CN109702259A - 切削刀片以及刀头更换式铣削工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善切屑排出性的切削刀片以及刀头更换式铣削工具。切削刀片10安装于具有以指定的旋转轴AX进行旋转的工具体B的刀头更换式铣削工具E，其具有上表面10a、下表面10b和周侧面。此外，其具有内切削刃10g和拐角切削刃10f。此外，与下表面10b的距离最大的最顶部S存在于拐角切削刃10f上。

Description

切削刀片以及刀头更换式铣削工具

技术领域

本发明涉及切削刀片以及刀头更换式铣削工具。

背景技术

以往，在加工金属模具等时，使用刀具直径为8mm到20mm左右的细立铣刀。为使铸造品的角变得圆滑，需要在金属模具的底面和壁面之间形成曲面(称为“角R”或者“拐角R”等)。

在专利文献1公开了为形成上述拐角R而具有较大的曲率半径的拐角部11的刀片1。

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-119572号公报

发明内容

然而，以往的切削刀片由于产生的切屑的排出性不好，导致在切削时有时会出现咬入切屑的现象。

因此，本发明的目的在于，提供一种改善切屑的排出性的切削刀片以及刀头更换式铣削工具。

本公开的一个技术方案所涉及的切削刀片安装于具有以指定的旋转轴进行旋转的工具体的刀头更换式铣削工具。并且，该切削刀片具有上表面、下表面和周侧面。上述下表面用于安装于工具体的支承面，上述周侧面连接上表面和下表面，并且在与上表面之间形成有切削刃。

并且，切削刃具有内切削刃和拐角切削刃。上述拐角切削刃与上述内切削刃连接，在从与上表面相对的方向观察的平面视图中，上述拐角切削刃具有指定的曲率，具有在垂直于旋转轴的方向上上述切削刀片的宽度的40％以上50％以下的宽度，并形成于与内切削刃相比离旋转轴较远的位置。在下表面和切削刃的距离中与下表面的距离最大的最顶部形成于拐角切削刃上，并形成于在从与上表面相对的方向观察的平面视图中，在垂直于旋转轴的方向上从切削刀片的距离旋转轴较远的端部开始的切削刀片的宽度的20％以下的区域。

此外，本公开的其他技术方案所涉及的切削刀片安装于具有以指定的旋转轴进行旋转的工具体的刀头更换式铣削工具。并且，该切削刀片具有上表面、下表面和周侧面。上述下表面用于安装于工具体的支承面，上述周侧面连接上表面和下表面，并且在上述周侧面和上表面之间形成有切削刃。并且，切削刃具有内切削刃和拐角切削刃。上述拐角切削刃与上述内切削刃连接，在从与上表面相对的方向观察的平面视图中，上述拐角切削刃具有指定的曲率，并形成于与内切削刃相比距离旋转轴较远的位置。

进而，上述切削刀片具有垂直部、连接部和倾斜部。上述垂直部与下表面连接，并具有与下表面垂直的面作为周侧面；上述连接部与上述垂直部连接，并具有与上述垂直的面成第1倾斜角的面作为周侧面；上述倾斜部与上述连接部连接，并具有与垂直的面成比第1倾斜角更小的第2倾斜角的面作为周侧面。

此外，本公开的其他技术方案所涉及的刀头更换式铣削工具具有以指定的旋转轴进行旋转的直径在15mm以下的工具体、和分别安装于形成于上述工具体的至少2个支承面的切削刀片。

附图说明

图1为切削刀片10的立体图。

图2为切削刀片10的主视图、左视图以及仰视图。

图3为安装有两个切削刀片10的立铣刀E的示意图。

图4为将切削刀片10安装于工具体B时的与切削刃垂直的剖视图。

图5为使用切削刀片10的加工的模拟结果。

具体实施方式

下面，使用附图对本发明的实施方式进行说明。以下实施方式是为了说明本发明的示例，并不意图将本发明仅限定于该实施方式。

[第一实施方式]

图1(a)以及(b)是本实施方式所涉及的切削刀片10的立体图。此外，图2(a)、图2(b)以及图2(c)分别是切削刀片10的主视图、左视图、仰视图。

如这些附图所示，切削刀片10具有上表面10a、下表面10b、连接上表面10a与下表面10b的周侧面。周侧面具有基本平坦的侧面部10d(第1侧面部)以及10d’(第2侧面部)和连接这两个侧面部的正面部10e(第1正面部)以及10e’(第2正面部)。

