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：

作為在對金屬等被切削件進行銑削加工時使用的切削鑲刀，已知日本特開2003-231015號公報(專利文獻1)所記載的不重磨刀片。專利文獻1所記載的不重磨刀片包括由超硬合金或陶瓷等燒結體構成的不重磨刀片主體(主體構件)以及金剛石的刀片(切削刃構件)。在不重磨刀片主體的前刀面的與橫向后刀面和前后刀面的交叉部形成有凹部，刀片釬焊于該凹部。

在金剛石的刀片形成有外周切削刃以及底切削刃，即，外周切削刃以及底切削刃由金剛石形成，從而提高切削刃的強度。另外，在不重磨刀片中的從位于旋轉方向的前方的前刀面到位于旋轉方向的后方的面的范圍內形成有貫通孔，通過將緊固螺釘構件插入該貫通孔，從而將不重磨刀片安裝于旋轉切削工具主體(刀架)。

如專利文獻1所記載的切削鑲刀那樣，在采用切削刃構件與主體構件的凹部接合的結構的情況下，在凹部與貫通孔之間形成有厚度較薄的區域。例如，在使切削鑲刀小型化的情況等，在上述的厚度較薄的區域耐久性可能不足。

本發明提供在由主體構件以及切削刃構件構成的情況下具有良好的耐久性的切削鑲刀。

技術實現要素：

基于一方式的切削鑲刀具備：主體構件，其為柱狀體，且具有上表面、下表面以及位于所述上表面與所述下表面之間的外周面；以及切削構件，其位于該主體構件的所述外周面的角部，且至少三個面露出，在該三個面中的兩個面相交的部分具有切削刃，所述主體構件具有貫通所述上表面與所述下表面的貫通孔。

附圖說明

圖1是示出一實施方式的切削工具的立體圖。

圖2是圖1所示的切削工具的側視圖。

圖3是圖2所示的區域a1的放大圖。

圖4是從前端側觀察圖1所示的切削工具時的俯視圖。

圖5是圖4所示的區域a2的放大圖。

圖6是示出一實施方式的切削鑲刀的立體圖。

圖7是圖6所示的切削鑲刀的俯視圖。

圖8是圖6所示的切削鑲刀的仰視圖。

圖9是圖6所示的切削鑲刀的側視圖。

圖10是從a3方向觀察圖9所示的切削鑲刀時的側視圖。

圖11是示出一實施方式的切削加工物的制造方法的一個工序的概要圖。

圖12是示出一實施方式的切削加工物的制造方法的一個工序的概要圖。

圖13是示出一實施方式的切削加工物的制造方法的一個工序的概要圖。

具體實施方式

以下，利用附圖對一實施方式的切削鑲刀以及切削工具進行詳細說明。其中，為了便于說明，以下參照的各圖僅簡化地示出構成各實施方式的構件中的主要構件。因此，本發明的切削鑲刀以及切削工具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1～5所示，本實施方式的切削工具101具備刀架103、多個切削鑲刀1(以下，也稱作鑲刀1)、以及螺釘105。

刀架103具有旋轉軸o1。刀架103是在將配置鑲刀1的一方設為前端側而將前端側的相反側設為后端側時，沿著旋轉軸o1從前端側朝向后端側延伸的圓柱狀體的構件。在用于制造切削加工物的被切削件的切削加工時，刀架103以旋轉軸o1為中心而繞旋轉軸o1沿旋轉方向x1旋轉。在本實施方式中，作為圓柱狀體的刀架103的中心軸與刀架103的旋轉軸o1一致。

以下，將接近旋轉軸o1的一側設為內周側，將遠離旋轉軸o1的一側設為外周側。另外，將從刀架103的后端側朝向前端側的方向設為前端方向，將從刀架103的前端側朝向后端側的方向設為后端方向。

作為刀架103，可以使用鋼、鑄鐵、鋁合金等。在本實施方式的切削工具101中，使用在上述構件中韌性高的鋼。刀架103的大小根據被切削件的大小而適當設定。例如，刀架103的沿著旋轉軸o1的方向上的長度設定為30～90mm左右。另外，刀架103的與旋轉軸o1正交的方向上的寬度(直徑)設定為20～500mm左右。

