CN109789496A - 切削工具 - Google Patents

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CN109789496A
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cutting
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小林丰
风早克夫
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Sumitomo Electric Hardmetal Corp
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Abstract

该切削工具包括：前刀面；与前刀面连续的后刀面；和切削刃，所述切削刃由前刀面与后刀面之间的棱线构成。所述切削工具包括：基材，所述基材具有第一面和第二面，所述第一面是位于所述前刀面上的面，所述第二面是位于所述后刀面上的面；和金刚石层，所述金刚石层覆盖所述第一面和第二面。所述第一面包括：第一顶面，所述第一顶面与所述第二面连续；和第二顶面，所述第二顶面与所述第一顶面连续，并且所述第二顶面被配置成将所述第一顶面夹在所述第二顶面与第二面之间。在与所述切削刃垂直的截面中，形成在所述第一顶面和第二顶面之间的角度是负角。

Description

切削工具
技术领域
本发明涉及一种切削工具。本申请要求基于2016年9月29日提交的日本专利申请第2016-191640号的优先权，其全部内容通过引用被并入本文中。
背景技术
传统上，日本专利公报2015-85462(专利文献1)中所公开的切削工具被称为包括由金刚石层覆盖的基材的切削工具。专利文献1中所公开的切削工具的主体包括后刀面、前刀面和沿着棱线形成的切削刃，后刀面和前刀面沿着所述棱线以交叉方式彼此相遇。刀具的主体由硬涂层覆盖。
在专利文献1中所公开的切削工具中，通过激光等来去除覆盖刀具主体的前刀面侧的硬涂层，以提高切削工具的切削锋利度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公报2015-85462
发明内容
根据本发明的一个实施例的切削工具具有：前刀面；后刀面，该后刀面与前刀面连续；和切削刃，该切削刃由前刀面与后刀面之间的棱线形成。所述切削工具包括：基材，该基材具有位于前刀面的一侧的第一面和位于后刀面的一侧的第二面；和金刚石层，该金刚石层覆盖第一面和第二面。第一面包括：第一顶面，该第一顶面与第二面连续；和第二顶面，该第二顶面与第一顶面连续，并且该第二顶面被配置成使得第一顶面被夹在第二顶面与第二面之间。在与切削刃垂直的截面中，形成在第一顶面与第二顶面之间的角度是负角。
附图说明
图1是根据第一实施例的切削工具的俯视图。
图2是图1的区域II的放大俯视图。
图3是使用根据第一实施例的切削工具的切削过程的示意图。
图4是沿图2中的IV-IV截取的截面图。
图5是图4中的区域V的放大图。
图6是制造根据第一实施例的切削工具的方法的流程图。
图7是在金刚石层形成步骤S1结束之后并且在进行金刚石层去除步骤S2之前的阶段中的根据第一实施例的切削工具的截面图。
图8是在前刀面加工步骤S21结束之后并且在进行后刀面加工步骤S22之前的阶段中的根据第一实施例的切削工具的截面图。
图9是根据第二实施例的切削工具的在与切削刃13垂直的截面中的截面图。
图10是图9中的区域X的放大图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
然而，在专利文献1中所公开的切削工具中，由于切削工具在切削过程期间从工件接收的主切削力，所以容易将硬涂层从刀具主体的后刀面侧剥离。因此，专利文献1中所公开的切削工具的切削刃的耐久性不足。
考虑到上述问题，已经做出了本发明的一个实施例。本发明的目的是提供一种切削工具，对于该切削工具，能够提高切削刃的耐久性。
