切削刀片、切削刀具以及切削加工物的制造方法与流程

切削刀片、切削刀具以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3月13日申请的日本专利申请2019
‑
046094号的优先权，并将该在先申请的公开整体援引于此以供参照。
技术领域
3.本公开涉及在切削加工中使用的切削刀片。具体而言，涉及在开槽加工这样的车削加工中使用的切削刀片。


背景技术：

4.作为在对金属等被切削件进行车削加工时所使用的切削刀片，已知有例如日本特表2011
‑
520630号公报(专利文献1)所记载的切削刀片。专利文献1所记载的切削刀片(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。下表面具有沿着中心轴(纵轴)延伸的v字槽形状的约束面。约束面具有位于前方端面侧的第一表面分量、以及位于后方端面侧的第二表面分量。并且，第二表面分量中的楔角小于第一表面分量中的楔角。
5.在使用专利文献1所记载的切削刀片进行切削加工的情况下，由于第二表面分量位于后方端面侧，因此由于切削加工的主分力而产生的切削负载也容易向第二表面分量传递。由于第二表面分量中的楔角相对较小，因此存在在第二表面分量中切削刀片的耐久性降低的可能性。


技术实现要素：

6.基于本公开的未被限定的一面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约束面。第一上刃位于上表面与前侧面的交界。上约束面位于比第一上刃接近后侧面的位置，且能够与刀柄抵接。下表面具有能够与刀柄抵接的下约束面。下约束面具有从位于接近前侧面的位置的区域朝向后侧面延伸的下凸部。
7.下凸部具有第一区域、第二区域以及第三区域。第一区域位于上约束面的相反侧。第二区域位于比第一区域靠前侧面侧的位置。第三区域位于比第一区域靠后侧面侧的位置。在与下凸部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。第一角小于第二角以及第三角。
附图说明
8.图1是示出本公开的未被限定的实施方式的切削刀片的立体图。
9.图2是从上表面侧观察图1所示的切削刀片时的平面图。
10.图3是从下表面侧观察图1所示的切削刀片时的平面图。
11.图4是从前侧面侧观察图2所示的切削刀片时的平面图。
12.图5是从后侧面侧观察图2所示的切削刀片时的平面图。
13.图6是从a1方向观察图2所示的切削刀片时的侧视图。
14.图7是图6所示的切削刀片的vii
‑
vii剖面的剖视图。
15.图8是图6所示的切削刀片的viii
‑
viii剖面的剖视图。
16.图9是图6所示的切削刀片的ix
‑
ix剖面的剖视图。
17.图10是图6所示的切削刀片的x
‑
x剖面的剖视图。
18.图11是示出本公开的未被限定的实施方式的切削刀具的立体图。
19.图12是图11所示的区域b1的放大图。
20.图13是示出本发明的未被限定的实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的概要图。
21.图14是示出本发明的未被限定的实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的概要图。
22.图15是示出本发明的未被限定的实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的概要图。
23.图16是示出本发明的未被限定的实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的概要图。
具体实施方式
24.＜切削刀片＞
25.以下，使用附图对本公开的未被限定的实施方式的切削刀片1(以下，也简称为刀片1。)详细地进行说明。但是，在以下参照的各图中，为了便于说明，仅简化示出说明实施方式所需的主要构件。因此，刀片1可以具备未在参照的各图中示出的任意结构构件。另外，各图中的构件的尺寸并未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。
26.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以及后侧面9分别可以位于上表面3与下表面5之间。后侧面9可以位于前侧面7的相反侧。前侧面7以及后侧面9分别可以与上表面3以及下表面5连接。
