切削鑲刀、切削工具以及切削加工物的制造方法與流程

本發明涉及切削鑲刀、切削工具以及切削加工物的制造方法。

背景技術：

以往，作為被切削件的車削加工中使用的切削鑲刀，已知有日本特開平10-505012號公報(專利文獻1)、日本特表2006-502874號公報(專利文獻2)以及日本特開2009-12116號公報(專利文獻3)中記載的切削鑲刀。例如，在專利文獻3所記載的切削鑲刀中，在沿長邊方向延伸的鑲刀主體的端部形成有切削刃部。在切削刃部形成有正面切削刃以及橫切削刃。由于作為前刀面而發揮功能的上表面形成為凹凸狀，因此橫切削刃也與該前刀面的形狀對應地形成為凹凸狀。

為了避免將切削鑲刀安裝在刀架上而進行切槽加工時刀架與被切削件的干涉，將刀架中的對切削鑲刀的下表面側進行保持的部分處的與長邊方向正交的方向上的寬度形成得比該方向上的正面切削刃的寬度窄。因此，存在刀架的剛性不足而發生顫振的情況。

專利文獻3所述的切削鑲刀中設置成橫切削刃中的位于前端側的部分隨著從正面切削刃離開而朝向上方傾斜的結構。像這樣傾斜使得對沿著該部分的前刀面的區域施加的切削阻力的方向不是朝向正下方的方向，而是向朝后端側傾斜的方向施加。因此，容易通過刀架穩定地保持切削鑲刀。

通過使橫切削刃像上述那樣傾斜，從而容易使對切削鑲刀施加的力向后端側分散。然而，在橫切削刃大幅度傾斜的情況下，更容易使上述的力向后端側分散，而使從橫切削刃對切屑以將其向前端側推回的方式施加的力變大。因此，在切屑的厚度較薄的情況下，存在切屑被向前端側推回而發生切屑的堵塞的可能性。

技術實現要素：

本發明是鑒于上述的課題而完成的，其目的在于提供能夠穩定地保持在刀架上并且能夠穩定地處理切屑的切削鑲刀、切削工具以及切削加工物的制造方法。

基于一方式的切削鑲刀具有從后端側朝向前端側延伸的主體部以及位于比該主體部靠前端側的位置的切削部。所述切削部具備：上表面；下表面；位于所述上表面與所述下表面之間且位于前端側的第一側面；位于所述上表面與所述下表面之間且與所述第一側面相鄰的第二側面；設置于所述上表面與所述第一側面交叉而成的棱線上的前切削刃；設置于所述上表面與所述第二側面交叉而成的棱線上且隨著從所述前切削刃離開而向上方傾斜的橫切削刃。

所述橫切削刃具備第一部位以及位于比該第一部位靠后端側的第二部位。另外，所述第一部位和所述第二部位在從側視觀察時分別呈直線形狀，所述第二部位相對于所述下表面的傾斜角比所述第一部位相對于所述下表面的傾斜角大。

發明效果

在上述方式的切削鑲刀中，橫切削刃的整體隨著從前切削刃離開而向上方傾斜。此時，橫切削刃并非單純地傾斜，而形成包括具有相對較小的傾斜角的第一部位與具有相對較大的傾斜角的第二部位的結構。橫切削刃中的位于前端側的第一部位的傾斜角相對較小。因此，不管是加工槽較淺而切屑的厚度較薄的情況還是加工槽較深而切屑的厚度較厚的情況，都能夠穩定地將切削鑲刀保持在刀架上并且能夠穩定地處理切屑。

附圖說明

圖1是表示一實施方式的切削鑲刀的立體圖。

圖2是將圖1所示的切削鑲刀的區域A放大了的立體圖。

圖3是圖2所示的切削鑲刀的俯視圖。

圖4是從圖1所示的切削鑲刀的前端側觀察時的側視圖。

圖5(a)是從圖3所示的切削鑲刀的位于上側的第二側面一側觀察時的側視圖，(b)是將圖5(a)中的橫切削刃放大了的放大圖。

圖6(a)是表示僅利用橫切削刃的第一部位切削了被切削件的情況下的切屑的狀態的概念圖，(b)是表示利用橫切削刃的第一部位以及第二部位雙方切削了被切削件的情況下的切屑的狀態的概念圖。

