TW201813742A - 切削工具 - Google Patents

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小林豊
風早克夫
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住友電工硬質合金股份有限公司
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Abstract

本發明之切削工具具備切削面、與切削面相連之後刀面、及由切削面與後刀面之稜線構成之切削刃。切削工具具備：具有作為切削面側之面之第1面、及作為後刀面側之面之第2面之基材、以及被覆第1面及第2面之金剛石層。第1面包含與第2面相連之第1頂面、及第2頂面，該第2頂面與第1頂面相連，且以於與第2面之間夾著第1頂面之方式配置。於與切削刃垂直之剖面，第1頂面與第2頂面所成之角度為負角。

Description

切削工具
本發明係關於一種切削工具。本案主張基於在2016年9月29日申請之日本專利申請案之特願2016-191640號之優先權。該日本專利申請案所記載之全部記載內容係藉由參照而援用於本說明書。
自先前，作為以金剛石層被覆基材之切削工具，已知有日本專利特開2015-85462號公報(專利文獻1)所記載之切削工具。專利文獻1所記載之切削工具之工具本體具有後刀面、切削面、及形成於後刀面與切削面之交叉稜線之切削刃。工具本體係由硬質皮膜被覆。 於專利文獻1所記載之切削工具中，為了改善切削工具之鋒利度，藉由雷射等將被覆工具本體之切削面側之硬質皮膜除去。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2015-85462號公報
本發明之一態樣之切削工具具備切削面、與切削面相連之後刀面、及由切削面與後刀面之稜線構成之切削刃。切削工具具備具有作為切削面側之面之第1面、及作為後刀面側之面之第2面之基材、以及被覆第1面及第2面之金剛石層。第1面包含與第2面相連之第1頂面、及第2頂面，該第2頂面與第1頂面相連，且以於與第2面之間夾著第1頂面之方式配置。於與切削刃垂直之剖面，第1頂面與第2頂面所成之角度為負角。
[本發明所欲解決之問題] 然而，於專利文獻1所記載之切削工具中，切削加工時因切削工具自被削材受到之主分力，硬質皮膜容易自工具本體之後刀面側剝離。因此，專利文獻1所記載之切削工具之切削刃之耐久性並不充分。 本發明之一態樣係鑒於如上所述之問題研究而成者，其目的在於提供一種能提昇切削刃之耐久性之切削工具。 [本發明之效果] 根據本發明之一態樣，可提供一種能夠提昇切削刃之耐久性之切削工具。 [本發明之實施形態之說明] 首先，列出本發明之實施態樣進行說明。 (1)本發明之一態樣之切削工具具備切削面11、與切削面11相連之後刀面12、及由切削面11與後刀面12之稜線構成之切削刃13。切削工具具備具有作為切削面側之面之第1面41、及作為後刀面側之面之第2面42之基材4、以及被覆第1面41及第2面42之金剛石層5。第1面41包含與第2面42相連之第1頂面41a、及第2頂面41b，該第2頂面41b與第1頂面41a相連，且以於與第2面42之間夾著第1頂面41a之方式配置。於與切削刃垂直之剖面，第1頂面41a與第2頂面41b所成之角度θ1為負角。 根據上述(1)之切削工具，切削時可由第1頂面(凹脊(negative land)面)承受施加於後刀面方向之主分力。因此，可抑制金剛石層自後刀面側之剝離。其結果，可提昇切削刃之耐久性。