CN108513549B - 切削工具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个方面的切削工具包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分。切削刃部分包括前刀面、后刀面和切削刃。后刀面与前刀面相接。切削刃设置作为后刀面与前刀面之间的棱线。切削刃的曲率半径为2μm以上且8μm以下。

Description

切削工具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种切削工具及其制造方法。本申请要求2016年12月26日提交的日本专利申请No.2016-251645的优先权，该申请的全部内容在此通过引用并入本文。
背景技术
WO 2009/116610(专利文献1)公开了一种包括包含立方氮化硼的切削刃部分的切削工具。专利文献1中所述的切削工具的切削刃部分包括前刀面、后刀面和切削刃。后刀面与前刀面相接。
切削刃设置作为前刀面与后刀面之间的棱线。切削刃具有倒角珩磨面和倒圆珩磨面。倒角珩磨面位于前刀面侧。倒圆珩磨面位于后刀面侧。倒圆珩磨面的曲率半径不小于10μm且不大于50μm。
引用列表
专利文献
专利文献1：WO 2009/116610
发明内容
根据本发明的一个方面的切削工具包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分。切削刃部分包括前刀面、后刀面和切削刃。后刀面与前刀面相接。切削刃设置作为后刀面与前刀面之间的棱线。切削刃的曲率半径为2μm以上且8μm以下。
附图说明
图1是示出了根据第一实施例的切削工具的透视图；
图2是示出了根据第一实施例的变型例的切削工具的透视图；
图3是与根据第一实施例的切削工具的切削刃部分附近的切削刃垂直的截面图；
图4是与根据第一实施例的变型例的切削工具的切削刃部分附近的切削刃垂直的截面图；
图5是示出了根据第一实施例的切削工具的制造方法中所使用的加工设备的示意图；以及
图6是示出了根据第二实施例的切削工具的局部放大透视图。
具体实施方式
[本发明所要解决的问题]
在专利文献1中所述的切削工具中，利用磨石或通过放电加工来抛光表面，以形成倒圆珩磨面。当使用这些加工方法时，难以形成曲率半径为10μm以下的倒圆珩磨面。因此，就提高专利文献1中所述的切削工具的尖锐度而言，还有改进的空间。
已完成本发明以解决现有技术的上述问题。具体而言，本发明提供了具有提高的尖锐度的切削工具。
[本发明的有益效果]
根据本发明的一个方面的切削工具，可以提高切削工具的尖锐度。
[各个实施例的描述]
首先，在下文中将描述本发明的各个方面。
(1)根据本发明的一个方面的切削工具包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分。切削刃部分包括前刀面、后刀面和切削刃。后刀面与前刀面相接。切削刃设置作为后刀面与前刀面之间的棱线。切削刃的曲率半径为2μm以上且8μm以下。根据上述第(1)项的切削工具，可以提高切削工具的尖锐度。
(2)根据本发明的另一个方面的切削工具包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分。切削刃部分包括负倒棱、后刀面和切削刃。后刀面与负倒棱相接。切削刃设置作为负倒棱与前刀面之间的棱线。切削刃的曲率半径为2μm以上且8μm以下。根据上述第(2)项中所述的切削工具，可以提高切削工具的尖锐度。
(3)在根据上述第(1)或(2)项中所述的切削工具中，曲率半径沿着切削刃的延伸方向可以是变化的。
根据上述第(3)项中所述的切削工具，可以应对切削刃的不同部分需要不同性能的情况。
(4)在上述第(1)或(2)项中所述的切削工具中，切削刃的表面的算术平均粗糙度可以为0.05μm以上且2μm以下。根据上述第(4)项中所述的切削工具，可以抑制工件材料附着至切削刃。
(5)在上述第(4)项中所述的切削工具中，算术平均粗糙度沿着切削刃的延伸方向可以是变化的。
根据上述第(5)项中所述的切削工具，可以应对切削刃的不同部分需要不同性能的情况。
(6)上述第(1)或(2)项中所述的切削工具可以是端铣刀。在上述第(1)或(2)项中所述的切削工具中，切削刃可以沿着从切削工具的顶端朝向刀柄的方向延伸，并且曲率半径可以沿着从顶端朝向刀柄的方向减小。
根据上述第(6)项中所述的切削工具，可以抑制切削工具的初始断裂，从而防止在工件中产生毛刺。
(7)根据本发明的一个方面，提供切削工具的制造方法，该切削工具包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分。切削刃部分包括前刀面、与前刀面相接的后刀面以及切削刃，切削刃设置作为前刀面与后刀面之间的棱线。该方法包括如下步骤：通过利用激光照射棱线来形成曲率半径为2μm以上且8μm以下的切削刃。
