CN102470445A - 旋转切削工具及其所用的切削刀片 - Google Patents

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Abstract

一种用于旋转切削工具中执行车削旋压操作的切削刀片(20)具有上表面(22)和相对的基面(24)以及延伸在其间的外周侧面(26)，外周侧面(26)和上表面(22)相交以形成切削刃(34)。切削刃(34)可以是连续的圆形切削刃。上表面(22)通过使至少一个螺旋形凸起具有切屑偏距(D1)而关于在上表面(22)和基面(24)之间穿过的刀片轴线(A1)旋转不对称，切屑偏距(D1)围绕刀片轴线沿旋转方向大于180度地连续增加。切削刀片被组装至切削工具主体(48)，切削工具主体(48)具有共用纵向轴线(A2)的柄部(50)和切削部分(52)，刀片轴线(A1)与纵向轴线(A2)成一直线并且切削刀片(20)被固定在切削部分的刀片接收槽(56)内。

Description

旋转切削工具及其所用的切削刀片
技术领域
本发明涉及切削刀片，并且具体涉及在旋转切削工具中使用的用于执行车削旋压操作的切削刀片。
背景技术
在利用装有切削刀片的切削工具进行金属切削操作的领域内，已经进行了研发以进行切削操作，其中切削刀片在与工件接合期间能够围绕其自身轴线旋转以提供其切削刃的不同部分而无需停止切削操作以及转位或更换切削刀片。这样就能避免在沿切削刃的特定点处累积过多的热量，过多的热量可能会导致切削刀片的快速磨损和寿命缩短。
US5478175公开了一种具有多个切削刀片的铣刀，每一个切削刀片都在将切削工具依次装到工具架上之前通过衬套和弹簧夹被组装在切削工具的单个空腔内。每一个切削刀片都具有轴部和带有圆形切削刃的较大直径的圆柱形刀头，并且每一个切削刀片都可以在切削工具的空腔内围绕其自身轴线自由旋转。切削刀片的顶面包括具有关于切削刀片轴线旋转对称的一系列锯齿状突起和隆起的隔断物，它们与切削操作期间从静止工件切除的切屑相接触。切屑与锯齿状突起和隆起的隔断物的相互作用在切削操作期间引起切削刀片围绕其轴线的旋转，促使连续变化的切削刃的部分接合工件。
US7156006公开了一种用于车削操作的切削工具组件，具有刚性固定至工具架并围绕其自身中心轴线旋转的单个切削刀片。公开的几种类型的切削刀片具有成形在顶面和侧面相交处的连续切削刃，其中上表面上的断屑部件表现为关于中心轴线旋转对称。切削工具组件通过外部驱动结构以预定转速旋转，外部驱动结构独立于旋转工件进行操作并确保切削刃在切削操作期间宽范围的切削条件下被始终更新。
JP6023603公开了一种具有圆柱形不磨刃刀片的切削工具，其由于通过与旋转工件相接触生成的或者由外部装置生成的切削阻力而旋转。该现有技术公开文献中的一个实施例公开了一种具有断屑器的不磨刃刀片，断屑器在其上表面内成形为凹槽，在顶视图内具有椭圆形的形状并且表现为旋转对称。切削刃和断屑器之间的切屑偏距随着不磨刃刀片的旋转而连续改变，经过90度的旋转从最大值变化至最小值并且反之亦然。该现有技术公开文献中的另一个实施例公开了一种具有断屑器的不磨刃刀片，断屑器在其上表面内成形为凹槽，在顶视图内具有环形的形状并且表现为旋转不对称。切削刃和断屑器之间的切屑偏距随着不磨刃刀片的旋转而连续改变，经过180度的旋转从最大值变化至最小值并且反之亦然。
本发明的一个目标是提供一种改进的主要而非排他性地用于在旋压车削操作中使用的切削刀片，其中切削刀片被固定至切削工具主体并在接合旋转工件的同时围绕其自身轴线旋转。
本发明还有一个目标是提供一种具有改进断屑特征的切削刀片。
本发明进一步的目标是提供一种具有断屑元件的切削刀片，其中切削刃和断屑元件之间的切屑偏距围绕刀片轴线沿旋转方向大于180度地连续增加。
本发明再进一步的目标是提供一种在顶视图内具有螺旋形断屑元件的切削刀片。
发明内容
