CN101384389B - 刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有切削刀片的切削刀具，且更具体地涉及具有调整的刀刃的切削刀片。切削刀片(25)包括为大致扁平且大致截头锥形的有效余隙面(37)。该有效余隙面与刀片上表面(39)的虚拟平面的垂线形成不为零的角度。第一有效刀刃(41)设置在有效余隙面(37)的上方。第一有效刀刃(41)上的所有点均设置在上表面(39)的所述平面上。调整的余隙面(45)不同于有效余隙面(37)并与上表面(39)的所述平面的垂线形成不为零的角度。在调整余隙面(45)上方的调整刀刃(47)，其上的至少一些但不是所有的点设置成与上表面(39)的所述平面相距不同距离。调整刀刃(47)的沿上表面(39)的所述平面的垂线方向看到的轮廓与第一有效刀刃(41)的轮廓相一致。本发明还涉及切削刀具。

Description

刀具
技术领域
本发明涉及一种具有切削刀片的刀具，且更具体地涉及具有调整刀刃的切削刀片。
背景技术
用于机械操作(诸如铣、车削、镗孔、切断、开槽、车螺纹、和钻孔)的刀具通常包括刀夹，用于夹持一个或多个可替换的切削刀片。切削刀片通常由比刀夹硬得多的材料(诸如硬质合金)制成。切削刀片能以任何适当的方式，诸如通过铜焊、或如今更普遍的、利用螺纹或夹紧结构实现的夹紧，从而被固定于刀夹上。
许多切削刀片具有部分或整体为椭圆或圆形的轮廓，且用于在工件中切割出大致半圆形或椭圆形的槽。其他刀片具有大致笔直的轮廓并设计用于在工件中切割出大致V形、方形或矩形的槽。由于各种原因，诸如为工件提供更锋利的刀刃，刀片通常在刀刃处、在上表面与侧表面之间设计具有小于90°的楔角。而且，刀片可以为倾斜的，以使上表面的平面相对于工件不垂直，诸如提供相对于工件处于所需角度的、具有较窄楔角的刀刃。在刀刃下方，为了使侧表面在刀刃切入工件后不接触工件，侧表面以不为零的后角(clearance angle)延伸到上表面的平面。因此，当沿上表面的平面的垂线方向看时大致为圆形轮廓的刀片可大致为截头锥形状的，并具有比上表面更小的下表面。为多边形(诸如三角形，方形、矩形、菱形等)的刀片也可以是下表面小于上表面，以形成后角。
刀刃还通常设计成相对于刀片的上表面的虚拟平面变化，例如，刀刃可以弯曲。这么做是为了促进切屑形成或去除，或由于其他原因。虽然刀刃的曲率对于机械操作的某些方面而言是所希望的，但是由于不为零的后角，弯曲的刀刃会改变刀片当沿上表面的虚拟平面的垂线方向看时的轮廓形状。这会导致不希望的加工形状。例如，可能不能形成具有所需半径或为充分方形的角部，或者可能导致在工件中形成不希望的脊部或沟槽。
如图6A-6C和图7A-7C所示，为了说明的目的示出了基本上为圆形的刀片C25和方边的刀片S25，由于刀刃C47和S47下方的余隙面C45和S45与刀片的上表面CP和SP的垂线形成不为零的角度α，因而当刀刃沿上表面的垂线方向向下移动时，刀刃从最外侧点位置后退，在最外侧点，刀刃相对于上表面的垂线在轴向上最高。例如，如结合圆形刀片C25所述，刀刃C47从刀刃处于最高的最外侧直径DO后退到刀刃处于最低的最内侧直径DI。刀刃在DI处的位置与刀刃在DO处的位置相差一个距离Δ。刀片底部的直径db保持不变。当沿所述平面的垂线方向看时，刀刃C47和S47的轮廓不为圆形或方形，这可能产生问题。希望的是提供一种能避免上述问题的刀具和刀片。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种切削刀片包括：大致为扁平且大致截头锥形的有效余隙面(virtual clearance surface)，该有效余隙面与刀片上表面的虚拟平面的垂线形成不为零的角度；和设置在有效余隙面上方的第一有效刀刃，该第一有效刀刃上的所有点均设置在上表面的虚拟平面上。该切削刀片还包括不同于有效余隙面并与上表面的虚拟平面的垂线形成不为零的角度的调整余隙面，以及在调整余隙面上方的调整刀刃，该调整刀刃上的至少一些但不是所有的点设置成与所述上表面的虚拟平面相距不同距离，调整刀刃的沿上表面的虚拟平面的垂线方向看到的轮廓与第一有效刀刃的轮廓相一致。
根据本发明的另一方面，一种切削刀具包括：具有有效余隙面的切削刀片，该余隙面为大致扁平且大致截头锥形，该有效余隙面与刀片上表面的虚拟平面的垂线形成不为零的角度；设置在有效余隙面上方的第一有效刀刃，第一有效刀刃上的所有点均设置在上表面的虚拟平面上；不同于有效余隙面并与上表面的虚拟平面的垂线形成不为零的角度的调整余隙面；以及在调整余隙面上方的调整刀刃，该调整刀刃上的至少一些但不是所有的点设置成与上表面的虚拟平面相距不同距离，调整刀刃的沿上表面的虚拟平面的垂线方向看到的轮廓与第一有效刀刃的轮廓相一致。该切削刀具还包括刀夹，该刀夹具有用于容纳所述刀片的凹槽以及用于使至少一个侧刀片支撑表面抵靠刀片上的抵接表面。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述可很好地理解本发明的特征和优点，图中相同的标号表示相同的元件，且其中：