圖7(a)是表示圖5所示的切削鑲刀的變形例1的側視圖，(b)是將圖7(a)中的橫切削刃放大了的放大圖。

圖8(a)是表示圖5所示的切削鑲刀的變形例2的側視圖，(b)是將圖8(a)中的橫切削刃放大了的放大圖。

圖9是表示一實施方式的切削工具的立體圖。

圖10是圖9所示的切削工具的俯視圖。

圖11是從圖10所示的箭頭B的方向觀察時的側視圖。

圖12是表示一實施方式的切削加工物的制造方法的一工序的圖。

圖13是表示一實施方式的切削加工物的制造方法的一工序的圖。

圖14是表示一實施方式的切削加工物的制造方法的一工序的圖。

具體實施方式

＜切削鑲刀＞

以下，結合附圖對一實施方式的切削鑲刀(以下，也簡稱為鑲刀)進行詳細說明。其中，以下參照的各圖為了便于說明，僅將實施方式的構成構件中的、為了說明本發明所需的主要構件簡化地示出。因此，本發明的切削鑲刀可以具備本說明書所參照的各圖中未示出的任意的構成構件。另外，各圖中的構件的尺寸并未如實地示出實際的構成構件的尺寸以及各構件的尺寸比率等。

如圖1～6所示，本實施方式的鑲刀1具有一個主體部3以及兩個切削部5。主體部3呈沿著中心軸O從后端側朝向前端側延伸的棒形狀。主體部3具有：位于上側且與刀架抵接的上側面7；以及位于下側且與刀架抵接的下側面9。

在上側面7形成有在沿著中心軸O的方向上延伸的上側槽部7a。另外，同樣地在下側面9形成有在沿著中心軸O的方向上延伸的下側槽部。鑲刀1具有這樣的上側槽部7a以及下側槽部，并且，如后文所述，刀架具有與上側槽部抵接的第一突起和與下側槽部抵接的第二突起，從而能夠將鑲刀1穩定地固定在刀架上。

主體部3的大小并不特別地限定，例如，沿著中心軸O的長度能夠設定為5～80mm左右。另外，在俯視觀察的情況下，在與中心軸O正交的方向上的寬度例如能夠設定為2～20mm左右。另外，在側視觀察的情況下，與中心軸O正交的方向上的寬度例如能夠設定為2～15mm左右。

切削部5至少在比主體部3靠前端側設置一個即可。在本實施方式中，在比主體部3靠前端側以及后端側各設有一個切削部5。主體部3以及切削部5可以分別形成，也可以一體形成。在本實施方式的鑲刀1中，主體部3以及切削部5一體地形成。

作為構成鑲刀1的構件的材質，例如，可以列舉超硬合金或者金屬陶瓷等。作為超硬合金的組成，例如，可以列舉WC-Co、WC-TiC-Co以及WC-TiC-TaC-Co。WC-Co通過向碳化鎢(WC)中添加鈷(C_o)的粉末并燒結而生成。WC-TiC-Co通過向WC-Co中添加碳化鈦(TiC)而成。WC-TiC-TaC-Co通過向WC-TiC-Co中添加碳化鉭(TaC)而成。

另外，金屬陶瓷是陶瓷成分中復合金屬而成的燒結復合材料。具體而言，作為金屬陶瓷，可以列舉以碳化鈦(TiC)或者氮化鈦(TiN)等鈦化合物作為主成分的材料。

構成鑲刀1的上述的構件的表面也可以利用化學蒸鍍(CVD)法或者物理蒸鍍(PVD)法而通過被膜來涂層。作為被膜的組成，可以列舉碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiN)、碳氮化鈦(TiCN)或者氧化鋁(Al₂O₃)等。

在利用本實施方式的鑲刀1進行切削加工時可以使用兩個切削部5中的任一方。在使用位于主體部3的后端側的切削部5的情況下，只要使主體部3的前端側與后端側反轉而將鑲刀1安裝于刀架上即可。位于主體部3的前端側的切削部5與位于主體部3的后端側的切削部5具有相同的形狀。因此，以下對作為切削部5設置在主體部3的前端側的情況進行說明。圖2中示出了位于主體部3的前端側的切削部5。

