切削工具及加工方法
阅读：826发布：2023-01-21
专利汇可以提供切削工具及加工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种切削工具及加工方法。切削工具包括：刀刃部，具有直线状的切削刃；及安装部，具有固定刀刃部的固定部及安装于切削装置的安装部主体，切削刃在与安装部主体的轴心 正交 的平面上与通过轴心的假想线正交地配置，切削刃的长度方向的中心配置在假想线上。，下面是切削工具及加工方法专利的具体信息内容。
1.一种切削工具，其特征在于，包括：
刀刃部，具有直线状的切削刃；及
安装部，具有固定所述刀刃部的固定部及安装于切削装置的安装部主体，其中，所述切削刃在与所述安装部主体的轴心正交的平面上与通过所述轴心的假想线正交地配置，
所述切削刃的长度方向的中心配置在所述假想线上。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，
所述切削刃的长度方向的中心位于所述安装部主体的轴心上。
3.根据权利要求1所述的切削工具，其中，
所述安装部主体形成为圆轴形状。
4.根据权利要求2所述的切削工具，其中，
所述安装部主体形成为圆轴形状。
5.一种加工方法，将权利要求1～4中任一项所述的切削工具装配于切削装置的工具旋转轴，而对圆筒状的工件的表面进行加工，其特征在于，包括如下步骤：
通过所述工具旋转轴的分度功能来设定切削刃的偏转角而进行加工。
切削工具及加工方法
技术领域
[0002] 本发明涉及具备刀刃部的切削工具及使用该切削工具的加工方法，该刀刃部具有直线状的切削刃。
背景技术
[0003] 近年来，伴随着CBN工具等切削工具的性能提高，逐渐开始取代表面精加工用的磨削加工而进行高精度地切削硬化后的工件的硬车削加工或硬旋刮加工。例如，国际公开第2013/179850号公开了一种旋刮加工装置：在车床的主轴把持圆筒状工件的轴向一端，将具有相对于工件的轴心方向而倾斜的直线状的切削刃的切削工具安装于车床的转台，使切削工具的切削刃在其长度的范围内与圆筒状工件的外周面接触，由此对该外周面进行车削。
[0004] 图10(a)～(d)例示了装配于车床的切削工具作为硬旋刮加工用。如图10(a)～(c)所示，切削工具120具备：具有切削刃122a的刀头(刀刃部)122；及将刀头122固定的刀柄(安装部)121。如图10(d)所示，刀头122形成为大致正三角形形状，在其一边形成有切削刃122a。刀柄121具备刀柄主体123(参照图10(a)、(b))和固定部124(参照图10(a)、(c))。刀柄主体123形成为横截面形状为正方形的方轴形状并装配于转台。固定部124设置在刀柄主体
123的轴向一端侧，将刀头122固定。固定部124是与刀柄主体123大致相同的宽度且上下方向的尺寸形成得比刀柄主体123大的大致长方体形状，且与刀柄主体123一体形成。在固定部124的上端的一方的角部形成有呈倾斜状地切缺的固定面124a，在该固定面124a固定刀头122。
123的轴向一端侧，将刀头122固定。固定部124是与刀柄主体123大致相同的宽度且上下方向的尺寸形成得比刀柄主体123大的大致长方体形状，且与刀柄主体123一体形成。在固定部124的上端的一方的角部形成有呈倾斜状地切缺的固定面124a，在该固定面124a固定刀头122。
[0005] 如图10(c)所示，在刀柄121的固定面124a安装的刀头122相对于通过刀柄主体123的轴心C2的坐标轴X而设定规定的偏转角θ。另一方面，形成有切削刃122a的刀头122的一边如图10(d)所示，其两端部弯曲成圆角形状，而其中的直线部分形成为实际使用于切削的切削刃122a。在图10(d)中，切削刃122a的两端的位置由标号Pa、Pb表示。
