CN100548551C - 切向切削镶块和铣削刀具 - Google Patents

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Abstract

切向切削镶块(10)具有矩形形状的两个相同的相对端表面(12)以及在其中延伸的两个相同的副侧表面(16)。端表面(12)具有包括切削刃(52)以及例如两个对角线相对的下部拐角(26)和两个对角线相对的上部拐角(24)的四个拐角的周边(40)。每个端表面设置具有邻靠表面的邻靠构件(28)。在平行于切削镶块的副平面的平面内截取的切削镶块的截面图中，与主切削刃(54)的各自导前部分相比，邻靠表面(30)更加靠近对中面。

Description

切向切削镶块和铣削刀具
技术领域
本发明涉及一种用于总体用于金属切削过程并特别是用于铣削工件中的方形肩部的切向可转位切削镶块和铣削刀具。
背景技术
切向切削镶块(还称为立式或卧式切削镶块)以在切削操作中工件上的切削力沿着切削镶块的主尺寸(较厚)指向的方式在镶块保持件中取向。与切削力沿着切削镶块的副(较薄)尺寸指向的情况相比，这种配置的优点在于切削镶块可以经受更大的切削力。
EP0769341中披露一种采用双侧可转位切向切削镶块的端面铣刀，该切削镶块具有棱形形状，其两个相对的大致矩形的前刀面通过侧表面连接。切削镶块具有基本“负性”几何形状，并因此在安装在端面铣刀上时在切削镶块和工件之间提供所需的间隙，切削镶块以负轴向前角取向。但是，负轴向前角是不利的，例如发现对于涉及难以加工的材料的应用来说其效率不高。
US5333972披露一种用于镗孔刀头的双侧可转位切向切削镶块。镶块在每端设置伸出的平部分。每个长切削刃以3°的角度相对于伸出的平部分倾斜，限定“镶块轴向前角”。每个切削刃的后部是与递增入射角表面合并以便形成断屑槽的下降平面。每个递增入射角表面在切削镶块的顶部或底部处从其相关的下降平面延伸的相邻的突出部分延伸到相邻的平部分。切削镶块是左手或右手形式的。切削镶块制成右手形式，并在翻转是是左手形式。将理解到镶块轴向前角的大小受到实际原因的限制。镶块轴向前角的任何增加将造成递增入射角表面的垂直长度增加(见US 5333972的图3)，这将不利于切屑形成和排出。
WO96/35536披露一种双侧可转位切削镶块，在该镶块安装在端面铣刀上时，即使在切削镶块和工件之间提供所需间隙时，该镶块也可具有正轴向前角。该切削镶块具有用于右手端面铣刀的两个周向切削刃和用于左手端面铣刀的两个周向切削刃。在侧视图(见图9)中，切削镶块是大致菱形形状。每个端表面的主切削刃10相互平行(同样见图7和8)，并平行于中央定位的伸出邻靠构件12。切削镶块保持在镶块凹入部中，其中非操作端表面的邻靠构件和镶块凹入部的各自支承表面邻靠。非操作端表面的邻靠构件和相邻的非操作后刀面在锐角的安装拐角处合并。为了改变操作切削刃的轴向前角，必须使用转动的镶块凹入部和具有不同安装角度的安装拐角的切削镶块。在任一情况下，必须使用不同的铣削刀具。此外，轴向前角和后角是相互依赖的，并且轴向后角的任何变化造成后角的相应变化，这不总是希望的。
本发明的目的在于提供一种大致克服所述问题的双侧可转位切向切削镶块。
本发明的另一目的在于提供一种双侧可转位切向切削镶块，对于铣刀的给定转动方向来说，该镶块具有四个主切削刃，每个主切削刃在作为操作切削刃安装在铣刀上时具有正轴向前角。
本发明的又一目的在于提供一种能够铣削工件内方形肩部的双侧可转位切向切削镶块。
发明内容
按照本发明，提供一种用于铣刀的切向切削镶块，包括：
在切削镶块的端视图上观看具有大致矩形形状的两个相同的相对端表面；
在两个相对端表面之间延伸的周向侧表面，周向侧表面包括具有大致平行四边形形状的两个相同的相对主侧表面、两个相对副侧表面和位于相邻主和副侧表面之间的拐角侧表面；以及
