切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法与流程

本发明涉及切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法。

背景技术：

以往，作为被切削件的车削加工中使用的切削镶刀，已知有日本特开平10-505012号公报(专利文献1)、日本特表2006-502874号公报(专利文献2)以及日本特开2009-12116号公报(专利文献3)中记载的切削镶刀。例如，在专利文献3所记载的切削镶刀中，在沿长边方向延伸的镶刀主体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横切削刃。由于作为前刀面而发挥功能的上表面形成为凹凸状，因此横切削刃也与该前刀面的形状对应地形成为凹凸状。

为了避免将切削镶刀安装在刀架上而进行切槽加工时刀架与被切削件的干涉，将刀架中的对切削镶刀的下表面侧进行保持的部分处的与长边方向正交的方向上的宽度形成得比该方向上的正面切削刃的宽度窄。因此，存在刀架的刚性不足而发生颤振的情况。

专利文献3所述的切削镶刀中设置成横切削刃中的位于前端侧的部分随着从正面切削刃离开而朝向上方倾斜的结构。像这样倾斜使得对沿着该部分的前刀面的区域施加的切削阻力的方向不是朝向正下方的方向，而是向朝后端侧倾斜的方向施加。因此，容易通过刀架稳定地保持切削镶刀。

通过使横切削刃像上述那样倾斜，从而容易使对切削镶刀施加的力向后端侧分散。然而，在横切削刃大幅度倾斜的情况下，更容易使上述的力向后端侧分散，而使从横切削刃对切屑以将其向前端侧推回的方式施加的力变大。因此，在切屑的厚度较薄的情况下，存在切屑被向前端侧推回而发生切屑的堵塞的可能性。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供能够稳定地保持在刀架上并且能够稳定地处理切屑的切削镶刀、切削工具以及切削加工物的制造方法。

基于一方式的切削镶刀具有从后端侧朝向前端侧延伸的主体部以及位于比该主体部靠前端侧的位置的切削部。所述切削部具备：上表面；下表面；位于所述上表面与所述下表面之间且位于前端侧的第一侧面；位于所述上表面与所述下表面之间且与所述第一侧面相邻的第二侧面；设置于所述上表面与所述第一侧面交叉而成的棱线上的前切削刃；设置于所述上表面与所述第二侧面交叉而成的棱线上且随着从所述前切削刃离开而向上方倾斜的横切削刃。

所述横切削刃具备第一部位以及位于比该第一部位靠后端侧的第二部位。另外，所述第一部位和所述第二部位在从侧视观察时分别呈直线形状，所述第二部位相对于所述下表面的倾斜角比所述第一部位相对于所述下表面的倾斜角大。

发明效果

在上述方式的切削镶刀中，横切削刃的整体随着从前切削刃离开而向上方倾斜。此时，横切削刃并非单纯地倾斜，而形成包括具有相对较小的倾斜角的第一部位与具有相对较大的倾斜角的第二部位的结构。横切削刃中的位于前端侧的第一部位的倾斜角相对较小。因此，不管是加工槽较浅而切屑的厚度较薄的情况还是加工槽较深而切屑的厚度较厚的情况，都能够稳定地将切削镶刀保持在刀架上并且能够稳定地处理切屑。

附图说明

图1是表示一实施方式的切削镶刀的立体图。

图2是将图1所示的切削镶刀的区域A放大了的立体图。

图3是图2所示的切削镶刀的俯视图。

图4是从图1所示的切削镶刀的前端侧观察时的侧视图。

图5(a)是从图3所示的切削镶刀的位于上侧的第二侧面一侧观察时的侧视图，(b)是将图5(a)中的横切削刃放大了的放大图。

图6(a)是表示仅利用横切削刃的第一部位切削了被切削件的情况下的切屑的状态的概念图，(b)是表示利用横切削刃的第一部位以及第二部位双方切削了被切削件的情况下的切屑的状态的概念图。

