CN106346064A - 双面切向切削刀片以及使用该切削刀片的切削工具系统 - Google Patents

双面切向切削刀片以及使用该切削刀片的切削工具系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双面切向切削刀片以及使用该双面切向切削刀片的切削工具系统。从所述切削前刀面观察，所述双面切向切削刀片具有周边侧面形状，所述周边侧面形状包括一对大致相同且相对的主切削刃，其中所述主切削刃中的每一个均包括大体上笔直的主切削刃部分和邻接的凸形主切削刃部分。所述凸形主切削刃部分被相邻凸形副侧面截短，以便限定大致锋利边缘和截短点。所述周边侧面形状还包括一对具有刀尖切削半径的相对的完整刀尖切削刃；以及一对具有副切削刃半径的相对的凸形副切削刃。所述副切削刃半径比所述刀尖切削半径大至少约四倍。

Description

双面切向切削刀片以及使用该切削刀片的切削工具系统
技术领域
本公开涉及可转位双面切向切削刀片和使用该可转位双面切向切削刀片的切削工具系统，此二者适用多种旋转铣削应用。在一个非限制性具体实施例中，根据本发明的可转位双面切向切削刀片在用于加工难加工材料的圆周旋转铣削应用中特别有用。在另一个非限制性具体实施例中，在加工诸如铸铁和合金或中碳钢至高碳钢时，根据本发明的可转位双面切向切削刀片唯一地可用于生成分段切屑的圆周旋转铣削应用。
背景技术
双面切向铣削切削刀片通常被限定为切削前刀面，其中排屑槽/断屑槽不具有紧固件通孔，或换句话讲，紧固件通孔位于两个切削前刀面之间，但在侧向交叉取向上。对于双面切向切削刀片，带有内置排屑槽几何形状的所有切削前刀面都必须具有邻接表面以在加工期间支撑切向切削力。
在行业中所作出的开发新的或改善的双面切向切削刀片的努力已经趋向于实现减小的切削力、减小的功率消耗、增加的切削刃强度和增加的工具寿命。代表性专利文献包括美国专利No.6,872,034、美国专利No.7,063,489、美国专利No.7,094,007、和美国专利No.7,104,735，其中这些文献已公开了在主侧表面中带有两种基本形状(梯形和平行四边形)的双面切向切削刀片以及在切削前刀面上的不同邻接表面。从几何设计的观点来看，上述专利公开了大致矩形形状，该大致矩形形状的周边被两个平坦主侧面、两个平坦副侧面以及四个刀尖面一起包围，如所观察垂直于双面切向切削刀片的切削前刀面，或换句话讲，主切削刃垂直于副切削刃。这些专利中公开的切削刀片种类的缺点，包括在诸如槽铣削时难以有效地平衡所需表面光洁度和工件上的加工表面与加工壁之间的垂直度，该缺点很大程度上主要在于切削前刀面和副侧面之间形成的副切削刃上的复杂切削刃几何形状。
本发明旨在开发改善的双面切向切削刀片，以及使用改善的双面切向切削刀片的切削工具系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供了用于可转位双面切向切削刀片的创新和独特概念。本发明的双面切向切削刀片具有独特的周边形状，该周边形状主要由两个平坦主侧面和两个凸形副侧面包围，如从切削前刀面上的平坦邻接表面法向观察所得。本发明的双面切向切削刀片具有在切削前刀面和两个平坦主侧面之间形成的两个主切削刃。双面切向切削刀片还具有两个凸形副切削刃，所述凸形副切削刃各自具有在切削前刀面和两个凸形副侧面之间形成的较大凸形半径，所述凸形副侧面各自具有大致弓形或锥形表面。
本发明的双面切向切削刀片的两个相同且相对的切削前刀面具有独特的周边轮廓，该周边轮廓主要包括一对大体上笔直的相同且相对的切削刃、一对具有常规半径的相对的弓形切削刃以及一对具有大得多的半径的相对的凸形副切削刃(从垂直于切削前刀面的方向观察)。具有与凸形副侧面相关联的大得多的半径的凸形副切削刃的一个优点是，在繁重切削条件下保证加工表面的表面光洁度以及工件上的加工表面和加工壁之间的垂直度。具有较大半径的凸形副切削刃的另一个优点在于，与垂直于笔直主切削刃的笔直副切削刃相比，较大曲率半径可能适于一些不期望的加工过程，例如加工过程中的刀架偏转和来自产品制造的公差变化。
根据本发明的一个非限制性方面，如从切削前刀面上的平坦邻接表面的垂直方向观察，双面切向切削刀片的每个可转位切削刃至少包括具有较大半径的凸形副切削刃、单个完整刀尖切削刃以及被相邻凸形副侧面截短的主切削刃。
根据本发明的另一个非限制性方面，如从切削前刀面上的平坦邻接表面的垂直方向观察，双面切向切削刀片的每个可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃、单个完整刀尖切削刃、主切削刃，以及具有不大于约0.25mm的较小且固定半径并且被相邻凸形副侧面截短的部分刀尖切削刃。
进一步根据本发明的另一个非限制性方面，如从切削前刀面上的平坦邻接表面的垂直方向观察，双面切向切削刀片的每个可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃、单个完整刀尖切削刃以及主切削刃(该主切削刃包括笔直主切削刃部分和被相邻凸形副侧面截短的凸形主切削刃部分)。
另外，根据本发明的又一个非限制性方面，切削工具系统包括刀架；刀架上至少具有一个刀片接纳凹座；以及根据本发明的至少一个双面切向切削刀片，其中刀片接纳凹座内置在刀架的周边周围，并且包括具有螺纹孔的底座面、轴向座面，以及邻接双面切向切削刀片的切削前刀面上的一对平坦邻接表面的周边座面。
附图说明
通过参考以下附图，将更好地理解根据本发明的非限制性特定实施例的各种特征结构和特性，其中：
图1为根据本发明的梯形双面切向切削刀片的特定实施例，其中每个可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃、单个完整刀尖切削刃、被相邻凸形副侧面截短的主切削刃；
