CN100537085C - 金属切削刀具 - Google Patents

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Abstract

一种金属切削刀具(10)，其具有固定在刀杆(14)的刀槽(16)中的可转位的切削刀片(12)。切削刀片包括两个相对的侧面(24)、在它们之间延伸的周边表面(26)，以及多个切削部分(32)。周边表面(26)具有多个对接部分(28)，各对接部分(28)位于一个假想规则多边形的侧边的一部分上。多个切削部分(32)从该假想多边形中向外延伸出来，其数量等于多边形侧边的数量。各对接部分(28)位于两个切削部分(32)之间。刀杆(14)包括有刀槽(16)，切削刀片(12)便固定在刀槽中，并且周边表面(26)在两个对接部分(28)处通过刀槽(16)的两个支撑壁(20)而相接，支撑壁(20)固定在刀杆(14)上并形成为刀杆(14)的整体部分。

Description

金属切削刀具
技术领域
本发明涉及用于车削、开槽、切断和车螺纹操作的具有包括多条切削刃的可转位刀片的金属切削刀具。
背景技术
这类金属切削刀具在本领域中是众所周知的。美国专利No.4320996公开了一种能够生产出窄槽的切刀。这种刀具包括有刀杆，在其一个侧面中具有凹腔，切削刀片可设于其中并通过与刀杆螺纹式接合的中心螺钉而被夹紧。刀片为三角形的，并设有可容纳在凹腔中的突起的三角形中央部分，而刀片的其余部分从刀杆中侧向地伸出以供切削用。由于刀片具有突起的中央部分，因此它是单向切削式刀具，也就是说，如果该刀片如美国专利4320996所示地那样设计用于右削式刀具，那么它就只能用于右削式刀具。
美国专利No.4169690公开了一种用于重负载性能的可转位刀片。切削刀片具有多条从中央主体部分中向外延伸的切削刃。刀片被夹紧臂从侧面或从顶部处固定在刀杆的凹穴中。夹紧臂的存在使得刀杆结构变得更加复杂。
美国专利No.5308197公开了一种机加工装置，其包括具有凹穴件的刀杆，凹穴件安装在刀杆上以固定刀片。刀片具有安装部分和多个臂。安装部分的定位面承靠在凹穴件的一对定位面上。凹穴件使得装置的生产和使用更加复杂。其它的缺点包括限制了切削深度的夹紧系统。
美国专利No.3613197公开了一种可转位且可反面使用的车螺纹用或开槽用刀片。它包括可在其下方切削刃处与刀片相接合的刀片支撑。刀片支撑通过螺纹拧在刀具主体上，并在使用中与切削臂相接合，这便限制了切削深度。
美国专利申请出版物No.2001/0022123A1在其一个实施例(见图2)中介绍了一种固定件，其中具有四条切削刃的切削刀头在三个间隔开的位置10′，10＂和10＂′处安放在固定件上。在该申请中指出，切削刀头在原理上还在第四位置10＂＂处与固定件接触，在用于预期目的的使用期间，切削刀头受到了一定力的作用，使得刀头不再在位置10＂＂处安放在固定件上。这意味着在原理上切削刀头安放得不稳固。切削刀头在使用前处于四点接触的一个位置中，而在使用期间将运动到三点接触的另一位置处。这显然是不利的，因为这意味着切削刃的位置发生了变化，因此其位置未被明确地限定。
本发明的一个目的是提供一种主要用于开槽、切断和车削操作的新型金属切削刀具，其包括具有多条切削刃的可转位的切削刀片，其中切削刀片可用于左削式或右削式切削操作，并且能够显著地减轻上述困难和缺点。
本发明的另一个目的是提供一种金属切削刀具，其中切削刀片被有效地固定在明确限定的位置处，不需要使用外部夹紧装置。
发明内容
根据本发明，提供了一种金属切削刀具，包括：
可转位的切削刀片，其包括两个相对的侧面，以及在它们之间延伸并具有通过这些侧面的旋转对称的刀片轴线的周边表面；周边表面具有多个对接部分，各对接部分位于一个具有多条侧边的假想规则多边形的侧边的一部分上，多个切削部分从该假想多边形中向外延伸出来，这些多个切削部分的数量等于该假想多边形的侧边的数量，各切削部分均具有在两个相对侧面之间且沿着周边表面的厚度延伸的切削刃，各对接部分位于两个切削部分之间；和
刀杆，其包括有刀槽，切削刀片便固定在刀槽中，并且周边表面仅在两个对接部分处相接，该刀槽包括与第一对接部分相接的下方支撑壁，以及与第二对接部分相接的上方支撑壁；下方支撑壁和上方支撑壁均固定在刀杆上并形成为刀杆的整体部分。
根据本发明，上方支撑壁和下方支撑壁在它们之间形成了一个锐角α。
