CN110035851A - 切削刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种切削刀具，其具有与切削有关的表面，该表面包括cBN烧结材料、陶瓷或金属陶瓷。切削刀具包括：前刀面；后刀面；倒角部，其位于前刀面与后刀面之间；以及切削刃，其由后刀面与倒角部相交处的棱线形成。切削刃包括：用于推切的切削刃部分、用于拉切的切削刃部分以及位于用于推切的切削刃部分与用于拉切的切削刃部分之间的连接切削刃部分。在沿着切削刃定位的倒角部中，沿着连接切削刃部分定位的倒角部具有最小宽度。

Description

切削刀具
技术领域
本发明涉及一种切削刀具。本申请要求2017年10月31日提交的日本专利申请No.2017-210514的优先权，该申请的全部内容在此通过引用完全并入本文。
背景技术
包括用作切削刃的硬质烧结材料的切削刀具用于加工高硬度难切削材料，例如硬化钢和耐热合金。在这种切削刀具中，根据难切削材料的硬度和成分、待加工工件的形状以及所需的尺寸精度来确定在刀刃中形成的倒角部(负倒棱)的角度和宽度。
WO2016/043127(专利文献1)公开了一种切削刀具，该切削刀具包括具有不均一宽度的负倒棱，以延长刀具的寿命，并提供表面纹理优异的加工表面。在该切削刀具中，在平面图中，负倒棱和前刀面相交处的棱线不与负倒棱和后刀面相交处的棱线平行。在切削刀具中，至少在刀尖R部切削刃的顶点的一侧上，宽度不均一的负倒棱的宽度从刀尖R部切削刃的顶点朝向刀刃R部切削刃与直切削刃相接处的位置逐渐减小。
日本已公开专利No.2002-192407(专利文献2)公开了一种切削工具，该切削工具沿着刀尖的弧形切削刃进行倒角，以延长工具的寿命，且不会损害加工后的表面粗糙度。在该切削工具中，当从前刀面侧观察时，弧形切削刃中的倒角部宽度从弧形切削刃与限定刀尖的两个直切削刃之间的连接点附近起朝向弧形切削刃的弧形的大致中点逐渐增大。
引用列表
专利文献
专利文献1：WO 2016/043127
专利文献2：日本已公开专利No.2002-192407
发明内容
本发明的一个方面中的切削刀具是如下切削刀具：所述切削刀具具有与切削有关的表面，所述表面包括cBN烧结材料、陶瓷或金属陶瓷。所述切削刀具包括：前刀面；后刀面；倒角部，其位于所述前刀面与所述后刀面之间；以及切削刃，其由所述后刀面与所述倒角部相交处的棱线形成。所述切削刃包括：用于推切的切削刃部分；用于拉切的切削刃部分；和连接切削刃部分，其位于所述用于推切的切削刃部分与所述用于拉切的切削刃部分之间。在沿着所述切削刃定位的所述倒角部中，沿着所述连接切削刃部分定位的所述倒角部具有最小宽度。
附图说明
图1是示出了本发明的一个方面中的切削刀具的实例的平面图。
图2是图1中的切削刀具的透视图。
图3是图1中的切削刀具的钝角拐角侧的侧视图。
图4是沿着图1中的切削刀具的锐角拐角的对角线截取的剖视图。
图5是沿着图1中的切削刀具的钝角拐角的对角线截取的剖视图。
图6是图2中的符号VI所示的切削刀具的刀尖R部附近的放大透视图。
图7是图1中的切削刀具的刀尖R部附近的放大平面图。
图8是图4中的符号VIII所示的部分的放大视图。
图9是示出了本发明的一个方面中的切削刀具的另一实例的平面图。
图10是图9中的切削刀具的透视图。
图11是从图9中的切削刀具的钝角拐角侧看到的侧视图。
图12是沿着图9中的切削刀具的锐角拐角的对角线截取的剖视图。
图13是沿着图9中的切削刀具的钝角拐角的对角线截取的剖视图。
图14是图10中的符号XIV所示的切削刀具的刀尖R部附近的放大透视图。
图15是图9中切削刀具的刀尖R部附近的放大平面图。
图16是图12中的符号XVI所示的部分的放大视图。
图17是示出了本发明的一个方面中的切削刀具的坯料的实例的透视图。
图18是示出了本发明的一个方面中的切削刀具的坯料的另一实例的透视图。
图19是示出了本发明的一个方面中的用于制造切削刀具的研磨机的实例的主要部分的平面图。
图20是示出了研磨机的卡盘的运动的正视图。
图21是示出了研磨机的卡盘的运动的平面图。
图22是示出了在车削加工中的端面加工和外周加工中切削刀具与工件之间的位置关系的示意图。
图23是示出了在端面加工的推切中前切削刃部分、横向切削刃部分与工件之间的位置关系的示意图。
图24是示出了在端面加工的拉切中前切削刃部分、横向切削刃部分与工件之间的位置关系的示意图。
图25是示出了在外周加工的推切中前切削刃部分、横向切削刃部分与工件之间的位置关系的示意图。
