CN113316494A - 切削刀具 - Google Patents

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Abstract

切削刀具包括底面、底面的相反面即顶面、以及切削刃部。切削刃部位于顶面侧。切削刃部由包含立方氮化硼颗粒的烧结体形成。烧结体中的立方氮化硼颗粒的体积比为50％以上。切削刃部具有前刀面、与前刀面续接的后刀面、以及位于前刀面与后刀面之间的棱线处的切削刃。前刀面相对于底面倾斜，使得前刀面与底面的距离随着接近切削刃而变小。在切削刃部的内部形成有冷却剂流路。冷却剂流路具有在前刀面开口的冷却剂喷出口。冷却剂流路与底面的距离为恒定的或者随着接近冷却剂喷出口而变小。

Description

切削刀具
技术领域
本发明涉及一种切削刀具。
背景技术
专利文献1(日本特开平04-183503号公报)记载了一种不重磨刀具。专利文献1所记载的不重磨刀具包括底面、底面的相反面即顶面、与底面和顶面续接的后刀面、以及与底面、顶面和后刀面续接的被支撑面。顶面包括与后刀面续接的前刀面，以及在与后刀面相反侧与前刀面续接的断屑面。在前刀面和后刀面之间的棱线处形成有切削刃。
在专利文献1所记载的不重磨刀具的内部形成有冷却剂供给孔。冷却剂供给孔的一个端与被支撑面连接，冷却剂供给孔的另一个端与断屑面连接。冷却剂供给孔在断屑面开口。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平04-183503号公报
发明内容
本发明的切削刀具包括底面、底面的相反面即顶面、以及切削刃部。切削刃部位于顶面侧。切削刃部由包含立方氮化硼颗粒的烧结体形成。烧结体中的立方氮化硼颗粒的体积比为50％以上。切削刃部具有前刀面、与前刀面续接的后刀面、以及位于前刀面与后刀面之间的棱线处的切削刃。前刀面相对于底面倾斜，使得前刀面与底面的距离随着接近切削刃而变小。在切削刃部的内部形成有冷却剂流路。冷却剂流路包括在前刀面开口的冷却剂喷出口。冷却剂流路与底面的距离为恒定的或者随着接近冷却剂喷出口而变小。
附图说明
图1是切削刀具100的平面图。
图2是图1的区域II的放大图。
图3是切削刀具100的透视图。
图4是主体部10的透视图。
图5是与切削刃23的延伸方向正交的切削刀具100的剖视图。
图6是与切削刃23的延伸方向正交的切削刀具100的变形例的剖视图。
图7是切削刀具100的制造工序图。
具体实施方式
[本发明所要解决的课题]
在专利文献1所记载的不重磨刀具中，由于冷却剂供给孔倾斜成使得冷却剂供给孔与底面的距离随着接近处于断屑面的开口部而变大，因此从处于断屑面的开口部喷出的冷却剂难以朝向切削刃喷出。结果，专利文献1所记载的不重磨刀具不能通过冷却剂有效地冷却。
本发明的目的是提供一种能够通过冷却剂有效地冷却的切削刀具。
根据本发明的切削刀具，能够通过冷却剂有效地冷却。
[本发明的实施方式的说明]
首先，列举本发明的实施方式而进行说明。
(1)一个实施方式所涉及的切削刀具包括底面、底面的相反面即顶面、以及切削刃部。切削刃部位于顶面侧。切削刃部由包含立方氮化硼颗粒的烧结体形成。烧结体中的立方氮化硼颗粒的体积比为50％
以上。切削刃部具有前刀面、与前刀面续接的后刀面、以及位于前刀面与后刀面之间的棱线处的切削刃。前刀面相对于底面倾斜，使得前刀面与底面的距离随着接近切削刃而变小。在切削刃部的内部形成有冷却剂流路。冷却剂流路具有在前刀面开口的冷却剂喷出口。冷却剂流路与底面的距离为恒定的或者随着接近冷却剂喷出口而变小。
在上述(1)的切削刀具中，由于冷却剂流路相对于基准面倾斜，使得冷却剂流路与底面的距离随着接近冷却剂喷出口而变小，因此向切削刃附近供给冷却剂变得容易。在上述(1)的切削刀具中，由于冷却剂流路在切削刃部的内部形成，因此能够通过冷却剂从切削刃部的内部对切削刃部进行冷却。如上所述，根据上述(1)的切削刀具，能够通过冷却剂有效地冷却。
