刀架、切削工具以及切削加工物的制造方法与流程

本发明涉及刀架、切削工具以及切削加工物的制造方法。

背景技术：

作为金属等被切削件的切削加工中使用的切削工具，已知国际公开2009—157540号(专利文献1)、日本特开2006-263845号公报(专利文献2)以及日本特开2010—179380号公报(专利文献3)的切削工具。专利文献1～3所记载的切削工具均在对筒形状的被切削件的内径进行加工时使用，具有刀架、以及安装于刀架的前端的切削镶刀(镶刀)。特别是，专利文献2以及3所记载的切削工具均是进行切槽加工时使用的工具。

在筒形状的被切削件具有筒底的情况下，切屑从切削工具的前端侧朝向后端侧流动，从筒形状的被切削件的位于后端侧的开口部分向外部排出。

刀架的外径越大，则刀架的刚性越高。因此，可以考虑在内径加工中增大刀架的外径，将刀架的外径形成为尽量接近被切削件的内径的大小。然而，越增大刀架的外径，则刀架与被切削件之间的空间越窄，因此切屑容易堵塞。特别是，在使用专利文献2以及3所记载的切削工具进行切槽加工的情况下，与使用专利文献1所记载的切削工具进行内径加工的情况相比，切屑的宽度容易变大因此切屑容易堵塞。

专利文献2以及3所记载的切削工具的刀架均采用如下结构，与上鄂部中的位于镶刀槽的上方的第一部分相比，位于比该第一部分靠刀架的后端侧的第二部分的外周向上方或侧方突出。因此，若增大刀架的外径，则在通过上鄂部的上方而使切屑排出时，存在切屑在比该上鄂部靠后端侧的部分堵塞的可能性。

本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供在切槽加工中也能够稳定地排出切屑的刀架。

技术实现要素：

基于一方式的刀架呈棒形状，且具备：刀柄部，其位于中心轴的后端侧；以及头部，其位于比该刀柄部靠前端侧的位置，且供具有切削刃的切削镶刀安装。所述头部具有：上鄂部以及下鄂部，所述上鄂部以及下鄂部位于前端且相互对置；镶刀槽，其位于所述上鄂部与所述下鄂部之间，供所述切削镶刀以所述切削刃从与所述中心轴正交的方向上的一方的侧面侧突出的方式安装；第一壁面，其从所述上鄂部的上表面的所述一方的侧面侧的端部朝向另一方的侧面侧延伸，随着朝向所述另一方的侧面侧而向上方倾斜；第二壁面，其位于比该第一壁面靠所述后端侧且位于所述一方的侧面侧的位置，随着朝向所述后端侧而向上方倾斜；凹形状的第三壁面，其位于比该第二壁面靠所述后端侧的位置；以及第四壁面，其位于比该第三壁面靠所述后端侧的位置，随着远离所述第三壁面而向上方倾斜。而且，所述第三壁面从所述第二壁面的上端朝向下方凹陷，并且所述第四壁面位于比所述第二壁面的上端靠上方的位置。

附图说明

图1是示出第一实施方式的切削工具的立体图。

图2是将图1所示的切削工具的区域a1放大后的立体图。

图3是图1所示的切削工具的俯视图。

图4是将图3所示的切削镶刀的区域b2放大后的俯视图。

图5是从b1方向侧视观察图3所示的切削工具时的侧视图。

图6是将图5所示的切削镶刀的区域a3放大后的侧视图。

图7是图3所示的切削工具的c1剖面的剖视图。

图8是与图7所示的剖视图相同的图，并且是示出切屑的流动的概要图。

图9是图5所示的切削工具的c2剖面的剖视图。

图10是图5所示的切削工具的c3剖面的剖视图。

图11是示出图1所示的切削工具的刀架的立体图。

图12是图11所示的刀架的俯视图。

图13是从b2方向侧视观察图12所示的刀架时的侧视图。

图14是示出一实施方式的切削加工物的制造方法的一个工序的概要图。

图15是示出一实施方式的切削加工物的制造方法的一个工序的概要图。

图16是示出一实施方式的切削加工物的制造方法的一个工序的概要图。

具体实施方式

以下，利用附图对一实施方式的切削工具进行详细说明。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实施方式所需的主要构件。因此，本发明的切削工具可以具备未被参照的各图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。

