CN101790431B - 切削刀片 - Google Patents

Abstract

本发明的切削刀片具有本体、凸曲线形状的辅助切削刀刃以及主切削刀刃。该本体具有顶表面、底表面、将顶表面和底表面连接的侧表面以及将相邻侧表面连接的转角表面。辅助切削刀刃形成在顶表面和底表面与侧表面之间的交会处。主切削刀刃形成在顶表面和底表面与转角表面之间的交会处。顶表面中的主切削刀刃沿朝着底表面的方向从相邻的辅助切削刀刃的末端延伸至其中心，并沿远离底表面的方向从该中心延伸至另一相邻的辅助切削刀刃的末端。

Description

切削刀片

技术领域

本发明大体上涉及一种用于切削刀具(cutting tool)的切削刀片(cutting insert)，更具体地说，涉及一种用于精密切削工艺的切削刀片。

背景技术

切削刀片牢固地联接在刀具本体上，从而为该刀具提供切削刀刃。图1显示了利用螺钉固定在铣刀上的切削刀片。切削刀片还可通过例如楔形固定装置的其它装置而联接在刀具本体上。

图2至6显示了常规的切削刀片和安装有这种切削刀片的铣刀。

图2是切削刀片的透视图，而图3是其侧视图。切削刀片100包括顶表面112、底表面114以及将顶表面112和底表面114连接的四个侧表面116。侧表面116通过转角表面118而连接到另一相邻的侧表面116上。此外，具有曲率半径R的弯曲的辅助切削刀刃122形成在顶表面和底表面112、114与侧表面116之间的交会处。主切削刀刃124形成在顶表面和底表面112、114与转角表面118之间的交会处。主切削刀刃124将辅助切削刀刃122连接到相邻的辅助切削刀刃122上。顶表面112和底表面114包括安装表面126和前角表面128。前角表面128相对于安装表面126以倾斜角“a”延伸。

图4是从转角表面118(即，沿A所示的方向)看去的视图。如图4中所示，常规的切削刀片100的主切削刀刃124水平地延伸。

图5显示了安装有常规的切削刀片的铣刀切削工件表面时的状态。图6是图5的部分B的放大图。如图5中所示，切削刀片100的主切削刀刃124执行最初沿着铣刀的进给方向切削工件的功能，而辅助切削刀刃122执行精密切削，以平滑地抛光由主切削刀刃124切削的工件的部分。

然而，由于铣刀和切削刀片100的制造公差以及当将切削刀片100安装到铣刀上时所导致的安装误差，因而产生了切削刀刃的高度差。为了使加工表面变得高精度平整，需要减小误差的影响。因此，辅助切削刀刃122以凸曲线的形状形成，具有100mm至200mm范围内的曲率半径R。

此外，主切削刀刃124的切削性能与主切削刀刃124的轴向前角紧密相关。轴向前角代表主切削刀刃124相对于铣刀的旋转轴线倾斜的角度。如图6中所示，形成了后角以避免切削刀片100的侧表面116和工件之间的任何表面接触。这种轴向前角可具有正值、0或负值。正值代表切削刀片倾斜成与铣刀的旋转方向相反的情况。负值代表切削刀片朝着铣刀的旋转方向倾斜的情况。0值代表切削刀片不相对于旋转轴线倾斜的情况。当轴向前角具有变得更大的正值时，更容易消除碎屑，并减小切削阻力。然而，在图6中所示的常规的切削刀片100中，主切削刀刃124的轴向前角具有负值(图6中为-5°)，以将后角保持在大致4°至6°的范围内。

因此，由于在主切削刀刃124部分中，切削阻力较大，因而切削性能差，从而导致其它问题。具体地说，当切削深度超过大约0.5mm时，由于切削阻力增加，因而在工件的加工表面上产生了毛刺，或者主切削刀刃124将过大的压力施加于工件的加工表面，从而使结构变形或破坏结构。由于这些原因，当常规的切削刀片用于要求非常小的表面粗糙度的精密切削时，显著地限制了切削深度。

发明内容

本发明的一个目的是解决现有技术的上述问题，减小在切削工艺期间抵抗主切削刀刃的切削阻力，并通过与形成在切削刀片的转角表面上的主切削刀刃产生正的轴向前角，从而改善切削性能。具体地说，本发明致力于提供一种切削刀片，其能够执行切削深度大于约0.5mm的精密切削。

