CN102917825A - 切削刀片和铣削工具 - Google Patents

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Abstract

一种单侧切向切削刀片(10)，包括具有N个相同主侧面(18)的周侧面(16)。切削刀片(10)关于穿过刀片(10)的顶面和底面(12,14)的刀片轴线(A)成360°/N旋转对称，其中N是大于2的整数并且每一个主侧面(18)都位于邻接的主侧面(18)之间并与其接合。切削刃(20)被成形在后刀面(22)和前刀面(24,图2)的交会处。前刀面(24)位于周侧面(16)内并且沿切削刀片(10)向内的方向从其相关切削刃(20)延伸至相关主侧面(18)的侧表面(44)。至少一部分后刀面(22)位于顶面(12)内。

Description

切削刀片和铣削工具
技术领域
本发明涉及用于金属切削操作的切削刀片和铣削工具。
背景技术
这样的铣削工具包括例如立铣刀和端面铣刀，装有具备主切削刃和邻接的副切削刃的切削刀片，其中主切削刃适合用于铣削工件内的台肩并且邻接的副切削刃的至少一部分用作修光刃以提供良好的表面精加工。 切向切削刀片被安装为使得切削刀片上的切削作用力沿切削刀片的主要(较厚)尺寸取向。 切向切削刀片与径向安装的以切削作用力沿切削刀片的次要(较薄)尺寸取向的方式定向的切削刀片相比能够承受更大的切削作用力。 特别感兴趣的是在装到切削工具内时使主切削刃具有正轴向前角并且对于切削工具的指定旋转方向具有尽可能多的主切削刃的切向可转位切削刀片。 美国专利US7357604公开了一种具有正轴向前角和八个切削刃的可转位切削刀片。 但是，这种切削刀片的制造方法由于存在底切使得难以应用本领域已知的直接加压和烧结方法而比较复杂。
本发明的一个目标是提供一种显著减少或者克服上述缺点的切削刀片。
本发明还有一个目标是提供一种用于此类切削刀片的铣削工具。
发明内容
根据本发明提供了一种单侧切削刀片，包括顶面、相对的不同于顶面的底面以及延伸在顶面和底面之间的周侧面。 周侧面具有N个相同的主侧面，其中N是大于2的整数并且每一个主侧面都位于邻接的主侧面之间并与其接合。
切削刃与每一个主侧面相关联。 切削刃被成形在后刀面和前刀面的交会处。 前刀面位于相关主侧面中的周侧面内并且沿切削刀片向内的方向从其相关切削刃延伸至相关主侧面的侧表面。 至少一部分后刀面位于顶面内。
切削刃包括成形在每一个主侧面和顶面交会处的主切削刃、副切削刃以及延伸在主切削刃和副切削刃之间的角部切削刃。 副切削刃中至少邻接角部切削刃的一部分沿朝向经过底面的平面的方向从角部切削刃伸出。
切削刀片是单侧的。 也就是说，切削刀片不可翻转并且因此底面不能与顶面互换。 底面在将切削刀片安装在铣削工具的刀片槽内时用作支持面。
切削刀片是完全可转位的切向切削刀片，具有三个或多个邻接的相同主侧面，“完全可转位”是指每一个主侧面都位于邻接的主侧面之间并与其接合，并且每一个主侧面都在切削刀片的同一侧上具有相关联的主切削刃。 切削刀片可以通过直接加压和烧结制成。 这样的切削刀片通常被认为是“压制烧结式切削刀片”。
前刀面包括主前刀面和副前刀面以及延伸在其间的角部前刀面，并且后刀面包括主后刀面和副后刀面以及延伸在其间的角部后刀面。
角部切削刃、主切削刃和副切削刃被成形在相应的角部后刀面、主后刀面和副后刀面与相应的角部前刀面、主前刀面和副前刀面的交会处。
切削刀片关于穿过顶面和底面的刀片轴线成θ度旋转对称，其中θ=360°/N。
切削刀片可以利用非拼合单轴模具通过单轴压制成形碳化物粉末以形成适当形状的刀片料坯并烧结刀片料坯而制成。
根据本发明还提供了一种铣削工具，包括具有至少一个刀片槽的工具主体，根据本发明实施例所得的切削刀片被固定在刀片槽内。 至少一个刀片槽包括大致横向于底座的邻接的侧壁和后壁。 后壁设有两个间隔开的凸起切向定位面以在两个对应的间隔开的切向对接区域靠接切削刀片的指定侧面。 侧壁设有轴向定位面以在相关的轴向对接区域靠接与指定侧面邻接的侧面。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的切削刀片的顶部透视图；
