专利名称：不重磨刀片以及不重磨式旋转切削工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在不重磨式旋转切削工具(以下，简称为旋转切削工具)的工具主体上并构成该旋转切削工具的切削刃的不重磨刀片(以下，简称为刀片)，以及安装所述刀片的旋转切削工具。
背景技术：
作为这种刀片以及旋转切削工具，例如，在专利文献1中提出了在具有圆筒形保持器(工具主体)以及切削插入件(刀片)的旋转式铣刀(旋转切削工具)中使用的设有在插入件的前倾面和后隙面之间限定的至少一个切削缘(主切削刃)的切削插入件中，使前倾面和后隙面连续弯曲，结果，根据圆筒形保持器确定的前角和后角，即在安装于工具主体上的安装状态下的前角和后角沿切削缘的长度，实质上不变的切削插入件以及旋转式铣刀。另外，本发明的发明人等在专利文献2中还提出了一种刀片以及装有这种刀片的旋转切削工具，其中，所述刀片的形成方式为与形成在前倾面角部的刀尖部的切削刃一端相连形成的主切削刃具有与刀尖部的切削刃相连的锥形切削刃以及与该锥形切削刃的刀尖部相反一端的接合点相连的弯曲切削刃，其中的弯曲切削刃是以使刀尖部位于前端外侧上的方式将该刀片安装在工具主体上的状态、包含在以所述工具主体的转动轴线为中心轴线的规定的圆筒面上的方式形成的，同时，圆锥切削刃随着从所述弯曲切削刃向刀尖部接近而从圆筒面接近其内侧。
特开平2-298414号公报[专利文献2]特开2003-334716号公报发明内容但是，在专利文献1记载的刀片以及旋转切削工具中，由于上述切削缘是弯曲的，并且以与铣刀的插入件的轴向前角对应的角度形成与构成所述切削缘的转动表面的缸体交叉的平面的弯曲侧部部分，即，以位于以旋转切削工具的转动轴线为中心的圆筒面和与其成恒定的所述轴向前倾角而交叉的平面的交叉棱线上的方式形成主切削刃，因此，主切削刃安装在工具主体上的状态下，仍形成恒定的上述轴向前倾角，并且从沿上述平面的方向侧视时呈直线状。因此，通过主切削刃生成的切屑一边完全碰撞在前倾面上，一边流出，从而切屑分离不良，在导致切削阻力增大的同时，特别是在高速切削铝那样的延展性高的金属材料时，会对在主切削刃的前端侧(专利文献2中的刀尖部侧)的位于所述圆筒面外侧的材料进行啃削以牵拉难以分离的切屑，因此，会出现刀片越过所述圆筒面而咬入外周侧的倾向，主切削刃的转动轨迹不能正确地形成以旋转切削工具的转动轴线为中心的圆筒面，反而会损坏加工面的垂直度。
然而，关于这一点，根据专利文献2中记载的刀片以及旋转切削工具，由于所述锥形切削刃是随着接近刀尖部，从含有弯曲切削刃的上述圆筒面向其内侧接近形成的，因此，即使在高速切削所述延展性高的金属材料时，仍能抑制以伴随排出其它部分的切屑而牵拉的方式对相对于刀片前端的刀尖部位于外周侧的材料进行啃削而使刀片前端部切入外周侧的倾向，从而能够切削表面品质较高的垂直加工面。另外，在该专利文献2中记载了在使上述弯曲切削刃向工具主体的转动方向凸起的同时，伴随着与尖端部分离，以与刀片下表面(安装面)的距离逐渐减小的方式形成所述弯曲切削刃，因此，即使对于所述延展性高的金属材料而言，也能良好地分离切屑而进行高速切削。
可是，在如所述专利文献1，2那样，在以旋转切削工具的工具主体转动轴线为中心的圆筒面上含有主切削刃或主切削刃中的弯曲切削刃的方式构成的刀片中，例如，所述刀片不能以良好精度安装在工具主体上，并且，在所述圆筒面上不能正确地含有弯曲切削刃的情况下，将弯曲切削刃绕上述轴线的转动轨迹投影在含有所述轴线的平面上的投影线相对于应含有该弯曲切削刃的圆筒面倾斜设置，则会损坏垂直加工面的精度。特别是，在弯曲切削刃不能以正确包含在所述圆筒面上的方式设置时，例如，为了形成比主切削刃的有效切削刃深的垂直加工面，在以相当于每一所述切削刃长度阶段性地使旋转切削工具向其转动轴线方向的前端侧移动而进行切削时，虽然在各个阶段均能够使被切削的各个垂直加工面具有高表面质量，但是，在相邻的垂直加工面之间的连接处台阶差明显，以致在切削后需要进行精加工。这种情况，例如在切削时工具主体产生弯曲，在各段切削时含有弯曲切削刃的上述圆筒面彼此不一致的情况也是相同的。
另外，在专利文献2中记载的刀片上，所述弯曲切削刃和锥形切削刃在其接合点处，各切线形成规定角度并相连，因此，由于由两个切削刃形成的切屑以接合点为界向不同的方向生长且不易分离，因此，由于弯曲切削刃形成的切屑，不能进一步牵拉位于刀尖部外周侧的材料，相反，若不如上所述那样，以包含在所述圆筒面上的方式正确地设置弯曲切削刃，则在使旋转切削工具阶段性移动而进行切削时会导致垂直加工面彼此的连接处易于更为明显。另外，专利文献2还披露了随着一边使所述弯曲切削刃向工具主体的转动方向凸起，一边离开刀尖部，其与刀片下表面(安装面)的距离逐渐减小，因此，即使对于所述延展性较好的金属而言，也易于实现切屑分离从而能进行高速切削，但是，为了实现更高速的切削，还需进一步提高切屑分离性。
本发明是在这种背景下作出的，其目的在于提供一种刀片以及旋转切削工具，如上所述它们即使在使旋转切削工具阶段性地移动而形成深垂直加工面的情况下，各个加工面彼此间的接缝也不会明显，并且垂直加工面整体能够获得高精度和良好的表面质量，另外还能够进一步提高切屑分离性，从而可进一步提高切削速度。
