CN101505895B - 带有可调整可转位切削刀件的切削刀具 - Google Patents

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Abstract

提供了一种切削刀具(10)，且切削刀具(10)包括多个位于相应的刀件槽(14、114)内的切削刀件(12、100)。切削刀件(12、100)每个包括顶部切削平面(60、102)和底部支承平面(62、104)，顶部切削平面(60、102)带有至少一个切削刀刃(70、72、128、130)。顶部切削平面(60、102)包括用于与位于相应的刀件槽(14、114)内的相应的接合部分(66、110)匹配的接合部分(64、108)。夹紧楔(18)将切削刀件(12、100)靠着相应的刀件槽(14、114)夹紧。在刀具(10)运行期间在切削刀件(12、100)的接合部分(64、108)和相应的刀件槽(14、114)之间产生的剪切阻力大于在切削刀具(10)运行期间产生的离心力。在示例性的实施例中，接合部分(64、108)被示出为多个锯齿(67、120)。切削刀具(10)高速铣削运行特别有用。

Description

带有可调整可转位切削刀件的切削刀具
技术领域
本发明总体涉及切削刀具。更特定地，本发明属于高速铣刀。
背景技术
用于对比如钢、铝、钛等金属工件进行机械加工的切削刀具典型地包括用于安装可移除切削刀件的刀具保持器。在切削刀具运行期间生成了离心力Fz。在高速铣削运行中，离心力Fz变得明显，这是因为离心力与心轴速度的关系(与心轴速度的平方成比例地增加)符合如下公式：Fz＝M*W2*R，其中M是刀件的质量，W是旋转速度、且R是在刀具的旋转中心和刀件质心位置之间的距离。当离心力Fz超过夹紧力时，切削刀具系统变得不平衡。
参考图20，图中示出了切削速度与切削力之间的关系。如在图20中图示，切削速度的增加典型地支持了切削力的降低。具体地，工件材料的硬度和强度由于在高速下在切削区域内增加的温度而降低。同时，施加到刀件的离心力Fz显著增加(与RPM成平方关系)。存在离心力变得大于切削力幅值的点。对于高速机械加工，离心力将典型地大于切削力。高速机械加工典型地具有超过10,000的RPM。然而，大多数传统的刀件和夹紧机构的设计为用于低离心力而设计，且可能在高速机械加工期间失效。
在高切削速度，施加到切削元件的离心力显著地超过切削力。如果夹紧系统失效，则在旋转期间蓄积的动能将根据Ek＝(1/2)MV2而被释放，其中M为物体的质量、且V为失效时刻的直线速度。因为以上所述的关系，所以在高速的重要因素和要求之一是旋转刀具的安全性。
切削刀具已被设计为带有用于定位切削刀件的打开的槽。此具体设计的缺点是高离心力被施加到在夹紧期间已预先受到应力的夹紧螺钉。当螺钉失效时，刀件“自由飞行”以释放显著的动能。
存在已知的利用了在底部表面或与刀件切削平面相对的表面上带有锯齿的刀件的铣刀的设计，例如在美国专利第5,924,826号、美国专利第5,810,518号和美国专利第6,921,234号中所示出的。这些系统的缺点是对于刀件的碰撞和断裂的切削器主体的弱点。因为将锯齿提供在刀件底部上以支承刀件载荷、且锯齿延伸到最大程度，所以发生的损坏通常非常严重且修复非常困难。这些设计的另一个缺点是缺少会允许精确定位刀件而不昂贵地在组件内研磨的轴向调整机构。
最后，如上所论述，单个的螺钉用于将刀件固定在打开的槽内。如果螺钉失效，则整个刀件将从槽释放。没有在运行期间如果螺钉失效时进一步防止刀件被释放的另外的特征或冗余。因此，在现有技术中存在对于夹紧螺钉不受到切削载荷且不承受显著的离心载荷的切削刀具的需要。另外，在现有技术中存在对于在高速应用期间的冗余固定特征的需要。
