CN107921559A - 切削刀片及可转位刀片式旋转切削工具 - Google Patents
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Abstract
在本发明的切削刀片中,切削刃部具备:第一刃角;主切削刃,与该第一刃角的短边方向侧面部侧的端部(S1)相连且呈直线状;第一副切削刃,与主切削刃的另一侧端部(S2)相连且呈圆弧形状;和第二副切削刃,与第一副切削刃的另一侧端部(S3)相连且呈直线形状,在与第二副切削刃垂直的前刀面的剖视中,第二副切削刃的前刀面的剖面棱线被形成为相对于基准平坦面部的剖面棱线部向上方突出的凸形状。
Description
技术领域
本发明涉及一种切削刀片及装卸自如地安装有该切削刀片的可转位刀片式旋转切削工具,所述切削刀片在对工件实施的正面铣削加工中能够改善加工面的表面粗糙度,并且即使以高速进给实施工件的倾斜切削加工,也能得到良好的加工面。
背景技术
使用夹紧螺钉将具备切削刃的硬质合金制刀片(以下,记载为“切削刀片”)装卸自如(能够装卸)地安装在形成于铣削加工用切削工具的前端部的刀片安装座上的可转位刀片式旋转切削工具得到实用化。由于在该可转位刀片式旋转切削工具上安装有多个切削刀片,因此在高速进给切削加工条件例如工件为碳钢材等的情况下,切削加工条件设定成每刃进给量为0.8至1.0(mm/刃)左右的切削加工条件时,能够对工件高效地实施切削加工。
然而,由于在高速进给切削加工中,因有较大的切削加工负载(切削阻力)作用于切削刀片,会产生以下的不良情况:即产生切削刃的前刀面或后刀面的提前磨损,或者在切削刀片的切削刃上产生崩刀或缺损而加工面的质量下降,并且降低切削刀片的寿命。
在刀片安装座上装卸自如地安装有切削刀片的可转位刀片式旋转切削工具中,为了改善上述不良情况,一直以来提出各种方案。
例如,提出了以下的改善方案:即,通过在切削刀片的前刀面上形成凹槽状断屑槽,提高切屑处理性的同时,确保切削刀片主体的刚性及切削刀片的安装刚性(下述专利文献1);通过改善设置在切削刀片上的切削刃的形状及其配置位置等而增强工具前端部的强度(下述专利文献2);或者通过对切削刀片的形状及切削刃的形状下功夫而设为具有充分的安装面的切削刀片,并且即使为小型可转位刀片式旋转切削工具,也能够将切削刀片稳定地安装在刀面安装座上(下述专利文献3)等。
对上述专利文献1~3所提出的改善方案的构成进行进一步说明如下。
专利文献1(日本专利公开2003-275920号公报)提出了如下的与切削刀片有关的发明:该切削刀片为能够在工件的加工面上加工平面部和立壁部的切削刀片(不重磨刀片),增加了一个切削刀片中的能够使用的切削刃的数量。
对于专利文献1中提出的切削刀片而言,呈多边形平板状的切削刀片(刀片主体)中的呈多边形的正面及背面(正背面)为前刀面,在这些正背面的共同的角部形成有呈圆弧状的刃角,并且在与该刃角的一端部相连的正背面的边棱部形成有主切屑刃。另一方面,与刃角的另一端部相连的正背面的边棱部被形成为关于该刃角所呈的圆弧的二等分线与上述主切屑刃对称的形状,并且切削刀片主体的正背面彼此之间被配设成,当使该切削刀片主体的正背反转时,彼此的这些刃角、主切削刃及与刃角的另一端部相连的边棱部成为对称形状。
此外,专利文献1的图11提出了以下结构:在正背面上,以避开边棱部的至少刃角侧的周边部分的方式,从刃角沿主切削刃形成有凹槽状断屑槽。并且,记载有为了提高切屑处理性的同时切实地确保刀片主体的刚性及刀片安装刚性而设置该凹槽状断屑槽。
专利文献2(专利第5007853号公报)提出了能够增强工具前端部的强度的切削刀片及可转位刀片式切削工具。
专利文献2中公开的切削刀片为如下切削刀片,该切削刀片具备:两个端面,具有能够作为对工具主体的安装面来使用的主面;圆周侧面,在该两个端面之间延伸;和多个切削刃部,分别被形成在各端面与所述圆周侧面之间的交叉部上,这些多个切削刃部被配设为以经过两个端面的第一轴线为中心具有旋转对称性,并且以与第一轴线正交且经过所述圆周侧面的第二轴线为中心具有旋转对称性,而且定义了中心面,所述中心面与第一轴线正交的同时包含第二轴线且经过圆周侧面。
并且,该专利文献2中公开的切削刀片的结构如下。即,各切削刃部具备:刃角,被形成在相关的端面的角部上;主切削刃,从该刃角的一端延伸,并且以该主切削刃与中间面之间的距离比相关的端面的主面与中间面之间的距离更长的方式延伸;和副切削刃,从刃角的另一端延伸,并且以该副切削刃与中间面之间的距离比相关的端面的主面与中间面之间的距离更短的方式延伸。此外,在各切削刃与端面的主面之间设置有凹形状的刀片断屑槽。
专利文献3(日本专利公表2011-516292号公报)公开了如下的切削刀片:一种切削刀片,具有位于彼此相反的位置上的上表面及下表面、用于连接所述上表面及所述下表面的两个长边方向侧面和两个横向侧面,所述切削刀片的长边方向长度比横向长度更长,其中,贯通孔贯通所述上表面及所述下表面的各中心部分,所述两个长边方向侧面位于彼此相反的位置上,并且所述两个长边方向侧面与所述上表面及所述下表面垂直,所述两个横向侧面位于彼此相反的位置上,并且所述两个横向侧面与所述上表面及所述下表面垂直,在所述上表面及所述下表面的对角线上的刀尖部设置有刃角,并且在另一个对角线上的刀尖部设置有排屑槽。另外,在上表面及下表面分别形成有沿横向侧面延伸的排屑槽。
此外,专利文献3中公开的排屑槽由相对于长边方向轴S2朝向一侧长边方向侧面向下方倾斜的排屑槽和朝向另一侧长边方向侧面向上方倾斜的排屑槽构成。
并且,专利文献3中记载了如下构成:在所述上表面及所述下表面中,在四个刀尖部中的、对角线上的一对刀尖部形成有角部切削刃,形成有角部切削刃的两个刀尖部在上表面或下表面上比其他刀尖部向上方更突出。
专利文献1:日本专利公开2003-275920号公报
专利文献2:专利第5007853号公报
专利文献3:日本专利公表2011-516292号公报
在上述专利文献1所记载的切削刀片(不重磨刀片)中公开了如下内容:在呈多边形平板状的切削刀片上,作为切削刃设置有:直线状主切削刃,与刃角连结;和副切削刃,与该主切削刃的另一侧端部连结且呈凸圆弧状。在该切削刀片的主视中,从刃角连至主切削刃及副切削刃的切削刃的棱线被设为相对于切削刀片的背面而其距离恒定。
因此,在该切削刀片安装在工具主体时,半径方向前角为负值。并且,为了避免切削刀片在工件的切削加工时旋转的时候与工件干涉,半径方向前角的绝对值为较大的值,因此难以实现切削阻力的降低。另外,专利文献1中记载了限定凹槽状断屑槽的形成范围,并且在从该专利文献1的图11至图16所示的切削刀片的正面3的形状中公开了副切削刃12具有不存在凹槽状断屑槽的区域。然而,该不存在凹槽状断屑槽的区域为平坦面,因此没有公开与将正面3及背面4设为凸形状的技术手段有关的内容。
在专利文献2中公开的切削刀片虽然公开了将连结直线状主切削刃和副切削刃的第一刃角作为呈圆弧形状的切削刃,但没有记载对该第一刃角的圆弧形状如何设定其圆弧半径。专利文献2中公开的切削刀片具备上述直线状主切削刃以作为内周侧切削刃,该内周侧切削刃在利用安装有该切削刀片的可转位刀片式旋转切削工具对工件实施倾斜切削加工的情况下,通过铣削加工进行该倾斜切削加工。然而,由于在切削刀片安装在工具主体的情况下,作为该工具主体的最低点的第一刃角的形状呈较小的圆弧形状,因此在通过对工件进行铣削加工而得到的加工面上形成阶梯。因此,专利文献2中公开的切削刀片在实施倾斜切削加工时难以提高工件的倾斜加工面的表面粗糙度。
在专利文献3中公开的切削刀片虽然为安装到工具直径为16mm至40mm的小型刀具(工具主体)上的切削刀片,但没有公开与如下的对策有关的特征结构:该对策为,在铣削加工中用于良好地进行对工件的倾斜切削加工的对策、以及用于改善加工面的表面粗糙度的对策。
另外,在专利文献2及专利文献3中公开的切削刀片在断屑槽面上存在凹部。因此,具有如下技术问题:由于在配置于旋转工具的内周侧的副切削刃附近存在立壁面,因此该立壁面有可能成为产生切屑堵塞的原因。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种切削刀片及安装有该切削刀片的可转位刀片式旋转切削工具,所述切削刀片装卸自如地被安装在用于进行铣削加工的可转位刀片式旋转切削工具上,所述切削刀片在使用第二副切削刃进行倾斜切削加工时能够设定高速进给加工条件,并且能够改善排屑性。
此外,本发明的目的在于提供一种切削刀片及安装有该切削刀片的可转位刀片式旋转切削工具,所述切削刀片能够改善加工面的表面粗糙度,并且即使以高速进给实施工件的倾斜切削加工也能得到良好的加工面的表面粗糙度。
