CN109382530B - 切削刀片以及切削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使在加工硬度较高的被切削材料时也能够抑制刀头的缺损的切削刀片。切削刀片1具备具有多个角部且相互相对的2个端面10、11，在2个端面10、11之间延伸的周侧面12，和在2个端面10、11的至少一方与周侧面12之间的交叉棱线处形成的切削刃13。切削刃13至少具有第1角刃50、第2角刃51、主切削刃52、和底刃53。从端面10侧看，底刃53形成为向外侧凸出的圆弧状。底刃53的宽度w1为切削刀片1的宽度W的15％以上50％以下。底刃53的圆弧半径R1为切削刀片1的宽度W的1/3以上1/1以下。

Description

切削刀片以及切削工具
技术领域
本发明涉及一种切削刀片以及切削工具。
背景技术
在金属模等的切削加工中，作为切削工具例如使用刀头更换式的立铣刀。这种切削工具具备大致圆柱状的工具主体、和安装于工具主体的轴方向的前端部的切削刀片。
在如上所述的切削工具中，为了实现高进给的加工而提高刀头的强度成为一个重要的课题。在专利文献1中，提出了通过将切削刀片的主切削刃的厚度设为比切削刀片的中央的平坦面的厚度更厚，来提高切削刀片的主切削刃的刚性。
专利文献
专利文献1：国际公开第2010/114094号
发明内容
然而，在上述切削工具中，在近年来持续增加的、对如硬度超过50HRC的较硬的被切削材料进行加工的情况下刀头的强度不足，在加工中刀头可能会发生缺损，因而出现切削刀片的短寿命化或效率降低的问题。
本申请是基于相关的问题而完成的，其目的在于提供即使在加工硬度较高的被切削材料时也能够抑制刀头的缺损的切削刀片以及切削工具。
本发明的一个实施方式所涉及的切削刀片具备：2个端面、周侧面和切削刃，上述2个端面具有多个角部且相互相对，上述周侧面在上述2个端面之间延伸，上述切削刃形成于上述2个端面的至少一方与上述周侧面之间的交叉棱线，上述切削刃至少具有：第1角刃、第2角刃和主切削刃以及底刃，上述第1角刃形成于第1角部，上述第2角刃形成于与上述第1角部相邻的第2角部，上述主切削刃以及底刃配置于该第1角刃和第2角刃之间且相互连接，从端面侧看，上述底刃形成为向外侧凸出的圆弧状，上述底刃的宽度为连结上述第1角刃的外侧端与上述第2角刃的外侧端的方向上的切削刀片的宽度的15％以上50％以下，上述底刃的圆弧半径为上述切削刀片的宽度的1/3以上1/1以下。
根据该实施方式，通过如上述般规定底刃的宽度和底刃的圆弧半径，能够提高底刃的强度，且抑制切削时切削刃的缺损。
也可以为，从周侧面侧看，上述底刃通过切削刀片的宽度方向的中心且跨过在垂直于该宽度方向的方向上延伸的中心线，上述底刃的主切削刃侧的第1端位于比上述底刃的与主切削刃相反的一侧的第2端更高的位置。
也可以为，从周侧面侧看，上述底刃形成为包含向上凸出的第1曲线和向下凸出的第2曲线，上述第1曲线与上述主切削刃连接，连结上述底刃的两端的直线和与切削刀片的上述中心线正交的线形成的角度大于0°且小于20°。
上述底刃也可具有上述第1曲线、上述第2曲线、和设于上述第1曲线与上述第2曲线之间且与上述第1曲线和上述第2曲线连续地连接的直线。
切削刀片也可在上述底刃和上述第2角刃之间具有副切削刃。
从上述端面看，连结上述第1角刃的外侧端与上述底刃的圆弧状中最向外侧突出的点的线、和连结上述第2角刃的外侧端与上述底刃的圆弧状中最向外侧突出的点的线形成的角度也可为150°以下。
本发明的其他实施方式所涉及的切削工具具备工具主体、和安装于上述工具主体的前端部的上述切削刀片，上述切削刀片围绕工具主体的旋转轴使端面朝向旋转方向而安装。
