CN115519144A - 切削刀片 - Google Patents

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Abstract

提供一种切削刀片，在后车削加工时切屑很少使工件的加工表面变得粗糙。切削刀片包括前刀面、外周侧面、设置在前刀面和外周侧面的棱线上的前切削刃、设置在棱线上且与前切削刃连续的主切削刃，主切削刃的延伸方向与前切削刃的延伸方向形成钝角，主切削刃在作为切削刃发挥作用的有效刃部区域的全长上弯曲成U字形，其最深点位于相比将连接主切削刃两端的直线从与前切削刃相邻的拐角侧以2:1分割的位置更靠近拐角侧的区域。

Description

切削刀片
技术领域
本发明涉及一种切削刀片。
背景技术
作为用于自动车床的后车削(Back turning)加工用切削刀片的改进要求之一，提到切屑的处理性(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2019-104088号公报
技术课题
后车削加工具有切屑易变长的特性，但变长的切屑可能会接触到工件的加工表面，使加工表面变得粗糙。特别是，在后车削加工的情况下，开槽加工时形成的槽端面和外径加工时形成的外径面成为加工表面，因此特别需要高水平的切屑管理。
本发明是为了解决这样的问题而完成的，提供一种切削刀片，在后车削加工时切屑很少使工件的加工表面变得粗糙。
发明内容
本发明的一个方面所涉及的切削刀片包括前刀面、外周侧面、设置在前刀面和外周侧面的棱线上的前切削刃、设置在棱线上且与前切削刃连续的主切削刃，主切削刃的延伸方向与前切削刃的延伸方向形成钝角，主切削刃在作为切削刃发挥作用的有效刃部区域的全长上弯曲成U字形，其最深点位于相比将连接主切削刃两端的直线从与前切削刃相邻的拐角侧以2:1分割的位置更靠近拐角侧的区域。这样构成的切削刀片，在切屑易变得较长且大切深的外径加工中，使切屑的截面产生偏置的变曲部，其刚性起到防止切屑扭曲的作用。由此，当切屑与断屑槽壁面碰撞时，切屑从断屑槽壁面受到的力容易成为使切屑弯曲的力，而不是促进切屑的扭曲。通过这种弯曲力，产生的切屑断得细碎。与长螺旋切屑相比，细碎的切屑使加工表面变粗糙的顾虑少。
通过本发明，可提供一种切削刀片，在后车削加工时切屑很少使工件的加工表面变得粗糙。
附图说明
图1是安装有本实施方式的切削刀片的切削工具的整体立体图。
图2是说明切削加工加工工序的图。
图3是切削刀片的整体立体图。
图4是切削刀片的刃部的局部放大图。
图5是切削刀片的俯视图的一部分。
图6是示主切削刃周边的局部放大图。
图7是说明由主切削刃产生的切屑的图。
图8是通过出主切削刃的剖视图。
图9是示出前切削刃周边的局部放大图。
主要元件符号说明
切削刀片 100
前切削刃 110
前切削刃后刀面 111
前前刀面 112
主切削刃 120
主切削刃后刀面 121
横向前刀面 122
顶面 130
断屑槽壁面 131
断屑槽表面 132
第一侧面 133
第二侧面 134
第一拐角 141
第二拐角 142
第三拐角 143
安装孔 190
凹部 191
切削工具 200
主体部 210
安装座 220
把持部 230
安装螺钉 300
工件 900
槽端面 910
外径面 920
切屑 990
截面 991
变曲部 992
具体实施方式
参照附图描述本发明的实施例。再者，在各图中，标注相同标号的具有相同或相似的构成。此外，在各图中，当存在多个具有相同或相似构成的构件时，为避免繁杂，一部分标注标号，而其他部分将省略标注相同的标号。此外，实施例中所描述的所有构成作为解决问题的手段并非是必须的。
图1是安装有本实施方式的切削刀片100的切削工具200的整体立体图。本实施方式的切削工具200为车床用切削工具，特别是用于后车削加工。主体部210具有用于安装切削刀片100的安装座220及夹持切削刀片100的两个把持部230。
安装座220是设置在主体部210前端附近的切削刀片100的安装面。安装座220上设有内螺纹孔，安装切削刀片100时，该内螺纹孔与设置在切削刀片100的大致中心处的安装孔190同轴。切削刀片100由安装螺钉300固定到安装座220，安装螺钉300通过安装孔190与内螺纹孔190螺纹旋合。
两个把持部230具有从安装座220隆起并朝着彼此面对的方向突出的形状。面对切削刀片100的中腹部设置的两个凹部191使得载置于安装座220上的切削刀片100与把持部230嵌合而防止切削刀片100的旋转晃动。
