切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法与流程

本发明涉及一种切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法。

背景技术：

以往，作为被切削件的切槽加工中所使用的切削镶刀，已知日本特开2001-212704号公报(专利文献1)所记载的刀头(切削镶刀)。在专利文献1所记载的刀头中，在前刀面(上表面)与前侧后刀面(前侧面)的棱线形成有前侧切削刃。前切削刃的切削刃棱的大致中央，以使前刀面降低的方式设有凹部，在前刀面设有与凹部相连而向后方延伸的凹槽。

专利文献1所记载的刀头的前侧面是后刀面因此随着朝向下方而向后方倾斜。因此，凹部形成为在从前端观察的情况下朝向下方凹陷，并且形成为在俯视观察时朝向后方凹陷。由此，被切削件的切槽加工中的加工面即槽底产生切削留量，槽底的平滑性降低。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供能够以良好的加工精度形成槽底的切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法。

基于一方式的切削镶刀具有从后端侧朝向前端侧延伸的主体部以及位于该主体部的至少前端侧的切削部。所述切削部具有：上表面、与所述上表面在前端侧邻接且以随着远离所述上表面而朝向后端侧的方式倾斜的前侧面、以及在所述上表面与所述前侧面交叉的棱线处设置的前切削刃。

所述前切削刃具有：第一部位、设置为将该第一部位夹在之间的一对第二部位、以及设置为将所述第一部位以及所述一对第二部位夹在之间的第三部位。所述一对第二部位的一部分位于比所述第一部位以及所述一对第三部位靠上方的位置。所述前侧面具有：位于所述第一部位的下方的第一区域、位于所述一对第二部位的下方的一对第二区域、以及位于所述一对第三部位的下方的一对第三区域。并且，所述一对第二区域的倾斜角比所述第一区域的倾斜角以及所述第三区域的倾斜角大。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的切削镶刀的立体图。

图2是图1所示的切削镶刀的俯视图。

图3是将图2所示的切削镶刀的前切削刃的附近放大的俯视图。

图4是从A方向侧视观察图1所示的切削镶刀的图。

图5是从前端观察图1所示的切削镶刀的图。

图6是将图5所示的切削镶刀的前切削刃的附近放大的图。

图7是图5所示的切削镶刀的A1-A1剖面的剖视图。

图8是图5所示的切削镶刀的A2-A2剖面的剖视图。

图9是图6所示的切削镶刀的A3-A3剖面的剖视图。

图10是图6所示的切削镶刀的A4-A4剖面的剖视图。

图11是图6所示的切削镶刀的A5-A5剖面的剖视图。

图12是示出图9所示的切削镶刀的变形例的剖视图。

图13是示出本发明的一个实施方式的切削工具的立体图。

图14是表示本发明的一个实施方式的切削加工物的制造方法的一个工序的图。

图15是表示本发明的一个实施方式的切削加工物的制造方法的一个工序的图。

图16是表示本发明的一个实施方式的切削加工物的制造方法的一个工序的图。

具体实施方式

<切削镶刀>

以下，利用附图对一个实施方式的切削镶刀1(以下，也简称为镶刀1)进行详细说明。其中，以下参照的各图为了便于说明，仅简略地示出为了说明一个实施方式所需的主要构件。因此，本发明的切削镶刀可以具备本说明书所参照的各图中未示出的任意的构成构件。另外，各图中的构件的尺寸并未如实地示出实际的构成构件的尺寸以及各构件的尺寸比率等。

如图1～11所示，本实施方式的镶刀1具有一个主体部3以及两个切削部5。主体部3呈从一侧朝向另一侧直线状地延伸的棒形状。需要说明的是，若将棒形状的主体部3的一侧端设为前端，将另一侧端设为另一端，则在主体部3中，中心轴O从后端朝向前端延伸。因此，也可以说主体部3沿着中心轴O延伸。

