CN106029272B - 切削刀片和切削工具 - Google Patents

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Abstract

提供可以同时地达成高进给加工和精修加工的切削刀片。具有上表面(21)、下表面(91)以及将这些表面连接的侧面(61)，在上表面(21)与侧面(61)的交叉棱线形成有切削刃。切削刃至少由主切削刃(33)、与主切削刃(33)连接的拐角刃(34)、以及相对于拐角刃(34)而配置在与主切削刃(33)相反的一侧的曲线状的修光刃(35)构成。主切削刃(33)与修光刃(35)的弦所成的角度θ是155°≦θ＜180°，在修光刃(35)形成有正刃带。

Description

切削刀片和切削工具
技术领域
本发明涉及在切削加工用的工具中使用的切削刀片、以及切削工具。
背景技术
一直以来，存在如专利文献1所记载的高进给加工用的切削刀片。高进给加工用的切削刀片是如下的工具：将切入角设定得较小，使相同进给量时的切屑较薄，降低对切削刃的负担，从而可以提高进给量。最近，为了进一步的生产性提高，存在同时地达成“高进给加工”和“精修加工(令加工面平滑而使质量提高的加工)”的要求。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-069578号公报
专利文献2：日本专利第5007853号公报。
发明内容
发明要解决的课题
针对同时地达成“高进给加工”和“精修加工”这一要求，在专利文献1的切削刀片中不能够充分地应对。于是，考虑在切削刀片具备用于使表面粗糙度提高的切削刃，所谓的修光刃(也称为平剖刃)，但应该为充分地考虑到如后所述的切削阻力的其他因素的构造。
因而，本发明的目的在于，提供可以同时达成“高进给加工”和“精修加工”的切削刀片。
用于解决课题的方案
本发明的第一方式提供切削刀片(10)，该切削刀片(10)是具有上表面(21)、下表面(91)以及将前述上表面(21)和前述下表面(91)连接的侧面(61)的切削刀片(10)，在前述上表面(21)与前述侧面(61)的交叉棱线形成有切削刃，前述切削刃至少由主切削刃(33)、与该主切削刃(33)连接的拐角刃(34)、以及相对于该拐角刃(34)而配置在与前述主切削刃(33)相反的一侧的向外侧鼓起的曲线状的修光刃(35)构成，前述主切削刃(33)与前述修光刃(35)的弦所成的角度θ是155°≦θ＜180°，在前述修光刃(35)形成有刃带(41)，该刃带(41)是正刃带(positive land)。
本发明的第二方式提供切削刀片(10)，该切削刀片(10)是具有上表面(21)、下表面(91)以及将前述上表面(21)和前述下表面(91)连接的侧面(61)的切削刀片(10)，在前述上表面(21)与前述侧面(61)的交叉棱线形成有切削刃，前述切削刃至少由主切削刃(33)、与该主切削刃(33)连接的拐角刃(34)、以及相对于该拐角刃(34)而配置在与前述主切削刃(33)相反的一侧的直线状的修光刃(35)构成，前述主切削刃(33)与前述修光刃(35)所成的角度θ是155°≦θ＜180°，在前述修光刃(35)形成有刃带(41)，该刃带(41)是正刃带。
本发明的第三方式在于，具备第一或第二方式所涉及的切削刀片的切削工具。
发明的效果
由于本发明的切削刀片是适于高进给加工的切削刃形状，同时具备修光刃，因而精修表面粗糙度与现有的高进给用切削刀片相比而提高。而且，由于适当地确定主切削刃与前述修光刃所成的角度，并且在修光刃形成有刃带角为正角度的正刃带，因而施加于修光刃的切削阻力降低。由此，安装了本发明的切削刀片的切削工具能够进行稳定的加工。
附图说明
