。
通过这种方法，形成在刀具材料4中的用作斜切削刃的一侧上的预备负倒棱的一部分(沿着直线切削刃的区域)和形成在基体金属2中的倒角部10可以通过同时切削来提供。因为基体金属2的磨削性能优于刀具材料4的磨削性能，因此磨削成本不受影响。
此时在倒角部10中，使M1为平面图中在基体金属2的侧面2c的相对于参与切削的角部而言的相反侧的端部处沿侧面2c的法线方向的倒角宽度(参见图8)，以及使M2为平面图中在参与切削的角部的端部处沿基体金属的侧面的法线方向的倒角宽度(同样参见图8)。只要M1与M2之比被设定为1.2以上且100以下就足够了。
在满足该条件的情况下，当形成前角β为1°以上且10°以下的前刀面时，去除用作斜切削刃的一侧上的预备负倒棱的一部分，以及负倒棱9的宽度形成为在整个区域中恒定不变或较宽，并且朝向与直线切削刃连接的第一点逐渐增大。
本文所述的“恒定不变”不严格意味着恒定不变，因为根据预备负倒棱的尺寸或前角β的设定值，宽度可能不是精确地恒定不变。
夹头11所保持的毛坯材料1A被压靠在处于旋转状态的砂轮12的端面上，并且将为刀具材料4的斜切削刃的一侧的脊线部处的预备负倒棱(负倒棱的宽度在远离刀尖R部的一侧上逐渐增大)以及与预备负倒棱连接的基体金属2的脊线部的倒角部10被同时加工。
接着，改变夹头11的姿势，在不松开且保持毛坯材料1A的情况下，将砂轮12的端面压靠在毛坯材料1A的上表面4a上，并且在刀具材料4中形成具有正前角的前刀面7。因此，负倒棱可以形成这样的形状：宽度被确保为在将为斜切削刃的一侧上的整个区域中较宽，并且在将为副切削刃的一侧上宽度随着远离刀尖R部切削刃的顶点而逐渐减小。
对于一小块刀具材料4被结合至基体金属2使得刀具材料4的上表面从基体金属2的上表面向上突出的毛坯材料而言，还可以采用以下方法：将刀具材料4结合至具有预磨削上表面2a和底面2b的基体金属2，接着，仅磨削刀具材料4的上表面以形成前刀面7，并且在后续磨削中形成刀尖R部5和后刀面6以及基体金属的侧面。
对于刀具材料4的上表面从基体金属的上表面向上突出的毛坯材料而言，可以在用作刀具材料4的斜切削刃的一侧上形成具有宽度在直线切削刃侧(而非刀尖R部侧)上逐渐增大的形状的预备负倒棱，而不同时切削基体金属。
另外，对于刀具材料4的上表面从基体金属2的上表面向上突出的毛坯材料而言，还可以仅磨削刀具材料4以提供具有正前角的前刀面，接着，形成基体金属的侧面、包括刀尖R部的刀具材料4的侧面(后刀面)、以及负倒棱9。
在没有提供负倒棱9中的预备负倒棱的情况下，在执行前刀面的磨削之后，可以磨削并提供预备负倒棱。然而，如上所述，从抑制负倒棱的形状变化、减少崩刃、提高磨削负倒棱之后的中心高度准确性的观点考虑，优选的是，首先磨削后刀面6，接着磨削预备负倒棱，并最后磨削前刀面7。
当基于该步骤执行精加工时，可以在减少切削刃中出现的细小崩刃和抑制与加工部位的尺寸精度相关的中心高度h(参见图7)的变化的同时控制具有不相等宽度的负倒棱的形状。
在后刀面6的磨削中，砂轮12与待加工表面的一部分接触，并且接触区域改变。另一方面，在前刀面7的磨削中，砂轮的端面平行地与整个磨削区域接触。这能够有效地工作，以减少崩刃。
在后刀面6的磨削中，如图16所示，将夹头11所保持的毛坯材料1A的后刀面6压靠在砂轮12的端面上，并且在使夹头11围绕轴线O旋转的同时改变加工区域。
因此，在后刀面6上形成与刀具厚度方向垂直的抛光条纹13(参见图17)。本文所提及的与刀具厚度方向垂直的抛光条纹不是指沿仅完全垂直方向的抛光条纹，而是还包括在不损失成本效益和加工简单性的范围内沿相对于与刀具厚度方向垂直的线而言略微倾斜的方向的抛光条纹。
在后刀面、前刀面上设置垂直抛光条纹的原因在于：可以降低批量生产时的成本。还允许在获得操作效果的范围内设置斜抛光条纹。
在该过程中，当刀具材料4的后刀面6与基体金属2的侧面齐平时，还同时磨削基体金属2的侧面。由于一小块刀具材料4不具有很大的厚度，因此该加工不会造成后刀面中的不可忽略的刃钝度。当后刀面6从基体金属2的侧面突出时，在该过程中仅加工后刀面6。
接下来，磨削前刀面7。在夹头11不松开且保持毛坯材料1A的情况下执行加工。保持毛坯材料1A的夹头11沿图16的b轴方向旋转，并且如图18所示，将刀具材料4的上表面压靠在砂轮12的端面上。
在这种情况下，当通过将毛坯材料1A压靠在砂轮12上仅允许磨削刀具材料4时，不会发生同时切削具有不同硬度的两种材料，并且可以使用具有磨削面积小且根据需要已被修整的锋利磨削面。另外，精加工的切削刀具具有更好的外观。
当刀具材料4的上表面从基体金属2的上表面突出时，易于仅磨削刀具材料4。
然而，只要磨削区域不允许同时切削的不利影响，就可以一起磨削基体金属2的一部分以及刀具材料的上表面。在磨削面的边缘进入基体金属2侧例如约2mm的情况下，不会形成同时切削的不利影响。
执行前刀面7的磨削，使得如图19所示那样设置刀具材料4，沿与切削刀具的角部的二等分线CL垂直的方向形成抛光条纹13。
当前刀面被压靠在处于旋转状态的砂轮的端面上时，形成在前刀面上的抛光条纹从严格意义上讲不是直线而是圆弧。因此，“沿与角部的二等分线垂直的方向形成抛光条纹”从严格意义上讲指的是形成接近于直线的圆弧状抛光条纹而非直线。
