CN112351853A - 铰刀 - Google Patents

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Abstract

本发明的铰刀设置有芯部、由硬质工具材料制成且设置在芯部的外周上的多个外周切削刃以及设置在多个外周切削刃的在旋转方向上的后侧的刃带。从旋转轴线到铰刀重心的距离大于0.01mm且为0.5mm以下。

Description

铰刀
技术领域
本发明涉及铰刀。本申请要求基于在2018年6月28日提交的日本专利申请No.2018-123496的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
传统上，在PTL1(日本专利公开No.2006-88242)、PTL2(日本专利公开No.2011-62790)和PTL3(日本专利公开No.2016-32863)
中公开了铰刀。
引用列表
专利文献
PTL1：日本专利公开No.2006-88242
PTL2：日本专利公开No.2011-62790
PTL3：日本专利公开No.2016-32863
发明内容
根据本发明的一方面的铰刀包括：芯部；多个外周切削刃，其设置在芯部的外周上且由硬质工具材料制成；以及刃带，其设置在多个外周切削刃中的每一个外周切削刃的在旋转方向上的后侧，其中，从旋转轴线到铰刀的重心位置的距离大于0.01mm且为0.5mm以下。
附图说明
图1是根据实施例的铰刀的正视图。
图2是图1中II所圈部分的放大图。
图3是从图1中的箭头III所示的方向观看时的铰刀的侧视图。
具体实施方式
[本发明的公开要解决的问题]
传统铰刀可能无法减小工件的表面粗糙度。
为解决上述问题做出本发明，因此本发明的目的在于提供一种能够减小工件的表面粗糙度的铰刀。
[本发明的公开的效果]
本发明可以提供一种能够减小工件的表面粗糙度的铰刀。
[本发明的实施例的描述]
首先，列举并描述本发明的实施例。
根据本发明的一方面的铰刀包括：芯部；多个外周切削刃，其设置在芯部的外周上且由硬质工具材料制成；以及刃带，其设置在多个外周切削刃中的每一个外周切削刃的在旋转方向上的后侧，其中，从旋转轴线到铰刀的重心位置的距离大于0.01mm且为0.5mm以下。
通常认为，具有更好的旋转平衡，即较小偏心量(从旋转轴线到铰刀重心位置的距离较小)的工具是更优选的。相比之下，本发明的发明人关注于工件的表面粗糙度，而发现可以通过增加偏心量来减小工件的表面粗糙度。关于为什么工件的表面粗糙度随着偏心量的增加而减小的理论不一定清楚，但是做出了以下假设。
当偏心量超过0.01mm时，由于刃带而产生的抛光效果增加，并且工件表面的表面粗糙度减小。换句话说，在偏心量为0.01mm以下的情况下，由于刃带而产生的抛光效果是小的。在偏心量大于0.5mm的情况下，离心力变化很大，并且工件的表面粗糙度大大增加。
优选地，刃带在旋转方向上的宽度为0.05mm以上且小于0.5mm，并且刃带的表面粗糙度Ra(JIS B 0601-2001)为0.05μm以上且小于0.4μm。在这种情况下，由于刃带而产生的抛光效果最大，并且工件的表面粗糙度小。
优选地，多个外周切削刃之间的角度不同，并且角度的差异大于20°。当多个外周切削刃之间的角度不同之时，多个切削刃以不规则的间隔布置在外周上。当角度的差异超过20°时，抛光效果进一步增加。
图1是根据实施例的铰刀的正视图。图2是图1中II所圈部分的放大图。图3是从图1中的箭头III所示的方向观看时的铰刀的侧视图。
如图1至图3所示，作为根据实施例的旋转切削工具的铰刀1具有芯部10。
芯部10沿长度方向延伸。刀具100设置在芯部10的前端部。芯部10设置有沿长度方向延伸的容屑槽11。刀具100布置在容屑槽11中。
芯部10例如由硬质合金制成。刀具100通过钎焊被固定到芯部10。尽管在本实施例中刀具100直接被固定到芯部10，但刀具100可以通过钎焊被固定到台座，并且台座可以通过钎焊或用螺栓被固定到芯部10。
刀具100由硬质工具刀具110和台座120构成，硬质工具刀具110由通过化学气相沉积(CVD)合成的单晶金刚石制成，台座120用作保持硬质工具刀具110的基座。硬质工具刀具110由硬质工具材料制成，诸如多晶金刚石或立方氮化硼(CBN)，而不限于单晶金刚石。
芯部10设置有切削油通路。切削油通路在芯部10的内部沿芯部10的长度方向延伸并且连接到孔13，孔13用于将切削油供应到硬质工具刀具110与工件之间的接触界面。
