CN102802848B - 双面双端切削刀片和用于该切削刀片的切削工具 - Google Patents

双面双端切削刀片和用于该切削刀片的切削工具 Download PDF

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Abstract

一种切削工具包括可松开地容纳在其中的切削刀片。该切削刀片包括顶面和底面以及在所述顶面和底面之间延伸的周边面。该切削刀片不包括用于在其中容纳夹紧部件的任何夹紧孔。该切削刀片可具有整体的单件式结构并且由超硬磨料形成。该切削刀片具有双头箭头形状或类似形状，从而使得该切削刀片的主体比其切削区域小。该切削工具包括上卡头，用于将该切削刀片紧固在刀片槽中。该上卡头具有不对称的形状并且在所述顶面上的一个接合区域和所述周边面上的一个接合区域中接合该切削刀片。该切削刀片在该底面处和该周边面上的三个间隔开的接合区域中接合该刀片槽。

Description

双面双端切削刀片和用于该切削刀片的切削工具
技术领域
本发明涉及一种用于执行金属切削操作的切削刀片，并且还涉及一种用于该切削刀片的切削工具。
背景技术
一些金属切削操作是使用具有至少一个切削刃的切削刀片执行的，该切削刃表面镀有超硬材料或由超硬材料制成，例如超硬磨料，例如聚晶金刚石（PCD）或立方氮化硼（CBN）。这种切削刀片可以用于例如机加工非常硬的金属、超级合金等，同时为被机加工的工件提供适当的表面质量和/或获得其它期望结果。
在有些情况下，由于超硬材料例如超硬磨料的高成本，切削刀片是例如由两个分开的部件组装而成：切削刀片主体和切削尖端。该切削刀片主体例如由用来制造普通切削刀片的材料形成，例如，像碳化钨这样的硬质合金，尺寸比该切削刀片主体小很多的切削尖端由像PCD或CBN这样的超硬磨料形成。在该切削刀片主体的端部中形成槽，该切削尖端硬钎焊到该槽上或者使用其它方法安置在其中。
然而，切削刀片的上述制造可能时间长且费用高。同时，从两个分开的部件组装成切削刀片可能导致制造不精确，这会降低切削刀片的切削质量。另外，切削尖端可能不合需要地变得从切削刀片主体上分开或扯下，或者部分地或者完全地，例如，由于切削刀片的大量使用和/或由于其粗劣的组装。
本发明的目的是提供一种切削刀片，其大幅减少或克服上述缺点，并且提供一种用于该切削刀片的切削工具。
发明内容
在本发明的一些实施例中，切削工具包括切削工具夹具和切削刀片。该切削工具夹具具有切削工具主体和此后称为"上卡头"的切削刀片卡头，该上卡头使用容纳在该上卡头的中央部中形成的通孔中的紧固构件连接到该切削工具主体上。该切削工具主体具有形成在其前端的刀片槽，该刀片槽具有可松开地保持在其中的切削刀片。该上卡头将该切削刀片紧固在该刀片槽中，例如，在固定该紧固构件的时候。
在一些实施例中，该切削刀片仅包括无孔的表面，也就是说，在一些实施例中，该切削刀片不包括任何夹紧孔用于在其中容纳夹紧部件例如螺钉、销或杆来将该切削刀片夹紧在该刀片槽中。该切削刀片可以具有整体的单件式结构，并且由超硬材料形成，例如超硬磨料，例如立方氮化硼（CBN）或聚晶金刚石（PCD）。该切削刀片可以由平面圆盘超硬磨料机加工而成，例如使用放电加工方法。
在一些实施例中，该切削刀片是可分度的双面双端切削刀片，其具有限定该切削刀片的端到端方向的纵轴线。该切削刀片可具有双头箭头的总体形状，例如如从俯视图看到的，并且包括两个完全相同且相对的顶面和底面以及在它们之间延伸的周边面。该周边面包括两个中央面和四个中间面。前刀面形成在顶面和底面这两者的对置切削端处。
该切削刀片相对于其第一中面是镜像对称的，该第一中面包含该纵轴线并且延伸穿过该顶面和底面。这两个中央面相对于该第一中面镜像对称定位，并且每个中间面都从相应的中央面的相应端部朝着远离该第一中面的方向延伸。中央面和中间面大致垂直于顶面和底面。
在一些实施例中，该切削刀片具有第二中面，该第二中面垂直于该第一中面并且延伸穿过该顶面和底面以及这两个中央面。在这些实施例中，该切削刀片还相对于该第二中面镜像对称。
