CN114951719A - 切削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明尤其能够改善在高切入状态下高进给加工或低进给加工时的切屑排出性等，能够应对从低切入加工到高切入加工及从低进给加工到高进给加工这样广泛的切削条件，能够提高切削时所谓的进给自由度。具有切削刃体(30)和接合有该切削刃体(30)的基体(20)的切削刀片。切削刃体(30)为具有长边方向(x)和与该长边方向(x)垂直的短边方向(y)的柱体形状，具有：切削刃(32)，其形成于呈该柱体形状的切削刃体(30)的周侧面(30s)与上表面(30u)的交叉棱线上；凹状部(33)，其形成于该切削刃体(30)的上表面(30u)中、比该切削刃(32)更远离交叉棱线的位置。基体(20)具有比切削刃体(30)的上表面(30u)更向上方突出的凸状部(24)。

Description

切削刀片

技术领域

本发明涉及一种切削刀片。

背景技术

以往，各种切削刀片被用作车削加工用的工具，另外，关于这种切削刀片，也已经提出了留下硬质合金的断屑槽的烧结体工具相关的技术(例如参见专利文献1)，和在烧结体上添加断屑槽的技术(例如参见专利文献2)等。进而，对于通过将超高压成形的烧结体钎焊在硬质合金基体上而形成的刀片(chip)的切屑处理性，之前已经提出了改进措施(参见专利文献1、2等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4829197号公报

专利文献2：日本特开2017-196693号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，现有的切削刀片仍然存在多种问题，特别是从在高切入(切入被切削材料的刀片的切削刃的长度相对较长的状态)加工的情况下，使该切削刀片在被切削材料的旋转轴方向上的进给速度相对较快时(所谓高进给时)、或者与之相反地使进给速度相对较慢时(所谓低进给时)的切屑排出性的观点来看，还有进一步改进的余地，从这个角度来看也可以说切削刀片的进给自由度还有一些需要改进的地方。具体举例如下。

例如，专利文献1中试图通过在车刀主体所具有的前刀面上形成切屑处理用的突起，从而以简单形状来实现高切屑处理性的钎焊车刀，但在这种对设置于硬质基体的突起部赋予了断屑槽功能的方法中，存在切削点与突起部的距离取决于烧结体的大小的特性。因此，烧结体的尺寸乃至切削刃的长度等都会受到限制。因此，很难提高低切入(切入被切削材料的刀片的刀尖长度相对较短的状态)、低进给时的切屑处理性。并且，在如专利文献1的切削工具(钎焊车刀)中，烧结体的上表面是平坦的，因此存在低切入时或低进给时的切屑不会被完全处理的情况。

作为如上所述问题的解决方案之一，如专利文献2所述，可列举一种通过在烧结体上表面设置凹形状来对低切入、低进给条件下的切屑进行处理的技术。然而，在这种技术中，很难确保足够的深度来处理高切入、高进给条件下的切屑。当考虑到轮廓加工(切削加工的仿形加工)的情况下，对于以该轮廓加工为主的刀片(与槽加工和横向进给外径加工相对应的刀片)形状来说最重要的是高切入/低进给加工，专利文献1所记载的技术中，对于不包括粗加工工序的所谓一次性精加工的切屑处理是不充分的，此外，专利文献2所记载的技术中对于高进给加工的应对尤其不充分，可以说在这些方面还存在问题。

因此，本发明的目的在于提供一种切削刀片，其尤其能够改善在高切入状态下高进给加工或低进给加工时的切屑排出性等，能够应对从低切入加工到高切入加工，以及从低进给加工到高进给加工这样广泛的切削条件，从而能够提高切削时所谓的进给自由度。

