CN101720264B - 带有在其转角区域形成的突出部的切削刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于加工工具的切削刀片，其具有能够有效控制在工件上产生的切屑的结构。根据本发明的切削刀片具有上表面、下表面、多个连接上表面和下表面的侧表面以及在其中心部分形成的中心孔，其特征在于：平坦支持面形成在上表面的最高平面上；多个侧切削刃部分形成在上表面和侧表面的边界部分；转角切削刃部分形成在两个相邻侧切削刃部分的边界部分，该转角切削刃部分具有形成在其前端的切削刃；刃棱面部分、向下斜面、转角底面、第一突出部、向上斜面以及支持面沿从切削刃指向中心孔的对角线顺序地在转角切削刃部分上形成；一对第二突出部被形成并对称布置在所述对角线的两侧，使得转角底面被向下斜面、第一突出部和第二突出部围绕；并且，沿对角线，转角底面具有最小的高度而支持面具有最大的高度。

Description

带有在其转角区域形成的突出部的切削刀片
技术领域
本发明涉及切削刀片(cutting insert)，更具体而言，涉及具有能够在进行工件切削工序时有效地控制在该工件上产生的切屑的结构的切削刀片。
背景技术
通常，加工工具用于诸如钻孔、铣削和车削之类的切削加工领域。在钻孔和铣削领域中，具有旋转特性的工具对于加工固定的和可移动的工件是有用的。
相反地，用于车削加工的加工工具是固定的，并用于加工旋转中的工件。通常，加工工具包括刀架以及通过夹紧装置(clamping means)固定至刀架的安装面并与工件相接触的切削刀片。
当执行使用所述加工工具的车削加工时，由切削刀片在工件上产生的切屑应当被从旋转工件自然地分离和去除。如果切削刀片和工件之间存在切屑，该切屑将影响旋转工件的表面。上述现象将被更加详细地描述如下。
有效地去除所产生的切屑在很大程度上取决于用于有效控制切屑的切削刀片的设计。优选的是，通过以最少的能量消耗和有效的散热使所产生的切屑变形、分裂(split)或断裂(break)为相对短的切屑，将所产生的切屑从切削区域转移。
因此，提供了带有适当成形的凹陷或凹槽的切削刀片或者带有接近切削刃的突出部的切削刀片，所述切削刀片被设计为以最少的能量消耗和有效的散热使切屑变形、分裂或断裂。
但是，由于切屑形成槽的特定形状以及切屑形成槽的不同部分之间的平滑过渡，切屑定向的有效控制取决于工具中切削刀片的定位。
因此，由于切削刀片以负前角(rake angle)定位在工具中，由切削刃形成的切屑将沿着朝向而非远离工件的方向偏转。因此，切屑可能损坏工件和工具。
特别地，为了加工产生难以控制(即，不易弯曲)的切屑的低碳钢(mild steel)，需要锯齿状的切削刀片。另外，还需要能够在低进给量和高切削深度的加工条件下容易地去除切屑并且使切削负荷最小化的切削刀片。
发明内容
技术问题
因此，构思本发明以解决由加工工具的切削刀片的结构引起的前述问题，本发明的目的是，提供一种用于加工工具的切削刀片，该切削刀片具有能够有效控制在工件上产生的切屑的结构。
技术方案
根据本发明，一种多边形切削刀片，其具有上表面、下表面、多个连接所述上表面和下表面的侧表面以及在其中心部分形成的中心孔，其特征在于：平坦支持面(seating surface)形成在上表面的最高平面(level)上；多个侧切削刃部分形成在上表面和侧表面的边界部分；转角切削刃部分形成在两个相邻侧切削刃部分的边界部分，该转角切削刃部分具有形成在其前端的切削刃；刃棱面(land)部分、向下斜面、转角底面、第一突出部、向上斜面以及支持面沿从切削刃指向中心孔的对角线顺序地在转角切削刃部分上形成；一对第二突出部被形成并对称布置在所述对角线的两侧，使得转角底面被向下斜面、第一突出部和第二突出部围绕；并且沿所述对角线，转角底面具有最小的高度而支持面具有最大的高度。
在根据本发明的切削刀片中，第一突出部和第二突出部的形状为半球形，并且第一突出部的高度大于第二突出部的高度。并且，第一突出部具有大于转角切削刃的高度的高度，且第二突出部具有大于转角切削刃的高度的高度。
另一方面，沿着从侧切削刃部分的侧切削刃到刀片的内部的方向顺序地形成刃棱面部分、向下开槽表面(downward-grooved surface)、侧底面以及向上开槽表面(upward-grooved surface)，且侧底面具有小于转角底面的高度的高度。
另外，在根据本发明的切削刀片中，侧底面具有在其上形成并从向上开槽表面朝向侧切削刃部分的侧切削刃延伸的隆脊。
有益效果
根据本发明的具有如上所述的结构和功能的切削刀片可以在低切削深度和高切削深度的条件下控制切屑，并能以低切削力加工工件。
附图说明
图1和图2是根据本发明的切削刀片的立体图和平面图；
图3是沿图2中的线A-A截取的截面图；以及
图4是沿图2中的线B-B截取的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明。
