CN103298577B - 用于切削镶片的垫片和具有内部冷却剂递送的切削镶片-垫片组件 - Google Patents
用于切削镶片的垫片和具有内部冷却剂递送的切削镶片-垫片组件 Download PDFInfo
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Abstract
一种切削镶片-垫片组件(700)具有一个带有多个内部冷却剂通路(300)的切削镶片(150)。垫片(704,850)具有一个第一侧表面(780,852)以及一个第二侧表面(782,854)并且包含一个空腔(800,882),该空腔限定了在该第一侧表面(780,852)中的一个第一开口(802,882)以及在该第二侧表面(782,854)中的一个第二开口(818,882,894,896)。当该垫片(704,850)处于一种第一状态中时,该第一开口(802,882)向该切削镶片(150)提供了一个第一水平的冷却剂传递。当该垫片(704,850)处于一种第二状态中时,该第二开口(818,882,894,896)向该切削镶片(150)提供了一个第二水平的冷却剂传递。
Description
专利申请的交叉引用
本专利申请是由约瑟夫·V·尼尔森(Joseph V.Nelson)、保罗·D·普里查德(Paul D.Prichard)、林恩·R·安德拉什(Linn R.Andras)、托马斯·O·米勒(Thomas O.Muller)、以及布拉德·D.奥费(Brad D.Hoffer)于2010年6月9日提交的关于“具有整体式冷却剂递送的切削镶片以及使用该切削镶片的切削组件(CUTTING INSERT WITHINTEGRAL COOLANT DELIVERY AND CUTTING ASSEMBLYUSING THE SAME)”[律师卷号K-2959]的未决美国专利申请序列号12/797,249的部分继续申请,该美国专利申请是由保罗·D·普里查德和林恩·R·安德拉什于2007年11月15日提交的关于“带有内芯和冷却剂递送的铣刀和铣削镶片(MILLING CUTTER AND MILLINGINSERT WITH CORE AND COOLANT DELIVERY)”[律师卷号K-2557]的未决美国专利申请序列号11/940,394的部分继续申请,后一个美国专利申请是由保罗·D·普里查德和林恩·R·安德拉什于2007年1月18日提交的关于“具有冷却剂递送的铣刀和铣削镶片(MILLINGCUTTER AND MILLING INSERT WITH COOLANTDELIVERY)”[律师卷号K-2450]的共同未决的美国专利申请序列号11/654,833的部分继续申请。
诸位申请人特此对上文中三个前述的未决美国专利申请(即,2010年6月9日提交的美国专利申请序列号12/797,249、2007年11月15日提交的美国专利申请序列号11/940,394以及2007年1月18日提交的美国专利申请序列号11/654,833)要求优先权。诸位申请人特此将上述三个未决的美国专利申请(即,2010年6月9日提交的美国专利申请序列号12/797,249、2007年11月15日提交的美国专利申请序列号11/940,394以及2007年1月18日提交的美国专利申请序列号11/654,833)中每个的全文通过引用结合在此。
技术领域
本发明涉及一种包括一个切削镶片、一个垫片以及一个夹持器本体的组件,其中该组件在从工件上形成切屑的材料去除过程中提供了在切削镶片与工件之间的界面(即,镶片-切屑界面)附近的增强的冷却剂递送以便降低在该镶片-切屑界面处的过度热量。此外,本发明涉及一种包括一个切削镶片和一个垫片的组件,其中该组件在从工件上形成切屑的材料去除过程中帮助增强在切削镶片与工件之间的界面(即,镶片-切屑界面)附近的冷却剂递送以便降低在该镶片-切屑界面处的过度热量。另外,本发明涉及该垫片本身,该垫片在从工件上形成切屑的材料去除过程中帮助增强在切削镶片与工件之间的界面(即,镶片-切屑界面)附近的冷却剂递送以便降低在该镶片-切屑界面处的过度热量。
背景技术
在形成切屑的材料去除操作中(例如,一个铣削操作、一个车削操作等等),在切削镶片与从工件上去除切屑的位置之间的界面(即,镶片-切屑界面)处产生热量。众所周知,在镶片-切屑界面处过度的热量可以对切削镶片的有效刀具寿命具有负面影响(即,减小或缩短)。正如可以认识到的,较短的有效刀具寿命增加了操作成本并且降低了总生产效率。因此,存在与减小该镶片-切屑界面处的热量有关的易于了解的优点。
授予拉格尔伯格(Lagerberg)的关于“带有内部冷却的切屑形成式切削镶片(CHIP FORMING CUTTING INSERT WITHINTERNAL COOLING)”的美国专利号6,053,669讨论了减少镶片-切屑界面上的热量的重要性。拉格尔伯格提到,当由烧结碳化物制成的切削镶片达到一定温度时,其对塑性变形的耐受力减小。塑性变形耐受力的减小增大了切削镶片破裂的风险。授予沃特海姆(Wertheim)的关于“金属切削刀具(METAL CUTTING TOOL)”的美国专利号5,775,854指出了工作温度的升高导致了切削镶片硬度的降低。后果是切削镶片的磨损增大。
其他专利文献披露了用于向镶片-切屑界面递送冷却剂的不同的方式或系统。例如,授予普里查德(Prichard)等人的关于“带有冷却剂递送的铣刀和铣削镶片(MILLING CUTTER AND MILLINGINSERT WITH COOLANT DELIVERY)”的美国专利号7,625,157涉及一种包括带有中央冷却剂入口的切削本体的切削镶片。该切削镶片进一步包括一种可定位的换向器。该换向器具有一个冷却剂沟槽,该冷却剂沟槽使冷却剂转向至特定的切削位置。授予普里查德(Prichard)的关于“用于有效冷却剂递送的金属切削系统(METALCUTTING SYSTEM FOR EFFECTIVE COOLANT DELIVERY)”的美国专利申请公开号US2008-0175678A1涉及一种切削镶片,该切削镶片结合了一个顶部件和/或一个垫片起作用以便有助于将冷却剂递送至切削位置。
授予安东(Antoun)的关于“带有整体性的冷却剂通道和可更换喷嘴的刀具夹持器(TOOL HOLDER WITH INTEGRAL COOLANTPASSAGE AND REPLACEABLE NOZZLE)”的美国专利号6,045,300披露了使用高压以及高体积的冷却剂递送来解决镶片-切屑界面处的热量问题。授予克雷默(Kraemer)的关于“带有冷却剂系统的刀具夹持器(TOOL HOLDER WITH COOLANT SYSTEM)”的美国专利号6,652,200披露了在切削镶片与一个顶板之间的多个凹槽。冷却剂流经这些凹槽以解决该镶片-切屑界面处的热量问题。授予洪(Hong)的关于“低温机加工(CRYOGENIC MACHINING)”的美国专利号5,901,623披露了用于将液氮施加到镶片-切屑界面上的冷却剂递送系统。
易于了解的是,在一个形成切屑并且去除材料的操作中,镶片-切屑界面处的较高操作温度可以通过过早破裂和/或过度磨损而对有效刀具寿命具有一种损害性的影响。高度令人希望的是提供用于形成切屑的材料去除操作的一种切削镶片-垫片-夹持器本体组件,其中在切削镶片与工件之间的界面(即,镶片-切屑界面,它是在工件上产生切屑的位置)处存在一种改进的冷却剂递送。存在与通向镶片-切屑界面的改进的冷却剂递送相关的多个优势。
在形成切屑的材料去除操作中,从该工件上产生的切屑有时会粘(例如,通过焊接)到该切削镶片的表面上。切屑材料以这种方式在切削镶片上的累积是不希望发生的,这会对切削镶片的性能、并且因此对整个材料去除操作有负面影响。高度希望的是提供用于形成切屑的材料去除操作的一种切削镶片-垫片-夹持器本体组件,其中存在着通向镶片-切屑界面的增强的冷却剂递送,从而在镶片-切屑界面处产生增强的润滑作用。在镶片-切屑界面处增强的润滑作用的结果是降低了切屑粘在切削镶片上的趋势。
在一个形成切屑的材料去除操作中,可能发生当切屑粘在切削镶片上时这些切屑不离开镶片-切屑界面的区域的情况。当切屑不离开镶片-切屑界面的区域时,存在着切屑可能被再切削的可能性。所不希望的是切削镶片对已经从工件上去除的切屑进行再次切削。冷却剂流动到镶片-切屑界面上将有助于镶片-切屑界面的切屑的排出,由此使切屑被再次切削的可能性最小化。高度希望的是提供用于形成切屑的材料去除操作的一种切削镶片-垫片-夹持器本体组件,其中存在着通向镶片-切屑界面的增强的冷却剂递送,从而减小切屑会被再切削的可能。至镶片-切屑界面处的增强的冷却剂流动的结果是更好地从该界面的附近排出切屑,其结果是降低了再次切削切屑的可能性。
存在着多个不同种类的形成切屑的材料去除操作,例如像车削、仿形切削以及端面加工。虽然它们有所不同,但是在一些组件中,每个操作使用切削镶片和垫片连同一个夹持器本体。高度希望的是提供在不需要额外部件的情况下在应对不同操作方面展现出灵活性的一种切削镶片-垫片组件(或切削镶片-垫片-夹持器本体组件)。往往有利的是提供一种切削镶片-垫片组件(或切削镶片-垫片-夹持器本体组件),该组件使用相同的部件来进行多种不同的形成切屑的材料去除操作(例如,车削、仿形切削以及端面加工)中的任一个。
多个因素可以影响被递送至该镶片-切屑界面的冷却剂范围。例如,将该冷却剂传递至该切削镶片的结构的尺寸可以是被提供到该切削镶片的冷却剂范围的一个限制因素。因此,高度希望的是提供等于或大于该切削镶片-垫片组件中的入口的多个供应孔洞,以便最大化该冷却剂通向该切削镶片的流动。高度希望的是提供一种切削镶片-垫片组件,其中两个或更多个冷却剂通道将冷却剂传递至一个单个的分立切削位置。另外,为了定制冷却剂的递送,不规则的冷却剂通道以及该切削镶片-垫片组件中可变面积的入口和排放口的使用将允许此种定制。一个这样的特征是为了提供一个范围的冷却剂转向角度,该转向角度的范围可以在约10度与约60度之间。
