CN102300660A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减少主体部及切削头的报废量、并且能够减少切削加工时的振动的切削工具。切削工具(100)在阳螺纹部(32)及阴螺纹部(11)之间夹入了由刚性比超硬合金低的钢构成的高精度螺丝衬(20)。由此能够防止阳螺纹部(32)及阴螺纹部(11)相互接触，从而减少阳螺纹部(32)的螺纹牙(33)及阴螺纹部(11)的螺纹牙(12)缺损。另外，由于钢的刚性低于超硬合金，因此通过在阳螺纹部(32)及阴螺纹部(11)之间夹入高精度螺丝衬(20)，能够缓冲切削头(30)对于主体部(10)的振动。

Description

切削工具

技术领域

本发明涉及主体部与切削头间可装卸的切削工具，尤其涉及能够减少主体部及切削头的报废量、并且能够减少切削加工时的振动的切削工具。

背景技术

以往，作为受加工中心等驱动而旋转、对被切削材料进行切削加工的切削工具，已知有一种是由超硬合金构成的。由超硬合金构成的切削工具与由高速工具钢构成的切削工具相比，刚性大，挠曲少，因此在切削加工的加工精度方面更有利。

然而，超硬合金与高速工具钢相比，韧性低，刀刃容易缺损。因此，由超硬合金构成的整体式(刀柄一体型)的切削工具在每次刀刃缺损时都要更换整个切削工具，致使切削工具的报废量大，很浪费。

对此，已知有一种连结式切削工具，其由超硬合金构成的切削头能够与由超硬合金构成的主体部之间进行装卸。这种连结式切削工具能够在刀刃缺损时只更换切削头而对主体部进行再利用，因此与整体式的切削工具相比能够减少报废量。

譬如日本实用新型登录第3132125号公报中公开了一种连结式切削工具，是在螺纹孔11(阴螺纹部)中旋入螺纹杆21(阳螺纹部)，而该螺纹孔11设置在由钨钢(超硬合金)构成的刀杆10(主体部)的顶端，该螺纹杆21从由钨钢构成的刀具头20(切削头)的底端突出，由此将刀杆10与刀具头20相互连结。

专利文献1：日本实用新型第3132125号公报(图3等)

然而，上述以往的连结式切削工具的主体部及切削头双方都由超硬合金构成，因此将主体部与切削头连接的阳螺纹部或阴螺纹部的螺纹牙容易因振动导致的冲击而发生缺损。而当阳螺纹部或阴螺纹部的螺纹牙发生缺损时，就要更换有缺损螺纹牙的主体部或切削头，因此减少报废量的效果不佳。而且连结式切削工具与整体式相比，切削工具整体的刚性降低，因此切削加工时容易发生切削头的振动。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题，目的在于提供一种切削工具，在采用主体部与切削头间可装卸的结构时，既能减少主体部及切削头的报废量，又能减少切削加工时的振动。

技术方案1的切削工具是在形成于主体部或切削头任一方的端部的阴螺纹部安装刚性比超硬合金低的高精度螺丝衬，并且将在主体部或切削头另一方的端部形成的阳螺纹部与该高精度螺丝螺合，由此将主体部与切削头之间固定。这样，由于在由超硬合金构成的阳螺纹部及阴螺纹部之间夹入了刚性比该超硬合金低的高精度螺丝衬，因此能够防止阳螺纹部及阴螺纹部相互接触，从而减少阳螺纹部及阴螺纹部的螺纹牙缺损。结果减少了由螺纹牙缺损导致的主体部及切削头的更换频度，能够减少主体部及切削头的报废量。

再有，通过将刚性比超硬合金低的高精度螺丝衬夹在阴螺纹部及阴螺纹之间，能够利用高精度螺丝衬来缓冲切削头对于主体部的振动。结果是能够减少切削加工时的振动。

不过，高精度螺丝衬过去是安装在用铝压铸件或树脂等比高精度螺丝衬更软的材料形成的阴螺纹上，目的在于修补或防止因反复使用而导致的阴螺纹的磨损。而技术方案1的特征在于将高精度螺丝衬安装在形成于由比高精度螺丝衬更硬的超硬合金构成的主体部或切削头任一方的阴螺纹部。即，技术方案1能够通过将比阳螺纹部及阴螺纹部更软的高精度螺丝衬夹入阳螺纹部及阴螺纹部之间来实现上述效果。

