切削镶刀的制作方法

文档序号:12138771阅读:178来源:国知局
切削镶刀的制作方法与工艺

本国际申请基于2014年10月28日向日本特许厅提出申请的日本特许申请第2014-219067号主张优先权,将日本特许申请第2014-219067号的全部内容通过参照的方式引用于本国际申请中。

技术领域

本发明涉及一种在对被切削件(金属制的圆棒、轴构件等工件)的车削加工中适用于开槽加工、切断加工的切削镶刀(不重磨方式等的切削用带切削刃的刀具)。



背景技术:

这样的加工所使用的切削镶刀通常具有:当从前倾面侧观察其切削刃时呈直线状的副切削刃和在该副切削刃的两端分别向后方延伸的主切削刃。而且,在通过车削对被切削件进行开槽加工、切断加工时,将被切削件固定于车床的主轴(卡盘),将由与加工形式相对应的切削镶刀固定于保持件的顶端而成的切削工具(车刀)安装于刀架,并使刀架相对于旋转的被切削件以适当的进给量(mm/rev)向该被切削件的径向(与旋转轴线垂直的方向)切入(纵向进给)。

通常,副切削刃被置于与被切削件的旋转轴线平行的状态,或者接近与被切削件的旋转轴线平行的状态,因此,在这样的开槽加工、切断加工的过程中排出的切屑基本向后方(远离旋转轴线的方向)流动(排出)。另一方面,在这样的加工的过程中,在切屑较长地延伸并流向后方或者切削呈螺旋状延伸的情况下,切削会横向摆动而伤到被切削件,或者缠到切削刃、被切削件上。为了防止该问题发生,这种切削镶刀通常在前倾面上设有在后方呈倾斜状立起的壁(断屑壁),以使流向后方的切屑卷绕成发条状。其原因在于,利用这样的前倾面形状,将切屑以卷绕成发条状的方式进行处理。另一方面,在开槽加工、切断加工的过程中排出的切屑还会受到因剪切阻力、热量的作用而发生变形,因此,成为不仅与进刀量相比厚度有所增加,而且还宽于副切削刃的刃宽的带状切屑而被排出。由此,加工成的槽的壁面(槽壁面)、被切断的切断后的端面(切断端面。以下,包括槽壁面在内均称为切断端面)受到切屑的两端(边缘)的摩擦,其结果,受到损伤,导致其表面精度(加工面粗糙度)降低。像这样,在开槽加工、切断加工的过程中也是,与在其他的车削过程中排出的切屑同样地,在不使切屑与被切削件接触的情况下如何顺利地对切屑进行处理这种所谓的切屑处理性较为重要。

其中,为了提高这样的切屑处理性,提出有对副切削刃、前倾面形状等进行了改良的各种切削镶刀(专利文献1、2),例如在前倾面中的、包含副切削刃且处在两个主切削刃之间的中央部位形成了沿前后方向延伸的凹槽(凹陷)等。在利用形成有这样的凹槽的切断镶刀进行切入的情况下,切屑的横截面的宽度方向中央部位以与凹槽相配合的方式弯曲。而且,在切屑流向后方的过程中,切屑的在宽度方向上靠两端的部位在凹槽的两侧的槽边缘(棱部)的作用下被抬起,因此,在宽度方向上以卷绕的方式变形,切屑的宽度变小。由此,减少切屑摩擦切断端面而给切断端面造成损伤的情况发生。而且,在前倾面设有在后方呈倾斜状立起的壁,因此,切屑沿着该壁的壁面流向后方而被卷绕成发条状,并以适当的卷绕长度被截断。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2011-98427号公报

专利文献2:日本特开2010-99816号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

然而,在利用专利文献1、2所记载的切削镶刀进行开槽加工、切断加工的过程中,切屑的宽度自身变小,但是在被切削件如不锈钢、碳素钢等那样是高强度且具有韧性的工件,且进给量(mm/rev)较小的加工条件的情况下,切屑较薄且较长地呈螺旋状延伸并横向摆动地流动,因此存在切屑摩擦切断端面或者缠到被切削件上这样的问题。具体而言,使用这种切削镶刀,例如,在被切削件为SUS304且的圆棒,并且切削速度为80m/min,而且进给量为0.02mm/rev~0.03mm/rev这样的进给量较小的加工条件下进行试验切削,在该情况下,切屑较长地延伸并且横向摆动地流动,因此没有卷绕成发条状,而是呈螺旋状延伸。在该情况下,仅将该加工条件中的进给量变更为0.05mm/rev~0.08mm/rev这样的较大的进给量时,尽管螺旋状的延伸稍有改善,但是切屑还是经常以圆锥状或者成为在横向上偏移了的发条状的卷而被排出,无法得到期望的切屑处理性。需要说明的是,在将进给量增大到0.1mm/rev左右的情况下,能排出没有横向偏移的发条状的切屑,切屑对切断端面的损伤、切屑的缠绕得到较大程度的改善。另外,在本申请中,没有横向偏移的发条状的切屑是指:由于大概没有横向偏移而处于不会对切断端面造成成为问题那样的损伤的程度的发条状卷绕状态的切屑。

