CN103384576A - 切向切削刀片和铣削刀具 - Google Patents

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Abstract

一种切向切削刀片(10)具有两个相对的侧表面(12)和在这些侧表面之间延伸的周围表面(14)。周围表面(14)具有四个相同端表面(18)。端表面和侧表面的相交处包括主切削刃(20)。端表面与相邻端表面的相交处包括副切削刃(24)。主切削刃(20)和副切削刃(24)中的每一个具有在切削刀片(10)的向内方向上延伸的前倾表面(34)。在切削刀片的侧视图中，主切削刃(22)为凹入的。

Description

切向切削刀片和铣削刀具
技术领域
本发明涉及用于铣削操作中的切向切削刀片和用于切向切削刀片的铣削刀具。
背景技术
切向切削刀片定向于刀片夹中使得在对工件进行切削操作期间，切削力沿着切削刀片的主(较厚)尺寸定向。这种布置的优点在于切削刀片能耐受比当定向成切削力沿着切削刀片的副(较薄)尺寸定向时更大的切削力。
在EP 0 769 341中公开了一种面铣削刀具，其采用具备棱柱形状的双面可转位的切向切削刀片，具有由侧表面所连接的两个相对着的大体上矩形的前倾（rake）表面。切削刀片具有基本“负性”几何形状并且因此当安装于面铣刀中时在切削刀片与工件之间提供必需的空隙，切削刀片以负轴向前倾角而定向。
用于钻具头的双面可转位的切向切削刀片公开于US 5,333,972中。该刀片在每一端处具备突伸平坦岛状物。每个长切削刃相对于突伸平坦岛状物以3°的角度倾斜，限定“刀片轴向前倾角”。在每个切削刃后方为下降的岛状物表面，其与增加的入射角表面合并以形成断屑器凹槽。每个增加的入射角表面从其相关联的下降的岛状物表面延伸到切削刀片顶部或底部处的相邻的岛状物。切削刀片为左旋或右旋的。其被制造成右旋的并且当翻转时为左旋的。应意识到刀片轴向前倾角的量值出于实际原因受到限制。刀片轴向前倾角的任何增加将导致入射角表面的“竖直”范围增加(参看US 5,333,972的图3)，这将对切屑形成和排出造成不利影响。
在US 6,238,146中公开了一种切向切削刀片，切向切削刀片具有大体上凹入形状的前表面和后表面。相对的上表面和下表面和一对相对的侧表面在前表面与后表面之间延伸。存在四个主切削刃，它们在切削刀片的侧视图中为凹入的。每个主切削刃在两个角切削刃之间延伸。每个主切削刃经由角切削刃而与相关联的辅助切削刃合并。所有切削刃与前表面和后表面相关联，前表面和后表面具有形成于它们中的前倾表面，沿着前倾表面，从工件切下的切屑在切削操作期间流动。上表面、下表面和侧表面并不具有形成于它们中的前倾表面并且并不存在与上表面、下表面和侧表面相关联的切削刃。
尽管在US 6,238,146中的各个实施例中示出的切削刀片具有八个切削角，如果仅使用主切削刃的长度的一半，则仅能使用所有八个切削角。切削刃在使用期间变得被磨损。此外，在US 6,238,146中，每个主切削刃具有与之相关联的两个切削角，在每个末端处一个切削角。因此，如果使用超过一半的主切削刃长度，即在对工件中的肩部进行铣削时，那么当使用主切削刃的第二切削角时，为此，已经使用了第一角，仅与第二切削角相邻的主切削刃的较小部分将是新的，主切削刃的其余部分将是用过的和磨损的。
本发明的目的在于提供一种可转位的切向切削刀片，其基本上克服了上文所提到的问题。
本发明的另一目的在于提供一种具有八个主切削刃的可转位的切向切削刀片，每个主切削刃具有与之相关联的单个切削角。
本发明的另一目的在于提供一种能够对一种工件的方形肩部进行铣削的可转位的切向切削刀片。
本发明的另一目的在于提供一种切削刀片，其能相对于操作于其上的切削力而得以平衡。
发明内容
根据本发明，提供一种切向切削刀片，包括两个相对着的侧表面和在它们之间延伸的周围表面。周围表面包括四个相同的端表面，每个端表面在两个相邻端表面之间延伸。每个端表面和每个侧表面在主边缘处相交。主边缘的至少一部分为主切削刃。
