CN103372674B - 具有冷却液通道的切削头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具有冷却液通道的切削头。一种旋转刀具包括切削头和基体。所述切削头包括切削部分，该切削部分包括容屑槽并且包括切削刃和刀片座中的至少一个，其中容屑槽在所述切削头的旋转方向上位于所述切削刃和刀片座中的所述至少一个之前。联接部分相对于所述切削头的切削端位于所述切削部分的轴向后方，并且构造成联接到所述基体。冷却液槽轴向延伸并在所述切削头的至少一部分的外侧径向表面处开口。
Description
技术领域
本发明涉及旋转去屑、铣削或切削加工的刀具的切削头。更具体地，本发明涉及提供用于流动到加工区域的冷却液的路径的可互换的切削头，以及包含所述切削头的刀具和形成该切削头的方法。
背景技术
下面的讨论中，参考一些结构和/或方法。但是，下面的参考不应被认为是承认这些结构和/或方法构成现有技术。申请人明确保留证明这种结构和/或方法不符合作为抵触本发明的现有技术的权利。
相关的可旋转切削刀具包括经由接口或接头连接的两个部分。例如，如U.S.7,611,311所示，基体和切削头经由螺纹接头可拆卸地连接在一起。螺纹接头可以是切削头的联接部分的一部分并可用于联接（即可拆卸地连接）基体和切削头。
为了增加切削刀具寿命，已知供应冷却液到切削头。这种冷却液可经由例如诸如中心冷却液通道的内部通道从基体供应到切削头。例如参见DE102009034202B3。但是，相关技术的冷却液供应机构，诸如内部通道，具有复杂产品的缺点。
发明内容
提供了一种切削头，该切削头包括：切削部分，所述切削部分具有容屑槽并且具有切削刃和刀片座中的至少一个；联接部分，所述联接部分相对于切削头的切削端位于切削部分的轴向后方；以及冷却液槽，所述冷却液槽在联接部分中轴向延伸并在切削头的至少一部分的径向外周处开口。
另外，提供了一种铣削刀具，所述铣削刀具包括：基体；以及联接到该基体的切削头，该切削头包括切削部分，所述切削部分具有切削刃和刀片座中的至少一个；联接部分，所述联接部分相对于切削头的切削端位于切削部分的轴向后方并构造成联接到基体；以及冷却液槽，所述冷却液槽在联接部分中轴向延伸并在切削头的径向外周处开口，其中，当切削头的联接部分联接到基体时，冷却液槽径向闭合并形成空腔。
还提供了一种形成切削头的方法，包括步骤：形成切削部分，所述切削部分具有容屑槽并且具有切削刃和刀片座中的至少一个；形成联接部分，所述联接部分相对于切削头的切削端位于切削部分的轴向后方；以及形成冷却液槽，所述冷却液槽在联接部分中轴向延伸并在切削头的径向外周处开口。
附图说明
可结合附图阅读优选实施例的下面详细描述，附图中，相同的附图标记表示相同的元件且附图中：
图1示出切削头的侧视图。
图2示出联接到基体的横截面以形成铣削刀具的切削头的侧视图。
图3示出切削头的另一实施例的局部侧视图。
图4示出切削头的另一实施例的侧视图。
图5示出沿轴向观察的切削头的横截面。
图6示出切削头的一实施例的侧视图。
图7示出切削头的一实施例的立体图。
图8示出切削头的一实施例的侧视图。
具体实施方式
图1示出可旋转切削刀具的可互换切削头100。在示例性实施例中，切削头100可以是改型的切削头或类似的切削头，并可包括切削部分110、中间部分120，以及联接部分130。切削头100可设计成绕中心轴线C沿旋转方向R旋转。
切削头100的切削端111包括在切削部分110中。如图1所示，该切削端111可以是切削头100的终止端。切削头100可以包括前切削刃112和/或侧切削刃113。前切削刃112和/或侧切削刃113可以位于容屑槽114内或附近。在一个实施例中，前切削刃112位于切削端111处。另外，前切削刃112可以经由另一切削部分115连接到侧切削刃113，另一切削部分115可以被适当地单独地或多样地（即具有一个或多个曲率半径）弯曲，或由一系列平面构成，以将前切削刃112连接到侧切削刃113。附加地和/或替代地，在诸如图6所示的实施例中，切削头100可包括刀片座171，刀片座171构造成接纳切削刀片172。该刀片座171可位于容屑槽114中或附近。
再参考图1，切削部分110可包括包络表面101，包络表面101限定切削部分110的外周。包络表面101可以是旋转对称的。
