CN115297979A - 刀柄、切削刀具及切削加工物的制造方法 - Google Patents

Abstract

基于本公开的未被限定的一方面的刀柄具有：主体，其呈沿着中心轴从第一端延伸至第二端的棒形状，并且具有沿着中心轴延伸的圆筒形状的空腔；圆柱形状的重物，其位于空腔的内部；以及弹性构件，其与空腔的内表面及重物抵接。重物具有：第一端面，其位于第一端侧；第二端面，其位于第二端侧；以及外周面，其与第一端面及第二端面连接。弹性构件具有：环状的第一弹性构件，其与内表面及外周面抵接；以及环状的第二弹性构件，其与内表面及第一端面抵接。第二弹性构件比第一弹性构件粗。

Description

刀柄、切削刀具及切削加工物的制造方法

相关申请的相互参照

本申请主张在2020年4月6日申请的日本专利申请2020-068404号的优先权，并将该在先申请的全部公开援引于此以供参照。

技术领域

本公开涉及在切削加工中使用的刀柄。具体而言，涉及具备防振机构的刀柄。

背景技术

以往，提出了具备防振机构的切削刀具。在日本特表2017-500507号公报(专利文献1)所记载的切削刀具中，刀柄的主体具有空腔，在该空腔中封入有吸收体和弹性元件。吸收体作为减振片而发挥功能。弹性元件作为吸收体相对于空腔的定位构件而发挥功能。

发明内容

基于本公开的未被限定的一方面的刀柄具有：主体，其呈沿着中心轴从第一端延伸至第二端的棒形状，并且具有沿着所述中心轴延伸的圆筒形状的空腔；圆柱形状的重物，其位于所述空腔的内部；以及弹性构件，其与所述空腔的内表面及所述重物抵接。所述重物具有：第一端面，其位于所述第一端侧；第二端面，其位于所述第二端侧；以及外周面，其与所述第一端面及所述第二端面连接。所述弹性构件具有：环状的第一弹性构件，其与所述内表面及所述外周面抵接；以及环状的第二弹性构件，其与所述内表面及所述第一端面抵接。所述第二弹性构件比所述第一弹性构件粗。

附图说明

图1是表示本发明的未被限定的一方面的刀柄(切削刀具)的侧视图。

图2是将图1所示的区域A1放大的放大图。

图3是图1所示的III-III截面的剖视图。

图4是将图3所示的区域A2放大的放大图。

图5是图1所示的刀柄中的重物及弹性构件的立体图。

图6是图1所示的刀柄中的重物的立体图。

图7是图1所示的刀柄中的重物及弹性构件的侧视图。

图8是图1所示的刀柄中的重物的侧视图。

图9是表示本公开的未被限定的一方面的切削加工物的制造方法中的一工序的概略图。

图10是表示本公开的未被限定的一方面的切削加工物的制造方法中的一工序的概略图。

图11是表示本公开的未被限定的一方面的切削加工物的制造方法中的一工序的概略图。

具体实施方式

<刀柄>

以下，使用附图对本公开的未被限定的一方面的刀柄1进行详细说明。但是，在以下参照的各图中，为了便于说明，仅简化地示出说明实施方式所需的主要构件。因此，刀柄1可以具备未被所参照的各图示出的任意的构成构件。另外，各图中的构件的尺寸并未如实地示出实际的构成构件的尺寸以及各构件的尺寸比率等。

如图1所示的未被限定的一例那样，刀柄1可以具有沿着中心轴O1从第一端3a延伸至第二端3b的棒形状的主体3。通常，第一端3a被称为“前端”，第二端3b被称为“后端”。主体3例如可以是圆柱形状，另外，也可以是多棱柱形状。作为主体3的材质，例如可以举出钢、铸铁及铝合金等。

主体3的大小可以根据被切削件的大小而适当设定。例如，沿着中心轴O1的方向上的主体3的长度可以设定为60mm以上且3500mm以下程度。另外，与中心轴O1正交的方向上的主体3的宽度(直径)可以设定为6mm以上且250mm以下程度。

如图2所示的未被限定的一例那样，主体3可以具有位于第一端3a侧并能够安装切削刀片的刀槽5。刀槽5可以是在切削刀片的安装前在主体3中的第一端3a侧凹陷的部位。刀槽5的数量可以是1个，另外，也可以是多个。在刀槽5的数量为多个的情况下，其数量也可以为2～10。

