CN111050960B - 切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法 - Google Patents

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Abstract

切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法。切削镶刀(1)具备：上表面(3)；下表面(5)；侧面(7)，其具有在上表面(3)和下表面(5)之间对置地配置的第一面(7a)以及第二面(7b)；以及第一切削刃(9a)，其位于在上表面(3)与第一面(7a)相交的部分的至少一部分。下表面(5)具有从第一面(7a)侧朝向第二面(7b)侧延伸的多个槽(11)。在从下表面(5)侧观察的情况下，当将上表面(3)和第一面(7a)相交的棱线与多个槽(11)的假想延长线所成的角度设为θ1，将下表面(5)和第一面(7a)相交的棱线与假想延长线所成的角度设为θ2时，θ2＞θ1。

Description

切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法
技术领域
本发明涉及切削加工中使用的切削镶刀。
背景技术
作为对金属等被切削件进行切削加工时使用的切削工具，已知有铣削工具。例如，在专利文献1中公开了铣削工具中使用的切削镶刀。专利文献1所记载的切削镶刀具有上表面、下表面、第一侧面、位于第一侧面的相反侧的第二侧面、位于上表面与第一侧面相交的部分的第一切削刃、位于上表面与第二侧面相交的部分的第二切削刃、以及位于下表面的被多个隆起夹着的槽。多个隆起从对置的第二侧面中的一方朝向另一方相互平行地延伸。尝试通过被这些隆起夹着的槽而将切削镶刀稳定地固定于刀架。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开2006/041353
发明内容
发明所要解决的技术问题
在从下表面侧观察专利文献1所记载的切削镶刀的情况下，第二切削刃和隆起的假想延长线所成的角、与对置的第二侧面同下表面相交的棱线和隆起的假想延长线所成的角相同。
在上述的各个角相同的情况下，当这些角较小时，存在难以将切削镶刀稳定地固定于刀架的可能性。另外，当这些角较大时，能够将切削镶刀稳定地固定于刀架，但另一方面，存在难以进行例如坡走加工等的可能性。
用于解决技术问题的手段
基于一个方式的切削镶刀具备：上表面；下表面；侧面，其具有在所述上表面以及所述下表面之间对置地配置的第一面以及第二面；以及第一切削刃，其位于所述上表面与所述第一面相交的部分的至少一部分。所述下表面具有从所述第一面侧朝向所述第二面侧延伸的多个槽。而且，在从下表面侧观察的情况下，当将所述上表面和所述第一面相交的棱线与多个所述槽的假想延长线所成的角度设为θ1，将所述下表面和所述第一面相交的棱线与所述假想延长线所成的角度设为θ2时，θ2＞θ1。
发明效果
根据上述方式的切削镶刀，成为能够进行坡走加工等、并且能够稳定地固定于刀架的切削镶刀。
附图说明
图1是示出一实施方式的切削镶刀的立体图。
图2是从上表面侧观察图1所示的切削镶刀时的主视图。
图3是从下表面侧观察图1所示的切削镶刀时的主视图。
图4是从A1方向观察图2所示的切削镶刀时的侧视图。
图5是从A2方向观察图2所示的切削镶刀时的侧视图。
图6是图3所示的区域A3的放大图。
图7是图3所示的切削镶刀的B1剖面的剖视图。
图8是图7所示的切削镶刀的第一变形例的剖视图。
图9是图7所示的切削镶刀的第二变形例的剖视图。
图10是图3所示的切削镶刀的B2剖面的剖视图。
图11是示出一实施方式的切削工具的立体图。
图12是图11所示的区域A4的放大图。
图13是示出一实施方式的切削加工物的制造方法的一个工序的概要图。
图14是示出一实施方式的切削加工物的制造方法的一个工序的概要图。
图15是示出一实施方式的切削加工物的制造方法的一个工序的概要图。
[符号说明]
1…切削镶刀(镶刀)；
3…上表面；
3a…第一角；
3b…第二角；
5…下表面；
5a…第一区域；
7…侧面；
7a…第一面；
7b…第二面；
7c…第三面；
9…切削刃；
9a…第一切削刃；
9b…第二切削刃；