主体部3具有位于上侧且与刀架抵接的上侧面7、以及位于下侧且与刀架抵接的下侧面9。在上侧面7形成有在沿着中心轴O的方向上延伸的上侧槽部7a。另外，同样地在下侧面9形成有在沿着中心轴O的方向上延伸的下侧槽部(未图示)。通过具有这种上侧槽部7a以及下侧槽部，并且，如后述那样，刀架具有与上侧槽部抵接的第一突起、以及与下侧槽部抵接的第二突起，从而能够将镶刀1稳定地固定于刀架。

作为主体部3的大小并不特别限定，例如沿着中心轴O的长度可以设定为5～80mm左右。另外，在俯视观察时与中心轴O正交的方向(图2中的左右方向)的宽度例如可以设定为2～20mm左右。另外，在侧视观察时与中心轴O正交的方向(图5中的上下方向)的高度例如可以设定为2～15mm左右。

切削部5只要在主体部3的至少前端侧设有一个即可。在本实施方式中，切削部5在主体部3的前端侧以及后端侧各设有一个。主体部3以及切削部5可以分别形成，也可以一体地形成。在本实施方式的镶刀1中，主体部3以及切削部5一体地形成。另外，在本实施方式中的切削部5的下表面形成有相当于主体部3的下侧槽部的槽部。

作为构成镶刀1的部件的材质，例如可以列举超硬合金或金属陶瓷等。作为超硬合金的组成，例如可以列举WC-Co、WC-TiC-Co以及WC-TiC-TaC-Co。WC-Co通过向炭化钨(WC)添加钴(Co)的粉末并进行烧结而生成。WC-TiC-Co通过向WC-Co添加炭化钛(TiC)而成。WC-TiC-TaC-Co通过向WC-TiC-Co添加炭化钽(TaC)而成。

另外，金属陶瓷是使金属与陶瓷成分复合而成的烧结复合材料。具体地说，作为金属陶瓷，可以列举以炭化钛(TiC)、或者氮化钛(TiN)等钛化合物为主要成分的物质。

构成镶刀1的上述部件的表面可以采用化学蒸镀(CVD)法或物理蒸镀(PVD)法而由被膜覆盖。作为被膜的组成，可以列举碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、氧化铝(Al₂O₃)等。

在使用本实施方式的镶刀1进行切削加工时，使用两个切削部5中的任一方。在使用比主体部3靠后端侧的切削部5的情况下，只需使主体部3的前端侧与后端侧反转然后将镶刀1安装于刀架即可。位于比主体部3靠前端侧的切削部5和位于比主体部3靠后端侧的切削部5具有相同的形状。因此，以下，作为切削部5对相对于主体部3位于前端侧的切削部5进行说明。

切削部5具备上表面11、下表面13、侧面以及切削刃。作为侧面，具备前侧面15、横侧面17以及拐角侧面19。另外，作为切削刃，具备前切削刃21、横切削刃23以及拐角切削刃25。需要说明的是，横切削刃23以及拐角切削刃25可以不必设置。

上表面11以及下表面13分别从后端侧朝向前端侧延伸。俯视观察时的上表面11的形状呈大致长方形。上表面11在对被切削件进行切削加工时作为前刀面而发挥功能。在上表面11的外周中的位于后端侧的短边，切削部5与主体部3连续。虽未特别图示，但仰视观察时的下表面13的形状与上表面11同样呈大致长方形。

前侧面15是位于上表面11以及下表面13之间的侧面中的位于前端侧的部分。因此，前侧面15在切削部5的前端侧与上表面11邻接。前侧面15在从前端观察时呈大致四边形的形状。在侧面中的与前侧面15相邻的部分设有一对横侧面17。一对横侧面17分别从后端侧朝向前端侧延伸。前侧面15与横侧面17彼此大致正交，在前侧面15与横侧面17之间设有拐角侧面19。拐角侧面19为前侧面15与横侧面17平滑地连接而形成为曲面形状。

在本实施方式的镶刀1中，中心轴O设置为通过两个切削部5的各个前侧面15的中心。前侧面15在从前端观察时呈大致四边形，将前侧面15的高度方向上的中心并且宽度方向的中心作为前侧面15的中心。在本实施方式中，也可以将前侧面15的对角线的交点称为前侧面15的中心。需要说明的是，本说明书中的从前端观察是指，从设有前侧面的前端侧侧视观察。

