CN106029071A - 可转位切割嵌件和铣削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于以大的前进运动进行面铣削的可转位切割嵌件(1)，其包括：顶部侧面(2)；底部侧面(3)，其具有比所述顶部侧面(2)小的外部周边；以及侧向表面(4)，其连接所述顶部侧面(2)和所述底部侧面(3)。在所述侧向表面(4)与所述顶部侧面(2)之间的过渡处，形成圆化的切割拐角(6)，所述切割拐角借助于凸状凸出切割边缘(5)而连接，所述切割边缘各自以凸状弯曲方式从一个切割拐角(6)延伸到邻近切割拐角(6)。邻近于所述切割边缘(5)，所述侧向表面(4)具有主侧腹面(4a)，所述主侧腹面沿着相应切割边缘(5)以连续地凸状弯曲方式从一个切割拐角(6)延伸到邻近切割拐角(6)。所述主侧腹面(4a)在所述底部侧面(3)的方向上延伸所述侧向表面(4)的高度的仅一部分，且以阶梯方式过渡到向内后置的辅助面(4b，4c)中。

Description

可转位切割嵌件和铣削工具
技术领域
本发明涉及用于以高馈送速率进行面铣削的可转位切割嵌件，且涉及具有多个此类可转位切割嵌件的用于以高馈送速率进行面铣削的铣削工具。
背景技术
当具体来说通过铣削机械加工金属材料时，惯例是使用具有相对坚固载体主体的铣削工具，所述主体可例如从工具钢制造，由更硬、更耐磨损材料(具体来说，胶结碳化物、金属陶瓷或陶瓷刀具)制成的多个切割嵌件紧固到所述主体。此处的切割嵌件具有以机械加工方式与待加工的工件接合的切割边缘。已知特定来说将切割嵌件设计为称为可转位切割嵌件的嵌件，其具有可依次使用的多个相同切割边缘。所述个别切割边缘此处惯常是通过相应切割嵌件围绕一个或多个对称轴的旋转(例如90°、120°、180°、240°、270°或其它角度)而转位。
此处取决于既定用途而针对铣削工具和切割嵌件使用不同几何形状。一个使用区是以高馈送速率进行面铣削，其中铣削操作是在切口的相对低深度处但在平行于待加工的工件表面的方向上以相对高馈送速率实行。
在这种类型的铣削操作中，由于高馈送速率，相对长的切割边缘部分与待加工的工件接合，且重要的是在切割边缘提供尽可能平衡的切割力的分布以便实现切割嵌件的长使用寿命。
JP S52-103081 A呈现一种具有载体主体的铣床，其配备有多个可交换的切割嵌件，所述切割嵌件各自具有至少在截面中凸状拱形的切割边缘部分。
由烧结碳化物或金属陶瓷形成的可转位切割嵌件惯常是在粉末冶金生产工艺中从起始粉末生产，所述粉末根据所需组成而混合，在模具中被压成所需形状且随后烧结以形成实心主体。在经按压压坯的烧结期间，材料的压缩发生，所述压缩与收缩相关联，其中所述收缩的均匀性受到压坯的几何形状以及在按压期间实现的压力分布的极大影响。已表面对于通过粉末冶金生产的切割嵌件可实现的使用寿命极大地取决于粉末冶金生产工艺的成功控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于以高馈送速率进行面铣削的改进的可转位切割嵌件，以及用于以高馈送速率进行面铣削的改进的铣削工具，借助所述切割嵌件和铣削工具使得通过粉末冶金生产的可转位切割嵌件的可靠铣削操作和长使用寿命成为可能。
所述目的通过根据权利要求1所述的用于以高馈送速率进行面铣削的可转位切割嵌件实现。附属权利要求中指定有利的开发。
用于以高馈送速率进行面铣削的所述可转位切割嵌件具有：上部侧面；下部侧面，其具有比所述上部侧面小的外圆周；以及侧表面，其连接所述上部侧面和下部侧面。在所述侧表面与上部侧面之间的过渡处，形成圆化的切割拐角，所述切割拐角经由凸状拱形切割边缘连接，所述切割边缘各自以凸状弯曲方式从一个切割拐角延伸到邻近切割拐角。邻近于切割边缘，所述侧表面各自具有主侧腹，所述主侧腹沿着相应切割边缘以连续地凸状弯曲方式从一个切割拐角延伸到邻近切割拐角。所述主侧腹在所述下部侧面的方向上延伸所述侧表面的高度的仅一部分，且以阶梯方式合并到向内后置的辅助表面中。
