CN103221165A - 具有演变的楔角或余隙角的切削刀片和使用这种切削刀片的刀夹 - Google Patents

Abstract

一种圆形切削刀片(21)包括顶表面(23)、侧表面(27)以及切削刃(33)，所述顶表面(23)包括顶边缘部(25)，所述侧表面(27)包括余隙表面(29)和余隙边缘部(31)，所述切削刃(33)在所述余隙边缘部（31）与所述顶边缘部（25）之间。所述余隙边缘部（31）和顶边缘部（25）形成楔角（WA）。所述楔角（WA）作为相对于所述切削刃（33）上的点（0）绕所述刀片（21）的中心轴线（X）的周向位置的函数而变化。

Description

具有演变的楔角或余隙角的切削刀片和使用这种切削刀片的刀夹

技术领域

本发明涉及切削刀片，且更具体地，涉及具有演变的楔角和/或余隙角的切削刀片。

背景技术

当使用具有圆形切削刀片的旋转刀具来切削材料时，其常常形成截头圆锥形式的切削刀片。圆锥的大端的边缘通常形成刀片“顶部”并且顶部的周围形成接触工件的切削刃。锥角，即，在穿过刀片顶部的参考平面与圆锥形侧部之间的角度通常被称作刀片的余隙角。在刀具旋转时，圆锥的侧部“跟随”切削刃。常常，刀片布置成与旋转轴线成一定角度和/或与刀具的半径成一定角度，以便于使用在刀片的顶部与圆锥形侧部之间的锋利的拐角或楔角。这通常需要使刀片倾斜，使得刀片的圆锥形侧部更靠近刚被切削刃切削的材料，其中刀片的圆锥形侧部跟随切削刃。虽然设置窄楔角通常使得更容易切削材料，但常常以切削刃的强度为代价。

美国专利No.5,725,334A公开了一种圆形切削刀片，其包括大小绕切削刃变化的负棱面27。棱面27表现为与棱面下方的截头圆锥形余隙表面形成恒定不变的角度。没有关于在棱面27的表面内部与余隙表面之间的楔角的公开内容。

DE10006431C1公开了一种圆形切削刀片，该圆形切削刀片具有在绕切削刃的不同点处的大小变化的保护斜面（1）。

DE19855103A1公开了一种圆形切削刀片，该圆形切削刀片具有在绕切削刃的不同点处的大小变化的保护斜面2。

EP1964631A2公开了一种圆形切削刀片1，该圆形切削刀片1具有顶表面2、切削刃5和余隙表面4。该文献公开了余隙表面可分成若干段，这些段具有相对于基座3和平台表面2的不同的倾斜度，使得余隙表面能够在基座3与平台2之间的余隙表面的不同高度处形成不同的角度。这样的构造是切削刀片中常见的。

美国专利申请公开US2007/0189863A1公开了一种圆形切削刀片并且在图6A至图6C中示出了具有切削刃C47的刀片，该刀片的高度绕刀片的圆周相对于刀片的底部变化。

需要提供一种刀片，其不仅便于切削工件，同时也提供显著的切削刃强度。

发明内容

根据本发明的一方面，一种可转位的圆形切削刀片包括顶表面、侧表面和切削刃，该顶表面包括与顶边缘部相邻的棱表面，侧表面包括余隙表面和余隙边缘部，切削刃由余隙边缘部与棱表面的相交部所限定。余隙边缘部和顶边缘部形成楔角。楔角作为相对于切削刃上的点绕刀片中心轴线的周向位置的函数而变化。切削刀片可转位到多个不同转位位置。楔角作为与每个转位位置相对应的、相对于所述切削刃上的点绕刀片的中心轴线的周向位置的函数而在最大值和最小值之间变化。

附图说明

结合附图，通过阅读下文的详细描述，本发明的特征和优点将会被更好地理解，在附图中，相同的附图标记表示相似元件且在附图中：

图1A至图1E为根据本发明的一方面的切削刀片的顶部透视图，底部透视图、顶视图、侧视图和底视图；

图2A和图2B为根据本发明的一方面的切削刀片的切削刃的侧视截面图；

图3示出了切削刀片和切削刀片的截面图，取决于截取截面的位置示出了刀片的不同的余隙角；

图4示意性地示出了刀片的余隙角如何能围绕刀片的周向变化；

图5A和图5B为根据本发明的一方面设有切削刀片的刀夹的底部透视图和侧视图；

图5C为图5A的一部分的放大视图；

图5D为图5A的刀夹的一部分的视图，从刀夹的底部示出了刀片；以及

图6A和图6B示意性地示出了切削刀片在不同切削深度处切削工件。

具体实施方式

图1A至图1E示出了根据本发明的一方面的圆形切削刀片21。该刀片21能由例如硬质合金的材料制成并且可用于金属机械加工操作，但也可使用其它材料来形成刀片，并且刀片能用于除金属机械加工外的操作。