从这样的试验切削的结果可知,在利用上述现有的切削镶刀进行开槽加工、切断加工的过程中,在进给量较小的加工条件的情况下,存在由切屑的横向流动导致切屑与切断端面等接触等问题。而且,还存在由于被切削件较细而使得呈螺旋状延伸的切屑容易缠到被切削件上的问题,导致切屑损伤被切削件的外周面,或者有时不得已停止机械的运行等而导致加工效率降低。此外,在不呈螺旋状延伸的情况下缠绕的问题较小,但是在切屑呈圆锥状或者成为在横向上偏移了的发条状的卷而被排出的情况下,由切屑与切断端面接触导致切断端面的表面粗糙度降低的问题依然存在。如上所述,在利用现有的切削镶刀进行开槽加工等加工的过程中,特别是在由于进给量较小而切屑变薄的情况下,存在关于切屑的切屑处理性尚未解决的问题。

其中,本申请发明人着眼于上述问题的根本原因是什么,并且对如何解决上述问题进行了潜心研究,认为上述问题的根本原因在于:尽管切削后产生的切屑的中央部位在设于副切削刃的凹部(凹陷),与该凹部相配合地在宽度方向上进行弯曲变形,并且在切屑流向后方的过程中能够减小其宽度,但切屑流向后方时凹槽的引导作用并不充分。于是,本申请发明人制作了具有各种前倾面形状、凹槽构造的切削镶刀的试样,在反复进行切削试验的过程中,得知如下这样的前倾面形状等,即:能够使排出的切屑与由进给量的大小引起的厚度的差异无关地,减小其宽度,并且在不使切屑产生横向摆动的情况下以较高程度的引导作用向后方引导切屑使其流动,将切屑在没有横向偏移的情况下卷绕成发条状并稳定地排出切屑。

本发明是基于以上见解而做成的,其目的在于提供一种具有切屑处理性优异的前倾面形状的切削镶刀,该切削镶刀能够与切屑厚度的大小无关地减小切屑的宽度,并且能够在不使切屑产生横向摆动的情况下以较高程度的引导作用向后方引导切屑使其流动,将切屑在没有横向偏移的情况下卷绕成发条状并稳定地排出切屑。

用于解决问题的方案

技术方案1记载的发明是一种具有副切削刃和在所述副切削刃的两端分别向后方延伸的主切削刃的切削镶刀,其特征在于,

前倾面具有以随着从所述副切削刃朝向后方去而变低的方式倾斜的正的前倾面,以能够得到正的前角,并且,在该正的前倾面的后端或者比该后端靠后方的位置具备呈倾斜状立起的断屑壁,

在所述前倾面中的、包含所述副切削刃在内的各主切削刃的沿着前后方向延伸的部位,形成有以随着从各主切削刃朝向处在两主切削刃之间的中央部位去而变低的方式倾斜的倾斜面,并且,在处于这样形成的两个倾斜面之间的中央部位,以如下方式形成有处于比两个该倾斜面低的位置的凹槽,即:使凹槽包括所述副切削刃在内地沿前后方向延伸,且越过断屑壁的上端向后方切入,

并且,在前后方向上的、所述副切削刃与所述断屑壁的上端之间,该凹槽的从所述前倾面侧观察时的槽宽形成为:随着从该副切削刃的位置朝向后方去,槽宽逐渐增大,之后逐渐减小,在比所述断屑壁的上端的位置靠前方且在比所述正的前角的后端位置即所述正的前倾面的后端靠后方的位置形成槽宽逐渐减小后的最窄部,从该最窄部的位置朝向后方去断屑壁的上端的位置,槽宽逐渐增大,

该凹槽形成为:在将所述副切削刃的位置的槽宽尺寸设为W1,将所述最窄部的位置的槽宽尺寸设为W2,将所述断屑壁的上端的位置的槽宽尺寸设为W3时,各上述位置的槽宽尺寸W1、W2、W3满足W1<W2<W3的尺寸关系。

根据技术方案1记载的切削镶刀,技术方案2记载的发明的特征在于,所述倾斜面均具有:第1倾斜面,其从各主切削刃朝向所述中央部位去以相对较小的角度α1向变低的方向倾斜;以及第2倾斜面,其接着该第1倾斜面,以比该第1倾斜面的角度大的角度α2向变低的方向倾斜。

根据技术方案1或2所述的切削镶刀,技术方案3记载的发明的特征在于,在将所述副切削刃的从前倾面侧观察时的长度设为Wa时,上述W1与Wa之间满足W1≤Wa/2的尺寸关系。

