CN101784356B - 铰刀的切削头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铰刀的切削头。至少两个擦拭垫自切削头前端向后延伸。至少一个切削区包括自切削头前端延伸到周边表面的切削刃。切削刃形成于前刀面和离隙面的相交处。前刀面大体切向地导向且面向旋转方向。偏转面形成于前刀面附近，且大体横向于该前刀面。偏转面自前刀面第一端沿远离切削刃的方向延伸。偏转面相对于旋转轴线成轴向锐角。偏转面的后端邻近切削区且远离切削头的后端而联结周边表面。

Description

铰刀的切削头
发明领域
本发明涉及用于执行铰削操作的旋转式切削刀具。
发明背景
用于执行铰削操作的旋转式切削刀具是已知的。这种切削刀具通常包括具有旋转轴线的切削头和位于切削头的前端处的切削刃。各个切削刃均与排屑槽相关联，以排出在切削操作期间形成的切屑。排屑槽向切削头的前端敞开，且自切削头的前端向后延伸，通常延伸到切削头的后端或者其附近。排屑槽可平行于旋转轴线，相对于旋转轴线倾斜，或者螺旋形地弯曲。
通常，排屑槽由昂贵且耗时的磨削过程形成。此外，铰削刀具的相对高的成本源自其高生产成本，这主要是因为排屑槽的生产成本引起的。
发明概述
根据本发明，提供了一种铰刀的切削头，该切削头具有限定前后方向的旋转轴线A且包括：
切削头前端、在切削头前端的远侧的切削头后端以及在切削头前端和切削头后端之间的周边表面，周边表面包括：自切削头前端向后延伸的至少两个擦拭垫，在两个相邻擦拭垫之间的周边表面形成周边区，以及
位于切削头前端附近的至少一个切削区，包括：
自切削头前端沿向后且径向地向外的方向延伸到周边表面的切削刃，切削刃形成于前刀面和离隙面的相交处，前刀面大体切向地导向，面向旋转方向B，且具有在切削刃的远侧的前刀面第一端；
邻近前刀面且大体横向于前刀面的偏转面，该偏转面自前刀面第一端沿远离切削刃的方向延伸，其中
偏转面相对于旋转轴线A成轴向锐角α，从而使得偏转面的虚延伸部在切削头的前方的点处与旋转轴线相交，并且偏转面的后端邻近切削区且远离切削头的后端而联结周边表面。
根据本发明的一个具体实施例，偏转面联结擦拭垫。
如果需要，偏转面是平面。
另外，如果需要，偏转面是凹的。
有利地，从切削头的前向端视图中看去，偏转面相对于垂直于穿过偏转面的后端的沿径向延伸的线F的线E成非零度切角β。
通常，切角β为锐角，且为负的。
根据本发明的一个具体实施例，从切削头的侧视图中看去，前刀面相对于旋转轴线以负的轴向锐角倾斜。
根据本发明的另一个具体实施例，偏转面包括连接到切削头前端上且自切削头前端向后延伸的第一偏转部分，以及连接到第一偏转部分上且自第一偏转部分向后延伸的第二偏转部分。
通常，切削头可拆卸地连接到刀架上。
另外，通常，切削头设有具有自切削头前端延伸到切削头后端的孔口周壁的贯穿孔口，该贯穿孔口包括位于孔口周壁上的、邻近切削头后端的接合布置。
又另外，通常，至少一个切削区包括位于切削头前端处的大体径向地导向的槽道，该槽道具有槽道侧壁和在槽道侧壁之间的槽道底壁，槽道侧壁相对于旋转轴线A大体沿径向方向延伸。
如果需要，擦拭垫自切削头前端延伸到切削头后端。
通常，周边区是平面。
如果需要，周边区是凹的。
另外，如果需要，周边区是凸的。
在一个实施例中，周边区分成第一周边区、第二周边区以及在第一周边区和第二周边区之间的中间周边区。中间周边区与旋转轴线A隔开小于切削半径R的中间距离r，擦拭垫与旋转轴线A隔开切削半径R。
根据本发明的另一个实施例，中间距离r等于切削半径R。
通常，离隙面包括邻近切削刃的第一离隙面和沿切向延伸超出第一离隙面的第二离隙面，第一离隙面形成第一离隙切角，第二离隙面形成第二离隙切角，且从切削头的前向端视图中看去，第二离隙切角大于第一离隙切角。
另外，通常，擦拭垫包括擦拭前刃、沿周向在擦拭前刃后面的擦拭后刃，以及在擦拭前刃和擦拭后刃之间的擦拭面，该擦拭面位于具有不大于切削头外径的直径的柱面上。