为了增强冷却剂到该切削镶片-垫片组件的递送,有利的是提供该冷却剂穿过该夹持器而进入该垫片。这可以包括外部冷却剂供应或内部冷却剂供应的使用。
关于切削镶片的制造,使用多个零件可以是有利的,这些零件一起形成了该切削镶片。例如,在一些情况下,由一个基底(提供切削刃)和一个内芯形成的切削镶片可以产生增强的寿命,因为在到达该有用工具的寿命终点后仅需要更换该基底。在这样一种安排中,该内芯是可拆卸地连接到该基底上的,由此当该基底磨坏时该内芯被再使用。该基底和内芯可以通过共烧结、钎焊和/或胶粘连接在一起。作为一种替代方案,该基底和内芯可以彼此接触而不连接在一起成为一个内部构件,而仍是分离的部件(尽管是紧密接触的)。另外,为了增强性能,该基底和内芯可以来自相同的或不同的材料,这取决于特定的应用。
当该切削镶片-垫片组件的优选实施例呈现出圆形的几何形状时,可以存在某些优势。例如,当该切削镶片和垫片各自具有圆形的几何形状时,多个部件(例如,基底和内芯)的组装不需要转位。圆形的切削镶片-垫片组件不是带把手的,因此它可以在左边、右边以及中间使用。在仿形车削中,圆形切削镶片-垫片组件的高达50%可以起到切削刃的作用。圆形切削镶片-组件还可用于接合抗转动特征。
发明内容
本发明在其一种形式中是用于与切削镶片一起使用的一种垫片,其中冷却剂进入该垫片并且流进该切削镶片。该垫片包括一个垫片本体,该垫片本体具有一个第一侧表面和一个第二侧表面。该垫片本体包含一个空腔,其中该空腔限定了在该第一侧表面中的一个第一开口以及在该第二侧表面中的一个第二开口。该第一开口向该切削镶片提供了一个第一水平的冷却剂传递。该第二开口向该切削镶片提供了一个第二水平的冷却剂传递。
本发明在其另一种形式中是一种切削镶片-垫片组件。该组件包括一个切削镶片,该切削镶片具有一个底表面以及多个内部冷却剂通路,其中每个内部冷却剂通路具有在该切削镶片的底表面中的一个入口。该组件具有一个垫片,该垫片具有具有一个第一侧表面和一个第二侧表面。该垫片包含与该冷却剂管道连通的一个空腔。该空腔限定了在该第一侧表面中的一个第一开口以及在该第二侧表面中的一个第二开口。当该垫片处于一种第一状态中时,该第一侧表面接触该切削镶片的底表面并且该第一开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第一水平的冷却剂传递。当该垫片处于一种第二状态中时,该第二侧表面接触该切削镶片的底表面并且该第二开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第二水平的冷却剂传递。
本发明在其又另一种形式中,是一种切削镶片-垫片-夹持器组件,其中该夹持器是与一个冷却剂源连通的。该组件包括一个夹持器,该夹持器具有一个座并且进一步包含在该座中具有一个出口的一个冷却剂管道。该组件具有一个切削镶片,该切削镶片具有一个底表面以及多个内部冷却剂通路,其中每个内部冷却剂通路具有在该切削镶片的底表面中的一个入口。该组件具有一个垫片,该垫片具有一个第一侧表面和一个第二侧表面。该垫片包含与该冷却剂管道连通的一个空腔。该空腔限定了在该第一侧表面中的一个第一开口以及在该第二侧表面中的一个第二开口。当该垫片处于一种第一状态中时,该第一侧表面接触该切削镶片的底表面并且该第一开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第一水平的冷却剂传递。当该垫片处于一种第二状态中时,该第二侧表面接触该切削镶片的底表面并且该第二开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第二水平的冷却剂传递。
本发明在其还另一种形式中是一种切削镶片-垫片-夹持器组件,其中该夹持器是与一个冷却剂源连通的。该组件包括一个夹持器,该夹持器具有一条纵向夹持器轴线并且包含一个座以及在该座中具有一个出口的一个冷却剂管道。该组件进一步具有一个切削镶片,该切削镶片具有一个底表面并且包含多个内部冷却剂通路,其中每个内部冷却剂通路具有在该切削镶片的底表面中的一个入口。存在一个垫片,该垫片具有一个第一侧表面和一个第二侧表面。该垫片包含与该冷却剂管道连通的一个空腔。该空腔限定了在该第一侧表面中的一个第一开口以及在该第二侧表面中的一个第二开口。该垫片是相对于该冷却剂管道的出口和该切削镶片而言在多个位置之间可移动的。当该垫片处于一种第一状态中时,该第一侧表面接触该切削镶片的底表面并且该第一开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第一水平的冷却剂传递,由此冷却剂以第一流动模式离开该切削镶片。当该垫片处于一种第二状态中时,该第一侧表面接触该切削镶片的底表面并且该第一开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第一水平的冷却剂传递,由此冷却剂以第二流动模式离开该切削镶片。当该垫片处于一种第三状态中时,该第二侧表面接触该切削镶片的底表面并且该第二开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第二水平的冷却剂传递,由此冷却剂以第三流动模式离开该切削镶片。
附图说明
以下是对附图的简要说明,这些附图形成本专利申请的一部分:
图1是铣刀组件的一个具体实施例的等角视图,其中该铣刀组件具有一个携带了多个切削镶片(在这个具体的实施例中为五个切削镶片)的铣刀本体,其中一个凹座携带了这些切削镶片中的单一的一个;
图1A是图1中的铣刀组件的这些凹座之一的前视图,其中该凹座中没有切削镶片;
图2是在凹座中携带了切削镶片的一个夹持器本体的一个具体实施例的等角视图,并且其中该切削镶片不位于该凹座中,并且KM是美国宾夕法尼亚州拉特罗布市的肯纳金属有限公司(Kennametal Inc.of Latrobe,Pennsylvania15650)的注册商标;
图2A是图2中的夹持器本体的凹座(该凹座中没有切削镶片)的顶视图;
图3是在凹座中携带了切削镶片的一个拧上式(screw-on)刀具夹持器本体的一个具体实施例的等角视图,并且其中该切削镶片不位于该凹座中,并且其中以示意形式展示出了该冷却剂源与该凹座平坦表面中冷却剂排放端口之间的连接;
图3A是图3中的拧上式刀具夹持器本体其中的凹座(该凹座其中不包含切削镶片)的顶视图;
图4是该切削镶片的基底构件的等角视图,示出了该基底构件的前刀面和侧表面;
图4A是图4中的基底构件的一部分的放大视图,详细地示出了被限定在两个肋之间的通道;
图5是该切削镶片的基底构件的等角视图,示出了该切削镶片的底表面和侧表面;
图6是该切削镶片的内芯构件的等角视图,示出了该内芯构件的顶表面和侧表面;
图7是该切削镶片的内芯构件的等角视图,示出了该内芯构件的底表面和侧表面;
图7A是该基底构件和该内芯构件的等角视图,其中该内芯构件与该基底构件分解开;
图8是该切削镶片的基底构件和内芯构件的组装的等角视图,示出了该切削镶片的前刀面和侧表面;
图9是该切削镶片的底表面的等角视图;
图10是该底表面的一部分的放大视图,示出了该基底构件和该内芯构件的连接的位置;
图11是图5的切削镶片的具体实施例的底视图;
图12是图5的切削镶片的具体实施例的侧视图;
图13是一个等角视图,其中切削镶片和该夹持器的一部分被移除以示出冷却剂被递送至一个分立切削位置;并且
图14是该切削镶片的一个具体实施例的顶视图;
图14A是图14B的截面视图的一部分的放大视图,其中示出了独特的内部冷却剂通路;
图14B是图14的切削镶片沿截面线14B-14B截取的截面视图;
图15是该切削镶片的截面视图,示出了沿图14B的截面线15-15截取的该独特的内部冷却剂通路;
图15A是图15的截面的一部分在指定圆15A中的放大视图,示出了该内部冷却剂通路的几何形状;
图16是该切削镶片的截面视图,示出了沿图14B的截面线16-16截取的独特的内部冷却剂通路;
图16A是图16的截面的一部分在指定圆16A中的放大视图,示出了该内部冷却剂通路的几何形状;
图17是该切削镶片的截面视图,示出了沿图14B的截面线17-17截取的独特的内部冷却剂通路,其中截面线17-17是以等于30.18度的角度“M”截取的;
图18是该切削镶片的截面视图,示出了沿图14B的截面线18-18截取的独特的内部冷却剂通路,其中截面线18-18是以等于50.10度的角度“N”截取的;
图19A是一个顶视图,展示了在一个切削位置中位于凹座中的切削镶片,其中这些冷却剂入口与该冷却源相连通并且该对接构件接合了该侧表面;
图19B是一个顶视图,展示了在一个经转位的切削位置中位于凹座中的切削镶片,其中这些冷却剂入口与该冷却剂源相连通并且该对接构件接合了该侧表面;
图20是该切削镶片的顶视图,示出了该冷却剂的流动;
图21是该切削镶片的一个截面视图,示出了冷却剂经过该内部冷却剂通路的流动;
图22是该切削镶片-垫片-夹持器组件的一个具体实施例的等角视图;
图23是图22中的镶片-垫片-夹持器组件的具体实施例的等角视图,其中该切削镶片、垫片、螺钉固位件沿着轴线B-B从该夹持器上分解出并且该垫片是处于相对于该切削镶片的一个第一位置中;
图24是图22中的镶片-垫片-夹持器组件的具体实施例的等角视图,其中该切削镶片、垫片、螺钉固位件沿着轴线B’-B’从该夹持器上分解出并且该垫片是处于相对于该切削镶片的一个第二位置中;
图25是其上附接有固位件的这个夹持器的顶视图,并且其中该切削镶片和垫片是不存在的;
图26是图25的夹持器-固位件组件的沿图25的截面线26-26截取的一个截面视图;
图27是垫片的一个具体实施例的在看着该垫片的第一侧表面时的顶视图;
图28是图27中的垫片的具体实施例的在看着该垫片的第二侧表面时的顶视图;
图29是图27的垫片的一个等角视图,主要示出了该第一侧表面;
