CN102905824A - 切削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够改善切削加工中的切削屑处理性能并且能够改善耐破损性能的切削刀片。切削刀片呈大致多边形板状，在前刀面（2a）与后刀面（4a）的交叉棱线部形成切削刃（6），在前刀面（2a）上形成断屑台，其中，刀尖部断屑凹部（40）为，从刀尖部（5）侧的周缘部到底面部（40c）是凹状地弯曲且朝向底面部（40c）慢慢地倾斜并与该底面部（40c）平滑地连接的倾斜面（40b）。

Description

切削刀片

技术领域

本发明涉及一种拆装自如地安装于工具本体而用于金属材料的切削加工的切削刀片。

背景技术

专利文献1中所公开的切削刀片呈大致多边形板状，在其至少一个的刀尖部形成有断屑突起，其具有从前刀面向上方立起且朝向该刀尖部的尖端突出的立起壁面，至少与上述立起壁面的全周或者一部分连接的前刀面包括从切削刃向内方延伸的第1前刀面、和与该第1前刀面相接而向内方延伸且与上述立起壁面相连的第2前刀面。

专利文献1 : 日本特开2007-175788号公报。

发明所要解决的课题

在专利文献1的切削刀片的刀尖部，形成有第1前角以及第2前角的两级的前角，作为其结果，在断屑台的刀尖部形成凹陷。因此，专利文献1的切削刀片耐热龟裂性优异、切入量以及进给量都小，设计为在从所谓的精切削到轻切削中，能够应用金属陶瓷这样的耐热龟裂性差的工具材料。但是，专利文献1的切削刀片虽然从精加工到轻切削能够有效地发挥作用，但是在重切削的切削条件下大多不能有效地发挥作用。因此，专利文献1的切削刀片无法以一个切削刀片来应对从轻切削到重切削的切削条件。

发明内容

本发明是为了解决上述的课题而提出的。即，本发明的目的在于提供一种能够利用一个切削刀片来有效地应对从轻切削到重切削的切削条件的切削刀片。

用于解决课题的手段

本发明的切削刀片呈大致多边形板状，在上下表面的至少一方上形成前刀面，在延伸于上述上下表面之间的外周面上形成后刀面，在上述前刀面与后刀面的交叉棱线部上形成切削刃，所述切削刃具有：圆弧状地弯曲的至少一个的位于刀尖部的圆弧状切削刃、从该圆弧状切削刃的一方侧延伸的作用切削刃、和从上述圆弧状切削刃的另一方侧延伸的直线状切削刃，形成有断屑台，其特征在于，在上述前刀面上，在上述圆弧状切削刃的附近形成刀尖部断屑凹部，上述断屑突起从上述刀尖部断屑凹部的底面部立起，上述刀尖部断屑凹部为，从上述刀尖部侧的周缘部直到上述底面部是凹状地弯曲且朝向上述底面部慢慢地倾斜并与该底面部平滑地连接的倾斜面。

发明的效果

本发明的切削刀片在重切削条件下使用时当然不必说，即便是在切削条件更为缓和的轻切削侧的切削条件下使用时也能够改善切削屑处理性能，而且不会发生破损等的异常损坏。在本发明中，刀尖部断屑凹部能够改善轻切削侧的切削屑处理性能的要因在于对应于断屑槽的深度而相对地产生的断屑台的高低差。断屑台的高低差越大，切削屑碰撞时的约束力变得越强，在切削屑的流出容易变得不稳定的轻切削侧的切削条件下，能够令切削屑稳定，能够改善切削屑处理性能。因而，能够以重切削用的断屑台形状为基础而将适用范围扩大至轻切削侧。当在轻切削侧使用时，主要地刀尖部断屑凹部引入切削屑，相对地高低差大的断屑突起适当地处理切削屑。

此外，根据本发明，通过令从刀尖部断屑凹部的刀尖部侧的周缘部到底面部为凹状地弯曲且朝向底面部慢慢地倾斜并且与该底面部平滑地连接的倾斜面，能够充分地耐受重切削时的负荷，能够防止应力集中等导致的破损。特别地，已经知道破损的起点容易发生在刀尖部附近，所以能够有效地防止其发生。

附图说明

图1是第1实施方式的切削刀片的俯视图。

图2是图1所示的切削刀片的主视图。

图3是图1所示的切削刀片的刀尖部附近的放大俯视图。

图4是图3中的IV-IV剖视图。

图5是图3中的V-V线剖视图。

图6是图3中的VI-VI剖视图。

图7是图3中的VII-VII线剖视图。

图8是第2实施方式的切削刀片的刀尖部附近的放大俯视图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施方式。

