CN104785840A - 具有带悬臂构件的刀片凹座的切削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有中心纵向轴线和工具主体的切削工具，所述工具主体包括具有底壁、后壁和至少一个侧壁的刀片凹座。从所述工具主体加工悬臂构件以使其与所述工具主体一体化形成。所述悬臂构件从所述刀片凹座的所述壁中的一者延伸。调节螺钉对所述悬臂构件施加力以选择性地调节安装在所述悬臂构件上的切削刀片相对于所述切削工具的所述中心纵向轴线的位置。还公开了一种用于选择性地调节所述切削刀片的位置的方法。

Description

具有带悬臂构件的刀片凹座的切削工具
技术领域
本发明涉及切削工具领域。更具体地讲，本发明涉及具有悬臂构件的切削工具，该悬臂构件延伸进入刀片凹座中以选择性地调节安装在悬臂构件上的切削刀片的位置。
背景技术
通常的金属加工操作用使用切削刀片的机床或类似设备进行。常规的切削工具采用多种方法将切削刀片固定到刀体上。在一些切削工具中，螺纹孔设置在切削主体中并且相应的通孔设置在切削刀片中。切削刀片通过使用螺钉而直接固定到刀体上。然而，此类方法需要在刀体中形成螺纹孔，并且可能会削弱刀体。
因此，本领域中需要用于高速铣削操作的改善的切削工具，在该高速铣削操作中可以调节切削刀片的位置。
发明内容
调节铣刀中切削刀片的位置的问题通过加工从刀片凹座的侧壁中的一者延伸的悬臂构件并且将切削刀片安装在该悬臂构件上而得以解决。
在本发明的一个方面，切削工具具有中心纵向轴线和工具主体，该工具主体包括具有底壁、后壁和至少一个侧壁的刀片凹座。悬臂构件从刀片凹座的壁中的一者延伸。调节螺钉对悬臂构件施加力以选择性地调节安装在悬臂构件上的切削刀片的位置。
在本发明的另一方面，组合切削工具和切削刀片包括具有中心纵向轴线和工具主体的切削工具，所述工具主体包括具有底壁、后壁和至少一个侧壁的刀片凹座。悬臂构件从刀片凹座的壁中的一者延伸。调节螺钉接合悬臂构件。切削刀片被安装在悬臂构件上并且包括顶面、底面和多个侧面。每个侧面包括垂直于中心纵向轴线延伸的第一对排屑槽和平行于该中心纵向轴线延伸的第二对排屑槽。在第一对排屑槽的每一者与顶面和底面之间的交汇处形成多个主修光切削刃，其中调节螺钉对悬臂构件施加力以选择性地调节切削刀片的主修光切削刃相对于切削工具的中心纵向轴线的位置。
在本发明的另一方面，公开了一种用于选择性地调节安装在切削工具上的切削刀片的位置的方法，该切削工具包括具有刀片凹座的工具主体，该方法包括：
将悬臂构件加工到工具主体中，使得悬臂构件延伸进入刀片凹座；
将切削刀片安装在悬臂构件上；以及
对悬臂构件施加力，使得相对于切削工具的中心纵向轴线选择性地调节切削刀片的位置。
附图说明
虽然示出了本发明的多个实施例，但不应将所示出的具体实施例解释为限制权利要求。预期可以在不脱离本发明范围的情况下进行多种改变和修改。
图1为根据本发明的实施例的铣刀的侧视图，该铣刀具有等距安装在可调凹座中的切削刀片；
图2为图1的铣刀的顶视图；
图3为图1的铣刀的等轴顶视图；
图4为图1的铣刀的凹座的放大等轴顶视图，其中切削刀片等距安装在可调凹座中；
图5为穿过图1的铣刀的凹座的调节螺钉中心的剖视图，其中切削刀片等距安装在可调凹座中；
图6为根据本发明的实施例的铣刀的侧视图，该铣刀具有切向安装在可调凹座中的切削刀片；
图7为图6的铣刀的顶视图；
图8为图6的铣刀的等轴顶视图；
图9为图6的铣刀的凹座的放大等轴顶视图，其中切削刀片切向安装在可调凹座中；
图10为穿过图6的铣刀的凹座的调节螺钉中心的剖视图，其中切削刀片切向安装在可调凹座中；
图11为根据本发明的实施例的切削刀片的等轴视图，该切削刀片能够安装在悬臂构件上；以及
图12为图11的切削刀片的另一个等轴视图。
具体实施方式