图2A为图1的双面切向切削刀片的主侧表面的投影视图；
图2B为图1的双面切向切削刀片的切削前刀面的投影视图并且包括细部(DETAIL)J；
图2C为图1的双面切向切削刀片的右侧副侧表面的投影视图；
图3为根据本发明的梯形双面切向切削刀片的另一个特定实施例的三维透视图，其中每个可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃，单个完整刀尖切削刃，主切削刃，以及具有较小且固定半径(通常但不限于等于或不大于约0.25mm)并且被相邻凸形副侧面截短的部分刀尖切削刃；
图3A为标识为DETAIL C的放大视图，该DETAIL C对应于图3中标记为C的圆圈中的结构；
图4为根据本发明的梯形双面切向切削刀片的另一个特定实施例的三维透视图，其中每个可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃、单个完整刀尖切削刃以及主切削刃(该主切削刃包括笔直切削刃部分和被相邻凸形副侧面截短的凸形切削刃部分边缘)；
图4A为标识为DETAIL D的放大视图，该DETAIL D对应于图4中标识为D的圆圈中的结构；
图5A为梯形双面切向切削刀片的另外特定实施例的三维透视图；
图5B为图5A的双面切向切削刀片的主侧表面的投影视图；
图5C为图5A的双面切向切削刀片的剖视图；
图6为根据本发明的具有平行四边形主侧表面的平行四边形双面切向切削刀片的特定实施例的三维透视图，其中每个可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃、单个完整刀尖切削刃、被相邻凸形副侧面截短的主切削刃；
图7A为图6的双面切向切削刀片的主侧表面的投影视图；
图7B为图6的双面切向切削刀片的切削前刀面的投影视图；
图7C为右侧的副侧表面的投影视图，以及图6的双面切向切削刀片的缩放细部图K；
图8A示出根据本发明的包括刀架的切向切削工具系统，该刀架至少具有刀片接纳凹座以及梯形双面切向切削刀片；
图8B示出包括刀架的切向切削工具系统，该刀架至少具有刀片接纳凹座；
图9为示出根据本发明的平行四边形双面切向切削刀片的特定实施例的三维透视图；
图9A为标识为DETAIL L的放大视图，该DETAIL L对应于图9中标识为L的圆圈中的结构；
图9B为图9的双面切向切削刀片的主侧表面的投影视图，其中包括标识为“M”的圆圈中的结构的放大视图；
图9C为图9的双面切向切削刀片的副侧表面的投影视图，其中包括标识为“N”的圆圈中的结构的放大视图；
图10为从前切削面截取的代表性双面切向切削刀片的视图；
图11A为从切削前刀面截取的侧视图并且表示完整双面切向切削刀片的右半部分；
图11B为从切削前刀面截取的侧视图并且表示完整双面切向切削刀片的左半部分；并且
图11C为从图11A的右侧部分和图11B的左侧部分的切削前刀面截取的侧视图，以示出双面切向切削刀片的完整切削前刀面。
具体实施方式
在本发明的非限制性具体实施例和权利要求书的描述中，除非在操作实例中或除非另有所述，否则表示成分和产品的量或特征、加工条件等的所有数字均应理解为在所有情况下用术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在以下描述和所附权利要求中提及的任何数值参数均为近似值，其可根据想要在本发明描述的主题中获得的所需性质而变化。至少且并不试图限制将等同原则应用于权利要求书的范围，每个数值参数应至少根据记录的有效数位的数目并且通过施加惯常的四舍五入法来进行解释。
被叙述为以引用方式整体或部分并入本文的任何专利、出版物或其他公开材料仅以并入材料不与本发明中阐述的现有定义、表达或其他公开材料相冲突的程度并入本文。因此，并且在必要的程度内，本文阐述的公开内容取代以引用方式并入本文的任何冲突材料。被叙述为以引用方式并入本文但与本文阐述的现有定义、表达或其他公开材料相冲突的任何材料或其一部分仅以并入材料与现有公开材料之间不发生冲突的程度并入。
双面切向切削刀片通常用于圆周旋转铣削和槽铣削，这是因为双面切向切削刀片通过相对较长的切削刃而获得相对较大的切削深度。
图1和图2A-图2C示出梯形双面切向切削刀片5的实施例，其中图1为三维透视图，图2A为具有梯形形状的主(平坦)侧表面32c的投影视图，图2B为切削前刀面10的投影视图和细部图J，并且图2C为从图2A的右侧观察的投影视图。
带有紧固件通孔6的双面切向切削刀片5具有顶部切削前刀面10和相同的(或大体上相同的)底部切削前刀面20(部分可见)，其中底部切削前刀面20经由通过孔6中心的中央平面m-m与顶部切削前刀面10具有镜像关联。顶部切削前刀面10具有周边形状，该周边形状包括一对大体上笔直的相同且相对的切削刃11c和12c；分别具有半径R1和R2的一对相对的刀尖切削刃11b和12b，所述半径通常在约0.4mm至约8.0mm的尺寸范围内；以及分别具有半径R3和R4的一对相对的凸形副切削刃11a和12a。对于每个凸形副切削刃(11a、12a)，半径R3和R4比刀尖切削刃11b和12b的对应半径(R1和R2)的范围至少大四倍。换句话讲，副切削刃半径R3至少为刀尖切削半径R1的约四倍大，并且R4至少为R2的约四倍大。
顶部切削前刀面10上的代表性可转位切削刃包括具有较大半径R3的凸形副切削刃11a、单个完整刀尖切削刃11b，以及被相邻凸形副侧面32a截短的主切削刃11c。完整刀尖切削刃11b被限定为与两个相邻切削刃(11a和11c)相切的刀尖切削刃。锋利边缘38由于主切削刃11c被相邻凸形副侧面32a截短而形成。