虽然提供在底部表面上的锯齿能够吸收离心力的显著的部分，但它们不能吸收100％的离心力。由于锯齿横截平面的角度属性，仍存在离心力的部分，该部分具有“上升”的动力。当切削器旋转速度增加时，通过锯齿反射到夹紧螺钉的离心力部分也增加。在有些点处，离心力将导致刀件上升并使得切削刀具失效。此类型的切削刀具的另一个缺点是如果刀件使用了两个切削刀刃，则第二刀刃将由于在切削期间生成的撞击切屑而受到过早的磨损。同样，行进的切屑接触了任何调整机构的元件，这进一步产生了过早的磨损。
对于具有碳化物尖端的切削刀具，维持保持在刀件内的能力变得甚至更关键。因为碳化物的密度是钢的两倍，所以它将受到更大的离心载荷。由于其重量，碳化物更可能飞离槽。另外，碳化物尖端承受了切削载荷的大部分，且可能变得从主体分离。对于使用碳化物尖端的应用，重要的是如果发生失效时仅释放碳化物尖端的小部分，从而导致较小的损害可能性。
因此，在现有技术中存在对于改进的用于高速铣削运行的铣刀的需要。另外，在现有技术中存在对于更抵抗磨损和失效的刀件的需要。最后，在现有技术中在高速应用中，特别是对于在使用例如碳化物的较重的材料的那些高速应用中，存在对于冗余的固定特征的需要。
发明内容
根据第一方面，一种切削刀具包括刀具主体，所述刀具主体包括至少一个刀件槽。所述至少一个切削刀件保持在所述至少一个刀件槽内。所述至少一个切削刀件包括顶部切削平面和底部支承平面，所述顶部切削平面带有至少一个切削刀刃。所述顶部切削平面包括用于与位于所述至少一个刀件槽内的相应的接合部分匹配的接合部分。夹紧楔将所述至少一个切削刀件靠着所述至少一个刀件槽夹紧。在所述刀具运行期间在所述至少一个切削刀件的接合部分和所述至少一个刀件槽之间产生的剪切阻力大于在所述切削刀具运行期间产生的离心力。
根据第二方面，一种切削刀件包括顶部切削平面和底部支承平面，所述顶部切削平面带有至少一个切削刀刃。所述顶部切削平面包括用于与所述切削刀具的相应的接合部分匹配的接合部分，其中所述接合部分提供了横截面剪切区域，所述横截面剪切区域具有比在切削刀具运行期间产生的离心力大的强度。
根据第三方面，一种组装切削刀具的方法包括提供包括具有至少一个刀件槽的刀具主体的切削刀具。将至少一个切削刀件插入到至少一个刀件槽内。驱动所述至少一个刀件槽内的夹紧楔并将所述夹紧楔靠着所述至少一个切削刀件锁定使得所述至少一个刀件的大致75％包含在所述至少一个刀件槽内。调整所述夹紧楔以因此固定或移除所述至少一个切削刀件。
附图说明
附图中提供了视觉表示，所述视觉表示将用于更完全地描述在此披露的代表性实施例且能够被本领域一般技术人员用于更好地理解它们和它们的固有优点。在这些附图中，相同的参考数字表示了对应的元件。
图1是本发明的切削刀具的示例性实施例的平面图。
图2是本发明的切削刀具的示例性实施例的俯视图。
图3是本发明的切削刀具的切削刀件和夹紧楔的示例性实施例的局部平面图。
图4是沿截平面线A-A截取的在图2中图示的本发明的切削刀具的示例性实施例的横截面视图。
图5是本发明的切削刀具的示例性实施例的局部分解透视图。
图6是本发明的切削刀具的夹紧楔的示例性实施例的底部透视图。
图7是本发明的切削刀具的夹紧楔的示例性实施例的顶部透视图。
图8A是本发明的切削刀具的切削刀件的示例性实施例的透视图。
图8B是本发明的切削刀具的切削刀件的示例性实施例的底部平面视图。
图9A是本发明的切削刀具的切削刀件的选择实施例的透视图。
图9B是本发明的切削刀具的切削刀件的选择实施例的底部平面视图。
图10A是本发明的切削刀具的切削刀件的选择实施例的透视图。
图10B是本发明的切削刀具的切削刀件的选择实施例的底部平面视图。
图11A是本发明的切削刀具的切削刀件的选择实施例的透视图。
图11B是本发明的切削刀具的切削刀件的选择实施例的底部平面视图。
图12A是本发明的切削刀具的刮件式(wiper style)切削刀件的选择实施例的透视图。
图12B是本发明的切削刀具的刮件式切削刀件的选择实施例的底部平面视图。