根据技术方案1~3中任一项所述的切削镶刀,技术方案4记载的发明的特征在于,从所述前倾面侧观察时的所述副切削刃与所述主切削刃所成的各角部带有圆角。

根据技术方案1~4中任一项所述的切削镶刀,技术方案5记载的发明的特征在于,所述切削镶刀是开槽加工用或者切断加工用的切削镶刀。

发明的效果

本发明的切削镶刀如上述结构那样,通过在前倾面具有在后方呈倾斜状立起的断屑壁等,使得在进行开槽加工、切断加工时产生的带状切屑被处理成在该前倾面上向后方流动并卷成(卷绕成)发条状。此外,如上述结构那样,在前倾面上设有沿着其两侧且随着从左右的各主切削刃朝向中央部位去变低的倾斜面。此外,在前倾面的宽度(左右的主切削刃彼此之间的间隔)方向的中央部位,以在其前后方向上的范围内成为上述槽宽尺寸关系的变化状态设有包含副切削刃在内向后方延伸的凹槽。通过该结构,在利用本发明的切削镶刀进行开槽加工或者切断加工的情况下产生的切屑形成为其横截面形状与副切削刃的两个倾斜面以及处在两个倾斜面之间的上述凹槽对应,即,形成为向下(朝向前倾面)凸出的形状。而且,该形成后的切屑一边被按压与前倾面,一边沿着宽度方向的尺寸如上所述那样变化的凹槽向后方被引导并流动,因此,能够与由进给量的大小引起的切屑厚度的差异无关地,使切屑不发生横向偏移地被卷成发条状并排出。由此,能够防止给被切削件造成损伤,能够提高切断端面的表面粗糙度。另外,能够证实的是,在根据本发明进行的实际加工中,能够得到这样的效果,关于切屑在作为在副切削刃的上述凹槽形状等向下(朝向前倾面)凸出变形后的产物形成之后,直到能够得到这样的效果为止的切屑的流动等的机械结构,发明人如下这样认为。另外,在本发明中,对于以随着从所述副切削刃朝向后方去变低的方式倾斜的正的前倾面以及在该正的前倾面的后端或者比该后端靠后方的位置呈倾斜状立起的断屑壁还有将该正的前倾面与断屑壁连接起来的部位而言,在从主切削刃侧观察时,可以是直线,也可以是凹的曲线,还可以是它们的组合,因此,上述各部位可以是平面或倾斜状的平面,或者是曲面,或者是它们的组合。

在使用本发明的切削镶刀进行的上述加工中,在被副切削刃切削时产生的切屑形成为其横截面与构成该副切削刃的形状的上述两侧的倾斜面以及这两侧的倾斜面之间的槽宽尺寸为W1的凹槽相对应,且该切屑为其宽度方向的中央向下凸出的形状。在这样形成的切屑在凹槽中开始向后方流动时,由于凹槽随着朝向后方去其槽宽逐渐增大,因此,切屑一边被按压以向凹槽的槽底沉入一边向后方流动。此时,在向后方流动的切屑上,向下凸出的部分在前后方向上成为凸条(芯部)并相连续,因此,切屑与其沉入相配合地在凹槽内稳定地向后方流动。而且,切屑通过其沉入而受到被向凹槽的槽底按压所带来的变形作用,因此与此相应地切屑的宽度变窄。

如像这样沉入凹槽并向后方流动的切屑若其宽度变窄且流经凹槽的槽宽逐渐减小的部位,则这次切屑的靠两侧的部位或者两侧部分会被凹槽的两边缘(凹槽的两侧的槽壁面与各倾斜面所成的角(棱部))按压。由此,切屑受到使其靠两端的部位在横截面中被朝上按压(折叠)的变形作用。即,通过受到该变形作用,切屑会变形成具有其宽度方向的中央部位向下更大程度地凸出的横截面,且切屑的宽度进一步变小。而且,受到这样的变形作用的切屑在流经凹槽的槽宽逐渐减小的部位,且到达槽宽尺寸为W2的最窄部(以下还称为缩窄部位)的位置时,由上述折叠所引起的宽度方向的变形作用变得最大。

而且,该槽宽尺寸W2的部位即最窄部(缩窄部位)处于比正的前角的后端位置即所述正的前倾面的后端(以下还称为正的前角的后端位置)靠后方的位置,即,处于前倾面中的倾斜度由正向负切换的位置(比应成为负的前角(0度)的前端的位置或者成为断屑壁的立起基点的位置靠后方的位置)。因此,通过该最窄部的切屑的靠两侧的部位或者两侧部分会受到由凹槽的两边缘(棱部)施加的极强的按压力的作用。但是,由于槽宽尺寸W2被设定为比副切削刃处的槽宽尺寸W1大,因此,切削开始时形成的切屑中的向下凸出部分(以及与其相连的凸条)在最窄部(缩窄部位)也不会脱离凹槽,因而也不会丧失使切屑向后方流动的引导作用。