根据上述第(7)项中所述的切削工具的制造方法，可以得到具有提高的尖锐度的切削工具。
(8)根据上述第(7)项中所述的切削工具的制造方法，还可以包括如下步骤：通过利用激光照射切削工具来形成前刀面和后刀面。
根据上述第(8)项中所述的切削工具的制造方法，不需要在形成切削刃的同时再次进行定位，从而可以以高精度形成切削刃。
(9)根据本发明的另一个方面，提供切削工具的制造方法，该切削工具包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分。切削刃部分包括负倒棱、与负倒棱相接的后刀面以及切削刃，切削刃设置作为负倒棱与后刀面之间的棱线。该方法包括如下步骤：通过利用激光照射棱线来形成曲率半径为2μm以上且8μm以下的切削刃。
根据上述第(9)项中所述的切削工具的制造方法，可以得到具有提高的尖锐度的切削工具。
(10)上述第(9)项中所述的切削工具的制造方法还可以包括如下步骤：通过利用激光照射切削工具来形成负倒棱和后刀面。
根据上述第(10)项中所述的切削工具的制造方法，不需要在形成切削刃的同时再次进行定位，从而可以以高精度形成切削刃。
[本发明的各个实施例的细节]
在下文中，将参考附图对本发明的各个实施例进行详细描述。应注意的是，在附图中，相同或相应的部分用相同的附图标记表示。另外，可以任意组合下述实施例的至少一些。
(第一实施例)
在下文中，将描述根据第一实施例的切削工具的构造。
图1是示出了根据第一实施例的切削工具的透视图。如图1所示，根据第一实施例的切削工具为例如切削刀具。然而，根据第一实施例的切削工具不限于切削刀具。
根据第一实施例的切削工具具有切削刃部分1。切削刃部分1包括负倒棱11、后刀面12和切削刃13。负倒棱11相对于前刀面14形成负角。负倒棱11相对于前刀面14形成负角的表述指的是：在前刀面14朝上且切削刃13朝向左侧的状态下，负倒棱11相对于前刀面14逆时针旋转。如图所示，后刀面12与负倒棱11相接。切削刃13设置作为负倒棱11与后刀面12之间的棱线。
图2是示出了根据第一实施例的变型例的切削工具的透视图。如图2所示，切削刃部分1可以包括前刀面14、后刀面12和切削刃13。换句话说，切削刃部分1可以不包括负倒棱11。在变型例中，后刀面12与前刀面14相接，并且切削刃13设置作为前刀面14与后刀面12之间的棱线。
切削刃部分1是例如由包含立方氮化硼(CBN)和多晶金刚石(PCD)中的至少一种的烧结材料制成的切削刃片10的一部分。在本发明中，“包含CBN和PCD中的至少一种的烧结材料”包括：包含CBN但不包含PCD的烧结材料、包含PCD但不包含CBN的烧结材料以及包含CBN和PCD这两者的烧结材料。切削刃部分1可以是由包含CBN和PCD中的至少一种的烧结材料制成的切削工具的一部分。此外，切削刃部分1可以是由例如硬质合金等基体材料以及涂覆在基体材料的表面上的CBN和PCD中的至少一种制成的切削工具的一部分。总之，切削刃部分1可仅需至少在其表面上包含CBN和PCD中的一种。如果切削刃部分1是由包含CBN和PCD中的至少一种的烧结材料制成的切削刃片10的一部分，则切削刃片10经由例如钎焊被连接至由硬质合金等制成的金属基体2。
如果切削刃部分1是包含CBN但不包含PCD的烧结材料，则切削刃部分1中所含的CBN的体积比优选为20体积％以上。如果切削刃部分1是包含PCD但不含CBN的烧结材料，则切削刃部分1中所含的PCD的体积比优选为20体积％以上。如果切削刃部分1是包含PCD和CBN这两者的烧结材料，则切削刃部分1中所含的CBN和PCD的体积比优选为20体积％以上。因此，可以将切削工具的切削深度设定在最终使用的合适范围内。
图3是与根据第一实施例的切削工具的切削刃部分附近的切削刃垂直的截面图。图4是与根据第一实施例的变型例的切削工具的切削刃部分附近的切削刃垂直的截面图。如图3和图4所示，切削刃13具有曲率半径R。曲率半径R为2μm以上且8μm以下。切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra为0.05μm以上且2μm以下。使用激光位移计测量切削刃13的表面的算术平均粗糙度。
切削刃13的曲率半径R在切削刃13的延伸方向上可以是不均一的。换句话说，切削刃13的曲率半径R沿着切削刃13的延伸方向可以是变化的。切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra在切削刃13的延伸方向上可以是不均一的。换句话说，切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra沿着切削刃13的延伸方向可以是变化的。
在下文中，将描述根据第一实施例的切削工具的制造方法。根据第一实施例的切削工具的制造方法包括激光照射步骤S1。