本发明的第一实施方式所涉及的切削刀片具备:正面部,具有长边和短边,所述正面部在俯视时呈大致四边形状;背面部,被配置为与该正面部相对;刀尖部,被形成在所述正面部和所述背面部各自的四个角部上;两个长边方向侧面部和两个短边方向侧面部,作为连接所述正面部和所述背面部的侧面部;固定用螺钉插通孔,从所述正面部的中央部贯通至所述背面部;和切削刃部,在所述正面部及所述背面部与所述短边方向侧面部及所述长边方向侧面部交叉的交叉棱线部上具有切削刃,其中,
所述切削刃部具备:
第一刃角,被形成在一对第一刀尖部上,所述一对第一刀尖部为所述正面部及所述背面部各自的四个所述刀尖部中的一对,且配置于隔着所述固定用螺钉插通孔的中心线相对的位置上的一对第一刀尖部;
主切削刃,与所述第一刃角的所述短边方向侧面部侧的端部S1相连,并且所述主切削刃沿所述短边方向侧面部的所述交叉棱线部形成且呈直线形状;
第一副切削刃,被配置为与所述主切削刃的另一侧端部S2相连,在所述正面部及所述背面部的俯视中,所述第一副切削刃朝向所述短边方向侧面部的外侧方向而平缓地突出,并且随着远离所述端部S2而相对于所述主切削刃的延长线逐渐向所述固定用螺钉插通孔的方向后退,所述第一副切削刃呈半径R的圆弧形状;和
第二副切削刃,与所述第一副切削刃的另一侧端部S3相连且呈直线形状,
所述正面部及所述背面部具备基准平坦面部,所述基准平坦面部被形成为包含所述固定用螺钉插通孔的开口部的周围,
在与所述第二副切削刃中的切削刃棱线垂直的所述第二副切削刃的前刀面的剖视中,所述第二副切削刃的所述前刀面的剖面棱线部相对于所述基准平坦面部的剖面棱线部呈朝向所述正面部或所述背面部的上方突出的凸形状。
本发明的第二方式涉及一种与上述第一方式有关的切削刀片,所述第一刃角、所述主切削刃、所述第一副切削刃和所述第二副切削刃光滑连接。
优选本发明的第三方式涉及一种与上述第一方式或上述第二方式有关的切削刀片,所述正面部及所述背面部具有断屑槽面部,所述断屑槽面部为所述切削刃部的前刀面且与所述基准平坦面部连接,
所述第一刃角侧的所述断屑槽面部和所述基准平坦面部所成的角度小于所述第二副切削刃侧的所述断屑槽面部和所述基准平坦面部所成的角度。在第三方式中,所述断屑槽面部和所述基准平坦面部所成的所述角度从所述断屑槽面部的所述第一刃角侧朝向所述第二副切削刃侧而阶段性地增加或逐渐增加。
本发明的第四方式涉及一种与上述第一方式至第三方式中的任一方式有关的切削刀片,所述正面部及所述背面部具有断屑槽面部,所述断屑槽面部为所述切削刃部的前刀面且与所述基准平坦面部连接,
在所述第二副切削刃的所述前刀面的所述剖视中,所述凸形状的顶点位于所述第二副切削刃上,并且将所述断屑槽面部的平面部和所述短边方向侧面部所成的交叉角度设为γ时,所述交叉角度γ被设定为70度≤γ<90度,其中所述γ的单位为度。
本发明的第五方式与上述第一方式的切削刀片有关,所述第二副切削刃的所述前刀面为所述基准平坦面部。
本发明的第六方式与第一方式或第五方式的切削刀片有关,在所述第二副切削刃的所述前刀面的所述剖视中的所述凸形状中,
将连结所述凸形状的顶点G和所述第二副切削刃棱线而成的线段E1和所述短边方向侧面部所成的交叉角度设为β时,所述交叉角度β被设定为90度<β≤130度,其中所述β的单位为度。
本发明的第七方式与第一方式、第五方式和第六方式中的任一方式的切削刀片有关,所述第一刃角的中央部或包含所述中央部的切削刃的附近被形成为,在所述正面部或所述背面部中所述切削刀片的厚度方向上的高度最高,并且在所述切削刀片的主视中,所述切削刃部被形成为从所述第一刃角的所述中央部或包含所述中央部的所述第一刃角的附近至所述第二副切削刃的规定的位置Q为止连续地向下倾斜。
本发明的第八方式与第一方式、第五方式至第七方式中的任一方式的切削刀片有关,当将呈圆弧形状的所述第一副切削刃的弦长设为L1时,
所述第一副切削刃的所述另一侧端部S3和所述第二副切削刃上的所述规定的位置Q之间的距离L2被设定为满足L2<0.2×L1。
本发明的第九方式与第一方式、第五方式至第八方式的切削刀片有关,所述正面部及所述背面部具备:断屑槽面部,作为第一刃角和所述主切削刃及所述第一副切削刃的前刀面;和所述基准平坦面部,经由倾斜面部而形成,所述倾斜面部形成于所述基准平坦面部与所述断屑槽面部之间的边界部上,
所述倾斜面部被形成为,在所述正面部或所述背面部中的所述切削刀片的厚度方向上的高度比所述基准平坦面部的高度更低。
本发明的第十方式与第一方式、第五方式至第九方式的切削刀片有关,所述切削刀片的在所述第一副切削刃上的垂直方向的剖视中,
所述断屑槽面部的剖面棱线部相对于所述基准平坦面部的剖面棱线部朝向所述正面部或所述背面部的上方突出。
本发明的第十一方式为一种可转位刀片式旋转切削工具,在形成于工具主体的前端部的刀片安装座上通过固定机构装卸自如地安装有第一方式至第十方式中的任一方式所述的切削刀片,
所述切削刀片以如下方式被配置在所述刀片安装座上:所述短边方向侧面部被配置在所述工具主体的前端部的底面侧,所述长边方向侧面部被配置在所述工具主体的前端部的外周面侧。
本发明的切削刀片所具备的切削刃部被构造为刃角、呈直线形状的主切削刃、呈圆弧形状的第一副切削刃和呈直线形状的第二副切削刃以上述排列顺序依次连结(相连)的状态。安装有具备这种结构的本发明的切削刀片的本发明的可转位刀片式旋转切削工具能取得以下效果。
本发明的第一方式的效果如下:通过在剖面形状上观察第二副切削刃附近的前刀面时,相对于基准平面部将该前刀面设为凸形状,从而在使用第二副切削刃进行倾斜切削加工时,能改善排屑性,并且能避免基准平面部因切屑摩擦等而磨损或变形的情况。由此,在第二副切削刃附近的前刀面上不存在凹部,并且也不存在立壁面,所以能避免因该立壁面导致的切屑堵塞。其结果,具有降低切削阻力的效果,因此能降低工具的颤振并能提高加工面的表面粗糙度。
本发明的第二方式的效果如下:通过光滑地连接构造切削刃部的切削刃,能防止各切削刃的端部S1、S2、S3被优先消耗。由此,能够长期维持切削刃部的形状,因此能确保切削性能。
本发明的第三方式的效果如下:通过以第一刃角侧的前角较小且第二副切削刃侧的前角较大的方式构造作为切屑刃部的前刀面的断屑槽面,从而能够使切削加工时的切屑流向可转位刀片式切削工具的径向内方。由此,即使在如工件的立壁和切削刀片的长边方向侧面部靠近的切削加工中,也能够抑制切屑被咬入立壁与长边方向侧面部之间。
本发明的第四方式的效果如下:通过将上述交叉角度γ设定为70度≤γ<90度,能降低第二副切削刃的切削阻力。另外,在使用第二副切削刃进行倾斜切削加工时,能够使排屑性优异。
本发明的第五方式及第六方式的效果如下:通过在剖面形状上观察第二副切削刃的前刀面时,相对于基准平坦面部将该前刀面设为凸形状,从而能提高第二副切削刃的强度。因此,改善刀头的耐缺损性,在使用第二副切削刃进行倾斜切削加工时,能设定高速进给的加工条件。
在本发明的第七方式中,构造切削刀片所具备的切削刃部的切削刃中的、第一刃角这一切削刃的中央部或包含该中央部的切削刃的附近被形成为,在正面部或背面部中切削刀片的厚度方向上的高度最高,并且切削刃部被形成为从该第一刃角的中央部或包含该中央部的第一刃角的附近至第二副切削刃的规定的位置Q(拐点Q)为止连续地向下倾斜。
由此,在将本发明的第七方式所涉及的切削刀片安装并固定到可转位刀片式旋转切削工具时,能够将半径方向前角设定为正角度,因此在工件的平面及倾斜切削加工中能降低切削阻力,并且能提高切削刀片的寿命。该效果为本发明的第七方式的效果。
此外,通过在第二副切削刃上设定拐点Q,作为修光刃发挥功能且呈圆弧形状的第一副切削刃及第二副切削刃直至该拐点Q为止连续向下倾斜。由此,在利用安装有本发明的切削刀片的可转位刀片式旋转切削工具来实施切削加工时,即使将作为每刃进给量的fZ值设为较大值的情况下,也能够利用该修光刃来去除残留在工件表面上的凸状部,并且能提高精加工面的表面性状。特别是,能够在倾斜切削加工中提高加工面的表面粗糙度。这一点也为本发明的第七方式的效果。
附图说明
图1是从正面部的斜上方观察表示本发明的第一实施方式的切削刀片的立体图。
图2是从正面部方向观察图1所示的切削刀片的俯视图。
图3是从长边方向侧面部方向观察图1所示的切削刀片的侧视图。
图4是从短边方向侧面部方向观察图1所示的切削刀片的主视图。
图5是用于对图2所示的切削刀片说明构造切削刃部的各切削刃的形状及其配置的放大局部俯视图。
图6A是用于对图2所示的切削刀片说明构造切削刃部的各切削刃的配置及其排列的放大局部俯视图。
图6B是图6A所示的d1-d1线上的剖面图。
图6C是图6B所示的椭圆J内的放大图。
图6D是表示现有的切削刃的前刀面的剖面的图。