27.需要说明的是，上表面3以及下表面5是方便性的表述，而并不表示上以及下的方向性。例如，上表面3不必是在使用刀片1时朝向上方的面。同样地，前侧面7以及后侧面9也是方便性的表述，而并不表示前以及后的方向性。这些点在包含上、下、前以及后的表述的其他部位中也是同样的。
28.刀片1可以除了上述的面以外还具有第一侧面11以及第二侧面13。第一侧面11以及第二侧面13分别可以位于上表面3与下表面5之间，且位于前侧面7与后侧面9之间。第一侧面11以及第二侧面13分别可以与上表面3、下表面5、前侧面7以及后侧面9连接。
29.如图1所示的未被限定的一例那样，刀片1可以是具有上表面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。如图1所示的未被限定的一例那样，刀片1可以是沿着中心轴o1从前端朝向后端延伸的棱柱形状。需要说明的是，中心轴o1可以是通过前侧面7的中心以及后侧面9的中心的轴。
30.前侧面7可以位于前端，并且，后侧面9可以位于后端。如图1所示的未被限定的一
例那样，前侧面7以及后侧面9分别可以为四边形，且上表面3、下表面5、第一侧面11以及第二侧面13这四个面分别可以从前侧面7朝向后侧面9延伸。
31.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各自并不限定于特定的大小。例如，主视观察上表面3的情况下(俯视观察的情况下)的沿着中心轴o1的方向上的上表面3的长度可以设定为3～50mm左右。俯视观察的情况下的与中心轴o1正交的方向上的上表面3的长度可以设定为1.5～15mm左右。另外，以上表面3与下表面5的间隔表示的刀片1的高度可以设定为2～20mm左右。
32.上表面3可以具有第一上刃15以及上约束面17。第一上刃15可以位于上表面3中的与前侧面7的交界。第一上刃15可以位于上表面3与前侧面7的整个交界，或者也可以仅位于上表面3与前侧面7的交界的一部分。第一上刃15可以用于被切削件的切削。图1所示的未被限定的一例中的第一上刃15通常也被称作前切削刃或主切削刃。
33.上约束面17可以位于比第一上刃15接近后侧面9的位置。上约束面17能够在将刀片1安装于刀柄时与刀柄抵接(接触)。上约束面17可以包括上表面3中的后端侧的端部、即上表面3与后侧面9的交界，或者也可以远离该交界。
34.上表面3可以具有沿着第一上刃15设置的前刀面19。前刀面19可以与上约束面17连接，或者也可以远离上约束面17。另外，上表面3可以除了第一上刃15以外还具有第二上刃21作为切削刃。
35.第二上刃21例如可以位于上表面3中的与第一侧面11的交界、或者上表面3中的与第二侧面13的交界。例如，如图1所示的未被限定的一例那样，第二上刃21分别可以位于上表面3中的与第一侧面11的交界、以及上表面3中的与第二侧面13的交界。
36.下表面5可以具有下约束面23。下约束面23可以位于整个下表面5，或者也可以仅位于下表面5的一部分。下约束面23能够在将刀片1安装于刀柄时与刀柄抵接(接触)。通过使下约束面23以及上约束面17与刀柄抵接，从而能够利用刀柄把持刀片1。
37.下约束面23可以具有从位于接近前侧面7的位置的区域朝向后侧面9延伸的下凸部25。下凸部25可以到达前侧面7，或者也可以远离前侧面7。同样地，下凸部25可以到达后侧面9，或者也可以远离后侧面9。如图3所示的未被限定的一例那样，下凸部25可以远离前侧面7以及后侧面9。
38.在图3所示的未被限定的一例中，下凸部25从前侧面7侧朝向后侧面9侧延伸，因此也可以换言为下凸部25相对于中心轴o1平行地延伸。下凸部25可以在与其延伸方向正交的剖面、换言之为与中心轴o1正交的剖面中呈凸形状。
39.下凸部25可以具有随着远离下凸部25的顶部而间隔变宽的一对倾斜面27。因此，例如，连接一对倾斜面27的凸曲面29可以位于下凸部25的顶部。
40.下凸部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可以位于上约束面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可以包括下凸部25中的前侧面7侧的端部，或者也可以远离前侧面7。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可以包括下凸部25中的后侧面9侧的端部，或者也可以远离后侧面9。
41.在此，可以对与下凸部25的延伸方向正交的剖面、换言之为与中心轴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。具体而言，在与下