图1是根据本发明的一个实施方式的在刀夹中的切削刀片的仰视图；
图2A-2C为根据本发明的一个实施方式的切削刀片的俯视图、第一侧视图和第二侧视图；
图3A-3C为根据本发明的一个实施方式的切削刀片的俯视图、第一侧视图和第二侧视图；
图4和图5是根据本发明的一个实施方式的切削刀片的仰视示意图；
图6A-6C是根据本发明的一个实施方式的切削刀片的俯视图、第一侧视图和第二侧视图；以及
图7A-7C为根据本发明的一个实施方式的切削刀片的顶侧视图、第一侧视图和第二侧视图。
具体实施方式
图1中示出了切削刀具21，其具有刀夹23和切削刀片25。该刀具可用于一种或多种机械操作，诸如铣、车削、镗孔、切断、开槽、车螺纹和钻孔。刀夹23包括用于容纳刀片25的凹槽27和用于使至少一个侧插入支撑表面31(以交叉阴影线示出)抵靠在刀片上的至少一个侧抵接表面29。刀片25能以任何传统的方式固定在凹槽27中，诸如：例如以引用的方式结合的美国专利No.6764257中所述的一样，通过延伸穿过刀片中的孔H并与刀夹中的螺纹孔(未示出)配合的螺钉(未示出)；或者诸如：例如以引用的方式结合的美国专利No.6168357中所述的一样，利用与刀夹为一体的夹持臂；或者诸如：例如以引用的方式结合的美国专利No.6702528中所述的一样，利用安装到刀夹上的夹持臂。刀片25的下支撑表面33和刀夹23的对应下抵接表面35可具有例如沟槽和脊部(未示出)的图案，诸如：例如以引用的方式结合的美国专利No.6146060中所述的一样，以便于刀片和刀夹相对于彼此在一个或多个方位上的连接。刀片25相对于刀夹23可转位。应明白，本申请中示出的刀片的形状相对于一般刀片的形状被夸大，目的在于说明本发明的特征。
如结合图2A-2C中的刀片125所见，刀片包括大致为扁平的有效余隙面137。但是，如结合图3A-3C中的刀片225所示，刀片可包括大致为截头锥形的有效余隙面237。刀片还可包括大致扁平的余隙面与大致截头锥形余隙面(未示出)的一些组合形式。对“大致扁平”的引用并不意图排除具有凹槽或其上具有突起的余隙面，或者具有曲率的余隙面，诸如具有所谓的“螺旋状”表面的情形。对“大致截头锥形”的引用旨在覆盖除了截面为圆形之外的所有形状，诸如界面为椭圆的形状，且并不意图排出其中具有凹槽或其上具有突起的余隙面，或者具有曲率的余隙面。而且，对大致扁平和大致截头锥形的引用旨在包括仅具有部分为扁平或截头锥形的表面。这种刀片旨在被包含在“大致扁平”或“大致截头锥形”的定义中。
在刀片125和刀片225中，有效余隙面137和237分别和刀片的上表面139和239的虚拟平面P的垂线T形成不为零的角度α。上表面139和239的平面P能处于任何希望的位置处。通常，平面P垂直于刀片的某条轴线，诸如经过具有中心孔的刀片的中心孔的轴线，且上表面上的最上方点将处于该平面中。但是，该平面可设置在上表面上的最上方点之上或之下。另外，虽然这里就平面P为上表面的平面的实施方式来描述本发明，但是应明白，平面P同样可以为下表面，诸如在通过上下转动而可转位的刀片类型时。
第一有效刀刃141和241分别设置在有效余隙面137和237上。第一有效刀刃141和241通常被认为用于限定有效余隙面137和237的上边缘143和243，但是这并不是一定必需的。第一有效刀刃141和241上的所有点都设置处于上表面139和239的平面P上。
调整余隙面145和245不同于有效余隙面且也与上表面139和239的平面P的垂线T形成不为零的角度α。调整刀刃147和247设置在调整余隙面145和245的上方，且可形成调整余隙面的上边缘149和249，但是这并不是一定必需的。调整刀刃147和247上的至少一些但不是全部的点设置成与上表面139和239的平面P相距不同距离。调整余隙面145和245的形状被调节，以使得尽管调整刀刃147和247上的点与上表面139和239的平面P相距一定距离，但是沿上表面的所述平面的垂线T的方向看到的调整刀刃的轮廓分别与第一有效刀刃141和241的轮廓一致。虽然调整刀刃147和247的轮廓可分别与有效刀刃141和241的轮廓对准，即相匹配，但是它们的轮廓也可以具有相对应的形状，但是不同，诸如被设置处于不同的位置或具有不同的尺寸。可根据有效余隙面137和237中添加或去除的材料对调整余隙面145和245进行调节，以获得调整余隙面。