根据本发明，提供了一种切削刀片，包括：
上表面和相对的基面以及延伸在其间的外周侧面；
延伸在上表面和基面之间的刀片轴线；
成形在外周侧面和上表面相交处的切削刃；以及
成形在上表面上的至少一个断屑元件，
其中：
上表面表现为关于刀片轴线旋转不对称；并且
在切削刃和至少一个断屑元件的最外点之间沿径向测量的切屑偏距围绕刀片轴线沿旋转方向大于180度地增加。
根据本发明的优选实施例，提供了一种旋转切削工具，包括：
具有共用纵向轴线的柄部和切削部分的切削工具主体，切削部分包括刀片接收槽；以及
如上定义的保持在刀片接收槽内的切削刀片。
附图说明
为了更好地理解，现参照附图仅通过示例来本发明，其中点划线表示用于元件局部视图的剖面线，并且在附图中：
图1是根据本发明某些实施例的切削刀片的顶部透视图；
图2是图1中所示切削刀片的侧视图；
图3是图1中所示切削刀片的顶视图；
图4是图3所示切削刀片沿IV-IV线截取的截面图；
图5是根据本发明某些实施例的旋转切削工具的透视图；以及
图6是根据本发明某些实施例的旋转切削工具的分解透视图。
具体实施方式
首先关注图1和图2，示出了根据本发明的某些实施例的单侧切削刀片20，其可以通过成形压制和烧结硬质合金例如碳化钨而制成，并且可以有涂层也可以没有涂层。切削刀片20具有上表面22和相对的基面24，其中外周侧面26和刀片轴线A1在其间延伸。接合凸起28可以从基面24向外延伸至下表面30，并且夹持通孔32可以在上表面22和下表面30之间延伸和张开。
在本发明的另一些实施例中(未示出)，切削刀片20可以具有可选的接合装置，例如基面24可以具有与接合凸起28相对的一个凹口或多个凹口，并且切削刀片20可以具有可选的固定装置，例如在接合凸起28上与夹持通孔32相对的公螺纹部分。
如图1和图2中所示，上表面22和外周侧面26相交以形成切削刃34。在某些实施例中，切削刃34和外周侧面26可以表现为关于刀片轴线A1旋转对称。
在某些实施例中，切削刃34可以为连续且为圆形，并且夹持通孔32可以与刀片轴线A1同轴。
贯穿本说明书使用的术语“旋转对称”描述了切削刀片的表面在切削刀片围绕其轴线的一定旋转量之后看起来相同。
如图3和图4中所示，上表面22表现为关于刀片轴线A1旋转不对称并且具有断屑元件36，其中切削刃34和断屑元件36之间为切屑偏距D1。切屑偏距D1围绕刀片轴线A1沿旋转方向大于180度地增加，这在某些实施例中构成了大于一半长度的切削刃34。在某些实施例中，如图3中所示，切屑偏距D1沿顺时针方向在第一径向平面P1和第二径向平面P2之间大于180度地连续增加。切屑偏距D1在切削刃34和断屑元件36的最外点之间沿径向测量，并且第一径向平面P1和第二径向平面P2中的每一个都包含刀片轴线A1。
贯穿本说明书使用的术语“旋转不对称”描述了切削刀片的表面在围绕刀片轴线旋转不是360度倍数的任何旋转量之后看起来都不相同。
在本发明的某些实施例中，断屑元件36在切削刀片20的顶视图中可以是从上表面22伸出的螺旋形断屑凸起38的形式。
在本发明的另一些实施例中(未示出)，切削刀片20可以具有形式为断屑槽的螺旋形断屑元件36，并且切屑偏距D1可以在切削刀片20的顶视图中以逆时针方向沿大于一半长度的切削刃34上连续增加。
在本发明进一步的实施例中(未示出)，上表面22可以表现为关于刀片轴线A1旋转不对称，具有若干个断屑元件36，并且切屑偏距D1可以在切削刀片20的顶视图中以顺时针或逆时针方向沿大于一半长度的切削刃34上不连续地增加。
在本发明的某些实施例中，外周侧面26如图2中所示可以是截头圆锥形，具有通常在0度到15度之间的后角φ，由此将切削刀片20设置为具有正切削的几何形状。
在本发明的另一些实施例中(未示出)，切削刀片20可以具有中性切削或者甚至是负切削的几何形状，并且在进一步的实施例中(未示出)，切削刀片20可以具有椭圆或多边形的切削刃。