图26是示出了在外周加工的拉切中前切削刃部分、横向切削刃部分与工件之间的位置关系的示意图。
图27是在本发明的一个方面中包括覆盖层的切削刀具的剖视图。
具体实施方式
[本发明要解决的问题]
近年来，为了缩短加工时间并提高加工精度，除了需要进行推切的切削刀具之外，还需要能够进行拉切的切削刀具。
专利文献1和专利文献2中的切削刀具(切削工具)仅用于进行推切。因此，当这些切削刀具(切削工具)用于进行拉切时，切削刃与工件之间的接触长度将变长，这倾向于产生高切削阻力。此外，当专利文献1和专利文献2中的切削刀具(切削工具)用于进行拉切时，倒角部(负倒棱)的窄宽度部分将用作横向切削刃部分。因此，横向切削刃部分易于发生崩刃和断裂，这可能缩短工具寿命。
因此，本发明的目的是提供一种切削刀具，该切削刀具具有较长的工具寿命，并且能够以高的尺寸精度进行加工，以对例如硬化钢、烧结合金和耐热合金等高硬度难切削材料进行推切和拉切。
[本发明的有益效果]
根据上述方面，可以提供如下切削刀具：该切削刀具具有较长的工具寿命，并且能够以高的尺寸精度进行加工，以对例如硬化钢、烧结合金和耐热合金等高硬度难切削材料进行推切和拉切。
[本发明的各个实施例的描述]
首先，列举并描述本发明的各个实施例。
[1]本发明的一个方面中的切削刀具具有与切削有关的表面，该表面包括cBN烧结材料、陶瓷或金属陶瓷。该切削刀具包括：前刀面；后刀面；倒角部，其位于前刀面与后刀面之间；以及切削刃，其由后刀面与倒角部相交处的棱线形成。切削刃包括：用于推切的切削刃部分；用于拉切的切削刃部分；和连接切削刃部分，其位于用于推切的切削刃部分与用于拉切的切削刃部分之间。在沿着切削刃定位的倒角部中，沿着连接切削刃部分定位的倒角部具有最小宽度。
在本说明书中，与切削有关的表面、连接切削刃部分、用于推切的切削刃部分和用于拉切的切削刃部分指的是以下区域。
与切削有关的表面指的是如下区域：在切削期间与工件接触的区域以及自前述区域起沿着切削刀具的表面在2mm内的区域。
连接切削刃部分指的是切削刃的如下区域，该区域与在沿着切削刃定位的整个倒角部中宽度最小的倒角部相邻。用于推切的切削刃部分指的是切削刃的如下区域，该区域位于刀尖R部的切削刃的顶点与连接切削刃部分之间。用于拉切的切削刃部分指的是切削刃的如下区域：该区域从连接切削刃部分沿远离刀尖R部的方向延伸。
首先，参考图22至图26描述在利用切削刀具进行车削加工时切削阻力对切削刃的影响。
图22是示出了在车削加工中切削刀具与工件之间的位置关系的示意图。在图22中，箭头a所示的方向表示端面加工，而箭头b所示的方向表示外周加工。
如图23所示，当切削刀具用于端面加工的推切时，切削阻力的推力分量被施加到前切削刃部分26A，而切削阻力的进给力分量被施加到横向切削刃部分27A。另一方面，如图24所示，当切削刀具用于端面加工的拉切时，切削阻力的推力分量被施加到前切削刃部分26B，而切削阻力的进给力分量被施加到横向切削刃部分27B。
如图25所示，当切削刀具用于车削加工中的外周加工的推切时，切削阻力的推力分量被施加到前切削刃部分26A，而切削阻力的进给力分量被施加到横向切削刃部分27A。另一方面，如图26所示，当切削刀具用于车削加工中的拉切时，切削阻力的推力分量被施加到前切削刃部分26B，而切削阻力的进给力分量被施加到横向切削刃部分27B。
如果施加到切削刀具的前切削刃部分26A和26B上的切削阻力的推力分量较高，则切削刀具会发生颤动并产生加工变质层，这对加工表面的性能具有不良影响。如果施加到横向切削刃部分27A和27B的切削阻力的进给力分量较高，则横向切削刃会发生崩刃和断裂。
在本发明的一个方面的切削刀具中，沿着连接切削刃部分定位的倒角部(即，受到大推力分量的前切削刃部分26A和26B的一部分)的宽度被设计成较窄。因此，在推切和拉切这两者中，减小了施加到前切削刃部分的推力分量。这减少了在加工期间切削刀具中的颤动和加工变质层的产生，并且提高了加工表面的性能和尺寸精度。
同时，在本公开的一个方面的切削刀具中，沿着用于推切的切削刃部分和用于拉切的切削刃部分定位的倒角部(即，构成横向切削刃部分27A和27B的部分)的宽度被设计成较宽。因此，横向切削刃部分得到加强。无论切削刀具是用于进行推切还是进行拉切，这都可以减少在加工期间切削刀具中的崩刃和断裂的产生并且延长切削刀具的寿命。
[2]优选的是，沿着连接切削刃部分定位的倒角部的宽度W1不小于0.02mm且不大于0.3mm。在该范围内的宽度W1可以有效地减少由于切削阻力的推力分量的增大而导致的颤动和加工变质层的产生。由于抑制了因切削阻力增大而引起的振动，因此因切削工具的低振动而可以减少在横向切削刃中产生的崩刃和断裂。