图2是图1中所示切削刀片的底部透视图；
图3是图1中所示切削刀片的顶视图；
图4是图1中所示切削刀片的底视图；
图5是图1中所示切削刀片的侧视图；
图6是根据本发明第二实施例的切削刀片的底部透视图；
图7是图6中所示切削刀片的侧视图；
图8是根据本发明实施例的切削工具的透视图；以及
图9示出了图8中的切削工具，其中已将切削刀片从刀片槽取出。
具体实施方式
在以下的说明内容中将介绍本发明的各方面。 为了进行说明而阐述具体结构和细节的目的在于提供对本发明的全面理解。 但对于本领域技术人员来说显而易见的是无需本文中给出的特定细节即可实践本发明。 而且，为了不使本发明含糊不清，公知的特征可以被省略或简化。
参照首先转向图1至图5，示出了根据本发明的第一实施例的切削刀片10。 切削刀片10是可转位的并且可以通过压制成形和烧结接合剂中的碳化物粉末而由极硬和耐磨的材料例如硬质合金制成。 这样的切削刀片通常被称为“压制烧结式切削刀片”。
切削刀片10具有顶面12、相对的底面14以及延伸在顶面12和底面14之间的周侧面16。 周侧面16具有四个相同的主侧面18；每一个主侧面18都位于邻接的主侧面18之间并与其接合。 切削刀片10关于穿过顶面12和底面14的刀片轴线A成90度旋转对称。
在图中所示的示例中，切削刀片10具有四个主侧面18。 但是，本发明绝不局限于具有四个主侧面18的切削刀片，并且通常切削刀片的周侧面16可以具有N个相同的主侧面，其中N是大于2的整数，并且切削刀片关于刀片轴线A成θ度旋转对称，其中θ=360度/N。 在如本文所述和如附图所示的具体实施例中，N=4且切削刀片10关于刀片轴线A成90度旋转对称。
成形在后刀面22和前刀面24交会处的切削刃20与每一个主侧面18相关联。 每一个切削刃20都包括延伸在主切削刃28和副切削刃30之间的角部切削刃26。 每一个主切削刃28均可适用于铣削工件内的台肩并且邻接的副切削刃30的至少一部分可以用作修光刃以提供良好的表面精加工。 每一个后刀面22都包括延伸在主后刀面34和副后刀面36之间的角部后刀面32。 每一个前刀面24都位于相关的主侧面18内并且包括延伸在主前刀面40和副前刀面42之间的角部前刀面38。 角部切削刃26、主切削刃28和副切削刃30被成形在相应的角部后刀面32、主后刀面34和副后刀面36与相应的角部前刀面38、主前刀面40和副前刀面42的交会处。 由于每一个主侧面18都位于邻接的主侧面18之间并与之接合，而且进一步由于每一个主侧面18都在切削刀片的同一侧具有相关联的主切削刃28，因此切削刀片10尽管是单侧但仍然被认为是“完全可转位”的。 这与主侧面不在相邻的主侧面之间并且不与之接合的可转位切削刀片例如其主侧面由副侧面彼此分离的切削刀片明显不同。
根据某些实施例，每一个副切削刃30中至少邻接相关角部切削刃32的一部分沿朝向由底面14确定的平面P的方向从相关的角部切削刃32伸出。 在该语境中，术语“由……确定”是指在切削刀片处于例如图5中可见的直立位置时放置切削刀片的平面P。 根据某些实施例，例如像图5中所见的那样，每一个副切削刃30都沿着朝向平面P的方向从相关角部切削刃26伸出。
每一个主后刀面34都位于顶面12内。 因此，至少一部分后刀面22位于顶面12内。 每一个副后刀面36可以位于邻接的主侧面18内。
每一个前刀面24都可以沿切削刀片10向内的方向从相关的切削刃20延伸至相关主侧面18的侧表面44。 在金属切削操作期间，由接触工件的部分切削刃20从工件上切下的切屑沿前刀面24流向侧表面44。 在某些应用中，根据通常的切削条件也就是工件条件和制作工件的金属类型，切屑可以从前刀面24沿至少部分侧表面44继续流动。 切屑可以沿侧表面44流多远取决于通常的切削条件。 因此，部分或全部的侧表面44也可以构成能够称为前刀面的表面。
