切削刀片、切削刀具及切削加工物的制造方法与流程

切削刀片、切削刀具及切削加工物的制造方法
1.相关申请的相互参照
2.本技术主张在2019年2月26日申请的日本专利申请2019
‑
032493号的优先权，并将该在先申请的全部公开内容援引于此以供参考。
技术领域
3.本发明涉及在切削加工中使用的切削刀片。具体地说，涉及在开槽加工那样的车削加工中使用的车刀。


背景技术：

4.作为在车削加工金属等被切削件时使用的切削刀片，已知例如记载于日本特表2011
‑
520630号公报(专利文献1)的切削片。记载于专利文献1的切削片(切削刀片)具有上表面、下表面以及周边侧面。周边侧面具有前方端面以及后方端面。下表面具有沿中心轴(纵轴)延伸的v字槽形状的限制面。限制面具有位于前方端面侧的第一表面成分、位于后方端面侧的第二表面成分。并且，第二表面成分的楔角比第一表面成分的楔角小。
5.在使用记载于专利文献1的切削刀片进行切削加工的情况下，第二表面成分位于后方端面侧，因此由切削加工的主分力引起的切削负荷也易传递至第二表面成分。第二表面成分的楔角相对较小，因此第二表面成分处的切削刀片的耐久性可能会降低。


技术实现要素：

6.基于本发明的未被限定的方案的切削刀片具有上表面、下表面、前侧面以及后侧面。下表面位于上表面的相反侧。前侧面位于上表面与下表面之间。后侧面位于上表面与下表面之间，且位于前侧面的相反侧。上表面具有第一上刃以及上限制面。第一上刃位于与前侧面的相交处。上限制面位于比第一上刃靠近后侧面的位置，且能够抵接于刀柄。下表面具有能够与刀柄抵接的下限制面。下限制面具有从靠近前侧面的位置的区域朝向后侧面延伸的v字形状的下槽。下槽具有第一区域、第二区域以及第三区域。第一区域位于上限制面的相反侧。第二区域位于比第一区域靠近前侧面侧的位置。第三区域位于比第一区域靠近后侧面侧的位置。在与下槽的延伸方向正交的剖面中，将第一区域的楔角设为第一角，将第二区域的楔角设为第二角，将第三区域的楔角设为第三角。第一角比第二角以及第三角小。
附图说明
7.图1是示出未被限定的一例的切削刀片的立体图。
8.图2是从上表面侧观察图1示出的切削刀片的俯视图。
9.图3是从下表面侧观察图1示出的切削刀片的俯视图。
10.图4是从前侧面侧观察图2示出的切削刀片的俯视图。
11.图5是从后侧面侧观察图2示出的切削刀片的俯视图。
12.图6是从a1方向观察图2示出的切削刀片的侧视图。
13.图7是图6示出的切削刀片的vii
‑
vii剖面的剖视图。
14.图8是图6示出的切削刀片的viii
‑
viii剖面的剖视图。
15.图9是图6示出的切削刀片的ix
‑
ix剖面的剖视图。
16.图10是图6示出的切削刀片的x
‑
x剖面的剖视图。
17.图11是示出未被限定的一例的切削刀具的立体图。
18.图12是图11示出的区域b1的放大图。
19.图13是示出未被限定的一例的切削加工物的制造方法中的一工序的概略图。
20.图14是示出未被限定的一例的切削加工物的制造方法中的一工序的概略图。
21.图15是示出未被限定的一例的切削加工物的制造方法中的一工序的概略图。
22.图16是示出未被限定的一例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
23.<刀片>
24.以下，使用附图对本发明的未被限定的多个实施方式的切削刀片1(以下，也简称为刀片1)进行详细说明。但是，在以下参照的各图中，为了便于说明，仅简化示出说明各实施方式所需的主要构件。因此，刀片1可能具备参照的各图未示出的任意的结构构件。另外，各图中的构件的尺寸并不如实地表示实际的结构构件的尺寸及各构件的尺寸比率等。
25.刀片1可以具有上表面3、下表面5、前侧面7以及后侧面9。下表面5可以位于上表面3的相反侧。前侧面7及后侧面9可以分别位于上表面3与下表面5之间。此时，后侧面9可以位于前侧面7的相反侧。前侧面7及后侧面9可以分别与上表面3及下表面5连接。
