CN100415421C - 刀片镶刃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种刀片镶刃，用于嵌固到一盘状或条状刀具主体(30、36)上，它有一个前面(10、22)，在所述前面上在至少一侧连接一凸的端面(11)，前面弧形的沿角度尺寸＞90°和≤180°延伸的棱边构造成切削刃(12)。按本发明，在前面的弧形切削刃上，或者是连接一个基本上垂直于前面或最多相对于前面的垂线倾斜4°的直线切削刃(14)，或者是连接一个凹形棱边(24)。

Description

刀片镶刃
本发明涉及一种刀片镶刃(Schneideinsatz，切削嵌件)，用于嵌固到一尤其用于铣削曲轴的盘状或条状刀具主体内，包括一个前面，在至少一侧，优选在对置侧，在所述前面上分别连接一个凸的端面，它们沿角度尺寸＞90°和≤180°延伸的弧形棱边构造成切削刃。
本发明还涉及一种铣刀，它有多个侧面嵌固的切削刀具。
前言所述的刀片镶刃在曲轴外铣时用于加工轴颈上的底切(Unterstich)。这种应用情况例如在EP 0 830 228 B1内借助盘状外铣刀作了说明，盘状外铣刀被驱动为使切削加工以超过160m/min的切削速度实施。为此，不仅曲轴而且外铣刀旋转运动。为了加工旋转运动的工件的圆柱形外表面，在曲轴的情况下为了加工轴颈轮廓，使用切向嵌固的刀片镶刀，按EP 0 830 228 B1的教导它们有基本上矩形的上表面，它沿周侧以各自的主切削刃为界。四个侧面与之连接，它们各公共的棱边构成副切削刃。此上表面在相邻主切削刃构成刃角的区域内应当有削平面或缩入，它在两个相邻主切削刃的区域内延伸，以及在刀片镶刃切向装入时，在由侧面构成的有效前倾面与由上部矩形面构成的有效后面之间相交成一个75°至95°的角度，所以有效的前角在-5°与+15°之间。为了加工曲轴肯定需要两种不同的刀片镶刃，其中沿径向嵌固的刀片镶刃使用于加工底切，以及切向嵌固的刀片镶刃使用于加工轴颈。
由现有技术还已知一些刀具，它们在所谓车-拉削法(
Figure C20048001923900041
-Verfahren)或车-车-拉削法(Dreh-
Figure C20048001923900042
-Verfahren)中用作车刀。对于车-拉削，一个直线的车-拉削刀具沿径向进给到要加工的旋转刀具上。对于车-车-拉削，在一个盘形刀架的分圆圆周上设多个彼此相继的刀片镶刃，它们逐步连续地沿盘圆周的第一段添加。这种刀具沿分圆圆弧沿径向摆动到旋转运动的工件上，如在EP 0 313 644 B1或EP 0 286 771 A1中所介绍的那样。在这些条状或盘状的刀具上还使用两种几何上不同类型的刀片镶刃用于轴颈加工和底切加工。
还已知为了精确地遵守要加工的曲轴或其他旋转运动工件期望的尺寸，在安装刀片镶刃时为了切削宽度的定向使用调整块以及为了避免压入在刀片镶刃的支座内使用淬火的垫块。刀片镶刃、调整块和垫块可以装在小盒内，小盒固定在盘状或条状刀架上。
切削越柔和，亦即机床运行越平稳，铣刀的加工越经济。这尤其可以这样达到，即令刀具有尽可能大数量的有效切削刃。例如在DE100 27 945 A1中介绍了一种盘式铣刀，其中，切向嵌固的刀片镶刃按轴向斜角为15°至35°，优选地20°至30°设置。切向嵌固的刀片镶刃最后部的刃角逆铣削方向观察处于垂直于盘铣刀旋转方向的直线上，这条直线离随它之后沿径向嵌固的那个刀片镶刃最前部的刃角的距离≤5mm，优选地≤2mm，直至负值。通过使用有多个可先后使用的切削刃的所谓转位式刀片，可以显著降低刀片镶刃的成本；例如上述径向或切向嵌固的刀片镶刃分别有四个可用的切削刃。若一个刀片镶刃可用的切削刃磨损，必须更换这些刀片镶刃，这样做的前提是这两种需要的刀片镶刃类型相应的仓库管理。
本发明的目的是提供一种刀片镶刃，它的使用可能性得到扩展。
