CN107107213B - 切削工具以及切削加工物的制造方法 - Google Patents

Abstract

一方式的切削镶刀具备：主体构件，其为柱状体，且具有上表面、下表面以及位于上表面与下表面之间的外周面；以及切削构件，其位于主体构件的外周面的角部，且至少三个面露出，在该三个面中的两个面相交的部分具有切削刃，主体构件具有贯通上表面与下表面的贯通孔。

Description

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

作为在对金属等被切削件进行铣削加工时使用的切削镶刀，已知日本特开2003-231015号公报（专利文献1）所记载的不重磨刀片。专利文献1所记载的不重磨刀片包括由超硬合金或陶瓷等烧结体构成的不重磨刀片主体（主体构件）以及金刚石的刀片（切削刃构件）。在不重磨刀片主体的前刀面的与横向后刀面和前后刀面的交叉部形成有凹部，刀片钎焊于该凹部。

在金刚石的刀片形成有外周切削刃以及底切削刃，即，外周切削刃以及底切削刃由金刚石形成，从而提高切削刃的强度。另外，在不重磨刀片中的从位于旋转方向的前方的前刀面到位于旋转方向的后方的面的范围内形成有贯通孔，通过将紧固螺钉构件插入该贯通孔，从而将不重磨刀片安装于旋转切削工具主体（刀架）。

如专利文献1所记载的切削镶刀那样，在采用切削刃构件与主体构件的凹部接合的结构的情况下，在凹部与贯通孔之间形成有厚度较薄的区域。例如，在使切削镶刀小型化的情况等，在上述的厚度较薄的区域耐久性可能不足。

本发明提供在由主体构件以及切削刃构件构成的情况下具有良好的耐久性的切削镶刀。

发明内容

基于一方式的切削镶刀具备：主体构件，其为柱状体，且具有上表面、下表面以及位于所述上表面与所述下表面之间的外周面；以及切削构件，其位于该主体构件的所述外周面的角部，且至少三个面露出，在该三个面中的两个面相交的部分具有切削刃，所述主体构件具有贯通所述上表面与所述下表面的贯通孔。

附图说明

图1是示出一实施方式的切削工具的立体图。

图2是图1所示的切削工具的侧视图。

图3是图2所示的区域A1的放大图。

图4是从前端侧观察图1所示的切削工具时的俯视图。

图5是图4所示的区域A2的放大图。

图6是示出一实施方式的切削镶刀的立体图。

图7是图6所示的切削镶刀的俯视图。

图8是图6所示的切削镶刀的仰视图。

图9是图6所示的切削镶刀的侧视图。

图10是从A3方向观察图9所示的切削镶刀时的侧视图。

图11是示出一实施方式的切削加工物的制造方法的第一工序的概要图。

图12是示出一实施方式的切削加工物的制造方法的第二工序的概要图。

图13是示出一实施方式的切削加工物的制造方法的第三工序的概要图。

具体实施方式

以下，利用附图对一实施方式的切削镶刀以及切削工具进行详细说明。其中，为了便于说明，以下参照的各图仅简化地示出构成各实施方式的构件中的主要构件。因此，本发明的切削镶刀以及切削工具可以具备本说明书所参照的各图中未示出的任意的构成构件。另外，各图中的构件的尺寸并未如实地示出实际的构成构件的尺寸以及各构件的尺寸比率等。

如图1～5所示，本实施方式的切削工具101具备刀架103、多个切削镶刀1（以下，也称作镶刀1）、以及螺钉105。

刀架103具有旋转轴O1。刀架103是在将配置镶刀1的一方设为前端侧而将前端侧的相反侧设为后端侧时，沿着旋转轴O1从前端侧朝向后端侧延伸的圆柱状体的构件。在用于制造切削加工物的被切削件的切削加工时，刀架103以旋转轴O1为中心而绕旋转轴O1沿旋转方向X1旋转。在本实施方式中，作为圆柱状体的刀架103的中心轴与刀架103的旋转轴O1一致。