26.刀片1可以具有除上述面以外的第一侧面11及第二侧面13。第一侧面11及第二侧面13可以分别位于上表面3与下表面5之间，且位于前侧面7与后侧面9之间。此时，第一侧面11及第二侧面13可以分别与上表面3、下表面5、前侧面7以及后侧面9连接。
27.也可以如图1所示，刀片1为具有上表面3、下表面5、前侧面7、后侧面9、第一侧面11以及第二侧面13的四棱柱形状。也可以如图1示出的一例那样，刀片1为沿着中心轴o1从前端朝向后端延伸的棱柱形状。
28.也可以为前侧面7位于前端，且后侧面9位于后端。也可以如图1示出的一例那样，前侧面7及后侧面9分别为四边形，且上表面3、下表面5、第一侧面11以及第二侧面13这四个面分别从前侧面7朝向后侧面9延伸。
29.上表面3、下表面5、前侧面7、后侧面9、第一侧面11以及第二侧面13分别不被限定为特定的大小。例如，沿着主视观察上表面3时(俯视观察时)的中心轴o1的方向上的上表面3的长度可以设定为3～50[mm]左右。与俯视观察时的中心轴o1正交的方向上的上表面3的长度可以设定为1.5～15[mm]左右。另外，由上表面3与下表面5的间隔示出的刀片1的高度可以设定为2～20[mm]左右。
[0030]
上表面3可以具有第一上刃15及上限制面17。第一上刃15可以位于上表面3与前侧面7的相交处。第一上刃15可以位于上表面3与前侧面7的相交处的整体，另外也可以仅位于上表面3与前侧面7的相交处的一部分。第一上刃15可以用于被切削件的切削。图1示出的一例的第一上刃15一般被称为前切削刃或主切削刃。
[0031]
上限制面17可以位于比第一上刃15靠近后侧面9的位置。在将刀片1安装于刀柄
时，上限制面17能够刀片刀柄与刀柄抵接。上限制面17可以包含上表面3的后端侧的端部，即与后侧面9的相交处，另外也可以与该相交处分离。
[0032]
上表面3可以具有沿着第一上刃15配置的前刀面19。前刀面19可以与上限制面17连接，另外也可以与上限制面17分离。并且，上表面3除第一上刃15以外还可以具有第二上刃21来作为切削刃。
[0033]
第二上刃21例如可以位于上表面3与第一侧面11的相交处、或上表面3与第二侧面13的相交处。例如，可以如图1所示，在上表面3与第一侧面11的相交处以及上表面3与第二侧面13的相交处分别配置有第二上刃21。
[0034]
下表面5可以具有下限制面23。下限制面23可以位于下表面5的整体，另外也可以仅位于下表面5的一部分。在将刀片1安装于刀柄时，下限制面23能够与刀柄抵接。通过使下限制面23及上限制面17抵接于刀柄，能够利用刀柄把持刀片1。
[0035]
下限制面23可以具有从位于靠近前侧面7的位置的区域朝向后侧面9延伸的下槽25。下槽25可以在前侧面7开口，另外也可以与前侧面7分离。同样地，下槽25可以在后侧面9开口，另外也可以与后侧面9分离。可以如图3示出的一例那样，下槽25与前侧面7及后侧面9分离。
[0036]
在图3示出的一例中，下槽25从前侧面7侧朝向后侧面9侧延伸，因此也可以说是与中心轴o1平行地延伸。下槽25可以在与其延伸方向正交的剖面中为v字形状，换言之，可以在与中心轴o1正交的剖面中为v字形状。
[0037]
需要说明的是，在此，下槽25为v字形状可以指具有随着离开下槽25的底而间隔变宽的一对倾斜面27。因此，例如，可以在下槽25的底配置有将一对倾斜面27连接的凹曲面29。
[0038]
下槽25可以具有第一区域31、第二区域33以及第三区域35。第一区域31可以位于上限制面17的相反侧。第二区域33可以位于比第一区域31靠前侧面7侧的位置。第二区域33可以包含前侧面7侧的端部，另外也可以与前侧面7分离。第三区域35可以位于比第一区域31靠后侧面9侧的位置。第三区域35可以包含后侧面9侧的端部，另外也可以与后侧面9分离。
[0039]
第一区域31、第二区域33以及第三区域35可以分别为v字形状。在此，对与下槽25的延伸方向正交的剖面、换言之与中心轴o1正交的剖面中的第一区域31、第二区域33以及第三区域35各自的形状进行比较。具体地说，在与下槽25的延伸方向正交的剖面中，将第一区域31的楔角设为第一角θ1、将第二区域33的楔角设为第二角θ2、将第三区域35的楔角设为第三角θ3。
