CN103987480A - 微型刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于切削加工的切削工具的刀片(4)，带有刀片上侧(9)和刀片下侧(10)、一个或多个侧部面(13)、在刀片上侧(9)至一个或多个侧部面(6)的过渡部处的刀刃(6)和在刀片上侧(9)中的圆形的夹紧槽(1)，该夹紧槽(1)具有外径d1。为了降低生产成本，根据本发明提出：针对夹紧槽(1)的外径d1适用的是2mm<d1≤6mm，优选2mm<d1<5mm。

Description

微型刀片
技术领域
本发明涉及用于切削加工的切削工具的刀片(Schneidplatte)，带有刀片上侧和刀片下侧、一个或多个侧部面、在刀片上侧到一个或多个侧部面的过渡部处的刀刃和在刀片上侧中的圆形的夹紧槽，其具有外径d1。
背景技术
在文献EP 1 414 607 B1中说明了此类刀片，也被称为转位式刀片(Wendeschneidplatte)。该刀片用于主要包括承载工具的切削加工的切削工具，承载工具具有用于容纳刀片的刀片座(Plattensitz)。刀片由带有凸起(Nocke)的夹爪保持在承载工具中，其中，夹爪经由夹紧螺钉固定在承载工具上。夹爪直接或经由受压件在转向刀片的下侧上设有凸起，其接合到夹紧槽中且锚定刀片。夹紧槽构造成圆形且在中部中部存在节块(Noppe)，其中，节块的顶部布置在槽的底部之上和刀片上侧/刀片下侧之下。
包含高脆性的刀具材料(Schneidstoff)的刀片优选经由上面说明的所谓的槽夹紧部夹紧在承载工具中。由此可避开通常与截面的削弱相联系的孔应力。削弱在相应的负荷的情况下导致刀片的折断。
在PcBN(多晶立方氮化硼)刀片以大规模实施的情况下，刀片的体积对于制造成本而言特别重要。小的刀片意味着明显的成本下降且因此意味着经济性提高。PcBN属于带有受限的韧性的陶瓷的刀具材料系。孔引入到更小的刀片中通常意味着在工艺可靠性方面的损失。后果是刀片的经常折断。在确定的切削加工操作(例如传动构件和支承构件的硬车削)的情况下，不仅可使用陶瓷的刀具材料而且可使用PcBN刀具材料。提供包含上面所提及的刀具材料的刀片的可靠的可互换性的形状配合的槽夹紧系统是未知的。刀片可靠地锚定在刀片座中是用于工具系统的可靠的功能性的基本前提。在设计用于保证可互换性的工具系统的夹紧槽时，不仅必须注意到到陶瓷中的槽的挤压性(Pressbarkeit)，而且必须注意到必须昂贵地从高硬度的PcBN中去除 的最小的体积。PcBN表示多晶立方氮化硼。
发明内容
本发明的目的在于如此改进根据权利要求1的前序部分的刀片使得降低其制造成本。
根据本发明，该目的通过微型刀片来达到。根据本发明，该目的由此实现，即，针对夹紧槽的外径d1适用的是2mm<d1≤6mm，优选2mm<d1<5mm。已经令人惊奇地显示出带有如此小的夹紧槽的刀片可被可靠地且牢固地夹紧在工具中且在切削加工时未被拉出刀片座。带有这种很小的夹紧槽的刀片可制造得很小，因为夹紧通过夹紧槽来实现。更小的刀片引起更少的材料，由此使得制造成本最小化。
为了改善夹紧，在夹紧槽中布置有处在内部的圆形的节块，其中，节块的顶部处在夹紧槽的底部之上且处在刀片上侧之下，且节块具有外径d2和从夹紧槽的底部直至节块的顶部的高度h，并且直径d2在节块的高度h的一半上进行测量，且对于节块的直径d2而言适用的是0.8mm<d2<3.5mm。利用该节块和其尺寸结合夹紧槽的尺寸来优化夹紧。