从工具主体的前端部侧看，切削刀片也可安装为，是连结上述切削刀片的底刃的两端的线相对连结上述切削刀片的底刃与主切削刃的连接点、和切削工具的旋转轴的线，在旋转方向上形成-10°以上+6°以下的范围的角度。
上述角度范围也可为-10°以上2°以下。
附图说明
图1为切削刀片的立体图。
图2为切削刀片的从端面侧观察到的主视图。
图3为切削刀片的从周侧面侧观察到的侧视图。
图4为切削刀片的第1端面的放大图。
图5为表示角度α3的切削刀片的第1端面的放大图。
图6为切削工具的立体图。
图7为从前端部侧观察切削工具的图。
图8为表示底刃的其他形状的模式图。
图9为表示底刃的其他形状的模式图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。应予说明，对于相同的要素标记相同的符号，以省略重复说明。此外，对于上下左右等位置关系，只要没有特别地说明，则基于附图所示的位置关系。进而，附图的尺寸比例不限定于图示的比例。此外，以下的实施方式为用于说明本发明的示例，本发明不限定于此实施方式。
图1为本实施方式所涉及的切削刀片1的立体图，图2为切削刀片1的从端面侧观察到的主视图。图3为切削刀片1的从周侧面侧观察到的侧视图。
切削刀片1用于例如适用于高进给加工的立铣刀。如图1以及图2所示，切削刀片1具有大致长方体形状。切削刀片1具备相互相对的第1端面10以及第2端面11、在第1端面10与第2端面11之间延伸的周侧面12、和在2个端面10、11与周侧面12之间的一部分的交叉棱线处形成的切削刃13。在切削刀片1的中央形成有在从第1端面10朝向第2端面11的端面方向A(图3的上下方向)上贯穿的固定用孔14。
从端面10、11侧看，第1端面10以及第2端面11具有大致长方形。例如如图2所示，第1端面10具备相互相对的一对短边20、21，相互相对的一对长边22、23，和4个角部24、25、26、27。在第1端面10沿着切削刃13(短边20、21)设有断屑器(槽)28。第2端面11具有与第1端面10相同的结构。
周侧面12具有与端面10、11的长方形的各边对应的4个周侧面部30、31、32、33。例如周侧面部30、32对应短边20、21，且从端面10侧看大致向外侧凸出地弯曲。周侧面部31、33对应长边22、23，且从端面10侧看形成为直线状地平行。
如图1～图3所示，切削刃13形成于例如周侧面部30与端面10、11之间的交叉棱线(短边20)、和周侧面部32与端部10、11之间的交叉棱线(短边21)。
如图2所示，例如周侧面部30与端面10之间的切削刃13具有形成于第1角部24的第1角刃50、形成于第2角部25的第2角刃51、和配置于该第1角刃50与第2角刃51之间且相互连接的主切削刃52、底刃53以及副切削刃54。即切削刃13从第1角部24朝向第2角部25按顺序连续地具备第1角刃50、主切削刃52、底刃53、副切削刃54以及第2角刃51。
如图4所示，底刃53形成为从端面10侧看向外侧凸出的圆弧状。底刃53的圆弧半径R1为切削刀片1的横向宽度W的1/3以上1/1以下。从端面10侧观察到的底刃53的宽度(从底刃53与主切削刃52的连接点P1到底刃53与副切削刃54的连接点P2的距离)w1为切削刀片1的短边方向B(连结第1角刃50的外侧端与第2角刃51的外侧端的方向)的横向宽度W的15％以上50％以下，优选为17％以上44％以下。
