切削镶刀及切削工具、以及使用该切削工具的被切削件的切削方法

摘要

本发明提供一种切屑排出性优异的切削镶刀。根据本发明的切削镶刀，凹槽(21)的底面具有第一底面(211)和第二底面(212)，第一底面(211)与切削刃部(5)连续，第二底面(212)位于与第一底面(211)相比远离切削刃部(5)的一侧且比第一底面(211)的远离切削刃部(5)的一侧的端部的假想延长线(L1)低的位置。进而，在俯视下，一对倾斜面(23)位于与第一底面(211)的远离切削刃部(5)的一侧的端部相比远离切削刃部(5)的一侧。因此，生成的切屑一边沉入被形成为比第一底面(211)的假想延长线(L1)低位的空间一边卷曲，由此切屑的卷曲的直径变小。其结果是，切屑的排出方向稳定，从而切屑的排出性变得良好。

说明书

技术领域

本发明涉及切削镶刀及切削工具、以及使用该切削工具的被切削件的 切削方法。

背景技术

就切削镶刀、尤其切槽加工用切削镶刀而言，抑制由生成的切屑损伤 加工面是重要的。例如，在专利文献1中，公开了具有切削刃、底面平坦 的凹槽及倾斜面的切槽加工用切削镶刀，所述切削刃在中央具有凹部，所 述底面平坦的凹槽在上表面设置为与切削刃的凹部连续，所述倾斜面被设 置于该凹槽的后方。由该切削镶刀生成的切屑被切削镶刀的凹槽在宽度方 向拧起，切屑宽度变得比切削刃宽度小，因此切屑不易与加工面接触，由 切屑导致的加工面的损伤被抑制。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2001-212704号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

然而，在专利文献1的设置于切削镶刀的底面为平坦的凹槽中，在宽 度方向被拧起而硬度变高的切屑在倾斜面不易被截断，产生切屑堵塞于凹 槽等不良情况，有切屑的排出性变差之虞。

本发明的目的在于提供一种切屑排出性优异的切削镶刀。

【用于解决课题的手段】

本发明的切削镶刀具有本体部，该本体部具有上表面、下表面、侧面 及位于所述上表面与所述侧面的交线部的切削刃部，所述上表面具有凹槽 和一对倾斜面，所述凹槽被设置成与所述切削刃部连续，所述一对倾斜面 位于该凹槽的两端且以随着离开所述切削刃部而变高的方式倾斜，所述凹 槽的底面具有第一底面和第二底面，所述第一底面与所述切削刃部连续， 所述第二底面位于与所述第一底面相比远离所述切削刃部的一侧且比所 述第一底面的远离所述切削刃部的一侧的端部的假想延长线低的位置，在 俯视下，所述一对倾斜面位于与所述第一底面的远离所述切削刃部的一侧 的端部相比远离所述切削刃部的一侧。

本发明的切削工具具有本发明的切削镶刀和在前端安装该切削镶刀 的刀夹。

本发明的被切削件的切削方法包括：使被切削件旋转的工序；使所述 切削工具的切削刃部接近旋转的所述被切削件的工序；使所述切削工具的 所述切削刃部接触旋转的所述被切削件而切削所述被切削件的工序；使所 述切削工具的所述切削刃部离开切削的所述被切削件的工序。

【发明效果】

根据本发明的切削镶刀，凹槽的底面具有第一底面和第二底面，所述 第一底面与切削刃部连续，所述第二底面位于与第一底面相比远离切削刃 部的一侧且与第一底面的远离切削刃部的一侧的端部的假想延长线相比 低的位置。进而，在俯视下，一对倾斜面位于与第一底面的远离切削刃部 的一侧的端部相比远离切削刃部的一侧。因此，生成的切屑一边沉入被形 成为比第一底面的假想延长线低位的空间一边卷曲，由此切屑的卷曲的直 径变小。其结果是，切屑的排出方向稳定，切屑的排出性变得良好。