图30是图27的垫片的一个等角视图,主要示出了该第二侧表面;
图31是垫片的第二具体实施例的等角视图,主要示出了一个第一侧表面;
图32是图31的垫片的第二具体实施例的等角视图,主要示出了该第二侧表面;
图32A是图22的夹持器的轴向前端的截面视图,用代表冷却剂流动的箭头以截面示出了图31的垫片;
图33是示出了在车削操作中该切削镶片与工件的接合的一个等角视图;
图33A是切削镶片-垫片-夹持器组件的等角视图,示出了从该切削镶片喷出或喷射的冷却剂流;
图33B是该垫片的顶视图和该切削镶片的底视图,示出了该切削镶片与该垫片之间的相对位置以及当该切削镶片组件被用于图33中的车削操作中时冷却剂的前行;
图34是示出了在端面加工操作中该切削镶片与工件的接合的一个等角视图;
图34A是切削镶片-垫片-夹持器组件的等角视图,示出了从该切削镶片喷出或喷射的冷却剂流;
图34B是该垫片的顶视图和该切削镶片的底视图,示出了该切削镶片与该垫片之间的相对位置以及当该切削镶片组件被用于图34中的端面加工操作中时冷却剂的前行;
图35是示出了在仿形切削操作中该切削镶片与工件的接合的一个等角视图;
图35A是切削镶片-垫片-夹持器组件的等角视图,示出了从该切削镶片喷出或喷射的冷却剂流;并且
图35B是该垫片的顶视图和该切削镶片的底视图,示出了该切削镶片与该垫片之间的相对位置以及当该切削镶片组件被用于图35中的仿形切削操作中时冷却剂的前行。
具体实施方式
参见附图,应了解的是该切削镶片以及该切削组件(即,切削镶片-垫片组件和切削镶片-垫片-夹持器本体组件)可以在多个不同的应用中进行操作。该具有内部冷却剂递送的切削镶片是用于从工件上形成切屑的材料去除中,其中在切削镶片与工件之间的界面(即,镶片-切屑界面)附近存在着增强的冷却剂递送以便降低在该镶片-切屑界面处的过度热量。该具有内部冷却剂递送的切削镶片-垫片组件是用于从工件上形成切屑的材料去除中,其中在切削镶片与工件之间的界面(即,镶片-切屑界面)附近存在着增强的冷却剂递送以便降低在该镶片-切屑界面处的过度热量。
通向该镶片-切屑界面的增强的冷却剂递送得到了某些优势。例如,通向该镶片-切屑界面的增强的冷却剂递送在镶片-切屑界面处导致了增强的润滑作用,这降低了切屑粘在切削镶片上的趋势。另外,通向镶片-切屑界面的增强的冷却剂流动导致了更好地从该界面附近排出切屑,其结果是降低了再次切削切屑的可能性。
如从下文中的描述将清楚的是,冷却剂的分散或喷射的性质是使得它在这些相邻的所谓启用的内部冷却剂通路之间是连续的。该冷却剂实际上以连续冷却剂锥体的形式离开该启用的冷却剂通路。通过提供这样一种冷却剂分散作用,该切削镶片实现了冷却剂至该镶片-切屑界面的增强递送。
还应了解的是,该内部冷却剂通路排放口具有一个取向,由此该冷却剂冲击该切屑表面的下方。该冷却剂的这样一取向增强了冷却特性,这增强了该切削镶片的总体性能。
如从下面的描述中将清楚的是,该切削镶片-垫片组件可以按多个不同操作中的任一个来进行操作。通过将该垫片相对于该切削镶片和该座中的冷却剂出口定向,该切削镶片-垫片组件有效地进行多个不同操作中的任一个(例如,车削、端面加工或仿形切削)。显然,在不需要更换部件的情况下在多个不同的形成切屑的材料去除操作中的任一个中有用的部件组件存在着优势(例如,成本)。
在此对具体应用的说明不应是对该切削镶片、该切削镶片-垫片组件或切削镶片-垫片-夹持器本体组件的使用范围和程度的限制。
在该形成切屑的材料去除操作中,该切削镶片150接合一个工件以便从工件上典型地以切屑的形式去除材料。一种典型地将材料以切屑的形式从工件上去除的材料去除操作被本领域普通技术人员称为一种形成切屑的材料去除操作。莫尔棰奇特(Moltrecht)的书《机械工厂实践》(Machine Shop Practice)[纽约工业出版社有限公司,纽约((1981)]在199至204页尤其提供了对于切屑形成、以及不同种类的切屑(即,连续的切屑、不连续的切屑、片段式切屑)的一种描述。莫尔棰奇特(Moltrecht)在199至200页的[部分]中说到:“当切削刀具与金属第一次接触时,它挤压切削刃的金属头部。当刀具前进时,切削刃的金属头部被压到它将在内部进行剪切的点上,从而引起该金属的晶粒变形并且沿着一个称为剪切面的平面塑性地流动……当被切削的金属类型为易延展的时候(如钢),切屑将以连续的带状物掉落……”莫尔棰奇特(Moltrecht)继续说明了一种不连续的切屑以及一种片段式切屑的形成。
作为另一个实例,在ASTE工具工程师手册(ASTE Tool EngineersHandbook),纽约州纽约市麦克劳希尔图书公司(McGraw Hill BookCo.,New York,New York)(1949)的第302至315页找到的内容提供了对于金属切削过程中的切屑形成的一个冗长的说明。这个ASTE手册在第303页展示了在切屑形成与机加工操作(如车削、铣削以及钻孔)之间的清楚的关系。以下专利文件讨论了在材料去除操作中的切屑形成:授予巴塔利亚(Battaglia)等人(转让给肯纳金属公司(Kennametal Inc.))的美国专利号5,709,907、授予巴塔利亚(Battaglia)等人(转让给肯纳金属公司(Kennametal Inc.))的美国专利号5,722,803、以及授予欧乐斯(Oles)等人(转让给肯纳金属公司(Kennametal Inc.))的美国专利号6,161,990。
参见这些附图,图1是示出了总体上表示为40的一个铣刀组件的等角视图。铣刀组件40具有一个带有中央铣刀本体部分44的铣刀本体42。多个叶瓣46以一种径向朝外的方式从该中央铣刀本体部分44延伸。这些叶瓣46各自具有一个径向内边缘46以及一个径向外边缘48。每个叶瓣46进一步具有一个远端47。在远端47处,这些叶瓣46各自包含一个具有平坦表面56的凹座54。该平坦表面56是总体上圆形的并且具有一个圆周边缘57。直立壁58位于该平坦表面56的一端处,其中该直立壁58围绕该圆周边缘57的一部分延伸。
该平坦表面56进一步包括一个弧形开口(弧形凹口)60,该弧形开口对于该圆周边缘57的一部分而言以平行方式延伸。有一个冷却剂排放端口62与该弧形开口60相连通。该冷却剂排放端口62是与一个冷却剂通路处于流体连通的,该冷却剂通路具有一个冷却剂输入端口。来自冷却剂源的冷却剂穿过该冷却剂输入端口进入该冷却剂通路并且前进而在该冷却剂排放端口处离开并进入该弧形开口60。离开而进入该弧形开口60的冷却剂接着流进该切削镶片150,如将在以下进行更详细的描述。该弧形开口60延伸约90度从而与两个相邻的内部冷却剂通路相连通。该冷却剂源、冷却剂通路以及该冷却剂输入端口的具体结构未被展示,但是基本上与结合了该拧上式刀具夹持器114所展示和讨论的相应结构是相同的。
参见图1A,如以上所提到的,该铣刀本体42具有一个凹座54以及一个相邻的直立壁58。该直立壁58包括一个抗转动对接部70,该抗转动对接部以一种径向向内的方式从该直立壁58延伸。该抗转动对接部70进一步具有一个外围对接边缘72。如在以下将进行更详细的描述,该外围对接边缘72呈现出一个用于接合该切削镶片150的几何形状,由此,该抗转动对接部70在切削镶片150位于凹座54中时防止了该切削镶片的转动。授予德罗什(DeRoche)等人的关于“用于圆形切削镶片的抗转动安装机构(ANTI-ROTATION MOUNTINGMECHANISM FOR ROUND CUTTING INSERT)”的美国专利号6,238,133B1中是沿着该结构的这些线来示出并且描述了该抗转动对接部70以及其与该切削镶片的协作。
该切削镶片150可以结合除了以上所描述的铣刀40之外的夹持器使用。例如并且参见图2和2A,可以将该切削镶片150结合夹持器80进行使用。该夹持器80具有一个远端82以及一个近端84。该夹持器80进一步具有一个凹座86,该凹座具有在其远端82处的一个平坦表面88。该平坦表面88具有圆形的几何形状以及一个圆周边缘89。直立壁90与该平坦表面88相邻。该直立壁90延伸了该平坦表面88的圆周边缘89的一部分。该平坦表面88进一步包含一个弧形开口92,该弧形开口是与冷却剂排放端口94连通的。该平坦表面88进一步具有一个螺纹孔口96,该螺纹孔口有助于在其中将该切削镶片150附接到夹持器80中。
虽然附图中未显示,但是该夹持器80进一步具有一个冷却剂通路,该冷却剂通路具有一个冷却剂输入端口。该冷却剂输入端口是与冷却剂源相连通的。如在下面将更详细描述的,该冷却剂从该冷却剂源穿过该冷却剂输入端口进入该冷却剂通路入口并且经由该冷却剂排放端口94离开该冷却剂通路而进入该弧形开口92。接着冷却剂从该弧形开口92流动进入该切削镶片150。该弧形开口延伸约180度而与三个相邻的内部冷却剂通路相连通。该夹持器80进一步包括一个抗转动对接部104,该抗转动对接部以一种径向向内的方式从该直立壁90延伸。该抗转动对接部104具有一个外围对接表面106。这将是在下文中讨论的主题,该外围对接表面106呈现出一个接合了该切削镶片150的几何形状以防止该切削镶片150在位于凹座86中时该切削镶片的转动。
如适合用于与该切削镶片150一起使用的夹持器的还另一个实例,图3和3A展示了一个拧上式刀具夹持器114,该刀具夹持器具有一个刀具夹持器本体116。刀具夹持器本体116具有一个远端118以及一个近端120。该刀具夹持器本体116在其远端118处具有一个凹座122。凹座122呈现了一个平坦表面124,该平坦表面呈现了具有外围圆周边缘125的总体上圆柱形的形状。沿着该平坦表面124的外围圆周边缘125的一部分有一个直立壁126。
该平坦表面124进一步包含一个螺纹孔口132,该螺纹孔口有助于其中将该切削镶片150附接到拧上式刀具夹持器114中。