为了解决上述课题以实现所述目的，本发明的刀片是一种不重磨刀片，在形成大致多角形平板状的刀片主体的一个多角形面上形成前倾面，在所述前倾面的角部形成角刃，所述角刃在与上述一个多角形面相对的俯视图中呈大致圆弧状，同时，在与所述角刃的一端相连的上述前倾面的边棱部上形成以上述刀片主体的侧面作为后隙面的主切削刃，在绕轴线转动的工具主体上，使所述前倾面朝向工具转动方向，使所述角刃位于所述工具主体的前端外周侧，并且，上述主切削刃以随着向后端侧接近而向上述转动方向的后方延伸的方式安装在所述工具主体的外周上，其特征在于与所述主切削刃相连的前倾面，设成随着向所述前倾面内侧接近而向着构成支承到所述工具主体上的支承面的上述刀片主体的另一其它端面侧接近的倾斜面，相对于所述支承面的倾斜角一方面从所述主切削刃的上述一端向另一端逐渐减小，另一方面，在安装到所述工具主体上的状态下，该前倾面形成的前角随着从所述主切削刃的所述一端向另一端逐渐减小之后，又逐渐增大，同时，所述主切削刃形成在上述俯视图中向所述前倾面外侧凸起的凸曲线状，同时，在与所述后隙面相对的侧视图中，也形成随着从与上述角刃一端相连的一端向另一端侧接近而凸起弯曲且朝向所述支承面侧的凸曲线状，在所述安装状态下，所述主切削刃绕所述轴线的转动轨迹的投影线，在其中间部平滑地与以所述轴线为中心的圆筒面接触，同时，形成随着朝向两端接近而向所述圆筒面内侧的凸圆弧状。另外，本发明的旋转切削工具的特征在于在绕轴线转动的工具主体上，安装所述刀片，以便使所述前倾面朝向工具的转动方向，并使所述角刃位于所述工具主体的前端外周侧，而且所述主切削刃在所述工具主体的外周，随着向后端接近而向所述转动方向的后方侧延伸。
这样，在以旋转切削工具的工具主体转动轴线为中心的圆筒面上含主切削刃，绕所述轴线的转动轨迹的投影线(向含该轴线的平面的投影线)随着接近其两端而形成从中间部圆滑接触的圆筒面向内侧的凸圆弧状，在俯视图中形成凸曲线状的刀片以及旋转切削工具中，即使将刀片从规定位置倾斜地安装在安装工具主体上，只要其倾斜是沿所述投影线形成的凸圆弧的方向，则复制在被切削的垂直加工面上的所述投影线本身不会变化。另一方面，虽然如上所述沿轴线方向使旋转切削工具阶段性地移动并进行切削时的加工面彼此间的接缝，成为复制了使所述凸圆弧状的投影线错开地在沿轴线方向上重合的断面人字形形状，但是，通过充分大地设定该投影线形成的圆弧的半径，也可以抑制其高度使其不太明显，同时，也可以使各个加工面形成更平坦的近似垂直面。而且，这样阶段性地移动时即使由于上述圆筒面彼此因工具主体的弯曲等而不一致，接缝也不会太大，故结果能够以高精度获得接缝不明显的高表面质量的垂直加工面。
上述主切削刃在与后隙面相对的侧视图上形成随着从其上述一端向另一端凸起弯曲且朝向支承面侧的凸曲线状，与此相伴与主切削刃相连的前倾面也同样形成凸起弯曲的凸曲线状，此外，由于在俯视图中主切削刃形成凸曲线状以便所述主切削刃的上述投影线形成凸圆弧状，因此，在通过所述主切削刃切削垂直加工面时，由于复制了所述投影线的凹状而使得大弯曲的切屑能在凸起弯曲的前倾面上流出。所以，可以更容易地从前倾面分离切屑地快速处理，从而能够促进更高速的切削地显著提高切削效率。这样，由于在侧视图中随着从一端向另一端凸起弯曲并朝向支承面侧的主切削刃以随着接近工具主体的后端部而向其转动方向的后方侧延伸的方式安装着，因此，在所述主切削刃的另一端，即在深进刀时使用的工具后端侧，能够加大其轴向前角，从而即使在所述深进刀时生成较宽的切屑，也能够维持优良的切屑分离性。
另外，在本发明的刀片中，与上述主切削刃相连的前倾面随着接近所述前倾面的内侧而形成向上述支承面侧接近的倾斜面，并且在旋转切削工具上将所述刀片安装在工具主体上的状态下的所述前倾面相对于主切削刃形成的前角(径向前角)设定在正棱侧，从而降低切削阻力。此时，由于形成所述倾斜面的前倾面相对于刀片主体的支承面的倾斜角一方面从主切削刃的上述一端向另一端逐渐减小，另一方面，使在这种安装状态下该前倾面形成的前角从所述主切削刃的上述一端向另一端逐渐减小之后又逐渐增大，因此，如上所述那样能够防止随着接近工具后端侧而向转动方向后方倾斜的主切削刃的上述前角的工具前端侧的一端与后端侧的另一端显著不同，且在前倾面内侧能以主切削刃的两端之间的部分更为凸出的方式使该前倾面沿主切削刃弯曲，因此，可以进一步提高切屑分离性。
此外，例如在所述垂直加工面的底侧形成与其正交的底面的情况下，通过使所述主切削刃的投影线的两端向所述圆筒面内侧的后退量中的在所述主切削刃的上述一端的后退量小于位于所述工具主体外周后端侧的所述主切削刃的另一端的后退量，也能够减小所述底面侧的垂直加工面从上述圆筒面向内侧接近的尺寸，因此，能够使这些垂直加工面与底面交叉的角部的周围成为更接近直角交叉的状态，从而能够获得更高质量的加工面。另外，如上所述那样如果在形成倾斜面的上述前倾面的内侧，在上述俯视图中以与所述主切削刃大致相等的间隔、沿所述前倾面的全周形成从该倾斜面向所述支承面侧凹入的断面呈凹圆弧状的凹面，则在前倾面上流过的切屑到达所述凹面之处，确实能够更易于分离切屑。
