CN113507996A - 切削刀具 - Google Patents

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CN113507996A CN202080018303.XA CN202080018303A CN113507996A CN 113507996 A CN113507996 A CN 113507996A CN 202080018303 A CN202080018303 A CN 202080018303A CN 113507996 A CN113507996 A CN 113507996A
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松原弘树
福山奉章
竹村彰太
辻本翔太
松田直树
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Abstract

切削刀具具有顶面、底面和侧面。底面位于顶面的相反侧。侧面与顶面和底面中的每一个续接。顶面和侧面之间的棱线包括：刀尖切削刃部，其呈曲线状，并且具有第1端以及位于第1端的相反侧的第2端；主切削刃部，其与第1端续接；以及修光切削刃部，其与第2端续接。顶面包括：第1前刀面，其与修光切削刃部续接；第2前刀面，其与主切削刃部续接；以及第3前刀面，其与刀尖切削刃部续接并且与第1前刀面和第2前刀面中的每一个续接。第2前刀面与第3前刀面之间的边界线与第1端分离并且与主切削刃部续接。

Description

切削刀具
技术领域
本发明涉及一种切削刀具。本申请要求基于2019年3月27日提交的日本专利申请No.2019-060276的优先权，该日本专利申请的全部内容在此以引用方式并入本文。
背景技术
日本特开2007-44779号公报(专利文献1)公开了一种不重磨刀片(切削刀具)以及使用该切削刀具的铣刀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-44779号公报
发明内容
本发明所涉及的切削刀具包括顶面、底面和侧面。底面位于顶面的相反侧。侧面与顶面和底面中的每一个续接。顶面和侧面之间的棱线包括：刀尖切削刃部，其呈曲线状，并且具有第1端和位于第1端的相反侧的第2端；主切削刃部，其与第1端续接；以及修光切削刃部，其与第2端续接。顶面包括：第1前刀面，其与修光切削刃部续接；第2前刀面，其与主切削刃部续接；以及第3前刀面，其与刀尖切削刃部续接并且与第1前刀面和第2前刀面中的每一个续接。第2前刀面与第3前刀面之间的边界线与第1端分离并且与主切削刃部续接。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的切削刀具的结构的示意性透视图。
图2是表示本实施方式所涉及的切削刀具的结构的示意性平面图。
图3是沿图2的III-III线的示意性剖视图。
图4是沿图2的IV-IV线的示意性剖视图。
图5是图2的区域V的放大示意性平面图。
图6是图5的区域VI的放大示意性平面图。
图7是沿图5的VII-VII线的示意性剖视图。
图8是图7的区域VIII的放大示意性剖视图。
图9是示出了比较例所涉及的切削刀具的结构的示意性平面图。
具体实施方式
[本发明所要解决的课题]
在切削刀具中，要求进一步提高抗崩刃性。
本发明的目的是提供能够提高抗崩刃性的切削刀具。
[本发明的效果]
根据本发明，可以提供能够提高抗崩刃性的切削刀具。