图13A是包括五个锯齿的切削刀件的示例性实施例的透视图。
图13B是包括五个锯齿的切削刀件的示例性实施例的侧视图。
图14A是包括保护肋的切削刀件的选择实施例的透视图。
图14B是包括保护肋的切削刀件的选择实施例的侧视图。
图15A是包括保护肋的切削刀件的选择实施例的顶部平面视图。
图15B是包括保护肋的切削刀件的选择实施例的顶部平面视图。
图16是根据图14A和图14B中示出的选择实施例的夹紧楔和切削刀件的局部横截面视图。
图17是根据图14A和图14B中示出的选择实施例的切削刀件和刀件槽的匹配表面的局部横截面视图。
图18是本发明的切削刀具的选择实施例的局部透视图。
图19是本发明的切削刀具的选择实施例的局部透视图。
图20是表示旋转速度与离心力关系的曲线图。
具体实施方式
图1示出了本发明的切削刀具10的示例性实施例。虽然切削刀具10被整体地描绘为适合用作铣刀，但应理解的是根据本发明的切削刀具10可应用于其他切削操作，例如车削。此外，切削刀具10被设计为用在高速铣削应用中。从材料的角度，高速铣削的范围优选地在大约5,000至12,000m/min或15,000至36,000SFM(表面速度/分钟)之间。从心轴转速的角度，高速铣削应在10,000至40,000rpm且未来直至60,000rpm。然而，应理解的是根据本发明的切削刀具10还可以使用在低速应用中。对于以大约20,000sfm的切削器速度的应用，以下提供的表1表明了切削器直径和心轴旋转之间的关系，其中SFM＝(π*D*RPM)/12。
表1
 
直径(英寸) 心轴旋转，RPM
2.5 30,558
3 25,465
3.5 21,827
4 19,099
12 6,366
参考图1至图2，这里图示的切削刀具10具有铣头的形式，是用于去屑机械加工的刀具的部分。在铣头上组装了多个切削刀件12。每个切削刀件12接收在刀具保持器主体16的相对应的槽14内。在示例性的实施例中示出了十四个切削刀件12。然而，应理解的是能够存在更多或更少的切削刀件12，这取决于设计偏好和应用。
切削刀件12由合适的硬质材料制成，且所述硬质材料优选地比刀具保持器主体16的材料更硬。在本发明的范围内，切削刀件12可以由许多不同的硬质材料制成，例如常规的硬质合金、陶瓷、金属陶瓷等，且可以包括具有暴露在切削刀刃(多个切削刀刃)中的立方体氮化硼或多晶金刚石小体的形式的切削尖端。优选地，高强度钢用作刀具保持器主体16的材料，该材料坚固且抵抗切屑的侵蚀。
参考图1至图3，夹紧楔18用于将切削刀件12保持在刀件槽14内。优选地，夹紧螺钉20用于槽内的夹紧楔18驱动以因此将夹紧楔18在一侧靠着切削刀件12且在另一侧靠着主体16锁定。优选地，夹紧螺钉20是差动螺钉，用以在夹紧螺钉20的11/2转上夹紧和释放切削刀件12。最优选地，夹紧螺钉通过L形扳手释放，但可以通过在本领域中已知的其他设备释放。然而，应理解的是夹紧楔18可以通过其他在本领域中已知的方式固定，且不限制于以差动螺钉固定。另外，应理解的是夹紧螺钉20能够被设计为使得它将以多于或少于11/2转来释放切削刀件12。
因为切削刀件12受到明显的磨损且频繁地要求替换，所以夹紧楔18通过简单地释放夹紧楔18而提供了快速的刀件更换。此外，在与机械加工零件或夹具碰撞的情况下，夹紧楔18提供了对于刀具保持器主体16的保护，夹紧楔18能够容易地替换。优选地，夹紧楔18由高强度材料制成，但可以由其他的坚固材料制成。
参考图4和图5，切削刀件12能够通过调整螺钉22调整。调整螺钉22优选地远离切削区域24定位。如在图4和图5中示出，调整螺钉22通过位于切削刀具后表面27上的凹陷25而定位，且延伸到槽14内以因此接触切削刀件12。因为调整螺钉22的位置，它不被暴露成被去除的切屑磨损或在碰撞情况中损坏。另外，调整螺钉22抗振动，带有高调整精度。此外，如果调整螺钉22在使用期间被损坏，调整螺钉22容易被替换。