图7A是用于对图2所示的切削刀片说明构造切削刃部的各切削刃的结构及其排列的放大局部俯视图。
图7B是图7A所示的d2-d2线上的剖面图。
图8是表示本发明的可转位刀片式旋转切削工具的第一实施方式的立体图,是表示未安装本发明的第一实施方式所涉及的切削刀片的状态的图。
图9是表示在图8所示的可转位刀片式旋转切削工具上安装有本发明的第一实施方式所涉及的切削刀片时的状态的立体图。
图10是用于说明使用图9所示的可转位刀片式旋转切削工具对工件进行平面加工时的状态的图。
图11是关于使用铣削工具对工件进行深槽切削加工时实施的倾斜切削加工表示铣削工具的进给控制顺序的一例的图。
图12是用于说明当进行图11所示的倾斜切削加工时,使用本发明的第一实施方式所涉及的可转位刀片式旋转切削工具对工件进行倾斜切削加工时的状态的图。
图13是从正面部的斜上方观察本发明的第二实施方式所涉及的切削刀片的立体图。
图14是从正面部方向观察图13所示的切削刀片的俯视图。
图15是从长边方向侧面部方向观察图13所示的切削刀片的侧视图。
图16是从短边方向侧面部方向观察图13所示的切削刀片的主视图。
图17A是用于说明构造图14所示的切削刀片的切削刃部的各切削刃的配置及其排列的放大局部俯视图。
图17B是图17A所示的d3-d3线上的剖面图。
图18是表示本发明的可转位刀片式旋转切削工具的第二实施方式的立体图,是表示未安装本发明的第二实施方式所涉及的切削刀片的状态的图。
IP40-171081
图19是表示在图18所示的可转位刀片式旋转切削工具上安装有本发明的第二实施方式所涉及的切削刀片时的状态的立体图。
图20是用于说明使用图19所示的可转位刀片式旋转切削工具对工件的包括立壁在内的角部进行切削加工时的状态的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
本发明的第一实施方式为尤其在对工件实施使用第二副切削刃的倾斜切削加工时能够设定高速进给加工条件并且能改善排屑性的切削刀片、以及在工具主体上能够装卸地安装有该切削刀片的可转位刀片式旋转切削工具。另外,本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具即使进行高速进给切削加工,也能改善加工面的表面粗糙度,并且在工件的倾斜切削加工中也能得到优良的加工面。如此,本实施方式特别适合作为用于对工件实施高速进给粗加工的可转位刀片式旋转切削工具。
(切削刀片的基本结构)
下面,基于图1至图5对本实施方式的切削刀片的基本结构进行说明。图1是从正面部的斜上方观察本实施方式的切削刀片的立体图,图2是表示图1所示的切削刀片1的正面部结构的俯视图,图3是针对图1所示的切削刀片从与长边方向的交叉棱线部相邻的长边方向侧面部方向观察的侧视图,图4是同样针对图1所示的切削刀片1从短边方向侧面部方向观察的主视图,图5是为了说明图2所示的切削刃部的结构而放大表示图2的规定部位的局部放大图。此外,本实施方式的切削刀片1具有所谓负角型切削刀片的结构。
如图1(图2)所示,俯视时切削刀片1呈具有短边和长边的大致四边形形状,该切削刀片1的厚度方向的形状呈平板状。切削刀片1的基本结构具备:正面部2;背面部3,被形成在与正面部2相对的位置上;两个平行的长边方向侧面部4、4及同样两个平行的短边方向侧面部5、5,被连接到所述正面部2及所述背面部3而形成侧面;和固定用螺钉插通孔6(以下,只记载为“螺钉插通孔6”),从正面部2的中央部贯通至背面部3的中央部且用于固定切削刀片1。
长边方向侧面部4、4沿正面部2及背面部3的长边棱线部形成。另一方面,短边方向侧面部5、5沿正面部2及背面部3的短边棱线部形成。另外,正面部2及背面部3的形状呈相同的形状,并且两个长边方向侧面部4、4及两个短边方向侧面部5、5被形成为与正面部2及背面部3垂直。
此外,图2所示的用点划线表示的直线A为在切削刀片1的俯视图中经过螺钉插通孔6的中心线P1且对两个短边方向侧面部5、5之间的宽度W进行二等分的直线。另外,用点划线表示的直线B为经过螺钉插通孔6的中心线P1且与直线A正交的直线。
如图1(图2)所示,在呈大致四边形形状的正面部2的短边及长边所交叉的四个角部形成有呈圆弧形状的第一刀尖部7、7及第二刀尖部8、8。同样,在背面部3的四个角部也形成有呈圆弧形状的第一刀尖部7、7及第二刀尖部8、8。并且,在正面部2或背面部3的俯视中,这些一对第一刀尖部7、7及一对第二刀尖部8、8被形成为在关于经过螺钉插通孔6的中心线P1的对角线分别相对的位置上呈相同的形状。即,第一刀尖部7、7为关于中心线P1彼此旋转对称的形状,第二刀尖部8、8也为关于中心线P1彼此旋转对称的形状。
此外,如图1、图3及图4所示,在背面部3的与形成于正面部2的第一刀尖部7、7相对的位置上形成有第二刀尖部8、8。同样,在背面部3的与形成于正面部2的第二刀尖部8、8相对的的位置上形成有第一刀尖部7、7。
在本实施方式的切削刀片1中,在作为正面部2和短边方向侧面部5及长边方向侧面部4所交叉的部位的交叉棱线部9、以及作为背面部3和短边方向侧面部5及长边方向侧面部4所交叉的部位的交叉棱线部9中的以下所说明的部位形成有切削刃。
如图2所示,在正面部2中,在作为四个刀尖部的第一刀尖部7、7及第二刀尖部8、8中的、相对于螺钉插通孔6的中心线P1被配置在对角线上的一对第一刀尖部7、7的呈圆弧形状的交叉棱线部9c上形成有第一刃角11a、11a,同样在另一对第二刀尖部8、8的呈圆弧形状的交叉棱线部9d上形成有第二刃角11b、11b。在切削刀片1的背面部3中也与上述同样地形成有一对第一刃角11a、11a和一对第二刃角11b、11b。
此外,由于本实施方式所涉及的切削刀片1具备负角型切削刀片的结构,因此上述第二刃角11b、11b不会被用作切削刃。因此,在该上述第二刃角11b、11b并不一定要形成切削刃。因此,在以下说明中,将上述第二刃角11b、11b记载为第二刀尖棱线部11b、11b。
此外,在本实施方式的切削刀片1中,从第一刃角11a的一侧端部(图2所示的端部S1)即短边方向侧面部5侧的交叉棱线部9b上的S1朝向第二刀尖棱线部11b的方向依次形成有多个切削刃。
如图2所示,这些切削刃被形成为主切削刃12、第一副切削刃13及第二副切削刃14以该顺序配置并连结(相连)成一个切削刃的状态。在以下说明中,这些第一刃角11a、主切削刃12、第一副切削刃13及第二副切削刃14连结成一个切削刃,因此有时将这些切削刃统称为“切削刃部10”。另外,在以下说明中,有时将上述S1记载为“第一刃角11a的一侧端部S1”。
俯视呈大致四边形的切削刀片1由于如前述那样具备负角型刀片的结构,因此正面部3及背面3分别具备两个切削刃部10,并且如图1所示,正面部2的切削刃部10和背面部3的切削刃部10分别形成在正面和背面中的相对的交叉棱线部9b、9c上。
下面,对构造切削刃部10的各切削刃所具备的基本结构进行说明。如图2所示,第一刃角11a呈具有规定半径的圆弧形状。在第一刃角11a的一侧端部S1上连结有呈直线形状的主切削刃12。呈直线形状的主切削刃12被形成为相对于上述直线B以规定的角度倾斜。
在主切屑刃12的另一侧端部S2上连结有呈具有半径R的圆弧形状的第一副切削刃13。如图5中放大表示那样,呈圆弧形状的第一副切削刃13的圆弧形状的朝向被形成为向切削刀片1的外侧方向呈凸状。此外,第一副切削刃13的圆弧形状被形成为随着远离第一副切削刃13与主切削刃12之间的连结部(主切削刃12的另一侧端部S2)而相对于直线状的主切削刃12的延长线D逐渐向螺钉插通孔6方向后退(靠近螺钉插通孔6)。图5所示的附图标记“L1”为呈圆弧形状的第一副切削刃13的弦长即端部S2与端部S3之间的距离。
此外,在切削刀片1安装在可转位刀片式旋转切削工具30(参照图9)时,切削刀片1以可转位刀片式旋转切削工具30的旋转中心轴O方向的最低点位于呈圆弧形状的第一副切削刃13上的规定的位置的方式被安装到可转位刀片式旋转切削工具30。
在第一副切削刃13的另一侧端部S3上,以相对于直线B方向以规定的角度倾斜的方式形成有俯视呈直线形状的第二副切削刃14。第二副切削刃14的另一侧端部S4与形成于第二刀尖部8的交叉棱线部9d上的第二刀尖棱线部11b连结。在第一刃角11a的另一侧端部S5上连结有沿长边方向侧面部4的交叉棱线部9a,在该交叉棱线部9a上未形成切削刃。此外,在交叉棱线部9a上形成有沿交叉棱线部9a具有规定的长度的缺口部21。缺口部21为了防止在将切削刀片1安装到可转位刀片式旋转切削工具30并实施工件的切削加工时交叉棱线部9a与工件接触而设置。
