插铣加工用刀具的刀体、插铣加工用刀具和插铣加工方法 |
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| 申请号 | CN200980112703.0 | 申请日 | 2009-04-08 | 公开(公告)号 | CN101998890A | 公开(公告)日 | 2011-03-30 |
| 申请人 | 三菱综合材料株式会社; | 发明人 | 堀池伸和; 齐藤贵宣; | ||||
| 摘要 | 用于使刀体沿轴线方向进退来切削 工件 的壁面的插铣加工，在一边后退一边进行切削时也能够提高进给速度来实现高效率的加工。插铣加工用刀具的刀体(1)形成为以轴线(O)为中心的圆柱状， 切削刀片 (10)以能够拆装的方式安装于在该刀体的前端侧外周部形成的刀片安装座(3)上，该刀体在绕轴线(O)旋转的同时沿轴线(O)方向进给，从而利用切削刀片(10)对工件的壁面进行插铣加工，刀片安装座(3)具有：朝向刀具旋转方向的底面；以及从该底面沿刀具旋转方向延伸的多个壁面(3B～3D)，这些壁面中位于前端内周侧并朝向外周侧的壁面(3B)为倾斜壁面，并且从与底面对置的方向观察以随着朝向轴线(O)方向前端侧而朝向外周侧的方式倾斜。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种插铣加工用刀具的刀体，其形成为以轴线为中心的圆柱状，在上述轴线方向的前端侧外周部形成有刀片安装座，在该刀片安装座上以能够拆装的方式安装有切削刀片，该插铣加工用刀具的刀体在绕上述轴线向刀具旋转方向旋转的同时被向该轴线方向进给，从而利用上述切削刀片的切削刃对工件的壁面进行插铣加工，其特征在于，上述刀片安装座具有：朝向上述刀具旋转方向的底面；以及从该底面沿上述刀具旋转方向延伸的多个壁面，从与上述底面对置的方向观察，这些壁面中位于前端内周侧并朝向外周侧的壁面为倾斜壁面，并且以随着朝向上述轴线方向前端侧而朝向外周侧的方式倾斜。 |
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| 说明书全文 | 插铣加工用刀具的刀体、插铣加工用刀具和插铣加工方法技术领域[0001] 本发明涉及一种插铣加工用刀具的刀体、在该刀体上安装切削刀片而构成的插铣加工用刀具、以及利用该插铣加工用刀具进行的插铣加工方法，所述插铣加工用刀具的刀体在形成于前端侧外周部的刀片安装座上安装有切削刀片，并通过在轴线方向上进给来对工件的壁面进行切削加工。 背景技术[0002] 作为这样通过在轴线方向上对刀具进行进给来切削工件的壁面的插铣加工方法，例如在专利文献1中公开了反复多次进行如下工序的切削方法：使旋转切削刀具一边旋转一边在轴线方向上且与加工平面平行地向前运动，来对工件进行切削加工，通过在向前运动终端在与轴线垂直的方向上且与加工平面平行地进给，在使刀具一边旋转一边在轴线方向上与加工平面平行地向后运动来对工件进行切削。另外，在专利文献2、3中，作为用于这样的插铣加工的刀具，公开了将正三角形平板形状的切削刀片能拆装地安装到形成于刀体的刀片安装座上而成的刀片拆装式的刀具。 [0003] 专利文献1：日本专利第3331759号公报 [0004] 专利文献2：日本特开平9-290304号公报 [0005] 专利文献3：日本特开平10-193204号公报 [0006] 但是，其中在用于专利文献1中记载的切削方法的刀具中，切削刀片为圆板状部件，若增大每刃进给量，则切削刃与工件的壁面(加工平面)的接触长度变长，容易产生高频振颤，无法获得所希望的加工精度。因此无法提高刀体在轴线方向的进给速度，结果阻碍了如上所述地通过使刀具进行往返运动来提高加工效率。 [0007] 针对于此，在专利文献2、3所记载的刀具中，上述的正三角形平板状的切削刀片以如下方式安装于刀片安装座上：使作为其前刀面的一个正三角形面的一个角部向刀体的外周侧突出，形成在与该一个角部的两侧相连的一个正三角形面的两个边的切削刃在刀具向前运动和向后运动时分别对工件进行切削，因此，与工件的接触长度不会超过所需要的长度，从而能够防止高频振颤的产生。 [0008] 但是，在这些专利文献2、3所记载的刀具的刀体中，刀片安装座形成为在刀体的前端侧开口，关于上述切削刀片，只是使同与上述一个角部对置的上述一个正三角形面的一个边相连的侧面、以及与该侧面相交地朝向刀体的后端外周侧的侧面，分别抵接于刀片安装座的与上述轴线平行地延伸的壁面或者以随着朝向刀体的前端侧而朝向内周侧的方式倾斜的壁面、以及朝向刀体的前端内周侧的壁面，并通过夹紧螺钉进行安装。 [0009] 因此，在一边使刀体向轴线方向前端侧前进而向前运动一边进行切削的时候，能够通过上述壁面承受作用于切削刀片的朝向轴线方向后端侧的切削载荷，但是在一边使刀体向轴线方向后端侧后退而向后运动一边进行切削的时候，仅通过夹紧螺钉来承受作用于轴线方向前端侧的对切削刀片的切削载荷。因此，在该向后运动时，如果不降低进给速度则可能导致夹紧螺钉的破损，从而仍难以充分地促进加工效率的提高。 发明内容[0010] 本发明是在这样的背景下完成的，其目的在于提供一种插铣加工用刀具的刀体、插铣加工用刀具以及插铣加工方法，其用于使这样的刀体在轴线方向上前进、后退来对工件的壁面进行切削的插铣加工，在使刀体前进的情况下自不必说，在一边使刀体后退一边进行切削时，也能够提高进给速度从而实现高效率的加工。 [0011] 为了解决上述课题并达到这样的目的，本发明的插铣加工用刀具的刀体形成为以轴线为中心的圆柱状，在上述轴线方向的前端侧外周部形成有刀片安装座，在该刀片安装座上以能够拆装的方式安装有切削刀片，该插铣加工用刀具的刀体在绕上述轴线向刀具旋转方向旋转的同时被向该轴线方向进给，从而利用上述切削刀片的切削刃对工件的壁面进行插铣加工，其特征在于，上述刀片安装座具有：朝向上述刀具旋转方向的底面；以及从该底面沿上述刀具旋转方向延伸的多个壁面，从与上述底面对置的方向观察，这些壁面中位于前端内周侧并朝向外周侧的壁面为倾斜壁面，并且以随着朝向上述轴线方向前端侧而朝向外周侧的方式倾斜。 [0012] 另外，本发明的插铣加工用刀具的特征在于，在这样的插铣加工用刀具的刀体的上述刀片安装座上，安装有形成为六角形平板状的上述切削刀片，并且该切削刀片安装成：使其一个六角形面为前刀面并朝向上述刀具旋转方向，并且使其另一个六角形面为支承面并与上述底面紧密接触，使上述一个六角形面的一个角部向上述刀体的外周侧突出，并且使与该一个角部的对角上的角部相交的一对侧面中的、位于上述刀体的前端侧的侧面与上述倾斜壁面抵接。 [0013] 另外，本发明的插铣加工方法使用该插铣加工用刀具，通过进行以下工序来对工件的壁面进行切削：使上述刀体沿上述轴线方向前进并利用上述切削刀片的从上述一个角部向前端侧延伸的切削刃进行切削的工序；以及使上述刀体沿上述轴线方向后退并利用上述切削刀片的从上述一个角部向后端侧延伸的切削刃进行切削的工序。 [0014] 在上述结构的刀体中，在其刀片安装座上形成有倾斜壁面，从与该刀片安装座的底面对置的方向观察，该倾斜壁面以随着朝向刀体的轴线方向前端侧而朝向外周侧的方式倾斜，通过如上述插铣加工用刀具那样使切削刀片的侧面中的一个与该倾斜壁面抵接地将该切削刀片安装于刀片安装座，能够通过该倾斜壁面承受朝向轴线方向前端侧作用于切削刀片的载荷。