专利名称：切削镶刀及切削工具、以及使用该切削工具的切削加工物的制造方法
技术领域：
本发明涉及切削镶刀及切削工具、以及使用该切削工具的切削加工物的制造方法。
背景技术：
以往，在切削镶刀中，从抑制切削刃的损伤的观点出发，在切削被切削件的主切削刃与使由切削而生成的被切削件表面光滑的修光刃之间形成外周切削刃角比主切削刃的外周切削刃角大的副切削刃。例如，在特开2008-544872号公报中公开了如下的切削镶刀主切削刃与修光刃形成的角为45度，在它们之间形成有外周切削刃角比主切削刃的外周切削刃角大的中间切削刃11 (副切削刃)。 然而，在具有主切削刃及副切削刃那样的外周切削刃不同的切削刃的切削镶刀中，在主切削刃与副切削刃的边界，由于从各切削刃生成的切屑的流动不同，因此切屑有时产生扭转，有时切屑处理变得困难。
发明内容
本发明的课题之一在于提供一种具有优异的切屑排出性的切削镶刀、尤其是负型的切削镶刀及切削工具以及使用该切削工具的切削加工物的制造方法。本发明的实施方式提供一种切削镶刀，具有上表面；下表面；侧面，其与所述上表面及所述下表面分别连接；切削刃，其位于所述上表面与所述侧面的交线部，且具有主切削刃、修光刃及位于所述主切削刃与所述修光刃之间的副切削刃，所述上表面具有平坦部，其离开所述切削刃而配置，且与所述切削镶刀的中心轴垂直；前刀面，其随着从所述切削刃朝向所述平坦部而向下方倾斜，在所述主切削刃与所述平坦部之间的至少一部分沿着所述主切削刃配置有槽部，所述槽部具有所述前刀面和随着从所述前刀面朝向所述平坦部而向上方倾斜且连接所述前刀面与所述平坦部的立起面，在从所述副切削刃至所述副切削刃及所述主切削刃的边界部为止配置有所述前刀面与所述平坦部连续的连接部。本发明的实施方式提供一种切削工具，具有所述切削镶刀和安装所述切削镶刀的刀夹。本发明的实施方式提供一种切削加工物的制造方法，包括使所述切削工具旋转的工序；使旋转的所述切削工具的所述切削刃与被切削件的表面接触的工序；使所述切削工具离开所述被切削件的工序。在本发明的实施方式涉及的切削镶刀中，由于前刀面和平坦部连续的连接部位于从副切削刃至副切削刃及主切削刃的边界部为止，并且在沿着主切削刃的上表面上设有特定的槽部，因此能够对大范围尺寸的切屑进行良好的切屑处理。S卩，根据本发明的实施方式涉及的切削镶刀，对于在只使用副切削刃或主要使用副切削刃及主切削刃的边界部附近那样的进刀量小的情况下生成的宽度小、容易扭转的切屑，能够通过前刀面和平坦部连续的区域在抑制扭转的同时使其卷曲。另一方面，对于在主要使用主切削刃那样的进刀量大的情况下生成的宽度大、不易扭转的切屑，能够通过对应的槽部使切屑流动稳定且使其卷曲。
图I是表示本发明的一实施方式涉及的切削镶刀的整体立体图。图2(a)是图I所示的切削镶刀的俯视图、(b)是其侧视图。图3是图2(a)所示的切削镶刀的局部放大图。图4(a)是图3的A-A线简要剖视图、(b)是图3的B-B线简要剖视图、(C)是图3的C-C线简要剖视图。图5是表示本发明的一实施方式涉及的切削工具的侧视图。 图6是图5所示的切削工具的局部放大图。图7(a) (C)是表示本发明的一实施方式涉及的切削加工物的制造方法的工序图。