在示例性的实施例中，调整螺钉22在端部包括与切削刀件12的推力表面28接触的球表面26。调整螺钉22还包括阳螺纹部分30，该阳螺纹部分30接合形成在刀具保持器主体16内的阴螺纹部分32，如在图4中示出。优选地，调整螺钉22的阳螺纹部分30和球表面26包括弹性接触变形。调整螺钉22被有利地定位使得在调整期间不发生倾倒移动，使得不改变平衡状态。
如上所述，调整螺钉22允许轴向调整切削刀件12。优选地，调整螺钉22包括沿调整螺钉22的头部36的外周的多个凹陷34，如在图5中示出。当调整螺钉22被固定在凹陷25内使得它接触切削刀件12时，通过转动调整螺钉22能够在轴向方向上调整切削刀件12。具体地，提供了凹陷34以允许调整螺钉22被调整，优选地通过L形扳手调整。L形扳手能够从设置在切削刀具上的侧凹陷35接近并接合凹陷34，如在图5中示出。以此方式，如上所述一个单个的装置能够用于调整调整螺钉22并且还用于驱动和锁定夹紧楔18。这提供了对于保持扳手的统一的解决方法。此外，不需要转矩扳手。然而，应理解的是其他装置也可以用于调整该调整螺钉22。
参考图4至图7，夹紧楔18将在下中文中详细地描述。具体来说，夹紧楔18包括用于接合切削刀件12的底部表面的顶部接合表面38，如在图4中示出。优选地，顶部接合表面38是平的，使得它邻靠在切削刀件12的大体上平的底部表面上。然而，应理解的是顶部接合表面38可以具有其他轮廓，甚至类似于切削刀件12的顶部轮廓，只要它能够靠着切削刀件12被接合和锁定。应注意到的是来自夹紧楔的上紧转矩对于抵抗离心载荷添加了非常小的优点。因此，对于保持力不需要依赖夹紧楔。
夹紧楔18还包括底部表面40。在示例性的实施例中，如在图6中示出，底部表面40包括两个平面部分42和两个从平面部分分开的细长的凹槽部分44。圆柱形部分46设置在两个细长的凹槽部分44之间。底部表面40匹配地接收在安装表面48内(见图5)，所述安装表面48设置在刀具保持器主体16的槽14内。以此方式，安装表面48被构造且成形为使得它接合且支承底部表面40。这样，安装表面48应被相对应地构造以接收和支承夹紧楔18的底部表面40，如在图5中示出。应理解的是底部表面40可以具有其他形状且不限制于在此所描述的具体构造。
如在图6中示出，夹紧楔18包括两个侧表面50和用于接收夹紧螺钉20的阴螺纹部分52。优选地，平面的表面42是斜削的(tapered)，使得夹紧螺钉20起作用以在夹紧螺钉20旋转时接合和锁定切削刀件。具体来说，当夹紧螺钉20转动时，夹紧楔18向槽14内侧移动且顶部接合表面38压靠切削刀件12的底部表面，因此锁定且夹紧切削刀件。应注意的是夹紧楔锁定在与刀具的旋转轴线相同的轴线上。因此，由于上紧转矩引起的应力不引起刀具的变形，这是因为锁定发生在刀具的相同的轴线上。例如，当将刀件组装在切削刀具内时，使用者可能趋向于对刀件施加过度的扭矩或不足的扭矩，这可能导致切削刀具变得变形。根据本发明的切削刀具，即使在螺钉被施加过度的扭矩或不足的扭矩时，铣刀的形状也基本上不受影响。
参考图8A至图13B，根据示例性实施例的切削刀件12将在下文中更详细地描述。在此示出的切削刀件12包括顶部切削平面60和底部支承表面62。如上所述，底部支承表面62接合了夹紧楔18的顶部接合表面38，且被相对应地成形以用于与顶部接合表面38匹配。虽然底部支承表面62示出为是平的，但应理解的是底部支承表面62可以具有其他构造或轮廓，且可以是凹陷的。
参考图5，顶部切削平面60包括接合部分64，接合部分64用于与位于刀具保持器主体16内的刀件槽14内的相应的接合部分66匹配。具体来说，接合部分64和66应被设计为使得在刀具运行期间在切削刀件12的接合部分64和刀件槽14的接合部分66之间产生的剪切阻力大于在切削刀具运行期间产生的剪切力。此关系例如在图16中根据本发明的选择实施例示出，其中F1是离心力且F2是剪切阻力。接合部分被设计为使得当切削刀具在箭头A的方向上旋转时F2大于F1。
