CN107614166B - 切削刀片、刀具体以及切削刀具 - Google Patents

切削刀片、刀具体以及切削刀具 Download PDF

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Abstract

本发明的切削刀片是具有第一端面、与第一端面相向的第二端面、以及将第一以及第二端面之间连结的周向侧面的切削刀片，周向侧面包含前倾面、前部后隙面、以及位于前倾面和前部后隙面的交叉棱线部的第一切削刃。第一端面包含中央面、以及相对于中央面位于前部后隙面侧的侧部后隙面。若从与前倾面相向的方向看，将中央面和周向侧面的交叉棱线部作为第一棱线，且将侧部后隙面和周向侧面的交叉棱线部作为第二棱线，从与前倾面相向的方向看，将第一切削刃和第一棱线构成的角度作为第一角度α，并将第一切削刃和第二棱线构成的角度作为第二角度β，则第一角度α比第二角度β小。

Description

切削刀片、刀具体以及切削刀具
技术领域
本发明涉及装卸自如地安装于切削刀具的切削刀片、安装该切削刀片的刀具体以及切削刀具。
背景技术
在以往的切削刀片、刀具体以及切削刀具中，具有如专利文献1所示的切削刀片、刀具体以及切削刀具。即，切削刀片是具有两个端面(上表面2、下表面3)、以及将这些端面之间连结的周向侧面(侧面4)的切削刀片，周向侧面包含直线状的前切削刃(切削刃5)、前倾面（すくい面）、以及前后隙面（前逃げ面）9。前切削刃和一个端面(下表面3)构成锐角。换言之，从与前倾面相向的方向看，前切削刃与一个端面(下表面3)和周向侧面的交叉棱线比90°小角度α，构成锐角。另外，公开了安装该切削刀片的刀具体以及切削刀具。专利文献1的切削刀片、刀具体以及切削刀具适用于开槽加工或切断加工。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－11005号公报。
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1的现有的切削刀片、刀具体以及切削刀具在对被加工物体的角落部进行槽加工等情况下，切屑被夹在切削刀片的端面与被加工物体之间，存在被加工物体或切削刀片损伤的情况。即，从与前倾面相向的方向看，前切削刃与下表面和周向侧面的交叉棱线所构成的角度比90°稍小(角度α为1°到2°左右)，因而下表面与被加工物体的间隙小，存在容易夹住切屑的问题。
用于解决问题的方案
本发明的切削刀片是具有第一端面、与第一端面相向的第二端面、以及将第一以及第二端面之间连结的周向侧面的切削刀片，周向侧面包含前倾面、前部后隙面、以及位于前倾面和前部后隙面的交叉棱线部的第一切削刃。第一端面包含中央面、以及相对于中央面位于前部后隙面侧的侧部后隙面。若从与前倾面相向的方向看，将中央面和周向侧面的交叉棱线部作为第一棱线，且将侧部后隙面和周向侧面的交叉棱线部作为第二棱线，从与前倾面相向的方向看，将第一切削刃和第一棱线构成的角度作为第一角度α，并将第一切削刃和第二棱线构成的角度作为第二角度β，则第一角度α比第二角度β小。
本发明的刀具体是用于装卸自如地安装本发明的切削刀片的切削刀具的刀具体，且具备与切削刀片的第二端面抵接的刀头座的底面。
本发明的切削刀具是具备本发明的切削刀片的切削刀具。
发明效果
根据本发明，抑制或者防止切屑夹在切削刀片与被加工物体之间的情况。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式中的切削刀片的立体图。
图2是在图1中示出的切削刀片的右侧面图。
图3是在图1中示出的切削刀片的正面图。
图4是在图1中示出的切削刀片的平面图。
图5是在图1中示出的切削刀片的底面图。
图6是从与前倾面相向的方向看在图1中示出的切削刀片的示意图。
图7是本发明的一个实施方式中的切削刀具的立体图。
图8是在图7中示出的切削刀具的平面图。
图9是图8的局部放大图。
图10是在图7中示出的切削刀具的右侧面图。
图11是在图7中示出的切削刀具的正面图。