如图3所示的未被限定的一例那样，主体3可以具有空腔7。空腔7能够用于将以下说明的重物收容于内部。空腔7可以沿着中心轴O1延伸。另外，空腔7可以是圆筒形状。圆筒形状只要是大致圆筒形状即可，不需要是严格意义上的圆筒形状。需要说明的是，空腔7可以位于比刀槽5更靠近第二端3b的位置。在该情况下，容易确保主体3中的刀槽5所处的部分的刚性。

刀柄1可以具有重物9。重物9能够作为防振构件发挥功能。重物9可以位于空腔7的内部。另外，重物9可以如图5～图8所示的未被限定的一例那样为圆柱形状。圆柱形状只要是大致圆柱形状即可，无需是严格意义上的圆柱形状。

作为重物9的材质，例如可以举出钨合金等。重物9的材质的比重可以与主体3的材质的比重相同，另外，也可以不同。例如，重物9的材质的比重可以大于主体3的材质的比重。

刀柄1可以具有弹性构件11。弹性构件11可以如图4所示的未被限定的一例那样，与空腔7的内表面13及重物9抵接(接触)。弹性构件11能够作为重物9相对于空腔7的定位构件发挥功能。另外，弹性构件11也能够作为有助于防振性能的构件发挥功能。

作为弹性构件11的材质，例如可以举出橡胶以及树脂等。具体而言可以举出天然橡胶、丁二烯橡胶、乙烯橡胶、丙烯橡胶、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶以及硅橡胶等。

在此，重物9可以具有第一端面15、第二端面17以及外周面19。第一端面15可以位于第一端3a侧。第二端面17可以位于第二端3b侧。外周面19可以与第一端面15及第二端面17连接。

弹性构件11可以具有第一弹性构件21以及第二弹性构件23。第一弹性构件21可以与内表面13及外周面19抵接。第二弹性构件23可以与内表面13及第一端面15抵接。

第一弹性构件21和第二弹性构件23可以是环状。如图5所示的未被限定的一例那样，第一弹性构件21以及第二弹性构件23可以是圆环状。

在弹性构件11具有上述的第一弹性构件21的情况下，容易得到与中心轴O1正交的方向上的防振功能。另外，在弹性构件11具有上述的第二弹性构件23的情况下，容易得到沿着中心轴O1的方向上的防振功能。因此，刀柄1的防振性能高。

第二弹性构件23可以比第一弹性构件21粗。换言之，如图4所示的未被限定的一例那样，第二弹性构件23的最大宽度W12可以比第一弹性构件21的最大宽度W11大。

为了将重物和弹性构件***到空腔中，通常，在空腔中封入有重物和弹性构件的刀柄具有：主体，其具有在沿着中心轴的方向上开口的凹部；以及盖体，其堵塞凹部的开口。在重物和弹性构件***到空腔中之后，凹部的开口被盖体封闭。

与第一弹性构件21相比，总是容易对第二弹性构件23施加大的负荷。在第二弹性构件23比第一弹性构件21粗的情况下，上述的负荷容易分散在第二弹性构件23的大范围内，第二弹性构件23不易劣化。因此，刀柄1的防振性能高。

第二弹性构件23的最大宽度W12可以是第一弹性构件21的最大宽度W11的1.2倍以上。另外，最大宽度W12可以是最大宽度W11的7倍以下。最大宽度W11可以设定为0.5mm～3mm程度。最大宽度W12可以设定为0.6mm～20mm程度。

第二弹性构件23的外径可以与第一弹性构件21的外径相同，另外，也可以不同。第二弹性构件23的内径可以与第一弹性构件21的内径相同，另外，也可以不同。例如，如图4所示的未被限定的一例那样，还可以为，第二弹性构件23的外径与第一弹性构件21的外径相同，另外，第二弹性构件23的内径比第一弹性构件21的内径小。

内表面13可以具有第一面25、第二面27以及内周面29。第一面25可以位于第一端3a侧。第二面27可以位于第二端3b侧。内周面29可以与第一面25以及第二面27连接。此外，第一面25可以与第一端面15对置。第二面27可以与第二端面17对置。内周面29可以与外周面19对置。

第二弹性构件23可以与第一面25及内周面29抵接。在该情况下，第二弹性构件23也能够有助于与中心轴O1正交的方向上的防振功能，因此容易提高防振功能。

第二弹性构件23的硬度可以与第一弹性构件21的硬度相同，另外，也可以不同。在第二弹性构件23比第一弹性构件21硬的情况下，总是容易施加大的负荷的第二弹性构件23的耐久性高。因此，刀柄1的耐久性高。需要说明的是，上述的第二弹性构件23比第一弹性构件21硬，但也可以置换为第二弹性构件23的杨氏模量(弹性模量)比第一弹性构件21高。

