CN1895823A - 切削刀具 - Google Patents

Abstract

一种由多个表面和一刀尖部分构成的切削刀具(10)，该刀尖由这些表面的棱边构成，在多个表面中的至少一个表面上成形有凹槽(13)。该凹槽(13)呈一纵横相交的网格形，在该网格的某些交点上成形出凹坑部分(14)。还有，在凹槽(13)的诸端头和由切削表面(11a)和侧面(11b)构成的棱边之间留有一空地。这样，本发明提供了一种能够用简单的结构把切削流体供给到切削刀具的一刀尖或该刀尖处的一加工点的切削刀具。

Description

切削刀具

本申请是以于2005年7月11日提交的日本专利申请2005-201624为基础的，并要求享有优先权，先前的该申请的全部内容被本文引用之。

技术领域

本发明涉及一种用于固定在机床之类的加工机械上的切削刀具，用于在对其施加切削流体的情况下切削一加工点。更具体地说，本发明涉及一种用于在用于光学表面的高精度的模芯上进行精细加工的切削刀具。

背景技术

历来，用切削刀具进行的切削加工都是在对刀具的刀尖部分施加切削流体的情况下进行。这是为了冷却刀具和工件以及冲掉它们上的切屑。对切削加工来说，重要的是应该使切削流体连续不断地冲在加工点上。特别是在加工用于光学表面之类的表面的高精度模芯时情况更加如此，这种加工需要通过切削形成微米量级(μm-oder)的精密结构，。也就是说，如果在进行精密加工时切削流体不能达到加工点，切削流体的缺乏可能引起刀具的磨损和崩裂。如果磨损和崩裂了的刀具还在继续工作，机械加工精度就将恶化。

迄今已经提出了用于把切削流体供给到刀具的刀尖部分的各种方法。第一种方法是，用一个布置成靠近切削刀具的喷嘴喷出切削流体。另一种方法是在切削刀具内部设置一个流体通路，使通路的出口靠近加工点，让切削流体从出口喷出来。例如，日本未审查专利公报10-296506揭示了一种切削刀具，它的喷嘴是可拆装地固定成靠近切削刀具。日本未审查专利公报8-25111揭示了一种车刀，其内部成形有一个切削流体通路。

但是，上述常规的刀具有以下问题。拿专利公报10-296506中揭示的、靠近刀具布置一个切削流体喷嘴的常规方法来说，喷嘴靠近刀具的紧密程度是有限的。还有，由于刀具和加工对象在加工点互相非常紧密接触，所以切削流体很难进入刀具和加工对象之间的极窄的空隙。因此，会出现一种成问题的情况，就是切削流体不能连续不断地恰当地供给到加工点。特别是对于切削加工微小级结构的场合，切削刀具本身是很小的。即使只是在一刹那间缺少切削流体，也可能引起刀具损坏。所以，需要有更可靠的切削流体供给方法。

再来看专利公报8-25111揭示的、在刀具内部设置切削流体通路的另一种常规方法，很难设计和成形切削流体的通路和供给路径。尤其是对于快速切削方法的情况而言，其切削刀具是运动的，需要为切削流体设计特殊的结构，这是很成问题的。

发明内容

本发明旨在解决常规切削刀具中存在的上述问题。因此，本发明的一个目的是提供一种切削刀具，它能够用简单的结构把切削流体供给到它的一刀尖或在其刀刃的一刀尖处的一加工点。

为达到本发明的上述目的提供一种切削刀具，它包括：由包括一切削表面(cutting face)和一侧面(blank face)的多个表面构成的一刀尖，其中，多个表面中的至少一个表面上成形有一凹槽形状。

按照本发明，对应于一加工点的刀尖由多个表面和这些表面的棱边构成。凹槽形状形成在多个表面中的至少一个表面上。在从外部把切削流体供给到该有凹槽的表面上时，切削流体就会沿着凹槽形状流动。若是把凹槽形状成形为通向刀尖，那么就能把切削流体引导到刀尖。这样，就可以用简单的结构把切削流体可靠地供给到刀具的一刀尖或在一刀尖处的一加工点。