形成在每个端表面和周向侧表面的相交部处的周边，每个周边的两个部分构成切削刃；
每个端表面具有四个拐角，两个对角线相对的下部拐角和两个对角线相对的上部拐角，与上部拐角相比，下部拐角更加靠近切削镶块的对中面；
每个切削刃包括由给定主侧表面和给定端表面相交部形成的主切削刃；
每个端表面设置具有邻靠表面的邻靠构件；
其中，在平行于切削镶块的副平面的平面内截取的切削镶块的截面图中，与特定端表面的一个主切削刃的的导前部分相比，特定端表面的邻靠表面更加靠近对中面。
通常，每个主切削刃的导前部分从各自上部拐角附近延伸到至少副平面。
最好是，每个切削刃还包括各自由副和拐角侧表面和任一端表面的相交部形成的副切削刃和拐角切削刃。
另外最好是，两个端表面围绕通过其中的第一轴线具有180°转动对称。
另外最好是，主侧表面围绕通过其中的第二轴线具有180°转动对称，第二轴线垂直于第一轴线。
另外最好是，两个副侧表面围绕通过其中的第三轴线具有180°转动对称，第三轴线垂直于第一轴线和第二轴线。
如果需要，每个副侧表面沿着主平面和副侧表面相交的结合部通过主平面分成两个副子侧表面，每个副侧子表面相对于通过结合部并平行于副平面的平面以角度α延伸离开结合部。
通常，角度α在1到2度的范围内。
按照本发明，在切削镶块的端视图中，邻靠表面是细长的形状，其具有在两个短边之间延伸的两个长边。
最好是，两个短边大致平行。
另外最好是，两个短边中的一个短边的较大部分位于主平面的一侧上，并且两个短边的另一短边的较大部分位于主平面的另一侧上。
按照本发明还提供一种铣刀，该铣刀包括：
至少一个按照本发明的切削镶块；以及
具有其中保持至少一个切削镶块的至少一个镶块凹入部的刀具主体，至少一个切削镶块包括大致与底部横向的相邻侧壁和后壁，后壁是大致凸起的；侧壁设置在给定轴向邻靠区域处邻靠至少一个切削镶块的给定副侧表面的轴向定位表面；后壁设置位于后壁的中央区域的任一侧上的两个伸出的切向定位表面，两个切向定位表面中的第一个切向定位表面邻靠位于至少一个切削镶块的邻靠表面上的第一切向邻靠表面，两个切向定位表面的第二个切向定位表面邻靠位于邻靠表面上的第二切向邻靠表面。
按照本发明，给定轴向邻靠区域位于给定副侧表面的径向外部副侧子表面的前部区域上，前部区域远离镶块凹入部的后壁。
另外按照本发明，第一和第二切向邻靠表面位于副平面的相对侧上。
附图说明
为了更好地理解，现在参考附图，并只通过实例描述本发明，附图中：
图1是本发明切削镶块的透视图；
图2是图1切削镶块的第一侧视图；
图3是图1所示切削镶块的端视图；
图4是图1所示切削镶块的第二侧视图；
图5是沿着图4的线V-V截取的图1所示切削镶块的截面图；
图6A是沿着图3的线VIA-VIA截取的图1所示切削镶块的部分截面图；
图6B是沿着图3的线VIB-VIB截取的图1所示切削镶块的部分截面图；
图6C是沿着图3的线VIC-VIC截取的图1所示切削镶块的部分截面图；
图7是本发明铣刀的透视图；以及
图8是详细表示镶块凹入部的本发明铣刀的刀具主体一部分的透视图。
具体实施方式
首先参考图1-5，表示本发明的切削镶块10。切削镶块10是切向可转位的，并通常通过成形压制和烧结硬质合金粉末来制成。切削镶块10在端视图中通常是三角形的，并具有两个相同的相对端表面12。每个端表面围绕通过两个端表面12的第一轴线A1具有180°转动对称。
周向侧表面14在两个相对端表面12之间延伸并包括两个相对的相同副侧表面16、两个相对的相同主侧表面18和四个相对的拐角侧表面22。每对相邻的副和主侧表面16、18在公共拐角侧表面22处合并。两个相同的相对主侧表面18各自围绕垂直于第一轴线A1并通过相对的主侧表面18的第二轴线A2具有180°转动对称。类似地，两个相同的相对副侧表面16各自围绕通过相对的副侧表面16的第三轴线A3具有180°转动对称。第三轴线A3垂直于第一轴线A1和第二轴线A2。切削镶块的副平面P1由第一轴线A1和第二轴线A2限定，切削镶块10的主平面P2由第一轴线A1和第三轴线A3限定，并且对中面M由第二轴线A2和第三轴线A3限定。