如图2(a)所示，上表面10a和侧面部10d的连接部的一部分为直线形状。同样地，上表面10a和侧面部10d’的连接部的一部分为与其平行的直线形状。如图2(a)以及(b)所示，将构成该直线形状的部分的间隔定义为切削刀片10的宽度W。本实施方式所涉及的切削刀片10的宽度W例如为4～4.5mm。

此外，切削刀片10的下表面10b由平面构成。进而，在切削刀片10的中央部形成有贯穿上表面10a以及下表面10b的贯通孔H。通过螺合贯穿上述贯通孔H的夹紧螺钉和设置在刀头更换式铣削工具的工具体的支承面的内螺纹，切削刀片10被固定于工具体。此时，切削刀片10以侧面部10d侧距工具体的旋转轴近，侧面部10d’侧距工具体的旋转轴远的方式固定于工具体。

如图2(b)以及(c)所示，上述切削刀片10具有垂直部10h、连接部10j、倾斜部10k。上述垂直部10h与下表面10b连接，并具有与下表面10b垂直的周侧面。上述连接部10j与垂直部10h连接，并以剖面的面积随着远离下表面10b而增加的方式扩大。上述倾斜部10k与连接部10j连接，并以剖面的面积随着远离下表面10b而增加的方式扩大。如图所示，连接部10j的周侧面，具有相对于垂直部10h的周侧面较大的倾斜角(第1倾斜角)，因此，剖面面积的增加率也较大。另一方面，倾斜部10k的周侧面具有相对于垂直部10h的周侧面较小的倾斜角(第2倾斜角)，因此，剖面面积的增加率也较小。

此外，关于垂直于下表面10b的方向上的高度，垂直部10h、连接部10j、倾斜部10k依次增大。并且，倾斜部10k的高度大于垂直部10h的高度与连接部10j的高度的和。

换言之，切削刀片10具有如下结构：该结构具有从上表面10a到下表面10b逐渐变小的形状，并且，在倾斜部10k中以从上表面10a朝向下表面10b而剖面面积缓慢减少的方式收缩后，在连接部10j中以朝下表面10b而剖面面积大大减少的方式收缩，在垂直部10h中维持剖面面积一定并与下表面10b连接。应予说明，如图2(b)以及图2(c)中，不需要为了显示倾斜部10k的倾斜角不同而使连接部10j以及倾斜部10k的各倾斜角为一定。但连接部10j的倾斜角的平均值和倾斜部10k的倾斜角的平均值或者代表值具有大小关系。

切削刃形成于上表面10a和正面部10e的连接部。切削刃具有拐角刃10f和内切削刃10g。

拐角刃10f设置于切削刀片10的拐角部，并形成为当从与上表面10a相对的方向观察时具有指定的曲率。上述拐角刃10f的曲率可配合加工对象的角R的规格来进行选择。例如，当角R的规格为2mm时，使用拐角刃10f具有指定的曲率半径(例如，不足2mm)的切削刀片10，以使考虑到拐角刃的旋转轨迹的加工后的角R为2mm。本实施方式中，如2(a)所示，形成有曲率比普通的大并且巨大的拐角刃10f，当从与上表面10a相对的方向观察时，在从侧面部10d’到宽度W的方向(连接侧面部10d和侧面部10d’的方向)上40～50％的位置形成有拐角刃10f，并且，其曲率半径也例如为宽度W的50％以下。

此外，例如，如图2(a)以及(b)所示，接着拐角刃10f而形成有内切削刃10g。内切削刃10g具有与拐角刃10f相连接的连接部、形成为当从与上表面10a相对的方向观察时基本呈直线的主内切削刃10g’、和与侧面部10d相连接的连接部。

如图2(b)以及图2(c)所示，从下表面10b到切削刃的距离最大的最顶部S存在于拐角刃10f内。拐角刃10f优选设置为，使得最顶部S存在于在宽度W的方向上从侧面部10d’开始的40％以内的区域，更优选存在于20％以内的区域。本实施方式中，如图2(b)所示，最顶部S存在于在宽度W的方向上从侧面部10d’开始的20％以内的区域。另外，如图2(b)以及图2(c)所示，由于最顶部S设置于拐角刃10f上，因此从仰视图和左视图中也能够确认。