[0040]
需要说明的是，上述的“楔角”也可以指与中心轴o1正交的剖面中的一对倾斜面27所成的角。即，与中心轴o1正交并且通过第一区域31的剖面中的下槽25的楔角可以为第一角θ1。与中心轴o1正交并且通过第二区域33的剖面中的下槽25的楔角可以为第二角θ2。与中心轴o1正交并且通过第三区域35的剖面中的下槽25的楔角可以为第三角θ3。v字形状的槽中的楔角也被称为开角。
[0041]
第一角θ1可以小于第二角θ2及第三角θ3。该情况下，刀片1的耐久性较高。第一角θ1相对较小，因此难以产生在与俯视观察时的中心轴o1正交的方向上的刀片1的位置偏移。
[0042]
并且，在第二角θ2及第三角θ3相对较大的情况下，切削加工时施加于刀片1的主分
力容易由位于前侧面7侧的第二区域33以及位于后侧面9侧的第三区域35承接。主分力容易由第二区域33以及第三区域35承接，因此上述的主分力难以施加于位于这些区域之间的第一区域31。因此，刀片1的耐久性较高。
[0043]
第一角θ1、第二角θ2及第三角θ3不被限定为特定的值。第一角θ1可以设为例如100
°
～140
°
。第二角θ2可以设为例如120
°
～160
°
。第三角θ3可以设为例如120
°
～160
°
。
[0044]
第一角θ1、第二角θ2以及第三角θ3可以分别恒定也可以变化。例如，可以为第一角θ1变化并且第二角θ2及第三角θ3恒定。具体地说，第一区域31可以具有：第一部分37，其位于前侧面7侧，且随着接近后侧面9而楔角变大；以及第二部分39，其位于后侧面9侧，且随着接近前侧面7而楔角变大。
[0045]
在第一区域31具有上述第一部分37的情况下，容易避免楔角在第一区域31与第二区域33的边界急剧地变化。并且，在第一区域31具有上述第二部分39的情况下，容易避免楔角在第一区域31与第三区域35的边界急剧地变化。因此，刀片1的耐久性进一步提高。
[0046]
并且，在第二角θ2为恒定的情况下，第二区域33的一对倾斜面27可以为平面形状。该情况下，第二区域33容易与刀柄面接触。同样地，在第三角θ3为恒定的情况下，第三区域35的一对倾斜面27可以为平面形状。该情况下，第三区域35容易与刀柄面接触。该情况下，上述的主分力更容易由第二区域33及第三区域35承接。
[0047]
需要说明的是，在第一角θ1、第二角θ2及第三角θ3变化的情况下，比较各自的最大值即可。
[0048]
第二角θ2可以与第三角θ3相同，另外也可以比第三角θ3小。图8及图9示出的一例的第二角θ2比第三角θ3小。第二区域33可以位于比第一区域31及第三区域35更靠近前侧面7的位置。即，第二区域33可以位于比第一区域31及第三区域35更靠近第一上刃15的位置。
[0049]
在位于切削加工时施加有切削负荷的第一上刃15的附近的第二区域33的第二角θ2比第三角θ3小的情况下，难以产生在与俯视观察时的中心轴o1正交的方向上的刀片1的位置偏移。
[0050]
上限制面17可以具有从位于前侧面7的附近的位置的区域朝向后侧面9延伸的上槽41。上槽41可以在前侧面7开口，另外也可以与前侧面7分离。同样地，上槽41可以在后侧面9开口，另外也可以与后侧面9分离。
[0051]
在图3示出的一例中，上槽41从前侧面7侧朝向后侧面9侧延伸，因此也可以说是与中心轴o1平行地延伸。上槽41可以在与其延伸方向正交的剖面中为v字形状，换言之，可以在与中心轴o1正交的剖面中为v字形状。即，上槽41可以具有随着离开上槽41的底而间隔变宽的一对倾斜面27。
[0052]
在上限制面17具有上槽41的情况下，能够由刀柄稳定地把持刀片1。特别是，在上槽41与下槽25平行地延伸的情况下，能够由刀柄更稳定地把持刀片1。
[0053]
如图10示出的一例那样，在上槽41为v字形状的情况下，将上槽41的楔角设为第四角θ4。此时，第一角θ1可以与第四角θ4相同，另外也可以比第四角θ4小。在第一角θ1比第四角θ4小、换言之第四角θ4比第一角θ1大的情况下，刀片1的耐久性进一步提高。能够将第一角θ1设为相对较小的值，同时减小在上槽41的底至下槽25的底的范围内产生裂纹的危险。
