CN100488679C - 切削刀片、切削刀具、垫板及安装切削刀片的方法 - Google Patents

切削刀片、切削刀具、垫板及安装切削刀片的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用以去屑加工的切削刀片和切削刀具，垫板以及安装上述切削刀片的方法。切削刀片(10)具有基本为圆形的切削刃(14)，该切削刃在切削刀片的上侧面(11)和边缘面(13)之间的过渡段处形成，上侧面(11)包括具有至少一个断屑器部的排屑面(15)，并且边缘面(13)构成余隙面，边缘面连接到切削刀片的下侧面(12)，下侧面(12)包括至少一个突出部或槽，以用于切削刀片的转位，断屑器部设置在距相应切削刃(14)不同的距离处，并且突出部或槽处于刀具的参考线或轴线的相对位置上，以便于将排屑面(15)中的断屑器部定向到所需的位置上，并且断屑器部的数目是突出部或槽数目的倍数。本发明的切削刀具能在小切削深度和小进给时实现更好的断屑效果。

Description

切削刀片、切削刀具、垫板及安装切削刀片的方法
技术领域
本发明涉及一种用以去屑加工的切削刀片、切削刀具和垫板，以及一种安装切削刀片的方法。
背景技术
在金属加工刀具中，经常使用硬质合金等坚硬耐磨材料的圆形切削刀片。但在使用圆形切削刀片过程中产生的一个问题就是这种刀片在刀架内会因操作者和切削力而容易随意扭转。尽管为了将圆形切削刀片锁紧在刀架内，US-A-6,146,060、US-A-5,478,175、US-A-3,383,748和US-A-5,346,336等多个文献都提出了不同的方案。但在断屑形式上，这种刀片仍存在问题。例如在小切削深度和小进给时它们就难于断屑。但在US-A-5,478,175和US-A-3,383,748等文献中提出了具有断屑器的圆形切削刀片，这在不同程度上解决了后者的问题。在US-A-5,346,336中，所示的圆形切削刀片具有五个在余隙面上均匀分隔的小平面。这些小平面构成切削刀片可转位的限定位置。每一小平面均和切削刀片中心轴线形成一个锐角。锁紧螺钉将切削刀片紧固到刀架的卡槽内。后者的圆形切削刀片所存在的问题就是在小切削深度和小进给时难于断屑。
示出了圆形切削刀片的其它文献为JP08—174311和US-A-6164878。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种可避免上述问题的切削刀片。
本发明的另一个目的就是提供一种能够在小切削深度和小进给时断屑的切削刀片。
本发明的另一个目的就是提供一种内置着断屑器部的切削刀片。
本发明的另一个目的就是提供一种刀具和具有可调节断屑器部的切削刀片。
本发明的另一个目的就是提供一种刀具，切削刀片，垫板及其方法，其中切削刀片可以通过简单的方式精确转位。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于去屑加工、用于车削的切削刀片，所述切削刀片具有基本为圆形的切削刃，该切削刃在切削刀片的上侧面和边缘面之间的过渡段处形成，所述上侧面包括具有至少一个断屑器部的排屑面，并且所述边缘面构成余隙面，所述边缘面连接到切削刀片的下侧面，所述下侧面包括至少一个突出部或槽，以用于切削刀片的转位，所述断屑器部设置在距相应切削刃不同的距离处，并且所述突出部或槽处于刀具的参考线或轴线的相对位置上，以便于将所述排屑面中的断屑器部定向到所需的位置上，并且所述断屑器部的数目是突出部或槽数目的倍数。
根据本发明的切削刀具及切削刀片能在小切削深度和小进给时实现更好的断屑效果。
附图说明