如果需要，擦拭前刃平行于擦拭后刃。
根据本发明的一个具体实施例，切削头进一步包括定位成邻近切削头后端且自切削头后端向后的后部圆盘。后部圆盘具有与切削头的旋转轴线A一致的旋转轴线和略微小于切削头外径D的盘直径d。
通常，切削头具有整体一件式构造且包含烧结的碳化物粉末。
进一步根据本发明，提供了一种铰刀的切削头，该切削头具有旋转轴线A且包括：
切削头前端、在切削头前端的远侧的切削头后端，以及在切削头前端和切削头后端之间的周边表面，该周边表面包括自切削头前端向后延伸的至少两个擦拭垫，以及
位于切削头前端和周边表面之间的至少一个切削区，该至少一个切削区包括：
切削刃，该切削刃自切削头前端延伸到周边表面，限定了切削头外径D，且形成于前刀面和离隙面的相交处，前刀面大体切向地导向，面向旋转方向B，且具有在切削刃的远侧的前刀面第一端，其中
切削头包括定位在切削头后端后面且具有与切削头的旋转轴线A一致的旋转轴线的后部圆盘，该后部圆盘具有略微小于切削头外径D的盘直径d。
通常，切削头包括邻近前刀面且大体横向于前刀面的偏转面，偏转面自前刀面第一端沿远离切削刃的方向延伸，并且其中：
偏转面相对于旋转轴线A成负的轴向锐角α，从而使得偏转面的虚延伸部在切削头的前方的点处与旋转轴线相交，且偏转面的后端邻近切削区且远离切削头的后端而联结周边表面。
附图简述
为了更好地理解本发明，并且显示可如何在实践中实施本发明，现在将对附图进行参照，其中：
图1是根据本发明的铰刀切削头的第一实施例的透视图；
图2是图1的切削头的前向端视图；
图3是图1的切削头的侧视图；
图4是根据本发明的切削头的第二实施例的透视图；
图5是根据本发明的切削头的第三实施例的透视图；
图6是根据本发明的切削头的第四实施例的透视图；
图7是根据本发明的切削头的第五实施例的透视图；
图8是根据本发明的切削头的第六实施例的透视图；
图9是图8的切削头的前向端视图的一部分的放大；
图10是根据本发明的切削头的第七实施例的透视图；
图11是图10的切削头的前向端视图；
图12是根据本发明的切削头的第八实施例的透视图；
图13是根据本发明的切削头的第九实施例的透视图；
图14是根据本发明的切削头的第十实施例的透视图；
图15是图14的切削头的前向端视图；以及
图16是具有根据本发明的切削头的铰刀的透视图。
发明详细描述
首先将注意力放在显示了根据本发明的铰刀12(在图16中显示)的切削头10的图1至3。铰刀切削头10可形成为刀架的整体部分，固定地钎焊到刀架上，或者可以可拆卸地连接到刀架上。当切削头10固定地钎焊到刀架上或者可拆卸地连接到刀架上时，该切削头通常具有整体一件式构造，且包括烧结的碳化物粉末。在其中切削头10可拆卸地连接到刀架上的一个实施例中，切削头10可以以授予Hecht的美国专利No.7,004,692中所公开的方式进行附连。将切削头10可拆卸地连接到刀架上的其它方式也是可行的，且对本领域熟练技术人员来说是已知的。
切削头10具有切削头外径D以及围绕限定了前后方向的旋转轴线A的旋转对称性。切削头10包括切削头前端14、在切削头前端14的远侧的切削头后端16，以及在切削头前端14和切削头后端16之间延伸的周边表面18。切削头10的旋转方向B是沿围绕旋转轴线A的方向限定的，而且在所描述的实施例中，当从切削头10的前端14观察切削头10时，旋转方向B沿逆时针方向。沿周向相等地分布的内凹切削区20位于切削头前端14附近，且向切削头前端14以及向周边表面18敞开。
擦拭垫22自各个切削区20向后延伸到切削头后端16。在图1至3所示的实施例中，擦拭垫22平行于旋转轴线A而向后延伸。但是，擦拭垫22可沿不平行于旋转轴线A的方向向后延伸，例如如图4所示。擦拭垫22的目的是要使铰削过的孔口的表面平滑，从而提高表面质量，在不连续的孔口中提供对切削头的良好引导，从而保持孔口的柱面性以及在铰削预钻孔的同时使切削头稳定。擦拭垫22具有擦拭前刃24、擦拭后刃26以及在擦拭前刃24和擦拭后刃26之间的擦拭面28，擦拭前刃24在旋转方向B上领先于擦拭垫22，擦拭后刃26沿周向在擦拭前刃24后面。