该平坦表面124包括一个弧形开口128,该弧形开口与冷却剂排放端口130连通。拧上式刀具夹持器114进一步具有一个冷却剂通路134,该冷却剂通路具有一个冷却剂输入端口135以及一对冷却剂排放端口136和137。冷却剂排放端口136、137是与冷却剂源相连通的。如在下面将更详细描述的,该冷却剂从该冷却剂源138穿过该冷却剂输入端口135进入该冷却剂通路入口134并且经由冷却剂排放端口136、137离开该冷却剂排放通路134。接着冷却剂进入该弧形开口128并且(如将更详细进行描述的)进入该切削镶片150。该弧形开口延伸约180度而与三个相邻的内部冷却剂通路相连通。
应该认识到,多种不同种类流体或冷却剂中的任何一种都适合于在该切削镶片中使用。广义地说,存在两个基本类别的流体或冷却剂,即,基于油的流体,包括纯矿物油(straight oil)和可溶性油;以及化学流体,这些化学流体包括合成的冷却剂和半合成的冷却剂。纯矿物油是由一种基础矿物油或石油构成并且经常包含极性润滑剂类,诸如脂肪类、植物油类、以及酯类,连同氯、硫、以及磷的极压添加剂类。可溶性油(还被称为乳状流体)是由石油或矿物油为基础与乳化剂和掺混剂组合而构成的。组合了乳化剂和掺混剂的石油和矿物油是可溶性油(还被称为可乳化的油)的基础组分。所列出的组分在其水混合物中的浓度通常是在30%-85%之间。通常皂类、润湿剂类、以及偶联剂类被用作乳化剂,并且它们的基本作用是减小表面张力。其结果是,它们可以产生流体的发泡趋势。另外,可溶性油可以包含油性剂(诸如酯)、极压添加剂类、提供储备碱度的烷醇胺类、杀生物剂(诸如,三嗪或噁唑烷酮)、消泡剂(诸如长链有机脂肪醇或盐)、腐蚀抑制剂、抗氧化剂等等。合成流体(化学流体)可以进一步分类为两个子组:真溶液和表面活性流体。真溶液流体主要由碱性无机和有机化合物构成,并且被配制为对水赋予腐蚀保护。化学的表面活性流体是由碱性无机和有机的腐蚀抑制剂组成,这些腐蚀抑制剂组合了阴离子、非离子型润湿剂以便提供润滑并且改进润湿能力。基于氯、硫、和磷的极压润滑剂连同更近期研发的聚合物物理极压试剂中的一些可以另外被结合在这种流体中。半合成流体(还被成为半化学品)在其浓缩物中包含了更低量的精炼基础油(5%-30%)。它们另外与乳化剂、连同30%-50%的水进行混合。因为它们包括合成油和可溶性油两种组分,所以展呈现了合成油和水可溶性油二者常见的特征特性。
该刀具夹持器本体116进一步包括一个抗转动对接部140,该抗转动对接部以一种径向向内的方式从该直立壁126延伸。该抗转动对接部140具有一个外围对接表面142。该外围对接表面142具有接合该切削镶片150的几何形状以防止该切削镶片150在位于凹座122中时转动。
参见附图的剩余部分,以下是对该切削镶片150的优选的具体实施例的描述(参见图8和9),该切削镶片适合于与这些夹持器中的任一个一起使用(即,铣刀本体42、夹持器80、以及拧上式刀具夹持器114)。切削镶片150用于从工件上形成切屑的材料去除,其中一个冷却剂源将冷却剂供应到该切削镶片上。该切削镶片150包括一个切削镶片本体151(参见图8),该切削镶片本体包括一个基底构件152和一个内芯构件154。如将在下文中更详细描述的,该基底构件152和该内芯构件154一起作用以形成该切削镶片本体151。如从以下讨论中将变得清楚的是,该基底构件和内芯构件可以被连接在一起以形成一个整体件或可以被压缩在一起从而维持其单独分开的并且独特的性质。
这些部件(即,该切削镶片150的基底构件152和内芯构件154)可以由适合用作切削镶片的多种材料中的一种制成。以下材料是对于切削镶片有用的示例性材料:工具钢类、烧结碳化物类、金属陶瓷类或陶瓷类。具体的材料和材料的组合取决于切削镶片的具体应用。诸位申请人考虑到该基底构件和该内芯构件可以由不同的材料制成。
关于工具钢类,以下专利文献披露了适合于用作切削镶片的工具钢:题为“高速钢”的美国专利号4,276,085、题为“超硬高速工具钢”的美国专利号4,880,461、以及题为“由烧结粉末生产的高速工具钢及其生产方法”的美国专利号5,252,119。关于烧结碳化物类,以下专利文献披露了适合于用作切削镶片的烧结碳化物:题为“含有锆和铌的烧结碳化物体及其制造方法”的美国专利申请公开号US2006/0171837A1、题为“优选粘合物富集的烧结碳化物体及其制造方法(PreferentiallyBinder Enriched Cemented Carbide Bodies and Method ofManufacture)”的美国再公告专利号34,180、以及题为“具有不分层的表面粘合物富集的AC多孔基体的涂覆切削镶片(Coated CuttingInsert with A C Porosity Substrate Having Non-Stratified SurfaceBinder Enrichment)”的美国专利号5,955,186。关于金属陶瓷类,以下专利文献披露了适合于用作切削镶片的金属陶瓷:题为“复合物及其生产过程”的美国专利号6,124,040,以及题为“具有Co-Ni-Fe粘合剂的金属陶瓷的切削镶片”的美国专利号6,010,283。关于陶瓷类,以下专利文献披露了适合于用作切削镶片的陶瓷:题为“氧化铝-氧化锆-碳化硅-氧化镁陶瓷切削刀具”的美国专利号5,024,976、题为“塞隆切削刀具组合物”的美国专利号4,880,755、题为“氮化硅陶瓷和由其制成的切削刀具”的美国专利号5,525,134、题为“由粗碳化硅晶须增强的陶瓷体及其制造方法”的美国专利号6,905,992、以及题为“含镱的塞隆及其制造方法”的美国专利号7,094,717。
参见该基底构件152,尤其是图4、4A和5中的基底构件152的展示,该基底构件152包括一个前刀面156和一个侧表面158。因为该内芯构件154装配在该基底构件52内以形成该切削镶片150,该基底构件152的侧表面158是该切削镶片150的侧表面。以一个类似的方式,由于该内芯构件154相对于该基底构件152的尺寸和位置确定,该基底构件152的前刀面156提供了该切削镶片150的操作性前刀面。
该前刀面156和该侧表面158的相交形成了一个切削刃160,在这个实施例中该切削刃是一个总体上圆形的切削刃。如下面将进行更详细描述的,该切削刃160呈现了有多个分立的切削位置。在这个实施例中,存在六个分立的切削位置161A至161F。这些分立的切削位置(161A-161F)是约60度间隔开的。另外,每个分立的切削位置(161A-161F)位于每对相邻的肋170之间的中间。
该基底构件152的前刀面156具有一个径向朝外的表面162,该径向朝外的表面是由该切削刃160径向朝内的并且围绕该前刀面156的整个圆周延伸。一个第一过渡表面164位于该径向朝外表面162的径向朝内的地方,并且一个第二过渡表面166位于该第一过渡表面164的径向朝内的地方。当切削镶片在径向向内的方向上移动时,第一和第二过渡表面各自朝该切削镶片的底部移动。该第二过渡表面166融合成或者一个通道168或一个肋170。
应认识到,这些表面(即,该径向朝外表面162、该第一过渡表面164以及该第二过渡表面166)可以展示多个不同的几何形状或表面构型的任一种。这些表面的目的是为了在切削刃160与基底构件152的内部部分(包括这些通道168和这些肋170)之间提供一种过渡。另外,一个特别特异性的几何形状可以有效增强该切削镶片的断屑特征。一个特别特异性的几何形状还可以有效增强通向该镶片-切屑界面的冷却剂递送,当冷却剂可以冲击在该切削镶片的这个区域上时。
参见图4A,这是图4的一个区段的放大,这些通道168各自具有一对相反的通道外围表面(即,通道外围表面172和通道外围表面174)。每个通道168进一步具有一个中央沟槽176。每个相邻肋170具有一个径向向内的屏障180和一个相反的径向向内的屏障181,这些屏障限定了通道168的侧向边界。这些肋170各自还具有一个外围接触表面182。
该基底构件152进一步限定一个中央内芯接收孔口186。该中央内芯接收孔口186接收该内芯构件154。以下是对该基底构件152和该内芯构件154的组装的讨论。
该基底构件152还具有一个侧表面158。该侧表面158具有一个与该前刀面156相邻的圆柱形侧表面部分200。该圆柱形侧表面部分200朝该底表面延伸了一个选定距离,在该个点处它过渡成为一个总体上截头圆锥形的表面部分(参见括号202)。
该总体上截头圆锥形的表面部分202呈现了正弦波形状的几何形状,其中存在多个正弦波形状的波谷或凹坑206。这些正弦波形状的波谷206各自具有一个相对侧208、另一个相对侧210以及一个弧形中间部分212。对每个正弦波形状的波谷206来说,圆周宽度从该基底构件152的顶部向底部增大。在这些正弦波形状的波谷206的每个之间具有多个正弦波形状的岛220。每个正弦波形状的岛220具有相反的侧边221、222以及一个弧形中间部分223。对每个正弦波形状的岛220来说,圆周宽度从该基底构件152的顶部向底部减小。
每个正弦波形状的波谷206限定了一个呈现弧形表面的凹陷。如以下将会讨论的,该正弦波形状的波谷206可以与一个抗转动对接部相协作,由此该对接部接合了该正弦波形状的波谷206的凹陷以防止该切削镶片150在位于夹持器的凹座中时转动。应认识到,该侧表面的几何形状不必呈现这些正弦波形状的凹坑。该侧表面可以采取其他几何形状,例如像没有凹坑或凹陷的平滑表面。
该基底构件152进一步具有一个底表面226。该底表面226呈现一个正弦波形状的圆周边缘228。该正弦波形状的圆周边缘228具有多个峰(230A至230F)以及多个波谷(232A至232F)。
该基底构件152的底表面226进一步包含多个凹口(238A至238F)以及多个台面(240A至240F)。这些凹口(238A至238F)和台面(240A至240F)限定了在该中央内芯接收孔口186的终止处该边缘的轮廓。
