支架、切削工具以及切削加工物的制造方法

技术领域

本公开涉及在对金属等被切削材料进行切削加工时使用的切削工具的支架、切削工具以及切削加工物的制造方法。

背景技术

作为对金属等被切削材料进行切削加工时使用的切削工具，例如已知有专利文献1所记载的切削工具。专利文献1所记载的切削工具具有支架以及切削刀片。支架具有：具有空洞的阀杆、插入到空洞中的作为衰减构件的锤、位于阀杆以及锤之间的O型环、以及堵塞空洞的入口的头。

在头的前端部安装有具有切削刃的切削刀片。在使切削刃的前端部的从阀杆端面突出的突出量L比阀杆的直径D大的情况下，包含钢材的阀杆的刚性低，因此在支架容易产生阀杆的径向上的振动，加工精度变差。支架的振动能够通过在阀杆内收容固有频率与阀杆不同的锤并使阀杆和锤以不同的振动频率振动而减少。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2020/049167号

发明内容

本公开中的不限定的一例的支架具有：主体，为沿着中心轴从第一端面延伸到第二端面的棒形状，且具有从所述第一端面朝向所述第二端面延伸的凹部；锤，位于所述凹部内；环状的弹性构件，与所述凹部的内周面抵接；以及盖体，从所述第一端面侧被压入所述凹部。所述凹部的所述内周面具有：第一区域，位于所述第一端面侧，能够与所述盖体抵接；以及第二区域，位于比所述第一区域更靠所述第二端面的附近的位置，能够与所述弹性构件抵接。所述弹性构件在所述第二区域内与所述内周面抵接，并相对于所述内周面将所述锤固定。所述第二区域的表面粗糙度大于所述第一区域的表面粗糙度。

附图说明

图1是表示本公开的未被限定的实施方式中的切削工具的立体图。

图2是图1所示的切削工具的俯视图。

图3是图2的III-III线向视剖视图。

图4是图3的第一端面侧的放大图。

图5是图3的第二端面侧的放大图。

图6是变形例1的支架的第二端面侧的放大图。

图7是变形例2的支架的第一端面侧的放大图。

图8是表示未被限定的一例中的切削加工物的制造方法的一个工序的概略图。

图9是表示未被限定的一例中的切削加工物的制造方法的一个工序的概略图。

图10是表示不限定的一例中的切削加工物的制造方法的一个工序的概略图。

具体实施方式

以下，使用附图对作为本公开的一例的实施方式的支架、切削工具以及切削加工物的制造方法进行详细说明。其中，以下参照的各图为了便于说明，仅将说明实施方式所需的主要构件简化表示。因此，支架以及切削工具能够具备参照的各图所示的任意的结构构件。此外，各图中的构件的尺寸并不忠实地表示实际的结构构件的尺寸以及各构件的尺寸比率等。

(切削工具)

图1是表示实施方式1所涉及的切削工具10的立体图。图2是表示切削工具10的俯视图。切削工具10是在沿着图1的X轴方向延伸的圆棒状的支架1的前端侧安装有头2的工具。在头2安装有切削刀片(以下，称为刀片)3。

切削工具10例如是车削工具，作为具体例，可举出外径加工用的工具、内径加工用的工具、开槽加工用的工具以及切割加工用的工具等。切削工具10也可以是工具侧旋转的铣削工具。在以下的说明中，将切削工具10的、头2所处的一侧称为前端侧，将与前端侧相反的一侧称为后端侧。

(支架)

图3是图2的III-III线向视剖视图。图4是图3的第一端面侧的放大图。图5是图3的第二端面侧的放大图。

如图3所示，切削工具10的支架1具有主体11、盖体12、第一弹性构件14以及固定构件16。作为支架1的材质，可举出不锈钢等钢、铸铁以及铝合金等。特别是在这些材质中使用钢的情况下，能够提高支架1的韧性。以下，对各构件进行详述。

主体11的外观也可以是沿着X轴方向延伸的圆棒状，头2侧的第一端面11a以及后端侧的第二端面11b分别是中央部开口的构造。主体11在内部具有从第一端面11a朝向第二端面11b并沿着支架1的中心轴(轴心)L(沿着X轴方向)延伸的贯通孔11c。

