CN101687331A - 具有配合表面的刀具刀片 - Google Patents

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Abstract

一种刀具保持系统(200)，具有：刀架(202)，其包括底座(208)和具有与底座(208)的表面(214)相对准的夹持端(212)的夹持装置(210)；垫片(204)，其被安装于刀架(202)的底座(208)中并包括被定向成朝向夹持装置(210)的夹持端(212)开放的接收表面(218)；和与接收表面(218)相接触地安装的切削刀片(206)。所述切削刀片(206)具有围绕第一面(222)的周边布置的多个切削刃(220)和在与接收表面(218)接触的配合面(226)上的多个径向定向特征部(224)。接收表面(218)具有与切削刀片(206)的配合面(226)的所述特征部相应的特征部。包含所述多个径向定向特征部(224)中的一个的半径与包含所述多个径向定向特征部(224)中的一第二个的半径形成锐角、钝角或直角。

Description

具有配合表面的刀具刀片
技术领域
本公开主要涉及一种刀架。更加具体地，本公开涉及一种在用于例如车削、镗削或者铣削的刀架上用于切削刀片的被夹持的底座布置结构，并且还涉及切削刀片本身。
背景技术
在随后的背景讨论中，对于某些结构和/或方法进行参考。然而，下面的参考不应该被理解成这些结构和/或方法构成现有技术的承认。申请人特别地保留论证这种结构和/或方法并不符合现有技术的权利。
在传统的圆形车削刀片中，围绕中央轴线的旋转对称间隙表面在顶侧或者切屑表面和下侧之间延伸。基体形状可以是柱形的、锥形的或者截头锥形的。在切屑表面和间隙表面之间的过渡处，存在无端部并且为圆形的切削刃。在操作期间，仅仅切削刃的特定部分例如沿着一段弧接合工件。根据车削刀片的直径和切削深度，与工件接触的弧长发生长度改变，其中小的弧长与较小切削深度相关并且较长的弧长与较深的切削深度相关。
用于切削刀片的、在切削刀具上的传统底座布置结构包括向位于刀架的凹座中的刀片施加压力的夹具。图1示意一种传统的底座布置100。刀片102位于刀架本体106的凹座104中。如所示那样，刀片102是圆形的。利用从接触刀片102的顶侧110的夹具108和接触刀片102的下侧或者底表面114的垫片112产生的夹持力而将刀片102保持到位。垫片112通常是牺牲材料。在刀片102失效的情形中，垫片112将吸收能量，并且/或者自身而非刀架本体106发生断裂。切削刀片的顶侧110是基本平坦的并且沿着顶侧在此处过渡到间隙表面118的周边具有切削刃116。底表面114是基本v形的，这个形状与垫片表面互补。图1所示的总体设计有时被称作“V形底”设计。
传统的底座布置结构具有几个限制。例如在V形底设计中的刀片转位被限制为180度的旋转。还例如在背面铣削(back-facing cutting)操作期间产生的力可能克服夹持力，从而引起刀片脱离刀架。这个事件能够引起对工件或者对机器的损坏以及对机器操作员的可能的损伤。此外，V形底设计的制造通常是通过磨削较大尺寸的坯体，这伴随有材料浪费。
发明内容
切削刀片的一个示例性实施例包括在第一表面和间隙表面的相交处的切削刃、和在第二表面上的配合表面，该配合表面包括多个径向定向特征部，其中第一表面适于从刀架接收夹具以使配合表面坐靠到接收表面，该接收表面具有与该配合表面相应的表面，并且其中包含所述多个径向定向特征部中的一个的半径与包含所述多个径向定向特征部中的一第二个的半径形成锐角、钝角或直角。
刀具保持系统的一个示例性实施例包括：刀架，该刀架包括底座和夹持装置，该夹持装置具有与该底座的表面相对准的夹持端；安装在该刀架的底座中的垫片，该垫片包括被定向成朝向该夹持装置的夹持端开放的接收表面；和与该接收表面相接触地安装的切削刀片，该切削刀片包括围绕与该夹持装置的夹持端接触的第一面的周边布置的切削刃、和在与该接收表面接触的配合面上的多个径向定向特征部，其中，该接收表面具有与切削刀片的配合面的特征部相应的特征部，并且其中包含所述多个径向定向特征部中的一个的半径与包含所述多个径向定向特征部中的一第二个的半径形成锐角、钝角或直角。
