CN109562464A - 切削工具以及切削加工物的制造方法 - Google Patents

Abstract

在本发明的切削工具中，沿着旋转轴从第一端延伸到第二端的圆柱体的至少一部分为在所述第一端具有切削刃的刀片，该刀片在内部具有从所述第一端侧向所述第二端侧延伸的流路。并且，在与旋转轴正交的截面中，所述流路沿着所述圆柱体的径向的宽度比沿着所述圆柱体的周向的宽度小。

Description

切削工具以及切削加工物的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于开孔加工等的切削工具。

背景技术

作为在金属等的开孔加工中使用的切削工具，已知一种记载于例如日本特表2008-546554号公报(专利文献1)的切削工具。专利文献1所记载的切削工具具有：彼此组成不同的第一区域及第二区域、以及位于这些区域的边界的冷却体流路(流路)。

在专利文献1所记载的切削工具中，在正交于旋转轴的截面中的流路呈圆形。在为了使更多的冷却液(冷却剂)供给到流路而将流路的截面积变大时，存在以下担心：被称为芯厚的切削工具的中心部分的厚度降低并且切削工具的耐老化性降低。因此，谋求一种具有供给冷却液的结构并且耐老化性优异的切削工具。

本发明是鉴于上述的课题而做出的，提供一种具有供给冷却液的结构并且耐老化性优异的切削工具。

发明内容

在本发明的切削工具中，沿着旋转轴从第一端延伸到第二端的圆柱体的至少一部分是在所述第一端具有切削刃的刀片。该刀片在内部具有从所述第一端侧向所述第二端侧延伸的流路。并且，在与所述旋转轴正交的截面中，所述流路沿着所述圆柱体的径向的宽度比沿着所述圆柱体的周向的宽度小。

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是示出一实施方式的刀片的立体图。

图3是对图2示出的刀片朝向第一端观察时的主视图。

图4是对图3示出的刀片从A3方向观察时的侧视图。

图5是图4示出的刀片的B1剖视图。

图6是放大了在图5上的区域A5的剖视图。

图7是对图2示出的刀片从第二端侧观察时的后视图。

图8是对图3示出的刀片从A4方向观察时的侧视图。

图9是图9示出的刀片的B2剖视图。

图10是关于刀片的另一例以与图6相同的方式表示的剖视图。

图11是对图1示出的切削工具朝向第一端观察时的主视图。

图12是对图11示出的切削工具从A1方向观察时的侧视图。

图13是对图11示出的切削工具从A2方向观察时的侧视图。

图14是示出构成一实施方式的切削工具的刀架的立体图。

图15是示出一实施方式的切削加工物的制造方法中的一个工序的概要图。

图16是示出一实施方式的切削加工物的制造方法中的一个工序的概要图。

图17是示出一实施方式的切削加工物的制造方法中的一个工序的概要图。

具体实施方式

<切削工具>

以下，关于一实施方式的切削工具，分别使用图面来进行详细地说明。然而，以下参照的各图，为了方便说明，仅简化示出为了说明一实施方式所需的主要构件。因此，在以下公开的切削工具能够具备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不真实地表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所示，本实施方式的切削工具1是沿着旋转轴X1从第一端延伸到第二端的柱状体。本实施方式中的柱状体是圆柱体。本实施方式中的柱状体具有：刀片3，其位于第一端侧；以及刀架5，其相对于刀片3位于第二端侧。切削刃7位于刀片3的第一端侧。即，沿着旋转轴X1从第一端延伸到第二端的圆柱体的至少一部分是在第一端具有切削刃的刀片3。如图2以及图3等所示，切削刃7具有第一切削刃9及第二切削刃11。

本实施方式的切削工具1是所谓的前端更换式的钻头(以下，有时记载为钻头1)。在为了制造切削加工物而切削被切削件的工序中，钻头1绕旋转轴X1旋转。需要说明的是，图1等中的箭头X2示出钻头1的旋转方向。