附图说明

图1表示本发明的第一实施方式涉及的切削镶刀，(a)是俯视图， (b)是侧视图，(c)是前端视图。

图2是图1所示的切削镶刀的局部放大图，(a)是立体图，(b)是 俯视图，(c)是侧视图。

图3(a)是图2(b)所示的切削镶刀的A-A线的剖视图，(b)是图 2(b)所示的切削镶刀的B-B线的剖视图，(c)是图2(b)所示的切削 镶刀的C-C线的剖视图，

图4(a)是图2(b)所示的切削镶刀的D-D线的剖视图，(b)是(a) 的局部放大图。

图5表示本发明的第二实施方式涉及的切削镶刀的局部放大图，(a) 是立体图，(b)是俯视图。

图6表示本发明的第三实施方式涉及的切削镶刀的局部放大图，(a) 是立体图，(b)是侧视图，(c)是俯视图。

图7是表示本发明的切削工具的例子的局部放大立体图。

图8(a)～(c)是表示本发明的被切削件的切削方法的例子的简要 图。

具体实施方式

<切削镶刀>

以下，参照附图对本发明的切削镶刀的实施方式的例子进行详细的说 明。本发明的切削工具能够适用于内径的切槽加工、外径的切槽加工、切 断加工、端面切槽加工的任一个。

(第一实施方式)

以下，参照图1～图6对本发明的切削工具的第一实施方式的切削镶 刀1进行说明。

如图1所示那样，切削镶刀1(以下，有时仅称为镶刀1)为角柱状， 并且具有切削部I和夹紧部II，切削部I位于两端部，夹紧部II位于切削 部I之间且具有在被固定于刀夹时与刀夹相接的夹紧面(后述)。即，切 削部I被设置于夹紧部II的两端。该镶刀1被使用于切断加工。

作为切削镶刀1的材质，例如能够举出超硬合金或金属陶瓷等。作为 超硬合金的组成，例如有在碳化钨(WC)中添加钴(Co)的粉末且烧结 生成的WC-Co、在WC-Co中添加碳化钛(TiC)的WC-TiC-Co、在 WC-TiC-Co中添加碳化钽(TaC)的WC-TiC-TaC-Co。另外，金属陶瓷为 使金属复合于陶瓷成分的烧结复合材料，具体而言，有以碳化钛(TiC)、 氮化钛(TiN)为主成分的钛化合物。

切削镶刀1的表面可以使用化学气相沉积(CVD)法或物理气相沉积 (PVD)法涂敷被膜。作为被膜的组成，能够举出碳化钛(TiC)、氮化 钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)及氧化铝(Al₂O₃)等。

如图2所示那样，切削部I具有上表面2、下表面3、与上表面2及 下表面3连接的侧面4。上表面2作为前刀面发挥作用，下表面3作为向 刀夹载置的载置面发挥作用，侧面4作为后刀面发挥作用。另外，如图2 (b)所示那样，该切削部I在俯视下为多边形状，在本例中，在俯视下， 形成具有两个长边和两个短边的长方形状。另外，在本例中，镶刀1的长 边方向的长度为20mm，在俯视下，与长边方向垂直的宽度方向的长度为 2～4mm。该宽度以在加工中使镶刀不与被加工于被切削件的槽的内壁面 干涉的方式随着接近夹紧部II而变小。镶刀1的从下表面3至上表面2的 高度为3～5mm。

切削刃部5被设置于上表面2与侧面4的交线部。切削刃部5具有切 削刃50。切削刃50例如可以被沿着切削部I的长边方向及宽度方向的交 线部的任一个设置。在本例中，被使用于截断被切削件的切断加工，因此 仅沿着切削部I的宽度方向的交线部设置切削刃50。

在本例中，切削刃部5具有刃带部51。刃带部51为沿着切削刃50 设置的平坦面。通过设置刃带部51，能够抑制切削刃50的缺损，提高切 削刃50的强度。

上表面2具有与切削刃部5连续设置的凹槽21和位于凹槽21的两侧 且以随着离开切削刃部5而变高的方式倾斜的一对倾斜面23。在本例中， 如图2所示那样，凹槽21与切削刃部5的中央部连续，在凹槽21的两侧 设置有一对前刀面22和一对倾斜面23，倾斜面23位于与前刀面22相比 离开切削刃部5的一侧且以随着离开切削刃部5而变高的方式倾斜。即， 凹槽21被形成为贯通前刀面22及倾斜面23。