为达到此目的建议了一种按权利要求1的刀片镶刃。按本发明，前言所述的刀片镶刃在一个或多个弧形切削刃上或者是连接一个基本上垂直于支承面、最多相对于支承面的垂线倾斜4°的直线切削刃，或者是连接一个凹形的棱边。用于安装夹紧螺钉的固定孔按第一种实施形式可以贯穿前面；在这种情况下刀片镶刃规定用于侧面嵌固。按第二种实施形式，固定孔贯穿与直线切削刃连接的顶面，所以此刀片镶刃可以切向嵌固。上述直线切削刃或凹形棱边用于切屑破碎。按本发明的另一种设计，在所述的凹弯的棱边上可连接一个直线延伸的切削刃用于加工圆柱形外表面，尤其曲轴的轴颈表面。优选在一个铣刀上使用多个侧面嵌固的刀片镶刃，其中总是交替地彼此相继地设置一个包括弧形棱边和与之连接的直线棱边的刀片镶刃和一个包括弧形棱边和与之连接的凹形棱边及另一个直线延伸的刀片镶刃。第一个刀片镶刃的直线棱边与第二个刀片镶刃的凹形棱边处于同一个平面内，由此得到突出的优点是，规定用于底切加工的切削刃数量可以倍增，因为刀片镶刃除了有一个直线延伸的切削刃用于加工圆柱形外表面外，还附加地有一个设计为弧形的用于加工底切的切削刃面。
为了使弧形的切削刃更加稳定，按本发明的另一项设计，此切削刃有一倒棱(Fase，刃带)，倒棱按倒角0至20°，优选按10°设置，和/或，倒棱有宽度为0.1mm至0.25mm，优选0.12mm，和/或，倒棱朝前面的方向以宽度为0mm结束。优选地，所述的弧形切削刃的曲率半径为1.0至2.5mm，尤其1.4mm。
若在此弧形切削刃的后面设一凹的棱边，则按本发明的另一项设计它的曲率半径小于弧形切削刃的曲率半径。按一种具体的实施形式，凹形棱边的曲率半径选择为0.6mm。与一个和它连接的直线切削刃相结合，凹形棱边满足一种分屑槽的功能。
按本发明另一项设计，与弧形切削刃和/或与直线延伸的切削刃相邻接的前倾面段按正的前角设置，优选地从0°至20°，尤其为10°。为了在此范围内能够使排出的切屑最佳地成形，与切削刃邻接的前倾面分别设计为切屑成形槽，亦即在设计用于构成正的前角的斜降的侧面上在一个远离切削刃的区域内连接一个上升的侧面，通过它使切屑向上弯曲并导致破断。
按照本发明的另一项设计，不仅有用于加工底切的弧形切削刃而且有用于加工轴颈的直线切削刃的刀片镶刃，在中央区可以分别有垂直于前面设置的平的侧面，它们以渐增的距离朝前面收缩，其中，优选地与这些侧面邻接的斜降面设计为用于被直线延伸的切削刃切下的切屑的导屑台。所述的平的侧面与另一些支承面相结合构成用于刀片支座的支承面，它们使垫块成为多余。
下面借助附图说明按本发明的刀片镶刃以及配备有这种刀片镶刃的铣刀的其他优点和实施形式。其中：
图1按现有技术已知的径向或切向嵌固的刀片镶刃的示意图以及用多个这种刀片镶刃加工的切削轮廓；
图2按本发明的刀片镶刃第一种实施形式的透视图；
图3同样用透视图表示本发明的第二种实施形式；
图4按图2和3的刀片镶刃示意图以及用它们可制成的切削轮廓；
图5-7按图2的刀片镶刃不同视图；
图8按图7的视图中放大详图；
图9-11按图3的刀片镶刃不同视图；
图12按图11的局部详图；
图13配备有按图1至12的刀片镶刃的铣刀局部视图；
图14按本发明的刀片镶刃另一种实施形式的透视图；以及
图15配备有按图14的刀片镶刃的铣刀局部视图。
按图1的刀片镶刃1是本发明的出发点。这种刀片镶刃有一个前面，从前面出发到对置的平行面连接一个凸的端面，它们的弧形棱边设计为切削刃。这种刀片镶刃在侧面和与切向嵌固的刀片镶刃2交替地嵌固在一刀架上，例如铣刀盘上。为了达到精确地遵守要加工的曲轴期望的尺寸，在安装转位式刀片时为了切削宽度的定向使用所谓的调整块3和为了避免压入在转位式刀片的支座内使用淬火的垫块4。在图1的左边给出所造成的切削图或型面轮廓。
