CN101778685A - 具有肋形的切屑导向梯段的刀片 - Google Patents

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CN101778685A CN200880025592A CN200880025592A CN101778685A CN 101778685 A CN101778685 A CN 101778685A CN 200880025592 A CN200880025592 A CN 200880025592A CN 200880025592 A CN200880025592 A CN 200880025592A CN 101778685 A CN101778685 A CN 101778685A
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Abstract

本发明涉及一种刀片，特别是转位式刀片(1)，用于切削大多数情况下金属的材料，具有用作夹具接触面的第一表面(5)和称为切屑面的在该第一表面(5)上的位于刀刃角区域且沿着刀刃(2、4)的下凹，其中在刀刃(2、4)和切屑面的面向刀刃(2、4)的第一切屑面边缘(10)之间，且在刀刃角部分(6)和切屑面的面向刀刃角部分(6)的第二切屑面边缘(30)之间，设置有也用作接触面的第二表面(27)。为了增强和稳定刀刃(2、4)，提出：第一切屑面边缘(10)和/或第二切屑面边缘(30)一次至多次地被基本垂直于刀刃(2、4)和/或刀刃角部分(6)伸展的且伸展到切屑面的桥接件(12、16、20)中断，其中这些桥接件(12、16、20)与第二表面(27)位于一个平面上。

Description

具有肋形的切屑导向梯段的刀片
本发明涉及一种刀片，特别是转位式刀片(Wendeschneidplatte)，用于切削大多数情况下金属的材料，具有用作夹具接触面的第一表面和称为切屑面的在该第一表面上的位于刀刃角区域且沿着刀刃(Schneidkante)的下凹，其中在刀刃和切屑面的面向刀刃的第一切屑面边缘之间，且在刀刃角部分(Schneidecke)和切屑面的面向刀刃角部分的第二切屑面边缘之间，设置有也用作接触面的第二表面。
在现有技术中，为了切削钢和灰铸铁和它们的合金，在硬质合金刀片和金属陶瓷刀片中有大量的切屑形成几何形状部分和切屑导向几何形状部分，而对于陶瓷刀片却并非如此。因此并未出现在陶瓷刀片中使用复杂的几何形状部分。目前的制造切削陶瓷的技术成本以及大多数情况下有待加工的铸铁材料(灰铸铁)工件的短切屑性(Kurzspanigkeit)使得此点在目前几乎无法实现或者不要求如此。
但如今，具有高合金组分的现代铸铁材料也要求在由陶瓷、混合陶瓷、立方氮化硼或多晶金刚石构成的刀片中使用切屑导向几何形状部分。在此要求改善切屑排出，且要求对机器的功率要求较低。通过正的切削角的“柔和的”且容易的切削虽可实现，却有缺点，即楔角较小，进而使得刀刃在多数情况下不稳定。为了能够实现经济的过程可靠的切削，在较长的寿命内，得到符合要求和切削条件的工件表面，包括刀片的刀刃稳定性较高，是切屑消除工业的进一步要求。
本发明的目的是，增强和稳定刀刃。
根据本发明，该目的的实现方式如下：第一切屑面边缘和/或第二切屑面边缘一次至多次地被基本垂直于刀刃和/或刀刃角部分伸展的且伸展到切屑面的桥接件中断，其中这些桥接件与第二表面位于一个平面上。这用于增强和稳定刀刃。
根据本发明的一种设计，以俯视切屑面的角度观察，这些桥接件呈半岛状。由此使得这些刀刃得到最佳的增强和稳定。之所以呈半岛状，是为了在刀刃区域中实现尽可能宽的进而稳定的接触。根据本发明，这些桥接件向后变窄，以便为切屑排出提供较多的空间。