类似地，顶部切削前刀面10上的另一个可转位切削刃包括具有较大半径(R4)的凸形副切削刃12a、单个并且完整的刀尖切削刃12b，以及被相邻凸形副侧面42a截短的主切削刃12c(参见图2C)。图2B中的细部图J示出凸形副切削刃12a以弧的形式(或路径)转离虚拟参考线9，该虚拟参考线9垂直于两个主切削刃11c和12c。凸形副切削刃12a的一个优点是，当在不期望的加工条件(诸如加工期间的刀架偏转和来自产品制造的公差变化)下操作时可以保证(或改善生产可接受的)加工表面的表面光洁度。锋利边缘39也是由于主切削刃12c(或等同的主侧面32c)被相邻凸形副侧面42a截短而形成。在切削刀片5的底部切削前刀面20上，分别存在两个可转位切削刃：22a、22b、22c(图1)与21a、21b、21c(图2A和图2C)。
在切削刀片制造的现实中，比如在碳化物压制过程中，锋利边缘38和39可与小半径(通常为约0.25mm或更小)共混，该小半径比常规刀尖半径(R1和R2)(在约0.4至约8mm的范围内)小得多。因此，锋利边缘(38、39)实际上由于上述小半径成为大致锋利边缘，其中大致锋利边缘处于相邻表面(或面)的突然终止处。锋利边缘的这种说明适用于该申请中的锋利边缘的其他参考。
另外，如图2C所示，切削刀片5的从顶部切削前刀面10延伸到底部切削前刀面20的周边侧表面包括用作座面的一对相同(或大体上相同)且相对的平坦主侧面32c和42c、一对相同(或大体上相同)且相对的弓形侧面32b和42b，以及一对相同(或大体上相同)且相对的凸形副侧面32a和42a。切削刀片5具有一对相同的(或大体上相同的)独特周边支撑表面36和37，当沿垂直于顶部切削前刀面10上的切削前刀面的方向观察时，所述周边支撑表面具有大致三角形形状，其中表面36和37为大致共面并且大致垂直于主侧面32c或42c。支撑的稳定性由于周边支撑表面彼此间隔开(或分开或不同)的事实而被认为得到增强(或增加)。双面切向切削刀片5还具有两个相同的轴向支撑面35(图1)和45(图2C)，其中凸形副侧面32a被面35部分地截短，并且凸形副侧面42a被面45部分地截短。切削刀片5被称为梯形双面切向切削刀片，因为顶面10处的主切削刃12c与底面20处的主切削刃22c不平行，如图2A所示。
图3为根据本发明的梯形双面切向切削刀片55的另一个特定实施例的三维透视图和细部图C(参见图3A)。图3A为细部图DETAIL C，其示出图3中标识为C的圆圈中的结构。
带有紧固件通孔56的双面切向切削刀片55具有顶部切削前刀面60和相同的(或大体上相同的)底部切削前刀面70。顶部切削前刀面60具有周边切削刃，该周边切削刃主要包括一对具有较小且固定半径(通常不大于约0.25mm)的相同(或大体上相同)且相对的部分刀尖切削刃61d(半径R5)和62d(半径R6)、一对大体上笔直的相同(或大体上相同)且相对的切削刃61c和62c、一对分别具有半径R7和R8(通常在约0.4mm至约8.0mm的范围内)的相对的完整刀尖切削刃61b和62b，以及一对分别具有半径R9和R10的相对的凸形副切削刃61a和62a。对于每个凸形副切削刃(61a、62a)，半径R9和R10比对应的完整刀尖切削刃61b和62b的范围至少大四(4)倍。换句话讲，R9至少为R7的约四倍大，并且R10至少为R8的约四倍大。显而易见，部分刀尖切削刃(61d、62d)的半径R5和R6小于完整刀尖切削刃(61b、62b)的半径R7或R8，并且部分刀尖切削刃(61d、62d)的半径R5和R6小于凸形副切削刃(61a、62a)的半径R9和R10。
顶部切削前刀面60上的代表性可转位切削刃包括具有非常大半径(R9)的凸形副切削刃61a、单个完整刀尖切削刃61b(半径R5)、笔直主切削刃61c，以及被相邻凸形副侧面82a截短的部分刀尖切削刃61d(半径R5)。锋利边缘88由于部分刀尖切削刃61d被相邻凸形副侧面82a截短而形成。底部切削前刀面70上的代表性可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃72a、完整刀尖切削刃72b、主切削刃72c，以及部分被截短的刀尖切削刃72d。凸形副切削刃72A、完整刀尖切削刃72b以及部分被截短的刀尖切削刃72d的各个半径均沿着凸形副切削刃62A、完整刀尖切削刃62b以及部分被截短的刀尖切削刃62d的各个对应半径的线。
另外，切削刀片55从顶部切削前刀面60延伸到底部切削前刀面70的周边侧表面包括一对相同(或大体上相同)且相对的凸形副侧面(仅82a可见)；一对相同(或大体上相同)且相对的圆柱形(或弓形)侧面(仅82b可见)；一对相同(或大体上相同)且相对的平坦主侧面(仅82c可见)；以及一对相同(或大体上相同)且相对的截短的圆柱形侧面81d和82d。切削刀片55具有在顶部切削前刀面60上的一对相同的(或大体上相同的)独特周边支撑表面86和87，其中面86和87为共面并且垂直于主侧面82c。双面切向切削刀片55也具有两个相同的(或大体上相同的)轴向支撑面(仅85可见)，其中凸形副侧面82在中间处被面85截短。
图4为根据本发明公开内容的梯形双面切向切削刀片105的另一个特定实施例的三维透视图。图4A为放大视图，该放大视图对应图4上标识为D的圆圈中的结构。
带有紧固件通孔106的双面切向切削刀片105具有顶部切削前刀面110和相同的(或大体上相同的)底部切削前刀面120。切削前刀面110具有周边切削刃，该周边切削刃主要包括一对相同(或大体上相同)且相对的主切削刃，所述主切削刃各自包括大体上笔直的切削刃部分111c(或112c)和凸形切削刃部分111d(半径R11)(或112d(半径R12))；一对具有半径在约0.4mm至约8.0mm范围内的相对的完整刀尖切削刃111b(半径R13)和112b(半径R14)；以及一对相对的凸形副切削刃111a(半径R15)和112a(半径R16)。对于每个凸形副切削刃(111a、112a)，半径R15和R16比对应的完整刀尖切削刃111b和112b的范围大至少约四倍。换句话讲，R15至少为R13的约四倍大，并且R16至少为R14约四倍大。