应该理解，前面的总体说明和下面的详细说明都是示例性和解释性的，并旨在提供对于所要求保护的本发明的进一步的解释。
附图说明
能够结合附图阅读下面的详细说明，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且其中：
图1是用于切削刀片的、在切削刀具上的传统底座布置结构的透视图并且示意V形底设计。
图2是刀具保持系统的示例性实施例的透视图。
图3是图2所示刀具保持系统的示例性实施例的另外的透视图，其中该刀具保持系统被示为已被拆解。
图4是切削刀片的示例性实施例和垫片的示例性实施例的透视图。
图5是切削刀片的示例性实施例的透视图，示出在配合面上的多个径向定向特征部的示例性实施例。
图6是切削刀片的示例性实施例的透视图，示出在配合面上的多个径向定向特征部的第二示例性实施例。
图7是切削刀片的另一示例性实施例和垫片的另一示例性实施例的透视图。
具体实施方式
图2是刀具保持系统200的示例性实施例的透视图。在该示例性实施例中，刀具保持系统被示为已被组装起来并且包括刀架202、垫片204和切削刀片206。
刀架202包括底座208和具有与底座208的表面214相对准的夹持端212的夹持装置210。垫片204利用安装装置例如定位螺丝216而被安装于刀架202的底座208中，并且其包括被定向成朝向夹持装置210的夹持端212开放的接收表面218。切削刀片206被安装成与接收表面218接触。切削刀片206包括围绕第一面222的周边布置的切削刃220和在配合面226上的多个径向定向特征部224。间隙表面228将第一面222和配合面226联结起来。第一面222与夹持装置210的夹持端212接触，并且配合面226与接收表面218接触。接收表面218具有与切削刀片206的配合面226的特征部相应的特征部。能够在夹持装置210的第一面222和夹持端212之间包括任意的对齐特征部。对齐特征部的实例包括凹口、凸起等。
图3是图2所示刀具保持系统200的示例性实施例的另外的透视图。在图3视图中，刀具保持系统被示出为：夹持装置210被移除并且切削刀片206从垫片204的接收表面218离座。在配合面226上的多个径向定向特征部224和在接收表面218上的相应的特征部均被示出。另外，示出后座230，它在该实施例中被示为适合于切削刀片206的曲率的弯曲切除区域。当切削刀片206坐靠在接收表面218上时，切削刀片206的一部分也与后座230接触。
图4是切削刀片206和垫片204的透视图。垫片204被示为具有用于接收安装装置例如定位螺丝216的孔232的一体件。切削刀片206被示为配合面226被暴露出来。图4视图清楚地示出配合面226上的多个径向定向特征部224和垫片206的接收表面218上的特征部之间的对应。
图5是切削刀片206的示例性实施例的透视图，示出在配合面226上的多个径向定向特征部224的示例性实施例。在该实施例中，该多个径向定向特征部224包括交替的凸脊240和凹槽242。每个凸脊240的脊线244被定向成在公共点246处相交。在一个示例性实施例中，公共点246在切削刀片206的径向中心轴线处。然而，该公共点能够在其它位置处，包括：例如该公共点从切削刀片的径向中心轴线偏心。
在图5中，径向定向的特征部被示为凸脊和凹槽。然而，能够使用配合面226上的多个径向定向特征部224的其它示例性实施例。例如，这种特征部能够包括围绕切削刀片的径向中心轴线布置的、从配合表面凸出的一个或多个凸起、围绕切削刀片的径向中心轴线布置的凹入该配合表面中的一个或多个凹部、或者凸起和凹部的组合。
图6是切削刀片250的另一示例性实施例的透视图，其中在配合面上的多个径向定向特征部包括凸起252和凹部254。在图6中的切削刀片是平行六面体，其具有能够定位在表面处或者角部处的切削刃。垫片(在图6中未示出)具有接收表面，该接收表面具有相应的特征部，以与刀片250上的配合表面特征部配合。