在此，为了方便起见将在沿旋转轴X1的方向上的一方作为“第一端”，并为了方便起见将在沿旋转轴X1的方向上的另一方作为“第二端”。另外，将作为对象的构件中一方的端部侧作为“第一端侧”，并且将作为对象的构件中另一方的端部侧作为“第二端侧”。在钻头1的使用时，通常第一端被称为“前端”，第二端被称为“后端”。

首先，对构成钻头1的刀片3进行详细地说明。

刀片3作为钻头1中的切削部来发挥作用。具体地说，刀片3是在被切削件的切削加工中具有主要作用的部位，换言之，是与被切削件接触的部位。

如图5以及图6等所示，刀片3在内部具有用于使冷却液(冷却剂)流动的第一流路13。第一流路13在刀片3中从第一端侧向第二端侧延伸。在本实施方式中，如作为从第二端侧观察的后视图的图7所示，第一流入口15在第二端侧开口。另外，如图2以及图3等所示，第一流出口17在刀片3的第一端侧开口。

从第一流入口15进入的冷却剂通过第一流路13，从第一流出口17喷射到刀片3的外部。冷却剂能够在切削加工时用于冷却钻头1以及被切削件。为了冷却钻头1中的切削刃7，从而在本实施方式中，从位于与切削刃7连接的后刀面的第一流出口17向外部喷射冷却剂。

第一流路13可以从刀片3的第一端侧向第二端侧呈直线状笔直地延伸，另外，也可以至少一部分呈曲线状延伸。本实施方式中的第一流路13如图9所示以直线状延伸。

在本实施方式的刀片3中，在与旋转轴X1正交的截面中，在旋转轴X1的径向上的第一流路13的宽度比在旋转轴X1的周向上的第一流路13的宽度小。具体地说，如图6所示，在旋转轴X1的径向上的第一流路13的宽度W1比在旋转轴X1的周向上的第一流路13的宽度W2小。

通过第一流路13为上述的结构，从而能够确保刀片3的芯厚变大并且使第一流路13的截面积变大。由此，能够在提高刀片3的强度的同时，高效地冷却切削刃7。需要说明的是，第一流路13可以是一个也可以是多个。在本实施方式中的第一流路13是两个。

如图1以及图2等所示，切削刃7位于柱状体上的第一端侧，换言之位于刀片3上的第一端侧。切削刃7在从第一端侧观察的情况下穿过旋转轴X1，并且以旋转轴X1为基准呈180°旋转对称的形状。在本实施方式中的切削刃7具有第一切削刃9及一对第二切削刃11。在第一切削刃9的两个端部分别连接着第二切削刃11。因此，如图3所示，切削刃7按一方的第二切削刃11a、第一切削刃9、另一方的第二切削刃11b的顺序排列而成。

第一切削刃9是从第一端侧观察的情况下穿过旋转轴X1的部分，并且是通常被称为“横刃”的部位。一对第二切削刃11连接于第一切削刃9的各个端部，并且是在切削加工时主要切削被切削件的、被称为所谓的“主切削刃”的部位。

用作主切削刃的一对第二切削刃11形成于两个面相交的棱部。此时，两个面中位于第一端侧的面是所谓的“后刀面”。另外，两个面中位于第二端侧的面是所谓的“前刀面”。因此，可以说主切削刃形成于后刀面与前刀面相交的棱部。被主切削刃切削的被切削件的切屑在前刀面流动。在本实施方式中，因为存在两个主切削刃，所以前刀面也存在两个。

需要说明的是，作为切削刃7的具体结构，例示了具有第一切削刃9以及一对第二切削刃11的结构，但是作为切削刃7并不局限于上述结构。例如，可以是仅由第二切削刃11构成，而不具有第一切削刃9的结构。

在本实施方式中具备两个第二切削刃11，并且具备用于分别冷却两个第二切削刃11的两个第一流路13。由此，两个第二切削刃11分别被高效地冷却。第一流路13的数量可以与第二切削刃11的数量不同，也可以如本实施方式那样与第二切削刃11的数量相同。

刀片3可以由一个构件构成，另外，也可以由多个构件构成。本实施方式的刀片3由第一区域19以及第二区域21这两个构件构成。需要说明的是，在图4以及图8中，以虚线示出了第一区域19的存在位置。第一区域19位于包含旋转轴X1并沿着旋转轴X1设置，第二区域21覆盖第一区域19的至少一部分。