另一方面，与上述主切削刃相连的上述后隙面设有第1后隙面以及第2后隙面，其中，所述第1后隙面以与该主切削刃相连并随着向所述支承面侧接近而逐渐后退的方式倾斜，第2后隙面与所述第1后隙面的所述支承面侧相连并以大于该第1后隙面的倾斜角逐渐后退的方式倾斜，通过在上述侧视图中使这些第1、第2后隙面随着从所述主切削刃的一端向另一端侧接近而凸起弯曲并朝向所述支承面侧形成，特别是在使所述前倾面设成所述倾斜面的情况下，通过后角减小的上述第1后隙面能够确保主切削刃的刀尖角以防止破损等发生，同时，通过后角大于第1后隙面的第2后隙面可以充分确保通过所述主切削刃形成的所述垂直加工面之间的退刀量，并且，由于第1，第2后隙面与主切削刃相同，在侧视图中，以凸起弯曲的方式形成，因此，使第1，第2后隙面的宽度沿主切削刃的全长大致恒定可防止退刀量局部不足的情况发生。另外，一般在具有与后隙面形状吻合的内周面的冲压模的模具中，插入具有分别与前倾面和支承面形状相吻合的冲压面的上下冲头，在由这些模具的内周面和冲压面划分的内腔内压缩硬质合金等刀片原料粉末以形成粉末压模体，并对其进行烧结而制成这种刀片，此时若在所述后隙面上形成所述第1，第2后隙面，则用使粉末压模体的第2后隙面成形的模具内周面以及使前倾面成形的上冲头的冲头外周部分紧密地压缩原料粉末，这样，能够抑制对成形的粉末压模体进行烧结时的主切削刃部分的烧结变形，特别是还能获得这样的优点，即可得到所述主切削刃的精度较高的刀片。
另外，在与主切削刃相连的后隙面上形成这样的第1，第2后隙面的情况下，由于在上述主切削刃的至少上述一端侧，形成与所述第2后隙面相连、进一步与上述支承面侧相连且垂直于所述支承面的平面状第3后隙面，因此，与例如仅使从所述第2后隙面直至支承面随着接近支承面侧而逐渐后退的后隙面相比，在第2后隙面的靠近支承面侧，能够确保刀片主体侧面具有更大的壁厚。因此，在安装到工具主体上的状态下，能够确保位于所述转动方向侧且主切削刃中最初切入加工物中的上述主切削刃的一端侧具有特别高的切削刃强度，从而能够防止因进行这种切入时的冲击而导致在主切削刃一端侧或与其相连的角刃上发生破损。
图1为显示本发明的刀片的一个实施例的平面图。
图2为图1所示的刀片的侧视图。
图3为图1以及图2中的ZZ断面图。
图4为图3所示的断面图中主切削刃7周边的放大图。
图5为显示安装了图1所示的刀片的本发明的旋转切削工具的一个实施例的平面图。
图6为图5中所示的旋转切削工具的侧视图。
图7为图5中所示的旋转切削工具的正视图。
图8是显示使在图1所示的刀片安装状态下的主切削刃7的转动轨迹投影于含有轴线O的平面上的投影线之图。
图9为图6的刀片主体1的(A)XX断面图，(B)YY断面图，(C)ZZ断面图。
图10是表示用装有图1所示的刀片的旋转切削工具形成比有效切削刃长度深的垂直加工面时的主切削刃7的转动轨迹的投影线之图。
图11是显示用图1所示的刀片生成的切屑S的相当于图1以及图2中的ZZ断面的放大断面图。
具体实施例方式
图1～图4显示了本发明中刀片的一个实施例，图5～图9显示安装了所述实施例的刀片的本发明的旋转切削工具的一个实施例。本实施例的刀片，其刀片主体1用硬质合金等硬质材料形成大致四角形，更具体地说形成长方形的大致平行四边形的平板状，在其一个平行四边形面的外周侧形成前倾面2，同时，另一平行四边形面形成上述旋转切削工具支承到后述工具主体上的支承面3，另外，在4个侧面上还形成后隙面4，在上述前倾面2与所述后隙面4的交叉棱线部形成切削刃。在双方的平行四边形面中央开设沿其厚度方向贯通刀片主体1的剖面为圆形的安装孔5，支承面3形成沿与所述安装孔5的中心线垂直的方向延伸的平坦面，同时，刀片主体1本身绕其中心线形成180°回转的对称形状。
上述前倾面2外周的角部中，在位于上述一个平行四边形面的锐角端部分的角部，沿上述中心线C方向，在与所述一个平行四边形面相对的俯视图中，如图1所示，形成大约1/4的大致凸圆弧状的角刃6作为上述切削刃。另外，在与所述角刃6的一端6A相连的前倾面2的边棱部，沿上述一个平行四边形面的较长边部分，主切削刃7作为切削刃形成，同时，在角刃6的另一端6B上，副切削刃8沿上述一个平行四边形面的短边部分仍作为切削刃形成，这些主、副切削刃7，8在各个角刃6的两端6A，6A处相互平滑地连接。另外，在这些角刃6以及主、副切削刃7，8上，在与各个切削刃正交的断面中形成有与中心线C垂直的宽度极小的刀背。
此处，上述副切削刃8与角刃6的另一端6B相连的部分，在上述俯视图中形成与刀片主体1的纵向垂直的直线状，同时，在垂直于角刃6的共同中心线C的平面上延伸。另外，与该部分相对的、朝向位于上述一个平行四边形的钝角端部的角部的部分，以随着接近所述角部、在俯视图中以向刀片主体1内侧凹弯曲的方式凹入之后，又沿垂直于刀片主体1的长度方向延伸并到达该角部，在与该副切削刃8相连的后隙面4相对的侧面看时，在向该钝角端角部接近以描绘凸曲线并且向着支承面3侧的方式从上述一个平面后退后，由所述钝角端角部共同地延伸至位于比这一平面更靠支承面3侧的垂直于中心线C的另一平面上。另外，所述钝角端角部在上述俯视图上也形成大约1/4的大致凸圆弧状。
另一方面，上述主切削刃7在上述俯视图中，形成向上述前倾面2外侧即向刀片主体1外侧凸出的缓和凸曲线状，同时，在与所述主切削刃7相连的后隙面4相对的侧视图中，如图2所示，随着从与角刃6的一端6A相连的所述主切削刃7的一端7A向位于上述钝角端部处的另一端7B侧接近而形成缓慢地凸弯曲并朝向支承面3侧的凸曲线状。在所述主切削刃7的任意1个点处，所述主切削刃7在俯视图中形成的凸曲线的曲率半径大于主切削刃7在侧视图中形成的凸曲线在该1个点处的曲率半径，即，主切削刃7即使在任意部分，俯视的凸曲线均比侧视的凸曲线要平缓，另外，这些曲率半径远大于上述角刃6在俯视图中构成的凸圆弧的半径。