[本公开的有利效果]
根据本发明的一个实施例，能够提供一种切削工具，对于该切削工具，能够提高切削刃的耐久性。
[实施例的说明]
首先，如下所列，将描述本发明的实施例。
(1)根据本发明的一个实施例的切削工具包括：前刀面11；后刀面12，该后刀面12与前刀面11连续；和切削刃13，该切削刃13由前刀面11与后刀面12之间的棱线形成。切削工具包括：第一面41，该第一面41位于前刀面一侧；基材4，该基材4具有位于后刀面一侧的第二面42；和金刚石层5，该金刚石层5覆盖第一面41和第二面42。第一面41包括：第一顶面41a，该第一顶面41a与第二面42连续；和第二顶面41b，该第二顶面41b与第一顶面41a连续，并且该第二顶面41b被配置成使得第一顶面41a被夹在第二顶面41b与第二面42之间。在与切削刃垂直的截面中，形成在第一顶面41a与第二顶面41b之间的角度θ1是负角。
根据上述(1)中所述的切削工具，切削期间施加在后刀面方向上的主切削力能够由第一顶面(负刃带面)从下方支撑。因此，能够抑制金刚石层从后刀面侧剥离。结果，能够提高切削刃的耐久性。此外，与未包括第一顶面的情况相比，当包括第一顶面时，基材与金刚石层之间的接触面积增加。因此，根据上述(1)中所述的切削工具，能够提高金刚石层与基材的粘合性。
(2)在根据上述(1)的切削工具中，形成在第一顶面41a与第二顶面41b之间的角度θ1可以是-20°以上且小于0°。由此，能够进一步提高切削刃的耐久性。
(3)在根据上述(1)或(2)的切削工具中，切削刃13的前端部中的曲率半径R1可以是0.01μm以上且10μm以下。因此，能够在保持切削刃的高耐久性的同时提高切削工具的切削锋利度。
(4)在根据上述(1)或(2)所述的切削工具中，前刀面11可以包括：第一前刀面部21，该第一前刀面部21与后刀面12连续；第二前刀面部22，该第二前刀面部22与第一前刀面部21连续，并且该第二前刀面部22被配置成使得第一前刀面部21被夹在第二前刀面部22与后刀面12之间。在与切削刃13垂直的截面中，形成在第一前刀面部21与第二前刀面部22之间的角度θ2可以是负角。因此，能够抑制在加工的早期阶段中发生的切削刃的微小碎裂。
(5)在根据上述(4)的切削工具中，形成在第一前刀面部21与第二前刀面部22之间的角度θ2可以是-20°以上且小于0°。因此，能够在抑制在加工的早期阶段中的切削刃的微小碎裂的同时提高切削工具的切削锋利度。
(6)在根据上述(4)或(6)的切削工具中，切削刃13的前端部中的曲率半径R2可以等于或小于通过将覆盖第二面42的金刚石层5的厚度乘以0.1而获得的值。因此，能够在抑制在加工的早期阶段中的切削刃的微小碎裂的同时提高切削工具的切削锋利度。
[本发明实施例的细节]
在下文中将参考附图来描述本发明的实施例的细节。在每一个图中，相同或相当的部件由相同的附图标记表示。此外，可以任意组合下述实施例中的至少一些实施例。
(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是根据第一实施例的切削工具的俯视图。根据第一实施例的切削工具包括前端部1、本体部2和柄部3。根据该实施例的切削工具是球端铣刀。根据第一实施例的切削工具不限于球端铣刀。例如，根据第一实施例的切削工具可以是圆弧端铣刀等。
图2是图1中的区域II的放大俯视图。如图2所示，根据第一实施例的切削工具具有包括前刀面11和后刀面12的前端部1(参见图4)。前刀面11与后刀面12连续。前刀面11与后刀面12之间的棱线形成切削刃13。以相对于前刀面11的正角度来配置后刀面12。换句话说，后刀面12相对于沿着棱线延伸并与前刀面11垂直的面而朝向前刀面11倾斜。
图3是使用根据第一实施例的切削工具的切削过程的示意图。如图3中所示，在根据第一实施例的切削工具绕中心轴线A旋转的同时，切削刃13被压靠在工件上。由此，进行工件切削过程。