解决问题的方案

本发明的一方式，是一种具有切削刃体和接合有该切削刃体的基体的切削刀片，其中，

切削刃体为具有长边方向和与该长边方向垂直的短边方向的柱体形状，其具有：

切削刃，其形成于呈该柱体形状的切削刃体的周侧面与上表面的交叉棱线上；以及

凹状部，其形成于该切削刃体的上表面中、比该切削刃更远离交叉棱线的位置，

基体具有比切削刃体的上表面更向上方突出的凸状部。

根据如上所述方式的切削刀片，对于低切入时的切屑，可使设置于切削刃体(烧结体等)的凹状部作为断屑槽发挥作用而进行加工(处理)，同时对于高切入时或高进给时的切屑，可使设置于基体的凸状部作为断屑槽发挥作用而进行加工(处理)。根据这样构成的切削刀片，能够应对从低切入加工到高切入加工，以及从低进给加工到高进给加工这样广泛的切削条件来进行加工。

如上所述的切削刀片的切削刃体可为与基体接合的超高压烧结体。

如上所述的切削刀片的切削刃，可在与该切削刃垂直的剖面上与具有正前角的前刀面连接。

在如上所述的切削刀片中，凹状部可为与切削刃平行的凹形状，前刀面可随着远离切削刃而向远离上表面的方向倾斜，并且，凹状部还可进一步设置有以与该前刀面相反的角度倾斜的壁面。