每个端表面12具有四个拐角：两个对角线相对的下部拐角24和两个对角线相对的上部拐角26。与上部拐角24相比，下部拐角26更加靠近对中面M。每个拐角侧表面22在两个端表面12的一个表面的给定上部拐角26和两个相对端表面12的另一个表面的给定下部拐角26之间延伸。每个端表面12设置邻靠构件28，该构件具有大致凹入或V性形状的邻靠表面30。按照优选实施例，邻靠表面30包括三个大致平的部分：两个外部分32以及其中的内部分34。
参考图3，可以看出在切削镶块10的端视图中，邻靠表面30具有变形平行四边形的形式，其具有在两个短边38之间延伸的两个长边36。因此，邻靠表面30的每个外部平部分32从各自短边38延伸到内部平部分34。两个短边38最好相互平行。如图3所示，在切削镶块10的端视图中，邻靠构件28的纵向轴线C相对于主平面P2形成锐角β，使得两个短边38大致位于主平面P2的相对侧上。换言之，两个短边38的一个短边的较大部分位于主平面P2的一侧上，并且两个短边38的另一短边的较大部分位于主平面P2的另一侧上。
周边40形成在每个端表面12和周向侧表面14的相交部处。对于每个端表面12来说，周边40包括由主侧表面18和端表面12的相交部形成的两个主边缘42；由副侧表面16和端表面12的相交部形成的两个副边缘44；以及由拐角侧表面22和端表面12的相交部形成的两个拐角边缘42。
在本发明的切削镶块10中，每个周边40的至少两个部分构成切削刃52。每个切削刃52包括从各自上部拐角24大致沿着相关主边缘42的整个长度延伸的主切削刃54；沿着相关副边缘44的至少一半的长度延伸的副切削刃56以及和上部拐角24相关并且主切削刃54和副切削刃56在其中合并的拐角切削刃58。前刀面60在端表面12内靠近每个切削刃52，在铣削过程中从工件去除的切屑沿着前刀面流动。每个主切削刃54的导前部分54’从各自上部拐角24附近延伸至少副平面P1处，并且拖尾部分54”从导前部分54’延伸到各自下部拐角26。切屑凹槽62位于靠近拖尾部分54”的前刀面60和邻靠构件28之间。靠近切屑形成凹槽62的邻靠构件28的部分构成切屑偏转装置64。
参考图2，可以看出每个副侧表面16通过主平面P2和副侧表面16相交的结合部72分成两个副侧子表面70。每个副侧子表面70相对于通过结合部72并平行于副平面P1的平面P 3以锐角α延伸离开结合部72。按照特定的应用，该角度是大约1.5°。切削镶块设置在主侧表面18之间延伸并具有与第二轴线A2重合的孔轴线B的通孔74。
如图6A-6C所示，在平行于切削镶块10的副平面P 1的平面内截取的切削镶块的每个截面图中，与特定端表面12的一个主切削刃54的导前部分54”相比，特定端表面12的邻靠表面30更加靠近对中面M。例如，在图6A所示的截面图中，附图左侧的主切削刃54的导前部分54’位于离开对中面M的距离D1上，由此各自邻靠表面30位于距离d1上，其中D1大于d1。类似地，在图6B所示的截面图中，主切削刃54的导前部分54’位于离开对中面M的距离D2上，由此各自邻靠表面30位于距离d2上，其中D2大于d2。在副平面P1位置处截取的图6C所示的截面图中，主切削刃54的导前部分54’位于离开对中面M的距离D3上，由此各自邻靠表面30位于距离d3上，其中D3大于d3。换言之，在主切削刃54的导前部分54’的区域内并超过副平面P1一点，邻靠构件28不伸出到主切削刃54以上(如图4所示)。因此，在铣削过程中在主切削刃54的导前部分54’的区域内很好地形成从工件切下的切屑。但是，在主切削刃54的拖尾部分54”的区域内，切屑偏转装置64伸出到主切削刃54以上(如图4所示，并在图6A和6B的右手侧)，这可以干扰切屑的形成。
