CN101652213A - 具有限定不同型廓的多个沟槽的切削刀具及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有多个切削刃的切削刀具，该切削刀具包括具有纵向轴线的刀具本体、包括第一前缘的第一切削刃和包括第二前缘的第二切削刃，第一前缘在围绕纵向轴线旋转时限定第一型廓，第二前缘在围绕纵向轴线旋转时限定第二型廓，且第一型廓与第二型廓互不相同且适合于接连地切削工件。本发明还公开了一种方法。

Description

具有限定不同型廓的多个沟槽的切削刀具及方法
技术领域
本发明涉及一种切削刀具，并且更具体地说，涉及一种具有限定不同型廓的多个沟槽的切削刀具。
背景技术
在加工操作(例如铣削)中，经常需要在工件中形成多种成型部，例如凹槽、倒角等。这通常能够利用不同的刀具在多种操作中完成，这可能是耗费时间和耗费资源的。通常，提供了为在工件中形成期望成型部而提供的具有切削刃的专用刀具。例如，具有特定成型部的专用刀具通常用于形成如用于涡轮机的压缩机部分的钛盘的根部的狭槽。例如当加工超高密度聚乙烯(UHDPE)时，专用刀具通常也用于加工复杂成型部。
此刀具的缺点是当切削刃切穿工件时产生很大的力。较高的力可使刀具变形并且产生很多热量，此热量可引起刀具和工件热膨胀或变形，从而导致切削不精确或形成毛刺，这必须在后续操作中除去。
最好是提供一种切削刀具，该切削工具用于形成复杂成型部，而能够这样做而不产生较高的力，并且能够在加工期间使刀具和工件的热膨胀降至最小。
发明内容
根据本发明的一方面，一种具有多个沟槽的整体式切削刀具包括具有纵向轴线的刀具本体、设置在本体中并包括第一前缘的第一沟槽、以及设置在本体中并包括第二前缘的第二沟槽，第一前缘在围绕纵向轴线旋转时限定第一型廓，第二前缘在围绕纵向轴线旋转时限定第二型廓，且第一型廓与第二型廓互不相同且适合于接连地切削工件。
一种具有多个切削刃的切削刀具可包括具有纵向轴线的刀具本体、包括第一前缘的第一切削刃和包括第二前缘的第二切削刃，第一前缘在围绕纵向轴线旋转时限定第一型廓，第二前缘在围绕纵向轴线旋转时限定第二型廓，第一型廓与第二型廓互不相同且适合于接连地切削工件。
根据本发明的另一方面，一种加工工件的方法包括使具有多个沟槽的切削刀具围绕刀具的纵向轴线旋转。此方法还包括用切削刀具的第一沟槽的第一前缘从工件移除第一材料体积，第一前缘相对于切削刀具的纵向轴线限定第一型廓，以及用切削刀具的第二沟槽的第二前缘从工件移除第二材料体积，第二前缘相对于切削刀具的纵向轴线限定第二型廓，第一型廓与第二型廓互不相同，且第一前缘和第二前缘从工件接连地移除第一材料体积和第二材料体积。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细描述来更好地理解本发明的特征和优点，其中类似的标记表示类似的元件，并且其中：
图1A、1B和1C是根据本发明实施例在不同旋转位置的切削刀具的侧视图，而图1D和1E是由图1A、1B和1C所示类型的切削刀具加工的工件的横截面视图；
图2A、2B和2C是根据本发明另一实施例在不同旋转位置的切削刀具的侧视图，图2D是图2A、2B和2C切削刀具的端视图，而图2E是能够由图2A-2D所示类型的切削刀具加工的成型部的示意图；以及
图3A和3B是根据本发明另一实施例具有可更换的切削刀片的切削刀具在不同旋转位置的侧视图。
具体实施方式
图1A-1C中示出具有至少两个沟槽、在此示出具有三个沟槽23、25和27的切削刀具21。切削刀具21包括具有纵向轴线AX的刀具本体29。沟槽23、25和27设置在切削刀具21的本体29中。
如图1A中所见，第一沟槽23包括第一前缘31，第一前缘31限定第一型廓32，用于当第一前缘围绕纵向轴线AX旋转时在工件35中形成第一成型部33，该第一成型部与第一型廓相一致。对本申请来说，沟槽的前缘的“型廓”限定为前缘的进行切削操作以形成特定成型部的那部分，即为前缘的工作部分。如图1B所见，第二沟槽25包括第二前缘37，第二前缘37限定第二型廓38，用于当第二前缘围绕纵向轴线AX旋转时在工件中形成第二成型部39，该第二成型部与第二型廓相一致。在图1A-1C的实施例中，如图1C所见，设置有第三沟槽27，且第三沟槽包括第三前缘43，第三前缘43限定第三型廓44，用于当第三前缘围绕纵向轴线AX旋转时在工件中形成第三成型部45，该第三成型部与第三型廓相一致。