以下，将接近旋转轴O1的一侧设为内周侧，将远离旋转轴O1的一侧设为外周侧。另外，将从刀架103的后端侧朝向前端侧的方向设为前端方向，将从刀架103的前端侧朝向后端侧的方向设为后端方向。

作为刀架103，可以使用钢、铸铁、铝合金等。在本实施方式的切削工具101中，使用在上述构件中韧性高的钢。刀架103的大小根据被切削件的大小而适当设定。例如，刀架103的沿着旋转轴O1的方向上的长度设定为30～90mm左右。另外，刀架103的与旋转轴O1正交的方向上的宽度（直径）设定为20～500mm左右。

在刀架103的前端侧的外周侧配置有多个镶刀槽107（以下，也称作槽107）。槽107是供镶刀1安装的部分，在安装镶刀1前，槽107向刀架103的前端侧的外周侧开口。多个槽107可以以绕旋转轴O1旋转对称的方式以等间隔设置，也可以以不等间隔设置。为了抑制向安装于各槽107的镶刀1施加的负载的偏差，优选为等间隔。

由在刀架103配置有多个槽107可知，刀架103的形状并非严格的圆柱体。安装于槽107的镶刀1通过螺钉105固定于刀架103。

在本实施方式中，如图4所示，示出了在刀架103设置有八个槽107且在八个槽107中分别配置有镶刀1的例子。需要说明的是，槽107的数量以及安装于刀架103的镶刀1的数量不限于八个。它们的数量例如也可以为两个、三个、四个、五个、六个或者十个以上。

如图6～10所示，本实施方式的镶刀1由主体构件3以及切削构件5构成，整体为柱状体。主体构件3为柱状体，本实施方式的主体构件3为四棱柱状体。主体构件3具有上表面7、下表面9以及外周面11。外周面11位于上表面7与下表面9之间。

切削构件5位于主体构件3的外周面11的角部。换言之，在主体构件3的外周面11的角部具有的凹部13配置有切削构件5。因此，本实施方式的镶刀1整体为柱状体。

切削构件5固定于主体构件3。在本实施方式中，切削构件5使用焊料等与主体构件3接合。需要说明的是，为了便于视觉上的理解，在图6～10中，对切削构件5的部分施加了由斜线形成的阴影线。

切削构件5是具有对被切削件进行切削的切削刃15的部位，并且是为了形成镶刀1中的高强度的切削刃15而具有高硬度的部位。这样，本实施方式的切削刃15不配置于主体构件3，而是配置于切削构件5。另一方面，主体构件3是镶刀1的基部，在选择构成主体构件3的材质时，无需设定为硬度与切削构件5同等或比切削构件5高。这样，镶刀1由主体构件3以及切削构件5构成，从而能够提高切削刃15的强度，并且抑制镶刀1的制造成本。

作为构成主体构件3的构件的材质，例如可以列举超硬合金或金属陶瓷等。作为超硬合金的组成，例如可以列举WC-Co、WC-TiC-Co以及WC-TiC-TaC-Co。WC-Co通过向炭化钨（WC）添加钴（Co）的粉末并进行烧结而生成。WC-TiC-Co通过向WC-Co添加炭化钛（TiC）而成。WC-TiC-TaC-Co通过向WC-TiC-Co添加炭化钽（TaC）而成。

另外，金属陶瓷是使金属与陶瓷成分复合而成的烧结复合材料。具体地说，作为金属陶瓷，可以列举以炭化钛（TiC）、或者氮化钛（TiN）等钛化合物为主要成分的物质。

切削构件5由比构成主体构件3的材质高的高度的材质形成。具体地说，作为切削构件5的材质，例如可以列举多结晶金刚石以及单结晶金刚石等。主体构件3以及切削构件5的硬度能够通过测定各个部位的维氏硬度来评价。