[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)本发明所涉及的切削刀具100包括顶面50、底面60和侧面70。底面60位于顶面50的相反侧。侧面70与顶面50和底面60中的每一个续接。顶面50和侧面70之间的棱线80包括：刀尖切削刃部83，其呈曲线状，并且具有第1端86和位于第1端86的相反侧的第2端85；主切削刃部82，其与第1端86续接；以及修光切削刃部81，其与第2端85续接。顶面50包括：第1前刀面51，其与修光切削刃部81续接；第2前刀面52，其与主切削刃部82续接；以及第3前刀面53，其与刀尖切削刃部83续接并且与第1前刀面51和第2前刀面52中的每一个续接。第2前刀面52与第3前刀面53之间的边界线3与第1端86分离并且与主切削刃部82续接。
(2)根据上述(1)所涉及的切削刀具100，第3前刀面53可以具有与第1前刀面51续接的第1区域1、以及与第2前刀面52续接的第2区域2。在与底面60垂直并且与主切削刃部82和修光切削刃部81中的每一个相交的剖面，第1区域1可以为凸状并且第2区域2可以为凹状。
(3)根据上述(1)或(2)所涉及的切削刀具100，当沿与底面60垂直的方向观察时，在平行于底面60并且平行于主切削刃部82的方向，在将边界线3和主切削刃部82之间的边界点4与第2端85之间的距离设为第1距离D1、将第2端85与第1端86之间的距离设为第2距离D2的情况下，第1距离D1可以是第2距离D2的1.2倍以上6倍以下。
(4)根据上述(3)所涉及的切削刀具100，在与底面60垂直并且相对于修光切削刃部81倾斜25°的剖面，第3前刀面53可以具有圆弧状的凹部，并且凹部的曲率半径R可以是第1距离D1的0.5倍以上。
(5)根据上述(1)至(4)中任一项所涉及的切削刀具100，第2前刀面52的前角可以大于第1前刀面51的前角。
[本发明的实施方式的详细内容]
接下来，基于附图对本发明的实施方式的详细内容进行说明。应当注意的是，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，并且不再重复其说明。
首先，对本实施方式所涉及的切削刀具100的结构进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的切削刀具100的结构的示意性透视图。
如图1所示，切削刀具100主要具有顶面50、底面60和侧面70。底面60位于顶面50的相反侧。底面60为平坦面。侧面70与顶面50和底面60中的每一个续接。侧面70为环状。切削刀具100设置有刀具安装孔9。刀具安装孔9是在顶面50和底面60中的每一个开口的贯通孔。
顶面50和侧面70之间的棱线80包括主切削刃部82、刀尖切削刃部83、修光切削刃部81和副切削刃部84。侧面70具有第1侧面区域74、第2侧面区域76和第3侧面区域73。第1侧面区域74与修光切削刃部81和副切削刃部84中的每一个续接。第2侧面区域76与主切削刃部82续接。第2侧面区域76具有第1侧面部72和第2侧面部75。第3侧面区域73与刀尖切削刃部83续接。
第1侧面部72位于底面60和第2侧面部75之间。第1侧面部72与例如第2侧面部75和第3侧面区域73中的每一个续接。第3侧面区域73位于第1侧面区域74和第2侧面区域76之间。第3侧面区域73与第1侧面区域74和第2侧面区域76中的每一个续接。第3侧面区域73位于第1侧面区域74和第1侧面部72之间。第3侧面区域73位于第1侧面区域74和第2侧面部75之间。
图2是表示本实施方式所涉及的切削刀具100的结构的示意性平面图。图2是从与底面60垂直的方向观察顶面50的图。修光切削刃部81和主切削刃部82中的每一个例如为曲线状。副切削刃部84例如为直线状。副切削刃部84可以为曲线状。如图2所示，在沿与底面60垂直的方向观察的情况下，修光切削刃部81、主切削刃部82以及副切削刃部84中的每一个可以为直线状。刀尖切削刃部83为曲线状。刀尖切削刃部83具有第1端86和位于第1端86的相反侧的第2端85。主切削刃部82与刀尖切削刃部83的一端(第1端86)续接。修光切削刃部81与刀尖切削刃部83的另一端(第2端85)续接。刀尖切削刃部83位于主切削刃部82和修光切削刃部81之间。