由此分别形成的第一、第二和第三型廓32、38和44以及第一、第二和第三成型部33、39和45彼此互不相同。通常，每个沟槽的前缘基本上比沟槽的形成第一成型部的型廓或工作部分长，并且因此切削力通常仅沿沟槽的较短的工作部分施加，而不是沿沟槽的整个长度施加。例如，如图1B所见，第二前缘37的工作部分或型廓38仅限定了第二前缘的长度的相对较小部分。结果，切削刃上的切削力对切削过程的精确度的影响降低。另外，与切削力沿切削刃的整个长度施加时相比，产生的热量较少，并且使工件和刀具的热膨胀降至最低，由此趋向于提高精度并且降低偏差。这也减少形成毛刺，毛刺减少又降低所需的修整工作的量，并减少因不成功地尝试移除毛刺而出现的废料。通常，即使所形成的特定成型部不同，每个前缘也以每个前缘上的切削力基本相等的方式切削工件，以形成成型部。每个沟槽不必需从工件移除与刀具上的每个其它沟槽相同量的材料。通常，每个前缘以每个前缘上的切削力在前缘之间分配的方式切削工件，以形成成型部，如此避免了形成毛刺。
第一、第二和第三前缘31、37和43上的第一、第二和第三型廓32、38和44能够形成如图1D和图1E所见的整体成型部。如图1E所见，第一前缘31切掉用“x”标记示出的成型部33，其包括此成型部的竖直内径33a和顶部倒角33b。第二前缘37切掉图1E中用“+”标记示出的凹槽成型部39，而第三前缘43切掉用“o”标记示出的成型部45，其包括位于凹槽成型部39的顶部和底部的倒角45a和45b。
图1A-1C的实施例中的沟槽23、25和27是螺旋状沟槽。切削刀具中的沟槽不必需是螺旋状的，如图2A-2D的实施例中所见。在图2A-2D的实施例中，沟槽的表面基本是平面的且基本平行于纵向轴线AX。
如图2A-2D所示的切削刀具121的实施例中所见，切削刀具能够包括图2A侧面图所见的能够包括等同的第一个和第二个第一沟槽123a和123b的组、以及图2B侧面图所见的能够包括等同的第一个和第二个第二沟槽125a和125b的组。其它实施例(未示出)能够具有第三个、第四个、第五个等等的第一沟槽和第二沟槽，其能够与第一个和第二个第一沟槽和第二沟槽等同。图2A-2D所示的实施例还包括图2C中侧面图所见的能够包括彼此等同的第一个和第二个第三沟槽127a和127b的组。其它实施例(未示出)能够具有第三个、第四个、第五个等等的第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽等。应指出，不必限于能够设置在切削刀具上的沟槽组或沟槽组中沟槽的数量。
沟槽123a和123b分别包括分别限定第一型廓132a和132b的第一前缘131a和131b；沟槽125a和125b分别包括分别限定第二型廓138a和138b的第二前缘137a和137b；以及沟槽127a和127b分别包括分别限定第三型廓144a和144b的第三前缘143a和143b。如图2E所见，第一前缘、第二前缘和第三前缘的型廓或工作部分形成包括成型部133、139和145的整体成型部，成型部133、139和145是整体成型部的部分。由上述型廓形成的成型部133、139和145能够重叠，以利于在整体成型部中从一个成型部部分到下一个成型部部分的干净的过渡。
在图1A-1C和图2A-2D的实施例中，前缘在沿纵向轴线的第一组两个点之间的部分(通常至少是前缘的型廓)径向地设置在另一前缘的一部分外侧，而另一前缘的该部分可包括或不包括前缘在第一组两个点之间的型廓的一部分。在图2A-2D的实施例中，例如，第一前缘131a和131b在纵向点“B”与纵向点“C”之间的部分(其大部分或全部限定了型廓132a和132b(图2A))径向地设置在纵向点B与C之间的第二前缘137a和137b外侧。类似地，第一前缘131a和131b在纵向点“B”与纵向点“E”之间的部分径向地设置在纵向点B与E之间的第三前缘143a和143b的外侧；第三前缘在纵向点C与D之间的部分径向地设置在纵向点C与D之间的第一前缘的外侧；以及纵向点C与E之间的第三前缘和第一前缘相对于轴线AX设置在基本相同的径向位置。因为，在刀具的纵向轴线上超过特定距离上，某些沟槽的前缘的某些部分径向地设置在其它沟槽的前缘外侧，因而径向外侧的前缘部分将在那些纵向距离上进行切削操作。
在距纵向轴线不同半径的一组两个点“H”与“F”之间的第一前缘131a和131b的至少一部分以及第三前缘143a和143b的至少一部分轴向地设置在第二前缘137a和137b在这组两个点“H”与“F”之间的部分内侧(即在远离刀具121的端部的方向)。换句话说，第二前缘137a和137b基本上在点“H”与“F”之间进行整个切削操作。在径向点“F”与“G”之间，第二前缘137a和137b的部分可与第一前缘131a和131b的部分重叠。在径向点“G”与“I”之间，第一前缘131a和131b的至少一部分径向地和轴向地设置在第三前缘143a和143b的至少一部分外侧，使得点“G”与“I”之间的整个切削操作基本上通过第一前缘进行。在某些位置，例如在图2E中见到的点“D”以下的喉部区和“D”，所有的前缘都可进行切削操作。通常期望在接连的前缘上的型廓的部分之间具有一些重叠，以设置型廓且在工件上精确地设置成型部。