根据本发明的示例性的实施例，接合部分64被示出为多个大体上平行的锯齿67，如返回去参考图8A至图13B所示出。具体来说，锯齿67可以等间距或不等间距。不等间距的锯齿67提供了切削刀件的防错定位，使得为特定应用制造的切削刀件不能使用在其他它们所不意图于使用的应用中。如在示例性的实施例中示出，其上设置了五个锯齿。锯齿67与刀件槽14的匹配锯齿68接触，如参考图3和图5所示出的。多个锯齿67优选地垂直于离心力F1，且进一步提供了切削刀件12的匹配表面和设置在刀件槽14内的匹配部分之间的冗余。应注意到的是锯齿67优选地是平行的，或在10度的变化内，以易于制造。此外，锯齿67进一步提供了切削刀具12的一致的定位。
虽然示例性的实施例描述了多个用作接合部分64的锯齿67，但应理解的是许多不同类型的构造是可以的，只要剪切阻力大于离心载荷。另外，可以存在多于或少于五个的锯齿，这取决于应用和设计偏好，且能够少到一个锯齿。此外，接合部分64不需要平行于切削刀刃形成，而是能够形成为与切削刀刃具有角度。类似地，垂直于锯齿67延伸的另外的锯齿也是可以的，使得切削刀件能够在四个不同的位置而非两个位置转位。
在图8A至图12B中示出的切削刀件12的每个包括至少一个切削刀刃或切削角。具体参考图8A，在此示出的切削刀件12包括第一切削刀刃70和第二切削刀刃72。当切削刀件12被安装在刀具保持器主体内时，一个切削刀刃将被暴露且另一个切削刀刃大体上封装在刀件槽14内。例如，如参考图3所示出的，第一切削刀刃70被暴露以用于活动切削，而第二切削刀刃72从切削区域24移开。这样，第二切削刀刃72被保护不受行进中的切屑的磨损。
如在图8A中示出，切削刀件12包括沿整个切削刀刃70设置的切削尖端74。优选地，切削尖端74由立方形氮化硼或多晶体金刚石制成，但可以由其他硬质材料制成。如在图4中示出，当图8的切削刀件12被插入到槽14内时，推力表面28接合了调整螺钉22的远端26。如在图8A中示出，当切削刀刃70被暴露以用于切削时，推力表面28将在切削刀件12的后侧表面80上。如在图8A中示出，当切削刀刃72被暴露以用于切削时，推力表面将在切削刀件12的前侧部分82上。
类似地，如参考图9A所示出的，在此示出的切削刀件12包括第一切削刀刃70和第二切削刀刃72。当切削刀件12被安装在刀具保持器主体内时，一个切削刀刃将被暴露且另一个切削刀刃大体上封装在刀件槽14内(见图3和图5)。如在图9A中示出，切削刀具12包括设置在切削刀件12的角处的切削尖端86。优选地，切削尖端86由立方形氮化硼或多晶体金刚石制成，但可以由其他硬质材料制成。虽然未示出，但另外的切削尖端可以定位在切削刀件12的相对角88处，使得切削刀件12的第二切削刀刃72能够在第一切削刀刃70被磨损时使用。
类似地，如参考图10A所示出的，在此示出的切削刀件12包括第一切削刀刃70和第二切削刀刃72。在图10A中示出的切削刀件12大体上类似于在图8A中示出的切削刀件，不同之处在于在第一切削刀刃70和第二切削刀刃72的任一个上不提供切削尖端。
参考图11A，在此示出的切削刀件12包括第一切削刀刃70和第二切削刀刃72。在图11A中示出的切削刀件12大体上类似于在图10A中示出的切削刀件，不同之处在于提供了一对切屑断裂器90。肋90提供了另外的冗余和对于离心载荷的剪切阻力。
参考图12A，在此示出的切削刀件12包括第一切削刀刃92和垂直于第一切削刀刃92的第二切削刀刃94。当根据图12A的切削刀件12被定位在刀具保持器主体内时，两个切削刀刃92和94都能够被暴露以用于切削。另外，两个切削刀刃92和94均能够提供有由与切削刀件12不同的材料制成的切削尖端，比如以上所述的。此外，应理解的是根据图12A的切削刀件12的其他区域可以提供有由更坚固的材料制成的切削尖端。