图1和图2是根据本发明的切削刀片的立体图和平面图，图1和图2示出了具有能够有效控制工件上产生的切屑的结构的切削刀片。
切削刀片100包括上表面10、下表面20和侧表面30，四(4)个转角切削刃部分110、120、130和140中的每个形成于两个相邻的侧切削刃部分(例如31和32)的交叉处。
作为一个例子，切削刀片100是具有某一成角度(angled)菱形形状的等边平行四边形构件。也即，如图2所示，切削刀片100的一个侧表面30与相邻的侧表面成一定的锐角。
切削刀片100的上表面10和下表面20形成有基本平面的支持面11，这一支持面11优选地突出在转角切削刃部分110、120、130和140之上。当将切削刀片100安装在切削工具上时，支持面11用作刀片支承面。
如上所述构造的切削刀片100的转角切削刃部分110、120、130和140的详细结构如下所述。在以下描述中，为了方便起见，将一个转角切削刃部分110作为示例进行阐释。
图3是沿图2中的线A-A截取的截面图，图4是沿图2中的线B-B截取的截面图。图3和图4分别示出了一个转角切削刃部分110的结构和与该转角切削刃部分110邻接的侧切削刃部分32的一部分的结构。
在两个相邻侧切削刃部分31和32的交叉部分处形成的转角切削刃部分110具有形成在其前端的转角切削刃111。刃棱面部分112在紧接着转角切削刃111的内侧在上表面上在一定的宽度上形成。
在刃棱面部分112的内侧形成有具有一定的宽度和一倾斜角的第一斜面113，在第一斜面113的内侧形成有具有一定的宽度的转角底面114。基于刃棱面部分112，第一斜面(向下斜面)113朝内侧向下倾斜，因此转角底面114的高度小于转角切削刃111的高度。
在转角底面114的内侧形成有具有一定面积的第一突出部115。该第一突出部115的高度大于转角切削刃111的高度，且该第一突出部的形状为半球形。
第一突出部115和上表面10的支持面11通过第二斜面116互相连接。基于第一突出部115，第二斜面116(向上斜面)朝向支持面11向上倾斜。
在此，第一刃棱面部分112、第一斜面113、转角底面114、第一突出部115以及第二斜面116顺序地布置在横跨转角切削刃111和切削刀片100的中心部分的对角线上。
在另一方面，在转角底面114的两个边界侧分别形成有第二突出部170。第二突出部170的尺寸(高度和直径)小于第一突出部115的尺寸(高度和直径)，并且两个第二突出部170关于切削刀片110的对角线对称布置。
由于上述结构，在转角切削刃部分110中，转角底面114被第一突出部115、两个第二突出部170以及第一斜面113围绕。
另外，通过向下开槽表面151、侧底面152和向上开槽表面153，在侧切削刃部分31、32、33和34中每一个的区域(即，两个相邻转角切削刃部分(例如，120和130)之间的区域)上形成凹槽150。
构成如上所述的根据本发明的切削刀片100的每一个结构元件的功能在下文中说明。
通过第一突出部115、邻近第一突出部115的第二突出部170、第一斜面113以及转角底面114形成具有一定容积的凹部。由于这一凹部，可平滑地控制各种条件下的切屑，并通过减小切削阻力增加切削刀片的寿命。
第一突出部115和第二突出部170的形状是半球形的，第一突出部115被布置在对角线上，且第二突出部170被对称布置在第一突出部115的两侧。由于第一和第二突出部115和170具有半球形的形状，可将切屑和每一个突出部之间的摩擦力最小化，并防止切屑熔化和结合在突出部的表面上。此外，按照所述半球形的形状，具有突出部的表面被最大化，因此可使传递至切屑的热最大化，因此传递至切削刀片的热可被最小化。另外，由于半球形形状的特性，不论切屑被导向任何方向，所述第一和第二突出部115和170仍然如所预期地发挥作用。
另一方面，如果切削深度小于第二突出部允许的深度，由转角切削刃111产生的切屑与转角底面114发生碰撞。接着，切屑与第一突出部115碰撞，并被导向非主动(non-active)切削刃。接着切屑与接近非主动切削刃的第二突出部170碰撞，并断裂成具有适合长度的切屑碎片。如上所述，第二突出部170防止了切屑直接接触非主动切削刃，因此可以增加切削刀片的寿命。
相反地，在切削深度大于第二突出部170允许的深度的条件下对工件进行切削的情况下，由转角切削刃111和侧切削刃产生的切屑主要通过转角底面114和第二突出部170控制，并且最终通过第一突出部115和第二斜面116控制。
此时，通过由转角底面114和第二突出部170引起的切屑纵向方向上的剪应力差，切屑被快速地弯曲。接着切屑与第一突出部115接触。此时，由于第一突出部115具有半球形的形状，在切屑和第一突出部115之间产生一最小的阻力，因此能够容易地控制切屑。
第二突出部170被成形为使得第二突出部170的中心与转角切削刃111在侧表面的纵向方向上的端部间隔开一定距离，该距离优选为0.2毫米或者大于0.2毫米，最优选为0.4到2.0毫米。如果第二突出部170非常接近转角切削刃111，于其中形成切屑的空间会不足够，使得不能容易地控制切屑。