切削刀片10是单侧刀片。 每一个主侧面18都在底边46处与底面14相交。 底边46通常不用作切削刃。 因此底面14不同于顶面12。 切削刀片10可以包括沿刀片轴线A延伸并且向外开向顶面12和底面14的刀片通孔48。
现在将参照转向图6和图7，示出了根据本发明的第二实施例的切削刀片110。 第一和第二实施例中的相同部件用相同的附图标记表示。 根据第二实施例得到的切削刀片110类似于根据第一实施例得到的切削刀片10。 主要区别是在根据第二实施例得到的切削刀片110中，每一个副切削刃130都从相关的角部切削刃26延伸至由切削刀片110的底面14确定的平面P。 也就是说，根据第二实施例得到的副切削刃130比根据第一实施例得到的副切削刃30更长。 正如在第一实施例中那样，根据第二实施例得到的切削刀片中的至少一部分副切削刃130可以用作端面铣削和台肩铣削中的修光刃。 每一个副切削刃130的一部分也可以用作向下斜切操作中的有效切削刃。 第二实施例中更长的副切削刃130可以为这样的切削操作提供更多的通用性。
现在将注意力转向图8，图中示出的铣削工具50具有旋转轴线R，还包括设有多个刀片槽54的工具主体52。 在每一个刀片槽54内，根据本发明得到的切削刀片10都通过夹紧螺钉56固定。 尽管图8中示出的切削刀片10是根据第一实施例得出，但是也可以使用根据第二实施例得出的切削刀片110。 切削刀片10是切向切削刀片。 它们以这样的方式被切向安装在切削工具内：在工件上进行切削操作期间，切削作用力沿切削刀片的主要(较厚)尺寸D取向。 这种设置方式的优点是与以切削作用力沿切削刀片的次要(较薄)尺寸d取向这样的方式取向时相比，切削刀片能够承受更大的切削作用力(参见图4和图5对尺寸D和d的定义)。
现在将注意力转向图9，图出了图8的铣削工具，其中已将切削刀片10从其中一个刀片槽54取出，以使得能够看到刀片槽54的结构。 刀片槽54包括大致横向于底座62的邻接侧壁58和后壁60。 后壁60设有两个间隔开的凸起切向定位面64用于靠接切削刀片10的指定侧表面44上的两个对应的间隔开的切向对接区域64'。 侧壁58设有轴向定位面66用于靠接位于邻接指定侧表面44的侧表面44内的对应轴向对接区域66'。 图9中示出为从刀片槽取出的切削刀片10已经被旋转180度以使得能够看到有效间隔开的切向对接区域64'和轴向对接区域66'。 尽管图9中的刀片10被示出为用竖线表示间隔开的切向对接区域64'和轴向对接区域66'的位置，但是应该理解图9中出现的这些竖线仅仅是指示区域64'和66'，而且在实际刀片上不一定会出现这样的线，其刀片主侧面18通常是彼此相同的。
根据某些实施例，侧表面44可以是平面。 在这些实施例中，切向对接区域64'和轴向对接区域66'以及两个间隔开的切向对接区域64'是平坦且共面的。 这样的设置方式特别便于加工。
根据某些实施例，侧表面44可以是平面并且可以从底面14向顶面12向外张开(例如参见图4和图5)。
正如例如在图4即切削刀片10的顶视图中能够看到的那样，切削刃20相对于其相关的侧表面44从切削刀片10向外凸出。 因此，本发明提供了具有三个或更多个邻接相同主侧面18的单侧可转位切向切削刀片10,110。
由于切削刀片10,110均为单侧且无底切，因此其可以由非拼合单轴模具直接压制。 由此切削刀片10,110可以通过首先提供非拼合单轴模具，利用非拼合单轴模具单轴压制成形碳化物粉末以形成适当形状的刀片料坯，并随后烧结料坯以获得刀片毛坯，然后再对刀片毛坯进行例如研磨和/或涂镀等后烧结操作而制成。 本领域普通技术人员应该熟悉这些操作。 与本发明中的单侧切向切削刀片相比，具有三个或更多个邻接的相同主侧面的双侧可转位切向切削刀片提供了两倍数量的切削刃，但是其不便于直接压制。 直接压制不需要使用例如复杂的模具譬如拼合模具。