图1是示出一实施方式的切削工具1的外观立体图。图2是将图1所示的切削工具1的区域a1放大后的立体图。在图2中将切削工具1的前端部分放大示出。图3是图1所示的切削工具1的俯视图。在此，俯视图是指，从正视切削工具1所具备的切削镶刀5(以下，也简称作镶刀5)的上表面的方向观察时的图。图4是将图3所示的切削镶刀1的区域a2放大后的俯视图。图5是从一方的侧面侧来侧视观察图1所示的切削工具1时的图。图6是将图5所示的切削镶刀1的区域a3放大后的侧视图。

本实施方式的切削工具1具备刀架3以及切削镶刀5。刀架3呈沿着第一中心轴o1延伸的棒形状，具备刀柄部7和头部9。刀柄部7位于沿着第一中心轴o1延伸的棒形状的刀架3的后端侧。头部9位于比刀柄部7靠前端侧的位置。刀柄部7是根据机床(未图示)的形状而设计的部位，在本实施方式中呈大致棒形状。头部9是保持镶刀5的部分，具有供镶刀5安装的镶刀槽11(以下，也简称作槽11)。

在图1等中，用双点划线示出第一中心轴o1。具体地说，本实施方式中的刀架3呈大致圆柱形状。作为刀架3的材质，可以使用钢、铸铁等。特别是，优选使用这些材质中韧性高的钢。

镶刀5呈棒形状，以沿着与刀架3的第一中心轴o1正交的方向延伸的方式安装于刀架3的槽11。此时，将沿着与第一中心轴o1正交的方向延伸的镶刀5的中心轴设为第二中心轴o2。在本实施方式中，第二中心轴o2从刀架3的一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧延伸。具体地说，本实施方式中的镶刀5呈大致四棱柱形状。因此，镶刀5的上表面以及下表面在图9所示那样侧视观察的情况下沿着第二中心轴o2延伸。

作为构成镶刀5的构件的材质，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5的上述构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。

切削镶刀5在棒形状的端部具有切削刃13。切削刃13沿着与第二中心轴o2大致正交的方向延伸，在安装于刀架3的状态下朝向大致沿着第一中心轴o1的方向延伸。镶刀5以切削刃13比刀架3的一方的侧面侧向外侧突出的方式安装于刀架3。

切削刃13突出的方向即一方的侧面侧在图3中为下侧，在图9、10中为右侧。另外，与切削刃13突出的方向相反的一侧即另一方的侧面侧在图3中为上侧，在图9、10中为左侧。因此，切削刃13在图3中位于比刀架3靠下侧的位置，在图9中位于比刀架3靠右侧的位置。

本实施方式的刀架3的头部9具有：上述的槽11、上鄂部15、下鄂部17、第一壁面19、第二壁面21、第三壁面23、第四壁面24、第五壁面25、开口部27以及螺纹孔29。头部9具有从前端朝向后端侧延伸的狭缝31。槽11是狭缝31的一部分。即，狭缝31中的前端侧的一部分作为槽11而发挥功能。狭缝31中的位于前端侧的部分配置为在从前端观察时包含第一中心轴o1。

上鄂部15以及下鄂部17位于头部9的前端侧，隔着狭缝31相互对置。如图9所示，上鄂部15相对于镶刀5位于上侧，下鄂部17相对于镶刀5位于下侧。需要说明的是，在本实施方式中，将与第一中心轴o1以及第二中心轴o2正交的方向设为上下方向。即，在正交xyz坐标系中，将第一中心轴o1设为x轴、且将第二中心轴o2设为y轴时的z轴方向成为上下方向。图1中的上方为上述的上下方向的上侧，图1中的下方为下侧。