对于维氏硬度，例如使用将由正四棱锥金刚石制成的金字塔形状的压头压入材料表面并测定在去除负载后残留的凹痕的公知的试验法来进行评价即可。如以上例示那样，主体构件3的材质由硬度比压头的硬度低的材质形成，因此在将压头压入主体构件3的情况下在主体构件3形成有凹痕。另一方面，在切削构件5的材质为单结晶金刚石的情况下，几乎不形成凹痕。

本实施方式的主体构件3的上表面7以及下表面9分别呈四边形状。在将镶刀1安装于刀架103时，上表面7为与刀架103的槽107的座面抵接的面。另外，在将镶刀1安装于刀架103时，下表面9为在刀架103的前端侧露出的面。

主体构件3的外周面11与四边形状的上表面7以及下表面9的各边部对应地具有前侧面17、后侧面19、外侧面21以及内侧面23这四个面区域（根据图6和安装于刀架103时的位置关系而命名）。这些面区域在各个面的主视观察时呈大致四边形状。

前侧面17是在将镶刀1安装于刀架103时位于旋转方向X1的前方的面区域。在主视观察前侧面17的情况下，与旋转轴O1正交的方向上的宽度比沿着旋转轴O1的方向上的高度长。后侧面19是在将镶刀1安装于刀架103时位于旋转方向X1的后方的面区域。后侧面19位于与前侧面17相反的一侧，在将镶刀1安装于刀架103时与槽107抵接。

外侧面21是在将镶刀1安装于刀架103时在外周面1中位于最外周侧的面区域。另外，外侧面21在将镶刀1安装于刀架103时比刀架103向外周方向突出。需要说明的是，在本实施方式中，外侧面21整体比刀架103向外周方向突出，但不限于这种方式。例如，也可以外侧面21的前侧面17一侧部分地比刀架103向外周方向突出。

内侧面23是在将镶刀1安装于刀架103时位于内周侧的面区域，在将镶刀1安装于刀架103时与槽107抵接。

需要说明的是，上表面7、下表面9、前侧面17、后侧面19、外侧面21以及内侧面23呈四边形状是指呈大体四边形状即可，无需呈严格意义上的四边形状。各面区域的角可以在分别主视观察的情况下呈带有圆角的形状，以将相邻的角连接的方式配置的边可以不呈严格的直线形状，而是呈一部分具有凹凸的形状。

主体构件3的大小不特别限定，例如，在本实施方式中，在俯视观察（上表面7的主视观察）的情况下的前侧面17与后侧面19之间的宽度的最大值设定为5～20mm左右。另外，在俯视观察的情况下的内侧面23与外侧面21之间的宽度的最大值设定为5～20mm左右。另外，上表面7与下表面9之间的厚度的最大值为3～10mm。

本实施方式的主体构件3在外周面11中的前侧面17的外侧面21侧、外侧面21的前侧面17侧、以及下表面9的角处具有凹部13。可以说本实施方式的凹部13除位于外周面11以外，还位于上表面7的角的一部分以及下表面9的角的一部分。

切削构件5位于主体构件3的凹部13，且至少三个面露出。本实施方式的切削构件5呈四边板状，位于主体构件3的前侧面17一侧的第一面25露出。另外，切削构件5的位于主体构件3的外侧面21一侧的第二面27、以及位于主体构件3的下表面9一侧的第三面29露出。

切削构件5在上述露出的面中的两个面相交的部分具有切削刃15。在本实施方式中切削刃15具有第一切削刃15A以及第二切削刃15B。第一切削刃15A位于切削构件5中的第一面25与第二面27相交的部分。因此，本实施方式的第一切削刃15A沿着从主体构件3的上表面7朝向下表面9的方向延伸。

本实施方式的切削工具101是通过刀架103绕旋转轴O1旋转且沿与旋转轴O1大致正交的方向移动从而对被切削件进行切削的、所谓的铣削加工中使用的工具。因此，第一切削刃15A作为主要对被切削件进行切削的、所谓的外周切削刃而发挥功能。

