CN111822765A - 切削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种刀头强度以及切屑排出性均优异的切削刀片。切削刀片10的切削刃10f形成为圆弧状。在垂直于主体B的旋转轴AX的方向上，角刃10f的宽度Wf为切削刀片10的宽度W的40％以上且50％以下。上表面10a具有沿着切削刃(10f、10g、10m)形成且具有负的角度(θ1～θ2)的负刃带10q。负刃带10q的角度(θ1～θ2)随着从角刃10f的两端部(12、13)中的与内切削刃10g连接的一个端部12朝向另一个端部13而变大。

Description

切削刀片

技术领域

本发明涉及一种用于切削加工的切削刀片，尤其涉及一种被安装在用于铣削加工的刀头更换式的切削工具上的切削刀片。

背景技术

人们希望设计一种能够加工高硬度的被切削材料的高强度的刀头。

发明内容

如果将轴向前角(axial rake)设为负的角度(负)，则在铣削工具的前端以及外周的任一方中前角均变小，由此可增大刀头强度。然而，如果将轴向前角设为负的角度，则切屑容易朝向铣削工具的下方(前端侧)排出，从而容易发生切屑堵塞、切屑擦过被加工面等。另一方面，如果切削刀片的前刀面由平面构成，且将轴向前角设为正的角度，则随着远离铣削工具的前端，真正的前角会变大，由此会导致刀头强度降低。

本发明的目的在于提供一种刀头强度以及切屑排出性均优异的切削刀片。

本发明的一个实施方式所涉及的切削刀片为被安装于以旋转轴为中心进行旋转的主体、并与该主体一起构成刀头更换式的铣削工具的切削刀片。切削刀片具备下表面、上表面、和周侧面，上述下表面被安装于主体的支承面，上述上表面位于该下表面的相反侧，上述周侧面将下表面以及上表面之间连接。在上表面与周侧面所交叉的棱线部形成有切削刃。切削刃具有内切削刃和角刃。角刃形成于与内切削刃相比距离旋转轴较远的位置，并与内切削刃连接。在从面对上表面的方向观察的俯视图中，角刃形成为圆弧状。在垂直于旋转轴的方向上，角刃的宽度为切削刀片的宽度的40％以上且50％以下。上表面具有负刃带(land)和平坦面，上述负刃带沿着切削刃形成且具有负的角度，上述平坦面与该负刃带连接且平行于下表面。负刃带的角度随着从角刃的端部中的与内切削刃连接的一个端部朝向另一个端部而变大。

根据该实施方式，与角刃邻接而形成的负刃带的角度在越是位于铣削工具的前端的部分，值越小。通过设置随着远离铣削工具的前端而刃带角慢慢向正的一侧变化的负刃带，能够改善切屑排出性，同时提高刀头强度。

在上述实施方式中，切削刀片的切削刃进一步具有修光刃，上述修光刃与角刃连接，且为平行于旋转轴的直线状。优选地，与修光刃连接的上表面的直线状的棱线部相对于修光刃以钝角交叉。

根据该实施方式，由于修光刃对角刃的加工面进行修光，因此，加工面粗糙度变得良好。由于上表面的直线状的棱线部与修光刃以钝角交叉，因此，能够防止直线状的棱线部接触工件的表面而使加工面粗糙度恶化。

在上述实施方式中，切削刀片进一步具备从上表面贯穿至下表面的贯通孔，当俯视时，优选在从上表面中除去贯通孔后的区域中，平坦面所占的比例为90％以上。

如果在上表面存在凹凸，则磨削切削刀片时，磨石的移动方式会受到制约。根据该实施方式，上表面的大部分由平坦面构成，因此容易进行磨削加工。与在上表面形成有断屑槽等的切削刀片相比，能够高精度地进行制造。