此外，本发明的目的是提供一种切削刀片，其通过降低辅助切削刀刃的曲率半径而减小切削工艺期间的工件上的摩擦力。

为了实现以上目的，本发明提供了一种切削刀片，包括：长方体的平行六面体形状的本体，该本体包括顶表面、底表面、将顶表面和底表面连接的多个侧表面，以及将相邻的侧表面连接的多个转角表面；凸曲线形状的一个或多个辅助切削刀刃，该辅助切削刀刃形成在顶表面和底表面与多个侧表面中的一个或多个之间的交会处；以及一个或多个主切削刀刃，形成在顶表面和底表面与多个转角表面中的一个或多个之间的交会处。顶表面和底表面各包括安装表面和相对于安装表面以倾斜的角度延伸的前角表面。顶表面中的主切削刀刃沿朝着底表面的方向从相邻的辅助切削刀刃的端点延伸至主切削刀刃的中心，并沿远离底表面的方向从中心延伸至与另一相邻的辅助切削刀刃汇合的汇合点。底表面中的主切削刀刃沿朝着顶表面的方向从相邻的辅助切削刀刃的端点延伸至主切削刀刃的中心，并沿远离顶表面的方向从中心延伸至与另一相邻的辅助切削刀刃汇合的汇合点。

根据本发明的一个实施例，切削刀片具有绕着穿过顶表面和底表面的中心的轴线的90°的旋转对称性。其还具有绕着穿过侧表面和与其相对的侧表面的中心的轴线的180°的旋转对称性。当从顶表面看去时，从辅助切削刀刃延伸至主切削刀刃的中心的线之间的距离是1.0mm至2.0mm。

根据本发明的一个实施例，当从转角表面看去时，顶表面或底表面中的主切削刀刃与顶表面或底表面的安装表面构成8°至18°的角度。辅助切削刀刃的曲率半径是20mm至60mm。

根据本发明的一个实施例，当从顶表面看去时，主切削刀刃包括位于其两端的笔直部分和弯曲部分。主切削刀刃的笔直部分与相邻的辅助切削刀刃构成45°的角度。当从顶表面看去时，辅助切削刀刃的长度是侧表面和与其相对的侧表面之间的距离的40％至60％。

附图说明

图1是安装有切削刀片的铣刀的透视图。

图2是用于精密切削工艺的常规的切削刀片的透视图。

图3是图2的切削刀片的侧视图。

图4是从图2的切削刀片的转角表面看去的侧视图。

图5是显示了安装有图2的切削刀片的铣刀在使用时的视图。

图6是图5的部分B的放大图。

图7是根据本发明的一个实施例的切削刀片的透视图。

图8是图7的切削刀片的侧视图。

图9是显示了安装有图7的切削刀片的铣刀在使用时的视图。

图10是图9的部分D的放大图。

图11是从图7的切削刀片的转角表面看去的侧视图。

图12是显示了图7的切削刀片在切削工件的期间的视图。

图13是图7的切削刀片的顶视图。

图14是根据本发明的另一实施例的切削刀片的顶视图。

具体实施方式

现在，将参照附图中所显示的实施例来描述本发明。

图7是根据本发明的一个实施例的切削刀片的透视图。图8是图7的切削刀片的侧视图。切削刀片10具有大致长方体的平行六面体形状。切削刀片具有相对且彼此平行延伸的顶表面12和底表面14以及将顶表面12和底表面14垂直连接的四个侧表面16。一个侧表面16通过转角表面18而连接到另一相邻侧表面16上。切削刀片10包括安装孔20，螺钉穿过该安装孔而将切削刀片10固定到刀具本体上。如图8中所示，顶表面12和侧表面16(或底表面14和侧表面16)之间的交会处限定了具有曲率半径R的凸曲线形状的辅助切削刀刃22。顶表面12和转角表面18(或底表面14和转角表面18)之间的交会处限定了主切削刀刃24。一个辅助切削刀刃22通过主切削刀刃24而连接到另一相邻的辅助切削刀刃22上。顶表面12和底表面14各包括安装表面26和前角表面28。前角表面28相对于安装表面26以倾斜角“a”从辅助切削刀刃22和主切削刀刃24倾斜。切削刀片10具有绕着穿过顶表面12和底表面14的中心的轴线的90°的旋转对称性。此外，切削刀片还具有绕着穿过侧表面16和与其相对的侧表面的中心的轴线的180°的旋转对称性。

图9显示了安装有图7的切削刀片的铣刀对工件执行切削工艺。图10是图9的部分D的放大图。如图9中所示，切削刀片10的主切削刀刃24执行最初沿着铣刀的进给方向切削工件的功能，而辅助切削刀刃22执行精密切削，以平滑地抛光由主切削刀刃24切削的工件的部分。同时，主切削刀刃24的切削性能与主切削刀刃24的轴向前角紧密相关。有利的是，轴向前角具有正值，从而减小了切削阻力。