在本实施方式中，在第一面25与第二面27相交的部分整体配置有第一切削刃15A。第一切削刃15A也可以形成在第一面25与第二面27相交的部分的至少一部分，在本实施方式中，为了将切入高度确保得较大，而形成在第一面25与第二面27相交的部分整体。作为第一切削刃15A的长度，例如设定为3～7mm左右。

第一切削刃15A在将镶刀1安装于刀架103时比刀架103的外周面11向外侧突出。第一切削刃15A呈以随着从第一切削刃15A的下表面9一侧的端部朝向第一切削刃15A的上表面7一侧的端部而接近后侧面19的方式倾斜的直线形状。在将镶刀1安装于刀架103的状态下的第一切削刃15A的轴向前角θ例如设定为3～10°左右。

在像这样配置第一切削刃15A的情况下，能够将对被切削件进行切削加工时主体构件3与被切削件接触的可能性抑制得较低。

第二切削刃15B位于切削构件5中的第一面25与第三面29相交的部分。因此，本实施方式的第二切削刃15B在沿着主体构件3的下表面9的方向上延伸。

本实施方式的第二切削刃15B作为减少被切削件的加工面的凹凸的“修光刃”而发挥功能。因此，第二切削刃15B不必一定形成在第一面25与第三面29相交的部分整体，但优选形成为第二切削刃15B中包括安装于刀架103的状态下的外周侧（图9的第二切削刃15B的右侧）。作为第二切削刃15B的长度，例如设定为2～5mm左右。

第二切削刃15B在将镶刀1安装于刀架103时向刀架103的前端侧突出。第二切削刃15B呈在从旋转方向X1的前方观察的情况下（例如，图9）向下方凸出的形状。在像这样配置第二切削刃15B的情况下，能够将对被切削件进行切削加工时主体构件3与被切削件接触的可能性抑制得较低。

另外，第二切削刃15B具有直线形状的部分，在本实施方式中，从安装于刀架103的状态下的外周侧（图9的第二切削刃15B的右侧）朝向内周侧具有直线形状的部分。在像这种第二切削刃15B具有直线形状的部分的情况下，能够使第二切削刃15B作为修光刃而良好地发挥功能。在将镶刀1安装于刀架103的状态下的第二切削刃15B的径向前角例如设定为5～20°左右。

在第二切削刃15B如上述那样突出的情况下，无需使刀架103过度倾斜便能够避免主体构件3与被切削件接触。

在本实施方式的镶刀1中，主体构件3具有贯通孔31。贯通孔31是用于将镶刀1螺纹固定于刀架103的部位。即，通过将螺钉105插入镶刀1的贯通孔31，并将该螺钉105的前端插入到形成于槽107的螺孔（未图示），通过将螺钉105固定于螺孔，从而将镶刀1安装于刀架103。

贯通孔31贯通主体构件3的上表面7和下表面9。换言之，贯通孔31从主体构件3的上表面7配置至下表面9，在上表面7以及下表面9开口。因此，贯通孔31不在主体构件3的外周面11开口。本实施方式的贯通孔31的贯通方向沿着旋转轴O1。

在假设贯通孔31的大小相同时，在贯通孔31贯通前侧面17以及后侧面19的情况下、或贯通孔31贯通外侧面21以及内侧面23的情况下，在主体构件3的凹部13与贯通孔31之间形成有厚度较薄的区域。若存在该厚度较薄的区域，则可能因切削加工时施加于镶刀1的负载导致该厚度较薄的区域损伤。

然而，在本实施方式中，贯通孔31贯通下表面9以及上表面7，因此凹部13远离贯通孔31，换言之，受到较大的切削阻力的第一切削刃15A远离贯通孔31。因此，避免了在凹部13与贯通孔31之间形成有厚度较薄的区域的情况。由此，能够成为具有良好的耐久性的镶刀1。