在本实施例中，多个刀具100(未示出)设置在芯部10中。刀具100设置在相同的圆周轨道上。作为替代方案，刀具100可以在芯部10中设置在芯部10的轴向多个阶段上。
刀具100具有外周切削刃115和与外周切削刃115相接的前切削刃113。在外周切削刃115与前切削刃113之间形成有切削刃角部。由外周切削刃115和前切削刃113包围的部分是前刀面111。
在本实施例中，前切削刃113与外周切削刃115大致正交地延伸。然而，前切削刃113可以相对于外周切削刃115具有倾斜角度。该倾斜角度是前切削刃113相对于径向形成的角度。
当硬质工具刀具110由单晶金刚石制成时，硬质工具刀具110由通过CVD合成的单晶金刚石或通过在高温高压条件下直接合成的单晶金刚石制成。硬质工具刀具110被固定在由硬质合金制成的台座120上。
刃带116和外周后刀面112以沿着外周切削刃115延伸的方式形成。刃带116是在旋转切削期间与工件接触的部分，并且外周后刀面112是在旋转切削期间不与工件接触的部分。参见图2，刃带116仅由硬质工具刀具110构成。然而，刃带116可以由硬质工具刀具110和台座120构成。在这种情况下，刃带116在旋转方向上的宽度大于硬质工具刀具110在旋转方向上的宽度。前方后刀面114沿着前切削刃113形成。外周后刀面112不仅形成在硬质工具刀具110上，而且形成在由硬质合金制成的台座120上。
铰刀1包括芯部10和设置在芯部10的外周上的硬质工具刀具110，并且硬质工具刀具110具有外周切削刃115和设置在外周切削刃115的旋转方向上的后侧上的刃带116。
刃带116具有曲面形状。棱116a以如下方式形成：从作为外周切削刃115和前切削刃113之间的交叉点的切削刃角部，沿着刃带116在与外周切削刃115和前切削刃113的方向不同的方向上延伸。
前切削刃113从芯部10的前端10a突出。前切削刃113可以不从前端10a突出。优选的是，楔角(前刀面111与外周后刀面112、前方后刀面114之间形成的角度)为70°以上，当取该楔角时，前切削刃113和外周切削刃115具有大的强度。
偏心量的测量如下。首先，将铰刀附接至高精度工具平衡器。高精度工具平衡器的实例是可从翰默(HAIMER)获得的工具动态TD舒适型(Tool Dynamic TD Comfort)平衡器。
当旋转铰刀时，显示不平衡数字。例如，显示14.3gmm。测量铰刀的质量。例如，假定铰刀的质量为200g。偏心量可以通过将不平衡量除以工具的质量而获得。在上述实例中，偏心量是14.3gmm/200g＝0.0715mm。
测量旋转方向上的刃带宽度的方法
如图2所示，由于刃带116是外周切削刃115与外周后刀面112之间的曲面部分，因此测量从外周切削刃115到作为零曲率平面(非曲面)的外周后刀面112的在旋转方向上的距离。
刃带116的表面粗糙度的测量
刃带116的表面粗糙度Ra例如使用可从三丰株式会社(Mitutoyo Corporation)获得的Surftest SV-3200依据JIS B 0601：2001来测量。
实例1
芯部10由硬质合金制成，并且硬质工具刀具110由多晶金刚石(PCD)制成，从而制造出如表1所示的铰刀。铰刀的偏心量通过以下方法来调节。将在芯部10上固定有具有切削刃的硬质工具刀具110的铰刀附接至高精度工具平衡器，并且如上所述计算偏心量。当计算出的偏心量与偏心量的设定值之间存在差异时，通过去除芯部10的一部分来调节偏心量，该一部分位于芯部10的与前端10a相反的末端和容屑槽11的与芯部10的前端10a相反的末端之间。如上所述的去除芯部10的一部分的步骤和计算铰刀的偏心量的步骤交替地重复，从而制造出偏心量设定为设定值的铰刀。使用如此制造的铰刀在下述条件下进行切削评价。
切削条件
工件：铝合金ADC12
转数：对于φ8mm的工具直径而言为8000rpm；对于φ15mm的工具直径而言为5300rpm；对于φ43mm的工具直径而言为2200rpm
进给速度：0.3mm/转
去除量：0.6mm
加工深度：12mm
冷却剂：水溶性
Figure BDA0002864042820000061
表1表明偏心量为0.01mm以下的样品和偏心量大于0.5mm的样品的被加工工件的表面粗糙度Rz(JIS-B 0601：2001)是大的，因此，被评为B。
实例2
芯部10由硬质合金制成，并且硬质工具刀具110由多晶金刚石(PCD)制成，从而制造出表2所示的铰刀。在下述条件下进行切削评价。
切削条件
工件：铝合金AC4B
转数：对于φ11mm的工具直径而言为6000rpm；对于φ20mm的工具直径而言为3000rpm
进给速度：0.25mm/转