贯通孔11c由位于第一端面11a侧的大径部11d和与大径部11d相连且朝向第二端面11b延伸的小径部11e构成。大径部11d相当于从第一端面11a朝向第二端面11b延伸的凹部。贯通孔11c通过对圆柱状的由上述材质构成的基材进行穿孔而设置。

小径部11e的内径比大径部11d的内径小。大径部11d以及小径部11e分别为圆筒形状，与小径部11e相比，大径部11d为薄壁。在图2中，大径部11d为支架1的大致2/3的长度，小径部11e为支架1的大致1/3的长度，但大径部11d与小径部11e的长度之比并不限定于该情况。

在大径部11d内收容有盖体12、锤13、第一弹性构件14以及固定构件16。

盖体12从主体11的第一端面11a被压入大径部11d内，将形成于第一端面11a的开口封闭。作为盖体12的材质，可举出钢、铸铁以及铝合金等。如图4所示，盖体12呈具有第一孔12c的大致圆筒形状，以使轴心与中心轴L一致的状态被压入大径部11d内。盖体12具有凸缘部12a、凹部12b、第一孔12c以及突起部12d。

凸缘部12a被设置为在盖体12的前端侧的外周部向径向的外侧突出。通过凸缘部12a与第一端面11a抵接，限制盖体12进入主体11的内部。在盖体12的与头2对置的端面设置有锯齿。凹部12b从盖体12的与头2对置的端面的中央部朝向后端侧设置成圆孔状。在凹部12b插入头2的后述的筒状的突起部24。

环状的第二弹性构件15介于凹部12b与突起部24之间。第二弹性构件15例如是O型环或弹簧，作为材质，可举出NBR(acrylonitrile butadiene rubber)、AU(polyesterurethane rubber)等橡胶、合成树脂等。突起部24经由第二弹性构件15与凹部12b密接。突起部12d被设置为从盖体12的后端侧的端面朝向后端突出，呈以中心轴L为中心轴的圆筒形状。第一孔12c使轴心与中心轴L一致地从凹部12b朝向第二端面11b侧延伸，并贯通突起部12d。

返回图3，锤13为了减少沿着支架1的径向产生的支架1的振动而收容于主体11。锤13是衰减构件。锤13呈具有第二孔13c的大致圆筒形状，在大径部11d内以轴心与中心轴L一致的状态与盖体12相邻地配置。锤13以与大径部11d的内周面之间稍微具有间隙的状态被收容在大径部11d内。

作为锤13的材质，可举出高速钢(high-speed steel)、超硬合金以及金属陶瓷等高刚性材料。作为超硬合金的组成，例如可举出WC-Co、WC-TiC-Co以及WC-TiC-TaC-Co。WC-Co通过在碳化钨(WC)中加入钴(Co)的粉末并烧结而生成。WC-TiC-Co是在WC-Co中添加碳化钛(TiC)而成的。WC-TiC-TaC-Co是在WC-TiC-Co中添加碳化钽(TaC)而成的。

此外，金属陶瓷是使金属与陶瓷成分复合而成的烧结复合材料。具体而言，作为金属陶瓷，可举出以碳化钛(TiC)或氮化钛(TiN)等钛化合物为主成分的金属陶瓷。

锤13具有凹部13a、凹部13b以及第二孔13c。凹部13a在锤13的前端侧的端面的中央部设置成圆孔状。凹部13b在锤13的后端侧的端面的中央部设置成圆孔状。第二孔13c被设置为连通凹部13a和凹部13b。在第二孔13c中插入有供冷却剂在内部流通的流通管19。

作为流通管19的材质，例如可举出金属以及树脂。作为金属，例如可举出铜、钢、不锈钢以及铝。作为树脂，例如可举出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及聚氯乙烯。作为冷却剂，例如可举出油性型、非活性极压型、以及活性极压型的切削油等非水溶性油剂、乳液型、水溶型以及溶液型的切削油等水溶性油剂。