现在参见图1至图5，示出了根据本发明的实施例的切削工具10，诸如铣刀。铣刀10包括工具主体12，其具有多个周向间隔开的刀片凹座14(为了简明起见仅示出一个凹座14)。工具主体12由金属诸如钢制成，并且具有中心纵向轴线15(即，在z轴的方向上)、垂直于z轴的x轴16和垂直于x轴和z轴两者的y轴17。工具主体12被设计为在方向R上围绕中心纵向轴线15(即，围绕z轴)可旋转地驱动。每个凹座14适用于接收切削刀片200，该切削刀片使用安装螺钉18等等牢固地保持在凹座14中。为了简明起见，图示实施例中仅示出了用来等距地将切削刀片200安装于其中的单个凹座14。然而，应当理解，本发明不受可等距地将切削刀片200安装于其中的凹座14数量的限制，并且可利用能够等距安装切削刀片200的任何所需数量的凹座14来实施本发明。
如图4所示，切削工具10的每个凹座14均包括底壁20、后壁22和至少一个侧壁24、26。凹座14还可包括在底壁20与侧壁24、26中的一者或多者之间的交汇处的拐角止裂槽28。
本发明的一个方面是，当切削刀片200安装于铣刀10的凹座14中时，可选择性地调节该切削刀片200的位置。这通过将切削刀片200安装在悬臂构件(通常用30表示)上来完成，通过从工具主体12加工悬臂构件30而使该悬臂构件与工具主体12一体化形成。
如图4所示，悬臂构件30从刀片凹座14的壁20、22、24、26中的一者向外延伸。在图示实施例中，悬臂构件30从侧壁24朝相对的侧壁26延伸。应当理解，可以通过使悬臂构件30从刀片凹座14的壁20、22、24、26中的任一者延伸来实施本发明的原理。
在图示实施例中，悬臂构件30包括用于支撑切削刀片200的顶部支撑壁32和与顶部支撑壁32相对的底部支撑壁33。顶部支撑壁32包括螺纹孔(未示出)以容纳用于将切削刀片200安装在悬臂构件30上的螺钉18。悬臂构件30还包括用于支撑切削刀片200的后支撑壁34，如在图2和图5中最佳地看出。在图示实施例中，悬臂构件30提供接触切削刀片200的至少三点。应当理解，不同于由凹座的壁支撑的安装在常规切削工具的刀片凹座中的切削刀片，切削刀片200完全由悬臂构件30支撑。
间隙36设置在悬臂构件30与凹座14的底壁20之间。同样地，间隙37设置在悬臂构件30与凹座14的侧壁26之间。相似地，间隙38设置在悬臂构件30与凹座14的后壁22之间，如图2和图5所示。间隙36、37、38允许通过悬臂构件30来选择性地调节切削刀片200的位置，而不会妨碍切削工具10的凹座14的壁22、24、26。
悬臂构件30充当“活动铰链”(也称为“活铰链”)，以允许选择性地调节切削刀片200的轴向位置。为此，可以选择性地调节悬臂构件30与凹座14的侧壁24之间的交汇处的悬臂构件30的厚度39，以选择性地调节悬臂构件30在切削工具10的中心纵向轴线15方向上(即，在z轴方向上)的移动量。在图示实施例中，悬臂构件30的厚度39在约0.118英寸(约3.0mm)至约0.236英寸(约6.0mm)之间的范围内，使得可在切削工具10的中心纵向轴线15方向上将切削刀片200的位置选择性地调节距离D，该距离D为至少0.002英寸(约0.051mm)，如图1所示。应当理解，悬臂构件30的厚度39可为任何所需的值以提供所需的切削刀片200的移动。
设置调节螺钉40以对悬臂构件30施加力，从而选择性地调节切削刀片200的位置。在一个实施例中，调节螺钉40与用于将切削刀片200安装在悬臂构件30上的螺钉18相同，以使部件的库存最小化。在另一个实施例中，调节螺钉40不同于螺钉18。在图示实施例中，调节螺钉40具有中心轴线41和接合悬臂构件30的底部支撑壁33的锥形头部部分42，如图5最佳所示。将调节螺钉40拧入凹座14的后壁22的螺纹孔(未示出)中，使得调节螺钉40的中心轴线41限定相对于轴线16(即，在x轴方向上)的轴向角44(图1)和相对于轴线17(即，在y轴方向上)的径向角46(图2)。轴向角44在约五(5)度和约十(10)度之间的范围内，并且径向角46在约二十(20)度和约四十(40)度之间的范围内。在一个实施例中，轴向角44为约七(7)度，并且径向角为约三十(30)度。应当理解，可以选择轴向角44和径向角46以调节由调节螺钉40在悬臂构件30上施加的力的量，并从而调节切削刀片200的移动量。如果需要，底壁20还可包括用于为调节螺钉40提供间隙的通道48。
