CN101489706A - 切削刀片和切削刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及切削刀具，并且更具体地涉及使用可夹持切削刀片的切削刀具。所述切削刀具(21)包括具有至少一个刀片接收凹座(25)的刀架(23)，并且刀片接收凹座具有至少一个侧抵靠表面(27)。所述切削刀具进一步包括切削刀片(29)，该切削刀片(29)包括具有至少一个刀片支撑表面(33)和夹持孔(35)的刀片本体(31)，所述夹持孔(35)具有限定出非圆形、基本椭圆形锥体的至少一部分的夹持表面(37)。所述切削刀具进一步包括具有夹持器表面(41)的夹持器(39)，所述夹持器表面(41)适合于在两个接触点(43，45)处接触所述夹持表面(37)，从而使得所述至少一个侧抵靠表面和所述至少一个刀片支撑表面以接触关系被固定。

Description

切削刀片和切削刀具
技术领域
本发明涉及切削刀具，并且更具体地涉及使用可夹持切削刀片的切削刀具。
背景技术
在诸如旋转刀具和车削刀具的各种形式的切削刀具中，已知的是在刀架上的凹座中夹持可更换的切削刀片。使用可更换、可夹持的切削刀片而不是例如被铜焊到刀架的切削刀片，这便于更换被磨损的刀片。经常地，切削刀片可转位到多个位置，以利用锐利部分替代刀片切削刃的磨损部分。用于将可更换刀片夹持到刀架的各种技术是已知的，并且包括销钉布置结构、螺钉或者螺栓布置结构以及夹持臂布置结构。
无论使用哪种夹持布置用以相对于刀架夹持刀片，非常令人期望的是，刀片被可靠地夹持并且刀片在使用期间的任何移动的能力被最小化。还令人期望的是，相对于刀架夹持刀片的方式是简单的，以便更换或者转位刀片。还令人期望的是，夹持布置结构便于相对于刀架精确地安装刀片，从而使得刀片的工作切削刃将相对于刀架在精确位置中定位，以便于自动化加工。
用于保证相对于刀架可靠夹持、简单移除或者转位以及精确定位刀片的各种措施是已知的。例如，有时，刀片的刀片支撑表面将稍微向外拱起，或者刀架的凹座的刀片抵靠表面将不是完全平坦的，从而使得在两个表面之间仅仅存在单一接触点、接触线或者接触区域(在下文中统一地被一般性称作接触点)。例如，在加工操作期间向刀片施加强作用力，能够引起甚至被非常紧密地夹持的刀片围绕该接触点、线或者区域非常轻微地枢转。这种枢转引起刀片的切削刃相对于刀架移动并且可能对工件造成损坏或者不利地影响工件能够被加工的精度。
为了最大程度减小刀片在使用期间相对于刀架移动的任何趋势，刀架的刀片接收凹座的刀片抵靠表面可以设有凹部，从而使得在刀片抵靠表面和刀片的刀片支撑表面的两个点之间的接触能够得以保证。通过在刀片抵靠表面或者刀片支撑表面中设置凹部，即便刀片支撑表面或者刀片抵靠表面并非完全平坦，在两个表面之间也将存在两个接触点，这降低了刀片相对于刀架摆动的趋势。
通常，刀片具有用于接收趋向于朝向刀片抵靠表面(一个或者多个)压迫刀片支撑表面(一个或者多个)的夹持螺钉、销钉或者夹持臂部分的孔。还已知的是，通过在将于至少两个点处接触夹持器表面的刀片上提供夹持表面而试图最小化刀片相对于刀架移动的趋势。这通常通过在用于接触螺钉、销钉或者臂的圆形夹持表面的刀片中设置多边形夹持表面而实现。通过引用方式而被并入这里的美国专利No.3，341，921披露了这种布置结构。期望提供一种简单布置结构，用于最小化刀片相对于夹持结构枢转的任何趋势。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种切削刀片包括刀片本体，该刀片本体具有包括夹持表面的夹持孔，该夹持表面限定了非圆形、基本椭圆形锥体的至少一部分。