第一刃角11a、主切削刃12、第一副切削刃13及第二副切削刃14分别在端部S1~S3中以呈棱角的方式连接(未光滑地连接)。因此,在将该切削刀片1安装到后述的可转位刀片式旋转切削工具30的工具主体31的刀片安装座32时,能够加大刀片安装座32的短边侧约束壁34与切削刀片1的短边方向侧面部5之间的接触面积。由此,能够将切削刀片1进一步牢固地固定在刀片安装座32上,从而能降低切削加工时工具的颤振。
本实施方式的切削刀片1由于具备负角型切削刀片的结构,因此构造形成于切削刀片1的背面部3上的切削刃部10的各切削刃被形成为与上述正面部2的各切削刃相同的形状。
如图1(图2)所示,切削刀片1的正面部2具备:基准平坦面部15,以包含螺钉插通孔6的开口部的周围的方式(以包围螺钉插通孔6的方式)形成;和断屑槽面部17,从基准平坦面部15经由倾斜面部16形成。如此,倾斜面部16被形成在基准平坦面部15与断屑槽面部17之间的边界部。基准平坦面部15被形成为平面状,并且被形成在与长边方向侧面部4及短边方向侧面部5正交的平面上。与正面部2同样,切削刀片1的背面部3也具备基准平坦面部15和从基准平坦面部15经由倾斜面部16形成的断屑槽面部17。
此外,断屑槽面部17被形成为在切削刀片1的厚度T(参照图3)方向上的高度(距后述的平面N的距离)略高于基准平坦面部15的高度,例如被形成为在切削刀片1的厚度T方向上的高度比基准平坦面部15的高度高0.2~0.3mm左右。
断屑槽面部17被形成为包含第一刀尖部7、7,进而被设置为构造形成上述切削刃部10的切削刃中的第一刃角11a、主切削刃12及第一副切削刃13的共同的前刀面。另外,断屑槽面部17被形成为从各个第一刀尖部7、7朝向倾斜面部16方向平缓地向下倾斜的平面状倾斜面。
在本实施方式的切削刀片1中,第一刃角11a的规定的位置在正面部2(背面部3)中切削刀片1的厚度T方向的高度上最高。优选该厚度T方向的高度最高的第一刃角11a中的规定的位置设定在第一刃角11a的中央部C(端部S1与端部S5之间的中点)或者中央部C附近。图3及图4中示出该状况。
在图3及图4中示出呈圆弧形状的第一刃角11a的圆弧的中央部C的位置与正面部2或背面部3的其他区域部分相比为最高的位置。此外,第一刃角11a的中央部C与基准平坦面部15之间的高低差被设定为0.2~0.3mm左右。
倾斜面部16被形成为:从第一刃角11a的另一侧端部S5附近(缺口部21的第一刀尖部7侧的端部附近)、且从长边方向侧面部4侧的交叉棱线部9a倾斜至第二副切削刃14的一侧端部S3附近的倾斜面。该倾斜面部16的倾斜面为朝向切削刀片1的中央部方向倾斜的面。图1及图2所示的附图标记“18”为以沿上述各切削刃具有规定的宽度的方式形成的刃口修磨。
此外,在本实施方式的切削刀片1中,如图1(图2)所示,第二副切削刃14以基准平坦面部15为前刀面而不是以断屑槽面部17为前刀面。在图2所示的例中,第二副切削刃14为经由刃口修磨18与基准平坦面部15相连的结构,因此与刃口修磨18相连的基准平坦面部15中的第二副切削刃14附近发挥第二副切削刃14的前刀面的作用。
接着,对具备上述负角型切削刀片1的结构的本实施方式的切削刀片1所具备的主要特征进行详细说明。
(第一特征)
本实施方式的切削刀片1具备以下特征。基于图6A~图6D对该特征进行详细说明。此外,图6A放大表示切削刀片1的切削刃部10及其附近的俯视图,图6B是与图6A所示的第二副切削刃14垂直的d1-d1线上的剖面图,图6C是图6B中用虚线表示的椭圆J内的放大图,图6D是表示现有的切削刀片(专利文献2的图6及图7中公开)中的与主切削刃垂直的剖面的图。
如图6C中放大表示上述剖面图中的棱线部的形状那样,在从第二副切削刃14至基准平坦面部15的表面为止的剖面棱线部15a上呈现出向正面部2的上方平缓地突出的微小的凸形状部19。即,第二副切削刃14的前刀面的剖面棱线部为相对于基准平坦面部15的剖面棱线部向正面部2或背面部3的上方(切削刀片1的外侧)突出的凸形状。该微小的凸形状部19的形成被设置为在与第二副切削刃14相邻的基准平坦面部15的端部附近或者如图6C所示那样在与第二副切削刃14相邻的刃口修磨18和与该刃口修磨18相邻的基准平坦面部15的端部附近平缓地朝向上方成为凸形状。
与此相对地,在现有的切削刀片40的与主切削刃41垂直的剖面中,如图6D中示出该剖面的形状那样,为了提高排屑性,在切削刀片40的上表面部42上,以与主切削刃41相邻的方式设置有凹状槽的刀片断屑槽43。该凹状槽的刀片断屑槽43被形成为与刃角、主切削刃及第一副切削刃相连。如果设置这种凹状槽的刀片断屑槽43,则有可能产生各切削刃的强度降低和因凹状槽的立壁面导致切屑堵塞。
在本实施方式的切削刀片1中,如上述那样通过设置从第二副切削刃14附近稍微突出的凸形状部19,从而在工件的倾斜切削加工中能确保第二副切削刃14的强度。另外,通过微小的凸形状部19防止基准平坦面部15的表面磨损。由此,能防止在第二副切削刃14上提前产生崩刀或缺损,并且能得到没有加工斑纹的优良的加工面。
此外,如图6C所示,在切削刀片1中,将连结凸形状部19的顶点G和第二副切削刃14而成的线段E1与短边方向侧面部5的延长线所成的交叉角度设为β(度)时,优选将交叉角度β设定为“90<β≤130”。此外,有时将交叉角度β称作楔角。
将上述交叉角度β设定为“90<β≤130”的理由如下。
通过使交叉角度β具有超过90度的钝角,能得到改善第二副切削刃14的刀尖强度的效果。另外,通过将β值的上限值设为130度以下,能缩小由第二副切削刃14生成的切屑与作为前刀面的基准平坦面部15接触的角度。
因此,如果将交叉角度β值设定在90度<β≤130度的范围内,则能控制为减少切屑与基准平坦面部15接触的面积。其结果,能提高排屑性,并且能抑制基准平坦面部15的磨损。由此,能改善第二副切削刃14的刀尖强度,并且能抑制切削阻力的增大。另外,能够通过β值来适当地调整刀尖强度。此外,优选将β(度)值设为93≤β≤120,更优选将将β(度)值设为94≤β≤110。
在以下说明中,有时将关于与上述第二副切削刃14垂直的剖面形状的特征记载为“第一实施方式的第一特征”。
(第二特征)
此外,本实施方式的切削刀片具备以下特征。如图3(图4)所示,在正面部2及背面部3中,构造一个连续的切削刃的切削刃部10即第一刃角11a、主切削刃12、第一副切削刃13及第二副切削刃14被形成为从第一刃角11a的中央部C至第二副切削刃上的规定的位置Q为止连续地向下倾斜。对切削刃部10以上述方式向下倾斜的结构进行详细说明如下。
即,如图4所示优选以如下的方式形成切削刃10中的各切削刃:相对于将切削刀片1沿厚度T方向进行二等分的平面N,构造切削刃部10的各切削刃上的任意部位与该平面N之间的距离(t1、切削刀片1的厚度方向的高度)在刃角11的中央部C(或者中央部C附近)为最大值,并且从中央部C至第二副切削刃14上的规定的位置Q为止该距离连续平缓减少。另外,优选从第二副切削刃14上的规定的位置Q至第二刀尖部8的第二刀尖棱线部11b的端部S4为止,上述距离t1为规定的值而不会减少。
此外,在以下说明中,将上述第二副切削刃14上的规定的位置Q记载为“拐点Q”。
为了实现切削刃部10的向下倾斜的结构,如前所述,优选追随上述切削刃部10的平缓向下倾斜,将断屑槽面部17形成为从第一刃角11a的中央部C或包含中央部C在内的切削刃附近(切削刃上的中央部C附近位置)朝向倾斜面部16方向而向下倾斜的平面状。
在以下说明中,有时将与上述切削刃部10的平缓向下倾斜有关的特征记载为“第一实施方式的第二特征”。
本实施方式的切削刀片1可通过具备上述第二特征来发挥以下效果。
在将切削刀片1安装并固定到可转位刀片式旋转切削工具30的情况下,能够将切削刀片1在可转位刀片式旋转切削工具30的半径方向上的前角设定为正向,因此能得到降低作用于主切削刃12的切削阻力的效果。由此,能延长切削刀片1的寿命。
此外,通过在第二副切削刃14上配置上述拐点Q,能够将呈圆弧形状的第一副切削刃13作为修光刃来发挥作用,因此能得到在工件的切削加工中工件加工表面的表面性状优良的效果。因此,优选在第二副切削刃14上配置上述拐点Q。
(第三特征)
在本实施方式的切削刀片1中,将上述设定在第二副切削刃14上的拐点Q的位置设为距第一副切削刃13的另一侧端部S3的距离为L2的位置时,该距离L2优选设定为满足“L2<0.2×L1”。此外,L1表示前述第一副切削刃13的弦长L1。在以下说明中,有时将以上述方式设定距离L2的特征记载为“第一实施方式的第三特征”。
在上述本实施方式的第三特征中,优选将距离L2设定为比第一副切削刃13的弦长L1的0.2倍更小的值,即将拐点Q的位置设定在作为端部S3附近的第二副切削刃14上的理由如下。