图5是示出了根据第一实施例的切削工具的制造方法中所使用的加工设备的示意图。如图5所示，加工设备3包括光源31、扫描头32和加工台33。光源31向扫描头32供应激光L。工件W被放置在加工台33上。扫描头32利用从光源31供应的激光L扫描工件W的表面。扫描头32为例如检流计扫描仪。通过使用加工设备3来进行激光照射步骤S1。
工件W具有负倒棱11和后刀面12。通过利用激光L照射放置在加工台33上的工件W来进行激光照射步骤S1。更具体地说，将激光L照射至负倒棱11与后刀面12之间的棱线。结果，去除了工件W的位于负倒棱11与后刀面12之间的棱线处的部分，从而形成切削刃13。如果工件W不具有负倒棱11而是具有前刀面14和后刀面12，则通过利用激光L照射前刀面14与后刀面12之间的棱线来形成切削刃13。
应注意的是，也可以利用激光L的照射来形成负倒棱11(或前刀面14)和后刀面12。在该情况下，不仅在形成负倒棱11(或前刀面14)和后刀面12的步骤中而且在形成切削刃13的步骤中，可以保持工件W而使工件W相对于加工台33不移动。因此，当将工件从形成负倒棱11(或前刀面14)和后刀面12的步骤转移到形成切削刃13的步骤时，不需要进行工件的定位，这可以以高精度形成切削刃13。
下面将描述根据第一实施例的切削工具及其制造方法的效果。
切削刃13的曲率半径R越小，则切削刃的形状越尖锐，从而可以提高切削工具的尖锐度。如上所述，在根据第一实施例的切削工具中，切削刃13的曲率半径R为2μm以上且8μm以下。曲率半径R小于可以在常规切削工具中实现的曲率半径。因此，根据第一实施例的切削工具，可以提高切削工具的尖锐度。
另一方面，如果切削刃13的曲率半径R太小，则切削刃13的抗断裂性可能下降。根据切削工具的应用，切削刃13的一部分可能需要具有更大的尖锐度，而切削刃的其他部分可能需要具有更强的抗断裂性。在根据第一实施例的切削工具中，切削刃13的曲率半径R构造为沿着切削刃13的延伸方向是变化的，这可以应对切削刃13的不同部分需要不同的性能的情况。
如果利用磨石或通过放电加工抛光切削刃来进行切削刃的修圆珩磨时，则难以实现切削刃的表面的均一的低算术平均粗糙度Ra。如果切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra较大，则工件有可能附着至切削刃。
如上所述，在根据第一实施例的切削工具中，因为切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra可以被处理为0.05μm以上且2μm以下，所以可以抑制工件被附着至切削刃13。
随着切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra增加，工件与切削刃13之间的接触面积减小，因此，切削刃13与工件之间的摩擦倾向于减小。根据切削工具的应用，可能需要防止切削刃13的一部分附着至工件，且同时可能需要减少切削刃13的其他部分与工件的摩擦。
在根据第一实施例的切削工具中，切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra构造为沿着延伸方向是变化的，这可以应对切削刃13的不同部分需要不同性能的情况。
在根据第一实施例的切削工具的制造方法中，利用激光L的照射来形成切削刃13。当利用激光L加工切削刃13时，与利用磨石或通过放电加工来抛光切削刃13的情况相比，可以更精确地控制加工。因此，根据第一实施例的切削工具的制造方法，可以将切削刃13的曲率半径R处理成2μm以上且8μm以下，并且可以将切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra处理成0.05μm以上且2μm以下。
当利用激光L加工切削刃13时，与利用磨石或通过放电加工来抛光切削刃13的情况相比，可以更精确地控制加工范围。因此，根据第一实施例的切削工具的制造方法，可以将切削刃13的曲率半径R和切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra处理成沿着切削刃13的延伸方向是变化的。
(第二实施例)
在下文中，将描述根据第二实施例的切削工具。在下文中，将主要针对与根据第一实施例的切削工具不同之处进行描述，而不重述相同内容。
根据第二实施例的切削工具包括切削刃部分1。切削刃部分1包含CBN和PCD中的至少一种。切削刃部分1包括负倒棱11、后刀面12和切削刃13。切削刃部分1可以包括前刀面14、后刀面12和切削刃13。切削刃13的曲率半径R为2μm以上且8μm以下。切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra为0.05μm以上且2μm以下。切削刃13的曲率半径R和切削刃13的表面的算术平均粗糙度Ra沿着切削刃13的延伸方向是变化的。在这些方面中，根据第二实施例的切削工具与根据第一实施例的切削工具相同。