[3]优选的是，宽度W1以及沿着用于推切的切削刃部分定位的倒角部的宽度的最大值W2满足下式(1)中的关系：
1.2≤W2/W1≤10 式(1)。
[4]优选的是，宽度W1以及沿着用于拉切的切削刃部分的自连接切削刃部分起沿1.5mm内的区域定位的倒角部的宽度的最大值W3满足下式(2)中的关系：
1.2≤W3/W1≤10 式(2)。
宽度W1、沿着用于推切的切削刃部分定位的倒角部的宽度的最大值W2(在下文中也被称为“宽度的最大值W2”)以及沿着用于拉切的切削刃部分的自连接切削刃部分起沿1.5mm内的区域定位的倒角部的宽度的最大值W3(在下文中也被称为“宽度的最大值W3”)满足上述式(1)或式(2)，这可以良好平衡地提高对于横向切削刃部分处的进给力分量的抗断裂性，减小前切削刃部分处的推力分量，并因此减少振动和加工变质层，并且防止颤动。
[5]优选的是，前刀面具有正的前角，并且在将刀尖R部的顶角平分的截面中，前角β不小于1°且不大于10°。将前角设定在该范围内可以更有效地防止颤动并提高刀刃的抗断裂性。
[6]优选的是，切削刀具包括切削器材料和基体金属，切削器材料包括cBN烧结材料、陶瓷或金属陶瓷，并且切削器材料包括前刀面、后刀面、倒角部和切削刃。因此，作为昂贵材料的cBN烧结材料、陶瓷或金属陶瓷的使用仅限于切削器材料。因此，切削刀具在成本方面是有利的。
[7]在刀尖R部的切削刃的顶点与连接切削刃部分之间的沿着用于推切的切削刃部分的距离不小于0.1mm且不大于3.0mm，并且连接切削刃部分的长度不大于2.0mm。这可以更有效地防止颤动并提高刀刃的抗断裂性。
[本发明的各个实施例的细节]
下文参考附图描述本发明的一个实施例中的切削刀具的具体实例。
[实施例1]
图1至图8所示的切削刀具1通过将由cBN烧结材料、陶瓷和金属陶瓷中的任一者制成的小片切削器材料4接合到基体金属2的每个锐角拐角部分而形成，基体金属2在平面图中是菱形的。在本实施例中，由硬质烧结材料制成的切削器材料4被接合到基体金属2的每个锐角拐角部分。然而，整个切削刀具可以由硬质烧结材料制成。
除了应用于菱形切削刀具之外，本实施例中的切削刀具也可以应用于多边形切削刀具。然而，由于切削刃轮廓的特征是常见的，因此本文仅示出菱形切削刀具作为实例。为了便于理解切削刃轮廓，图7示出了具有大半径的刀尖R部。
基体金属2由硬质合金、金属陶瓷等制成。基体金属2的每个锐角拐角部分具有通过使锐角拐角部分的上表面部分地凹陷而形成的座部3。具有刀尖R部5的切削器材料4利用例如钎焊等接合方式被接合到座部3。
切削器材料4由cBN烧结材料、陶瓷和金属陶瓷中的任一者制成。cBN烧结材料指的是按体积计含有10％至99.9％的cBN(立方氮化硼)的烧结材料。作为合适的实例，陶瓷可以是但不限于氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)和碳化钛(TiC)。作为合适的实例，金属陶瓷可以是但不限于氮化物金属陶瓷和碳化物金属陶瓷。
切削器材料4包括通过研磨而形成的前刀面7、通过研磨而形成的后刀面6、宽度不均一且位于前刀面7与后刀面6之间的倒角部9以及由后刀面6与倒角部9相交处的棱线形成的切削刃8。也就是说，切削器材料4由cBN烧结材料、陶瓷或金属陶瓷制成，并包括前刀面7、后刀面6、倒角部9和切削刃8。
切削刃8包括用于推切的切削刃部分8a、用于拉切的切削刃部分8b以及位于用于推切的切削刃部分8a与用于拉切的切削刃部分8b之间的连接切削刃部分8c。
用于推切的切削刃部分8a包括刀尖R部的弯曲切削刃棱线。刀尖R部在平面图中具有弯曲半径不大于2.4mm的圆形形状。
用于拉切的切削刃部分8b和连接切削刃部分8c包括与用于推切的切削刃部分8a的两端相接的直切削刃棱线。本文所使用的术语“直”不仅是指严格意义上的直切削刃。如果切削刃棱线是具有超过刀尖R部的切削刃棱线的最大弯曲半径(2.4mm)的十倍(24mm)的大弯曲半径的曲线，则该切削刃棱线具有与直刀刃相同的功能，该直刀刃提供适当的表面粗糙度作为前切削刃。因此，具有这种轮廓的刀刃被认为是直刀刃。
例如，沿着从与连接切削刃部分8c的接触点延伸出的直切削刃棱线的用于拉切的切削刃部分8b的长度优选地不小于1.5mm且不大于3.0mm，并且更优选地不小于1.5mm且不大于2.5mm。