(2)在上述(1)的切削刀具中，在与切削刃的延伸方向正交的剖面观察时，由前刀面的切线和作为平行于底面的假想面的基准面形成的角即倾斜角可以随着接近切削刃而变大。
在上述(2)的切削刀具中，由于通过切削刃从被切削材料切下的切屑容易与前刀面形成面接触，因此能够抑制由切屑与前刀面接触而产生的热。
(3)在上述(2)的切削刀具中，前刀面的在切削刃侧的端部处的倾斜角可以为5°以上35°以下。
(4)在上述(1)至(3)的切削刀具中，在前刀面可以形成有从冷却剂喷出口朝向切削刃延伸的至少1个以上的槽。
在上述(4)的切削刀具中，从冷却剂喷出口喷出的冷却剂通过槽保持并且被供给至切削刃附近。因此，根据上述(4)的切削刀具，无论切削刀具的保持姿势如何，都能够将冷却剂更可靠地供给至切削刃附近。
(5)在上述(4)的切削刀具中，在前刀面，可以朝向切削刃放射状地形成多个槽。
根据上述(5)的切削刀具，能够遍及切削刃的延伸方向而将冷却剂均匀地供给至切削刃附近。
[本发明的实施方式的详细内容]
接下来，参照附图对实施方式的详细内容进行说明。在以下的附图中，相同的附图标记表示相同的部分或相当的部分，不再重复重复的说明。
(实施方式所涉及的切削刀具的结构)
以下，对实施方式所涉及的切削刀具(以下称为“切削刀具100”)的结构进行说明。
图1是切削刀具100的平面图。图2是图1的区域II的放大图。图3是切削刀具100的透视图。如图1、图2和图3所示，切削刀具100具有主体部10和切削刃部20。
主体部10例如由硬质合金制成。图4是主体部10的透视图。如图4所示，主体部10具有底面11、顶面12和侧面13。顶面12为底面11的相反面。侧面13与底面11和顶面12续接。底面11、顶面12和侧面13分别形成切削刀具100的底面、切削刀具100的顶面和切削刀具100的侧面。
主体部10在俯视观察时(从与顶面12正交的方向观察时)具有菱形形状(参见图1)。这里所说的“菱形形状”还包括主体部10在俯视观察时的角部为圆角的情况。
此外，主体部10在俯视观察时的形状不局限于菱形形状。主体部10在俯视时的形状也可以是四边形形状或三角形形状。这里所说的“四边形形状”和“三角形形状”还包括主体部10在俯视观察时的角部为圆角的情况。
顶面12包括座面14和支撑面15。座面14位于主体部10在俯视观察时的角部处。座面14与底面11的距离小于除座面14以外的顶面12与底面11的距离。即，在座面14与除座面14以外的顶面12之间形成台阶。支撑面15沿从底面11朝向顶面12的方向延伸，并且与座面14和除座面14以外的顶面12续接。
主体部10还可以具有第1面16a和第2面16b。第1面16a处于侧面13和支撑面15之间，并且第2面16b处于侧面13和支撑面15之间。第2面16b隔着支撑面15而处于与第1面16a相反侧。
切削刃部20由包含立方氮化硼(CBN：Cubic Boron Nitride)颗粒的烧结体形成。构成切削刃部20的烧结体中的立方氮化硼颗粒的体积比为50％以上。在构成切削刃部20的烧结体中的立方氮化硼颗粒的体积比的测定中，首先，通过SEM(扫描电子显微镜)拍摄切削刃部20的剖面组织。其次，对所拍摄的剖面组织图像进行图像分析，以算出该剖面组织图像中的立方氮化硼颗粒的面积率。然后，将算出的立方氮化硼颗粒的面积率视作构成切削刃部20的烧结体中的立方氮化硼颗粒的体积比。由SEM对切削刃部20的剖面组织实施的拍摄是以1000倍以上5000倍以下的放大率来进行的。
构成切削刃部20的烧结体包含立方氮化硼颗粒和粘合剂。粘合剂例如为钴(Co)。构成切削刃部20的烧结体也可以包含立方氮化硼颗粒、金刚石颗粒和粘合剂。
构成切削刃部20的烧结体可以是无粘合剂的立方氮化硼颗粒的烧结体。无粘合剂的立方氮化硼颗粒的烧结体不包含粘合剂。无粘合剂的立方氮化硼颗粒的烧结体可以包含不可避免的杂质，以及具有诸如六方氮化硼(hBN)和纤锌矿型氮化硼(wBN)等立方晶以外的晶体结构的氮化硼颗粒。
如图3所示，切削刃部20具有前刀面21、后刀面22和切削刃23。切削刃部20还具有底面24和被支撑面25(参见图5)。前刀面21与后刀面22续接。后刀面22在与前刀面21相反侧与侧面13续接。后刀面22与前刀面21和底面24续接。