在一个实施例中，擦拭面28位于具有不大于切削头外径D的直径的柱面上。在一些实施例中，擦拭面28可相对于旋转轴线A以0°至0.1°的角度向后渐缩。
在一些实施例中，擦拭前刃24平行于擦拭后刃26，从而限定了条状擦拭面28。条状擦拭面28可为窄的，如图1所示。但是，擦拭垫122的擦拭前刃124和擦拭后刃126不必彼此平行，且它们可在其间形成具有例如如图5所示的可变宽度的任何擦拭面128。如在图5的实施例中看到的，偏转面138联结擦拭垫122。
各个切削区20均具有自切削头前端14沿向后且径向地向外的方向延伸到周边表面18的切削刃30。切削刃30形成于前刀面32和离隙面34的相交处。前刀面32大体切向地导向，面向旋转方向B。前刀面32自切削刃30朝向在切削刃30的远侧的前刀面第一端40延伸。偏转面38在前刀面第一端40处联结前刀面32。在切削头10的前向端视图中，沿直径相对的切削刃30的径向最外侧部分限定了切削头的直径，如图2所示。
在一个实施例中，偏转面38可为平面，定向成横向于前刀面32，且自前刀面第一端40沿大体远离切削刃30且朝向周边表面18的方向延伸。如在切削头10的侧视图中所示，以及在包含旋转轴线A以及还有偏转面38的和前刀面第一端40的后端41的虚平面P中所测量到的，偏转面38相对于旋转轴线A成负的轴向角α。因此，偏转面38的虚延伸部(由图3中的线C1表示的虚延伸部)在切削头前方的点处与旋转轴线A相交。
在一些实施例中，偏转面38可为凹的。当偏转面38是凹的时候，在旋转轴线A和线C2之间测量角α，线C2表示如从切削头10的侧视图中看去以及在虚平面P中测量到的偏转面38的平均倾斜度。但是，即使是当偏转面38为凹的时候，偏转面38的虚延伸部也会在切削头的前方的点处与旋转轴线A相交。偏转面38的后端41邻近切削区20且远离切削头10的后端16而联结周边表面18。因此，偏转面38定位成离切削头前端14比离切削头后端16更近。
偏转面38可相对于垂直于穿过偏转面38的前端43(该前端43在图2中被显示为点H)的沿径向延伸的线F的线E成非零度切角β。切角β是针对其中偏转面38是平面的情况来定义的。但是，角β意图显示切削头10的前向端视图中的偏转面38的一般倾斜度，因此，当偏转面38为凹的时候，在切削头10的前向端视图中，在线E(如上所述)和表示偏转面38的平均倾斜度的线(如在切削头10的前向端视图中看到的)之间测得角β。
前刀面32在周边斜刃(rake edge)39处联结周边表面18。周边斜刃39可与擦拭垫22的擦拭前刃24汇合，如图4所示。优选地，如图1和3所示，前刀面32相对于旋转轴线A以负的轴向锐角θ倾斜。
如上所述的偏转面38和前刀面32的构造使在切削操作期间形成的切屑能够朝切削头前端14向前偏转。这可消除对磨削向后延伸的容屑槽的需要。有利地，根据本发明的切削刀具在铰削贯穿孔口时是有用的，因为不需要自切削头前端14向后排出切屑。
根据本发明的偏转面38不必由单个表面形成。例如，如图6所示，偏转面38可包括连接到切削头前端14上且自切削头前端14向后延伸的第一偏转部分42和连接到第一偏转部分42上且自第一偏转部分42向后延伸的第二偏转部分44。
如在图6中看到的，偏转面38在第二偏转部分44处联结擦拭垫22。
当切削头10可拆卸地连接到刀架上时，切削头10通常设有(如图1和7中所示)具有自切削头前端14延伸到切削头后端16的孔口周壁48的贯穿孔口46。贯穿孔口46包括位于孔口周壁48上、邻近切削头后端16的接合布置50。