以上示例性实施例基本上适用于基本圆形的切削刀片以及基本平行六面体形状的切削刀片。因此，切削刀片能够采取几种形状中的任何一种，包括圆形(图5所示)和平行六面体(图6所示)。
在一个示例性实施例中，该多个径向定向特征部的数量在数目和位置方面与沿着圆形刀片的切削刃的转位位置的所期数目或者在非圆形或者平行六面体刀片上的切削刃的数目一致。例如并且对于如在图5中所示在圆形刀片上的切削刃，切削刃的进行操作以切削工件的实际部分是如在这里之前描述的周边的弧。进行操作以切削工件的每个弧在接收表面的相应部分上均具有至少一个相应的径向定向的特征部。在图5中示出弧248的实例。当由于使用而被磨损时，通过移动或者旋转切削刀片，将配合面上的径向定向特征部置于接收表面上的不同特征部中，切削刀片能够被转位，以将不同的弧置于切削位置中。在另一个实例中并且对于如在图6中所示在平行六面体切削刀片上布置的切削刃，切削刃进行操作以切削工件的实际部分是间隙表面260会合顶表面262所在的边缘256或者角部258。进行操作以切削工件的每个切削刃均具有相应的径向定向特征部。当由于使用而被磨损时，通过移动或者旋转切削刀片，将径向定向特征部置于配合面上的不同特征部中，切削刀片能够被转位，以将不同的切削刃置于切削位置中。在图6中，径向定向特征部被示为方形的几何形状的凸起252或者凹部254。然而，也能够使用弯曲的和被圆化的几何形状，无论规则的还是不规则的都可以，例如球形、半球形或者其它弯曲或者被圆化的几何形状。
当被转位时，能够改变切削刀片的移动或者旋转的量。例如，所述的多个径向定向特征部能够包括至少三个径向定向特征部。包含该多个径向定向特征部中的一个的半径与包含该多个径向定向特征部中的一第二个的半径形成锐角或者钝角。这里，锐角指的是量度在0和90度之间的角度，钝角指的是量度在90和180度之间的角度，并且直角指的是量度为90度的角度。此外，圆形切削刀片以及规则和不规则的平行六面体均具有一定半径，该半径是将切削刀片的中心与例如在边缘或者面的周边处的切削刀片周边上的点连接起来的线段。
在另一实例中，该多个径向定向特征部能够包括从3到36个径向定向特征部。其它实例包括四个特征部、五个特征部、六个特征部、七个特征部、八个特征部、九个特征部、十个特征部，等等。
该多个径向定向特征部的位置能够改变。例如，相继的径向定向特征部能够具有在10度和170度之间、可替代地在12度到120度、可替代地在15度到120度、可替代地在30度到90度、可替代地在大约60度的角度间隔(θ)。在两个顺序的相同特征部之间测量该角度间隔，例如对于凸脊和凹槽布置结构，在脊线之间或者在槽线之间测量角度间隔；例如对于凸起和凹部，在凸起之间或者在凹部之间测量角度间隔。
进一步并且对于使用凸脊和凹槽系统的实施例，利用该径向定向特征部的数目和角度间隔而改变形成凹槽的夹角(α)。夹角的一个实例是从大约30到大约120度、可替代地从大约60到大约120度、可替代地大约90度。
如从凹槽测量的凸脊高度能够改变。进一步，该高度能够沿着同一凸脊和凹槽径向地改变。如在配合面的边缘处测量的凸脊相对于凹槽的高度的一个实例是大约0.5mm。对于径向变化的高度，当径向距离朝向中心轴线到达公共点处时，该高度能够变为零。在图2-5中示意的示例性实施例中，切削刀片的配合面226的配置结构以及垫片的接收表面218的配置结构是基本平坦的。更加具体地，凸脊240的脊线244基本位于同一平面中。而且，脊线的平面基本与切削刀片的第一面222平行。然而，其它示例性实施例能够布置脊线，使得它们一起地基本形成锥体或者倒锥体，并且其中在公共点246处的相交构成锥体的顶端。接收表面216具有配合面226倒转的形式，以接收配合面226
能够通过例如磨削切削刀片而形成凸脊和凹槽系统。特征部的数目和它们的角度间隔确定了在切削刀片上的转位数目和转位位置的间隔。
在示例性实施例中，在配合表面上的多个径向定向特征部和接收表面上的相应特征部之间存在完全的对齐，例如，径向定向特征部的相配合且数目一致。因此，在切削刀片的每个转位位置处，配合表面上的多个径向定向特征部中的每一个均坐靠在接收表面上的相应的特征部中。然而，对齐程度能够小于100％。例如，接收表面上的相应特征部的数目能够小于配合表面上的径向定向特征部的数目。