按本发明的第一种实施形式，刀片镶刃有一个前面，它两侧过渡为一个设计为凸的端面11，端面11的侧棱边设计为切削刃。当然，这些切削刃不是如在按图1的刀片镶刃1中那样倾斜地延伸，而是过渡为一个基本上垂直于支承面或相对于支承面的垂线最多倾斜4°的直线棱边14或过渡为一个沿刀片镶刃的宽度延伸的台阶。前面被一固定孔15贯穿，其中，所涉及的通孔通过整个刀片镶刃延伸(见图6)。固定孔的两侧以及平行于由表面11构成的上和下棱边地设两侧的隆凸16，它们的边棱可利用于加工外壳凸缘(Hüllbund)。由图5至8给出此刀片镶刃的其他详情。此刀片镶刃设计为不仅相对于纵轴线而且相对于横轴线镜面对称，所以作为各自端面11的边界提供了四个切削刃12。切削刃12的曲率半径为1.0至2.5mm，优选1.4mm。一个在0°至10°之间，优选在3°至4°之间相对于前面12的垂线倾斜的棱边14与之连接，棱边14沿刀片镶刃后侧的整个宽度延伸。如图5所示，切削刃12设置为相对于刀片镶刃的纵向中心线或一条与之平行的线成一角度为0°至20°，优选a＝10°。切削刃12以及还有棱边14设有倒棱17，它们按倒角为0°至25°，优选10°设置，以及有一均匀的倒棱宽度为0.1mm至0.25mm，例如0.12mm。在切削刃12和棱边14的后面连接前倾面区，它由一个用于构成正的前角的斜降的侧面18和由一个用于切屑成形和用于切屑破碎的上升侧面19组成。倒棱17与在隆凸16的切削刃上的倒棱一样分别在弯曲的切削刃的端侧趋近于0(是附图标记20)。在中部区，刀片镶刃分别在狭窄的侧棱处有平的表面21，它们用作刀片支座的支承面。此外由图b可以看出，刀片镶刃除侧面21外在构成前倾面的侧面18、19的区域内向后倾斜一个角度b为0°至10°。
图3和9至12表示本发明的另一种实施方案。这种刀片镶刃有一平的前面22，从前面起在中央区向后延伸与之成直角布置的侧面23，它们向后渐缩。这些侧面23用作刀片支座的支承面。设计为弧形的端面11以切削刃12为界，它的半径有1.0mm至2.5mm，优选1.4mm，与按图2的刀片镶刃的切削刃12的切削刃半径一样大小。在此切削刃12上连接凹形棱边24，在按图3的实施例中起分屑的作用以及它按圆形槽的形式沿刀片镶件的整个宽度延伸。所述凹形棱边的半径设计为比切削刃12的半径小得多。与此凹形棱边连接，向后延伸一个直线切削刃直至刀片镶刃的端部。此直线延伸的切削刃用于加工圆柱形外表面，尤其曲轴的轴颈表面，后面对此还要详述。沿棱边12、24和25设倒棱26，倒棱按一个角度从0°至20°，优选按一角度10°倾斜，以及有一宽度为0.1至0.25mm，优选0.12mm。倒棱朝前面22的方向在地点27趋近于0。与切削刃12、24和25或倒棱26连接，按一个正的前角设一斜降的侧面28，它在后侧过渡为一上升的侧面29，所以表面区28和29构成一个切屑成形槽。固定孔或连续的通孔16在上部有一个锪孔，用于容纳夹紧螺钉的钉头，其中，通孔36有一宽度c，它允许穿过夹紧螺钉的杆。如图3和10所示，棱边12、24和25向后按一个角度d倾斜，此角度≤3°。按图3和9至12的刀片镶刃同样在侧面装入刀架内，例如外铣刀内，如由刀具主体30的局部视图可看出的那样。在这种安装方式中，凹形棱边24用作断屑器，它促使从直线切削刃25以及凸的切削刃12切下的切屑破断。由图13还可以看出，总是交替地在盘状刀架30上嵌固按图3的刀片镶刃31和按图2的刀片镶刃32。这些在一侧彼此相继的刀片镶刃31和32定位为，使刀片镶刃32的棱边14和刀片镶刃31凹形棱边24在切削图内重合。其结果是，由于较小的前角、更好地分屑并由此每个刀片较小的切削力，使上面安装了刀架30的机床的切削特性明显地轻柔和得到相应的改进。与还通过垫块33支承的刀片镶刃32不同，刀片镶刃31不需要垫块，因为对于一个刀片支座而言已存在足够大的支承面(在所有的四侧)。刀片镶刃31替代按现有技术需要的在俯视图中为正方形的切向嵌固的刀片镶刃，与之相比其优点是，它有附加的用于加工底切的切削刃，所以在采用刀片镶刃31和32时总共存在双倍这么多的用于底切加工的切削刃。刀片镶刃31和32在铣刀上优选地选择的这种交替排列仅出自于位置的原因，因为按图3的刀片镶刃有比较大的位置需求，因此不可能如刀片镶刃31和32交替时那样互相紧密地彼此相继成排。当然，刀片镶刃31不需要垫块以及也不需要调整块，所以可以省去相应的零件。刀片镶刃31有四个切削刃12和四个切削刃25，可以通过相应地旋转刀片镶刃使它们可以分别得到利用。刀架30表示为外铣刀；然而，刀片镶刃31与刀片镶刃32相结合同样可以在内铣刀上或在用于车-拉削或车-车-拉削的条状刀具上使用。