这样，本发明的切削刀具能够以简单的结构把切削流体可靠地供给到刀具的一刀尖或在一刀尖处的一加工点。

附图说明

在下面参照附图进行的详细说明中，本发明的其它目的和优点将会充分显现出来，各附图中：

图1表示第一实施例的一切削刀具的示意性结构；

图2表示第一实施例的该切削刀具的一刀尖的示意性结构；

图3表示采用一切削刀具的一台车床的示意性结构；

图4表示采用一切削刀具的一台快速切削车床的示意性结构；

图5表示采用这种切削刀具进行的切削加工的状态；以及

图6表示第二实施例的一切削刀具的一刀尖的示意性结构。

具体实施方式

〔第一实施例〕

下面参照各附图详细说明本发明的第一实施例。本发明的第一实施例的切削刀具可应用于车削和快速切削加工。

如图1中所示，第一实施例的一切削刀具10由固定在一刀夹(blade holder)12上的一切削刀片11组成。在图1中，切削刀片11的一上表面和一前表面分别对应于一切削表面11a和一侧面11b。也就是说，图1中左边的一刀尖对应于使用时的一加工点P。侧面11b是一曲面。切削刀片11的、在图1中的切削表面11a后面的一后表面也是一个侧面但不是一曲面。切削刀片11是一个单晶金刚石刀片，可用于进行微米量级的精密切削。

如图1和2中所示，在加工点P附近，呈网格图形的诸纵横交叉的凹槽13成形在切削刀片11的侧面11b上。而且，在诸纵横凹槽13的某些交点处成形有像水池一样的凹坑14，这些凹坑在纵横方向的宽度比凹槽13的其余部分的宽。凹槽13的断面形状可以是矩形的、U形的、V形的，不管是什么形状的，其深度最好是在0.01μm到0.5mm之间。而且，凹槽13的开口宽度也最好是在0.01μm到0.5mm之间。设置凹槽13是为了切削流体能够依靠毛细管作用沿着凹槽13流动。可以根据切削流体的粘度等特性适当地选择凹槽13的开口宽度而并不限于引起毛细管作用的宽度。

如图2中所示，各个凹槽13的端头没有达到由切削表面11a和侧面11b的边缘形成的刀刃E。也就是说，诸凹槽13的端头15和刀刃E之间有一个平的部分D。所以，凹槽13不会影响切削精度。平的部分D的宽度应该略小于凹槽13的开口宽度和深度。只要平的部分具有这样大小的宽度，它就不会影响向刀刃E供给切削流体。此外，一平的部分也可以成形在其它棱边处，即成形在图2中的左下部。

还有，设置在凹槽13的交点上的凹坑14是为了留存切削流体。凹坑14的开口直径最好是在0.01μm到0.5mm之间，其深度也最好是在0.01μm到0.5mm之间。图中把凹坑14的开口描绘成圆的，但不限于圆的形状，只要是能确保所需要的毛细管作用的任何适当形状均可，诸如椭圆形的、多边形的等等。可以用一飞秒(10^-15秒)级激光器(femtosecond laser)之类的东西对金刚石切削刀片进行激光脉冲烧蚀加工来成形那些凹槽13和凹坑14。

图3和4表示采用本发明的切削刀具10的一切削机床的示意性结构。图3表示出一台车床，它包括一表面工作台21、一传动工作台22、一工件旋转器23、一切削流体喷嘴24以及一刀具架(tool holder)25。切削刀具10由该刀具架25夹固。用该传动工作台22可调整一工件W的位置。工件W由该工件旋转器23夹固并沿着图3中的箭头所示的方向转动。

从布置在切削刀具10附近的切削流体喷嘴24喷出的切削流体以浓雾状态喷到切削刀片11上。可以用水基的或油基的流体作为切削流体。可将切削流体喷嘴24设定和布置成能够使喷出的切削流体冲到在切削刀片11的侧面11b处的加工点P的附近区域。

图4表示出一台快速切削机床，它包括一表面工作台21、一传动工作台22、一切削流体喷嘴24、一工件夹持器26以及一旋转刀具架27。切削刀具10连接于该旋转刀具架27并沿着图4中的箭头所示的方向以预定的速度转动。可用该传动工作台22调整工件W的位置，并且工件W是由工件夹持器26夹持着。从布置在切削刀具10附近的该切削流体喷嘴24喷出的切削流体以浓雾状态喷到切削刀片11上。可将切削流体喷嘴24设定和布置成能够使喷出的切削流体冲到在切削刀片11的侧面11b处的加工点P的附近区域。

在用上述那样的切削机床进行切削加工时，切削刀片11像图5中所示的那样接触于工件W。通过工件W和切削刀片11的相对运动进行切削。一边进行切削，一边把切削流体以浓雾状态从切削流体喷嘴24喷出并供给到凹的侧面11b上。由于侧面11b是凹的表面，切削流体可被留存在这一表面上。也就是说，能够防止切削流体立刻就流到切削刀片11的其它表面上去。这样，就能有足够量的切削流体集留在凹槽13和凹坑14里。而且，由于诸凹槽13呈现纵横相交的网格形，即使在切削流体只冲到成形有凹槽13的一部分区域上的情况下，切削流体也能遍及全部网格区。因此，切削流体能够遍及整个侧面11b并达到刀刃E和加工点P。