图12是将切削刀片从在图7中示出的切削刀具卸下的状态的放大立体图。
具体实施方式
参照附图说明适用了本发明的一个实施方式的切削刀片、刀具体以及切削刀具。如图1至图5所示，该实施方式中的切削刀片1具有相向的两个端面2、3、以及周向侧面4。周向侧面4将两个端面2、3之间连结。在两个端面2、3的大致中央，具备贯穿孔。如图2所示，两个端面2、3的轮廓形状具有四个角部。周向侧面4在与四个角部对应的位置具备四个切削刃5。切削刃5形成于前倾面6和后隙面的交叉棱线部。前倾面6形成于周向侧面4。四个切削刃分别为相互180°旋转对称的形状。从与两个端面2、3分别相向的方向看，切削刀片1为180°旋转对称的形状。另外，切削刀片1相对于以将两个端面2、3相互调换的方式翻过来的方向，也是180°旋转对称的形状。因而，该切削刀片1即使在一个切削刃5损伤而变得无法使用的情况下，也能够与其他三个切削刃5调换朝向，至少使用四次，是节约的。由于四个切削刃5的形状以及功能是同样的，故之后仅对一个切削刃5进行说明，并省略与其他三个切削刃5有关的说明。在图2中，形成了各个切削刃5的各个角部的左右方向的距离为大约18mm。各个角部的上下方向的距离为大约20mm。作为两个端面2、3之间的尺寸的厚度为大约4mm。但是，不限定于这些尺寸。此外，在说明中，虽然有使用上下左右等表示空间内位置、方向的用语，但这些用语并非对本发明进行限定的用语，且不意图基于这些用语来限定性地解释本发明。
周向侧面4还具备前部后隙面7a。在此，将在前部后隙面7a与前倾面6的交叉棱线部形成的切削刃5称呼为第一切削刃5a。切削刃5包含与第一切削刃5a的一端连接的第一转角切削刃5b以及与另一端连接的第二转角切削刃5c。而且，切削刃5包含与第一转角切削刃5b连接的第一侧部切削刃5d、以及与第二转角切削刃5c连接的第二侧部切削刃5e。即，切削刃5依次由第一侧部切削刃5d、第一转角切削刃5b、第一切削刃5a、第二转角切削刃5c以及第二侧部切削刃5e构成。将两个端面中的一者作为第一端面2，将另一个端面作为第三端面3。在此，将第一侧部切削刃5d侧的端面作为第一端面2。在将第一切削刃5a作为作用切削刃时，第三端面3具有与刀具体21的刀头(chip)座22抵接的就位面。第二端面2包含中央面2a。中央面2a在切削刀片1将第一端面2和第二端面3翻转使用时用作就位面。
第二端面2包含与中央面2a相比形成在前部后隙面7a侧的侧部后隙面7b。该实施方式中的切削刀片1在侧部后隙面7b与前倾面6的交叉棱线部形成有第一侧部切削刃5d。此外，能够将与第一转角切削刃5b对应的后隙面称呼为转角后隙面7c。侧部后隙面7b夹着转角后隙面7c与前部后隙面7a邻接。即，侧部后隙面7b经由转角后隙面7c与前部后隙面7a连接。另外，侧部后隙面7b经由连接面与中央面2a连接。该实施方式中的切削刀片1的连接面虽然形成为阶梯状，但不限定于此。该连接面若能够将侧部后隙面7b与中央面2a连接，则可以是任何形状。另外，也可以不形成连接面，而是将侧部后隙面7b与中央面2a直接连接。前倾面6凹状地弯曲，以形成片屑破碎部。能够对片屑破碎部赋予正的前倾角，以减轻切削阻力。片屑破碎部的形状不限定于该实施方式的形状，能够适用已知的各种形状。该实施方式中的切削刀片1适于开槽加工或切断加工。
在此，如图4所示地从与前倾面6相向的方向看，将中央面2a与周向侧面4的交叉棱线定为第一棱线11，并将侧部后隙面7b与前倾面6的交叉棱线部定为第二棱线12。另外，如图6中示意地示出的，从与前倾面6相向的方向看，将第一切削刃5a和第一棱线11所构成的角度定为第一角度α，并将第一切削刃5a与第二棱线12所构成的角度定为第二角度β。使第一角度α比第二角度β小。此外，在该实施方式中的切削刀片1中，第二棱线12与第一侧部切削刃5d一致。通过使第一角度α比第二角度β小，从与前倾面6相向的方向看，第一侧部切削刃5d和中央部2a的第一棱线11屈曲地配置。此外，如该实施方式中的切削刀片1那样，前倾面6为弯曲面的情况下，与前倾面6相向的方向的意思是指与包含前倾面6的周向侧面4相向的方向，即意思是指图4所示的平面视图。