第一弹性构件21和第二弹性构件23的硬度不限于特定的值。在通过杨氏模量来评价硬度的情况下，第一弹性构件21的杨氏模量可以设定为0.5～1.5Mpa程度。第二弹性构件23的杨氏模量可以设定为1.5～5MPa程度。杨氏模量可以使用纳米压痕法来测定。

第一端面15可以如图6所示的未被限定的一例那样具有台阶部31。台阶部31可以位于与外周面19连接的第一端面15的外缘。台阶部31可以是环状。台阶部31也可以是圆环状。

第二弹性构件23可以如图4所示的未被限定的一例那样与台阶部31抵接。在该情况下，第二弹性构件23相对于重物9的定位精度高。

如图4所示的未被限定的一例那样，在包含中心轴O1的截面中，第二弹性构件23的截面的中心O2可以位于比第一端面15更靠近第二端3b的位置。更具体而言，第一端面15可以具有在第一端面15中位于最靠第一端3a侧的位置的第一区域15a，中心O2可以位于比第一区域15a更靠近第二端3b的位置。在该情况下，第二弹性构件23不易从台阶部31脱离，第二弹性构件23相对于重物9的定位精度高。

在包含中心轴O1的截面中，第二弹性构件23的截面的中心O2可以位于与比外周面19更靠近中心轴O1的位置。在该情况下，第二弹性构件23不易从台阶部31脱离，第二弹性构件23相对于重物9的定位精度高。

外周面19可以如图6所示的未被限定的一例那样，具有沿着中心轴O1的周向延伸的槽33。第一弹性构件21可以如图4所示的未被限定的一例那样与槽33抵接。在该情况下，第一弹性构件21相对于重物9的定位精度高。

内表面13与外周面19的间隔W21可以比内表面13与第一端面15的间隔W22宽。切削加工时的刀柄1的振动与沿着中心轴O1的方向相比，在与中心轴O1正交的方向上容易变大。在相对容易较大地振动的方向上的间隔W21较宽的情况下，基于第一弹性构件21的振动抑制的效果容易发挥。

在包含中心轴O1的截面中，第一弹性构件21的截面的中心O3可以位于与外周面19相比更远离中心轴O1的位置。在该情况下，容易发挥第一弹性构件21的振动抑制的效果。

内表面13的表面粗糙度可以与主体3的外表面35的表面粗糙度相同，另外，也可以不同。在内表面13的表面粗糙度比外表面35的表面粗糙度小的情况下，第一弹性构件21及第二弹性构件23不易损伤。

内表面13及外表面35的表面粗糙度并不限定于特定的值。表面粗糙度可以用算术平均粗糙度(Ra)进行评价。在以算术平均粗糙度(Ra)评价表面粗糙度的情况下，内表面13的算术平均粗糙度(Ra)可以设定为1.6μm～6.3μm程度。外表面35的算术平均粗糙度(Ra)可以设定为1.6μm～6.3μm程度。算术平均粗糙度(Ra)可以依据JIS B0601-2001进行测定。

第一弹性构件21的数量可以是1个，另外，也可以是多个。在弹性构件11具有多个第一弹性构件21的情况下，其数量可以是2～4。

弹性构件11可以具有与内表面13及第二端面17抵接的环状的第三弹性构件37。在该情况下，第三弹性构件37也能够有助于沿着中心轴O1的方向上的防振功能，因此容易提高防振功能。

第三弹性构件37可以比第一弹性构件21粗。与第二弹性构件23同样地，与第一弹性构件21相比，总是容易对第三弹性构件37施加大的负荷。在第三弹性构件37比第一弹性构件21粗的情况下，上述的负荷容易分散在第三弹性构件37的大范围内，第三弹性构件37不易劣化。因此，刀柄1的防振性能高。需要说明的是，第三弹性构件37的结构可以与第二弹性构件23的结构相同，另外，也可以不同。

如图3所示的未被限定的一例那样，主体3可以还具有：棒形状的第一构件39，其沿着中心轴线O1延伸；以及第二构件41，其位于比第一构件39靠第一端3a侧的位置，与第一构件39抵接(接触)。第一构件39也被称为柄部，也可以是能够由机床把持的构件。第二构件41也被称为头部，可以是能够固定切削刀片的构件。如图2所示的未被限定的一例那样，上述的刀槽5可以位于第二构件41。