该第一理由在于,通过将拐点Q的位置设定在第二副切削刃14上而避免设定在第一副切削刃13上,使第一副切削刃13作为修光刃高效地发挥功能。由此,在实施平面铣削时,即使加大作为每刃进给量的fz值,也能够通过该修光刃去除残留在工件表面上的凸状部并提高精加工面的表面性状。在此,在第一副切削刃13上设置有切削工具的切削刃中的最低点(参照图10),以该最低点为基准,内周侧的区域为修光刃。此外,上述“最低点”是指在具备切削刃的切削工具(可转位刀片式旋转切削工具30)中位于该切削工具的旋转轴心O方向上的最前端的部位。
另外,优选将拐点Q的位置设定在作为第一副切削刃13的端部S3附近的第二副切削刃14上的第二理由在于,在使用第二副切削刃14进行倾斜切削加工时,有效地改善排屑性。由此,能得到降低切削阻力的效果,从而能降低工具的颤振并提高加工面的表面粗糙度。另一方面,如果将拐点Q的位置设定在远离第一副切削刃13的端部S3的位置上,则因存在倾斜面部16而排屑性变差。此外,L2优选为0.05×L1≤L2,更优选为0.10×L1≤L2≤0.15×L1,但并不限定于此。
(第四特征)
此外,本实施方式的切削刀片1具备以下特征。基于图7A和图7B对该特征进行说明。图7A是放大表示切削刀片1的切削刃部10及其附近的俯视图,图7B是与图7A所示的第一副切削刃13垂直的d2-d2线上的剖面图。
如图7B所示,断屑槽面部17的正面部中的剖面棱线部17a优选为以下结构:相对于基准平坦面部15的在正面部中的剖面棱线部15a的延长线E2,该剖面棱线部17a向上方突出,并且随着朝向第一副切削刃13的方向,该剖面棱线部17a向上方突出的量增加。此外,倾斜面部16被形成为在正面部2或背面部3中的切削刀片1的厚度方向上的高度比基准平坦面部15更低。在以下说明中,有时将上述特征记载为“第一实施方式的第四特征”。
本实施方式的切削刀片1可通过具备上述本实施方式的第四特征而发挥以下效果。
切削刃部10的切削刃棱线虽然从第一刃角11a的中央部C至拐点Q为止向下倾斜,但能确保第一副切削刃13及其附近的刃口修磨18和断屑槽面部17在切削刀片1的厚度T方向上的厚度,因此能保持第一副切削刃13的强度。此外,由于断屑槽面部17朝向倾斜面部16向下倾斜,因此产生由第一副切削刃13生成的切屑的排出性优良这一效果。
此外,通过将倾斜面部16形成为在正面部2或背面部3中的切削刀片1的厚度T方向上的高度比基准平坦面部15更低,能发挥以下效果。
在使用安装有切削刀片1的可转位刀片式旋转切削工具30进行工件的切削加工时,由切削刃部10生成并排出的切屑经由倾斜面部16被送出到可转位刀片式旋转切削工具30的径向外方,因此能避免切屑直接与基准平坦面部15接触。即,能避免基准平坦面部15因切屑摩擦等而磨损或变形。由此,在使用形成于切削刀片1的正面部2上的切削刃部10进行切削加工之后,通过反转并再次安装该切削刀片1,并且使用形成于背面部3上的切削刃部10实施切削加工时,维持切削刀片1的正面部2的基准平坦面部15的形状。因此,在将切削刀片1再次安装到可转位刀片式旋转切削工具30的刀片安装座32时,正面部2的基准平坦面部15的形状被维持在初期状态,因此能够在正常的状态下将切削刀片1约束到刀片安装座32上。
此外,本实施方式的切削刀片1优选具备以下特征。该特征在于,在将切削刀片1的短边方向侧面部5的宽度尺寸设为W(参照图2),将前述的呈半径R的圆弧形状的第一副切削刃13的弦长设为L1(参照图5)时,以该L1值满足以下关系的方式构造第一副切削刃13。
L1=α×W,其中,α为0.15≤α≤0.35。
此外,第一副切削刃13的弦长L1表示连结图5所示的第一副切削刃13的一侧端部S2和另一侧端部S3而成的直线距离。
在与上述第一副切削刃13的弦长L1的设定有关的特征中,以上述方式设定α值的理由如下。
为了使在工件的铣削加工中的平面及在倾斜加工中的加工面的性状成为优良的状态,例如为了将表面粗糙度控制为较小,将弦长L1设定为适当的值比较重要。在α值小于0.15时,在将每刃进给量fz值设定为较大值的高进给加工条件下,表面粗糙度会变粗。这是因为,切削残留部分的顶部(山部)高度较大。相对于此,在α值超过0.35而较大时,第一副切削刃13较长,并且与此相应地主切削刃12的长度相对于刀片的宽度W值变短,因此导致两者的平衡较差,有可能对切屑形状带来不良影响。即,由于切削工具的最低端附近的第一副切削刃的形状为较长的圆弧形状,并且因此而切屑厚度变薄的区域也较长,因此有可能对锋利度带来不良影响。因此,为了避免如上所述的问题,优选将α值设定在0.15≤α≤0.35的范围内。此外,α值优选为0.175≤α≤0.325,更优选为0.20≤α≤0.30,但并不限定于此。
(可转位刀片式旋转切削工具)
接着,基于图8及图9对于在工具主体上能够装卸地安装有上述切削刀片1的本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具进行说明。此外,图8表示本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具30的工具主体31的立体图,表示在设置于工具主体31的刀片安装座32上未安装切削刀片1的状态。图9是表示在图8所示的刀片安装座32上安装有前述的本实施方式所涉及的切削刀片1的状态的立体图。图8及图9所示的附图标记“O”为可转位刀片式旋转切削工具30(工具主体31)的旋转中心轴。在进行工件的切削加工时,可转位刀片式旋转切削工具30沿图9所示的F方向旋转。
图8(图9)所示的工具主体31表示具备四个刀片安装座32的例。如图8所示,这些刀片安装座32具备落座面33、短边侧约束壁34、长边侧约束壁35和形成于落座面33的中心部的螺钉孔36。落座面33为在将切削刀片1安装到刀片安装座32时用于使切削刀片1的正面部2或背面部3紧贴的支承面。
图8所示的刀片安装座32的短边侧约束壁34为在将切削刀片1安装到刀片安装座32时用于使切削刀片1的短边方向侧面部5紧贴的约束壁。另外,长边侧约束壁35同样为在将切削刀片1安装到刀片安装座32时用于使切削刀片1的长边方向侧面部4紧贴的约束壁。短边侧约束壁34及长边侧约束壁35为在进行工件的切削加工时为了防止因切削阻力导致切削刀片1的位置偏移而设置的约束用壁面。
此外,对于图8所示的四个刀片安装座32而言,可以以旋转中心轴O为中心按90度(90°)的等间隔设置,也可以通过以与90°稍微不同的角度配置即以所谓的不等间隔(或不等角度)配置相邻的刀片安装座32之间,从而使切削加工时产生的振动衰减。
图9表示以下状态:通过使作为切削刀片1的固定机构的固定用螺钉(夹紧螺钉)37插通到设置于切削刀片1的螺钉插通孔6,并且利用规定的扭矩拧紧固定用螺钉37以将其螺纹部拧入到落座面33的螺钉孔36,从而将切削刀片1安装并牢固固定到刀片安装座32。
在切削刀片1牢固地固定在刀片安装座32的情况下,如图9所示,切削刀片1的短边方向侧面部5被配置在工具主体31的前端部的端面侧(图9的下侧),长边方向侧面部4被配置在工具主体31的外周侧。因此,在切削刀片1固定刀片安装座32的情况下,构造切削刃部10的第一刃角11a、主切削刃12、第一副切削刃13及第二副切削刃14从工具主体31的前端部的端面稍微向外侧(下方侧)突出,并且第一刃角11a从工具主体31的外周面稍微向外侧突出。另外,切削刀片1的一侧长边方向侧面部4也从工具主体31的外周面稍微向外侧突出。
(工件的切削加工方法)
接着,基于图10至图12对通过将本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具30安装到利用三轴或五轴NC控制的切削加工机而进行工件的切削加工时的加工顺序的一例进行说明。此外,图10及图12为用于说明使用本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具30对工件进行切削加工时的状态的图,表示安装在可转位刀片式旋转切削工具30的多个切削刀片1中的、相对于旋转中心轴O为右侧的一个切削刀片1。
(平面切削加工)
在使用可转位刀片式旋转切削工具30以高速进给对工件实施平面切削加工时,如图10所示,例如使可转位刀片式旋转切削工具30沿X1方向横向进给的同时对工件M1的表面M1a进行平面加工。在实施该平面加工时,优选使用安装在可转位刀片式旋转切削工具30的切削刀片1所具备的切削刃部10中的主切削刃12和第一副切削刃13。此时,在使可转位刀片式旋转切削工具30沿X1方向横向进给时,主切削刃12作为对工件M1进行切入的切削刃来发挥作用,第一副切削刃13作为优化切削加工后的加工面M1b的表面粗糙度的切削刃来发挥作用。此外,图10中用附图标记“M1c”表示的斜线部分为作为切削余量的部分。
