CN102500779B - 一种具有不对称切削角的双面可转位刀片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于去屑加工的可转位刀片，所述刀片具有负向的多边形基本形状，具有切削角。每个切削角包括有鼻状刀刃和副刀刃。鼻状刀刃连接在主刀刃和副刀刃上。切削角的平分线与鼻状刀刃相交。上刀刃在刀片的顶面和刀刃表面间的过渡段处形成。下刀刃在底面和刀刃表面间的过渡段处形成。所述侧面在一个位置处构成前刀面，而在另一位置构成支撑表面，并且所述刀刃表面构成刀刃面。每个切削角相对于切削角的平分线不对称。鼻状刀刃由小于副刀刃半径的半径限定。每个侧面具有多个至少部分接触一个平面的鼻状刀刃。一条垂直于该平面并相切于副刀刃的假想直线与刀刃表面相交。副刀刃是弯曲的。

Description

一种具有不对称切削角的双面可转位刀片

本申请是申请号为03814809.9、申请日为2003年6月24日的同名中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种去屑加工用刀片，以及一种根据本发明所述的刀片的生产方法。根据用于去屑加工的双面可转位刀片，其中所述刀片具有负向的多边形基本形状，并且具有切削角，其中每个切削角由鼻状刀刃和副刀刃构成，所述鼻状刀刃与主刀刃和副刀刃连接，切削角的平分线与鼻状刀刃相交，上刀刃在刀片的顶面和刀刃表面间的过渡段处形成，下刀刃在底面和刀刃表面间的过渡段处形成，所述顶面和底面在一个位置构成前刀面，而在另一位置构成支撑表面，并且所述刀刃表面构成刀刃面，其中每个切削角相对于切削角的平分线非对称，鼻状刀刃由小于副刀刃半径的半径限定，顶面和底面中每个具有多个至少部分接触平面的鼻状刀刃。

根据由多边形板生产用于去屑加工的双面刀片的方法，该多边形板由立方氮化硼（CBN）或CBN与硬质合金的组合物制成，具有厚度和等大小的侧表面，其中该板包括多个角部分，该方法包括以下步骤：

将该板固定在夹具上，最好通过磨削对至少一个角部分进行加工，从而使得对应于约为厚度一半的第一区域获得圆化的鼻状刀刃、副刀刃以及刀刃表面，将多边形板倒置过来并再次将该板固定在夹具上，加工角部分，最好通过磨削进行加工，从而使得对应于约为厚度一半的第二区域获得圆化的鼻状刀刃、副刀刃以及刀刃表面,所述第一和第二区域的加工产生双面可转位刀片。

背景技术

在金属加工刀具中，使用硬的、耐磨损材料制成的可转位不对称刀片，这些材料如硬质合金或者立方氮化硼（CBN）。许多刀片的实例只能在一个进给方向上使用。这些刀片通常被称作左手或者右手刀片，且具有相对于切削角的平分线为不对称形状的外围和/或断屑器。这些刀片仅适用于一个进给方向。

专利US3955259A、SE517274(WO0047405)、GB1443743、以及US3229349A中示出了具有不对称切削角的可转位刀片的实例。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可避免上述缺陷的刀片。

本发明的另一目的是提供一种仅为左手或者右手设计的可转位刀片。

本发明的再一个目的是提供一种两面都可以使用的刀片。

本发明还有一个目的是提供一种生产刀片的有效方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于去屑加工的双面可转位刀片，其中所述刀片具有负向的多边形基本形状，并且具有切削角，其中每个切削角由鼻状刀刃和副刀刃构成，所述鼻状刀刃与主刀刃和副刀刃连接，切削角的平分线(B)与鼻状刀刃相交，上刀刃在刀片的顶面和刀刃表面间的过渡段处形成，下刀刃在底面和刀刃表面间的过渡段处形成，所述侧面在一个位置构成前刀面，而在另一位置构成支撑表面，并且所述刀刃表面构成刀刃面，其中每个切削角相对于切削角的平分线（B）非对称，鼻状刀刃由小于副刀刃半径（R2）的半径（R1）限定，每个侧面具有多个至少部分接触平面的鼻状刀刃。一条垂直于该平面并接触副刀刃的假想线（L;L'）与刀刃表面相交，且副刀刃是弯曲的，并且所述刀片由立方氮化硼（CBN）或CBN与硬质合金的组合物构成，而切削角由CBN板构成。