進而，與不具有第1頂面之情形相比，於具有第1頂面之情形時，基材與金剛石層之接觸面積增加。因此，根據上述(1)之切削工具，可提昇金剛石層對基材之密接性。 (2)於上述(1)之切削工具中，第1頂面41a與第2頂面41b所成之角度θ1亦可為-20°以上且未達0°。藉此，可進而提昇切削刃之耐久性。 (3)於上述(1)或(2)之切削工具中，切削刃13之前端之曲率半徑R1亦可為0.01 μm以上且10 μm以下。藉此，可維持切削刃之較高耐久性，並提昇切削工具之鋒利度。 (4)於上述(1)或(2)之切削工具中，切削面11亦可包含與後刀面12相連之第1切削面部21、及第2切削面部22，該第2切削面部22與第1切削面部21相連，且以於與後刀面12之間夾著第1切削面部21之方式配置。於與切削刃13垂直之剖面，第1切削面部21與第2切削面部22所成之角度θ2亦可為負角。藉此，可抑制加工初期之切削刃之微小碎屑。 (5)於上述(4)之切削工具中，第1切削面部21與第2切削面部22所成之角度θ2亦可為-20°以上且未達0°。藉此，可抑制加工初期之切削刃之微小碎屑，並提昇切削工具之鋒利度。 (6)於上述(4)或(6)之切削工具中，切削刃13之前端之曲率半徑R2亦可為於被覆第2面42之金剛石層5之厚度乘以0.1後之值以下。藉此，可抑制加工初期之切削刃之微小碎屑，並提昇切削工具之鋒利度。 [本發明之實施形態之詳細] 以下，參照圖來說明本發明之實施形態之詳細。再者，各圖中，對相同或相當之部分附加相同符號。又，亦可將以下記載之實施形態之至少一部分任意地組合。 (第1實施形態) 以下，說明第1實施形態之切削工具之構成。 圖1係第1實施形態之切削工具之俯視圖。第1實施形態之切削工具具有前端部1、刀身部2、及刀柄部3。實施形態之切削工具為球形端銑刀。第1實施形態之切削工具並不限定於球形端銑刀。例如，第1實施形態之切削工具亦可為圓弧形端銑刀等。 圖2係圖1之區域II之放大俯視圖。如圖2所示，第1實施形態之切削工具於前端部1具有切削面11、及後刀面12(參照圖4)。切削面11與後刀面12相連。切削面11與後刀面12之稜線構成切削刃13。後刀面12相對於切削面11而言為正角。換言之，相對於穿過稜線且與切削面11垂直之面，後刀面12朝切削面11側傾斜。 圖3係使用有第1實施形態之切削工具之切削加工之模式圖。如圖3所示，第1實施形態之切削工具一面以中心軸A為中心旋轉，一面使切削刃13推向被削材。藉此，進行被削材之切削加工。 圖4係圖2之IV-IV之剖視圖。如圖4所示，第1實施形態之切削工具具有基材4、及金剛石層5。基材4使用例如包含WC(碳化鎢)等之粉末、Co(鈷)等之結合劑之燒結體之超硬合金。基材4亦可為例如金屬陶瓷或陶瓷(SiC、Si3 N4 )等。再者，基材4所用之材料並不限定於此。 金剛石層5例如為含有金剛石晶體之層。金剛石層5例如為金剛石多晶膜。金剛石層5亦可含有非金剛石成分(例如非晶質成分)等。金剛石層5亦可不含有金剛石晶體。例如，金剛石層5亦可為DLC(Diamond Like Carbon)之層。 如圖4所示，基材4具有第1面41、及第2面42。第1面41為切削面11側之基材4之面。換言之，第1面41與切削面11對向。第2面42為後刀面12側之基材4之面。換言之，第2面42與後刀面12對向。金剛石層5被覆第1面41及第2面42。 第1面41具有第1頂面41a、及第2頂面41b。第1頂面41a與第2面42相連。第2頂面41b與第1頂面41a相連，且以於與第2面42之間夾著第1頂面41a之方式配置。換言之，第1頂面41a位於第2面42與第2頂面41b之間，將第2面42與第2頂面41b連接。