与这些角刃6以及主、副切削刃7、8相连的上述前倾面2如图3和4所示那样，在俯视图中随着向前倾面2的内侧接近，形成向支承面3侧接近的倾斜面，朝所述内侧方向的前倾面2相对于支承面3的倾斜角大致恒定，因此，在沿朝该内侧方向的方向与切削刃(角刃6以及主、副切削刃7，8)交叉的断面中，前倾面2呈倾斜于支承面3的大致直线状。但是，其中与主切削刃7相连的前倾面2是以相对于所述支承面3的倾斜角随着从所述主切削刃7的上述一端7A向另一端7B逐渐减小的方式形成的，并且其减小率在从所述主切削刃7的一端7A向另一端7B逐渐减小之后又从中途逐渐增大。并且，在刀片主体1的表面中，至少对前倾面2、最好对上述一个平行四边形面的整体实施研磨精加工。
这样，在形成倾斜面的前倾面2的更内侧，如上所述那样由断面呈大致直线状的所述倾斜面，形成如图4所示、形成与倾斜面构成的直线交叉成钝角、且相对于所述前倾面向上述支承面3侧凹入的断面呈凹圆弧状的凹面9。在俯视图中，该凹面9以使形成前倾面2的刀片主体1的上述一个平行四边形面的俯视时的外周形状大概减小1圈的形状尺寸，沿整个周面形成于前倾面2内侧，并且该凹面与切削刃的中心线C方向的凹凸前倾面2的起伏相一致且沿周边在该中心线C方向上起伏而连续地形成，以使距离与上述断面的前倾面2的交点的深度大致恒定。
该凹面9中沿主切削刃7的部分是以与所述主切削刃7间隔大致相等地延伸方式形成的，因此，与该凹面9间的主切削刃7相连的前倾面2的宽度(沿垂直于中心线C的平面的宽度)W除了两个端部7A、7B的周边以外，均是大致恒定的。另外，沿所述主切削刃7的部分，凹面9的宽度也大致是恒定的。与所述恒定的主切削刃7相连的前倾面2的宽度W最好为0.5mm～0.8mm左右的狭窄宽度，在本实施例中为0.6mm。对此，角刃6以及与其相连部分的副切削刃8内侧的前倾面2以及凹面9的宽度大于主切削刃7的内侧部分。所述凹面9的内侧一旦隆起后，在中心线C方向，成为与位于主切削刃7的两个端部7A，7B之间的该中心线C垂直的平面状凸起面10，安装孔5的所述一个平行四边形面侧的开口部形成在该凸起面10内。
另一方面，形成于刀片主体1侧面的后隙面4并未形成沿刀片主体1的全周，在从所述角刃6～8至支承面3之间向刀片主体1外侧倾斜并凸出的形状。其中，与上述角刃6以及副切削刃8相连的后隙面4形成倾斜面，该倾斜面沿刀片主体1的周边方向，与在上述俯视图中如上述那样凹凸弯曲的这些角刃6以及副切削刃8的形状相吻合地进行凹凸弯曲，另一方面，其在从上述角刃6以及副切削刃8向支承面3接近的方向上，向刀片主体1的内侧逐渐后退。
对此，在与上述主切削刃7相连的后隙面4上，在其主切削刃7侧，从主切削刃7的上述一端7A至另一端7B形成有第1后隙面4A以及第2后隙面4B，其中，所述第1后隙面4A以与该主切削刃7相连并向支承面3侧逐渐后退的方式倾斜，第2后隙面4B与所述第1后隙面4A的支承面3侧相连并以大于该第1后隙面4A的倾斜角逐渐后退的方式倾斜。通过这些第1，第2后隙面4A，4B，在与所述主切削刃7相连的后隙面4的主切削刃7侧，如图3以及图4所示，在外周侧形成有比支承面3侧更加凸出的台阶部。此处，这些第1，第2后隙面4A，4B在沿主切削刃7的方向上，在俯视图中，与所述主切削刃7形成的上述平缓凸曲线一致地在刀片主体1外侧形成平缓凸起的凸曲面形状，以便伴随着从该主切削刃7的一端7A向另一端7B接近，各个倾斜角逐渐增大，即，与一端7A相比，另一端7B以更大程度倾斜并且向支承面3侧后退到刀片主体1的内侧。
另外，这些第1，第2后隙面4A，4B在从主切削刃7向支承面3接近的方向上，分别以恒定倾斜角向刀片主体1的内侧后退，因此，在与主切削刃7正交的断面中，如图3以及图4所示，呈直线状。另外，这些第1，第2后隙面4A，4B的宽度(中心线C方向的宽度)，分别在从主切削刃7的一端7A向另一端7B接近的范围内是大致恒定的，因此，这些第1，第2后隙面4A，4B也与主切削刃7一样，在上述侧视图中，如图2所示，随着从其一端7A向另一端7B逐渐凸起弯曲并逐渐向支承面3侧延伸。
另外，与所述主切削刃7相连的后隙面4的支承面3侧，以比上述第2后隙面4B小的恒定倾斜角(与第1后隙面4A大致相等的倾斜角)形成向支承面3侧逐渐后退的倾斜平面，即沿主切削刃7的方向也笔直延伸的平面，从而形成安装到后面所述的工具主体上时的约束面4C。此处，该约束面4C的主切削刃7侧的缘部在上述侧视图中，如图2所示，从主切削刃7的一端7A向另一端7B垂直于中心线C延伸(平行于支承面3延伸)，同时，在到另一端7B的中途，如上所述，在侧视图中，随着从上述一端7A向另一端7B接近而凸起弯曲，并且与逐渐朝向支承面3侧的第2后隙面4B的支承面3侧的缘部交叉。
因此，在这些第2后隙面4B的支承面3侧的缘部与约束面4C的主切削刃7侧的缘部之间，在比这些缘部彼此的交点更靠主切削刃7的一端7A侧，以与第2后隙面4B进而与支承面3侧相连的方式形成有在侧视时随着向所述一端7A侧接近中心线C方向的宽度逐渐变宽的间隙部分。并且，所述间隙部分形成与支承面垂直的平面状，从而形成本实施例中的第3后隙面4D，约束面4C在其上述主切削刃7侧的缘部与第3后隙面4D交叉成钝角，由于所述缘部如上所述，垂直于中心线C延伸，因此，在本实施例中，这些约束面4C和第3后隙面4D在从主切削刃7的一端7A向另一端7B侧的方向上相互平行延伸。