图11是从图7的切削刀片的转角表面(即，沿C所示的方向)看去的视图。顶表面12中的主切削刀刃24沿朝着底表面14的方向从相邻的辅助切削刀刃22的端点32延伸至主切削刀刃24的中心34，并沿远离底表面24的方向从主切削刀刃24的中心34延伸至与另一相邻的辅助切削刀刃22汇合的汇合点。类似地，底表面14中的主切削刀刃沿朝着顶表面的方向从相邻的辅助切削刀刃的端点延伸至主切削刀刃的中心，并沿远离顶表面的方向从主切削刀刃的中心延伸至与另一相邻的辅助切削刀刃汇合的汇合点。换句话说，当从转角表面18看去时，转角表面18中的主切削刀刃24在中心34处具有最低高度。

当从转角表面(即，沿C所示的方向)看去时，顶表面12或底表面14中的主切削刀刃24与顶表面12或底表面14的安装表面构成了8°至18°的角度“b”。切削刀片10安装在铣刀上，其间构成后角以避免与工件的任何表面接触。优选角度“b”等于或大于8°，使得切削刀片10的主切削刀刃24的轴向前角甚至在具有这样的一个后角的情况下具有正值。相反，太大的角度“b”不仅使得制造切削刀片变困难，而且降低了切削刀片的刚度。因而，优选角度“b”等于或小于18°。由于主切削刀刃24如上所述地形成，因而当切削刀片10安装到铣刀上并如图10中所示地切削工件的加工表面时，根据本发明的切削刀片10的主切削刀刃24的轴向前角被容许具有正值(例如，在图10中为+13°)。因此，与常规的切削刀片相比，减小了主切削刀刃24部分的切削阻力，并显著地改善了切削性能。

图12显示了本发明的切削刀片切削工件。当一个辅助切削刀刃22和一个主切削刀刃24与工件接触时，切削刀片10执行切削工艺。例如，在图12所示的状态下，辅助切削刀刃23和主切削刀刃25执行切削工艺。更具体地说，由于切削刀片10被安装成朝着与工件接触的主切削刀刃25倾斜，因而主切削刀刃25和辅助切削刀刃23的右侧面主要执行切削工艺。然而，通过反转切削刀片的旋转方向，可由辅助切削刀刃23(主要是辅助切削刀刃的左侧面)和主切削刀刃25’来执行切削工艺。此外，通过改变切削刀片的安装位置，可由辅助切削刀刃23’和主切削刀刃25”或25’”来执行切削工艺。如上所述，由于切削刀片10具有绕着穿过顶表面12和底表面14的中心的轴线的90°的旋转对称性和绕着穿过侧表面16和与其相对的侧表面的中心的轴线的180°的旋转对称性，因而切削刀片在各个顶表面12和底表面14上包括四个辅助切削刀刃22和四个主切削刀刃24。如图11中所示，主切削刀刃24关于中心34是两侧对称的。因而，切削刀片10总共具有十六对相同形状的辅助切削刀刃和主切削刀刃(例如，23和25，23和25’)(更具体地说，八对在顶表面12上，八对在底表面14上)。因此，单个切削刀片10可使用十六次，从而提供了节约利用。

图13是图7的切削刀片的顶视图。图14是根据本发明的另一实施例的切削刀片的顶视图。如图13和14中所示，当从顶表面看去时，从辅助切削刀刃22延伸至主切削刀刃24的中心的线之间的距离“c”为大约1.0mm至2.0mm。因而，当切削刀片10安装在刀具本体上执行切削工艺时，即使在切削深度超过0.5mm并达到大约1.0mm的情况下，在切削刀片10的转角表面18处形成的主切削刀刃24的轴向前角相对于这种切削深度具有正值。因而，由于切削阻力的增加而导致的问题即使在切削深度为大约1.0mm的情况下也不会发生。此外，消除了在工件的加工表面上产生毛刺的问题以及主切削刀刃24将过大的压力施加于工件的加工表面以致其结构变形或破坏其结构的问题。因此，本发明的切削刀片可增加切削深度，与常规的切削刀片相比，这可执行精密的切削工艺。

此外，当从顶表面看去时，图13中所示的切削刀片的主切削刀刃24包括位于其两端的笔直部分38和弯曲部分40。主切削刀刃24关于中心34是两侧对称的。笔直部分与相邻的辅助切削刀刃22构成45°的角度。转角表面18包括位于其两侧的平坦表面和弯曲表面。平坦表面与相邻的侧表面16构成45°的角度。此外，图14中所示的切削刀片的主切削刀刃24仅包括弯曲部分(由图14中的R4.27所示)，并且转角表面18仅包括弯曲表面。辅助切削刀刃22执行精密切削，以平滑地抛光由主切削刀刃24切削的工件部分。更短的辅助切削刀刃限制了工件的进给量，并降低了加工速度。因此，对于具有相同切削深度的切削刀片而言，包括位于其两端的笔直部分和弯曲部分的主切削刀刃24具有一种优势，即具有比仅包括弯曲部分的主切削刀刃24更长的辅助切削刀刃22。