11…隆起部；
11a…顶部；
11b…平面；
11c…凸曲面；
13…贯通孔；
13a…第一开口部；
13b…第二开口部；
15…第一隆起部；
15a…第一倾斜面；
15b…第二倾斜面；
101…切削工具；
103…刀架；
105…螺钉；
107…凹槽；
201…被切削件。
具体实施方式
以下，利用附图对一个实施方式的切削镶刀1(以下，也简称为镶刀1)进行详细说明。其中，以下参照的各图为了便于说明，仅简略地示出为了说明一实施方式所需的主要构件。因此，以下公开的镶刀1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未如实地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，本实施方式的镶刀1具备上表面3、位于上表面3的相反侧的下表面5、位于上表面3以及下表面5之间的侧面7、位于上表面3与侧面7相交的棱线的切削刃9。
如图2所示，上表面3呈具有多个角以及边的多边形形状。本实施方式的上表面3呈大致四边形的形状，因此具有四个角以及四个边。更具体而言，本实施方式的上表面3呈大致平行四边形的形状。因此，本实施方式的上表面3在从正面观察的情况下，以中心轴X1为中心而形成为180°的旋转对称。
需要说明的是，多边形形状并不表示严格的多边形的形状。例如，本实施方式的上表面3的四个角并未分别形成为严格的角，而形成为在主视观察时带有圆角的形状。另外，四个边也可以不分别呈严格的直线形状。
在图2所示的一例中，四个边由两个长边以及两个短边构成。另外，四个角由曲率半径的相对较大的两个第一角3a、以及曲率半径相对较小的两个第二角3b构成。如图2所示，两个第一角3a以及两个第二角3b分别位于上表面3的对角线上。
下表面5位于与上表面3相反的一侧，比上表面3小一圈。能够使下表面5在将镶刀1安装于刀架时作为朝向刀架的凹槽的安装座面而发挥功能。本实施方式的上表面3呈大致平行四边形，因此本实施方式的下表面5也呈大致平行四边形。下表面5也可以为与上表面3相同的大小。
作为上表面3以及下表面5的形状，不限于上述的方式。在本实施方式的镶刀1中，上表面3以及下表面5的形状呈大致四边形，但例如上表面3以及下表面5也可以分别呈三角形、五边形、六边形或者八边形。
如图4以及图5所示，侧面7与上表面3以及下表面5连接。本实施方式的侧面7相互对置地配置，分别具备与上表面3的两个短边连接的第一面7a以及第二面7b。在本实施方式中，下表面5比上表面3小一圈，因此侧面7以随着从上表面3侧朝向下表面5侧而接近中心轴X1的方式倾斜。
在主视观察本实施方式的镶刀1的上表面3的情况下的最大宽度为6～25mm。另外，从下表面5到上表面3的高度为1～10mm。在此，从下表面5到上表面3的高度是指，上表面3的上端与下表面5的下端之间的与中心轴X1平行的方向上的长度。
需要说明的是，作为上表面3、下表面5以及侧面7的结构，不限定于上述的结构。例如，在下表面5呈与上表面3相同的形状，在俯视透视的情况下，下表面5的外周也可以与上表面3的外周重叠。在该情况下，侧面7设置为与下表面5正交。
如图1等所示，切削刃9配置在上表面3以及侧面7相交的棱线。此时，可以在上表面3以及侧面7相交的棱线的整体配置切削刃9，另外也可以仅在上表面3以及侧面7相交的棱线的一部分配置切削刃9。切削刃9能够用于在切削加工中对被切削件进行切削。本实施方式的切削刃9具有配置在上表面3与第一面7a相交的棱线的至少一部分的第一切削刃9a。也可以说第一切削刃9a配置在上表面3的短边。
如图3所示，下表面5具有从第一面7a侧朝向第二面7b侧延伸的多个槽11。通过下表面5具有多个槽11，从而镶刀1向刀架的固定容易稳定。并且，在从下表面5侧观察的情况下，即在从正面观察下表面5的情况下，如图6所示，当将上表面3以及第一面7a相交的棱线X2与多个槽11的假想延长线X3所成的角度设为θ1，将下表面5以及第一面7a相交的棱线X4与假想延长线X3所成的角度设为θ2时，θ2＞θ1。
这样，θ2并非是与θ1相同的值而是比θ1大的值，因此避免了θ2过度变小。因此，在为了进行坡走加工等而减小θ1的值的情况下，也能够增大θ2的值。因此，成为能够进行坡走加工等、并且能够稳定地固定于刀架的切削镶刀1。