前侧面15、横侧面17以及拐角侧面19分别在对被切削件进行切削加工时作为后刀面而发挥功能。因此，在侧视观察的情况下，前侧面15、横侧面17以及拐角侧面19分别形成为随着从上表面11侧朝向下表面13侧而朝向切削部5的内侧。换言之，前侧面15以随着远离上表面11而朝向后端侧的方式倾斜。例如，在图4中位于前端侧即左端的前侧面15以随着从上表面11侧朝向下表面13侧而朝向后端侧即右侧的方式倾斜。

另外，由于侧面如上述那样构成，因此下表面13形成为比上表面11小一圈的大小。作为切削部5的大小并不特别限定，但例如沿着中心轴O的长度可以设定为3～20mm左右。

在上表面11与前侧面15交叉的棱线处设有前切削刃21。在上表面11与横侧面17交叉的棱线处设有横切削刃23。另外，在上表面11与拐角侧面19交叉的棱线处设有拐角切削刃25。在使用本实施方式的镶刀1进行切削加工时，主要使用前切削刃21，根据需要也使用横切削刃23以及拐角切削刃25。通过这些切削刃对被切削件进行切削。

需要说明的是，此时前侧面15、横侧面17以及拐角侧面19与上表面11交叉的棱线并非两个面相交而形成的严格的线形状。若这些侧面与上表面11交叉的棱线削尖成锐角，则切削刃的耐久性降低。因此，对上表面11与上述的侧面交叉的部分实施所谓的珩磨加工，该部分略微形成为曲面形状。

本实施方式中的前切削刃21大体朝向与下表面13平行且与中心轴O正交的方向延伸。拐角切削刃25与前切削刃21以及横切削刃23连接，在俯视观察时呈朝向外侧凸出的圆弧形状。横切削刃23以随着远离前切削刃21以及拐角切削刃25而朝向上方的方式倾斜。换言之，横切削刃23以随着从前端侧朝向后端侧而朝向上方的方式倾斜。横切削刃23如上述那样倾斜，从而能够抑制颤振的发生。

需要说明的是，在本实施方式中的切削部5的下表面13如上述那样形成有槽部。因此，本实施方式中的“与下表面13平行”是指，在从前端观察的情况下，与连结上述的槽部的两端而成的假想平面(严格来说在从前端观察的情况下为假想直线)平行。

前切削刃21在俯视观察时如图3所示呈大致直线形状。另一方面，前切削刃21在从前端观察时具有下述这样的M字形状的部分。前切削刃21具有第一部位21a、一对第二部位21b以及一对第三部位21c。本实施方式中的第一部位21a以包含前切削刃21的中心的方式位于前切削刃21的中央。一对第二部位21b以将第一部位21a夹在它们之间的方式设置。一对第三部位21c以将第一部位21a以及一对第二部位21b夹在它们之间的方式设置。

此时，一对第二部位21b的成为上端的部分位于比第一部位21a以及一对第三部位21c靠上方的位置。因此，如图5、6所示，前切削刃21在从前端观察时通过第一部位21a、第二部位21b以及第三部位21c形成为中央以及两端朝向下方凹陷那样的M字形状。

特别是在本实施方式中，设定连结前切削刃21的两端的假想直线L1，通过从前端观察时的、假想直线L与前切削刃21交叉的区域，来划分第一部位21a、第二部位21b以及第三部位21c。

因此，在本实施方式中，第一部位21a位于比假想直线L1靠下方的位置。第二部位21b位于比假想直线L1靠上方的位置。第三部位21c为第二部位21b与前切削刃21的端部之间的区域。

需要说明的是，在从一对第二部位21b的上端朝向前切削刃21的端部而前切削刃21的高度逐渐减少时，前切削刃21的端部的一点相当于第三部位21c。

在本实施方式中，第一部位21a在从前端观察时形成为朝向下方弯曲的曲线形状。因此，第一部位21a形成为朝向下方突出的形状。另外，一对第二部位21b在从前端观察时形成为分别朝向上方弯曲的曲线形状。因此，第二部位21b形成为朝向上方突出的形状。另外，一对第三部位21c在从前端观察时形成为分别朝向下方弯曲的曲线形状。因此，第三部位21c形成为朝向下方突出的形状。