在图3A-3C中示出的切削刀片225中，调整余隙面245至少部分地绕刀片的周边延伸，且在这个实施方式中，绕刀片的整个周边延伸。在切削刀片225中，沿上表面239的平面P的垂线T方向看到的调整刀刃247的轮廓形成大致椭圆形状。在图3A-3C所示的实施方式中，沿上表面239的平面P的垂线T的方向看到的调整刀刃247的轮廓形成大致圆形形状，但是，大致椭圆的形状并不一定必须要为圆形。
刀片可以为若干种形状的组合，以使调整余隙面可以被认为仅部分地绕刀片的周边延伸。例如，在图2A-2C所示的刀片125中，调整余隙面145仅部分地绕刀片的周边延伸。在刀片125中，沿上表面139的平面P的垂线T方向看到的调整刀刃147的轮廓形成大致直线的形状。在图1所示的刀片25中，调整余隙面45仅部分地绕刀片周边延伸，且沿上表面39的所述平面的垂线方向看到的调整刀刃47的轮廓形成大致直线的形状。另外，在图1的刀片25中，有多个这种调整余隙面45和调整刀刃47，从而刀片形成多边形，诸如三角形、矩形、方形(如图1中所示)，八边形等。调整余隙面45之间的余隙面51可以调节成是或不是调整余隙面的方式。同一刀片上的不同的调整余隙面可为大致扁平的，以及可为大致截头锥形的。
如图1-3C中所示，调整余隙面45，145，245的下边缘53，153，253可延伸到刀片25，125，225的下表面33，133，233。但是，如图2B-2C和图3B-3C中的虚线所示，调整余隙面145，245的下边缘153’，253’可沿轴向设置在刀片125，225的下表面133，233的上方。如果需要的话，则下边缘153’，253’与下表面133，233之间的区域155，255可包括下刀片支撑表面且例如可形成为平坦的，以便于相对于刀夹支撑刀片。
如图1，图2A和图3A所示，第二有效刀刃57，157，257设置在有效余隙面37，137，237的上方，调整刀刃47，147，247上的所有点在第二有效刀刃上都具有相对应的点并设置成与上表面的平面P相距与第二有效刀刃上的点相等的距离，使得沿上表面的所述平面的垂线方向看到的第二有效刀刃的轮廓不同于第一有效刀刃41，141，241的轮廓。由于第二有效刀刃57，157，257通常比调整刀刃47，147，247短，因此第二有效刀刃与调整刀刃上的所有点不需要必需一一对应。调整余隙面45，145，245平行于上表面的平面P剖取的平面截面的轮廓，当沿上表面的所述平面的垂线方向看时，与第二有效刀刃57，157，257的轮廓逆向地对应，在这种情况下，它们的轮廓通常形状类似且相对于彼此成180°定向，但是在一些方面也可能存在差异，诸如尺寸上存在差异。
结合图3A-3C中示出的圆形刀片114说明了刀刃曲率对刀片的轮廓形状的影响，该刀片具有与垂直于上表面的平面的垂线形成不为零的角度的余隙面。在圆形切削刀片225中，有效刀刃241的直径D与调整刀刃247的直径相同。第二有效刀刃257的直径在直径D和另一直径D1之间变化，在直径D，第二有效刀刃与第一有效刀刃241处于相同高度，在直径D1，第二有效刀刃低于第一有效刀刃。通过调节有效余隙面237来形成调整余隙面245，调整刀刃247的沿上表面239的平面P的垂线T看到的轮廓直径可以变为与图3A中示出的有效刀刃241的轮廓相对应或一致。但是，如果调整余隙面245被调节成相对于上表面239的平面P的垂线T形成恒定的后角，则调整余隙面的沿上表面239的平面P的垂线T看到的形状将与第二有效刀刃257的形状逆向地对应。
如图1，图2B-2C和图3B-3C中所示，侧刀片支撑表面31，131，231可设置在调整余隙面45，145，245中，即，在调整余隙面的边界内。每个调整余隙面均可包括多个侧刀片支撑表面，该侧刀片支撑表面可用于在一个位置或多个不同的转位位置处支撑刀片。侧刀片支撑表面31，131，231可整体或部分地在调整余隙面的边界的内侧。如图1，图2B-2C和图3B-3C中所示，侧刀片支撑表面31，131，231可设置在调整余隙面45，145，245上，即，余隙面用作侧刀片支撑表面，即，侧刀片支撑表面的至少一部分或全部形成为部分的调整余隙面。
如图4中所示，其示出了在调整余隙面445的下边缘453下方的6个侧刀片支撑表面431，这些侧刀片支撑表面可至少部分地相对于调整余隙面凹入。如果侧刀片支撑表面整体或部分地在调整余隙面中，则同样也是这种情况。
如图5中所示，其示出了在调整余隙面545的下边缘553下方的6个侧刀片支撑表面531，这些侧刀片支撑表面可至少部分地从调整余隙面伸出。如果侧刀片支撑表面整体或部分地在调整余隙面中，则同样也是这种情况。如图4中虚线所示，侧刀片支撑表面431可相对于具有下表面453’的调整余隙面445凹入，且也能部分地从调整余隙面伸出。