在刀架103的前端側的外周側配置有多個鑲刀槽107(以下，也稱作槽107)。槽107是供鑲刀1安裝的部分，在安裝鑲刀1前，槽107向刀架103的前端側的外周側開口。多個槽107可以以繞旋轉軸o1旋轉對稱的方式以等間隔設置，也可以以不等間隔設置。為了抑制向安裝于各槽107的鑲刀1施加的負載的偏差，優選為等間隔。

由在刀架103配置有多個槽107可知，刀架103的形狀并非嚴格的圓柱體。安裝于槽107的鑲刀1通過螺釘105固定于刀架103。

在本實施方式中，如圖4所示，示出了在刀架103設置有八個槽107且在八個槽107中分別配置有鑲刀1的例子。需要說明的是，槽107的數量以及安裝于刀架103的鑲刀1的數量不限于八個。它們的數量例如也可以為兩個、三個、四個、五個、六個或者十個以上。

如圖6～10所示，本實施方式的鑲刀1由主體構件3以及切削構件5構成，整體為柱狀體。主體構件3為柱狀體，本實施方式的主體構件3為四棱柱狀體。主體構件3具有上表面7、下表面9以及外周面11。外周面11位于上表面7與下表面9之間。

切削構件5位于主體構件3的外周面11的角部。換言之，在主體構件3的外周面11的角部具有的凹部13配置有切削構件5。因此，本實施方式的鑲刀1整體為柱狀體。

切削構件5固定于主體構件3。在本實施方式中，切削構件5使用焊料等與主體構件3接合。需要說明的是，為了便于視覺上的理解，在圖6～10中，對切削構件5的部分施加了由斜線形成的陰影線。

切削構件5是具有對被切削件進行切削的切削刃15的部位，并且是為了形成鑲刀1中的高強度的切削刃15而具有高硬度的部位。這樣，本實施方式的切削刃15不配置于主體構件3，而是配置于切削構件5。另一方面，主體構件3是鑲刀1的基部，在選擇構成主體構件3的材質時，無需設定為硬度與切削構件5同等或比切削構件5高。這樣，鑲刀1由主體構件3以及切削構件5構成，從而能夠提高切削刃15的強度，并且抑制鑲刀1的制造成本。

作為構成主體構件3的構件的材質，例如可以列舉超硬合金或金屬陶瓷等。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通過向炭化鎢(wc)添加鈷(co)的粉末并進行燒結而生成。wc-tic-co通過向wc-co添加炭化鈦(tic)而成。wc-tic-tac-co通過向wc-tic-co添加炭化鉭(tac)而成。

另外，金屬陶瓷是使金屬與陶瓷成分復合而成的燒結復合材料。具體地說，作為金屬陶瓷，可以列舉以炭化鈦(tic)、或者氮化鈦(tin)等鈦化合物為主要成分的物質。

切削構件5由比構成主體構件3的材質高的高度的材質形成。具體地說，作為切削構件5的材質，例如可以列舉多結晶金剛石以及單結晶金剛石等。主體構件3以及切削構件5的硬度能夠通過測定各個部位的維氏硬度來評價。

對于維氏硬度，例如使用將由正四棱錐金剛石制成的金字塔形狀的壓頭壓入材料表面并測定在去除負載后殘留的凹痕的公知的試驗法來進行評價即可。如以上例示那樣，主體構件3的材質由硬度比壓頭的硬度低的材質形成，因此在將壓頭壓入主體構件3的情況下在主體構件3形成有凹痕。另一方面，在切削構件5的材質為單結晶金剛石的情況下，幾乎不形成凹痕。

本實施方式的主體構件3的上表面7以及下表面9分別呈四邊形狀。在將鑲刀1安裝于刀架103時，上表面7為與刀架103的槽107的座面抵接的面。另外，在將鑲刀1安裝于刀架103時，下表面9為在刀架103的前端側露出的面。

主體構件3的外周面11與四邊形狀的上表面7以及下表面9的各邊部對應地具有前側面17、后側面19、外側面21以及內側面23這四個面區域(根據圖6和安裝于刀架103時的位置關系而命名)。這些面區域在各個面的主視觀察時呈大致四邊形狀。