根据本发明的另一种设计，第一表面和用作接触面的第二表面位于同一平面上，并形成刀片的表面。刀片由此在夹紧状态下不仅位于中间，而且其整个边缘区域都位于基底上。
根据一种替代的设计，第二表面与第一表面夹成大于或小于0°的角度伸展。第二表面的接触面于是仅仅是刀刃的线接触，而不再是面接触。
根据本发明的设计，第一切屑面边缘相距刀刃以几乎平行的间距伸展，由此使得第二表面处处大小相同。
根据本发明的一种设计，这些桥接件形成切屑面中的一个或多个持续下降的增强肋的起始部分，这些增强肋相对于表面凹入地几乎垂直于刀刃伸展，且通到切屑面的最低的区域。刀片通过其特殊的表面形状部分而具有作为切屑面的下凹，所述下凹具有用于排出所产生的切屑的特殊特性。所述的这些切屑面或切屑导向几何形状部分或切屑导向梯段的特殊特征是位于它们中的起始于桥接件的增强肋，这些桥接件几乎垂直于刀刃伸展，并使得切屑面具有波浪形特征。这也用于增强和稳定刀刃，同时利用正的切屑角。
优选在这些桥接件之间，起始于第一切屑面边缘，设置有切屑排出面，这些切屑排出面下降地延伸至切屑面的最低区域。由此特别是提供了正的切屑角。
根据本发明的一种设计，这些切屑排出面与增强肋相邻地设置。
根据本发明的一种设计，切屑面的最低区域通过上升的区域过渡至第一表面。
根据一种进一步设计，垂直于刀刃观察，刀刃相距桥接件的伸到切屑面的最远处的最大间距比刀刃相距第一切屑面边缘的间距长，至多为其两倍长。由此使得刀刃得到足够的增强。
根据一种设计，这些桥接件单重或多重地、均匀地或不均匀地沿着第一和/或第二切屑面边缘分布设置。切屑面边缘上的这些桥接件的间距因此可以根据要求来适配调整。
为了改善切屑排出，增强肋的表面的切削角(Spanwinkel)a等于或大于切屑排出面的切削角b。
根据本发明的设计，切屑面沿着刀刃的方向呈波浪形。
根据本发明的进一步设计，在切屑面中，在对角线上，从刀刃角部分至刀片中间，保护的边界肋凹入地伸展，并在该区域中形成上缘和波浪状切屑面的起始部分。
根据本发明的一种设计，对于多重地出现的增强肋来说，这些增强肋的表面的相应的切削角b彼此相同或不同。不同的切削角会导致所产生的较长的切屑不均匀地弯曲，由此易于断裂。
根据本发明的另一种设计，切屑排出面的相应的切削角a彼此相同或不同。不同的切削角可以实现切屑压缩。
根据本发明的另一种设计，切削角a大于或等于切削角b。这里涉及到在其它可能的变型方案中将最初均匀的波浪形状设计成不均匀，由此使得切屑不均匀地弯曲和扭曲。
根据一种设计，切屑面的俯视轮廓如同蝶形，其中主体由边界肋构成，而侧翼由增强肋、切屑排出面和上升的区域构成。
本发明的刀片优选由陶瓷或混合陶瓷构成，因为所述几何形状与这些材料适配。
本发明的刀片优选是转位式刀片，在切削中，在车削、铣削和钻削过程中，转位式刀片用于排除一定工件上的一定的材料层。
本发明的主题是，提出一种专门满足所述要求的由陶瓷或混合陶瓷构成的刀片，其具有特殊的切屑导向几何形状部分。当然也可以考虑在其它硬质材料中使用本发明的切屑导向几何形状部分。
根据一种具有创造性的实施方式，作为变型方案，对于特别大的应力而言，边界肋的背部也能伸到在附图中标有附图标记5和27的第一和第二表面或接触面，并与这两个表面一起形成连续的平面平行的且一致的面。
下面对照附图来说明本发明。
图1至4示出如用在切削工业中的本发明的刀片的实例，其具有特别是称为切屑面的切屑导向几何形状部分，其中示出了不同的刀片形状。所示出的所有刀片都是转位式刀片1。图1示出基本形状为方形的转位式刀片1，稍后还将对其予以进一步说明。图2和3示出基本形状为平行四边形的转位式刀片1，图4示出基本形状为三角形的转位式刀片1。