修光切削刃部81的一端为刀尖切削刃部83的另一端(第2端85)。修光切削刃部81的另一端(第3端87)与副切削刃部84续接。当沿与底面60垂直的方向观察时，切削刀具100沿长边方向Y和短边方向X延伸。主切削刃部82沿长边方向Y延伸。修光切削刃部81沿短边方向X延伸。主切削刃部82的延伸方向相对于修光切削刃部81的延伸方向倾斜大致90°的角度。副切削刃部84相对于修光切削刃部81向刀具安装孔9侧倾斜。副切削刃部84的延伸方向相对于修光切削刃部81的延伸方向倾斜大于0°且小于90°的角度。副切削刃部84相对于长边方向Y和短边方向X中的每一个倾斜。
顶面50具有第1前刀面51、第2前刀面52、第3前刀面53、第4前刀面54和中心平坦部55。第1前刀面51与修光切削刃部81续接。第1前刀面51具有第1刃带部41和第1前刀面部31。第1刃带部41与修光切削刃部81续接。第1前刀面部31与第1刃带部41续接。如图2所示，当沿与底面60垂直的方向观察时，第1刃带部41位于第1前刀面部31与修光切削刃部81之间。
第2前刀面52与主切削刃部82续接。第2前刀面52具有第2刃带部42和第2前刀面部32。第2刃带部42与主切削刃部82续接。第2前刀面部32与第2刃带部42续接。如图2所示，当沿与底面60垂直的方向观察时，第2刃带部42位于第2前刀面部32和主切削刃部82之间。
第4前刀面54与副切削刃部84续接。第4前刀面54具有第4刃带部44和第4前刀面部34。第4刃带部44与副切削刃部84续接。第4前刀面部34与第4刃带部44续接。如图2所示，当沿与底面60垂直的方向观察时，第4刃带部44位于第4前刀面部34与副切削刃部84之间。
中心平坦部55与刀具安装孔9续接。当沿与底面60垂直的方向观察时，中心平坦部55位于刀具安装孔9与第1前刀面51、第2前刀面52、第3前刀面53和第4前刀面54中的每一个之间。中心平坦部55与第1前刀面51、第2前刀面52、第3前刀面53和第4前刀面54中的每一个续接。中心平坦部55例如设置有四个凹部61。如图2所示，当沿与底面60垂直的方向观察时，凹部61设置在第1前刀面51与刀具安装孔9之间并且设置在第4前刀面54与刀具安装孔9之间。
图3是沿图2的III-III线的示意性剖视图。图3是与底面60垂直、与刀具安装孔9相交并且与修光切削刃部81垂直的切断面。
如图3所示，第1前刀面部31相对于第1刃带部41向底面60侧倾斜。第1前刀面51具有前角(第1前角θ1)。在第1前刀面51具有第1刃带部41的情况下，第1前刀面51的前角为第1前刀面部31的前角。第1前角θ1例如为5°以上20°以下。
第1侧面区域74与修光切削刃部81续接。第1侧面区域74与副切削刃部84续接。第1侧面区域74相对于与底面60垂直的平面向刀具安装孔9侧倾斜。第1侧面区域74相对于与底面60垂直的平面的倾斜角(第3倾斜角θ3)例如为10°以上30°以下。第1侧面区域74与底面60续接。第1侧面区域74用作后刀面。
图4是沿图2的IV-IV线的示意性剖视图。图4是与底面60垂直、与刀具安装孔9相交并且与主切削刃部82垂直的切断面。
如图4所示，第2前刀面部32相对于第2刃带部42向底面60侧倾斜。第2前刀面52具有前角(第2前角θ2)。在第2前刀面52具有第2刃带部42的情况下，第2前刀面52的前角为第2前刀面部32的前角。第2前角θ2例如为10°以上35°以下。第2前刀面52的前角(第2前角θ2)可以大于第1前刀面51的前角(第1前角)。
第2侧面区域76具有第1侧面部72和第2侧面部75。第2侧面部75与主切削刃部82续接。第2侧面部75相对于与底面60垂直的平面向刀具安装孔9侧倾斜。第1侧面部72与第2侧面部75续接。在与底面60垂直的方向，第1侧面部72位于第2侧面部75和底面60之间。第1侧面部72相对于与底面60垂直的平面倾斜。第1侧面部72相对于与底面60垂直的平面的倾斜角(第5角θ5)大于第2侧面部75相对于与底面60垂直的平面的倾斜角(第4角θ4)。第2侧面区域76用作后刀面。