根据本发明，能够提供一种刀头强度以及切屑排出性均优异的切削刀片。

附图说明

图1为表示本发明的一个实施方式所涉及的切削刀片的一个例子的立体图。

图2为从下表面侧观察图1所示的切削刀片的立体图。

图3为从上表面观察图1所示的切削刀片的俯视图。

图4为从周侧面(第2侧面部)观察图1所示的切削刀片的侧视图。

图5为从周侧面(第2正面部)观察图1所示的切削刀片的侧视图。

图6为沿图3中的VI-VI线的剖视图。

图7为沿图3中的VII-VII线的剖视图。

图8为表示具备本实施方式的切削刀片的立铣刀的一个例子的立体图。

图9为从切削刀片的上表面侧观察图8所示的立铣刀的前端部的图。

图10为从与主体的旋转轴平行的方向观察图8所示的立铣刀的前端部的图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的优选的实施方式进行说明。应予说明，在各图中标记相同符号的部分具有相同或同样的结构。在本发明的切削刀片10中，切削刃(10f、10g、10m)在其所有的部分中均被配置为距离下表面10b大致一定的高度(参照图4以及图5)。沿着角刃10f设置的负刃带10q形成为从其与内切削刃10g连接的一个端部12到另一个端部13，其角度从θ1向θ2增大(参照图6以及图7)。通过设置刃带角随着远离铣削工具的前端而慢慢向正的一侧变化的负刃带，能够改善切屑排出性，同时提高刀头强度。下面，参照图1至图10，对各结构作详细说明。

图1以及图2为表示本发明的一个实施方式所涉及的切削刀片10的一个例子的立体图。如图1以及图2所示，切削刀片10具备上表面10a、与该上表面10a相反的一侧的下表面10b、和将上表面10a以及下表面10b之间连接的周侧面(10d、10d’、10e、10e’)。

周侧面具备大体平坦的一对侧面部(10d、10d’)、和将这一对侧面部之间连接的一对正面部(10e、10e’)。在下面的说明中，有时会将一对侧面部中的一个称为第1侧面部10d，将另一个称为第2侧面部10d’。同样地，有时会将一对正面部中的一个称为第1正面部10e，将另一个称为第2正面部10e’。

图3为从上表面10a观察切削刀片10时的俯视图。如图3所示，上表面10a与第1侧面部10d交叉的棱线部形成为直线状。同样地，上表面10a与第2侧面部10d’交叉的棱线部形成为与第1侧面部10d中的棱线部平行的直线状。如图3所示，将第1侧面部10d以及第2侧面部10d’中形成为直线状的棱线部的间隔定义为切削刀片10的宽度W。切削刀片10的宽度W例如为4～4.5mm。

在图示的例子中，切削刀片10的下表面10b形成为平面状。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。通过将贯穿该贯通孔H的夹紧螺钉与设于刀头更换式的铣削工具的主体B的支承面的内螺纹进行螺合，切削刀片10被固定于主体B。此时，切削刀片10以侧面部10d侧距离主体B的旋转轴AX较近而侧面部10d’侧距离主体B的旋转轴AX较远的方式被固定于主体B(参照图9)。关于主体B，将参照图8至图10在后文中作详细说明。

图4为从周侧面中的第2侧面部10d’观察切削刀片10时的侧视图。图5为从周侧面中的第2正面部10e观察切削刀片10的侧视图。如图4以及图5所示，该切削刀片10的周侧面(10d、10d’、10e、10e’)具备垂直部10h、连接部10j、和倾斜部10k，该垂直部10h与下表面10b连接，并垂直于下表面10b；该连接部10j与垂直部10h连接，并以与下表面10b平行地切断时的截面积随着远离下表面10b而增加的方式扩大；该倾斜部10k与连接部10j连接，并以与下表面10b平行地切断的截面积随着远离下表面10b而增加的方式扩大。

在以下说明中，将周侧面相对于贯通孔H的中心轴倾斜的角度称为倾斜角。应予说明，贯通孔H的中心轴与周侧面形成的角度以中心轴的方向矢量与周侧面的法线矢量形成的角度的余角(complementary angle)的方式而求得。如图5所示，连接部10j中的周侧面(10d、10d’、10e、10e’)具有比垂直部10h中的周侧面更大的倾斜角(第1倾斜角α)。因此，截面积的增加率较大。另一方面，倾斜部10k中的周侧面具有比垂直部10h中的周侧面更小的倾斜角(第2倾斜角β)。因此，截面积的增加率较小。