技术方案2的切削工具是在技术方案1的切削工具的基础上，用具有规定刚性的钢来构成高精度螺丝衬，因此能够将阳螺纹部与高精度螺丝衬紧密牢固地固定。从而，能够进一步减少切削加工时切削头的振动。

附图说明

图1(a)是构成本发明一实施例的切削工具的主体部的侧视图，(b)是高精度螺丝衬的侧视图，(c)是切削头的侧视图。

图2是切削工具的侧视图。

图3是表示切削试验的试验结果的曲线图。

(符号说明)

100 切削工具

10 主体部

11 阴螺纹部

20 高精度螺丝衬

30 切削头

32 阳螺纹部

O 轴心

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的较佳实施例。首先结合图1说明本发明一实施例中的切削工具100的各部分结构。图1(a)是构成本发明一实施例的切削工具100的主体部10的侧视图，图1(b)是高精度螺丝衬20的侧视图，图1(c)是切削头30的侧视图。其中，图1(a)是以剖视方式来表示主体部10的阴螺纹部11，图1(b)则为了简化而示意地表示高精度螺纹衬，同时以剖视方式来表示高精度螺丝衬20的局部(图1(b)上侧)。

如图1(a)所示，主体部10由将碳化钨(WC)等加压烧结后形成的超硬合金构成。另外，主体部10形成为以轴心O为中心轴的圆柱状，在一侧的端部(图1(a)左侧)凹入设置有阴螺纹部11，在该阴螺纹部11的内周刻着阴螺纹。该阴螺纹是用高精度螺丝衬专用的手用丝锥刻制的，在本实施例中，阴螺纹的螺纹牙12的螺纹内径为6.04mm，阴螺纹的螺纹牙12的最大有效径为5.596mm，最小有效径为5.520mm。

如图1(b)所示，高精度螺丝衬20是由截面为菱形的不锈钢线构成的螺旋状部件。另外，高精度螺丝衬20能够安装到阴螺纹部11，在本实施例中，其最大自由外径(高精度螺丝衬20插入阴螺纹部11之前的外径)为6.62mm，最小自由外径为6.36mm，最大内径为4.294mm，最小内径为4.134mm，自由圈数为7.125。

如图1(c)所示，切削头30由将碳化钨等加压烧结后形成的超硬合金构成。切削头30具有对被加工物进行切削加工的刀刃部31和凸出设置在该刀刃部31的一侧端部(图1(c)右侧)的阳螺纹部32，在该阳螺纹部32的外周刻着阳螺纹。另外，阳螺纹能够与高精度螺丝衬20螺合，在本实施例中，阳螺纹的标称值为M5×0.8，标称长度为7.50mm。

以下结合图1(a)到图1(c)说明切削工具100(参照图2)的连结方法。具体是，首先用专用工具(图中未示)将高精度螺丝衬20安装到阴螺纹部11。然后将形成于切削头30上的阳螺纹部32插入阴螺纹部11。此时，通过使阳螺纹部32与已安装在阴螺纹部11的高精度螺丝衬20螺合，就使切削头30固定到主体部10上。

以下结合图2说明切削工具100的整体结构。图2是切削工具100的侧视图。图2是以剖视方式表示阴螺纹部11、高精度螺丝衬20及阳螺纹部32。

如图2所示，切削工具100为连结式的立铣刀，利用从加工中心等加工机械(图中未示)传递的旋转力对被加工物进行切削加工。主体部10通过夹具(图中未示)安装在加工机械上，加工机械的旋转力经过夹具传递到主体部10。进而，该旋转力传递到与主体部10连结的切削头30，由此利用在切削头30上形成的刀刃部31进行切削加工。