图5是图2的区域V的放大示意性平面图。如图5所示，第1前刀面51和第3前刀面53之间的边界线(第1边界线5)与刀尖切削刃部83的第2端85续接。另一方面，第2前刀面52和第3前刀面53之间的边界线(第2边界线3)与刀尖切削刃部83的第1端86分离。第2边界线3与主切削刃部82续接。
如图5所示，第3前刀面53与刀尖切削刃部83续接。第3前刀面53具有第1区域1和第2区域2。第1区域1与第1前刀面51续接。第2区域2与第2前刀面52续接。第1区域1位于第1前刀面51和第2区域2之间。第2区域2位于第2前刀面52和第1区域1之间。第2区域2与第1区域1续接。第1区域1与刀尖切削刃部83续接。第2区域2与主切削刃部82续接。第1区域1和第2区域2之间的边界线(第3边界线6)可以与第1端86续接。
图6是图5的区域VI的放大示意性平面图。如图6所示，第2前刀面52和第3前刀面53之间的边界线(第2边界线3)可以具有第一直线部7和第二直线部8。第一直线部7相对于主切削刃部82和修光切削刃部81中的每一个倾斜。第二直线部8与修光切削刃部81平行。第二直线部8与第一直线部7续接。第二直线部8相对于第一直线部7倾斜。第二直线部8与主切削刃部82续接。第一直线部7与中心平坦部55续接(参见图5)。
如图6所示，第1区域1具有第1区域刃带部21和第1区域前刀面部11。第1区域刃带部21与刀尖切削刃部83续接。第1区域前刀面部11与第1区域刃带部21续接。第1区域前刀面部11相对于第1区域刃带部21向底面60侧倾斜。如图6所示，当沿与底面60垂直的方向观察时，第1区域刃带部21位于第1区域前刀面部11与刀尖切削刃部83之间。
如图6所示，第2区域2具有第2区域刃带部22和第2区域前刀面部12。第2区域刃带部22与主切削刃部82续接。第2区域前刀面部12与第2区域刃带部22续接。第2区域前刀面部12相对于第2区域刃带部22向底面60侧倾斜。如图6所示，当沿与底面60垂直的方向观察时，第2区域刃带部22位于第2区域前刀面部12与主切削刃部82之间。
第1区域刃带部21与第1刃带部41和第2区域刃带部22中的每一个续接。第1区域刃带部21位于第1刃带部41和第2区域刃带部22之间。第2区域刃带部22与第2刃带部42和第1区域刃带部21中的每一个续接。第2区域刃带部22位于第2刃带部42和第1区域刃带部21之间。第一直线部7是第2区域前刀面部12和第2前刀面部32之间的边界。第二直线部8是第2刃带部42和第2区域刃带部22之间的边界。
如图6所示，当沿与底面60垂直的方向观察时，在平行于底面60并且平行于主切削刃部82的方向，将第2边界线3和主切削刃部82之间的边界点4与刀尖切削刃部83的第2端85之间的距离设为第1距离D1，将第2端85与第1端86之间的距离设为第2距离D2。在这种情况下，第1距离D1例如是第2距离D2的1.2倍以上6倍以下。第1距离D1可以是第2距离D2的1.3倍以上，或者可以是第2距离D2的1.4倍以上。第1距离D1可以是第2距离D2的6倍以下，或者可以是第2距离D2的5.5倍以下。应当注意的是，当沿与底面60垂直的方向观察时，平行于底面60并且平行于主切削刃部82的方向是与通过将包括主切削刃部82的直线向包括底面60的平面投影而得到的直线平行的方向。
图7是沿图5的VII-VII线的示意性剖视图。图7是与底面60垂直并且相对于修光切削刃部81倾斜25°的切断面。在图7中，切断面10相对于修光切削刃部81的倾斜角(第6角θ6)为25°。切断面10可以延伸通过修光切削刃部81和副切削刃部之间的边界(第3端87)，或者可以与修光切削刃部81相交。切断面10与主切削刃部82相交。