切削部5具備：上表面11、下表面13、第一側面(前側面)15、第二側面(橫側面)17、第三側面(拐角側面)19、前切削刃21、橫切削刃23以及拐角切削刃25。上表面11以及下表面13分別從后端側朝向前端側延伸。在俯視觀察的情況下，上表面11的形狀呈大致長方形。切削部5在上表面11的外周中的位于后端側的短邊處與主體部3連續。俯視觀察時的下表面13的形狀與上表面11相同，呈大致長方形。

第一側面15是在位于上表面11與下表面13之間的側面中位于前端側的平坦的部分。第一側面15在從前端側進行側視觀察的情況下，形成大致四邊形的形狀。一對平坦的第二側面17位于側面中的與第一側面15相鄰的部分。一對第二側面17分別從后端側朝向前端側延伸。

第一側面15與第二側面17相互大致正交，第三側面19位于第一側面15與第二側面17之間。第一側面15以及第二側面17為大致平坦的面，而第三側面19為了平滑地連接第一側面15以及第二側面17，而形成為曲面形狀。需要說明的是，不一定必須設置第三側面19。

在本實施方式的鑲刀1中，中心軸O以通過兩個切削部5的各自的第一側面15的中心的方式設置。第一側面15在從前端側進行側視觀察的情況下呈大致四邊形，以第一側面15中的最大寬度的中心且最大高度的中心作為第一側面15的中心。

第一側面15、第二側面17以及第三側面19在對被切削件進行切削加工時分別作為退刀面而發揮功能。因此，在側視觀察的情況下，第一側面15、第二側面17以及第三側面19分別形成為隨著從上表面11一側朝向下表面13一側而朝向切削部5的內側。另外，由于側面如上述那樣地構成，因此下表面13形成比上表面11小一圈的大小。

切削部5的大小并不特別地限定，例如，沿著中心軸O的長度能夠設定為3～8mm左右。

在上表面11與第一側面15交叉而成的棱線上設有前切削刃21。在上表面11與第二側面17交叉而成的棱線上設有橫切削刃23。另外，在上表面11與第三側面19交叉而成的棱線上設有拐角切削刃25。在利用本實施方式的鑲刀1進行切削加工時，通過前切削刃21、橫切削刃23以及拐角切削刃25來切削被切削件。需要說明的是，不一定必須設置拐角切削刃25。

第一側面15、第二側面17以及第三側面19與上表面11交叉而成的棱線并非呈兩個面相交而成的嚴格意義上的線形狀。這些側面與上表面11交叉而成的棱線以銳角突起時，切削刃的耐久性會降低。因此，在上表面11與上述的側面交叉而成的部分實施所謂的珩磨加工，該部分略微形成曲面形狀。

本實施方式中的前切削刃21與下表面13平行并且朝向與中心軸O正交的方向延伸。因此，前切削刃21位于與下表面13平行的假想平面上。拐角切削刃25與前切削刃21位于相同的高度。因此，拐角切削刃25也位于上述的假想平面上。

另一方面，橫切削刃23隨著從前切削刃21離開而朝向上方傾斜。換言之，橫切削刃23隨著從前端側朝向后端側而朝向上方傾斜。

需要說明的是，橫切削刃23朝向上方傾斜是指，橫切削刃23不隨著從前切削刃21離開而朝向下方傾斜。因此，橫切削刃23也可以局部地具有與下表面13平行的部分。

通常安裝有鑲刀1的刀架中的位于鑲刀1的下方的部分處的與切削部5的下表面13平行且與中心軸O正交的方向的寬度設定得比前切削刃21的上述的寬度窄。這是為了避免刀架與被切削件的干涉。

另外，利用如本實施方式那樣的鑲刀1對被切削件進行切削加工的情況下，就對切削鑲刀1施加的切削阻力而言，基本上從切削刃朝向下表面13一側的力的分量大于從切削刃朝向后端側的力的分量。其結果是，該切削阻力由比鑲刀1的上表面11的寬度設定得窄的刀架的鑲刀槽(以下，也簡稱為槽)來承接，因此當阻力變大時，存在刀架的剛性不足而產生顫振的情況。

然而，在本實施方式的鑲刀1中，橫切削刃23如上所述朝向上方傾斜。因此，就對鑲刀1施加的切削阻力而言，相對于從切削刃朝向下表面13一側的力的分量，從切削刃朝向后端側的力的分量的比例變大。因此，能夠以刀架的較大的范圍支承鑲刀1，因此能夠抑制顫振的產生。