底刃53配置为跨过长度方向S的中心假想平面(中心线)C，上述中心假想平面(中心线)C通过切削刀片1的短边方向B的中心。主切削刃52连接底刃53和第1角刃50(将其连接部分记为连接点P3)，且从端面10侧看例如为直线状。副切削刃54连接底刃53和第2角刃51(将其连接部分记为连接点P4)，且从端面10侧看例如为直线状。第1角刃50和第2角刃51沿着角部24、25的形状弯曲。应予说明，主切削刃52、副切削刃54、第1角刃50以及第2角刃51的宽度(长度)根据底刃53的宽度w1而被适当地设定。
如图3所示，从周侧面部30侧看，端面10侧的底刃53跨过端面方向A的中心假想平面(中心线)C，上述中心假想平面(中心线)C通过切削刀片1的短边方向B的中心，在端面方向A上主切削刃52侧的第1端(连接点P1)位于比副切削刃54侧的第2端(连接点P2)更高的位置。
从周侧面部30侧看，端面10侧的底刃53例如由相互连续的向上凸出的第1曲线53a与向下凸出的第2曲线53b构成。主切削刃52向上凸出地弯曲且与第1曲线53a平滑地连接。副切削刃54向下凸出地弯曲且与第2曲线53b平滑地连接。
从周侧面部30侧看，端面10侧的第1角刃50例如向上凸出地弯曲，且与主切削刃52平滑地连接。第1角刃50和主切削刃52的连接点P3附近成为最高点，且第1角刃50的外侧端略微地下降。第2角刃51例如向下凸出地弯曲，且与副切削刃54平滑地连接。第2角刃51和副切削刃54的连接点P4附近成为最低点，且第2角刃51的外侧端略微地上升。
从周侧面部30侧看，连结底刃53的两端(连接点P1、P2)的直线L1、和与切削刀片1的中心线C正交的线(面)L2形成的角度α1大于0°且小于20°。
如图3所示，周侧面部30与端面11之间的棱线的切削刃13为，将端面10侧的切削刃13围绕从周侧面部30侧观察到的切削刀片1的中心轴D进行180°旋转的旋转对称，且其具有与上述的端面10侧的切削刃13相同的结构。即周侧面部30与端面11之间的切削刃13从第2角部25向第1角部24按顺序连续地具备第1角刃50、主切削刃52、底刃53、副切削刃54以及第2角刃51。
周侧面部32与端面10之间的棱线的切削刃13、和周侧面部32与端面11之间的棱线的切削刃13为将周侧面部30侧的切削刃13围绕从端面10侧观察到的切削刀片1的中心轴E(图2所示)进行180°旋转的旋转对称，且如图3所示，它们具有与上述的周侧面部30侧的切削刃13相同的结构。
本实施方式中的切削刀片1适用于进给速度较快的高进给加工。例如切削刀片1如图5所示，从端面10看，连结第1角刃50的外侧端J1与底刃53的圆弧状中最向外侧突出的点J2的线K1、和连结第2角刃51的外侧端J3与底刃53的圆弧状中最向外侧突出的点J2的线K2形成的角度α3为150°以下，优选为120°～140°。
关于切削刀片1的大小，例如切削刀片1的短边方向B的横向宽度W为6mm左右，切削刀片1的长度方向S的纵向宽度为12mm左右。切削刀片1的厚度(端面10、11间的宽度)例如为3.5mm左右。
切削刀片1的材质没有特别地限定，例如可选自硬质合金、金属陶瓷、陶瓷以及包含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涂覆PVD或CVD涂膜的材料、或者单晶金刚石或包含金刚石的烧结体。
接着，对安装有上述切削刀片1的切削工具60进行说明。图6所示的切削工具60为刀头更换式的立铣刀。切削工具60具备工具主体70和切削刀片1。工具主体70形成为圆柱状，其中心轴形成旋转轴F。切削刀片1围绕工具主体70的前端部的旋转轴F等间隔地安装有多个，例如为4个。应予说明，安装于该工具主体70的切削刀片1的数量不限于4个。如图7所示，切削刀片1以将第1端面10或第2端面11朝向旋转方向G、将周侧面部30或周侧面部32朝向切削工具60的前端侧的状态安装。