图6是示出了根据第二实施例的切削工具的局部放大透视图。如图6所示，根据第二实施例的切削工具为端铣刀。根据第二实施例的切削工具包括例如具有切削刃部分1的切削刃片10以及连接有切削刃片10的主体4。切削刃片10被连接至主体4的外周表面。主体4由例如硬质合金制成。
根据第二实施例的切削工具具有顶端T。虽然未示出，但根据第二实施例的切削工具具有位于顶端T的相反侧的刀柄。根据第二实施例的切削工具经由刀柄被连接至加工工具的心轴。在根据第二实施例的切削工具中，切削刃13沿着从顶端T至刀柄的方向延伸。切削刃13的曲率半径R沿着从顶端T至刀柄的方向减小。在这些方面中，根据第二实施例的切削工具与根据第一实施例的切削工具不同。
当通过使用根据第二实施例的切削工具进行切削时，靠近顶端T的切削刃13首先咬合到工件中。在该情况下，如果切削刃13的抗断裂性较低，则在靠近顶端T的切削刃13中有可能发生初始断裂。另外，当靠近刀柄的切削刃13的尖锐度不佳时，在工件上有可能产生毛刺。
如上所述，在根据第二实施例的切削工具中，切削刃13的曲率半径R构造为沿着从顶端T至刀柄的方向减小。换句话说，在根据第二实施例的切削工具中，靠近顶端T的切削刃13构造为具有高的抗断裂性，而靠近刀柄的切削刃13构造为具有高的尖锐度。因此，根据第二实施例的切削工具，可以在抑制切削工具的初始断裂的同时抑制在工件中产生毛刺。
应注意的是，本文所公开的实施例是为了说明和描述的目的而提出的，但并不限于所有方面。意图在于，本发明的范围不限于以上描述，而是由权利要求书的范围限定，并且涵盖与权利要求书的含义和范围等同的所有变型。
附图标记列表
1：切削刃部分；10：切削刃片；11：负倒棱；12：后刀面；13：切削刃；14：前刀面；2：金属基体；3：加工设备；31：光源；32：扫描头；33：加工台；4：主体；L：激光；R：曲率半径；Ra：算术平均粗糙度；S1：激光照射步骤；T：顶端；W：工件。

Claims (9)

1.一种切削工具，包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分，
所述切削刃部分包括前刀面、与所述前刀面相接的后刀面以及切削刃，所述切削刃设置作为所述前刀面与所述后刀面之间的棱线，
所述切削刃的曲率半径为2μm以上且8μm以下，
其中，所述曲率半径沿着所述切削刃的延伸方向是变化的，并且
所述曲率半径沿着从所述切削工具的顶端朝向所述切削工具的刀柄的方向减小。
2.一种切削工具，包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分，
所述切削刃部分包括负倒棱、与所述负倒棱相接的后刀面以及切削刃，所述切削刃设置作为所述负倒棱与所述后刀面之间的棱线，
所述切削刃的曲率半径为2μm以上且8μm以下，
其中，所述曲率半径沿着所述切削刃的延伸方向是变化的，并且
所述曲率半径沿着从所述切削工具的顶端朝向所述切削工具的刀柄的方向减小。
3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，所述切削刃的表面的算术平均粗糙度为0.05μm以上且2μm以下。
4.根据权利要求3所述的切削工具，其中，所述算术平均粗糙度沿着所述切削刃的所述延伸方向是变化的。
5.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，
所述切削工具是端铣刀，
所述切削刃沿着从所述切削工具的所述顶端朝向所述切削工具的所述刀柄的方向延伸。
6.一种切削工具的制造方法，所述切削工具包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分，
所述切削刃部分包括前刀面、与所述前刀面相接的后刀面以及切削刃，所述切削刃设置作为所述前刀面与所述后刀面之间的棱线，
所述方法包括如下步骤：通过利用激光照射所述棱线来形成曲率半径为2μm以上且8μm以下的所述切削刃，
其中，所述曲率半径沿着所述切削刃的延伸方向是变化的，并且
所述曲率半径沿着从所述切削工具的顶端朝向所述切削工具的刀柄的方向减小。
7.根据权利要求6所述的切削工具的制造方法，还包括如下步骤：通过利用激光照射所述切削工具来形成所述前刀面和所述后刀面。
8.一种切削工具的制造方法，所述切削工具包括包含立方氮化硼和多晶金刚石中的至少一种的切削刃部分，
所述切削刃部分包括负倒棱、与所述负倒棱相接的后刀面以及切削刃，所述切削刃设置作为所述负倒棱与所述后刀面之间的棱线，
所述方法包括如下步骤：通过利用激光照射所述棱线来形成曲率半径为2μm以上且8μm以下的所述切削刃，
其中，所述曲率半径沿着所述切削刃的延伸方向是变化的，并且
所述曲率半径沿着从所述切削工具的顶端朝向所述切削工具的刀柄的方向减小。
9.根据权利要求8所述的切削工具的制造方法，还包括如下步骤：通过利用激光照射所述切削工具来形成所述负倒棱和所述后刀面。
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