图4是沿图2中的IV-IV截取的截面图。如图4所示，根据第一实施例的切削工具包括基材4和金刚石层5。基材4例如由硬质合金制成，作为含有诸如碳化钨(WC)的粉末和诸如钴(Co)的粘合剂的烧结材料。基材4可以是例如金属陶瓷、陶瓷(SiC、Si3N4)等。用于基材4的材料不限于上述材料。
金刚石层5包含例如金刚石晶体。金刚石层5例如是金刚石多晶膜。金刚石层5可以包含非金刚石组分(例如非晶组分)等。金刚石层5并不必须包含金刚石晶体。例如，金刚石层5可以是类金刚石碳(DLC)层。
如图4所示，基材4包括第一面41和第二面42。第一面41被设置为基材4的位于前刀面11一侧的面。换句话说，第一面41面对前刀面11。第二面42被设置为基材4位于后刀面12一侧的面。换句话说，第二面42面对后刀面12。金刚石层5覆盖第一面41和第二面42。
第一面41具有第一顶面41a和第二顶面41b。第一顶面41a与第二面42连续。第二顶面41b与第一顶面41a连续，并且第二顶面41b被配置成使得第一顶面41a被夹在第二顶面41b与第二面42之间。换句话说，第一顶面41a位于第二面42与第二顶面41b之间，以将第二面42和第二顶面41b连接。金刚石层5与第二面42、第一顶面41a和第二顶面41b接触。第一顶面41a相对于第二顶面41b倾斜。
在与切削刃垂直的截面中(图4)，形成在第一顶面41a与第二顶面41b之间的角度θ1是负角。在这种情况下，角度θ1是负角的状态意味着：当切削工具被配置在第二顶面41b向上朝向并且切削刃13向左朝向的状态下时，第一顶面41a相对于第二顶面41b围绕第一顶面41a与第二顶面41b之间的边界线逆时针旋转。以不同观点而言，角度θ1是负角的状态意味着：当切削工具被配置在第二顶面41b向上朝向并且切削刃13向左朝向的状态下时，第一顶面41a相对于第二顶面41b向左下倾斜。
如图4所示，形成在第一顶面41a与第二顶面41b之间的角度θ1可以例如是-20°以上且小于0°。形成在第一顶面41a与第二顶面41b之间的角度θ1对应于第一顶面41a相对于与第二顶面41b平行的面的倾斜角度。角度θ1的上限可以是-0.1°或者可以是-3°。角度θ1的下限可以是-20°或者可以是-10°。
如图4所示，覆盖第二顶面41b的金刚石层5具有厚度h2。厚度h2示出了第二顶面41b与前刀面11之间的在与第二顶面41b垂直的方向上的距离。覆盖第一顶面41a的金刚石层5具有厚度h1。厚度h1示出了在与第二顶面41b垂直的方向上、前刀面11与第一顶面41a和第二面42之间棱线之间的距离。厚度h1大于厚度h2。由此，能够提高切削刃13的耐久性。
如图4所示，切削刃13与第一顶面41a和第二顶面41b之间的棱线之间的距离是距离L。在与切削刃13垂直的截面中，距离L对应于在与前刀面11平行的方向上的距离。距离L优选为0.001μm以上且5μm以下。
图5是图4中的区域V的放大图。如图5所示，切削刃13的前端部可以是圆形的。在截面图中，切削刃13的前端部中的曲率半径R1例如为0.01μm以上且10μm以下。曲率半径R1的上限可以是10μm或者可以是5μm。曲率半径R1的下限可以是0.01μm或者可以是0.1μm。
然后，将描述制造根据第一实施例的切削工具的方法。
图6是制造根据第一实施例的切削工具的方法的流程图。如图6中所示，制造根据第一实施例的切削工具的方法包括金刚石层形成步骤S1和金刚石层去除步骤S2。金刚石层去除步骤S2可以包括前刀面加工步骤S21和后刀面加工步骤S22。
图7是在金刚石层形成步骤S1结束之后并且在进行金刚石层去除步骤S2之前的阶段中的根据第一实施例的切削工具的截面图。如图6中所示，在金刚石层形成步骤S1中，在基材4上形成金刚石层5。具体地，基材4的第一面41和第二面42被金刚石层5覆盖。通过使用例如热丝化学气相沉积(HFCVD)来进行金刚石层5的这种形成。