现在参见图6至图10，示出了根据本发明的另一个实施例的切削工具100，诸如铣刀。类似于铣刀10，铣刀100包括工具主体102，其具有多个周向间隔开的刀片凹座104(为了简明起见仅示出一个凹座104)。工具主体102由金属诸如钢制成，并且具有中心纵向轴线105(即，在z轴的方向上)、垂直于z轴的x轴106和垂直于x轴和z轴两者的y轴107。工具主体102被设计为在方向R上围绕中心纵向轴线105(即，围绕z轴)可旋转地驱动。每个凹座104适用于接收切削刀片200，该切削刀片使用安装螺钉108等等牢固地保持在凹座104中。为了简明起见，图示实施例中仅示出了用来切向地将切削刀片200安装于其中的单个凹座104。然而，应当理解，本发明不受切削刀片200可切向安装在其中的凹座14数量的限制，并且可利用能够切向安装切削刀片200的任何所需数量的凹座14来实施本发明。
如图9所示，切削工具100的每个凹座104均包括底壁120、后壁122和至少一个侧壁124、126。悬臂构件(通常用130表示)通过从工具主体102加工悬臂构件130而与工具主体102一体化形成。
如图9所示，悬臂构件130从刀片凹座104的壁120、122、124、126中的一者向外延伸。在图示实施例中，悬臂构件130从侧壁124朝相对的侧壁126延伸。应当理解，可以通过使悬臂构件130从刀片凹座104的壁120、122、124、126中的任一者延伸来实施本发明的原理。
悬臂构件130与悬臂构件30稍有不同，因为切削刀片200切向安装在悬臂构件130上，而不是如前述实施例中那样等距安装。在该实施例中，悬臂构件130包括用于支撑切削刀片200的第一顶部支撑壁131和第二顶部支撑壁132、与第一顶部支撑壁131和第二顶部支撑壁132相对的底部支撑壁133，以及用于支撑切削刀片200的后支撑壁134。后支撑壁134包括螺纹孔(未示出)以容纳用于将切削刀片200安装在悬臂构件130上的螺钉108。在图示实施例中，悬臂构件130提供接触切削刀片200的至少三点。应当理解，不同于由凹座的壁支撑的安装在常规切削工具的刀片凹座中的切削刀片，切削刀片200完全由悬臂构件130支撑。
间隙136设置在悬臂构件130与凹座104的底壁120之间。同样地，间隙137设置在悬臂构件130与凹座104的侧壁126之间。相似地，间隙138设置在悬臂构件130与凹座104的后壁122之间，如图6和图10所示。间隙136、137、138允许通过悬臂构件130来选择性地调节切削刀片200的位置，而不会妨碍切削工具100的凹座104的壁122、124、126。
类似于悬臂构件30，悬臂构件130充当“活动铰链”(也称为“活铰链”)，以允许选择性地调节切削刀片200的轴向位置。为此，可以选择性地调节悬臂构件130与凹座104的侧壁124之间的交汇处的悬臂构件130的厚度139，以选择性地调节悬臂构件130在切削工具100的中心纵向轴线106方向上(即，在z轴方向上)的移动量。在图示实施例中，悬臂构件130的厚度139在约0.118英寸(约3.0mm)至约0.236英寸(约6.0mm)之间的范围内，使得可在切削工具100的中心纵向轴线106的方向上将切削刀片200的位置选择性地调节距离D，该距离D为至少约0.002英寸(约0.051mm)，如图6所示。应当理解，悬臂构件130的厚度139可为任何所需的值以提供所需的切削刀片200的移动。