如图5所示，在贯通孔11c的大径部11d内，在锤13的后端侧配置有固定构件16。固定构件16经由第一弹性构件14将锤13相对于大径部11d的内周面进行固定。固定构件16呈具有供流通管19插入的空洞部的大致圆筒形状，以轴心与中心轴L一致的状态配置于大径部11d内。

作为固定构件16的材质，例如可举出金属以及树脂。作为金属，例如可举出铜、钢、不锈钢以及铝。作为树脂，例如可举出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及聚氯乙烯。

固定构件16具有突起部16a和凹槽16b。突起部16a被设置为从固定构件16的与锤13对置的端面的中央部朝向锤13突出，呈圆筒形状。凹槽16b在与大径部11d的内周面对置的固定构件16的外周面沿周向环绕一周地设置。

在固定构件16的凹槽16b嵌入有第一弹性构件14。第一弹性构件14例如是O型环，也可以具有与第二弹性构件15相同的材质。

如图4所示，在将环状的第三弹性构件17外嵌于锤13的凹部13a的内侧的状态下，插入盖体12的突起部12d。此外，如图5所示，在将环状的第四弹性构件18外嵌于凹部13b的内侧的状态下，插入固定构件16的突起部16a。第三弹性构件17以及第四弹性构件18也可以具有与第二弹性构件15相同的材质。

第三弹性构件17在盖体12的突起部12d的外周面与锤13的凹部13a的内周面之间被压溃，由此，锤13的前端侧通过该反作用力而固定于盖体12(参照图4)。而且，第四弹性构件18在固定构件16的突起部16a的外周面与锤13的凹部13b之间被压溃，由此锤13的后端侧固定于固定构件16(参照图5)。其结果，盖体12、锤13以及固定构件16被一体化。如图4所示，第一孔12c与第二孔13c连接，流通管19的前端部进入第一孔12c内。

第一弹性构件14与贯通孔11c的大径部11d的内周面接触，通过被压溃而产生的反作用力，将与固定构件16一体化的锤13相对于内周面固定。换句话说，锤13通过由通过被压入主体11而固定于主体11的盖体12和经由第一弹性构件14固定于主体11的固定构件16来保持两端部，从而相对于主体11固定。

如图3所示，主体11的第二端面11b的开口的直径与小径部11e的直径大致一致。冷却剂从该开口注入小径部11e。该开口由栓20封闭。所注入的冷却剂通过流通管19，在加工时从后述的头2的喷出部23喷出。

如图4以及图5所示，贯通孔11c的大径部11d的内周面位于大径部11d的前端侧，具有供盖体12抵接的第一区域A和位于大径部11d的后端侧并供第一弹性构件14抵接的第二区域B。第二区域B的表面粗糙度大于第一区域A的表面粗糙度。在本实施方式中，沿着中心轴L的方向上的表面粗糙度，相比于第一区域A，在第二区域B更大。作为表面粗糙度，可举出基于JISB 0601：2001的算术平均粗糙度(Ra)、最大高度(Rz)、十点平均粗糙度(Rz

算术平均粗糙度(Ra)是在从粗糙度曲线沿着其平均线的方向仅抽取基准长度，在该抽取部分的平均线的方向取X轴，在纵倍率的方向取Y轴，用y＝f(x)表示粗糙度曲线时，用微米(μm)表示通过下式(1)求出的值。在本公开中，使平均线与中心轴L一致。

Ra＝1/l∫

最大高度(Rz)是从粗糙度曲线沿着其平均线的方向仅抽取基准长度，在粗糙度曲线的纵倍率的方向上测定该抽取部分的峰顶线与谷底线的间隔，用微米(μm)表示该值。

十点平均粗糙度(Rz

随着表面粗糙度变大，凹凸的程度变大。使大径部11d的内周面的表面粗糙度变化的方法并不限定于特定的方法。例如，也可以通过改变形成大径部11d时的钻头的加工条件、变更用于加工的钻头来改变表面粗糙度。

为了提高第一弹性构件14与大径部11d的内周面的密接性，减少第一弹性构件14的位置偏移，形成大径部11d，以使得第二区域B的表面粗糙度大于第一区域A的表面粗糙度。由此，在第二区域B中凹凸的程度大，因此第一弹性构件14容易卡止于第二区域B的凹凸，第一弹性构件14与大径部11d的内周面密接而难以移动。