刀片21包括顶表面23、侧表面27以及切削刃33，该顶表面23包括顶边缘部25，该侧表面27包括余隙表面29和余隙边缘部31，该切削刃33在余隙边缘部与顶边缘部之间。切削刃33通常将大体位于参考平面（P，图2B）上，但是，切削刃可具有多种其它形状，使得多个部分在参考平面上方或下方延伸。余隙边缘部31和顶边缘部25为余隙表面29和顶表面23的分别紧靠切削刃33的那些部分。常常，但并非总是，切削刃33由余隙边缘部31与顶边缘部25的相交部所限定。刀片通常具有一个或更多个侧刀片支承表面35，用于抵靠在刀夹（121）的凹口（127）中的抵接表面（135，图5A至图5C）来支承刀片。

刀片21的余隙边缘部31和中心轴线X（例如，图3）通常形成非零度的余隙角CA（例如，图2B），该余隙角CA可以与由离切削刃33较远的余隙表面29的其它部分所形成的角不同。余隙角CA通常在0°与30°之间且对于“正的”切削刀片而言不为零，但余隙角CA对于其它刀片而言可为0°或更小（从切削刃在径向向外延伸的余隙边缘部）。余隙边缘部31和顶边缘部25形成楔角WA（例如，图2B），楔角WA可以不同于由余隙表面29的和顶表面23离切削刃33较远的其它部分所形成的角。

在余隙边缘部31与顶边缘部25之间的楔角可为“演变的”，在这个意义上，其作为相对于例如装置角SA的顶点0的位置，绕刀片的中心轴线的至少周向位置的函数而变化。装置角的顶点0将通常为当刀片21安装于刀夹（121，如图5A至图5D所示）中时沿着切削刃33最深地延伸到工件内的点，且装置角被定义为切削刃旋转所在的平面与线之间所测量到的角度，所述线从刀片的切削刃上最深地延伸到工件内的点到由刀片所形成的凹槽的顶部处的切削刃上的点。出于讨论目的，除了表示为其它情况之外，将在下文中参考演变楔角来描述本发明的方面，该演变楔角作为相对于装置角SA的顶点0的周向位置的函数而变化，且应了解：楔角可被认为相对于切削刃上的某些其它点而变化，因为对于所有刀片，装置角的顶点位置可能不易于确定。

通过设置演变的楔角，能形成具有圆形切削刃的刀片，使得当刀片用于切削工件时，沿着切削刃的工作部的不同点将具有不同的楔角。例如，可希望在装置角的顶点处设置较窄的楔角（通常为切削的最深部分）以便于切削，同时在切削刃的工作部的另一部分设置较宽的楔角，以便提供较大的强度。当然，在其它情况下，可希望在装置角的顶点处设置较宽的楔角并且在切削刃的工作部的另一部分设置较窄的楔角，或者在装置角的顶点处既不设置最窄的楔角也不设置最宽的楔角。此外，演变的楔角便于给刀片在刀片的切削刃处设置真正的圆形的形状（当沿着刀片的轴线观察时），且在沿着切削刃的不同点处具有不同楔角，如例如在图1C、图1E、图5B、图5D和图6A至图6B中所示。应了解，除了演变楔角之外或作为演变楔角的补充或替代，刀片可替代地或额外地具有演变的余隙角，和/或在参考平面与顶边缘部25之间演变的顶边缘表面角。

例如能通过作为相对于装置角的顶点0（图3和图4）绕刀片的中心轴线的至少周向位置的函数改变在余隙边缘部31与刀片的中心轴线X之间的余隙角来实现演变的楔角。图6A示出了由刀片21切削并且具有在点0处的装置角SA顶点的工件123，并且图6B示出了由刀片21切削并且具有在点0处的装置角SA'顶点的工件123'，其中图6A中的切削深度大于在图6B中的切削深度，且因此装置角SA大于装置角SA'。替代或者除了装置角的顶点以外，余隙角变化的方式能相对于其它特征来测量。例如，在例如图3所示的刀片中，余隙角可认为根据绕刀片21的轴线X所测量的角度位置在刀片的圆周切削刃33上的某个任意起点与在切削刃上的另一点之间变化。