借助于切割边缘的连续地凸状弯曲型面，在以高馈送速率进行铣削期间实现切割力的具体来说经平衡的分布。结合延伸侧表面的高度的仅一部分且经由阶梯合并到向内后置的辅助表面中的主侧腹，在粉末冶金生产工艺期间使得在按压期间的具体来说均质的压力分布成为可能。均质的压力分布导致在烧结过程期间的高度均匀失真表现，并且因此在通过生产工艺之后，可转位切割嵌件实现以高馈送速率进行面铣削的高使用寿命。
根据开发，所述切割嵌件具有在上部侧面的俯视图中大体上为二次的基本形状，具有四个切割拐角和连接所述切割拐角的四个切割边缘。在此情况下，实现切割嵌件的稳健配置以及同时个别地可使用的相对大数目的切割边缘。
根据开发，所述主侧腹在下部侧面的方向上延伸所述侧表面的高度的小于50％，优选地延伸所述侧表面的高度的小于40％。在此情况下实现的作用是可极精确地控制在按压期间的压力分布以及由于烧结所致的失真，并且因此使得高使用寿命成为可能。此外，在此情况下实现低侧腹磨损。
根据开发，所述切割边缘具有大体上成椭圆的一段的形状的型面。在此情况下实现切割边缘上的切割力的具体来说经平衡的分布。
斜角优选地沿着切割边缘和切割拐角形成于上部侧面上。在此情况下，所述斜角另外增加了切割边缘的稳定性。所述斜角优选地具有0.1mm与0.4mm之间的宽度。
根据开发，所述斜角在切割拐角的区中以相对于所述下部侧面的范围的主方向在-10°与-20°之间的范围内的第一斜角角度延伸，且在所述切割边缘的中心的区中以0°与-10°之间的较浅的第二斜角角度延伸。所述陈述的斜角角度此处是在所述斜角与所述下部侧面的范围的主方向之间确定，其中所述斜角角度的正值对应于朝向切割嵌件的中心下倾的斜角且负值对应于向外下倾的斜角。所述斜角的具体指示的型面具体来说实现在不同机械加工参数下切割边缘的大的稳定性。所述斜角因此在切割边缘的区中相对急剧地向外下倾，其结果是切割边缘具体来说被加强，且所述斜角朝向切割边缘的中心较不急剧地向外下倾或甚至采用中性定向。以此方式，使得切割力的特别有利的分布以及切割嵌件的大的稳定性成为可能。根据开发，切割边缘的邻近于切割拐角的区被设计为过渡区，其中所述斜角的角度从第一斜角角度合并到第二斜角角度中。
根据开发，所述侧表面在其整个高度上以大于或等于0°的切割嵌件特定的空隙角形成。
“切割嵌件特定的空隙角”此处理解为意味着从切割嵌件自身的几何形状确定的空隙角。应注意，还通过切割嵌件在铣削工具的切割嵌件座架上的安装位置另外确定在机械加工期间所得的有效空隙角。使得空隙角在切割嵌件的整个高度上不小于0°的切割嵌件特定的空隙角的配置准许粉末冶金生产工艺中的切割嵌件的具体来说简单且可靠的生产，其中可以可靠地实现在按压期间的均质的压力分布。
根据精细化，所述下部侧面被设计为平坦支承表面。在此情况下，操作期间使得切割嵌件的具体来说可靠的支撑和精确定向成为可能。
根据优选开发，辅助表面的至少部分被设计为至少在若干区中为平坦支承表面。在此情况下，使得切割嵌件的具体来说稳定且可靠的定位成为可能。
根据优选精细化，切割嵌件具有穿孔，所述穿孔从所述上部侧面穿透所述切割嵌件到下部侧面且既定用于接纳紧固螺钉。
具体来说在粉末冶金生产工艺中制造的切割嵌件的情况下，根据本发明的特征对可实现的使用寿命具有极积极的作用。
根据开发，所述上部侧面可具备至少一种切屑几何形状。例如，此处可提供大体上延伸切割边缘的整个型面的切屑几何形状，或例如，也可在上部侧面的不同区中提供相应切屑几何形状。切屑几何形状可各自具有一个或多个凹陷和/或一个或多个突起，其引导、变形和/或打破在机械加工期间形成的切屑。
所述目的此外通过根据权利要求15所述的用于以高馈送速率进行面铣削的铣削工具而实现。