这样，第一部位21a、第二部位21b以及第三部位21c分别形成为曲线形状，从而避免了负载在第一部位21a、第二部位21b以及第三部位21c的一部分过度集中的情况。另外，第一部位21a、第二部位21b以及第三部位21c分别形成为曲线形状，从而前切削刃21能够如上述那样具有M字形状的部分且使第一部位21a与第二部位21b平滑地连接，并且使第二部位21b与第三部位21c平滑地连接。因此，避免了负载在第一部位21a与第二部位21b的边界以及第二部位21b与第三部位21c的边界过度集中的情况。

本实施方式中的前侧面15具有位于上表面11侧的上部区域27以及位于下表面13侧的下部区域29。另外，上部区域27具有第一区域27a、第二区域27b以及第三区域27c。第一区域27a位于前切削刃21中的第一部位21a的下方。第二区域27b位于前切削刃21中的第二部位21b的下方。另外，第三区域27c位于前切削刃21中的第三部位21c的下方。

前侧面15中的下部区域29是平坦的面形状。另一方面，前侧面15中的上部区域27不是平坦的面形状。具体地说，上部区域27中的第一区域27a、第二区域27b以及第三区域27c均以随着远离上表面11而朝向后端侧的方式倾斜，但他们的倾斜角并不恒定。

在本实施方式中，将第一区域27a的倾斜角设为第一倾斜角θ1，将一对第二区域27b的倾斜角设为第二倾斜角θ2，将一对第三区域的倾斜角设为第三倾斜角θ3。更具体地说，如图9所示，第一倾斜角θ1通过第一部位21a的下端的与中心轴O平行的假想直线L2与第一区域27a的假想延长线27a’所成的角度来评价。

另外，如图10所示，第二倾斜角θ2通过从前端观察的情况下的第二部位21b的上端处的与中心轴O平行的假想直线L2与第二区域27b的假想延长线27b’所成的角度来评价。如图11所示，第三倾斜角θ3通过第三部位21c的下端处的与中心轴O平行的假想直线L2与第三区域27c’的假想延长线所成的角度来评价。

但是，如图12所示，在剖面中的第一区域27a未显示为直线的情况下，换言之在第一倾斜角θ1并不恒定的情况下，也可以通过第一区域27a的上端的切线27a”和与中心轴O平行的假想直线L2所成的角度来评价第一倾斜角θ1。需要说明的是，这一点对于第二倾斜角θ2以及第三倾斜角θ3也是同样的。

在本实施方式中，一对第二区域27b的第二倾斜角θ2比第一区域27a的第一倾斜角θ1大。另外，上述的第二倾斜角θ2比第三区域27c的第三倾斜角θ3大。

因此，如图7所示，在通过上部区域27且与下表面13平行的剖面中，一对第二区域27b以位于比第一区域27a以及第三区域27c靠后端侧的位置的方式凹陷。换言之，构成为第一区域27a以及第三区域27c与第二区域27b相比向前端侧突出。另一方面，下部区域29是平坦的面形状，因此如图8所示，在通过下部区域29且与下表面13平行的剖面中，下部区域29以直线形状示出。

需要说明的是，图7是在图5的A1-A1处示出的与下表面13平行的剖面，并且是与上下方向正交的方向的剖面处的剖视图。另外，图8是在图5的A2-A2处示出的与下表面13平行的剖面，并且是与上下方向正交的方向上的剖面处的剖视图。图9是在图6的A3-A3处示出的、在俯视观察的情况下的与第一部位21a正交的方向上的剖面处的剖视图。另外，图10是在图6的A4-A4处示出的、在俯视观察的情况下的与第二部位21b正交的剖面。