如图3所示的未被限定的一例那样，第一构件39可以具有朝向第一端3a开口的凹部43。空腔7也可以由凹部43以及第二构件41形成。

在第一构件39具有凹部43的情况下，能够经由凹部43的开口进行重物9相对于刀柄1的装卸。另外，在由凹部43及第二构件41形成空腔7的情况下，空腔7位于第一构件39的内部，因此容易确保在切削加工时容易施加大的冲击的第二构件41的刚性。需要说明的是，第一构件39以及第二构件41可以构成为能够装卸。

沿着中心轴O1的方向上的空腔7的中心(中央)7a可以位于比沿着中心轴O1的方向上的第一构件39的中心(中央)39a靠第一端3a侧的位置。在该情况下，由于构成防振机构的空腔7位于在切削加工时容易施加较大冲击的第一端3a的附近，因此在切削加工时不易产生颤振。另外，容易确保第一构件39中的位于比中心39a靠第二端3b侧的部位的刚性。因此，可以用机床把持该部位。需要说明的是，空腔7的整体也可以位于比中心39a靠第一端3a侧的位置。

刀柄1可以还具有堵塞凹部43的开口的盖体。在该情况下，容易避免重物9从空腔7意外地脱出。需要说明的是，可以将第二构件41用作盖体。

<切削刀具>

接着，关于本公开的未被限定的一方面的切削刀具101，以具备上述的刀柄1的情况为例，使用图1以及图2进行说明。

如图1和图2所示的未被限定的一例那样，切削刀具101可以具备刀柄1和安装于刀柄1的切削刀片103。在切削刀具101具备刀柄1的情况下，刀柄1的防振性能高，因此能够发挥优异的切削性能。

切削刀片103可以简称为刀片103。另外，刀片103可以是多边板形状。

刀片103可以具有切削刃105。刀片103可以以切削刃105在刀柄1的第一端3a侧向侧方突出的方式位于刀槽5。切削刀具101能够通过使切削刃105与被切削件接触来进行切削加工。需要说明的是，切削刃105可以位于在主体3的第一端3a侧最远离中心轴O1的位置。在该情况下，能够仅使切削刃105的附近与被切削件接触。

刀片103可以还具有贯通孔107。另外，切削刀具101可以还具备固定构件109。固定构件109可以是用于将刀片103固定于刀柄1的构件。固定构件109可以是螺钉。需要说明的是，固定构件109并不限定于螺钉，例如也可以是夹紧构件等。

刀柄1可以在与贯通孔107对应的位置具有螺纹孔。通过在刀片103的贯通孔107中***作为固定构件109的螺钉，并且将该螺钉固定于刀柄1的螺纹孔，由此能够将刀片103固定于刀柄1。需要说明的是，贯通孔107和螺纹孔可以沿与中心轴线O1正交的方向延伸。

作为刀片103的材质，例如可以举出硬质合金及金属陶瓷等。作为硬质合金的组成，例如可以举出WC-Co、WC-TiC-Co及WC-TiC-TaC-Co。WC-Co可以通过在碳化钨(WC)中加入钴(Co)的粉末并进行烧结而生成。WC-TiC-Co可以是在WC-Co中添加碳化钛(TiC)而成的。WC-TiC-TaC-Co可以是在WC-TiC-Co中添加碳化钽(TaC)而成的。

另外，金属陶瓷可以是在陶瓷成分中复合有金属的烧结复合材料。具体而言，作为金属陶瓷，可以举出以碳化钛(TiC)或氮化钛(TiN)等钛化合物为主成分的金属陶瓷。

<切削加工物的制造方法>

接着，使用图9～图11对本公开的未被限定的一方面的切削加工物203的制造方法进行说明。

切削加工物203的制造方法可以包括以下的(1)～(4)的工序。

(1)如图9所示的未被限定的一例那样，准备以上述未被限定的实施方式为代表的切削刀具101和被切削件201；

(2)使被切削件201旋转；

(3)如图10所示的未被限定的一例那样，使被切削件201与切削刀具101彼此接触；以及

(4)如图11所示的未被限定的一例那样，使被切削件201与切削刀具101彼此分离。

具体地说明，作为在(1)的工序中准备的被切削件201的材质，例如可以举出碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁及非铁金属等。

在(2)的工序中，可以如图9所示的未被限定的一例那样，使工件201以其旋转轴O4为基准旋转。

在(3)的工序中，首先，可以使切削刀具101沿箭头Y1方向移动，使切削刀具101相对地靠近旋转着的被切削件201。接着，如图10所示的未被限定的一例那样，可以使切削刀具101与旋转着的被切削件201接触。然后，可以使切削刃105与被切削件201接触，对被切削件201进行切削。

