CN102300658A - 用于钻孔和车削的切削工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及既能够钻孔又能够执行内部/外部车削的切削工具。该切削工具包括大致三角形状的切削插入件和工具支杆。在各侧上，三角形状的切削插入件形成主切削刃和比主切削刃短的副切削刃。两个相邻主切削刃之间形成60°的角，同时在三角形状的转角处相交的相邻的主切削刃和副切削刃之间形成80°至89°的角。切削插入件安装在槽中，以便切削插入件的一个主切削刃沿工具支杆的轴向向前的方向突出，同时邻近突出的主切削刃的该侧上的副切削刃沿工具支杆径向向外的方向突出。

Description

用于钻孔和车削的切削工具

技术领域

本发明总体上涉及一种切削工具，并且更具体地涉及一种既能够钻孔又能够执行内部/外部车削的切削工具。

背景技术

既可执行钻孔又可执行内部/外部车削的切削工具是有利的，因为不需要根据所期望的加工来改变切削工具。因此，可减少机械加工时间，且可提高生产力。

第6,877,935号美国专利公开了上述切削工具，该切削工具既可执行钻孔又可执行车削。参照图8，第6,877,935号美国专利的切削工具包括形成同样长度的六个切削刃71的六边形切削插入件7。切削插入件7的最大宽度B与工具支杆的直径D大致相同，使得切削刃71可在工具支杆6的整个前侧上延伸。

然而，在第6,877,935号美国专利的切削工具中，由于切削插入件7的宽度B与工具支杆的直径D大致相同，故容纳切削插入件7的槽占据工具支杆6前端中的较大区域。因此，就不可充分地固定加强部分61。因此，工具支杆6的刚度降低，这导致工具支杆6扭曲。这在机械加工期间产生严重的振动，这继而又显著地降低切削效率。

在钻孔加工期间与工件分离的切削碎屑沿切削插入件7的表面转移，且它们在撞击工具支杆6的壁部62时变得破碎。然后，它们排入到工具支杆6的碎屑排出凹槽63中。在第6,877,935号美国专利的切削工具中，工具支杆的壁部62恰好设置在工具支杆的侧部处，因为切削工具具有较大的切削插入件7。因此，可能会延迟碎屑的破碎，且可产生长碎屑。长碎屑会干扰切削油的供送，破坏工件和插入件末端，且由于缠结碎屑会导致较差的碎屑排出性能。

此外，如描绘出切削插入件7的侧表面的图9中所所示的，切削刃71的前角（rake angle）从正改变为负。这会引发问题，因为这增大了切削阻力且产生了振动。

作为用于钻孔和车削的另一个工具，已提出了具有大致矩形的切削插入件的切削工具。该切削插入件包括用于沿工具支杆的轴向方向切削(钻孔)的两个切削刃和用于沿其垂直方向切削(钻孔)的两个切削刃。切削插入件被安装成偏离工具支杆的中心。在这种切削工具中，工具支杆有可能扭曲，因为切削加工期间的切削阻力相对于工具支杆的中心不对称地转移。因此，需要更为牢固地将切削插入件安装到工具支杆上并增强工具支杆的刚度。此外，由于切削插入件未被安装于其上的工具支杆前端的一部分会受到切削加工期间产生的切削碎屑的破坏，故该工具是有问题的。这缩短了工具支杆的寿命。

发明内容                                                                                      

技术问题

本发明的目的在于：通过保持工具支杆的刚度使得能够减少振动从而解决常规切削工具的上述问题。本发明还试图促进排出碎屑和减小切削阻力。此外，本发明还试图通过保护工具支杆来提供具有延长的寿命的切削工具。

技术方案

为了实现上述目的，本发明的一种用于钻孔和车削的切削工具包括工具支杆和大致三角形的切削插入件，工具支杆具有容纳切削插入件的槽和便于排出碎屑的碎屑排出凹槽。在各侧上，切削插入件形成主切削刃和比所述主切削刃短的副切削刃，其中两个相邻的主切削刃之间形成60°的角，且其中在切削插入件的三角形状的转角处相交的相邻的主切削刃和副切削刃之间形成80°至89°的角。切削插入件安装在槽中，以便一个主切削刃沿工具支杆的轴向向前的方向突出，同时邻近该突出的主切削刃的该侧上的副切削刃沿径向向外的方向突出。

根据本发明的一个实施例，所述切削插入件一侧的长度为工具支杆直径的0.65至0.85倍。

当离切削插入件转角的距离增大时，主切削刃离切削插入件底表面的高度就减小，直到最低点超过工具支杆的中心。然后，该高度随着主切削刃接近副切削刃又增加。此时，其中主切削刃的高度又增加的所述主切削刃的该部分相对于切削插入件的底表面以20°至70°的角倾斜，优选以45°的角倾斜。这使得从切削插入件的转角转移的切削碎屑撞击该部分。