因此，固定构件16在沿着中心轴L的方向(轴向)以及与沿着中心轴L的方向交叉的方向(径向)中的任一方向上，都能够将锤13良好且牢固地固定在大径部11d内。通过将锤13牢固地固定在主体11的内部，锤13良好地吸收主体11的径向的振动，有效地减少振动。

在本公开中，为了使盖体12的压入容易且难以松动，在压入盖体12的第一区域A中形成贯通孔11c，以使得不具有将第一弹性构件14牢固地固定的程度的凹凸程度的、比第二区域B小的表面粗糙度。由此，第一区域A的凹凸的程度小且光滑，因此盖体12的压入容易，被压入的盖体12不晃动，与贯通孔11c的内周面密接，难以松动。

盖体12具有能够与大径部11d的第一区域A抵接的外周面，外周面的表面粗糙度也可以与第一区域A的表面粗糙度相同。在本实施方式中，在沿着中心轴L的方向上，外周面的表面粗糙度也可以与第一区域A的表面粗糙度相同。根据上述结构，被压入大径部11d的盖体12的位置在第一区域A不易偏移。

支架1的主体11具有外侧面，外侧面的表面粗糙度也可以为第一区域A的表面粗糙度以下。在沿着中心轴L的方向上，外周面的表面粗糙度可以与第一区域A的表面粗糙度相同。根据上述结构，主体11的外侧面的凹凸的程度小，光滑，外观良好。

(变形例1)

图6是变形例1的支架1的主体11的第二端面侧的放大图。在变形例1的主体11的大径部11d的第二区域B中，形成有沿着中心轴L延伸的螺旋形状的槽11f。根据上述结构，第一弹性构件14卡止于由第二区域B的螺旋形状的槽11f产生的凹凸，在第二区域B，其位置不易偏移。

槽11f的深度也可以比沿着第一弹性构件14的中心轴L的截面中的与中心轴L正交的方向的尺寸小。在槽11f的深度大于与中心轴L正交的方向的尺寸的情况下，有可能第一弹性构件14进入槽11f而锤13与大径部11d的内周面抵接。当锤13与大径部11d的内周面抵接时，锤13吸收支架1的振动的防振效果降低。根据上述结构，由于槽的深度小于与中心轴L正交的方向的尺寸，因此锤13难以与大径部11d的内周面抵接。

(变形例2)

图7是变形例2中的支架1的前端侧的放大图。与图4比较可知，第一区域A中的大径部11d的内径比第二区域B中的大径部11d的内径大(参照图5)。即，在大径部11d的内周面，在第一区域A与第二区域B之间具有台阶11g。根据上述结构，第二区域B中的大径部11d的内径小于第一区域A中的大径部11d的内径，因此锤13的振幅变小，锤13的运动进一步减少。通过台阶11g，在盖体12向大径部11d压入时，盖体12的X轴方向的移动减少。

(头)

如图1～图3所示，头2具有呈大致圆柱形状的安装部21和被设置为从安装部21的前端面向X轴方向突出且呈多面体状的装配部22。安装部21以轴心与支架1的中心轴L一致的状态安装于支架1的前端部。在安装部21的支架1侧的端面设置有锯齿。设置于安装部21的锯齿与形成于上述盖体12的前端侧的端面的锯齿嵌合。在这些锯齿嵌合的状态下，使用螺钉(未图示)等将头2安装于支架1。

在安装部21的前端面设置有具有开口部且从该开口部喷出冷却剂的喷出部23。在安装部21的后端侧的端面的中央部，以朝向盖体12突出的状态设置有突起部24。突起部24的前端部与喷出部23连接(未图示)。如上所述，突起部24的内部空间经由盖体12的第一孔12c与流通管19的内部空间连通。注入到小径部11e的冷却剂经由流通管19在突起部24内流动，在加工时从喷出部23朝向被切削材料喷出。