凸部25的延伸方向正交的剖面中，可以将第一区域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。
42.需要说明的是，上述的“楔角”可以意味着与中心轴o1正交的剖面中的一对倾斜面27所成的角。即，与中心轴o1正交且通过第一区域31的剖面中的下凸部25的楔角可以是第一角θ1。与中心轴o1正交且通过第二区域33的剖面中的下凸部25的楔角可以是第二角θ2。与中心轴o1正交且通过第三区域35的剖面中的下凸部25的楔角可以是第三角θ3。
43.第一角θ1可以小于第二角θ2以及第三角θ3。在该情况下，刀片1的耐久性较高。由于第一角θ1相对较小，因此俯视观察的情况下的与中心轴o1正交的方向上的刀片1的位置偏移不易产生。
44.并且，由于第二角θ2以及第三角θ3相对较大，因此容易利用位于前侧面7侧的位置的第二区域33、以及位于后侧面9侧的第三区域35承受在切削加工时施加于刀片1的主分力。由于容易利用第二区域33以及第三区域35承受主分力，因此上述主分力不易向位于这些区域之间的第一区域31施加。因此，刀片1的耐久性较高。
45.第一角θ1、第二角θ2以及第三角θ3并不限定于特定的值。第一角θ1可以设定为例如100
°
～140
°
。第二角θ2可以设定为例如120
°
～160
°
。第三角θ3可以设定为例如120
°
～160
°
。
46.第一角θ1、第二角θ2以及第三角θ3各自可以为恒定，或者也可以发生变化。例如，可以是，第一角θ1发生变化，且第二角θ2以及第三角θ3恒定。具体而言，第一区域31可以具有第一部分37，其位于前侧面7侧，且楔角(第一角θ1)随着接近后侧面9而变小；以及第二部分39，其位于后侧面9侧，且楔角(第一角θ1)随着接近前侧面7而变小。第一部分37可以位于下凸部25的延伸方向上的比第一区域31的中央靠前侧面7侧的位置。第二部分39可以位于下凸部25的延伸方向上的比第一区域31的中央靠后侧面9侧的位置。需要说明的是，位于第一部分37与第二部分39之间且包括第一区域31的中央在内的部分的楔角(第一角θ1)可以为恒定。
47.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的边界急剧地发生变化的情况。另外，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的边界急剧地发生变化的情况。因此，刀片1的耐久性更高。
48.另外，在第二角θ2恒定的情况下，第二区域33中的一对倾斜面27为平面形状。因此，第二区域33容易与刀柄发生面接触。同样地，在第三角θ3恒定的情况下，第三区域35中的一对倾斜面27为平面形状。因此，第三区域35容易与刀柄发生面接触。在该情况下，更容易利用第二区域33以及第三区域35承受上述主分力。
49.需要说明的是，在第一角θ1、第二角θ2以及第三角θ3发生变化的情况下，可以对其各自的最大值进行比较。
50.第二角θ2可以与第三角θ3相同，或者也可以与第三角θ3不同。如图8以及图9所示的未被限定的一例那样，第二角θ2可以小于第三角θ3。第二区域33可以位于比第一区域31以及第三区域35接近前侧面7的位置。即，第二区域33可以位于比第一区域31以及第三区域35接近第一上刃15的位置。
51.在可以位于接近在切削加工时施加有切削负载的第一上刃15的位置的第二区域
33中的第二角θ2小于第三角θ3的情况下，俯视观察的情况下的与中心轴o1正交的方向上的刀片1的位置偏移不易产生。
52.上约束面17可以具有从位于接近前侧面7的位置的区域朝向后侧面9延伸的上凸部41。上凸部41可以到达前侧面7，或者也可以远离前侧面7。同样地，上凸部41可以到达后侧面9，或者也可以远离后侧面9。
53.在图2所示的未被限定的一例中，上凸部41从前侧面7侧朝向后侧面9侧延伸，因此也可以换言为上凸部41相对于中心轴o1平行地延伸。上凸部41可以在与其延伸方向正交的剖面、换言之为与中心轴o1正交的剖面中呈凸形状。即，上凸部41可以具有随着远离上凸部41的顶部而间隔变宽的一对倾斜面45。
54.在上约束面17具有上凸部41的情况下，能够利用刀柄稳定地把持刀片1。特别是，在上凸部41相对于下凸部25平行地延伸的情况下，能够利用刀柄更稳定地把持刀片1。