这样构成的本实施例的刀片如图5～图7所示，可装卸地安装在工具主体11上构成本实施例的旋转切削工具。所述工具主体11用钢材等、形成以轴线O为中心的大致圆柱状，将其后端侧(图5以及图6中的上侧)夹持在机床的主轴等上并使其绕轴线O向工具转动方向T转动，在切削中使用。此处，在所述工具主体11的前端部外周形成有在其前端面开口并向后端侧延伸的容屑槽12，另外，在朝向所述容屑槽12的转动方向T侧的壁面前端侧形成有刀片安装座13，在所述刀片安装座13上安装上述实施例的刀片的刀片主体1。另外，所述容屑槽12如图6所示，以随着向工具主体11的后端侧靠近，而向转动方向T凸起弯曲并向转动方向T后方延伸的方式形成。
上述刀片安装座13由以下部分构成在从容屑槽12的上述壁面向转动方向T的后方侧进一步凹入形成的凹部处，向所述工具转动方向T、随着接近工具后端侧而向转动方向T后方倾斜的、形状与支承面3大致相同的平面状的安装座底面13A，以屹立在所述安装座底面13A的工具后端侧并与上述壁面相连的方式朝向工具外周侧的安装座壁面13B，以及以屹立在所述安装座底面13A的工具内周侧并朝向工具外周侧的安装座壁面13C构成。另外，在安装座底面13A的中央形成有拧入穿过刀片主体1的上述安装孔5的紧固螺钉14的螺纹孔(图中省略)，同时，安装座壁面13B，13C的形状以及相对于安装座底面13A的倾斜角，分别与刀片主体1的副切削刃8相连的后隙面4的形状以及相对于支承面3的倾斜角，以及与主切削刃7相连的后隙面4中上述约束面4C的形状以及相对于支承面3的倾斜角相吻合。
在所述刀片安装座13上，所述刀片主体1，使形成上述前倾面2的一个平行四边形面朝向工具转动方向T并使支承面3支承于安装座底面13A上，另外，使与1个副切削刃8相连的后隙面4接触安装座壁面13B，使与通过角刃6与所述1个副切削刃8交叉的1个主切削刃7相连的后隙面4的约束面4C接触安装座壁面13C，从而约束绕中心线C的转动，然后用上述紧固螺钉14固定安装。在上述安装座壁面13B和安装座壁面13C交叉的角部形成凹处，其用以防止上述1个主切削刃7和副切削刃8交叉的1个角刃6以及与其相连的后隙面4的干涉。
因此，在这样安装的刀片主体1中，使与上述1个角刃6相反的角刃6位于工具主体11的前端外周侧，并且一端7A与所述角刃6的一端6A一致的主切削刃7以随着向后端侧接近而向转动方向T的后方延伸的方式安装在工具主体11的前端外周侧。另外，与所述角刃6的另一端6B相连的副切削刃8以位于与工具主体11的轴线O垂直的平面上的方式设置。并且，在上述实施例的刀片中，在安装到所述工具主体11上的安装状态下，在所述工具主体11前端部外周延伸的主切削刃7，向含有绕上述轴线O转动的转动轨迹的该轴线O的平面的投影线如图8所示，在其一端7A和另外一端7B的中间部7C与以该轴线O为中心的圆筒面P圆滑地接触，同时，形成随着分别接近其两端即一端7A和另一端7B而朝向所述圆筒面P内侧凸出的凸圆弧状。
即，在上述实施例的刀片中，如上所述以随着向工具主体11后端侧接近而朝转动方向T后方延伸的方式，设置刀片主体1的在上述俯视图中向前倾面2外侧凸出的凸曲线状的主切削刃7，从而安装刀片主体1，由此，并不像专利文献1的切削缘和专利文献2的弯曲切削刃那样，在以轴线O为中心的圆筒面P上含有所述主切削刃，即，其投影线不与含有轴线O的上述平面中圆筒面P形成的平行于轴线O的直线相一致，而是如图8所示，形成在所述中间部7C处从圆筒面P的内侧与所述直线接触的凸圆弧。另外，所述主切削刃7的投影线构成的凸圆弧的半径R形成得足够大，同时，这样形成凸圆弧的主切削刃7的投影线的两端向圆筒面P内侧接近的后退量，设成所述主切削刃7的上述一端7A的后退量A小于另一端7B的后退量B，例如，如上所述，将与所述主切削刃7相连的上述前倾面2的宽度W设为0.6mm的本实施例中，后退量B为0.02mm左右，后退量A为0.01mm左右，设为大约1/2。
另外，在上述实施例的刀片中，与所述主切削刃7相连的前倾面2相对于支承面3的倾斜角如上所述，虽设成随着从主切削刃7的上述一端7A向另一端7B逐渐减小，但其减小率随着从一端7A向另一端7B减小之后，又从中途逐渐增大，这种刀片主体1的支承面3支承并安装在随着向工具主体11的后端侧接近而向转动方向T后方倾斜的刀片安装座13的安装座底面13A上，由此，在这种安装状态下，该前倾面2形成的前角在随着从主切削刃7的一端7A向另一端7B逐渐减小之后，又逐渐增大。即，如图9中所示的断面，在切削刃7的一端7A，两端部7A、7B的大致中间以及另一端7B的前倾面2的前角a，β，γ满足a＞β＜γ的关系。但是，在所述图9中，由于所述主切削刃7的上述投影线形成上述凸圆弧状，因此，主切削刃7的一端7A和另一端7B的切削刃外径分别小于为上述后退量A，B两倍的中间部7C的外径D。