第1实施方式

图1是第1实施方式的切削刀片的俯视图。图2是图1所示的切削刀片的主视图。图3是图1所示的切削刀片的刀尖部附近的放大俯视图。本实施方式的切削刀片是不限定惯用方向的相对于刀尖部的顶角的二等分线B对称的切削刀片。其中，由于本发明的切削刀片并不限定为是不限定惯用方向的切削刀片，所以在以下说明的切削刀片以下述情况为例进行说明：作为惯用右向而使用而将直线状切削刃6b作为在切削时负责其大部分切削的作用切削刃的主切削刃，且将直线状切削刃6c作为作用切削刃的副切削刃（前切削刃）。虽在之后的说明中被省略，在将图3的切削刀片相反地作为惯用左向而使用时，将直线状切削刃6c作为作用切削刃的主切削刃，将直线状切削刃6b作为副切削刃。图4是图3中的IV-IV线剖视图。IV-IV线是由刀尖部5区划的顶角的二等分线B上的线。这里所说的顶角是直线状切削刃6b与直线状切削刃6c所成的角中夹着刀尖部5的角度的角。图5是图3中的V-V线剖视图。V-V线是在与切削刃6的主切削刃的直线状切削刃6b正交的方向中刀尖部断屑凹部40的直线状切削刃6b侧的周缘部41a附近的断屑槽10的剖面线。另外，“周缘部41a附近”是指在出现断屑槽的底部10c的剖面线中尽可能接近图3所示的刀尖部断屑凹部40的直线状切削刃6b侧的周缘部41a的区域。进而，断屑槽的底部10c是指在正交于直线状切削刃6的方向的截面中看时最深的部分。在断屑槽的底部10c如果为平面则在截面中出现直线。没有出现直线时，将最深的一点作为断屑槽的底部10c。图6是图3中的VI-VI线剖视图。VI-VI线是在正交于直线状切削刃6b的方向中与图3所示的刀尖部断屑凹部40的从直线状切削刃6b远离侧的周缘部41b相交的任意的剖面线。图7是图3中的VII-VII线剖视图。VII-VII线是在正交于直线状切削刃6b的方向中断屑突起20最接近直线状切削刃6b的位置处的剖面线。在图3的实施方式中，令断屑突起的立起壁面22的立起角度η2一定，所以出于容易观察附图的目的，将VII-VII线表示在从断屑突起20最接近直线状切削刃6b的位置稍微错开的位置。此外，在以下的说明的中使用的“切削屑处理”是指消除生成的切削屑缠绕于工具本体、飞散这样的在进行切削加工时由于切削屑的原因而产生的各种不良。因而，“切削屑处理性高”的切削刀片与“切削屑处理性低”的切削刀片相比，切削加工时产生移动的频率小。

在图1以及图2中，本切削刀片1呈大致菱形的板状，在形成前刀面2a的上表面2以及下表面3的周缘上形成切削刃6，在垂直于上表面2和下表面3的中心轴线CL的方向中，在上表面2与下表面3之间延伸的外周面4为后刀面4a。切削刃6具有设置于80°角的刀尖部5的圆弧切削刃6a、和从该圆弧切削刃6a分别延伸的一对的直线状切削刃6b以及6c。后刀面4a为正交于上表面2和下表面3的、（与中心轴线CL平行的）后角为0°的后刀面。切削刀片的材质从超硬合金、金属陶瓷、陶瓷等的硬质材料或者在这些硬质材料的表面上包覆PVD或者CVD涂层的材料中选择。

在上表面2以及下表面3的前刀面上形成有断屑槽10，沿其周缘，如图1以及图4所示，形成有在正交于切削刃6的截面中从该切削刃6向内方延伸的宽度窄的凸缘42。在上表面2以及下表面3的中央部形成轴毂面30。轴毂面30形成为包围沿厚度方向贯通上表面2以及下表面3的圆筒状的安装孔50的周围，是在切削刀片的厚度方向中比切削刃6位于高位的平坦面。当将本切削刀片向设置于车刀等的切削工具的工具本体的刀片座（未图示）安装时，该轴毂面30作为抵接于上述刀片座的底面的就位面而起作用。