[0006] 在NC车床那样通过数值控制进行工件的切削的切削装置中，为了切削工具的动作控制而需要预先掌握刀头的位置。在具有直线状的切削刃122a的刀头122中，使用刀具预调仪等测定设备来测定切削刃122a的一方的端点Pa的位置(坐标)。然而，切削刃122a的端点Pa是刀头122的一边的圆角部与直线部的交界。因此，通过测定设备无法确定其位置，无法直接测定该端点Pa。因此，以最接近端点Pa的刀头122的拐角部的顶点为基准点Pc，预先取得端点Pa相对于该基准点Pc的相对位置的信息(距离等)作为参数。在通过测定设备测定了基准点Pc之后，根据该基准点Pc的测定值，使用所述相对位置的信息，通过运算来求出端点Pa的位置。
[0007] 然而，基准点Pc自身是实际上不存在的假想点，因此难以测定，以该基准点Pc为基础而准确地求出端点Pa的情况极其困难。
发明内容
[0008] 本发明的目的之一在于提供一种能够容易地求出刀刃部的切削刃的规定位置的切削工具及加工方法。
[0009] 本发明的一方式的切削工具的结构上的特征在于，具备：刀刃部，具有直线状的切削刃；及安装部，具有固定所述刀刃部的固定部及安装于切削装置的安装部主体，所述切削刃在与所述安装部主体的轴心正交的平面上与通过所述轴心的假想线正交地配置，所述切削刃的长度方向的中心配置在所述假想线上。
附图说明
[0010] 前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
[0011] 图1是装配有第一实施方式的切削工具的切削装置的说明图。
[0012] 图2是切削工具的俯视图。
[0013] 图3是切削工具的侧视图。
[0014] 图4是切削工具的主视图。
[0015] 图5是刀头的俯视图。
[0016] 图6是表示切削工件的情况的说明图。
[0017] 图7是表示测定切削工具的加工开始点的方法的主视图。
[0018] 图8是第二实施方式的切削工具的主视图。
[0019] 图9是表示测定切削工具的加工开始点的方法的主视图。
[0020] 图10(a)是以往的切削工具的侧视图，(b)是以往的切削工具的后视图，(c)是以往的切削工具的主视图，(d)是以往的切削工具的刀头的俯视图。
具体实施方式
[0021] 以下，基于附图，说明本发明的实施方式。图1是装配有第一实施方式的切削工具的切削装置的说明图。
[0022] 切削装置10例如由加工中心构成，通过装配切削用的工具20而作为进行硬旋刮加工的车床发挥功能。切削装置10具备工具旋转轴12、主轴11。装配有切削工具20的工具支架13以能够拆装的方式安装于工具旋转轴12。主轴11具有将工件W安装成拆装自如的夹头
11a。
11a。
[0023] 本实施方式的工件W形成为圆柱形状，以其轴心与主轴11的轴心C1一致的方式安装于主轴11。因此，在以下的说明中，对于工件W的轴心也标注与主轴11的轴心相同的标号C1。工件W由主轴11驱动而绕轴心C1旋转。
[0024] 工具旋转轴12在前端安装工具支架13，被驱动而绕轴心C2旋转。在工具旋转轴12的前端部形成有用于装配工具支架13的装配孔12a。切削装置10通过使工具旋转轴12向箭头a方向移动而使切削工具20与工件接触，通过使工具旋转轴12向箭头b方向移动而对工件W的外周面进行切削。切削装置10具有通过数值控制来控制工具旋转轴12的旋转量(旋转角度)的功能(分度功能)。
[0025] 图2是切削工具20的俯视图，图3是切削工具20的侧视图，图4是切削工具20的主视图。切削工具20具备刀柄(安装部)21和刀头(刀刃部)22。刀柄21具有安装于工具支架13的刀柄主体(安装部主体)23。工具支架13是用于向加工中心安装切削工具的部件，可以使用市售的部件。
[0026] 刀柄主体23形成为圆柱的圆轴形状，拆装自如地装配于在工具支架13形成的装配孔13a。刀柄21具备在刀柄主体23的前端部一体设置的固定部24。固定部24是用于将刀头22固定的部分，形成为大致半圆柱形状。
[0027] 刀柄主体23的轴心与固定部24的轴心一致。固定部24相比刀柄主体23而形成为大径。切削工具20的刀柄21与工具支架13一起安装成与工具旋转轴12同心的状态。因此，在以下的说明中，对于刀柄21及工具支架13的轴心也标注与工具旋转轴12的轴心相同的标号C2。