根据本发明的另一方面，一种切削刀具包括：刀架，它包括至少一个刀片接收凹座，该刀片接收凹座包括至少一个侧抵靠表面；切削刀片，它包括具有至少一个刀片支撑表面和夹持孔的刀片本体，该夹持孔具有限定出非圆形(基本椭圆形锥体)的至少一部分的夹持表面；以及夹持器，它具有夹持器表面，该夹持器表面适合于在两个接触点处接触夹持表面，从而使得所述至少一个侧抵靠表面和所述至少一个刀片支撑表面被以接触关系固定。
附图说明
通过阅读下面的与附图相结合的详细说明能够很好地理解本发明的特征和优点，在图中相似的标号示意类似的元件，并且附图中：
图1A和1B分别是根据本发明实施例的切削刀具的底部和侧面透视图；
图2是根据本发明实施例的切削刀具的底部透视局部分解视图；
图3A-3E是根据本发明实施例的切削刀片的顶部透视图、顶部平面视图、侧截面视图、通过图3C的截面3D-3D截取的截面视图和通过图3C的截面3E-3E截取的截面视图；
图4是根据本发明实施例的切削刀片的透视图；
图5是根据本发明实施例的切削刀片和夹持器的透视图；
图6是通过图1A的切削刀具的一个部分的截面6-6截取的截面视图；
图7是示出了根据本发明的实施例在夹持器的夹持器表面和刀片的夹持表面之间的接触的概略视图；并且
图8是根据本发明实施例的切削刀具的一个部分的截面概略视图。
具体实施方式
根据本发明实施例的切削刀具21示于图1A-1B、2、6和8中。所示意的切削刀具21是铣削刀具，然而，认为本发明的各方面可被应用于具有可更换切削刀片的所有类型的切削刀具，包括铣削、钻削、镗削和车削刀具。切削刀具21包括具有至少一个刀片接收凹座25的刀架23，刀片接收凹座25具有至少一个侧抵靠表面27。经常地，切削刀具21(例如所示意的铣削刀具)将包括多个刀片接收凹座25。
切削刀具21还包括能够被接收于刀片接收凹座25中的切削刀片29。如在图3A-3E和4中所看到的，切削刀片29包括具有至少一个刀片支撑表面33(图1A和图8)和夹持孔35的刀片本体31，夹持孔35具有限定出非圆形、基本椭圆形锥体，或者截头锥体的至少一部分的夹持表面37。刀片本体31优选地由坚硬物质(例如碳化钨，WC)和粘结剂(例如钴，Co)构成。刀片本体31可以涂覆有例如由Al2O3、TiN和/或TiCN构成的层。
切削刀具21还包括具有如在图2、图5(以虚线形式)、6、7和8中看到的夹持器表面41的夹持器39，夹持器表面41适合于在至少两个接触点43和45(图6和7)处接触夹持表面37，从而使得所述至少一个侧抵靠表面27和所述至少一个刀片支撑表面33被以接触关系固定。在所述至少两个接触点43和45与夹持表面37之间的接触将通常被如此布置，即：使得在该至少两个接触点处施加的作用力的合力FR(图6)将朝向凹座25的刀片抵靠表面27压迫刀片29的刀片支撑表面33。当夹持器表面41形成夹持螺钉的端头的一部分时，它将通常具有圆形截面。夹持器表面41可以是非圆形的，但是其形状应该充分地不同于夹持表面的形状，从而使得当这些表面相抵靠时形成至少两个接触点43和45。
夹持表面37可以是并非为非圆形、基本椭圆形锥体的一更大表面的一部分，然而，夹持表面自身应该被视为任何更大表面的一部分，其中，夹持表面41将与所述一部分相接触，并且其中，夹持表面具有非圆形、基本椭圆形锥体或者截头锥体的形式。为实现本申请目的，除非另外示意，否则“椭圆形锥体”应该被定义成涵盖椭圆形的形状以及在数学意义上并非椭圆的其它圆化形状，例如为卵形，并且应该被定义成不包含为圆形的形状，即便在学术上，圆是一种形式的椭圆。与在夹持表面37和(通常圆形)夹持器表面41之间具有至少两个分离的接触点的可能性相比，所述表面的精确形式并不那么重要。如与仅仅具有单一接触点的夹持布置结构相比，所述至少两个接触点43和45降低了刀片29相对于夹持器39运动的可能性。