如图20所示，当以角部的二等分线CL被放置在从砂轮12的旋转中心沿径向延伸的假想线上的姿势执行磨削时，在前刀面7上形成中心位于砂轮12的旋转中心处的圆弧状抛光条纹13。
一般使用半径大约为50mm至300mm的砂轮12，而当现在使用半径为300mm的砂轮时，抛光条纹13是半径约为300mm的条纹。由于切削刀具不那么大，因此条纹看起来像直线。
当后刀面6和前刀面7被相同砂轮的端面一起磨削时，后刀面6和前刀面7的表面粗糙度之比接近1。
当其中基体金属2的上表面2a在磨削之前与刀具材料4的上表面4a齐平的毛坯材料1A通过执行磨削而设置有前刀面7时，如图5、图7所示，前刀面7的上端可以略低于基体金属的上表面2a(在上表面和下表面具有相同结构的负型切削刀具中，下表面也被视为上表面)，这尤其不会产生问题。
在夹头11不改变毛坯材料1A的保持状态的情况下，通过所谓的一个夹头执行以上磨削。
这能够防止因松开和保持毛坯材料而造成的位置偏移。另外，在基体金属不被同时切削的情况下执行前刀面的磨削，从而同样显著提高中心高度h(参见图7，从支持切削刀具的支承表面到加工点的高度)的精度。
另外，在刀具材料4上实质执行前刀面的磨削，从而使得能够减小负倒棱9的倾斜角度θ并且在副切削刃侧上的负倒棱的宽度小于常规产品的在副切削刃侧上的负倒棱的宽度。结果，可以实现进一步提高中心高度精度和锐度。
对于使用No.1400的杯形砂轮执行磨削的试验切削刀具而言，中心高度H的公差可以落在±10μm的范围内，并且进一步地，在负倒棱倾斜角度θ＝15°以下且负倒棱的宽度为0.1mm(100μm)的情况下，公差也可以落在±10μm的范围内。另外，在过去不可能的倾斜角度θ＝5°的负倒棱的加工变得可能。
根据所示方法，可以如上文所述那样制造具有高中心高度精度的切削刀具，因此当使用量产切削刀具时，无需用于调节中心高度的试验切削，并且切削刀具的使用将获得显著益处。所示方法是使用用于普通外周抛光的设备简单地制造切削刀具的方法，并且如果获得了本功能效果，则加工方法不受限。
通过给出磨削后刀面和磨削前刀面的步骤的实例来提供以上描述。然而，与常规产品相比，即使利用首先磨削前刀面且随后磨削后刀面的步骤，也能够提高中心高度精度和负倒棱精度。这是因为：通过一个夹头执行每个磨削过程，并且磨削前刀面，使得实质用作待磨削对象的刀具材料有效地工作。
加工工件的尺寸精度随着切削刀具的中心高度精度的提高而提高。另外，当刀尖R部的形状精度、内切圆的尺寸、以及尤其是设置在切削刃脊线部中且具有不相等宽度的负倒棱被改善时，能够减少切削刃位置的变化和切削刀具之间的切削阻力，在精切削难切削材料时实现稳定的刀具寿命，加工质量也比较稳定，以及能够获得具有优异表面纹理的加工面。
还可以根据需要对切削刃部执行圆角珩磨加工，以提高切削刃部的加强效果(图11的14表示圆角珩磨面)。圆角珩磨面14的宽度优选地为0.03mm至0.3mm，或者更优选地为约0.0005mm至0.06mm，以减少因过度钝化而造成的锐度的劣化。
在下文中，将呈现本发明的更多详细实施例。
-实施例1-
用表I的样本编号No.1至No.53表示且其中硬质烧结体的刀具材料被应用于基体金属的参与切削的角部的表面的切削刀具被试制，并且在下述条件下进行切削评估。
刀具材料是这样的：cBN粉末和由TiN和Al组成的结合材料粉末被球磨机混合，并且利用超高压力设备在5GPa、1500℃的条件下进行烧结。使用cBN烧结体，cBN烧结体含有：cBN颗粒，其体积百分比为60％且平均粒径为1μm；以及其余部分，其包括主要由Tin构成的Ti化合物、诸如Al或Si的氮化物、硼化物、氧化物等Al化合物以及非常小量的W或Co化合物。
对于这种切削刀具而言，利用研磨机通过后续的自动磨削对毛坯材料(其中一小块刀具材料被钎焊接合到ISO型号CNGA120404用的超硬基体金属上)进行自动磨削，以自动加工刀尖R部、刀具侧面和后刀面。在外周磨削加工时，通过调节外周部压靠在砂轮上的角度来磨削形成了包括刀尖R的两边的后刀面的外周部，然后产生具有30°至90°的顶角、0°的后角的刀具几何形状。对于具有除80°以外的顶角的各个刀具而言，在安装具有ISO型号CNGA120404的形状的切削刀具时，切削刀具被安装在用于实现实施例所述的切削几何形状的保持件上，并且执行切削。
对于除No.41以外的毛坯材料而言，在通过自动磨削进行刀尖R部、刀具侧面和后刀面的自动磨削加工之前，由平面研磨机同时切削底面和上表面以及刀具材料，使得厚度被调节至4.80mm。类似地，对于No.41而言，同样制备厚度为4.80mm且整体由与刀具材料相同的材料的硬质烧结体构成的毛坯材料。
对于这些毛坯材料而言，通过Agathon AG制造的磨削装置400COMBI进行该磨削过程的一部分或全部，并且完成具有表I中的切削刃几何形状的切削刀具。
对于表I中的No.1至No.14的切削刀具而言，将一小块刀具材料钎焊接合到基体金属上，然后对毛坯材料执行磨削加工，并且获得所需刀具几何形状和各种切削刃几何形状。
No.1至No.6的切削刀具是以下常规产品：通过自动磨削来加工外周以形成刀具侧面、刀尖R部、后刀面，然后松开夹头的保持，接着使处于旋转状态的砂轮的倾斜了特定角度的磨削面与切削刃脊线部接触，并且在支撑轴旋转的同时使负倒棱形成有恒定角度，因此切削刀具具有0°的前角和从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小的恒定宽度。