图8是图7的区域VIII的放大示意性剖视图。在图8中，以竖直方向的尺寸相对于水平方向的尺寸的比率变大的方式记载。如图8所示，在与底面60垂直并且与主切削刃部82和修光切削刃部81中的每一个相交的切断面10，第1区域1为凸状并且第2区域2为凹状。凸状是在从底面60朝向顶面50的方向突出的形状。从另一观点来说，凸状是向外侧弯曲的形状。凹状是在从顶面50朝向底面60的方向凹陷的形状。从另一观点来说，凹状是向内侧弯曲的形状。第1区域1与第2区域2之间的边界线(第3边界线6)是第3前刀面53的拐点。
在切断面10，第1区域1是圆弧状的凸部，并且第2区域2是圆弧状的凹部。圆弧状的凹部的曲率半径R可以是第1距离D1的0.5倍以上。圆弧状的凹部的曲率半径R可以是第1距离D1的0.6倍以上，或者可以是第1距离D1的0.7倍以上。
在与底面60垂直的方向，第2前刀面52布置在高于第2区域2的位置。从另一观点来说，底面60与第2前刀面52之间的距离大于底面60与第2区域2之间的距离。在与底面60垂直的方向，第1区域1布置在低于第1前刀面51的位置。从另一观点来说，底面60与第1前刀面51之间的距离大于底面60与第1区域1之间的距离。
接下来，对本实施方式所涉及的切削刀具100的作用效果进行说明。
根据本实施方式所涉及的切削刀具100，顶面50包括：第1前刀面51，其与修光切削刃部81续接；第2前刀面52，其与主切削刃部82续接；以及第3前刀面53，其与刀尖切削刃部83续接并且与第1前刀面51和第2前刀面52中的每一个续接。第2前刀面52和第3前刀面53的边界线3与第1端86分离并且与主切削刃部82续接。由此，与其中第2前刀面52和第3前刀面53之间的边界线3与第1端86续接的切削刀具100相比，能够增大刀尖切削刃部83附近的厚度。此外，当在剖面观察时，第2前刀面52和第3前刀面53彼此平滑连接。因此，在前刀面，可以减小最大主应力的梯度的大小。结果，抗崩刃性得到提高。
此外，根据本实施方式所涉及的切削刀具100，第3前刀面53可以具有与第1前刀面51续接的第1区域1、以及与第2前刀面52续接的第2区域2。在与底面60垂直并且与主切削刃部82和修光切削刃部81中的每一个相交的剖面，第1区域1可以为凸状并且第2区域2可以为凹状。由此，可以减小切削加工期间产生的切屑的卷曲直径，从而提高切屑排出性能。
此外，根据本实施方式所涉及的切削刀具100，当沿与底面60垂直的方向观察时，在平行于底面60并且平行于主切削刃部82的方向，在将边界线3和主切削刃部82之间的边界点4与第2端85之间的距离设为第1距离D1、将第2端85与第1端86之间的距离设为第2距离D2的情况下，第1距离D1可以是第2距离D2的1.2倍以上6倍以下。通过将第1距离D1设为第2距离D2的1.2倍以上，能够提高抗崩刃性。通过将第1距离D1设为第2距离D2的6倍以下，能够提高切屑排出性能。
此外，根据本实施方式所涉及的切削刀具100，在与底面60垂直并且相对于修光切削刃部81倾斜25°的剖面，第3前刀面53可以具有圆弧状的凹部，并且凹部的曲率半径R可以是第1距离D1的0.5倍以上。由此，能够提高抗崩刃性。
此外，根据本实施方式所涉及的切削刀具100，第2前刀面52的前角可以大于第1前刀面51的前角。由此，能够提高切屑排出性能。
实施例
接下来，对前刀面的最大主应力的梯度的模拟结果进行说明。
首先，制作样品1和样品2所涉及的切削刀具100的模拟模型。样品1所涉及的切削刀具100为实施例并且具有图6所示的形状。样品2所涉及的切削刀具100为比较例并且具有图9所示的形状。如图9所示，在样品2所涉及的切削刀具100中，第2前刀面52与第3前刀面53的边界线3与第1端86续接。
使用样品1和样品2所涉及的切削刀具100的模拟模型来计算前刀面的最大主应力的梯度。使用由SIEMENS提供的NX8.0作为模拟软件。在沿主切削刃部82和第1端86的宽度为0.2mm并且高度为3mm的范围施加载荷。载荷的方向设为与底面60垂直的方向。载荷设为1000N。将每个切削刃的进给量(fz)假定为0.2mm/齿。网格尺寸设为0.05mm。
[表1]
样品编号 最大主应力的梯度的最大值