此处，切削工具100在阳螺纹部32及阴螺纹部11之间夹入了由刚性比超硬合金低的钢构成的高精度螺丝衬20。由此能够防止阳螺纹部32及阴螺纹部11相互接触，从而减少阳螺纹部32的螺纹牙33及阴螺纹部11的螺纹牙12缺损。结果，能够减少因阳螺纹部32的螺纹牙33及阴螺纹部11的螺纹牙12缺损导致的主体部10及切削头30的更换频度，从而减少主体部10及切削头30的报废量。

另外，由于钢的刚性低于超硬合金，因此通过在阳螺纹部32及阴螺纹部11之间夹入高精度螺丝衬20，能够缓冲切削头30对于主体部10的振动。再有，由于高精度螺丝衬20是由具有一定程度以上的刚性的钢构成的，因此能够将阳螺纹部32牢固地固定在高精度螺丝衬20上。从而，能够进一步减少切削加工时切削头30的振动。由此能够减少在刀刃部31上形成的刀刃的缺损，因此能够延长切削头30的使用寿命，减少切削头30的报废量。

本发明的特征在于，高精度螺丝衬20是安装在由超硬合金构成的主体部10上，而该超硬合金的刚性比用钢构成的高精度螺丝衬20更高。即，本发明通过在阳螺纹部32及阴螺纹部11之间夹入刚性比阳螺纹部32及阴螺纹部11低的高精度螺丝衬20，能够获得上述效果。

以下结合图3说明切削试验的试验结果。图3(a)及图3(b)是表示切削试验的试验结果的曲线图，图3(a)表示用本发明的切削工具100进行试验的试验结果，图3(b)表示用以往的切削工具进行试验的试验结果。这种试验是用上述结构的切削工具在下述的各种条件下对被加工物进行侧面切削加工，并对作用于切削工具的切削阻力进行测定。而图3(a)及图3(b)是以纵轴为切削阻力、横轴为加工时间的曲线图，Fy表示沿切削工具的进给方向作用的水平分力(进给分力)，Fx表示沿垂直于进给分力的方向作用的垂直分力(主分力)，Fz表示沿切削工具的轴向作用的轴向分力(背分力)。即，主分力、进给分力及背分力是将切削阻力沿相互正交的x轴、y轴以及z轴方向分解的分力。

而切削试验的各种条件为：被切削材料为SUS304，加工机械为立式加工中心，冷却剂为水溶性冷却剂，切削速度为150m/min，旋转速度为4800转/分，进给速度为2000mm/min，进给量为0.07mm/t，切入深度为15mm，切入宽度为1mm。

另外，在切削试验中采用了本实施例中说明的将切削头30经过高精度螺丝衬20与主体部10连结的切削工具100(圆弧立铣刀φ10×R1)以及切削头直接与主体部连接的切削工具(以下称为“以往品”)。不过，以往品具有与本发明相同结构的切削头30、和具有阴螺纹部的主体部，该阴螺纹部上形成了能够与该切削头30螺合的阴螺纹。另外，本发明的主体部10与以往品的主体部的不同点仅在于，阴螺纹部能够与阳螺纹部螺合(即，是与阳螺纹相同的M5×0.8)，其它结构则相同。

如图3(a)及图3(b)所示，根据切削试验的试验结果，本发明及以往品的背分力Fz的平均值均为-400N。另外，本发明的主分力Fx的平均值是-1150N，而以往品则是-1000N。而本发明及以往品的进给分力Fy的平均值均为-1650N。

另一方面，本发明的背分力Fz的振幅平均值是60N(即Fz＝-400±60N)，而以往品则是140N(即Fz＝-400±140N)。另外，本发明的主分力Fx的振幅平均值是100N(即Fx＝-1150±100N)，而以往品则是250N(即Fx＝-1000±250N)。而且，本发明的进给分力Fy的振幅平均值是130N(即Fy＝-1650±130N)，而以往品则是210N(即Fy＝-1650±210N)。