图5为方形的转位式刀片1的立体图，图6为其俯视图。
刀片或转位式刀片1，下面也称为切削体或切削部件，始终都具有作为主切割部分(Hauptschneide)的至少一个刀刃2、角半径部分3和作为副切割部分(Nebenschneide)的刀刃4以及作为在合适的支撑刀具
Figure G2008800255925D00041
中的夹紧面的第一表面5。如图6所示，视所选择的切削体形状而定，至多可以有四个刀刃角部分6。在使用中，经过一定的切削时间之后，根据可看到的磨损特征，可以在支撑刀具上在合适的刀片座中使得转位式刀片1多次转动，以便再使用未用过的刀刃角部分6。对于一些类型的切削体而言，还可以将底面向上翻转，由此得到两倍数量的刀刃角部分6。因而，本领域技术人员将这种类型的切削体称为转位式刀片1。如在此所示和所述，转位式刀片1可以具有平整的表面，或者也可以在切削体中间具有凹槽或孔。这些特征和区域用于在支撑刀具上在合适的刀片座中将转位式刀片1固定。在此，本领域技术人员大多数情况下使用特意为此设置的夹钳、夹楔或螺钉。
图7为图5的刀刃角部分6的局部放大剖视图，在该图中将进一步说明本发明的特殊特征和特性。该转位式刀片1的具有创造性的特征是在刀刃角部分6的区域中开设的称为切屑面的下凹，也称为切屑导向梯段，因为它能将切屑导出。
这里所述的转位式刀片1具有用作夹具接触面的第一表面5和称为切屑面的在该第一表面5上的位于刀刃角区域且沿着刀刃2、4的下凹。在刀刃2、4和切屑面的面向刀刃2、4的第一切屑面边缘10之间，且在刀刃角部分6和切屑面的面向刀刃角部分6的第二切屑面边缘30之间，设置有也用作接触面的第二表面27。这些第一切屑面边缘10形成切屑面的朝向刀刃2、4的边缘，也可以称为切屑导向梯段起始部分。这些切屑面边缘10以规定的几乎平行的间距12(见图10，其为沿着图8的线A-A的剖视图)设置在刀刃2之后。
为了将切屑从刀刃2、4导出，在切屑面上设置有切屑排出面11、15、19、23，这些切屑排出面作为形状特殊的有利的(positiv)下降区域延续至切屑面的最低区域24。它们在那里改变方向，以便通过另一形状特殊的使得切屑转向的上升的区域7和9又终止在转位式刀片1的第一表面5上。
标有附图标记5和27的第一和第二表面在此是平面平行的或者一致的，且在这种情况下形成转位式刀片1的表面5，在转位式刀片1的同样平面平行的底面上镜像地观察，该表面5又形成接触面。这些接触面5和27必须足够大且平整，由此使得转位式刀片1在相应的支撑刀具中在刀片座基底内具有尽可能大的接触面积，而且尽可能充分地支撑刀刃，以便经受住在切削时产生的切削力。
位于刀刃角区域且沿着刀刃2和4的环绕的第二表面27也可以与在转位式刀片1的周围的表面5夹成大于或小于0°的角度而伸展。
这些环绕的也称为刀刃面的第二表面27的特殊特征是突出于它们的半岛状的桥接件12、16和20，这些桥接件分别使得第一切屑面边缘10(切屑导向梯段起始部分)中断，且使得刀刃面27沿着刀刃2局部变宽，特别是用于稳定刀刃和增加平面接触。
沿着实际的刀刃2，这些桥接件12、16和20的长度11(见图10)长于刀刃面27的宽度12(见图11，其为沿着图8的线B-B的剖视图)，至多为宽度12的两倍，且沿着刀刃2、4几乎平行地设置一个或多个所述桥接件。这些桥接件12、16、20(也称为桥接面)同时也形成其它凹入地弯拱的增强肋13、17、21的起始部分，这些增强肋在开头部分所述的切屑排出面11、15、19、23之间朝向刀片中间伸展。
桥接件12、16、20和与其连接的增强肋13、17、21以相等或不相等的间距将切屑排出面11、15、19、23分隔。桥接件12、16、20的宽度大多数情况下与刀刃面27本身至少相等，且可以根据刀刃长度和桥接件数量而在形状和数量方面有所不同。