根据一个特定的应用，该锐角α为36°。
根据本发明的一个优选实施例，切削部分在切削刀片的侧视图中大致为三角形。
在本发明的一项优选应用中，该切削刀具是用于开槽、切断和车削的刀具。
根据本发明的一个优选实施例，切削刀片在与刀片轴线平行的方向上具有变化的宽度尺寸。
切削刀片优选具有三种宽度尺寸，即切削部分处的第一宽度尺寸D1、切削刀片的大致中心区域处的第二宽度尺寸D2，以及切削刀片的所有其它区域处的第三宽度尺寸D3。
另外，第二宽度尺寸D2优选大于第一宽度尺寸D1，而第一宽度尺寸D1优选大于第三宽度尺寸D3。
还优选的是，具有第二宽度尺寸的切削刀片的大致中心区域在切削刀片的侧视图中为多边形的形式，因而在各侧面上均形成了突起多边形。
通常来说，该假想多边形具有与刀片轴线重合的多边形轴线。
如果需要的话，该突起多边形相对于刀片轴线与假想多边形形成了一定的角度偏置。
根据本发明的一个优选实施例，所述规则的假想多边形是规则的假想五边形；切削刀片具有五个对接部分，各对接部分靠在该假想的规则五边形的侧边的一部分上；五个切削部分以规则的间隔相互隔开；所述突起多边形为突起五边形，各突起五边形具有比假想五边形更小的表面积，各突起五边形相对于假想五边形形成一定的角度偏置。
根据本发明，刀槽包括底面，下方和上方支撑壁从该底面中大致直立地延伸，该底面与切削刀片的给定突起多边形相接。
根据本发明，切削刀具还包括用于将刀片固定在刀槽中的螺钉，该螺钉延伸穿过刀片通孔，并与底面中的螺纹容纳孔螺纹式接合；刀片通孔在两个相对的侧面之间延伸。
根据本发明，该刀片通孔在突起多边形之间延伸。
根据本发明的该优选实施例，操作用的第一和第二对接部分将切削刀片分成两个部分。
另外，根据本发明的该优选实施例，第一部分包括操作用的切削部分以及处于该操作用的切削部分两侧的两个切削部分，而第二部分包括两个相邻的切削部分。
附图说明
为了更好地进行理解，下面将参考附图并仅通过示例来介绍本发明，在图中：
图1是根据本发明的金属切削刀具的透视图；
图2是根据本发明的刀杆的透视图；
图3是图1所示金属切削刀具的侧视图；和
图4是图1所示切削刀片的侧视图。
具体实施方式
首先来看图1-3，图中显示了根据本发明的金属切削刀具10。金属切削刀具10包括具有刀片轴线A的切削刀片12和刀杆14，其中切削刀片12固定在刀杆14的刀槽16(16′，16＂)中。切削刀片12通过对由碳化物粉末如碳化钨制成的硬金属体进行成型压制和烧结来生产。然而，切削刀片12也可通过注射模制来生产。刀杆14可由机器钢或其它硬质材料制成。如图2所示，刀杆14具有两个刀槽16，其中刀槽16′用于右削式切削操作，而刀槽16＂用于左削式切削操作。切削刀片12将在下文中详细地介绍，其可用于左削式和右削式切削操作，并且能够固定在任一刀槽16′，16＂中。刀片轴线A是旋转对称轴线，切削刀片12围绕着该轴线具有五重旋转对称性。
刀槽16包括底面18、从底面18上大致直立地延伸出来的下方支撑壁20，以及同样从底面18上大致直立地延伸出来的上方支撑壁22。在上方支撑壁22和下方支撑壁20之间形成了一个锐角α。根据一项具体的应用，该锐角α为36°，并具有一定的制造公差。下方支撑壁20和上方支撑壁22与底面18形成一体。
再来看图4。切削刀片12包括两个相同的相对侧面24以及在它们之间延伸的周边表面26。由于侧面24是相同的，因此将只介绍其中的一个，然而应当理解，另一侧面具有相同的结构。周边表面26具有五个对接部分28和五个等距隔开的切削部分32。这五个对接部分28均位于一个假想的规则五边形36(在图3中以虚线示出)的侧边34的一部分上，并且相互间通过给定的切削部分32间隔开。
切削刀片12的各切削部分32是三角形的，并从切削刀片12的假想的规则五边形36中向外延伸。在各切削部分32的径向最外侧部分处，在前刀面40和后刀面42的交接处形成了切削刃38，前刀面40处于切削部分32的前侧41处，而后刀面42处于切削部分32的后侧43处。切削部分32的前侧41和后侧43并不是径向地朝向。如图所示，切削刃38比对接部分28在径向上更远离刀片轴线A。前刀面40和后刀面42位于周边表面26上。操作用的切削部分32′从刀杆14的端面44(在图3中以短虚线示出)中伸出来以切削工件(未示出)。操作用的第一对接部分28′与下方支撑壁20对接，而操作用的第二对接部分28＂与上方支撑壁22对接。显然，操作用的第一和第二对接部分28′，28＂在它们之间形成了一个基本上等于角α的角。除了操作用的第一和第二对接部分28′，28＂之外，周边表面26上没有其它部分与刀杆14形成接触。操作用的第一和第二对接部分28′，28＂将切削刀片12分成两个部分。第一部分包括操作用的切削部分32′和处于该操作用的切削部分32′的两侧的两个切削部分32。第二部分包括两个相邻的切削部分32。