图1是从上表面侧观察本发明的第一实施方式所涉及的切削刀片的立体图。
图2是从下表面侧观察第一实施方式所涉及的切削刀片的立体图。
图3是第一实施方式所涉及的切削刀片的俯视图。
图4是示出从图3的IV方向观察第一实施方式所涉及的切削刀片的形状的侧视图。
图5是安装有第一实施方式所涉及的切削刀片的切削工具的侧视图。
图6是从另一角度观察图5的切削工具的侧视图。
图7是图5的切削工具的仰视图。
图8是将图5的切削工具的刀片安装座放大而示出的立体图。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的一个实施方式。此外，在本说明书和权利要求书的记载中，使用“上表面”或“下表面”等与空间内的方向的表达相伴的术语，但这是为了方便起见，而不是企图规定空间内的绝对方向或位置关系。只要未特别地讲明，例如“高”或“低”等术语之类的其他的表示空间内的方向或位置关系的术语出现的情况也是同样的。
图1是示出本发明的切削刀片的第一实施方式的立体图。图2是从另一角度观察图1的切削刀片的立体图。图3是图1的切削刀片的俯视图。图4是示出通过向视法从A方向观察图3的形状的投影图。
如图1至图3所示，切削刀片10是由分别具有两条长边和短边且相对的大致长方形状的上表面21和下表面91以及将它们连接的侧面61形成的、基本形状为大致长方体的形状。如果使用作为俯视图的图3来严格地说明，则上表面21的一对长边部31平行地形成，短边部32A和32B的各个具有两个弯曲部且分割成三个部位而构成。长边部31与短边部32A和32B经由平滑的曲线部而连接。
下表面91也为与上表面21相同的形状，与在图3的下方描绘的上表面21的短边部32A相同的形状的短边部32Ab(图2)形成于在图3的上方描绘的上表面的短边部32B的背侧，与在图3的上方描绘的上表面21的短边部32B相同的形状的短边部32Bb(图2)形成于在图3的下方描绘的上表面21的短边部32A的背侧。即，切削刀片10与贯通上下表面而形成的贯通孔81的中心轴线正交，而且为围绕与包括上表面21的长边部31的侧面61的部分正交的轴线C1旋转180°对称的形状。
虽然未对将上表面21和下表面91相连的侧面61的大部分赋予隙角，但对与上表面21的短边部32A的一部分和下表面91的短边部的一部分(相当于后述的“内切削刃”的部位)连接的侧面部分61A赋予隙角。
在切削刀片10中，仅仅将在图3的下方描绘的短边部32A与侧面61的交叉棱线部用作切削刃，未将长边部31或在图3的上方描绘的短边部32B与侧面61的交叉棱线部用作切削刃。即，切削刀片10在上表面21和下表面91各具有一个切削刃，围绕轴线C1旋转180°而安装于主体的刀片座，即，一个可以使用两次的切削刀片。由于在上表面21形成的切削刃和在下表面91形成的切削刃为相同的形状，因而以下只对在上表面21形成的切削刃进行说明，对下表面侧的切削刃省略说明。
切削刃由四个部位构成，自与在图3的右下描绘的曲线部连接的部位起按照顺序，为主切削刃33、拐角刃34、修光刃35、内切削刃36。主切削刃33在切削刃的各部位中比较长，在该部位进行主要的加工。修光刃35位于夹着拐角刃34而与主切削刃33相反的一侧，为平缓地向外侧鼓起的圆弧形状。具体而言，修光刃35的曲率半径为400mm。修光刃35对主切削刃33加工后的面进一步进行精修加工，使精修面的表面粗糙度改善。在本实施方式中，主切削刃33与圆弧状的修光刃35的弦所成的角度θ是钝角，具体而言，以θ=165°交叉。与修光刃35以钝角交叉的内切削刃36与主切削刃33或修光刃35相比而相当地短，在进行一边使工具以螺旋状活动一边挖进的螺旋加工、或一边使工具倾斜地下降一边挖进的倾斜加工时，有助于行进方向后方的切削。