具体实施例方式〈切削镶刀〉以下，参照图I 图4对本发明涉及的切削镶刀(以下，有时称为“镶刀”)的一实施方式进行详细说明。如图I所示，镶刀I具有大致多边形板状的本体部。该本体部的形状在俯视下例如为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等本领域技术人员通常使用于镶刀的形状即可，并不特别限制。在本实施方式中，使用具有五个长边的大致五边形的形状。需要说明的是，镶刀的大小根据切削条件适宜设定即可，例如可设为一边的长度为8 12mm,厚度为4 8mm。本体部另外具有一部分作为前刀面发挥作用的上表面2、一部分作为安装座面发挥作用的下表面3、与上表面2及下表面3连续且作为后刀面发挥作用的侧面4。在上表面2与侧面4的交线部形成有切削刃5。进而，在上表面2上离开切削刃5而设置有平坦部6。在本说明书中，“平坦部”是指在上表面上离开切削刃而配置的平坦的部分。平坦部可以由相互高度不同的多个平坦部构成。在本实施方式中，平坦部6具有高位平坦部61和比该高位平坦部61位于低位置的低位平坦部62。在本说明书中，“高位”及“低位”是指将下表面静置于平坦面时的与该平坦面垂直的方向的位置关系。另外，在平坦部6上形成有从上表面2朝向下表面3而贯通本体部的安装螺钉抵接部7。安装螺钉抵接部7形成于平坦部6的中央部。具体而言，在镶刀I中，侧面4与上表面2及下表面3垂直连接。即镶刀I为能够将上表面2及下表面3这两面分别作为前刀面使用的负型镶刀。因此，镶刀I为使用10拐角的镶刀。在该情况下，在下表面3与侧面4的交线部也形成有切削刃5。并且，在下表面3上也离开切削刃5而设置有平坦部6 (未图示)。在使用下表面3侧的切削刃5的情况下，将下表面3作为前刀面，将上表面2作为安装座面使用。在该情况下，上表面2的平坦部6作为安装座面发挥作用。需要说明的是，本发明的镶刀也可以为对侧面4赋予后角的所谓正型镶刀。
在上表面2与侧面4的交线部形成的切削刃5具有主切削刃51、修光刃52、配置于主切削刃51与修光刃52之间的副切削刃53。进而，在本实施方式中，如图2(a)及图3所示，在主切削刃51与副切削刃53之间形成有第一拐角切削刃54，在副切削刃53与修光刃52之间形成有第二拐角切削刃55。切削刃5在俯视下可以为直线状，也可以为曲线状。主切削刃51在切削作用方面为对生成切屑发挥主要作用的刀刃。这样的主切削刃51构成为在切削刃5(51 55)中最长。主切削刃51的形状并不特别限制。主切削刃51在俯视下可以为直线状，或可以为曲线状(圆弧状)。在安装于刀夹时，优选主切削刃51相对于刀夹的旋转中心轴具有正的轴向前角。因此，如图2(b)所示，优选主切削刃51在侧视下随着离开相邻的副切削刃53而向下方倾斜。在本说明书中，“下方”是指相对于与镶刀的中心轴正交的平面，表示从镶刀的上表面侧朝向下表面侧的方向的概念。在本实施方式中，主切削刃51在如图I及图2(a)所示的俯视下为直线状。另外，主切削刃51在如图2(b)及所示的侧视下朝向下表面3为凹状，并且连接其两端的直线形 成为相对于下表面3倾斜。由此，能够容易地使镶刀I的主切削刃51以具有正的轴向前角的方式安装于刀夹。需要说明的是，从降低切削阻力的观点出发，在主切削刃51上可以设置截断主切削刃51那样的槽部。另外，如图4(a)所示，主切削刃51位于比平坦部6高的位置。由此，能够抑制通过前刀面56后的切屑与平坦部6的接触而有效地进行排出。修光刃52以提高被切削件的精加工表面粗糙度的目的形成。修光刃52在图I及图2(a)所示的俯视下为直线状，在图2(b)所示的侧视下随着接近副切削刃53而向上方倾斜。在本说明书中，“上方”是指相对于与镶刀的中心轴正交的平面，表示从镶刀的下表面朝向上表面的方向的概念。副切削刃53为外周切削刃角比主切削刃51的外周切削刃角大的切削刃，例如，以降低主切削刃51的切削阻力或抑制主切削刃51的损伤等辅助基于主切削刃51的切削的