去除量：0.5mm
加工深度：15mm
冷却剂：水溶性
Figure BDA0002864042820000081
上述表2表明，在刃带宽度为0.05mm以上且小于0.5mm的情况下，表面压力适当地高，且抛光效果高。
通过使刃带的表面粗糙度Ra为0.01μm以上且小于0.3μm，摩擦力适当地起作用，抛光效果高，因此，得到优异的表面粗糙度。
实例3
芯部10由硬质合金制成，并且硬质工具刀具110由多晶金刚石(PCD)制成，从而制造出表3所示的铰刀。在下述条件下进行切削评价。
切削条件
工件：铝合金AC4C
转数：对于φ14mm的工具直径而言为4500rpm；对于φ30mm的工具直径而言为2800rpm
进给速度：0.28mm/转
去除量：0.8mm
加工深度：14mm
冷却剂：水溶性
Figure BDA0002864042820000101
如表3所示，在切削刃的间隔不均匀的情况下，振动抑制效果起作用，从而改善了表面粗糙度。特别是在即使一个相位差为20°以上的情况下，振动抑制效果也是高的。
实例4
芯部10由硬质合金构成，并且硬质工具刀具110由多晶CBN烧结体(PcBN)制成，从而制造出表4所示的铰刀。在下述条件下进行切削评价。
切削条件
工件：灰铸铁FC250
转数：对于φ9mm的工具直径而言为7000rpm；对于φ18mm的工具直径而言为3600rpm；对于φ41mm的工具直径而言为1600rpm
进给速度：0.28mm/转
去除量：0.5mm
加工深度：18mm
冷却剂：水溶性
Figure BDA0002864042820000121
表4表明偏心量为0.01mm以下的样品和偏心量大于0.5mm的样品的被加工工件的表面粗糙度Rz是大的，因此，被评为B。
实例5
芯部10由硬质合金构成，并且硬质工具刀具110由多晶CBN(PcBN)构成，从而制造出表5所示的铰刀。在下述条件下进行切削评价。
切削条件
工件：烧结合金F-08C2(ISO5755材料规格的代码)
转数：对于φ13mm的工具直径而言为5000rpm；对于φ23mm的工具直径而言为3000rpm
进给速度：0.26mm/转
去除量：0.5mm
加工深度：20mm
冷却剂：水溶性
Figure BDA0002864042820000141
上述表5表明，在刃带宽度为0.05mm以上且小于0.5mm的情况下，表面压力适当地高，并且抛光效果高。
通过使刃带的表面粗糙度Ra为0.01μm以上且小于0.3μm，摩擦力适当地起作用，抛光效果高，因此，得到优异的表面粗糙度。
实例6
芯部10由硬质合金构成，并且硬质工具刀具110由多晶CBN(PcBN)制成，从而制造出表6所示的铰刀。在下述条件下进行切削评价。
切削条件
工件：球墨铸铁FCD450
转数：对于φ15mm的工具直径而言为4000rpm；对于φ32mm的工具直径而言为2000rpm
进给速度：0.30mm/转
去除量：0.7mm
加工深度：18mm
冷却剂：水溶性
Figure BDA0002864042820000161
如表6所示，在切削刃的间隔不均匀的情况下，振动抑制效果起作用，从而改善了表面粗糙度。特别是在即使一个相位差为20°以上的情况下，振动抑制效果也是高的。
应当理解，本文公开的实施例和实例在每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而不是上述实施例和实例限定，并且旨在包括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铰刀，10芯部，10a前端，11容屑槽，13孔，100刀具，110硬质工具刀具，111前刀面，112外周后刀面，113前切削刃，114前方后刀面，115外周切削刃，116刃带，116a棱，120台座。

Claims (3)

1.一种铰刀，包括：
芯部；
多个外周切削刃，其设置在所述芯部的外周上且由硬质工具材料制成；以及
刃带，其设置在所述多个外周切削刃中的每一个外周切削刃的在旋转方向上的后侧，
其中，从旋转轴线到所述铰刀的重心位置的距离大于0.01mm且为0.5mm以下。
2.根据权利要求1所述的铰刀，其中，所述刃带在所述旋转方向上的宽度为0.05mm以上且小于0.5mm，并且所述刃带的表面粗糙度Ra为0.01μm以上且小于0.3μm。
3.根据权利要求1或2所述的铰刀，其中，所述多个外周切削刃之间的角度不同，并且所述角度的差异大于20°。
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