在从Z轴方向俯视装配部22的情况下的Y轴方向的一方的端部设有凹袋22a。凹袋22a具有载置刀片3的底面的座面(未图示)和与刀片3的两个侧面抵接而被约束的约束侧面。刀片3的形状并不限定于特定的结构。例如，刀片3的形状也可以是棒形状、多边板形状或多棱柱形状的结构。在本实施方式中，如图1所示，刀片3为菱形板状。

刀片3的菱形状的一角被切开，形成切削刃3a。作为刀片3的材质，可举出超硬合金以及金属陶瓷等。刀片3的材质的超硬合金以及金属陶瓷也可以具有与上述锤13的材质的超硬合金以及金属陶瓷相同的组成。在刀片3的中央部设置有贯通孔，将菱形的底面载置于座面，在该贯通孔中插通螺钉并螺纹固定于座面，由此将刀片3固定于凹袋22a。

(切削加工物的制造方法)

接下来，使用附图对实施方式的切削加工物的制造方法进行说明。图8是表示未被限定的一例中的切削加工物103的制造方法的一个工序的概略图。图9是表示未被限定的一例中的切削加工物103的制造方法的一个工序的概略图。图10是表示不限定的一例中的切削加工物103的制造方法的一个工序的概略图。

切削加工物103是通过对被切削材料101进行切削加工而制作的。在实施方式中，作为切削加工例示外径加工。实施方式中的切削加工物103的制造方法包括以下的工序。即，

(1)使被切削材料101旋转的工序，

(2)使上述实施方式所代表的切削工具10与正旋转的被切削材料101接触的工序，

(3)使切削工具10离开被切削材料101的工序。

更具体而言，首先，如图8所示，使被切削材料101绕轴D向D1方向旋转。此外，通过使切削工具10向D2方向移动，使切削工具10相对地靠近被切削材料101。接下来，如图9所示，使切削工具10的切削刃3a与被切削材料101接触，对被切削材料101进行切削。

此时，能够通过一边使切削工具10向D3方向移动、一边切削被切削材料101来进行外径加工。然后，如图10所示，通过使切削工具10向D4方向移动，使切削工具10远离被切削材料101。

在图8中，在固定轴D并且使被切削材料101旋转的状态下使切削工具10靠近。此外，在图9中，通过使刀片3的切削刃3a与正旋转的被切削材料101接触来切削被切削材料101。此外，在图10中，在使被切削材料101旋转的状态下使切削工具10远离。

如上所述，在本实施方式中，锤13的位置偏移减少，因此主体11的径向的振动被锤13良好地吸收，有效地减少主体11的振动。

在实施方式的制造方法中的切削加工中，通过移动切削工具10，使切削工具10与被切削材料101接触。进而，通过移动切削工具10，使切削工具10远离被切削材料101。然而，实施方式的制造方法并不限定于该情况。

例如，在(1)的工序中，也可以使被切削材料101靠近切削工具10。而且，在(3)的工序中，也可以使被切削材料101远离切削工具10。在持续切削加工的情况下，只要反复进行保持使切削工具10旋转的状态并使刀片3与被切削材料101的不同部位接触的工序即可。

作为被切削材料101的材质的代表例，可举出碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁以及非铁金属等。

以上，基于各附图以及实施方式对本公开所涉及的发明进行了说明。但是，本公开所涉及的发明并不限定于上述的各实施方式。即，本公开所涉及的发明能够在本公开所示的范围内进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包括在本公开所涉及的发明的技术范围内。

换句话说，应当注意的是，本领域技术人员容易根据本公开进行各种变形或修改。此外，应注意这些变形或修改包括在本公开的范围内。例如，在上述实施方式中，对切削工具10的支架1为圆棒状的情况进行了说明，但支架1也可以为方棒状。

-附图标记说明-

1 支架

11 主体

11a 第一端面

11b 第二端面

11c 贯通孔

12 盖体

12d突起部

13锤

13a、13b凹部

14第一弹性构件

15第二弹性构件

17第三弹性构件

18第四弹性构件

16固定构件

16a突起部

16b凹槽

2头

21安装部

22装配部

22a凹袋

3刀片

3a切削刃

10切削工具

A第一区域

B第二区域。