如图所示，各侧面24均具有处于中央的向外突起的部分，其形式为具有平坦表面50的突起五边形46。各突起五边形46的平坦表面50相互平行。突起五边形46的平坦表面50的表面积小于假想五边形36的表面积。突起五边形46的表面50与刀槽16的底面18相接。突起五边形46还围绕着刀片轴线A相对于该假想五边形形成了一定的角度偏置，使得突起五边形46的给定侧边52与刀杆14的端面44共面。这就使得刀片12和刀杆14之间的接触面积最大，并且不会降低切削深度。
切削刀片12具有三种宽度尺寸。第一宽度尺寸D1是切削部分32的宽度。切削刀片12的大致中心区域具有第二宽度尺寸D2，它是两个突起五边形46的平坦表面50之间的尺寸。第三宽度尺寸D3是切削刀片12上的未包括在第一宽度尺寸D1和第二宽度尺寸D2中的所有其它区域的尺寸。第二宽度尺寸D2大于第一宽度尺寸D1，这便保证了切削刃38不会与刀槽16的底面18接触，其中切削刃38在两个相对的侧面24之间并沿着周边表面26的厚度延伸。可以理解，切削部分32从切削刃38处向内稍稍呈锥形。也就是说，第一宽度尺寸D1是稍稍变化的，其在切削刃38处具有最大值，并在向内朝向刀片轴线A的方向上减小。这种设置保证了切削部分32的侧面24在切削操作期间不会与工件接触。
刀片通孔56在突起五边形46的平坦表面50之间延伸，并具有与刀片轴线A重合的孔轴线。刀片通孔56在两侧上均为沉孔。螺钉54延伸穿过该刀片通孔56，并与刀槽16的底面18中的螺纹容纳孔57螺纹式接合。
下方支撑壁20、上方支撑壁22、刀杆14的底面18以及螺钉54用于将切削刀片12有效地锁定在刀槽16中。下方支撑壁20和上方支撑壁22的相对定位使得在切削操作期间施加在操作用的切削部分32′上的切削力主要施加在下方支撑壁20和上方支撑壁22上，只有很少一部分施加在螺钉54上。这就消除了需要用额外的结构例如夹紧件来有效地锁定住切削刀片12，并且限制了因螺钉54所引起的失效的可能性。
虽然在上文中以一定程度的特殊性介绍了本发明，然而应当理解，在不脱离由下述权利要求限定的本发明的精神或范围的前提下，可以进行许多种变更和修改。例如，切削刀片可具有四个或六个或更多个切削部分，而不是五个切削部分。可改变宽度尺寸D1，D2和D3以适应不同的应用。此外，可以理解，本发明可应用于车螺纹的操作。可以改变角度α以适应其它的几何结构。可采用杠杆或销来代替螺钉。

Claims (16)

1.一种金属切削刀具(10)，包括：
可转位的切削刀片(12)，其包括：两个相对的侧面(24)，以及在它们之间延伸并具有通过所述侧面(24)的旋转对称的刀片轴线(A)的周边表面(26)，所述周边表面(26)具有五个平坦的对接部分(28，28′，28＂)，各所述对接部分(28，28′，28＂)位于一个具有多条侧边(34)的假想规则五边形(36)的侧边(34)的一部分上；从所述假想五边形(36)中向外延伸出来的五个切削部分(32)，所述五个切削部分(32)的数量等于所述假想五边形(36)的侧边(34)的数量，各所述切削部分(32)均具有在两个侧面(24)之间延伸的切削刃(38)，各所述对接部分(28，28′，28＂)位于两个切削部分(32)之间；以及从各所述侧面(24)中向外延伸出来的具有平面(50)的突起五边形(46)，所述突起五边形围绕所述刀片轴线(A)相对于所述假想五边形(36)形成了角度偏置；和
刀杆(14)，其包括有刀槽(16，16′，16＂)，所述切削刀片(12)固定在所述刀槽中，并且所述周边表面(26)仅在两个对接部分(28′，28＂)处相接，所述刀槽(16，16′，16＂)包括与第一对接部分(28′)相接的下方支撑壁(20)，以及与第二对接部分(28＂)相接的上方支撑壁(22)；所述下方支撑壁(20)和上方支撑壁(22)均固定在所述刀杆(14)上并形成为所述刀杆(14)的整体部分。