在大多数应用情况下，主切割部分宽度12(见图11)为0.05mm～2mm，且通常还具有专门的刀刃制备部分，如倒圆、倒角(Fasen)和双倒角。在切削中，对刀刃制备部分的选择起到较大的作用。在这里，这些刀刃制备部分在后面的说明中略去，因为它们不属于本发明的主题。桥接件和增强肋的间距、尺寸和数量还要根据转位式刀片类型、材料、必要的切削深度和按照经验的应用情况来适配调整。通过主切割部分宽度12，垂直于刀刃2、4观察，就能理解刀刃2、4相距第一切屑面边缘10的间距(见图11中的附图标记12和32)。
在图8～12中，这些特征被再一次清楚地示出，其中示出桥接件和增强肋的A-A向剖视图、切屑排出面的B-B向剖视图、边界肋26的C-C向剖视图和平行于刀刃2的D-D向剖视图。
切屑面的由增强肋13、17、21构成的凸出区域的下降角度a等于或大于位置较低的切屑排出面11、15、19、23的角度b(见图10和11，它们分别是图8的剖视图)。刀刃2的宽度，即在刀刃2和第一切屑面边缘10之间的距离(在图11中标有附图标记32)12(主切割部分宽度)在大多数应用情况下为0.05mm～2mm，且通常还具有专门的刀刃制备部分，如倒圆、倒角和双倒角。
根据本发明，增强肋13、17、21呈肋状地突出于切屑面，并从刀刃2离开伸向切屑面的中间最低区域24，这些增强肋13、17、21的特殊构造整体上产生一种波浪状的切屑面。这在图12中可特别清楚地看到，图12为图8的D-D向的剖视图。这些切屑面的波峰由增强肋13、17、21及其伸展部分构成，且通过其肋形状可以实现在切屑排出面11、15、19、23的较低区域的波谷之间的增强。由此实现柔和的主动的切屑排出，并形成较小的楔角，同时刀刃强度较高。
起于桥接件12、16、20的波浪形状由此得到放大和增强，所述波浪形状稳定了刀刃2、第二表面27或刀刃面。
另一特殊的特征是在图8的C-C向剖视图图9中示出的边界肋26，该边界肋凹入地且呈弓形地朝向刀刃中间伸展，且比切屑面的最低区域24高。该边界肋26使得在切削过程中产生的切削离开刀刃2和角半径部分(Eckenradius)3向下挤，并利用其同样肋状的凸起，保护副切割部分4免受由于在主切割部分的刀刃2上产生的有待排出的切屑的冲击而引起的损伤。这在具有这里所述的特殊的切屑导向梯段特征的转位式刀片1用于铣削操作时特别有利。在这种情况下，通过副切割部分的刀刃4，大多数情况下产生工件的平整面。在这里，可以实现使得副切割部分的刀刃4不受损伤，且能受控制地排出切屑，以便实现较高的工件表面质量，这对经济而有效的切削意义重大。在一种具有创造性的实施方式中，作为变型方案，在应力特别大的情况下，边界肋26的背部也能伸到标有附图标记5和27的第一和第二表面或接触面，且与这两个表面一起形成连续的平面平行的一致的面。

Claims (20)

1.一种刀片，特别是转位式刀片(1)，用于切削大多数情况下金属的材料，具有用作夹具接触面的第一表面(5)和称为切屑面的在该第一表面(5)上的位于刀刃角区域且沿着刀刃(2、4)的下凹，其中在刀刃(2、4)和切屑面的面向刀刃(2、4)的第一切屑面边缘(10)之间，且在刀刃角部分(6)和切屑面的面向刀刃角部分(6)的第二切屑面边缘(30)之间，设置有也用作接触面的第二表面(27)，其特征在于，第一切屑面边缘(10)和/或第二切屑面边缘(30)一次至多次地被基本垂直于刀刃(2、4)和/或刀刃角部分(6)伸展的且伸展到切屑面的桥接件(12、16、20)中断，其中这些桥接件(12、16、20)与第二表面(27)位于一个平面上。