在刀尖R部的切削刃的顶点与连接切削刃部分之间的沿着用于推切的切削刃部分的距离优选地不小于0.1mm且不大于3.0mm，并且连接切削刃部分的长度优选地不大于2.0mm。这有效地防止颤动并提高刀刃的抗断裂性。如果连接切削刃部分具有如图7所示的一定长度，则在刀尖R部切削刃的顶点与连接切削刃部分之间的沿着用于推切的切削刃部分的距离指的是在刀尖R部切削刃的顶点和连接切削刃部分的与刀尖R部相邻的端部之间的沿着用于推切的切削刃部分的距离。
在刀尖R部切削刃的顶点与连接切削刃部分之间的沿着用于推切的切削刃部分的距离优选地不小于0.1mm且不大于2.8mm，并且更优选地不小于0.5mm且不大于2.5mm。
例如，如果连接切削刃部分具有一定长度，则沿着直切削刃棱线的连接切削刃部分8c的长度优选地不小于0.05mm且不大于1.5mm，并且更优选地不小于0.05mm且不大于1.0mm。作为选择，连接切削刃部分8c可以由用于推切的切削刃部分8a与用于拉切的切削刃部分8b之间的边界(即，表示没有长度的位置的点)形成。
像后刀面6一样，倒角部9通过研磨而形成。如图7所示，在沿着用于推切的切削刃部分8a定位的倒角部9a(在下文中也被称为“用于推切的倒角部9a”)中，倒角部9的宽度在用于推切的切削刃部分8a的顶点P处最大。该宽度从顶点P朝向沿着连接切削刃部分8c定位的倒角部9c(在下文中也被称为“连接倒角部9c”)逐渐减小，并且在连接倒角部9c处最小。沿着用于拉切的切削刃部分8b定位的倒角部9b(在下文中也被称为“用于拉切的倒角部9b”)的宽度随着距连接倒角部9c的距离增大而逐渐增大。
在图7所示的切削刀具中，从刀尖R部延伸出的两个倒角部都具有如上所述的增大和减小的宽度。然而，可以是两个倒角部中仅一个与切削相关的倒角部具有如上所述增大和减小的宽度。
倒角部的宽度指的是在前刀面的平面图(当从前刀面侧观察切削刀具时)中倒角部的与切削刃8的棱线垂直的方向(图7中的L1、L3)上的宽度。如果切削刃是弯曲的，则倒角部的宽度指的是在与切削刃棱线的切线垂直的方向(图7中的L2)上的宽度。例如，如图7和图8所示，在刀尖R部的顶点P处的用于推切的倒角部的宽度W2被定义为在前刀面的平面图中倒角部在垂线L2上的宽度，垂线L2是在顶点P处与用于推切的切削刃部分的切线垂直的线。可以用轮廓测量装置(轮廓测量仪)测量倒角部的宽度。
连接倒角部9c的宽度W1优选地不小于0.02mm且不大于0.3mm。小于0.02mm的宽度W1在加工期间容易造成崩刃和断裂。另一方面，大于0.3mm的宽度W1在加工期间容易增大切削阻力。宽度W1优选地不小于0.05mm且不大于0.25mm，并且更优选地不小于0.05mm且不大于0.15mm。如果连接切削刃部分具有一定长度，则沿着连接切削刃部分8c定位的连接倒角部9c的宽度W1是恒定值。
在图7所示的切削刀具中，用于推切的倒角部9a的宽度从顶点P朝向连接倒角部9c逐渐减小。然而，宽度的减小不限于单调递减。例如，用于推切的倒角部9a的宽度可以在顶点P处是最大值，然后随着距顶点P的距离增大而反复的逐渐减小和/或逐渐增大，并且然后到达连接倒角部9c。作为选择，用于推切的倒角部9a的宽度可以从顶点P逐级(step-wise)减小，并且然后到达连接倒角部9c。用于推切的倒角部9a中的具有最大值W2的位置不限于顶点P，而是可以为例如将承受大进给力分量的部分。具体而言，倒角部的沿着用于推切的切削刃部分的自顶点P起沿2.8mm内的区域定位的部分可以具有用于推切的倒角部的宽度的最大值W2。
用于推切的倒角部9a的最大值W2优选地不小于0.05mm且不大于0.50mm。小于0.05mm的宽度的最大值W2在加工期间容易造成崩刃和断裂。另一方面，大于0.50mm的宽度的最大值W2在加工期间容易增大切削阻力。用于推切的倒角部9a的宽度的最大值W2更优选地不小于0.05mm且不大于0.40mm，并且更优选地不小于0.05mm且不大于0.30mm。
用于推切的倒角部9a的宽度的最大值W2和连接倒角部9c的宽度W1优选地满足下式(1)中的关系。
1.2≤W2/W1≤10 式(1)。
满足上式(1)中的关系的宽度W1和宽度的最大值W2良好平衡地提高对于横向切削刃部分处的进给力分量的抗断裂性，减小前切削刃部分处的推力分量，并因此减少振动和加工变质层的产生，并且防止颤动。宽度W1和宽度的最大值W2进一步优选地满足下式(1-1)和式(1-2)中的关系。
1.2≤W2/W1≤8 式(1-1)。
1.2≤W2/W1≤6 式(1-2)。
在图7所示的切削刀具中，用于拉切的倒角部9b的宽度随着距连接倒角部9c的距离增大而逐渐增大。然而，宽度的增大不限于单调递增。例如，用于拉切的倒角部9b的宽度可以随着距连接倒角部9c的距离增大而逐渐增大，然后逐渐减小，并且然后又逐渐增大。作为选择，用于拉切的倒角部9b的宽度可以随着距连接倒角部9c的距离增大而逐级增大。