在本申请中，使用诸如“包括”的术语是开放式的且具有与诸如“具有”的术语类似的含义，而且并不意图排除其他结构、材料或动作的存在。同样，虽然使用诸如“能”或“可以”的术语是开放式的且用于表示结构、材料或动作并不是必需的，但是不使用这种术语也并不表示结构、材料或动作是必要的。如果被认为是必要的结构、材料或动作，则它们会被明确说明。
这里通过引用的方式结合了本申请所要求优选权的瑞典专利申请No.0600338-8的公开内容。
虽然已经根据优选实施方式对本发明进行了说明和描述，但是应知道在不背离权利要求限定的本发明的情况下可以在本发明中进行改进和变化。

Claims (25)

1.一种切削刀片(25，125，225)，其特征在于，该刀片包括：
为大致扁平或者大致截头锥形的有效余隙面(37，137，237)，该有效余隙面与刀片上表面(39，139，239)的虚拟平面的垂线形成不为零的角度；
设置在有效余隙面(37，137，237)上方的第一有效刀刃(41，141，241)，该第一有效刀刃(41，141，241)上的所有点均设置在上表面(39，139，239)的所述虚拟平面上；
与有效余隙面(37，137，237)不同的调整余隙面(45，145，245)，并且其与上表面(39，139，239)的所述虚拟平面的垂线形成不为零的角度；以及
在调整余隙面(45，145，245)上方的调整刀刃(47，147，247)，该调整刀刃(47，147，247)上的至少一些但不是所有的点设置成与所述上表面(39，139，239)的所述虚拟平面相距不同距离，调整刀刃(47，147，247)的沿上表面(39，139，239)所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓与第一有效刀刃(41，141，241)的轮廓相一致。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述调整余隙面(245)绕着刀片(225)的整个周边延伸。
3.根据权利要求2所述的切削刀片，其特征在于，调整刀刃(247)的沿上表面(239)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓形成大致椭圆的形状。
4.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，调整余隙面(45，145，245)至少部分地绕着刀片(25，125，252)的周边延伸。
5.根据权利要求4所述的切削刀片，其特征在于，调整刀刃(47，147)的沿上表面(39，139)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓形成大致直线的形状。
6.根据权利要求5所述的切削刀片，其特征在于，多个大致直线的形状的调整刀刃(47，147)的沿上表面(39，139)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓形成大致矩形的形状。
7.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述调整余隙面(45，145，245)延伸至刀片的下表面(33，133，233)。
8.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，调整余隙面(45，145，245)被轴向设置在刀片的下表面(33，133，233)的上方。
9.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，该切削刀片包括设置在有效余隙面(37，137，237)上方的第二有效刀刃(57，157，257)，调整刀刃(47，147，247)上的所有点在第二有效刀刃(57，157，257)上都具有相对应的点，并且调整刀刃(47，147，247)上的所有点设置成与上表面(39，139，239)的所述虚拟平面相距相等的距离，使得第二有效刀刃(57，157，257)的沿上表面的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓不同于第一有效刀刃(37，137，237)的轮廓，且调整余隙面(45，145，245)的平行于上表面(39，139，239)的所述虚拟平面剖取的平面截面的轮廓，当沿上表面的所述虚拟平面的垂线方向看时，与第二有效刀刃(57，157，257)的轮廓逆向地对应。
10.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，调整刀刃(247)的沿上表面(239)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓至少部分地形成大致椭圆的形状。