下面，参考附图来叙述本发明中的切削刀具实施例，其中：
图1A示出本发明中切削刀片的俯视图；
图1B示出了图1A中切削刀片的侧视图；
图1C示出了图1A中沿线C—D的截面图；
图1D示出了图1A中沿线D的部分放大截面图；
图1E示出了图1A中沿线E的部分放大截面图；
图1F示出了图1A中沿线F的部分放大截面图；
图1G示出了图1A中切削刀片的仰视图；
图2A示出了本发明中垫板的俯视图；
图2B示出了在图2A中沿线B—B的截面图；
图2C示出了根据图2A的垫板立体图；
图3示出了彼此相互配合的切削刀片和垫板的立体图；
图4示出了本发明中刀具的立体图；
图5A、5B和5C示出了本发明中切削刀片的俯视图，和工件进行不同的啮合。
图6A—6C分别以俯视图、侧视图和立体图示出了本发明中用以切削加工的切削刀片的另一个实施例。
图7A—7C分别以俯视图、侧视图和立体图示出了本发明中用以切削加工的切削刀片的另一个实施例。
具体实施方式
图1A—1D中的切削刀片10具有大致圆形形状，且包括上侧面11，下侧面12和大致截锥形的边缘表面13，该表面基本用以连接上侧面11和下侧面12。该切削刀片10的侧面11以栅格形式示出，实际在切削刀片上是看不见的。可以理解，上述栅格是作为高度轮廓线。切削刀片10是单侧的、且具有正向几何结构，即上述边缘面13和上侧面11形成内锐角。上侧面11包括有排屑面15，而上述边缘面13构成了余隙面。上侧面11包括有在切削刀片10周围定位的圆形切削刃14。该排屑面15大致下凹，并从切削刃14处径向向内并向下倾斜，再提升到切削刃平面之上。切削刃14设置在边缘面13和排屑面15之间的交线上，且构成上侧面11的大部分周缘部。边缘面13和一个假想圆锥的一部分相重合。在下侧面12下面，该圆锥的端部和切削刀片的中心线CL1相交。
在所示的实施例中，切削刀片10具有能够容纳紧固螺钉(未示出)的紧固孔17，该螺钉可以将切削刀片10固定到刀架上。
上述排屑面15包括间隔均匀即间隔72°的五个断屑器部18或18A，18B，18C，18D，18E。上述断屑器部的径向最内侧部设置在切削刃14之上。每一断屑器部18相距相关的切削刃14距离不同。每一断屑器部18均包括肋脊19，肋脊19在从距周缘0.02mm处沿曲线路径延伸，进而朝向切削刀片的紧固孔17方向。该肋脊19连续地在朝向紧固孔17的方向上抬升。上述曲线路径可以由和切削刀片周缘半径相同大小的半径来加以限定。该曲线路径的半径中心设置在切削刀片的周缘内。每一断屑器部18均优选地在朝向相邻断屑器的方向上延伸的到相应切削刃14的距离连续增加，即肋脊19和切削刃在朝向相邻断屑器的方向上间距增加。通常，在切削刀片以俯视图示出时，肋脊19或其切线和相应切削刃或其切线形成锐角。从图1D—1E可以看出，在不同截面上排屑面15的最低点位置。距离X表示上述最低点和切削刃14之间的径向距离，分别为1.49mm，0.72mm，在所示实施例中，为0.14mm。肋脊19距相应切削刃14的距离为上述距离X的函数，即肋脊到相应切削刃14的距离在截面上最好是大于X的2倍。而且，上述肋脊19每一侧上的排屑面外表都是可以看见的。
可替换的，上述曲线路径的半径中心可以设置在切削刀片周缘的外侧。而且该路径可以为抛物线形、椭圆形或类似形状。可替换的，肋脊19可以由多个彼此间隔的且具有大致相同断屑功能的突出部构成。而且，可以以均匀间隔例如分别以180°、120°、90°和60°将2—4或6个断屑器部设置在上述上侧面上。具有2—3个断屑器部的粗切削刀片用以进行大切削深度的加工，而具有6个断屑器部的切削刀片用以小切削深度的加工。具有2个断屑器部的粗切削刀片最好是沿切削刃设置有渐进的加固倒角(chamfer)，即在图1A中，在逆时针方向上两个断屑器部之间宽度增加的倒角。当然，切削刀片的直径决定其应用领域。