在(4)的工序中，可以如图11所示的未被限定的一例那样，通过使切削刀具101沿箭头Y2方向移动，从而使切削刀具101从被切削件201离开，得到切削加工物203。

在切削加工物203的制造方法中，在使用具备刀柄1的切削刀具101的情况下，刀柄1的防振性能高，因此能够抑制颤振的发生并且以优异的加工精度切削被切削件201。其结果是，能够得到具有精度高的加工表面的切削加工物203。

需要说明的是，在(3)的工序中，可以使被切削件201靠近切削刀具101。在(4)的工序中，可以使被切削件201远离切削刀具101。在继续切削加工的情况下，可以维持使被切削件201旋转的状态，反复进行使切削刃105与被切削件201的不同部位接触的工序。

以上，例示了未被限定的实施方式的刀柄1、切削刀具101及切削加工物203的制造方法，但本公开并不限定于上述的实施方式，当然能够在不脱离本公开的主旨的范围内采用任意方式。

例如，在上述的未被限定的实施方式中，切削刀具101是车削刀具，但也可以取而代之，将切削刀具101例如设为铣削刀具。在将切削刀具101设为铣削刀具的情况下，在切削加工物203的制造方法中的(2)的工序中，也可以使切削刀具101旋转。

附图标记说明

1...刀柄

3...主体

3a..第一端

3b..第二端

5...刀槽

7...空腔

7a..中心(中央)

9...重物

11...弹性构件

13...内表面

15...第一端面

15a..第一区域

17...第二端面

19...外周面

21...第一弹性构件

23...第二弹性构件

25...第一面

27...第二面

29...内周面

31...台阶部

33...槽

35...外表面

37...第三弹性构件

39...第一构件

39a..中心(中央)

41...第二构件

43...凹部

101...切削刀具

103...切削刀片(刀片)

105...切削刃

107...贯通孔

109...固定构件(螺钉)

201...被切削件

203...切削加工物

O1...中心轴

O2...第二弹性构件的截面的中心

O3...第一弹性构件的截面的中心

O4...旋转轴。

Claims (10)

1.一种刀柄，其中，

所述刀柄具有：

主体，其呈沿着中心轴从第一端延伸至第二端的棒形状，并且具有沿着所述中心轴延伸的圆筒形状的空腔；

圆柱形状的重物，其位于所述空腔的内部；以及

弹性构件，其与所述空腔的内表面及所述重物抵接，

所述重物具有：

第一端面，其位于所述第一端侧；

第二端面，其位于所述第二端侧；以及

外周面，其与所述第一端面及所述第二端面连接，

所述弹性构件具有：

环状的第一弹性构件，其与所述内表面及所述外周面抵接；以及

环状的第二弹性构件，其与所述内表面及所述第一端面抵接，

所述第二弹性构件比所述第一弹性构件粗。

2.根据权利要求1所述的刀柄，其中，

所述内表面具有：

第一面，其位于所述第一端侧；

第二面，其位于所述第二端侧；以及

内周面，其与所述第一面及所述第二面连接，

所述第二弹性构件与所述第一面及所述内周面抵接。

3.根据权利要求1或2所述的刀柄，其中，

所述第二弹性构件比所述第一弹性构件硬。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的刀柄，其中，

所述第一端面具有位于与所述外周面连接的外缘的环状的台阶部，

所述第二弹性构件与所述台阶部抵接。

5.根据权利要求4所述的刀柄，其中，

在包含所述中心轴的截面中，

所述第二弹性构件的截面的中心位于比所述第一端面更靠近所述第二端的位置。

6.根据权利要求4或5所述的刀柄，其中，

在包含所述中心轴的截面中，

所述第二弹性构件的截面的中心位于比所述外周面更靠近所述中心轴的位置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的刀柄，其中，

所述内表面与所述外周面的间隔比所述内表面与所述第一端面的间隔宽。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的刀柄，其中，

所述内表面的表面粗糙度小于所述主体的外表面的表面粗糙度。

9.一种切削刀具，其中，

所述切削刀具具备：

权利要求1至8中任一项所述的刀柄；以及

切削刀片，其安装于所述刀柄。

10.一种切削加工物的制造方法，其中，

所述切削加工物的制造方法包括：

使权利要求9所述的切削刀具与被切削件中的至少一方旋转的工序；

使所述切削刀具与所述被切削件接触的工序；以及

使所述切削刀具从所述被切削件离开的工序。

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