图7是切削刀片300和垫片302的示例性实施例的透视图，其中存在小于100％的对齐。切削刀片300被示为配合面304被暴露出来。配合面304与在这里对于切削刀片的其它实施例所描述的基本相同并在配合面304上包括多个径向定向特征部306。利用接收表面308的视图示出垫片302。
图7视图清楚地示出在配合面304上的多个径向定向特征部306和在垫片302的接收表面306上的特征部之间的对应，并且还示出当被放到一起时，在配合面304上的所述多个径向定向特征部306并没有全部地与在接收表面308上的相应特征部310接触。这里，配合面304具有连续的径向定向特征部并且接收表面308具有独特地并在空间中被分离的相应特征部。能够使用任何数目的径向定向特征部和相应的特征部。然而，在接收表面上的相应特征部的位置至少与在配合面上的径向定向特征部的一个部分相对应，从而仍然能够实现刀片的转位。此外，在接收表面308上的平台区域312将接收表面308上的独特的并且在空间中分离的相应特征部分离。平台区域312是非必须的特征，它将用以定位或者与配合面304上的多个径向定向特征部306配合。在另外的实施例中，平台区域能够被设于切削刀片上。
在一些实施例中，并不是配合面上的所有的特征部在接收表面上均具有相应的特征部，对于在刀片上的各种数目的径向定向特征部，这允许垫片具有更大的通用性。例如，具有一定数目的径向定向特征部的刀片能够使得那些特征部的某个子集与接收表面上的相应特征部接合。如果接收表面使得相应特征部的子集至少在一些位置中对应于配合面上的特征部以允许对齐和转位，则能够利用接收表面容纳刀片，而与径向定向特征部的形状、设计或者数目无关。例如，示出用于相应特征部的四个位置的图7所示接收表面能够与具有至少接合该四个位置中的至少两个位置的径向定向特征部的配合面对齐。然而，对齐程度越高，则在配合表面上的多个径向定向特征部和接收表面上的相应特征部之间的联接越牢固，例如，通过减少在背面铣削操作期间发生脱离的情形，这有助于改进切削刀片和切削刀具性能。
在示例性实施例中，切削刀片是整体式的，这意味着在刀片中没有任何通孔。因此，利用夹持作用力和/或由于配合面和接收表面上的特征部接合而产生的作用力使该刀片坐靠。此外，实现了更加牢固的联接，而不用任何辅助附接装置，例如穿过刀片本体的螺钉等。该多个径向定向特征部和配合表面与接收表面之间的对齐还有助于最小化在背面铣削操作期间的脱离并且提供更加准确的转位，因此提供更加独特的可用切削刃。通过消除V形底设计，切削刀片的形状节约了材料并且更加易于制造。该多个径向定向特征部有利地提供了切削刀片在接收表面上的自动定中。
在示例性实施例中，切削刀片能够由硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、超硬材料或者高速钢或者适用于金属切屑成形加工的任何其它材料或者在本技术领域中已知的复合材料制成。陶瓷的实例包括基于氧化物、氮化物或者其混合物的陶瓷并且可以包含晶须。超硬材料的实例包括单独的或者被附接到硬质合金或金属陶瓷的立方氮化硼(CBN)或者多晶金刚石(PCD)。另外，刀片能够具有涂层或者不具有涂层。
在示例性实施例中，切削刀片能够被用于车削、铣削、钻削、切槽、切断操作或者在本技术领域中已知的用于金属切屑成形加工的任何其它方法。
在示例性实施例中，一体式垫片能够例如是硬化钢或者硬质合金。使用比垫片接收表面材料更硬的切削刀片允许垫片的接收表面随着时间而与配合表面上的多个径向定向特征部的轮廓相匹配，这个过程被称为“burnneling”。垫片能够具有各种尺寸、形状和定向，以允许利用所被公开的切削刀片和刀架系统装备现有的刀架本体。
虽然结合其优选实施例进行了描述，但本领域技术人员可以理解，可以作出未被特别地描述的添加、删除、修改和替代而不偏离如在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围。

Claims (21)