样品1 732MPa/mm
样品2 1478MPa/mm
表1示出了样品1和样品2所涉及的切削刀具100的前刀面的最大主应力的梯度的最大值。如表1所示，样品1所涉及的切削刀具100的前刀面的最大主应力的梯度的最大值为732MPa/mm。另一方面，样品2所涉及的切削刀具100的前刀面的最大主应力的梯度的最大值为1478MPa/mm。从以上结果可以确认的是，与样品2所涉及的切削刀具100相比，样品1所涉及的切削刀具100能够减小前刀面的最大主应力的梯度。
本次公开的实施方式及实施例在所有方面都应当被认为是示例性的，而不是限制性的。本发明的范围不是由上述的说明表示，而是由权利要求书的范围表示，并且旨在包括与权利要求范围等同的含义以及范围内的所有修改。
标号的说明
1：第1区域；2：第2区域；3：第2边界线(边界线)；4：边界点；5：第1边界线；6：第3边界线；7：第1直线部；8：第2直线部；9：刀具安装孔；10：切断面；11：第1区域前刀面部；12：第2区域前刀面部；21：第1区域刃带部；22：第2区域刃带部；31：第1前刀面部；32：第2前刀面部；33：第3前刀面部；34：第4前刀面部；41：第1刃带部；42：第2刃带部；43：第3刃带部；44：第4刃带部；50：顶面；51：第1前刀面；52：第2前刀面；53：第3前刀面；54：第4前刀面；55：中心平坦部；60：底面；61：凹部；70：侧面；72：第1侧面部；73：第3侧面区域；74：第1侧面区域；75：第2侧面部；76：第2侧面区域；80：棱线；81：修光切削刃部；82：主切削刃部；83：刀尖切削刃部；84：副切削刃部；85：第2端；86：第1端；87：第3端；100：切削刀具；D1：第1距离；D2：第2距离；R：曲率半径；X：短边方向；Y：长边方向；θ1：第1前角；θ2：第2前角；θ3：第3倾斜角；θ4：第4倾斜角；θ5：第5倾斜角；θ6：第6倾斜角。

Claims (5)

1.一种切削刀具，包括：
顶面；
底面，其位于所述顶面的相反侧；以及
侧面，其与所述顶面和所述底面中的每一个续接，
其中，所述顶面和所述侧面之间的棱线包括：
刀尖切削刃部，其呈曲线状，并且具有第1端和位于所述第1端的相反侧的第2端，
主切削刃部，其与所述第1端续接，以及
修光切削刃部，其与所述第2端续接，
所述顶面包括：
第1前刀面，其与所述修光切削刃部续接，
第2前刀面，其与所述主切削刃部续接，以及
第3前刀面，其与所述刀尖切削刃部续接并且与所述第1前刀面和所述第2前刀面中的每一个续接，并且
所述第2前刀面与所述第3前刀面之间的边界线与所述第1端分离并且与所述主切削刃部续接。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，
所述第3前刀面具有与所述第1前刀面续接的第1区域、以及与所述第2前刀面续接的第2区域，并且
在与所述底面垂直并且与所述主切削刃部和所述修光切削刃部中的每一个相交的剖面，所述第1区域为凸状并且所述第2区域为凹状。
3.根据权利要求1或2所述的切削刀具，其中，当沿与所述底面垂直的方向观察时，在平行于所述底面并且平行于所述主切削刃部的方向，在将所述边界线和所述主切削刃部之间的边界点与所述第2端之间的距离设为第1距离、将所述第2端与所述第1端之间的距离设为第2距离的情况下，所述第1距离是所述第2距离的1.2倍以上6倍以下。
4.根据权利要求3所述的切削刀具，其中，
在与所述底面垂直并且相对于所述修光切削刃部倾斜25°的剖面，所述第3前刀面具有圆弧状的凹部，并且
所述凹部的曲率半径是所述第1距离的0.5倍以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的切削刀具，其中，所述第2前刀面的前角大于所述第1前刀面的前角。
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