本发明还提供了一种由多边形板生产用于去屑加工的双面刀片的方法，该多边形板由立方氮化硼（CBN）或CBN与硬质合金的组合物制成，具有厚度（L2）和等大小的侧表面，其中该板包括多个角部分，该方法包括以下步骤：将该板固定在夹具上；最好通过磨削对至少一个角部分进行加工，从而使得对应于约为厚度（L2）一半的第一区域获得圆化的鼻状刀刃、副刀刃以及刀刃表面；将多边形板倒置过来并再次将该板固定在夹具上；加工角部分，最好通过磨削进行加工，从而使得对应于约为厚度(L2)一半的第二区域获得圆化的鼻状刀刃、副刀刃以及刀刃表面；所述第一和第二区域的加工产生双面可转位刀片，其中垂直于包含鼻状刀刃的平面P且接触副刀刃的一条假想直线（L）与刀刃表面相交。

附图简要说明

以下参照附图介绍根据本发明的可转位刀片的实施例，其中：

图1A示出根据本发明的三角形可转位刀片的平面图，

图1B示出沿图1A中的IB-IB线的可转位刀片的截面图，

图1C示出沿图1A中的IC-IC线的可转位刀片的截面图，

图1D示出沿图1A中的ID-ID线的可转位刀片的截面图，

图1E示出图1A所示的切削角的放大视图，

图1F示出切削角的透视图，

图1G示出可转位刀片的透视图，

图2A示出可转位刀片对工件进行纵向车削的视图，

图2B示出可转位刀片对工件进行横向车削的视图，

图2C示出在车床上用可转位刀片对工件进行仿形切削的视图，

图3A示出根据本发明的一个菱形可转位刀片的平面图,

图3B示出图3A所示切削角的放大透视图，

图3C示出沿图3A中的IIIC-IIIC线的可转位刀片的截面图，

图3D示出沿图3A中的IIID-IIID线的可转位刀片的截面图，

图3E出沿图3A中的IIIE-IIIE线的可转位刀片的截面图，

具体实施方式

图1A-1G所示的可转位刀片10用于车削或者铣削。以右手设计示出的刀片基本为三角形，并包括一个顶面11、一个底面12和三个刀刃表面13，刀刃表面13基本上分别连接顶面11和底面12。刀片10具有负向（negative）几何形状，即每个刀刃表面13都垂直于一个平面P，该平面与顶面11或底面12一致，这就意味着该刀片环绕自身具有一个基本恒定的间隙角，包括在切削角上也是如此。刀片由烧结的硬质合金（比如WC+Co）或者立方氮化硼（CBN）或者CBN和硬质合金的组合构成，而切削角由CBN板组成。

顶面11构成前刀面，且刀刃表面13构成刀刃面。上主刀刃15A在刀片的顶面11和刀刃表面13间的过渡段处形成。下刀刃16A在底面12和刀刃表面13间的过渡段处形成。所述顶面和底面11、12在以下位置下构成前刀面，该位置是当顶面11在成屑加工中起作用时，在刀片被上下颠倒时构成支撑表面。每个顶面和底面11、12都具有一个平面，平面的周围可设置有刀刃加强倒角(chamfer)14。

刀片10具有三个切削角17。每个切削角17包括鼻状刀刃18和副刀刃19。鼻状刀刃18连接在所连主刀刃15A和所连副刀刃19上。还可以称作精加工刀刃或者刮片的副刀刃19反过来连接在一个未结合主刀刃15B上。

切削角17具有一个平分线B，该平分线将切削角相对于主刀刃15A、15B分成相等的两部分（此时每部分为30度）。平分线B在顶面11和底面12上均与鼻状刀刃18相交。就刀刃15A、18、19和15B的几何形状而言，每个切削角17关于平分线B是非对称的。

鼻状刀刃18是弯曲的且可由半径R1限定。副刀刃19也是弯曲的且可由半径R2限定。半径R1小于副刀刃的半径R2。副刀刃19连接在具有半径R3的未结合主刀刃15B上。半径R3小于副刀刃的半径R2但大于半径R1。