在工件M1的平面加工中,主切削刃12、第一副切削刃13及第一刃角11a参与切削加工,作为这些切削刃的前刀面的断屑槽面部17如前所述那样朝向倾斜面部16方向而向下倾斜,因此能够尽可能防止所生成的切屑与断屑槽面部17之间的接触。由此,能防止断屑槽面部17提前磨损。
(倾斜切削加工)
接着,关于使用本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具30对工件进行倾斜切削加工时的加工顺序的一例进行说明。在通过切削加工制作金属模等时,有时对作为金属模的原材料(各种金属模用钢)的工件实施例如深槽切削加工或容屑槽加工。在这种深槽等切削加工中,通常采用如下方法:即,使用铣削加工工具对工件依次反复实施多次倾斜切削加工。
图11表示在使用NC控制型切削加工机对工件M2实施深槽H的切削加工时铣削加工工具的进给控制路径。在图11所示的例中,表示如k1、k2、…、k8依次反复实施多次对工件M2实施的倾斜切削加工的路径的例。
在使用本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具30进行通过切削加工制作图11所示的深槽H时实施的倾斜切削加工的情况下,能得到优良的倾斜切削加工效果。以下,关于在使用本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具30实施该倾斜切削加工时切削刀片1所具备的各切削刃的作用进行说明。
图12表示安装在本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具30的切削刀片1沿X2方向对工件M2实施朝向左下方的倾斜切削加工时的状态。在图12中,可转位刀片式旋转切削工具30例如通过三轴控制型加工机来同时控制X2方向(横向进给)和Z方向(纵向进给)的进给的同时,对工件M2的表面M2a实施倾斜切削加工而得到倾斜加工面M2b。此外,虽然在图12中未图示,但在相对于纸面的旋转中心轴O为左侧的切削刀片1中,主切削刃12及第一副切削刃13贡献于切削加工。图12中用“M2c”表示的斜线部分为作为切削余量的部分。
在该X2方向的倾斜切削加工中,与切削刀片1的切削刃中的主切削刃12及第一副切削刃13一同,第二副切削刃14也贡献于切削加工。此时,呈直线形状的第二副切削刃14作为对工件M2的未加工面M2a进行X2方向的横向进给的切入刃来发挥作用。另外,呈圆弧形状的第一副切削刃13作为用于将由第二副切削刃14加工后的加工面加工为优良的倾斜加工面M2b的切削刃来发挥作用。
在这种倾斜切削加工中,由第二副切削刃14的切削加工生成的切屑的厚度比由第一副切削刃13生成的切屑的厚度更厚。然而,由于第二副切削刃14经由刃口修磨18与基准平坦面部15连结,因此切屑不会向断屑槽面部17方向流动,而是向基准平坦面部15方向流动并顺利排出。
切屑不会向断屑槽面部17方向流动的理由在于,如前所述,在形成于正面部2及背面部3的基准平坦面部15和断屑槽面部17中,断屑槽面部17相对于切削刀片1的厚度T的高度被形成为与基准平坦面部15相对于切削刀片1的厚度T的高度相比更高。
此外,在倾斜切削加工中进行朝向右下方的切屑加工(与图12所示的X2方向为相反方向的倾斜切削加工)时,与主切削刃12及第一副切削刃13一同,第二副切削刃14也贡献于切削加工。
另外,如图6C所示,通过在第二副切削刃14的刃口修磨18和刃口修磨18附近的基准平坦面部15的表面上设置朝向上方平缓突出的微小的凸形状部19,确保第二副切削刃14的强度。由此,与前述的平面加工同样,能够防止在第二副切削刃14上提前产生崩刀或缺损,并且能得到没有加工斑纹的优良的倾斜加工面M2b。
另外,如图6C所示,由于将连结凸形状部19的顶点G和第二副切削刃14而成的线段E1与短边方向侧面部5的延长线所成的交叉角度β(度)设定为作为前述的本实施方式的第一特征的“90<β≤130”,因此能提高排屑性并能抑制作为第二副切削刃14的前刀面的基准平坦面部15的磨损。
上述本实施方式的切削刀片1为呈大致四边形形状且在分别形成于正面部2及背面部3的两个第一刀尖部7上具备第一刃角11a的负角型切削刀片,一个切削刀片具有总计四个刀尖,该切削刀片1具备上述本实施方式的特征1~4所记载的主要特征。
由此,在安装在可转位刀片式旋转切削工具30的刀片安装座32上的切削刀片1中产生切削刃等的磨损的情况下,通过将该切削刀片1的朝向改变180°并进行再安装,能够将其他切削刃部10用于切削加工中。另外,在正面部2的两个切削刃部10磨损的情况下,可将该切削刀片1的背面部3的切削刃部10用于切削加工。如此,在一个切削刀片中能够使用形成于正面部2及背面部3的总计四处的切削刃部10。
此外,在进行工件的平面加工时需要对工件的立壁(与可转位刀片式旋转切削工具的旋转中心轴大致平行的面)进行切削加工的情况下,切削刀片1的第一刃角11a被用作参与该立壁及该立壁下方部角部的切削加工的切削刃。
(第二实施方式)
接着,参照图13~图19对本发明的第二实施方式所涉及的切削刀片101及具备该切削刀片101的可转位刀片式旋转切削工具130进行说明。图13表示从正面部的斜上方观察本实施方式的切削刀片的立体图,图14是从正面部方向观察图13所示的切削刀片的俯视图,图15是从长边方向侧面部方向观察图13所示的切削刀片的侧视图,图16是从短边方向侧面部方向观察图13所示的切削刀片的主视图。
此外,对与第一实施方式共同的部分使用相同的附图标记并简化说明。另外,对于标注不同的附图标记的部分而言,也省略关于与在第一实施方式中具有相同名称的部分同样的结构及作用的说明。
在第二实施方式中,构造切削刃部110的第一刃角111a、主切削刃112、第一副切削刃113及第二副切削刃114在其连接部光滑地连接(第二实施方式的第一特征)而不会呈棱角。另外,断屑槽面部117形成为切削刃部110的前刀面,并且断屑槽面部117被构造为断屑槽面部117的第一刃角111a侧的前角小于第二副切削刃114侧的前角(第二实施方式的第二特征)。此外,在与第二副切削刃垂直的第二副切削刃114的前刀面的剖视中,凸形状部119的顶点位于第二副切削刃114上(第二实施方式的第三特征)。其他结构及作用效果与第一实施方式同样。以下,关于上述各特征,与其作用效果一同进行说明。
(第一特征)
如图13及图14所示,在第二实施方式所涉及的切削刀片101中,构造切削刃部110的第一刃角111a、主切削刃112、第一副切削刃113及第二副切削刃114在各连接部(S1、S2、S3)光滑地连接,而不会呈棱角。
根据这种结构,在作为第一刃角111a与主切削刃112之间的边界部的端部S1、作为主切削刃112与第一副切削刃113之间的边界部的端部S2、以及作为第一副切削刃113与第二副切削刃114之间的边界部的端部S3上未形成角部。因此,能防止切削加工时的端部S1~S3的损伤或端部S1~S3的优先消耗。其结果,能够长期维持切削刃部110的形状并保持切削性能。
(第二特征)
在本实施方式的切削刀片101中,断屑槽面部117构成切削刃部110的前刀面,并且断屑槽面部117被构造为断屑槽面部117的第一刃角111a侧的前角小于第二副切削刃114侧的前角。具体而言,如图17A、17B所示,断屑槽面部117由多个面117a~117g构造。图17A是用于说明构造图14所示的切削刀片101的切削刃部110的各切削刃的配置及其排列的放大局部俯视图,图17B是与图17A所示的第二副切削刃114垂直的d3-d3线上的剖面图。
面117a为与第一刃角111a及基准平坦面部115连接且经过第一刃角111a的端部S5的面。面117b与面117a、第一刃角111a及基准平坦面部115连接。面117c与面117b、第一刃角111a及基准平坦面部115连接。面117a、117b、117c为第一刃角111a的前刀面。面117d与面117c、主切削刃112及基准平坦面部115连接,面117d为主切削刃112的前刀面。面117e与面117d、第一副切削刃113及基准平坦面部115连接,面117e为第一副切削刃113的前刀面。面117f与面117e、第二副切削刃114及基准平坦面部115连接。面117g为与面117f、第二副切削刃114及基准平坦面部115连接且经过第二副切削刃114的端部S4的面。面117f、117g为第二副切削刃114的前刀面。
如图17A和图17B所示,构造断屑槽面部117的各面117a~117g主要由平面(相当于后述的直线部)构造,各面117a~117g与基准平坦面部115之间的连接部为凸状的曲面(与后述的曲线部对应)。