通常，切削头10的各个切削区20与其相关联地具有大体径向地导向的槽道52，槽道52具有槽道侧壁54、56和在槽道侧壁54、56之间的槽道底壁57。槽道侧壁54、56相对于旋转轴线A大体沿径向方向延伸。槽道52可用作用于上紧键(未显示)以便将切削头上紧到刀架上的驱动槽，而且可使用该槽道52来将冷却剂从贯穿孔口46传递到切削区。
通常，两个相邻擦拭垫22之间的周边表面18是平面，且构成周边区58。但是，如果需要，如图8至9所示，周边区58可分成在相邻切削刃30的后侧方向62处的第一周边区60、在第一周边区60的后侧68处的第二周边区66，以及在第一周边区60和第二周边区66之间的中间周边区70。中间周边区70与旋转轴线A隔开小于切削半径R的中间距离r，切削半径R是擦拭垫22与旋转轴线A隔开的距离。或者，中间周边区70可与旋转轴线A隔开等于切削半径R的中间距离r，从而中间周边区也可用作擦拭垫。
此布置可能提供几个优点。第一，此布置使得能够减小周边表面18必须被磨削的量，从而降低切削头10的生产成本。第二，由于第一周边区60和第二周边区66不沿径向延伸到切削半径R，所以可将第一周边区60和第二周边区66生产成较低的表面光洁度，从而降低其生产成本。第三，在两个连续的切削刃之间存在两个周边区而非仅一个周边区会减小切削头10和铰削孔口之间的空间72，从而降低切屑在间隙中堵塞的可能性。第四，减小的间隙会限制在切削头和铰削孔口之间漏出的冷却剂的量，从而提高冷却效率，且降低切削头10的生产成本。第一周边区60的长度L1不必在大小上类似于第二周边区66的长度L2，且因此弦-长比CR＝L1/L2可采用除了1之外的值。
如果需要，如图10和11所示，与特定切削刃30相关联的离隙面34包括邻近切削刃30的第一离隙面74和沿切向延伸超出第一离隙面74的第二离隙面76。第一离隙面74形成第一离隙切角γ、第二离隙面76形成第二离隙切角δ，而且从切削头10的前向端视图中看去，第二离隙切角δ大于第一离隙切角γ。
周边区58不必是如图1至11所看到的平面，而且周边区58可为凹的或凸的。例如，图12显示了具有凹的周边区78的切削头，而图13显示了具有凸的周边区80的切削头。
图14和15显示了形成有定位成邻近切削头后端16且在切削头后端16后面的后部圆盘82的切削头10。后部圆盘82具有与切削头10的旋转轴线A一致的旋转轴线。后部圆盘82具有略微小于切削头外径D的盘直径d。这种结构的目的是要将冷却剂的、到切削头后端16的向后传送限制到最小，从而减小损失及降低切削头10的生产成本。
图16显示了铰刀12的切削头10。切削头10可拆卸地连接到具有与切削头10的旋转轴线A一致的旋转轴线的刀架86的前端84上。
虽然已经以一定程度的特定性对本发明进行了描述，但是应当理解，可在不偏离如权利要求书中所声明的本发明的精神或范围的情况下进行各种改变和修改。

Claims (24)

1.一种铰刀的切削头(10)，所述切削头(10)具有限定了前后方向的旋转轴线(A)，并且包括：
切削头前端(14)、在所述切削头前端(14)的远侧的切削头后端(16)以及在所述切削头前端(14)和所述切削头后端(16)之间的周边表面(18)，所述周边表面(18)包括自所述切削头前端(14)向后延伸的至少两个擦拭垫(22)，两个相邻擦拭垫之间的所述周边表面(18)形成周边区(58)，以及
位于所述切削头前端(14)附近的至少一个切削区(20)，所述切削区(20)包括：
自所述切削头前端(14)沿向后且径向地向外的方向延伸到所述周边表面(18)的切削刃(30)，所述切削刃形成于前刀面(32)和离隙面(34)的相交处，所述前刀面(32)大体切向地导向，面向旋转方向(B)，且具有在所述切削刃(30)的远侧的前刀面第一端(40)，
邻近所述前刀面(32)且大体横向于所述前刀面(32)的偏转面(38)，所述偏转面(38)自所述前刀面第一端(40)沿远离所述切削刃(30)的方向延伸，其中：