每个侧面11、12具有三个鼻状刀刃，这些刀刃至少部分接触一个平面P。此情况平面P平行于顶面和底面。

垂直于平面P且与副刀刃19相切的一个假想线L在与副刀刃19有一定距离L1的位置与刀刃表面13相交。如图1C所示距离L1大概等于刀片厚度L2的一半。假想线L在约为刀片厚度L2一半的长度上与刀刃表面13重合。刀刃表面13在切削角平分线的两侧均具有一个台阶20A、20B。台阶20A、20B基本平行于平面P。台阶20A、20B与紧邻台阶20A、20B的刀刃表面13形成一个锐角转角21，从而构成某种断裂标志，以便当刀刃可能断裂时，控制其破损并保持刀片底部完好无损。

在切削角上仅有三个半径、并有方向定位的双面刮片刀片的优点在于，在不需要NC程序补偿的情况下能够在工件30上形成具有精确几何形状的一个半径或者一个台肩，也就是说该刀片使得工件具有与使用根据ISO标准的具有鼻状刀刃的标准车削刀片的情况完全相同的几何形状。同时作为刀片在纵向车削上具有刮片效果，也就是说根据标准化规范，该刀片使得工件具有与使用具有鼻状半径的标准车削刀片的情况相同的几何形状。另外，与具有五个半径的传统刮片刀片相比，以该方式形成的刀片具有较低的径向切削力，这对于形成精确表面是理想的。

因此，本发明的目的在于通过形成一半厚度来摆脱此类问题，从而得到仅为左手或者右手设计的双面刮片刀片。台阶20A、20B有效的保护了下面的刀刃。因为刀片比较昂贵，比如CBN刀片，操作者经常需要很长时间进行加工。在没有刮片的情况下，这就需要在车床上进行无数次的测量校正。CBN刀片即使在磨损相当厉害的情况下还可以保留良好的测量结果。最后刀片损坏。根据本发明的可转位刀片确保下面的刀刃得到保护。

图2A示出可转位刀片10根据图2A中箭头所示的进给方向对工件30进行纵向车削的视图。图2B示出可转位刀片10对工件30进行横向车削的视图，其中副切削刀刃基本不对工件进行加工。图2C示出在车床上用可转位刀片对工件30进行仿形切削的视图。

在所有的加工实例中，刀片都以93°安装角安装在刀片支架上，而间隙角和副刀片角则分别为6°。

可转位刀片10以下列方式生产。将一个硬的、耐磨损材料如CBN的多边形板固定在一个夹具上，该板具有厚度L2和等大小的侧表面。刀刃表面以常规模式在整个厚度上被磨削。至少第一角部分最好通过磨削进行加工，从而对应于接近一半厚度的第一区域获得一个圆化的鼻状刀刃18和一个副刀刃19。在板的其它角部分进行相应加工，之后将多边形板翻转180°。重新将该板固定在夹具上，从而加工其它角部分，至少第一角部分最好通过磨削进行加工，从而在对应于接近一半厚度的第二区域获得一个圆化的鼻状刀刃18和一个副刀刃19。之后，比较有利的是加工鼻状刀刃18从而得到小于副刀刃的半径R2的半径R1。最合适的作法是对一个装置的两半之一的所有角部分进行磨削。

图3A－3E中的可转位刀片10'适于用于车削或者铣削。该刀片具有基本为菱形的基本形状，具有两个切削角17'和四个切削刀刃部分。同样的附图标记表示与上述相同的细节。该刀片10'与上述刀片10的不同点在于，除了基本形状，还有切削角17'的刀刃表面13'的形状。该刀片10'经注模或者直接轧制而成，切削角的刀刃表面13'在一个切削角的两个相对的切削刃之间具有一个连续的或者无台阶的过渡段。切削角17'具有一个鼻状刀刃18'和一个副刀刃19'。该鼻状刀刃18'连接在结合的主刀刃15A'上，并连接在结合的副刀刃19'上。该副刀刃19'反过来连接在未结合的主刀刃15B'上。垂直于平面P'且与副刀刃19'相切的一个假想线L'根据图3D与刀刃表面13'相交。一条对应于假想线L'的直线与两个鼻状刀刃18'均相切，根据图3C该直线在平分线B的平面内距离刀刃表面13'的中心一定距离处延伸。在所示的刀片10′中，刀刃表面13'是凹的。