例如，如图2A和图2B所示，棱表面37能设置于余隙边缘部31与顶边缘部25之间。通常，棱表面37安置于切削刃33与顶边缘部25之间，即，在切削刃的径向内部。如通过比较图2A中的棱表面37的宽度与图2B中棱表面37的宽度可以看出，如同楔角WA和余隙角CA，棱表面37的宽度能作为相对于例如装置角的顶点绕刀片的中心轴线的周向位置的函数而变化。应了解，改变棱表面37的宽度能导致楔角变化，例如在余隙角保持恒定时，并且棱表面的宽度变化对应于顶边缘表面角TA的变化，例如，较宽的棱表面对应于较大的顶边缘表面角。

如参考例如图2B可看出，顶表面23和顶边缘部25通常与垂直于刀片的中心轴线X的平面P成非零度的角。如同余隙角CA，顶边缘表面角TA能相对于与刀片的中心轴线垂直的平面作为例如相对于装置角的顶点绕刀片的中心轴线的周向位置的函数而变化。因此，通过增加或减小顶边缘表面角TA，能够在不必改变余隙角CA的情况下，增加或减小楔角WA。同样，通过减小或增加余隙角CA，能够在不必改变顶边缘表面角的情况下，增加或减小楔角WA。另外，楔角WA能保持恒定，同时改变余隙角CA和顶边缘表面角TA。出于讨论目的，在本文中主要描述了具有随着余隙角变化而变化的楔角的刀片，但应了解，代替或者除了余隙角之外，可改变楔角。

刀片21包括底表面29。底表面39通常为平坦的以便于将刀片安放到在刀片接纳凹口（127）中的相对应的平坦表面（125，图5A至图5C中）上。刀片21可包括一体的砧或垫片41，例如，如图1A至图1B，图1C至图1D、图3、图5A和图5C所示，但并非必需设置一体的垫片，并且若需要的话，则能使用单独的垫片，或者完全不使用垫片。刀片21通常具有通孔43。螺栓45（图5A至图5C）的螺纹部能延伸穿过通孔43并且在螺栓上的外螺纹（未图示）能与在刀夹（121，图5A至图5D）中的内螺纹（未图示）配合，以将刀片21螺接在刀夹的凹口中。

如图3所示，以装置角SA1从点0到点1，余隙角可从第一值CA0（例如15°）减小（并且因此楔角可增加）或者“演变”到第二值CA1（例如，11°）；以装置角SA2从点1到点2，余隙角可维持恒定，使得CA1=CA2（例如，11°）；以装置角SA3从点2到点3，余隙角可从CA2增加到较大值CA3（例如15°），其通常等于CA0。对于如图3所示的可转位到四个位置的刀片，从刀片21的中心线X，在点1与点2之间，测量到的角度，即具有恒定的余隙角的部分，将通常在10°与80°之间。对于可转位到两个位置的刀片，从中心线X在点1与点2之间测量到的角度将通常在10°与170°之间；对于可转位到三个位置的刀片，从中心线X在点1与点2之间测量到的角度将通常在10°与110°之间；对于可转位到六个位置的刀片，从中心线X在点1与点2之间测量到的角度将通常在10°与50°之间；以及对于可转位到八个位置的刀片，从中心线X在点1与点2之间测量到的角度将通常在10°与35°之间。本发明的其它方面可涉及从靠近装置角的顶点的最小值到远离装置角的顶点的最大值增加的余隙角和/或减小的楔角。

通常，但并非总是，刀片21包括至少一个标记，且余隙角CA能认为作为相对于至少一个标记绕刀片的中心轴线X的周向位置的函数而变化。标记可包括在侧表面27上的表面，通常为平坦或弯曲的表面。表面通常充当刀片支承表面35，该刀片支承表面35抵靠在刀夹（121）的凹口（127）中的抵接表面（135，图5A至图5C）来支承刀片。其它形式的标记可包括，例如，形成于或标记于刀片上的标志或其它特征。刀片21通常可转位到与侧表面27上存在的刀片支承表面35数量一样数量的不同的位置。

应了解余隙角相对于装置角的顶点0变化的方式通常与余隙角相对于任何标记变化的方式相同或相似，但是，标记无需安置在与装置角的顶点0相同的点。例如，图4示出了线LISS如何位于平坦刀片支承表面上并且垂直于刀片的中心轴线X，所述线LISS可与在装置角的顶点0处的切削刃的切线LTAN形成非零度的角Y。