在前切削刃21具有上述这样的M字形状的部分，并且前侧面15中的与前切削刃21连接的区域的倾斜角恒定的情况下，在俯视观察时，前切削刃21的第一部位21a以及第三部位21c形成为向后端侧凹陷的形状。因此，在被切削件的切槽加工中，槽底的平滑性降低。

然而，在本实施方式中，前侧面15具有上述这样的彼此倾斜角不同的第一区域27a、第二区域27b以及第三区域27c。因此，对于前切削刃21而言，从前端观察时能够使切削刃弯曲，另一方面，在俯视观察时能够减小上述那样的凹陷而接近直线形状。因此，能够具有良好的切削刃强度并且以高加工精度形成槽底。

本实施方式中的前切削刃21在从前端观察时呈第一部位21a、第二部位21b以及第三部位21c分别弯曲的曲线形状。因此，前侧面15中的第一区域27a、第二区域27b以及第三区域27c不是平坦的面形状。具体地说，第一区域27a形成为朝向后端侧且朝向上方凹陷的凹曲面形状。第三区域27c形成为朝向后端侧且朝向上方凹陷的凹曲面形状。另外，第二区域27b与第一区域27a以及第三区域27c相反，形成为朝向前端侧且朝向下方突出的凸曲面形状。

本实施方式中的前切削刃21在从前端观察时呈第一部位21a、第二部位21b以及第三部位21c分别弯曲的曲线形状。因此，第一倾斜角θ1随着从第一部位21a的下端接近第二部位21b而逐渐增大。第二倾斜角θ2随着从第二部位21b的上端接近第一部位21a以及第三部位21c而分别逐渐减小。另外，第三倾斜角θ3随着从第三部位21c的下端接近第二部位21b而逐渐增大。由于前切削刃21具有上述结构，从而能够使俯视观察时的前切削刃21的形状更加接近直线形状。

本实施方式中的前切削刃21的第一部位21a的下端位于比第三部位21c靠下方的位置。由此，能够确保由第一部位21a以及第二部位21b构成的凹形状的部分的上下方向上的深度较大。因此，由一对第三部位21c产生的切屑容易被由前切削刃21的上述的凹形状的部分产生的切屑拉拽。因此，切屑与作为槽加工中的加工面之一的槽侧面接触的可能性变小。

此时，为了使第一部位21a的下端位于比第三部位21c靠下方的位置并且在俯视观察时使前切削刃21接近直线形状，一对第三区域27c的第三倾斜角θ3比第一区域27a的第一倾斜角θ1大。

另外，为了易于通过由第一部位21a产生的切屑拉拽由一对第二部位21b产生的切屑，上表面11具有一对突起部31以及凹部33。本实施方式中的一对突起部31从前切削刃21的一对第二部位21b朝向后端侧延伸。另外，凹部33位于一对突起部31之间，从前切削刃21的第一部位21a朝向后端侧延伸。

另外，为了易于通过由第一部位21a产生的切屑拉拽由一对第二部位21b产生的切屑，与上下方向正交的方向(图5中的左右方向)上的第一部位21a的宽度比一对第二部位21b的各自的宽度大。

此外，为了易于通过由一对第二部位21b产生的切屑拉拽由一对第三部位21c产生的切屑，与上下方向正交的方向(图5中的左右方向)上的一对第二部位21b的宽度比一对第三部位21c的宽度大。

作为第一倾斜角θ1的大小，例如设定为75°～87°左右。作为第二倾斜角θ2的大小，例如设定为77°～89°左右。另外，作为第二倾斜角θ3的大小，例如设定为76°～88°左右。

<切削工具>

接下来，利用附图对本发明的一个实施方式的切削工具101进行说明。

如图13所示，本实施方式的切削工具101具备在前端侧具有镶刀槽103的刀架105、以及以至少前切削刃21从刀架105的前端突出的方式安装于镶刀槽103的上述的切削镶刀1。

本实施方式中的刀架105呈细长地延伸的棒形状。细长地延伸的方向与镶刀1的中心轴的延伸方向一致。在刀架105的前端侧设有一个镶刀槽103。镶刀槽103是供镶刀1安装的部分，相对于刀架105的前端面开口。