切削刀片1的切削刃5周边的材料可从超硬合金、金属陶瓷、陶瓷、金刚石、含有立方晶氮化硼的烧结体等硬质材料、或在这些硬质材料的表面覆盖PVD或CVD涂层膜的材料中选择。另外，切削刀片1的切削刃5以外的部分的材料也优选地采用同样的硬质材料。
如图7至图12所示，第二端面3在将切削刀片1安装于刀具体21时与刀头座22的底面22a抵接，周向侧面4与刀头座的两个壁面部分22b1、22b2抵接。刀头座22的底面22a是与切削刀片1接触最多的面。刀头座22的壁面部分22b1、22b2是相对于底面22a壁状地立起的面。切削刀片1的周向侧面4具备第一以及第二保持部分8a、8b，第一以及第二保持部分8a、8b是与刀头座22的壁面部分22b1、22b2抵接的保持部分。在此，在图10或图12中，将位于下侧的保持部分8作为第一保持部分8a，且将形成在上侧的保持部分8作为第二保持部分8b。因而，主要受到在施加于作为作用切削刃的第一切削刃5a的切削阻力之中的主分力的保持部分8为第一保持部分8a。切削阻力的主分力相对于作用切削刃主要从上侧朝下侧作用，因而形成在下侧的第一保持部分8a主要受到切削阻力的主分力。通过使第二保持部分8b与第一保持部分8a协作，将切削刀片1固定于刀具体21的刀头座22。第一保持部分8a具有在切削刀片1的周向方向上间隔配置的至少两个抵接面10。两个抵接面10分别作为凹部9的一部分形成，且以相互相向的方式配置。另外第二保持部分8b具有至少一个抵接面10。第二保持部分8b的抵接面10也作为凹部9的一部分形成。切削刀片1通过刀头座22的两个壁面部分22b1、22b2和三个抵接面10抵接而稳定地固定于刀具体21。如前所述，该实施方式中的切削刀片1以180°旋转对称的方式形成，第二保持部分8b的抵接面10与第一保持部分8a的抵接面10为180°旋转对称的形状以及配置。即，形成四个抵接面10，其中的三个与刀头座22的两个壁面部分22b1、22b2抵接。
如图7至图12所示，该实施方式中的切削刀具20为车床用的车刀(bite)。更详细而言，为也称为自动车床的小型车床用的小型车刀，即小的车削刀具。如前所述，该实施方式中的切削刀片1适于开槽加工、切断加工，因而该切削刀具20适于开槽加工、切断加工。该实施方式中的切削刀具20的刀具体21的柄部的截面形状为各边12mm的正方形。由于小型车床能够进行高效率的切削加工，故多个切削刀具以密集的方式安装于梳形排刀架等。因此所使用的切削刀具优选为柄部的截面形状为各边10mm到16mm左右的小型车刀。但是，不限定于此。本发明能够适用于切削螺纹加工等各种用途的切削刀具。另外，也不限定于小型车床用，还能够适用于柄部的截面形状为各边20mm以上的车刀。
该实施方式中的切削刀具20的夹紧部件30为紧固螺钉30。紧固螺钉30通过切削刀片1的贯穿孔与在刀头座22形成的螺纹孔螺合。但是，夹紧部件30不限定于该实施方式。能够适用基于杠杆的夹紧方法等已知的各种切削刀片1的安装方法。
如前所述，刀头座22的壁面包含为两个面部分的壁面部分22b1、22b2。即，包含与切削刀片1的第一保持部分8a抵接的第一壁面部分22b1、以及与第二保持部分8b抵接的第二壁面部分22b2。第一壁面部分22b1与第二壁面部分22b2之间的，在图12中示于右侧的壁面以与切削刀片1不接触的方式形成。另外，在壁面的一部分形成有在图12中示于左侧的开放部。通过切削刀片1从该开放部突出，为作用切削刃的第一切削刃5a相对于刀具体21突出。第一以及第二壁面部分22b1、22b2为分别与第一以及第二保持部分8a、8b对应地抵接的形状。即，该实施方式中的切削刀具20的第一壁面部分22b1具有凸曲面部。另外，第二壁面部分22b2也具有凸曲面部。但是，不限定于此，若刀头座22的第一以及第二壁面部分22b1、22b2为能够与切削刀片1的第一以及第二保持部分8a、8b抵接，以固定切削刀片1的形状，则可以是任何形状。在刀头座22的第一以及第二壁面部分22b1、22b2中，为下侧的第一壁面部分22b1至少在两处与在切削刀片1的第一保持部分8a形成的两个抵接面10分别抵接，以使得即使受到施加于作用切削刃的切削阻力，切削刀片1也不移动即可。为上侧的第二壁面部分22b2的至少一处与在切削刀片1的第二保持部分8b形成的抵接面10抵接即可。如此，若在配置在相互远离的位置，并且抵接面10的朝向不同的三处，切削刀片1与刀头座22的壁面抵接，则切削刀片1牢固地且可靠地固定于刀头座22。