在如上所述的切削刀片中，壁面上可形成有断屑槽。

在如上所述的切削刀片中，作为切削刃，可在短边方向的一端侧形成有侧面切削刃，该侧面切削刃所形成的位置可形成在超过从作为基体的长边方向的一端的正面距离规定值的位置。

在如上所述的切削刀片中，凸状部可形成于从正面距离规定值的位置。

如上所述的切削刀片的凸状部可具有俯视时相对侧面切削刃倾斜的倾斜面。

在如上所述的切削刀片中，倾斜面可形成为，随着远离正面而靠近形成有侧面切削刃的短边方向的一端侧。

在如上所述的切削刀片中，倾斜面可在俯视时相对短边方向形成60～80°的角度。

在如上所述的切削刀片中，倾斜面可在该正面的距离随着远离正面而增大的方向上具有5～10°的角度。

在如上所述的切削刀片中，凸状部可形成为，与切削刃体和基体相接的任意一面连接的形状。

附图说明

图1为示出了刀架的一例的立体图，该刀架上安装有作为本发明的一方式的切削刀片。

图2为放大示出图1中的框体部分的图。

图3为示出切削刀片的一例的立体图。

图4为从另一角度观察切削刀片的立体图。

图5为从右侧观察切削刀片的切削刃的局部的图。

图6为切削刀片的俯视图。

图7为放大示出图6中的框体部分的图。

图8中，(A)为沿着切削刀片的长边方向从前端侧观察切削刀片的主视图，(B)为放大示出切削刃体的局部的图。

图9为切削刀片的左视图。

图10为切削刀片的右视图。

图11为切削刀片的仰视图。

图12中，(A)为图7中沿XII-XII线的切削刀片的剖面图，(B)为放大示出该凹状部周边部分的图。

图13为对切削刀片的一例进行说明的俯视图。

图14为示出了未接合有切削刃体的状态的基体的一例的立体图。

图15为放大示出图14中被圆包围部分的图。

图16中，(A)为切削刀片的俯视图，(B)为该俯视图中的B-B线的剖面图，(C)为俯视图中的C-C线的剖面图。

图17为对开槽加工时的开槽方向和横向进给加工时的横向进给方向进行简单说明的工件和切削刀片的立体图。

图18为对开槽加工时的开槽方向和横向进给加工时的横向进给方向进行简单说明的工件和切削刀片的俯视图。

附图标记说明

10：切削刀片；

20：基体(底座刀片)；

20b：第一接触面(底承受面)；

20s：第二接触面(壁面)；

21：螺孔；

22：螺栓；

24：凸状部；

24s：凸状部的倾斜面；

30：超高压烧结体(切削刃体)；

30E：交叉棱线；

30f正面；

30s：周侧面；

30u：上表面；

32：侧面切削刃；

32a：刃带部；

32r：前刀面；

33：凹状部；

36：壁面(断屑槽)；

39：角部切削刃；

80：刀架；

100：工件(被切削材料)；

101：切屑；

C：工件的旋转中心线；

x：长边方向；

y：短边方向；

z：上下方向；

VP：将正面切削刃二等分的虚拟垂直平面；

X1：侧面切削刃的长度；

X2：从切削刃体的正面到凸状部的距离；

β：俯视下相对于短边方向y的倾斜面的角度；

γ：相对于与上下方向z垂直的面(x-y平面)的凸状部的倾斜角；

δ：相对于沿垂直方向延伸的面的倾斜面的倾斜角。

具体实施方式

下面参见附图，对本发明的切削工具优选的实施方式进行详细说明(参见图1等)。

本发明的切削刀片10主要构成为优选适用于自动车床工具(如小型车床用)的旋削的切削刀片，切削刀片10通过在基体(底座刀片)20上钎焊接合由比该基体20硬度更高的超高压烧结体构成的切削刃体30而形成。这种结构的切削刀片10具有极其优异的耐磨损性，因此可用于切削多种金属材料，如铸铁、高硬度金属材料、或铝等非铁合金等(参见图1、图2等)。本实施例的切削刀片10安装于刀架80上，在槽加工时沿开槽方向进给，在横向进给加工时沿横向进给方向进给，并用于工件(被切削材料)100的切削(参见图17、图18)。

[切削刃体]

切削刃体30由形成为柱体形状的超高压烧结体构成，该柱体形状具有：沿开槽方向延伸的长边方向x；沿与该长边方向x垂直且沿横向进给方向延伸的短边方向y；以及与长边方向x和短边方向y二者垂直的上下方向z(参见图3、图4等)。切削刃体30的上表面30u和作为对于基体20的安装面的下表面形成为大致梯形(参见图7等)。在上表面30u和下表面之间形成有周侧面30s(参见图5等)。该切削刃体30上形成有切削刃(正面切削刃31、一侧面切削刃32)、凹状部33等(参见图6～图11等)。

切削刃由在切削刃体30的周侧面30s与上表面30u的交叉棱线(图4中用符号30E表示)上形成的正面切削刃(长度当然不作限定，作为参考举例，长度为2mm)31和侧面切削刃(同样地，作为参考举例，长度X2为6mm)32构成(参见图5、图13等)。正面切削刃31和侧面切削刃32通过角部切削刃(尺寸虽不作限定，作为参考举例，角部R半径为0.05mm)39连接(参见图7等)。正面切削刃31形成于长边方向x的前端侧的面(正面30f(应予说明，正面30f为周侧面30s的一部分))与上表面30u的交叉棱线上，并用于工件100的开槽加工。本实施方式的正面切削刃31形成为与切削刃体30的长边方向x垂直。虽未特别图示，在正面切削刃31的附近可设置有包括前刀面的凹部。

侧面切削刃32形成于切削刃体30的短边方向y的一端侧(参见图6、图8等)。侧面切削刃32形成于短边方向y的一端侧的侧面(在本实施方式的情况下，为右侧面(参见图10))与上表面30u的交叉棱线上，并用于工件100的横向进给加工。应予说明，虽然在本实施方式中没有特别地图示，另一侧面切削刃可形成于与侧面切削刃32相反的一侧(相对与正面切削刃31垂直、且将该正面切削刃31二等分的虚拟垂直平面VP(参见图8)，与侧面切削刃32相反的一侧)。在此情况下，另一(其他)侧面切削刃形成于短边方向y的另一端侧的侧面(在本实施方式的情况下，为左侧面(参见图9))与上表面30u的交叉棱线上。另一侧面切削刃可形成为长边方向x的长度比一侧面切削刃32短。