[0028] 在刀柄主体23的外周面的一部分形成有以越靠固定部24侧则越接近轴心C2的方式相对于轴心C2倾斜的平坦面23a。与工具支架13的侧面螺合的固定螺栓14的前端抵接于该平坦面23a。通过该固定螺栓14，将刀柄21固定于工具支架13。更具体而言，防止刀柄21相对于工具支架13的脱落，并阻止绕轴心C2的相对旋转。
[0029] 固定部24通过对圆柱体的前端侧的大部分进行切缺而形成为大致半圆柱形状。固定部24的外周面具有半圆形的圆筒面24c和沿着轴心C2平坦地形成的安装面24a。在固定部24的安装面24a形成有用于收容刀头22的凹部24b。该凹部24b形成为与刀头22的平面形状大致同样的形状。
[0030] 图5是刀头22的俯视图。刀头22在俯视观察下形成为三角形形状。刀头22由含有CBN的烧结体等形成。刀头22的一条边作为用于切削工件W的切削刃22a。刀头22收容于固定部24的凹部24b，该切削刃22a比固定部24的前端面稍突出。在刀头22的俯视观察下的大致中心部形成有贯通孔22b，通过将插入于该贯通孔22b的固定螺栓25(参照图2)与固定部24螺合而将刀头22固定。
[0031] 刀头22的各拐角部被修圆成圆角状。切削刃22a由刀头22的一边中的呈直线状地形成的部分构成。切削刃22a的两端(端点Pa、Pb)成为与圆角状部分的交界点。一方的端点Pa成为加工开始时与工件相接的加工开始点Pa’，另一方的端点Pb成为加工结束时与工件相接的加工结束点Pb’(参照图6)。
[0032] 如图4所示，在假定配置于与刀柄21的轴心C2正交的平面上且在该轴心C2处相互正交的第一假想线31及第二假想线32时，固定于固定部24的刀头22的切削刃22a配置在第一假想线31上，且与第二假想线32正交。切削刃22a的长度方向的中心Po配置在第二假想线32上。更详细而言，切削刃22a的长度方向的中心Po位于刀柄21的轴心C2上。第一假想线31及第二假想线32如后所述在用于求出切削刃22a的加工开始点Pa’的位置的正交坐标系中在设定切削刃22a的基准姿势时使用。
[0033] 图6是表示切削工件W的情况的说明图。在进行工件W的切削时，切削工具20的刀头22配置成相对于工件W的轴心C1以规定的偏转角θ倾斜的状态。切削装置10使切削刃22a的一端即加工开始点Pa’与工件W的位于轴心C1的侧方的外周面接触。然后，使刀头22向箭头b方向移动，由此使与工件W接触的接触点在切削刃22a上移动，在接触点到达切削刃22a的另一端即加工结束点Pb’时，使切削刃22a从工件W离开。
[0034] 通过这样的刀头22的动作而以规定的加工范围A切削工件W的外周面。加工范围A中的工件W的切削使用切削刃22a的整个长度进行。因此，能够抑制切削刃22a的磨损、损伤，提高刀头22的寿命。通常的车削加工使用的刀头在多边形的1个拐角部进行切削，因此在工件的外周面形成微细的螺旋状的槽。然而，在本实施方式中，由于通过直线状的切削刃22a进行切削，因此能够抑制该槽的形成。
[0035] 在通过数值控制来进行以上那样的切削加工的情况下，需要在切削装置10侧预先掌握刀头22的位置(姿势)。因此，在切削加工之前，进行在切削装置10中取得刀头22的位置的工序。本实施方式的切削装置10通过求出刀头22的加工开始点Pa’的坐标来掌握刀头22的位置。
[0036] 图7是表示取得切削工具20的加工开始点Pa’的方法的说明图。如前所述，切削工具20的切削刃22a的长度方向的中心Po与刀柄21的轴心C2一致。本实施方式的切削装置10设定以刀柄21的轴心C2为原点的正交坐标系，求出该正交坐标系下的加工开始点Pa’的坐标。具体而言，设定通过轴心C2的水平的X轴和与X轴及轴心C2正交的Y轴。
[0037] 切削工具20的刀头22如图4所示，第一假想线31与X轴一致，第二假想线32与Y轴一致。将此时作为基准姿势(偏转角θ＝0°)，将从该基准姿势开始通过工具旋转轴12的旋转而相对于X轴以规定的偏转角θ倾斜的状态设定为切削姿势。