55.如图10所示的未被限定的一例那样，可以将上凸部41的楔角设为第四角θ4。第一角θ1可以与第四角θ4相同，或者也可以与第四角θ4不同。在第一角θ1小于第四角θ4、换言之为第四角θ4大于第一角θ1的情况下，刀片1的耐久性更高。能够使第一角θ1成为相对较小的值，并且减小从上凸部41的顶部至下凸部25的顶部产生裂纹的可能性。
56.在上凸部41以及下凸部25的彼此位于相反侧的部分的至少一部中楔角相同的情况下，能够利用刀柄稳定地把持刀片1。例如，第三区域35可以具有位于上约束面17的相反侧的第一部位43，且第一部位43中的第三角θ3可以与第四角θ4相同。
57.需要说明的是，这里的角度相同并不谋求严格相同。在两个角度存在2
°
左右的微小的差异的情况下，可以将这两个角度视为相同。
58.如上所述，连接一对倾斜面27的凸曲面29可以位于下凸部25的顶部。例如，可以将第一区域31中的凸曲面形状的顶部设为第一顶部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可以具有凸曲面形状的第一顶部29a、以及沿着下凸部25的延伸方向与第一顶部29a连接的平坦的第一倾斜面27a。
59.在此，可以将下凸部25的延伸方向上的第一顶部29a的宽度设为第一宽度w1，将下凸部25的延伸方向上的第一倾斜面27a的宽度设为第二宽度w2。第一宽度w1的最大值可以大于第二宽度w2的最大值。在该情况下，俯视观察的情况下的与中心轴o1正交的方向上的刀片1的位置偏移更不易产生。
60.例如，可以将第二区域33中的凸曲面形状的顶部设为第二顶部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可以具有凸曲面形状的第二顶部29b、以及沿着下凸部25的延伸方向与第二顶部29b连接的平坦的第二倾斜面27b。
61.在此，可以将下凸部25的延伸方向上的第二顶部29b的宽度设为第三宽度w3，将下凸部25的延伸方向上的第二倾斜面27b的宽度设为第四宽度w4。第三宽度w3的最大值可以小于第四宽度w4的最大值。在该情况下，第二区域33的耐久性较高。
62.例如，可以将第三区域35中的凸曲面形状的顶部设为第三顶部29c，将第三区域35中的一对倾斜面27设为第三倾斜面27c。即，第三区域35可以具有凸曲面形状的第三顶部29c、以及沿着下凸部25的延伸方向与第三顶部29c连接的平坦的第三倾斜面27c。
63.如图6所示的未被限定的一例那样，第一顶部29a可以位于比第二顶部29b以及第三顶部29c接近上表面3的位置。即，在侧视观察的情况下，凸曲面29可以是位于第一区域31
的部分凹陷的形状。在该情况下，能够使楔角相对较大的第二区域33以及第三区域35稳定地与刀柄抵接。
64.另外，如图3所示的未被限定的一例那样，在主视观察下表面5的情况下，与中心轴o1正交的方向上的第一区域31的宽度可以比与中心轴o1正交的方向上的第二区域33的宽度以及第三区域35的宽度窄。在该情况下，容易成为第一角θ1小于第二角θ2以及第三角θ3且第一顶部29a位于比第二顶部29b以及第三顶部29c接近上表面3的位置的结构。
65.作为刀片1的材质，例如可以列举出硬质合金、金属陶瓷以及陶瓷等无机材料。作为硬质合金的组成，例如可以列举出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可以是硬质粒子，co可以是结合相。
66.另外，金属陶瓷可以是使金属与陶瓷分量复合而成的烧结复合材料。具体而言，作为金属陶瓷，可以列举出以tic或tin(氮化钛)为主要分量的化合物。刀片1的材质并不限定于此是不言而喻的。
67.另外，虽然没有特别进行图示，但刀片1也可以是具备含有上述材质的主体(基体)以及涂覆该主体的涂层的结构。作为涂层的材质，例如可以列举出钛的碳化物、氮化物、氧化物、碳氧化物、氮氧化物、碳氮化物及碳氮氧化物等。
68.涂层可以仅含有上述材质中的一个，也可以含有多个。另外，涂层可以仅由一层构成，也可以是层叠多层而成的结构。需要说明的是，涂层的材质并不限定于此。
69.涂层可以通过使用化学蒸镀(cvd)法或物理蒸镀(pvd)法而位于主体之上。
70.＜切削刀具＞
71.接下来，使用附图对本公开的未被限定的实施方式的切削刀具101进行说明。
72.本公开的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可以是棒形状，或者也可以如图11所示的未被限定的一例那样是从第一端(图11中的右下端)延伸至第二端(图11中的左上端)的板形状。