如图1、图3以及图4所示，从由刀尖部5画定的顶角的二等分线B方向的刀尖部断屑凹部40的底面部40c立起有作为断屑台的断屑突起20的立起壁面22。特别地，在切削刀片1中，仅在刀尖部5与断屑突起20之间设置刀尖部断屑凹部40。因此，在重切削时与切削屑接触的断屑台部分的高低差适宜地变小，且在轻切削时与切削屑接触的断屑台部分的高低差适宜地变大。其结果，切削刀片1能够适当地处理在重切削时生成的切削屑和在轻切削时生成的切削屑。假如，在无需使用切削刀片1的两面而仅使用单面时，不会受到断屑台的壁的高度的限制，能够自由地配置。但是，在像本发明这样使用两面的所谓的两面带断屑台的负的切削刀片1时，为了确保下表面侧的就位面，断屑台的壁的高度被限制为一定值。因此，为了改善轻切削侧的切削屑处理性而加高断屑台的壁时，设置刀尖部断屑凹部40而调整相对的高低差是有效的。进而，从刀尖部断屑凹部40的底面部40c立起进一步改善轻切削的切削屑处理性的断屑突起20的立起壁面22是有效的。在断屑突起20的周缘形成立起壁面22。在本实施方式中，断屑突起20的顶部的高度为与轴毂面30相同的高度。

刀尖部断屑凹部40为，从刀尖部5侧的周缘部40a到底面部40c是以既定以上的曲率半径R1凹状地弯曲且朝向底面部40c慢慢地倾斜并与该底面部40c平滑地连接的倾斜面40b。另外，刀尖部5侧的周缘部40a在本实施方式中示出为凸缘42与倾斜40b面交叉的曲线，但在凸缘42与倾斜40b面平滑地连接时，该连接部为周缘部40a。倾斜面40b的曲率半径R1为1mm以上，优选为2mm以上3mm以下。倾斜面40b的曲率半径R1如果为前述的大小，则轻切削侧的切削条件下的切削屑处理性能得到改善，并且同时能够防止重切削时的破损。如果该曲率半径R1不足1mm，则无法耐受重切削时的负荷，有可能由于应力集中等而成为破损的起点。此外，如果该曲率半径R1超过4mm，则在轻切削侧的切削条件下进行加工时生成的切削屑不会被引入刀尖部断屑凹部40，有时会降低切削屑处理性能。另外，在此所说的重切削是例如碳素钢的旋削中最大切入3mm以上且最大进给0.3mm/rev以上的切削条件，轻切削是指切入1.0mm至3mm左右，最大进给0.2mm/rev左右的旋削条件。另外，倾斜面40b的曲率半径R1与切削刀片的尺寸也有关。这是由于切削刀片的尺寸越大，越具有在更高的切削条件下使用的倾向。倾斜面40b的曲率半径R1优选为切削刀片的基准内接圆的5%以上且30%以下。

在本实施方式中，刀尖部断屑凹部40的底面部40c形成平面。在图1以及图3中图示表示该平面范围的实线。与底面部40c连接的圆角是从切削刃6侧与底面部40c的平面连接的圆角的曲率半径R1。在本实施方式中，倾斜面40b从周缘部40a以一定的曲率半径与底面部40c连接。但是不限定于此。底面部40c不一定必须存在平面，也可以是曲面。底面部40c为曲面时没有平面，所以底面部40c包含曲面的最深部。另外，与底面部40c连接的倾斜面40b的曲率半径R1无需是一定的，也可以在刀尖部断屑凹部40中令其大小变化。例如越接近刀尖部5令曲率半径R1越大，随着接近刀尖部断屑凹部40的直线状切削刃6b侧的周缘部41a而减小（未图示）也是有效的。此外，倾斜面40b也可以不是从刀尖部5侧的周缘部40a以一定的曲率半径与底面部40c连接。例如，也可以倾斜面40b的截面形状为自周缘部40a为短的直线，与该直线相连而以一定的曲率半径与底面部40c连接。与底面部40c连接时的曲率半径是重要的。

在图5的正交于直线状切削刃6b的V-V线剖视图中，在本实施方式中，断屑槽10设置有从该直线状切削刃6b向内方延伸的宽度窄的凸缘42。断屑槽10为，从直线状切削刃6b侧的周缘部10a到该断屑槽的底部10c是凹状地弯曲且朝向该底部慢慢地倾斜并与该底部平滑地连接的倾斜面10b。倾斜面10b的曲率半径为R2。曲率半径R2可以比刀尖部断屑凹部40的倾斜面40b的曲率半径R1小。由于无需增大断屑槽10的倾斜面10b的曲率半径R2，所以能够确保断屑槽10的截面形状有关的设计的自由度。断屑槽10的倾斜面10b的曲率半径R2能够例如为0.5mm以下。