所述偏转面(38)相对于所述旋转轴线(A)成轴向锐角(α)，从而使得所述偏转面(38)的虚延伸部在所述切削头的前方的点处与所述旋转轴线(A)相交，以及
所述偏转面(38)的后端(41)邻近所述切削区(20)且远离所述切削头(10)的后端(16)而联结所述周边表面(18)。
2.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述偏转面(38，138)联结擦拭垫(22，122)。
3.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述偏转面(38)是平面。
4.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述偏转面(38)是凹的。
5.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，从所述切削头(10)的前向端视图中看去，所述偏转面(38)相对于垂直于穿过所述偏转面(38)的前端(43)的沿径向延伸的线(F)的线(E)成非零度切角(β)。
6.根据权利要求5所述的切削头，其特征在于，所述切角(β)是锐角，且是负的。
7.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，从所述切削头(10)的侧视图中看去，所述前刀面(32)相对于所述旋转轴线(A)以负的轴向锐角(θ)倾斜。
8.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述偏转面(38)包括连接到所述切削头前端(14)上且自所述切削头前端(14)向后延伸的第一偏转部分(42)和连接到所述第一偏转部分(42)上且自所述第一偏转部分(42)向后延伸的第二偏转部分(44)。
9.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述切削头(10)可拆卸地连接到刀架(86)上。
10.根据权利要求9所述的切削头，其特征在于，所述切削头(10)设有具有自所述切削头前端(14)延伸到所述切削头后端(16)的孔口周壁(48)的贯穿孔口(46)，所述贯穿孔口(46)包括位于所述孔口周壁(48)上、邻近所述切削头后端(16)的接合布置(50)。
11.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述至少一个切削区(20)包括位于所述切削头前端(14)处的大体径向地导向的槽道(52)，所述槽道(52)具有槽道侧壁(54，56)和在所述槽道侧壁(54，56)之间的槽道底壁(57)，所述槽道侧壁(54，56)相对于所述旋转轴线(A)大体沿径向方向延伸。
12.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述擦拭垫(22)自所述切削头前端(14)延伸到所述切削头后端(16)。
13.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述周边区(58)是平面。
14.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述周边区(58)是凹的。
15.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述周边区(58)是凸的。
16.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于：
所述周边区(58)分成第一周边区(60)、第二周边区(66)以及在所述第一周边区(60)和所述第二周边区(66)之间的中间周边区(70)，所述中间周边区(70)与所述旋转轴线(A)隔开小于切削半径(R)的中间距离(r)，所述擦拭垫与所述旋转轴线(A)隔开所述切削半径(R)。