后刀面22具有第1后刀面22a、第2后刀面22b和第3后刀面22c。第1后刀面22a和第2后刀面22b由平面构成。第3后刀面22c由曲面构成。第3后刀面22c位于第1后刀面22a和第2后刀面22b之间，并且与第1后刀面22a和第2后刀面22b这两者续接。
切削刃23形成在前刀面21和后刀面22之间的棱线处。切削刃23例如为圆珩磨头。切削刃23具有第1切削刃23a、第2切削刃23b和第3切削刃23c。第1切削刃23a形成在前刀面21与第1后刀面22a之间的棱线处，并且第2切削刃23b形成在前刀面21与第2后刀面22b之间的棱线处。第3切削刃23c形成在前刀面21与第3后刀面22c之间的棱线处。
第1切削刃23a和第2切削刃23b在俯视观察时呈直线状延伸。第3切削刃23c在一个端与第1切削刃23a续接，并且在另一个端与第2切削刃23b续接。第3切削刃23c在俯视观察时朝向切削刀具100的外侧呈凸起的曲线状延伸。即，将第3切削刃23c的一个端与第3切削刃23c的另一个端连接的假想直线经过前刀面21上。
底面24为前刀面21的相反面。底面24与座面14相对。被支撑面25与前刀面21、后刀面22和底面24续接。被支撑面25与支撑面15相对。
切削刃部20在底面24和被支撑面25通过钎焊等安装至主体部10(更具体地说，座面14和支撑面15)。由此，切削刃部20位于切削刀具100的顶面侧。
在后刀面22形成有槽22d和槽22e。槽22d从处于与第3后刀面22c相反侧的第1后刀面22a的端部沿与切削刃23(第1切削刃23a)平行的方向延伸。槽22e从处于与第3后刀面22c相反侧的第2后刀面22b的端部沿与切削刃23(第2切削刃23b)平行的方向延伸。在槽22d和槽22e中，后刀面22为凹陷的。槽22d和槽22e的数量可以是多个。越靠近切削刃23的槽22d(槽22e)延伸得越长。
图5是与切削刃23的延伸方向正交的切削刀具100的剖视图。如图5所示，前刀面21相对于基准面P倾斜，使得前刀面21与底面11的距离随着接近切削刃23而变小。
将与底面11平行的假想平面设为基准面P。倾斜角θ是在与切削刃23的延伸方向正交的剖面观察时由前刀面21的切线和基准面P形成的角。优选地，倾斜角θ随着接近切削刃23而变大。从另一观点来说，倾斜角θ随着远离切削刃23而接近0°(变得更接近于与基准面P平行)。优选地，前刀面21的在切削刃23侧的端部处的倾斜角θ为5°以上35°以下。
在切削刃部20的内部形成有冷却剂流路26。冷却剂流路26的一个端与前刀面21连接。冷却剂流路26具有在前刀面21开口的冷却剂喷出口26a。冷却剂流路26的另一个端与被支撑面25连接，并且在被支撑面25开口。冷却剂流路26与底面11的距离为恒定的。冷却剂流路26可以相对于底面11倾斜，使得冷却剂流路26与底面11的距离随着接近冷却剂喷出口26a而变小。
在主体部10的内部形成有冷却剂流路17a和冷却剂流路17b。冷却剂流路17a的一个端与底面11连接。冷却剂流路17a具有在底面11开口的冷却剂供给口17c。冷却剂流路17a的另一个端与冷却剂流路17b的一个端连接。冷却剂流路17b的另一个端与支撑面15连接。冷却剂流路17b在支撑面15开口，并且与冷却剂流路26的另一个端连接。
在主体部10的内部还形成有冷却剂流路17d和冷却剂流路17e。冷却剂流路17d和冷却剂流路17e各自的一个端与冷却剂流路17a连接。如图2所示，冷却剂流路17d的另一个端和冷却剂流路17e的另一个端分别与第1面16a和第2面16b连接。冷却剂流路17d具有在第1面16a开口的冷却剂喷出口17f，并且冷却剂流路17e具有在第2面16b开口的冷却剂喷出口17g。
在前刀面21形成有槽22d。槽22d的数量例如为多个。在槽22d中，前刀面21为凹陷的。槽22d与冷却剂喷出口26a连接，并且从冷却剂喷出口26a朝向切削刃23延伸。多个槽22d例如朝向切削刃23放射状地形成。此外，在与槽22d的延伸方向正交的剖面中的槽22d的形状没有特别限定。