目的配置。在本说明书中，“外周切削刃角”是指将镶刀安装于刀夹后，切削刃相对于刀夹的旋转中心轴的倾斜角。例如，如图2(a)所示，主切削刃51的外周切削刃角在俯视下能够用与刀夹的旋转中心轴平行的线L和主切削刃51形成的角α表示。另外，副切削刃53的外周切削刃角能够用线L和副切削刃53形成的角β表示。例如，主切削刃51的外周切削刃角α设定为O度 60度左右，副切削刃53的外周切削刃角β设定为60度 80度左右。另外，考虑到切削刃5的损伤·缺损，优选副切削刃53的外周切削刃角β相对于主切削刃51的外周切削刃角α设为超过2倍的大小。需要说明的是，副切削刃53只要位于主切削刃51与修光刃52之间即可，在两者之间，例如可以有多个副切削刃。如图2(b)所示，优选副切削刃53在侧视下随着从修光刃52朝向主切削刃51而向下方倾斜。尤其，优选副切削刃53具备在将镶刀I安装于刀夹的状态下具有正的轴向前角那样的倾斜角。另外，如图4(c)所示，副切削刃53位于比平坦部6高的位置。由此，能够抑制通过前刀面56后的切屑与平坦部6的接触而有效地进行排出。
只要主切削刃51构成为在切削刃5中最长即可，对于主切削刃51、修光刃52及副切削刃53的长度并不特别限制。例如，主切削刃51与副切削刃53的长度比例设定为2 : I 10 : 1，优选设定为2 : I 6 : I。另外，修光刃52与副切削刃53的长度比例设定为I : I 6 I。需要说明的是，通常在设计负型镶刀的情况下，修光刃52与副切削刃53的长度比例设定为I : I。第一拐角切削刃54及第二拐角切削刃55在俯视下均为曲线形状，第一拐角切削刃54的曲率半径形成为比第二拐角切削刃55的曲率半径大。由此，从主切削刃51及副切削刃53分别生成的切屑之间的厚度的大幅度变动被抑制，能够控制切屑的形状。需要说明的是，也可以将第一拐角切削刃54及第二拐角切削刃55倒角成直线状。在上表面2上进一步形成有随着从切削刃5朝向内侧、即随着从切削刃5朝向平坦部6而向下方倾斜的前刀面56。在本说明书中，“内侧”是指相对于切削刃为本体部的内侦U、切屑的排出方向侧。前刀面56为生成的切削擦过的面，在剖视下可以为直线状，或可以为曲线状，也 可以为将直线与曲线组合而成的形状。在本实施方式中，如图4所示，与主切削刃51及副切削刃53对应的前刀面56均具有凹曲面部。进而，将与主切削刃51对应的前刀面56的前角设为Θ 1，将与副切削刃51对应的前刀面56的前角设为Θ 2时，Θ I及Θ 2具有Θ I > Θ 2的关系。由此，能够使随着进刀量生成的切屑与其大小对应地适宜变形而向外部排出。需要说明的是，前角在以与镶刀的中心轴垂直的平面为基准向下方倾斜的情况下判断为正(+)，向上方倾斜的情况下判断为负(_)。在本说明书中，“前角”是指在与主切削刃51、副切削刃53垂直的截面，通过主切削刃51、副切削刃53且与镶刀的中心轴(未图示)正交的线L1、L2和与主切削刃51、副切肖Ij刃53对应的前刀面56形成的角度，在俯视的情况下，是指与主切削刃51、副切削刃53正交的最大前角。需要说明的是，与各切削刃对应的前刀面56优选相互连接形成。在此，如图3所示，在主切削刃51与平坦部6之间的至少一部分沿着主切削刃51而设置有槽部8。如图4(a)及(b)所示,该槽部8具有前刀面56、连接前刀面56和平坦部6的立起面81。槽部8发挥所谓断屑槽的作用，以使从主切削刃51生成的切屑更加容易卷曲的目的形成。通过具有这样的槽部8，对于在主要使用主切削刃51那样的进刀量大的情况下生成的宽度大、不易产生扭转的切屑，能够稳定切屑的流动，且使切屑卷曲。在本实施方式中，槽部8呈现凹状，还具有底部82。底部82在与主切削刃51垂直的剖视下位于槽部8中最低的位置，并且，位于比平坦部6低的位置。