与No.1至No.6的切削刀具类似，对于No.20的切削刀具而言，在直到外周被加工之后，将负倒棱手动地形成为宽度从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小，使得切削刀具包括在刀尖R部处具有恒定宽度W1的负倒棱，以及成形为台阶形式且具有自与直线切削刃连接的位置起的恒定宽度W2的负倒棱。
No.7、No.8的切削刀具是以下常规产品：通过平面研磨机以平行于刀具底面的方式磨削前刀面，然后在刀具被夹头沿厚度方向夹持的情况下对外周执行磨削加工以形成刀具侧面、刀尖R部和后刀面，然后松开夹头的保持，接着将刀具倾斜地安装在平面研磨机上，对前刀面执行磨削加工，最后使处于旋转状态的砂轮的倾斜了特定角度的磨削面与切削刃脊线部接触，并且在支撑轴旋转的同时使负倒棱形成有恒定角度。
与No.7、No.8的切削刀具类似，对于No.25的切削刀具而言，在直到外周被加工之后，通过刷式珩磨装置对切削刃执行珩磨处理，而不形成负倒棱。
通过以下制造方法生产No.9至No.19、No.21至No.24和No.26至No.53的切削刀具中的每一者：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。No.9至No.19、No.21至No.23、No.27至No.34、No.37至No.39和No.41至No.53具有本发明的刀具几何形状。
对于No.25、No.42至No.45的切削刀具而言，执行外周的加工、负倒棱的加工和前刀面的加工，然后通过刷式珩磨装置在切削刃上形成在平面图为0.0005μm的圆角珩磨。
对于No.46至No.49的切削刀具而言，执行外周的加工、负倒棱的加工和前刀面的加工，然后通过刷式珩磨装置在切削刃上形成在平面图为0.02μm的圆角珩磨。
对于No.50至No.53的切削刀具而言，在执行外周的加工之后，不松开夹头保持毛坯材料的状态，加工前刀面而不磨削负倒棱，接着通过刷式珩磨装置从刀尖R部的后刀面侧挤压刷子，从而在切削刃上形成在平面图为0.03μm至0.06μm的圆角珩磨。
当这些切削刀具安装在下述切削几何形状的刀具保持件中时，在下述条件下通过切削下述工件来分别评估这些切削刀具。
刃倾角＝-5°，副前角＝-5°，端后角＝5°，副后角＝5°，副偏角＝5°，斜切削刃角＝-5°
工件：JIS型号SUJ2(ASTM52100)的热处理材料
切削条件
工件硬度：HRc 60-62
切削速度V＝150mm/min
切削深度d＝0.15mm
进给量f＝0.14mm/rev
冷却液：不提供
加工类型：外周的连续加工
在表I中概括了这个评估试验的结果。
[表I]
-实施例2-
表II的样本No.61至No.72表示：对于被钎焊接合至ISO型号CNGA120404的超硬基体金属且其中硬质烧结体的刀具材料被应用于基体金属的参与切削的角部的表面的毛坯材料而言，当使用研磨机通过自动磨削执行外周加工时，通过调节外周部压靠在砂轮上的角度来磨削形成了包括刀尖R的两边的后刀面的外周部，然后产生具有80°的顶角、7°的后角的刀具几何形状。在安装ISO型号CNGA120404的切削刀具时，切削刀具被安装在用于实现实施例所述的切削几何形状的保持件上，并且执行切削。
刀具材料是这样的：TiC粉末、ZrC粉末、Al2O3粉末和由TiN和Al组成的结合材料粉末被球磨机混合，并且利用超高压力设备在5GPa、1500℃的条件下进行烧结。使用陶瓷，陶瓷含有：TiC、ZrC、Al2O3粉末，其每一者的体积百分比为20％且平均粒径为1μm；以及其余部分，其包括主要由Tin构成的Ti化合物、诸如Al或Si的氮化物、硼化物、氧化物等Al化合物以及非常小量的W或Co化合物。
No.61至No.63的切削刀具是以下常规产品：通过平面研磨机以与刀具底面平行的方式磨削前刀面，然后通过自动磨削来加工外周以形成刀具侧面、刀尖R部和后刀面，然后松开夹头的保持，接着使处于旋转状态的砂轮的倾斜了特定角度的磨削面与切削刃脊线部接触，并且在支撑轴旋转的同时使负倒棱形成有恒定角度，因此切削刀具具有0°的前角和从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小的恒定宽度。
通过以下制造方法生产No.64至No.66的切削刀具中的每一者：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，刀具几何形状具有负倒棱，负倒棱从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小。
同样对于No.67至No.72的切削刀具而言，采用以下制造方法：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，其中，负倒棱由该制造方法形成，负倒棱从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小，接着通过利用leutor进行手动加工，仅在一侧的切削刃上形成具有恒定宽度的负倒棱，负倒棱的宽度从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小。