并且，在本實施方式的鑲刀1中，橫切削刃23具有下述的結構，因此能夠更可靠地抑制顫振的產生。具體而言，本實施方式中的橫切削刃23具備第一部位27以及第二部位29。第一部位27與拐角切削刃25連接。另外，第二部位29位于比第一部位27靠后端側。需要說明的是，第二部位29無需與第一部位27連續。

而且，第一部位27以及第二部位29在側視觀察時分別呈直線形狀，第二部位29相對于下表面13的傾斜角θ2大于第一部位27相對于下表面13的傾斜角θ1。

在側視觀察的情況下，橫切削刃23傾斜，從而能夠使切削阻力朝向更加向后端側傾斜的方向作用。然而，橫切削刃23單純地傾斜，在該傾斜角較小的情況下，當對鑲刀1施加的切削阻力較大時，無法使該切削阻力從切削刃向朝向后端側的方向充分地分散。另外，在上述的傾斜角較大的情況下，當切屑的厚度較薄時，切屑會被向前端側推回從而可能發生切屑的堵塞。

具體而言，進給量較小的情況或像切削加工的初期階段那樣加工槽的深度較淺的情況下，橫切削刃23的第二部位29不與切屑接觸，而僅是橫切削刃23的第一部位27與切屑接觸。然而，在這些情況下，如圖6(a)所示，切削阻力較小，切屑的厚度也較薄。需要說明的是，在圖6(a)中，用箭頭示出對橫切削刃23施加的切削阻力。

在本實施方式的鑲刀1中，橫切削刃23的第一部位27的傾斜角θ1相對較小。因此，如圖6(a)所示在切屑的厚度較薄的情況下，能夠抑制顫振產生的可能性并且能夠良好地排出切屑。

另外，在第一部位27的傾斜角較大的情況下，當僅是橫切削刃23的第一部位27與切屑接觸時，切屑會被向前端側大幅度推回，因此對第一部位27施加的切削阻力變大。因此，存在容易發生顫振的可能性。然而，在本實施方式的鑲刀1中，傾斜角θ1相對較小，因此能夠減小對第一部位27施加的切削阻力。因此，能夠抑制顫振的產生。

另外，在進給量較大的情況或切削加工中加工槽的深度較深的情況下，切屑會與橫切削刃23的第一部位27以及第二部位29雙方接觸。然而，在這些情況下，如圖6(b)所示，切削阻力較大，切屑的厚度也較厚。需要說明的是，在圖6(b)中，用箭頭示出對橫切削刃23施加的切削阻力。

在本實施方式的鑲刀1中，橫切削刃23的第二部位29的傾斜角θ2相對較大。因此，如圖6(b)所示，在切屑的厚度較厚的情況下，能夠使負載從切削刃向朝向后端側的方向分散。因此，容易使從鑲刀1對刀架施加的力向刀架的較大的范圍分散。

像這樣，在僅是橫切削刃23的第一部位27與切屑接觸的情況、以及橫切削刃23的第一部位27以及第二部位29雙方與切屑接觸的情況的任一種情況下，均能夠將鑲刀1穩定地保持在刀架上并且穩定地處理切屑。

需要說明的是，第一部位27以及第二部位29相對于下表面13的傾斜角θ1、θ2可以通過在側視觀察時從第一部位27以及第二部位29假想地設置延長線而由該延長線與下表面13交叉而成的角度來評價。另外，上述的傾斜角也可以通過設置與下表面13平行的假想平面S而由該假想平面S與第一部位27以及第二部位29交叉而成的角度來評價。

傾斜角θ1、θ2的具體的值可以根據切削加工中使用的被切削件的材質、以及切削加工中的鑲刀1的進給量適當地設定。例如，傾斜角θ1可以設定為1～10°。另外，傾斜角θ2可以設定為5～20°。

在下表面13是平坦的平面形狀的情況下，通過上述的方法能夠容易地評價傾斜角。另一方面，在下表面13不平坦的情況下，以側視觀察時通過下表面13的下端且與中心軸O平行的假想平面S為基準，將相對于該假想平面S的角度作為傾斜角來評價即可。