图8是在前刀面加工步骤S21结束之后并且在进行后刀面加工步骤S22之前的阶段中的根据第一实施例的切削工具的截面图。如图8中所示，在前刀面加工步骤S21中，部分地去除覆盖基材4的第一面41的金刚石层5。通过部分地去除覆盖基材4的第一面41的金刚石层5，切削工具的前端部的在前刀面11侧的近圆形形状变平。通过将激光束施加到前刀面11侧上来去除金刚石层5。用于去除金刚石层5的激光束例如是YVO4激光束或钇铝石榴石(YAG)激光束的双谐波。
在后刀面加工步骤S22中，部分地去除覆盖基材4的第二面42的金刚石层5。将覆盖基材4的第二面42的金刚石层5部分地去除成使得基材4不从后刀面12露出。由此，形成了根据图4中所示的第一实施例的切削工具的结构。通过将激光束施加到后刀面12侧上来去除覆盖基材4的第二面42的金刚石层5。用于去除金刚石层5的激光束例如是YVO4激光束或YAG激光束的双谐波。因为覆盖基材4的第二面42的金刚石层5被部分地去除，所以根据第一实施例的切削工具的前端部的在后刀面侧的近圆形形状变平，使得切削刃13变尖锐。
然后，将描述根据第一实施例的切削工具的功能和效果。
根据第一实施例中的切削工具，切削期间的施加在后刀面方向上的主切削力能够由第一顶面41a从下方支撑。因此，能够抑制金刚石层从后刀面侧剥离。结果，能够提高切削刃13的耐久性。此外，与未包括第一顶面41a的情况相比，当包括了第一顶面41a时，基材4与金刚石层5之间的接触面积增加。因此，对于根据第一实施例的切削工具，能够提高金刚石层5与基材4的粘合性。
此外，根据第一实施例中的切削工具，在第一顶面41a与第二顶面41b之间形成的角度θ1为-20°以上且小于0°。由此，能够进一步提高切削刃的耐久性。
此外，根据第一实施例中的切削工具，切削刃13的前端部中的曲率半径R1为0.01μm以上且10μm以下。因此，能够在保持切削刃的高耐久性的同时提高切削工具的切削锋利度。
(第二实施例)
在下文中，将描述根据第二实施例的切削工具的构造。在以下描述中，将主要描述与根据第一实施例的切削工具的差别，但是将不再重复相似的描述。
图9是根据第二实施例的切削工具在与切削刃13垂直的截面中的截面图。如图9所示，根据第二实施例的切削工具包括前刀面11、后刀面12和切削刃13。根据第二实施例的切削工具包括基材4和金刚石层5。
前刀面11具有第一前刀面部21和第二前刀面部22。第一前刀面部21与后刀面12连续。第二前刀面部22与第一前刀面部21连续，并且第二前刀面部22被配置成使得第一前刀面部21被夹在第二前刀面部22与后刀面12之间。换句话说，第一前刀面部21位于后刀面12与第二前刀面部22之间，以将后刀面12和第二前刀面部22连接。第一前刀面部21相对于第二前刀面部22倾斜。
在与切削刃13垂直的截面中，形成在第一前刀面部21与第二前刀面部22之间的角度θ2(见图9)是负角。在这种情况下，角度θ2为负角的状态意味着：当切削工具被配置在第二前刀面部22向上朝向并且切削刃13向左朝向的状态下时，第一前刀面部21相对于第二前刀面部22绕着第一前刀面部21与第二前刀面部22之间的边界线逆时针旋转。以不同观点来看，角度θ2为负角的状态意味着：当切削工具被配置在第二前刀面部22向上朝向并且切削刃13向左朝向的状态下时，第一前刀面部21相对于第二前刀面部22向左下倾斜。
在截面图中，形成在第一前刀面部21与第二前刀面部22之间的角度θ2例如为-20°以上且小于0°。在第一前刀面部21与第二前刀面部22之间形成的角度θ2对应于第一前刀面部21相对于与第二前刀面部22平行的面的倾斜角度。角度θ2的上限可以是-0.1°或者可以是-3°。角度θ1的下限可以是-20°或者可以是-10°。
图10是图9中的区域X的放大图。如图10所示，切削刃13的前端部可以是圆形的。在截面图中，切削刃13的前端部中的曲率半径R2等于或小于通过将覆盖第二面42的金刚石层5的厚度乘以例如0.1而获得的值。覆盖第二面42的金刚石层5的厚度对应于金刚石层5的在与第二面42垂直的方向上的厚度。曲率半径R2可以等于或小于通过将覆盖第二面42的金刚石层5的厚度乘以0.001或0.01而获得的值。