如图3所示，在上表面21，与切削刃邻接而形成有刃带41，进一步与刃带41邻接而形成有作为前倾面起作用的下降倾斜面22。刃带宽度与俯视时的下降倾斜面22的宽度相比而极细，取决于位置而不同，但是大约为下降倾斜面22的1/15左右的宽度。在切削刀片10中，刃带41的刃带角取决于位置而不同。具体而言，与主切削刃33邻接的刃带41的刃带角大致为0°，与修光刃35邻接的刃带的刃带角为8°。即，主切削刃33的刃带41是负刃带(negative land)，修光刃35的刃带41为正刃带。另外，与拐角刃34邻接的刃带41的刃带角从与主切削刃33的刃带41连接的连接部直至与修光刃35的刃带41连接的连接部，以大致一定的比例逐渐地从0°变化至8°。与内切削刃36邻接而形成的刃带41也为正刃带，其刃带角与修光刃35的刃带角相等。
图4是从由图3的箭头IV表示的方向，即从与和短边部32A一起形成切削刃的侧面61相对的方向观察切削刀片10的图。如图4所示，切削刃沿随着从主切削刃33朝向内切削刃36而接近于下表面91的方向倾斜。即，在为了围绕轴线C1旋转180°并安装于主体的刀片安装座而以与在上表面21形成的刀片安装座抵接的抵接面23为高度的基准时，切削刃倾斜，使得主切削刃33的端部位于比内切削刃36的端部更高的位置。另外，如从附图得知的，在以抵接面23为高度的基准时，除了拐角刃34附近的极少部分以外，主切削刃33的大部分都位于比抵接面23更高的位置，修光刃35一方则整体位于比抵接面23更低的位置。
如上所述，对构成内切削刃36的侧面部分61A赋予隙角。另外，在上表面21，与刃带41邻接而形成有被赋予正的前倾角的下降倾斜面22。进一步在抵接面23与长边部31之间配置有斜面72，沿着该斜面72与抵接面23的交叉棱线形成有防裂纹斜面71。在制造如本实施方式的切削刀片10那样具有两条长边和短边的、基本形状形成有长方形的面的切削刀片时，如果特别地考虑烧结所导致的成形，则增大上表面21与斜面72的交叉部分的角度在抑制贯通孔81附近的裂纹的产生方面是优选的。而且，不是以该交叉部分整体作为棱线而相连，而是经由倒角后的形状的防裂纹斜面71来相连，由此能够进一步有效地抑制制造时的裂纹产生。
接着，使用图5至图8来对安装有本实施方式的切削刀片10的切削工具进行说明。在大致圆筒状的主体100的前端部分，沿着外周等间隔地形成有用于安装切削刀片的刀片安装座101。在本实施方式的主体100，如图7所示，在四处设置有刀片安装座101，在其中的一个刀片安装座101安装有切削刀片10，在剩余的三个，安装有代替修光刃而具有作为前切削刃的副切削刃39的通常的高进给用切削刀片200，例如如专利文献2所公开的切削刀片。
如图5和图6所示，这四个切削刀片由螺丝120固定于刀片安装座101。如图8所示，邻接于与抵接面23抵接的刀片安装座的底面103而形成有用于保护未使用的切削刃免于切屑的保护槽102。该保护槽102比刀片安装座的底面103更形成于主体100的基端侧。由此，在将切削刀片10安装于刀片安装座101时，未参与切削的一方的切削刃被容纳于保护槽102，防止由于飞散的切屑接触而产生的缺口或缺损等。特别地，缺口或缺损可能对修光刃35的切削性能造成重大的影响。本实施方式的切削刀片10为围绕轴线C1旋转180°对称的形状，因而未参与切削的一方的修光刃35被容纳于主体100的中心侧的位置，大致完全地被保护而不与切屑接触。