参照该内芯构件154的结构并且尤其是图6和7,该内芯构件154包括一个顶端244和一个底端246。该顶端244附近是一个总体上圆形的区段248并且该底端246附近是一个整体的大致截头圆锥形的区段250,该截头圆锥形的区段经过一个弧形过渡区251从该总体上圆形的区段248延伸。在该顶端244处存在一个径向外部顶表面252,该径向外部顶表面具有一个圆周外边缘254。一个径向内边缘256位于该径向外部顶表面252的径向向内的地方。
参照该整体的大致截头圆锥形的区段250的内表面,在朝该底端246的方向上移动,存在一个内部过渡表面258,该内部过渡表面融合成一个内部圆柱形表面262。参照该整体的大致截头圆锥形的区段250的外表面,存在一个弧形外表面264和一个截头圆锥形外表面266。在该底端246处存在一个底部圆柱形表面268,该底部圆柱形表面具有一个径向外部圆周边缘270。
如从以下描述中将变得清楚的是,该切削镶片本体151包括在该基底构件152与该内芯构件154之间形成的多个独特的内部冷却剂通路300(参见图14)。如更详细描述的,当附接到夹持器的凹座上时,一对相邻的独特的内部冷却剂通路300对应于这些分立切削位置中的每个。
为了形成该完整的切削镶片150(例如像图8所展示的),该基底构件152和该内芯构件154连接在一起。图8A展示了该内芯构件154是与该基底构件152分解离开并且与之对齐的。该基底构件152的中央内芯接收孔口186接收了该内芯构件154,因此该内芯构件154的外表面接触到了该基底构件152的选定区域。更确切而言,该弧形外表面264和该截头圆锥形外表面266的这些部分接触了这些肋168中每个的弧形接触表面182。在附图中,该接触表面182被显示为交叉影线。
在该基底构件152与该内芯构件154之间的这些接触点是非常牢固的。图10和图15中示出了在该基底构件152与该内芯构件154之间的这种非常牢固的接触。该接触程度是足够牢固的,在这些接触位置处是不漏流体的。该接触程度是足够牢固的而使得这些部件在使用过程中不分开。
该基底构件与该内芯构件之间的接触可以通过将这些部件实际连接在一起而实现。可以通过多种方式中的任一种来实现该基底构件152和该内芯构件154的连接。例如,像共烧结、硬钎焊和/或胶粘等技术是适合的。具体的技术可以是特别适用于某些材料的。例如,共烧结可能适用于以下情况:其中该基底构件和该内芯构件是相同的材料(例如,碳化钨-钴材料)。胶粘可能适用于以下情况:其中用于该基底构件和该内芯构件的材料是不同的(例如,钢质内芯构件和碳化钨-钴基底构件)。还可以通过将这些部件压缩在一起而同时仍然维持它们彼此分开并且不同,来实现这种接触。例如,该切削镶片可以被牢固地拧到该夹持器上,由于该切削镶片与该夹持器之间的非常紧密的连接,由此在该基底构件与该内芯构件之间具有非常强的表面对表面的接触。当这些部件通过将该切削镶片紧固到该夹持器上而压缩在一起时,这些部件可以在将该切削镶片从该夹持器上拆下后被分开。
用于这些部件的具体材料的选择取决于该切削镶片的特定应用。这些部件使用陶瓷-陶瓷或碳化物-碳化物或钢-碳化物的组合为该切削镶片提供了各种材料选择。通过这样做,该切削镶片具有广泛的材料选择特征,该特征从材料角度来说允许该切削镶片的最佳定制。
如明显的是,这些部件并且因此该切削镶片呈现圆形的几何形状。通过使用圆形的几何形状,多个部件(例如,基底和内芯)的组装不需要转位就可完成。不存在转位或特殊对齐减少了制造成本并且与需要特殊对齐的部件相比使得组装更容易。对该内芯构件来说尤其是这种情况。该内芯构件具有总体上圆柱形/圆锥形的几何形状。它没有在组装到基底上时需要特殊对齐或定向的外部特征。因此,该内芯到基底上的组装与每个部件具有复杂几何特征的这样多个部件的组装相比是容易的并且廉价的。
如以上所提到的,该切削镶片150具有多个独特的内部冷却剂通路300。以下对一个内部冷却剂通路300的说明足够用于说明所有此类内部冷却剂通路300。
关于这些内部冷却剂通路300中的每个,在该基底构件152上和该内芯构件154上的多个选定表面限定了该内部冷却剂通路300的边界。更具体而言,该基底构件152的这些选定表面中的一些是限定了该通道168(即,该通道外围表面172、174以及该中央沟槽176)的这些表面。该基底构件152的其他选定表面包括一个肋170的径向向内屏障178以及一个相邻肋170的径向向内屏障180。关于该内芯构件154,其外表面有助于限定该内部冷却剂通路300。
该内部冷却剂通路300具有一个内部冷却剂通路排放口302和一个内部冷却剂通路入口304。如明显的是,冷却剂穿过该内部冷却剂通路入口304进入该内部冷却剂通路300、前行穿过该内部冷却剂通路300并且接着经由该内部冷却剂通路排放口302离开。在离开该内部冷却剂通路300时,冷却剂朝与该工件接合的分立的切削位置喷出。
图14是该切削镶片150的顶视图,在该切削镶片150的优选具体实施例中,该切削镶片对于讨论该内部冷却剂通路300、尤其是该内部冷却剂通路300的几何形状提供了一个参考点。图14B是图14的切削镶片150沿图14的截面线14B-14B截取的截面视图。图14A是图14B的圆14A中的区段的放大视图,示出了内部冷却剂通路300。如图14B所示出的,截面视图图15、15A、16、16A、17以及18是以总体上垂直于该冷却剂流动的大致方向的取向来截取的。该截面积可以被视为是该冷却剂在沿着该内部冷却剂通路的特定位置处的流动面积。
在这个优选的具体实施例中,明显的是,该内部冷却剂通路300的冷却剂流动截面积的几何形状沿着该内部冷却剂通路300的轴向长度(即,该轴向冷却剂通路长度)而改变。另外,应认识到,该冷却剂的流动截面积可以改变以在该镶片-切屑界面处实现特定的希望的流动构型或喷射模式。在这个特定的实施例中,该喷射模式具有连续性以便在该分立切削位置的附近呈现连续的冷却剂锥体。在这个方面,图20以示意性的形式展示了在材料去除操作过程中,当启用两个相邻的内部冷却剂通路(即,与该冷却剂源相连通)时,该冷却剂的喷射模式(箭头表示为“CF”)。
下表I列出了对于该切削镶片的一个具体实施例而言,通过图14B中的截面15-15至18-18示出的这些位置处该冷却剂的流动区域。这个表中的这些特定值仅仅是对于一个优选的具体实施例而言并且不打算限制本发明的范围,本发明的范围是如所附的权利要求所限定的。表I还提供了每个截面距该内部冷却剂通路入口304的距离。参考字母“W”、“X”、“Y”以及“Z”对应于表I中指出的这些截面的位置。更具体而言,距离“W”、“X”、“Y”以及“Z”是截面线穿过该内部冷却剂通路300的径向向内表面时的位置。
表I
内部冷却剂流动通路中的冷却剂流动面积值
基于来自表I的数据,该冷却剂通路入口面积是基本上与该冷却剂通路排放口面积相同的,该冷却剂流动面积沿着该轴向冷却剂通路长度改变并且该冷却剂通路入口小于该冷却剂端口面积。关于后一个特征,在该切削镶片的这个优选的具体实施例中,与之相连通的该冷却剂端口具有一个等于7.06平方毫米的冷却剂端口面积。
参见图15A和16A,该内部冷却剂通路的截面可以由一个弧形的径向向内表面600、一对侧边602、604(在总体上径向向外的方向上移动)以及一对收敛式的径向向外表面606、608(在顶点610处彼此连接)所限定。从图15A与图16A的冷却剂流动面积之间的比较中清楚的是,内部冷却剂通路300的冷却剂流动面积从该内部冷却剂通路入口304到获取截面16-16的这个点增大了。该弧形的径向向内表面600在一定程度上变宽,如同这对在顶点610处彼此连接的收敛式径向向外表面606、608的长度那样。这对侧边602、604(在总体上径向向外的方向上移动)在该内部冷却剂通路300的面积中在某种程度上维持恒定。由于该弧形的径向向内表面600的宽度增大,出现了该冷却剂流动面积的增大,并且因此这对在顶点610处彼此连接的收敛式径向向外表面606、608的尺寸增大。
该冷却剂流动面积从截面16-16和截面17-17的点开始在一个较小程度上增大。在该内部冷却剂通路300中由截面16-16和17-17所示的这些点处的冷却剂流动面积之间的比较显示了该内部冷却剂通路的进一步变宽。如图18所示出的冷却剂流动面积代表了该内部冷却剂通路排放口302的冷却剂流动面积。明显的是总体上,当内部冷却剂通路从入口移动到该排放口时,该内部冷却剂通路存在横向膨胀和径向减小。
图15A代表该内部冷却剂通路入口304的几何形状。图18代表该内部冷却剂通路排放口302的几何形状。这些几何形状的比较显示,该内部冷却剂通路入口304的几何形状不同于该内部冷却剂通路排放口302的几何形状。即使该冷却剂通路入口面积基本上与该冷却剂通路排放口面积是相同的,情况也是如此。
参照图19和19A,在操作中,该切削镶片被固定在夹持器(例如,该铣刀40)的凹座中。在类似铣刀40的夹持器中,该切削镶片150通过一个螺钉被维持在该凹座中,该螺钉穿过该切削镶片并且进入该凹座的螺纹孔口中。为了将该切削镶片固定在该凹座中,该切削镶片具有一种取向使得该抗转动对接部70接合该切削镶片的侧表面。在这方面,该外围对接边缘72呈现的几何形状对应于该正弦波形状的波谷206的几何形状。这种接合创造了一种对接,这种对接限制了该切削镶片在位于该凹座中时的转动移动。
为了执行切削(即,材料去除),该切削镶片150处于一种状态,其中的该多个分立切削位置中的选定的一个接合了该工件。图19A中的箭头“DCL1”大致示出了该选定的分立切削位置。当处于这种状态时,相应的这对独特的内部冷却剂通路300A和300B与该弧形孔口通过冷却剂通路入口304A和304B相连通,这些冷却剂通路入口进而与冷却剂源通过冷却剂端口相连通。
参照图19A,该切削镶片与该凹座之间的相对定位显示,该弧形孔口是与这对相邻的内部冷却剂通路入口304A和304B处于流体连通的。认识到,来自该冷却剂源的冷却剂同时流进这两个内部冷却剂通路300A和300B,由此内部冷却剂通路300A和300B可以被认为被启用了。应该理解的是,该凹座可以包括一个弧形孔口(或类似特征),该孔口允许三个一组的内部冷却剂通路同时与该冷却剂源相连通。