设置调节螺钉140以对悬臂构件130施加力，从而选择性地调节切削刀片200的位置。调节螺钉140可与调节螺钉40以及用于将切削刀片200安装在悬臂构件130上的螺钉18相同，以使部件的库存最小化。在图示实施例中，调节螺钉140具有中心轴线141和接合悬臂构件130的底部支撑壁133的锥形头部部分142，如图10最佳所示。将调节螺钉140拧入凹座104的后壁122的螺纹孔(未示出)中，使得调节螺钉140的中心轴线141限定相对于轴线107(即，在x轴方向上)的轴向角144(图6)和相对于轴线107(即，在y轴方向上)的径向角146(图7)。轴向角144在约五(5)度和约十(10)度之间的范围内，并且径向角146在约十(10)度和约二十(20)度之间的范围内。在一个实施例中，轴向角144为约七(7)度，并且径向角为约十五(15)度。应当理解，可以选择轴向角144和径向角146以调节由调节螺钉140在悬臂构件130上施加的力的量，并从而调节切削刀片200的移动量。如果需要，底壁120还可包括用于为调节螺钉140提供间隙的通道148。
应当理解，切削工具10、100两者均可包括用于在其中等距和切向安装切削刀片200的两种类型的凹座14、104。例如，铣刀10、100可包括用于将切削刀片200等距安装于其中的多个凹座14，以及用于将切削刀片200切向安装于其中的多个凹座104。在一个实施例中，例如，刀体12、102可包括用于将切削刀片200切向安装于其中的十六(16)个凹座104，以及用于将切削刀片200等距安装于其中的四(4)个凹座14。
现在参见图11和图12，示出了根据本发明的实施例的可转位切削刀片200。一般来讲，切削刀片200具有由本领域中已知类型的耐磨材料制成的多角体。切削刀片200具有大致立方体形状，其包括顶面202、与顶面202平行且相同的底面204以及彼此相同的多个侧面206。在图示实施例中，切削刀片200具有四个(4)侧面206，每个侧面206相对于相邻侧面206具有大约九十(90)度的角度208。
在图示实施例中，各个侧面206基本上垂直于顶面202和底面204两者。换句话讲，顶面202和底面204基本上彼此平行并且垂直于侧面206。即，侧面206具有零(0)度的后角。因此，切削刀片200的顶面202和底面204均可被转向到工件(未示出)。因此，当底面204被转向到工件时，“顶”面202成为“底”面，反之亦然。在切削操作期间，当切削刀片200安装在悬臂构件30、130上时，至少两个侧面206以及顶面202和底面204中的一者与悬臂构件30、130接合。
切削刀片200包括各个侧面206之间的平坦的拐角面210。在图示实施例中，如图11所示，切削刀片200包括四(4)个平坦的拐角面210，其相对于相邻侧面206以四十五(45)度的角度212形成。如图12所示，顶面202和底面204垂直于切削刀片200的中心纵向轴线214，而侧面206和拐角面210平行于轴线214。因此，切削刀片200关于所有三条轴线(x轴、y轴和z轴)对称。由于切削刀片200关于所有三条轴线(x轴、y轴和z轴)对称，其中顶面202与底面204相同，所有侧面206和拐角面210均彼此相同，因此为了简明起见，在本文中将仅对顶面202、一个侧面206和一个拐角面210进行详述。然而，应当理解，关于顶面202的任何讨论均适用于底面204，关于侧面206的讨论适用于所有侧面206，并且关于拐角面210的讨论适用于所有拐角面210。
过渡圆弧215完全在切削刀片200的顶面202和底面204与平坦的拐角面210之间延伸。如图11可见，每个平坦的拐角面210完全在与顶面202和底面204相连的两个过渡圆弧215之间延伸。
每个侧面206包括形成于其中的一个或多个切屑形成槽。例如，每个侧面206包括一对切屑形成槽216，其沿顶面202和底面204延伸并且垂直于中心纵向轴线214。此外，每个侧面206包括一对切屑形成槽218，其沿拐角面210延伸并且平行于中心纵向轴线214。切屑形成槽216、218具有如图示实施例中所示的不同外形。然而，切屑形成槽216、218可以具有相同的外形。