在所示意的实施例中，夹持孔35延伸通过刀片本体31，并且刀片接收凹座25包括用于接纳带有螺纹的夹持螺钉49的内螺纹孔47。夹持螺钉49的端头51，更加具体地说，夹持螺钉的端头的底侧限定出夹持器表面41。夹持螺钉的端头51的底侧能够具有任何适当的形状，但是将通常具有基本截头锥体形状、基本球形形状(在图8中以虚线示出)或者在锥形和球形之间的某种形状的形式。
当如在图8中看到的那样，所述至少一个侧抵靠表面27和所述至少一个刀片支撑表面33被以接触关系固定时，内螺纹孔25的轴线ATH将通常基本平行于并且对准夹持孔35的轴线ACH，然而，如在图8中虚线所示，它们可以是非平行的并且相对于彼此形成一定角度，如在通过引用方式并入这里的美国专利No.3，662，444、美国专利No.5，199，828或者美国专利No.6，579，042中所公开的那样。
夹持器39适合于相对于刀架23和切削刀片29移动到夹持位置，其中，在所述两个接触点43和45处的夹持作用力朝向刀片接收凹座25的所述至少一个刀片抵靠表面27压迫切削刀片的所述至少一个刀片支撑表面33。特别地，对于多边形刀片，如在图1A、1B和2中看到的，刀片接收凹座25将通常具有至少两个刀片抵靠表面27。切削刀片29将通常具有至少两个刀片支撑表面33，并且在所述两个接触点43和45处的夹持作用力将朝向所述至少两个刀片抵靠表面压迫所述至少两个刀片支撑表面。
当所述至少一个侧抵靠表面和所述至少一个刀片支撑表面被以接触关系固定时，所述至少一个刀片抵靠表面27和所述至少一个刀片支撑表面33通常与夹持孔35的轴线ACH限定出非零角度。由刀片抵靠表面27和刀片支撑表面33形成的角度通常彼此相同，或者接近彼此相同，从而使得当夹持器39的(通常圆形的)夹持器表面41沿着夹持孔35的夹持表面37的基本锥形的椭圆形表面向下移动到夹持位置时，接触点43和45的凸轮作用朝向相应的抵靠表面(一个或多个)压迫刀片支撑表面(一个或多个)并且使得刀片支撑表面(一个或多个)与抵靠表面(一个或多个)形成接触。然而，可以理解，本发明可被应用于带有平行于夹持孔35的轴线的刀片支撑表面的刀片，例如当通过上下翻转而能够转位刀片的情况时。
例如，如果刀片支撑表面33与夹持孔35的轴线ACH的角度小于抵靠表面27与轴线ACH的角度，并且如果刀片支撑表面在抵靠表面上方延伸，则能够以相当的准确度预测在刀片支撑表面33和抵靠表面27之间的接触将在抵靠表面的顶部处发生，由此便于确保刀片29的切削刃(一个或多个)将相对于刀架23被适当地定位。如在图8中看到的，在特定距离上，刀片抵靠表面27基本平行于刀片支撑表面33，从而使得接触能够在该表面的预定的区域上发生。这降低了刀片和凹座的为满足精确度公差而必须形成的区域的大小。另外，与当在刀片抵靠表面和刀片支撑表面之间的接触主要发生在刀片抵靠表面的顶部处时相比，这种布置结构趋向于在更大区域上分布刀片支撑表面和刀片抵靠表面之间的作用力，例如在图8中虚线所示，其中刀片抵靠表面27A和刀片支撑表面33在它们的整个高度上相对于彼此形成不同角度，但是本发明并不排除这种布置。用于确保或者增强刀片29相对于刀架23的位置的准确度的其它技术是已知的，并且本发明不应被视为受限于任何特定技术。
为了进一步便于确保相对于刀架25正确地安置刀片29，如在通过引用方式并入这里的美国专利No.5，421,679中所公开的，所述至少一个刀片支撑表面33和所述至少一个侧抵靠表面25中的至少一个能够包括在其中形成的凹部53(在图8中以虚线示出)，从而使得当形成接触关系时，所述至少一个刀片支撑表面和所述至少一个侧抵靠表面在至少两个分离的点处相互接触。