凹状部33形成于上表面30u中、侧面切削刃32的短边方向y的后段的位置(参见图12、图13等)。本实施方式的凹状部33为与侧面切削刃32平行的凹形状。凹状部33中、最靠近侧面切削刃32的部分构成有作为该侧面切削刃32的前刀面32r发挥作用的倾斜面。在前刀面32r和侧面切削刃32之间存在宽度狭窄的刃带部32a(参照图12中的(B))。侧面切削刃32在与该侧面切削刃32垂直的剖面上与刃带部32a连接(参见图12、图13)。本实施方式的前刀面32r具有正前角，在随着远离侧面切削刃32而远离上表面32u的方向上倾斜。此外，凹状部33还设置有以与该前刀面32r相反的角度倾斜的壁面36(参见图12等)。该壁面36可形成为具有适合处理切屑的表面、或具有适合恰当处理切屑的形状，例如根据切削时的状态或进给速度而平滑地进给厚切屑，或对薄切屑作用力而使其折断等。

应予说明，虽未特别图示，前刀面32r可由多个面构成，在本实施方式的切削刃体30中构成为，其中离侧面切削刃32最近的面(第1前刀面)作为上述刃带部(宽度狭窄的第1前刀面)32a发挥作用。在形成有这种刃带部32a的情况下，侧面切削刃32通过刃带部32a与前刀面(中的其他部分)32r连接。举一具体例，与侧面切削刃32平行的刃带部32a可设置为例如0.05mm的宽度。此外，在侧面切削刃32的垂直平面的剖面上，可形成有具有21°的前角的前刀面32r。应予说明，从成本方面等考虑，包括前刀面32r的凹状部33可形成为所需的最小深度。

[基体]

基体(底座刀片)20是用于保持通过钎焊接合的切削刃体30的部件，并通过螺合安装于刀架80上(参见图1、图2)。基体20上设有例如在切削刃体30的短边方向y上贯通的螺孔21，该螺孔21用于用螺栓22螺合于刀架80(参见图2、图3等)。通过螺合，切削刀片10以垂直放置的状态(切削刃体30的正面30f朝向刀架80的长边方向的前端侧的状态)安装于刀架80上(参见图1等)。

此外，基体20上形成有比切削刃体30的一部分更向上方突出的凸状部24(参见图5、图10等)。例如，在本实施方式的切削刀片10的情况下，凸状部24形成为比切削刃体30中、上下方向z的最上方位置(即上表面30u)更向上方突出。凸状部24在与短边方向y的一端侧(在本实施方式的情况下，为形成有侧面切削刃32的一侧)相反的另一端侧，形成根据情况可起到断屑槽作用的形状，从而能够适当地处理在规定的切削条件下产生的切屑(参见图3等)。例如，本实施方式的凸状部24形成如下。

首先，凸状部24被设置为具有俯视时相对侧面切削刃32倾斜的倾斜面24s的形状(参见图6、图13等)。该倾斜面24s以随着远离切削刃体30的正面，从短边方向y的另一端侧向一端侧(在本实施例的情况下，为形成有侧面切削刃32的一侧)逐渐靠近的方式倾斜地形成(参见图6、图13等)。作为标准的一例，在将俯视下相对短边方向y的倾斜面24s的角度设为β的情况下(参见图13)，从后述的切屑处理性的观点来看，该角度β优选设定在例如60～80°的范围内。

此外，凸状部24形成为相对与上下方向z垂直的面(x-y平面)的倾斜角γ具有5～10°的角度(参见图5)，且形成为随着远离切削刃体30的正面30f而向上方突出成最大突出部分的形状。进而，凸状部24相对于沿垂直方向延伸的面(例如，将壁面20s延长的面)的倾斜面24s的倾斜角δ形成为规定范围的角度(例如5～70°，更优选为5～10°)(参见图15、图16)。这样形成有倾斜面24s的凸状部24，能够由此减小阻力，从而特别当高切入时被排出的切屑碰到该凸状部24时能够更顺利地流动而被处理，从这方面考虑较为优选。