在一些实施例中，该周边面另外还包括四个端面，例如，四个基本上平坦的端面，每个端面从相应的中间面朝着该第一中面的方向延伸，并且在那里形成相应的切削角。在其它实施例中，该周边面可替代性地包括两个端面，例如两个弧形端面，其相对于该第二中面镜像对称地定位，且在该第二中面的相同侧上的两个相应的中间面之间延伸。还在其它实施例中，该周边面可包括其它端面，例如，根据切削刀片的特定设计和/或切削要求。
在一些实施例中，该上卡头可具有大致三角形的形状，例如如从俯视图看到的。该上卡头包括底面，其面向该切削工具主体的顶面。在一些实施例中，该上卡头具有总体上不对称的形状。该上卡头的单个滑动面从该上卡头的第一后角倾斜地向下凸出，滑动地接合该切削工具主体的互补成形的倾斜面。因此，当固定该紧固构件时，该滑动面靠在该倾斜面上朝着远离该第一中面的方向向下且向后地滑动。
在一些实施例中，该上卡头包括两个接合面以分别接合该切削刀片，例如，仅仅在两个接合区域中。该上卡头包括例如形成在该上卡头底面的前部的顶接合面以在其上形成的顶接合区域中接合切削刀片顶面。该上卡头另外还包括刀片侧接合面，其从上卡头底面的前部大致垂直向下延伸以在切削刀片的周边面上的侧接合区域中接合中间面中的一个。
在一些实施例中，支承凸台可从上卡头底面的第二后角向下凸出，以可靠地接合工具主体的顶面，例如在固定该紧固构件的时候。该支承凸台与该顶面之间的接合将该上卡头施加的夹紧力引向该切削刀片，导致该切削刀片在该刀片槽中增强的可靠紧固。在固定位置状态下，该上卡头可通过该滑动面和该支承凸台仅接合该切削工具主体。
另外，在固定位置状态下，该切削刀片在三个相应的中间面的三个间隔开的接合区域中接合该刀片槽，以提供该切削刀片与该刀片槽之间的可靠接合，例如，还不会过多约束该切削刀片在该刀片槽中的位置。
在一些实施例中，延伸穿过该上卡头的虚拟平面穿过该顶接合面并且包括该通孔的中央轴线。由于该上卡头的不对称结构，该单个滑动面完全位于该虚拟平面的一侧，并且该支承凸台和该刀片侧接合面完全位于其另一侧。
在一些实施例中，该切削刀片的几何结构有利地引起该切削刀片的主体在体积上比该切削刀片的切削区域或切削尖端更小。因此，根据本发明的切削刀片能够例如形成为具有整体的单件式结构并且由超硬材料形成，其中，材料不会被"浪费"在该切削刀片的主体的形成上，例如不直接涉及切削操作的部分。所以，既能更便宜地制造该切削刀片，又给该切削刀片提供了期望的切削能力，例如，用于充分地执行广泛的切削操作，例如切削硬质合金或超级合金。另外，本发明还提供了用于将本发明的切削刀片紧固在切削工具夹具中的改进的紧固方式。
附图说明
为了更好地理解本发明并且表明在实践中可以如何实施本发明，现在将参阅附图，其中：
图1是根据本发明的一些实施例的切削工具的前端的立体图，该切削工具包括用于将切削刀片紧固在切削工具夹具中的上卡头；
图2是根据本发明的一些实施例的图1所示切削工具的分解立体图；
图3是根据本发明的一些实施例的图1所示切削工具的另一分解立体图；
图4是图1所示上卡头的仰视立体图；
图5是根据本发明的一些实施例的图1所示切削工具的俯视图；
图6是根据本发明的一些实施例的图1所示切削刀片的立体图；
图7是根据本发明的其它实施例的切削刀片的立体图；
图8是根据本发明的一些实施例的图1所示切削刀片的俯视图；
图9是根据本发明的其它实施例的切削刀片的俯视图；
图10是根据本发明的其它实施例的切削刀片的俯视图；
图11是根据本发明的其它实施例的切削刀片的俯视图；
图12是根据本发明的其它实施例的切削刀片的俯视图；和
图13是根据本发明的一些实施例的沿着图5的线XIII-XIII截取的图5所示切削工具的剖视图。
将意识到，为了解释得简单和清楚，图中示出的元件并不一定是精确或按比例绘出的。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其它元件被夸大，或者几个物理部件可能包括在一个功能块或元件中。此外，只要考虑是适当的，附图标记可能在图中重复以表明对应的或类似的元件。