本實施方式中的橫切削刃23的第一部位27與第二部位29不連續。曲線形狀的連接部位31位于第一部位27與第二部位29之間。曲線形狀的連接部位31也與第一部位27以及第二部位29相同，隨著從前切削刃21離開而朝向上方傾斜。第一部位27與第二部位29經由這樣的連接部位31平滑地連接。

第二部位29的傾斜角θ2大于第一部位27的傾斜角θ1，因此在第一部位27與第二部位29直接連接的情況下，存在負載在第一部位27與第二部位29的邊界集中的可能性。另外，切屑在第一部位27與第二部位29的行進方向不同，因此存在切屑在第一部位27與第二部位29的邊界堵塞的可能性。然而，在橫切削刃23具有上述的連接部位31的情況下，能夠分別減小負載集中的可能性以及切屑堵塞的可能性。

本實施方式中的切削部5的上表面11具有前刀面33。前刀面33沿著前切削刃21、橫切削刃23以及拐角切削刃25形成。前刀面33起到了類似鏟取在這些切削刃切削的切屑的作用。因此，被切削件的切屑在前刀面33的表面流動。為了使切屑順暢地流動，前刀面33隨著從前切削刃21、橫切削刃23以及拐角切削刃25離開而朝向下方傾斜，換言之，以距下表面13的高度變低的方式傾斜。

需要說明的是，本實施方式的上表面11設置成前刀面33直接與切削刃連接的結構，然而不局限于這樣的方式。例如，為了提高前切削刃21、橫切削刃23以及拐角切削刃25的強度，也可以還在前刀面33的外側且沿著前切削刃21、橫切削刃23以及拐角切削刃25的區域設置刃帶面(未圖示)。另外，為了控制切屑的流動，也可以還在上表面11設置突起(未圖示)。

＜變形例1＞

在上述的實施方式的鑲刀1中，橫切削刃23具有第一部位27以及第二部位29，然而，如圖7所示，橫切削刃23還可以具有位于比第二部位29靠后端側的直線形狀的第三部位35。第三部位31相對于假想平面S的傾斜角θ3比第二部位29的傾斜角θ2大。在具有這樣的第三部位35的情況下，能夠使橫切削刃23的傾斜角度更細微而階段性地變化。因此，能夠更可靠地抑制顫振的產生。

需要說明的是，本變形例的鑲刀1除橫切削刃23具有第三部位35這一點以外，具有與上述的實施方式的鑲刀1相同的結構。

＜變形例2＞

在上述的實施方式的鑲刀1中，橫切削刃23具有第一部位27以及第二部位29，然而，如圖8所示，本變形例的鑲刀1具有隨著從前切削刃21分離而朝向上方傾斜的曲線形狀的第四部位37來代替第二部位29。曲線形狀的第四部位37在側視觀察時與第一部位27平滑地連接。因此，第四部位37的傾斜角θ4在位于前端側的端部處與第一部位27的傾斜角θ1相等。另外，第四部位37的傾斜角θ4隨著從上述的端部朝向后端側而變大。設定側面觀察時與第四部位37相切的切線，通過該切線與假想平面S所成的角度能夠評價曲線形狀的第四部位37的傾斜角θ4。

在具有這樣的直線形狀的第一部位27以及曲線形狀的第四部位37的情況下，均能夠使從切削鑲刀1對刀架施加的力向刀架的較大的范圍分散而能夠良好地進行切削加工。特別是，第四部位37的傾斜角如上所述隨著從前端側朝向后端側而變大，因此在進行更深的槽加工的情況下，能夠適宜使用本變形例的鑲刀1。

需要說明的是，本變形例的鑲刀1除橫切削刃23具有第四部位37而代替第二部位29以外，具有與上述的實施方式的鑲刀1相同的結構。

＜切削工具＞

接下來，結合附圖對本發明的一實施方式的切削工具101進行說明。

如圖9～11所示，本實施方式的切削工具101具備：在前端側具有槽103的刀架105；以及至少使前切削刃21從刀架105的前端突出地安裝于鑲刀槽103的上述的切削鑲刀1。

本實施方式中的刀架105呈細長延伸的板形狀。細長延伸的方向與鑲刀1的中心軸O的延伸方向一致。在刀架105的前端側設有一個槽103。槽103是供鑲刀安裝的部分，且相對于刀架105的前端面開口。