参考图1A-1E的实施例描述加工工件35的方法。根据此方法，使具有多个沟槽23、25和27的切削刀具21绕刀具的纵向轴线AX旋转。如图1A和1E所见，用切削刀具21的第一沟槽23的第一前缘31从工件35移除第一材料体积，第一前缘相对于切削刀具的纵向轴线限定第一型廓32，以在工件中形成第一成型部33。特别地，第一型廓32切掉在图1E中用“x”标记示出的成型部33，其包括此成型部的竖直内径33a和顶部倒角33b以及位于此成型部底部的边角半径(未示出)。
用切削刀具21的第二沟槽25的第二前缘37从工件35移除第二材料体积，第二前缘相对于切削刀具的纵向轴线AX限定第二型廓38，以在工件中形成第二成型部39。第一型廓32和第二型廓38互不相同，且分别形成不同的成型部33和39。第二型廓38切掉图1E中用“+”标记示出的凹槽成型部39。
通过随后前缘上的随后的型廓从工件移除加工的整体成型部的另外的部分。在图1A-1C的实施例中，用切削刀具21的第三沟槽27的第三前缘43从工件35移除第三材料体积，第三前缘43相对于切削刀具的纵向轴线AX限定第三型廓44，以在工件中形成第三成型部45。第一、第二和第三型廓32、38和44互不相同，且分别形成不同的成型部33、39和45。第三型廓44切掉用“o”标记示出的成型部45，该成型部45包括位于凹槽成型部39的顶部和底部的倒角45a和45b。
在此方法的一方面，可首先在切削刀具21的纵向轴线AX方向加工工件35。随后，可在横交于切削刀具的纵向轴线AX的至少一个方向上加工工件35。这样，可容易加工工件35，以提供例如工件中的倒角凹槽的成型部。
图1A-1C和图2A-2D图示的切削刀具21和121是整体式刀具。然而，如图3A和3B所见，应理解，其它实施例能够使用安装在刀架220上的可更换切削刀片230和236，以形成设置在切削刀具221上的多个型廓中的部分或全部。在图示的实施例中，第一前缘231由第一切削刀片230形成，而第二前缘237由第二切削刀片236形成。刀片230和236纵向部分重叠，且前缘231和237分别限定型廓232和238。刀片230和236示出为圆形刀片，但是可提供任何期望的刀片成型部。刀片可以是可转位的，以允许刀片的不同部分作为工作的切削刃使用。
在本申请中，术语如“包括(including)”的使用是开放式的，并且预期与术语如“包括(comprising)”具有相同的意义，且不排除存在其它结构、材料或行为。类似地，尽管术语如“能够(can)”或“可以(may)”的使用预期是开放式的，且反应此结构、材料或行为不是必要的，但是不使用这样的术语并不表明反应此结构、材料或行为就是必要的。就目前认为结构、材料或行为是必要的来说，它们照此来识别。
瑞典专利申请No.0700317-1的公开内容在此通过引用并入，本申请要求上述申请的优先权。
尽管已经根据优选实施例图示和描述了本发明，但是应理解，可在此做出变型和改变，而不背离由权利要求所阐述的本发明。

Claims (17)

1.一种具有多个沟槽(23、25、27；123a、123b、125a、125b、127a、127b)的整体式切削刀具(21、121)，包括具有纵向轴线(AX)的刀具本体(29)，其特征在于，第一沟槽(23；123a、123b)设置在所述本体中且包括第一前缘(31；131a、131b)，所述第一前缘(31；131a、131b)在围绕所述纵向轴线旋转时限定第一型廓(32；132)；并且第二沟槽(25；125a、125b)设置在所述本体中且包括第二前缘(37；137a、137b)，所述第二前缘(37；137a、137b)在围绕纵向轴线旋转时限定第二型廓(38；138)，且所述第一型廓与所述第二型廓互不相同且适合于接连地切削工件。
2.如权利要求1所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述刀具包括第二个第一沟槽(123b)和第二个第二沟槽(125b)。
3.如权利要求1所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第一前缘(31；131a、131b)在沿所述纵向轴线的第一组两个点之间的部分径向地设置在所述第二前缘(37；137a、137b)在所述第一组两个点之间的部分外侧。
4.如权利要求1所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第一前缘(31；131a、131b)在距所述纵向轴线不同半径处的第一组两个点之间的至少一部分轴向地设置在所述第二前缘(37；137a、137b)在所述第一组两个点之间的部分内侧。