11.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，调整刀刃(247)的沿上表面(239)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓至少部分地形成大致圆形的形状。
12.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，调整刀刃(47，147)的沿上表面(39，139)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓形成大致直线的形状。
13.根据权利要求12所述的切削刀片，其特征在于，多个大致直线的形状的调整刀刃(47，147)的沿上表面(39，139)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓形成多边形的形状。
14.根据权利要求13所述的切削刀片，其特征在于，所述多个大致直线的形状的调整刀刃(47，147)的沿上表面(39，139)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓形成大致矩形的形状。
15.根据权利要求14所述的切削刀片，其特征在于，所述多个大致直线的形状的调整刀刃(47，147)的沿上表面(39，139)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓形成大致方形的形状。
16.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，调整刀(47，147，247)的沿上表面(39，139，239)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓大致与第一有效刀刃(41，141，241)的轮廓相对齐。
17.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述刀片(25，125，225)为铣削刀片、车削刀片、镗孔刀片、切断刀片、开槽刀片、车螺纹刀片和钻孔刀片中的至少其中之一。
18.一种切削刀具，其包括具有用于容纳刀片(25，125，225)的凹槽(27)的刀夹(23)和用于使至少一个侧刀片支撑表面(31，431，531)抵靠在刀片上的至少一个抵接表面(29)，其特征在于，该切削刀具包括：具有有效余隙面(37，137，237)的切削刀片，该余隙面为大致扁平或大致截头锥形，该有效余隙面(37，137，237)与刀片上表面(39，139，239)的虚拟平面的垂线形成不为零的角度；设置在有效余隙面(37，137，237)上方的第一有效刀刃(41，141，241)，第一有效刀刃(41，141，241)上的所有点均设置在上表面(39，139，239)的所述虚拟平面上；不同于有效余隙面(37，137，237)并与上表面(39，139，239)的所述虚拟平面形成不为零的角度的调整余隙面(45，145，245)；以及在调整余隙面(45，145，245)上方的调整刀刃(47，147，247)，该调整刀刃(47，147，247)上的至少一些但不是所有的点设置成与上表面(39，139，239)的所述虚拟平面相距不同距离，调整刀刃(47，147，247)的沿上表面(39，139，239)的所述虚拟平面的垂线方向看到的轮廓与第一有效刀刃(41，141，241)的轮廓相一致。
19.根据权利要求18所述的切削刀具，其特征在于，所述侧刀片支撑表面(31)设置在调整余隙面(45)中。
20.根据权利要求18所述的切削刀具，其特征在于，多个侧刀片支撑表面(31)设置在调整余隙面(45)上。
21.根据权利要求18所述的切削刀具，其特征在于，所述侧刀片支撑表面(31)的至少一部分形成为部分的调整余隙面(45)。
22.根据权利要求18所述的切削刀具，其特征在于，所述侧刀片支撑表面(31)的全部都形成为至少一部分的调整余隙面(45)。
23.根据权利要求18所述的切削刀具，其特征在于，所述侧刀片支撑表面(431)相对于调整余隙面(445)至少部分地凹入。
24.根据权利要求19所述的切削刀具，其特征在于，所述侧刀片支撑表面(431’，531)至少部分地从调整余隙面(445，545)伸出。
25.根据权利要求24所述的切削刀具，其特征在于，所述侧刀片支撑表面(431’)相对于调整余隙面(445)至少部分地凹入。
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