图3所示的一例的下表面5具有从第一面7a侧朝向第二面7b侧延伸的多个隆起部12。因此，可以视为多个槽11分别位于多个隆起部12之间。另外，换言之，可以视为多个隆起部12分别位于多个槽11之间。
多个隆起部12分别从第一面7a侧朝向第二面7b侧延伸，在图3所示的一例中相互平行。在图7所示的一例中，在与隆起部12的延伸方向正交的剖面中，隆起部12由平坦的顶部12a、以及与该顶部12a的两端分别连接的两个倾斜的平面12b构成。
在隆起部12的顶部12a为从第一面7a侧朝向第二面7b侧延伸的平坦面的情况下，多个隆起部12不易与刀架干涉。因此，负载不易集中于隆起部12的顶部12a。
需要说明的是，隆起部12的形状不限定于特定的结构，例如可以如图8所示，由平坦的顶部12a、以及与该顶部12a的两端分别连接的两个凸曲面12c构成，另外，也可以如图9所示，由一个凸曲面12c构成。
镶刀1也可以如图1所示的一例那样具有从上表面3朝向下表面5延伸的贯通孔13。需要说明的是，本实施方式的贯通孔13以从上表面3的中心朝向下表面5的中心的方式形成。因此，在本实施方式中，贯通孔13的延伸方向与中心轴X1平行。
贯通孔13能够作为在将镶刀1螺纹紧固固定于刀架时用于插入螺钉的孔而使用。需要说明的是，作为将镶刀1固定于刀架的方法，不限定于上述的螺纹紧固固定。例如，在通过夹紧件或者杆将镶刀1固定于刀架时也可以利用贯通孔13。
将上表面3的贯通孔13的开口部分设为第一开口部13a，将下表面5的贯通孔13的开口部分设为第二开口部13b。此时，在从下表面5侧观察的情况下，多个槽11可以与第二开口部13b连接，也可以如图6所示的一例那样与第二开口部13b分离。在多个槽11与第二开口部13b分离的情况下，能够提高镶刀1的耐久性。
这是由于：在将镶刀1螺纹紧固固定于刀架时，在第二开口部13b附近容易施加有较大的负载，在多个槽11与第二开口部13b分离的情况下，在将镶刀1螺纹紧固固定于刀架时，容易使施加于槽11的负载分散至槽11的较大范围。
并且，在从下表面5侧观察的情况下，下表面5具有包围第二开口部13b的平坦的第一区域5a，在下表面5的第二开口部13b的周围不呈凹凸形状的情况下，能够提高第二开口部13b的周围的下表面5的强度。因此，能够进一步提高镶刀1的耐久性。
特别是，在第一区域5a的贯通孔13的径向上的宽度W1恒定的情况下，容易使施加于第一区域5a的负载分散，因此能够提高第一区域5a的强度。因此，能够进一步提高镶刀1的耐久性。需要说明的是，上述的宽度恒定并不要求严格恒定，只要第一区域5a的贯通孔13的径向上的宽度的最小值为该宽度的最大值的90％以上即可。
另外，多个隆起部12比第一区域5a向下方突出，如图10所示，在沿着贯通孔13延伸的方向，即沿着中心轴X1的方向上，从隆起部12的上端到隆起部12的下端的宽度W2比从第一区域5a到隆起部12的下端的宽度W3大的情况下，容易使施加于第一区域5a的负载向隆起部12转移。因此，能够提高第一区域5a的耐久性。
在从下表面5侧观察的情况下，多个隆起部12分别从第一面7a侧朝向第二面7b侧延伸，但此时也可以使多个隆起部12中的至少一个从第一面7a侧朝向贯通孔13延伸。在此，将从第一面7a侧朝向贯通孔13延伸的隆起部12设为第一隆起部15。
此时，在与贯通孔13的延伸方向平行且包含第一隆起部15的剖面中，第一隆起部15也可以具有位于第一面7a侧的端部的第一倾斜面15a、以及位于贯通孔13侧的端部的第二倾斜面15b。
第一隆起部15中的配置有第一倾斜面15a的部分是在使用第一切削刃9a进行切削加工时容易施加有切削负载的部分。在第一隆起部15具有第一倾斜面15a的情况下，容易增加上述的容易施加有切削负载的部分的镶刀1与刀架的接触面积。因此，容易通过刀架稳定地保持镶刀1。
另外，第一隆起部15中的配置有第二倾斜面15b的部分如上述那样是在将镶刀1螺纹紧固固定于刀架时施加有负载的部分。在第一隆起部15具有第二倾斜面15b的情况下，容易增加上述的容易施加有负载的部分的镶刀1与刀架的接触面积。因此，容易通过刀架稳定地保持镶刀1。
在将第一倾斜面15a的倾斜角设为φ1，将第二倾斜面15b的倾斜角设为φ2的情况下，可以为φ1＞φ2，但在图10所示的一例中φ1＜φ2。在使用第一切削刃9a进行切削加工时施加于镶刀1的负载通常比在螺纹紧固固定于刀架时施加于镶刀1的负载大，因此在φ1＜φ2的情况下，能够容易通过刀架更加稳定地保持镶刀1。