再者，如图所示，定下X轴、Y轴和Z轴。即，把持部230夹持切削刀片100的方向为Y轴方向，切削刀片100安装到安装座220时安装孔190的方向为Z轴方向，与Y轴方向及Z轴方向垂直的方向为X轴方向。后面的附图中，仍以如图1所示的切削刀片100的安装状态为基准，并记相同的坐标轴，示出各个附图所示的构件的方向。
图2是说明切削加工的加工工序的图。特别是，图2(A)表示开槽加工的状态，图2(B)表示外径加工(后车削加工)的状态。在任一加工中，工件900被固定在车床的卡盘上，并以旋转轴WA为中心沿箭头RD方向旋转。
在图2(A)所示的开槽加工中，固定于主体部210的切削刀片100如白色箭头所示朝着工件900的旋转轴WA进给，主要在该进给方向上发挥作用的前切削刃110对工件900进行切削而形成凹槽。前切削刃110进行切削所产生的切屑由断屑槽表面(breaker groovesurface)132引导，从而沿虚线箭头方向排出到外部。
达到目标深度之后结束开槽加工，继续进行外径加工。在图2(B)所示的外径加工中，切削刀片100如白色箭头所示沿着工件900的旋转轴线WA方向进给，主要在该进给方向上发挥作用的主切削刃120对工件900进行切削，朝后车削方向扩大凹槽。主切削刃120进行切削所产生的切屑由断屑槽表面132引导，从而沿虚线箭头方向排出到外部。
通过这样的加工工序，在工件900上形成槽端面910和外径面920。另外，在外径加工中，加工外径面920的也是前切削刃110。如此形成的槽端面910和外径面920是由切削刀片100加工的表面。为了避免产生的切屑与这些加工表面接触导致这些加工表面变得粗糙，本实施方式的切削刀片100对前切削刃110和主切削刃120的形状进行了设计。在下文中，将逐一说明。
图3是切削刀片100的整体立体图。切削刀片100的整体形状为大致板状的平行四边形，其中央设有供安装螺钉300插入的安装孔190。如上所述，在安装孔190的上下方向(Y轴方向)上设有供安装座220的把持部230嵌入的凹部191。
在大致平行四边形的整体形状中，前切削刃110和主切削刃120分别设置在与斜边以锐角相交的上边和下边的端部。即，一个切削刀片100设置有两组前切削刃110和主切削刃120的组合，当一侧的切削刃达到使用极限的情况下，如果绕安装孔190的中心轴线Za旋转180°重新安装，则另一侧的切削刃可供使用。
图4是切削刀片100的刃部的局部放大图。具体而言，是图3的A部分的放大图，图4(A)是在将切削刀片100安装于安装座220时从安装面侧观察的立体图，图4(B)是从与安装面侧相反的一侧观察的立体图。
前切削刃110和主切削刃120由平行于XZ平面的上表面130和以接近90度的角度与上表面130相交的四个周边侧面包围。四个周边侧面包括：第一侧面133，与安装座220接触的安装面相对的表面；主切削刃后刀面121，与第一侧面133连续并且用作主切削刃的后刀面；前切削刃后刀面111，与主切削刃后刀面121连续并且用作前切削刃110的后刀面；第二侧面134，与前切削刃后刀面111连续并且与安装座220接触的安装面。再者，在本实施例中，虽然主切削刃后刀面121与前切削刃后刀面111之间及前切削刃后刀面111与第二侧面134之间分别通过R曲面连接，另外，前切削刃后刀面111由两个平面构成，但是是否采用这些构造是任意的。
用作断屑槽(chip breaker)的凹部是从上表面130挖掘而成。具体而言，凹部由各自为曲面的横向前刀面122、前前刀面112、断屑槽壁面131、断屑槽表面132构成。主切削刃120形成在主切削刃后刀面121与横向前刀面122的棱线上。前切削刃110形成在前切削刃后刀面111与前前刀面112的棱线上。
第一拐角141是主切削刃120与前切削刃110之间的边界点。第二拐角142是前切削刃110的两端中与第一拐角141相对的一侧的一端。第三拐角143是主切削刃120的两端中与第一拐角141相对的一侧的一端。即，从第一拐角141到第二拐角142的棱线是前切削刃110的有效刃部区域，从第一拐角141到第三拐角143的棱线是主切削刃120的有效刃部区域。有效刃部区域是作为切削刃发挥作用的区域。切削刃可以通过研磨形成。主切削刃120与前切削刃110连续设置，第一拐角141夹在主切削刃120与前切削刃110之间，主切削刃120的延伸方向与前切削刃110的延伸方向在第一拐角141处形成钝角。
在本实施方式中，由于在前切削刃后刀面111与主切削刃后刀面121之间设有R曲面，因此第一拐角141位于R曲面与凹部的棱线上。在此，将第一拐角141定义为该棱线上的中点。此外，在前切削刃后刀面111与第二侧面134之间设有R曲面，与第一拐角141相同，将第二拐角142定义为R曲面与凹部之间的棱线上的中点。再者，不设置R曲面时，各拐角可以简单地定义为相邻的棱线彼此相交的点。