顶部切削前刀面110上的代表性可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃111a；单个完整刀尖切削刃111b；以及主切削刃，该主切削刃包括大体上笔直的主切削刃部分111c和被相邻凸形副侧面132a截短的凸形主切削刃部分111d。凸形主切削刃部分111d在一端处与笔直主切削刃部分111c相切，并且在另一端处被相邻凸形副侧面132a截短。凸形主切削刃111d的功能是消除加工过程期间由于切削工具系统的偏转而可能在工件表面上产生的标记。
锋利边缘138(类似于锋利边缘139)由于凸形切削刃111d被相邻凸形副侧面132a截短而形成。底部切削前刀面120上的代表性可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃122a、单个完整刀尖切削刃122b，以及主切削刃(该主切削刃包括大体上笔直的主切削刃部分122c和凸形主切削刃部分122d)。凸形主切削刃部分122d和对应的凸形主侧面132d被相邻凸形副侧面(除了132a的相对面以外均不可见)截短。
在切削刀片制造的现实中，比如在碳化物压制过程中，所谓的锋利边缘138和139可与小且固定的半径(通常为约0.25mm或更小)共混，该半径比常规刀尖半径(在约0.4至约8mm的范围内)小得多。
另外，切削刀片105从顶部切削前刀面110延伸到底部切削前刀面120的周边侧表面包括一对相同(或大体上相同)且相对的凸形副侧面(仅132a可见)；一对相同(或大体上相同)且相对的圆柱形面(仅132b可见)；一对相同(或大体上相同)且相对的平坦主侧面(仅132c可见)；以及一对相同(或大体上相同)且相对的截短的凸形面(仅132d可见)；切削刀片105具有在顶部切削前刀面110上的一对相同的(或大体上相同的)独特周边支撑表面136和137，其中面136和137为共面并且垂直于主侧面132c。双面切向切削刀片105也具有两个相同的(或大体上相同的)轴向支撑面(仅135可见)，其中凸形副侧面132a被面135截短。轴向支撑面135、周边支撑表面136和137，以及主侧面132c彼此垂直。
图5A至图5C示出梯形双面切向切削刀片155的另外特定实施例，其中每个可转位切削刃类似于图1所示的可转位切削刃，但是具有两个主侧表面(该主侧表面在与每个主切削刃相邻的两端处被修整)。图5A为三维透视图。图5B为主侧表面的投影视图。图5C为沿着图5B中的剖面线H-H截取的剖视图。
带有紧固件通孔156以及孔156的中心线159的双面切向切削刀片155具有顶部切削前刀面160和相同的(或大体上相同的)底部切削前刀面170。类似于图1中的可转位切削刃，顶部切削前刀面160上的每个可转位切削刃包括具有较大半径以表现曲率的凸形副切削刃162a、单个完整刀尖切削刃162b，以及被相邻凸形副侧面(未示出)截短的主切削刃162c。类似地，底部切削前刀面170上的每个可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃172a、单个完整刀尖切削刃172b，以及被相邻凸形副侧面(未示出)截短的主切削刃172c。
添加到双面切向切削刀片155的附加特征在于，每个主侧表面在与主切削刃(162c和172c)相邻的两端处被修整。如图5A所示，主侧表面182c被修整，从而在靠近主切削刃162c的端部处形成第一辅助主侧表面182c'，并且在靠近主切削刃172c的端部处形成第二辅助主侧表面182c"。这些间隙有助于保护切削刃的完整性。参见图5C，如果介于修整表面182c'和孔中心线159之间的角度“Theta”小于90度，则修整角度“Alpha”可具有从主侧表面182c开始的负值。或者，如果介于修整表面182c'和孔中心线159之间的角度“Theta”大于90度，则修整角度“Alpha”可具有从主侧表面182c开始的正值。修整表面182c"与修整表面182c'相同(或大体上相同)。
图6和图7A至图7C示出平行四边形双面切向切削刀片205的特定实施例。图6为三维透视图。图7A为具有平行四边形形状的主侧表面的投影视图。图7B为顶部切削前刀面的投影视图。图7C为来自右侧的副侧表面的投影视图和缩放细部图K。
示于图6中的带有紧固件通孔206的双面切向切削刀片205具有顶部切削前刀面210和相同的(或大体上相同的)底部切削前刀面220(部分可见)。切削前刀面210具有周边侧面形状，该周边侧面形状大体上包括一对相同(或大体上相同)且相对的大体上笔直的主切削刃211c和212c、一对相对的完整刀尖切削刃211b(半径R17)和212b(半径R18)(该对完整刀尖切削刃具有在约0.4mm至约8.0mm范围内的半径)，以及一对相对的凸形副切削刃211a(半径R19)和212a(半径R20)。对于每个凸形副切削刃(221a、212a)，半径R19和R20比对应的完整刀尖切削刃211b和212b的范围大至少约四倍。换句话讲，R19至少为R17的约四倍大，并且R20至少为R18的约四倍大。顶部切削前刀面210上的两个相同可转位切削刃中的一个包括具有较大半径的凸形副切削刃211a、单个完整刀尖切削刃211b，以及被相邻凸形副侧面232a截短的主切削刃211c。完整刀尖切削刃被限定为与两个相邻切削刃相切的刀尖切削刃。