在倒角部的沿着用于拉切的切削刃部分8b的自连接切削刃部分8c起沿1.5mm内的区域定位的部分中，用于拉切的倒角部9b的宽度的最小值优选地大于连接倒角部9c的宽度W1，并且用于拉切的倒角部9b的宽度的最大值W3优选地不小于0.05mm且不大于0.50mm。这里，如果连接切削刃部分具有一长度，则沿着用于拉切的切削刃部分的自连接切削刃部分起1.5mm内的区域指的是如下区域：沿着用于拉切的切削刃部分，自连接切削刃部分的位于与用于拉切的切削刃部分的边界处的端部起1.5mm内的区域。作为选择，如果连接切削刃部分由用于推切的切削刃部分与用于拉切的切削刃部分之间的边界形成，则上述区域指的是沿着用于拉切的切削刃部分自该边界起1.5mm内的区域。
小于0.05mm的宽度的最大值W3在加工期间容易造成崩刃和断裂。大于0.50mm的宽度的最大值W3在加工期间容易增大切削阻力。用于拉切的倒角部9b的宽度的最大值W3更优选地不小于0.05mm且不大于0.4mm，并且更优选地不小于0.05mm且不大于0.3mm。
用于拉切的倒角部9b的宽度的最大值W3和连接倒角部9c的宽度W1优选地满足下式(2)中的关系。
1.2≤W3/W1≤10 式(2)。
满足上式(2)中关系的宽度W1和宽度的最大值W3良好平衡地提高对于横向切削刃部分处的进给力分量的抗断裂性，减小前切削刃部分处的推力分量，并以此减少振动和加工变质层的产生，并且防止颤动。宽度W1和宽度的最大值W3进一步优选地满足下式(2-1)和式(2-2)中的关系。
1.2≤W3/W1≤8 式(2-1)。
1.2≤W3/W1≤6 式(2-2)。
如图8所示，在将刀尖R部的顶角平分的截面上，倒角部与平行于顶面2a的线的角度γ优选地不小于5°且不大于45°，并且更优选地不小于15°且不大于35°。将倒角部的角度设定在该范围内可以减少颤动并提高刀刃的抗断裂性。
在本发明的一个方面的切削刀具中，刀尖R部的半径可以被设定为不小于0.4mm且不大于2.4mm，并且刀尖R部的顶角α可以被设定为不小于30°且不大于95°。在切削刀具的与切削相关的一侧的平面图中，本文使用的刀尖R部的顶角等于限定刀尖R部的两侧边之间的角度。
刀尖R部的半径由ISO标准规定。标准值被设定为以0.2mm为增量从0.4mm到2.4mm，其中，为了实现切削阻力与边缘强度之间的良好平衡，0.8mm、1.2mm和1.6mm中的任一者是优选的。
刀尖R部的顶角α也是由ISO标准规定的数值。在标准值中，为了实现切削阻力与边缘强度之间的良好平衡，35°、55°、60°、80°和90°中的任一者都是优选的。
如图27所示，在本公开的一个方面中的切削刀具可以包括覆盖层28。覆盖层28优选地由Ti、Al、Si、Cr、W、Mo、Nb、Ta和Zr的碳化物、氮化物、硼化物、碳氮化物、氮化硼或氧化物制成，这是因为这样的层提供优异的抗粘附性或耐磨性。
接下来，描述在本发明的一个方面中制造切削刀具的制造方法的实例。在该制造方法中，研磨机的卡盘从厚度方向上保持坯料，卡盘的位置和姿态是可控的。在这种状态下，将切削器材料压靠在研磨机的旋转砂轮的端面上，从而通过研磨来在切削器材料中形成后刀面、倒角部和前刀面。因此，制造出切削刀具。细节如下所述。
首先，在图17和图18中示出了通过研磨而精加工出的坯料的实例。图17中的坯料1A是通过如下步骤形成的菱形切削刀具前体：将由cBN烧结材料、陶瓷和金属陶瓷中的任一者制成的小片切削器材料前体4A接合到由硬质合金或陶瓷制成的基体金属2的顶面2a的每个锐角拐角部分处的座部3上。
图18中的坯料1A是通过如下步骤形成的三角形切削刀具前体：将上述小片切削器材料前体4A接合到由硬质合金或陶瓷制成的基体金属2的顶面2a上的每个拐角部分处的座部3。
通过研磨这种坯料而制成的切削刀具可以包括仅设置在一个拐角部分处的单个小片切削器材料前体4A。
该制造方法也可以应用于与上述实例不同形状的切削刀具，例如具有不同拐角角度的菱形切削刀具、具有四个或更多个拐角的多边形切削刀具、切削器材料被接合到基体金属的上侧和下侧的拐角部分上的负型切削刀具以及由具有相同材料的基体金属和切削器材料前体一体形成的切削刀具。
基体金属2包括与刀刃拐角部分的二等分线CL垂直的接合表面2d。基体金属2构造成在接合表面2d处承受切削推力。
无论切削刀具的形状如何，用于坯料1A的精加工研磨都是常见的。下面的描述采用用于图17所示的坯料1A(菱形切削刀具前体)的精加工研磨作为实例。