而且,通过了该槽宽尺寸为W2的最窄部的切屑,之后,在后方的槽宽随着朝向断屑壁的上端去而逐渐增大的凹槽内向后方流动。而且,在该流动过程中,再次,切屑一边被按压以向凹槽的槽底沉入一边向后方流动,因此,凹槽能够在切屑没有横向偏移的情况下引导切屑使其流动,直到切屑到达断屑壁的上端。结果,像这样在前倾面向后方流动的切屑能够在没有横向偏移的情况下卷成发条状,并以适当的长度被截断。而且,这样的切屑的流动不受其厚度的影响,因此,即使在进给量较小、切屑的厚度较薄的情况下,也能够作为没有横向偏移且被卷成发条状的切屑被处理。

于是,采用本发明的切削镶刀,由于在开槽加工、切断加工过程中产生、排出的切屑的宽度变窄并且该切屑在没有横向偏移的情况下卷成发条状,因此,能够谋求防止发生以下情况,即:切屑给被切削件的槽壁面、切断端面造成损伤,切屑缠绕到被切削件上。而且,在本发明中,能够与切屑的厚度的大小无关地得到上述效果。而且,切屑的越薄,切屑在宽度方向上越容易向下凸出变形,在该变形后也越容易向凹槽内较深地沉入。因此,在为不锈钢、碳素钢那样具有韧性的高强度材料且为由于进给量较小而使切屑变薄这样的加工条件的加工中,该切削镶刀的效果显著。

在本发明中,在前后方向上,凹槽的槽宽中的、位于槽宽尺寸为W1的副切削刃(顶端)与槽宽尺寸为W2的最窄部之间的部位的槽宽,随着从顶端的副切削刃的位置朝向后方去逐渐增大,之后逐渐减小,因此,在将该前后方向之间(在前后方向上且在槽宽尺寸W1位置与槽宽尺寸W2位置(最窄的缩窄部)之间)的中间部位的槽宽中的、最大槽宽部位的槽宽设为Wm时,优选该槽宽尺寸Wm比槽宽尺寸W1、W2大,但比槽宽尺寸W3小。即,优选它们之间满足W1<W2<Wm<W3的尺寸关系。此外,优选的是,本发明的切削镶刀的切削刃形成为:在从前倾面侧观察切削刃时,相对于在副切削刃的中央与副切削刃垂直地向后方引出的直线成左右对称(或者大致对称),并且,在从副后刀面侧观察时,与该直线垂直的截面中的前倾面形状也相对于在副切削刃的中央与副切削刃垂直地引出的直线成、左右对称(或者大致对称)。另外,凹槽的横截面可以是圆弧状(半圆以下的圆弧状)、V字形、还有方形(矩形),但是凹槽的距主切削刃的槽深度(在圆弧状或者V字形的情况下是中心的最大深度)优选的是:将顶端的副切削刃的位置作为基点,随着朝向后方去而逐渐变深,在槽宽尺寸W1的位置与槽宽尺寸W2的位置之间的前后方向上的中间部位变为最大(最深),之后逐渐变浅,在最窄部或其附近变为最小,之后随着朝向后方去逐渐变深,至少到与断屑壁的上端对应的位置为止。

上述倾斜面的倾斜角越大,越有助于切屑的横截面中靠两端的部位的抬起性或弯曲性。然而,当该倾斜角较大时,容易导致由主切削刃特别是其靠顶端的部位的强度降低所引起的破片(chipping)。因此,对于该倾斜角,考虑到上述内容,设定成随着从各主切削刃朝向所述中央部位去以适当的角度(例如1度~15度)变低即可。其中,这样的倾斜面(单侧的倾斜面)不需要是1个倾斜面,可以在各侧以多个(多级)倾斜面形成。在该情况下,如技术方案2记载的发明那样,优选在各侧以第1倾斜面和接着该第1倾斜面的第2倾斜面这两个(两级)倾斜面形成。如此一来,能够有助于在不会导致构造的复杂化的情况下解决所述问题,上述倾斜面也可以形成为曲面。

此外,对于副切削刃的槽宽尺寸W1与副切削刃的从前倾面侧观察时的长度(尺寸)Wa之间的尺寸关系,如技术方案3记载的发明那样,优选槽宽尺寸W1为该Wa的1/2以下。而且,从防止破片的观点出发,如技术方案4记载的发明那样,优选副切削刃与主切削刃所成的各角部带有圆角。该圆角的大小与副切削刃的长度等、加工条件相应地设定为适当的大小即可。另外,本发明的切削镶刀能够广泛应用于开槽加工用或者切断加工用的切削镶刀,且能够与切削刃的数量或切削镶刀的主体形状即除切削刃外的部位的形状(构造)、向保持件的固定方式无关地进行具体化。此外,优选的是,所述倾斜面与所述凹槽的槽壁面所成的棱线(棱部)形成为在俯视时(从前倾面侧观察时)以曲线相连续,且棱线彼此之间的距离逐渐增大或者逐渐减小。

附图说明

图1是将本发明的切削镶刀具体化后的实施方式的例子的说明图,图1的A是从切削镶刀的切削刃的前倾面侧观察所得到的图,图1的B是从主后刀面侧观察所得到的图,图1的C是从副后刀面侧观察所得到的图,以及上述各图中的主要部分放大图。