73.另外，刀柄103可以具有位于第一端侧的刀槽105。如图12所示的未被限定的一例那样，刀柄103可以具有位于第一端侧且位于彼此分离的位置的上颚107以及下颚109，且可以通过该上颚107以及下颚109构成刀槽105。
74.刀片1可以位于刀槽105。换言之，刀片1可以被上颚107以及下颚109夹住。刀片1可以以用作切削刃的部分的至少一部分从刀柄103向外方突出的方式进行装配。
75.作为刀柄103的构件，可以使用钢以及铸铁等。特别是，在这些构件中使用钢的情况下，刀柄103的韧性较高。
76.在图11所示的未被限定的一例中，示出了在所谓的车削加工中使用的切削刀具101。本公开的未被限定的实施方式的切削刀具101能够在开槽加工中使用，但并不限定于这样的加工。例如，未被限定的实施方式的切削刀具101在内径加工、外径加工及横向进给加工中使用也没有任何问题。
77.＜切削加工物的制造方法＞
78.接下来，使用附图对本公开的未被限定的实施方式的切削加工物201的制造方法进行说明。
79.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。本公开的未被限定的实施方式中的切削加工物201的制造方法可以具备以下的工序。即，可以包括：
80.(1)使被切削件203旋转的工序、
81.(2)使以上述未被限定的实施方式为代表的切削刀具101与旋转着的被切削件203接触的工序、以及
82.(3)使切削刀具101从被切削件203离开的工序。
83.更具体而言，首先，可以如图13所示的未被限定的一例那样，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所示的未被限定的一例那样，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。然后，可以如图16所示的未被限定的一例那样，使切削刀具101相对地远离被切削件203。
84.在图13所示的未被限定的一例中，通过在将轴o2固定且使被切削件203绕轴o2旋转的状态下使切削刀具101在y1方向上移动，从而使切削刀具101接近被切削件203。另外，在图14以及图15所示的未被限定的一例中，通过使刀片1的切削刃(第一上刃15)与旋转着的被切削件203接触，从而对被切削件203进行切削。另外，在图16所示的未被限定的一例中，通过在使被切削件203旋转的状态下使切削刀具101在y2方向上移动，从而使切削刀具101离开。
85.需要说明的是，在本公开的未被限定的实施方式的制造方法的切削加工中，通过在各个工序中移动切削刀具101，从而使切削刀具101与被切削件203接触或使切削刀具101从被切削件203离开，但当然并不限定于这样的方式。
86.例如，在(1)的工序中，也可以使被切削件203接近切削刀具101。同样地，在(3)的工序中，也可以使被切削件203从切削刀具101离开。在继续进行切削加工的情况下，维持使被切削件203旋转的状态，并反复进行使刀片1的切削刃与被切削件203的不同部位接触的工序即可。
87.需要说明的是，作为被切削件203的材质的代表例，可以列举出碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁或非铁金属等。
88.附图标记说明
[0089]1···
切削刀片(刀片)、3
···
上表面、5
···
下表面、7
···
前侧面、9
···
后侧面、11
···
第一侧面、13
···
第二侧面、15
···
第一上刃、17
···
上约束面、19
···
前刀面、21
···
第二上刃、23
···
下约束面、25
···
下凸部、27
···
倾斜面、27a
··
第一倾斜面、27b
··
第二倾斜面、29
···
凸曲面、29a
··
第一顶部、29b
··
第二顶部、31
···
第一区域、33
···
第二区域、35
···
第三区域、37
···
第一部分、39
···
第二部分、41
···
上凸部、43
···
第一部位、45
···
倾斜面、101
···
切削刀具、103
···
刀柄、105
···
刀槽、107
···
上颚、109
···
下颚、201
···
切削加工物、203
···
被切削件、301
···
工作机械、o1
···
中心轴、o2
···
轴、θ1
···
第一角、θ2
···
第二角、θ3
···
第三角、θ4
···
第四角、w1
···
第一宽度、w2
···
第二宽度、w3
···
第三宽度、w4
···
第四宽度。