具体实施方式
在下面的描述中，将描述本发明的各个方面。为了解释，阐述特定的结构和零件以便提供对本发明的彻底理解。然而，对本领域技术人员也将显而易见的是，本发明可以在没有本文提供的特定细节的情况下实施。此外，可能省略或简化了众所周知的特征以便不与本发明混淆。
虽然本申请的一些附图示出了转动工具，但是本发明不局限于这个方面。例如，本发明的实施例可以涉及其它切削工具，例如铣刀或具有一个或多个可松开地保持在其中的切削刀片的其它金属切削工具。
参照图1-13，其中示出了根据本发明的多个实施例的切削工具10及它的多个部分、部件和节段。
在一些实施例中，切削工具10包括切削工具夹具12，其具有切削工具主体14和切削刀片卡头16，此后称为“上卡头16”。上卡头16使用紧固构件18例如具有在其相应端部上的两个对置螺纹的螺钉连接到切削工具主体14上，例如如图2所示，或是使用其它适当的紧固方式。切削工具10具有前端19和后端21。切削工具主体14包括形成在前端19处的刀片槽20，刀片槽20具有可松开地保持在其中的切削刀片22。上卡头16将切削刀片22紧固在刀片槽20中，例如如下面详细描述的。
在一些实施例中，例如如图6所示，切削刀片22是可分度的双面双端切削刀片，其具有限定该切削刀片的端到端方向的纵轴线L。切削刀片22具有完全相同的顶面和底面，分别为24’、24”。顶面和底面每个都包括形成在刀片22的对立切削端31处的至少两个间隔开的前刀面25。切削刀片22另外还包括在顶面24’与底面24”之间延伸的周边面26。顶面24’、底面24”和周边面26是无孔的，也就是说，切削刀片22没有包括任何夹紧孔用于在其中容纳夹紧部件例如螺钉、销或杆，并因此缺乏任何这样的夹紧孔。
在一些实施例中，切削刀片22具有整体的单件式结构，并且由超硬材料形成，例如超硬磨料，例如立方氮化硼（CBN）或聚晶金刚石（PCD）。切削刀片22可以由更大的平面圆盘超硬磨料切割或机加工而成，例如使用放电加工方法或其它方法。
切削刀片22可具有四个切削角28，例如，一个切削角28分别关联每个前刀面25。因此，切削刀片22有180度围绕第一轴线T1可分度，并且有180度围绕第二轴线T2可分度，如图6所示。前刀面25可包括形成在其上的一个或多个凹槽30，例如如图7所示，每个凹槽30关联相应的切削角28。在切削操作期间，凹槽30可用作卷屑器用于控制切屑流。
在一些实施例中，切削刀片22相对于其第一中面M1是镜像对称的，该第一中面M1纵向延伸穿过切削刀片22，包含延伸穿过顶面24’、底面24”且通过切削角28的纵轴线L。在一些实施例中，切削刀片22包括延伸穿过顶面24’、底面24”且垂直于第一中面M1的第二中面M2并且包括第一轴线T1和第二轴线T2。在这些实施例中，切削刀片22还相对于第二中面M2镜像对称，例如如图8-12所示。
在一些实施例中，周边面26包括相对于第一中面M1镜像对称定位且例如由第二中面M2平分的两个中央面32，该第二中面除了延伸穿过顶面和底面之外还延伸穿过这两个中央面。中央面32可以是平的，并因此相互平行，或者可以采取其它适当的形状。周边面26另外还包括四个中间面34，其中每个中间面34都从相应的中央面32的相应端朝着远离第一中面M1的方向延伸。在一些实施例中，中间面34从相应的中央面32也远离第二中面M2延伸，例如如图8-10和图12中所示。在其它实施例中，中间面34从相应的中央面32朝着第二中面M2延伸，例如如图11中所示。中央面32和中间面34可以大致垂直于顶面24’和底面24”。
在一些实施例中，周边面26另外还包括四个端面36，这些端面36从相应的中间面34朝着第一中面M1延伸，因此在那里形成相应的切削角28。在其它实施例中，周边面26可以替代地包括两个端面，例如两个弧形端面36，其相对于第二中面M2位于切削刀片22的两侧，并且在两个相应的中间面34之间延伸，例如如图9所示。还在其它实施例中，周边面26可包括其它端面。