此时，从工具主体70的前端部侧看，切削刀片1安装为，使连结切削刀片1的底刃53的两端P1、P2的线L1相对连结切削刀片1的底刃53与主切削刃52的连接点P1、和切削工具60的旋转轴F的线L3，在旋转方向G上形成-10°以上+6°以下(正的值为旋转方向G侧，负的值为旋转方向G的相反侧)的范围、优选为-10°以上+2°以下的范围的角度α2。
根据本实施方式，切削刃13具有从端面10、11侧看向外侧凸出的圆弧状的底刃53，底刃53的宽度w1为切削刀片1的横向宽度W的15％以上50％以下，进而底刃53的圆弧半径R1为切削刀片1的横向宽度W的1/3以上1/1以下。由此，底刃53的宽度w1足够宽，圆弧也变得平缓，因此，能够提高底刃53的强度，抑制切削时的切削刃13的缺损。
从周侧面12侧看，底刃53跨过切削刀片1的中心线C，底刃53的主切削刃52侧的第1端(连接点P1)位于比底刃53的与主切削刃52相反的一侧的第2端(连接点P2)更高的位置。其结果为，在切削时切削刃13相对被切削材料从底刃53侧向主切削刃52侧按顺序相接触，因此，能够更加适当地抑制切削时的切削刃13的缺损。
从周侧面12侧看，底刃53由相互连续的向外侧凸出的第1曲线53a和向内侧凸出的第2曲线53b构成，第1曲线53a与主切削刃52连接，从周侧面12侧观察到的、直线L1与面L2形成的角度α1大于0°而小于20°，其中直线L1为连结底刃53的两端(连接点P1、P2)的直线，面L2为与切削刀片1的中心线C正交的面。其结果为，底刃53朝向主切削刃52侧比较平缓地变高，在切削时不会对底刃53施加急剧的载荷，因此，能够更适当地抑制切削刃13的缺损。
切削刃13在底刃53和第2角刃51之间具有副切削刃54，因此，能够良好地进行使切削工具60向旋转方向深挖的加工。
在切削工具60中，从工具主体70的前端部侧看，切削刀片1安装为，使连结切削刀片1的底刃53的两端(连接点P1、P2)的线L1相对连结切削刀片1的底刃53与主切削刃52的连接点P2、和切削工具60的旋转轴F的线L3，在旋转方向上形成-10°以上+6°以下的范围的角度α2。其结果为，将良好地确保切削刃13的强度并使切屑排出性的平衡变得良好。
以上，一边参照附图一边对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限于该例子。只要是本领域的技术人员，显然在权利要求书所记载的思想的范畴内，能够想到各种变更例或修改例，并且也应了解这些变更例或修改例当然属于本发明的技术范围。
例如底刃53的结构不限于上述实施方式。例如底刃53也可具有如图8所示从周侧面部30看向上凸出地弯曲的第1曲线53a、向下凸出地弯曲的第2曲线53b、和设于第1曲线53a与第2曲线53b之间且连续地连接于第1曲线53a与第2曲线53b的直线53c。
此外，底刃53也可通过例如如图9所示从周侧面部30看相互连接的多条直线53d构成，以从主切削刃52朝向副切削刃54下降的方式倾斜。
例如在以上的实施方式中，切削刃13也可不具备副切削刃54。即，切削刃13也可具备将第1角刃50、主切削刃52、底刃53以及第2角刃51按此顺序连续地连接而成的结构。切削刀片1的其他结构也不限于上述实施方式。例如切削刀片1不限于大致长方形，也可为菱形等。此外，切削刀片1也可为三角形、五角形、六角形、八角形等。切削刃13的位置或数量、尺寸也不限于上述实施方式中的位置或数量、尺寸。切削刃13虽然分别设于切削刀片1的两端面10、11，但也可仅设于一个端面。切削刃13虽然设于各端面10、11的2个短边，但也可设于成为端面的一部分边的1个边、3个边，也可设于成为端面的所有的边的4个边。