从冷却剂供给口17c供给的冷却剂流过冷却剂流路17a、冷却剂流路17b和冷却剂流路26，并且从冷却剂喷出口26a喷出。从冷却剂喷出口26a喷出的冷却剂沿槽22d被引导，并且从前刀面21侧被供给至切削刃23附近。
从冷却剂供给口17c供给的冷却剂流过冷却剂流路17a、冷却剂流路17d和冷却剂流路17e，并且分别从冷却剂喷出口17f和冷却剂喷出口17g喷出。从冷却剂喷出口17f和冷却剂喷出口17g喷出的冷却剂沿槽22d和槽22e被引导，并且被供给至切削刃23附近。
<变形例>
图6是与切削刃23的延伸方向正交的切削刀具100的变形例的剖视图。如图6所示，在切削刀具100的变形例中，前刀面21相对于底面11倾斜，使得前刀面21与底面11的距离随着接近切削刃23而变小。倾斜角θ可以为恒定的。
在切削刀具100中，主体部10由硬质合金制成，并且切削刃部20由立方氮化硼颗粒的体积比为50％以上的烧结体形成，但是对于切削刀具100而言，主体部10和切削刃部20可以一体形成为单个单元，并且整个切削刀具可以由立方氮化硼颗粒的体积比为50％以上的烧结体形成。
(实施方式所涉及的切削刀具的制造方法)
以下，对切削刀具100的制造方法进行说明。
图7是切削刀具100的制造工序图。如图7所示，切削刀具100的制造方法包括准备工序S1和精加工工序S2。在准备工序S1中，首先准备主体部10和切削刃部20。
在准备工序S1所准备的主体部10，预先形成了冷却剂流路17a、冷却剂流路17d和冷却剂流路17e，但尚未形成冷却剂流路17b。在准备工序S1所准备的主体部10中，冷却剂流路17d在第1面16a未开口，并且冷却剂流路17e在第2面16b未开口(尚未形成冷却剂喷出口17f和冷却剂喷出口17g)。在准备工序S1所准备的切削刃部20，尚未形成前刀面21、切削刃23、槽22d和槽22e。
在准备工序S1中，其次将所准备的切削刃部20安装至所准备的主体部10。该安装例如通过钎焊进行。
在精加工工序S2中，进行精加工。更具体地说，进行前刀面21和切削刃23的形成、冷却剂流路26、冷却剂喷出口26a和冷却剂流路17b的形成、冷却剂喷出口17f和冷却剂喷出口17g的形成、槽21a的形成、以及槽22d和槽22e的形成。
通过照射激光以部分去除切削刃部20来进行前刀面21的形成。通过形成前刀面21，前刀面21和后刀面22之间的棱线成为切削刃23。通过从前刀面21侧照射激光对切削刃部20进行钻孔加工来形成冷却剂流路26和冷却剂喷出口26a。通过冷却剂流路26照射激光来形成冷却剂流路17b。
通过从前刀面21侧照射激光以部分去除切削刃部20来形成槽21a。通过从后刀面22侧照射激光以部分去除切削刃部20来形成槽22d和槽22e。通过向第1面16a照射激光以使冷却剂流路17d在第1面16a开口而形成冷却剂喷出口17f。通过向第2面16b照射激光以使冷却剂流路17e在第2面16b开口而形成冷却剂喷出口17g。
在上述例子中，在准备工序S1所准备的主体部10预先形成了冷却剂流路17a、冷却剂流路17d和冷却剂流路17e，但是可以在精加工工序S2中通过激光加工来形成冷却剂流路17a、冷却剂流路17d和冷却剂流路17e。
(实施方式所涉及的切削刀具的效果)
以下，对切削刀具100的效果进行说明。
在切削刀具100中，冷却剂流路26与底面11的距离为恒定的或者随着接近冷却剂喷出口26a而变小。因此，冷却剂从冷却剂喷出口26a朝向切削刃23喷出，使得冷却剂容易被供给至切削刃23附近。如果冷却剂容易被供给至切削刃23附近，则切削刃23的冷却效率得到提高。
此外，在切削刀具100中，前刀面21相对于底面11倾斜，使得前刀面21与底面11的距离随着接近切削刃23而变小，但是在前刀面21没有以此种方式倾斜的情况下，不能使冷却剂流路26与底面11的距离恒定或者不能使该距离随着接近冷却剂喷出口26a而变小。