切削刀片的下侧面12包括多个均匀间隔开即间隔72°的可转位部20或20A，20B，20C，20D，20E，用以切削刀片的转位。每一个槽20A—20E都由径向的延伸槽构成，这些槽的延伸线和切削刀片的中心线CL1相交，每一槽20A—20E均可从余隙面13开始，且由此具有如图1G所示的开口端。可替换的，上述槽可设计为具有一个或者两个封闭端。这些槽的几何结构使切削刀片的强度尽可能小的受到影响，即这些槽内还避免了产生尖角。同时，期望这种槽还能够防止切削刀片相对垫板突出部的有限转动。以俯视图示出切削刀片时，槽20A—20E被大致设置在两个相邻断屑器部的中间。每一槽20在下侧面12的所在平面或平行于下侧面的平面上的宽度均和断屑器部18的两个相邻的径向外端部之间的距离相等或者稍微小一些。在所示的实施例中，上述断屑器部可相对上述可转位部旋转36°。可替换的，在上述下侧面12上可设置突出部而不是槽20A—20E。而且在上述下侧面12上可设置着2—4或6个槽或突出部。切削刀片在下侧面的槽数量最好是和在上侧面的断屑器部数量相同。
在图2A—2C中，示出了根据本发明的垫板21。该垫板21为圆形，且包括对置的第一面22和第二面23，以及中心孔24。该表面22、23为平行的表面，从而形成邻靠在刀片卡槽和切削刀片上的平面。该垫板具有圆柱形的环面25。上述下侧面22的第一面大致平行于第二面或上侧面23。该上侧面23具有突出部或凸台26。该突出部26的大致径向尺寸使其假想延伸线和垫板的中心线相交。该突出部几何轮廓使其可防止相对上述切削刀片的活动配合槽产生甚至是有限的转动。该突出部的截面和上述槽的截面在形状上大致互补，但在高度上稍微有些小于上述槽的高度，以便于避免切削刀片倾斜。可替换的，在上述上侧面23上可以设置2，3，4或6个槽以替代突出部26，而此时在切削刀片的下侧面12上均匀间隔即以180°、120°、90°、72°或60°地设置着2，3，4或6个突出部。
下面参考图3和4，示出了根据本发明的切削刀具30。该切削刀具具有刀架31，作为支撑车削刀具的支承架。该刀具具有容纳切削刀片的卡槽32。该卡槽包括基本上为平面的基座表面33和垂直凸台34、35。每一凸台均具有内凹的上表面，邻靠在切削刀片的边缘面13上。螺纹孔靠近但并不位于上述基座面33的中心上，以便于紧固螺钉以常用方式就能够使切削刀片靠在上述凸台和基座面33上。通过常用方式由紧固螺钉(未示出)将垫板21固定。这样的紧固螺钉具有外螺纹以及内螺纹，用以接纳在垫板固定之后紧固上述切削刀片的其它螺钉。参考图4，每一槽20A—20E均可相对刀具的参考线或轴线CL2定位，将排屑面15上的断屑器部18A—18E定向到所需的位置。该刀具的轴线CL2和刀架边缘31A、31B之间的角度二等分线或者切削刀片的中心线CL1的法线相重合，这些边缘和凸台34、35相连。在铣削刀具中，轴线CL2为刀具的旋转轴线。断屑器部18A—18E的数量为突出部或者槽20A—20E数量的倍数，最好是1，2，3或4倍。