在一些实施例中，上卡头16具有大致三角形的形状，例如如从俯视图看到的。上卡头16包括底面38，其可以是平的，面向切削工具主体14的顶面40。上卡头16具有总体上不对称的结构，从而在紧固位置状态下，例如，上卡头16专门在两个接合区域接合切削刀片22，如下面详细描述的。
上卡头16包括位于底面38的前部75上且由此向下凸出的接合构件41，接合构件41包括顶接合面42用于在其形成在顶面24上的顶接合区域44中接合切削刀片22。顶接合面42低于底面38并且可以是大致平的，例如，大致平行于底面38延伸，或者采取其它适当的形状用于接合切削刀片的顶面24’。
上卡头16另外还包括刀片侧接合面46，其也从底面38的前部75大致垂直向下延伸以在形成于中间面34的侧中间面34’上的侧接合区域48中接合切削刀片22，例如如图2所示。侧中间面34’只接合刀片侧接合面46，并且不接合刀片槽20，例如如图13所示。
在一些实施例中，刀片槽20和切削刀片22是至少部分互补地成形。刀片槽20包括三个形成在其中的间隔开的槽壁50，用于接合切削刀片22的周边面26。在紧固位置状态下，例如，中间面34的三个槽中间面34"分别在三个槽中间面34”的三个槽接合区域52处接合三个槽壁50，例如如图3、5和13所示。因此，在紧固位置状态下，周边面26在三个间隔开的槽接合区域52处接合刀片槽20，其中，在一些实施例中，例如，由于切削刀片22和刀片槽20的几何结构，三个槽接合区域52中两两不共面。这提供了切削刀片22在刀片槽20中的可靠紧固。
顶、侧和槽接合区域，分别为44、48和52，在本申请的一些图中示出为具有大致椭圆形形状。选择这个形状只为了说明性目的，接合区域44、48和52不限制在这个方面。例如，接合区域44、48和52的图示可以不指代形成在切削刀片22的表面上的任何物理结构并且只是用于表明与此相关的表面之间的相应接合区域的位置。此外，切削刀片22上的接合区域44、48和52每个都可采取任何适宜的形状，例如，根据相应的相关接合面的特定几何结构。
在一些实施例中，底面24"接合刀片槽20的支承面54。支承面54可包括不接合底面24"的中央凹口56，由此，底面24"只接合支承面54的外表面58，例如，为了避免切削刀片22与刀片槽20之间的约束过多的接合。
上卡头16另外还包括通孔60，例如螺纹通孔，其形成在上卡头16的大致中央部并且向底面38和上卡头16的卡头顶面62开口以在其中容纳紧固构件18。延伸穿过上卡头的虚拟平面P穿过顶接合面42并且包括通孔60的中央轴线A。
在一些实施例中，上卡头16包括单个滑动面64，其从底面38的第一后角66朝着方向D倾斜地延伸，即，朝着远离虚拟平面P的方向，向后且向下；方向D例如在图3、5和13中示出。切削工具主体的倾斜面68与滑动面64互补成形，该倾斜面面向滑动面64且基本上位于其下方，该倾斜面从顶面40朝着方向D倾斜。因此，紧固构件18的固定导致滑动面64靠在倾斜面68上朝着方向D滑动。滑动面64朝着这个方向的滑动导致上卡头16分别通过顶接合区域44和侧接合区域48固定到切削刀片22上，并因此导致切削刀片22通过槽接合区域52固定到刀片槽20上。
在一些实施例中，上卡头16包括支承凸台70，其从底面38的第二后角72向下凸出，以可靠地接合切削工具主体14的顶面40。由于上卡头16的不对称结构，单个滑动面64完全位于虚拟平面P的一侧，并且支承凸台70和刀片侧接合面46完全位于其另一侧。
当固定紧固构件18时，例如，支承凸台70与顶面40之间的接合将上卡头16施加的夹紧力引向上卡头底面38的前部75，在此处，顶接合面42紧靠切削刀片22的顶接合区域44。所以，例如，这是因为支承凸台70与顶面40之间的接合导致顶面40在上卡头16上施加向上的法向力。由于支承凸台70和虚拟平面P的另一侧上的滑动面64和紧固构件18的布置，施加的法向力导致上卡头16更强地朝着方向D向切削刀片22加压。