在本实施方式中，侧面7还具有位于第一面7a与第二面7b之间的第三面7c。第三面7c与上表面3的长边连接。另外，切削刃9还具有配置在上表面3与第三面7c相交的棱线的至少一部分的第二切削刃9b。也可以说第二切削刃9b配置在上表面3的长边。
此时，在从下表面5侧观察的情况下，在多个隆起部12的假想延长线X3与第二切削刃9b大致平行时，不易产生镶刀1相对于刀架的位置偏移。第一切削刃9a配置在上表面3的短边，第二切削刃9b配置在上表面3的长边，因此第二切削刃9b比第一切削刃9a长。
在使用第二切削刃9b进行切削加工时施加的切削负载比在使用第一切削刃9a进行切削加工时施加的切削负载大，因此在从下表面5侧观察的情况下，同与第一切削刃9a正交的方向相比，在与第二切削刃9b正交的方向上更容易产生镶刀1的位置偏移。然而，在假想延长线X3与第二切削刃9b大致平行的情况下，不易产生与第二切削刃9b正交的方向上的镶刀1相对于刀架的位置偏移。
作为镶刀1的材质，可以列举例如超硬合金或金属陶瓷等。作为超硬合金的组成，例如可以列举WC-Co、WC-TiC-Co以及WC-TiC-TaC-Co。在此，WC、TiC、TaC为硬质粒子，Co为结合相。
另外，金属陶瓷是使金属与陶瓷成分复合而成的烧结复合材料。具体而言，作为金属陶瓷，可以列举以炭化钛(TiC)或者氮化钛(TiN)为主要成分的钛化合物。
虽未特别图示，但镶刀1的表面可以使用化学蒸镀(CVD)法或物理蒸镀(PVD)法而由被膜覆盖。作为被膜的组成，可以列举碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、氧化铝(Al2O3)等。
<切削工具>
如图11～12所示，本实施方式的切削工具101具备刀架103、多个切削镶刀1以及螺钉105。
刀架103具有旋转轴O1。刀架103是在将配置镶刀1的一方设为前端侧而将前端侧的相反侧设为后端侧时，沿着旋转轴O1从前端侧朝向后端侧延伸的棒形状的构件。在用于制造切削加工物的被切削件的切削加工时，刀架103以旋转轴O1为中心而旋转。需要说明的是，图11等中的箭头O2表示刀架103的旋转方向。
以下，将接近旋转轴O1的一侧设为内周侧，将远离旋转轴O1的一侧设为外周侧。另外，将从刀架103的后端侧朝向前端侧的方向设为前端方向，将从刀架103的前端侧朝向后端侧的方向设为后端方向。
作为刀架103的材质，可以列举钢、铸铁、铝合金等。刀架103的大小根据被切削件的大小而适当设定。例如，刀架103的沿着旋转轴O1的方向上的长度设定为30～90mm左右。另外，刀架103的与旋转轴O1正交的方向上的宽度(直径)设定为20～500mm左右。
在刀架103的前端侧的外周侧配置有多个镶刀槽107(以下，也称作凹槽107)。凹槽107是供镶刀1安装的部分，在安装镶刀1前，凹槽107向刀架103的前端侧的外周侧开口。多个凹槽107可以以绕旋转轴O1旋转对称的方式以等间隔设置，也可以以不等间隔设置。在多个凹槽107以等间隔设置的情况下，能够抑制向安装于各凹槽107的镶刀1施加的负载的偏差。
由刀架103具有多个凹槽107可知，刀架103并非严格意义上的棒形状。安装于凹槽107的镶刀1通过螺钉105固定于刀架103。
在本实施方式中，如图12所示，示出了在刀架103设置有两个凹槽107且在两个凹槽107中分别配置有镶刀1的例子。需要说明的是，凹槽107的数量以及安装于刀架103的镶刀1的数量不限于两个。它们的数量例如可以为一个，另外也可以为三个以上。
<切削加工物的制造方法>
接下来，利用图13～图15对本发明的一个实施方式的切削加工物的制造方法进行说明。图13～15示出切削加工物的制造方法。需要说明的是，图13～图15的双点划线示出切削工具的旋转轴O1。切削加工物通过对被切削件201进行切削加工而制成。本实施方式的切削方法包括以下的工序。即，
(1)使以上述实施方式为代表的切削工具101旋转的工序；
(2)使旋转的切削工具101的镶刀1与被切削件201接触的工序；以及
(3)使切削工具101从被切削件201离开的工序。