如在图3B中看到的，刀片29的夹持表面37能够限定出椭圆形锥体(通常为截头椭圆形锥体)或者，如在图3B中虚线所示，椭圆形锥体的一部分，例如两个或者更多个叠加的截头椭圆形锥体的一部分等。当沿着夹持孔39的轴线ACH观察时，刀片29可以具有任何所期望的形状，例如多边形或者圆形形状。图8示出能够具有多边形或者圆形截面的刀片29。
虽然已经关于夹持孔39延伸完全通过刀片本体33的实施例而描述了刀片29，但是夹持孔能够被形成为仅仅部分地延伸通过刀片本体。不是利用螺钉或者螺栓形式的夹持器39固定刀片29，而是夹持器能够具有某种其它已知形式，例如具有夹持臂(未示出)的形式，该夹持臂被固定到刀架或者与刀架成一体形成并且相对于刀架中的用于刀片的凹座或者凹部将刀片固定。在例如通过引用方式并入这里的美国专利No.6，702,528、6,244,790和6,168,357中披露了具有各种形式的夹持臂的刀架的实施例。
切削刀片29能够具有夹持孔35，夹持孔35除了具有椭圆形锥体形式的夹持表面39之外还能够具有基本柱形表面55。基本柱形表面55将通常被竖直地设置于夹持表面39的上方，并且其具有的各种用途中的一种是可以用于确保螺钉49的端头51被设置于夹持孔35的顶端的下方。夹持表面39和柱形表面55通常将相交叉，然而，某种其它表面，例如弯曲或者半球形表面可以被设置于所述表面之间。
夹持表面39通常具有两个端部，即，上端57和下端59。柱形表面55能够邻近夹持表面39的一端(例如上端57)设置，并且夹持表面与柱形表面相对的端部59(即下端59)能够与第二基本柱形表面61相交叉。
在本申请中，例如“具有”的术语的使用是开放式的并且旨在具有与术语(例如“包括”)相同的含义，而不排除其它结构、材料或者作用的存在。类似地，虽然术语例如“能够”或者“可以”的使用意图是开放式的并且表示所述结构、材料或者作用不是必要性的，但是不使用这种术语并非旨在表示所述结构、材料或者作用是必须的。在目前将所述结构、材料或者作用视为必要的程度上，它们被如此加以明确。
在本申请要求优先权的瑞典专利申请No.0601152-2中所公开的内容通过引用方式并入这里。
虽然已经根据优选实施例示意并且描述了本发明，但是应该理解，可以在本发明实现变型和改变，而不会偏离在权利要求中阐述的发明。

Claims (21)

1.一种切削刀片(29)，其特征在于，所述刀片包括具有夹持孔(35)的刀片本体(31)，所述夹持孔(35)具有夹持表面(37)，所述夹持表面(37)限定出非圆形、基本椭圆形锥体的至少一部分并且仅仅具有两个位于假想圆上的夹持器接触点。
2.根据权利要求1的切削刀片(29)，其特征在于，所述夹持表面(37)限定出截头椭圆形锥体。
3.根据权利要求1的切削刀片(29)，其特征在于，所述夹持表面(37)限定两个或者更多个叠加的截头椭圆形锥体的部分。
4.根据权利要求1的切削刀片(29)，其特征在于，当沿着所述夹持孔(35)的轴线(ACH)观察时，所述刀片本体(31)是多边形的。
5.根据权利要求1的切削刀片(29)，其特征在于，当沿着所述夹持孔(35)的轴线(ACH)观察时，所述刀片本体(31)是圆形的。
6.根据权利要求1的切削刀片(29)，其特征在于，所述夹持孔(35)延伸通过所述刀片本体(31)。
7.根据权利要求6的切削刀片(29)，其特征在于，所述夹持孔(35)具有基本柱形表面(55，61)。
8.根据权利要求7的切削刀片(29)，其特征在于，所述夹持表面(37)和所述柱形表面(55，61)相交叉。