5.如权利要求4所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第一前缘(31；131a、131b)在沿所述纵向轴线的第二组两个点之间的至少一部分径向地设置在所述第二前缘(37；137a、137b)在所述第二组两个点之间的部分外侧。
6.如权利要求1所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述刀具包括第三沟槽(27；127a、127b)，所述第三沟槽(27；127a、127b)设置在所述本体中且包括第三前缘(43；143a、143b)，所述第三前缘(43；143a、143b)在围绕所述纵向轴线旋转时限定第三型廓(45；145)，且所述第一型廓、第二型廓和第三型廓彼此互不相同。
7.如权利要求6所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述刀具包括第二个第一沟槽(123b)、第二个第二沟槽(125b)和第二个第三沟槽(127b)。
8.如权利要求6所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第一沟槽(23；123a、123b)、所述第二沟槽(25；125a、125b)和所述第三沟槽(27；127a、127b)构造成使得：当所述切削刀具相对于工件(35)旋转以加工工件时，所述第一沟槽、所述第二沟槽和所述第三沟槽上的切削力近似相等。
9.如权利要求6所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第一前缘(31；131a、131b)在沿所述纵向轴线的两个点之间的部分径向地设置在所述第二前缘(37；137a、137b)在所述两个点之间的部分外侧以及第三前缘(43；143a、143b)在所述两个点之间的部分外侧。
10.如权利要求6所述的整体式切削刀具，其特征在于，在距所述纵向轴线不同半径处的第一组两个点之间的所述第一前缘(31；131a、131b)的至少一部分和所述第三前缘(43；143a、143b)的至少一部分轴向地设置在所述第二前缘(37；137a、137b)在所述第一组两个点之间的部分内侧。
11.如权利要求10所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第一前缘(31；131a、131b)在沿所述纵向轴线的第二组两个点之间的部分径向地设置在所述第二组两个点之间的所述第二前缘(37；137a、137b)的部分和所述第三前缘(43；143a、143b)的部分外侧。
12.如权利要求11所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第三前缘(43；143a、143b)在沿所述纵向轴线的第三组两个点之间的部分径向地设置在所述第三组两个点之间的所述第二前缘(37；137a、137b)的部分和第一前缘(31；131a、131b)的部分外侧。
13.如权利要求1所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第一沟槽(23；123a、123b)和所述第二沟槽(25；125a、125b)构造成使得：当所述切削刀具相对于工件旋转以加工工件时，所述第一沟槽和所述第二沟槽上的切削力近似相等。
14.如权利要求1所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第一沟槽(123a、123b)和所述第二沟槽(125a、125b)包括与所述纵向轴线(AX)基本平行的沟槽表面。
15.如权利要求1所述的整体式切削刀具，其特征在于，所述第一沟槽(23)和所述第二沟槽(25)是螺旋状的。
16.一种加工工件的方法，包括：
使具有多个沟槽(23、25、27；123a、123b、125a、125b、127a、127b)的切削刀具(21；121；221)围绕刀具的纵向轴线旋转；
用切削刀具的第一沟槽(23；123a、123b)的第一前缘(31；131a、131b)从工件移除第一材料体积，所述第一前缘相对于所述切削刀具的所述纵向轴线限定第一型廓(32；132)；以及
用所述切削刀具的第二沟槽(25；125a、125b)的第二前缘(37；137a、137b)从工件移除第二材料体积，所述第二前缘相对于所述切削刀具的所述纵向轴线限定所述第二型廓(38；138)，且所述第一型廓与所述第二型廓互不相同，所述第一前缘和所述第二前缘接连地从工件移除所述第一材料体积和所述第二材料体积。
17.如权利要求16所述的加工工件的方法，包括：首先在所述切削刀具的纵向轴线的方向上加工工件，并且随后在横交于所述切削刀具的所述纵向轴线的至少一个方向上加工工件。
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