图7(a)是表示图5所示的切削镶刀的变形例1的侧视图，(b)是将图7(a)中的横切削刃放大了的放大图。

图8(a)是表示图5所示的切削镶刀的变形例2的侧视图，(b)是将图8(a)中的横切削刃放大了的放大图。

图9是表示一实施方式的切削工具的立体图。

图10是图9所示的切削工具的俯视图。

图11是从图10所示的箭头B的方向观察时的侧视图。

图12是表示一实施方式的切削加工物的制造方法的一工序的图。

图13是表示一实施方式的切削加工物的制造方法的一工序的图。

图14是表示一实施方式的切削加工物的制造方法的一工序的图。

具体实施方式

＜切削镶刀＞

以下，结合附图对一实施方式的切削镶刀(以下，也简称为镶刀)进行详细说明。其中，以下参照的各图为了便于说明，仅将实施方式的构成构件中的、为了说明本发明所需的主要构件简化地示出。因此，本发明的切削镶刀可以具备本说明书所参照的各图中未示出的任意的构成构件。另外，各图中的构件的尺寸并未如实地示出实际的构成构件的尺寸以及各构件的尺寸比率等。

如图1～6所示，本实施方式的镶刀1具有一个主体部3以及两个切削部5。主体部3呈沿着中心轴O从后端侧朝向前端侧延伸的棒形状。主体部3具有：位于上侧且与刀架抵接的上侧面7；以及位于下侧且与刀架抵接的下侧面9。

在上侧面7形成有在沿着中心轴O的方向上延伸的上侧槽部7a。另外，同样地在下侧面9形成有在沿着中心轴O的方向上延伸的下侧槽部。镶刀1具有这样的上侧槽部7a以及下侧槽部，并且，如后文所述，刀架具有与上侧槽部抵接的第一突起和与下侧槽部抵接的第二突起，从而能够将镶刀1稳定地固定在刀架上。

主体部3的大小并不特别地限定，例如，沿着中心轴O的长度能够设定为5～80mm左右。另外，在俯视观察的情况下，在与中心轴O正交的方向上的宽度例如能够设定为2～20mm左右。另外，在侧视观察的情况下，与中心轴O正交的方向上的宽度例如能够设定为2～15mm左右。

切削部5至少在比主体部3靠前端侧设置一个即可。在本实施方式中，在比主体部3靠前端侧以及后端侧各设有一个切削部5。主体部3以及切削部5可以分别形成，也可以一体形成。在本实施方式的镶刀1中，主体部3以及切削部5一体地形成。

作为构成镶刀1的构件的材质，例如，可以列举超硬合金或者金属陶瓷等。作为超硬合金的组成，例如，可以列举WC-Co、WC-TiC-Co以及WC-TiC-TaC-Co。WC-Co通过向碳化钨(WC)中添加钴(C_o)的粉末并烧结而生成。WC-TiC-Co通过向WC-Co中添加碳化钛(TiC)而成。WC-TiC-TaC-Co通过向WC-TiC-Co中添加碳化钽(TaC)而成。

另外，金属陶瓷是陶瓷成分中复合金属而成的烧结复合材料。具体而言，作为金属陶瓷，可以列举以碳化钛(TiC)或者氮化钛(TiN)等钛化合物作为主成分的材料。

构成镶刀1的上述的构件的表面也可以利用化学蒸镀(CVD)法或者物理蒸镀(PVD)法而通过被膜来涂层。作为被膜的组成，可以列举碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)或者氧化铝(Al₂O₃)等。

在利用本实施方式的镶刀1进行切削加工时可以使用两个切削部5中的任一方。在使用位于主体部3的后端侧的切削部5的情况下，只要使主体部3的前端侧与后端侧反转而将镶刀1安装于刀架上即可。位于主体部3的前端侧的切削部5与位于主体部3的后端侧的切削部5具有相同的形状。因此，以下对作为切削部5设置在主体部3的前端侧的情况进行说明。图2中示出了位于主体部3的前端侧的切削部5。