凹槽21为与切削刃部5连续且沿着镶刀1的长边方向延伸的细长的 凹部。通过这样的结构，将切屑向宽度方向压缩，从而使切屑的排出方向 稳定。另外，切屑被在宽度方向压缩，因此切屑的宽度变得比镶刀1的宽 度(切削刃50的宽度)小，变得不易与被切削件的加工面接触。因此， 抑制加工面的损伤。另外，在本例中，凹槽21在俯视下位于切削刃50的 垂直二等分线L0上。具体而言，凹槽21在切削刃50的垂直二等分线L0 上形成线对称的形状。通过该结构，在宽度方向被压缩的切屑成为左右对 称的形状，因此切屑的排出方向更加稳定。另外，在宽度方向被压缩的切 屑最终被倾斜面23卷曲成发条状而被排出。

凹槽21的槽宽度在本例中如图2(b)所示那样，随着离开切削刃部 5而变宽，在倾斜面23的接近切削刃部5的一侧的端部的位置成为最大。 另外，其槽宽度在与倾斜面23的接近切削刃部5的一侧的端部相比远离 切削刃部5的一侧变窄。具体而言，若将表示图2(b)的A-A线的剖视 图的图3(a)的凹槽21的槽宽度设为wa，将表示B-B线的剖视图的图3 (b)的凹槽21的槽宽度设为wb，则wa＜wb，若将表示C-C线的剖视图 的图3(c)的凹槽21的槽宽度设为wc，则wb＞wc。在wa＜wb的情况下， 随着从切削刃部5朝向倾斜面23而切屑的支持部向端部侧移动，从而切 屑的向下表面3侧的弯曲量变大，因此切屑的宽度方向的压缩被促进。另 一方面，在wb＞wc的情况下，将切屑可靠地引入凹槽21，行进方向变得 更加容易确定。

作为凹槽21的与切削刃50平行且与下表面3垂直的截面的形状，例 如能够举出用V字状等直线构成的形状、或圆弧状等曲线构成的形状、或 者组合它们而成的形状等。在本例中，为了维持凹槽21的强度，如图3 (a)～(c)所示那样为圆弧状。

进而，在本例中，凹槽21被形成为夹持切屑的夹持角度θ随着离开 切削刃部5而变小。通过该结构，切屑被更加可靠地压缩，从而被更加稳 定地排出。需要说明的是，上述夹持角度θ如本例那样在凹槽21的截面 形状为圆弧状的情况下，能够通过测定相对的两个面的假想延长线形成的 角度而得到。例如若将图3(a)所示的凹槽21的夹持角度设为θ1、将图 3(b)所示的凹槽21的夹持角度设为θ2、将图3(c)所示的凹槽21的 夹持角度设为θ3、则θ1＞θ2＞θ3。

在本例中，如图4(a)及(b)所示那样，凹槽21的底面具有第一底 面211和第二底面212，第一底面211与切削刃部5连续，第二底面212 位于与第一底面211相比远离切削刃部5的一侧且比第一底面211的远离 切削刃部5的一侧的端部的假想延长线L1低的位置。通过该结构，在比 第一底面211的远离切削刃部5的一侧的端部的假想延长线L1低的位置 形成空间。切屑要跃过倾斜面23时，该空间成为切屑能够沉入的空间。 具体而言，生成的切屑一边沉入该空间一边卷曲，由此切屑的卷曲的直径 变小。其结果是，切屑的排出性变得良好。进而，切屑与凹槽21的接触 面积减少，因此也呈现减少摩擦阻力的效果，从而抑制切屑堵塞于凹槽21。

第一底面211为切屑的底部通过的面。第一底面211在至少一部分具 有下降部211a和平坦部211b，下降部211a随着离开切削刃部5而接近下 表面3，平坦部211b位于下降部211a的接近第二底面212的一侧且距下 表面3的高度为恒定。通过该结构，切屑容易被向上述的空间诱导，因此 切屑容易沉入。另外，在本例中，如图4(b)所示那样，若将通过切削刃 部5且与水平面平行的基准面设为H0，则下降部211a和基准面H0形成 的角度即倾斜角度为10°～30°。