在常用刀架中，可利用根据本发明的垫板来替换现有的圆形垫板。该垫板具有一个带有轴环的中心孔，一个螺钉靠在该轴环上。因而该垫板可手动旋转。切削刀片的下侧面12上的一部分槽20A—20E固定靠在垫板的可转位突出部上，从而将根据本发明的切削刀片放在垫板上。在该位置上，切削刀片和垫板一起连续地旋转，直到断屑器部18A—18E达到所需的位置。这种突出部的所需位置应该尽可能地和刀具轴线CL2并排或平行，以便于在切削刀片靠在垫板上由螺纹拧紧时将突出部上的载荷降为最小。随后，去掉该切削刀片，拧紧螺钉，这样垫板就被固定在所需的位置上。然后再将切削刀片安装在上述位置上，拧紧夹具或其他螺钉或者它们的结合等紧固件。由于切削刀片的断屑器部适于切削刀片下侧面内的槽20A—20E和垫板上的可转位突出部26，因此可将一个新的切削刃转位到合适的位置或替换切削刀片，以和上一磨损的切削刃一样，能够准确地进行断屑。
此外，由于能够进行更加准确的转位，所以能够充分利用上述切削刀片。断屑器部18A—18E能够增大或减小断屑趋势，以便于能够根据垫板和切削刀片初始时如何定位来改变切削力。
因此在进给方向F，在小切削深度ap和/或低进给速度进行车削时，可调节图5A中的断屑器部18A—18E，以获得良好的断屑效果。断屑器部18A—18E设置为靠近圆形切削刃14的活动部分，或尽可能地靠近工件的旋转轴线。这在车削难断屑材料时也是一个优选的位置。在中切削深度和/或中进给速度进行车削时，可调节图5B中的断屑器部18A—18E，以获得良好的断屑效果。断屑器部18A—18E设置为比在图5A中远离上述圆形切削刃14的活动部分，或者远离工件的旋转轴线。在大切削深度和/或大进给速度进行车削时，可调节图5C中的断屑器部18A—18E，以获得良好的断屑效果。断屑器部18A—18E设置为比在图5B中远离上述圆形切削刃14的活动部分，或者远离工件的旋转轴线。一个新的断屑器部在根据图5C的位置上就位，就能够对断屑有利的起作用，这种断屑是处于具有大切削深度的轴向车削中或在进给方向F’即至少部分地在径向方向上实施进给动作的刨削/仿形加工中。在加工具有中间半径的90°角时，使用带有四个断屑器部的切削刀片是很有利的。在加工相邻轴环时，可以对在纵向车削时的相同断屑器部进行调节。以图5A中的位置作为参考(0°)，调节切削刀片的可用间隔在大致40°以内，即0—40°。这种调节间隔的尺寸取决于切削刀片上断屑器部的数量。
图6A—6C中示出了用以去屑加工的单侧切削刀片10’的另一个实施例。该切削刀片由常用垫板或刀片卡槽的基面来支撑。该切削刀片10’为圆形，且包括例如五个在边缘面13’上均匀分布的小平面20’等装置，用以将刀架(未示出)上的切削刀片转位。这些小平面构成上述切削刀片转位的限定位置。每一小平面均和切削刀片的中心轴线形成一???个锐角。该切削刀片10’具有大致圆形的切削刃14’，该切削刃在切削刀片的边缘面13’和上侧面11’之间的过渡段形成。上侧面11’包括排屑面15’，该排屑面具有至少一个断屑器部18’。该边缘面13’构成一个余隙面。上述边缘面13’也可以具有其它的几何结构，例如截面为凹或凸形状或者包括一些槽。上述断屑器部18’设置在到相关切削刃14’不同距离的位置上。参考图4，每一小平面20’均设置在相对刀具参考线或轴线的位置上，以将上述排屑面15’上的断屑器部18’定向到所需的位置上。该切削刀片对每一断屑器部均具有一个小平面，从而相对刀架获得五个固定位置。每一小平面20’在下侧面12’所在平面上的宽度均和在断屑器部18’的两个相邻径向外端之间的距离相同或稍微小一些。