槽11位于上鄂部15与下鄂部17之间。镶刀5呈在沿着第二中心轴o2的方向上延伸的棒形状，因此槽11、上鄂部15以及下鄂部17也在沿着第二中心轴o2的方向上延伸。

换言之，头部9具备隔着从前端朝向后端侧延伸的狭缝31而对置的上鄂部15与下鄂部17。狭缝31中的前端侧的一部分作为槽11而发挥功能，镶刀5安装于该槽11中。

第一壁面19是上鄂部15的上表面的一部分且位于槽11的上方。第一壁面19是上鄂部15的上表面中的、从一方的侧面侧的端部朝向另一方的侧面侧在沿着第二中心轴o2的方向上延伸的平坦的面区域。第一壁面19随着远离切削刃13而向上方倾斜。因此，第一壁面19随着从一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧而向上方倾斜。例如，如图9所示，第一壁面19随着从一方的侧面侧即右侧朝向另一方的侧面侧即左侧而朝向上方倾斜。

在图9中用θ1示出的第一壁面19相对于第二中心轴o2的倾斜角度设定为10～50°左右。需要说明的是，如图9所示，镶刀5的上表面以及下表面与第二中心轴o2平行地延伸，因此作为刀架3，第一壁面19相对于与镶刀5的上表面或者下表面接触的面(上鄂部15的下表面)所成的角度为θ1。

被镶刀5的切削刃13切削而得到的切屑在镶刀5的上表面通过，并在上鄂部15的上表面上通过。此时，通过将上述的倾斜的第一壁面19形成于上鄂部15的上表面，从而确保供从一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧行进的切屑流动的空间较大。

由切削刃13产生的切屑从一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧行进。此时，第一壁面19随着远离切削刃13而向上方倾斜，因此切屑在通过第一壁面19上时能够使行进方向朝向上方。

第二壁面21位于一方的侧面侧且位于比第一壁面19靠刀架3的后端侧的位置。如图7所示，第二壁面21随着朝向刀架3的后端侧而向上方倾斜。另外，如图9所示，第二壁面21与第一壁面19同样，随着从一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧而向上方倾斜。第二壁面21相对于第一中心轴o1的倾斜角度设定为10～50°左右。第二壁面21相对于第一中心轴o1的倾斜角度在图7中作为相对于与第一中心轴o1平行的假想直线s1的角度θ2而示出。

第二壁面21随着朝向刀架3的后端侧而向上方倾斜，因此如图8所示，在第一壁面以及第二壁面的上方产生空间t1。因此，确保供从一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧行进的切屑流动的空间较大。

此时，本实施方式的切削工具1的第一壁面19与镶刀5的切削刃13平行。因此，能够使在第一壁面19上流动的切屑稳定地向空间t1行进。需要说明的是，与切削刃13平行并不限定于严格地与切削刃13、换言之与第一中心o1平行。第一壁面19可以相对于第一中心轴o1具有5°左右的略微的倾斜。另外，在切削刃13不呈直线形状的情况下，根据第一壁面19相对于将切削刃13的两端连结而成的假想直线的倾斜进行评价即可。

即使在使用用于对切削刃13进行冷却的冷却液(冷却剂)的情况下，通过如本实施方式那样具有第二壁面，也能够使切屑的流动顺畅。具体地说，通过利用切削刃13对圆筒形的被切削件的内周面进行切削，从而切屑暂时从一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧行进。

之后，切屑与从开口部27喷射的冷却剂一起暂时从刀架3向前端侧流动。从刀架3向前端侧流动的切屑例如被位于比刀架靠前端侧的被切削件的内表面的底面弹回，与冷却液一起从刀架3的前端侧向后端侧行进，被排出到外部。此时，向刀架3的前端侧行进的切屑的流动与向刀架3的后端侧行进的切屑的流动碰撞，存在切屑的流动停滞的可能性。