第二底面212具有下降部212a和上升部212b，下降部212a随着离开 切削刃部5而接近下表面3，上升部212b位于与下降部212a相比远离切 削刃部5的一侧且随着离开切削刃部5而变高。具体而言，上升部212b 被形成于与倾斜面23对应的位置。通过该结构，在倾斜面23上行进时， 切屑擦过上升部212b，能够更加稳定地保持切屑的排出。需要说明的是， “对应”是指，在通过一个部位的直线上存在另一部位的状态。

另外，在本例中，在与切削刃部5平行且与下表面3交叉的截面的剖 视下，优选第二底面212的深度比第一底面211的深度深。具体而言，若 将图3(a)的第一底面211的深度设为d1，将图3(c)的第二底面212 的深度设为d2，则d1＜d2。通过该结构，能够更加可靠地确保上述空间， 因此作为结果，切屑的排出性变得良好。

在本例中，如图4所示那样，在第二底面212中，下降部212a和上 升部212b被连续形成，第二底面在下降部212a和上升部212b的边界变 得最深。具体而言，如图2(a)所示那样，“下降部212a和上升部212b 的边界”是指作为下降部212a和上升部212b的连接部的第二连接部214。 在本例中，上升部212b被设置为与下降部212a连续，但可以具有由在制 造上设置的倒角部那样的小曲面形成的连接面。需要说明的是，在本例中， 第二连续部214和在与切削刃部5垂直的截面的剖视下的凹槽21的最深 部一致。

进而，在本例中，在与切削刃部5垂直的截面的剖视下，第二底面212 的最深部(第二连接部214)在俯视下位于与一对倾斜面23的接近切削刃 部5的一侧的端部的位置相比接近切削刃部的一侧。通过该结构，能够更 大地确保上述空间。

在本例中，第二连接部214沿切削刃部5大致平行地形成。通过该结 构，切屑在与切削刃50平行的部位接受摩擦阻力，切屑的行进方向更加 稳定。

第一底面211和第二底面212在底面所占的面积的比例并不特别限 制，但从较大地保持上述空间的观点出发，在不妨碍本发明的效果的范围， 例如在俯视下，优选将第二底面212的面积形成为比第一底面211的面积 大。

在本例中，如图2(b)所示那样，第一底面211及第二底面212被形 成为在凹槽21的宽度方向延伸。通过该结构，能够更大地确保上述空间， 作为结果，切屑排出性变得良好。

进而，在本例中，第一底面211与第二底面212连续，第一底面211 与第二底面212的边界沿切削刃部5大致平行地形成。具体而言，如图2 (b)所示那样，“第一底面211与第二底面212的边界”是指连接部213。 切屑以连接部213为界，暂且从与凹槽21的底面接触的状态移动到未接 触的状态。通过该结构，与切屑的底面接触的状态在切屑的左右方向大致 同步移动，因此切屑的行进方向更加稳定。需要说明的是，“沿切削刃部5 大致平行”是指成为对象的部位相对于切削刃50在0°±2°的范围的角度的 状态。另外，在本例中，如图4所示那样，连续部213被以面形成，第一 底面211和第二底面212具有由在制造上设置的倒角部那样的小曲面形成 的连接面而被连接。通过该结构，能够抑制凹槽21的底面21的裂纹，维 持镶刀1的强度。

在本例中，切削刃部5如图1(c)所示那样，具有随着朝向中央而变 低的凹部6。即，切削刃部5的凹部6与凹槽21连续。通过该凹部6，在 剖视下中央部为凹状的切屑被生成，因此能够促进基于凹槽21的切屑的 宽度方向的压缩。