在刀具体21的顶端侧且上侧，形成有切屑凹处24。切屑凹处是用于将槽加工、切断加工等时的切屑顺利地排出到被加工的槽之外的空间。
接下来，说明各构成的作用、效果。如前所述，从与前倾面6相向的方向看，第一角度α比第二角度β小。若如此形成中央面2a，则在具有凸缘部分等的被加工物体的角落部进行槽加工等情况下，从与前倾面6相向的方向看，对通过还能够称为前切削刃的第一切削刃5a、第一转角切削刃5b以及第二转角切削刃5c确定的加工槽的宽度，首先在仅避开第二角度β之后，接着朝第一角度α改变角度以屈曲，从而中央面2a从槽的加工面、凸缘部分较大地避开。即，通过角度变化，能够增大被加工物体与中央面2a的间隙。因此，切屑等变得难以夹在被加工物体与中央面2a之间，抑制或防止切削刀片1的损伤、被加工物体的加工品位的降低。即，延长切削刀片1的刀具寿命。另外，被加工物体的加工品位提高。第一角度α优选形成在75°以上且87°以下的范围内。另外第一角度α和第二角度β的角度差优选形成在1°以上且10°以下的范围内。第二角度β优选形成在85°以上且89°以下的范围内。通过在这些角度范围内形成切削刀片1，被加工物体与中央面2a的间隙为必要且充分的大小，抑制或防止切削刀片1的损伤、被加工物体的加工品位的降低。若使第二角度β小于85°，则前倾面6的宽度急剧地变窄，存在切削刀片1的强度不足的风险。若切削刀片1的强度不足，则存在切削刀片1折损的情况。因此，存在对切削条件产生制约的情况。第二角度β若超过89°并接近90°，则侧部后隙面7b与被加工物体的间隙变小，容易夹住切屑。若使第一角度α小于75°，则与第二角度β同样，存在切削刀片1的强度不足的风险。若第一角度α超过87°，则中央面2a与被加工物体的间隙变小，容易夹住切屑。
切屑凹处24优选地作为朝内侧凹入的凹曲面形成。切屑凹处24以相对于为作用切削刃的第一切削刃5a，减少朝上方突出的障碍物的方式形成。若没有上方凸部23，则即使没有切屑凹处24，也顺利地进行切屑的排出。但是如前所述，在该实施方式中的切削刀片1以及切削刀具20中，由于需要与第二保持部分8b抵接的第二壁面部分22b2，故在刀具体21需要上方凸部23。因此，为了排除切屑，形成切屑凹处24。还优选的是，凹曲面状的切屑凹处24的曲率半径R在图10所示的侧面视图(右侧面图)中形成为2mm以上且20mm以下的范围内。若采用此种曲率半径R，则切屑的排除变得更为顺利。在曲率半径R小于2mm时，切屑容易挂在切屑凹处24上，从而阻碍切屑的顺利排出。相反，若曲率半径R超过20mm，则切屑凹处24的深度不足，作为空间(凹处)的功能不足。
在图8以及图9所示的平面视图中，上方凹部23的顶端侧的顶部以随着去往顶端，宽度逐渐变小的方式形成。若上方凹部23形成为此种形状，则产生与切屑凹处24的相乘效果，进一步提高切屑排出性。在平面视图中，若上方凸部23的顶端侧的顶部的轮廓形状为流线形，则是更优选的。但是，不限定于此，若是不妨碍切屑排出的形状，则可以是任何形状。
本发明的切削刀片1能够通过粉末加压成形以及烧结来制造。而且，还能够在烧结之后进行研磨加工，以实现尺寸精度高的切削刀片。本发明的刀具体21能够通过切削加工来制造。
本发明的切削刀片以及切削刀具不限定于以上说明的实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变更以及追加。例如，不限定于车床用的切削刀具，还能够适用于旋转切削刀具。
符号说明
1 切削刀片
2 第一端面
2a 中央面
3 第二端面
4 周向侧面
5 切削刃
5a 第一切削刃
5b 第一转角切削刃
5c 第二转角切削刃
5d 第一侧部切削刃