在本实施方式的刀架3中，通过第二壁面21倾斜而产生空间t1。因此，切屑首先从切削刃13朝向另一方的侧面侧行进而向空间t1流动。流动至空间t1的切屑与冷却液一起以空间t1为基准向与第二壁面21所处的后端侧相反的一侧即前端侧流动，之后，从刀架3的前端侧朝向后端侧行进。

本实施方式的头部9具有第三壁面23以及第四壁面24，该第三壁面23以及第四壁面24位于一方的侧面侧，且位于比第二壁面21靠刀架3的后端侧的位置。第三壁面23位于比第二壁面21靠后端侧的位置，呈从第二壁面21朝向刀架3的后端侧延伸的凹形状。另外，第四壁面24位于比第三壁面23靠后端侧的位置，呈随着远离第三壁面23而向上方倾斜的形状。

第三壁面23呈从第二壁面21的上端朝向下方凹陷的形状。在本实施方式中，第三壁面23位于比第二壁面21的上端靠下方的位置。具体地说，如图7所示，在与从一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧延伸的第二中心轴o2正交的剖面中，如下述那样配置第三壁面23。

在图7所示的剖面中，设定通过第二壁面21的上端且与第一中心轴o1平行的假想直线s1。此时，第三壁面23位于比直线s1靠下方的位置。例如，在图7中用从左上朝向右下延伸的剖面线示出第三壁面23中的比假想直线s1靠下方的位置的区域。

向刀架3的后端侧流动的切屑首先通过空间t1的上方，然后向位于第三壁面23的上方的空间t2流动。这样，能够使切屑的流动顺畅。

在刀架3的外径与被切削件的内径之差小的情况下，在开始进行切削加工的阶段，刀架3的另一方的侧面侧与被切削件之间、以及刀架3的上方与被切削件之间的空间分别较窄。因此，无法充分地确保供切屑向刀架3的后端侧排出的空间，存在切屑未被充分排出的可能性。

然而，在本实施方式的刀架3中，第三壁面23从第二壁面21的上端朝向下方凹陷。另外，第四壁面24位于比第二壁面21的上端靠上方的位置。因此，流动至空间t2的切屑向下鄂部17侧行进，并且朝向图8中成为近前的方向、换言之图4中成为下方的方向行进。

由此，能够避免切屑进入刀架3的上方与被切削件之间的狭窄空间并堵塞的情况，并且将切屑稳定地向外部排出。这样，在本实施方式的刀架3中，能够确保供切屑流动的空间，稳定地将切屑向外部排出。

另外，第四壁面24呈随着远离第三壁面23而向上方倾斜的形状，因此能够增大刀架3中的位于比第四壁面24靠后端侧的部分的外径。因此，还能够提高刀架的刚性。

本实施方式的第三壁面23在与从一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧延伸的假想直线正交的剖面、即与第二中心轴o2正交的剖面中，位于比第一壁面19靠上方的位置。如图7所示，在第三壁面23的下方延伸有狭缝31，但由于第三壁面23采用上述的结构，能够加厚头部9中的位于狭缝31的下方的部分的壁厚，因此能够进一步提高刀架3的耐久性。

本实施方式的第二壁面21呈平坦面形状。如图7所示，在第二壁面21的下方延伸有狭缝31。因此，与第二壁面21呈凹曲面形状的情况相比，能够确保第二壁面21与狭缝31之间的刀架3的壁厚，因此能够提高刀架3的耐久性。另外，与第二壁面21呈凸曲面形状的情况相比，能够确保空间t1的空间较大。

本实施方式的第三壁面23呈凹曲面形状。由于像这样呈曲面形状，从而切屑容易稳定地在第三壁面23上流动。另外，第三壁面23呈曲面形状，从而能够确保空间t2的空间较大。