锋利边缘282以及在锋利边缘282的顶部处的截短点P1由于主切削刃211c被相邻凸形副侧面232a截短而形成。类似地，顶部切削前刀面210上的另一个可转位切削刃包括具有较大半径(R20)的凸形副切削刃212a、单个完整刀尖切削刃212b，以及被相邻凸形副侧面252a截短的主切削刃212c(图7C)。锋利边缘281以及在锋利边缘281的顶部处(或在主切削刃212c的端部处)的截短点P1也是由于主切削刃212c被相邻凸形副侧面252a截短而形成。
参见位于顶部切削前刀面210和底部切削前刀面220之间并且穿过中心线(图6中的CL)的中央平面，刀尖切削刃212b比截短点P1更远离中央平面。另外，刀尖切削刃211b比截短点P1更远离中央平面。
在切削刀片制造的现实中，比如在碳化物压制过程中，所谓的锋利边缘281和282可实际上与小半径(通常为约0.25mm或更小)共混，该小半径比常规刀尖半径(通常在约0.4至约8mm的范围内)小得多。
切削刀片205的底部切削前刀面220上的两个可转位切削刃(222a、222b、222c与223a、223b、223c)以及对应的锋利边缘283和284可以进行类似的分析或说明，只因为底部切削前刀面220与顶部切削前刀面210相同。顶部切削前刀面210上的主切削刃212c大致平行于底部切削前刀面220上的切削刃223c，因此称为平行四边形双面切向切削刀片。
另外，切削刀片205的从顶部切削前刀面210上的切削刃朝向底部切削前刀面220延伸的周边侧表面包括一对用作座面的相同且相对的平坦主侧面232c(图6和图7A)和252c(图7B)；一对相同且相对的锥形侧面232b(图6和图7A)和252b(图7C)；以及一对相同且相对的凸形副侧面232a和252a；而切削刀片205的从底部切削前刀面220上的切削刃朝向顶部切削前刀面210延伸的周边侧表面包括一对相同平坦主侧面232c和252c；一对相同且相对的锥形侧面242b和262b；以及一对相同且相对的凸形副侧面242a和262a。因此，平坦主侧面232c和252c从顶部切削前刀面210一直延伸到底部切削前刀面220，然而，顶部切削前刀面210上的每个锥形侧面232b、252b和每个凸形副侧面232a、252a未延伸到底部切削前刀面220，并且类似地，底部切削前刀面220上的每个锥形侧面242b、262b和每个凸形副侧面242a、262a未延伸到顶部切削前刀面210。
切削刀片205具有在顶部切削前刀面210上的一对相同但独特的周边支撑表面236和237，其中面236和237是共面，围绕穿过切削刀片205中心的中心线(图6上的CL)180度对称，并且垂直于面236或237。双面切向切削刀片205还具有两个相同的轴向支撑面235和245，其中凸形副侧面232a、242a以及圆柱形面232b、242b被平坦支撑面235截短，并且凸形副侧面252a、262a以及锥形侧面252b、262b被平坦支撑面245截短。
双面切向切削刀片205可具有与图3、图3A、图4、图5A、图5B和图5C中描述的那些双面切向切削刀片相似的几何特征。例如，在图3中，示出了切削刀片，其中每个可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃、单个完整刀尖切削刃、主切削刃，以及被相邻凸形副侧面截短的较小且固定的部分刀尖切削刃。又如，在图4中，示出了切向切削刀片，其中每个可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃、单个完整刀尖切削刃，以及主切削刃(该主切削刃包括笔直主切削刃部分以及被相邻凸形副侧面截短的凸形主切削刃部分)。又如，在图5A、图5B和图5C中，示出了双面切向切削刀片，该双面切向切削刀片具有在与主切削刃相邻的两端处修整的两个主侧表面。
图8A和图8B示出根据本发明的切向切削工具系统300，该切向切削工具系统包括刀架310；多个刀片接纳凹座311-316；以及多个梯形双面切向切削刀片301-306。所有凹座311-316和所有切向切削刀片301-306围绕刀架310的切削轴线309位置对称。切削刀片通过紧固件(未示出)(诸如螺纹紧固件，比如螺钉)穿过座面331上的螺纹孔321固定到凹座311中。刀架310的旋转方向由图8A中的箭头“R”指定。每个双面切向切削刀片的作用切削刃为径向外侧切削刃并且在图8A中指定为ACE。
在示于图8B中的刀片接纳凹座311中，座面331、轴向凹座壁341，以及周边凹座壁351彼此垂直。类似地，在示于图8B中的刀片接纳凹座316中，座面336、轴向凹座壁346，以及周边凹座壁356彼此垂直。
来自双面切向切削刀片的主侧表面，比如图1中的切削刀片5的主侧面32c、或图3中的切削刀片55的主侧面82c、或图4中的切削刀片105的主侧面132c、或图5A-图5C中的切削刀片155的主侧面182c，将邻接在图8A(或图8B)中的凹座311中的座面331(或凹座316中的座面336)上。
来自双面切向切削刀片的轴向支撑面，比如图1中的切削刀片5的轴向支撑面35、或图3中的切削刀片55的轴向支撑面85、或图4中的切削刀片105的轴向支撑面135，将抵靠示于图8中的凹座311中的轴向凹座壁341(或凹座316中的轴向凹座壁346)邻接。
来自双面切向切削刀片的周边支撑面，比如图1中的切削刀片5的周边支撑面36和37、或图3中的切削刀片55的周边支撑面86和87、或图4中的切削刀片105的周边支撑面136和137，将抵靠示于图8中的凹座311中的周边凹座壁351(或凹座316中的周边凹座壁356)邻接。
另外，切削刀片301的主侧表面301a上存在对准标记(或刀片对准指示器)401(或切削刀片306的主侧表面306a上的对准标记406)，该对准标记与刀架310上的对应标记(或刀架对准指示器)411或对应标记(或刀架对准指示器)416对准。这样将防止操作者将双面切向切削刀片301-306错误地定位到凹座311-316中，否则将导致对切削工具系统造成损坏。