刀架105在其前端部分具有：對鑲刀1的主體部的上側面進行約束的上凸緣部107與對鑲刀1的主體部的下側面進行約束的下凸緣部109。通過上凸緣部107與下凸緣部109對置的區域形成了槽103。槽103中、即上凸緣部107與下凸緣部109之間插入固定有鑲刀1的主體部。此時，主體部的上側面與刀架105的上凸緣部107抵接。另外，主體部的下側面與刀架105的下凸緣部109抵接。

由于主體部的上側面具有上側槽部，因此在上凸緣部107的與下凸緣部109對置的區域設有與上側槽部抵接的第一突起。另外，由于主體部的下側面具有下側槽部，因此在下凸緣部109的與上凸緣部107對置的區域設有與下側槽部抵接的第二突起。這些突起嵌入鑲刀1的上側槽部以及下側槽部，由此能夠將鑲刀1穩定地固定于刀架105上。

在本實施方式中，刀架105具有：在上凸緣部107形成的第一螺紋孔(未圖示)；以及下凸緣部109上的形成于螺紋孔的下方的第二螺紋孔(未圖示)，通過插入這些螺紋孔中的固定螺釘111將鑲刀1固定在刀架105上。即，將固定螺釘111插入在上凸緣部107上形成的第一螺紋孔中，并使該固定螺釘111的前端插入到在下凸緣部109上形成的第二螺紋孔中，使固定螺釘111與第一螺紋孔以及第二螺紋孔螺合。

作為刀架105，可以使用鋼、鑄鐵等。特別優選在這些構件中使用韌性較高的鋼。

＜切削加工物的制造方法＞

接下來，結合附圖對本發明的一實施方式的切削加工物的制造方法進行說明。

切削加工物通過對被切削件201進行切削加工而制成。在本實施方式中，作為切削加工而例示了內徑加工。本實施方式中的切削加工物的制造方法包括以下的工序。即，包括：

(1)使被切削件201旋轉的工序；

(2)使以上述實施方式為代表的切削工具101的至少前切削刃21與旋轉著的被切削件201接觸的工序；以及

(3)使切削工具101從被切削件201離開的工序。

更具體地講，首先，如圖12所示，使被切削件201圍繞軸D地沿D1方向旋轉。另外，使切削工具101向D2方向移動，從而使切削工具101與被切削件201相對接近。接下來，如圖13所示，使切削工具101的前切削刃21、拐角切削刃以及橫切削刃與被切削件201接觸來切削被切削件201。然后，如圖14所示，使切削工具101向D3方向移動，從而使切削工具101從被切削件201相對遠離。

在本實施方式中，在將軸D固定并且使被切削件201旋轉的狀態下使切削工具101接近。另外，在圖13中，通過使切削鑲刀1的前切削刃21、拐角切削刃以及橫切削刃與旋轉著的被切削件201接觸來切削被切削件201。另外，在圖14中，在使被切削件201旋轉著的狀態下使切削工具101離開。

需要說明的是，在本實施方式的制造方法的切削加工中，在各個工序中，通過移動切削工具101，而使切削工具101與被切削件201接觸，或者使切削工具101從被切削件201離開，然而當然不限定于這樣的方式。

例如，在(1)的工序中，也可以使被切削件201向切削工具101接近。同樣地，在(3)的工序中，也可以使被切削件201從切削工具101離開。在繼續進行切削加工的情況下，只要使切削工具101保持旋轉的狀態，而反復進行使切削鑲刀1的切削刃與被切削件201的不同的部位接觸的工序即可。

需要說明的是，作為被切削件201的材質的代表例，可以列舉碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鑄鐵或者非鐵金屬等。

附圖標記說明

1 切削鑲刀(鑲刀)

3 主體部

5 切削部

7 上側面

7a 上側槽部

9 下側面

11 上表面

13 下表面

15 第一側面

17 第二側面

19 第三側面

21 前切削刃

23 橫切削刃

25 拐角切削刃

27 第一部位

29 第二部位

31 連接部位

33 前刀面

35 第三部位

37 第四部位

101 切削工具

103 鑲刀槽(槽)

105 刀夾

107 上凸緣部

109 下凸緣部

111 固定螺釘

201 被切削件