切削刀片10被安装于主体100，使得修光刃35针对被削件表面而改善精修表面粗糙度。即，切削刀片10被安装于主体100，使得将修光刃35的两端连结的弦相对于与主体的旋转轴线O垂直的平面而大致平行。在该安装状态下，由于在本实施方式中将主切削刃33与修光刃35的弦所成的角度θ设为165°，因而如图5所示，主切削刃33的切入角α成为15°，这成为与高进给用切削刀片以外的旋转切削工具相比而较小的值。如前所述，修光刃35为平缓的圆弧形状。由于本实施方式的切削工具是高进给工具，因而每一刃的进给量较高，为1.0mm左右。而且如前所述，四个切削刀片中的仅仅一个切削刀片使用设置有修光刃35的结构。因此，该修光刃35以约4.0mm这一非常大的每一刃进给量得到良好的精修面。即，在为圆弧形状的修光刃35的情况下，将曲率半径设为400mm等，为非常大的曲率半径，从而实质上通过修光刃35的整个区域来进行切削。由于对与主切削刃33、拐角刃34以及修光刃35连接的侧面61赋予的隙角是0°，因而为了避免侧面61与被削件的接触，切削刀片10向工具的旋转方向前方前倾而安装于主体100。
此外，设置于切削工具的刀片安装座的数量和具备修光刃的切削刀片的安装数量不限定于本实施方式，而是能够考虑切削阻力的增大和精修加工精度的均衡而确定。即，成为针对设置有多个刀片安装座的切削工具而安装至少一个具备修光刃的切削刀片的构成即可。
接着，对切削刀片10所起到的效果进行说明。由于切削刀片10的切削刃与现有的高进给用的切削刀片不同而具备修光刃35，因而与通过现有的切削刀片加工的情况相比，精修表面粗糙度提高。在高进给用切削刀片的情况下，通常主切削刃的切入角较小，因而在将对切削刃施加的切削阻力分解为主分力、背向分力、进给分力时，与高进给用切削刀片以外的切削刀片相比，背向分力的比例变大。因此，在高进给用切削刀片进一步设置修光刃35的结构，背向分力过大。因此考虑，没有实现在高进给用切削刀片设置修光刃这一构思。然而，本发明的发明者们通过如本实施方式的切削刀片10那样与修光刃35邻接而形成正刃带，从而使刃尖锋利而使尖锐度提高。由此，能够极力地抑制由于设置修光刃35而导致的背向分力的增加。另外，通过与承担主要加工而被施加比较大负荷的主切削刃33邻接而形成负刃带，从而强化主切削刃33。由此，能够实现难以产生主切削刃33的缺口或缺损。
在切削刀片10中，还能够使修光刃为直线状。可是，由于在本实施方式中使修光刃35为圆弧形状，因而即使由于制造误差的偏差等而刀片安装座101上的切削刀片10的配置状态以某种程度变化，修光刃35也能够适当地与被削件接触。即例如，虽然在上述的实施方式中切入角α被设定为15°，但是在由于某些情形而切入角变化为14.5°的情况下，如果是直线状的修光刃，则工具内侧的部分与被削件分离而不能参与切削，相对于此，如果是圆弧形状的修光刃，则与被削件接触的状态几乎不变化。在这点上，圆弧形状的修光刃比直线状的修光刃更加有利。
根据本申请发明的基本思想，切削刃不一定必须具备内切削刃36。可是，通过具备内切削刃36，切削刀片10如上所述地提高与正面切削以外的螺旋加工或倾斜加工相对应的性能。即，本实施方式的切削刀片10除了同时达成高进给加工和精修加工之外，还可以进行多种多样的加工。另外，由于对内切削刃36的侧面部分61A赋予隙角，而且邻接形成有正刃带，因而刃尖变得锐利，切削阻力降低。
由于切削刀片10的主切削刃33作为整体而位于比抵接面23更高的位置，因而切削刀片的厚度比通常更大，耐久性提高。另一方面，由于修光刃35位于比抵接面23更低的位置，因而即使将切削刀片10安装于主体100，使得半径方向前倾角(径向前倾角)为负，修光刃35也不比主切削刃33更突出至工具旋转方向T前方侧。由此，能够抑制由于修光刃35比主切削刃33更提前进行切削而可能产生的、修光刃35的缺口或缺损等。
前倾角为正的下降倾斜面22形成于修光刃35的附近，从而即使将修光刃35的后隙面的隙角设为0°，也不生成如从被削件强行掉下那样的切屑。即，下降倾斜面22由于前倾角为正，因而即使考虑被削件的材质或切削工具的旋转速度等而将切削刀片10向工具旋转方向前方侧以某种程度倾斜地安装于主体100，如果下降倾斜面22的轴向前倾角为正的话，则下降倾斜面22也不妨碍切屑的流出。由此，切屑被顺利地从被削件去除。另外，通过将切屑顺利地去除，从而加工面的光泽提高。