第一突出部115的中心与第二突出部170的中心在侧表面30的纵向方向上间隔开一定距离，该距离为1.5毫米或小于1.5毫米，优选地为0.7毫米或者小于0.7毫米。这一距离取决于转角切削刃部分110的尺寸和切削刀片100的相邻侧表面30之间的角度。如果第一突出部115和第二突出部170之间的距离过大，切屑将主要与其中一个突出部相接触，在这样的情况下，切屑不能被适当地控制。
如上所述，另一方面，优选地是，第二突出部170的高度大于转角切削刃111的高度。如果第二突出部170的高度小于转角切削刃111的高度，虽然可以在某种程度上将切屑和第二突出部170之间的阻力降低，但是在小切削深度的条件下难以适当地控制切屑。
特别地，由于从工件分离的切屑受到控制切屑所需的压力，且切削阻力在某种程度上通过转角底面114吸收，因而确保切屑控制功能较之降低阻力更为有利。因此，优选地，第二突出部170的高度大于转角切削刃111的高度。
另外，如果第二突出部170的高度小于转角切削刃111的高度，切削刀片的寿命可能降低，因为被导向的切屑可能与侧表面30的非主动侧切削刃部分碰撞。
第一突出部115具有大于转角切削刃111的高度的高度，并优选地具有比转角切削刃111的高度大0.03毫米至0.2毫米的高度。具有上述状况的第一突出部115将第二突出部170上被控制的切屑导向转角部分——在该转角部分切屑更容易被控制，并在切屑上产生较大的应力，因此第一突出部使得容易控制切屑。
另一方面，第一突出部115具有大于第二突出部170的高度的高度。如果第二突出部170具有大于第一突出部115的高度的高度，将难以预期有效的切屑控制。
转角切削刃111和转角底面114之间的竖直距离(深度)小于在侧切削刃部分31、32、33和34中的每一个上形成的凹槽150的深度。在这一结构中，在低切削深度条件下产生的切屑上快速地产生剪应力，使得切屑在转角切削刃部分110、120、130和140中的每一个上更易被控制；同时剪应力在高切削深度的条件下产生的切屑的整个长度上有差别地分布，因此切屑可以被平滑地卷曲。
另一方面，在凹槽150的底面152上形成有具有一定高度的隆脊152-1，在侧切削刃部分31、32、33和34中的每一个中形成所述凹槽150。每一个隆脊152-1从向上开槽表面153向侧切削刃部分的侧切削刃延伸。隆脊152-1使得在高切削深度条件下产生的切屑更加卷曲，以使得容易控制该切屑。
虽然参照实施方案中的优选实施方案描述了优选实施方案，但应理解的是，本领域技术人员可以设计出多种落入本公开内容原理的精神和范围内的其它改型和实施方案。更具体而言，在本公开内容、附图和所附权利要求的范围内，主题组合装置(subject combinationarrangement)的组成部分和/或布置上的各种变体和改型是可能的。除了组成部分和/或布置上的变体和改型外，替代性的使用对本领域技术人员来说也是明显的。
工业适用性
根据本发明的具有如上所述的结构和功能的切削刀片可以在低切削深度和高切削深度的条件下控制切屑，并能以低切削力加工工件。

Claims (6)

1.一种多边形切削刀片，该切削刀片具有上表面、下表面、多个连接上表面和下表面的侧表面以及在其中心部分形成的中心孔，其特征在于：
平坦支持面形成在所述上表面的最高平面上；
多个侧切削刃部分形成在所述上表面和侧表面的边界部分；
转角切削刃部分形成在两个相邻侧切削刃部分的边界部分，该转角切削刃部分具有形成在其前端的切削刃；
刃棱面部分、向下斜面、转角底面、第一突出部、向上斜面以及所述支持面沿从所述切削刃指向所述中心孔的对角线顺序地在转角切削刃部分上形成；
一对第二突出部被形成并对称布置在所述对角线的两侧，使得所述转角底面被所述向下斜面、所述第一突出部和所述第二突出部围绕；并且
沿所述对角线，所述转角底面具有最小的高度而所述支持面具有最大的高度，
其中所述第二突出部具有的高度大于所述转角切削刃的高度。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其中所述第一突出部和第二突出部的形状为半球形，并且所述第一突出部的高度大于所述第二突出部的高度。
3.根据权利要求2所述的切削刀片，其中所述第一突出部具有的高度大于转角切削刃的高度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其中沿从所述侧切削刃部分的侧切削刃到所述刀片的内部的方向上顺序地形成所述刃棱面部分、向下开槽表面、侧底面以及向上开槽表面。
5.根据权利要求4所述的切削刀片，其中所述侧底面具有的高度小于所述转角底面的高度。
6.根据权利要求4所述的切削刀片，其中所述侧底面具有在其上形成并从所述向上开槽表面朝向所述侧切削刃部分的侧切削刃延伸的隆脊。
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