更具体地说，首先，如图13所示，一边使切削工具101绕旋转轴O1旋转一边使使切削工具101相对地接近被切削件201。接下来，如图14所示，使镶刀1的切削刃与被切削件201接触，从而对被切削件201进行切削。然后，如图15所示，使切削工具101远离被切削件201。
在本实施方式中，将被切削件201固定而使切削工具101接近。另外，在图13～图15中，将被切削件201固定并且使切削工具101绕旋转轴O1旋转。另外，在图15中，将被切削件201固定并且使切削工具101远离。需要说明的是，在本实施方式的制造方法的切削加工中，在各个工序中，将被切削件201固定并且使切削工具101移动，当然不限于这种方式。
例如，也可以在(1)的工序中，使被切削件201接近切削工具101。同样地，也可以在(3)的工序中，使被切削件201远离切削工具101。在继续切削加工的情况下，反复进行维持使切削工具101旋转的状态，使镶刀1的切削刃与被切削件201的不同部位接触的工序即可。在所使用的切削刃磨损时，只需使镶刀1绕贯通孔的中心轴旋转180度，使用未使用的切削刃即可。需要说明的是，作为被切削件201的材质的代表例，可以列举碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、或者非铁金属等。
需要说明的是，在上述的实施方式中，作为切削工具101示出了铣削加工等中使用的旋转工具，但作为使用本实施方式的镶刀1的切削工具101，不限定于上述的工具。例如，切削工具也可以是切槽加工等中使用的车削工具。

Claims (9)

1.一种切削镶刀，其特征在于，
所述切削镶刀具备：上表面；下表面；侧面，其具有在所述上表面和所述下表面之间对置地配置的第一面以及第二面；第一切削刃，其位于所述上表面与所述第一面相交的部分的整体；以及贯通孔，其从所述上表面延伸至所述下表面，
所述下表面具有从所述第一面侧朝向所述第二面侧延伸的多个槽、以及位于多个所述槽之间的多个隆起部，
在从下表面侧观察的情况下，当将所述第一切削刃与多个所述槽的假想延长线所成的角度设为θ1，将所述下表面和所述第一面相交的棱线与所述假想延长线所成的角度设为θ2时，θ2＞θ1，
在从所述下表面侧观察的情况下，多个所述槽与所述下表面中的所述贯通孔的开口部分分离，多个所述隆起部的至少一个具有从所述第一面侧朝向所述贯通孔延伸的第一隆起部，
在与所述贯通孔的延伸方向平行且包含所述第一隆起部的剖面中，所述第一隆起部具有位于所述第一面侧的端部的第一倾斜面、以及位于所述贯通孔侧的端部的第二倾斜面，
在将所述第一倾斜面的倾斜角设为φ1，将所述第二倾斜面的倾斜角设为φ2的情况下，φ1＜φ2。
2.根据权利要求1所述的切削镶刀，其特征在于，
在从下表面侧观察的情况下，所述下表面具有包围所述开口部分的平坦的第一区域。
3.根据权利要求1或2所述的切削镶刀，其特征在于，
在从下表面侧观察的情况下，所述第一区域在所述贯通孔的径向上的宽度恒定。
4.根据权利要求2所述的切削镶刀，其特征在于，
多个所述隆起部比所述第一区域向下方突出，
在所述贯通孔延伸的方向上，从所述隆起部的上端到所述隆起部的下端的宽度比从所述第一区域到所述隆起部的所述下端的宽度大。
5.根据权利要求3所述的切削镶刀，其特征在于，
多个所述隆起部比所述第一区域向下方突出，
在所述贯通孔延伸的方向上，从所述隆起部的上端到所述隆起部的下端的宽度比从所述第一区域到所述隆起部的所述下端的宽度大。
6.根据权利要求1或2所述的切削镶刀，其特征在于，
所述侧面还具备位于所述第一面和所述第二面之间的第三面、以及位于所述上表面与所述第三面相交的部分的至少一部分的第二切削刃，
在从下表面侧观察的情况下，所述假想延长线与所述第二切削刃平行。
7.根据权利要求1或2所述的切削镶刀，其特征在于，
多个所述隆起部的顶部是从所述第一面侧朝向所述第二面侧延伸的平坦面。
8.一种切削工具，其具有：
刀架，其具有位于前端侧的凹槽；以及
位于所述凹槽内的权利要求1至7中任一项所述的切削镶刀。
9.一种切削加工物的制造方法，其包括：
使权利要求8所述的切削工具旋转的工序；
使旋转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。
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