以上，以本发明的一个实施方式为例说明了本发明，但除了上述的实施方式以外，本发明还可以进行各种变形。例如，在上述的实施方式中，修光刃35的曲率半径是400mm，但在作为修光刃的效果产生的范围内，可以与切削刀片的大小等一致地适当变更。本申请发明者确认到，如果修光刃35的曲率半径处于100mm以上、450mm以下的范围内，则作为高进给工具用的修光刃而发挥充分的效果。而且，本申请发明者确认到，在曲率半径为100mm以上、200mm以下的范围内时，修光刃35特别有效地起作用。另外，修光刃35的形状不限定于如圆弧形状那样的曲线状，也可以是直线状。
关于主切削刃33与修光刃35的弦所成的角度θ，在上述的实施方式中为165°，但本申请发明者确认到，如果主切削刃33与修光刃35的弦所成的角度θ处于155°≦θ＜180°的范围内，则发挥了充分的效果。
关于各切削刃的刃带，在上述实施方式中，修光刃35为8°的正刃带，在主切削刃33中为0°的负刃带，但是本申请发明者确认到，在修光刃35的刃带的刃带角比0°更大且为10°以下的范围内，如果主切削刃33的刃带的刃带角处于－1°以上、0°以下的范围，则发挥了充分的效果。
在上述实施方式中，主切削刃33、拐角刃34、修光刃35以及内切削刃36成为一列而连接，但也可以是各自未直接连接那样的形状。例如，在主切削刃33与拐角刃34之间，也可以设置与主切削刃33以钝角交叉的微小的直线状的切削刃。

Claims (13)

1.一种切削刀片(10)，是具有上表面(21)、下表面(91)以及将所述上表面(21)和所述下表面(91)连接的侧面(61)的切削刀片(10)，其特征在于，
在所述上表面(21)与所述侧面(61)的交叉棱线形成有切削刃，
所述切削刃至少由主切削刃(33)、与该主切削刃(33)连接的拐角刃(34)、以及相对于该拐角刃(34)而配置在与所述主切削刃(33)相反的一侧的向外侧鼓起的曲线状的修光刃(35)构成，
所述主切削刃(33)与所述修光刃(35)的弦所成的角度θ是155°≦θ＜180°，
在所述修光刃(35)形成有刃带(41)，该刃带(41)是正刃带，
所述切削刃进一步具备内切削刃(36)，该内切削刃(36)相对于所述修光刃(35)而配置在与所述拐角刃(34)相反的一侧，
在所述侧面(61)中，对构成所述内切削刃(36)的侧面部分(61A)赋予隙角。
2.一种切削刀片(10)，是具有上表面(21)、下表面(91)以及将所述上表面(21)和所述下表面(91)连接的侧面(61)的切削刀片(10)，其特征在于，
在所述上表面(21)与所述侧面(61)的交叉棱线形成有切削刃，
所述切削刃至少由主切削刃(33)、与该主切削刃(33)连接的拐角刃(34)、以及相对于该拐角刃(34)而配置在与所述主切削刃(33)相反的一侧的直线状的修光刃(35)构成，
所述主切削刃(33)与所述修光刃(35)所成的角度θ是155°≦θ＜180°，
在所述修光刃(35)形成有刃带(41)，该刃带(41)是正刃带，
所述切削刃进一步具备内切削刃(36)，该内切削刃(36)相对于所述修光刃(35)而配置在与所述拐角刃(34)相反的一侧，
在所述侧面(61)中，对构成所述内切削刃(36)的侧面部分(61A)赋予隙角。
3.一种切削刀片(10)，是俯视时的基本形状为长方形并具有上表面(21)、下表面(91)以及将所述上表面(21)和所述下表面(91)连接的侧面(61)的切削刀片(10)，其特征在于，