切削部5具备：上表面11、下表面13、第一侧面(前侧面)15、第二侧面(横侧面)17、第三侧面(拐角侧面)19、前切削刃21、横切削刃23以及拐角切削刃25。上表面11以及下表面13分别从后端侧朝向前端侧延伸。在俯视观察的情况下，上表面11的形状呈大致长方形。切削部5在上表面11的外周中的位于后端侧的短边处与主体部3连续。俯视观察时的下表面13的形状与上表面11相同，呈大致长方形。

第一侧面15是在位于上表面11与下表面13之间的侧面中位于前端侧的平坦的部分。第一侧面15在从前端侧进行侧视观察的情况下，形成大致四边形的形状。一对平坦的第二侧面17位于侧面中的与第一侧面15相邻的部分。一对第二侧面17分别从后端侧朝向前端侧延伸。

第一侧面15与第二侧面17相互大致正交，第三侧面19位于第一侧面15与第二侧面17之间。第一侧面15以及第二侧面17为大致平坦的面，而第三侧面19为了平滑地连接第一侧面15以及第二侧面17，而形成为曲面形状。需要说明的是，不一定必须设置第三侧面19。

在本实施方式的镶刀1中，中心轴O以通过两个切削部5的各自的第一侧面15的中心的方式设置。第一侧面15在从前端侧进行侧视观察的情况下呈大致四边形，以第一侧面15中的最大宽度的中心且最大高度的中心作为第一侧面15的中心。

第一侧面15、第二侧面17以及第三侧面19在对被切削件进行切削加工时分别作为退刀面而发挥功能。因此，在侧视观察的情况下，第一侧面15、第二侧面17以及第三侧面19分别形成为随着从上表面11一侧朝向下表面13一侧而朝向切削部5的内侧。另外，由于侧面如上述那样地构成，因此下表面13形成比上表面11小一圈的大小。

切削部5的大小并不特别地限定，例如，沿着中心轴O的长度能够设定为3～8mm左右。

在上表面11与第一侧面15交叉而成的棱线上设有前切削刃21。在上表面11与第二侧面17交叉而成的棱线上设有横切削刃23。另外，在上表面11与第三侧面19交叉而成的棱线上设有拐角切削刃25。在利用本实施方式的镶刀1进行切削加工时，通过前切削刃21、横切削刃23以及拐角切削刃25来切削被切削件。需要说明的是，不一定必须设置拐角切削刃25。

第一侧面15、第二侧面17以及第三侧面19与上表面11交叉而成的棱线并非呈两个面相交而成的严格意义上的线形状。这些侧面与上表面11交叉而成的棱线以锐角突起时，切削刃的耐久性会降低。因此，在上表面11与上述的侧面交叉而成的部分实施所谓的珩磨加工，该部分略微形成曲面形状。

本实施方式中的前切削刃21与下表面13平行并且朝向与中心轴O正交的方向延伸。因此，前切削刃21位于与下表面13平行的假想平面上。拐角切削刃25与前切削刃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，横切削刃23随着从前切削刃21离开而朝向上方倾斜。换言之，横切削刃23随着从前端侧朝向后端侧而朝向上方倾斜。

需要说明的是，横切削刃23朝向上方倾斜是指，横切削刃23不随着从前切削刃21离开而朝向下方倾斜。因此，横切削刃23也可以局部地具有与下表面13平行的部分。

通常安装有镶刀1的刀架中的位于镶刀1的下方的部分处的与切削部5的下表面13平行且与中心轴O正交的方向的宽度设定得比前切削刃21的上述的宽度窄。这是为了避免刀架与被切削件的干涉。

另外，利用如本实施方式那样的镶刀1对被切削件进行切削加工的情况下，就对切削镶刀1施加的切削阻力而言，基本上从切削刃朝向下表面13一侧的力的分量大于从切削刃朝向后端侧的力的分量。其结果是，该切削阻力由比镶刀1的上表面11的宽度设定得窄的刀架的镶刀槽(以下，也简称为槽)来承接，因此当阻力变大时，存在刀架的刚性不足而产生颤振的情况。

然而，在本实施方式的镶刀1中，横切削刃23如上所述朝向上方倾斜。因此，就对镶刀1施加的切削阻力而言，相对于从切削刃朝向下表面13一侧的力的分量，从切削刃朝向后端侧的力的分量的比例变大。因此，能够以刀架的较大的范围支承镶刀1，因此能够抑制颤振的产生。