另外，在假设贯通孔31从前侧面17形成至后侧面19的情况下，螺钉105的头部位于切屑流动的前方，因此该螺钉105的头部可能损伤。然而，在本实施方式中，贯通孔31在上表面7以及下表面9开口，因此能够减少螺钉105的头部损伤的可能性。

在切削构件5中，第一面25位于旋转方向X1的前方。因此，切削构件5的第一面25在进行切削加工时作为供切屑流动的“前刀面”而发挥功能。因此，以下，也将第一面25称作前刀面。另外，切削构件5的第二面27以及第三面29在进行切削加工时作为“后刀面”而发挥功能。

在本实施方式中，如图8所示，第二切削刃15B整体位于比贯通孔31靠外周侧的位置。具体地说，第二切削刃15B整体位于比贯通孔31的内径恒定的中央部分靠外周侧的位置。在进行切削加工时，从第二切削刃15B朝向旋转方向X1的后方施加有主分力产生的负载。

然而，由于第二切削刃15B位于比贯通孔31靠外周侧的位置，从而避免了上述的负载直接从第二切削刃15B朝向贯通孔31传递的情况。由此，能够进一步提高镶刀1的耐久性。需要说明的是，位于外周侧是指位于远离刀架103的旋转轴O1的位置。

另外，在本实施方式的主体构件3中，例如如图9所示，配置有切削构件5的角部的上下方向上的厚度比除角部以外的部分的上下方向上的厚度厚。因此，主体构件3的在安装于刀架103时位于主体构件3的外周侧的部分朝向前端侧突出。换言之，在图9中，主体构件3的内周侧呈部分凹陷的形状。

由此，能够增长第一切削刃15A的长度。另外，在刀架103绕旋转轴O1旋转且沿从与旋转轴O1大致正交的方向略微向前端方向倾斜的方向移动的坡走加工中，能够稳定地减少主体构件3以及刀架103与被切削件接触的可能性，故而优选。

另外，如图10所示，在侧视观察时镶刀1的情况下，外侧面21与下表面9交叉的棱线以随着朝向旋转方向X1的前方而位于前端侧的方式倾斜，并且，第二切削刃15B朝向前端方向最突出。由此，能够减少下表面9与被切削件接触的可能性。

需要说明的是，即便主体构件3的外侧面21采用以下的结构，也能够同样地减少下表面9与被切削件接触的可能性。即，在安装于刀架103时，外侧面21的位于旋转方向X1的前方侧的部分朝向前端侧突出，换言之，在本实施方式的外侧面21与下表面9交叉的棱线中，位于旋转方向X1的前方侧的部分朝向前端侧突出。

在俯视观察本实施方式的镶刀1的情况下，镶刀1形成为前侧面17与外侧面21所成的角为锐角的平行四边形。由此，能够增大第一切削刃15A与贯通孔31的间隔，因此容易将主体构件3的供切削构件5接合的凹形状的部位与贯通孔31之间的壁厚确保得较大。因此，能够进一步提高镶刀1的耐久性。

另外，在本实施方式中，切削刃15整体位于比贯通孔31靠旋转方向的前方的位置。在进行切削加工时，在从切削刃15朝向旋转轴O1的方向上施加有负载。然而，在切削刃15整体位于比贯通孔31靠旋转方向的前方的位置的情况下，避免了上述的负载直接从切削刃15朝向贯通孔31传递的情况。由此，能够进一步提高镶刀1的耐久性。

以上，利用附图对一实施方式的切削工具101以及镶刀1进行了详细说明，但本发明的切削工具以及切削镶刀不限于上述的实施方式的结构。

接下来，利用附图对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件201进行切削加工而制成。本实施方式中的切削加工物的制造方法包括以下的工序。即，