图2是从副后刀面侧观察前倾面所得到的立体图及其主要部分放大图。

图3是从后方观察前倾面所得到的立体图及其主要部分放大图。

图4的A是从前倾面侧观察切削刃部分所得到的平面放大图,图4的B是在图4的A中沿着经过副切削刃的中央并与该副切削刃大致垂直地向后方引出的直线进行了切断时的剖视图。

图5的A是从副后刀面侧观察副切削刃所得到的局部放大图以及副切削刃中的凹槽部分的进一步的放大图,图5的B是图4的S1-S1剖视图,图5的C是图4的S2-S2剖视图,图5的D是图4的S3-S3剖视图。

图6是示意性地说明产生的切屑流经前倾面时其横截面的变化状态的图,图6的A是被图5的A的副切削刃切削后立刻产生的切屑的图,图6的B~D是用于说明在图5的B~D的各截面位置的切屑的变形状态的切断端面图。

具体实施方式

以下,基于图1~图6,对将本发明的切削镶刀具体化后的实施方式的例子进行详细说明。本例子的切削镶刀100用于进行规定宽度的开槽加工或者用于规定的小径圆棒的切断加工(切断)等,其整体呈大致平行四边形的板状,在隔着设于该板部中央的紧固螺钉用孔(日文:クランプネジ)105相对的两个锐角的角部设有切削刃10。上述各切削刃10以平行四边形(板)的一个面包含其锐角的角部在内被较薄地切削成大致三角状的方式形成(参照图1的A等)。即,该三角状的薄板部位22构成负责进行开槽加工或者切断加工的切削刃10。以下,以该切削刃10的部位为中心进行说明,但由于在本例子中,两个切削刃10的大小、形状相同,因此以下对其中一个切削刃10进行说明。另外,本发明的切削镶刀的材料为“硬质合金”,具体而言是“涂层硬质合金”。但是,其材料并不限定于此。作为其他材料,还能够使用“金属陶瓷”、“陶瓷”等公知的材料。

本例子的切削镶刀100配置成平行四边形板的沿着长边的面30中的、靠近其锐角的角部的部位成为前倾面40。前倾面40的形状、构造等的详细情况将在后面进行说明。此外,平行四边形板的沿着短边的面32中的靠近其锐角的角部的部位被平面切割,以使其成为副后刀面33并且带有适当的副后角。在本例子的切削镶刀100中,该前倾面40的顶端(靠近锐角的角部的部位)与副后刀面33交叉的棱线部位构成了副切削刃110。

该副切削刃110在形成为后述的凹槽之前呈直线状,在从前倾面40侧观察时(参照图4等),具有在该副切削刃110的两端分别向后方延伸的主切削刃120。其中,在从前倾面40侧观察时,两个主切削刃120彼此之间的间隔变小,以使得在进行切断加工等加工时主切削刃120的从副切削刃110两端朝向后方延伸的部位不摩擦加工面。即,形成为带有适当的微小角度的倒锥部(back-tapered),各侧的主切削刃120设置成:在从前倾面40侧观察时,位于在副切削刃110(直线)的两端相对于未图示的被切削件的旋转轴线大致垂直地向后方引出的两条直线(未图示)的内侧。此外,主切削刃120由前倾面40与主后刀面(靠近平行四边形的锐角的角部的三角薄壁部位的面)35交叉的棱线形成,形成为在该主后刀面35在加工时带有适当的主后角。而且,在本例子中,前倾面40中的由副切削刃110和主切削刃120所成的角部(角)112带有微小的圆角,以防止发生破片。另外,在从前倾面40侧观察时,由副切削刃110和两侧的主切削刃120包围的部位(矩形部位)相对于从副切削刃110的中央向后方以经过两侧的主切削刃120之间的中间部位的方式引出的直线(未图示)成大致左右对称,此外,与该直线垂直的截面中的前倾面40的形状包括以下要进行说明的倾斜面以及凹槽,且在从副后刀面33侧观察时,相对于在副切削刃110的中央与副切削刃110垂直地引出的直线(未图示)成大致左右对称。

在本例子中,前倾面40从副切削刃110以具有正的前角(例如,以平行四边形的长边为基准成15度)的方式向后方延伸,在其后方(前后方向)的适当部位(图4中的位置P1)借助以前角成为负的(0度或者负前角)的方式凹陷的圆弧状的曲面向后方延伸。而且,在前倾面40设有与该曲面相连地在其后方呈倾斜状例如45度立起的断屑壁43。即,在本例子中,前倾面40具有以随着从副切削刃110朝向后方去变低的方式倾斜的正的前倾面,以能够得到正的前角,并且,在比该正的前倾面的后端(图4中的位置P1)靠后方的位置具有呈倾斜状立起的断屑壁43。由此,在本例子中,从副切削刃110朝向后方去直到图4中的位置P1的前后范围成为正的前倾面。另外,正的前倾面形成为:从副切削刃110朝向后方去在其后端位置(图4中的位置P1)的附近具有在其前后方向上凹陷的圆弧状的曲面,该曲面的一部分成为断屑壁43的顶端侧即立起的基部。此外,断屑壁43的上端45设定成其高度稍微高于副切削刃110的高度,形成了该断屑壁43的上端45在比成为切削镶刀100的平行四边形的长边稍低的位置,相对于沿着该长边的面30以3度左右的倾斜度向后方延伸而成的面,将该面设为大致平坦面37。