此外，在与下表面10b垂直的方向上的高度按垂直部10h、连接部10j、倾斜部10k的顺序依次变大。而且，倾斜部10k的高度h3比垂直部10h的高度h1与连接部10j的高度h2的和h1+h2更大。

换言之，切削刀片10具有从上表面10a至下表面10b而逐渐变细的形状，并具有在倾斜部10k中以截面积从上表面10a朝向下表面10b而缓缓减少的方式收缩后，在连接部10j中以截面积朝向下表面10b而大幅减少的方式收缩，并在垂直部10h中，在截面积维持不变的情况下与下表面10b连接的结构。应予说明，连接部10j以及倾斜部10k的各倾斜角不必固定。但是，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代表值具有大小关系。

如图1以及图2所示，在上表面10a与第1正面部10e交叉的棱线部的至少一部分形成有切削刃。切削刃具备角刃10f和内切削刃10g。同样地，在上表面10a与第2正面部10e’交叉的棱线部形成有角刃10f和内切削刃10g作为切削刃。切削刀片10形成为相对于贯通孔H的中心轴而180°轴对称的结构。也就是说，第1正面部10e与第2正面部10e’具有大致相同的形状以及功能。因此，作为代表，对第1正面部10e作详细说明，对于第2正面部10e’省略重复说明。

角刃10f被设于切削刀片10的拐角部，其形成为在从面对上表面10a的方向观察时具有指定的曲率。换言之，角刃10f形成为圆弧状。该角刃10f的曲率可配合加工对象的角R的规格进行选择。例如，当角R的规格为2mm时，选择角刃10f具有指定的曲率半径(例如，大概2mm)的切削刀片10，以使考虑了角刃的旋转轨迹的加工后的角R为2mm即可。

在本实施方式中，如图3所示，形成有曲率比通常的更大的巨大的角刃10f。在图示的例子中，在与主体B的旋转轴AX垂直的方向上，角刃10f的宽度Wf为切削刀片10的宽度W的40％以上且50％以下。具体而言，在从面对上表面10a的方向观察时，在宽度W的方向(连接第1侧面部10d与第2侧面部10d’的方向)上从侧面部10d’到40～50％的位置为止形成角刃10f，并且，其曲率半径例如形成为宽度W的50％以下。

此外，在图3以及图5所示的例子中，内切削刃10g与角刃10f连续而形成。内切削刃10g具备一个端部11和另一个端部12，该一个端部11与在从面对上表面10a的方向观察时大致形成为直线的第1侧面部10d、10d’连接，该另一个端部12与角刃10f连接。

如图4以及图5所示，上表面10a相对于下表面10b平行且形成为平坦状。换言之，上表面10a的棱线部在其全周中均位于距下表面10b大致相同的高度，该上表面10a的棱线部包含角刃10f以及内切削刃10g。具体而言，上表面10a具有距下表面10b的高度(距离)一定的平坦面10p、和围绕该平坦面10p的负刃带10q。

对于负刃带10q与周侧面(10d、10d’、10e、10e’)所交叉的棱线部，其距下表面10b的高度与平坦面10p大致相同，且比平坦面10p稍低。也就是说，形成于棱线部的切削刃(10f、10g、10m)在上表面10a和其所有的部分中距下表面10b的距离为大致一定。距下表面10b的高度最高的位置的切削刃、与距下表面10b的高度最低的位置的切削刃的高度之差例如在1mm以内。

在图4所示的例子中，修光刃10m隔着角刃10f而形成于与内切削刃10g相反的一侧。与角刃10f、内切削刃10g相比，修光刃10m形成为非常短。修光刃10m的另一个端部与上表面10a的直线状的棱线部连接。该棱线部与修光刃10m在内角处以接近180°大小的钝角交叉。