（1）使以上述实施方式为代表的切削工具101绕旋转轴O1旋转的工序；

（2）使旋转的切削工具101的切削刃15与被切削件201接触的工序； 以及

（3）使切削工具101从被切削件201离开的工序。

更具体地说，首先，如图11所示，通过使切削工具101绕旋转轴O1旋转并且沿X2方向移动，从而使切削工具101相对接近被切削件201。接下来，使切削工具101的切削刃15与被切削件201接触，从而对被切削件201进行切削。如图12所示，在本实施方式中，作为切削刃15，使镶刀1的第一切削刃以及第二切削刃与被切削件201接触。然后，如图13所示，通过使切削工具101进一步沿X2方向移动，从而使切削工具101相对远离被切削件201。

在本实施方式中，将被切削件201固定并且在使切削工具101绕旋转轴O1旋转的状态下使切削工具101接近被切削件201。另外，在图12中，通过使旋转的镶刀1的第一切削刃以及第二切削刃与被切削件201接触，从而对被切削件201进行切削。另外，在图13中，在使切削工具101旋转的状态下使切削工具101远离被切削件201。

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，通过使切削工具101运动，从而使切削工具101与被切削件201接触，或者使切削工具101从被切削件201离开，当然不限于这种方式。

例如，也可以在（1）的工序中，使被切削件201接近切削工具101。同样地，也可以在（3）的工序中，使被切削件201远离切削工具101。在继续切削加工的情况下，反复进行维持使切削工具101旋转的状态，使镶刀1的切削刃15与被切削件201的不同部位接触的工序即可。

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

附图标记说明：

1…镶刀；

3…主体构件；

5…切削构件；

7…上表面；

9…下表面；

11…外周面；

13…凹部；

15…切削刃；

15A…第一切削刃；

15B…第二切削刃；

17…前侧面；

19…后侧面；

21…外侧面；

23…内侧面；

25…第一面；

27…第二面；

29…第三面；

31…贯通孔；

101…切削工具；

103…刀架；

105…螺钉；

107…镶刀槽（槽）；

201…被切削件。

Claims (7)

1.一种切削工具，其特征在于，具备：

刀架，其能够绕旋转轴旋转，且在前端侧具有槽；以及

切削镶刀，其位于所述槽内，

所述切削镶刀具备：主体构件，其为柱状体，且具有上表面、下表面以及位于所述上表面与所述下表面之间的外周面；以及切削构件，其位于该主体构件的所述外周面的角部，且至少三个面露出，在该三个面中的两个面相交的部分具有切削刃，并且该切削构件与主体构件接合，

所述切削刃具有：在从所述主体构件的所述上表面朝向所述下表面的方向上延伸且比所述刀架的外周面向外侧突出的第一切削刃；以及在沿着所述主体构件的所述下表面的方向上延伸且向所述刀架的前端侧突出的第二切削刃，

所述主体构件具有贯通所述上表面与所述下表面的贯通孔，

所述主体构件的供所述切削构件配置的所述角部的厚度比除所述角部以外的部分的厚度厚，

所述主体构件在安装于所述刀架时位于所述主体构件的外周侧的部分朝向所述刀架的前端侧突出。

2.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于，

所述切削构件的所述第一切削刃比所述主体构件向侧方突出。

3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其特征在于，

所述切削构件的所述第二切削刃比所述主体构件向下方突出。

4.根据权利要求1或2所述的切削工具，其特征在于，

所述切削镶刀的所述第二切削刃整体位于比所述贯通孔靠所述刀架的外周侧的位置。

5.根据权利要求1或2所述的切削工具，其特征在于，

所述切削镶刀的所述切削刃整体位于比所述贯通孔靠所述旋转轴的旋转方向的前方的位置。

6.根据权利要求1或2所述的切削工具，其特征在于，

所述外周面具有前侧面、后侧面、外侧面以及内侧面这四个面区域，

所述外侧面与所述下表面交叉的棱线以随着朝向所述旋转轴的旋转方向的前方而位于所述前端侧的方式倾斜。

7.一种切削加工物的制造方法，其中，包括：

使权利要求1至6中任一项所述的切削工具旋转的工序；

使旋转的所述切削工具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。

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