專(zhuān)利名稱(chēng)：切削刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于固定在機(jī)床之類(lèi)的加工機(jī)械上的切削刀具，用于在對(duì)其施加切削流體的情況下切削一加工點(diǎn)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于在用于光學(xué)表面的高精度的模芯上進(jìn)行精細(xì)加工的切削刀具。
背景技術(shù)：
歷來(lái)，用切削刀具進(jìn)行的切削加工都是在對(duì)刀具的刀尖部分施加切削流體的情況下進(jìn)行。這是為了冷卻刀具和工件以及沖掉它們上的切屑。對(duì)切削加工來(lái)說(shuō)，重要的是應(yīng)該使切削流體連續(xù)不斷地沖在加工點(diǎn)上。特別是在加工用于光學(xué)表面之類(lèi)的表面的高精度模芯時(shí)情況更加如此，這種加工需要通過(guò)切削形成微米量級(jí)(μm-oder)的精密結(jié)構(gòu)，。也就是說(shuō)，如果在進(jìn)行精密加工時(shí)切削流體不能達(dá)到加工點(diǎn)，切削流體的缺乏可能引起刀具的磨損和崩裂。如果磨損和崩裂了的刀具還在繼續(xù)工作，機(jī)械加工精度就將惡化。
迄今已經(jīng)提出了用于把切削流體供給到刀具的刀尖部分的各種方法。第一種方法是，用一個(gè)布置成靠近切削刀具的噴嘴噴出切削流體。另一種方法是在切削刀具內(nèi)部設(shè)置一個(gè)流體通路，使通路的出口靠近加工點(diǎn)，讓切削流體從出口噴出來(lái)。例如，日本未審查專(zhuān)利公報(bào)10-296506揭示了一種切削刀具，它的噴嘴是可拆裝地固定成靠近切削刀具。日本未審查專(zhuān)利公報(bào)8-25111揭示了一種車(chē)刀，其內(nèi)部成形有一個(gè)切削流體通路。
但是，上述常規(guī)的刀具有以下問(wèn)題。拿專(zhuān)利公報(bào)10-296506中揭示的、靠近刀具布置一個(gè)切削流體噴嘴的常規(guī)方法來(lái)說(shuō)，噴嘴靠近刀具的緊密程度是有限的。還有，由于刀具和加工對(duì)象在加工點(diǎn)互相非常緊密接觸，所以切削流體很難進(jìn)入刀具和加工對(duì)象之間的極窄的空隙。因此，會(huì)出現(xiàn)一種成問(wèn)題的情況，就是切削流體不能連續(xù)不斷地恰當(dāng)?shù)毓┙o到加工點(diǎn)。特別是對(duì)于切削加工微小級(jí)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，切削刀具本身是很小的。即使只是在一剎那間缺少切削流體，也可能引起刀具損壞。所以，需要有更可靠的切削流體供給方法。
再來(lái)看專(zhuān)利公報(bào)8-25111揭示的、在刀具內(nèi)部設(shè)置切削流體通路的另一種常規(guī)方法，很難設(shè)計(jì)和成形切削流體的通路和供給路徑。尤其是對(duì)于快速切削方法的情況而言，其切削刀具是運(yùn)動(dòng)的，需要為切削流體設(shè)計(jì)特殊的結(jié)構(gòu)，這是很成問(wèn)題的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決常規(guī)切削刀具中存在的上述問(wèn)題。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種切削刀具，它能夠用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)把切削流體供給到它的一刀尖或在其刀刃的一刀尖處的一加工點(diǎn)。
為達(dá)到本發(fā)明的上述目的提供一種切削刀具，它包括由包括一切削表面(cutting face)和一側(cè)面(blank face)的多個(gè)表面構(gòu)成的一刀尖，其中，多個(gè)表面中的至少一個(gè)表面上成形有一凹槽形狀。
按照本發(fā)明，對(duì)應(yīng)于一加工點(diǎn)的刀尖由多個(gè)表面和這些表面的棱邊構(gòu)成。凹槽形狀形成在多個(gè)表面中的至少一個(gè)表面上。在從外部把切削流體供給到該有凹槽的表面上時(shí)，切削流體就會(huì)沿著凹槽形狀流動(dòng)。若是把凹槽形狀成形為通向刀尖，那么就能把切削流體引導(dǎo)到刀尖。這樣，就可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)把切削流體可靠地供給到刀具的一刀尖或在一刀尖處的一加工點(diǎn)。