前側面17是在將鑲刀1安裝于刀架103時位于旋轉方向x1的前方的面區域。在主視觀察前側面17的情況下，與旋轉軸o1正交的方向上的寬度比沿著旋轉軸o1的方向上的高度長。后側面19是在將鑲刀1安裝于刀架103時位于旋轉方向x1的后方的面區域。后側面19位于與前側面17相反的一側，在將鑲刀1安裝于刀架103時與槽107抵接。

外側面21是在將鑲刀1安裝于刀架103時在外周面1中位于最外周側的面區域。另外，外側面21在將鑲刀1安裝于刀架103時比刀架103向外周方向突出。需要說明的是，在本實施方式中，外側面21整體比刀架103向外周方向突出，但不限于這種方式。例如，也可以外側面21的前側面17一側部分地比刀架103向外周方向突出。

內側面23是在將鑲刀1安裝于刀架103時位于內周側的面區域，在將鑲刀1安裝于刀架103時與槽107抵接。

需要說明的是，上表面7、下表面9、前側面17、后側面19、外側面21以及內側面23呈四邊形狀是指呈大體四邊形狀即可，無需呈嚴格意義上的四邊形狀。各面區域的角可以在分別主視觀察的情況下呈帶有圓角的形狀，以將相鄰的角連接的方式配置的邊可以不呈嚴格的直線形狀，而是呈一部分具有凹凸的形狀。

主體構件3的大小不特別限定，例如，在本實施方式中，在俯視觀察(上表面7的主視觀察)的情況下的前側面17與后側面19之間的寬度的最大值設定為5～20mm左右。另外，在俯視觀察的情況下的內側面23與外側面21之間的寬度的最大值設定為5～20mm左右。另外，上表面7與下表面9之間的厚度的最大值為3～10mm。

本實施方式的主體構件3在外周面11中的前側面17的外側面21側、外側面21的前側面17側、以及下表面9的角處具有凹部13。可以說本實施方式的凹部13除位于外周面11以外，還位于上表面7的角的一部分以及下表面9的角的一部分。

切削構件5位于主體構件3的凹部13，且至少三個面露出。本實施方式的切削構件5呈四邊板狀，位于主體構件3的前側面17一側的第一面25露出。另外，切削構件5的位于主體構件3的外側面21一側的第二面27、以及位于主體構件3的下表面9一側的第三面29露出。

切削構件5在上述露出的面中的兩個面相交的部分具有切削刃15。在本實施方式中切削刃15具有第一切削刃15a以及第二切削刃15b。第一切削刃15a位于切削構件5中的第一面25與第二面27相交的部分。因此，本實施方式的第一切削刃15a沿著從主體構件3的上表面7朝向下表面9的方向延伸。

本實施方式的切削工具101是通過刀架103繞旋轉軸o1旋轉且沿與旋轉軸o1大致正交的方向移動從而對被切削件進行切削的、所謂的銑削加工中使用的工具。因此，第一切削刃15a作為主要對被切削件進行切削的、所謂的外周切削刃而發揮功能。

在本實施方式中，在第一面25與第二面27相交的部分整體配置有第一切削刃15a。第一切削刃15a也可以形成在第一面25與第二面27相交的部分的至少一部分，在本實施方式中，為了將切入高度確保得較大，而形成在第一面25與第二面27相交的部分整體。作為第一切削刃15a的長度，例如設定為3～7mm左右。

第一切削刃15a在將鑲刀1安裝于刀架103時比刀架103的外周面11向外側突出。第一切削刃15a呈以隨著從第一切削刃15a的下表面9一側的端部朝向第一切削刃15a的上表面7一側的端部而接近后側面19的方式傾斜的直線形狀。在將鑲刀1安裝于刀架103的狀態下的第一切削刃15a的軸向前角θ例如設定為3～10°左右。

在像這樣配置第一切削刃15a的情況下，能夠將對被切削件進行切削加工時主體構件3與被切削件接觸的可能性抑制得較低。

第二切削刃15b位于切削構件5中的第一面25與第三面29相交的部分。因此，本實施方式的第二切削刃15b在沿著主體構件3的下表面9的方向上延伸。

本實施方式的第二切削刃15b作為減少被切削件的加工面的凹凸的“修光刃”而發揮功能。因此，第二切削刃15b不必一定形成在第一面25與第三面29相交的部分整體，但優選形成為第二切削刃15b中包括安裝于刀架103的狀態下的外周側(圖9的第二切削刃15b的右側)。作為第二切削刃15b的長度，例如設定為2～5mm左右。