作为构成第一区域19的材质，举出例如金属、硬质合金以及金属陶瓷等。作为金属，举出例如不锈钢以及钛。作为硬质合金的组成，举出例如WC(碳化钨)-Co(钴)、WC-TiC(碳化钛)-Co以及WC-TiC-TaC(碳化钽)-Co。

在此，WC、TiC、TaC是硬质粒子，Co是结合相。另外，金属陶瓷是使金属复合于陶瓷组分的烧结复合材料。具体地说，作为金属陶瓷，举出将炭化钛(TiC)以及氮化钛(TiN)等钛化合物作为主成分的一例。

作为构成第二区域21的材质，举出例如金刚石烧结块、CBN(立方晶氮化硼：CubicBoron Nitride)、硬质合金以及金属陶瓷等。作为硬质合金以及金属陶瓷，使用与作为构成第一区域19的材质进行说明的组成相同的组成。

作为构成第一区域19以及第二区域21的材质，可以使用相同材质，另外，也可以使用不同材质。例如，在第一端侧设置切削刃7的第二区域21可以由像硬质合金那样的高硬度的材质构成，并且第一区域19可以由像钛等的金属那样的热传导性良好的材质构成。

第二区域21与第一区域19接合。在此“接合”是指不仅包括使用焊料或树脂等粘结材料而粘结了两个构件的情况，还包括将两个构件彼此焊接了的情况以及熔合了的情况那样地将两个构件直接地接合的情况的概念。

如图5以及图6所示，本实施方式中的第一流路13在与旋转轴X1正交的截面具有曲面部分。在第一流路13具有曲面部分的情况下，冷却剂在第一流路13中容易流动。因此，能够提高从第一流出口17向外部喷射的冷却剂的喷射压力。另外，本实施方式中的第一流路13为沿着旋转轴X1的周向弯曲的形状。这样，在第一流路13为沿着旋转轴X1的周向弯曲的形状的情况下，只要确保流路面积，就容易确保使刀片3的芯厚更大。

另一方面，作为与旋转轴X1正交的截面中的第一流路13的形状，并不局限于上述形状，而可以是在图10示出的形状。在图10中，示出了本实施方式的第一流路13的另一例。

图10示出的刀片3与图6示出的刀片3相同，具有第一区域19及第二区域21，第一流路13位于该第一区域19以及第二区域21之间。此时，在与旋转轴X1正交的截面中，第一流路13可以为在第一区域19中的轮廓比在第二区域21中的轮廓大。当满足上述那样的结构时，第一区域19位于比第二区域21靠内侧的位置，因此与第二区域21相比难以从第一区域19放热。因此，根据上述那样的结构，能够将难以向外部放热的第一区域19所积存的热量通过第一流路13向外部高效地放热。

另外，在与旋转轴X1正交的截面中，第一流路13的表面具有：位于内侧的凹曲面形状的第一部位13a；以及位于比第一部位靠外侧的位置的凹曲面形状的第二部位13b，第一部位13a的曲率半径可以比第二部位13b的曲率半径小。

在第一流路13为上述结构的情况下，能够使在第一区域19中的第一流路13的轮廓比在第二区域21中的第一流路13的轮廓大，而不使第一流路13过度地大。因此，能够提高刀片3的耐老化性，并向外部高效地放热。

本实施方式的刀片3具有第一区域19及第二区域21。此时，如图9所示，第一区域19可以为第二端侧的外径D2比第一端侧的外径D1大的结构。在满足上述那样的结构时，能够使第一区域19与第二区域21的接合面积变大。

例如，如本实施方式的刀片3那样第一流路13位于第一区域19以及第二区域21之间的情况下，第一流出口17的位置比第一流入口15的位置容易接近旋转轴X1。由此，能够确保芯厚并且使第一流出口17的位置接近旋转轴X1。因此，能够高效地冷却切削刃7中的与旋转轴X1靠近的部分。