对于No.70至No.72的切削刀具而言，在形成负倒棱之后，通过刷式珩磨装置形成在平面图为0.005mm的圆角珩磨。
当这些切削刀具安装在下述切削几何形状的刀具保持件中时，在下述条件下通过切削下述工件来分别评估这些切削刀具。
刃倾角＝-5°，副前角＝-5°，端后角＝5°，副后角＝5°，副偏角＝5°，斜切削刃角＝-5°
工件：JIS型号NCF718(AMS5662)的热处理材料
切削条件
工件硬度：HRc 43-44
切削速度V＝200mm/min
切削深度d＝0.25mm
进给量f＝0.2mm/rev
冷却液：提供(湿式切削)
加工类型：端面的连续加工
在表II中概括了这个评估试验的结果。
[表II]
*1在用于切削的切削刃的前刀面面向上侧的情况下从后刀面观察时的左侧
*2在用于切削的切削刃的前刀面面向上侧的情况下从后刀面观察时的右侧
-实施例3-
对于被钎焊接合至ISO型号DNGA150404用的超硬基体金属且其中具有不同几何形状的几种硬质烧结体的刀具材料被应用于基体金属的参与切削的角部的表面的毛坯材料而言，利用自动研磨机通过后续的自动磨削来加工刀尖R部、刀具侧面和后刀面，并且获得DNGA150408、DNGA150412和DNGA150416用的试验切削刀具(表III的样本No.71至No.90)。在下述条件下评估各个切削刀具。
刀具材料是这样的：cBN粉末、TiC粉末、ZrC粉末、Al2O3粉末和由TiN和Al组成的结合材料粉末被球磨机混合，并且利用超高压力设备在5GPa、1500℃的条件下进行烧结。使用陶瓷，陶瓷含有：cBN粉末，其体积百分比为59％且平均粒径为1μm；ZrC、TiC、Al2O3粉末，其每一者的体积百分比为7％；以及其余部分，其包括主要由Tin构成的Ti化合物、诸如Al或Si的氮化物、硼化物、氧化物等Al化合物以及非常小量的W或Co化合物。
No.71至No.73的切削刀具是以下常规产品：通过平面研磨机以与刀具底面平行的方式磨削前刀面，然后通过自动磨削来加工外周以形成刀具侧面、刀尖R部和后刀面，然后松开夹头的保持，接着使处于旋转状态的砂轮的倾斜了特定角度的磨削面与切削刃脊线部接触，并且在支撑轴旋转的同时使负倒棱形成有恒定角度，因此切削刀具具有0°的前角和从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小的恒定宽度。
通过以下制造方法生产No.74至No.76的切削刀具中的每一者：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，刀具几何形状具有负倒棱，负倒棱从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小。
同样对于No.77至No.79的切削刀具而言，采用以下制造方法：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，其中，负倒棱由该制造方法形成，负倒棱从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小，接着通过利用手动研磨机(商品名:leutor)进行手动加工，仅在一侧的切削刃上形成具有恒定宽度的负倒棱，负倒棱的宽度从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小。
同样对于No.80至No.87的切削刀具而言，采用以下制造方法：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着在用作斜切削刃的一侧上，将预备负倒棱磨削成使得宽度在直线切削刃侧(而非刀尖R部侧)逐渐增大的形状，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，在切削刃的用于副切削刃的一侧上，刀具几何形状具有从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小的负倒棱，而在切削刃的用于斜切削刃的一侧上，刀具几何形状具有从刀尖R部的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置恒定不变或逐渐增大的负倒棱。
当各切削刀具安装在下述切削几何形状的刀具保持件中时，在下述条件下通过切削下述工件来评估各切削刀具。
刃倾角＝-7°，副前角＝-5°，端后角＝7°，副后角＝5°，副偏角＝32°，斜切削刃角＝-3°
工件：JIS型号NCF718(AMS5662)的热处理材料
切削条件
工件硬度：HRc 43-44
切削速度V＝300mm/min
切削深度d＝0.25mm
进给量f＝0.2mm/rev
冷却液：提供(湿式切削)
加工类型：外周的连续加工
在表III中概括了这个评估试验的结果。
[表III]
*1在用于切削的切削刃的前刀面面向上侧的情况下从后刀面观察时的左侧
*2在用于切削的切削刃的前刀面面向上侧的情况下从后刀面观察时的右侧
-实施例4-
用表IV的样本编号No.91至No.143表示且其中具有不同几何形状的几种硬质烧结体的刀具材料被应用于基体金属的参与切削的角部的表面的切削刀具被试制，并且在下述条件下进行切削评估。