[0054]
在上槽41以及下槽25的彼此位于相反侧的部分的至少一部分中，在楔角相同的情况下，能够由刀柄稳定地把持刀片1。例如，可以为，第三区域35具有位于上限制面17的相反
侧的第一部位43，第一部位43的第三角θ3与第四角θ4相同。
[0055]
需要说明的是，在此的角度相同并不是指两个角度严格相同。两个角度仅存在2
°
左右的差异的情况也可以视为这些角度相同。
[0056]
如上所述，可以在下槽25的底配置将一对倾斜面27连接的凹曲面29。例如，将第一区域31中的呈凹曲面形状的底设为第一底部29a，将第一区域31中的一对倾斜面27设为第一倾斜面27a。即，第一区域31可以具有凹曲面形状的第一底部29a、以及沿着下槽25的延伸方向且与第一底部29a连接的平坦的第一倾斜面27a。
[0057]
在此，将下槽25的延伸方向上的第一底部29a的宽度设为第一宽度w1，将下槽25的延伸方向上的第一倾斜面27a的宽度设为第二宽度w2。此时，第一宽度w1的最大值可以比第二宽度w2的最大值小。该情况下，更难以产生在与俯视观察时的中心轴o1正交的方向上的刀片1的位置偏移。
[0058]
例如，将第二区域33中的凹曲面形状的底设为第二底部29b，将第二区域33中的一对倾斜面27设为第二倾斜面27b。即，第二区域33可以具有凹曲面形状的第二底部29b、以及沿着下槽25的延伸方向且与第二底部29b连接的平坦的第二倾斜面27b。
[0059]
在此，将下槽25的延伸方向上的第二底部29b的宽度设为第三宽度w3，将下槽25的延伸方向上的第二倾斜面27b的宽度设为第四宽度w4。此时，第三宽度w3的最大值可以比第四宽度w4的最大值大。该情况下，第二区域33的耐久性较高。
[0060]
作为刀片1的材质，能够列举例如硬质合金、金属陶瓷以及陶瓷等无机材料。作为硬质合金的组成，能够列举例如wc(碳化钨)
‑
co、wc
‑
tic(碳化钛)
‑
co、以及wc
‑
tic
‑
tac(碳化钽)
‑
co。在此，wc、tic以及tac可以为硬质粒子，co可以为结合相。
[0061]
另外，金属陶瓷可以为使金属与陶瓷成分复合而得到的烧结复合材料。具体地说，作为金属陶瓷，可以列举以tic或tin(氮化钛)为主要成分的化合物。当然刀片1的材质不限于这些。
[0062]
另外，虽然没有特别图示，但刀片1可以具备含有上述材质的主体、以及覆盖该主体的涂层。作为涂层的材质，能够列举例如钛的碳化物、氮化物、氧化物、碳氧化物、氮氧化物、碳氮化物以及碳氮氧化物等。
[0063]
涂层可以仅包含上述材质中的一个，也可以包含多个。另外，涂层可以仅通过一个层构成，也可以为多个层层叠而成的结构。需要说明的是，涂层的材质不限于这些。
[0064]
能够通过利用化学蒸镀(cvd)法或物理蒸镀(pvd)法而使涂层位于基体上。
[0065]
<切削刀具>
[0066]
接下来，使用附图对本发明的未被限定的多个实施方式的切削刀具101进行说明。
[0067]
未被限定的实施方式的切削刀具101可以具有刀柄103以及刀片1。刀柄103可以为棒形状，另外也可以为图11所示那样的从第一端(图11中的右下端)延伸至第二端(图11中的左上端)的板形状。
[0068]
另外，刀柄103可以具有位于第一端侧的刀槽105。可以如图12示出的一例那样，刀柄103具有位于第一端侧并且相互分离配置的上颌部107与下颌部109，通过该上颌部107及下颌部109构成刀槽105。
[0069]
刀片1可以位于刀槽105。换言之，可以通过上颌部107以及下颌部109夹持刀片1。刀片1可以以作为切削刃使用的部分的至少一部分从刀柄103向外侧突出的方式装配。
[0070]
作为刀柄103的构件，可以使用钢以及铸铁等。特别在这些构件之中使用有钢的情况下，刀柄103的韧性较高。
[0071]
在图11示出的一例中，示出了所谓的车削加工中使用的切削刀具101。虽然未被限定的实施方式的切削刀具101能够用于开槽加工，但不限于这样的加工。例如，未被限定的实施方式的切削刀具101即使用于内径加工、外径加工、以及横向进给加工也没有任何问题。