如图3所示，在上表面10a形成有负刃带10q，该负刃带10q与切削刃邻接并具有负的角度(θ1～θ2)。图6为沿图3中的VI-VI线的剖视图。图7为沿图3中的VII-VII线的剖视图。如图6以及图7所示，与角刃10f邻接的负刃带10q的角度以随着从与内切削刃10g连接的一个端部12朝向与修光刃10m连接的另一个端部13而靠近正值的方式逐渐变大。

在图示的例子中，图6所示的内切削刃10g侧的端部12中的负刃带10q的角度θ1为-20°。随着朝向与修光刃10m连接的端部13，负刃带10q的角度从θ1开始慢慢变大。图7所示的修光刃10m侧的端部13中的负刃带10q的角度θ2为-8°。

此外，上表面10a在除去了贯通孔H以及负刃带10q的部分的大部分中，由没有形成断屑槽等的平坦面10p构成。该平坦面10p在上表面10a中所占的比例为90％以上。

图8为表示安装有两个切削刀片10的立铣刀E的一个例子的立体图，图9为从垂直于旋转轴AX的方向观察该立铣刀E的包含前端及其附近的部分的前端部的图，图10为从旋转轴AX方向观察该立铣刀E的前端部的图。立铣刀E为刀头更换式的铣削工具的一个例子。图8至图10所示的立铣刀E为工具直径8mm～20mm的细径的立铣刀E，例如，其可用于加工模具。

如图8至图10所示，在立铣刀E的前端部中，在圆筒状的主体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’各自形成有内螺纹。通过将贯穿切削刀片10的贯通孔H的夹紧螺钉CS与该内螺纹螺合，切削刀片10的下表面10b被按压于支承面F以及F’，因而各切削刀片10被固定于主体B。与前端部相反的一侧的立铣刀E的基端部被固定于未图示的机床。

此时，正面部10e朝向与旋转轴AX相同的方向。如上所述，切削刀片10以侧面部10d距离旋转轴AX较近而侧面部10d’距离旋转轴AX较远的方式被安装于主体B。由此，从立铣刀E的外周侧朝向中心，存在角刃10f以及内切削刃10g。

下面，对提高主体B的刚性的结构进行说明。本实施方式所涉及的切削刀片10有助于提高主体B的刚性。切削刀片10的宽度W为4～4.5mm，非常薄，因此，安装这样的切削刀片10的主体B也变细。如果主体B的体积减少，相应地，主体B的刚性也会变低。

此外，在将切削刀片安装于主体时，为了使切削刀片的侧面与主体的刀片座的壁面可靠地抵接，对刀片座的连接支承面与壁面的角落部进行深挖而形成避让部(凹部)。本申请的发明人们着眼于为了形成避让部而去除刀片座的角落部会对主体的刚性产生影响这一点。

本实施方式所涉及的切削刀片10设有倾斜部10k以及连接部10j，因此，与没有设置倾斜部10k以及连接部10j的通常的切削刀片相比，下表面10b的边缘向下表面10b的中央侧移动。由此，如图10所示，能够减小形成于安装切削刀片10的主体B的刀片座的角落部C以及C’的避让部，即增大主体B的截面积。因此，能够提高主体B的刚性。

此外，切削刀片10的宽度W为4～4.5m，非常狭窄，因此，与刀片座的支承面F以及支承面F’的接触面积也受到限制。如果接触面积过小，则无法将切削刀片稳定地安装于主体B。在切削刀片10中，接着倾斜部10k而设置垂直部10h，因此，与没有垂直部10h的情况相比，能够增大下表面10b的面积。由此，可确保切削刀片10与刀片座的支承面F以及支承面F’的接触面积较大。

此外，由于可使倾斜角较小的倾斜部10k的周侧面与刀片座的壁面抵接，因此，与使倾斜角较大的周侧面与刀片座的壁面抵接的情况相比，能够稳定并支承切削刀片10。因此，本实施方式所涉及的切削刀片10能够实现兼顾主体B的刚性的提高、以及自身的稳定安装。