由于诸凹槽13和凹坑14成形在侧面11b上，该侧面上可留住某些切削流体。留在凹坑14里的切削流体会沿着凹槽13流动，从而流体可供给到由切削表面11a和侧面11b形成的刀刃E以及供给到加工点P。切削流体可从凹坑14流到凹槽13，因而可避免凹槽13里缺少切削流体。所以，不必把切削流体喷嘴24布置成过于靠近切削刀具10。因此可把切削流体喷嘴24布置在不会与切削刀具10和工件W发生干涉的位置。

如上所述，第一实施例的切削刀具10的切削刀片11具有设置在其侧面11b上的诸凹槽13和凹坑14。所以，切削流体可留在凹槽13和凹坑14里并被输送到刀刃E和加工点P。因此，即使切削流体喷嘴24布置得离开加工点P远一点，也能确保切削流体供给到加工点P。也就是说，不需要在刀具内部成形出流体通路和供给路径。所以，这一实施例可应用于以浓雾状态从外部喷射切削流体的常规切削机床。由此，可以用简单的结构把切削流体供给到一刀具的一刀刃以及供给到在该刀具刀刃部分处的加工点。

〔第二实施例〕

下面参照各附图详细说明本发明的一第二实施例。该第二实施例是本发明在一用于车削和快速切削加工的切削刀具上的应用。

这一实施例的切削刀片31的外形类似于第一实施例的切削刀片11的外形。与切削刀片11类似，切削刀片31具有在刀尖处的一加工点P，而刀尖是由一切削表面31a和一侧面31b相交而形成的。如图6中所示，侧面31b上成形有一个凹坑32和多个从凹坑32通向加工点P的凹槽33。这一第二实施例旨在把切削流体强烈地供给到加工点P。

与第一实施例类似，凹槽33的横断面和凹坑32的开口可以是任何形状的。另一方面，凹坑32的开口直径应该大于第一实施例的凹坑14的开口直径，它最好是在0.1mm到1.5mm之间。各凹槽33是设计成使凹坑32和切削刀片31的刀尖部分连通，并且是随着接近刀尖逐渐变窄。可在刀尖和各凹槽33的端头之间留下一个空地儿，并且这个地方可以是一平的部分。

在把这一实施例的切削刀具连接于一台车床或快速切削车床进行切削加工时，切削刀片31与一工件W接触，其情况如同图5所示。切削流体被留在凹坑32里，并且由于各凹槽33把凹坑32和加工点P连通，切削流体可沿着凹槽33供给到加工点P。与第一实施例类似，第二实施例应用这种结构从外部以浓雾状态喷射切削流体，并且切削流体可以可靠地供给到加工点P。

如上所述，类似于第一实施例，第二实施例能够以简单的结构把切削流体可靠地供给到在刀具的刀刃部分处的一加工点。

以上说明的实施例仅仅是示例性的例子，它们不以任何方式限制本发明。所以很明显，在不偏离本发明的精神实质的情况下，可对本发明做出各种改进和变型。

例如，在上述两个实施例中，各个凹槽是成形在切削刀片的侧面上，但是可把它们成形在一切削表面上。再例如，可把第一和第二实施例中的凹槽形状有意地施加于一切削刀片的两个或多个表面，也就是把第一实施例中的网格图形的诸凹槽施加在一侧面上而将更强化的这些凹槽施加于该切削表面。再例如，用于表示第一实施例的各附图表示出各相邻凹槽13之间的间隔好像是不变的，但是，网格图形可以做成越接近刀尖部分越细密。还有，凹槽的深度和宽度也不必是不变的。例如，各图中所示的凹槽的数目和相邻凹槽之间的角度都仅仅是示例性的，它们不以任何方式限制本发明。

Claims (10)

1.一种切削刀具，它包括一刀尖，该刀尖由包括一切削表面和一侧面的多个表面组成，其中，在所述多个表面中的至少一个表面上成形有一凹槽形状。

2.如权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形状的一部分成形为一凹坑部分，该凹坑部分比所述凹槽形状的其它部分宽。

3.如权利要求2所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形状的、除凹坑部分之外的部分成形为把所述刀尖连通于所述凹坑部分。

4.如权利要求3所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形状的、除凹坑部分之外的部分成形为随着通向所述刀尖逐渐变窄。

5.如权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形状形成为一纵横相交的网格图形。

6.如权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，在所述凹槽形状的端部与其上面成形有所述凹槽形状的该表面的一棱边之间具有一平的部分。

7.如权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，其上面成形有凹槽形状的、诸表面中的至少一个表面是一凹面。

8.如权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形状是成形在一侧面上。

9.如权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形状能够以一毛细管作用方式供给切削流体。

10.如权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，包含所述刀尖的一部分是用单晶金刚石制成的。

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