第二切削刃15b在將鑲刀1安裝于刀架103時向刀架103的前端側突出。第二切削刃15b呈在從旋轉方向x1的前方觀察的情況下(例如，圖9)向下方凸出的形狀。在像這樣配置第二切削刃15b的情況下，能夠將對被切削件進行切削加工時主體構件3與被切削件接觸的可能性抑制得較低。

另外，第二切削刃15b具有直線形狀的部分，在本實施方式中，從安裝于刀架103的狀態下的外周側(圖9的第二切削刃15b的右側)朝向內周側具有直線形狀的部分。在像這種第二切削刃15b具有直線形狀的部分的情況下，能夠使第二切削刃15b作為修光刃而良好地發揮功能。在將鑲刀1安裝于刀架103的狀態下的第二切削刃15b的徑向前角例如設定為5～20°左右。

在第二切削刃15b如上述那樣突出的情況下，無需使刀架103過度傾斜便能夠避免主體構件3與被切削件接觸。

在本實施方式的鑲刀1中，主體構件3具有貫通孔31。貫通孔31是用于將鑲刀1螺紋固定于刀架103的部位。即，通過將螺釘105插入鑲刀1的貫通孔31，并將該螺釘105的前端插入到形成于槽107的螺孔(未圖示)，通過將螺釘105固定于螺孔，從而將鑲刀1安裝于刀架103。

貫通孔31貫通主體構件3的上表面7和下表面9。換言之，貫通孔31從主體構件3的上表面7配置至下表面9，在上表面7以及下表面9開口。因此，貫通孔31不在主體構件3的外周面11開口。本實施方式的貫通孔31的貫通方向沿著旋轉軸o1。

在假設貫通孔31的大小相同時，在貫通孔31貫通前側面17以及后側面19的情況下、或貫通孔31貫通外側面21以及內側面23的情況下，在主體構件3的凹部13與貫通孔31之間形成有厚度較薄的區域。若存在該厚度較薄的區域，則可能因切削加工時施加于鑲刀1的負載導致該厚度較薄的區域損傷。

然而，在本實施方式中，貫通孔31貫通下表面9以及上表面7，因此凹部13遠離貫通孔31，換言之，受到較大的切削阻力的第一切削刃15a遠離貫通孔31。因此，避免了在凹部13與貫通孔31之間形成有厚度較薄的區域的情況。由此，能夠成為具有良好的耐久性的鑲刀1。

另外，在假設貫通孔31從前側面17形成至后側面19的情況下，螺釘105的頭部位于切屑流動的前方，因此該螺釘105的頭部可能損傷。然而，在本實施方式中，貫通孔31在上表面7以及下表面9開口，因此能夠減少螺釘105的頭部損傷的可能性。

在切削構件5中，第一面25位于旋轉方向x1的前方。因此，切削構件5的第一面25在進行切削加工時作為供切屑流動的“前刀面”而發揮功能。因此，以下，也將第一面25稱作前刀面。另外，切削構件5的第二面27以及第三面29在進行切削加工時作為“后刀面”而發揮功能。

在本實施方式中，如圖8所示，第二切削刃15b整體位于比貫通孔31靠外周側的位置。具體地說，第二切削刃15b整體位于比貫通孔31的內徑恒定的中央部分靠外周側的位置。在進行切削加工時，從第二切削刃15b朝向旋轉方向x1的后方施加有主分力產生的負載。

然而，由于第二切削刃15b位于比貫通孔31靠外周側的位置，從而避免了上述的負載直接從第二切削刃15b朝向貫通孔31傳遞的情況。由此，能夠進一步提高鑲刀1的耐久性。需要說明的是，位于外周側是指位于遠離刀架103的旋轉軸o1的位置。

另外，在本實施方式的主體構件3中，例如如圖9所示，配置有切削構件5的角部的上下方向上的厚度比除角部以外的部分的上下方向上的厚度厚。因此，主體構件3的在安裝于刀架103時位于主體構件3的外周側的部分朝向前端側突出。換言之，在圖9中，主體構件3的內周側呈部分凹陷的形狀。