并且底部82沿着主切削刃51连续延伸。若具备具有这样特定的位置关系的底部82，则能够稳定切屑流动。如图3所示，槽部8在俯视下形成为具有槽宽度最宽的区域(参照图3中的A-A线)。另外，关于槽部8的槽深，如图4(a)及(b)所示，在槽宽度成为最宽的区域形成为最大。由此，能够使切屑的变形方式即卷曲的形状最优化而提高向外部的排出性。需要说明的是，在本说明书中，槽部的“槽宽度”是指在俯视下与切削刃正交的方向的距离、有助于切屑的卷曲作用的槽部分的宽度。另外，在本说明书中，槽部的“槽深”是指在俯视下在通过与切削刃垂直的线的截面上与上表面垂直的方向的槽部的最大尺寸。
如上所述，底部82沿着主切削刃51连续，优选其一部分区域随着离开副切削刃53而向下方倾斜(倾斜槽区域)。由此，能够使由于进刀量大而产生的宽度大的切屑也卷曲，有助于优异的切屑排出性。在本实施方式中，将图4(a)所示的平坦部6与底部82之间的距离(槽深)设为D1，将图4(b)所示的平坦部6与底部82之间的距离设为D2时，Dl及D2具有Dl > D2的关系。立起面81为从底部82朝向平坦部6斜面状立起的面，在剖视下可以为直线状，或可以为曲线状，也可以为将直线与曲线组合而成的形状。在本实施方式中，立起面81具有凹曲面部。立起面81具有该凹曲面部的曲率半径随着离开副切削刃53而变大的区域。由此，即使在进刀量变大的情况下，也能够稳定地使切屑卷曲。另一方面，如图3及图4(c)所示，前刀面56和平坦部6从副切削刃53连续设置至副切削刃53与主切削刃51的边界部附近。即，在副切削刃53与平坦部6之间设置有前 刀面56和平坦部6连续的非槽部9。具体而言，非槽部9是指在前刀面56和平坦部6之间没有位于比平坦部6低的位置的部分(槽)或立起面的部分。即，非槽部9是指前刀面56和平坦部6不经由底部82及立起面81而直接连接的部分，即前刀面56和平坦部6的连接部。这样的非槽部9也从副切削刃53连续地设于副切削刃53与主切削刃51的边界部附近。由此，对于在进刀量小的情况下生成的宽度小、容易扭转的切屑，能够在抑制扭转的同时使切屑卷曲。需要说明的是，副切削刃53与主切削刃51的边界部附近的范围是指例如包括从边界部到达主切削刃51侧的副切削刃53的长度的距离部分在内的范围。在本实施方式中，副切削刃53及主切削刃51经由第一拐角切削刃54连接。因此，副切削刃53与主切削刃51的边界部附近成为第一拐角切削刃54。即，前刀面56和平坦部6从副切削刃53连续设置至第一拐角切削刃54。另外，如图3所示，副切削刃53的非槽部9 (连接部)在俯视下与副切削刃53平行。进而，副切削刃53与主切削刃51的边界部附近、即第一拐角切削刃54处的非槽部9在俯视下随着离开副切削刃53而向内侧倾斜。由此，能够使在副切削刃53生成的切屑和在其边界部附近生成的切屑在其边界区域不产生阶梯差等而顺畅地变形。另一方面，从抑制切削刃5的缺损的观点出发，在上表面2上沿着切削刃5形成有刃带部57。具体而言，该刃带部57为在切削刃5与前刀面56之间形成的宽度窄的带状的面。在镶刀I中，在俯视下切削刃5形成于缘部的整周，在其内侧形成有刃带部57。具体而言，安装螺钉抵接部7为刀夹安装孔，以贯通本体部的方式形成为大致圆筒形状。该安装螺钉抵接部7以将镶刀I固定于刀夹的目的形成。通过将安装螺钉插入该安装螺钉抵接部7且拧进刀夹，镶刀I被安装于刀夹。在此，作为构成上述镶刀的材料，例如，用PVD法或CVD法在由超硬合金或金属陶瓷构成的基体的表面形成的PVD膜或CVD膜、或这些膜的复合膜能够适宜地使用。