图7A—7C中示出了用以去屑加工的单侧切削刀片10”的另一个实施例。该切削刀片由常用垫板或刀片卡槽的基面来支撑。该切削刀片10”为圆形，且包括例如十个在边缘面13”上均匀分布的小平面20”等装置，用以将刀架(未示出)上的切削刀片转位。这些小平面构成上述切削刀片转位的限定位置。每一小平面均和切削刀片的中心轴线形成一个锐角。该切削刀片10”具有大致圆形的切削刃14”，该切削刃在切削刀片的边缘面13”和上侧面11”之间的过渡段形成。上述边缘面13”也可以具有其他的几何结构，例如截面为凹或凸形状或者包括一些槽。上侧面11”包括排屑面15”，该排屑面具有至少一个断屑器部18”。该边缘面13”构成一个余隙面。上述断屑器部18”设置在到相关切削刃14”不同距离的位置上。参考图4，每一小平面20”均设置在相对刀具参考线或轴线的位置上，以将上述排屑面15”上的断屑器部18”定向到所需的位置上。该切削刀片对每一断屑器部均具有两个小平面，从而使断屑器相对刀架具有两个不同的位置。因而切削刀片相对刀架可获得十个固定位置。每一小平面20”在下侧面12”所在平面上的宽度均比在断屑器部18”的两个相邻径向外端之间的距离小。
因此，本发明涉及一种刀具和切削刀片，可借助于可调节的断屑器部在小切削深度和小进给时断屑，其中切削刀片可精确地转位。而且，所示的切削刀片可使用在常用刀架内，并具有或不具有常用垫板或本发明中的垫板。
尽管本发明的上述实施例涉及一种车削应用，但是本发明还可以应用在铣削刀具上，其中圆形切削刀片设置在刀具的周缘上。这里所示的的切削刀片为右旋设计，但是其几何机构也可为镜像相反的，并为左旋设计。
本发明不仅仅限定于上述的实施例，可在随后权利要求的范围内进行修改。
而且可以想到的是上述切削刀片几何结构也可以进行不同的组合。

Claims (10)

1.一种用于去屑加工、用于车削的切削刀片(10)，所述切削刀片(10)具有基本为圆形的切削刃(14)，该切削刃在切削刀片的上侧面(11)和边缘面(13)之间的过渡段处形成，所述上侧面(11)包括具有至少一个断屑器部(18A—18E)的排屑面(15)，并且所述边缘面(13)构成余隙面，所述边缘面连接到切削刀片的下侧面(12)，所述下侧面(12)包括至少一个突出部或槽(20A—20E)，以用于切削刀片的转位，
其特征在于，所述断屑器部(18A—18E)设置在距相应切削刃(14)不同的距离处，并且所述突出部或槽(20A—20E)处于刀具的参考线或轴线(CL2)的相对位置上，以便于将所述排屑面(15)中的断屑器部(18A—18E)定向到所需的位置上，并且所述断屑器部(18A—18E)的数目是突出部或槽(20A—20E)数目的倍数。
2.如权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刀片为单侧的，并且在排屑面(15)上以均匀间隔设置多个相同的断屑器部(18A—18E)，并且在切削刀片的下侧面(12)上以均匀间隔设置多个相同的突出部或槽(20A—20E)。
3.如权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于，每一断屑器部(18A—18E)均包括有肋脊(19)，所述肋脊在基本朝向切削刀片中心的方向上沿着曲线路径行进，并且所述切削刀片在该切削刀片下侧面上的突出部或槽(20A—20E)的数目与上侧面上的断屑器部(18A—18E)的数目相同。
4.如权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于，当以顶视方式观察切削刀片时，所述突出部或槽(20A—20E)设置在两个相邻断屑器部(18A—18E)的中间。
5.一种用于去屑加工、用于车削的切削刀具，包括刀架(31)、至少一个包括相对的第一面(22)和第二面(23)的圆形垫板(21)，以及至少一个切削刀片(10)，所述刀架带有至少一个具有基座面(33)的刀片卡槽(32)，该切削刀片具有圆形切削刃(14)，该切削刃在切削刀片的上侧面(11)和边缘面(13)之间的过渡段处形成，所述上侧面(11)包括具有至少一个断屑器部(18A—18E)的排屑面(15)，所述边缘面(13)构成余隙面，所述垫板(21)设置在刀片卡槽的基座面(33)和切削刀片(10)之间，所述切削刀具(30)具有将其部件固定在一起的装置，