为了减小切屑偏转装置64在拖尾部分54”内的影响，邻靠构件28设计成在位于导前部分54’的区域内的拖尾部分54”的区域内更加远离主切削刃54。因此，如上所述，在切削镶块10的端视图中，邻靠构件28的纵向轴线C相对于主平面P 2形成锐角β。尽管图4所示的主切削刃54的形状在侧视图中大致是直的，它可以具有任何所需形状，只要总体上从上部拐角24向下倾斜到下部拐角26即可。参考图2，可以看出，在副侧表面16的侧视图中，副边缘44清楚地分成两个部分：在主平面P2之前从上部拐角24延伸离开一点的第一部分46以及从第一部分46延伸到下部拐角26的第二部分48。第一部分46大致是直的，并且在侧视图中(见图2)垂直于主侧表面18并在端视图中(见图3)相对于平面P3在角度α上取向。第二部分48在侧视图(见图2)中从主平面P2附近朝着下部拐角26倾斜延伸并在端视图中(见图3)相对于平面P3在角度α上取向。正是副边缘44的第一部分46形成副切削刃56。
现在参考图7，表示具有转动轴线R的铣削刀具80，该刀具具有设置多个镶块凹入部84的刀具主体82。在每个镶块凹入部84中，本发明的切削镶块10通过夹紧螺钉(未示出)夹紧。轴向前角大致在5°到20°的范围内。可以看出，每个切削镶块设置成在工件(未示出)和靠近铣削刀具端面86的切削镶块的副侧表面16之间具有间隙。在图8中详细表示镶块凹入部84的结构。镶块凹入部84包括大致与底部92横向的相邻的侧壁88和后壁90。
后壁90是大致凸起的，并且侧壁88设置轴向定位表面94以便在轴向邻靠区域96处邻靠切削镶块10的给定副侧表面16。后壁90设置两个伸出的切向定位表面、靠近凹入部侧壁88的上部切向定位表面98和下部切向定位表面100。两个切向定位表面位于后壁90的中央区域102的任一侧上。上部切向定位表面98邻靠位于切削镶块10的邻靠表面30上的上部切向邻靠表面104。下部切向定位表面100邻靠位于邻靠表面30上的下部切向邻靠表面106。清楚的是，这里相对于邻靠表面30使用的术语“下部”和“上部”只在切削镶块10安装在铣削刀具80上时并相对于图7的取向时使用。类似地，相对于图7，轴向邻靠区域96位于径向外部副侧子表面110的前部区域108上，前部区域远离镶块凹入部90的后壁。
如图3所示，每个邻靠表面30上的两个切向邻靠表面104、106位于副平面的相对侧上。如图2所示，每个副侧子表面70设置一个靠近下部拐角26的轴向邻靠区域96。镶块凹入部84的底部92设置螺纹孔112以便容纳夹紧螺钉，从而将切削镶块10固定在镶块凹入部84内。当切削镶块10固定在镶块凹入部84内时，径向内部主侧表面20将邻靠镶块凹入部84的底部92。最好是，切削镶块10的主侧表面18进行磨削。另外最好是，副侧子表面90进行磨削。采用磨削的表面，可以确保切削镶块10在镶块凹入部84内良好定位。
尽管在特定程度上描述了本发明，应该理解到可以进行多种变型和改型而不偏离此后要求保护的本发明的精神或范围。

Claims (14)

1.一种用于铣削工具(80)中的切向切削镶块(10)，包括：
在切削镶块(10)的端视图上观看具有矩形形状的两个相同的相对端表面(12)；
在两个相对端表面(12)之间延伸的周向侧表面(14)，周向侧表面(14)包括具有大致平行四边形形状的两个相同的相对主侧表面(18)、两个相对副侧表面(16)和位于相邻主和副侧表面(18、16)之间的拐角侧表面(22)；以及
形成在每个端表面(12)和周向侧表面(14)的相交部处的周边(40)，每个周边(40)的两个部分构成切削刃(52)；