這樣，本發(fā)明的切削刀具能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)把切削流體可靠地供給到刀具的一刀尖或在一刀尖處的一加工點(diǎn)。


在下面參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)充分顯現(xiàn)出來(lái)，各附圖中圖1表示第一實(shí)施例的一切削刀具的示意性結(jié)構(gòu)；
圖2表示第一實(shí)施例的該切削刀具的一刀尖的示意性結(jié)構(gòu)；圖3表示采用一切削刀具的一臺(tái)車(chē)床的示意性結(jié)構(gòu)；圖4表示采用一切削刀具的一臺(tái)快速切削車(chē)床的示意性結(jié)構(gòu)；圖5表示采用這種切削刀具進(jìn)行的切削加工的狀態(tài)；以及圖6表示第二實(shí)施例的一切削刀具的一刀尖的示意性結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
〔第一實(shí)施例〕下面參照各附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。本發(fā)明的第一實(shí)施例的切削刀具可應(yīng)用于車(chē)削和快速切削加工。
如圖1中所示，第一實(shí)施例的一切削刀具10由固定在一刀夾(blade holder)12上的一切削刀片11組成。在圖1中，切削刀片11的一上表面和一前表面分別對(duì)應(yīng)于一切削表面11a和一側(cè)面11b。也就是說(shuō)，圖1中左邊的一刀尖對(duì)應(yīng)于使用時(shí)的一加工點(diǎn)P。側(cè)面11b是一曲面。切削刀片11的、在圖1中的切削表面11a后面的一后表面也是一個(gè)側(cè)面但不是一曲面。切削刀片11是一個(gè)單晶金剛石刀片，可用于進(jìn)行微米量級(jí)的精密切削。
如圖1和2中所示，在加工點(diǎn)P附近，呈網(wǎng)格圖形的諸縱橫交叉的凹槽13成形在切削刀片11的側(cè)面11b上。而且，在諸縱橫凹槽13的某些交點(diǎn)處成形有像水池一樣的凹坑14，這些凹坑在縱橫方向的寬度比凹槽13的其余部分的寬。凹槽13的斷面形狀可以是矩形的、U形的、V形的，不管是什么形狀的，其深度最好是在0.01μm到0.5mm之間。而且，凹槽13的開(kāi)口寬度也最好是在0.01μm到0.5mm之間。設(shè)置凹槽13是為了切削流體能夠依靠毛細(xì)管作用沿著凹槽13流動(dòng)?？梢愿鶕?jù)切削流體的粘度等特性適當(dāng)?shù)剡x擇凹槽13的開(kāi)口寬度而并不限于引起毛細(xì)管作用的寬度。
如圖2中所示，各個(gè)凹槽13的端頭沒(méi)有達(dá)到由切削表面11a和側(cè)面11b的邊緣形成的刀刃E。也就是說(shuō)，諸凹槽13的端頭15和刀刃E之間有一個(gè)平的部分D。所以，凹槽13不會(huì)影響切削精度。平的部分D的寬度應(yīng)該略小于凹槽13的開(kāi)口寬度和深度。只要平的部分具有這樣大小的寬度，它就不會(huì)影響向刀刃E供給切削流體。此外，一平的部分也可以成形在其它棱邊處，即成形在圖2中的左下部。
還有，設(shè)置在凹槽13的交點(diǎn)上的凹坑14是為了留存切削流體。凹坑14的開(kāi)口直徑最好是在0.01μm到0.5mm之間，其深度也最好是在0.01μm到0.5mm之間。圖中把凹坑14的開(kāi)口描繪成圓的，但不限于圓的形狀，只要是能確保所需要的毛細(xì)管作用的任何適當(dāng)形狀均可，諸如橢圓形的、多邊形的等等?？梢杂靡伙w秒(10-15秒)級(jí)激光器(femtosecond laser)之類(lèi)的東西對(duì)金剛石切削刀片進(jìn)行激光脈沖燒蝕加工來(lái)成形那些凹槽13和凹坑14。
圖3和4表示采用本發(fā)明的切削刀具10的一切削機(jī)床的示意性結(jié)構(gòu)。圖3表示出一臺(tái)車(chē)床，它包括一表面工作臺(tái)21、一傳動(dòng)工作臺(tái)22、一工件旋轉(zhuǎn)器23、一切削流體噴嘴24以及一刀具架(tool holder)25。切削刀具10由該刀具架25夾固。用該傳動(dòng)工作臺(tái)22可調(diào)整一工件W的位置。工件W由該工件旋轉(zhuǎn)器23夾固并沿著圖3中的箭頭所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
從布置在切削刀具10附近的切削流體噴嘴24噴出的切削流體以濃霧狀態(tài)噴到切削刀片11上?？梢杂盟幕蛴突牧黧w作為切削流體?？蓪⑶邢髁黧w噴嘴24設(shè)定和布置成能夠使噴出的切削流體沖到在切削刀片11的側(cè)面11b處的加工點(diǎn)P的附近區(qū)域。