并且，在本实施方式的镶刀1中，横切削刃23具有下述的结构，因此能够更可靠地抑制颤振的产生。具体而言，本实施方式中的横切削刃23具备第一部位27以及第二部位29。第一部位27与拐角切削刃25连接。另外，第二部位29位于比第一部位27靠后端侧。需要说明的是，第二部位29无需与第一部位27连续。

而且，第一部位27以及第二部位29在侧视观察时分别呈直线形状，第二部位29相对于下表面13的倾斜角θ2大于第一部位27相对于下表面13的倾斜角θ1。

在侧视观察的情况下，横切削刃23倾斜，从而能够使切削阻力朝向更加向后端侧倾斜的方向作用。然而，横切削刃23单纯地倾斜，在该倾斜角较小的情况下，当对镶刀1施加的切削阻力较大时，无法使该切削阻力从切削刃向朝向后端侧的方向充分地分散。另外，在上述的倾斜角较大的情况下，当切屑的厚度较薄时，切屑会被向前端侧推回从而可能发生切屑的堵塞。

具体而言，进给量较小的情况或像切削加工的初期阶段那样加工槽的深度较浅的情况下，横切削刃23的第二部位29不与切屑接触，而仅是横切削刃23的第一部位27与切屑接触。然而，在这些情况下，如图6(a)所示，切削阻力较小，切屑的厚度也较薄。需要说明的是，在图6(a)中，用箭头示出对横切削刃23施加的切削阻力。

在本实施方式的镶刀1中，横切削刃23的第一部位27的倾斜角θ1相对较小。因此，如图6(a)所示在切屑的厚度较薄的情况下，能够抑制颤振产生的可能性并且能够良好地排出切屑。

另外，在第一部位27的倾斜角较大的情况下，当仅是横切削刃23的第一部位27与切屑接触时，切屑会被向前端侧大幅度推回，因此对第一部位27施加的切削阻力变大。因此，存在容易发生颤振的可能性。然而，在本实施方式的镶刀1中，倾斜角θ1相对较小，因此能够减小对第一部位27施加的切削阻力。因此，能够抑制颤振的产生。

另外，在进给量较大的情况或切削加工中加工槽的深度较深的情况下，切屑会与横切削刃23的第一部位27以及第二部位29双方接触。然而，在这些情况下，如图6(b)所示，切削阻力较大，切屑的厚度也较厚。需要说明的是，在图6(b)中，用箭头示出对横切削刃23施加的切削阻力。

在本实施方式的镶刀1中，横切削刃23的第二部位29的倾斜角θ2相对较大。因此，如图6(b)所示，在切屑的厚度较厚的情况下，能够使负载从切削刃向朝向后端侧的方向分散。因此，容易使从镶刀1对刀架施加的力向刀架的较大的范围分散。

像这样，在仅是横切削刃23的第一部位27与切屑接触的情况、以及横切削刃23的第一部位27以及第二部位29双方与切屑接触的情况的任一种情况下，均能够将镶刀1稳定地保持在刀架上并且稳定地处理切屑。

需要说明的是，第一部位27以及第二部位29相对于下表面13的倾斜角θ1、θ2可以通过在侧视观察时从第一部位27以及第二部位29假想地设置延长线而由该延长线与下表面13交叉而成的角度来评价。另外，上述的倾斜角也可以通过设置与下表面13平行的假想平面S而由该假想平面S与第一部位27以及第二部位29交叉而成的角度来评价。

倾斜角θ1、θ2的具体的值可以根据切削加工中使用的被切削件的材质、以及切削加工中的镶刀1的进给量适当地设定。例如，倾斜角θ1可以设定为1～10°。另外，倾斜角θ2可以设定为5～20°。

在下表面13是平坦的平面形状的情况下，通过上述的方法能够容易地评价倾斜角。另一方面，在下表面13不平坦的情况下，以侧视观察时通过下表面13的下端且与中心轴O平行的假想平面S为基准，将相对于该假想平面S的角度作为倾斜角来评价即可。