如图2(b)所示，从最顶部S开始随着靠近与内切削刃10g的连接部，拐角刃10f与下表面10b的距离单调减少。进而，接着的内切削刃10g与下表面10b的距离也继续单调减少。随后，在与侧面部10d相连接的连接部中，内切削刃10g与下表面10b的距离大幅增加。

此外，切削刀片10形成相对于贯通孔H的旋转轴轴对称的结构。因此，在正面部10e’和上表面10a的连接部形成有与拐角刃10f以及内切削刃10g同样的切削刃。

图3(a)为安装着两个切削刀片10的立铣刀E(刀头更换式铣削工具)的立体图。图3(b)为从旋转轴AX方向上观察上述立铣刀E的图。此外，图3(c)为从垂直于旋转轴AX的方向上观察上述立铣刀E的图。上述立铣刀E为工具直径为8mm～20mm的细径的立铣刀E，例如可用于加工金属模具。

如这些附图所示，在作为立铣刀E的前端部的圆筒状的工具体B形成有用于安装切削刀片10的两个支承面F以及F’。在支承面F以及F’分别形成有内螺纹。通过使贯穿切削刀片10的贯通孔H的夹紧螺钉CS与上述内螺纹螺合，切削刀片10的下表面10b被按压在支承面F以及F’上，各切削刀片10被固定于工具体B。此时，正面部10e朝向与旋转轴AX相同的方向。此外，切削刀片10以使得侧面部10d距离旋转轴AX近而侧面部10d’距离旋转轴AX远的方式安装于工具体B。由此，从存在于侧面部10d’侧的最顶部S向旋转轴AX的方向而存在拐角刃10f以及内切削刃10g。

图4(a)为切削刀片10安装于工具体B时的与切削刃垂直的剖视图。图4(b)为比较例中的同一剖视图。

如图4(a)所示，切削刀片10的上表面10a具有前刀面10p、和连接前刀面10p与正面部10e的刃带10q。如此图所示，前刀面10p的轴向前角(指P_P面(由主分力的方向和切入方向规定的面)与基准面以及前刀面分别相交得到的两条交线所构成的角，有时也称为轴方向前角)为正，即，距离拐角刃10f(以及内切削刃10g)越远而越朝向旋转方向的后方后倾。另一方面，刃带10q的轴向前角为负，即，距离拐角刃10f(以及内切削刃10g)越远而越朝向旋转方向的前方前倾。应予说明，由于作为后刀面而发挥作用的正面部10e的后角被较大地设定为17°，因此可以抑制后刀面的磨损。在拐角刃10f的整个区域内，轴向前角维持为正。但将拐角刃10f设置为越是靠近内切削刃10g而轴向前角越是变小。

如图4(b)所示，比较例的切削刀片I的刃带以及前刀面的轴向前角均为负。

图5(a)以及(b)显示了使用本实施方式所涉及的切削刀片10一边形成角R一边对工件的底面进行加工时的从与正面部10e’相对的方向观察时的模拟结果。其中，切削刀片10以如下方式安装于工具体B：与图5(b)的情况相比，在图5(a)的情况下径向前角(指P_f面(由主分力的方向和工具的进给方向规定的面)与基准面以及前刀面相交所得的两条交线所构成的角，有时也被称为径方向前角)更小。

图5(c)以及(d)显示了使用比较例所涉及的切削刀片I以及I’来加工工件时的模拟结果。

在图5(a)的情况下，最顶部S的位置靠近于切削刀片10的侧面部10d’侧。由此，可以使从最顶部S朝向内切削刃10g的径向前角为较小的负值而对工件进行加工。由此，可以使随着以旋转轴AX为中心进行旋转而增长的切屑D适当地卷曲。此外，由于如图4(a)所示，轴向前角为正，与图4(b)所示的轴向前角为负的情况相比，不会妨碍切屑D向工具体B的基本方向(纸面上方向)移动，从而提高切屑D的处理性。

另一方面，在图5(c)以及(d)的情况下，最顶部S的位置存在于切削刀片I以及I’的中央附近。由此，使径向前角为较大的负值而对工件进行加工。此外，由于轴向前角为负，因此将切屑D向加工面方向按压的力产生作用。由此，妨碍切屑D的排出，切屑D容易向外径方向移动。