在该制造方法中，使用包括卡盘的研磨机进行研磨，该卡盘的位置和姿态是可控的。例如，NC研磨机包括：如图19所示的卡盘11，可以进行卡盘11的位置和姿态的数值控制；以及砂轮12，其在固定位置处旋转。
用例如位置受控的机械手(未示出)进行将坯料1A运送到该研磨机和从该研磨机运走坯料材料1A以及将坯料1A运送到卡盘11。
虽然图中所示的砂轮12是杯形砂轮，但是盘形砂轮也可以用于研磨。#600或更大的光滑砂轮12是合适的。
研磨机具有图20和图21所示的四轴控制功能，即，使卡盘沿X轴方向和Y轴方向移动、使卡盘11围绕轴线O旋转、以及使卡盘11沿图21中的b轴方向转动(卡盘11不沿Z轴方向移动)。
卡盘11包括彼此面对的一对塞规11a，并且可替换成具有其他尺寸的塞规。适合于要加工的切削刀具的型号的塞规用于在厚度方向上将坯料1A的基体金属2(其已被机械手传送到固定位置)保持在塞规之间。塞规以基体金属2的顶面和底面作为基准位置保持基体金属2。
通过控制卡盘11的位置和姿态，将与基体金属2的拐角部分接合的切削器材料前体4A压靠在旋转砂轮12的端面上，从而通过研磨来在切削器材料前体4A中形成上述刀尖R部5、后刀面6、倒角部9和前刀面7。
如图20所示，后刀面6的研磨可以通过如下步骤来进行：将由卡盘11保持的坯料1A的外周的一部分(该部分将形成为后刀面)压靠在砂轮12的端面上并在该状态下使卡盘11围绕轴线O旋转。
接下来，如图21中的点划线所示，卡盘11的轴线O相对于砂轮的旋转轴线倾斜。在该状态下，切削器材料前体4A的顶面和侧面相交处的棱线部分与砂轮12的端面接触，并且卡盘11沿着棱线部分移动。该运动可以形成倒角部。这时，通过改变卡盘的姿态，倒角部可以形成为这样：例如，在用于推切的倒角部9a中，倒角部的宽度从刀尖R部朝向连接倒角部9c逐渐减小；在连接倒角部9c中，倒角部宽度最小；以及在用于拉切的倒角部9b中，倒角的宽度随着距连接倒角部9c的距离增大而逐渐增大。同时，如图1和图2所示，在基体金属2中也可以形成宽度不均一的倒角部分10，其中，倒角部分10与用于拉切的倒角部9b相接，倒角部分10的宽度随着距刀刃拐角部分的距离增大而逐渐增加。
接下来，在卡盘11连续地保持坯料1A的情况下，通过改变卡盘的姿态进行研磨形成前刀面7。因此，可以生产本发明的一个方面中的切削刀具。
对于小片切削器材料前体4A接合到基体金属2使得切削器材料前体4A的顶面突出到基体金属2的顶面上方的这样的坯料，可以使用如下方法：将切削器材料前体4A与具有预先研磨出的顶面2a和底面2b的基体金属2接合，然后仅将切削器材料前体4A的顶面研磨成前刀面7，并且然后进行研磨以形成刀尖R部5和后刀面6以及基体金属的侧面2c。
根据上述制造方法，可以在不重新锁卡坯料的情况下进行后刀面、倒角部和前刀面的研磨。这防止了由于重新锁卡坯料而引起的研磨位置的移动。此外，由于最后进行前刀面的研磨以使得基本上在切削器材料上进行研磨，因此不会产生基体金属的同时切削中的所谓的加工表面的下垂(扭曲和变形)。这允许高效、精确地形成理想的切削刃轮廓，以减小切削阻力的推力分量和进给力分量。
如果需要，可以对刀刃棱线部分进行圆形珩磨，以提高强度。圆形珩磨表面的宽度优选为约0.01mm至0.3mm，更优选地为约0.01mm至0.06mm，以防止由过度钝化引起的锋利度劣化。
[实施例2]
除了前刀面7具有正前角之外，图9至图16中所示的切削刀具1的构造与实施例1的构造相同。下面描述与实施例1的不同之处。
本发明的一个方面中的切削刀具包括具有正前角的前刀面。前刀面不一定在整个面上必须具有正前角，而是可以至少在与切削相关的部分处局部地具有正前角。
如图16所示，在将刀尖R部的顶角平分的截面上，相对于与顶面2a平行的线的前角β优选地不小于1°且不大于10°，并且更优选地不小于1°且不大于7°。将前角设定在该范围内既可以有效地防止颤动还可以提高刀刃的抗断裂性。
接下来，描述在本发明的一个方面中制造切削刀具的制造方法的具体实例。除了在前刀面中形成前角之外，实施例2中的切削刀具的制造方法包括与实施例1的步骤相同的步骤。下面描述与实施例1的不同之处。
首先，以与实施例1相同的方式在坯料的切削器材料中研磨来形成后刀面。然后，如图21中的点划线所示，卡盘11的轴线O相对于砂轮的旋转轴线倾斜。在该状态下，使切削器材料4的顶面和侧面相交处的棱线部分与砂轮12的端面接触，并且卡盘11沿着棱线部分移动。该移动可以形成预备倒角部9A。
预备倒角部形成为使得与用于推切的倒角部、用于拉切的倒角部和连接倒角部中的每一者对应的预备倒角部具有如下所述的宽度。