2.如权利要求1所述的刀片，其特征在于，以俯视切屑面的角度观察，这些桥接件(12、16、20)呈半岛状。
3.如权利要求1或2所述的刀片，其特征在于，第一表面(5)和用作接触面的第二表面(27)位于同一平面上，并形成刀片的表面。
4.如权利要求1或2所述的刀片，其特征在于，面(27)与第一表面(5)夹成大于或小于0°的角度伸展。
5.如权利要求1至4中任一项所述的刀片，其特征在于，第一切屑面边缘(10)相距刀刃(2、4)以几乎平行的间距(12)伸展。
6.如权利要求1至5中任一项所述的刀片，其特征在于，这些桥接件(12、16、20)形成切屑面中的一个或多个持续下降的增强肋(13、17、21)的起始部分，这些增强肋相对于第一表面(5)凹入地几乎垂直于刀刃(2、4)伸展，且通到切屑面的最低的区域(24)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的刀片，其特征在于，在这些桥接件(12、16、20)之间，起始于第一切屑面边缘，设置有切屑排出面(11、15、19、23)，这些切屑排出面下降地延伸至切屑面的最低区域(24)。
8.如权利要求7所述的刀片，其特征在于，切屑排出面(11、15、19、23)与增强肋(13、17、21)相邻地设置。
9.如权利要求1至8中任一项所述的刀片，其特征在于，切屑面的最低区域(24)通过上升的区域(7、9)过渡至第一表面(5)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的刀片，其特征在于，垂直于刀刃(2、4)观察，刀刃(2、4)相距桥接件(12、16、20)的伸到切屑面的最远处(31)的最大间距(11)比在位置(32)处刀刃(2、4)相距第一切屑面边缘(10)的间距(12)长，至多为其两倍长。
11.如权利要求1至10中任一项所述的刀片，其特征在于，这些桥接件(12、16、20)单重或多重地、均匀地或不均匀地沿着第一切屑面边缘(10)和/或第二切屑面边缘(30)分布设置。
12.如权利要求6至11中任一项所述的刀片，其特征在于，增强肋(13、17、21)的表面的切削角a等于或大于切屑排出面(11、15、19、23)的切削角b。
13.如权利要求6至12中任一项所述的刀片，其特征在于，切屑面沿着刀刃(2、4)的方向呈波浪形。
14.如权利要求1至13中任一项所述的刀片，其特征在于，在切屑面中，在对角线(33)上，从刀刃角部分(6)至刀片中间，保护的边界肋(26)凹入地伸展，并在该区域中形成上缘和波浪状切屑面的起始部分。
15.如权利要求6至14中任一项所述的刀片，其特征在于，对于多重地出现的增强肋(13、17、21)来说，这些增强肋(13、17、21)的表面的相应的切削角b彼此相同或不同。
16.如权利要求12至15中任一项所述的刀片，其特征在于，切屑排出面(11、15、19、23)的相应的切削角a彼此相同或不同。
17.如权利要求6至16中任一项所述的刀片，其特征在于，切削角a大于或等于切削角b。
18.如权利要求1至17中任一项所述的刀片，其特征在于，切屑面的俯视轮廓如同蝶形，其中主体由边界肋(26)构成，而侧翼由增强肋(13、17、21)、切屑排出面(11、15、19、23)和上升的区域(7、9)构成。
19.如权利要求1至18中任一项所述的刀片，其特征在于，刀片由陶瓷或混合陶瓷构成。
20.如权利要求14至19中任一项所述的刀片，其特征在于，边界肋(26)的背部伸到标有附图标记(5)和(27)的第一和第二表面或接触面，并与这两个表面一起形成连续的平面平行的且一致的面。
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