本实施方式中的横切削刃23的第一部位27与第二部位29不连续。曲线形状的连接部位31位于第一部位27与第二部位29之间。曲线形状的连接部位31也与第一部位27以及第二部位29相同，随着从前切削刃21离开而朝向上方倾斜。第一部位27与第二部位29经由这样的连接部位31平滑地连接。

第二部位29的倾斜角θ2大于第一部位27的倾斜角θ1，因此在第一部位27与第二部位29直接连接的情况下，存在负载在第一部位27与第二部位29的边界集中的可能性。另外，切屑在第一部位27与第二部位29的行进方向不同，因此存在切屑在第一部位27与第二部位29的边界堵塞的可能性。然而，在横切削刃23具有上述的连接部位31的情况下，能够分别减小负载集中的可能性以及切屑堵塞的可能性。

本实施方式中的切削部5的上表面11具有前刀面33。前刀面33沿着前切削刃21、横切削刃23以及拐角切削刃25形成。前刀面33起到了类似铲取在这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的表面流动。为了使切屑顺畅地流动，前刀面33随着从前切削刃21、横切削刃23以及拐角切削刃25离开而朝向下方倾斜，换言之，以距下表面13的高度变低的方式倾斜。

需要说明的是，本实施方式的上表面11设置成前刀面33直接与切削刃连接的结构，然而不局限于这样的方式。例如，为了提高前切削刃21、横切削刃23以及拐角切削刃25的强度，也可以还在前刀面33的外侧且沿着前切削刃21、横切削刃23以及拐角切削刃25的区域设置刃带面(未图示)。另外，为了控制切屑的流动，也可以还在上表面11设置突起(未图示)。

＜变形例1＞

在上述的实施方式的镶刀1中，横切削刃23具有第一部位27以及第二部位29，然而，如图7所示，横切削刃23还可以具有位于比第二部位29靠后端侧的直线形状的第三部位35。第三部位31相对于假想平面S的倾斜角θ3比第二部位29的倾斜角θ2大。在具有这样的第三部位35的情况下，能够使横切削刃23的倾斜角度更细微而阶段性地变化。因此，能够更可靠地抑制颤振的产生。

需要说明的是，本变形例的镶刀1除横切削刃23具有第三部位35这一点以外，具有与上述的实施方式的镶刀1相同的结构。

＜变形例2＞

在上述的实施方式的镶刀1中，横切削刃23具有第一部位27以及第二部位29，然而，如图8所示，本变形例的镶刀1具有随着从前切削刃21分离而朝向上方倾斜的曲线形状的第四部位37来代替第二部位29。曲线形状的第四部位37在侧视观察时与第一部位27平滑地连接。因此，第四部位37的倾斜角θ4在位于前端侧的端部处与第一部位27的倾斜角θ1相等。另外，第四部位37的倾斜角θ4随着从上述的端部朝向后端侧而变大。设定侧面观察时与第四部位37相切的切线，通过该切线与假想平面S所成的角度能够评价曲线形状的第四部位37的倾斜角θ4。

在具有这样的直线形状的第一部位27以及曲线形状的第四部位37的情况下，均能够使从切削镶刀1对刀架施加的力向刀架的较大的范围分散而能够良好地进行切削加工。特别是，第四部位37的倾斜角如上所述随着从前端侧朝向后端侧而变大，因此在进行更深的槽加工的情况下，能够适宜使用本变形例的镶刀1。

需要说明的是，本变形例的镶刀1除横切削刃23具有第四部位37而代替第二部位29以外，具有与上述的实施方式的镶刀1相同的结构。

＜切削工具＞

接下来，结合附图对本发明的一实施方式的切削工具101进行说明。

如图9～11所示，本实施方式的切削工具101具备：在前端侧具有槽103的刀架105；以及至少使前切削刃21从刀架105的前端突出地安装于镶刀槽103的上述的切削镶刀1。

本实施方式中的刀架105呈细长延伸的板形状。细长延伸的方向与镶刀1的中心轴O的延伸方向一致。在刀架105的前端侧设有一个槽103。槽103是供镶刀安装的部分，且相对于刀架105的前端面开口。