刀具材料是这样的：cBN粉末和由TiN和Al组成的结合材料粉末被球磨机混合，并且利用超高压力设备在5GPa、1500℃的条件下进行烧结。使用cBN烧结体，cBN烧结体含有：cBN颗粒，其体积百分比为60％且平均粒径为1μm；以及其余部分，其包括主要由Tin构成的Ti化合物、诸如Al或Si的氮化物、硼化物、氧化物等Al化合物以及非常小量的W或Co化合物。
对于除了No.131之外的切削刀具而言，利用研磨机通过后续的自动磨削对毛坯材料(其中一小块刀具材料被钎焊接合到ISO型号DNGA150404用的超硬基体金属上)进行自动磨削，以自动加工刀尖R部、刀具侧面和后刀面，并由此形成刀具几何形状。
对于除No.131以外的毛坯材料而言，在通过自动磨削进行刀尖R部、刀具侧面和后刀面的自动磨削来实现外周加工之前，由平面研磨机同时切削底面和上表面以及刀具材料，使得厚度被调节至4.90mm。No.131是厚度为4.90mm且整体由与刀具材料相同的材料的硬质烧结体构成的毛坯材料。
对于这些毛坯材料而言，通过Agathon AG制造的磨削装置400COMBI进行该磨削过程的一部分或全部，并且完成具有表IV中的切削刃几何形状的切削刀具。
对于表IV中的No.91至No.104的切削刀具而言，将一小块刀具材料钎焊接合到基体金属上，然后对毛坯材料执行磨削加工，并且获得所需刀具几何形状和各种切削刃几何形状。
另外，对于No.105至No.109的切削刀具而言，在自动磨削时，通过调节外周部压靠在砂轮上的角度来磨削形成了包括刀尖R的两边的后刀面的外周部，然后产生具有30°至90°的顶角、0°的后角的刀具几何形状。对于具有除55°以外的顶角的各个刀具而言，在安装具有ISO型号DNGA150404的几何形状的切削刀具时，切削刀具被安装在用于实现实施例所述的切削几何形状的保持件上，并且执行切削。
No.91至No.96的切削刀具是以下常规产品：通过平面研磨机以与刀具底面平行的方式磨削前刀面，然后在刀具被夹头沿厚度方向夹持的情况下通过自动磨削来加工外周以形成刀具侧面、刀尖R部和后刀面，然后在不松开夹头的保持的情况下，使处于旋转状态的砂轮的围绕与刀具底面(或前刀面)垂直且作为支撑轴的轴线倾斜了特定角度的磨削面与切削刃脊线部接触，并且在支撑轴旋转的同时使负倒棱形成有恒定角度，因此切削刀具具有0°的前角，并且负倒棱具有从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小的恒定宽度。
与No.91至No.96的切削刀具类似，对于No.110的切削刀具而言，在直到外周被加工之后，然后手动地形成以下负倒棱：即，负倒棱从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小，在刀尖R部处具有恒定宽度W1，以及负倒棱成形为台阶形式且具有自与直线切削刃连接的位置起的恒定宽度W2。
No.97、No.98的切削刀具是以下常规产品：通过平面研磨机以平行于刀具底面的方式磨削前刀面，然后在刀具被夹头沿厚度方向夹持的情况下对外周执行磨削加工以形成刀具侧面、刀尖R部和后刀面，然后松开夹头的保持，接着将刀具倾斜地安装在平面研磨机上，对前刀面执行磨削加工，最后使处于旋转状态的砂轮的倾斜了特定角度的磨削面与切削刃脊线部接触，并且在支撑轴旋转的同时使负倒棱形成有恒定角度。
与No.97、No.98的切削刀具类似，对于No.115的切削刀具而言，在直到外周被加工之后，通过刷式珩磨装置对切削刃执行珩磨处理，而不形成负倒棱。
通过以下方法生产No.99至No.109、No.111至No.114和No.116至No.143的切削刀具中的每一者：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。No.99至No.109、No.111至No.113、No.117至No.124、No.127至No.129和No.131至No.143具有本发明的刀具几何形状。
对于No.115和No.132至No.135的切削刀具而言，执行外周的加工、负倒棱的加工和前刀面的加工，然后通过刷式珩磨装置在切削刃上形成在平面图为0.0005μm的圆角珩磨。
对于No.136至No.139的切削刀具而言，执行外周的加工、负倒棱的加工和前刀面的加工，然后通过刷式珩磨装置在切削刃上形成在平面图为0.02μm的圆角珩磨。
对于No.140至No.143的切削刀具而言，在执行外周的加工之后，不松开夹头保持毛坯材料的状态，并且加工前刀面而不磨削负倒棱，接着通过刷式珩磨装置从刀尖R部的后刀面侧挤压刷子，从而在切削刃上形成在平面图为0.02μm至0.06μm的圆角珩磨。
当这些切削刀具安装在用于实现下述切削几何形状的刀具保持件中时，在下述条件下通过切削下述工件来分别评估这些切削刀具。
刃倾角＝-7°，副前角＝-5°，端后角＝7°，副后角＝5°，副偏角＝32°，斜切削刃角＝-3°
工件：JIS型号SUJ2(ASTM52100)的热处理材料
切削条件
工件硬度：HRc 58-60
切削速度V＝200mm/min
切削深度d＝0.2mm
进给量f＝0.13mm/rev
冷却液：不提供
加工类型：外周的连续加工