作为与用于推切的倒角部对应的预备倒角部，形成如下倒棱：该倒棱具有均一宽度，并大于或等于用于推切的倒角部的最大宽度。
作为与用于拉切的倒角部对应的预备倒角部，形成如下倒棱：该倒棱的宽度大于或等于用于拉切的倒角部的最大宽度，并且随着距刀尖R部的距离增大而增大。这时，如图9和图10所示，在基体金属2中还优选地形成有宽度不均一的倒角部分10，其中，倒角部分10与对应于用于拉切的倒角部的预备倒角部相接，倒角部分10的宽度随着距刀刃拐角部分的距离增大而逐渐增加。
作为与连接倒角部对应的预备倒角部，形成如下预备倒角部：该预备倒角部的宽度大于或等于连接倒角部的最大宽度，并随着距刀尖R部的距离增大而增大，使得当前角形成时倒棱宽度是均一的。作为选择，与连接倒角部对应的预备倒角部可以是在与用于推切的倒角部对应的预备倒角部和与用于拉切的倒角部对应的预备倒角部之间的边界。
接下来，在卡盘11连续地保持坯料1A的情况下，通过改变卡盘的姿态进行研磨来形成前刀面7。
在前刀面7的研磨中，砂轮12的端面在使得前刀面中形成正的前角的方向(使得在远离切削器材料4的拐角的一侧上的切削深度更大的方向)上倾斜，并被压靠在切削器材料4的平的顶面4a上。因此，在前刀面7的加工的同时，预备倒角部的一部分与顶面4a的表面一起被移除，并且预备倒角部变成具有根据需要变化的不均一宽度的倒角部9。通过上述步骤，可以生产本发明的一个方面中的切削刀具。
[实例]
利用实例更具体地描述本实施例。然而，本实施例不限于这些实例。
[样品1至22]
以试验方式，通过将具有表1中的切削刀具规格中所列出的特征的切削器材料施加到基体金属的拐角部分的与切削有关的表面，以制造切削刀具。在以下条件下评估切削。
对于样品1至15、21和22中的每一个样品而言，通过如下步骤将cBN烧结材料制备作为切削器材料前体：利用球磨机将cBN粉末以及由TiN和A1组成的粘合剂粉末混合，并且在5GPa，1500℃条件下使用超高压装置烧结该混合物。cBN烧结材料含有平均粒径为1μm的按体积计60％的cBN颗粒，其余物包括：含有TiN作为主要成分的Ti化合物；例如Al或Si的氮化物、硼化物、氧化物等化合物；以及少量的W和/或Co化合物。
对于样品16，制备含有按质量计70％的Al2O3和按质量计30％的TiC的陶瓷作为切削器材料前体。
对于样品17，制备含有按质量计60％的TiC和按质量计20％的WC且其余物包括Co的金属陶瓷作为切削器材料前体。
对于样品18至20中的每一个样品，制备含有按质量计2％的TaC和按质量计10％的Co且其余物包括WC的硬质合金作为切削器材料前体。
接下来，通过钎焊将小片切削器材料前体与ISO CNGA120408的硬质合金基体金属接合来制备坯料。通过利用表面研磨机将坯料底面和顶面与切削器材料前体一起同时切削，来将坯料研磨成4.80mm的厚度。然后，利用用研磨机进行自动研磨，以形成刀尖R部、刀具侧面和后刀面。在外周研磨期间，调节形成限定刀尖R部的两侧后刀面的外周部被压靠在砂轮上的角度。因此，生产出顶角为80°、后角为0°的坯料。后角指的是表示后刀面相对于顶面的倾斜的角度。
使用Agathon AG制造的研磨机400COMBI将这些坯料研磨成具有表1所列的特征的切削刀具。对于每个样品，在刀尖R部切削刃的顶点与连接切削刃部分之间的沿着用于推切的切削刃部分的距离为0.6mm，连接切削刃部分的长度为0.05mm，并且用于拉切的切削刃部分的长度为2.0mm。
被保持在刀架上且具有如下切削几何形状的每个切削刀具用于在如下条件下切削以下工件。评估加工后的尺寸精度和刀刃断裂前的切削时间。
(切削几何形状)
切削刃倾斜角＝-5°
横向前角＝-5°
前后角＝5°
横向后角＝5°
前切削刃角度＝5°
横向切削刃角度＝-5°
(工件)
工件：已热处理的JIS SUJ2(ASTM52100)
工件形状：用于端面加工的φ50圆盘以及用于外周加工的φ30圆棒
(切削条件)
工件硬度：HRc 60至62
切削速度V＝150mm/min
切削深度d＝0.15mm
进给量f＝0.15mm/转
冷却液：无
加工模式：进行端面加工(图22中的向下箭头方向的推切)，然后进行外周加工(图22中的右箭头方向的拉切)。
通过利用千分尺测量在切削开始后3分钟的用于外周加工的圆棒的直径并测量与目标尺寸(φ29.700)的差值的绝对值，来确定加工后的尺寸精度。在本实施例中，将不大于30μm的加工后的尺寸精度评估为高。
表1总结了结果。