圖4表示出一臺(tái)快速切削機(jī)床，它包括一表面工作臺(tái)21、一傳動(dòng)工作臺(tái)22、一切削流體噴嘴24、一工件夾持器26以及一旋轉(zhuǎn)刀具架27。切削刀具10連接于該旋轉(zhuǎn)刀具架27并沿著圖4中的箭頭所示的方向以預(yù)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)?？捎迷搨鲃?dòng)工作臺(tái)22調(diào)整工件W的位置，并且工件W是由工件夾持器26夾持著。從布置在切削刀具10附近的該切削流體噴嘴24噴出的切削流體以濃霧狀態(tài)噴到切削刀片11上?？蓪⑶邢髁黧w噴嘴24設(shè)定和布置成能夠使噴出的切削流體沖到在切削刀片11的側(cè)面11b處的加工點(diǎn)P的附近區(qū)域。
在用上述那樣的切削機(jī)床進(jìn)行切削加工時(shí)，切削刀片11像圖5中所示的那樣接觸于工件W。通過(guò)工件W和切削刀片11的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削。一邊進(jìn)行切削，一邊把切削流體以濃霧狀態(tài)從切削流體噴嘴24噴出并供給到凹的側(cè)面11b上。由于側(cè)面11b是凹的表面，切削流體可被留存在這一表面上。也就是說(shuō)，能夠防止切削流體立刻就流到切削刀片11的其它表面上去。這樣，就能有足夠量的切削流體集留在凹槽13和凹坑14里。而且，由于諸凹槽13呈現(xiàn)縱橫相交的網(wǎng)格形，即使在切削流體只沖到成形有凹槽13的一部分區(qū)域上的情況下，切削流體也能遍及全部網(wǎng)格區(qū)。因此，切削流體能夠遍及整個(gè)側(cè)面11b并達(dá)到刀刃E和加工點(diǎn)P。
由于諸凹槽13和凹坑14成形在側(cè)面11b上，該側(cè)面上可留住某些切削流體。留在凹坑14里的切削流體會(huì)沿著凹槽13流動(dòng)，從而流體可供給到由切削表面11a和側(cè)面11b形成的刀刃E以及供給到加工點(diǎn)P。切削流體可從凹坑14流到凹槽13，因而可避免凹槽13里缺少切削流體。所以，不必把切削流體噴嘴24布置成過(guò)于靠近切削刀具10。因此可把切削流體噴嘴24布置在不會(huì)與切削刀具10和工件W發(fā)生干涉的位置。
如上所述，第一實(shí)施例的切削刀具10的切削刀片11具有設(shè)置在其側(cè)面11b上的諸凹槽13和凹坑14。所以，切削流體可留在凹槽13和凹坑14里并被輸送到刀刃E和加工點(diǎn)P。因此，即使切削流體噴嘴24布置得離開(kāi)加工點(diǎn)P遠(yuǎn)一點(diǎn)，也能確保切削流體供給到加工點(diǎn)P。也就是說(shuō)，不需要在刀具內(nèi)部成形出流體通路和供給路徑。所以，這一實(shí)施例可應(yīng)用于以濃霧狀態(tài)從外部噴射切削流體的常規(guī)切削機(jī)床。由此，可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)把切削流體供給到一刀具的一刀刃以及供給到在該刀具刀刃部分處的加工點(diǎn)。
〔第二實(shí)施例〕下面參照各附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一第二實(shí)施例。該第二實(shí)施例是本發(fā)明在一用于車(chē)削和快速切削加工的切削刀具上的應(yīng)用。
這一實(shí)施例的切削刀片31的外形類(lèi)似于第一實(shí)施例的切削刀片11的外形。與切削刀片11類(lèi)似，切削刀片31具有在刀尖處的一加工點(diǎn)P，而刀尖是由一切削表面31a和一側(cè)面31b相交而形成的。如圖6中所示，側(cè)面31b上成形有一個(gè)凹坑32和多個(gè)從凹坑32通向加工點(diǎn)P的凹槽33。這一第二實(shí)施例旨在把切削流體強(qiáng)烈地供給到加工點(diǎn)P。
與第一實(shí)施例類(lèi)似，凹槽33的橫斷面和凹坑32的開(kāi)口可以是任何形狀的。另一方面，凹坑32的開(kāi)口直徑應(yīng)該大于第一實(shí)施例的凹坑14的開(kāi)口直徑，它最好是在0.1mm到1.5mm之間。各凹槽33是設(shè)計(jì)成使凹坑32和切削刀片31的刀尖部分連通，并且是隨著接近刀尖逐漸變窄。可在刀尖和各凹槽33的端頭之間留下一個(gè)空地兒，并且這個(gè)地方可以是一平的部分。
在把這一實(shí)施例的切削刀具連接于一臺(tái)車(chē)床或快速切削車(chē)床進(jìn)行切削加工時(shí)，切削刀片31與一工件W接觸，其情況如同圖5所示。切削流體被留在凹坑32里，并且由于各凹槽33把凹坑32和加工點(diǎn)P連通，切削流體可沿著凹槽33供給到加工點(diǎn)P。與第一實(shí)施例類(lèi)似，第二實(shí)施例應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)從外部以濃霧狀態(tài)噴射切削流體，并且切削流體可以可靠地供給到加工點(diǎn)P。