结果，会出现随着旋转而增长的切屑D逐渐向径向外侧延伸，在切削结束(200°附近)时切屑D被咬入与工件的壁面之间的情况。

在图5(b)的情况，最顶部S的位置也靠近切削刀片10的侧面部10d’侧。由此，可以使从最顶部S朝向内切削刃10g的径向前角为与图5(c)和图5(d)的情况相比更小的负值而对工件进行加工。由此，可以使随着以旋转轴AX为中心进行旋转而增长的切屑D适当地卷曲。此外，由于如图4(a)所示，轴向前角为正，与轴向前角为负的情况相比，不会妨碍切屑D向工具体B的基本方向移动，从而提高切屑D的处理性。

此外，本实施方式所涉及的切削刀片10有利于提高工具体B的刚性。由于本实施方式所涉及的切削刀片10的宽度W为非常薄，为4～4.5mm，因此安装这种切削刀片10的工具体B也变细。因此，如果减少工具体B的体积，则工具体B的刚性会大大受损。

另一方面，当将切削刀片安装于工具体时，为了使切削刀片的侧面和工具体的刀片座的壁面可靠地抵接，剜去连接刀片座的支承面和壁面的角部，形成凹入部。

本申请的发明人们着眼于为形成凹入部而剜去刀片座的角部会影响工具体的刚性这一点。

由于本实施方式所涉及的切削刀片10设置有倾斜部10k以及连接部10j，与普通的切削刀片相比，下表面10b的边缘存在于下表面10b的中央侧。由此，如图3(b)所示，可以减小形成于安装切削刀片10的工具体B的刀片座的角部C以及C’的凹入部。因此，可以提高工具体B的刚性。

此外，由于切削刀片10的宽度W非常窄，为4～4.5mm，因此限制了与刀片座的支承面F以及支承面F’的接触面积。如果接触面积过小，就无法将切削刀片稳定地安装于工具体B。

由于切削刀片10接着倾斜部10k而设置有垂直部10h，与无垂直部10h的情况相比，可以增大下表面10b的面积。由此，可以维持与刀片座的支承面F以及支承面F’的接触面积。

此外，由于可以使倾斜角相对较小的倾斜部10k的周侧面与刀片座的壁面抵接，因此和使倾斜角较大的周侧面与刀片座的壁面抵接的情况相比，能够稳定地支承切削刀片10。

因此，本实施方式涉及的切削刀片10可以同时实现提高工具体B的刚性和稳定的安装。

此外，由于当将切削刀片10安装于工具体B时，可以使轴向前角为正，因此不会妨碍切屑D向工具体B的基本方向的延伸。由此，将提高切屑D的处理性。

此外，存在如果轴向前角保持较大则会导致切削刃损坏的情况。因此，使拐角刃10f的轴向前角维持为正值，并随着靠近内切削刃10g而逐渐减小。由此，可以抑制拐角刃10f的损坏。

此外，由于设置了刃带10q，因此可以提高切削刃的强度。但是，例如铝加工用的切削刀片等，也可以根据加工对象不同，不设置刃带10q而构成切削刀片。

此外，由于使最顶部S位于切削刃的距离旋转轴AX较远的端部，与不是这种设置的情况相比，可以使径向前角为绝对值较小的负值。

此外，由于设有内切削刃10g，因此可以实现斜向(ramping)加工。

本实施方式所示的切削刀片10为立铣刀E用的切削刀片，也可以广泛应用于铣削用的切削刀片和其他的切削刀片。

此外，本发明在不超过其要点的范围内可以进行多种多样的变形。例如，可以在本领域技术人员的普遍的创作能力范围内，将某种实施方式中一部分的构成要素与其他实施方式相结合。

符号说明

10…切削刀片、10a…上表面、10b…下表面、10d…侧面部、10e…正面部、10f…拐角刃、10g…内切削刃、10h…垂直部、10j…连接部、10k…倾斜部、10p…前刀面、10q…刃带、AX…旋转轴、B…工具体、C…角部、E…立铣刀、F…支承面、H…贯通孔、S…最顶部、W…宽度。

Claims (10)