此外，凸状部24可形成为与切削刃体30和基体20相接合的接合面中的任意一面连接的形状。例如，在本实施方式的切削刀片10的情况下，基体20在与切削刃体30的底面接触的第一接触面(底承受面)20b、和与切削刃体30的周侧面30s的一部分接触的第二接触面(壁面)20s上与切削刃体30接合(参见图14、图15)。这些接触面20b、20s中，若形成为第二接触面(壁面)20s与上述凸状部24的倾斜面24s平滑连接的形状，则不需要在这些第二接触面(壁面)与凸状部24的倾斜面24s之间设置台阶，可将二者在同一面上连续地构成，或在连续相连的面上使二者之间没有台阶地构成。这样的设置，进一步简化了基体20的形状，能够降低成型所需的成本，从这方面考虑较为优选。

此外，凸状部24形成于从切削刃体30的正面30f距离规定值X2的位置，且以倾斜面24s从该位置朝向刀架80的基端侧而相连的方式设置(参见图13等)。在将该规定值X2与侧面切削刃32的长度X1(参见图13。应予说明，X1为侧面切削刃32的长度，除此之外，还可相当于凹状部33的壁面36的长度或前刀面32r的长度，一般为横向进给加工时能够参与工件100的切削加工的部分的长度)进行比较的情况下，按照X2>X1的方式设定。换句话说，按照这样的方式设定是指，在长边方向x的座标超过X2直至X1的范围内，侧面切削刃32(或者，前刀面32r或凹状部33的壁面36)与凸状部24的倾斜面24s重叠(参见图13)。

[刀架]

刀架80为在其前端部分保持切削刀片10的车刀的主体部分，并设置为可通过自动车床工具(省略图示)向开槽方向和横向进给方向进给(参见图17、18等)。

[使用时的方式]

如上所述构成的本实施方式的切削刀片10安装于刀架80上，并被按压在围绕旋转中心线C旋转的工件(被切削材料)100上从而对该工件100进行切削，并转印预定的形状。实际上，切削刀片10首先沿切削刃体30的长边方向x向开槽方向进给以进行槽加工，进而沿与长边方向x垂直的短边方向y向橫向进给方向进给以进行横向进给加工，从而进行工件100的外径加工，由此形成切削刃体30的正面切削刃31的长度(宽度)以上的槽(参见图17、图18等)。

[切屑处理的特征、进给自由度]

根据如上所述的设定为X2(从切削刃体30的正面30f至凸状部24的距离)>X1(侧面切削刃的长度)的本实施方式的切削刀片10(参见图13等)，实现了一种可称为2级断屑槽的结构，其中，低切入时通过凹状部33的壁面36对切屑(在图8、图12中用符号101表示。应予说明，需要注意在图8、图12中为了更容易理解而将切屑作了夸张表现。)进行处理，高切入时通过基体20的凸状部24的倾斜面24s对切屑101进行处理。列举具体例子进行说明。作为一例，通过设定为X2＝2.9mm，可进行以下2种处理：(i)在切入量小于某一数值(本例中为小于2.9mm)的切削条件下，切削刃体30的凹状部33的壁面36对切屑101进行处理(参见图12)，(ii)在切入量为某一数值以上(本例中为2.9mm以上)的切削条件下，与凹状部33控制的切屑流出方向相对应的基体20的凸状部24(的倾斜面24s)对切屑101进行处理(参见图8)。