在图4所示的具有演变的余隙角/楔角布置的刀片中，从点0'到点1'（延伸15°弧度），余隙角可以以第一值CA1=CA0（例如，15°）保持恒定；从点1'到点2'（延伸10°弧度），余隙角可减小到第二值CA2（例如，10°）；从点2'到点3'（延伸40°弧度），余隙角能保持恒定，使得CA2=CA3（例如，10°）；从点3'到点4'（同样延伸10°弧度），余隙角可从CA3增加到较大值CA4（例如，15°），其通常等于CA0；以及从点4'到点5'（同样延伸15°弧度），余隙角可保持恒定，使得CA4=CA5=CA0（例如，10°）。装置角的顶点0相对于点0'绕轴线X逆时针旋转一定量（示出为3.8°）。

取决于刀片21能转位到多少位置，从第一余隙角到第二余隙角和然后回到第一余隙角的循环通常将重复，绕刀片的圆周继续与刀片可转位的次数相同的次数。如图3和图4所示，具有演变余隙角的刀片可转位四次，余隙角绕刀片的360°圆周每90°一循环，即四次。

在本申请中，例如“包括”等术语的使用是开放式的，并且意图与诸如“包含”等的术语具有相同的意义，并且不排除其它结构、材料或动作的存在。类似地，虽然诸如“能够”或“可以”等术语的使用意图是开放式的并且描述所述结构、材料或动作不是必需的，但不使用这些术语也不表明所述结构、材料或动作是必需的。在结构、材料或动作被认为重要的程度来说，它们被同样地确定。

虽然已经根据优选实施例阐述和描述了本发明，但应当意识到在不偏离权利要求书所陈述的本发明的情况下，可做出变化和修改。

欧洲专利申请No.10191799.5的公开内容以引用的方式结合到本文中，本申请要求该申请的优先权。

Claims (13)

1.一种可转位的圆形切削刀片（21），包括：

顶表面（23），所述顶表面（23）包括与顶边缘部（25）相邻的棱表面（37）；

侧表面（27），所述侧表面（27）包括余隙表面（29）和余隙边缘部（31）；

切削刃（33），所述切削刃（33）由所述余隙边缘部（31）与所述棱表面（37）的相交部所限定，其中

所述余隙边缘部（31）和所述顶边缘部（25）形成楔角（WA），

其特征在于，所述楔角（WA）作为相对于所述切削刃（33）上的点（0）绕所述刀片（21）的中心轴线（X）的周向位置而变化，所述切削刀片（21）能够转位到多个不同转位位置，且所述楔角（WA）作为与每个转位位置相对应的、相对于所述切削刃（33）上的点（0）绕所述刀片（21）的中心轴线（X）的周向位置的函数而在最大值和最小值之间变化。

2.根据权利要求1所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述刀片（21）包括至少一个标记，所述楔角（WA）作为相对于所述至少一个标记绕所述刀片（21）的所述中心轴线（X）的周向位置的函数而变化。

3.根据权利要求2所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述至少一个标记包括在所述侧表面（27）上的平坦表面（35）。

4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述切削刃（33）大体完全位于单个参考平面（P）内。

5.根据权利要求1所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述棱表面（37）的宽度作为相对于所述切削刃（33）上的所述点（0）绕所述刀片（21）的所述中心轴线（X）的周向位置的函数而变化。

6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述顶边缘部（25）与平面（P）形成非零度的顶边缘部角（TA），所述平面（P）垂直于所述刀片（21）的所述中心轴线（X）。

7.根据权利要求6所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述顶边缘部角（TA）作为相对于所述切削刃（33）上的点（0）绕所述刀片（21）的中心轴线（X）的周向位置的函数而变化。

8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述余隙边缘部（31）与所述刀片（21）的所述中心轴线（X）成非零度余隙角（CA）。

9.根据权利要求8所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述余隙角（CA）作为相对于所述切削刃（33）上的点（0）绕所述刀片（21）的中心轴线（X）的周向位置的函数而变化。

10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述切削刀片（21）能够转位到四个不同的位置。

11.根据前述权利要求1至10中任一项所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述楔角（WA）靠近所述切削刃（33）上的所述点（0）具有最小值。

12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的圆形切削刀片（21），其特征在于，所述楔角（WA）在所述切削刃（33）的至少一部分上是恒定的。

13.一种切削刀具，包括：根据权利要求1至12中任一项所述的切削刀片（21）；以及具有凹口的刀夹，在所述凹口中安装所述切削刀片（21），使得所述切削刃上的所述点（0）形成所述刀片的装置角（SA）的顶点（0）。

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