如图17B所示,在经过面117f且与第二副切削刃114垂直的剖面中,面117f的剖面棱线部由直线部117f1和曲线部117f2形成。直线部117f1从第二副切削刃114朝向基准平坦面部115延伸,该直线部117f1的延长线E3相对于基准平坦面部115的剖面棱线部115a构成规定的角度δf(以下,还称为面117f和基准平坦面部115所成的角度)。曲线部117f2为连接直线部117f1和剖面棱线部115a的凸状的圆弧。直线部117f1及曲线部117f2比剖面棱线部115a向上方更突出。即,面117f朝向基准平坦面部115的上方突出。
虽然在图17B中图示了面117f,但其他面117a~117e、117g也具备同样的形状。即,在垂直于与各面117a~117e、117g连接的各切削刃的各剖面中,各面117a~117e、117g的剖面棱线部具备从各切削刃延伸的直线部和连接基准平坦面部115和直线部的曲线部。
并且,构造断屑槽面部117的各面117a~117g相对于基准平坦面部115的角度随着从面117a朝向面117g而依次变大。换言之,在垂直于与各面117a~117g连接的各切削刃的各剖面中,将各面117a~117g的剖面棱线部的直线部和基准平坦面部115的剖面棱线部115a所成的角度(各面117a~117g和基准平坦面部115所成的角度)分别设为δa~δg的情况下,成为δa<δb<δc<δd<δe<δf<δg。即,断屑槽面部117被构造为从面117a朝向面117g而前角依次变大。
根据这种结构,切削加工时生成的切屑沿断屑槽面部117送出到正面部2或背面部3的外部,因此能够迅速排出切屑。因此,能避免切屑直接与基准平坦面部115接触。即能避免基准平坦面部115因切屑摩擦等而磨损或变形。
此外,为了更切实地产生上述效果,优选将断屑槽面部117的位于第一刃角侧端的面117a和基准平坦面部115所成的角度δa与断屑槽面部117的位于第二副切削刃侧端的面117g和基准平坦面部115所成的角度δg之差(δa-δg)设为3度以上且20度以下,更优选设为4度以上且15度以下。另外,角度δa优选为5度以上且25度以下,更优选为10度以上且20度以下。此外,角度δg优选为10度以上且30度以下,更优选为15度以上且25度以下。
另外,断屑槽面部117的形状只要被构造为其第一刃角111a侧的前角小于第二副切削刃114侧的前角即可,并不限定于上述说明。例如,构造断屑槽面部117的面的数量并不限定于七个,也可以用两个以上的平面来构造断屑槽面部117,并且也可以用一个以上的曲面来构造断屑槽面部117。在用一个曲面来构造断屑槽面部117的情况下,在与各切削刃垂直的剖面中,与上述图17B同样,断屑槽面部117的剖面棱线部由直线部和曲线部构造。并且,直线部和基准平坦面部115的剖面棱线部115a所成的角度随着从断屑槽面部117的第一刃角111a侧端朝向第二副切削刃侧端而逐渐变大。
(第三特征)
如图17B所示,在本实施方式中,在作为与第二副切削刃垂直的第二副切削刃114的前刀面的面117f的剖视中,面117f的剖面棱线部117f1、117f2形成凸形状部119。凸形状部119比基准平坦面部115向正面部2的上方平缓突出。并且,凸形状部119的顶点G位于第二副切削刃114上。另外,如上所述,面117g具有与面117f同样的形状。此外,面117g的剖面棱线部的直线部和基准平坦面部115的剖面棱线部115a所成的角度小于面117f的剖面棱线部的直线部117f1和基准平坦面部115的剖面棱线部115a所成的角度。
如此,由于相对于基准平坦面部将第二副切削刃114的前刀面117f、117g设为凸形状,因此在使用第二副切削刃114进行倾斜切削加工时能够进一步提高排屑性。另外,能避免基准平坦面部115因切屑摩擦而磨损或变形。
另外,面117f的剖面棱线部的直线部117f1(或其延长线E3)与短边方向侧面部105之间的交叉角度γ(度)被设定为70度≤γ<90度。另外,对于面117g而言,在与第二副切削刃114垂直且经过面117g的剖面中,面117g的剖面棱线部的直线部与短边方向侧面部105之间的交叉角度γ(度)也被设定为70度≤γ<90度。
如此,通过将交叉角度γ设为锐角,能降低作用于第二副切削刃114的切削阻力。另外,也能够抑制工件的熔敷,因此在使用第二副切削刃114对易产生熔敷的工件进行倾斜切削加工时,适合使用该切削刀片101。此外,为了进一步切实地产生上述效果,优选将交叉角度γ设定为72度≤γ≤88度,更优选为74度≤γ≤86度,但并不限定于此。
此外,对于整个切削刃部110而言,将相当于上述交叉角度γ的角度,即将垂直于与断屑槽面部117的各面117a~117g连接的各切削刃的各剖面中各面117a~117g的剖面棱线部的直线部与短边方向侧面部105所成的角度优选设为70度以上且小于90度。在该情况下,切削刀片10为所谓正角型切削刀片。
根据这种结构,能降低整个切削刃部110的切削阻力。因此,如本实施方式的第一特征那样,通过光滑地连接各切削刃,从而即使在与上述第一实施方式的结构相比刀片安装座32的短边侧约束壁34与短边方向侧面部105之间的接触面积小的情况下,也能够抑制工件的颤振。另外,由于能够抑制工件的熔敷,因此这种切削刀片101适于易产生熔敷的工件的切削加工。
(立壁的切削加工)
接着,使用图18~图20对在工具主体31上能够装卸地安装有上述切削刀片101的本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具130及其使用例进行说明。图18及图19是本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具的立体图,图18是表示未安装本实施方式所涉及的切削刀片的状态的图,图19是表示安装有本实施方式所涉及的切削刀片时的状态的图。本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具130的结构除刀片安装座32的短边侧约束壁134的形状为与本实施方式的切削刀片101的短边方向侧面部105对应的形状以外,具备与第一实施方式同样的结构。
本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具130对如图20的工件的立壁或位于立壁下部的角部的切削加工特别有利。图20是用于说明使用图19所示的可转位刀片式旋转切削工具130进行包含工件M3的立壁M3a在内的角部的切削加工时的状态的图。
根据本实施方式的可转位刀片式旋转切削工具130,切削刀片101具备本实施方式的第二特征及第三特征,因此能够沿断屑槽面部117将切削加工时生成的切屑送到可转位刀片式旋转切削工具130的径向内方(图20的切削刀片101的左侧)。因此,能防止切屑被咬入切削刀片101的长边方向侧面部4与工件M3的立壁M3a之间。另外,由于断屑槽面部117被形成至第二副切削刃114的端部S4,因此切削加工时生成的切屑沿断屑槽面部117被送到比第二副切削刃114更靠所述径向内方处。因此,能防止切屑被咬入工件M3的平面部M3b与切削刃部110之间。其结果,能够抑制因切屑被咬入导致的切削阻力的增加,并且能防止因切屑而立壁M3a或平面部M3b受损。
以上说明的本发明所涉及的切削刀片对其正面部2及背面部3的形状呈大致四边形状的切削刀片1进行了说明,但对正面部2及背面部3的形状呈三角形状、五边形状、六边形状等形状的切削刀片也能应用该切削刀片。
另外,本发明所涉及的切削刀片优选由碳化钨-钴基(WC-Co基)硬质合金来制作,但除了包含碳化钨-钴基以外和除了碳氮化系金属陶瓷的硬质合金制以外,也可以使用高速钢、由碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝及它们的混合体组成的陶瓷、立方晶氮化硼烧结体、金刚石烧结体、在超高压下对由多晶金刚石或立方晶氮化硼组成的硬质相和陶瓷或铁族金属等的结合相进行烧结而成的超高压烧结体等。
此外,本发明的切削刀片优选至少在切削刃部的切削刃棱线和刃口修磨区域形成一层或多层的各种硬质覆膜,所述硬质覆膜为了提高耐磨损性而一直以来由PVD等来实施。
另外,本发明所涉及的切削刀片并不限定于上述实施方式,在不脱离本发明主旨的范围内,也可以组合前述实施方式中说明的各结构(技术特征),并且能进行结构的附加、省略、置换或其他变更。另外,本发明并非由前述实施方式来限定,而是仅由权利要求书来限定。
例如,也可以将第二实施方式所涉及的切削刀片的第三特征与第一实施方式的第一特征置换。根据这种结构,也可以使倾斜切削加工时的排屑性优异。在第二实施方式中,也可以将第二副切削刃114上的拐点Q设在满足第一实施方式的第三特征的位置。此外,虽然没有特别图示及说明,但在第二实施方式中也与第一实施方式同样,可以沿交叉棱线部9a设置具有规定长度的缺口部21。