需要说明的是，凹部6的形状及大小并不特别限制。作为凹部6的形 状，能够举出用V字状等直线构成的形状或用圆弧状等曲线构成的形状、 或者使它们组合而成的形状等。在本例中，如图1(c)所示那样，优选为 圆弧状。进而，在本例中，为了维持切削刃50的端部侧的强度，凹部6 的宽度为切削刃50的长度的1/2～2/3倍。具体而言，如图1(c)所示那 样，若将切削刃50的宽度设为wx，将凹部6的宽度设为wy，则wx与 xy的比例为wy/wx＝1/2～2/3。

前刀面22为生成的切屑擦过的面，被形成为以随着离开切削刃部5 而接近下表面3的方式具有前角。将通过切削刃部5且与水平面平行的基 准面H0和前刀面22的假想延长线形成的角设为“前角”。具体而言，如图 2(c)所示那样，前角为通过切削刃部5且与水平面平行的基准面H0和 前刀面22形成的角β。前角β优选被设定为5°～10°左右。需要说明的是， 第一底部211a的倾斜角α被形成为比前刀面22的前角β大。通过这样的 结构，在生成的切屑被更容易拧起来的方面，切屑的中央部的厚度与端部 的厚度相比变薄，因此生成的切屑更容易在宽度方向被压缩。

倾斜面23如上述那样，为了截断切屑或将切屑形成发条状而被设置。 在本例中，如图2所示那样，在与一对倾斜面23相比远离切削刃部5的 一侧且与一对倾斜面23相比高的位置具有后方倾斜面24。通过该结构， 即使在刚性小的切屑未被截断而跃过倾斜面23的情况下，也能够在后方 倾斜面24截断。在本例中，在切削刃5的宽度wx为3mm时，倾斜面23 的倾斜角为34°，后方倾斜面24的距切削刃5的高度为0.35mm左右。

后方倾斜面24位于与凹槽21相比远离切削刃部5的一侧，相对于通 过切削刃部5且与水平面平行的基准面H0，具有比倾斜面23的倾斜角度 更大的倾斜角度。通过该结构，即使在刚性小的切屑未被截断而跃过倾斜 面23的情况下，也能够在后方倾斜面24截断。需要说明的是，倾斜面23 及后方倾斜面24的倾斜角度根据切削条件被设定于30°～50°左右的范围。 在本例中，后方倾斜面24的倾斜角为35°。

后方倾斜面24被设置成与夹紧面25连续。夹紧面25为将镶刀1固 定于刀夹时与刀夹抵接的面。后方倾斜面24的夹紧面25侧的端部位于上 表面2的最高位置。在本例中，如图1(c)所示那样，若将倾斜面23的 顶部的高度设为h1，将后方倾斜面24的高度设为h2，则h1＜h2。通过该 结构，能够将在倾斜面23未被截断而流过的切屑在位于比倾斜面23的顶 部高的位置的后方倾斜面24可靠地截断，且向加工槽的外部排出。

(第二实施方式)

图5是表示第二实施方式的切削镶刀1’的图，如图5(a)及(b)所 示那样，在与前刀面22对应的部分具有以随着离开切削刃部5而凹槽21 的宽度变宽的方式弯曲那样的形状，另一方面，在与倾斜面23对应的部 分具有随着离开切削刃部5而凹槽21的宽度变窄那样的形状。通过该形 状，能够确保比第一实施方式的凹槽21的槽宽度大的槽宽度，容易使生 成的切屑向下表面3方向弯曲，从而能够良好地形成切屑的拧起。

(第三实施方式)

图6是表示第三实施方式的切削镶刀1”的图。镶刀1”被使用于在切 削件的端面加工环状的槽的端面切槽加工。

在本例中，如图6所示那样，除了在被切削件形成槽的纵向进给加工 以外，也被使用于扩展槽的宽度的横向进给加工，因此在切削刃部I的宽 度方向设置有切削刃50a，在切削刃部I的长度方向设置有切削刃50b。 因此，形成有以随着离开切削刃50a而接近下表面3的方式倾斜的前刀面 22a和以随着离开切削刃50b而接近下表面3的方式倾斜的前刀面22b。 另外，切削刃50b以随着从切削刃50a向切削部I的长度方向离开而接近 下表面3的方式以倾斜角度γ倾斜。切削刃50b中的参与切削的长度越大， 生成的切屑的量越多。根据该结构，即使在由切削刃50b生成的切屑的量 多的情况下，也能够更加良好地截断。