[0038] 刀头22的偏转角θ是根据工具旋转轴12的旋转量而取得的控制值。从切削刃22a的长度方向的中心Po至加工开始点Pa’的距离d(参照图5)是切削工具20的设计值，因此是已知的值。因此，加工开始点Pa’的XY坐标系下的坐标(x’、y’)可以通过下式(1)、(2)求出。
[0039] x’＝dcosθ…(1)
[0040] y’＝dsinθ…(2)
[0041] 切削装置10将从切削刃22a的长度方向的中心Po至加工开始点Pa’的距离d预先作为参数而存储于控制装置，使用工具旋转轴12的旋转量和距离d来求出加工开始点Pa’的坐标。因此，不需要像以往那样使用刀具预调仪等测定设备从外部测定安装于切削装置的切削工具的刀头的位置，能够更准确地取得刀头的位置。
[0042] 另外，本实施方式的切削工具20具备圆轴形状的刀柄主体23。由此，通过使用工具支架13而能够良好地装配于加工中心的工具旋转轴12。
[0043] 图8是第二实施方式的切削工具的主视图。本实施方式的切削工具20与第一实施方式同样，刀头22的切削刃22a与第二假想线32正交地配置，该第二假想线32与刀柄主体23的轴心C2正交。切削刃22a的长度方向的中心Po配置在第二假想线32上。然而，切削刃22a未配置在第一假想线31上，切削刃22a的中心Po未配置在轴心C2上。切削刃22a在相对于第一假想线31分离了距离e的位置处与第一假想线31平行地配置。
[0044] 图9是表示取得切削工具20的加工开始点Pa”的方法的说明图。切削工具20的刀头22将通过工具旋转轴12的旋转而相对于X轴以规定的偏转角θ倾斜的状态设定为切削姿势。
刀头22的偏转角θ与第一实施方式同样是根据工具旋转轴12的旋转量而取得的控制值。从切削刃22a的长度方向的中心Po至加工开始点Pa”的距离d、及从中心Po至轴心C2的距离e是切削工具20的设计值，因此是已知的值。通过使用这些已知的值，通过运算而能够求出加工开始点Pa”的XY坐标系下的坐标(x”、y”)。
刀头22的偏转角θ与第一实施方式同样是根据工具旋转轴12的旋转量而取得的控制值。从切削刃22a的长度方向的中心Po至加工开始点Pa”的距离d、及从中心Po至轴心C2的距离e是切削工具20的设计值，因此是已知的值。通过使用这些已知的值，通过运算而能够求出加工开始点Pa”的XY坐标系下的坐标(x”、y”)。
[0045] 例如，在图9所示的例子的情况下，通过与第一实施方式同样的方法，利用上述式(1)及(2)求出假定切削刃22a的中心Po配置在轴心C2上时的加工开始点Pa’的坐标(x’、y')。并且，通过下式(3)、(4)能够求出从该Pa’分离了距离e的坐标Pa”(x”、y”)。
[0046] x”＝x’+esinθ…(3)
[0047] y”＝y’-ecosθ…(4)
[0048] 切削装置10将从切削刃22a的长度方向的中心Po至加工开始点Pa”的距离d和从中心Po至轴心C2的距离e预先作为参数而存储于控制装置，使用工具旋转轴12的旋转量和距离d、e来求出加工开始点Pa”的坐标。需要说明的是，加工开始点Pa”的坐标并不局限于使用了以上的式(1)～(4)的计算方法，也可以通过使用了上述的已知的值的其他的计算方法求出。
[0050] 切削工具并不局限于刀头以能够拆装的方式安装于刀柄的结构，也可以是刀头与刀柄一体形成的结构。刀头只要具有直线状的切削刃即可，并不局限于俯视图中的三角形形状。关于刀头的材质也没有限定。但是，优选适用具备为了进行硬旋刮加工所需的硬度等的材料。
[0051] 切削工具可以是刀柄的刀柄主体形成为方轴形状(棱柱形状)的结构。在该情况下，刀头的切削刃相对于方轴的轴心具有规定的关系即可。切削装置并不局限于加工中心，也可以是NC车床等。
[0052] 根据本发明，能够容易地求出切削工具的刀刃部的切削刃的规定位置。
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