具体地说，当从顶表面看图13和图14中所示的切削刀片时，从辅助切削刀刃22延伸至主切削刀刃24的中心34的线之间的距离“c”相同。然而，在图13中所示的主切削刀刃24包括位于其两端的笔直部分38和弯曲部分40的情况下，辅助切削刀刃22的长度为侧表面和与其相对的侧表面之间的距离的大约40％至60％(例如，在图13中为6.04mm)。在图14中所示的主切削刀刃24仅包括弯曲部分的情况下，辅助切削刀刃22的长度为侧表面和相对的侧表面之间的距离的大约30％至50％(例如，在图14中为4.16mm)。

如图8中所示，本发明的切削刀片10的辅助切削刀刃22具有凸起弯曲的形状，其中，当从侧表面看去时，其中间部分向上或向下高于其两侧。优选其曲率半径R在20mm至60mm的范围内。因此，本发明的切削刀片10具有小曲率半径的辅助切削刀刃22。因而，在切削工艺期间所产生的工件上的摩擦力变小。

虽然已经通过其优选实施例而描述了本发明，但这些实施例仅用于示范的目的。本领域中的那些普通技术人员应该懂得，在没有脱离本发明的范围的情况下，可做出各种变化或修改。根据本发明的一个实施例的切削刀片包括安装孔，并通过穿过安装孔的螺钉而固定在刀具本体上。然而，其可以不包括安装孔，并可以通过例如楔形固定装置的其它固定装置进行固定，这对于本领域中的普通技术人员而言是显而易见的。根据本发明的一个实施例的切削刀片具有大致长方体的平行六面体形状。在顶表面或底表面与侧表面或转角表面之间的所有交会处均形成了切削刀刃。然而，对于本领域中的那些普通技术人员而言显而易见的是，只在一些交会处形成了切削刀刃。这种对于本领域中的那些普通技术人员而言显而易见的变化或修改落在本发明的范围内。

如以上详细所述，本发明提供了一种切削刀片，其通过与形成在切削刀片的转角表面上的主切削刀刃产生正的轴向前角而减少了在切削工艺期间对主切削刀刃的切削阻力，并改善了切削性能。

Claims (8)

1.一种切削刀片，包括：

具有长方体的平行六面体形状的本体，所述本体包括顶表面、底表面以及将所述顶表面和所述底表面连接的多个侧表面，所述本体还包括将相邻的侧表面连接的多个转角表面；

具有凸曲线形状的一个或多个辅助切削刀刃，所述辅助切削刀刃形成在所述顶表面和所述底表面与所述多个侧表面中的一个或多个之间的交会处；以及

一个或多个主切削刀刃，形成在所述顶表面和所述底表面与所述多个转角表面中的一个或多个之间的交会处，

其中，所述顶表面和所述底表面各包括安装表面和相对于所述安装表面以倾斜的角度延伸的前角表面，

所述顶表面中的所述主切削刀刃沿朝着所述底表面的方向从相邻的辅助切削刀刃的端点延伸至所述主切削刀刃的中心，并沿远离所述底表面的方向从所述中心延伸至与另一相邻的辅助切削刀刃汇合的汇合点，并且，

所述底表面中的所述主切削刀刃沿朝着所述顶表面的方向从相邻的辅助切削刀刃的端点延伸至所述主切削刀刃的中心，并沿远离所述顶表面的方向从所述中心延伸至与另一相邻的辅助切削刀刃汇合的汇合点。

2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刀片具有绕着穿过所述顶表面和所述底表面的中心的轴线的90°的旋转对称性，

所述切削刀片具有绕着穿过所述侧表面和与其相对的侧表面的中心的轴线的180°的旋转对称性。

3.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，当从所述顶表面看去时，从所述辅助切削刀刃延伸至所述主切削刀刃的中心的线之间的距离是1.0mm至2.0mm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其特征在于，当从所述转角表面看去时，所述顶表面或所述底表面中的所述主切削刀刃与所述顶表面或所述底表面的所述安装表面构成8°至18°的角度。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其特征在于，所述辅助切削刀刃的曲率半径是20mm至60mm。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其特征在于，当从所述顶表面看去时，所述主切削刀刃包括位于其两端的笔直部分和弯曲部分。

7.根据权利要求6所述的切削刀片，其特征在于，所述主切削刀刃的笔直部分与相邻的辅助切削刀刃形成45°的角度。

8.根据权利要求6所述的切削刀片，其特征在于，当从所述顶表面看去时，所述辅助切削刀刃的长度是所述侧表面和与其相对的侧表面之间的距离的40％至60％。

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