在表IV中概括了这个评估试验的结果。
[表IV]
-实施例5-
对于被钎焊接合至ISO型号CNGA120404用的超硬基体金属且其中具有不同几何形状的几种硬质烧结体的刀具材料被应用于基体金属的参与切削的角部的表面的毛坯材料而言，利用自动研磨机自动加工刀尖R部、刀具侧面和后刀面，并且用表V的样本编号No.151至No.165表示的CNGA120408、CNGA120412、CNGA120416的切削刀具被试制，并且在下述条件下进行切削评估。
刀具材料是这样的：cBN粉末和由TiN和Al组成的结合材料粉末被球磨机混合，并且利用超高压力设备在5GPa、1500℃的条件下进行烧结。使用cBN烧结体，cBN烧结体含有：cBN颗粒，其体积百分比为65％且平均粒径为0.5μm；以及其余部分，其包括主要由Tin构成的Ti化合物、诸如Al或Si的氮化物、硼化物、氧化物等Al化合物以及非常小量的W或Co化合物。
No.151至No.153的切削刀具是以下常规产品：通过平面研磨机以与刀具底面平行的方式磨削前刀面，然后通过自动磨削来加工外周以形成刀具侧面、刀尖R部和后刀面，然后松开夹头的保持，接着使处于旋转状态的砂轮的倾斜了特定角度的磨削面与切削刃脊线部接触，并且在支撑轴旋转的同时使负倒棱形成有恒定角度，因此切削刀具具有0°的前角，并且负倒棱具有从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小的恒定宽度。
通过以下制造方法生产No.154至No.156和No.163至No.165的切削刀具中的每一者：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，刀具几何形状具有负倒棱，负倒棱从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小。对于No.163至No.165的切削刀具而言，在加工外周时，对副切削刃和斜切削刃进行磨削加工，以便形成最大弯曲半径为24mm的弯曲切削刃，并且弯曲切削刃与刀尖R部的切削刃在切削刃连接点Q1和Q2处连接。
同样对于No.157至No.162的切削刀具而言，采用以下制造方法：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，其中，负倒棱由该制造方法形成，负倒棱从刀尖R部的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小，接着通过利用leutor进行手动加工，仅在一侧的切削刃上形成具有恒定宽度的负倒棱，负倒棱的宽度从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小。
对于No.159至No.162的切削刀具而言，在形成负倒棱之后，通过刷式珩磨装置在切削刃上形成在平面图为0.005mm的圆角珩磨。
当这些切削刀具安装在用于实现下述切削几何形状的刀具保持件中时，在下述条件下通过切削下述工件来分别评估这些切削刀具。
刃倾角＝-5°，副前角＝-5°，端后角＝5°，副后角＝5°，副偏角＝5°，斜切削刃角＝-5°
工件：JIS型号NCF718(AMS5662)的热处理材料
切削条件
工件硬度：HRc 43-44
切削速度V＝200mm/min
切削深度d＝0.2mm
进给量f＝0.3mm/rev
冷却液：提供(湿式切削)
加工类型：端面的连续加工
在表V中概括了这个评估试验的结果。
[表V]
*1在用于切削的切削刃的前刀面面向上侧的情况下从后刀面观察时的左侧
*2在用于切削的切削刃的前刀面面向上侧的情况下从后刀面观察时的右侧
-实施例6-
对于被钎焊接合至ISO型号CNGA120404用的超硬基体金属且其中具有不同几何形状的几种硬质烧结体的刀具材料被应用于基体金属的参与切削的角部的表面的毛坯材料而言，利用自动研磨机通过后续的自动磨削来加工刀尖R部、刀具侧面和后刀面，并且获得CNGA120408、CNGA120412和CNGA120416用的试验切削刀具(表VI的样本No.171至No.196)。在下述条件下评估各个切削刀具。
刀具材料是这样的：cBN粉末和由TiN和Al组成的结合材料粉末被球磨机混合，并且利用超高压力设备在5GPa、1500℃的条件下进行烧结。使用陶瓷，陶瓷含有：cBN粉末，其体积百分比为62％且平均粒径为0.5μm；以及其余部分，其包括主要由Tin构成的Ti化合物、诸如Al或Si的氮化物、硼化物、氧化物等Al化合物以及非常小量的W或Co化合物。
No.171至No.173的切削刀具是以下常规产品：通过平面研磨机以与刀具底面平行的方式磨削前刀面，然后通过自动磨削来加工外周以形成刀具侧面、刀尖R部和后刀面，然后松开夹头的保持，接着使处于旋转状态的砂轮的倾斜了特定角度的磨削面与切削刃脊线部接触，并且在支撑轴旋转的同时使负倒棱形成有恒定角度，因此切削刀具具有0°的前角，并且负倒棱具有从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小的恒定宽度。