此外，工具支杆设有向上延伸至工具支杆外周表面的碎屑引导表面。这使得从主切削刃产生的切削碎屑被从碎屑排出凹槽的前端向后引导。

有益效果

根据本发明，切削插入件牢固地支承在工具支杆中。增强工具支杆的刚度，以便在切削加工期间减少振动。此外，通过本发明的切削工具的切削插入件的刃形状和碎屑引导表面，促进了碎屑的排出，减小了切削阻力并且延长了工具支杆的寿命。

附图说明

图1示出了根据本发明的切削工具的透视图。

图2示出了根据本发明的切削插入件的透视图。

图3示出了根据本发明的切削插入件的顶表面和侧表面。

图4示出了根据本发明的切削工具的正视图。

图5至图7示出了可由根据本发明的切削工具执行的加工。

图8示出了根据第6,877,935号美国专利中公开的现有技术的切削工具。

图9示出了根据第6,877,935号美国专利中公开的现有技术的切削插入件。

具体实施方式

将参照附图来具体地描述本发明的优选实施例。

图1示出了根据本发明的切削工具的透视图，该切削工具能够钻孔和车削。切削工具包括工具支杆1和切削插入件2。工具支杆1大致为圆柱形，且包括容纳切削插入件2的槽11、便于排出碎屑的碎屑排出凹槽12、切削油供应管路13以及柄部14。碎屑引导表面18形成在碎屑排出凹槽12的前端部处，并且延伸至工具支杆1的外周表面。碎屑引导表面18在碎屑排出凹槽前端部处向后引导由切削插入件2产生的切削碎屑。在碎屑引导表面18后方形成的加强部分16增强了工具支杆1的刚度。

图2示出了根据本发明的安装在切削工具中的切削插入件2的透视图。切削插入件2具有大致三角形的形状，具有顶表面21、底表面22和在其间延伸的侧表面23。安装孔25形成在顶表面21和底表面22的中心处，同时穿过切削插入件2。如图1和图2中所示，螺钉27穿过安装孔25而插入，使得切削插入件2被安装在槽11的底表面上。切削刃24沿顶表面21和侧表面23相交的边缘形成。

参照图3(a)，切削刃24包括主切削刃241和比主切削刃241短的副切削刃242。三角形状的切削插入件2的各侧均包括一个主切削刃241和一个副切削刃242，使得切削插入件2可在三个方向上标示。主切削刃241的长度与副切削刃242的长度的比例为3:1至7:1，优选为4:1至5:1。过短的副切削刃241导致副切削刃241的刚度较低，而过长的副切削刃241导致切削插入件2的总体尺寸过大。

两个相邻主切削刃241之间形成60°的角α，在三角形状的转角244处相交的相邻的主切削刃241和副切削刃242之间形成80°至89°的锐角β，更为优选地形成85°至89°的锐角。由于角β设置为90°以下的锐角，故切削工具能在没有任何干扰的情况下既执行钻孔又执行车削。太小的角β导致转角244处的刚度较低并导致振动和处理表面的粗糙度较高。

图3(b)示出了切削插入件2的侧表面23。当离切削插入件的转角 244的距离增大时，主切削刃241离切削插入件2的底表面22的高度减小，直到最低点超过工具支杆1的中心15。然后，当主切削刃接近副切削刃242时，该高度又增加。因此，切削刃2的主切削刃241在钻孔加工所涉及的整个部分245上形成正前角，从而有利地减小了切削阻力。其中其高度又增加的主切削刃241的部分243形成为相对于切削插入件2的底表面22倾斜20°至70°，优选为倾斜45°。因此，钻孔加工期间产生的切削碎屑在它们越过主切削刃241时撞击倾斜表面243， 减小了排出的碎屑的卷曲尺寸，碎屑流体引入到切削插入件的本体中，且改善了碎屑排出性能。此外，由于碎屑在倾斜表面243上变得破碎，且由此减少了长碎屑的产生，就防止了加工期间由长碎屑引起的对工件和插入件末端的破坏、碎屑缠结和振动。通过与切削插入件2的倾斜表面243接触被破碎或被向上车削的碎屑在碎屑引导表面18上又被车削，以便将它们引入到碎屑排出凹槽12中(参见图1)，碎屑引导表面18在碎屑排出凹槽12的前端部处形成。即，其间具有某一距离的间隙 (大约是副切削刃242的长度)的倾斜表面243和碎屑引导表面18显著地改善了碎屑排出性能。

此外，由于切削期间产生的碎屑在撞击碎屑引导表面18之前撞击倾斜表面243，故减少了由碎屑施加到碎屑引导表面18上的冲击。因此，就减少了工具支杆1的破坏和磨损。因此，延长了工具支杆1的寿命。

