CN101003094A - 车削刀片和车刀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车削刀片和包括这种车削刀片的车刀。车削刀片(2)是可转位的并且具有多边形的基本形状，包括相对的顶侧和底侧(13，14)，余隙面(19)在所述顶侧和底侧之间临近主切削刃(16)延伸，所述主切削刃(16)在角部(17)中且更精确地说在至少55°且至多80°的顶角中成对地接近，在每对主切削刃之间形成副切削刃(18)，副余隙面(20)与所述副切削刃(18)连接，并且每个余隙面(19，20)与垂直于车削刀片的顶侧(13)的假想参考面形成余隙角。车削刀片的特征在于副余隙面(20)的余隙角至少比主余隙面(19)的余隙角大1°。按照这种方法，就允许对特别小的孔即具有的直径小至12到6毫米的孔进行内部车削。

Description

车削刀片和车刀
技术领域
在第一方面，本发明涉及一种可转位车削刀片，其类型为具有多边形的基本形状并且包括相对的顶侧和底侧，主余隙面在顶侧和底侧之间临近主切削刃延伸，主切削刃在角部中并且更精确地说在至少55°并且至多80°的顶角中成对地彼此接近，在每对主切削刃之间形成副切削刃，副余隙面与副切削刃连接，并且每个余隙面与垂直于车削刀片的顶侧的假想参考面形成余隙角。
在第二方面，本发明还涉及包括如上所述的车削刀片的车刀。
背景技术
本发明的起源是用于对预钻孔或预成型孔精加工即内部车削的车刀和车削刀片，其中预钻孔应该具有小于20毫米的直径。在US3,963,366中公开了这样一种刀具的实例。由该文献可以看出，对于这类机械加工，所使用的车刀包括基体或具有刀片座的镗杆以及可分离地安装在刀片座中的车削刀片。为了允许内部车削，刀片座布置成车削刀片的径向最外侧区域在安装状态中置于基体的包络面的外部。为了便于在小孔的机械加工过程中的切屑排除，基体还设置有容屑槽。车削刀片是三角形的并且其余隙面与垂直于车削刀片的顶侧的假想面形成余隙角。
在DE2162682中，车削刀片描述为具有三角形的基本形状，包括相对的顶侧和底侧，余隙面在顶侧和底侧之间临近主切削刃延伸，且主切削刃在角部中成对地彼此接近。在所述对的主切削刃之间形成了副切削刃，副余隙面与副切削刃连接，并且每个余隙面与垂直于车削刀片的顶侧的假想面形成余隙角。
这些已知刀具的缺点是它们不能成功地用于加工特别小的孔即具有的直径为12毫米并下至6毫米的孔。特别是，据信，使用相关刀具尝试这种机械加工会导致余隙面，该余隙面置于切屑移除尖端下面，会擦蹭并且碰撞刚刚生成的表面。另一个缺点是不能执行端面车削，因为在邻近副切削刃处没有断屑器。
发明内容
本发明目的旨在除去上述缺陷并且提供改进的车刀和改进的车削刀片。因此，本发明的主要目的，在第一方面，是提供一种适于机械加工特别小的孔的车削刀片。另一个目的是提供一种允许内部车削以及端面车削的车削刀片。本发明的又一个目的是提供一种车削刀片，该车削刀片具有适于内部车削的尺寸并且尽管如此还具有强切削刃。
依照本发明，至少主要目的是通过独立权利要求1的特征子句中限定的特征实现的。依照本发明的车削刀片的优选实施例另外限定在从属权利要求2-6中。
在第二方面，本发明还旨在提供改进的车刀。该车刀的特征参见独立权利要求7。
附图说明
附图中：
图1是显示依照本发明的车刀的透视图，
图2是显示与图1中相同刀具的透视分解图，车削刀片显示为与刀具的基体或镗杆中的刀片座分离，
图3是从依照本发明的车削刀片的上方倾斜的透视图，
图4是从车削刀片的下方倾斜的透视图，
图5是从同一个车削刀片的下方的平面图，
图6是从车削刀片上方的平面图，
图7是图6中-A处的剖面图，
图8是图6中-B处的剖面图，
图9是显示车削刀片的角部的放大的部分透视图，
图10是车削刀片的角部的进一步放大的平面图，并且
图11是显示刀具在机械加工孔的过程中的示意图。