虽然图8A至图12B描述了包括五个锯齿的各种实施例，但应理解的是其他的构造是可以的。具体来说，能够提供其他类型的接合部分，只要剪切阻力大于离心载荷。此外，本发明可应用任何刀件形状，比如三角形、菱形、正方形、矩形、圆形、六边形和八边形刀件，和用于开槽操作的刀件。
在运行中，切削刀件12定位在刀件槽14内直至推力表面28邻靠调整螺钉22，例如在图4中所示。在此点，夹紧楔18优选地被松开到允许切削刀件12容易地定位在刀件槽内的程度。优选地，在切削刀件12的组装期间，夹紧楔18保持固定在切削刀具的刀件槽内。如上所述，夹紧楔18被夹紧螺钉20的旋转驱动，这靠着切削刀件12驱动了夹紧楔18，且牢固地将切削刀件12锁定在垂直于锯齿67的平面的方向上。同时，如在图4中示出，在夹紧楔18和切削刀件12之间建立的摩擦力引起切削刀件12在平行于锯齿平面的方向上移动以保证推力表面28与调整螺钉22的接触。另外，夹紧提供了压缩力或预载荷，这补充了由锯齿67提供了剪切力。
如上所述且根据示例性的实施例，L形扳手的11/2转足以安装和释放切削刀件12以用于容易地组装。优选地，在更换或替换切削刀件期间，夹紧楔18保持在刀件槽14内。这降低了丢失的风险，因为夹紧楔18不需要从刀具移除。一旦切削刀件12被安装在刀件槽14内，它可以通过调整螺钉22轴向调整。如上所述，L形扳手能够用于设置在调整螺钉22的头部36上的凹陷34的接合，以一旦切削刀件12被安装在其内时提供精确的调整。
当切削刀具被完全组装时，切削刀件12的相当大部分封闭或封装在刀件槽14内。根据示例性的实施例，例如在图3中示出，切削刀件12的至少75％封装在由刀具保持器主体16和夹紧楔18形成的刀件槽14内，且刚性地安装在其内。因为切削刀件12被封装且存在冗余的固定特征，所以如果刀件的小部分折断，刀件的大部分仍保持在封闭的槽内。因此，与如在现有技术中的整个刀件被释放的情况相比，由于这样的失效所释放的动能被最小化。
本发明的切削刀具优选地使用在高速应用中，这是因为刀具能够吸收高的离心力。例如，根据本发明的示例性实施例的切削刀具能在直至20,000SFM的速度范围内运行，这是对于使用立方形氮化硼或多晶体金刚石的应用中的最佳切削速度。然而，如上所述，本发明的切削刀具也能够使用在低速应用中。
参考图13A至图14B，将本发明的示例性实施例的切削刀件12与根据选择实施例的切削刀件100进行对比，其中图13A和图13B示出了以上所述的切削刀件12，且图14A和图14B示出了根据选择实施例的切削刀件100。如上所述，切削刀件12包括顶部切削平面60，顶部切削平面60包括设置在其上的五个锯齿67。类似于切削刀件12，切削刀件100包括顶部切削平面102和底部支承表面104，其中底部支承表面104接合夹紧楔18的顶部接合表面38，且被相对应地成形以用于与之匹配。虽然底部支承表面104被示出为平的，但应理解的是底部支承表面104可以具有其他构造或轮廓，且可以是凹陷的。例如，虽然凸起和/或凹入的表面是可以的，但这些类型的表面不是优选的。
类似于切削刀件12，如参考图16和图17所示出的，切削刀件100的顶部切削平面102包括接合部分108，接合部分108用于与位于刀具主体保持器116的刀件槽114内的相应的接合部分110匹配。具体来说，接合部分108和110应被设计为使得在刀具运行期间在切削刀件100的接合部分108和刀件槽114的接合部分110之间产生的剪切阻力大于在切削刀具运行期间产生的剪切力。此关系在图16中示出，其中F1是离心力且F2是剪切阻力。接合部分108和100被设计为使得当切削刀具在箭头A的方向上旋转时F2大于F1。