所述铣削工具具有固持器，所述固持器具有多个切割嵌件座架，以及紧固到先前指定类型的切割嵌件座架的多个切割嵌件。
进一步优点和开发从下文参考附图的示范性实施例的描述显现。
附图说明
附图中：
图1：展示根据实施例的可转位切割嵌件的透视图示；
图2：展示根据实施例的可转位切割嵌件的横向图示；
图3：展示根据实施例的可转位切割嵌件的俯视图；
图4：展示沿着图3的线B-B的截面图示；
图5：展示根据实施例的可转位切割嵌件的另一透视图示；
图6：展示图5的右上方区的细节的放大图示；
图7：展示切割拐角的区中的可转位切割嵌件的部分的放大图示；
图8：展示图7的另一放大详细图示；以及
图9：展示根据实施例的用于以高馈送速率进行面铣削的铣削工具的透视图示。
具体实施方式
下文参考图式更详细描述实施例。首先，参考图1到图8更详细描述可转位切割嵌件1。
可转位切割嵌件1是针对以高馈送速率进行面铣削而设计，且是在粉末冶金生产工艺中从适当的起始粉末生产。切割嵌件1此处具体来说是从烧结碳化物或金属陶瓷制造，优选地从烧结碳化物制造。烧结碳化物和金属陶瓷是其中硬的颗粒嵌入在由较延性的材料制成的粘结剂基质中的材料。在烧结碳化物的情况下，此处的粘结剂基质具体来说可大体上具有钴(Co)或可由钴形成，且所述硬的颗粒可具体来说具有碳化钨(WC)和任选地以较小量具有例如来自元素的周期系统的族4、5或6的立方碳化物。然而，其它粘结剂组分和/或硬的颗粒也是可能的。
根据实施例的可转位切割嵌件1具有上部侧面2、被设计为支撑表面的大体上平坦的下部侧面3，以及在上部侧面2与下部侧面3之间延伸的多个侧表面4。在上部侧面2的俯视图中，切割嵌件1具有大体上二次的基本形状，具有圆化拐角和凸状拱形侧面，如图3中具体可见。根据实施例的切割嵌件1被设计为称为单侧面切割嵌件的嵌件，其中切割边缘5和切割拐角6仅在侧表面4与上部侧面2之间的过渡处形成。切割嵌件1的下部侧面3此外具有与上部侧面2相比较小的外圆周，并且因此切割嵌件1具有称为“正”成形的形状，其中引用“正”可归于所实现的切割嵌件特定空隙角。
切割拐角6是圆化的设计，且如上部侧面2的俯视图中观看具有成预定半径的圆的一段的形状的配置。切割边缘5各自从切割拐角6延伸到切割拐角6之间的邻近切割拐角。如上部侧面2的俯视图中观看，切割边缘5各自在整个范围上具有不含直线部分的弯曲、凸状拱形型面。在专门说明的实施例中，切割边缘5具有成椭圆的一段的形状的尤其优选的型面，且其中相应切割边缘5沿着椭圆的一段的型面延伸。然而，与此特定成形不同的形状也是可能的。
根据实施例的可转位切割嵌件1因此具有四个相同地形成的切割边缘5以及四个相同地形成的切割拐角6。穿孔7从上部侧面2穿透切割嵌件1到下部侧面3，且相对于对称轴Z同轴地延伸。穿孔7经设计以接纳紧固螺钉，切割嵌件1可借助所述紧固螺钉紧固到铣削工具100的固持器20的切割嵌件座架21，如将更详细描述。切割嵌件1具有相对于对称轴Z的四重旋转对称性，并且因此切割嵌件1可通过围绕对称轴Z旋转通过90°、180°、270°和360°而转变为同一形状。对于在切割边缘5中的第一者的磨损后的切割嵌件1的分度，因此可通过切割嵌件1围绕对称轴Z的旋转而将下一切割边缘5带到有效切割位置中。
切割嵌件1的上部侧面2至少在邻近于切割边缘5和切割拐角6的区中被设计为前刀面，在所述前刀面上移除来自在铣削期间形成的加工工件的切屑。虽然图式中示意性地说明上部侧面2的大体上平坦配置，但上部侧面2可优选地以关于切屑几何形状本身已知的方式提供，即具有凹陷和隆起，其具有切屑引导、切屑形成和/或切屑打破动作。取决于待加工的材料，切屑几何形状的不同配置是可能的，这些不在下文更详细论述。上部侧面2此处可具体来说被设计成使得在紧邻于切割边缘5或切割拐角6上的斜角8的区中，所述上部侧面首先在下部侧面3的方向上下倾，距切割边缘5或切割拐角6处于增加的距离，且在对称轴Z的方向上横穿切屑层之后再次上升，从而形成切屑背衬。