2.根据权利要求1所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，在所述上方支撑壁(22)和下方支撑壁(20)之间形成了锐角(α)。
3.根据权利要求2所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述锐角(α)为36°。
4.根据权利要求1所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述切削部分(32)在所述切削刀片(12)的侧视图中大致为三角形。
5.根据权利要求1所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述切削刀具(10)是用于开槽、切断和车削的刀具。
6.根据权利要求1所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述切削刀片(12)在与所述刀片轴线(A)平行的方向上具有变化的宽度尺寸(D1，D2，D3)。
7.根据权利要求6所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述切削刀片(12)具有三种宽度尺寸，即所述切削部分(32)处的第一宽度尺寸(D1)、所述切削刀片(12)的大致中心区域处的第二宽度尺寸(D2)，以及所述切削刀片(12)的所有其它区域处的第三宽度尺寸(D3)。
8.根据权利要求7所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述第二宽度尺寸(D2)大于所述第一宽度尺寸(D1)，而所述第一宽度尺寸(D1)大于所述第三宽度尺寸(D3)。
9.根据权利要求8所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，具有所述第二宽度尺寸(D2)的所述切削刀片(12)的大致中心区域在所述切削刀片(12)的侧视图中为五边形的形式，因而在各所述侧面(24)上形成了所述突起五边形(46)。
10.根据权利要求9所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述切削刀片(12)设有刀片通孔(56)，所述刀片通孔(56)在所述突起五边形(46)之间延伸，并且具有与所述刀片轴线(A)重合的多边形轴线。
11.根据权利要求10所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述突起五边形(46)相对于所述刀片轴线(A)与所述假想五边形(36)形成了一定的角度偏置。
12.根据权利要求11所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，各所述突起五边形(46)具有比所述假想五边形(36)更小的面积，各所述突起五边形(46)相对于所述假想五边形(36)形成一定的角度偏置。
13.根据权利要求10所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述刀槽(16，16′，16＂)包括底面(18)，所述下方和上方支撑壁(20，22)从所述底面中大致直立地延伸，所述底面(18)与所述切削刀片上(12)的给定突起五边形(46)相接。
14.根据权利要求13所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述切削刀具(10)还包括用于将所述切削刀片(12)固定在所述刀槽(16，16′，16＂)中的螺钉(54)，所述螺钉(54)延伸穿过所述刀片通孔(56)，并与所述底面(18)中的螺纹容纳孔(57)螺纹式接合；所述刀片通孔(56)在两个相对的所述侧面(24)之间延伸。
15.根据权利要求12所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述第一和第二对接部分(28)将所述切削刀片(12)分成两个部分。
16.根据权利要求15所述的金属切削刀具(10)，其特征在于，所述第一部分包括操作用的切削部分(32′)以及处于所述操作用的切削部分(32′)两侧的两个切削部分(32)，而所述第二部分包括两个相邻的切削部分(32)。
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