每个端表面和每个相邻端表面在副边缘处相交。副边缘的至少一部分为副切削刃。主切削刃比副切削刃更长。
相应端表面的主切削刃和副切削刃中每一个在相应端表面中具有与之相关联的前倾表面。前倾表面在切削刀片的向内方向上延伸。
在切削刀片的侧视图中，主切削刃为凹入的。
根据某些实施例，切削刀片具有在侧表面之间延伸的贯穿内孔。贯穿内孔具有内孔轴线B，切削刀片关于内孔轴线B成90°旋转对称。
根据某些实施例，相邻主切削刃和副切削刃在角切削刃处合并。
根据一个实施例，前倾表面向端表面的内端表面延伸。
根据某些实施例，给定主切削刃形成于前倾表面与主后刀表面（relief surface）的相交处，并且给定副切削刃形成于前倾表面与副后刀表面相交处，其中主后刀表面位于侧表面中，副后刀表面位于端表面中。
根据某些实施例，每个副切削刃形成于副前倾表面与副后刀表面相交处，副前倾表面位于一个端表面的前倾表面中、并且副后刀表面位于相邻端表面中，其中副后刀表面形成用于副切削刃的支承区域。支承区域相对于位于相邻端表面中的相邻副前倾表面抬高。
根据某些实施例，相邻主切削刃和副切削刃在角切削刃处合并，并且每个主切削刃位于角切削刃与角非切削刃之间。
通常，每个端表面包括精确地两个对角相对的角切削刃和精确地两个对角相对角非切削刃。
根据本发明，提供一种铣削刀具，包括：
根据本发明的实施例的至少一个切向切削刀片；以及
至少一个刀片容槽，切向切削刀片固持于刀片容槽中。刀片容槽包括：相对于底壁在横向定向的大体上凸出相邻上壁和后壁。上壁包括位于上壁的上中央区域任一侧上的两个突伸轴向位置表面，与容槽后壁相邻的后轴向位置表面，以及远离容槽后壁的前轴向位置表面。后壁包括位于后壁的后中央区域的任一侧上的两个突伸切向位置表面，与容槽上壁相邻的上切向位置表面，和远离容槽上壁的下切向位置表面；其中，后壁朝向具有第一内端表面的第一端表面，并且上壁朝向具有与第一端表面相邻的第二内端表面的第二端表面。
当切削刀片牢固固定于刀片容槽中时，后壁接合着第一内端表面，上壁接合着第二内端表面并且底壁接合着切削刀片的径向内侧表面。上切向位置表面在上切向抵接表面处抵接第一内端表面，并且下切向位置表面在下切向抵接表面处抵接第一内端表面；其中
切削刀片可从通过以顺时针螺旋旋转而拧紧一种夹紧螺钉所得到的第一位置移动到在切削操作期间由切削刀片上操作的切削力所形成的第二位置；其中
在第一位置，前轴向位置表面在前轴向抵接表面处抵接第二内端表面，并且在后轴向位置表面与第二内端表面的后轴向抵接表面之间形成间隙；以及
在第二位置，后轴向位置表面抵接后轴向抵接表面并且在前轴向位置与前轴向抵接位置之间形成间隙。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的切削刀片的透视图；
图2为根据本发明的实施例的切削刀片的侧视图；
图3为根据本发明的实施例的切削刀片的端视图；
图4为根据本发明的实施例的铣削刀具的侧视图；
图5为根据本发明的实施例的刀片容槽的透视图；以及
图6为根据本发明的实施例的切削刀片的透视图；示出对于切削刀片的给定转位位置，接合着刀片容槽的端表面。
具体实施方式
在下文的描述中，将描述本发明的各个方面。出于解释说明目的，陈述了具体配置和细节以便提供对本发明的透彻理解。但对于本领域技术人员也显然，可在无本文所给出的具体细节的情况下实践本发明。而且，为了不混淆本发明，可能省略或简化熟知的特征。
首先，参考图1至3，示出了根据本发明的实施例的切向切削刀片10。切削刀片10具有两个相对的侧表面12和在它们之间延伸的周围表面14。切削刀片10具有在侧表面12之间延伸的贯穿内孔16。贯穿内孔16具有内孔轴线B，切削刀片10关于内孔轴线B成90°旋转对称。周围表面14具有四个相同端表面18。每个端表面18在两个相邻端表面18之间延伸使得在相邻端表面18之间并不存在居间表面。每个端表面18和每个侧表面12在主边缘20处相交。每个端表面18具有两个主边缘20，并且切削刀片10具有总共八个主边缘20。每个主边缘20的至少一部分形成主切削刃22。每个主切削刃22延伸超过主边缘20(切削刃22形成于主边缘20上)的长度一半。