金剛石層5與第2面42、第1頂面41a、及第2頂面41b相接。第1頂面41a相對於第2頂面41b傾斜。 於與切削刃垂直之剖面(圖4)，第1頂面41a與第2頂面41b所成之角度θ1為負角。此處，所謂角度θ1為負角，係指當第2頂面41b朝上方、且切削刃13朝左側地配置切削工具時，第1頂面41a相對於第2頂面41b以第1頂面41a與第2頂面41b之交界線為中心逆時針旋轉之情形。自另一觀點而言，所謂角度θ1為負角，係指當第2頂面41b朝上方、且切削刃13朝左側地配置切削工具時，第1頂面41a相對於第2頂面41b朝左下傾斜之情形。 如圖4所示，第1頂面41a與第2頂面41b所成之角度θ1亦可為例如-20°以上且未達0°。第1頂面41a與第2頂面41b所成之角度θ1係第1頂面41a之相對於與第2頂面41b平行之面之傾斜角度。角度θ1之上限可為-0.1°，亦可為-3°。角度θ1之下限可為-20°，亦可為-10°。 如圖4所示，被覆第2頂面41b之金剛石層5之厚度為厚度h2。厚度h2係與第2頂面41b垂直之方向上之第2頂面41b與切削面11之距離。被覆第1頂面41a之金剛石層5之厚度為厚度h1。厚度h1係與第2頂面41b垂直之方向上之第1頂面41a及第2面42之稜線、與切削面11之距離。厚度h1大於厚度h2。藉此，可提昇切削刃13之耐久性。 如圖4所示，第1頂面41a與第2頂面41b之稜線、與切削刃13之距離為距離L。距離L係與切削刃13垂直之剖面上之與切削面11平行之方向上之距離。距離L較佳為0.001 μm以上且5 μm以下。 圖5係圖4之區域V之放大圖。如圖5所示，切削刃13之前端亦可弧度化(round)。於剖面觀察時，切削刃13之前端之曲率半徑R1為例如0.01 μm以上且10 μm以下。曲率半徑R1之上限可為10 μm，亦可為5 μm。曲率半徑R1之下限可為0.01 μm，亦可為0.1 μm。 其次，說明第1實施形態之切削工具之製造方法。 圖6係第1實施形態之切削工具之製造方法之步驟圖。如圖6所示，第1實施形態之切削工具之製造方法具有金剛石層形成步驟S1、及金剛石層除去步驟S2。金剛石層除去步驟S2亦可包含切削面處理步驟S21、及後刀面處理步驟S22。 圖7係金剛石層形成步驟S1結束之後且金剛石層除去步驟S2進行之前之階段之第1實施形態之切削工具之剖視圖。如圖6所示，於金剛石層形成步驟S1中，在基材4上成膜金剛石層5。具體而言，由金剛石層5被覆基材4之第1面41及第2面42。該金剛石層5之成膜使用例如HFCVD(Hot Filament Chemical Vapor Deposition)進行。 圖8係切削面處理步驟S21結束之後且後刀面處理步驟S22進行之前之階段之第1實施形態之切削工具之剖視圖。如圖8所示，於切削面處理步驟S21中，將被覆基材4之第1面41之金剛石層5部分除去。藉由將被覆基材4之第1面41之金剛石層5部分除去，切削工具之前端之切削面11側之圓形平坦化。金剛石層5之除去係藉由向切削面11側照射雷射而進行。金剛石層5之除去所用之雷射為例如YVО4 雷射或YAG(Yttrium Aluminum Garnet)雷射之2倍高次諧波。 於後刀面處理步驟S22中，將被覆基材4之第2面42之金剛石層5部分除去。被覆基材4之第2面42之金剛石層5之部分除去係以基材4不自後刀面12露出之方式進行。藉此，形成圖4所示之第1實施形態之切削工具之構造。被覆基材4之第2面42之金剛石層5之除去係藉由向後刀面12側照射雷射而進行。金剛石層5之除去所用之雷射為例如YVО4 雷射或YAG雷射之2倍高次諧波。