接着，对本实施方式的效果进行说明。对于与角刃10f邻接而形成的负刃带10q的角度(θ1～θ2)，越是位于铣削工具的前端的部分，其值越小(例如为θ1)。通过设置随着远离铣削工具的前端而刃带角慢慢向正的一侧变化的负刃带，能够改善切屑排出性，同时提高刀头强度。

作为本实施方式的第2(次要的)效果，由于切削刀片10以构成正的轴向前角的方式配置于工具主体B，因此，在对不是高硬度材料的被切削材料进行切削的情况下，只要更换切削刀片10并使前角为正的角度，就能够使工具主体B通用于高硬度材料切削和其他被切削材料的切削。

此外，修光刃10m与角刃10f连接，因此，在立壁中，加工面粗糙度变得良好。由于连接于修光刃10m的直线状的棱线部、与修光刃10m以钝角交叉，因此，避免了该直线状的棱线部与工件接触。由此，能够防止该直线状的棱线部与工件的表面接触而使加工面粗糙度恶化的情况。

此外，在上表面10a没有形成断屑槽等槽、凹凸，其大部分由平坦面10p构成，因此，在通过磨削对负刃带10q进行成形时，磨石的移动方式的自由度上升，制造成本降低。也就是说，与形成有断屑槽等复杂形状的切削刀片相比，切削刀片10能够高精度地制造。

本发明只要不脱离其主旨，可进行各种各样的变形。例如，也可在本领域技术人员的一般的创造能力范围内，将某一实施方式中的一部分的结构要素与其他实施方式进行组合。

附图说明

10…切削刀片、10a…上表面、10b…下表面、10d…侧面部、10e…正面部、10f…角刃、10g…内切削刃、10m…修光刃、10h…垂直部、10j…连接部、10k…倾斜部、10p…平坦面、10q…负刃带、11…内切削刃的一个端部、12…角刃的一个端部(内切削刃的另一个端部)、13…角刃的另一个端部、AX…旋转轴、B…主体、C…角落部、E…立铣刀(铣削工具的一个例子)、F…支承面、H…贯通孔、h1,h2,h3…距下表面的高度、W…切削刀片的宽度、Wf…角刃的宽度、α…第1倾斜角、β…第2倾斜角、θ1,θ2…负刃带的角度。

Claims (3)

1.一种切削刀片，其中，所述切削刀片被安装于以旋转轴为中心进行旋转的主体，并与该主体一起构成刀头更换式的铣削工具，所述切削刀片具备：

下表面，所述下表面被安装于所述主体的支承面；

上表面，所述上表面位于该下表面的相反侧；和

周侧面，所述周侧面将所述下表面以及上表面之间连接，

形成于所述上表面与所述周侧面所交叉的棱线部的切削刃具有内切削刃和角刃，

所述角刃形成于与所述内切削刃相比距离所述旋转轴较远的位置，并与所述内切削刃连接，在从面对所述上表面的方向观察的俯视图中，所述角刃形成为圆弧状，并具有在垂直于所述旋转轴的方向上的所述切削刀片的宽度的40％以上且50％以下的宽度，

所述上表面具有：

负刃带，所述负刃带沿着所述切削刃形成，且具有负的角度；和

平坦面，所述平坦面与该负刃带连接，且平行于所述下表面，

所述负刃带的角度随着从所述角刃的两端部中的与所述内切削刃连接的一个端部朝向另一个端部而变大。

2.如权利要求1所述的切削刀片，其中，

所述切削刃进一步具有修光刃，所述修光刃与所述角刃连接，且为平行于所述旋转轴的直线状，

与所述修光刃连接的所述上表面的直线状的棱线部相对于所述修光刃以钝角交叉。

3.如权利要求1或2所述的切削刀片，其中，

所述切削刀片进一步具备从所述上表面贯穿至所述下表面的贯通孔，

当俯视时，在从所述上表面中除去所述贯通孔后的区域中，所述平坦面所占的比例为90％以上。

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