根据本发明的选择实施例，如返回参考图14A和图14B所示出的，接合部分108示出为多个大体上平行的锯齿120。如在选择实施例中所示出的，接合部分108上设置了三个锯齿120。如参考图17所示出的，锯齿120与刀件槽114的匹配锯齿122接触。多个锯齿120优选地垂直于离心力F1，且进一步提供了切削刀件100的匹配表面和设置在刀件槽114内的匹配部分之间的冗余。此外，锯齿120进一步提供了切削刀具100的一致的定位。
虽然选择实施例描述了多个用作接合部分108的锯齿120，但应理解的是许多不同类型的构造是可以的，只要剪切阻力大于离心载荷。另外，可以存在多于或少于三个的锯齿，这取决于应用和设计偏好，且能够少到一个锯齿。类似地，垂直于锯齿120延伸的另外的锯齿也是可以的，使得切削刀件能够在四个不同的位置而非两个位置转位。
参考图14A、图14B、图16和图17，切削刀件100还包括设置在顶部切削平面102上的一对保护肋124。保护肋124优选地在锯齿(多个锯齿)120侧面且大体上与所述锯齿平行地延伸。保护肋124防止刀具主体116受到切屑的侵蚀。具体来说，切屑将由于保护肋而偏向以保护刀具主体116不受侵蚀。优选地，保护肋124由任何硬质材料制成，例如常规的硬质合金、陶瓷、金属陶瓷等，且还可以包括由立方形氮化硼和多晶体金刚石制成的部分。例如，在图14中示出的切削刀件100包括由立方形氮化硼和多晶体金刚石制成的切削尖端126。然而，应理解的是，如上所述，切削尖端可以包括在其他位置处，或根本不提供切削尖端。
参考图13B和图14B，将切削刀件12和切削刀件100进一步进行比较。具体来说，切削刀件100被设计为使得刀件100的高度h2大于刀件12的高度h1。优选地，切削刀件12的高度h1大致为3.5mm，而切削刀件100的高度h2大致为4.0mm。切削刀件100的增加的高度增加了强度，但也增加了刀件重量并降低了切削器密度。例如，在使用切削刀件12的切削工具的示例性实施例中能够使用14个刀件，而在使用切削刀件100的切削工具的选择实施例中能够使用12个刀件。然而，如前所论述，提供在切削刀具内的切削刀件可以更多或更少，这取决于应用和偏好。此外，应理解的是切削刀件12和切削刀件100的高度能够取决于应用和设计偏好而变化且不限制于以上所陈述的具体值。
参考图15A和图15B，切削刀件100包括第一切削刀刃128和第二切削刀刃130。如在图15A中示出，第一切削刀刃128大体上平行于锯齿120。参考图15B，第一切削刀刃128被设置为与锯齿120略微成角度。具体来说，第一切削刀刃128被置为成0.5度的角度，标准偏差为0.3度。然而，应理解的是角度范围是可以的，且不限制于在图15A和图15B中示出的这些。
参考图18和图19，切削刀件100被安装在刀具主体116内。切削刀件100通过夹紧楔18以类似于以上结合切削刀件12的示例性实施例的方式被安装在刀具主体116内。具体来说，切削刀件100被定位在刀件槽114内，且夹紧楔18通过夹紧螺钉20靠着切削刀件100被驱动和锁定。然而，刀具主体116具有不同的形状，使得它对应于切削刀件100的顶部切削平面102。具体来说，如具体参考图19示出，刀具主体116被成形为使得邻近切削刀刃128的保护肋124的一个不被封装在刀件槽114内。以此方式，能够看见在切削期间保护肋124如何使切屑偏转。
如上所述，本发明的切削刀具提供了独特的和可靠的夹紧系统，避免了现有技术的许多缺点。例如，因为刀件的相当大部分位于刀具主体保持器的刀件槽内，所以保护了不使用的切削刀刃不受磨损。另外，具体的紧固机构远离切削区域，因此保护了该紧固机构不过早磨损。替代地，切削刀件受到最大的载荷，该切削刀件可转位且然后被容易地替换，从而引起对于切削刀具的不可替换的部件的更小的损坏。最重要的是在刀件和刀具主体保持器之间的接合部分提供了大于离心载荷的剪切区域阻力，该阻力进一步被来自夹紧设备的预载荷补充。接合部分提供了冗余，该冗余允许如果接合部分或锯齿中的一个失效时将刀件保持。这样，根据本发明的切削刀具更可靠且更不易受到磨损和失效。