在本发明的某些实施例中，螺旋形断屑凸起38可以如图4中所示在沿第一径向平面P1截取的截面图中具有凸起的形状。
在本发明的某些实施例中，螺旋形断屑凸起38可以具有中间部分40和两个端部42a,42b，其中中间部分40具有恒定的投影高度H1和恒定的投影宽度W1，如图3中所示从第一径向平面P1沿顺时针方向延伸多于一个螺旋转。
在本发明的另一些实施例中(未示出)，螺旋形断屑凸起38可以具有中间部分40，其中对于一个螺旋转的一部分具有恒定的投影高度H1和恒定的投影宽度W1。
在本发明的某些实施例中，两个端部42a,42b可以向两个相应的终端44a,44b渐缩，两个终端44a,44b具有减小的投影高度H1和减小的投影宽度W1。第一端部42a可以如图3中所示沿逆时针方向从第一径向平面P1到在第二径向平面P2上邻接切削刃34的第一终端44a渐缩，其中切屑偏移的阶段变化ΔD1出现于在第一终端44a测量的切屑偏距D1和在相继的螺旋转中测量的切屑偏距D1之间。
在本发明的某些实施例中，断屑凸起38的中间部分40可以具有恒定的径向间隔距离D2，其中径向间隔距离D2在共享第一径向平面P1的中间部分40的相继各转中的两个对应点之间进行测量。
应该意识到尽管在本发明的某些实施例中，如图3所示，其中切屑偏距D1由于第一端部42a的渐缩效应而在第二径向平面P2和第一径向平面P1之间沿顺时针方向减小，但是本发明的另一些实施例也可以包括可选的第一端部42a，其中切屑偏距D1沿顺时针方向在切削刃34的整个长度上连续增加，开始和终止于第二径向平面P2。
关注图5和图6，示出了根据本发明的一种旋转切削工具46。旋转切削工具46包括容纳切削刀片20的切削工具主体48，并且主要是为了在车削旋压操作中使用，其中切削刀片20在接合旋转工件(未示出)时以预定转速围绕刀片轴线A1旋转。
切削工具主体48可以具有共用一个公共纵向轴线A2的圆柱形柄部50和圆柱形切削部分52，旋转切削工具46围绕公共纵向轴线A2旋转。切削部分52可以具有垂直于纵向轴线A2的端面54，包括刀片接收槽56，刀片接收槽56具有垂直于纵向轴线A2的底面58和螺孔60。
通过首先使切削刀片20的刀片轴线A1与切削工具主体48的纵向轴线A2成一直线，然后将接合凸起28的下表面30沿刀片接收槽56的底面58的方向定向来完成旋转切削工具46的组装。切削刀片20可以随后被可滑动地插入刀片接收槽56内，直到切削刀片20的基面24与切削部分52的端面54形成配合接触为止。紧固螺栓62可以通过夹持通孔32插入并拧紧到螺孔60内以将切削刀片20牢固地固定至切削刀片主体48。
根据本发明某些实施例的旋转切削工具46提供了使切削刀片20具有连续的切削刃34并且在车削旋压操作期间沿大于一半长度的切削刃34具有连续增加的切屑偏距D1的优点，由此在更大范围的切削深度上提供了改进的断屑特征。
而且，根据本发明某些实施例的旋转切削工具46提供了使切削刀片20具有螺旋形断屑元件36并且在车削旋压操作期间对切削刀片20的每一转都具有切屑偏移的阶段变化ΔD1的优点，由此提供了进一步改进的断屑特征。
尽管已经介绍了根据本发明的某些实施例的切削刀片20用于在车削旋压加工操作中使用，其中工件(未示出)和旋转切削工具46都以预定转速独立旋转，但是可以预见到切削刀片20可以被固定在不旋转的切削工具主体内并且在有规律的车削操作中使用以在多个转位位置提供多种不同的切屑偏距。
尽管已经具体到一定程度地介绍了本发明，但是应该理解可以进行各种变形和修改而并不背离如所附权利要求所述的本发明的实质和保护范围。

Claims (19)

1.一种切削刀片(20)，包括：
上表面(22)和相对的基面(24)以及延伸在其间的外周侧面(26)；
延伸在上表面(22)和基面(24)之间的刀片轴线(A1)；
成形在外周侧面(26)和上表面(22)相交处的切削刃(34)；以及