刀架105在其前端部分具有：对镶刀1的主体部的上侧面进行约束的上凸缘部107与对镶刀1的主体部的下侧面进行约束的下凸缘部109。通过上凸缘部107与下凸缘部109对置的区域形成了槽103。槽103中、即上凸缘部107与下凸缘部109之间插入固定有镶刀1的主体部。此时，主体部的上侧面与刀架105的上凸缘部107抵接。另外，主体部的下侧面与刀架105的下凸缘部109抵接。

由于主体部的上侧面具有上侧槽部，因此在上凸缘部107的与下凸缘部109对置的区域设有与上侧槽部抵接的第一突起。另外，由于主体部的下侧面具有下侧槽部，因此在下凸缘部109的与上凸缘部107对置的区域设有与下侧槽部抵接的第二突起。这些突起嵌入镶刀1的上侧槽部以及下侧槽部，由此能够将镶刀1稳定地固定于刀架105上。

在本实施方式中，刀架105具有：在上凸缘部107形成的第一螺纹孔(未图示)；以及下凸缘部109上的形成于螺纹孔的下方的第二螺纹孔(未图示)，通过插入这些螺纹孔中的固定螺钉111将镶刀1固定在刀架105上。即，将固定螺钉111插入在上凸缘部107上形成的第一螺纹孔中，并使该固定螺钉111的前端插入到在下凸缘部109上形成的第二螺纹孔中，使固定螺钉111与第一螺纹孔以及第二螺纹孔螺合。

作为刀架105，可以使用钢、铸铁等。特别优选在这些构件中使用韧性较高的钢。

＜切削加工物的制造方法＞

接下来，结合附图对本发明的一实施方式的切削加工物的制造方法进行说明。

切削加工物通过对被切削件201进行切削加工而制成。在本实施方式中，作为切削加工而例示了内径加工。本实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旋转的工序；

(2)使以上述实施方式为代表的切削工具101的至少前切削刃21与旋转着的被切削件201接触的工序；以及

(3)使切削工具101从被切削件201离开的工序。

更具体地讲，首先，如图12所示，使被切削件201围绕轴D地沿D1方向旋转。另外，使切削工具101向D2方向移动，从而使切削工具101与被切削件201相对接近。接下来，如图13所示，使切削工具101的前切削刃21、拐角切削刃以及横切削刃与被切削件201接触来切削被切削件201。然后，如图14所示，使切削工具101向D3方向移动，从而使切削工具101从被切削件201相对远离。

在本实施方式中，在将轴D固定并且使被切削件201旋转的状态下使切削工具101接近。另外，在图13中，通过使切削镶刀1的前切削刃21、拐角切削刃以及横切削刃与旋转着的被切削件201接触来切削被切削件201。另外，在图14中，在使被切削件201旋转着的状态下使切削工具101离开。

需要说明的是，在本实施方式的制造方法的切削加工中，在各个工序中，通过移动切削工具101，而使切削工具101与被切削件201接触，或者使切削工具101从被切削件201离开，然而当然不限定于这样的方式。

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。同样地，在(3)的工序中，也可以使被切削件201从切削工具101离开。在继续进行切削加工的情况下，只要使切削工具101保持旋转的状态，而反复进行使切削镶刀1的切削刃与被切削件201的不同的部位接触的工序即可。

需要说明的是，作为被切削件201的材质的代表例，可以列举碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁或者非铁金属等。

附图标记说明

1 切削镶刀(镶刀)

3 主体部

5 切削部

7 上侧面

7a 上侧槽部

9 下侧面

11 上表面

13 下表面

15 第一侧面

17 第二侧面

19 第三侧面

21 前切削刃

23 横切削刃

25 拐角切削刃

27 第一部位

29 第二部位

31 连接部位

33 前刀面

35 第三部位

37 第四部位

101 切削工具

103 镶刀槽(槽)

105 刀夹

107 上凸缘部

109 下凸缘部

111 固定螺钉

201 被切削件