对于本实施方式的第三壁面23而言，在图6所示那样侧视观察刀架3的情况、或如图7所示那样剖视观察刀架3的情况下，第三壁面23中的前端侧的端部(图7中的左侧的端部)位于比后端侧的端部(图7中的右侧的端部)靠下方的位置。另外，如图10所示，第三壁面23随着从另一方的侧面侧朝向一方的侧面侧而向下方倾斜。具体地说，在剖视观察刀架3的情况下，第三壁面23中的一方的侧面侧的端部(图10中的右侧的端部)位于比另一方的侧面侧的端部(图10中的左侧的端部)靠下方的位置。

在剖视观察刀架3的情况下，第三壁面23中的一方的侧面侧的端部位于比另一方的侧面侧的端部靠下方的位置，因此切屑容易向一方的侧面侧流动。在开始切削被切削件的阶段，在刀架3中的比供镶刀5安装的部分靠后端侧的部分，在一方的侧面侧与被切削件之间确保空间。因此，在该阶段，能够使切屑在刀架3中的位于上述的后端侧的部分的一方的侧面侧与被切削件之间流动。

第三壁面23具有：位于前端侧的第一区域23a；以及位于后端侧的第二区域23b。第一区域23a随着从第二壁面21朝向刀架3的后端侧而向下方倾斜。第二区域23b随着从第一区域23a朝向刀架3的后端侧而向上方倾斜。由于具有上述的第一区域23a，因此能够确保空间t2的空间较大。另外，在继续进行切削加工的阶段，容易在刀架3的上方确保空间。在该阶段，由于具有上述的第二区域23b，因此能够容易地使切屑向刀架3的上表面侧流动。

这样，能够根据切削加工的阶段，向更容易排出切屑的方向排出切屑，因此能够在从开始进行切削加工的阶段至切削加工结束的阶段的较大范围内稳定地向外部排出切屑。

另外，对于本实施方式的第三壁面23而言，与位于刀架3的前端侧的端部相比，位于刀架3的后端侧的端部距下表面的高度高。由此，能够在第三壁面23处稳定地控制行进至空间t2的切屑的行进方向。

另外，如图7所示，在第三壁面23的下方延伸有狭缝31，但由于第三壁面23采用上述的结构，从而能够将狭缝31构成为随着从刀架3的前端侧朝向刀架3的后端侧而向上方倾斜。因此，能够进一步加厚头部9中的位于狭缝31的下方的部分的壁厚，因此能够进一步提高刀架3的耐久性。

另外，本实施方式的第三壁面23呈凹曲面形状且具有第一区域23a以及第二区域23b。此时，在与从一方的侧面侧朝向另一方的侧面侧延伸的假想直线正交的剖面、即与第二中心轴正交的剖面中，第一区域23a的曲率比第二区域23b的曲率大。由此，能够进一步加厚头部9中的位于狭缝31的下方的部分的壁厚。

另外，本实施方式中的头部9还具有凹形状的第五壁面25，该第五壁面25位于一方的侧面侧且位于比槽11靠后端侧的位置，从第三壁面23朝向下方延伸。在具有这种第五壁面25的情况下，能够使向第三壁面23的一方的侧面侧流动的切屑向第五壁面25流入。因此，即使在继续进行切削加工而使刀架3的一方的侧面侧与被切削件之间的空间变窄的情况下，也能够使切屑通过第五壁面25而向刀架3的下表面侧排出。因此，能够更加稳定地向外部排出切屑。

在刀架3的内部设置有供冷却液流动的贯通孔，前端侧在第五壁面25开口。贯通孔的前端侧的开口部27的位置不特别限定于第五壁面25。在进行切削加工时，从前端侧的开口部27放出冷却液。冷却液主要被用于对切削刃13以及被切削件进行冷却，但也具有用于使切屑向刀架3的后端侧流动的作用。