[0072]
<切削加工物的制造方法>
[0073]
接下来，使用附图对本发明的未被限定的多个实施方式的切削加工物201的制造方法进行说明。
[0074]
切削加工物201能够通过对被切削件203进行切削加工而制作出。未被限定的实施方式的切削加工物201的制造方法可以具备以下的工序。即，可以具备：
[0075]
(1)使被切削件203旋转的工序；
[0076]
(2)使代表上述未被限定的实施方式的切削刀具101与旋转中的被切削件203接触的工序；
[0077]
(3)使切削刀具101离开被切削件203的工序。
[0078]
更具体地说，首先，可以如图13所示那样，使被切削件203绕轴o2旋转，并且使安装于工作机械301的切削刀具101相对地接近被切削件203。接下来，可以如图14以及图15所示那样，使切削刀具101的棱线(切削刃)与被切削件203接触，从而对被切削件203进行切削。接着，可以如图16所示那样，使切削刀具101相对地远离被切削件203。
[0079]
在图13中，可以通过在固定轴o2并且使被切削件203绕轴o2旋转的状态下使切削刀具101向y1方向移动而接近被切削件203。另外，在图14及图15中，可以使刀片1的切削刃与旋转中的被切削件203接触而对被切削件203进行切削。另外，在图16中，可以通过在使被切削件203旋转的状态下使切削刀具101向y2方向移动而远离。
[0080]
需要说明的是，在未被限定的实施方式的制造方法的切削加工中，在各个工序中，通过移动切削刀具101，而使切削刀具101接触被切削件203或使切削刀具101离开被切削件203，但当然不限于这样的方式。
[0081]
例如，在(1)工序中，也可以使被切削件203接近切削刀具101。同样地，在(3)工序中，也可以使被切削件203远离切削刀具101。在持续进行切削加工的情况下，维持使被切削件203旋转的状态，并重复使刀片1的切削刃与被切削件203的不同部位接触的工序即可。
[0082]
需要说明的是，作为被切削件203的材质的代表例，能够列举碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、或者非铁金属等。
[0083]
附图标记说明
[0084]1…
刀片
[0085]3…
上表面
[0086]5…
下表面
[0087]7…
前侧面
[0088]9…
后侧面
[0089]
11
…
第一侧面
[0090]
13
…
第二侧面
[0091]
15
…
第一上刃
[0092]
17
…
上限制面
[0093]
19
…
前刀面
[0094]
21
…
第二上刃
[0095]
23
…
下限制面
[0096]
25
…
下槽
[0097]
27
…
倾斜面
[0098]
27a
…
第一倾斜面
[0099]
27b
…
第二倾斜面
[0100]
29
…
凹曲面
[0101]
29a
…
第一底部
[0102]
29b
…
第二底部
[0103]
31
…
第一区域
[0104]
33
…
第二区域
[0105]
35
…
第三区域
[0106]
37
…
第一部分
[0107]
39
…
第二部分
[0108]
41
…
上槽
[0109]
43
…
第一部位
[0110]
101
…
切削刀具
[0111]
103
…
刀柄
[0112]
105
…
刀槽
[0113]
107
…
上颌部
[0114]
109
…
下颌部
[0115]
201
…
切削加工物
[0116]
203
…
被切削件
[0117]
301
…
工作机械
[0118]
o1
…
中心轴
[0119]
o2
…
轴
[0120]
θ1...第一角
[0121]
θ2...第二角
[0122]
θ3...第三角
[0123]
θ4...第四角
[0124]
w1
…
第一宽度
[0125]
w2
…
第二宽度
[0126]
w3
…
第三宽度
[0127]
w4
…
第四宽度。