而且,在这样的前倾面40中的、包含副切削刃110在内的各主切削刃120的沿着前后方向延伸的部位,形成有以随着从主切削刃120朝向处在两主切削刃120之间的中央部位去而变低的方式倾斜的倾斜面。各侧的倾斜面可以包括1个倾斜部,但在本例子中,各侧的倾斜面均包括:第1倾斜面51,其以相对较小的角度α1(例如,相对于直线状的副切削刃110成5度),随着从各主切削刃120朝向处在两主切削刃120之间的中央部位去而向变低的方向倾斜;以及第2倾斜面52,其以比角度α1大的角度α2(例如,相对于直线状的副切削刃110成12度),接着该第1倾斜面向变低的方向倾斜(参照图5)。而且,包括第1倾斜面51和第2倾斜面52这两个的倾斜面形成在从主切削刃120的包括副切削刃110在内的顶端到断屑壁43的上端45为止的前后方向上的范围。另外,该倾斜面中的第1倾斜面51沿着各主切削刃120呈带状延伸,在主切削刃120没有纵向角(back rake)的情况下,第1倾斜面51的宽度在前后方向上设定为大致恒定。需要说明的是,各主切削刃120侧的第1倾斜面51的宽度被设定为副切削刃110的切削刃长度(主切削刃120的顶端彼此之间的距离尺寸)的1/10~1/5。

此外,在这样的前倾面40中的、处在两倾斜面(各侧的第1倾斜面51、第2倾斜面52)之间的中央部位,处于比这两个倾斜面低的位置的凹槽60以如下方式形成,即:使凹槽60包括副切削刃110在内沿前后方向延伸,且越过断屑壁43的上端45向后方即向在断屑壁43的上端45的后方设置的平坦面37切入。该凹槽60在本例子中被设为,在其横截面中形成为槽底侧凹陷的半圆弧状或者靠近槽底的部位呈半圆弧状的V形槽状(参照图5等),且其槽宽如接下来所述那样被设置成在前后方向上发生变化。另外,如上所述,副切削刃110带有副后角,因此在前倾面40上包括副切削刃110在内地形成有上述那样的倾斜面,从这一点来说,从前倾面40侧观察时的副切削刃110严格来讲并不是直线,但由于凹槽60如上述那样被设置成还切入于副切削刃110,因此,进而在从前倾面40侧观察时,副切削刃110的中央稍微向后方凹陷。其中,对于副切削刃110的中央部位而言,由于在两倾斜面之间切入形成的凹槽的深度如图5的A所示那样是极微量的,因此副切削刃110的中央向后方的凹陷也是一点点。关于凹槽的深度将在后面进行说明。

接着,对于在处于两倾斜面(各侧的第1倾斜面51、第2倾斜面52)之间的中央部位以沿前后延伸的方式设置的凹槽60,说明从前倾面40侧观察时的、该凹槽60的槽宽在前后方向上的变化的状态(参照图4、图5)。其中,在此槽宽(尺寸)是指凹槽60的各侧的槽边缘彼此之间的宽度尺寸,即,各侧的槽壁(槽壁面)63与各侧的倾斜面(在本例子中是第2倾斜面52)相交叉而成的棱线部65之间的宽度。其中,该交叉而成的棱线部65带有微小的(0.1mm左右)圆角(轻微倒角)。即,沿前后延伸的该凹槽60以与副切削刃110的中央相连的方式切入,相对于凹槽60在该副切削刃110处的槽宽尺寸W1,如图4所示那样,随着从副切削刃110处朝向后方去,凹槽60的槽宽逐渐增大,之后凹槽60的槽宽的逐渐减小,在前倾面40的前后方向上,在副切削刃110与断屑壁43的上端45之间的大概中间部位P2(图4中S2-S2线的部位)成为上述槽宽逐渐减小后的最窄部。而且,从作为该最窄部的槽宽尺寸W2的位置P2朝向后方去,直到断屑壁43的上端45的位置P3(图4中的S3-S3线的部位),凹槽形成为槽宽逐渐增大。其中,该逐渐增大等的变化在从前倾面40侧观察时以平稳的曲线形成。另外,该最窄部的位置P2被设定于前倾面40的前后方向上的、比断屑壁43的上端45的位置P3靠前方且比正的前角的后端位置P1靠后方的位置。因此,在前倾面40上沿着正的前角从副切削刃110流向后方的切屑的流动方向,在该最窄部的位置P2从朝下被变更为水平或者朝上。