9.根据权利要求7的切削刀片(29)，其特征在于，所述夹持表面(37)具有两个端部(57，59)，所述柱形表面(55)邻近所述夹持表面(37)的一端(57)设置，并且所述夹持表面(37)的与所述柱形表面(55)相对的端部(59)与第二基本柱形表面(61)相交叉。
10.一种包括具有至少一个刀片接收凹座(25)的刀架(23)的切削刀具(21)，所述刀片接收凹座具有至少一个侧抵靠表面(27)，其特征在于，所述切削刀具包括：包括具有至少一个刀片支撑表面(33)和夹持孔(35)的刀片本体(31)的切削刀片(29)，所述夹持孔具有限定出非圆形、基本椭圆形锥体的至少一部分的夹持表面(37)；以及具有夹持器表面(41)的夹持器(39)，所述夹持器表面(41)在垂直于所述夹持器表面的纵向轴线所截取的截面中是圆形的并且适合于在两个接触点(43，45)处接触所述夹持表面(37)，从而使得所述至少一个侧抵靠表面(27)和所述至少一个刀片支撑表面(33)以接触关系被固定。
11.根据权利要求10的切削刀具(21)，其中所述夹持孔(35)延伸通过所述刀片本体(31)。
12.根据权利要求11的切削刀具(21)，其中，所述刀片接收凹座(25)具有用于接纳带有螺纹的夹持螺钉(49)的内螺纹孔(47)，所述夹持螺钉的端头(51)限定出所述夹持器表面(41)。
13.根据权利要求12的切削刀具(21)，其中，所述夹持螺钉的端头(51)限定出基本截头锥体形状。
14.根据权利要求12的切削刀具(21)，其中，所述夹持螺钉的端头(51)限定出基本球形形状。
15.根据权利要求12的切削刀具(21)，其中，当所述至少一个侧抵靠表面(27)和所述至少一个刀片支撑表面(33)以接触关系被固定时，所述内螺纹孔(47)的轴线(ATH)与所述夹持孔(35)的轴线(ACH)限定出一非零角度。
16.根据权利要求12的切削刀具(21)，其中，所述夹持螺钉的端头(51)具有基本圆形的截面。
17.根据权利要求10的切削刀具(21)，其中，所述夹持器(39)适合于相对于所述刀架和切削刀片(29)移动到夹持位置，在该位置中，在所述两个接触点(43，445)处的夹持作用力朝向所述刀片接收凹座(25)的所述至少一个刀片抵靠表面(27)压迫所述切削刀片(29)的所述至少一个刀片支撑表面(33)。
18.根据权利要求17的切削刀具(21)，其中，所述刀片接收凹座(25)包括至少两个刀片抵靠表面(27)，并且所述切削刀片(29)包括至少两个刀片支撑表面(33)，并且其中，在所述两个接触点(43，45)处的夹持作用力朝向所述至少两个刀片抵靠表面(27)压迫所述至少两个刀片支撑表面(33)。
19.根据权利要求10的切削刀具(21)，其中，当所述至少一个侧抵靠表面(27)和所述至少一个刀片支撑表面(33)以接触关系被固定时，所述至少一个刀片抵靠表面(27)和所述至少一个刀片支撑表面(33)与所述夹持孔(35)的轴线(ACH)限定出一非零角度。
20.根据权利要求19的切削刀具(21)，其中，由所述至少一个刀片支撑表面(33)与所述夹持孔(35)的轴线(ACH)所限定出的非零角度不同于由所述至少一个侧抵靠表面(27)限定出的非零角度。
21.根据权利要求10的切削刀具(21)，其中，所述至少一个刀片支撑表面(33)和所述至少一个侧抵靠表面(27)中的至少一个包括形成在其中的凹部(53)，从而使得当处于接触关系时，所述至少一个刀片支撑表面(33)和所述至少一个侧抵靠表面(27)至少在两个分离点处相互接触。
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