根据这样构成的本实施方式的切削刀片10，能够应对从低切入时的切削到高切入时的切削，以及从低进给时的切削到高进给时的切削这样广泛的切削条件。这种切削刀片10特别适用于横向进给加工并可实现协同效果。即，在以高切入的状态加工工件100的外径时(参见图18等)，通过利用凹状部33控制切屑101的流出方向而使其与凸状部24(的倾斜面24s)碰撞，从而保护位于不进行外径加工一侧、且不与侧面切削刃32对向的槽壁面不被切屑擦过。根据预期起到这样作用的切削刀片10，作为结果可期待加工面质量的提升，这在将如富有延展性且切削阻力较大的铝材的工件100作为切削对象的情况下尤为显著。因此，本实施方式的切削刀片10在组合槽加工和横向进给加工而以一次加工的方式对铝制工件100的外形进行加工从而形成铝卷轴的情况下特别有用。

以上对本发明的实施方式的切削刀片10进行了说明，可以对其进行各种修改。例如，切削刀片10的切削刃体30可以由如金刚石烧结体或立方晶氮化硼烧结体等超高压烧结体，或者采用CVD(chemical vapor deposition)法或PVD(physical vapor deposition)法等对这些硬质材料或超高压烧结体涂覆了选自由元素周期表4A、5A和6A族金属的碳化物、氮化物、氧化物、碳氮化物、碳氧化物、碳氮氧化物、硼氮化物、硼碳氮化氧化物、氧化铝和氮化钛铝组成的组的被覆膜、或非晶碳薄膜的材料构成。

应予说明，上述实施方式是本发明的一优选实施例，但本发明不限于此，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种变形。例如，上述实施方式中所示的切削刀片10优选作为可反向车削的开槽工具型多功能刀片等，严格说来，无论刀片的用途和形状如何，只要是能够提高切屑处理性和加工面质量，其用途并不特别限定。

此外，作为上述切削刀片10的变形例，在构成切削刃体30的超高压烧结体的厚度范围内，可以进一步加深凹状部33的深度。

工业实用性

本发明优选适用于切削加工用的刀片。

Claims (10)

1.一种具有切削刃体和接合有所述切削刃体的基体的切削刀片，其特征在于，

所述切削刃体为具有长边方向和与所述长边方向垂直的短边方向的柱体形状，其具有：

切削刃，其形成于呈所述柱体形状的切削刃体的周侧面与上表面的交叉棱线上；以及

凹状部，其形成于所述切削刃体的所述上表面中、比所述切削刃更远离所述交叉棱线的位置，

所述基体具有比所述切削刃体的所述上表面更向上方突出的凸状部，

作为所述切削刃，所述短边方向的一端侧形成有侧面切削刃，所述侧面切削刃所形成的位置超过从作为所述基体的所述长边方向的一端的正面距离规定值的位置，

所述凸状部形成于从所述正面距离所述规定值的位置。

2.如权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刃体为与所述基体接合的超高压烧结体。

3.如权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刃在与所述切削刃垂直的剖面上与具有正前角的前刀面连接。

4.如权利要求3所述的切削刀片，其特征在于，所述凹状部为与所述切削刃平行的凹形状，所述前刀面随着远离所述切削刃而向远离所述上表面的方向倾斜，而且，所述凹状部还设置有以与所述前刀面相反的角度倾斜的壁面。

5.如权利要求4所述的切削刀片，其特征在于，在所述壁面上形成有断屑槽。

6.如权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述凸状部具有俯视时相对所述侧面切削刃倾斜的倾斜面。

7.如权利要求6所述的切削刀片，其特征在于，所述倾斜面形成为，随着远离所述正面而靠近形成有所述侧面切削刃的所述短边方向的一端侧。

8.如权利要求7所述的切削刀片，其特征在于，所述倾斜面在俯视时相对所述短边方向形成为60～80°的角度。

9.如权利要求6～8中任一项所述的切削刀片，其特征在于，所述倾斜面在所述正面的距离随着远离所述正面而增大的方向上具有5～10°的角度。

10.如权利要求6～9中任一项所述的切削刀片，其特征在于，所述凸状部形成为与所述切削刃体和所述基体相接的任意一面连接的形状。

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