图9以三维透视图示出平行四边形双面切向切削刀片500的特定实施例。带有紧固件通孔506的切削刀片500具有顶部切削前刀面510和相同的底部切削前刀面520(部分可见)。顶部切削前刀面510上的代表性可转位切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃511a；单个完整刀尖切削刃511b；以及主切削刃(该主切削刃包括大体上笔直的主切削刃部分511c和凸形主切削刃部分511d)。凸形主切削刃部分511d在一端处与笔直主切削刃部分511c相切，并且在另一端处被相邻凸形副侧面532a截短。凸形主切削刃511d的功能是消除加工过程期间由于切削工具系统的偏转而可能在工件表面上产生的标记。如从图9中的每个可转位切削刃可见，例如，参照通孔506，单个完整刀尖切削刃511b处于高位，而凸形主切削刃部分511d处于低位。作为示于图9中的实际例子，凸形主切削刃部分511d具有大体上较大半径(与常规切向切削刀片中的副刀尖半径相比)，R21＝约3mm。
相同的完整刀尖切削刃511b(半径R22)和512b(半径R23)具有在约0.4mm至约8.0mm范围内的典型半径，并且凸形副切削刃511a(半径R24)和512a(半径R25)的半径比对应完整刀尖切削刃511b和512b的范围大至少四(4)倍。换句话讲，R24至少为R22的约四倍大，并且R25至少为R23的约四倍大。完整刀尖切削刃被限定为与两个相邻切削刃相切的刀尖切削刃。因此，完整刀尖切削刃511b与笔直主切削刃部分511c和具有较大半径的凸形副切削刃511a两者相切，并且类似地，完整刀尖切削刃512b与笔直主切削刃部分512c和具有较大半径的凸形副切削刃512a两者相切。
示于图9中的双面切向切削刀片500通常称为平行四边形双面切向切削刀片，因为在顶面510处的笔直主切削刃部分512c平行于在底面520处的对应笔直主切削刃部分522c。
如细部图Detail L(图9A)中所示，桥接面552构建在刀尖圆柱形(或锥形)侧面532b和锋利边缘562之间，该锋利边缘由凸形副侧面542a和从凸形主切削刃部分522d延伸的凸形主侧面542d之间的交汇处形成。与如上所述的凸形主切削刃部分511d相同，凸形主切削刃部分522d的功能是消除加工期间由于切削工具系统的偏转而可能在工件表面上产生的标记。
凸形主侧面542d也被相邻凸形副侧面542a截短。锋利边缘562由于凸形主侧面542d被相邻凸形副侧面542a截短而形成。在用于生产完全压制碳化物产品的切削刀片制造的现实中，锋利边缘562可与小半径(通常为约0.25mm或更小)共混，该小半径比常规刀尖半径(在约0.4至约8mm的范围内)小得多。
另外，作为代表性实施例，图9B示出(切削刀片500的)刀尖拐角切削刃512b的一部分在其与笔直主切削刃部分512c相邻的端部处(如从主侧表面532c的侧面所观察)，与平面U(该平面U穿过孔506的中心并且垂直于主侧表面532c)形成角度A1(参见细部图M)，其中角度A1大于零度，如细部图M所示。应当注意，用于(部分地)限定角度A1的参考线平行于平面U。或者换句话讲，如从主侧表面532c的侧面(相邻一面)所观察的，刀尖拐角切削刃512b大体上与笔直主切削刃部分512c对准。
同样，作为代表性实施例，图9C示出刀尖拐角切削刃512b的一部分在其与副切削刃512a相邻的端部处(如从副侧表面532a(或542a)的侧面所观察)，与平面U形成角度A2(参见细部图N)，其中角度A2大于零度，如细部图N所示。应当注意，用于(部分地)限定角度A2的参考线平行于平面U。或者换句话讲，如从副侧表面532a(或542a)的侧面(相邻一面)所观察的，刀尖拐角切削刃512b大体上与凸形副切削刃512a的相邻部分对准或相切。
参见图10，如从所选择的双面切向切削刀片的碎屑前刀面(例如从图1B中的顶部切削前刀面10、从图3中的顶部切削前刀面60、从图4中的顶部切削前刀面110，以及从图9中的顶部切削前刀面510)所观察，周边轮廓可从数学角度描述为来自立体桶形形状(三维)的截面桶形形状(二维)。图10示出根据本发明的如从碎屑前刀面所观察的大致桶形轮廓切向切削刀片700(仅有周边示出)。切削刀片700的完整切削刃包括副切削刃701a、主刀尖拐角701b、主切削刃701c(其还可包括笔直主切削刃部分和凸形主切削刃部分，如结合图4的实施例和图9的实施例所示出和描述的那些部分)，以及尖锐点701d(即没有刀尖拐角)。切削刀片700可通过围绕中心点C2旋转180度来转位，以具有另一个完整切削刃，该完整切削刃包括副切削刃702a、主刀尖拐角702b、主切削刃701c以及尖锐点702d(即没有刀尖拐角)。虚直线751和753连同桶形(凸形)虚曲线752和754形成桶状形状。
参见图11A、图11B和图11C，这些附图示出根据本发明公开内容的切削刀片在分布式设计程序(或过程或方法)中各阶段的结构，以便创建本发明的桶形双面切向切削刀片的立体模型。图11A为从切削前刀面(就像图9中的切削前刀面510)所观察的侧视图，其表示完整双面切向切削刀片800(参见图11C)的右半部分810(如从图11A所观察)。作为程序中的第一步骤，右半部分810中存在边界，该右半部分包括具有较大半径的凸形副切削刃801a、完整刀尖半径拐角切削刃801b以及第一笔直主切削刃部分801c的一部分、竖直中心线805(在一半处)、第二笔直主切削刃部分802c的一部分以及邻接凸形主切削刃部分802d。右半部分810以大致桶形形状构建，如通过与标准桶形截面(二维)的比较所示，该标准桶形截面由顶部直线911、左曲线913、底部直线912和右曲线914组成，所述线通过虚线示出。切削刀片800的右半部分810与虚线中的标准桶形轮廓之间的一个主要差异是由于实际加工操作中的基本要求而造成的圆形刀尖拐角801b。