容屑槽114可以包括绕中心轴线C螺旋延伸的表面。侧切削刃113还可绕中心轴线C以螺旋方式延伸，且前切削刃112、切削部分115，以及侧切削刃113中的每个可限定容屑槽114的表面的终止端。容屑槽114的表面可以是平滑的或整合有被设计成在切削头使用时辅助切屑从加工区域移走的诸如突脊、凹谷或其它几何特征的结构。一个示例性实施例中，切削部分110包括四个容屑槽114和四个前切削刃112、四个切削部分115，以及四个侧切削刃113。另一实施例中，切削部分110包括三个容屑槽114和三个前切削刃112、三个切削部分115，以及三个侧切削刃113。另一实施例中，切削部分110包括两个容屑槽114和两个前切削刃112、两个切削部分115，以及两个侧切削刃113。
切削头100的中间部分120可以在切削部分110和联接部分130之间间隔开。中间部分120可包括包络表面101的一部分，这是因为如上面所讨论的，包络表面101从中间部分120延伸到切削部分110。另外，中间部分120可包括一个或多个扳手平面121。扳手平面121可以用于将力施加到切削头100，以在切削头100和基体200联接时从可旋转切削刀具的基体200卸下切削头100。示例性实施例中，有两个扳手平面121，当沿切削头100的轴向观察时，扳手平面121彼此间隔180度。可替代的实施例可包括任何数量的扳手平面121以与扳手的相关表面配合。作为示例，当沿切削头100的轴向观察时，扳手平面121可以以等角度彼此间隔开。
参考图2，联接部分130构造成与基体200联接。示例性实施例中，联接部分130将切削头100联接到基体200以形成铣削刀具1。
再参考图1，联接部分130可以构造成经由一个或多个螺纹131与基体200联接。但是，其它联接构造是可能的且在本实施例的范围内。例如，联接部分130可包括不连续螺纹，诸如由无螺纹表面132中断的螺纹131，如图4所示，或在另一示例中，可包括卡口型联接。
螺纹131和/或联接部分130可具有任何合适的形状，但通常是锥形形状或柱形形状。切削部分110和中间部分120还可具有相同或不同的形状，且切削部分110可具有比联接部分130大的最大直径。
切削头100包括后端102。后端102可以认为是联接部分130的一部分或独立于联接部分130。后端102是切削头100相对于切削端111的远端并可在切削头100联接到基体200时插入基体200。
冷却液槽150从后端102处或附近在联接部分130中轴向延伸并在切削头100的径向外周处开口。换言之，在示例性实施例中，冷却液槽150是切削头100的至少沿联接部分130的一部分或切削部分110、中间部分120和联接部分130中的一个或多个的组合的表面特征。一个实施例中，槽150为从联接部分130沿其整个长度的表面特征，即开口到外部表面，直到其与容屑槽114相交。另一实施例中，槽150为沿联接部分130和可选地中间部分的一部分的长度的表面特征，即开口到外部表面，但至少在中间部分120和/或切削部分130的一部分中变成内部通道，直到其与容屑槽114相交。槽的表面特征和内部通道的其它组合也是可能的。
切削头100的其中布置有冷却液槽150的一部分可以由硬质合金制成。替代地，切削头100的整体可由硬质合金制成。在其中切削头100的布置有冷却液槽150的一部分由硬质合金制成的实施例中，切削头100的其余部分可以由钢制成。另一实施例中，切削头100的整体可由钢制成。
冷却液槽150可以是相对于中心轴线C是直的。图1示出这样的实施例的示例。替代地，冷却液槽150可以是相对于中心轴线C是螺旋的。例如，参见图7的冷却液槽150。任何情形中，冷却槽150可具有相对于切削头100的中心轴线C的恒定深度。替代地，冷却液槽150可具有相对于切削头100的外周或相对于从包络表面101的中心轴线C的径向位置的恒定深度。
在冷却液槽150相对于中心轴线C成螺旋的实施例中，冷却液槽150可螺旋地延伸入切削部分110，使得其与容屑槽114相交和/或延伸入容屑槽114。例如，参见图8的冷却液槽150。在冷却液槽150相对于中心轴线C成螺旋的另一实施例中，如图7所示例性示出的，冷却液槽150可螺旋地延伸入切削部分110，使得其仅沿包络表面101延伸并且不与容屑槽114相交。
在示例性实施例中，冷却液槽150的数量等于容屑槽114的数量，但是容屑槽114可以每个具有不同数量的冷却液槽，从0到不止1个，只要空间和几何形状允许。另外，每个容屑槽114不需要具有相同数量的冷却液槽。
如图5所示，冷却液槽150可以由底表面151以及两个侧表面152和153界定。两个侧表面152和153可以从底表面151延伸到切削头100的径向外周，而底表面151可以比径向外周的其余部分更靠近中心轴线C。由此，冷却液槽150可以是切削头100的表面特征，使得其从外部可见。在联接部分130中，当切削头100不联接到基体200时，示例性冷却液槽是外部可见的。