刀架105在其前端部分具有约束镶刀1的主体部的上侧面的上鄂部107以及约束镶刀1的主体部的下侧面的下鄂部109。通过上鄂部107与下鄂部109对置的区域形成镶刀槽103。镶刀1的主体部插入固定于镶刀槽103，即上鄂部107与下鄂部109之间。此时，主体部的上侧面与刀架105的上鄂部107抵接。另外，主体部的下侧面与刀架105的下鄂部109抵接。

主体部的上侧面具有上侧槽部，因此，在上鄂部107的与下鄂部109对置的区域设有与上侧槽部抵接的第一突起。另外，主体部的下侧面具有下侧槽部，因此在下鄂部109的与上鄂部107对置的区域设有与下侧槽部抵接的第二突起。

在本实施方式中，刀架105具有形成于上鄂部107的第一螺纹孔(未图示)、以及形成于下鄂部109的螺纹孔的下方的第二螺纹孔(未图示)，通过插入这些螺纹孔的固定螺钉111，将镶刀1固定于刀架105。即，将固定螺钉111插入到形成于上鄂部107的第一螺纹孔，并将该固定螺钉111的前端插入到形成于下鄂部109的第二螺纹孔，使固定螺钉111与第一螺纹孔以及第二螺纹孔螺合。

作为刀架105，可以使用钢、铸铁等。特别是，优选使用这些构件中韧性高的钢。

<切削加工物的制造方法>

接下来，利用附图对本发明的一个实施方式的切削加工物的制造方法进行说明。

切削加工物通过对被切削件201进行切削加工而制成。在本实施方式中，作为切削加工例示了内径加工。本实施方式中的切削加工物的制造方法包括以下的工序。即，

(1)使被切削件201旋转的工序；

(2)使以上述实施方式为代表的切削工具101的至少前切削刃21与旋转的被切削件201接触的工序；以及

(3)使切削工具101从被切削件201离开的工序。

更具体地说，首先，如图14所示，使被切削件201绕轴D沿D1方向旋转。另外，通过使切削工具101沿D2方向运动，从而使切削工具101相对接近被切削件201。接下来，如图15所示，使切削工具101的前切削刃21、拐角切削刃以及横切削刃与被切削件201接触，对被切削件201进行切削。然后，如图16所示，通过使切削工具101沿D3方向运动，使切削工具101相对远离被切削件201。

在本实施方式中，在将轴D固定并使被切削件201旋转的状态下使被切削件201接近切削工具101。另外，在图15中，通过使切削镶刀1的前切削刃21、拐角切削刃以及横切削刃与旋转的被切削件201接触，从而对被切削件201进行切削。另外，在图16中，在使被切削件201旋转的状态下使切削工具101离开。

需要说明的是，在本实施方式的制造方法的切削加工中，在各个工序中，通过使切削工具101运动，从而使切削工具101与被切削件201接触、或者使切削工具101从被切削件201离开，当然不限于这种方式。

例如，也可以在(1)的工序中，使被切削件201接近切削工具101。同样地，也可以在(3)的工序中，使被切削件201远离切削工具101。在继续切削加工的情况下，反复进行如下工序即可，即，保持使切削工具101旋转的状态，使切削镶刀1的切削刃与被切削件201的不同部位接触。

需要说明的是，作为被切削件201的材质的代表例，可以列举碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、或者非铁金属等。

附图标记说明

1…切削镶刀(镶刀)

3…主体部

5…切削部

7…上侧面

7a…上侧槽部

9…下侧面

11…上表面

13…下表面

15…前侧面

17…横侧面

19…拐角侧面

21…前切削刃

21a…第一部位

21b…第二部位

21c…第三部位

23…横切削刃

25…拐角切削刃

27…上部区域

27a…第一区域

27b…第二区域

27c…第三区域

29…下部区域

31…突起部

33…凹部

θ1…第一倾斜角

θ2…第二倾斜角

θ3…第三倾斜角

101…切削工具

103…镶刀槽

105…刀架

107…上鄂部

109…下鄂部

111…固定螺钉

201…被切削件