具体实施例
在图1和图2中显示了金属机械加工的车刀。该刀具包括形式为镗杆1的基体和可更换车削刀片2，车削刀片2优选为比镗杆1更硬并且更耐磨的材料。在该实例中，刀具用于精加工预钻孔的表面即用于内部车削。优选地，镗杆1可以由钢制造并且车削刀片2可以由硬质合金制造。镗杆1的后端适于安装在刀架(未显示)中。镗杆1形成有容屑槽3和沿轴向布置在容屑槽3前面的刀片座5。刀片座5形成在镗杆的前端4处，并且车削刀片2可分离地安装在刀片座5上。镗杆的中心轴线标示为C1。夹紧构件6例如螺钉将车削刀片2固定到刀片座5上。车削刀片固定在刀片座5中从而紧靠底面5A并且紧靠侧支撑表面5B、5C。孔7布置在底面5A中并且优选形成有内螺纹，该内螺纹与螺钉6的外螺纹8配合地接合以将车削刀片2固定到镗杆1上。孔7的中心轴线标示为C2。车削刀片2形成有接收夹紧构件6的通孔9。通孔9的中心轴线标示为C3并且在车削刀片2通过夹紧构件6固定在刀片座5中时应该与刀片座5的中心轴线C2相一致。优选地，夹紧构件6包括头部10，头部10具有用于压在由孔9限定的相应的环形圆锥台肩表面12上的圆锥环形接触表面11。
此外参见图3-图10，各个车削刀片2显示为具有多边形即三角形的基本形状。总体上标示为15的余隙面大致为平面并且平行的相对顶侧和底侧13、14之间延伸。顶侧和余隙面15之间的过渡界定了主切削刃16。在车削刀片中总体上以17标示的三个角部处，主切削刃转换为副切削刃18。余隙面15包括临近主切削刃16的主余隙面19和临近副切削刃18的副余隙面20。如在图7和图8中最清晰地看到的那样，每个余隙面19和20分别与垂直于车削刀片的顶侧13的假想参考面形成余隙角α和β。
在车削刀片2的多边形基本形状为等边三角形的情况下，所示实施例中的主切削刃成对地以60°的顶角θ彼此接近。在车削刀片的另一种多边形基本形状的情况下，相应的角度应该为至少55°并且至多80°。具有小于55°顶角的可转位车削刀片趋于具有过于细长的形状，当安装在基体上时，会由于空间原因而不是期望的。不管车削刀片的形状如何，其内切圆(IC)量度(inscribed circle measure)应该至多为7毫米。当它在此使用时，IC-量度是指用于车削刀片的确定的尺寸标注，它表示在平面图中观看时容纳在车削刀片的外界线内部的最大圆。车削刀片在平面图中的最大长度应该不超过11毫米。工作的主切削刃和邻近的副切削刃之间的角度γ应该为锐角并且至少达到85°。如果角度γ过于尖锐，车削刀片的角部可能会不期望地弱化。另一方面，如果角度γ过于不尖锐，就不可能实现径向以及轴向间隙。在被加工的孔不是通孔但是机械加工需要一直进行到孔的底部的情形中会需要径向间隙。在副切削刃18和非工作的主切削刃的假想延长线之间形成了角度λ，该角度是通过关系式λ＝γ-θ得到的，这意味着角度λ小于30°并且大于或等于25°。在副切削刃和非工作的主切削刃之间形成了钝角δ。对于所述角度，适用关系式δ＝180-λ。换句话说，该角度大于150°并且小于或等于155°。尤其参见图6，例如，工作的主切削刃的最外端生成机加工表面。换句话说，角度ε显示了副切削刃18和所生成表面之间的间隙。该角度应该至少为1°，适当地为5°。所述角度由设定角即主切削刃与进给方向fn形成的角度κ以及角度γ确定。对于这些角度，适用ε＝κ-γ。在这种情形下，表面生成尖端即工作的主切削刃和副切削刃之间的过渡相对锋利。同一个过渡的半径可能会小于0.4毫米，例如，0.1至0.2毫米。小半径是期望的，因为小半径会在机械加工过程中引起小的径向力载荷。应该避免过多的径向力，因为这些径向力会导致刀具中的振动。
在此前已知的车削刀片中，在主切削刃和副切削刃处的余隙角通常同样大，例如大约为7°。