17.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于：
所述周边区(58)分成第一周边区(60)、第二周边区(66)以及在所述第一周边区(60)和所述第二周边区(66)之间的中间周边区(70)，所述中间周边区(70)与所述旋转轴线(A)隔开等于切削半径(R)的中间距离(r)，所述擦拭垫与所述旋转轴线(A)隔开所述切削半径(R)。
18.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述离隙面(34)包括邻近所述切削刃(30)的第一离隙面(74)和沿切向延伸超出所述第一离隙面(74)的第二离隙面(76)，所述第一离隙面(74)形成第一离隙切角(γ)，所述第二离隙面(76)形成第二离隙切角(δ)，且从所述切削头(10)的前向端视图中看去，所述第二离隙切角(δ)大于所述第一离隙切角(γ)。
19.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述擦拭垫(22)包括擦拭前刃(24)、沿周向在所述擦拭前刃(24)后面的擦拭后刃(26)，以及位于具有不大于切削头外径(D)的直径的柱面上的、在所述擦拭前刃(24)和所述擦拭后刃(26)之间的擦拭面(28)。
20.根据权利要求19所述的切削头，其特征在于，所述擦拭前刃(24)平行于所述擦拭后刃(26)。
21.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述切削头进一步包括：
紧邻所述切削头后端(16)且在所述切削头后端(16)后面的后部圆盘(82)，所述后部圆盘(82)具有与所述切削头(10)的所述旋转轴线(A)一致的旋转轴线，所述后部圆盘(82)具有略微小于切削头外径(D)的盘直径(d)。
22.根据权利要求1所述的切削头，其特征在于，所述切削头(10)具有整体一件式构造，且包括烧结的碳化物粉末。
23.一种铰刀的切削头(10)，所述切削头(10)具有限定了前后方向的旋转轴线(A)，并且包括：
切削头前端(14)、在所述切削头前端(14)的远侧的切削头后端(16)以及在所述切削头前端(14)和所述切削头后端(16)之间的周边表面(18)，所述周边表面包括自所述切削头前端(14)向后延伸的至少两个擦拭垫(22)，以及
位于所述切削头前端(14)和所述周边表面(18)之间的至少一个切削区(20)，所述至少一个切削区包括：
切削刃(30)，所述切削刃(30)自所述切削头前端(14)延伸到所述周边表面(18)，限定了切削头外径(D)，且形成于前刀面(32)和离隙面(34)的相交处，所述前刀面(32)大体切向地导向，面向旋转方向(B)，且具有在所述切削刃(30)的远侧的前刀面第一端(40)，其中：
所述切削头(10)包括位于所述切削头后端(16)后面且具有与所述切削头(10)的所述旋转轴线(A)一致的旋转轴线的后部圆盘(82)，所述后部圆盘(82)具有略微小于所述切削头外径(D)的盘直径(d)。
24.根据权利要求23所述的切削头，其特征在于，所述切削头包括邻近所述前刀面(32)且大体横向于所述前刀面(32)的偏转面(38)，所述偏转面(38)自所述前刀面第一端(40)沿远离所述切削刃(30)的方向延伸，并且其中：
所述偏转面(38)相对于所述旋转轴线(A)成负的轴向锐角(α)，从而使得所述偏转面(38)的虚延伸部在所述切削头的前方的点处与所述旋转轴线(A)相交，且所述偏转面(38)的后端(41)邻近所述切削区(20)且远离所述切削头(10)的后端(16)而联结所述周边表面(18)。
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