然后，在下文中将描述制造根据第二实施例的切削工具的方法。在制造根据第二实施例的切削工具的方法中，例如，首先制造根据第一实施例的切削工具(参见图4)，之后，去除切削刃13附近的金刚石层5。通过将激光束施加到面对第一顶面41a的金刚石层5上来去除金刚石层5。由此，形成了第一前刀面部21。用于去除金刚石层5的激光束例如是YVО4激光束的双谐波。
然后，将描述根据第二实施例的切削工具的功能和效果。
在根据第二实施例的切削工具中，前刀面11包括：第一前刀面部21，该第一前刀面部21与后刀面12连续；和第二前刀面部22，该第二前刀面部22与第一前刀面部21连续，并且该第二前刀面部22被配置成使得第一前刀面部21被夹在第二前刀面部22与后刀面12之间。在与切削刃13垂直的截面中，形成在第一前刀面部21与第二前刀面部22之间的角度θ2是负角。因此，能够抑制在加工的早期阶段中的切削刃的微小碎裂。
此外，在根据第二实施例的切削工具中，形成在第一前刀面部21与第二前刀面部22之间的角度θ2为-20°以上且小于0°。因此，能够在抑制在加工的早期阶段中的切削刃的微小碎裂的同时提高切削工具的切削锋利度。
此外，在根据第二实施例的切削工具中，切削刃13的前端部中的曲率半径R2等于或小于通过将覆盖第二面42的金刚石层5的厚度乘以0.1而获得的值。因此，能够在抑制在加工的早期阶段中的切削刃的微小碎裂的同时提高切削工具的切削锋利度。
应当理解，本文中所公开的实施例在每一个方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的条款所限定，而不是由上文提供的实施例的描述所限定，并且本发明的范围旨在包括在与权利要求的条款等同的含义和范围内的任何修改。
附图标记列表
1前端部
2本体部
3柄部
4基材
5金刚石层
11前刀面
12后刀面
13切削刃
21第一前刀面部
22第二前刀面部
41第一面
41a第一顶面
41b第二顶面
42第二面
A中心轴线
L距离
R1、R2曲率半径
h1、h2厚度

Claims (6)

1.一种切削工具，所述切削工具具有前刀面、后刀面和切削刃，所述后刀面与所述前刀面连续，所述切削刃由所述前刀面与所述后刀面之间的棱线形成，所述切削工具包括：
基材，所述基材具有第一面和第二面，所述第一面位于所述前刀面的一侧上，所述第二面位于所述后刀面的一侧上；和
金刚石层，所述金刚石层覆盖所述第一面和所述第二面，
所述第一面包括：
第一顶面，所述第一顶面与所述第二面连续，和
第二顶面，所述第二顶面与所述第一顶面连续，并且所述第二顶面被配置成使得所述第一顶面被夹在所述第二顶面与所述第二面之间，其中，
在与所述切削刃垂直的截面中，形成在所述第一顶面与所述第二顶面之间的角度是负角。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，形成在所述第一顶面与所述第二顶面之间的所述角度为-20°以上且小于0°。
3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，所述切削刃的前端部中的曲率半径为0.01μm以上且10μm以下。
4.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，所述前刀面包括：
第一前刀面部，所述第一前刀面部与所述后刀面连续，和
第二前刀面部，所述第二前刀面部与所述第一前刀面部连续，并且所述第二前刀面部被配置成使得所述第一前刀面部被夹在所述第二前刀面部与所述后刀面之间，并且
在与所述切削刃垂直的截面中，形成在所述第一前刀面部与所述第二前刀面部之间的角度是负角。
5.根据权利要求4所述的切削工具，其中，形成在所述第一前刀面部与所述第二前刀面部之间的所述角度为-20°以上且小于0°。
6.根据权利要求4或5所述的切削工具，其中，所述切削刃的前端部中的曲率半径等于或小于通过将覆盖所述第二面的所述金刚石层的厚度乘以0.1而获得的值。
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