横向前刀面122和前前刀面112彼此相邻并且共同形成朝向断屑槽表面132下降的倾斜面。断屑槽表面132构成从与横向前刀面122相邻的部分到与前前刀面112相邻的部分连续的大致J字形的槽底面。断屑槽壁面131构成与断屑槽表面132连续并上升至上表面130的边界的壁面，与断屑槽表面132相同，断屑槽壁面131呈大致J字形。
由前切削刃110进行切削所产生的切屑在前前刀面112上滑动并与断屑槽表面132碰撞，由此受力断断续续地断开，与此同时如图2所示沿断屑槽表面132排出到外部。类似地，主切削刃120进行切削所产生的切屑在横向前刀面122上滑动并与断屑槽表面132碰撞，由此受力断断续续地断开，与此同时如图2所示沿断屑槽表面132排出到外部。
图5是切削刀片100的俯视图的一部分。利用从正面观察主切削刃120的B视图、沿与主切削刃120垂直的平面截取的C-C截面图、从正面观察前切削刃110的D视图，依次说明切削刀片100的特征。
图6是图5的B视图，是示出主切削刃120周边的局部放大图。如图所示，主切削刃120在有效刃部区域的全长上弯曲成U字形。U字形底部的最深点位于相比将连接作为主切削刃120两端的第一拐角141与第三拐角153的直线从第一拐角141侧以2:1分割的位置更靠近第一拐角141侧的区域。此外，最深点优选位于相比将连接第一拐角141与第三拐角143的直线以1:1分割的位置更靠近第三拐角143侧的区域。U字形弯曲可以是整体向下凸出，整个弯曲可以由曲线构成，也可以包括一部分直线。
图7是说明由主切削刃120产生的切屑990的图。在此，假设对工件的切入深度大于主切削刃120的U字形的最深点。
对于由弯曲成U字形的主切削刃120产生的切屑990，在截面991中对应U字形最深点的部分为变曲部992。即，在截面991中，变曲部992出现在第三拐角143附近。截面991如此弯曲所产生的刚性起到如下作用，即防止切屑99在朝向断屑槽壁面131的方向上产生扭曲。因此，当切屑990与断屑槽壁面131碰撞时，切屑990从断屑槽壁面131受到的力容易成为使切屑990弯曲的力，而不是促进切屑990的扭曲。通过这种弯曲力，产生的切屑990断得细碎。与长螺旋切屑相比，细碎的切屑990使加工表面变粗糙的顾虑少。
图8是图5的C-C截面图。如图所示，凹部通过连续的横向前刀面122、断屑槽表面132、断屑槽壁面131与上表面130连接。如上所述，具有弯曲截面的切屑990与断屑槽壁面131碰撞而断断续续地断开。然后，被从前切削刃110侧产生的切屑推动，并与它们一起沿着断屑槽表面132排出到外部。
图9是图5的D视图，是示出前切削刃110周边的局部放大图。如图所示，前切削刃110也在有效刃部区域的全长上弯曲成U字形。前切削刃110在加工过程中大多时候用整个有效刃部区域来切削工件，因此几乎总是产生具有弯曲截面的切屑。具有弯曲截面的切屑比未弯曲的切屑更不容易扭曲且更容易断裂。
另外，连接作为前切削刃110两端的第一拐角141和第二拐角142的直线对于与安装孔190的中心轴线Za平行且通过第一拐角141侧的一端的直线，朝向U字形的深部侧具有θ°的倾斜角。换言之，连接第一拐角141和第二拐角142的直线对于工件900的旋转轴WA方向具有θ°的交角，使得第一拐角141侧的端部成为工件900的旋转上游侧。θ为2以上8以下，优选3.5以上8以下。当具有这样的倾斜角时，前切削刃110从第一拐角141侧起切削工件900，因此切屑自然地向远离加工面的方向排出。即，能够降低加工面粗糙的可能性。
以上，说明了本实施方式的一个例子，但本发明并不限于上述实施方式，只要不脱离本发明的目的，能够进行各种变形。

Claims (3)

1.一种切削刀片，其包括：
前刀面；
外周侧面；
设置在所述前刀面和所述外周侧面的棱线上的前切削刃；以及
设置在所述棱线上且与所述前切削刃连续的主切削刃，所述主切削刃的延伸方向与所述前切削刃的延伸方向形成钝角，
所述主切削刃在作为切削刃发挥作用的有效刃部区域的全长上弯曲成U字形，其最深点位于相比将连接所述主切削刃两端的直线从与所述前切削刃相邻的拐角侧以2:1分割的位置更靠近所述拐角侧的区域。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其中，所述前切削刃在作为切削刃发挥作用的有效刃部区域的全长上弯曲成U字形。
3.根据权利要求2所述的切削刀片，其中，连接所述前切削刃两端的直线对于与安装切削工具的安装孔的中心轴线平行且通过所述拐角侧的一端的直线，朝向U字形的深部侧具有2°以上8°以下的倾斜角。
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