1.一种切削刀片，包括：
在第一表面和间隙表面的相交处的一个或多个切削刃；和
在第二表面上的配合表面，所述配合表面包括多个径向定向特征部，
其中，所述第一表面适于从刀架接收夹具，以使所述配合表面坐靠到接收表面，所述接收表面具有与所述配合表面相应的表面，
其中，包含所述多个径向定向特征部中的一个的半径与包含所述多个径向定向特征部中的一第二个的半径形成锐角、钝角或直角，并且
其中，所述切削刀片是整体式的。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其中所述多个径向定向特征部包括交替的凸脊和凹槽，其中每个凸脊的脊线被定向成在公共点处相交。
3.根据权利要求2所述的切削刀片，其中所述公共点在所述切削刀片的径向中心轴线处。
4.根据权利要求2所述的切削刀片，其中所述公共点从所述切削刀片的径向中心轴线偏心。
5.根据权利要求1所述的切削刀片，其中所述多个径向定向特征部包括从所述配合表面凸出的一个或多个凸起，所述一个或多个凸起围绕所述切削刀片的径向中心轴线布置。
6.根据权利要求5所述的切削刀片，其中所述多个径向定向特征部包括凹入所述配合表面中的一个或多个凹部，所述一个或多个凹部围绕所述切削刀片的径向中心轴线布置。
7.根据权利要求1所述的切削刀片，其中所述多个径向定向特征部的数量在数目和位置方面与在所述第一表面和所述间隙表面的相交处的所述切削刃相一致。
8.根据权利要求1所述的切削刀片，其中所述多个径向定向特征部包括至少三个径向定向特征部。
9.根据权利要求8所述的切削刀片，其中所述多个径向定向特征部包括从3到36个径向定向特征部。
10.一种刀具保持系统，包括：
刀架，所述刀架包括底座和夹持装置，所述夹持装置具有与所述底座的表面相对准的夹持端；
安装在所述刀架的所述底座中的垫片，所述垫片包括被定向成朝向所述夹持装置的所述夹持端开放的接收表面；和
与所述接收表面相接触地安装的整体式切削刀片，所述切削刀片包括：在第一面和间隙表面的相交处的一个或多个切削刃，所述第一面与所述夹持装置的所述夹持端接触；和在与所述接收表面接触的配合面上的多个径向定向特征部，其中所述接收表面具有与所述切削刀片的所述配合面的所述特征部相应的特征部，并且其中包含所述多个径向定向特征部中的一个的半径与包含所述多个径向定向特征部中的一第二个的半径形成锐角、钝角或直角。
11.根据权利要求10所述的刀具保持系统，其中所述多个径向定向特征部包括交替的凸脊和凹槽，其中每个凸脊的脊线被定向成在公共点处相交。
12.根据权利要求11所述的刀具保持系统，其中所述公共点在所述切削刀片的径向中心轴线处。
13.根据权利要求11所述的刀具保持系统，其中所述公共点从所述切削刀片的径向中心轴线偏心。
14.根据权利要求10所述的刀具保持系统，其中所述多个径向定向特征部包括从所述配合表面凸出的一个或多个凸起，所述一个或多个凸起围绕所述切削刀片的中心轴线径向地布置。
15.根据权利要求14所述的刀具保持系统，其中所述多个径向定向特征部包括凹入所述配合表面中的一个或多个凹部，所述一个或多个凹部围绕所述切削刀片的中心轴线径向地布置。
16.根据权利要求10所述的刀具保持系统，所述多个径向定向特征部的数量在数目和位置方面与在第一表面的周边上的所述切削刃相一致。
17.根据权利要求10所述的刀具保持系统，其中所述多个径向定向特征部包括至少三个径向定向特征部。
18.根据权利要求17所述的刀具保持系统，其中所述多个径向定向特征部包括从3到36个径向定向特征部。
19.根据权利要求10所述的刀具保持系统，其中所述配合面上的全部的所述多个径向定向特征部均与所述接收表面上的相应的特征部对准。
20.根据权利要求10所述的刀具保持系统，其中所述配合面上的并非全部的所述多个径向定向特征部与所述接收表面上的相应的特征部对准。
21.根据权利要求10所述的刀具保持系统，其中所述接收表面上的所述相应的特征部的至少一部分被平台区域相互分隔开。
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