优选地，刀片在其刀片下侧上具有与在其刀片上侧上相同的夹紧槽且因此为转位式刀片。
在一种优选的实施方式中，刀片包含PcBN(多晶立方氮化硼)。该材料极其昂贵，由此更小的刀片引起显著的成本下降。
在一种优选的实施方式中，夹紧槽具有的体积V为V<8mm3，优选V<6mm3。根据现有技术(例如根据文献EP 1 414 607 B1)的夹紧槽的体积是多倍地大。
为了在刀片的夹紧的状态中防止夹爪的凸起在节块上滑动且提高挤压性，节块的顶部优选经由相对于刀片上侧的垂线以节块角度α1倾斜的侧面过渡到夹紧槽的底部中，其中，针对节块角度α1适用的是以下情况，即7o<α1<55o且优选地7o<α1<35o。
在特定的情况下，针对节块角度α1进行如下选择，即27o<α1<28o。在任何应用情况下未出现夹爪的凸起在节块上滑动。
相比于α1<7o，利用所提及的所有角度将明显改善挤压性。根据现有技术在布置在中部的节块上的已知的应力明显更浅。根据现有技术，角度α1为α1>>45o，且为60o或更大。在这种平整的突起中，挤压性最佳，然而钩住效果和因此安全的回拉以及防止刀片在μm范围中的运动在使用中并未提供。夹爪5的凸起11还可在平整的节块上滑动。
因为节块是承载元件且其由于空间不足而具有非常小的直径d2，所以必须如此进行几何的设计使得用于力F1的传递的刚性足够。尤其直径d2与高度h的比(参见图1)必须匹配于这些要求。优选地，针对节块的高度h，即底部直至节块的顶部的间距，适用如下情况：2×d2≥h≥0.4×d2。
优选地，节块的顶部经由过渡半径r1过渡到侧面中，且侧面经由过渡半径r2过渡到夹紧槽的底部中，且夹紧槽的底部经由过渡半径r3过渡到侧部侧面中，其连接夹紧槽的底部与刀片上侧/刀片下侧，其中，半径r1、r2、r3处在0.05mm与0.6mm之间，优选处在0.2mm至0.3mm之间。
这是有利的，以便提高强度。过渡半径r1、r2、r3须达到一定的尺寸，否则出现应断部位。尤其应如此选择半径r1，即可在夹爪处的凸起与在夹紧槽中的节块之间可出现夹紧面。夹紧线或甚至夹紧点将导致提高的负荷。因此，半径r1至r3处在0.05mm与0.6mm之间，优选处在0.2mm至0.3mm之间。因此可产生足够高的刚性，其与夹爪的凸起的压力面相互作用来提供足够的强度。几何结构如此设计使得以压力加载易裂的陶瓷。
所说明的刀片的根据本发明的应用是利用夹爪(在该夹爪处布置有接合到夹紧槽中的凸起)且利用在夹爪处的前端(其从刀片的刀刃来看搁置在在刀片表面/刀片下侧上的夹紧槽之前)的夹紧。
在一种优选的应用中，从刀刃直至夹爪的前端的间距a在带有12.7mm的内圆(Innkreis)的刀片的情况下至少为2.2mm，且对于带有小于12.7mm的内圆的刀片至少为1.3mm。
优选地，刀片用于切削加工硬化钢。
下面说明在本说明书中所使用的概念的定义：
角度α1说明了节块的侧面相对于刀片表面的垂线的斜度。
角度α2说明了夹紧槽的从夹紧槽的边缘至夹紧槽的底部的斜度，相对于刀片表面的垂线来测量。
利用字母h来表示节块的从夹紧槽的底部直至节块的最高点(也就是说直至节块的顶部)的高度。
R1是半径，节块的头部或者顶部以该半径过渡到节块的(通过角度α1说明的)侧面中。
R2是半径，节块的(通过角度α1说明的)侧面以该半径过渡到夹紧槽的底部中。
R3是半径，夹紧槽的底部以该半径过渡到夹紧槽的(通过角度α2说明的)侧面中。
附图说明
下面借助相应显示了通过根据本发明的刀片的截面的两个附图来说明本发明。其中，