在样品1至17中的每一个样品的切削刀具中，切削器材料由cBN烧结材料、陶瓷或金属陶瓷制成，并且连接倒角部的宽度W1比用于推切的倒角部的宽度的最大值W2和用于拉切的倒角部的宽度的最大值W3小。这些切削刀具中的每一个切削刀具在加工后都表现出高的精度尺寸，在断裂之前具有长的切削时间并且具有长的刀具寿命。虽然在本实例中对于cBN烧结材料、陶瓷和金属陶瓷中的每一者检验了一种组合物，但组合物不限于这些。在如上所述的相同切削试验中，利用cBN烧结材料、陶瓷和金属陶瓷的其他常见的组合物生产的切削刀具在加工后也表现出高的尺寸精度，并且表现出长的刀具寿命。
在样品18至20中的每一个样品的切削刀具中，切削器材料由硬质合金制成，W2/W1的值不小于1且不大于2，并且W3/W2的值不小于1且不大于2。这些切削刀具中的每一个切削刀具在断裂之前表现出短的切削时间。由于切削刀具在短时间内断裂，从而难以加工工件，并且因此无法测量加工后的尺寸精度。
在样品21的切削刀具中，切削器材料由cBN烧结材料制成，并且宽度W1、宽度的最大值W2和宽度的最大值W3各值均为0.3mm。该切削刀具在加工后表现出较低的尺寸精度。在样品22的切削刀具中，切削器材料由cBN烧结材料制成，并且宽度W1的值、宽度的最大值W2和宽度的最大值W3均为0.02mm。该切削刀具在断裂前表现出短时间。
应理解的是，本文公开的实施例和实例在所有方面都是以举例说明的方式给出的，而不是作为限制。意图在于，本发明的范围不由上述实施例限定，而是由权利要求限定，并且包括在与权利要求的术语等同的含义和范围内的任何修改。
附图标记列表
1：切削刀具；1A：坯料；2：基体金属；2a：顶面；2b：底面；2c：侧面；2d：接合面；3：座部；4：切削器材料；4A：切削器材料前体；4a：顶面；5：刀尖R部；6：后刀面；7：前刀面；8：切削刃；8a：用于推切的切削刃部分；8b：用于拉切的切削刃部分；8c：连接切削刃部分；9：倒角部；9a：用于推切的倒角部；9b：用于拉切的倒角部；9c：连接倒角部；9A：预备倒角部；10：倒角部分；11：卡盘；11a：塞规；12：砂轮；26A，26B：前切削刃部分；27A，27B：横向切削刃部分；28：覆盖层；P：刀尖R部切削刃的顶点。

Claims (7)

1.一种切削刀具，其具有与切削有关的表面，所述表面包括cBN烧结材料、陶瓷或金属陶瓷，所述切削刀具包括：
前刀面；
后刀面；
倒角部，其位于所述前刀面与所述后刀面之间；以及
切削刃，其由所述后刀面与所述倒角部相交处的棱线形成，
所述切削刃包括：
用于推切的切削刃部分；
用于拉切的切削刃部分；和
连接切削刃部分，其位于所述用于推切的切削刃部分与所述用于拉切的切削刃部分之间，
在沿着所述切削刃定位的所述倒角部中，沿着所述连接切削刃部分定位的所述倒角部具有最小宽度。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，
沿着所述连接切削刃部分定位的所述倒角部的宽度W1不小于0.02mm且不大于0.3mm。
3.根据权利要求2所述的切削刀具，其中，
所述宽度W1以及沿着所述用于推切的切削刃部分定位的所述倒角部的宽度的最大值W2满足下式(1)中的关系：
1.2≤W2/W1≤10 式(1)。
4.根据权利要求2或3所述的切削刀具，其中，
所述宽度W1以及沿着所述用于拉切的切削刃部分的自所述连接切削刃部分起沿1.5mm内的区域定位的所述倒角部的宽度的最大值W3满足下式(2)中的关系：
1.2≤W3/W1≤10 式(2)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的切削刀具，其中，
所述前刀面具有正的前角，并且
在将刀尖R部的顶角平分的截面中，所述前角β不小于1°且不大于10°。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的切削刀具，其中，
所述切削刀具包括切削器材料和基体金属，
所述切削器材料包括cBN烧结材料、陶瓷或金属陶瓷，并且
所述切削器材料包括所述前刀面、所述后刀面、所述倒角部和所述切削刃。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的切削刀具，其中，
在刀尖R部的切削刃的顶点与所述连接切削刃部分之间的沿着所述用于推切的切削刃部分的距离不小于0.1mm且不大于3.0mm，并且
所述连接切削刃部分的长度不大于2.0mm。
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