相邻端表面18在副边缘24处相交。副边缘21包括精确地两个副切削刃26。两个副切削刃26之一属于相邻端表面18之一，并且两个副切削刃26中的另一个属于相邻端表面18中的另一个。主切削刃22比副切削刃26更长。每个副切削刃26具有相邻的主切削刃22。相邻的主切削刃22和副切削刃26具有相关联的角切削刃28，角切削刃28在相邻的主切削刃22与副切削刃26之间延伸。换言之，相邻的主切削刃22和副切削刃26在角切削刃28处合并。根据某些实施例，角切削刃28可为弯曲的。根据某些实施例，角切削刃28可具有给定曲率半径。角切削刃28位于切削刀片10的角29处。相邻主切削刃22和副切削刃26和相关联的角切削刃28的每个三联体（triplet）形成刀片切削刃30。每个端表面18具有两个刀片切削刃30并且切削刀片10具有总共八个刀片切削刃30。每个端表面18具有精确地两个对角相对的角切削刃28和精确地两个对角相对角非切削刃32。切削刀片10具有总共八个角切削刃28。每个主边缘20位于角切削刃28与角非切削刃32之间。每个主切削刃22与单个角切削刃28合并。
每个刀片切削刃30形成于前倾表面34与后刀表面36的相交处。与刀片切削刃30相关联的后刀表面36可被分成三个部分：分别与副切削刃26、角切削刃28和主切削刃22相关联的副后刀表面38、角后刀表面40和主后刀表面42。对于每个端表面18，刀片切削刃30在端表面18中具有相关联的前倾表面34。前倾表面34在切削刀片10的向内方向上从每个刀片切削刃30延伸。根据某些实施例，前倾表面34朝向端表面18的内端表面43延伸。根据某些实施例，前倾表面34向端表面18的内端表面43延伸。刀片切削刃30的前倾表面34可被分成三个部分：分别与副切削刃26、角切削刃28和主切削刃22相关联的副前倾表面44、角前倾表面46和主前倾表面48。
主后刀表面42位于侧表面12中，副后刀表面8位于端表面18中，并且角后刀表面40在主后刀表面与副后刀表面38之间延伸。副后刀表面38在端表面18中形成支承区域50以向副切削刃26提供支承，对抗在切削操作期间在副切削刃26上操作的切削力。在任何端表面18中，支承区域50相对于在该端表面18中的相邻副前倾表面44抬高。
参考图2，可看出在切削刀片10的侧视图中，主切削刃22为凹入的。主切削刃22具有两个部段，第一主切削刃部段22a和第二主切削刃部段22b。过渡边缘22c在第一主切削刃部段22a与第二主切削刃部段22b之间连接。根据某些实施例，过渡边缘22c在切削刀片10的侧视图中为凹入的。
在图2的侧视图中，根据本发明的具体应用中，切削刀片10的方位为如图4所示当安装于铣削刀具52中时以侧视示出的切削刀片10的方位。铣削刀具52具有限定着竖直方向的旋转轴线A。在操作期间，铣削刀具52在旋转方向R上绕旋转轴线A旋转。垂直于旋转轴线A的平面P限定了水平方向。具体应用可为例如，在工件W中铣削具有竖直壁和水平表面的肩部。平面P与工件W的水平表面重合。切削刀片10具有与工件W接触的操作角29' 。操作角29' 具有参与铣削过程的相关联的切削刃。操作角29'为在铣削刀具52的旋转方向上所述切削刀片10的前角。非操作角29"与朝向工件W的在端表面18上的操作角29'相关联。非操作角29"并不具有参与铣削过程的相关联的切削刃。非操作角29"为在铣削刀具52的旋转方向上所述切削刀片10的后角。
切削刀片10相对于平面P以一定角度α倾斜使得从工件表面释放后角。操作角29'具有在操作主切削刃22与操作副切削刃26之间延伸的操作角切削刃28。操作主切削刃22具有操作第一主切削刃部段22a和操作第二主切削刃部段22b。当在工件中铣削出肩部时，操作主切削刃22执行铣削所述竖直壁的操作，而且操作副切削刃26执行精整加工或修光形成于工件上的表面的操作。操作副切削刃26也被称作修光刀（wiper）。