如上所述，類(lèi)似于第一實(shí)施例，第二實(shí)施例能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)把切削流體可靠地供給到在刀具的刀刃部分處的一加工點(diǎn)。
以上說(shuō)明的實(shí)施例僅僅是示例性的例子，它們不以任何方式限制本發(fā)明。所以很明顯，在不偏離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)的情況下，可對(duì)本發(fā)明做出各種改進(jìn)和變型。
例如，在上述兩個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)凹槽是成形在切削刀片的側(cè)面上，但是可把它們成形在一切削表面上。再例如，可把第一和第二實(shí)施例中的凹槽形狀有意地施加于一切削刀片的兩個(gè)或多個(gè)表面，也就是把第一實(shí)施例中的網(wǎng)格圖形的諸凹槽施加在一側(cè)面上而將更強(qiáng)化的這些凹槽施加于該切削表面。再例如，用于表示第一實(shí)施例的各附圖表示出各相鄰凹槽13之間的間隔好像是不變的，但是，網(wǎng)格圖形可以做成越接近刀尖部分越細(xì)密。還有，凹槽的深度和寬度也不必是不變的。例如，各圖中所示的凹槽的數(shù)目和相鄰凹槽之間的角度都僅僅是示例性的，它們不以任何方式限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種切削刀具，它包括一刀尖，該刀尖由包括一切削表面和一側(cè)面的多個(gè)表面組成，其中，在所述多個(gè)表面中的至少一個(gè)表面上成形有一凹槽形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形狀的一部分成形為一凹坑部分，該凹坑部分比所述凹槽形狀的其它部分寬。
3.如權(quán)利要求2所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形狀的、除凹坑部分之外的部分成形為把所述刀尖連通于所述凹坑部分。
4.如權(quán)利要求3所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形狀的、除凹坑部分之外的部分成形為隨著通向所述刀尖逐漸變窄。
5.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形狀形成為一縱橫相交的網(wǎng)格圖形。
6.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，在所述凹槽形狀的端部與其上面成形有所述凹槽形狀的該表面的一棱邊之間具有一平的部分。
7.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，其上面成形有凹槽形狀的、諸表面中的至少一個(gè)表面是一凹面。
8.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形狀是成形在一側(cè)面上。
9.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述凹槽形狀能夠以一毛細(xì)管作用方式供給切削流體。
10.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，包含所述刀尖的一部分是用單晶金剛石制成的。
全文摘要
一種由多個(gè)表面和一刀尖部分構(gòu)成的切削刀具(10)，該刀尖由這些表面的棱邊構(gòu)成，在多個(gè)表面中的至少一個(gè)表面上成形有凹槽(13)。該凹槽(13)呈一縱橫相交的網(wǎng)格形，在該網(wǎng)格的某些交點(diǎn)上成形出凹坑部分(14)。還有，在凹槽(13)的諸端頭和由切削表面(11a)和側(cè)面(11b)構(gòu)成的棱邊之間留有一空地。這樣，本發(fā)明提供了一種能夠用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)把切削流體供給到切削刀具的一刀尖或該刀尖處的一加工點(diǎn)的切削刀具。
文檔編號(hào)B23B27/00GK1895823SQ200610103018
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月11日
發(fā)明者藤本章弘, 大柳泰介 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會(huì)社