由此，能夠增長第一切削刃15a的長度。另外，在刀架103繞旋轉軸o1旋轉且沿從與旋轉軸o1大致正交的方向略微向前端方向傾斜的方向移動的坡走加工中，能夠穩定地減少主體構件3以及刀架103與被切削件接觸的可能性，故而優選。

另外，如圖10所示，在側視觀察時鑲刀1的情況下，外側面21與下表面9交叉的棱線以隨著朝向旋轉方向x1的前方而位于前端側的方式傾斜，并且，第二切削刃15b朝向前端方向最突出。由此，能夠減少下表面9與被切削件接觸的可能性。

需要說明的是，即便主體構件3的外側面21采用以下的結構，也能夠同樣地減少下表面9與被切削件接觸的可能性。即，在安裝于刀架103時，外側面21的位于旋轉方向x1的前方側的部分朝向前端側突出，換言之，在本實施方式的外側面21與下表面9交叉的棱線中，位于旋轉方向x1的前方側的部分朝向前端側突出。

在俯視觀察本實施方式的鑲刀1的情況下，鑲刀1形成為前側面17與外側面21所成的角為銳角的平行四邊形。由此，能夠增大第一切削刃15a與貫通孔31的間隔，因此容易將主體構件3的供切削構件5接合的凹形狀的部位與貫通孔31之間的壁厚確保得較大。因此，能夠進一步提高鑲刀1的耐久性。

另外，在本實施方式中，切削刃15整體位于比貫通孔31靠旋轉方向的前方的位置。在進行切削加工時，在從切削刃15朝向旋轉軸o1的方向上施加有負載。然而，在切削刃15整體位于比貫通孔31靠旋轉方向的前方的位置的情況下，避免了上述的負載直接從切削刃15朝向貫通孔31傳遞的情況。由此，能夠進一步提高鑲刀1的耐久性。

以上，利用附圖對一實施方式的切削工具101以及鑲刀1進行了詳細說明，但本發明的切削工具以及切削鑲刀不限于上述的實施方式的結構。

接下來，利用附圖對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。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，

(1)使以上述實施方式為代表的切削工具101繞旋轉軸o1旋轉的工序；

(2)使旋轉的切削工具101的切削刃15與被切削件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。

更具體地說，首先，如圖11所示，通過使切削工具101繞旋轉軸o1旋轉并且沿x2方向移動，從而使切削工具101相對接近被切削件201。接下來，使切削工具101的切削刃15與被切削件201接觸，從而對被切削件201進行切削。如圖12所示，在本實施方式中，作為切削刃15，使鑲刀1的第一切削刃以及第二切削刃與被切削件201接觸。然后，如圖13所示，通過使切削工具101進一步沿x2方向移動，從而使切削工具101相對遠離被切削件201。

在本實施方式中，將被切削件201固定并且在使切削工具101繞旋轉軸o1旋轉的狀態下使切削工具101接近被切削件201。另外，在圖12中，通過使旋轉的鑲刀1的第一切削刃以及第二切削刃與被切削件201接觸，從而對被切削件201進行切削。另外，在圖13中，在使切削工具101旋轉的狀態下使切削工具101遠離被切削件201。

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，通過使切削工具101運動，從而使切削工具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，當然不限于這種方式。

例如，也可以在(1)的工序中，使被切削件201接近切削工具101。同樣地，也可以在(3)的工序中，使被切削件201遠離切削工具101。在繼續切削加工的情況下，反復進行維持使切削工具101旋轉的狀態，使鑲刀1的切削刃15與被切削件201的不同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，可以列舉鋁、碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鑄鐵或者非鐵金屬等。

附圖標記說明：

1…鑲刀；

3…主體構件；

5…切削構件；

7…上表面；

9…下表面；

11…外周面；

13…凹部；

15…切削刃；

15a…第一切削刃；

15b…第二切削刃；

17…前側面；

19…后側面；

21…外側面；

23…內側面；

25…第一面；

27…第二面；

29…第三面；

31…貫通孔；

101…切削工具；

103…刀架；

105…螺釘；

107…鑲刀槽(槽)；

201…被切削件。