由于主切削刃22在切削刀片10的侧视图中为凹入的，当位于铣削刀具2中时，操作第一主切削刃部段22a具有正轴向前倾角，操作第二主切削刃部段22b具有负轴向前倾角。因而，在工件中铣削肩部期间，在操作第一主切削刃部段22a上操作的切削力F的竖直分量Fv是在与操作第二主切削刃部段22b上操作的切削力F的竖直分量Fv相反的方向，并且因此彼此抵消从而使得切削刀片10平衡。根据某些实施例，在操作的主切削刃22上操作的切削力F的竖直分量Fv近似彼此抵消从而使得切削刀片10近似平衡。
利用夹紧螺钉56将每个切削刀片10牢固固定于铣削刀具52的刀片容槽54中，夹紧螺钉56以螺纹方式牢固固定到螺纹内孔58中。图5示出了根据本发明的实施例的刀片容槽54。刀片容槽54具有相对于底壁64在横向定向的相邻上壁60和后壁62，在底壁64中形成螺纹内孔58。后壁62大体上为凸出的并且具备两个突伸切向位置表面，与容槽上壁60相邻的上切向位置表面66，和远离容槽上壁60的下切向位置表面68。两个切向位置表面位于后壁62的后中央区域70的任一侧上。后中央区域70用于在几何上将上切向位置表面66和下切向位置表面68限定为单独表面。上壁60大体上为凸出的并且具备两个突伸轴向位置表面，与容槽后壁62相邻的后轴向位置表面72，和远离容槽后壁62的前轴向位置表面74。两个轴向位置表面位于上壁60的上中央区域76的任一侧上。上中央区域76用于在几何上将后轴向位置表面72和前轴向位置表面74限定为单独表面。
现也将注意力转向图6，示出了对于切削刀片10的给定转位位置，与刀片容槽54的上壁60和后壁62接合着的端表面18。当切削刀片10安装于刀片容槽54中时，后壁62朝向具有第一内端表面43'的第一端表面18'，并且上壁60朝向具有与第一端表面18'相邻的第二内端表面43"的第二端表面18"。当通过顺时针螺旋旋转来拧紧夹紧螺钉56时，后壁62接合着第一内端表面43'，上壁60接合着第二内端表面43"，并且底壁64接合着切削刀片10的径向内侧表面12。
具体而言，上切向位置表面66在上切向抵接表面78处抵接着第一内端表面43'，并且下切向位置表面68在下切向抵接表面80处抵接着第一内端表面43'。前轴向位置表面74在前轴向抵接表面82处抵接着第二内端表面43"，并且在第二内端表面43"的后轴向抵接表面84与后轴向位置表面72之间形成间隙，即，后轴向位置表面84朝向但并不抵接所述后轴向抵接表面84。
在切削操作期间，在切削刀片10中操作的切削力倾向于使刀片绕夹紧螺钉56逆时针旋转、直到后轴向位置表面84抵接所述后轴向位置表面72，并且在前轴向位置74与前轴向抵接位置82之间形成间隙，由此确保了在切削操作期间稳定的三点抵接，实际上为三表面抵接。
在原则上，可使用左旋螺钉。这将会确保在切削操作期间将会维持当利用逆时针螺旋旋转而拧紧夹紧螺钉时所形成的初始三点接触。但是，左旋螺钉使用起来不方便。此外，由于它们并不常用于将切削刀片牢固固定于刀片容槽中，则使用它们的人体工学将会是不佳的。
尽管已经在某种特定程度上描述了本发明，应了解在不偏离下文所所要求保护的本发明的范围的情况下可做出各种更改和修改。

Claims (10)

1.一种切向切削刀片(10)，包括两个相对的侧表面(12)和在它们之间延伸的周围表面(14)，所述周围表面(14)包括四个相同端表面(18)，每个端表面(18)在两个相邻端表面(18)之间延伸；
每个端表面(18)和每个侧表面(12)在主边缘(20)处相交，所述主边缘(20)的至少一部分为主切削刃(22)；
每个端表面(18)和每个相邻端表面(18)在副边缘(24)处相交，所述副边缘(24)的至少一部分为副切削刃(26)，所述主切削刃(22)比副切削刃(26)更长；
相应端表面(18)的所述主切削刃和副切削刃(26)中每一个在所述相应端表面(18)中具有与它相关联的前倾表面(34)，所述前倾表面(34)在所述切削刀片(10)的向内方向上延伸；
其中，
在所述切削刀片(10)的侧视图中，所述主切削刃(22)为凹入的。
2.根据权利要求1所述的切向切削刀片(10)，其中，所述切削刀片(10)具有在所述侧表面(12)之间延伸的贯穿内孔(16)，所述贯穿内孔(16)具有内孔轴线(B)，所述切削刀片(10)关于内孔轴线(B)成90°旋转对称。