如上所述，本发明与以往品相比，进给分力Fy以及背分力Fz的平均值相同，没有差别。另外本发明的主分力Fx的平均值比以往品的主分力Fx的平均值要小150N，比以往品的主分力Fx的平均值减小15％。

而本发明的背分力Fz的振幅平均值比以往品的背分力Fz的振幅平均值要小80N，是以往品的背分力Fz的振幅平均值的约43％。另外，本发明的主分力Fx的振幅平均值比以往品的主分力Fx的振幅平均值要小150N，是以往品的主分力Fx的振幅平均值的约40％。而且本发明的进给分力Fy的振动平均值比以往品的进给分力Fy的振幅平均值要小80N，是以往品的进给分力Fy的振幅平均值的约62％。即，可以确定，无论是哪个方向的切削阻力，切削阻力的振幅都减小，切削加工时的振动减轻。这是因为本发明在阴螺纹部11上装了高精度螺丝衬20，能够利用高精度螺丝衬20来缓冲切削头30的振动。

即，通过如本实施例的切削工具100那样在由超硬合金构成的阳螺纹部32及阴螺纹部11之间夹入由刚性比阳螺纹部32及阴螺纹部11低的钢构成高精度螺丝衬20，能够减轻切削加工时发生的振动。

以上基于实施例说明了本发明，但本发明不受上述实施例的任何限定，显然可以在不脱离本发明的宗旨的范围内作各种改良变形。

譬如，上述实施例中所举的数值只是例子，当然还可以采用其它的数值。

还有，上述实施例中是将本发明运用于立铣刀，但不限于立铣刀，譬如亦可用于钻头、丝锥等切削工具。另外，亦可用于不重磨式车刀，这种不重磨式车刀具有由超硬合金构成且刻有阴螺纹的夹具、由超硬合金构成且刻有阴螺纹的刀头、以及安装到刻在夹具上的阴螺纹上的高精度螺丝衬，用由超硬合金构成的阳螺纹将刀头固定在夹具上。

另外，在上述实施例中，高精度螺丝衬20是用不锈钢构成的，但不一定限于不锈钢，亦可用其它的钢或磷青铜等刚性低于超硬合金的材料构成。

还有，在上述实施例中，对于在主体部10上凹入设置阴螺纹部11并且在切削头30上凸出设置阳螺纹部32的情况进行了说明，但不一定限于这种结构，亦可以在主体部10上凹入设置阳螺纹部并且在切削头30上凸出设置阴螺纹部。

另外，在上述实施例中，是从切削头30的后端凸出设置刻有阳螺纹的阳螺纹部32，但不一定限于这种结构，亦可以在切削头30的一侧的端部形成阳螺纹部。不过在这种场合，高精度螺丝衬要形成能够与阳螺纹部螺合的尺寸，并且主体部的阴螺纹部要形成能够安装该高精度螺丝衬的尺寸。

另外，在上述实施例中，刻在阳螺纹部32上的阳螺纹是右旋螺纹，但不一定限于这种结构，刻在阳螺纹部的阳螺纹亦可以是左旋螺纹。即，阳螺纹只要根据切削头的切削方向(螺纹对于切削头的切削阻力而紧固的方向)刻制即可。

Claims (2)

1.一种切削工具，具有由超硬合金构成的主体部以及由超硬合金构成的切削头，该切削头可脱卸地安装在该主体部的顶端且对被加工物进行切削加工，其特征在于，

还具有：阳螺纹部，该阳螺纹部形成于所述主体部及所述切削头中一方的端部并且在外周刻有阳螺纹；

阴螺纹部，该阴螺纹部形成于所述主体部及所述切削头中另一方的端部并且在内周刻有阴螺纹；

螺旋状的高精度螺丝衬，该高精度螺丝衬安装在所述阴螺纹部且其刚性比超硬合金低，

通过将阳螺纹部与所述高精度螺丝衬螺合，将所述切削头固定在所述主体部。

2.如权利要求1所述的切削工具，其特征在于，所述高精度螺丝衬由钢构成。

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