另外，在切削刀具100中，冷却剂流路26穿过切削刃部20的内部。因此，流过冷却剂流路26的冷却剂不仅能够冷却切削刃23，还能够从内部冷却切削刃部20。因此，切削刀具100能够通过冷却剂对切削刃部进行有效地冷却。
具有由以立方氮化硼颗粒为主要成分的烧结体形成的切削刃部的切削刀具适用于难切削材料(例如，硬化钢)的高生产率加工，但是此时如果切削刃部的温度过高，则无法发挥充分的性能(例如，切削刃强度、锋利度等)。在这一点上，对于切削刀具100而言，冷却剂容易被供给至切削刃23附近，并且通过冷却剂从内部对切削刃部20进行冷却，结果，切削刃部的温度上升被抑制，并且切削刀具100能够在难切削材料的高生产率加工中发挥性能。
在倾斜角θ为恒定的情况下，从切削刃23切下的切屑容易与前刀面21形成面接触。另一方面，在倾斜角θ随着接近切削刃23而变大的情况下，从切削刃23切出的切屑与前刀面21之间的接触接近线接触。因此，在这种情况下，由切屑与前刀面21之间的接触而产生的热被抑制。
切削刀具100以被保持为各种姿势的状态而用于切削加工。因此，根据切削刀具100的保持姿势，由于重力的影响，有时从冷却剂喷出口26a喷出的冷却剂难以供给至切削刃23附近。在这一点上，在切削刀具100中槽21a形成于前刀面21的情况下，从冷却剂喷出口26a喷出的冷却剂由于表面张力而容易保持在槽22d内。因此，在这种情况下，无论切削刀具100的保持姿势如何，从冷却剂喷出口26a喷出的冷却剂都由槽22d引导而容易被供给至切削刃23附近。在槽22d朝向切削刃23放射状地形成的情况下，遍及切削刃23的延伸方向而容易均匀地供给冷却剂。
应当认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示，并不是限制性的内容。本发明的范围并不是上述的含义，而是由权利要求书表示，包含与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。
标号的说明
10主体部；11底面；12顶面；13侧面；14座面；15支撑面；16a第1面；16b第2面；17a、17b冷却剂流路；17c冷却剂供给口；17d、17e冷却剂流路；17f、17g冷却剂喷出口；20切削刃部；21前刀面；21a槽；22后刀面；22a第1后刀面；22b第2后刀面；22c第3后刀面；22d、22e槽；23切削刃；23a第1切削刃；23b第2切削刃；23c第3切削刃；24底面；25被支撑面；26冷却剂流路；26a冷却剂喷出口；100切削刀具；P基准面；S1准备工序；S2精加工工序。

Claims (5)

1.一种切削刀具，包括：
底面；
顶面，其为所述底面的相反面；以及
切削刃部，其位于所述顶面侧，
所述切削刃部由包含立方氮化硼颗粒的烧结体形成，
所述烧结体中的所述立方氮化硼颗粒的体积比为50％以上，
所述切削刃部具有前刀面、与所述前刀面续接的后刀面、以及位于所述前刀面和所述后刀面之间的棱线处的切削刃，
所述前刀面相对于所述底面倾斜，使得所述前刀面与所述底面的距离随着接近所述切削刃而变小，
在所述切削刃部的内部形成有冷却剂流路，
所述冷却剂流路具有在所述前刀面开口的冷却剂喷出口，
所述冷却剂流路与所述底面的距离为恒定的或者随着接近所述冷却剂喷出口而变小。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，在与所述切削刃的延伸方向正交的剖面观察时，由所述前刀面的切线和作为平行于所述底面的假想面的基准面形成的角即倾斜角随着接近所述切削刃而变大。
3.根据权利要求2所述的切削刀具，其中，所述前刀面的在所述切削刃侧的端部处的所述倾斜角为5°以上35°以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀具，其中，在所述前刀面形成有从所述冷却剂喷出口朝向所述切削刃延伸的至少1个以上的槽。
5.根据权利要求4所述的切削刀具，其中，在所述前刀面，朝向所述切削刃放射状地形成多个所述槽。
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