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所附权利要求中所述的本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种切削刀片(10,110)，包括：
顶面(12)、相对的不同于顶面(22)的底面(14)以及延伸在顶面和底面(12,14)之间的周侧面(16)，周侧面(16)具有N个相同的主侧面(18)，其中N是大于2的整数并且每一个主侧面(18)都位于邻接的主侧面(18)之间并与其接合；
与每一个主侧面(18)相关联的切削刃(20)，切削刃(20)包括成形在每一个主侧面(18)和顶面(12)交会处的主切削刃(28)、副切削刃(30)以及延伸在主切削刃和副切削刃(28,30)之间的角部切削刃(26)；其中：
副切削刃(30)中至少邻接角部切削刃(26)的一部分沿朝向由底面(14)确定的平面(P)的方向从角部切削刃(26)伸出；
每一个切削刃(20)都被成形在后刀面(22)和前刀面(24)的交会处，前刀面(24)沿切削刀片(10)向内的方向从其相关切削刃(20)延伸至相关主侧面(18)的侧表面(44)，前刀面(24)包括主前刀面和副前刀面(40,42)以及延伸在其间的角部前刀面(38)，并且后刀面(22)包括主后刀面和副后刀面(34,36)以及延伸在其间的角部后刀面(32)；
角部切削刃、主切削刃和副切削刃(26,28,30)被成形在相应的角部后刀面、主后刀面和副后刀面(32,34,36)与相应的角部前刀面、主前刀面和副前刀面(38,40,42)的交会处；并且
切削刀片(10)关于穿过顶面和底面(12,14)的刀片轴线(A)成θ度旋转对称，其中θ=360°/N。
2.如权利要求1所述的切削刀片(10,110)，包括沿刀片轴线(A)延伸并且向外开向顶面和底面(12,14)的刀片通孔(48)。
3.如权利要求1或2所述的切削刀片(110)，其中每一个副切削刃(30)都从相关的角部切削刃(26)延伸至平面(P)。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的切削刀片(10,110)，其中每一个主后刀面(34)都位于顶面(12)内。
5.如权利要求1至4中的任意一项所述的切削刀片(10,110)，其中每一个副后刀面(36)都位于邻接的主侧面(18)内。
6.如权利要求1至5中的任意一项所述的切削刀片(10,110)，其中侧表面(44)是平面。
7.如权利要求6所述的切削刀片(10,110)，其中侧表面(44)从底面(14)向顶面(12)向外张开。
8.如权利要求1至7中的任意一项所述的切削刀片(10,110)，其中N=4且θ=90度。
9.如权利要求1至8中的任意一项所述的切削刀片，通过以下步骤制成：
提供非拼合单轴模具；
利用非拼合单轴模具单轴压制成形碳化物粉末以形成适当形状的刀片料坯；然后
烧结所述刀片料坯。
10.一种铣削工具，包括具有至少一个刀片槽(54)的工具主体(52)，刀片槽中固定有切削刀片，其中所述切削刀片包括如权利要求1至9中的任意一项所述的切削刀片(10,110)。
11.如权利要求10所述的铣削工具(10)，其中：
切削刀片的每一个侧表面(44)都包括两个间隔开的切向对接区域(64')和轴向对接区域(66')；
至少一个刀片槽(54)包括大致横向于底座(62)的邻接的侧壁和后壁(58,60)，后壁(60)设有两个间隔开的凸起切向定位面(64)，并且侧壁(58)设有轴向定位面(66)；
刀片槽中的两个间隔开的凸起切向定位面(64)靠接切削刀片的第一侧表面(44)上的两个间隔开的切向对接区域(64')；并且
刀片槽中的轴向定位面(66)靠接切削刀片的邻接的第二侧表面(44)上的轴向对接区域(64')。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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