在本实施例的旋转切削工具中，在工具主体11前端部沿周向以等间隔并且绕轴线O转动对称地形成多个(图中为3个)容屑槽12以及刀片安装座13，在这些刀片安装座13上分别以其切削刃(角刃6，主切削刃7以及副切削刃8)的转动轨迹相互一致的方式安装刀片主体1。另外，在工具主体11上，从后端侧、沿轴线O形成冷却剂供给孔11A，所述冷却剂供给孔11A在工具主体11的前端部分岔，以朝向刀片主体1的上述前倾面2的方式在各个容屑槽12的内壁面上开口。另外，至少含有容屑槽12内壁面的工具主体11顶端部表面通过车削加工、研磨以及抛光，使表面光洁度达到3.2μm以下，另外，还实施镀Ni等或施加DLC，WCC，MoS2，CrN，Tin，Al2O3等润滑性涂层。另外，在工具主体11的外周面或前端面，通过激光标记等标记或刻印等形式显示根据标准刀片测定上述切削刃外径D的尺寸。
在具有这种结构的刀片以及旋转切削工具中，由于其主切削刃7不是如上述专利文献1的切削缘或专利文献2的弯曲切削刃那样，包含在以工具主体11的轴线O为中心的上述圆筒体面P上，而是绕所述轴线O的旋转轨迹的投影线随着接近两端部7A，7B而形成从所述圆筒面P向内侧的凸圆弧状，因此，即使刀片主体1在上述俯视图中以主切削刃7从规定位置倾斜的方式安装在工具主体11上，所述倾斜也是沿上述投影线形成的凸圆弧的方向，所述投影线即主切削刃7的转动轨迹本身不会发生很大的变化，所以，能够形成所希望的垂直加工面。特别是，如本实施例那样，使紧固螺钉14穿过穿设在刀片主体1的厚度方向上的安装孔5并通过拧入而固定在工具主体11上的刀片，不管是否抵接上述安装座壁面13B，13C，均易于绕所述安装孔5的中心线C倾斜安装刀片，由于所述倾斜大致是沿投影线形成的凸圆弧的方向，因此，能够防止显著降低垂直加工面的精度。
另外，在形成大于所述主切削刃7的有效切削刃长度的较深垂直加工面的情况下，如上所述，使工具主体11阶段性地向所述轴线O方向的前端侧移动并进行切削以顺次下挖垂直加工面，在这种情况下，由具有上述结构的刀片以及旋转切削工具形成的垂直加工面形成使主切削刃7的上述投影线构成的凸圆弧向轴线O方向偏移而复制的形状。因此，各段垂直加工面彼此的连接点Q形成了在之前的切削中从由主切削刃7的一端7A侧形成的上述圆筒面P向其内侧后退的部分、以及在之后使工具主体11移动的切削中、从由主切削刃7的另一端7B侧形成的同样从圆筒面P向其内侧后退的部分相重合的形状，即如图10所示，呈现使凹圆弧彼此作为两个斜面的断面为人字形的形状，但是，如上所述，通过非常大地设定主切削刃7的投影线形成的圆弧的半径R，便能够极大地减缓该断面形成的人字形斜面的倾斜度，以抑制其高度，从而能够形成接近沿上述圆筒面P的平坦面彼此连续的断面形状。
因此，根据上述刀片以及旋转切削工具，即使在这样阶段性地形成较深的垂直加工面时，也能够使各段垂直加工面彼此的连接点Q较大可防止形成沿工具主体11的送进方向延伸的筋，从而能够形成没有明显连接点Q的表面质量高的垂直加工面。而且，在使工具主体11阶段性移动的情况下，由于切削时的负荷等会使所述工具主体11发生弯曲，因此，即使在各阶段的切削中，上述圆筒面P彼此会发生偏移而无法完全一致，上述连接点Q仍保持上述断面的凹圆弧彼此重合的形状，从而使人字形的高度或斜面的倾斜不会太显著，因此，即使所述工具主体11产生弯曲，也能够防止连接点Q明显，从而可以形成表面质量较高的高精度垂直加工面。
另外，本实施例的刀片以及旋转切削工具，在上述主切削刃7的投影线上从上述圆筒面P后退至内侧的所述两端7A，7B中，从设置在工具主体11外周前端侧上的一端7A的圆筒面P的后退量A小于从设置在后端侧的另一端7B的后退量B。然而，在如上所述那样切削的垂直加工面的底侧(工具主体11的前端侧)上，通过角刃6与主切削刃7相连的上述副切削刃8，在如图10所示形成与该垂直加工面正交的底面时，若与角刃6或所述副切削刃8相连的主切削刃7的一端7A如上所述、从圆筒面P向内侧后退，则不可避免这些垂直加工面与底面交叉的角部也从圆筒面P向内侧倾斜，但由于能够如上述那样减小所述一端7A侧的主切削刃7的后退量A，因此，能够减小所述角部从圆筒面P向内侧后退的尺寸和倾斜，使垂直加工面与底面更接近直角交叉的状态。因此，根据本实施例，即使这样在垂直加工面的底部形成底面的情况下，仍可以获得更高质量的加工面。
另一方面，在与上述后隙面4相对的侧视图中，上述刀片的主切削刃7随着从其上述一端7A向另一端7B侧接近而凸起弯曲并且形成向支承面3侧的凸曲线状，由于所述支承面3支承的刀片安装座13的安装座底面13A像上述那样倾斜，故以随着接近工具主体11的后端侧而向其转动方向T的后方侧延伸的方式安装所述主切削刃7。因此，在使用了大致整个上述有效切削刃长度进行的深进刀时，由于能够在工具后端侧的主切削刃7的另一端7B侧加大其轴向前角，因此，即使在进行所述深进刀时生成宽度较大的切屑时，仍可以快速使切屑与前倾面2分离并进行处理。
像这样随着主切削刃7在俯视图中形成凸曲线状，与所述主切削刃7相连的上述前倾面2也同样形成向转动方向T凸起弯曲的凸曲线状，而在具有上述结构的刀片以及旋转切削工具中，由于所述主切削刃7除了在上述俯视图中形成凸曲线状以外，上述投影线也形成了构成凸曲线的圆弧，因此，通过所述主切削刃7生成的切屑呈现出中间部7C侧相对于主切削刃7的两端7A，7B侧凹入的更大弯曲的断面凹状。即，根据具有上述结构的刀片以及旋转切削工具，呈凹状的更大弯曲的切屑由于使其最凹部分沿着凸状前倾面2的最凸的部分在该前倾面2上流出，能够更容易使切屑与前倾面2分离，因此，如上所述，在另一端7B侧可加大轴向前角，而且，例如即使在深进刀、高速切削中，仍能够可靠地防止切屑堵塞或咬入等现象的严重，因此，可以进一步提高切削效率。