此外,在第一实施方式中端部S1~S5为具有微小宽度的区域,并且在第二实施方式中端部S1~S5为点,但并不限定于此。只需端部S1为第一刃角与主切削刃之间的边界,端部S2为主切削刃与第一副切削刃之间的边界,端部S3为第一副切削刃与第二副切削刃之间的边界,端部S4位于与第二副切削刃的端部S3为相反侧的端部,端部S5位于与第一刃角的端部S1为相反侧的端部即可。
产业上的可利用性
本发明的切削刀片的排屑性优异。因此,根据具备该切削刀片的可转位刀片式旋转切削工具,能降低切削阻力,故能降低工具的颤振并能提高加工面的表面粗糙度。如此,根据本发明的切削刀片及可转位刀片式旋转切削工具,即使以高速进给实施倾斜切削加工也能得到优良的加工面。
附图标记说明
1:切削刀片
2:正面部
3:背面部
4:长边方向侧面部
5、105:短边方向侧面部
6:固定用螺钉插通孔(螺钉插通孔)
7:第一刀尖部
8:第二刀尖部
9:交叉棱线部
9a:长边方向的交叉棱线部 9b:短边方向的交叉棱线部
9c、9d:刀尖部的交叉棱线部
10、110:切削刃部
11a、111a:第一刃角
11b:第二刀尖棱线部
12、112:主切削刃
13、113:第一副切削刃
14、114:第二副切削刃
15、115:基准平坦面部
15a(115a):在第二副切削刃的d1-d1线(d3-d3线)上的剖面中,基准平坦面部的剖面中的正面部的剖面棱线部
16:倾斜面部
17、117:断屑槽面部
17a:在第一副切削刃的d2-d2线上的剖面中,断屑槽面部的剖面中的正面部的剖面棱线部
18:刃口修磨
19、119:微小的凸形状部
21:缺口部
30、130:可转位刀片式旋转切削工具
31:工具主体
32:刀片安装座
33:落座面
34、134:短边侧约束壁
35:长边侧约束壁
36:螺钉孔
37:固定用螺钉(夹紧螺钉)
A:在切削刀片的俯视图中,经过螺钉插通孔的中心线且对两个短边方向侧面部之间的宽度进行二等分的直线
B:经过螺钉插通孔的中心线P1且与直线A正交的直线
C:第一刃角的圆弧中央部
D:主切削刃的延长线
E1:连结微小的凸形状部的顶点G和第二副切削刃而成的线段
E2:基准平坦面部的正面部中的剖面棱线部的延长线
E3:断屑槽面的剖面棱线部的直线部的延长线
F:可转位刀片式旋转切削工具的旋转方向
G:微小的凸形状部19的顶点
H:深槽
L1:端部S3与第二副切削刃的上规定的位置之间的距离
L2:在呈圆弧形状的第一副切削刃中该圆弧的弦长
J:椭圆
M、M1、M2:工件
N:对切削刀片的厚度方向进行二等分的平面
O:旋转中心线
P1:螺钉插通孔的中心线
R:呈圆弧形状的所述第一副切削刃的圆弧半径
Q:第二副切削刃上的规定的位置
W:短边方向侧面部的宽度尺寸
k1、k2、…:利用旋转切削工具进行倾斜切削加工时的进给路径
S1:第一刃角的短边方向侧面部侧的端部
S2:主切削刃的另一侧端部
S3:第一副切削刃的另一侧端部
S4:第二刀尖部中的交叉棱线部的一侧端部
S5:第一刃角的另一侧(长边方向侧面部侧)端部
β:连结微小的凸形状部的顶点G和第二副切削刃而成的线段E1与短边方向侧面部的延长线所成的交叉角度
γ:断屑槽面部的剖面棱线部的直线部的延长线E3与短边方向侧面部的延长线所成的交叉角度
δf:断屑槽面部的剖面棱线部的直线部的延长线E3与基准平坦面部的剖面棱线部所成的角度
T:切削刀片的厚度
t1:切削刃部的任意部位与沿厚度方向对切削刀片进行二等分的平面之间的距离
Claims (11)
1.一种切削刀片,具备:正面部,具有长边和短边,所述正面部在俯视时呈大致四边形状;背面部,被配置为与该正面部相对;刀尖部,被形成在所述正面部和所述背面部各自的四个角部上;两个长边方向侧面部和两个短边方向侧面部,作为连接所述正面部和所述背面部的侧面部;固定用螺钉插通孔,从所述正面部的中央部贯通至所述背面部;和切削刃部,在所述正面部及所述背面部与所述短边方向侧面部及所述长边方向侧面部交叉的交叉棱线部上具有切削刃,所述切削刀片的特征在于,
所述切削刃部具备:
第一刃角,被形成在一对第一刀尖部上,所述一对第一刀尖部为所述正面部及所述背面部各自的四个所述刀尖部中的一对,且配置于隔着所述固定用螺钉插通孔的中心线相对的位置上;
主切削刃,与所述第一刃角的所述短边方向侧面部侧的端部(S1)相连,并且所述主切削刃沿所述短边方向侧面部的所述交叉棱线部形成且呈直线形状;
第一副切削刃,被配置为与所述主切削刃的另一侧端部(S2)相连,在所述正面部及所述背面部的俯视中,所述第一副切削刃朝向所述短边方向侧面部的外侧方向而平缓地突出,并且随着远离所述端部(S2)而相对于所述主切削刃的延长线逐渐向所述固定用螺钉插通孔的方向后退,所述第一副切削刃呈半径R的圆弧形状;和
第二副切削刃,与所述第一副切削刃的另一侧端部(S3)相连且呈直线形状,
所述正面部及所述背面部具备基准平坦面部,所述基准平坦面部被形成为包含所述固定用螺钉插通孔的开口部的周围,
在与所述第二副切削刃中的切削刃棱线垂直的所述第二副切削刃的前刀面的剖视中,所述第二副切削刃的所述前刀面的剖面棱线部相对于所述基准平坦面部的剖面棱线部呈朝向所述正面部或所述背面部的上方突出的凸形状。
2.根据权利要求1所述的切削刀片,其中,
所述第一刃角、所述主切削刃、所述第一副切削刃和所述第二副切削刃光滑连接。
3.根据权利要求1或2所述的切削刀片,其中,
所述正面部及所述背面部具有断屑槽面部,所述断屑槽面部为所述切削刃部的前刀面且与所述基准平坦面部连接,
所述第一刃角侧的所述断屑槽面部和所述基准平坦面部所成的角度小于所述第二副切削刃侧的所述断屑槽面部和所述基准平坦面部所成的角度。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的切削刀片,其中,
所述正面部及所述背面部具有断屑槽面部,所述断屑槽面部为所述切削刃部的前刀面且与所述基准平坦面部连接,
在所述第二副切削刃的所述前刀面的所述剖视中,所述凸形状的顶点位于所述第二副切削刃上,并且将所述断屑槽面部的平面部和所述短边方向侧面部所成的交叉角度设为γ时,所述交叉角度γ被设定为70度≤γ<90度,其中所述γ的单位为度。
5.根据权利要求1所述的切削刀片,其中,
所述第二副切削刃的所述前刀面为所述基准平坦面部。
6.根据权利要求1或5所述的切削刀片,其中,
在所述第二副切削刃的所述前刀面的所述剖视中的所述凸形状中,
将连结所述凸形状的顶点(G)和所述第二副切削刃棱线而成的线段(E1)和所述短边方向侧面部所成的交叉角度设为β时,所述交叉角度β被设定为90度<β≤130度,其中所述β的单位为度。
7.根据权利要求1、5或6中的任一项所述的切削刀片,其中,
所述第一刃角的中央部或包含所述中央部的切削刃的附近被形成为,在所述正面部或所述背面部中所述切削刀片的厚度方向上的高度最高,并且在所述切削刀片的主视中,所述切削刃部被形成为从所述第一刃角的所述中央部或包含所述中央部的所述第一刃角的附近至所述第二副切削刃的规定的位置(Q)为止连续地向下倾斜。
8.根据权利要求1、5至7中的任一项所述的切削刀片,其中,
当将呈圆弧形状的所述第一副切削刃的弦长设为L1时,
所述第一副切削刃的所述另一侧端部(S3)和所述第二副切削刃上的所述规定的位置(Q)之间的距离L2被设定为满足L2<0.2×L1。
9.根据权利要求1、5至8中的任一项所述的切削刀片,其中,
所述正面部及所述背面部具备:断屑槽面部,作为第一刃角和所述主切削刃及所述第一副切削刃的前刀面;和所述基准平坦面部,经由倾斜面部而形成,所述倾斜面部形成于所述基准平坦面部与所述断屑槽面部之间的边界部上,
所述倾斜面部被形成为,在所述正面部或所述背面部中的所述切削刀片的厚度方向上的高度比所述基准平坦面部的高度更低。
10.根据权利要求1、5至9中的任一项所述的切削刀片,其中,
所述切削刀片的在所述第一副切削刃上的垂直方向的剖视中,
所述断屑槽面部的剖面棱线部相对于所述基准平坦面部的剖面棱线部朝向所述正面部或所述背面部的上方突出。
11.一种可转位刀片式旋转切削工具,其特征在于,在形成于工具主体的前端部的刀片安装座上通过固定机构装卸自如地安装有权利要求1至权利要求10中的任一项所述的切削刀片,
所述切削刀片以如下方式被配置在所述刀片安装座上:所述短边方向侧面部被配置在所述工具主体的前端部的底面侧,所述长边方向侧面部被配置在所述工具主体的前端部的外周面侧。
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