图11B为切削前刀面的侧视图，该侧视图通过围绕中心点H1旋转右半部分810约180度以形成完整双面切向切削刀片800(参见图11C)的左半部分820(如从图11B所观察的)而得到。作为程序中的第二步骤，左半部分820中存在边界，该左半部分包括具有较大半径的凸形副切削刃802a、完整刀尖半径拐角切削刃802b以及第二笔直主切削刃部分802c的一部分、竖直中心线805(在一半处)、第一笔直主切削刃部分801c的一部分以及邻接凸形主切削刃部分801d。换句话讲，左半部分820围绕中心点H1与右半部分810成180度旋转对称。结合图11A沿着说明的线，图11B示出标准桶形截面(二维)，该标准桶形截面由(通过虚线示出)顶部直线911、左曲线913、底部直线912和右曲线914组成。
参见图11C，图11C为从切削前刀面所观察的侧视图，其示出程序中的最后步骤，该最后步骤合并右半部分810与左半部分820以形成完整的双面切向切削刀片800(如通常从切削前刀面所观察的，该完整双面切向切削刀片具有大致桶形轮廓)。更具体地讲，图11C示出形成双面切向切削刀片800的第一完整切削刃的合并，该第一完整切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃801a、单个完整刀尖半径拐角切削刃801b、笔直主切削刃部分801c，以及被凸形副侧面852截短的凸形主切削刃部分801d(因此相应地形成截短的尖锐点T1)。类似地，图11C示出双面切向切削刀片800的第二完整切削刃的形成，该第二完整切削刃包括具有较大半径的凸形副切削刃802a、单个完整刀尖半径拐角切削刃802b、笔直主切削刃部分802c，以及被凸形副侧面851截短的凸形主切削刃部分802d(因此相应地形成截短的尖锐点T2)。结合图11A和图11B沿着说明的线，图11C示出标准桶形截面(二维)，该标准桶形截面由(通过虚线示出)顶部直线911、左曲线913、底部直线912和右曲线914组成。
因此定义，根据本发明的双面切向切削刀片为大致桶形轮廓(或形状)，如从切削前刀面观察所得。还定义，右半部分和左部分围绕所讨论的切削刀片的中心点180度旋转对称，如从切削前刀面观察所得。如从切削前刀面观察所得，大致桶形形状既应用于具有平行四边形形状的双面切向切削刀片(如从主侧表面观察)，也应用于具有梯形形状的双面切向切削刀片(如从主侧表面观察)。
具有大致桶形轮廓(如从切削前刀面观察)的优点是，桶形形状的副切削刃(或具有较大半径的凸形副切削刃)可容易地适应于各种不期望的加工条件(诸如加工期间的刀架偏转和来自产品制造的公差变化)，同时仍有效地在加工工件表面上产生良好的表面光洁度。
根据本公开的某些非限制性实施例包括从切削前刀面(或称为端部表面)观察地具有周边形状的双面切向切削刀片，该双面切向切削刀片包括一对相同且相对的主切削刃、一对相对的完整刀尖切削刃(该完整刀尖切削刃具有在约0.4mm至约8.0mm范围内的半径)，以及一对具有的半径比完整刀尖切削刃(定义为与两个相邻切削刃相切的刀尖切削刃)的范围大至少约四(4)倍的相对的凸形副切削刃，其中主切削刃被相邻凸形副侧面截短；并且其中主切削刃可呈被相邻凸形副侧面截短的大体上笔直的切削刃的形式；或呈由大体上笔直的切削刃的一部分和被相邻凸形副侧面截短的凸形切削刃的一部分组合的形式；或呈大体上笔直的切削刃的一部分和被相邻凸形副侧面截短的部分刀尖刃(该部分刀尖刃具有小且固定的半径)的一部分的形式。
本文指出的专利和其他文献中的每一者据此均以引用方式全文并入本文中，本文中只在并入的材料与本公开中阐述的现有定义、陈述或其他公开材料不冲突的程度上并入。因此，并且在必要的程度内，本文阐述的公开内容取代以引用方式并入本文的任何冲突材料。被叙述为以引用方式并入本文但与本文阐述的现有定义、表达或其他公开材料相冲突的任何材料或其一部分仅以并入材料与现有公开材料之间不发生冲突的程度并入。
根据对本说明书的考虑或实施本文所公开的发明，本发明的其他实施例对于本领域的技术人员将是显而易见的。本说明书和实例仅是示例性的，无意限制本发明的范围。本发明的真实范围和精神由以下的权利要求书指出。

Claims (21)

1.一种双面切向切削刀片，包括：
一对大体上相同的、相对的切削前刀面；一对大体上相同的、相对的主侧表面；一对大体上相同的、相对的的弓形侧面；以及一对大体上相同的、相对的大致凸形副侧面；以及
从所述切削前刀面中的一个观察到的周边侧面形状，所述周边侧面形状包括：
一对大体上相同、相对的主切削刃，其中所述主切削刃中的每一个均包括大体上笔直的主切削刃部分和邻接的凸形主切削刃部分，其中所述凸形主切削刃部分被所述凸形副侧面的相邻一面截短；
一对相对的完整刀尖切削刃，所述切削刃具有刀尖切削半径；以及
一对相对的凸形副切削刃，所述副切削刃具有副切削刃半径，其中所述副切削刃半径比所述刀尖切削半径大至少四倍；并且
所述双面切向切削刀片还包括四个可转位切削刃，其中所述可转位切削刃中的每一个均包括凸形副切削刃、与一个所述凸形副切削刃邻接的单个完整刀尖切削刃，以及与一个所述刀尖切削刃邻接的主切削刃。
2.根据权利要求1所述的双面切向切削刀片，其中所述切削前刀面中的每一个还包括一对大体上相同的周边支撑表面，其中所述大体上相同的周边支撑表面中的每一个大致共面并且大致垂直于主侧面。
3.根据权利要求1所述的双面切向切削刀片，其中每个主侧表面均具有梯形形状。
4.根据权利要求1所述的双面切向切削刀片，其中每个主侧表面均具有平行四边形形状。
5.根据权利要求1所述的双面切向切削刀片，其中从切削前刀面观察，每个周边侧面形状具有大致桶形轮廓。