在本例中，凹槽21的槽宽度在俯视下随着离开切削刃50a而变窄。 通过该结构，能够在凹槽21继续向宽度方向压缩由切削刃50a生成的切 屑，其结果是，切屑的行进方向稳定。

在本例中，倾斜面23与第一实施方式及第二实施方式相比平缓地倾 斜。在端面切槽加工中，为了使切屑螺旋状地卷曲而设置倾斜面23。因此， 与适用于其他加工形态的情况相比，优选倾斜面23的倾斜角度小且倾斜 面23的距切削刃50a的距离大。具体而言，在本例中，倾斜面23位于凹 槽21的后方侧。另外，倾斜面23与切削条件对应被设置成20°～30°左右 的范围。在本例中，倾斜面23的倾斜角度为27°且距切削刃50的高度为 0.35mm。

<切削工具>

以使用镶刀1的情况为例，参照图7对本发明的切削工具的例子进行 说明。

如图7所示那样，本发明的切削工具10具有镶刀1和角柱状的刀夹 11，角柱状的刀夹11具有将镶刀1夹持于前端的夹持部12。以镶刀1被 夹持成切削刃部5从夹持部12的前端突出的方式将镶刀1安装于刀夹11 的前端。需要说明的是，在本例中，夹持部12和刀夹11能够拆装，但从 提高耐久性的观点出发，也可以将夹持部12和刀夹11形成一体。另外， 在本例中，用设置于刀夹11的前端的螺钉13来调节约束力，使用从上方 压住镶刀1而约束的方法，但并不限定于此。

<被切削件的切削方法>

以下，参照图8对使用本发明的切削工具10进行的被切削件的切削 方法的例子进行说明。切削工具1使用适用于切断加工的切削镶刀1，因 此适用于切断加工。

使用切削工具10进行的被切削件的切削方法具有以下的(i)～(iv) 的工序。

(i)如图8(a)所示那样，使被切削件100向箭头E方向旋转的工 序。

(ii)将切削工具10向箭头F方向移动，使切削工具10的切削刃部 5接近旋转的被切削件100的工序。

(iii)如图8(b)所示那样，使切削工具10的切削刃部5接触旋转 的被切削件100而切削被切削件100的工序。

(iv)如图8(c)所示那样，使切削工具10向箭头G方向移动，使 切削工具10的切削刃部5离开切削的被切削件100的工序。

需要说明的是，在所述(i)的工序中，只要被切削件100与切削工 具10相对接近即可，例如也可以使被切削件100接近切削工具10。与此 同样，在所述(iv)的工序中，只要被切削件100与切削工具10相对远 离即可，例如也可以使被切削件100远离切削工具10。另外，在所述(iii) 的工序中，在进行切槽加工时，进行形成槽的纵向进给加工并且进行扩展 槽的宽度的横向进给加工。在继续切削加工的情况下，保持使被切削件100 旋转的状态，反复使切削工具10的切削刃部5与被切削件100的不同部 位接触的工序即可。在本例中，适用于切断加工，因此反复纵向进给加工 直至被切削件被截断。需要说明的是，镶刀1为二拐角规格。因此，在使 用的一个切削刃部5损耗时，使用未使用的另一个切削刃部5即可。

进而，作为被切削件100的材质的代表例，能够举出碳素钢、合金钢、 不锈钢、铸铁、或有色金属等。

【符号说明】

1、1’、1”-切削镶刀

2-上表面

21-凹槽

211-第一底部

211a-下降部

211b-平坦部

212-第二底部

212a-下降部

212b-上升部

213-第一连接部

214-第二连接部

22(22a、22b)-前刀面

23-倾斜面

24-后方倾斜面

25-夹紧面

3-下表面

4-侧面

5-切削刃部

50(50a、50)-切削刃

51-刃带部

6-凹部

10-切削工具

11-刀夹

12-夹持构件

13-螺钉

100-被切削件