在一些实施例中，上卡头16可另外包括轴74，例如，圆柱形轴，其从底面38向下延伸并且容纳在切削工具主体14中形成的相应孔76中。轴74可从底面38向下凸出，例如，比其它的从底面38向下延伸的部件凸出得更多。例如在分度或更换了切削刀片22之后，轴74例如朝着相对于切削工具主体14的特定方向和方位引导上卡头16到位。孔76具有比轴74的直径更大的直径。从而，在紧固位置状态下，轴74不干涉切削刀片22的紧固。
虽然已经参照一个或多个特定实施例描述了本发明，但是，该描述总体上用作解释目的，而不能被解释为将本发明限制于所示实施例。应当意识到，本领域技术人员可以想到各种改型，虽然本文没有明确示出这些改型，但是它们仍然在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种切削工具夹具，包括：
切削工具主体，其具有形成在其前端的、用于可松开地在其中容纳切削刀片的刀片槽、顶面和倾斜面；和
上卡头，其可松开地连接到所述切削工具主体，用于将切削刀片紧固在所述刀片槽中，其中，所述上卡头包括：
      通孔，其用于在其中容纳紧固构件以将所述上卡头紧固到所述切削工具主体上，所述通孔具有中央轴线；
      底面，其具有前部、第一后角和第二后角；
      倾斜滑动面，其形成在所述第一后角处，用于滑动地接合所述工具主体的所述倾斜面；
      顶接合面，其形成在所述前部，用于接合切削刀片的顶面；
      刀片侧接合面，其在所述前部向下延伸，用于接合切削刀片的周边面；和
      支承凸台，其从所述第二后角向下凸出，用于接合所述工具主体的所述顶面并且将夹紧力引向所述前部；其中：
      延伸穿过所述上卡头的虚拟平面（P）穿过所述顶接合面并且包括所述通孔的所述中央轴线、划分所述上卡头从而使得所述滑动面完全位于所述虚拟平面（P）的一侧，并且所述支承凸台和所述顶接合面完全位于所述虚拟平面（P）的另一侧。
2.如权利要求1所述的切削工具夹具，还包括：
轴，其从所述上卡头的所述底面向下延伸；和
孔，其形成在所述切削工具主体中，其中：
所述轴容纳到所述孔中。
3.一种切削工具，包括：
切削工具主体，其具有形成在其前端的刀片槽；
可松开地保持在所述刀片槽中的切削刀片，所述切削刀片包括两个基本上完全相同的顶面和底面以及在顶面和底面之间延伸的周边面，所述切削刀片是无夹紧孔的；和
上卡头，其将所述切削刀片紧固在所述刀片槽中，所述上卡头具有底面和被紧固构件占用的通孔，所述紧固构件将所述上卡头紧固到所述切削工具主体上，所述通孔具有中央轴线；其中：
所述上卡头仅在下列位置接触所述切削刀片：
      顶接合区域，其形成在所述切削刀片的所述顶面上；和
      侧接合区域，其形成在所述切削刀片的所述周边面上，
且其中所述上卡头仅在下列位置接触所述切削工具主体：
      滑动面，其位于所述上卡头的第一后角处；和
      支承凸台，其位于所述上卡头的第二后角处。
4.如权利要求3所述的切削工具，其中：
所述切削刀片的周边侧面包括四个中间面；
所述侧接合区域形成在所述周边面的第一中间面上；并且
所述周边面的其它三个中间面在其三个相应的槽接合区域接合所述刀片槽的三个相应的槽壁，其中，所述三个槽接合区域两两不共面。
5.如权利要求3所述的切削工具，还包括：
轴，其从所述上卡头的底面向下延伸；和
孔，其形成在所述切削工具主体中，其中：
所述轴容纳到形成在所述切削工具主体中的所述孔中。
6.如权利要求3所述的切削工具，其中：
所述上卡头的所述底面具有前部；
形成在所述前部的顶接合面接合所述切削刀片的所述顶接合区域；并且
延伸穿过所述上卡头的虚拟平面（P）穿过所述顶接合面并且包括所述通孔的所述中央轴线，划分所述上卡头从而使得所述滑动面完全位于所述虚拟平面（P）的一侧，并且所述支承凸台和所述顶接合面完全位于所述虚拟平面（P）的另一侧。
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