在切削插入件2的顶表面21与底表面22之间延伸的侧表面23的宽度在其接近底表面时变窄，以便形成正间隙角。正间隙角容许切削插入件2以较小的切削阻力执行切削加工。

图4(a)至图4(c)分别从顶表面、侧表面和前表面示出了安装在工具支杆1中的切削插入件2的视图。

切削插入件2安装在工具支杆1的槽11中，以便一个主切削刃241沿工具支杆1的轴向向前的方向突出，而邻近突出的主切削刃的该侧上的副切削刃242沿工具支杆1的径向向外的方向突出。因此，切削插入件2的上述突出的主切削刃241和副切削刃242可执行钻孔和车削加工。在上面所讨论的第6,877,935号美国专利中，六个切削刃71未分类为主切削刃或副切削刃。因此，由于车削加工而磨损的切削刃部分地参与钻孔加工。相反，用于钻孔加工的切削刃参与车削加工。切削刃的这种不均匀磨损可引起不均匀的处理表面。另一方面，由于主切削刃241和副切削刃242单独地形成，因而在本发明中不会出现该问题。

切削插入件2的一侧的长度L比工具支杆1的半径长，但比工具支杆1的直径短。长度L为直径的大约0.65至0.85倍。优选地，长度L为直径的0.75倍。上述尺寸的切削插入件2形成为大致三角形状，且设置在工具支杆1的前端的一侧处。因此，足够的材料可设置在加强部分16上，该加强部分16在前端另一侧的碎屑引导表面18的后方形成。因此，工具支杆1的刚度增大，以便减少工具支杆的扭曲和振动。

切削插入件2的底表面22和两个侧表面23分别紧紧地紧固到槽11的底表面和两个侧壁上。切削插入件大致为等边三角形。槽的两个侧壁之间形成大约60°的角。由于槽11的两个侧壁之间形成锐角，故切削插入件在机械加工期间可被牢固地紧固。这在机械加工期间提供了防止振动、改善机械加工质量和延长切削插入件寿命的效果。

同时，切削刃在钻孔中心处会受到破坏，因为切削速度在该处（point）为零。为了避免这种现象，主刃241形成为具有略微小于如图4(b)中所示的工具支杆的中心15的高度。

参照图5至图7将描述可通过使用本发明的切削工具执行的加工。图5描绘出了通过使用本发明的切削工具执行的钻孔加工。当孔的直径设置为等于工具支杆的直径时，工具支杆1的中心15就与孔的中心对准。有时，工具支杆的中心15可偏心地偏离孔的中心，以便形成具有比工具支杆直径更大的孔。图6和图7分别描绘出了在使用本发明的切削工具的同时执行的内部车削加工和外部车削加工。因此，本发明允许通过单个工具既执行钻孔加工又执行内部/外部车削加工。这是因为切削插入件2的主切削刃241沿工具支杆1的轴向向前的方向突出，邻近突出的主切削刃241的该侧上的副切削刃242沿工具支杆1的径向向外的方向突出，且在三角形状的转角244处相交的相邻的主切削刃241和副切削刃242之间形成90°以下的锐角。

在上文中，尽管参照附图详细地描述了本发明的切削插入件和切削工具，但这是为了便于理解本发明而基于本发明的一个实施例进行的说明，且其并非旨在限制本发明的范围。那些对于本领域的普通技术人员而言显而易见的可获得的变体、替换方案和调整方案将在本发明的技术范围内。     

Claims (5)

1.一种用于钻孔和车削的切削工具，其包括：

大致三角形的切削插入件；以及

工具支杆，所述工具支杆具有构造成用以容纳所述切削插入件的槽和便于排出碎屑的碎屑排出凹槽，

其中所述切削插入件在其各侧上形成主切削刃和比所述主切削刃短的副切削刃，两个相邻的主切削刃之间形成60°的角，在三角形状的转角处相交的相邻的主切削刃和副切削刃之间形成80°至89°的角；以及

其中所述切削插入件安装到所述槽内，以便一个所述主切削刃沿所述工具支杆的轴向向前的方向突出，同时邻近所述突出的主切削刃的该侧上的所述副切削刃沿径向向外的方向突出。

2.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于，所述切削插入件一侧的长度为所述工具支杆直径的0.65至0.85倍。

3.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在，所述切削工具还包括向上延伸至所述工具支杆外周表面的碎屑引导表面，以便由所述主切削刃产生的所述切削碎屑被从所述碎屑排出凹槽的前端向后引导。

4.根据权利要求1至权利要求3任一项所述的切削工具，其特征在于，当离所述切削插入件的转角的距离增大时，所述主切削刃离所述切削插入件的底表面的高度减小，直到最低点超过所述工具支杆的中心，并且其中所述高度在所述主切削刃接近所述副切削刃时又增加。

5.根据权利要求4所述的切削工具，其特征在于，其中所述主切削刃的高度又增加的所述主切削刃的该部分相对于所述切削插入件的底表面以20°至70°的角倾斜。

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