沿着切割边缘5和切割拐角6，切割嵌件1具备包围斜角8，其加强了切割边缘5和切割拐角6。斜角8此处优选地在垂直于切割边缘5或切割拐角6的方向上具有0.1mm与0.4mm之间的宽度。具体来说在图6中可以看出，此处在切割拐角6的区中形成斜角8以使得其向外下倾(即，距切割嵌件1的中心成增加的距离)。斜角8此处在切割拐角6的区中以-10°与-20°之间(例如-15°)的范围内的大体上恒定第一斜角角度延伸。图6和图2中可以看出，在实施例中，在切割边缘5的区中，所述斜角以较浅的第二斜角角度延伸，其在0°与-10°之间(例如0°)。图6中可以看出，在切割边缘5的紧邻于切割拐角6的过渡部分5a中，斜角8的角度从第一斜角到较浅的第二斜角中连续地合并。过渡部分5a相对短，且优选地在所述区中具有对应于切割拐角6的为曲率半径的1.0倍到1.8倍的长度。在切割边缘5的剩余区中，斜角8具有优选地大体上恒定的较浅的第二斜角角度。
在紧邻于切割边缘5的区中，侧表面4被设计为主侧腹4a，其以连续地凸状弯曲方式从一个切割拐角6沿着相应切割边缘5延伸到邻近切割拐角6。主侧腹4a此处并不在下部侧面3的方向上延伸侧表面4的整个高度，而是仅延伸侧表面4的高度的一部分，优选地小于侧表面4的高度的50％，更优选地小于侧表面4的高度的40％。
在下部侧面3的方向上，主侧腹4a以阶梯方式以相对于切割嵌件1的中心凹入到向内后置的辅助表面4b和4c中的阶梯9的形式合并。切割嵌件1的侧表面4在辅助表面4b和4c的整个高度上比在主侧腹4a的区中更小的外圆周。侧表面4此处优选地被设计为使得侧表面4总体(即在其整个高度和长度上)具有切割嵌件特定的空隙角α，其中α≥0。换句话说，侧表面4各自在下部侧面3的方向上在所有区中以向内倾斜的方式延伸，或至多在区段中平行于对称轴Z而延伸，并且因此侧表面4形成为不含底切。因此在凹入阶梯9的区中也不形成底切。
借助于具有形成凹部的阶梯9的侧表面4的所描述配置，在根据实施例的可转位切割嵌件1的粉末冶金生产期间在按压操作中实现均质的压力分布。这又带来在按压压坯的后续烧结期间容易可控的收缩表现，并且因此具体来说实现切割边缘5和主侧腹4a的良好稳定性。
在实施例中，侧表面4各自具有第一辅助表面4b，其被设计为用于在铣削工具的切割嵌件座架中定位切割嵌件1的支承表面。第一辅助表面4b此处是至少大体上平坦设计。侧表面4此外还有具有弯曲形状的辅助表面4c。在切割边缘6的区中，侧表面4各自以弯曲方式延伸远至侧表面4与下部侧面3之间的过渡处。
图9示意性地说明具有多个先前描述的可转位切割嵌件1的铣削工具100。虽然图9举例来说展示具有总共五个此类可转位切割嵌件1的铣削工具100，但其中铣削工具具有更少切割嵌件1或更多切割嵌件1的实现也是可能的。
铣削工具100经设计以用于以高馈送速率进行面铣削且具有固持器20，所述固持器的一个末端20a经设计以用于连接到铣床的传动轴。铣削工具100经设计以围绕旋转轴线在旋转移动中被驱动。各自用于接收一个先前描述的可转位切割嵌件1的多个切割嵌件座架21形成于固持器20的自由端20b处。切割嵌件座架21各自具有用于支撑切割嵌件1的下部侧面3的主支撑表面，以及用于支撑切割嵌件1的第一辅助表面4b的至少一个侧支撑表面，优选地两个侧支撑表面，所述辅助表面充当支承表面。此处在主支撑表面中形成用于接纳被导引通过切割嵌件1中的穿孔7的紧固螺钉的带螺纹部分的带螺纹孔。
切割嵌件座架21此处被设计为使得紧固于其中的切割嵌件1在轴向方向和径向方向上都从固持器20突出。切割嵌件座架21的主支撑表面和侧支撑表面的定向决定了在铣削操作期间有效地实现的前角和空隙角。在说明的实施例中，切割嵌件座架21均匀地布置分布在固持器20的外圆周上，且各自具有主支撑表面和侧支承表面的对应定向。