图1显示了通过根据本发明的刀片4的中部8的截面，以及
图2显示了在安装状态中(即在通过夹爪5的接合中)的相同的刀片4。
具体实施方式
刀片4(参见图1和2)越小，用于设计夹紧槽1的可供使用的空间同样越小。如果考虑到夹爪5的前端12与刀刃6的所引入的间距a(参见图2)，则可供使用的空间被进一步降低。此外，在高精确的构件中即使刀片4在μm范围中的运动也是不允许的。可靠的锚定要求刀片4与夹爪5的形状配合的连接。如果夹紧面7安放在刀片4的中部8之前，则降低所谓的跃起(Aufschn?beln)的风险。跃起意味着在夹爪5处的凸起11(参见图2)在加工工件的情况下在节块2上滑动。就此而言，在中部之前意味着凸起11在夹紧槽1的朝向刀刃6的侧部处接合到夹紧槽1中。根据本发明，可通过节块2的特别的设计降低这种情况。节块2还被称作突起。
因此，本发明的对象是带有根据本发明的夹紧槽1的微型刀片4。夹紧槽1具有的直径d1为d1≤6mm(≤意指“小于等于”)，优选在2mm<d1<5mm之间(参见图1)。为了保证可靠的夹紧，节块2的角度α1选择成α1<55o。优选地，该角度处在7o<α1<35o之间。在图1、2的特定的情况下，该角度确定成27o<α1<28o。由此防止夹爪5的凸起11在节块2上的滑动。在夹爪5处的凸起11以力F2来钩住(参见图2)。在陶瓷的情况下，相比于α1<7o，明显改善了挤压性。根据现有技术在布置在中部的突起上的已知的应力明显更浅。根据现有技术，角度α1为α1>>45o，且为60o或更大。在这种平的突起的情况下，挤压性最优，然而钩住效果和因此安全的拉回以及防止刀片4在μm范围中的运动在使用中并未提供。夹爪5的凸起11同样可在平的突起上滑动。
通过根据本发明的夹紧槽1的小的直径d1降低待去除的体积。在PcBN的情况下，这种夹紧槽1主要通过昂贵的激光工艺来产生。相比于常规的夹紧槽1，体积可降低到多于40%，由此出现附加的经济上的优点。因为节块2是承载元件且其由于空间不足而具有非常小的直径d2，所以几何方面的设计必须如此进行使得用于力F1的传递的刚性足够。尤其直径d2相对于高度h(参见图1)的比必须匹配于要求。比d/h可为直至1至2。优选地，d/h的比为1比1。在特定的情况下，比d/h为1比0.5。为了提高强度，过渡半径r1至r3(参见图1)必须达到一定的尺寸，否则出现应断部位。尤其应如此选择半径r1，即，可在夹爪5处的凸起5与节块2之间出现夹紧面7。夹紧线或甚至夹紧点将导致提高的负荷。半径r1至r3处在0.05mm与0.6mm之间，优选处在0.2mm至0.3mm之间。因此可产生足够高的刚性，其与夹爪5的凸起11的压力面相互作用来提供足够的强度。几何结构如此设计，即，以压力加载易裂的陶瓷。因此成功地可靠地实现槽尺寸d1=3mm(在此在该特定的优选的情况下)。由此可在在转位式刀片的中部8之前实现夹爪5的前端12的支承面(相比于F1)，而不必考虑相对于刀刃的重要的间距a。
夹紧槽1的体积V优选为V<8mm3，且特别优选地为V<6mm3。
图3a、3b、3c以俯视图显示了根据本发明的刀片4的不同的设计方案。图3a显示了带有圆形的夹紧槽1和布置在夹紧槽中的节块2的三角形的刀片4。图3b显示了带有圆形的夹紧槽1和布置在夹紧槽中的节块2的方形的刀片4。图3c显示了带有圆形的夹紧槽1和布置在该夹紧槽中的节块2的柱状的刀片4。

Claims (12)