因此，在上述插铣加工方法中，即使在一边使刀体后退一边进行切削的工序中，也能够在确保切削刀片的安装强度和刚性同时提高进给速度，能够与使刀体前进来进行切削的工序配合地提高加工效率。 [0015] 这里，在本发明的刀体中，从与上述底面对置的方向观察，上述倾斜壁面相对于上述轴线优选以10度～25度的角度倾斜。若倾斜壁面的角度与此相比更小，则可能难以通过倾斜壁面可靠地承受朝向轴线方向前端侧作用于切削刀片的载荷，反之若倾斜壁面的角度与此相比更大，则该倾斜壁面与刀体的前端面相交的部分的壁厚朝向其突端而变薄，可能在该部分容易产生变形。 [0016] 如以上所说明的那样，在本发明的插铣加工用刀具的刀体中，能够通过上述倾斜壁面承受朝向轴线方向前端侧作用于切削刀片的载荷，因此，在该刀体上安装切削刀片而成的插铣加工用刀具、以及使该插铣加工用刀具往复移动来进行切削的插铣加工方法中，特别是在一边使刀体后退一边进行切削的情况下也能够提高进给速度，由此能够可靠地实现加工效率的提高。附图说明 [0017] 图1是表示本发明的插铣加工用刀具的一个实施方式的立体图。 [0018] 图2是从与刀片安装座3的底面3A对置的方向观察图1所示的实施方式的俯视图。 [0019] 图3是从沿着刀片安装座3的底面3A的方向观察图1所示的实施方式的侧视图。 [0020] 图4是从轴线O方向前端侧观察图1所示的实施方式的主视图。 [0021] 图5是从与刀片安装座3的底面3A对置的方向观察图1所示的实施方式的前端部的放大俯视图。 [0022] 图6是表示本发明的插铣加工方法的一个实施方式的、说明一边使刀体1后退一边对工件W的壁面P进行切削的工序的图。 [0023] 标号说明 [0024] 1：刀体 [0025] 3：刀片安装座 [0026] 3A：刀片安装座3的底面 [0027] 3B：刀片安装座3的壁面(倾斜壁面) [0028] 3C、3D：刀片安装座3的壁面 [0029] 4：夹紧螺钉 [0030] 5：夹紧机构 [0031] 10：切削刀片 [0032] 11：前刀面 [0033] 12：支承面 [0034] 13：后刀面(切削刀片10的侧面) [0035] 14：切削刃 [0036] 15、16：角部 [0037] O：刀体1的轴线 [0038] T：刀具旋转方向 [0039] θ：壁面3B的倾斜角 [0040] W：工件 [0041] P：工件W的壁面 [0042] 具体的最佳实施方式 [0043] 图1到图5表示本发明的插铣加工用刀具的一个实施方式，该实施方式的插铣加工用刀具通过在本发明的一个实施方式的刀体1上能拆装地安装有切削刀片10而构成。本实施方式的刀体1由钢材等形成并且形成为以轴线O为中心的多级圆柱状，其后端侧(在图1到图3中为上侧)为大直径的刀柄部1A，该刀柄部1A通过安装在机床的主轴上，而绕轴线O向刀具旋转方向T旋转，并且被向该轴线O方向提供进给，从而用于如图6所示对工件W的壁面P进行切削的插铣加工。 [0044] 刀体1的比上述刀柄部1A靠前端侧(在图1到图3中为下侧)的部分为直径比该刀柄部1A小的外径恒定的颈部1B，并且在更前端侧的部位经外径朝向前端侧缩小的缩颈部1C形成有圆盘状的切削刃部1D，该切削刃部1D具有比颈部1B稍大的外径，该切削刃部1D为刀体1的最前端部。另外，本实施方式的刀体1、以及在该刀体1上安装切削刀片10而成的本实施方式的插铣加工用刀具绕轴线O每隔所定角度旋转对称(在本实施方式中为180度旋转对称)。 [0045] 其中，在本实施方式的刀体1中，从刀柄部1A到该切削刃部1D关于轴线O同轴地一体形成，但是，例如可以仅使包含切削刃部1D的刀体1的前端侧的部分由钢材等形成，并能拆装且同轴地安装在包含由硬质合金等硬质材料形成的刀柄部1A的后端侧的部分上。 [0046] 在本实施方式中，从切削刃部1D到颈部1B的前端侧，在刀体1的前端面和外周面开口并向后端侧延伸的容屑槽2在圆周方向上隔开间隔地形成有多个(2个)，在这些容屑槽2的朝向刀具旋转方向T侧的面的前端外周部分别形成有刀片安装座3，在这些刀片安装座3上落位有上述切削刀片10，并通过夹紧螺钉4能拆装地进行安装。另外，在本实施方式的刀体1中具有夹紧机构5，该夹紧机构5进一步利用压板5A和夹紧螺钉5B按压这样安装的切削刀片10从而夹紧。 [0047] 这样安装的切削刀片10是正角刀片，由硬质合金等硬质材料形成，在本实施方式中形成为六角形的平板状，切削刀片10的一个六角形面为前刀面11，并且另一个六角形面为支承面12，配设在所述前刀面11和支承面12之间的六个侧面为后刀面13，在这些后刀面13和前刀面11的相交棱线部即前刀面11的六个边棱部形成有切削刃14，进而后刀面13以随着从前刀面11朝向支承面12而逐渐后退的方式倾斜，从而在切削刃14上带有后角。 [0048] 这里，上述前刀面11所形成的六角形在本实施方式中为如下的偏六角形：形成有切削刃14的六个边棱部的长度彼此相等，而且关于相邻的边棱部彼此相交的交角(内角)，比正六角形的内角120度小的彼此相等的角度的三个角部15、和比120度大的彼此相等的角度的三个角部16在前刀面11的周围交替地配置。其中，各角部15、16形成为平滑地与切削刃14相连的凸圆弧状。 [0049] 另外，支承面12形成为与该前刀面11相似且比该前刀面11小一圈的偏六角形，并且各后刀面13除了与上述角部15、16相连的部分之外为如上所述地倾斜的平面状。另外，从前刀面11到支承面12，在其中央部以贯通切削刀片10的方式形成有供上述夹紧螺钉4贯穿插入的安装孔17，该切削刀片10为绕着该安装孔17的中心线每隔120度旋转对称的形状。 [0050] 安装有这样的切削刀片10的上述刀片安装座3为凹部，其以在刀体1的前端面和切削刃部1D的外周面开口的方式，从上述容屑槽2的朝向刀具旋转方向T的面凹陷一级地形成，刀片安装座3具有：朝向刀具旋转方向T与切削刀片10的上述支承面12紧密接触的底面3A；和以从该底面3A向刀具旋转方向T延伸的方式屹立的多个(在本实施方式中为3个)壁面3B～3D。 [0051] 其中，底面3A为与支承面12大致相同形状相同大小的偏六角形状，底面3A与该支承面12形状配合地紧密接触。另外如图3所示，该底面3A以随着朝向轴线O方向后端侧而朝向刀具旋转方向T的后方侧的方式稍微倾斜，在其中央部以与该底面3A垂直地贯通切削刃部1D的方式形成有供夹紧螺钉4拧入的螺钉孔3E。 [0052] 另外，底面3A形成为：在切削刀片10这样使支承面12与底面3A形状配合地紧密接触地落位时，该切削刀片10的前刀面11中的一个上述角部15向刀体1的外周侧突出，而且该角部15的平分线位于与轴线O垂直的平面上。另外，除了上述容屑槽2和螺钉孔3E的开口部之外的切削刃部1D的外周面形状形成为这样的大致的算盘珠形状：与向这样形成的刀片安装座3的底面3A所形成的偏六角形的外周侧突出的角部相交的两个边、以及与其前端侧相连的一个边这三个边绕轴线O旋转。 [0053] 另一方面，上述壁面3B～3D沿着底面3A所形成的偏六角形的除上述三个边之外的剩余的三个边形成，并且形成为与后刀面13相对于切削刀片10的支承面12所形成的角度配合地相对于底面3A倾斜，同时从底面3A的该三个边朝向刀具旋转方向T延伸。其中，在所述底面3A与壁面3B～3D相交的部分以及相邻的壁面3B～3D彼此相交的部分，形成有用于避免与切削刀片10的干涉的退刀部。另外各个壁面3B～3D分别为如上所述地倾斜的平面状。 [0054] 因此，通过这样形成，在从与底面3A对置的方向观察时，壁面3B～3D由以下各面构成：一对壁面3B、3C，其位于刀体1的内周侧并且朝向外周侧，沿着以和切削刀片10的与上述角部16相交的一对侧面(后刀面13)所形成的角度相等的角度相交的方向延伸；以及壁面3D，其与其中位于后端侧的壁面3C相邻并朝向刀体1的前端侧，并且沿着以和切削刀片10的与上述角部15相交的一对侧面(后刀面13)所形成的角度相等的角度与该壁面3C相交的方向延伸。 [0055] 并且，从与底面3A对置的方向观察，壁面3B、3C中的位于前端侧的壁面3B为本实施方式中的倾斜壁面，以随着朝向上述轴线O方向前端侧而朝向外周侧的方式倾斜，该壁面3B相对于轴线O所形成的倾斜角θ为10度～25度的角度。另外，同样从与底面3A对置的方向观察，延伸到该壁面3B的后端侧的壁面3C以与上述倾斜角θ大致相等的角度以随着朝向轴线O方向后端侧而朝向外周侧的方式倾斜，另外，壁面3D随着朝向外周侧而朝向前端侧略微倾斜。 [0056] 在这样形成的刀片安装座3如下所述地安装切削刀片10：如上所述随着使支承面12与底面3A紧密接触，而使前刀面11朝向刀具旋转方向T，另外，使上述一个角部15和与该一个角部15相交的一对切削刃14向切削刃部1D的外周侧突出，并且使其中与从该一个角部15向前端侧延伸的切削刃14经角部16向进一步前端侧相连的切削刃14向切削刃部 1D的前端侧突出并落位，将贯穿插入在安装孔17中的夹紧螺钉4拧入到螺钉孔3E中。另外，与上述一个角部15相交的一对切削刃14配置成比刀体1的上述颈部1B的外周面向外周侧突出。 [0057] 这里，上述螺钉孔3E相对于落位于刀片安装座3的切削刀片10的安装孔17略微偏心，通过拧入夹紧螺钉4，将切削刀片10向刀体1的后端内周侧压入。然后，由此，切削刀片10被按压于底面3A，并且与壁面3B～3D对置的后刀面13中的、与壁面3B、3D对置的两个后刀面13与这些壁面3B、3D抵接，即，安装成与角部16相交的一对侧面(后刀面13)中的位于刀体1的前端侧的后刀面13，与作为上述倾斜壁面的壁面3B抵接，其中该角部16位于向刀体1的外周侧突出的上述一个角部15的对角上。 [0058] 另外，上述夹紧机构5为这样的结构：在刀片安装座3的后端侧在容屑槽2的朝向刀具旋转方向T的上述面中形成的未图示的螺钉孔中，贯穿插入在上述压板5A中的夹紧螺钉5B根据需要经螺旋弹簧等拧入到该压板A和上述面之间，通过这样拧入夹紧螺钉5B，使得压板5A的前端部按压前刀面11的比安装孔17靠后端侧的部分，从而将切削刀片10进一步向底面3A侧按压。 [0059] 这样在本实施方式的刀体1上安装切削刀片10而成的本实施方式的插铣加工用刀具用于如图6所示的切削工件W的壁面P的本发明的插铣加工方法的一个实施方式。在本实施方式中，刀体1以其轴线O与壁面P平行且颈部1B与壁面P隔开间隔的方式配置，如上所述绕轴线O向刀具旋转方向T旋转，并且在该轴线O方向进给，利用切削刀片10的向切削刃部1D的外周侧突出的上述一个角部15和与该角部15相交的一对切削刃14来对壁面P进行切削。 [0060] 即，在使刀体1沿轴线O方向前进来进行切削的工序中，利用切削刀片10的从上述一个角部15向前端侧延伸的切削刃14进行切削，在该工序的终端(刀体1的前进端)，使刀体1与壁面P平行地在与轴线0相交的方向上稍微错开，接着如图6的箭头所示，使刀体1沿着轴线O方向后退，进行利用切削刀片10的从上述一个角部15向后端侧延伸的切削刃14进行切削的工序。另外，在该工序的终端(刀体1的后退端)，再次使刀体1与壁面P平行地在与轴线O相交的方向上稍微错开，沿着壁面P反复进行这些工序，从而对该壁面P进行切削加工。 [0061] 另外，作为用于这样的插铣加工方法的插铣加工用刀具的刀体1，在上述结构的刀体1中，在其刀片安装座3上作为倾斜壁面形成有壁面3B，该壁面3B从与底面3A对置的方向观察随着朝向刀体1的轴线O方向前端侧而朝向外周侧，如图6所示，在使刀体1后退来切削壁面P的情况下，能够通过该壁面3B来承受朝向轴线O方向前端侧作用于切削刀片10的切削载荷。 [0062] 因此，即使在这样一边使刀体1后退一边进行切削的工序中，也能够确保切削刀片10的安装强度和安装刚性从而提高进给速度，另一方面，在使刀体1前进的工序中，作用于切削刀片10的切削载荷能够由刀片安装座3的朝向前端侧的上述壁面3D承受，因此，利用上述刀体1和插铣加工用刀具，在这样反复进行使刀体1前进的切削工序和后退的切削刀具来进行插铣加工的情况下，能够整体地设定很高的进给速度。因此，在该插铣加工中，能够进一步可靠地促进通过使刀体1往复移动来实现的加工效率的提高。 [0063] 另外，在本实施方式中，切削刀片10不仅通过贯穿插入在其安装孔17中并拧入到刀片安装座3的螺钉孔3E中的夹紧螺钉4，而且通过设置于刀片安装座3的后端侧的夹紧机构5的压板5A，被按压于刀片安装座3的底面3A并被夹紧。因此，能够可靠地防止特别是在一边使刀体1后退一边进行切削时的载荷集中于夹紧螺钉4，由此也能够确保高的进给速度从而促进高效率的加工。 [0064] 另外，在本实施方式的插铣加工用刀具中，安装在具有为这样的倾斜壁面的壁面3B的刀片安装座3上的切削刀片10为上述偏六角形的平板状，并以使其一个角部15向外周侧突出的方式安装，在使刀体1前进、后退的时候，与该一个角部的前端侧和后端侧相连的直线状的一对切削刃14分别与该角部15一起来切削壁面P。因此，不会由于切削刃14和壁面P的接触长度过长而使得阻力增大导致产生高频振颤，能够进一步可靠地提高进给速度。 [0065] 并且，这样的偏六角形平板状的切削刀片10通过以使其一个角部15向外周侧突出的方式突出安装，使得能够使切削刀片10的与位于该一个角部15的对角上的角部16相连的侧面(后刀面13)中的一个和刀片安装座3的为上述倾斜壁面的壁面3B可靠地抵接。特别是在本实施方式中，该壁面3B整个面与后刀面13紧密接触地抵接，因此能够进一步提高切削刀片10的安装强度和安装刚性。 [0066] 另外，通过这样使切削刀片10为六角形平板状，能够在与上述一个角部15相交的一对切削刃14的进一步前端侧配设朝向刀体1的前端侧的切削刃14。因此，例如在上述插铣加工方法中，在使刀体1前进对壁面P进行切削的工序的终端，在使刀体1与壁面P平行地在与轴线O相交的方向上错开时，还能够朝向该前端侧利用切削刃14同时进行工件W的与壁面P相连的底面的切削加工。 [0067] 另外，在本实施方式中，作为上述倾斜斜面的壁面3B从与刀片安装座3的底面3A对置的方向观察，相对于刀体1的轴线O，以10度～25度的倾斜角θ以随着朝向前端侧而朝向外周侧的方式倾斜，但是当该倾斜角θ过小而使壁面3B与轴线O接近平行时，可能无法可靠地承受朝向轴线O方向前端侧作用于切削刀片10的载荷。另一方面，如果该倾斜角θ过大，则该壁面3B与刀体1的前端面的壁厚朝向其突端(壁面3B与前端面的相交部)而变得过小，因此，该壁面3B的倾斜角θ优选为上述范围。 [0068] 工业实用性 [0069] 提供一种插铣加工用刀具的刀体、插铣加工用刀具和插铣加工方法，其在使刀体在轴线方向上前进、后退来切削工件的壁面的插铣加工中，使刀体前进的情况自不必说，在一边使刀体后退一边进行切削的时候，也能够提高进给速度而实现高效率的加工。 |
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