3.根据权利要求1所述的切向切削刀片(10)，其中，相邻的主切削刃和副切削刃(22, 26)在角切削刃(28)处合并。
4.根据权利要求1所述的切向切削刀片(10)，其中，所述前倾表面(34)延伸到所述端表面(18)的所述内端表面(43)。
5.根据权利要求1所述的切向切削刀片(10)，其中，给定主切削刃(22)形成于所述前倾表面(34)与主后刀表面(42)的相交处，并且给定副切削刃(26)形成于所述前倾表面(34)与副后刀表面(38)的相交处，其中所述主后刀表面(42)位于侧表面(12)中、并且所述副后刀表面(38)位于端表面(18)中。
6.根据权利要求1所述的切向切削刀片(10)，其中，每个副切削刃(26)形成于副前倾表面(44)与副后刀表面(38)的相交处，所述副前倾表面(44)位于一个端表面(18)的所述前倾表面(34)中，并且所述副后刀表面(38)位于相邻端表面(18)中，其中所述副后刀表面(38)形成用于所述副切削刃(26)的支承区域(50)，所述支承区域(50)相对于位于所述相邻端表面(18)中的相邻副前倾表面(44)抬高。
7.根据权利要求1所述的切向切削刀片(10)，其中，每个端表面(18)的相邻主切削刃和副切削刃( 26)在角切削刃(28)处合并，且所述主切削刃(22)位于角切削刃(28)与角非切削刃(32)之间。
8.根据权利要求7所述的切向切削刀片(10)，其中，每个端表面(18)包括精确地两个对角相对的角切削刃(28)和精确地两个对角相对的角非切削刃(32)。
9.一种铣削刀具(52)，包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的至少一个切向切削刀片(10)；以及
至少一个刀片容槽(54)，所述切向切削刀片(10)固持于所述刀片容槽(54)中。
10.根据权利要求9所述的铣削刀具，其中，
所述切削刀片(10)包括：
第一端表面(18') ，具有第一内端表面(43')，所述第一内端表面(43')包括上切向抵接表面(78)和下切向抵接表面(80)；以及
与所述第一端表面(18')相邻的第二端表面(18")，所述第二端表面(18")第二内端表面(43")包括前轴向抵接表面(82)和后轴向抵接表面(84)；
所述刀片容槽(54)包括：
相对于底壁(64)在横向定向的大体上凸出的相邻上壁和后壁(60, 62)；
上壁(60)包括位于所述上壁(60)的上中央区域(76)的任一侧上的两个突伸轴向位置表面，包括与所述容槽后壁(62)相邻的后轴向位置表面(72)和远离所述容槽后壁(62)的前轴向位置表面(74)；
后壁(62)包括位于所述后壁(62)的后中央区域(70)的任一侧上的两个突伸切向位置表面，包括与所述容槽上壁(60)相邻的上切向位置表面(66)和远离所述容槽后壁(60)的下切向位置表面(68)；
当所述切削刀片牢固固定于所述刀片容槽中时：
所述后壁(62)接合所述第一内端表面(43')与抵接上切向抵接表面(78)的所述后壁的上切向位置表面(66)和抵接所述下切向抵接表面(80)的所述后壁的下切向位置表面(68)；
所述上壁(60)接合所述第二内端表面(43")；
所述底壁(64)接合所述切削刀片(10)的径向内侧表面(12)；
且其中：
所述切削刀片可从通过利用顺时针螺旋旋转而拧紧夹紧螺钉(56)所得到的第一位置移动到在切削操作期间由在所述切削刀片上操作的切削力所形成的第二位置；其中
在所述第一位置，所述前轴向位置表面(74)在前轴向抵接表面(82)处抵接所述第二内端表面(43")并且在所述第二内端表面(43")的后轴向抵接表面(84)与所述后轴向位置表面(72)之间形成间隙；以及
在所述第二位置，所述后轴向位置表面(72)抵接所述后轴向抵接表面(84)，并且在所述前轴向位置表面(74)与所述前轴向抵接位置表面(82)之间形成间隙。
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