尤其，在切削钢或不锈钢、球墨铸铁时那样需要耐崩裂性的加工中，优选在超硬合金基体的表面上形成有PVD膜的结构，在灰铸铁的高速切削加工那样需要耐磨损性的加工中，优选在超硬合金基体的表面上形成有CVD膜的结构。进而，在精加工中优选在金属陶瓷基体的表面上形成有PVD膜的结构。<切削工具>其次，参照图5及图6对本发明涉及的切削工具的一实施方式进行详细说明。如图5所示，本实施方式的切削工具90 (旋转切削工具)具有多个镶刀I和安装这些镶刀I的刀夹91。在此，在刀夹91的外周前端部形成有多个刀片槽92，在各刀片槽92内的各外周位置安装有镶刀I。具体而言，镶刀I以使上表面2 (前刀面56)朝向旋转方向的前侧且使主切削刃51位于最外周的方式安装。安装例如通过将安装螺钉93插入镶刀I的安装螺钉抵接部7 (安装孔)，且拧入刀夹91而进行。另外，如图6所示，作为负型镶刀的镶刀I在侧视下以具有负的轴向前角Y的方 式安装于刀夹91。作为轴向前角Y，6度左右是适当的。在本实施方式中，如图2(b)所示，使主切削刃51及副切削刃53随着离开修光刃52而向下方倾斜。因此，如图6所示，主切削刃51及副切削刃53相对于刀夹91的旋转中心轴S具有正的轴向前角。需要说明的是，主切削刃51及副切削刃53相对于刀夹91的旋转中心轴S也可以具有负的轴向前角。切削工具90通过使刀夹91旋转而用主切削刃51、副切削刃53及修光刃52进行切削。〈切削加工物的制造方法〉其次，参照图7将使用切削工具90的情况作为例子对本发明涉及的切削加工物的制造方法的一实施方式进行详细说明。如图7所示，本实施方式涉及的切削加工物的制造方法包括使切削工具90旋转的工序、使旋转的切削工具90的切削刃5与被切削件100的表面接触的工序、使切削工具90离开被切削件100的工序。具体说明，首先，将镶刀I安装于刀夹91。此时，沿着刀夹91的同一圆周上，将镶刀I安装于刀夹91的刀片槽92。接着，如图7(a)所示，使切削工具90以刀夹91的旋转中心轴S为中心向箭头A方向旋转。随后，使切削工具90向箭头B方向移动，使切削刃5与被切削件100接近。进而，如图7 (b)所示，使旋转的切削工具90的切削刃5与被切削件100的表面接触，且使切削工具90向箭头C方向移动，切削被切削件100的表面。例如，切削工具90能够将被切削件100的表面大致平行地切削。然后，如图7(c)所示，使切削工具90向箭头D方向移动，使切削工具90离开被切削件100。在继续进行切削加工的情况下，保持使切削工具90旋转的状态，反复进行使切削工具90的切削刃5与被切削件100的不同部位接触的工序即可。其结果是，得到切削加工物 101。需要说明的是，当使用的切削刃5磨损时，使镶刀I相对于镶刀I的中心轴旋转，使用未使用的切削刃5即可。以上，对本发明涉及的几个实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，只要不脱离本发明的要旨，则当然可以为任意的实施方式。
权利要求
1.一种切削镶刀，具有 上表面； 下表面； 侧面，其与所述上表面及所述下表面分别连接； 切削刃，其位于所述上表面与所述侧面的交线部，且具有主切削刃、修光刃及位于所述主切削刃与所述修光刃之间的副切削刃， 所述上表面具有平坦部，其离开所述切削刃而配置，且与所述切削镶刀的中心轴垂直；前刀面，其随着从所述切削刃朝向所述平坦部而向下方倾斜， 在所述主切削刃与所述平坦部之间的至少一部分沿着所述主切削刃配置有槽部，所述 槽部具有所述前刀面和随着从所述前刀面朝向所述平坦部而向上方倾斜且连接所述前刀面与所述平坦部的立起面， 在从所述副切削刃至所述副切削刃及所述主切削刃的边界部为止配置有所述前刀面与所述平坦部连续的连接部。