每个端表面(12)具有四个拐角(24、26)：两个对角线相对的下部拐角(26)和两个对角线相对的上部拐角(24)，与上部拐角(24)相比，下部拐角(26)更加靠近切削镶块(10)的对中面(M)；
每个切削刃(52)包括由给定主侧表面(18)和给定端表面(12)相交部形成的主切削刃(54)；
每个端表面(12)设置具有邻靠表面(30)的邻靠构件(28)；
其中，在平行于切削镶块(10)的副平面(P1)的平面内截取的切削镶块(10)的截面图中，与特定端表面(12)的一个主切削刃(54)的导前部分(54’)相比，特定端表面(12)的邻靠表面(30)更加靠近对中面(M)。
2.如权利要求1所述的切削镶块(10)，其特征在于，每个主切削刃(54)的导前部分(54’)从各自上部拐角(24)附近延伸到至少副平面(P1)。
3.如权利要求1所述的切削镶块(10)，其特征在于，每个切削刃(52)还包括各自由副侧表面和拐角侧表面(16、22)和任一端表面(12)的相交部形成的副切削刃(56)和拐角切削刃(58)。
4.如权利要求1所述的切削镶块(10)，其特征在于，两个端表面(12)围绕通过其中的第一轴线(A1)具有180°转动对称。
5.如权利要求2所述的切削镶块(10)，其特征在于，主侧表面(18)围绕通过其中的第二轴线(A2)具有180°转动对称，第二轴线(A2)垂直于第一轴线(A1)。
6.如权利要求1所述的切削镶块(10)，其特征在于，两个副侧表面(16)围绕通过其中的第三轴线(A3)具有180°转动对称，第三轴线(A3)垂直于第一轴线(A1)和第二轴线(A2)。
7.如权利要求1所述的切削镶块(10)，其特征在于，每个副侧表面(16)沿着主平面(P2)和副侧表面(16)相交的结合部(72)通过主平面(P2)分成两个副子侧表面(70)，每个副侧子表面(70)相对于通过结合部(72)并平行于副平面(P1)的平面以角度(α)延伸离开结合部(72)。
8.如权利要求1所述的切削镶块(10)，其特征在于，角度(α)在1到2度的范围内。
9.如权利要求8所述的切削镶块(10)，其特征在于，在切削镶块(10)的端视图中，邻靠表面(30)是细长的形状，其具有在两个短边(38)之间延伸的两个长边(36)。
10.如权利要求8所述的切削镶块(10)，其特征在于，两个短边(38)大致平行。
11.如权利要求9所述的切削镶块(10)，其特征在于，两个短边(38)中的一个短边的较大部分位于主平面(P2)的一侧上，并且两个短边(38)的另一短边的较大部分位于主平(P2)面的另一侧上。
12.一种铣刀(80)，该铣刀包括：
如权利要求1-11任一项所述的切削镶块；以及
具有其中保持至少一个切削镶块(10)的至少一个镶块凹入部(84)的刀具主体(82)，至少一个切削镶块(10)包括大致与底部(92)横向的相邻侧壁和后壁(88、90)，后壁(90)是大致凸起的；侧壁(88)设置在给定轴向邻靠区域(96)处邻靠至少一个切削镶块(10)的给定副侧表面(16)的轴向定位表面(94)；后壁(9)设置位于后壁(90)的中央区域(102)的任一侧上的两个伸出的切向定位表面(98、100)，两个切向定位表面(98、100)中的第一个表面邻靠位于至少一个切削镶块(10)的邻靠表面(30)上的第一切向邻靠表面，两个切向定位表面(98、100)的第二个表面邻靠位于邻靠表面(30)上的第二切向邻靠表面。
13.如权利要求12所述的铣削刀具(80)，其特征在于，给定轴向邻靠区域(96)位于给定副侧表面(16)的径向外部副侧子表面(110)的前部区域(108)上，前部区域(108)远离镶块凹入部(84)的后壁(90)。
14.如权利要求12所述的铣削刀具(80)，其特征在于，第一和第二切向邻靠表面(104、106)位于副平面(P1)的相对侧上。
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