相应切割嵌件座架21此处被设计为使得紧固于其中且具有切割边缘5(可称为有效切割边缘)的可转位切割嵌件1在轴向方向上在固持器20上方突出。所述有效切割边缘5此处经定向以使得切割边缘5与垂直于铣削工具100的旋转轴线的平面之间的角度在沿着切割边缘5的径向方向上向外增加。切割边缘5的径向内部区大体上垂直于铣削工具100的旋转轴线而定向。

Claims (15)

1.一种用于以高馈送速率进行面铣削的可转位切割嵌件(1)，包括：
上部侧面(2)，
下部侧面(3)，其具有比所述上部侧面(2)小的外圆周，以及
侧表面(4)，其连接所述上部侧面(2)和所述下部侧面(3)，
其中在所述侧表面(4)与所述上部侧面(2)之间的过渡处，形成圆化的切割拐角(6)，所述切割拐角经由凸状拱形的切割边缘(5)而连接，所述切割边缘(5)各自以凸状弯曲方式从一个切割拐角(6)延伸到邻近切割拐角(6)，
其中邻近于所述切割边缘(5)，所述侧表面(4)各自具有主侧腹(4a)，所述主侧腹(4a)沿着所述相应切割边缘(5)以连续地凸状弯曲方式从一个切割拐角(6)延伸到邻近切割拐角(6)，
且
所述主侧腹(4a)在所述下部侧面(3)的方向上仅在所述侧表面(4)的高度的一部分上延伸，且以阶梯方式合并到向内后置的辅助表面(4b，4c)中。
2.根据权利要求1所述的可转位切割嵌件，其中所述切割嵌件在所述上部侧面(2)的俯视图中具有大体上二次的基本形状，具有四个切割拐角(6)和连接所述切割拐角(6)的四个切割边缘(5)。
3.根据权利要求1或2所述的可转位切割嵌件，其中所述主侧腹(4a)在所述下部侧面(3)的方向上延伸所述侧表面(4)的高度的小于50％，优选地延伸侧表面(4)的高度的小于40％。
4.根据以上权利要求中任一权利要求所述的可转位切割嵌件，其中所述切割边缘(5)具有大体上成椭圆的一段的形状的型面。
5.根据以上权利要求中任一权利要求所述的可转位切割嵌件，其中斜角(8)沿着所述切割边缘(5)和切割拐角(6)形成于所述上部侧面(2)上。
6.根据权利要求5所述的可转位切割嵌件，其中所述斜角(8)具有0.1mm与0.4mm之间的宽度。
7.根据权利要求5或6所述的可转位切割嵌件，其中所述斜角(8)在所述切割拐角(6)的区中以相对于所述下部侧面(3)的范围的主方向在-10°与-20°之间的范围内的第一斜角角度延伸，且在所述切割边缘(5)的中心的区中以0°与-10°之间的较大第二斜角角度延伸。
8.根据权利要求7所述的可转位切割嵌件，其中所述切割边缘(5)的邻近于所述切割拐角(6)的区被设计为过渡区(5a)，其中所述斜角(8)的角度从所述第一斜角角度合并到所述第二斜角角度中。
9.根据以上权利要求中任一权利要求所述的可转位切割嵌件，其中所述侧表面(4)在其整个高度上以大于或等于0°的切割嵌件特定的空隙角形成。
10.根据以上权利要求中任一权利要求所述的可转位切割嵌件，其中所述下部侧面(3)被设计为平坦支撑表面。
11.根据以上权利要求中任一权利要求所述的可转位切割嵌件，其中所述辅助表面(4b，4c)的至少部分被设计为至少在若干区中为平坦支承表面。
12.根据以上权利要求中任一权利要求所述的可转位切割嵌件，其具有穿孔(7)，所述穿孔(7)从所述上部侧面(2)穿透所述切割嵌件(1)到所述下部侧面(3)且既定用于接纳紧固螺钉。
13.根据以上权利要求中任一权利要求所述的可转位切割嵌件，其中所述切割嵌件(1)是在粉末冶金生产工艺中制造。
14.根据以上权利要求中任一权利要求所述的可转位切割嵌件，其中所述上部侧面(2)具备至少一种切屑几何形状。
15.一种用于以高馈送速率进行面铣削的铣削工具(100)，包括：
固持器(20)，其具有多个切割嵌件座架(21)，以及
根据权利要求1到14中任一权利要求所述的多个切割嵌件(1)，其紧固到所述切割嵌件座架(21)。
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