在切削刀片200的每个切屑形成槽216与顶面202和底面204之间的交汇处形成精加工的主修光切削刃220。因此，切削刀片200具有在切屑形成槽216与顶面202之间的交汇处形成的四(4)个修光切削刃220，以及在切屑形成槽216与底面204之间的交汇处形成的四(4)个修光切削刃220，总共八(8)个修光切削刃220。如图10所示，修光切削刃220垂直于切削刀片200的中心纵向轴线214。当切削刀片200等距安装在悬臂构件130上时，修光切削刃220为有效主切削刃，并且应当理解，切屑形成槽216有助于形成并移除在加工过程中形成的切屑。每个精加工修光切削刃220在高度上低于侧面206以允许侧面206接触悬臂构件30、130，并使切削刀片200适当地坐置在其上。
在每个过渡圆弧215与每个切屑形成槽216之间的交汇处形成副粗加工角切削刃222。因此，切削刀片200具有八(8)个左旋粗加工角切削刃222和八(8)个右旋粗加工角切削刃222，总共十六(16)个粗加工角切削刃222。由于过渡圆弧215的圆形形状和切屑形成槽216的外形，每个粗加工角切削刃222为椭圆形形状。
如图11和图12所示，当切削刀片200等距安装在切削工具10的悬臂构件30上时，精加工修光切削刃220和粗加工角切削刃222均被转向到工件(未示出)。
在每个平坦的拐角面210与每个切屑形成槽218之间的交汇处形成精加工修光切削刃224。因此，切削刀片200的每个侧面206具有在切屑形成槽218与平坦的拐角面210之间的交汇处形成的两(2)个修光切削刃224，总共八(8)个修光切削刃224(4个侧面×2个切削刃/侧面＝8个切削刃)。如图12所示，精加工修光切削刃224平行于切削刀片200的中心纵向轴线214。当切削刀片200切向安装在悬臂构件130上时，精加工修光切削刃224为有效主切削刃，并且应当理解，切屑形成槽218有助于形成并移除在加工过程中形成的切屑。
应当理解，精加工的主修光切削刃220和精加工修光切削刃224的外形分别由切屑形成槽216、218的横截面形状限定。在图示实施例中，精加工的主修光切削刃220和精加工修光切削刃224具有基本平坦的外形。然而，应当理解，本发明并不受精加工的主修光切削刃220和精加工修光切削刃224的外形的限制，并且可利用任何所需的外形例如具有大半径的切削刃等等来实施本发明。
如上所述，本发明的切削工具10、100能够选择性地调节切削刀片200的精加工切削刃220、224和粗加工切削刃222，所述切削刀片200等距和/或切向安装到通过加工刀体12、102而一体化形成的悬臂构件30、130上。切削工具10、100能够将切削刀片200选择性地调节至少约0.002英寸(约0.051mm)。因此，本发明的切削工具10、100能够在执行工件的粗加工和精加工操作时在工件上形成良好的光洁度，尤其是由软金属诸如铸铁等等制成的工件。
本文引用的专利和出版物据此以引用方式并入。
目前已经描述了优选的实施例，可以在所附权利要求的范围内以其他方式体现本发明。

Claims (19)

1.一种具有中心纵向轴线的切削工具，包括：
工具主体，所述工具主体包括具有底壁、后壁和至少一个侧壁的刀片凹座；
悬臂构件，所述悬臂构件从所述刀片凹座的所述壁中的一者延伸；以及
调节螺钉，所述调节螺钉用于对所述悬臂构件施加力以选择性地调节安装在所述悬臂构件上的切削刀片的位置。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述悬臂构件从所述刀片凹座的所述至少一个侧壁延伸。