1.一种切削刀片，其安装于具有以指定的旋转轴进行旋转的工具体的刀头更换式铣削工具，其中，所述切削刀片具有：

上表面；

下表面，所述下表面用于安装于所述工具体的支承面；和

周侧面，所述周侧面连接所述上表面和所述下表面，并在与所述上表面之间形成有切削刃，

所述切削刃具有：

内切削刃；和

拐角切削刃，所述拐角切削刃与该内切削刃连接，在从与所述上表面相对的方向观察的平面视图中，所述拐角切削刃具有指定的曲率，具有在垂直于所述旋转轴的方向上所述切削刀片的宽度的40％以上50％以下的宽度，并形成于与所述内切削刃相比距离所述旋转轴较远的位置，

在所述下表面与所述切削刃的距离中与所述下表面的距离最大的最顶部形成于所述拐角切削刃上，并形成于在从与所述上表面相对的方向观察的平面视图中，在垂直于所述旋转轴的方向上从所述切削刀片距离所述旋转轴较远的端部开始的所述切削刀片的宽度的20％以下的区域。

2.如权利要求1所述的切削刀片，其中，

所述切削刀片的宽度为5mm以下。

3.如权利要求1或2所述的切削刀片，其具有：

垂直部，所述垂直部与所述下表面连接，并具有与所述下表面垂直的面作为所述周侧面；

连接部，所述连接部与该垂直部连接，并具有与所述垂直的面成第1倾斜角的面作为所述周侧面；和

倾斜部，所述倾斜部与该连接部连接，并具有与所述垂直的面成比所述第1倾斜角更小的第2倾斜角的面作为所述周侧面。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的切削刀片，其中，

所述拐角切削刃设为，在从所述最顶部到与所述内切削刃的连接部的范围内所述拐角切削刃与所述下表面的距离单调减少。

5.如权利要求4所述的切削刀片，其中，

所述内切削刃具有从其与所述拐角切削刃的连接部开始，与所述下表面的距离单调减少的部分。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的切削刀片，其中，

在所述切削刀片形成有用于使将该切削刀片安装于所述工具体的螺钉穿过的贯通孔，以连通所述上表面以及所述下表面，

与所述切削刃相同的第2切削刃设置为关于所述贯通孔的旋转轴对称。

7.一种切削刀片，其安装于具有以指定的旋转轴进行旋转的工具体的刀头更换式铣削工具，其中，所述切削刀片具有：

上表面；

下表面，所述下表面用于安装于所述工具体的支承面；和

周侧面，所述周侧面连接所述上表面和所述下表面，并在与所述上表面之间形成有切削刃，

所述切削刃具有：

内切削刃；

拐角切削刃，所述拐角切削刃与该内切削刃连接，在从与所述上表面相对的方向观察的平面视图中，所述拐角切削刃具有指定的曲率，具有在垂直于所述旋转轴的方向上所述切削刀片的宽度的40％以上50％以下的宽度，并形成于与所述内切削刃相比距离所述旋转轴较远的位置，

所述切削刀片的宽度为4mm以上4.5mm以下，

在所述下表面与所述切削刃的距离中与所述下表面的距离最大的最顶部形成于所述拐角切削刃上，并形成于在从与所述上表面相对的方向观察的平面视图中，在垂直于所述旋转轴的方向上从所述切削刀片的端部开始的所述切削刀片的宽度的20％以下的区域，并且，

所述切削刀片具有：

垂直部，所述垂直部与所述下表面连接，并具有与所述下表面垂直的面作为所述周侧面；

第1倾斜部，所述第1倾斜部与该垂直部连接，并具有与所述垂直的面成第1倾斜角的面作为所述周侧面；和

第2倾斜部，所述第2倾斜部与该第1倾斜部连接，并具有与所述垂直的面成比所述第1倾斜角更小的第2倾斜角的面作为所述周侧面。

8.一种刀头更换式铣削工具，其具有：

工具体，所述工具体以指定的旋转轴进行旋转，其直径为15mm以下；和

如权利要求1至7中任意一项所述的切削刀片，其分别安装于形成于该工具体的至少两个支承面。

9.如权利要求8所述的刀头更换式铣削工具，其中，

所述切削刀片的所述上表面具有：

前刀面，所述前刀面的轴向前角为正；和

刃带，所述刃带连接该前刀面与所述拐角切削刃，并且轴向前角为负。

10.如权利要求9所述的刀头更换式铣削工具，其中，

所述切削刀片的所述前刀面的正的轴向前角从所述最顶部朝向与所述内切削刃的连接部而角度变小。