其特征在于，所述切削刀片为单侧的，并且所述断屑器部(18A—18E)设置在距相应切削刃(14)不同的距离处，并且所述垫板(21)和切削刀片(10)包括至少一对相配合的突出部(26)和槽(20A—20E)，以用于切削刀片的转位，所述相配合的成对突出部和槽设置在相对于刀具的参考线或轴线(CL2)的位置上，以便于将所述排屑面(15)中的断屑器部(18A—18E)定向到所需的相对位置处，并且所述断屑器部(18A—18E)的数目是突出部或槽(20A—20E)数目的倍数。
6.如权利要求5所述的切削刀具，其特征在于，所述切削刀片为单侧的，并且所述刀片卡槽的基座面(33)和垫板的第一面(22)是相互平行。
7.如权利要求5或6所述的切削刀具，其特征在于，在排屑面(15)上以均匀间隔设置多个相同的断屑器部(18A—18E)，并且在切削刀片的下侧面(12)上以均匀间隔设置多个相同的突出部或槽(20A—20E)，并且所述切削刀片在该切削刀片下侧面上的突出部或槽(20A—20E)的数目与上侧面上的断屑器部(18A—18E)的数目相同。
8.如权利要求5或6所述的切削刀具，其特征在于，当以顶视方式观察切削刀片时，所述突出部或槽(20A—20E)设置在两个相邻断屑器部(18A—18E)的中间。
9.一种用于根据权利要求5所述的切削刀具的圆形垫板，设置在刀片卡槽内，以便于在切削刀具中支撑圆形切削刀片，所述垫板(21)包括相对的第一面(22)和第二面(23)以及中心孔(24)，
其特征在于，所述第一面(22)构成邻靠所述刀片卡槽的邻接面，并且该垫板的所述第二面(23)构成邻靠切削刀片的邻接面，并且所述第二面(23)包括至少一个突出部(26)或槽，用于上述切削刀片的转位。
10.一种将切削刀片安装在刀架内以用于去屑加工、用于车削的方法，所述切削刀片(10)具有基本为圆形的基本形状并且包括至少一个切削刃(14)，该切削刃在切削刀片的上侧面(11)和边缘面(13)之间的过渡段处形成，所述上侧面(11)包括具有至少一个断屑器部(18A—18E)的排屑面(15)，并且所述边缘面(13)构成余隙面，所述切削刀具(30)具有将其部件固定在一起的装置，所述切削刀片在其下侧面(12)上具有突出部或槽(20A—20E)，
其特征在于，所述方法包括下列步骤：
提供刀架，其带有至少一个具有基座面(33)的刀片卡槽(32)，
在所述刀片卡槽内设置圆形垫板(21)，所述垫板(21)包括相对的第一面(22)和第二面(23)以及中心孔(24)，所述第一面(22)构成邻靠所述基座面的邻接面，所述第二面(23)包括至少一个突出部(26)或槽，
提供具有多个断屑器部(18A—18E)的切削刀片(10)，所述断屑器部的数目是突出部或槽(20A—20E)数目的倍数，
将所述垫板轻轻拧到所述基座面(33)上，以使该垫板能够被转动，
将所述切削刀片(10)以如此方式定位在所述垫板上，即，将所述切削刀片的下侧面(12)中的其中一个槽(20A—20E)装配到所述垫板的可转位突出部(26)上，
一起连续转动所述切削刀片和垫板，直到断屑器部达到所需的位置，
除去所述切削刀片，并且拧紧螺钉，从而将垫板固定在所需的位置，以及
将所述切削刀片安装在所述位置，并通过紧固装置将切削刀片固定在所述卡槽内。
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