参见图21,如人们可以认识到的,该冷却剂沿着限定了该内部冷却剂通路300的这些表面行进。当该冷却剂沿着该内芯的弧形表面行进时,该冷却剂朝该内部冷却剂通路排放口302在一个径向向外的方向上前进。因此当冷却剂离开该内部冷却剂通路排放口302时,该冷却剂在该切削刃处流动。通过在一个径向向外的方向上流动,该冷却剂在与该工件接合的切削刃上更好地起到泛流的作用。该冷却剂喷射模式示出了一个分散角DA1,该角度是相对于这个平行于该切削镶片的前刀面的轴线的这个角度。应当存在以下认识:该分散角的范围可以在约10度与约60度之间。回顾图13显示了相同的特征,即,当该冷却剂离开该内部冷却剂通路排放口时,该冷却剂发生分散。
因为该内部冷却剂通路的几何形状的性质,冷却剂的分散导致了连续的冷却剂喷射。图20是代表这些这种连续冷却剂喷射的一个示意图。该连续的冷却剂喷射确保了在该分立切削位置处该镶片-切屑界面经历了充分的冷却剂泛流并且因此经历了充分的冷却剂造成的冷却。如上文中所提到的,由于将足够的冷却剂递送至该镶片-切屑界面而存在许多优势。
一旦该分立切削位置已经磨损到必须改变的一个点,操作员可以将该切削镶片转位至该下一个切削位置。图19B示出了该下一个切削位置。图19B中的箭头“DCL2”大致示出了下一个选定的分立切削位置。当处于这个新位置时,相应的这对独特的内部冷却剂通路(300B和300C)经由这些冷却剂通路入口304B和304C与该冷却剂源相连通以便将冷却剂递送至该切削镶片150的选定的分立切削位置处。因此,冷却剂被供应至对应于这个新分立切削位置的镶片-切屑界面。
将测试结果进行处理以比较本发明的(贯通冷却剂)切削镶片的一个具体实施例与由美国宾夕法尼亚州拉特罗布市的肯纳金属有限公司(Kennametal Inc.of Latrobe,Pennsylvania15650)制作并且出售的一种商业切削镶片(标准的切削镶片)。这两个切削镶片均是由相同等级的烧结碳化(钴)钨、相同的镶片样式(除了本发明切削镶片的贯通冷却剂特征)和相同的边缘制品(edge preparation)而制成的,其中这些切削镶片(包括该边缘制品在内)的ISO命名是RCGX64SFG。在下表II中以该切削镶片磨损至下一个点之前的道次数目列出了试验结果,其中失效判据是0.015英寸的最大侧面磨损亦或0.030英寸的最大前刀面锛刃(chip),以先发生者为准。
表格II
来自切削测试的测试结果(道次数目)
以下列出了其他测试参数。工件材料:Ti6Al4V。镶片边缘样式=圆形的,其中iC=0.750英寸;刀具直径是3.00英寸;每个刀具的镶片数量为一个并且该道次长度为12英寸。切削速度是Vc=150英尺/分钟;RPM=202;真实切屑荷载=0.006英寸/齿;计划切屑荷载=0.010英寸/齿;轴向切割深度=0.15英寸;径向切割深度=2.000英寸;进给速率=2.020英寸/分钟。机器是Mazak FJV;该冷却剂是湿的;冷却剂类型是[Syntilo是英国威尔特郡的嘉实多有限公司(Castrol Limited,Wiltshire England)的注册商标];冷却剂压力=1000psi;浓度=12.0%;并且MMR(平方英寸/分钟)=0.606。
如从这些测试结果中明显的是,本发明的切削镶片在商业切削镶片基础上经历了显著改善。更换之前的道次数目难免从4.33的平均值增大至11.33的平均值。这是道次数目的约261%的增大,大于250%。
易于了解的是,本切削镶片和切削组件向该铣削镶片与该工件之间的界面(即,镶片-切屑界面,它是在工件上产生切屑的位置)提供了改进的冷却剂递送。通过这样做,本切削镶片和切削组件向镶片-切屑界面处提供了增强的冷却剂递送,从而在镶片-切屑界面处产生增强的润滑作用。在该镶片-切屑界面处的增强的润滑作用的结果是降低了切屑粘在该切削镶片上的趋势以及更好地从该界面附近排出切屑,其结果是降低了再次切削切屑的可能性。
本切削镶片和切削组件获得了影响被递送至该镶片-切屑界面上的冷却剂范围的因素。例如,将该冷却剂传递至该切削镶片的结构尺寸可以是被供应至切削镶片上的冷却剂范围的一个限制因素。本切削镶片和切削组件提供了等于或大于该切削镶片中的入口的供应孔洞(冷却剂端口),以便最大化通向切削镶片的冷却剂流动。本切削镶片和切削组件提供了一种安排,其中的两个或更多冷却剂通道将冷却剂传递至一个单个的分立切削位置。本切削镶片和切削组件提供了不规则的冷却剂通道以及该切削镶片中可变面积的入口和排放口,这允许了对冷却剂递送的定制。通过这样做,可以提供一个范围的冷却剂转向角度,该转向角度的范围可以在约10度与约60度之间。
本切削镶片和切削组件提供了制造优势和性能优势。使用多个零件可以是有利的,这些零件一起形成了该切削镶片。例如,在一些情况下,由一个基底(提供切削刃)以及一个内芯形成的切削镶片可以得到增强的寿命,因为仅在达到该可用工具的寿命终点之后经需要更换该基底。在这样一种安排中,该内芯是可拆卸地连接到该基底上(或与之一起起作用),由此当该基底磨坏时该内芯被再使用。该基底和内芯可以通过共烧结、硬钎焊和/或胶粘而连接在一起。另外,该基底和内芯可以紧密压缩在彼此上而仍维持其独立和独特的特性。另外,为了增强性能,该基底和内芯可以是来自相同的或不同的材料,这取决于具体应用。
当该切削镶片的优选具体实施例在一个或多个位置处呈现圆形的几何形状时,可以存在某些优势。例如,当该切削镶片在组装多个部件的位置处具有圆形的几何形状时,多个部件(例如,基底和内芯)的组装不需要转位。当该切削镶片在该切削刃处是圆形的,圆形的切削镶片是不带手柄的,所以它可以在左边、右边并且中立地使用。在仿形车削中,切削镶片的高达50%可以用作该切削刃。
该切削镶片还可用于接合抗转动特征。
参见图22,存在一个切削镶片-垫片-夹持器组件,该组件具有总体的命名700。切削镶片-垫片-夹持器组件700包括一个切削镶片(就像之前所描述的切削镶片150)、一个垫片704、一个夹持器本体706以及一个固位件(螺纹螺钉)702。
该夹持器本体706(具有纵向轴线A-A)具有一个轴向前端708和一个轴向后端710。该夹持器本体706具有一个与其前端708相邻的头部(括号712)以及一个与其后端710相邻的柄部(括号714)。该夹持器本体706进一步包括一个顶表面716和一个底表面718以及相反的侧表面728、730。该夹持器本体706进一步包括在该轴向前端708处一个座表面732。该座表面732是总体上平坦的并且具有总体上圆形的几何形状。该夹持器本体706进一步具有一个半圆形外围直立壁734,该半圆形外围直立壁从该座表面732开始在一个向上方向上(即,朝该顶表面716)延伸。如将变得清楚的是,该直立壁734在切削镶片150和垫片704被组装在一起时为其提供支撑作用。该直立壁734具有一个远离该壁734延伸的凸起735。参见图23。
夹持器本体706是具有方形柄的长形夹持器。应当存在以下认识:多种夹持器中的任何一种都适合用于与该切削镶片-垫片组件一起使用。此类夹持器可以具有不同的几何形状,除了包括该座表面和该直立壁在内的入座区域会与该方形柄夹持器706是相同的。
图23展示了处于一个分解状态下的切削镶片-垫片-夹持器本体组件700,其中这些部件(即,该固位件702、该切削镶片150以及该垫片704)是与该座表面732沿着轴线B-B分解开的。垫片704相对于该座表面732中的冷却剂入口(凹窝区段752)的相对定向影响着该冷却剂穿过该垫片704并且进入该切削镶片150的流动。图23示出了带有第一侧表面780的垫片704,该第一侧表面面向该切削镶片150的底表面。如将在以下进行更详细描述的,当该垫片704处于第一状态中时,该第一侧表面780接触了该切削镶片150的底表面,由此该第一开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供了第一水平的冷却剂传递。
图24展示了处于一个分解状态下的切削镶片-垫片-夹持器本体组件700,其中这些部件(即,该固位件、该切削镶片以及该垫片)是与该座表面732沿着轴线B’-B’被分解开的。如以上所提到的,垫片相对于该座表面732中的冷却剂入口(凹窝区段752)的相对定向影响着该冷却剂穿过该垫片704并且进入该切削镶片150的流动。图24示出了带有第二侧表面782的垫片704,该第二侧表面面向该切削镶片150的底表面。如将在以下进行更详细描的述,当该垫片704处于该第二状态中时,该第二侧表面782接触了该切削镶片150的底表面,由此该第二开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供了第二水平的冷却剂传递。
应当存在以下认识:当这些部件处于一种组装状态时,该垫片704的带凹坑的边缘表面(或具有凹口的垫片边缘表面)接合该凸起735。此种接合对该垫片704以及该切削镶片150提供了抗转动特征。该切削镶片150经由对应的凹坑206接合该凸起。
图图25和26展示了该夹持器本体706,其中该固位件702附接至其上。这些附图(即,图25和图26)中不存在垫片704和切削镶片150。
该夹持器本体706包括总体上表示为740的一个内部冷却剂通路。该内部冷却剂通路740具有一个入口742和一个出口744。螺纹端口区段746与该入口742相邻。该内部冷却剂通路740还包括一个与该螺纹端口区段746相连通的倾斜的通路区段750。该内部冷却剂通路740进一步具有一个与倾斜通路区段750相连通的凹窝区段752。凹窝区段752具有一个总体上圆形的圆周边缘754。该凹窝区段752具有一个直径“AA”,该直径延伸穿过该圆周边缘754上的相反点之间的中心。该夹持器本体706进一步包括一个螺纹孔758,其中该螺纹孔的入口760是在该凹窝区段752的底部。该螺纹孔758具有一个终端762。