通过以下制造方法生产No.174至No.176的切削刀具中的每一者：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，刀具几何形状具有负倒棱，负倒棱从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小。
同样对于No.177至No.179的切削刀具而言，采用以下制造方法：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着磨削预备负倒棱，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，其中，负倒棱由该制造方法形成，负倒棱从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小，接着通过利用手动研磨机(商品名:leutor)进行手动加工，仅在一侧的切削刃上形成具有恒定宽度的负倒棱，负倒棱的宽度从刀尖R部切削刃的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置不逐渐减小(另一侧上的负倒棱的宽度到与直线切削刃连接的位置逐渐减小)。
同样对于No.180至No.196的切削刀具而言，采用以下制造方法：即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着在副切削刃侧上，与实施例3(表III)的No.80至No.87类似，形成具有恒定宽度的预备负倒棱，而在用作斜切削刃的一侧上，将预备负倒棱磨削成使得宽度在直线切削刃侧(而非刀尖R部侧)逐渐增大的形状，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，在切削刃的用于副切削刃的一侧上，刀具几何形状具有从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小的负倒棱，而在切削刃的用于斜切削刃的一侧上，刀具几何形状具有从刀尖R部的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置恒定不变或逐渐增大的负倒棱。
对于No.188至No.190的切削刀具而言，与实施例5的No.159至No.162类似，在制造本发明的刀具之后，利用刷式珩磨装置在切削刃上形成在平面图为0.002mm的圆角珩磨。
对于No.191至No.193的切削刀具而言，采用以下制造方法：通过自动磨削来加工毛坯材料(其中，硬质烧结体的刀具材料被钎焊接合至具有预磨削底面和前刀面的超硬基体金属，使得刀具材料的上表面从基体金属的上表面向上突出)的外周以形成刀具侧面、刀尖R部和后刀面，并且即使在执行外周的加工之后，也不松开夹头保持毛坯材料的状态，接着在刀具材料的副切削刃侧上，形成具有恒定宽度的预备负倒棱，而在用作斜切削刃的一侧上，将预备负倒棱磨削成使得宽度在直线切削刃侧(而非刀尖R部侧)逐渐增大的形状，随后磨削前刀面。切削刀具具有本发明的刀具几何形状，在切削刃的用于副切削刃的一侧上，刀具几何形状具有从刀尖R的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小的负倒棱，而在切削刃的用于斜切削刃的一侧上，刀具几何形状具有从刀尖R部的顶点到刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置恒定不变或逐渐增大的负倒棱。
由于使用其中刀具材料的上表面从基体金属的上表面向上突出的毛坯材料，因此可以在用作刀具材料的斜切削刃的一侧上形成具有宽度在直线切削刃侧(而非刀尖R部侧)上逐渐增大的形状的预备负倒棱，而不同时切削基体金属或如果有的话也是同时切削很小的量。
对于No.194至No.196的切削刀具而言，与No.188至No.190类似，在制造本发明的刀具几何形状之后，利用刷式珩磨装置在切削刃上形成在平面图为0.002mm的圆角珩磨，接着通过PVD电弧离子镀机将厚度为1μm的TiAlN膜涂覆在表面上。
当各切削刀具安装在下述切削几何形状的刀具保持件中时，在下述条件下通过切削下述工件来评估各切削刀具。
刃倾角＝-5°，副前角＝-5°，端后角＝5°，副后角＝5°，副偏角＝5°，斜切削刃角＝-5°
工件：JIS型号NCF718(AMS5662)的热处理材料
切削条件
工件硬度：HRc 43-44
切削速度V＝300mm/min
切削深度d＝0.2mm
进给量f＝0.13mm/rev
冷却液：提供(湿式切削)
加工类型：外周的连续加工
在表VI中概括了这个评估试验的结果。
[表VI]
*1在用于切削的切削刃的前刀面面向上侧的情况下从后刀面观察时的左侧
*2在用于切削的切削刃的前刀面面向上侧的情况下从后刀面观察时的右侧
从评估试验的上述结果可以看出，利用本发明的切削刀具，即使在加工难切削材料的情况下，也可以实现稳定的寿命。另外，由于减少了加工时的颤动，因此能够获得具有更好纹理和更少加工变质层的加工面。
附图标记列表
1 切削刀具
1A 毛坯材料
2 基体金属
2a 上表面
2b 底面
2c 侧面
2d 结合面
3 支座
4 刀具材料
4a 上表面
5 刀尖R部
6 后刀面
7 前刀面
8 切削刃
8a 刀尖R部的切削刃脊线
8b 直线切削刃脊线
9 负倒棱
9A 预备负倒棱
10 倒角部
11 夹头