3.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述调节螺钉的中心轴线限定相对于所述切削工具的x轴的正轴向角和相对于所述切削工具的y轴的正径向角，以选择性地调节由所述调节螺钉对所述悬臂构件施加的力的量。
4.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述切削刀片完全由所述悬臂构件支撑。
5.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述切削刀片等距安装在所述切削工具上。
6.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述切削刀片切向安装在所述切削工具上。
7.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述悬臂构件包括用于支撑所述切削刀片的顶部支撑壁、与所述顶部支撑壁相对的底部支撑壁，以及用于支撑所述切削刀片的后支撑壁。
8.根据权利要求7所述的切削工具，其中所述调节螺钉对所述悬臂构件的所述底部支撑壁施加力，以选择性地调节切削刀片的位置。
9.根据权利要求1所述的切削工具，还包括在所述悬臂构件与所述凹座的所述底壁之间的第一间隙，以及在所述悬臂构件与所述凹座的所述至少一个侧壁之间的第二间隙，以及在所述悬臂构件与所述凹座的所述后壁之间的第三间隙。
10.根据权利要求1所述的切削工具，其中可在所述切削工具的所述中心纵向轴线的方向上将所述切削刀片的所述位置选择性地调节距离D，所述距离D为至少约0.002英寸(约0.051mm)。
11.一种组合切削工具和切削刀片，包括：
具有中心纵向轴线的切削工具，所述切削工具包括：
工具主体，所述工具主体包括具有底壁、后壁和至少一个侧壁的刀片凹座；
悬臂构件，所述悬臂构件从所述刀片凹座的所述壁中的一者延伸；以及
调节螺钉，所述调节螺钉用于对所述悬臂构件施加力；以及
安装在所述悬臂构件上的切削刀片，所述切削刀片包括：
顶面、底面和多个侧面，每个侧面包括垂直于中心纵向轴线延伸的第一对排屑槽和平行于所述中心纵向轴线延伸的第二对排屑槽；以及
在所述第一对排屑槽中的每一者与所述顶面和所述底面之间的交汇处形成的多个主修光切削刃，
其中所述调节螺钉对所述悬臂构件施加力以选择性地调节所述切削刀片的所述主修光切削刃相对于所述切削工具的所述中心纵向轴线的位置。
12.根据权利要求11所述的组合，其中所述悬臂构件从所述刀片凹座的所述至少一个侧壁延伸。
13.根据权利要求11所述的组合，其中所述调节螺钉的中心轴线限定相对于所述切削工具的x轴的正轴向角和相对于所述切削工具的y轴的正径向角，以选择性地调节由所述调节螺钉对所述悬臂构件施加的力的量。
14.根据权利要求11所述的组合，其中所述切削刀片完全由所述悬臂构件支撑。
15.根据权利要求11所述的组合，其中所述切削刀片等距安装在所述切削工具上。
16.根据权利要求11所述的组合，其中所述切削刀片切向安装在所述切削工具上。
17.根据权利要求11所述的组合，其中所述悬臂构件包括用于支撑所述切削刀片的顶部支撑壁、与所述顶部支撑壁相对的底部支撑壁，以及用于支撑所述切削刀片的后支撑壁。
18.根据权利要求17所述的组合，其中所述调节螺钉对所述悬臂构件的所述底部支撑壁施加力，以选择性地调节切削刀片的位置。
19.一种用于选择性地调节安装在切削工具上的切削刀片的位置的方法，所述切削工具包括具有刀片凹座的工具主体，所述方法包括：
将悬臂构件加工到所述工具主体中，使得所述悬臂构件延伸进入所述刀片凹座；
通过使所述切削刀片完全由所述悬臂构件支撑来将所述切削刀片安装在所述悬臂构件上；以及
对所述悬臂构件施加力，使得相对于所述切削工具的中心纵向轴线选择性地调节所述切削刀片的位置。
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