5e 第二侧部切削刃
6 前倾面
7a 前部后隙面
7b 侧部后隙面
7c 转角后隙面
8a 第一保持部分
8b 第二保持部分
9 凹部
10 抵接面
11 第一棱线
12 第二棱线
20 切削刀具
21 刀具体
22 刀头座
22a 刀头座的底面
22b1、22b2 刀头座的第一以及第二壁面部分
23 上方凸部
24 切屑凹处
30 紧固螺钉
R 切屑凹处的曲率半径
α 第一角度
β 第二角度。

Claims (13)

1.一种切削刀片(1)，具有第一端面(2)、与该第一端面(2)相向的第二端面(3)、以及将该第一以及第二端面(2、3)之间连结的周向侧面(4)，
所述周向侧面(4)包含前倾面(6)、前部后隙面(7a)、以及位于该前倾面(6)和该前部后隙面(7a)的交叉棱线部的第一切削刃(5a)，
所述第一端面(2)包含中央面(2a)、以及与该中央面(2a)相比位于所述前部后隙面(7a)侧的侧部后隙面(7b)，
若从与所述前倾面(6)相向的方向看，将所述中央面(2a)和所述周向侧面(4)的交叉棱线部作为第一棱线(11)，且将所述侧部后隙面(7b)和所述周向侧面(4)的交叉棱线部作为第二棱线(12)，
从与所述前倾面(6)相向的方向看，将所述第一切削刃(5a)和所述第一棱线(11)构成的角度作为第一角度(α)，并将所述第一切削刃(5a)和所述第二棱线(12)构成的角度作为第二角度(β)，
则所述第一角度(α)比所述第二角度(β)小，所述第二角度(β)为85°以上且89°以下的范围。
2.根据权利要求1所述的切削刀片(1)，其特征在于，所述第一角度(α)为75°以上且87°以下的范围。
3.根据权利要求1或2所述的切削刀片(1)，其特征在于，所述第一角度(α)和第二角度(β)的角度差为1°以上且10°以下的范围。
4.根据权利要求1或2所述的切削刀片(1)，其特征在于，在所述第一切削刃(5a)的两侧，隔着各个转角切削刃(5b、5c)，具有侧部切削刃(5d、5e)。
5.根据权利要求1或2所述的切削刀片(1)，其特征在于，用于切断加工或开槽加工。
6.根据权利要求1或2所述的切削刀片(1)，其特征在于，所述周向侧面(4)具备至少两个保持部分(8a、8b)，
所述保持部分(8a、8b)分别具有凹部(9)，该凹部(9)具有抵接面(10)。
7.一种刀具体(21)，其是用于装卸自如地安装权利要求1至6中的任一项所述的切削刀片(1)的切削刀具(20)的刀具体(21)，
具备与所述切削刀片(1)的所述第二端面(3)抵接的刀头座(22)的底面(22a)。
8.根据权利要求7所述的刀具体(21)，其特征在于，所述切削刀片(1)的所述周向侧面(4)具备至少两个保持部分(8a、8b)，
所述两个保持部分(8a、8b)分别具有凹部(9)，该凹部(9)具有抵接面(10)，
该刀具体(21)的刀头座(22)具备与所述抵接面(10)抵接的至少两个壁面部分(22b1、22b2)。
9.根据权利要求8所述的刀具体(21)，其特征在于，在所述切削刀片(1)的所述保持部分(8a、8b)之中，第一保持部分(8a)从所述第一切削刃(5a)看配置在所述前倾面(6)侧，
与所述第一保持部分(8a)抵接的第一壁面部分(22b1)位于该刀具体(21)的顶端侧且上方，
具有包含所述第一壁面部分(22b1)的上方凸部(23)，
所述上方凸部(23)具备至少一个切屑凹处(24)。
10.根据权利要求9所述的刀具体(21)，其特征在于，所述切屑凹处(24)作为朝内侧凹入的凹曲面形成。
11.根据权利要求10所述的刀具体(21)，其特征在于，在侧面视图中，凹曲面状的所述切屑凹处(24)的曲率半径(R)为2mm以上且20mm以下的范围。
12.根据权利要求9所述的刀具体(21)，其特征在于，在平面视图中，所述上方凸部(23)的顶端侧的顶部的宽度随着去往顶端而逐渐变小。
13.一种切削刀具，其具备权利要求1至6中的任一项所述的切削刀片(1)。
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