图4在左边表示用刀片镶刃31和32可造成的型面。刀片镶刃32借助调整块13定位。
图14表示的实施形式涉及一种刀片镶刃，它的固定孔贯穿表面35，表面35作为上表面分别与棱边14相连。这种刀片镶刃鉴于一种相对于和此表面34平行的中面设计为有镜面对称性，因而可以用作转位式刀片。
图15表示一种铣刀36，它配备有刀片镶刃33和34。它的优点与按图13所示的铣刀已说明的一致。

Claims (13)

1. 刀片镶刃，用于嵌固到一用于铣削曲轴的盘状或条状刀具主体(30、36)内，此刀片镶刃有一个前面(10、22)，在至少一侧，在所述前面上连接一个凸的向后指向的端面(11)，它们沿角度尺寸＞90°和≤180°延伸的弧形棱边构造成切削刃(12)，所述切削刃同时作为切削面的分界线，该分界线垂直于所述前面定向，其特征为：在弧形切削刃(12)上，或者是连接一个基本上垂直于前面或最多相对于前面的垂线倾斜4°的直线切削刃(14)，或者是连接一个凹形棱边(24)。
2. 按照权利要求1所述的刀片镶刃，其特征为：用于安装一夹紧螺钉的固定孔贯穿前面(10、22)，从而可将刀片镶刃(31)侧向地嵌固到刀具主体(30)内。
3. 按照权利要求1所述的刀片镶刃，其特征为：用于安装一夹紧螺钉的固定孔贯穿连接在直线切削刃上的顶面(35)，从而刀片镶刃(34)通过一个可沿径向插入刀具主体(36)内的夹紧螺钉得以固定。
4. 按照权利要求1至3之一所述的刀片镶刃，其特征为：弧形切削刃(12)有一倒棱(17、26)，倒棱按倒角0°至20°设置，和/或倒棱有宽度为0.1至0.25mm，和/或倒棱朝前面的方向以宽度为0mm结束。
5. 按照权利要求1所述的刀片镶刃，其特征为：弧形切削刃(12)的曲率半径为1.0mm至2.5mm。
6. 按照权利要求1所述的刀片镶刃，其特征为：凹形棱边(24)的曲率半径小于弧形切削刃(12)的曲率半径。
7. 按照权利要求6所述的刀片镶刃，其特征为：凹形棱边(24)的曲率半径为0.3mm至1mm。
8. 按照权利要求1所述的刀片镶刃，其特征为：在凹形棱边(24)上连接一直线延伸的切削刃(25)，用于加工圆柱形外表面。
9. 按照权利要求1所述的刀片镶刃，其特征为：在凹形棱边(24)上连接一直线延伸的切削刃(25)，用于加工曲轴的轴颈表面。
10. 按照权利要求1所述的刀片镶刃，其特征为：与弧形切削刃(12)和/或与直线延伸的切削刃(25)邻接的侧面(18、28)按正的在0°至20°之间的前角设置。
11. 按照权利要求9或10所述的刀片镶刃，其特征为：在中央区设置分别垂直于前面(22)的平的侧面(23)，它们以渐增的距离朝前面(22)收缩。
12. 按照权利要求11所述的刀片镶刃，其特征为：与所述垂直于前面(22)的平的侧面(23)邻接的斜降的侧面(29)构成为用于被直线延伸的切削刃(25)切下的切屑的导屑台。
13. 铣刀，它有多个按照权利要求1至12之一所述侧面嵌固的刀片镶刃(31、32)，其中总是交替地彼此相继地设置一个包括弧形切削刃(12)和与之连接的直线切削刃(14)的刀片镶刃(32)和一个包括弧形切削刃(12)和与之连接的凹形棱边(24)和另一个直线延伸的切削刃(25)的刀片镶刃(31)。
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