现在将参见图7-图11详细描述依照本发明的新特征。在图7和图8中显示了在副余隙面20处的余隙角α如何相当地大于7°，更精确地为11-17°，且优选超过13°。因此，可以机械加工更小的孔而副余隙面20的任意部分不会接触加工的材料，如图7和图8中所示。如图7和图8中所示，当副余隙角α在11-17°的范围内选取时，会在副余隙面20和加工的材料之间配设间隙。这与当选取了较小的副余隙角(例如，参见图7中的虚线)例如对应于β的角度(参见图8)时的情形相反。主切削刃的强度会随着余隙角β的增大而降低，因此不希望该角度过大。具体地说，角度β不应该超过11°。然而，通常适用的是副余隙面20的余隙角至少比主余隙面19的余隙角β大1°。
参照图9，可以看出，副余隙面20由第一侧边界线21、第二侧边界线22、下边界线23以及副切削刃18限定。还如图7中所示，副余隙面20位于延伸穿过下边界线23和副切削刃18的假想面中。因此，副余隙面20基本上为平面。
现在将特别参照图9和图10描述车削刀片2的表面形状和断屑器的设计。刃带24从顶侧13朝副切削刃18延伸，并且还朝副切削刃18以楔形略微变细。刃带24转换为多个斜坡表面25A、25B、25C，这些斜坡表面各自地转换为相应半径过渡26A、26B、26C。半径过渡26A、26C朝主切削刃16弯曲，然后转换为连接到各个主切削刃16上的各个切屑表面27A、27C上。在斜坡表面25A、25C和斜坡表面25B之间显示了未给出任何参考标志的连接表面。在半径过渡26A、26C和半径过渡25B之间还有连接表面。
尤其如图10中所示，切屑表面27A、27C的内界线优选为拱形。因此，相应的斜坡表面25A、25C和连接半径过渡26A、26C也优选地包括拱形构形。朝副切削刃18延伸的半径过渡26B并不转换为任何切屑表面而是直接连接到副切削刃18上。如果通过定义，假定在沿从切削刃的方向观看时断屑器以半径过渡开始，然后就可以看到断屑器一直延伸直至副切削刃18。副切削刃18和半径过渡26B与斜坡表面25B之间的过渡之间的距离d1应该至多为0.1毫米，并且可以有利的是达到0.02-0.05毫米。这允许在小的切削深度上进行机械加工而不会有切屑“溢出”车削刀片，即，经过而切屑没有断开。除了用于内部车削的纵向车削之外，半径过渡26B和临近副切削刃18的斜坡表面25B还形成可能的端面车削，例如，在围绕孔的端面上。在端面车削过程中的进给方向基本上垂直于在圆柱形内部车削过程中的进给方向。在临近工作的主切削刃16的切屑表面27A相对细长的情况下，车削刀片优选地用于相对小的进给。工作的主切削刃和切屑表面27A与半径过渡26A之间的过渡之间的最小距离d2很小并且应该至多为0.1毫米，并且可以有利的是达到0.02-0.05毫米。
参照图10，顶角θ的等分线以点化线表示。由于断屑器的设计和位置，该等分线与副切削刃18、半径过渡26B、斜坡表面25B和刃带24相交。与上述相关刀具相反，等分线并不与工作的主切削刃16的切屑表面27A相交。
现在参照图11，图中一起显示了完整的车刀和工件28。图中显示，工件28旋转并且刀具固定地锚定，这样刀具就将车削相对于镗杆直径具有非常小直径的孔。例如，整个孔可以具有在6-12毫米范围内的直径，而相应的镗杆直径大约为5-10毫米，这样切削深度ap就为几十毫米。优选地，切削深度ap在0.05-0.5毫米的范围内，更优选地在大约0.1-0.3毫米的范围。因此，就会生成由环形间隙31与镗杆的包络面30分离的孔表面29，环形间隙31宽度大约为1毫米或更小。在主切削刃16与工件28接合之前，该间隙甚至更微弱。图11显示了相互垂直并且彼此沿着中心轴线C1相交的第一和第二参考面P1、P2。第二参考面P2基本上与刀片座5的底面5A平行。在机械时，车削刀片2的表面生成部分就应该位于加工孔的切线与第一参考面P1平行的点上。此外，对于具有的直径在5和6毫米之间的镗杆，切削深度ap优选不大于0.3毫米，并且对于具有的直径在8和10毫米之间的镗杆，切削深度ap优选不大约0.5毫米。依照车削刀片2的设计，可以机械加工其初始直径超过镗杆直径小于1毫米的孔，并且可以使用直径为5毫米或更小的镗杆来机械加工孔。