在所述上表面(21)的短边与所述侧面(61)的交叉棱线形成有切削刃，
所述切削刃至少由主切削刃(33)、与该主切削刃(33)连接的拐角刃(34)、以及相对于该拐角刃(34)而配置在与所述主切削刃(33)相反的一侧的向外侧鼓起的曲线状的修光刃(35)构成，
所述主切削刃(33)与所述修光刃(35)的弦所成的角度θ是155°≦θ＜180°，
在所述修光刃(35)形成有刃带(41)，该刃带(41)是正刃带，
所述切削刃进一步具备内切削刃(36)，该内切削刃(36)相对于所述修光刃(35)而配置在与所述拐角刃(34)相反的一侧，
在所述侧面(61)中，对构成所述内切削刃(36)的侧面部分(61A)赋予隙角。
4.一种切削刀片(10)，是俯视时的基本形状为长方形并具有上表面(21)、下表面(91)以及将所述上表面(21)和所述下表面(91)连接的侧面(61)的切削刀片(10)，其特征在于，
在所述上表面(21)的短边与所述侧面(61)的交叉棱线形成有切削刃，
所述切削刃至少由主切削刃(33)、与该主切削刃(33)连接的拐角刃(34)、以及相对于该拐角刃(34)而配置在与所述主切削刃(33)相反的一侧的直线状的修光刃(35)构成，
所述主切削刃(33)与所述修光刃(35)所成的角度θ是155°≦θ＜180°，
在所述修光刃(35)形成有刃带(41)，该刃带(41)是正刃带，
所述切削刃进一步具备内切削刃(36)，该内切削刃(36)相对于所述修光刃(35)而配置在与所述拐角刃(34)相反的一侧，
在所述侧面(61)中，对构成所述内切削刃(36)的侧面部分(61A)赋予隙角。
5.根据权利要求3或4所述的切削刀片(10)，其特征在于，所述切削刃沿随着从所述主切削刃(33)朝向所述内切削刃(36)而接近于所述下表面(91)的方向倾斜。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的切削刀片，其特征在于，在所述主切削刃(33)形成有负刃带，其刃带角是－1°以上、0°以下。
7.根据权利要求1或3所述的切削刀片，其特征在于，所述修光刃(35)的曲率半径处于100mm以上、450mm以下的范围。
8.根据权利要求1或3所述的切削刀片，其特征在于，所述修光刃(35)的曲率半径处于100mm以上、200mm以下的范围。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的切削刀片，其特征在于，
在所述上表面(21)的一方的短边与侧面(61)的交叉棱线部形成有第一切削刃，在所述下表面(91)的一方的短边与侧面(61)的交叉棱线部形成有第二切削刃，
所述第二切削刃在与包括所述第一切削刃的侧面部分相对的侧面部分和所述下表面(91)的交叉棱线部形成。
10.根据权利要求1至4中的任一项所述的切削刀片(10)，其特征在于，与所述拐角刃(34)邻接的刃带(41)的刃带角从与所述主切削刃(33)的刃带(41)连接的连接部直至与所述修光刃(35)的刃带(41)连接的连接部以大致一定的比例从0°至逐渐地变化至8°。
11.根据权利要求1至4中的任一项所述的切削刀片(10)，其特征在于，与所述内切削刃(36)邻接而形成的刃带(41)是正刃带，其刃带角与所述修光刃(35)的刃带角相等。
12.一种切削工具，具备根据权利要求1至11中的任一项所述的切削刀片(10)。
13.根据权利要求12所述的切削工具，其特征在于，具备圆筒状的主体(100)，该主体(100)在前端部分沿着外周具有多个刀片安装座(101)，在该多个切削刀片安装座(101)中的至少一个安装有所述切削刀片(10)。
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