另外，第一区域19的外径可以随着从第一端侧向第二端侧而变大。在第一区域19如上述那样构成的情况下，第一区域19能够是单纯的结构且容易制造，并且能够使第一区域19与第二区域21的接合面积变大。

而且，在第一流路13位于第一区域19以及第二区域21之间的情况下，在第一流路13中的冷却剂的喷射压力没有很大地降低，而使第一流出口17的位置接近于旋转轴X1。因此，能够更高效地冷却切削刃7中的与旋转轴X1靠近的部分。

本实施方式的刀片3像已经叙述的那样具有两个第一流路13。在本实施方式中的两个第一流路13以旋转轴X1为基准彼此位于相反侧。换言之，刀片3具有位于以旋转轴X1为基准点对称的位置的一对第一流路13。

此时，一对第一流路13可以分别随着从第二端侧向第一端侧而靠近旋转轴X1。换言之，一对第一流路13的间隔可以为第一端侧的比第二端侧的小。在一对第一流路13如上述那样构成的情况下，能够确保芯厚并使第一流出口17的位置接近于旋转轴X1。因此，能够高效地冷却切削刃7中与旋转轴X1靠近的部分。

在第一端侧处的第一区域19的外径比第二端侧的小，另一方面，在包含沿着旋转轴X1的方向的第一区域19的部分中，第二区域21的外径可以从第二端侧向第一端侧为恒定的。满足上述那样的结构时，确保了第二端侧中的刀片3的外径，因此能够容易地确保刀片3的芯厚并提高耐老化性。

另外，在第一端上切削刃7设置的第二区域21由比第一区域19高硬度的材质构成的情况下，确保在第一端处的第二区域21的厚度较厚。因此，提高了切削刃7的耐老化性。

需要说明的是，上述外径为恒定并不是是指外径严格地为恒定的意思，而包含外径稍微不同的情况。具体地说，包括第二区域21中第一端侧的外径相对于第二端侧的外径±5％程度不同的情况。

接下来，对构成钻头1的刀架5进行详细地说明。

例如图1以及图14所示，刀架5为沿着旋转轴X1而细长地延伸的棒状。本实施方式的刀架5由未特别图示的机床的旋转的主轴等把持，具有称为刀柄(shank)5a的部位和相比该部位位于第一端侧、被称为刀身(body)5b的部位。

另外，在本实施方式中的刀架5具有一个位于第一端侧的刀槽23。刀槽23是装配刀片3的部分，向刀架5的第一端侧开口。在本实施方式中刀片3位于刀槽23。刀片3可以与刀槽23直接地相接，另外，也可以在刀片3与刀槽23之间夹有未特别图示的片材。刀片3构成为相对于刀架5能够装卸的结构。

一对槽25位于刀架5中的刀身5b的外周。一对槽25在第一端侧的端部分别与刀片3中的前刀面连接，向部位绕旋转轴X1以螺旋状延伸。

在本实施方式中的槽25用于使在前刀面流动的切屑向外部排出。因此，一对槽25通常被称为切屑排出槽(flute)。此时，为了在机床中稳定地把持刀架5，一对槽25仅形成在刀身5b，未形成于刀柄5a。作为刀架5的材质举出例如金属、硬质合金以及金属陶瓷等。

另外，刀架5具有用于使冷却剂流动的第二流路27。第二流路27位于刀架5的内部，从刀架5的第一端侧向第二端侧延伸。需要说明的是，沿着冷却剂的流动，第二流路27从第二端侧向第一端侧延伸。第二流路27与第一流路13连接，冷却剂通过第二流路27而供给到第一流路13。第二流路27可以是一个，也可以是多个。

以上，对于一实施方式的切削工具1进行例示，但是本发明并不局限于这些，当然只要不脱离本发明的主旨就能够任意的变形。例如，一实施方式的切削工具1是钻头，但例如，切削工具1也可以是立铣刀或铰刀。

另外，上述的实施方式的切削工具1是由刀架5、相对于刀架5能够装卸的刀片3构成的前端更换式的钻头1，但也可以是刀架5与刀片3是一体的所谓实心钻头。在实心钻头中，刀片3是包含与刀架5相当的部分的结构。另外，刀片可以仅由上述的实施方式中的第二区域21构成，刀架也可以是上述的实施方式中的第一区域19以及刀架5为一体的结构。