该组件700进一步包括一个总体表示为766的螺纹固位件,该螺纹固位件具有一个头部768和一个螺纹柄770。一个螺纹孔758螺纹式地接收了该螺纹柄770。本领域技术人员已知,该螺纹固位件766牢固地将该切削镶片150和该垫片704附接到该夹持器本体706上。该螺纹孔770具有一个直径“BB”。该凹窝区段752的圆周边缘754与该螺纹柄770之间的空隙772具有一个尺寸“CC”。如将在以下描述的,该冷却剂行进该内部冷却剂通路740,由此冷却剂经由该空隙772所提供的开口离开该内部冷却剂通路740。
参见图27和图28,该垫片704具有相反的侧表面(即一个第一侧表面780(参见图27)以及一个第二侧表面782(参见图28))。如从以下描述中将变得清楚的是,当组装而使得该第一侧表面780接触该切削镶片150时,存在第一水平的穿过该垫片704至切削镶片150的冷却剂流动。当组装而使得该第二侧表面782接触该切削镶片150时,存在第二水平的穿过该垫片704至切削镶片150的冷却剂流动。
该垫片704具有一个外围边缘786,该外围边缘具有在该第一侧表面780上的倾斜部分787。该外围边缘786限定了一个第一弧形凹口(或凹坑)788、一个第二弧形凹口(或凹坑)790、以及一个第三弧形凹口(或凹坑)792。一个第一弧形边缘区段794位于该第一弧形凹口788与该第二弧形凹口790之间而将其分开。一个第二弧形边缘区段796位于该第二弧形凹口790与该第三弧形凹口792之间而将其分开。一个第三弧形边缘区段798位于该第三弧形凹口792与该第一弧形凹口788之间而将其分开。该第一弧形凹口788和该第二弧形凹口790是以角度“DD”间隔开的,该角度是围绕该垫片704的外围边缘786近似为九十度。该第二弧形凹口790和该第三弧形凹口792是以角度“EE”间隔开的,该角度是围绕该垫片704的外围边缘786近似为一百八十度。该第三弧形凹口792和该第一弧形凹口788是以角度“FF”间隔开的,该角度是围绕该垫片704的外围边缘786近似为九十度。这些角度测量是从这些弧形凹口的中心获取的。
该垫片704包括一个空腔800,该空腔穿过该第一侧表面780与该第二侧表面782之间。该空腔800限定了在该第一侧表面780中的一个第一开口802。该第一开口802具有连接到一对相对的收敛式表面806、808上的一个弧形表面804。接着这些收敛式表面806、808连接至一个圆形表面812上。该弧形表面804、这些收敛式表面806、808以及该圆形表面812限定了在该第一侧表面780中的第一开口802。
该空腔800限定了在该第二表面782中的一个第二开口818。该第二开口818具有一个连接到相反的直径表面822、824上的半圆形表面820。直径表面822、824是以角度“HH”分开布置的,该角度等于约一百八十度。这些直径表面822、824连接至一个半圆形表面826上。该半圆形表面820、这些相反的直径表面822、824、以及该半圆形表面826限定了该第二开口818。
本质上,该第一开口802和该第二开口818是共同延伸的,除了这些屏障830、840(参见图28)。一个屏障830具有一个弧形收敛式边缘832以及收敛式表面808。另一个屏障840具有一个收敛式边缘842以及收敛式表面806。收敛式表面806和808是以角度“GG”间隔开的,该角度等于约90度。
如以上所提到的,当处于组装状态时,其中该第一侧表面780接触该切削镶片150时,存在第一水平的穿过该垫片704至切削镶片150的冷却剂流动。在车削应用中以及端面加工应用中出现了以下安排:其中该垫片704的第一侧表面780接触该切削镶片150的底表面。然而,如以下将变得清楚的是,该垫片的取向对这两个操作是不同的。
参照图33至图33B,在车削操作中,该切削镶片150的向前区域接合了该工件900。这在图33中示出。因此,需要将冷却剂流供应到切削镶片的向前区域。该垫片704相对于该切削镶片150的取向导致冷却剂流进这两个向前的独特的内部冷却剂通路300中,这进而造成了冷却剂喷射至该切削镶片150的向前区域。冷却剂至该切削镶片的流动是处于第一冷却剂流动水平。
更具体而言,在该车削应用中,该切削镶片150的底表面牢固地靠在该垫片704的第一侧表面780上并且紧密地抵靠其拉动。图33A示出了这种关系,如同图33B以示意图的形式所示那样。在图33B中,为了更好的认识这种关系,可以围绕轴线33B-33B在一个远离纸面的方向上将切削镶片150转动至该切削镶片150位于该垫片704的第一侧表面780上的地方。
在操作中,冷却剂经由该螺纹固位件柄部770与该凹窝区段752的圆周边缘754之间的空隙772离开该内部冷却剂通路740。接着冷却剂穿过在该第二侧表面782所限定的第二开口818而流进该垫片704的空腔800。一些冷却剂直接前进到该第一开口802并且一些冷却剂冲击到这些屏障830、840上并且接着穿过该第一开口802。穿过该第一开口802离开(参见图33B中的箭头U)的冷却剂流进两个相邻的内部冷却剂通路入口304并且穿过独特的内部冷却剂通路300,由此该冷却剂经由每个通路300的内部冷却剂通路排放口302朝该切削位置喷射(参见图33A中的箭头V)。因为两个独特的内部冷却剂通路300接收了冷却剂,到该切削镶片150的冷却剂的量是第一水平的冷却剂流动。在此,该冷却剂喷射是在该夹持器的纵向轴线的大致方向上。
参照图34至图34B,作为另一个实例,在端面加工操作中,该切削镶片150的被接合的侧面区域接合了工件902。这在图34中示出。因此,需要将冷却剂流供应到该切削镶片的被接合的侧面区域。该垫片704相对于该切削镶片150的取向导致冷却剂流进这两个对应的侧面的独特内部冷却剂通路300,这进而造成了冷却剂喷射至该切削镶片150的被接合区域中。冷却剂到该切削镶片的流动是处于第一冷却剂流动水平。正如人们可以认识到的,该垫片的仅仅重新定向就导致了该冷却剂在该切削镶片的不同位置处喷射。
更具体而言,在该端面加工应用中,该切削镶片150的底表面牢固地靠在该垫片704的第一侧表面780上并且紧密地抵靠其拉动。图34A示出了这种关系,如同图34B以示意形式所示那样。在图34B中,为了更好的了解这种关系,可以围绕轴线34B-34B在远离纸面的方向上(看着纸面时在左边)将该切削镶片150转动至该切削镶片150是位于该垫片704的第一侧表面780上的地方。
在该端面加工操作中,该冷却剂的大致流动类似于在车削操作那样。冷却剂经由该螺纹固位件柄部770与该凹窝区段752的圆周边缘754之间的空隙772离开该内部冷却剂通路740。接着冷却剂穿过在该第二侧表面782中所限定的第二开口818流进该空腔800。一些冷却剂直接前行到该第一开口802并且一些冷却剂冲击到这些屏障830、840上并且接着流动穿过该第一开口802。穿过该第一开口802离开(参见图34B中的箭头W)的冷却剂流进两个相邻的内部冷却剂通路入口304并且穿过独特的内部冷却剂通路300,由此该冷却剂经由每个通路300的内部冷却剂通路排放口302朝该切削位置喷射(参见图34A中的箭头X)。因为两个独特的内部冷却剂通路300接收了冷却剂,到该切削镶片150的冷却剂的量是第一水平的冷却剂流动。在此,该冷却剂喷射是在距该夹持器的纵向轴线约九十度的方向上。
同样如以上所提到的,当处于组装状态时,其中该第二侧表面782接触该切削镶片150时,存在第二水平的穿过该垫片704至切削镶片150的冷却剂流动。在仿形切削应用中出现了以下安排:其中该垫片704的第二侧表面782接触该切削镶片150的底表面。
参照图35至图35B,在仿形切削操作中,该切削镶片150的向前区域接合了该工件。因此,需要将冷却剂流供应到切削镶片的向前区域。该垫片704相对于该切削镶片150的定向导致了冷却剂流进向前的四个独特的内部冷却剂通路300,这进而造成了冷却剂喷射至该切削镶片150的向前区域以及侧边上。到该切削镶片的冷却剂流动是处于第二冷却剂流动水平。正如人们可以认识到的,通过仅仅将该垫片翻转(flipping)至一个不同的侧面而接触该切削镶片,冷却剂流体的体积是不同的并且因此可以适应一个不同种类的形成切屑的材料去除操作。
在仿形切削应用中,该切削镶片150的底表面牢固地靠在该垫片704的第二侧表面782上并且紧密地抵靠其拉动。更具体而言,在该仿形切削应用中,该切削镶片150的底表面牢固地靠在该垫片704的第二侧表面782上并且紧密地抵靠其拉动。图35A示出了这种关系,如同图35B以示意形式所示那样。在图35B中,为了更好的认识这种关系,人们可以围绕轴线35B-35B在一个远离纸面的方向上将切削镶片150转动至该切削镶片150是位于该垫片704的第二侧表面782上的方向上。
冷却剂经由该螺纹固位件柄部770与该凹窝区段752的圆周边缘754之间的空隙772离开该内部冷却剂通路740。接着该冷却剂穿过该第一开口802流进该空腔800。一些冷却剂直接前行到该第二开口818并且一些冷却剂冲击到这些屏障830、840上并且接着穿过该第二开口818。穿过该第二开口818离开(参见图35B中的箭头Y)的冷却剂穿入四个相邻的内部冷却剂通路入口304并且穿过独特的内部冷却剂通路300,由此该冷却剂经由每个通路300的内部冷却剂通路排放口302朝该切削位置喷射(参见图35A中的箭头Z)。因为四个独特的内部冷却剂通路300接收了冷却剂,到该切削镶片150的冷却剂的量是第二水平的冷却剂流动。
在该典型的形成切屑的材料去除操作中,不论有多少内部冷却剂通路740是与该冷却剂供应相连通的,流出该内部冷却剂通路740的冷却剂的量是大于供应给该切削镶片150而言足够的量。这意味着该供应至四个独特的内部冷却剂通路300的第二水平的冷却剂流动是大于供应至两个独特的内部冷却剂通路300的第一水平的冷却剂流动。
明显的是,该切削镶片-垫片-夹持器本体组件700提供了一种可以适应不同的形成切屑的材料去除操作的结构。通过仅仅将该垫片相对于该切削镶片和该座表面中的冷却剂入口进行定向,该冷却剂以一个特定模式流动以适应特定的对应的形成切屑的材料去除操作。