伴隨被覆基材4之第2面42之金剛石層5之部分除去，第1實施形態之切削工具之前端之後刀面側之圓形平坦化且切削刃13變得鋒利。 其次，說明第1實施形態之切削工具之作用效果。 根據第1實施形態之切削工具，切削時可由第1頂面41a承受後刀面方向施加之主分力。因此，可抑制金剛石層自後刀面側之剝離。其結果，可提昇切削刃13之耐久性。進而，與不具有第1頂面41a之情形相比，於具有第1頂面41a之情形時，基材4與金剛石層5之接觸面積增加。因此，第1實施形態之切削工具可提昇金剛石層5對基材4之密接性。 又，根據第1實施形態之切削工具，第1頂面41a與第2頂面41b所成之角度θ1為-20°以上且未達0°。藉此，可進而提昇切削刃之耐久性。 進而，根據第1實施形態之切削工具，切削刃13之前端之曲率半徑R1為0.01 μm以上且10 μm以下。藉此，可維持切削刃之較高耐久性，並提昇切削工具之鋒利度。 (第2實施形態) 以下，說明第2實施形態之切削工具之構成。再者，以下主要說明與第1實施形態之切削工具之不同點，關於相同之說明則省略。 圖9係與切削刃13垂直之剖面之第2實施形態之切削工具之剖視圖。如圖9所示，第2實施形態之切削工具具有切削面11、後刀面12、及切削刃13。第2實施形態之切削工具具有基材4、及金剛石層5。 切削面11具有第1切削面部21、及第2切削面部22。第1切削面部21與後刀面12相連。第2切削面部22與第1切削面部21相連，且以於與後刀面12之間夾著第1切削面部21之方式配置。換言之，第1切削面部21位於後刀面12與第2切削面部22之間，將後刀面12與第2切削面部22連接。第1切削面部21相對於第2切削面部22傾斜。 於與切削刃13垂直之剖面，第1切削面部21與第2切削面部22所成之角度θ2(參照圖9)為負角。此處，所謂角度θ2為負角，係指當第2切削面部22朝上方、且切削刃13朝左側地配置切削工具時，第1切削面部21相對於第2切削面部22以第1切削面部21與第2切削面部22之交界線為中心逆時針旋轉之情形。自另一觀點而言，所謂角度θ2為負角，係指當第2切削面部22朝上方、且切削刃13朝左側地配置切削工具時，第1切削面部21相對於第2切削面部22朝左下傾斜之情形。 於剖面觀察時，第1切削面部21與第2切削面部22所成之角度θ2為例如-20°以上且未達0°。第1切削面部21與第2切削面部22所成之角度θ2係第1切削面部21之相對於與第2切削面部22平行之面之傾斜角度。角度θ2之上限可為-0.1°，亦可為-3°。角度θ1之下限可為-20°，亦可為-10°。 圖10係圖9之區域X之放大圖。如圖10所示，切削刃13之前端亦可弧度化。於剖面觀察時，切削刃13之前端之曲率半徑R2係於例如被覆第2面42之金剛石層5之厚度乘以0.1後之值以下。被覆第2面42之金剛石層5之厚度係與第2面42垂直之方向上之金剛石層5之厚度。曲率半徑R2可為於被覆第2面42之金剛石層5之厚度乘以0.001後之值以下，亦可為乘以0.01後之值以下。 其次，說明第2實施形態之切削工具之製造方法。第2實施形態之切削工具之製造方法中，例如於製造第1實施形態之切削工具(參照圖4)之後，進而將切削刃13附近之金剛石層5除去。金剛石層5之除去係藉由向與第1頂面41a對向之金剛石層5照射雷射而進行。藉此，形成第1切削面部21。金剛石層5之除去所用之雷射為例如YVО4 雷射之2倍高次諧波。 其次，說明第2實施形態之切削工具之作用效果。 於第2實施形態之切削工具中，切削面11包含與後刀面12相連之第1切削面部21、及與第1切削面部21相連且以於與後刀面12之間夾著第1切削面部21之方式配置之第2切削面部22。