而且,将凹槽60中的处于副切削刃110的位置处的槽宽尺寸设为W1,将凹槽60中的处于其前后方向上的最窄部的位置P2处的槽宽尺寸设为W2,将凹槽60中的处于断屑壁43的上端45的位置P3处的槽宽尺寸设为W3,此时,该各位置的槽宽尺寸W1、W2、W3形成为W1<W2<W3的尺寸关系。此外,在将副切削刃110的从前倾面40侧观察时的长度设为Wa时,W1为W1≤Wa/2的尺寸关系,但在本例子中,W1被设定为Wa的1/5左右。此外,W1与W2之间的尺寸关系是W1为W2的一半左右。其中,W2被设定为Wa的1/3左右。而且,W3被设定为Wa的1/2左右。另外,向后方延伸的凹槽60以越过断屑壁43的上端45并向在断屑壁43的上端45的后方设置的平坦面37的后方切入的方式形成,凹槽60中的处于该平坦面37处的槽宽形成为随着朝向后端67去而逐渐减小,最后减小到零。另外,槽宽中的,作为随着从副切削刃110处的凹槽60朝向后方去而凹槽60的槽宽逐渐增大且之后逐渐减小的转换部位的、中途的最大槽宽部位的槽宽Wm,比槽宽尺寸W1、W2大,但比槽宽尺寸W3小。另外,该槽宽Wm的部位是槽宽尺寸W1的位置与槽宽尺寸W2的位置P2之间的在前后方向上的中间部位(图4中的S-S线的部位)。

另一方面,这样的凹槽60的深度可以是在前后方向的范围内恒定直到断屑壁43,但在本例子中,被设置成如下面那样进行变化。即,如图4、图5所示,本例子中的凹槽60的深度被设定为:当以凹槽60距主切削刃120的槽深度来看时,将顶端的副切削刃110的位置作为基点,随着朝向后方去而逐渐变深,在槽宽尺寸W1的位置与槽宽尺寸W2的位置P2之间的在前后方向上的中间部位变为最大(最深),之后逐渐变浅,在最窄部(槽宽尺寸W2的位置P2)的附近变为最小,之后随着朝向后方去逐渐变深,直到与断屑壁43的上端45对应的位置P3的附近为止。另外,当以凹槽60的槽底的变化状态来看时,被设定为从最大(最深)的深度的位置、即槽宽尺寸W1的位置与槽宽尺寸W2的位置之间的在前后方向上的中间部位朝向后方去,直到与断屑壁43的上端45的位置P3对应的位置为止,如图示那样(参照图4的剖视图)稍稍变深,随着从与断屑壁43的上端45的位置P3对应的位置朝向后方去而逐渐变浅。另外,在本例子中,最深部的槽深度以及槽宽尺寸W2的部位处的槽深度被设定为各自的部位的槽宽尺寸的1/5~2/3的范围内的尺寸。

在使用这样的本例子的切削镶刀100通过车削进行开槽加工或者切断加工的情况下产生的切屑被朝向前倾面40以及凹槽60的槽底侧按压,且沿着槽宽尺寸如上所述那样变化的凹槽60向后方被引导并流动,因此,能够与由进给量的大小引起的切屑厚度的差异无关地,在切屑没有横向偏移的情况下将其卷绕成发条状并排出。由此,能够防止给被切削件造成损伤,能够提高切断端面的表面粗糙度。在此,基于本申请发明人观察在实际切削过程以及切削后排出的切屑等的结果,包含推论等在内地参照图6对切屑的流动进行说明。另外,该实际切削中的加工条件如下:被切削件为SUS304、的圆棒,切削速度为80m/min,并且进给量为0.02mm/rev~0.08mm/rev的范围。

当使本例子的切削镶刀100以规定的进给量切入被切削件时,如图6的A所示,产生横截面与副切削刃110的形状相应的切屑K1,切屑K1一边被按压在前倾面40上一边向后方流动。在该切削开始时形成的切屑K1基于副切削刃110的形状,形成为其宽度方向的中间(中央)部位向下凸出的形状,沿着凹槽60向后方被引导并流动。另外,可以认为该切屑产生时的切屑的宽度与副切削刃110的宽度Wa大致相同。

而且,在这样形成的切屑在凹槽60中开始向后方流动时,由于凹槽60随着朝向后方去其槽宽逐渐增大,因此,切屑一边被按压以向凹槽60的槽底沉入一边向后方流动。而且,这样的切屑的向下凸出的部分在前后方向上的包含槽宽尺寸为Wm的部位在内的范围成为凸条(芯部)并相连续,因此,如图6的B所示,切屑K2沉入凹槽60内并在凹槽的中央稳定地向后方流动。而且,在该流动过程中,切屑通过其沉入而被其两边缘(凹槽60的两侧的槽壁面与各倾斜面所成的角)的棱线部65向凹槽60的槽底按压,并且,切屑与倾斜面的倾斜相配合地受到使其两侧被朝上按压那样的变形作用。在这样的作用下,与形成开始时的切屑K1相比,切屑K2的宽度变窄。