在重切削时，向切削屑的约束力过强是不优选的。如果在重切削时较强地约束切削屑，则由于切削阻力的增大及振动的发生等，容易引起加工面粗糙度的恶化、及切削刀片的破损等的异常损坏。在本实施方式中，仅在刀尖部5附近和断屑突起20的尖端附近之间设置刀尖部断屑凹部40，从而重切削时的断屑深度的平均值变浅。因而，在重切削时作用的断屑台的壁的高低差与轻切削时相比变小，切削屑的约束力不会变得过强。因此，切削刀片1能够适当地处理切削屑。

刀尖部断屑凹部40还具有下述效果：将重切削时生成的切削屑不向刀尖部断屑凹部40引入而相反令其翘起，减少切削刀片1与切削屑的接触面积。如果切削刀片1与切削屑的接触面积减少，则切削阻力变小，能够抑制发热量，抑制工具的摩耗而令工具寿命变长。为了利用刀尖部断屑凹部40令重切削时的切削屑翘起，令至少一个的断屑突起20的壁面22从刀尖部断屑凹部40的底面部40c立起。通过如此地配置断屑突起20，断屑突起20向将切削屑抬起的方向起作用。

若刀尖部断屑凹部40的直线状切削刃6b侧的周缘部41a（以下将该部分称为“第1凹部周缘部41a”）的棱线形成为随着从切削刃分离而从上述刀尖部5离开，则对于重切削时的切削屑的流出方向没有障碍，具有不将第1凹部周缘部41a用作断屑台的效果。因此，在重切削时生成的切削屑利用刀尖部断屑凹部40而翘起，解决由于存在凹部而产生的重切削时的不良影响。如果用与直线状切削刃6b所成的角θ表示第1凹部周缘部41a的形状，则优选40°≤θ°≤85°。

第1凹部周缘部41a的棱线无需为直线，也可以例如如图8所示，随着从切削刃6离开而从刀尖部5离开。此外作为其他的形状，也可以为凸曲线、凹曲线、或者将凹凸及直线组合而成的曲线。另外，一般而言，断屑台仅与切削屑接触的范围处发生作用，所以从切削刃6到与切削屑的接触范围的形状是重要的，从切削刃6足够远离的部分的形状不是特别重要。但是，切削屑的接触范围根据切削条件及被削材而变化。

刀尖部断屑凹部40的向从直线状切削刃6b远离侧的周缘部41b（以下将该部分称作“第2凹部周缘部41b”）的壁面立起角度η1比断屑突起20的立起壁面22的立起角度η2小。即为η1＜η2，从而第2凹部周缘部41b在重切削时不作为断屑台发挥作用。壁面立起角度η1、η2的设定中，对置于切削屑的流出方向的方向的立起角度与第1凹部周缘部41a以及第2凹部周缘部41b是否作为断屑台起作用有很大关系。切削屑的流出方向根据切削条件而变化，但在本实施方式的切削刀片1中，在接近重切削时的切削屑流出方向的正交于直线状切削刃6b的方向的截面中，定义壁面立起角度。

另外，当从刀尖部断屑凹部的底面部40c向第2凹部周缘部41b相连的壁面的截面形状不为直线时，例如在壁面的顶部具有圆角时的壁面立起角度η1、η2不能由向凹部周缘部41b连接的前述的壁面的上表面附近的切线与断屑突起20的立起壁面22的上表面附近的切线的比较而求出，所以设定于适当的作为基准的位置。例如为轴毂面30。在作为基准的位置的设定后，对从该基准的位置离开一定距离的高度中的上述壁面的立起角度η1与断屑突起20的立起壁面22的立起角度η2进行比较。在本实施方式的情况下，第2凹部的周缘部41b的上表面的高度与断屑突起20的上表面的高度不同，所以无法比较上表面附近中的各立起角度η1、η2。在距轴毂面30为相同高低差的位置彼此处的切线彼此的比较中，上述壁面的立起角度η1优选小于立起壁面22的立起角度η2。此外，当在上表面附近具有圆弧的截面形状时，即便比较圆弧上部处的切线角度也没有意义，所以此时也将相同高度彼此处的切线角度分别作为η1、η2而进行比较。

在本实施方式中，第1凹部周缘部41a配置为从距刀尖部5离开0.1mm至3mm左右的位置开始，随着从切削刃6离开而也从刀尖部5离开。第1凹部周缘部41a的开始位置与刀尖部5的角半径有关而选择适当的值。