冷却液槽150的宽度W可以由两个侧表面152和153之间的距离来限定并可变化或可保持恒定。在切削头100具有约25mm直径的实施例中，冷却液槽150的宽度W例如可以是约2mm。一些实施例中，冷却液槽150的宽度W可根据切削头100的直径变化。例如，具有10mm直径的切削头100中的冷却液槽150可具有比具有25mm直径的切削头100中冷却液槽150的宽度W更小的宽度W。
底表面151可平行于中心轴线C延伸，从而其具有相对于中心轴线C恒定的深度D，或其可限定相对于中心轴线C的锐角。根据要求，倾斜深度的示例具有相对于中心轴线C倾斜的底表面151，以影响通过冷却液槽150的冷却流体流动。例如参见图2，其示出冷却液槽150，其包括相对于中心轴线C倾斜的底表面151。
示例性实施例中，底表面具有相对于切削头100的外周界，且具体地，相对于联接部分110的螺纹131的最外部分的深度D，该深度D可以是约2.5mm。在同一或另一实施例中，底表面151具有相对于包络表面101的深度，该深度可以是约4.75mm。根据要求，侧表面152和153可以相对于底表面151成直角、钝角或锐角，以影响通过冷却液槽150的冷却流体流动。此外，底表面151和侧表面152和153可以是彼此连续的，从而在底表面151与侧表面152和153之间不存在尖锐的轮廓。
冷却液槽150还可延伸穿过中间部分120至切削部分110。例如，冷却液槽150可延伸入切削部分110至离切削端111一段距离的位置处。
冷却液槽150可延伸入切削部分110，与容屑槽114相交。容屑槽114中，冷却液槽150可沿直线轴向延伸至其终止端，或可以与容屑槽114螺旋地延伸。在切削头包括用于切削刀片172的刀片座的实施例中，冷却液槽150可延伸到刀片座171或附近，从而冷却液可被供应到切削刀片172的切削表面。
如上所讨论的，联接部分130构造成与基体200联接。当联接部分130与基体200联接时，冷却液槽150可以在径向上相对于外部环境闭合，并且可替代地形成空腔，如图2中冷却液槽150所示。例如，冷却液槽150与基体200的内径表面组合可形成闭合的导管，冷却液可从基体200中的供应通道202穿过该导管流至冷却液槽150的终点。冷却液槽150的终点可以例如是容屑槽114中的开口或冷却液槽150的开口到外表面的一部分。
在有两个扳手平面121和两个冷却液槽150的实施例中，两个冷却液槽150可以与两个扳手平面121成90度周向地定位。在有两个扳手平面121和四个冷却液槽150的实施例中，四个冷却液槽150中每个可以与两个扳手平面121中的最近一个成45度周向地定位。
一个实施例中，冷却液槽150可延伸穿过联接部分130至中间部分120，并且在联接部分130和中间部分120的相交处或附近，冷却液槽可过渡入内部孔160，如图3所示。内部孔160可从联接部分130中的冷却液槽150轴向延伸至容屑槽114，在该处，该内部孔经由开口161在容屑槽114上向外开口。在包括用于切削刀片172的刀片座171的实施例中，内部孔160可延伸，在刀片座171处或附近开口，以将冷却液供应至切削刀片172。图6示出这样的实施例的示例。
切削头100的冷却液槽150可以通过磨削工艺或放电加工（“EDM”）来形成。一个实施例中，切削头100可以首先通过粉末冶金工艺（包括压模）来形成。这种实施例中，冷却液槽150可以在压制阶段形成在硬质合金坯件内。因此，硬质合金坯件可以在硬质合金头部被磨削以包括切削部分110和联接部分130之前已经形成有冷却液槽150。这种工艺具有经济性优点，因为不需要额外的磨削以形成冷却液槽150。
另一实施例中，诸如如图6所示的具有刀片的钢制切削头100，当加工切削头100时，冷却液槽150可形成有切削刀具。
粉末冶金工艺可包括形成内部孔160的工艺。对于硬质合金头部100，诸如图3所示，内部孔160可以在硬质合金坯件的压制阶段形成。对于钢制切削头100，诸如图6所示，可以在加工头部时钻出内部孔160。
虽然已经结合本发明的优选实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员应理解的是可进行未具体描述的添加、删除、修改以及替换而不脱离本发明的由随附权利要求书限定的精神和范围。
Claims (19)
1.一种切削头，包括：