成形在上表面(22)上的至少一个断屑元件(36)，
其中：
上表面(22)表现为关于刀片轴线(A1)旋转不对称；并且
在切削刃(34)和至少一个断屑元件(36)的最外点之间沿径向测量的切屑偏距(D1)围绕刀片轴线(A1)沿旋转方向大于180度地增加。
2.如权利要求1所述的切削刀片(20)，其中切屑偏距(D1)沿大于一半长度的切削刃(34)增加。
3.如权利要求1所述的切削刀片(20)，其中切削刃(34)表现为关于刀片轴线(A1)旋转对称。
4.如权利要求1所述的切削刀片(20)，其中外周侧面(26)表现为关于刀片轴线(A1)旋转对称。
5.如权利要求1所述的切削刀片(20)，其中切削刃(34)是连续的。
6.如权利要求1所述的切削刀片(20)，其中切削刃(34)为圆形。
7.如权利要求1所述的切削刀片(20)，其中切屑偏距(D1)围绕刀片轴线(A1)大于180度地连续增加。
8.如权利要求1所述的切削刀片(20)，其中至少一个断屑元件(36)在切削刀片(20)的顶视图中为螺旋形。
9.如权利要求8所述的切削刀片(20)，其中至少一个断屑元件(36)是从上表面(22)伸出的断屑凸起(38)的形式。
10.如权利要求9所述的切削刀片(20)，其中至少一个断屑凸起(38) 在沿包含刀片轴线(A1)的第一径向平面(P1)截取的截面图中是凸起的形状。
11.如权利要求10所述的切削刀片(20)，其中至少一个断屑凸起(38)具有中间部分(40)和两个端部(42a,42b)，其中两个端部(42a,42b)具有两个相应的终端(44a,44b)，并且其中中间部分(40)对于一个螺旋转的至少一部分具有恒定的投影高度(H1)和恒定的投影宽度(W1)。
12.如权利要求11所述的切削刀片(20)，其中两个端部(42a,42b)中至少有一个渐缩，导致向着两个相应终端(44a,44b)中的至少一个，投影高度(H1)的减小和投影宽度(W1)的减小。
13.如权利要求11所述的切削刀片(20)，其中切屑偏移的阶段变化(ΔD1)出现于在邻接切削刃(34)的第一终端(44a)测量的切屑偏距(D1)和在相继的螺旋转中测量的切屑偏距(D1)之间。
14.如权利要求11所述的切削刀片(20)，其中在至少一个断屑凸起(38)的中间部分(40)的相继各转之间的径向间隔距离(D2)是恒定的，径向间隔距离(D2)在至少一个断屑凸起(38)的中间部分(40)的相继各转中的两个对应点之间于第一径向平面(P1)内进行测量。
15.一种旋转切削工具(46)，包括：
切削工具主体(48)，包括共用纵向轴线(A2)的柄部(50)和切削部分(52)，切削部分包括刀片接收槽(56)；以及
保持在刀片接收槽内的切削刀片，其中切削刀片包括：
上表面(22)和相对的基面(24)以及延伸在其间的外周侧面(26)；
延伸在上表面(22)和基面(24)之间的刀片轴线(A1)；
成形在外周侧面(26)和上表面(22)相交处的切削刃(34)；以及
成形在上表面(22)上的至少一个断屑元件(36)，
其中：
上表面(22)表现为关于刀片轴线(A1)旋转不对称；并且
在切削刃(34)和至少一个断屑元件(36)的最外点之间沿径向测量的切屑偏距(D1)围绕刀片轴线(A1)沿旋转方向大于180度地增加。
16.如权利要求15所述的旋转切削工具(46)，其中刀片轴线(A1)与纵向轴线(A2)成一直线。
17.如权利要求15所述的旋转切削工具(46)，其中切屑偏距(D1)沿大于一半长度的切削刃(34)增加。
18.如权利要求15所述的旋转切削工具(46)，其中切削刃(34)表现为关于刀片轴线(A1)旋转对称。
19.如权利要求15所述的旋转切削工具(46)，其中外周侧面(26)表现为关于刀片轴线(A1)旋转对称。
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