再者，刀片10'具有用以接受固定螺栓（未示出）的通孔，该螺栓将刀片10'固定在刀片支架上。

因此，本发明涉及的仅为左手或者右手设计的可转位不对称刀片可以在同一加工方向使用刀片的两面。另外，本发明还提供了一种生产双面刀片的有效方法。

本发明并不局限于上述实施例，并且在所附权利要求的范围内可以对本发明作出改变。所述刀片可以具有其它的多边形基本形状，比如方形、矩形、五边形、六边形或者八边形的基本形状。刀片10还可以具有用以接受固定螺栓的通孔。

Claims (9)

1.一种用于去屑加工的双面可转位刀片，其中所述刀片（10；10'）具有负向的多边形基本形状，并且具有切削角（17；17'），其中每个切削角由鼻状刀刃（18；18'）和副刀刃（19；19'）构成，所述鼻状刀刃与主刀刃（15A、15B；15A'、15B'）和副刀刃连接，切削角的平分线(B)与鼻状刀刃相交，上刀刃（15A、15B；15A'、15B'）在刀片的顶面(11；11')和刀刃表面（13；13'）间的过渡段处形成，下刀刃在底面（12；12'）和刀刃表面（13；13'）间的过渡段处形成，所述顶面和底面（11、12）在一个位置构成前刀面，而在另一位置构成支撑表面，并且所述刀刃表面（13；13'）构成刀刃面，其中每个切削角（17；17'）相对于切削角的平分线（B）非对称，鼻状刀刃（18；18’）由小于副刀刃半径（R2）的半径（R1）限定，所述顶面和底面(11、12；11'、12')中每个具有多个至少部分接触平面（P;P'）的鼻状刀刃（18；18'），其特征在于：一条垂直于该平面（P;P'）并接触副刀刃（19；19'）的假想线（L;L'）与刀刃表面（13；13'）相交，且副刀刃（19；19'）是弯曲的，并且所述刀片由立方氮化硼（CBN）或CBN与硬质合金的组合物构成，而切削角由CBN板构成。

2.如权利要求1所述的刀片，其特征在于：所述假想线（L）在与副刀刃有一定距离（L1）的位置处与刀刃表面（13）相交，所述距离（L1）大约为刀片厚度（L2）的一半。

3.如权利要求1或2所述的刀片，其特征在于：所述假想线（L）在约为刀片厚度（L2）一半的长度上与刀刃表面(13)重合。

4.如权利要求1或2所述的刀片，其特征在于：所述刀刃表面（13）在切削角平分线(B)的两侧均具有台阶（20A、20B），该台阶（20A、20B）平行于平面（P）。

5.如权利要求4所述的刀片，其特征在于：所述台阶（20A、20B）与台阶（20A、20B）下面的刀刃表面(13)形成锐角转角(21)，从而构成一种断裂标志.

6.如权利要求1或2所述的刀片，其特征在于：所述刀片具有环绕该刀片自身的基本恒定的间隙角。

7.如权利要求1或2所述的刀片，其特征在于：所述平分线(B)在顶面和底面(11、12；11'、12')上都与鼻状刀刃（18；18'）相交。

8.一种由多边形板生产用于去屑加工的双面刀片的方法，该多边形板由立方氮化硼（CBN）或CBN与硬质合金的组合物制成，具有厚度（L2）和等大小的侧表面，其中该板包括多个角部分，该方法包括以下步骤：

将该板固定在夹具上，

通过磨削对至少一个角部分进行加工，从而使得对应于约为厚度（L2）一半的第一区域获得圆化的鼻状刀刃（18）、副刀刃（19）以及刀刃表面（13），

将多边形板倒置过来并再次将该板固定在夹具上，

通过磨削加工角部分，从而使得对应于约为厚度(L2)一半的第二区域获得圆化的鼻状刀刃(18)、副刀刃(19)以及刀刃表面（13）,

所述第一和第二区域的加工产生双面可转位刀片，其中垂直于包含鼻状刀刃（18）的平面P且接触副刀刃（19）的一条假想直线（L）与刀刃表面（13）相交。

9.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：

加工鼻状刀刃（18）从而使其获得小于副刀刃半径（R2）的半径（R1）。

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