本披露的实施例总体上考虑为示例性的而非限制性的。范围通过所附的权利要求书指示，而非通过前述的描述指示，且旨在包括落在其等价物的意义和范围内的所有改变。

Claims (18)

1.一种切削刀具，包括：
包括至少一个刀件槽的刀具主体；
被保持在所述至少一个刀件槽内的至少一个切削刀件，所述至少一个切削刀件包括顶部切削平面和底部支承平面，所述顶部切削平面带有至少一个切削刀刃，所述顶部切削平面包括用于与位于所述至少一个刀件槽内的相应的接合部分匹配的接合部分；
用于将所述至少一个切削刀件靠着所述至少一个刀件槽夹紧的夹紧楔；
其中在所述刀具运行期间在所述至少一个切削刀件的所述接合部分和所述至少一个刀件槽的所述接合部分之间产生的剪切阻力大于在所述切削刀具运行期间产生的离心力；并且
其中所述顶部切削平面的所述接合部分包括用于与所述至少一个刀件槽的所述接合部分上包括的相应的多个平行锯齿匹配的多个平行锯齿。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中在所述至少一个切削刀件的所述顶部切削平面上存在五个锯齿，且在所述至少一个刀件槽的所述接合部分上存在五个锯齿。
3.根据权利要求2所述的切削刀具，其中所述锯齿平行于所述至少一个切削刀刃。
4.根据权利要求1所述的切削刀具，进一步包括布置在所述顶部切削平面上且大体上平行于所述至少一个切削刀件的所述多个锯齿延伸的第一保护肋和第二保护肋，所述第一保护肋和第二保护肋在所述顶部切削平面上方延伸。
5.根据权利要求4所述的切削刀具，其中在所述顶部切削平面上存在有布置在所述第一保护肋和第二保护肋之间的三个锯齿。
6.根据权利要求1所述的切削刀具，其中所述至少一个切削刀件的大致75％包封在所述至少一个刀件槽内。
7.根据权利要求1所述的切削刀具，进一步包括夹紧螺钉，所述夹紧螺钉用于驱动所述至少一个刀件槽内的所述夹紧楔且将夹紧楔靠着所述至少一个切削刀件锁定。
8.根据权利要求7所述的切削刀具，其中所述夹紧螺钉是差动螺钉。
9.根据权利要求8所述的切削刀具，其中所述至少一个切削刀件通过所述差动螺钉的11/2转被释放。
10.根据权利要求1所述的切削刀具，进一步包括用于调整所述至少一个切削刀件的调整螺钉。
11.根据权利要求10所述的切削刀具，其中所述调整螺钉位于远离切削区域的位置。
12.根据权利要求10所述的切削刀具，其中所述调整螺钉包括与所述至少一个切削刀件的推力表面接触的球表面，所述球表面和所述调整螺钉的螺纹区域包括弹性接触变形的特性。
13.根据权利要求1所述的切削刀具，其中所述切削刀具是高速铣刀。
14.一种切削刀具的切削刀件，包括：
顶部切削平面和底部支承平面，所述顶部切削平面带有至少一个切削刀刃，所述顶部切削平面包括用于与所述切削刀具的相应的接合部分匹配的接合部分，其中所述接合部分提供了大于在所述切削刀具运行期间产生的离心力的剪切阻力；
其中所述顶部切削平面的所述接合部分包括用于与所述切削刀具的所述接合部分上包括的相应的多个平行锯齿匹配的多个平行锯齿，所述切削刀刃和所述多个锯齿的齿尖位于共同的平面上。
15.根据权利要求14所述的切削刀件，其中在所述切削刀件的所述顶部切削平面上存在五个锯齿，且在所述切削刀具的所述接合部分上存在五个锯齿。
16.根据权利要求15所述的切削刀件，其中所述锯齿平行于所述至少一个切削刀刃。
17.根据权利要求14所述的切削刀件，进一步包括布置在所述顶部切削平面上且大体上平行于所述切削刀件的所述多个锯齿延伸的第一保护肋和第二保护肋，所述第一保护肋和第二保护肋在所述顶部切削平面上方延伸。
18.根据权利要求17所述的切削刀件，其中在所述顶部切削平面上存在有布置在所述第一保护肋和第二保护肋之间的三个锯齿。
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