作为冷却液，例如根据被切削件的材质而适当选择使用非水溶性油剂或者水溶性油剂。作为非水溶性油剂，例如可以列举油性类型、非活性极压类型或者活性极压类型等油剂。另外，作为水溶性油剂，可以列举乳液、调水型或者溶解型等油剂。

本实施方式的头部9还具有螺纹孔29，该螺纹孔29位于比槽11靠后端侧的位置，从上鄂部15设置至下鄂部17。固定螺钉33安装于该螺纹孔29中。通过将该固定螺钉33拧紧，上鄂部15与下鄂部17相互接近，因此镶刀5被上鄂部15以及下鄂部17紧固。由此，将镶刀5固定于刀架3。

需要说明的是，在本实施方式的切削镶刀5中，通过固定螺钉33将镶刀5固定于刀架3，但不限于这种方式。例如，完全可以使用公知的夹持结构将镶刀5固定于刀架3。

如上述那样，本实施方式的刀架3呈棒形状，且具备位于后端侧的刀柄部7、以及位于比刀柄部7靠前端侧且供具有切削刃13的镶刀5安装的头部9。

另外，头部9具有：上鄂部15以及下鄂部17，其位于前端且相互对置；槽11，其位于上鄂部15与下鄂部17之间，供镶刀5以切削刃13从与第一中心轴o1正交的方向上的一方的侧面侧突出的方式安装；平坦的第一壁面19，其从上鄂部15的上表面的一方的侧面侧的端部朝向另一方的侧面侧延伸，随着朝向另一方的侧面侧而向上方倾斜；第二壁面21，其位于比第一壁面19靠后端侧且位于一方的侧面侧的位置，随着朝向刀架3的后端侧而向上方倾斜；凹形状的第三壁面23，其位于比第二壁面21靠后端侧的位置；以及第四壁面24，其位于比第三壁面23靠刀架3的后端侧的位置，随着远离第三壁面23而向上方倾斜。而且，第三壁面23从第二壁面21的上端朝向下方凹陷，且第四壁面24位于比第二壁面21的上端靠上方的位置。

另外，本实施方式的切削工具1具备：上述方式的刀架3、以及安装于槽11的具有切削刃13的镶刀5。因此，能够在切削加工中稳定地向外部排出切屑。

接下来，利用附图对本发明的一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101进行切削加工而制成。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101旋转的工序；

(2)使以上述实施方式为代表的切削工具1的切削刃13与旋转的被切削件101接触的工序；以及

(3)使切削工具1从被切削件101离开的工序。

更具体地说，首先，如图14所示，使被切削件101绕轴o3旋转，并且使切削工具1相对接近被切削件101。接下来，如图15所示，使切削工具1的切削刃13与旋转的被切削件101接触，对被切削件101进行切削。然后，如图16所示，使切削工具1远离被切削件101。

在本实施方式中，在将轴o3固定并使被切削件101旋转的状态下使切削工具1向x1方向移动从而接近被切削件101。另外，在图15中，通过使镶刀的切削刃13与旋转的被切削件101接触，从而对被切削件101进行切削。另外，在图16中，在使被切削件101旋转的状态下使切削工具1向x2方向移动从而远离被切削件201。

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1运动，从而使切削工具1与被切削件101接触、或者使切削工具1从被切削件101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101接近切削工具1。同样地，也可以在(3)的工序中，使被切削件101远离切削工具1。在继续切削加工的情况下，反复进行维持使切削工具101旋转的状态并使镶刀的切削刃13与被切削件101的不同部位接触的工序即可。

需要说明的是，作为被切削件101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...切削工具

3...刀架

5...切削镶刀(镶刀)

7...刀柄部

9...头部

11...镶刀槽(槽)

13...切削刃

15...上鄂部

17...下鄂部

19...第一壁面

21...第二壁面

23...第三壁面

23a...第一区域

23b...第二区域

24...第四壁面

25...第五壁面

27...开口部

29...螺纹孔

31...狭缝

33...固定螺钉

101...被切削件