1. 用于切削加工的切削工具的刀片(4)，带有刀片上侧(9)和刀片下侧(10)、一个或多个侧部面(13)、在所述刀片上侧(9)至一个或多个所述侧部面(6)的过渡部处的刀刃(6)和在所述刀片上侧(9)中的圆形的夹紧槽(1)，该夹紧槽(1)具有外径d1，其特征在于，针对所述夹紧槽(1)的外径d1适用的是2mm<d1≤6mm，优选2mm<d1<5mm。
2. 根据权利要求1所述的刀片，其特征在于，所述夹紧槽(1)具有处在内部的圆形的节块(2)，其中，所述节块(2)的顶部(14)处在所述夹紧槽(1)的底部(15)之上且处在所述刀片上侧(9)之下，并且所述节块(2)具有外径d2和从所述夹紧槽(1)的底部直至所述节块(2)的顶部(14)的高度h，并且外径d2在所述节块(2)的高度h的一半上来测量，并且针对所述节块(2)的直径d2适用的是0.8mm<d2<3.5mm。
3. 根据权利要求1或2所述的刀片，其特征在于，所述刀片(4)在其刀片下侧(10)上具有与在其刀片上侧(9)上相同的夹紧槽(1)，且因此为转位式刀片。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的刀片，其特征在于，所述刀片(4)包含PcBN(多晶立方氮化硼)。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的刀片，其特征在于，所述夹紧槽(1)具有的体积V<8mm3，优选V<6mm3。
6. 根据权利要求2至5中任一项所述的刀片，其特征在于，所述节块(2)的顶部(14)经由关于所述刀片上侧(9)的垂线(16)以节块角度α1倾斜的侧面(17)过渡到所述夹紧槽(1)的底部(15)中，其中，针对所述节块角度α1适用的是以下情况：7o<α1<55o且优选地7o<α1<35o。
7. 根据权利要求6所述的刀片，其特征在于，针对所述节块角度α1适用的是以下情况：27o<α1<28o。
8. 根据权利要求2至7中任一项所述的刀片，其特征在于，针对所述节块(2)的高度h，即从所述底部(15)直至所述节块(2)的顶部(14)的间距适用的是以下情况：2×d2≥h≥0.4×d2。
9. 根据权利要求2至8中任一项所述的刀片，其特征在于，所述节块(2)的顶部(14)经由过渡半径r1过渡到所述侧面(17)中，而所述侧面(17)经由过渡半径r2过渡到所述夹紧槽(1)的底部(15)中，而所述夹紧槽(1)的底部(15)经由过渡半径r3过渡到侧部侧面(3)中，其连接所述夹紧槽(1)的底部(15)与所述刀片上侧/刀片下侧(9,10)，其中，半径r1、r2、r3处在0.05mm与0.6mm之间，优选处在0.2mm至0.3mm之间。
10. 用于利用夹爪(5)且利用在所述夹爪(5)处的前端(12)夹紧的根据权利要求1至9中任一项所述的刀片(4)的应用，在该夹爪(5)处布置有凸起(11)，其接合到所述夹紧槽(1)中，且该前端(12)从所述刀片(4)的刀刃(6)来看搁置在在所述刀片表面/刀片下侧(9,10)上的所述夹紧槽(1)之前。
11. 根据权利要求10所述的应用，其特征在于，从所述刀刃(6)直至所述夹爪(5)的前端(12)的间距a在带有12.7mm的内圆的刀片(4)的情况下至少为2.2mm，而对于带有小于12.7mm的内圆的刀片(4)至少为1.3mm。
12. 根据权利要求1至9中任一项所述的刀片(4)用于切削加工硬化钢。
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