像这样向后方流动的切屑若流经凹槽60的槽宽逐渐减小的部位,则这次切屑的靠两侧的部位或者两侧部分会被凹槽60的两边缘的棱线部65等进一步强力地按压。由此,切屑受到在横截面中其靠两端的部位被进一步朝上按压(折叠)的变形作用。即,通过受到该变形作用,切屑会变形成具有其宽度方向的中央部位向下更大程度地凸出的横截面,且切屑的宽度也进一步变小。

而且,受到这样的变形作用的切屑若到达槽宽尺寸为W2的最窄部P2的位置,则如图6的C所示,切屑K3受到的由上述折叠所引起的宽度方向的变形作用会进一步增大。其原因在于,由于该槽宽尺寸W2的部位即最窄部(缩窄部位)P2处于比正的前角的后端位置P1靠后方的位置,因此,通过该最窄部的切屑K3的靠两侧的部位或者两侧部分会受到由凹槽60的两边缘(棱部)施加的、极强的按压力的作用。另一方面,由于槽宽尺寸W2被设定为比副切削刃110处的槽宽尺寸W1大,因此,自切削开始时形成的切屑中的向下凸出的凸出部分连续的凸条在最窄部(缩窄部位)也不会脱离凹槽60,因而还能够保持使切屑向后方流动的引导作用。

然后,通过了最窄部的切屑朝向后方的断屑壁43的上端45,在凹槽60的槽宽逐渐增大的部分向后方流动。该流动过程中,再次,切屑K4在能够向凹槽60的槽底沉入的状态下一边被凹槽60的两边缘的棱线部65按压一边向后方流动,因此,凹槽60能够在切屑没有横向偏移的情况下引导切屑流动,直到切屑到达断屑壁43的上端45(参照图6的D)。结果,这样在前倾面40向后方流动的切屑K4能够在没有横向偏移的情况下卷绕成发条状,并以适当的长度被截断。而且,根据实际的切削结果,可以明确这样的切屑的流动不受其厚度的影响。而且,根据实际的切削结果也可知,即使在进给量较小、切屑的厚度较薄的情况下,也能够作为没有横向偏移且被卷绕成发条状的切屑被处理,并且,排出的切屑也不会给加工面即槽壁面、切断端面造成损伤,此外,也不会产生缠绕。像这样,采用上述结构的切削镶刀100,能够在开槽加工、切断加工中得到极其期望的切屑处理。

本发明不限于上述实施方式的内容,能够在不脱离其主旨的范围内适当地变更并具体化。在上述例子中,关于槽宽的变化(逐渐增大、逐渐减小),具体化为从前倾面侧观察时以平稳的曲线进行变化,但也可以连接多条直线,使该槽宽逐渐增大、逐渐减小。此外,槽宽尺寸W1、W2、W3不限于W1<W2<W3的尺寸关系,能够与前倾面的前后方向长度、副切削刃的长度等相应地以适当的大小进行设定。而且,逐渐增大后的最窄部(槽宽尺寸为W2)的位置P2与前倾面中的前角的大小、断屑壁的立起状态、从副切削刃到断屑壁的上端的前后方向上的长度以及进给量的大小等加工条件相应地,适当地进行设定即可。此外,凹槽的深度与倾斜面的倾斜角都会影响到切屑的宽度方向上的变形,但凹槽的深度根据凹槽的前后方向上的位置以及其与槽宽之间的关系适当地设定即可,以能够根据副切削刃的长度即切屑的宽度、车削中的进给量(切屑的厚度)以及被切削件的被切削性等的情况,得到适当的变形。另外,在上述例子中,具体化为,切削镶刀为平行四边形且在其相对的锐角的角部具备分别具有切削刃的两个切削刃,但不言而喻的是,本发明能够与切削镶刀(主体)自身的形状无关地具体化为:切削镶刀为三角形且在3个角部具有切削刃、切削镶刀为矩形(长方形)板状且在其两端分别具有切削刃的所谓的狗骨头型(dog bone-type)等各种形状的切削镶刀。

附图标记说明

40 前倾面

43 断屑壁

45 断屑壁的上端

51、52 倾斜面(第1倾斜面、第2倾斜面)

60 凹槽

100 切削镶刀

112 副切削刃和主切削刃所成的角部

110 副切削刃

120 主切削刃

P1 正的前角的后端位置(正的前倾面的后端)

P2 在比正的前角的后端位置靠后方的位置宽度的逐渐减小后的最窄部的位置

W1 从凹槽的前倾面侧观察到的槽宽,是副切削刃的位置的槽宽尺寸

W2 从凹槽的前倾面侧观察到的槽宽,是最窄部的位置的槽宽尺寸

W3 从凹槽的前倾面侧观察到的槽宽,是断屑壁的上端的位置的槽宽尺寸

Wa 副切削刃的从前倾面侧观察时的长度

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