另外，与所述主切削刃7相连的前倾面2向其内侧也形成向支承面3接近的倾斜面，由此也能够将前倾面2的径向前角设定为正角侧，因此，即使在进行上述深进刀、高速切削时，仍能降低切削阻力，从而能够防止因切削阻力而导致在工具主体11上发生弯曲或振动。并且，由于所述前倾面2的宽度W，在本实施例中也如上所述那样形成较小的宽度，因此，能够进一步减小切削阻力。另外，成为该倾斜面的前倾面2向其内侧构成的倾斜角，相对于支承面3从主切削刃7的一端7A向另一端7B逐渐减小，因此，能够防止上述前角(径向前角)在工具前端侧的主切削刃7的一端7A与后端侧7B处显著不同，从而能够通过稳定的切屑生成而进行顺利切削。
一方面，所述前倾面2的倾斜角在将刀片主体1安装在工具主体11上的状态下，如图9所示，从一端7A向另一端7B，一旦由前角a逐渐减小并成为前角β，之后逐渐增大而在另一端7B成为前角γ，因此，如上所述，能够实现稳定的切屑的生成，并且在所述前倾面2的内侧，像上述那样能够使凸弯曲的所述前倾面2这样进行弯曲，即与主切削刃7的两端7A，7B的内侧相比，其两端之间部分的内侧形成更大的凸起。因此，由于通过上述投影线形成凸圆弧状的主切削刃7生成的更凹的切屑，向内侧在弯曲成更大凸状的前倾面2上流过，因此，能够进一步提高切屑的分离性，即使在高速切削延展性较高的铝等金属材料的情况下，仍可以获得优良的切屑处理性。若所述前角最小的位置与接触主切削刃7的投影线的上述圆筒面P的中间部7C相一致，效果则更明显。
除此之外，在本实施例中，在所述前倾面2的更内侧，沿前倾面2的全周面形成从该前倾面2构成的上述倾斜面向支承面3侧凹入的断面呈凹圆弧状的凹面9，所述凹面9以在主切削刃7的内侧，在上述俯视图中与主切削刃7大致等间隔地沿该主切削刃7延伸的方式形成。因此，如图11所示，由于在上述前倾面2上流动的切屑S在到达所述凹面9之处强制性地与前倾面2分离，因此，可以进一步提高可靠的切屑分离性。另外，特别是在本实施例中，所述凹面9在前倾面2的内侧，沿上述一个平行四边形面的整个周面形成，因此，即使对于由角刃6或副切削刃8生成的切屑而言，仍可以促进优良的切屑分离性的提高。
另一方面，在本实施例中，在与上述主切削刃7相连的后隙面4上，在其主切削刃7侧，形成第1后隙面4A以及第2后隙面4B，其中，所述第1后隙面4A与该主切削刃7相连并以向支承面3侧接近而减小的倾斜角逐渐后退地倾斜，所述第2后隙面4B与所述第1后隙面4A的支承面3侧相连并以大于所述第1后隙面4A的倾斜角逐渐后退地倾斜，因此，通过在主切削刃7的刀尖侧减小倾斜度且后角也减小的上述第1后隙面4A，能够确保刀尖角，特别是如本实施例那样，在随着前倾面2向内侧接近而形成向支承面3接近的倾斜面时，能够防止在所述刀尖部分产生破损等。与此相比，由于在离开该刀尖的一侧，通过以较大程度倾斜的第2后隙面4B能够确保充分的退刀量，因此，能够防止因与上述垂直加工面的所谓二次接触而增大切削阻力的现象发生。并且，由于这些第1，第2后隙面4A，4B与主切削刃7相同，在侧视图中，随着从所述主切削刃7的一端7A向另一端7B接近而凸起弯曲并朝向支承面3侧形成，因此，如图2所示，在所述主切削刃7的整个长度范围内，能够使第1，第2后隙面4A，4B距离主切削刃7的宽度相互保持大致恒定，从而能防止例如第1后隙面4A局部变宽而发生上述二次接触，或相反，第1后隙面4A的宽度局部变窄而容易发生破损等事故。
另外，像上述那样在用硬质合金等形成所述刀片主体1时，上述后隙面4是这样形成的，即将形成于冲压模的模具侧的内腔内周面设成与所述后隙面4相对应的形状，由上下冲头压缩填充在内腔中的硬质合金等原材料粉末、并对所得的粉末成形体进行烧结而成形，但是，如本实施例那样，在后隙面4设有第1、第2后隙面4A，4B并且在后隙面4的主切削刃7侧形成有向外周侧更为凸出的台阶部的情况下，在压缩上述原料粉末时，在与形成所述台阶部的内腔内周面的第2后隙面4B对应的部分以及与前倾面2对应的上冲头的冲头面之间，能够更为紧密地压缩原料粉末。因此，若对如此压缩而成的粉末成形体进行烧结，则能够抑制在这样紧密压缩而成的主切削刃7周边的台阶部因烧结所产生的变形，能够获得具有理想尺寸、形状的主切削刃7的刀片主体1，因此，本实施例特别能够提供在所述主切削刃7上具有高精度的刀片，并且能够进一步实现由该主切削刃7产生的上述效果。
在本实施例中，在主切削刃7的上述一端7A侧，在像这样呈台阶状地形成的第1，第2后隙面4A，4B的支承面3侧，形成与以大倾斜角(后角)倾斜的第2后隙面4B相连并垂直于支承面3的第3后隙面4D，所述第3后隙面4D至支承面3之间形成以随着向支承面3侧接近而向刀片主体1内侧后退的方式倾斜的约束面4C，例如，与如主切削刃7的另一端7B侧那样约束面4C与第2后隙面4B直接相连的情况相比，在由这些第1，第2后隙面4A，4B形成的上述台阶部的正下方，在刀片主体7上能够确保较大的厚度。然而，由于所述主切削刃7的一端7A侧和与其相连的角刃6周边在将刀片主体1安装在工具主体11上的状态下，成为位于其转动方向T侧的主切削刃7中最初进刀加工物的部分，因此，在所述进刀时会受冲击载荷作用，易于产生倾斜或破损，而根据本发明，由于在该部分确保刀片主体1的厚度，即使对于所述冲击载荷仍可以获得足够的强度，因此，可以延长刀片的寿命。另外，所述后隙面4形成第1，第2后隙面4A，4B以及约束面4C朝支承面3侧向刀片主体1内侧后退的倾斜面，同时上述第3后隙面4D也与支承面3垂直，从而如上所述，沿整个刀片主体1的周面，在从切削刃6～8至支承面3之间，形成向刀片主体1外侧倾斜或凸起的形状，即形成所谓没有过渡切削刃部的侧面形状，因此，即使如上所述，在通过冲压模加压成形粉末成形体而制造该刀片的情况下，仍能获得可以通过可靠且比较简单的金属模实现加压成形的优点。