於與切削刃13垂直之剖面，第1切削面部21與第2切削面部22所成之角度θ2為負角。藉此，可抑制加工初期之切削刃之微小碎屑。 又，於第2實施形態之切削工具中，第1切削面部21與第2切削面部22所成之角度θ2為-20°以上且未達0°。藉此，可抑制加工初期之切削刃之微小碎屑，並提昇切削工具之鋒利度。 進而，於第2實施形態之切削工具中，切削刃13之前端之曲率半徑R2為於被覆第2面42之金剛石層5之厚度乘以0.1後之值以下。藉此，可抑制加工初期之切削刃之微小碎屑，並提昇切削工具之鋒利度。 應認識到本次所揭示之實施形態之所有方面均為例示，而非限制者。本發明之範圍並非由上述實施形態表示，而是由申請專利範圍表示，且包含與申請專利範圍均等之含義、及範圍內之所有變更。
1‧‧‧前端部
2‧‧‧刀身部
3‧‧‧刀柄部
4‧‧‧基材
5‧‧‧金剛石層
11‧‧‧切削面
12‧‧‧後刀面
13‧‧‧切削刃
21‧‧‧第1切削面部
22‧‧‧第2切削面部
41‧‧‧第1面
41a‧‧‧第1頂面
41b‧‧‧第2頂面
42‧‧‧第2面
A‧‧‧中心軸
h1、h2‧‧‧厚度
L‧‧‧距離
R1、R2‧‧‧曲率半徑
S1‧‧‧金剛石層形成步驟
S2‧‧‧金剛石層除去步驟
S21‧‧‧切削面處理步驟
S22‧‧‧後刀面處理步驟
V‧‧‧區域
X‧‧‧區域
θ1、θ2‧‧‧角度
圖1係第1實施形態之切削工具之俯視圖。 圖2係圖1之區域II之放大俯視圖。 圖3係使用有第1實施形態之切削工具之切削加工之模式圖。 圖4係圖2之IV-IV之剖視圖。 圖5係圖4之區域V之放大圖。 圖6係第1實施形態之切削工具之製造方法之步驟圖。 圖7係金剛石層形成步驟S1結束之後且金剛石層除去步驟S2進行之前之階段之第1實施形態之切削工具之剖視圖。 圖8係切削面處理步驟S21結束之後且後刀面處理步驟S22進行之前之階段之第1實施形態之切削工具之剖視圖。 圖9係與切削刃13垂直之剖面上之第2實施形態之切削工具之剖視圖。 圖10係圖9之區域X之放大圖。

Claims (6)

  1. 一種切削工具，其具備切削面、與上述切削面相連之後刀面、及由上述切削面與上述後刀面之稜線構成之切削刃，且具備： 基材，其具有作為上述切削面側之面之第1面、及作為上述後刀面側之面之第2面；以及 金剛石層，其被覆上述第1面及上述第2面；且 上述第1面包含與上述第2面相連之第1頂面、及第2頂面，該第2頂面與上述第1頂面相連，且以於與上述第2面之間夾著上述第1頂面之方式配置， 於與上述切削刃垂直之剖面，上述第1頂面與上述第2頂面所成之角度為負角。
  2. 如請求項1之切削工具，其中上述第1頂面與上述第2頂面所成之角度為-20°以上且未達0°。
  3. 如請求項1或2之切削工具，其中上述切削刃之前端之曲率半徑為0.01 μm以上且10 μm以下。
  4. 如請求項1或2之切削工具，其中上述切削面包含與上述後刀面相連之第1切削面部、及第2切削面部，該第2切削面部與上述第1切削面部相連，且以於與上述後刀面之間夾著上述第1切削面部之方式配置， 於與上述切削刃垂直之剖面，上述第1切削面部與上述第2切削面部所成之角度為負角。
  5. 如請求項4之切削工具，其中上述第1切削面部與上述第2切削面部所成之角度為-20°以上且未達0°。
  6. 如請求項4之切削工具，其中上述切削刃之前端之曲率半徑為於被覆上述第2面之上述金剛石層之厚度乘以0.1後之值以下。
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