优选地，车削刀片的余隙面和刃可以通过研磨制造。然而，同样切实可行的是通过可选的制造方法例如通过直接压制制造。
本发明的切实可行的改进
本发明并不仅限于如上所述并且在附图中显示了实施例。与此相反，在所附权利要求书的范围内，多个可选实施例是切实可行的。在图中，车削刀片和刀具是以固定在左旋镗杆中的右旋刀片中以形成依照本发明的车刀的形式进行举例说明的。本发明的思想当然是通用的并且还分别适用于左旋刀片和右旋镗杆。
在车削刀片的示例性实施例中，例如此前所述，副余隙面是延伸穿过下边界线和副切削刃的假想面，这意味着副余隙面是平面。还可以预见，副余隙面可能具有可选的构形。例如，副余隙面在下边界线和副切削刃之间可以是凸的。这该情形下，余隙角是由在垂直于车削刀片顶侧的假想参考面和延伸穿过副切削刃和下边界线的第二假想参考面之间形成的角度限定的。还可以预见，副余隙面仍然相对于假想参考面转换为下面的副间隙部分表面中，该副间隙部分表面具有的余隙角大于副余隙角。
还可以预见，副切削刃可以在平面图中具有凸的形状。因此，副余隙面也可以在第一侧边界线和第二侧边界线之间至少部分地具有凸的形状。
还可以预见，主切削刃和副切削刃之间的过渡可以形成有如上所述的小半径，或是形成有相当大的半径以实现不那么锋利的尖端。

Claims (7)

1.一种具有多边形基本形状的可转位车削刀片(2)，包括相对的顶侧和底侧(13，14)，主余隙面(19)在所述顶侧和底侧之间临近主切削刃(16)延伸，该主切削刃在角部(17)中并且更精确地在至少55°且至多80°的顶角(θ)中成对地彼此接近，在每对主切削刃之间形成副切削刃(18)，副余隙面(20)与所述副切削刃(18)连接，并且每个余隙面(19，20)与垂直于车削刀片的顶侧(13)的假想参考面形成余隙角(α，β)，其特征在于，副余隙面(20)的余隙角(α)至少比主余隙面(19)的余隙角(β)大1°。
2.如权利要求1所述的车削刀片，其特征在于，所述副余隙面(20)的余隙角(α)至少为11°。
3.如权利要求1或2所述的车削刀片，其特征在于，转换为斜坡表面(25B)的半径过渡(26B)连接到副切削刃(18)上，并且副切削刃(18)和半径过渡(26B)到斜坡表面(25B)的过渡之间的距离(d1)至多为0.1毫米。
4.如上述权利要求中的任一项所述的车削刀片，其特征在于，工作的主切削刃(16)和副切削刃(18)之间的角度(γ)是锐角并且至少达到85°。
5.如上述权利要求中的任一项所述的车削刀片，其特征在于，其IC-量度至多为7毫米。
6.如上述权利要求中的任一项所述的车削刀片，其特征在于，所述副余隙面(20)由第一侧边界线(21)、第二侧边界线(22)、下边界线(23)以及副切削刃(18)限定，并且所述副余隙面(20)位于延伸穿过下边界线(23)和副切削刃(18)的假想面中。
7.一种车刀，一方面包括具有刀片座(5)的基体(1)，另一方面包括车削刀片(2)，所述车削刀片(2)可分离地安装在刀片座中并且包括相对的顶侧和底侧(13，14)，主余隙面(19)在所述顶侧和底侧之间临近主切削刃(16)延伸，该主切削刃在角部(17)中并且更精确地在至少55°且至多80°的顶角(θ)中成对地彼此接近，在每对主切削刃之间形成副切削刃(18)，副余隙面(20)与所述副切削刃(18)连接，并且每个余隙面(19，20)与垂直于车削刀片的顶侧(13)的假想参考面形成余隙角(α，β)，其特征在于，所述副余隙面(20)的余隙角(α)至少比主余隙面(19)的余隙角(β)大1°。
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