虽然在本实施例中，使刀片主体1形成在俯视图中构成大致平行四边形的平板状，但是，只要形成前倾面的面是具有至少一个形成角刃的角部和与其相连并形成主切削刃的边棱部的多角形面，则也可以是其它的形状。另外，即使以朝支承面3向刀片主体1内侧后退的方式形成上述第1，第2后隙面4A，4B，也可以使其形成在与主切削刃7正交的断面中向刀片主体1外侧凸起弯曲并随着向支承面3侧接近而后退的凸起弯曲形状。另外，在本实施例的旋转切削工具中，由于形成在工具主体11前端部外周的容屑槽12与上述安装状态下的刀片的主切削刃7的侧视形状相同，是以向转动方向T侧凸起弯曲并随着接近工具主体11的后端侧而向转动方向T后方弯曲的，因此，能将通过所述主切削刃7切屑分离良好地生成的切屑，更有效和更迅速地排出到工具主体11后端侧，即使在如上所述切削深度大于有效切削刃长度的垂直加工面的情况下或通过该旋转切削工具进行槽加工的情况下，仍可以防止因切屑滞留而产生咬入等情况的发生。
权利要求
1.一种不重磨刀片，在构成大致多角形平板状的刀片主体的一个多角形面上形成前倾面，在所述前倾面的角部形成角刃，所述角刃在与上述一个多角形面相对的俯视图中呈大致圆弧状，同时，在与所述角刃的一端相连的上述前倾面的边棱部上形成以上述刀片主体的侧面作为后隙面的主切削刃，在绕轴线转动的工具主体上，使所述前倾面朝向工具转动方向，使所述角刃位于所述工具主体的前端外周侧，并且，上述主切削刃以随着向后端侧接近而向上述转动方向的后方延伸的方式安装在所述工具主体的外周上，其特征在于与所述主切削刃相连的前倾面，设成随着向所述前倾面内侧接近而向着构成为支承到所述工具主体上的支承面的上述刀片主体的另一其它端面侧接近的倾斜面，相对于所述支承面的倾斜角从所述主切削刃的上述一端向另一端逐渐减小，另一方面，在安装到所述工具主体上的状态下，该前倾面形成的前角在随着从所述主切削刃的所述一端向另一端逐渐减小之后，又逐渐增大，同时，所述主切削刃形成在上述俯视图中向所述前倾面外侧凸起的凸曲线状，同时，在与所述后隙面相对的侧视图中，也形成随着从与上述角刃一端相连的一端向另一端侧接近而凸起弯曲且朝向所述支承面侧的凸曲线状，在所述安装状态下，所述主切削刃绕所述轴线的转动轨迹的投影线，在其中间部平滑地与以所述轴线为中心的圆筒面接触，同时，形成随着向两端接近而朝向所述圆筒面内侧的凸圆弧状。
2.根据权利要求1所述的不重磨刀片，其特征在于所述主切削刃的投影线的两端向所述圆筒面内侧的后退量中，在所述主切削刃的所述一端的后退量小于位于所述工具主体外周后端侧的该主切削刃另一端的后退量。
3.根据权利要求1或2所述的不重磨刀片，其特征在于在设成倾斜面的上述前倾面的内侧，在所述俯视图中，以与所述主切削刃大致相等的间隔，沿所述前倾面的全周形成从所述倾斜面向所述支承面侧凹入的断面为凹圆弧状的凹面。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的不重磨刀片，其特征在于与所述主切削刃相连的后隙面设有第1后隙面和第2后隙面，其中，所述第1后隙面与所述主切削刃相连并以向所述支承面侧逐渐后退的方式倾斜，所述第2后隙面与所述第1后隙面的所述支承面侧相连并以大于所述第1后隙面的倾斜角逐渐后退的方式倾斜，这些第1，第2后隙面以在所述侧视图中从所述主切削刃的一端向另一端侧凸起弯曲并朝向所述支承面侧的方式形成。
5.根据权利要求4所述的不重磨刀片，其特征在于在所述主切削刃的至少所述一端侧，形成与所述第2后隙面、进而与上述支承面侧相连并且与所述支承面垂直的平面状的第3后隙面。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的不重磨刀片，其特征在于在绕轴线转动的工具主体上，使所述前倾面朝向工具转动方向，使所述角刃位于所述工具主体的前端外周侧，并且所述主切削刃以随着向后端侧接近而向所述转动方向的后方侧延伸的方式安装在所述工具主体外周。
全文摘要
在获得高精度、高表面质量的加工面的同时，提高切屑分离性，从而实现更高速的切削。使以随着向后端侧靠近而向转动方向后方侧延伸的方式安装在工具主体外周上的刀片的主切削刃(7)形成在俯视图中向前倾面(2)外侧凸起的凸曲线状，同时，在与后隙面相对的侧视图中，也形成随着从其一端(7A)而向另一端(7B)侧凸起弯曲并且朝向支承面侧的凸曲线状，在安装在工具主体上的安装状态下，使前倾面(2)构成的倾斜角从一端(7A)向另一端(7B)逐渐减小之后又逐渐增大，使所述主切削刃(7)的绕工具转动轴线的转动轨迹的投影线在其中间部(7C)处，圆滑地与以所述轴线为中心的圆筒面(P)接触，同时，形成随着向两端(7A，7B)接近而朝向所述圆筒面(P)内侧的凸圆弧状。
文档编号B23C5/20GK1680062SQ200510064050
公开日2005年10月12日 申请日期2005年4月6日 优先权日2004年4月6日
发明者大宫司久 申请人:三菱综合材料株式会社