参见图31和图32,存在垫片的第二实施例(总体命名为850)。该垫片850与切削镶片150一起以总体上类似于垫片704的操作的方式起作用。
垫片850具有一个第一侧表面852(参见图31)以及一个第二侧表面854(参见图32)。垫片850具有一个外围边缘860,该外围边缘包括一个第一弧形凹口(或凹坑)862、一个第二弧形凹口(或凹坑)864、以及一个第三弧形凹口(或凹坑)866。弧形边缘部分分开了这些弧形凹口。更具体而言,第一弧形边缘区段868分开了该第一和第二弧形凹口(862、864)。该第二弧形边缘区段870分开了该第二和第二弧形凹口(864、866)。该第三弧形边缘区段872分开了该第三和第一弧形凹口(866、862)。
该垫片850包含一个几何形状是总体上圆柱形的中央开口878。该垫片850进一步包括一个弧形开口880,该开口是从中央孔口878径向地朝外。向该第一侧表面名852开放的弧形开口880具有相反的弧形表面884和886以及相反的径向边缘888、890。该弧形开口880围绕该垫片850的外围边缘延伸了约九十度。
该弧形开口880贯穿至该垫片850的第二侧表面854。向该垫片850的第二侧表面854开放的这个开口包括该弧形开口880、以及延伸经过这些相反的径向末端888、890的弧形切出口(894、896)。该弧形开口880和这些弧形切出口(894、896)的组合围绕该垫片850的外围边缘延伸了约一百八十度。
参见图32A,人们可以认识到,该垫片850的第二实施例的操作是总体上是沿着垫片704的第一实施例的操作线。该凹窝区段752的最大直径“AA”是足够大的而能环绕该弧形开口880(或与之相连通)。该弧形开口880是经由包括该凹窝区段752在内的内部冷却剂通路740而与该冷却剂源处于流体连通的。由此,冷却剂流进并且穿过该弧形开口880而进入该切削镶片150的内部冷却剂通路。
在此指明的这些专利以及其他文献均通过引用特此结合在此。通过考虑本说明书或通过实施在此披露的发明,本发明的其他实施例对于本领域技术人员将是清楚的。本说明书和这些实例旨在仅是说明性的而无意限制本发明的范围。本发明的真正的范围和精神由以下的权利要求表明。
Claims (18)
1.一种用于与包含多个冷却剂入口的切削镶片一起使用的垫片,其中冷却剂进入该垫片中并且传入该切削镶片中,该垫片包括:
具有一个第一侧表面和一个第二侧表面的一个垫片本体;
该垫片本体包含一个空腔,该空腔限定了在该第一侧表面中的一个第一开口以及在该第二侧表面中的一个第二开口,并且其中该第一开口向该切削镶片提供第一水平的冷却剂传递,并且该第二开口向该切削镶片提供第二水平的冷却剂传递。
2.根据权利要求1所述的垫片,其中,该第一开口与第一数量的冷却剂入口连通,并且该第二开口与第二数量的冷却剂入口连通,并且该第二数量的冷却剂入口多于该第一数量的冷却剂入口。
3.根据权利要求1所述的垫片,其中,该第二水平的冷却剂传递大于该第一水平的冷却剂传递。
4.根据权利要求1所述的垫片,其中,该垫片本体具有一个总体上圆形的外围边缘,并且该第一开口包括围绕该外围边缘延伸了第一角度的一个第一弧形开口部分、以及围绕该外围边缘延伸了第二角度的一个第二弧形开口部分,并且该第二弧形角度是大于该第一弧形角度的。
5.根据权利要求4所述的垫片,其中,该第一弧形角度是等于九十度,并且该第二弧形角度是等于一百八十度。
6.一种切削镶片-垫片组件,包括:
具有一个底表面的一个切削镶片,该切削镶片包含多个内部冷却剂通路,其中每个内部冷却剂通路具有在该切削镶片的底表面中的一个冷却剂入口;
具有一个第一侧表面和一个第二侧表面的一个垫片;
该垫片包含与冷却剂管道连通的一个空腔,冷却剂进入该空腔中并且从该空腔传入切削镶片中;
该空腔限定了在该第一侧表面中的一个第一开口以及在该第二侧表面中的一个第二开口;
当该垫片处于一种第一状态中时,该第一侧表面接触该切削镶片的底表面,该第一开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第一水平的冷却剂传递;并且
当该垫片处于一种第二状态中时,该第二侧表面接触该切削镶片的底表面,该第二开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第二水平的冷却剂传递。
7.根据权利要求6所述的切削镶片-垫片组件,其中,当该垫片处于该第一状态中时,该第一开口与第一数量的内部冷却剂通路连通,并且当该垫片处于该第二状态中时,该第二开口与第二数量的内部冷却剂通路连通;并且该第二数量的内部冷却剂通路多于该第一数量的内部冷却剂通路。
8.根据权利要求6所述的切削镶片-垫片组件,其中,该第二水平的冷却剂传递大于该第一水平的冷却剂传递。
9.根据权利要求6所述的切削镶片-垫片组件,其中,该切削镶片包括一个金属切削镶片本体,该本体包括具有至少一个分立切削位置的一个切削刃,其中该内部冷却剂通路与该分立切削位置连通;该冷却剂通路入口限定了一个冷却剂通路入口截面积,一个冷却剂通路排放口限定了一个冷却剂通路排放口截面积以及一个轴向冷却剂通路长度;该独特的内部冷却剂通路限定了沿着其轴向冷却剂通路长度的一个冷却剂流动截面积;该冷却剂通路入口截面积与该冷却剂通路排放口截面积基本上相同;并且该冷却剂流动截面积的几何形状沿着该轴向冷却剂通路长度而改变。
10.根据权利要求9所述的切削镶片-垫片组件,其中,该冷却剂通路入口截面积的几何形状不同于该冷却剂通路排放口截面积的几何形状。
11.一种切削镶片-垫片-夹持器组件,其中该夹持器是与一个冷却剂源连通的,该组件包括:
具有一个座的一个夹持器,该夹持器进一步包含在该座中具有一个出口的一个冷却剂管道;
具有一个底表面的一个切削镶片,该切削镶片包含多个内部冷却剂通路,其中每个内部冷却剂通路具有在该切削镶片的底表面中的一个入口;
具有一个第一侧表面和一个第二侧表面的一个垫片;
该垫片包含与该冷却剂管道连通的一个空腔;
该空腔限定了在该第一侧表面中的一个第一开口以及在该第二侧表面中的一个第二开口;
当该垫片处于一种第一状态中时,该第一侧表面接触该切削镶片的底表面,该第一开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第一水平的冷却剂传递;并且
当该垫片处于一种第二状态中时,该第二侧表面接触该切削镶片的底表面,该第二开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第二水平的冷却剂传递。
12.根据权利要求11所述的切削镶片-垫片-夹持器组件,其中,当该垫片处于该第一状态中时,该第一开口与第一数量的内部冷却剂通路连通,并且当该垫片处于该第二状态中时,该第二开口与第二数量的内部冷却剂通路连通;并且该第二数量的内部冷却剂通路多于该第一数量的内部冷却剂通路。
13.根据权利要求11所述的切削镶片-垫片-夹持器组件,其中,该第二水平的冷却剂传递大于该第一水平的冷却剂传递。
14.根据权利要求11所述的切削镶片-垫片-夹持器组件,其中,该切削镶片包括一个金属切削镶片本体,该金属切削镶片本体包括具有至少一个分立切削位置的一个切削刃,其中该内部冷却剂通路与该分立切削位置连通;该冷却剂通路入口限定了一个冷却剂通路入口截面积,一个冷却剂通路排放口限定了一个冷却剂通路排放口截面积以及一个轴向冷却剂通路长度;该独特的内部冷却剂通路限定了沿着其轴向冷却剂通路长度的一个冷却剂流动截面积;该冷却剂通路入口截面积与该冷却剂通路排放口截面积基本上相同;并且该冷却剂流动截面积的几何形状沿着该轴向冷却剂通路长度而改变。
15.根据权利要求14所述的切削镶片-垫片-夹持器组件,其中,该冷却剂通路入口截面积的几何形状不同于该冷却剂通路排放口截面积的几何形状。
16.根据权利要求11所述的切削镶片-垫片-夹持器组件,其中,该夹持器具有一个带有凸起的直立壁,该垫片具有一个垫片边缘表面,该垫片边缘表面具有一个凹口,并且该凹口接合该凸起以便限制该垫片相对于该夹持器的转动。
17.根据权利要求16所述的切削镶片-垫片-夹持器组件,其中,该切削镶片具有一个包含凹陷的侧表面,并且该凹陷接合了该凸起以便限制该切削镶片相对于该夹持器的转动。
18.一种切削镶片-垫片-夹持器组件,其中该夹持器是与一个冷却剂源连通的,该组件包括:
具有纵向夹持器轴线的一个夹持器,并且该夹持器包含一个座以及在该座中具有一个出口的一个冷却剂管道;
具有一个底表面的一个切削镶片,该切削镶片包含多个内部冷却剂通路,其中每个内部冷却剂通路具有在该切削镶片的底表面中的一个入口;
具有一个第一侧表面和一个第二侧表面的一个垫片;
该垫片包含与该冷却剂管道连通的一个空腔;
该空腔限定了在该第一侧表面中的一个第一开口以及在该第二侧表面中的一个第二开口;
该垫片是相对于该冷却剂管道的出口和该切削镶片而言在多个位置之间可移动的;
当该垫片处于一种第一状态中时,该第一侧表面接触该切削镶片的底表面,该第一开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第一水平的冷却剂传递,由此冷却剂在沿着该纵向夹持器轴线的方向上离开该切削镶片;
当该垫片处于一种第二状态中时,该第一侧表面接触该切削镶片的底表面,该第一开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第一水平的冷却剂传递,由此冷却剂在并非沿着该纵向夹持器轴线的方向上离开该切削镶片;
当该垫片处于一种第三状态中时,该第二侧表面接触该切削镶片的底表面,该第二开口向该切削镶片中的这些内部冷却剂通路提供第二水平的冷却剂传递,由此冷却剂在沿着该纵向夹持器轴线的方向上离开该切削镶片。
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