12 砂轮
13 抛光条纹
14 圆角珩磨面
21 低刚性部
22 高刚性部
23 配合部
24 颈部
25 油孔
26 副切削刃部
27 斜切削刃部
28 覆层
P 刀尖部切削刃的顶点
Q1 第一点
Q2 第二点

Claims (11)

1.一种切削刀具，其包括参与切削的表面，为所述表面使用由cBN基烧结体、陶瓷和金属陶瓷中的一者构成的刀具材料，所述切削刀具包括：后刀面；刀尖R部；前刀面，其具有正前角；以及负倒棱，其具有设置在所述前刀面与所述后刀面之间的不相等的宽度，其中，所述刀尖R部的半径为0.4mm以上且2.4mm以下，所述刀尖R部的顶角α为30°以上且95°以下，
所述刀尖R部的所述顶角的二等分面的位置处的前角β为1°以上且10°以下，
所述前刀面与具有不相等宽度的所述负倒棱相交的脊线和所述后刀面与具有不相等宽度的所述负倒棱相交的脊线在平面图中不平行，并且至少在所述负倒棱的相对于作为刀尖R部切削刃的顶点的边界而言的一侧，具有不相等宽度的所述负倒棱的宽度从所述刀尖R部切削刃的所述顶点到所述刀尖R部切削刃与直线切削刃连接的位置逐渐减小，并且用W1表示平面图中具有不相等宽度的所述负倒棱在所述刀尖R部切削刃的所述顶点处的宽度，以及用W2表示平面图中具有不相等宽度的所述负倒棱在所述刀尖R部切削刃与所述直线切削刃连接的位置处的宽度，则所述W1为0.04mm以上且0.2mm以下，以及所述W1与所述W2之比为1.5以上。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，
其中，所述刀具材料与所述基体金属的参与切削的角部一体地保持在一起，并且在所述刀具材料中形成所述后刀面、所述刀尖R部、所述切削刃和具有不相等宽度的所述负倒棱。
3.根据权利要求1或2所述的切削刀具，
其中，所述刀尖R部的半径为0.8mm、1.2mm和1.6mm中的一者，
所述刀尖R部的顶角α为35°、55°、60°、80°和90°中的一者，
所述前角β为1°以上且7°以下，并且
所述W1与所述W2之比为1.5以上且200以下。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的切削刀具，
其中，所述W1与所述W2之比为2以上且60以下。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的切削刀具，
其中，在具有不相等宽度的所述负倒棱中，在相对于作为所述刀尖R部切削刃的所述顶点的所述边界而言的一侧，所述宽度从所述刀尖R部切削刃的所述顶点到所述刀尖R部切削刃与所述直线切削刃连接的位置逐渐减小，并且在相对于作为所述刀尖R部切削刃的所述顶点的所述边界而言的另一侧，所述宽度到与所述直线切削刃连接的位置恒定不变或逐渐增大。
6.根据权利要求5所述的切削刀具，
其中，所述刀具材料与所述基体金属的参与切削的角部一体地保持在一起，所述基体金属包括具有不相等宽度的倒角部，在所述倒角部中，宽度随着远离所述角部而逐渐增大，所述倒角部与所述宽度恒定不变的所述另一侧上的所述负倒棱连接，并且用M1表示平面图中在所述倒角部的相对于所述角部而言的相反侧的端部处沿所述基体金属的侧面的法线方向的倒角宽度，以及用M2表示平面图中在所述角部的端部处沿所述侧面的法线方向的倒角宽度，则所述M1与所述M2之比被设定为1.2以上且100以下。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的切削刀具，
其中，所述切削刃具有宽度为0.03mm至0.3mm的圆角珩磨面。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的切削刀具，还包括覆层，所述覆层由碳化物，氮化物，硼化物，或者钛、铝、硅、铬和锆的氧化物构成。
9.一种制造根据权利要求1至8中的任一项所述的切削刀具的方法，所述方法包括如下步骤：
通过研磨机的夹头沿厚度方向夹紧和保持毛坯材料，所述毛坯材料包括参与切削的表面，为所述表面使用由cBN基烧结体、陶瓷和金属陶瓷中的一者构成的刀具材料，所述夹头具有可控的位置和姿势；将所述刀具材料压靠在砂轮的端面上且在这种状态下使所述研磨机旋转；磨削所述刀具材料；以及形成所述后刀面、具有不相等宽度的所述负倒棱以及所述前刀面，
其中，在基本上被视为待磨削对象的刀具材料上执行所述前刀面的磨削，并且所述砂轮的磨削面沿形成正前角的方向相对于所述刀具材料的上表面倾斜，
在所述夹头不松开对所述毛坯材料的保持的情况下通过改变所述夹头的姿势和位置来执行上述步骤。
10.根据权利要求9所述的制造切削刀具的方法，
其中，在磨削所述后刀面和具有恒定宽度的预备负倒棱之后执行所述前刀面的磨削，并且通过所述前刀面的磨削将所述预备负倒棱的相对于作为所述刀尖R部切削刃的所述顶点的所述边界而言的至少一侧改变成具有不相等宽度的所述负倒棱。
11.根据权利要求9或10所述的制造切削刀具的方法，
其中，当磨削所述后刀面和所述前刀面时，在所述后刀面上沿与刀具的厚度方向垂直的方向形成抛光条纹，以及在所述前刀面上沿与所述角部的二等分线垂直的方向形成抛光条纹。
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