2.根据权利要求I所述的切削镶刀，其中， 所述槽部还具有在与所述主切削刃垂直的剖视下最低的底部， 所述底部具有随着离开所述副切削刃而向下方倾斜的区域。
3.根据权利要求I或2所述的切削镶刀，其中， 所述槽部具有在俯视下槽宽度最宽的区域， 槽深度最大的部位位于所述槽宽度最宽的区域。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的切削镶刀，其中， 所述立起面在与所述主切削刃垂直的剖视下具有凹状且曲线状的凹曲面部，并且具有所述凹曲面部的曲率半径随着从所述主切削刃朝向所述上表面的内侧而变大的区域。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的切削镶刀，其中， 所述连接部中沿着所述副切削刃配置的部位在俯视下与所述副切削刃平行， 所述连接部中沿着所述边界部配置的部位在俯视下随着离开所述副切削刃而向所述上表面的内侧倾斜。
6.根据权利要求I 5中任一项所述的切削镶刀，其中， 所述主切削刃及所述副切削刃均随着离开所述修光刃而向下方倾斜。
7.根据权利要求I 6中任一项所述的切削镶刀，其中， 所述主切削刃及所述副切削刃均位于比所述平坦部靠上方的位置。
8.根据权利要求I 7中任一项所述的切削镶刀，其中， 在所述前刀面中，将沿着所述主切削刃配置的部位的前角设为Θ I、将沿着所述副切削刃配置的部位的前角设为Θ 2时，所述Θ I及所述Θ 2具有Θ I > Θ 2的关系。
9.根据权利要求I 8中任一项所述的切削镶刀，其中， 所述切削刃还具有位于所述主切削刃与所述副切削刃之间的第一拐角切削刃和位于所述副切削刃与所述修光刃之间的第二拐角切削刃， 在俯视下，所述第一拐角切削刃及所述第二拐角切削刃均为曲线状。
10.根据权利要求9所述的切削镶刀，其中， 在俯视下，所述第一拐角切削刃的曲率半径比所述第二拐角切削刃的曲率半径大。
11.根据权利要求I 10中任一项所述的切削镶刀，其中， 所述侧面分别与所述上表面及所述下表面连接，且与所述切削镶刀的中心轴平行。
12.—种切削工具，具有 权利要求I 11中任一项所述的切削镶刀； 安装所述切削镶刀的刀夹。
13.根据权利要求12所述的切削工具，其中， 所述切削镶刀以使所述主切削刃及所述副切削刃相对于所述刀夹的旋转中心轴具有正或负的轴向前角的方式安装于所述刀夹。
14.一种切削加工物的制造方法，包括 使权利要求12或13所述的切削工具旋转的工序； 使旋转的所述切削工具的所述切削刃与被切削件的表面接触的工序； 使所述切削工具离开所述被切削件的工序。
全文摘要
本发明的切削镶刀具有上表面；下表面；侧面；位于所述上表面与所述侧面的交线部且具有主切削刃、修光刃及位于所述主切削刃与所述修光刃之间的副切削刃的切削刃。所述上表面具有离开所述切削刃而配置的平坦部和随着从所述切削刃朝向所述平坦部而向下方倾斜的前刀面，在所述主切削刃与所述平坦部之间的至少一部分沿着所述主切削刃配置有具有所述前刀面、以及连接所述前刀面和所述平坦部的立起面的槽部，在从所述副切削刃至所述副切削刃及所述主切削刃的边界部为止配置有所述前刀面与所述平坦部连续的连接部。提供具有该切削镶刀的切削工具、以及使用该切削工具来制造切削加工物的方法。
文档编号B23B27/14GK102802855SQ20108002511
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月28日 优先权日2009年6月29日
发明者石宽久 申请人:京瓷株式会社