切削部分，所述切削部分包括容屑槽并且包括切削刃和刀片座中的至少一个；
联接部分，所述联接部分相对于所述切削头的切削端位于所述切削部分的轴向后方，其中所述联接部分被构造成螺纹联接，并且
所述切削部分具有比所述联接部分大的最大直径；
冷却液槽，其中
所述冷却液槽在所述联接部分以及在所述切削部分中轴向延伸，
所述冷却液槽在所述切削头的至少一部分的径向外周处开口，并且其中
所述冷却液槽是从所述联接部分沿所述联接部分的整个长度直至所述冷却液槽与所述容屑槽相交之处的表面特征。
2.如权利要求1所述的切削头，其中，所述容屑槽在所述切削头的旋转方向上位于所述切削刃和所述刀片座中的所述至少一个之前。
3.如权利要求1所述的切削头，其中，所述冷却液槽从所述切削头的后端处或附近轴向延伸，所述后端在轴向上远离所述切削端。
4.如权利要求1所述的切削头，其中，所述冷却液槽在轴向上延伸到所述切削部分中至离所述切削端一段距离的位置处。
5.如权利要求1所述的切削头，其中所述切削头包括多个容屑槽和多个冷却液槽，所述容屑槽的数量等于所述冷却液槽的数量。
6.如权利要求1所述的切削头，其中，所述切削头的至少所述冷却液槽所处的部分由硬质合金制成。
7.如权利要求1所述的切削头，其中所述切削头包括所述切削刃，且所述冷却液槽终止在离所述切削刃一段距离的位置处。
8.如权利要求1所述的切削头，其中，在所述联接部分中的所述冷却液槽构造成在径向上闭合，并且在所述联接部分联接至旋转加工刀具的基体时形成空腔。
9.如权利要求1所述的切削头，还包括：
在轴向上位于所述切削部分和所述联接部分之间的中间部分。
10.如权利要求1所述的切削头，还包括：
在轴向上位于所述切削部分和所述联接部分之间的中间部分，其中所述冷却液槽在中间部分中沿轴向从所述联接部分延伸至所述切削部分中的所述容屑槽。
11.如权利要求1所述的切削头，其中所述冷却液槽由底表面和两个侧表面界定，所述两个侧表面每个从所述切削头的径向外周向内延伸至所述底表面，所述底表面比所述联接部分的所述径向外周的其余部分在径向上更靠近所述切削头的中心轴线。
12.如权利要求1所述的切削头，其中所述切削头用于旋转加工刀具，所述旋转加工刀具包括所述切削头和基体，并且所述切削头的所述联接部分构造成联接到所述基体。
13.如权利要求1所述的切削头，其中所述冷却液槽在所述容屑槽的表面中螺旋延伸，以跟随所述容屑槽的所述表面的轮廓。
14.一种铣削刀具，包括：
基体；以及
联接到所述基体的切削头，所述切削头包括：
切削部分，所述切削部分包括切削刃和刀片座中的至少一个并且包括容屑槽；
联接部分，所述联接部分相对于所述切削头的切削端位于所述切削部分的轴向后方，且所述联接部分构造成联接到所述基体，并且所述切削部分具有比所述联接部分大的最大直径；以及
冷却液槽，其中
所述冷却液槽在所述联接部分中以及在所述切削部分中轴向延伸，
所述冷却液槽在所述切削头的至少一部分的径向外周处开口，并且其中
所述冷却液槽是从所述联接部分沿所述联接部分的整个长度直至所述冷却液槽与所述容屑槽相交之处的表面特征，
其中，当所述切削头的所述联接部分联接到所述基体时，所述冷却液槽在径向上闭合并形成空腔，并且
其中，所述联接部分螺纹联接至所述基体。
15.如权利要求14所述的铣削刀具，其中所述基体包括冷却液通道，所述冷却液通道构造成将冷却液供应至所述切削头的所述冷却液槽。
16.一种形成切削头的方法，包括：
形成切削部分，所述切削部分包括容屑槽并且包括切削刃和刀片座中的至少一个；
形成联接部分，所述联接部分相对于所述切削头的切削端位于所述切削部分的轴向后方，其中所述联接部分被构造成螺纹联接，并且所述切削部分具有比所述联接部分大的最大直径；以及
形成冷却液槽，其中
所述冷却液槽在所述联接部分中以及在所述切削部分中轴向延伸，
所述冷却液槽在所述切削头的至少一部分的径向外周处开口，并且其中
所述冷却液槽是从所述联接部分沿所述联接部分的整个长度直至所述冷却液槽与所述容屑槽相交之处的表面特征。
17.如权利要求16所述的形成切削头的方法，其中所述切削部分和所述联接部分通过粉末冶金技术来形成。
18.如权利要求17所述的形成切削头的方法，其中所述冷却液槽通过包括磨削或放电加工(“EDM”)的工艺来形成。
19.如权利要求16所述的形成切削头的方法，其中所述切削头用于旋转加工刀具，所述旋转加工刀具包括所述切削头和基体，并且所述联接部分构造成联接到所述基体。
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