在本实施方式中，将刀尖部断屑凹部40形成为相对于刀尖部5的顶角的二等分线B对称是为了无论在令工具的使用方向为相对于刀尖部5将右侧主要地用作作用切削刃时，还是将左侧主要地用作作用切削刃时，对于双方的使用都能够得到同样的切削性能。即，本实施方式的切削刀片1为所谓的不分惯用方向的切削刀片，所以为这样的形状。因此本来对于第1凹部周缘部41a以及第2凹部周缘部41b，优选从其功能分别需要的棱线形状及壁面立起角度为不同的设计，但在本实施方式中，将上述刀尖部断屑凹部40形成为相对于刀尖部5的顶角的二等分线B对称，并且同时实现第1凹部周缘部41a以及第2凹部周缘部41b的前述的棱线形状、和上述壁面的立起角度η1与立起壁面22的立起角度η2的大小关系这双方。因此，对于左右的切削刃的两方的使用能够得到同样的切削性能。

在本实施方式中，如例如图4及图5所示，令前刀面2a为比较平滑的截面形状。但是，也能够令前角在截面形状中以例如第1前角、第2前角的方式阶段地变化。此外，也能够令前角沿着切削刃6随着从刀尖部5离开而连续地或者断续地变化。

本发明的切削刀片并不限定于以上说明的实施方式，能够在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变更以及追加。虽未图示，切削刀片的外形也可以是菱形板状以外的多边形板状，后角也可以比0°大而为所谓的正的切削刀片。此外断屑槽10无需设置于切削刃6的全周的范围，能够限定于期望的范围地设置。断屑突起20无需是一个，在刀尖部周边设置多个断屑突起而对各种切削屑流出方向进行适当的处理也是有效的。对于断屑突起20的立起壁面22的构成，也可以由由单一以及多个平面或者曲面构成的立起壁面构成。此外，也可以为了强化刃尖而沿切削刃6在该切削刃棱线部增加由平面状或者曲面状的倒角构成的折边、或令切削刃棱线部的凸缘42带有负的角度而倾斜。此外，相反地为了降低切削阻力的目的等，也可以令上述凸缘42带有正的角度而倾斜。本发明的切削刀片也能够应用于螺纹切削用刀片（未图示）及旋削用刀片（未图示）。

产业上的利用可能性

本发明的切削刀片能够与以往的切削刀片同样地拆装自如地安装于工具本体而用于金属材料的切削加工。此外制造方法等也与以往的切削刀片相同。

Claims (5)

1.一种切削刀片，呈大致多边形板状，在上下表面的至少一方上形成具有前刀面的断屑台，在延伸于上述上下表面之间的外周面上形成后刀面，在上述前刀面与后刀面的交叉棱线部形成切削刃，所述切削刃具有：圆弧状地弯曲的位于至少1个的刀尖部的圆弧状切削刃、从该圆弧状切削刃的一方侧延伸的作用切削刃、和从上述圆弧状切削刃的另一方侧延伸的直线状切削刃，所述切削刀片的特征在于，

在上述前刀面上，在上述圆弧状切削刃的附近形成有刀尖部断屑凹部，

断屑突起从上述刀尖部断屑凹部的底面部立起，上述刀尖部断屑凹部为，从上述刀尖部侧的周缘部到上述底面部是凹状地弯曲且朝向上述底面部慢慢地倾斜并与该底面部平滑地连接的倾斜面。

2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，

在上述前刀面上，与上述刀尖部断屑凹部以及断屑突起邻接地形成断屑槽，

上述断屑槽为，从上述作用切削刃侧的周缘部到该断屑槽的底部为凹状地弯曲且朝向上述底部慢慢地倾斜并与该底部平滑地连接的倾斜面，

上述断屑槽的倾斜面的曲率半径R2比上述刀尖部断屑凹部的倾斜面的曲率半径R1小。

3.根据权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于，

上述刀尖部断屑凹部的上述断屑槽侧的周缘部从上述刀尖部侧向上述断屑突起侧延伸。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，

上述刀尖部断屑凹部为，从该刀尖部断屑凹部的底面部到上述断屑槽侧的周缘部由从该底面部立起的壁面形成，该壁面相对于平行于上述上下表面的平面的立起角度η1比上述断屑突起的壁面相对于平行于上述上下表面的平面的立起角度η2小。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，

上述刀尖部断屑凹部相对于由上述刀尖部画定的顶角的二等分线对称地形成。

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