6.根据权利要求1所述的双面切向切削刀片，其中从所述主侧表面中的所述相邻一面观察，所述刀尖切削刃中的一个与所述相邻笔直主切削刃部分大体上对准，并且从所述副侧面中的所述相邻一面观察，所述刀尖切削刃中的一个与所述相邻凸形副切削刃大体上对准。
7.一种切向切削工具系统，包括：
切削刀架，该切削刀架包括多个刀片接纳凹座，其中每个凹座包括座面、轴向凹座壁和周边凹座壁，其中所述座面、所述轴向凹座壁以及所述周边凹座壁彼此垂直；以及固定到所述刀片接纳凹座中的多个双面切向切削刀片，其中每个双面切向切削刀片包括：
一对大体上相同的、相对的切削前刀面；一对大体上相同的、相对的主侧表面；一对大体上相同的、相对的弓形侧面；以及一对大体上相同的、相对的大致凸形副侧面；以及
从所述切削前刀面中的一个观察到的周边侧面形状，所述周边侧面形状包括：
一对大体上相同的、相对的主切削刃，其中所述主切削刃中的每一个均包括大体上笔直的主切削刃部分和邻接的凸形主切削刃部分，其中所述凸形主切削刃部分被所述凸形副侧面的相邻一面截短；
一对相对的完整刀尖切削刃，所述切削刃具有刀尖切削半径；以及
一对相对的凸形副切削刃，所述副切削刃具有副切削刃半径，其中所述副切削刃半径比所述刀尖切削半径大至少四倍；并且
所述双面切向切削刀片还包括四个可转位切削刃，其中所述可转位切削刃中的每一个均包括所述凸形副切削刃中的一个、与所述一个凸形副切削刃邻接的所述刀尖切削刃，以及与所述一个刀尖切削刃邻接的所述主切削刃。
8.根据权利要求7所述的切向切削工具系统，其中所述双面切向切削刀片的所述切削前刀面包括一对相同的周边支撑表面，所述周边支撑表面大致共面并且大致垂直于主侧面。
9.根据权利要求7所述的切向切削工具系统，其中所述双面切向切削刀片的每个主侧表面均具有梯形形状。
10.根据权利要求7所述的切向切削工具系统，其中所述双面切向切削刀片的每个主侧表面均具有平行四边形形状。
11.根据权利要求7所述的切向切削工具系统，其中所述刀架包含刀架对准指示器并且所述双面切向切削刀片的所述主侧表面包含刀片对准指示器，其中当所述双面切向切削刀片正确地固定到所述刀架时，所述刀架对准指示器与所述刀片对准指示器对准。
12.一种双面切向切削刀片，包括：
顶部切削前刀面以及相对设置的底部切削前刀面，其中所述顶部切削前刀面与所述底部切削前刀面大体上相同；
一对大体上相同的主侧表面，其中一对大体上相同且相对的主切削刃位于所述顶部切削前刀面和所述底部切削前刀面以及所述一对主侧表面的接合处；
一对大体上相同且相对的大致弓形侧面，其中一对相对的刀尖切削刃位于所述顶部切削前刀面和所述底部切削前刀面以及所述一对大致弓形侧面的接合处，并且其中每个刀尖切削刃具有刀尖切削半径；
一对大体上相同且相对的凸形副侧表面，其中一对相对的凸形副切削刃位于所述顶部切削前刀面和所述底部切削前刀面以及所述一对凸形副侧面的接合处，并且其中所述凸形副切削刃中的每一个均具有副切削刃半径，并且所述副切削刃半径比所述刀尖切削半径大至少约四倍；
所述主切削刃中的每一个均包括大体上笔直的主切削刃部分和邻接的凸形主切削刃部分，其中所述凸形主切削刃部分被所述凸形副侧面的相邻一面截短以便限定大致锋利边缘和截短点；并且
所述双面切向切削刀片还包括四个可转位切削刃，其中所述可转位切削刃中的每一个均包括所述凸形副切削刃中的一个、与所述一个凸形副切削刃邻接的所述刀尖切削刃，以及与所述一个刀尖切削刃邻接的所述主切削刃。
13.根据权利要求12所述的双面切向切削刀片，其中中央平面介于所述顶部切削前刀面和所述底部切削前刀面之间，并且所述刀尖切削刃比所述截短点更远离所述中央平面。
14.根据权利要求12所述的双面切向切削刀片，还包括一对相对设置的轴向支撑面，其中每个轴向支撑面包含在所述大致弓形侧面和所述相邻的大致凸形副侧面中，并且在所述大致锋利边缘处开口。
15.根据权利要求12所述的双面切向切削刀片，还包括一对相对设置的轴向支撑面，其中每个轴向支撑面完全包含在所述大致弓形侧面和所述相邻的大致凸形副侧面中。
16.根据权利要求12所述的双面切向切削刀片，其中附接孔在所述一对大体上相同的主侧表面之间穿过。
17.根据权利要求12所述的双面切向切削刀片，其中所述顶部切削前刀面和所述底部切削前刀面中的每一个均包含一对大体上相同的独特周边支撑表面，其中所述独特周边支撑表面中的每一个均大致共面并且大致垂直于主侧面。
18.根据权利要求12所述的双面切向切削刀片，其中所述主侧表面中的每一个均包括中心主侧表面、与所述顶部前切削面相邻的上部辅助主侧表面，以及与所述底部前切削面相邻的下部辅助主侧表面，其中所述主切削刃中的一个位于所述上部辅助主侧表面与所述顶部前切削面的接合处，其中所述主切削刃中的另一个位于所述下部辅助主侧表面与所述底部前切削面的接合处。
19.根据权利要求12所述的双面切向切削刀片，还包括一对截短的圆柱形侧面，其中一对部分刀尖切削刃位于所述顶部前切削面与具有所述一对截短圆柱形表面的所述底部切削前刀面的接合处，并且所述部分刀尖切削刃中的每一个均与所述凸形副切削刃中的对应一者相邻。
20.根据权利要求19所述的双面切向切削刀片，其中所述部分刀尖切削刃中的每一个均具有小于所述副切削刃半径的部分刀尖切削半径，并且所述部分刀尖切削半径小于所述刀尖切削半径。
21.根据权利要求12所述的双面切向切削刀片，其中所述大致弓形侧面对应于所述刀尖切削刃中的一个，该刀尖切削刃位于与朝向所述底部前切削面延伸的所述顶部前切削面的所述接合处，并且凸形主侧面与所述底部前切削面相交以形成朝向所述顶部前切削面延伸的所述凸形主切削刃部分，并且桥接面接合所述凸形主侧面和所述大致锋利边缘。
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