<切削加工物的制造方法>

接下来，对于一实施方式的切削加工物的制造方法，以使用上述的实施方式的钻头的情况为例举出并进行详细地说明。以下，参照图15～图17进行说明。

本实施方式的切削加工物的制造方法包括以下的(1)～(4)的工序。

(1)相对于准备的被切削件101将钻头配置于上方的工序(参照图15)。

(2)使钻头以旋转轴X1为中心向箭头X2的方向旋转，向被切削件101在Y1方向上使钻头接近的工序(参照图15以及图16)。

本工序例如能够通过使被切削件101固定于安装了钻头的机床的工作台上，并使钻头以旋转了的状态接近而执行。需要说明的是，在本工序中，被切削件101与钻头相对地接近即可，例如也可以使被切削件101接近于钻头。

(3)通过使钻头进一步地接近于被切削件101，从而使旋转着的钻头的切削刃与被切削件101的表面的所希望的位置接触，在被切削件101上形成加工孔(贯通孔)103的工序(参照图16)。

在本工序中，从得到良好的精加工面的观点出发，优选刀架的第二部位中第二端侧的一部分设定为不贯穿被切削件101。即，通过使该一部分作为用于切屑排出的边缘区域发挥作用，从而能够经由该区域而起到优异的切屑排出性。

(4)使钻头从被切削件101向Y2方向离开的工序(参照图17)。

在本工序中，也与上述的(2)工序相同，被切削件101与钻头相对地离开即可，例如可以使被切削件101从钻头离开。

经过以上那样的工序，能够发挥优异的加工性。

需要说明的是，在使以上所示的那样被切削件101的切削加工执行多次的情况下，例如，在对一个被切削件101形成多个加工孔103的情况下，使保持使钻头旋转的状态下使钻头的切削刃与被切削件101的不同位置接触的工序重复即可。

附图标记说明

1、切削工具(钻头)；3、刀片；5、刀架；5a、刀柄；5b、刀身；7、切削刃；9、第一切削刃；11、第二切削刃；13、第一流路；15、第一流入口；17、第一流出口；19、第一区域；21、第二区域；23、刀槽；25、槽；27、第二流路；101、被切削件。

Claims (8)

1.一种切削工具，其中，

沿着旋转轴从第一端延伸到第二端的圆柱体的至少一部分是在所述第一端具有切削刃的刀片，

该刀片在内部具有从所述第一端侧向所述第二端侧延伸的流路，

在与所述旋转轴正交的截面中，所述流路沿着所述圆柱体的径向的宽度比沿着所述圆柱体的周向的宽度小。

2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，

所述刀片具有：

第一区域，其包含所述旋转轴并且沿着所述旋转轴设置；以及

第二区域，其覆盖该第一区域，

所述第一区域在所述第二端侧的外径比在所述第一端侧的外径大。

3.根据权利要求2所述的切削工具，其中，

所述第一区域的外径随着从所述第一端侧向所述第二端侧而变大。

4.根据权利要求3所述的切削工具，其中，

所述刀片具有以所述旋转轴为基准点对称设置的一对所述流路，

一对所述流路在所述第一端侧的间隔比在所述第二端侧的间隔小。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的切削工具，其中，

在沿着所述旋转轴的方向的包含所述第一区域的部分中，所述第二区域的外径从所述第二端侧向所述第一端侧为恒定的。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的切削工具，其中，

所述流路位于所述第一区域与所述第二区域之间，

在与所述旋转轴正交的截面中，所述流路在所述第一区域中的轮廓比在所述第二区域中的轮廓大。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的切削工具，其中，

在与所述旋转轴正交的截面中，所述流路具有：

位于所述旋转轴侧的凹曲面形状的第一部位；以及

与该第一部位相交，位于所述刀片的外周侧的凹曲面形状的第二部位，

所述第一部位的曲率半径比所述第二部位的曲率半径小。

8.一种切削加工物的制造方法，其包括：

使权利要求1至7中任一项所述的切削工具旋转的工序；

使旋转着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。