本实施方式中记载的切削工具60为刀头更换式的立铣刀，但本发明不限于此，也可适用于铣刀、钻头等其他切削工具。
(实施例)
使用下述表1的结构的切削刀片，进行测定直到切削刃发生缺损为止的时间的实验。实验条件为：切削速度Vc：120m/min，1刃每旋转1周前进的量(通称“每1刃的进给量”)：fz：0.32mm，切削宽度ae：50.5mm，工具直径：80mm，工件的材料种类：SKD61(硬度52HRC)，工具所安装的切削刀片的数量：1个。实验结果表示于表1。
(表1)
Figure BDA0001753218430000081
(产业上的可利用性)
本发明在提供即使在加工硬度较高的被切削材料时也能够抑制刀头的缺损的切削刀片时有用。
符号说明
1 切削刀片
10 第1端面
11 第2端面
12 周侧面
13 切削刃
30～32 周侧面部
50 第1角刃
51 第2角刃
52 主切削刃
53 底刃
54 副切削刃
60 切削工具

Claims (6)

1.一种切削刀片，其具备：
2个端面，所述2个端面具有多个角部且相互相对；
周侧面，所述周侧面在所述2个端面之间延伸；和
切削刃，所述切削刃形成于所述2个端面的至少一方与所述周侧面之间的交叉棱线，
所述切削刃至少具有：
第1角刃，所述第1角刃形成于第1角部；
第2角刃，所述第2角刃形成于与所述第1角部相邻的第2角部；和
主切削刃以及底刃，所述主切削刃以及底刃配置于该第1角刃和第2角刃之间并相互连接，
从端面侧看，所述底刃形成为向外侧凸出的圆弧状，所述底刃的宽度为连结所述第1角刃的外侧端与所述第2角刃的外侧端的方向上的切削刀片的宽度的15％以上50％以下，所述底刃的圆弧半径为所述切削刀片的宽度的1/3以上1/1以下，
从周侧面侧看，所述底刃通过切削刀片的宽度方向的中心且跨过在垂直于该宽度方向的方向上延伸的中心线，所述底刃的主切削刃侧的第1端位于比所述底刃的与主切削刃相反的一侧的第2端更高的位置，
从周侧面侧看，所述底刃形成为包含向上凸出的第1曲线和向下凸出的第2曲线，所述第1曲线与所述主切削刃连接，连结所述底刃的两端的直线和与切削刀片的所述中心线正交的线形成的角度大于0°且小于20°，
所述底刃具有所述第1曲线、所述第2曲线、和设于所述第1曲线与所述第2曲线之间且与所述第1曲线和所述第2曲线连续地连接的直线。
2.如权利要求1所述的切削刀片，其中，
所述切削刃在所述底刃和所述第2角刃之间具有副切削刃。
3.如权利要求1或2所述的切削刀片，其中，
从所述端面看，连结所述第1角刃的外侧端与所述底刃的圆弧状中最向外侧突出的点的线、和连结所述第2角刃的外侧端与所述底刃的圆弧状中最向外侧突出的点的线形成的角度为150°以下。
4.一种切削工具，其具备：
工具主体；和
如权利要求1～3中任一项所述的切削刀片，所述切削刀片安装于所述工具主体的前端部，
所述切削刀片围绕工具主体的旋转轴，使端面朝向旋转方向而安装。
5.如权利要求4所述的切削工具，其中，
从工具主体的前端部侧看，所述切削刀片安装为，使连结所述切削刀片的底刃的两端的线相对连结所述切削刀片的底刃与主切削刃的连接点、和切削工具的旋转轴的线，在旋转方向上形成-10°以上6°以下的范围的角度。
6.如权利要求5所述的切削工具，其中，
所述角度范围为-10°以上2°以下。
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