CN1072542C - 切削刀片、切削刀具及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种切削刀具，尤其用于铣削。该刀具包括刀夹(30)和切削刀片(10)。切削刀片(10)具有大体圆形的基本形状，并包括至少一个切削刃(16)，其由切削刀片(10)的上表面(11)和侧面(13)之间的过渡形成。上表面(11)为前刀面，侧面(13)为后刀面。刀夹和切削刀片具有第一装置(37、13b)，用于防止刀片绕其中心线转动。后刀面为圆锥形且向刀片的下表面收敛。用于防止转动的第一装置被设置与后刀面隔开并在径向上短于后刀面，且在刀片的一部分上，该部分与下表面的距离最好小于其与上表面的距离，以便用来指示破裂，该破裂为沿径向在圆锥形后刀面内。刀夹和刀片还包括第二装置(35、13a)，用于防止刀片的转动。而且，所述台阶形成对破裂的指示，由此切削刃的破损可以得到很好地控制。本发明还涉及一种切削刀片和一种用于防止切削刀片绕其中心线在刀夹上转动、用于切屑成形加工的方法。

Description

切削刀片、切削刀具及方法
本发明背景
本发明涉及一种用于切屑成形加工、尤其用于铣削的切削刀具，包括刀夹和切削刀片，所述切削刀片具有大体圆形的基本形状，并包括至少一个切削刃，其由切削刀片的上表面和侧面之间的过渡形成，所述上表面为前刀面，所述侧面为后刀面，所述刀夹和切削刀片具有第一装置，用于防止刀片绕中心线转动。本发明还涉及一种切削刀片和用于防止切削刀片转动的方法。
在用于金属切削的刀具中，这些刀具具有由坚硬且耐磨材料制成的可转位切削刀片，切削刃很容易磨损，而且有时一些部分或整个切削刃会崩碎。如果一个小刀片破裂，仅仅是切削刃崩碎而对刀具本体不会有任何破坏的危险。如果一个大刀片破裂，对刀具本体的破坏会增加到一个非常危险的程度。如果切削刀片没有刀垫，刀片的破裂经常会增加对刀具本体的破坏。为了避免这种破坏，通常使切削刀片位于硬质合金的刀垫上。一种普通的合并为厚度约为5毫米的刀片与厚度约为3-5毫米的刀垫合并。这会导致切削刀片与刀垫的总厚度为8-10毫米。
在美国专利US-A-5,147,158中，我们公开了一种多边形切削刀片，其具有一体的刀垫从而提供破裂区。
美国专利US-A-5,346,336中示出了一种圆形金属切削刀片，其在后刀面上设有五个等距的平面。当切削刀片转位时，这些面被设置以形成限定位置。每个面相对于切削刀片的中心线形成一个锐角。固位螺栓使刀片固定在刀夹的刀片座上。在公知的刀具中，摩擦力并不起主要作用，以防止所不期望的刀片的转动。在使用过程中，刀片的定位表面将磨损，以使在刀片座中的刀片的定位精度不断降低。而且，所公知的刀片缺乏破裂区以防止刀片的破损传递到刀片座或刀垫。
本发明目的
本发明的一个目的在于提供一种切削刀片，可以克服上述的缺点。
本发明的另一目的在于提供一种切削刀片、切削刀具及方法，其包括适用于防止刀片转动的双重限制的装置。
本发明的另一目的还在于提供一种切削刀片，其具有一体的刀垫，可实现三种不同的作用，即破裂、转动和转位的控制。
这些和其它目的将通过以下切削刀片得以实现，所述切削刀片具有大体圆形的基本形状，并包括至少一个切削刃，其由切削刀片的上表面和侧面之间的过渡形成，所述上表面为前刀面，所述侧面为大体圆锥形的后刀面，所述后刀面为部分第二装置，用于防止在使用中刀片绕中心线转动，其中，侧面设有台阶，其被设置用来形成对破裂的指示，该破裂为沿径向在大体圆锥形后刀面内，刀片包括一个部分，其与所述台阶相连，为部分第一装置，用于防止在使用中刀片绕中心线转动，用于防止转动的第一装置被设置与后刀面隔开并在径向上短于后刀面，且在刀片的一部分的外部，该部分与下表面的距离最好小于其上表面的距离，所述台阶被设置用来指示破裂，台阶被设计成使在切削刀片的某一纵向截面上，从切削刀片的中心线到切削刀片的外围的距离在台阶之下小于在台阶之上，所述距离与中心线垂直，从切削刀片的下表面到台阶的距离h1为从下表面到切削刃的距离h的15-60％。
本发明还提供了一种用于切屑成形加工、尤其用于铣削的切削刀具，包括刀夹和切削刀片，所述切削刀片具有大体圆形的基本形状，并包括至少一个切削刃，其由切削刀片的上表面和侧面之间的过渡形成，所述上表面为前刀面，所述侧面为后刀面，所述刀夹和切削刀片具有第一装置，用于防止刀片绕中心线转动，其中，后刀面为圆锥形且向刀片的下表面收敛，用于防止转动的第一装置被设置与后刀面隔开并在径向上短于后刀面，且在刀片的一部分的外部，该部分与下表面的距离最好小于其与上表面的距离，以便用来指示破裂，该破裂为沿径向在圆锥形后刀面内，刀夹和刀片还包括第二装置，用于防止刀片的转动，用于防止刀片转动的第一装置包括刀片的下部与刀夹的第一壁之间的配合，用于防止刀片转动的第二装置包括刀片的圆锥形后刀面与刀夹的第二壁之间的配合，用于防止刀片转动的第一装置和第二装置相对于刀片的中心线沿轴向和径向隔开。
另外，本发明还提供了一种用于防止切削刀片绕其中心线在刀夹上转动的方法，用于切屑成形加工，尤其是铣削，所述切削刀片具有大体圆形的基本形状，并包括至少一个切削刃，其由切削刀片的上表面和侧面之间的过渡形成，所述上表面为前刀面，所述侧面为后刀面，所述刀夹和切削刀片具有第一装置，用于防止刀片绕其中心线转动，其中，该方法包括如下步骤：-提供一刀夹，其具有刀片座，该刀片座带有一个下部的第一壁和一个上部的弯曲的第二壁，所述第一和第二壁沿刀片中心线的轴向和径向间隔开，-提供一刀片，其具有一个下部和一个弯曲的后刀面，所述下部的外围描绘了一个增加与减少与刀片中心线的距离的轨迹，-将所述刀片安装到所述刀片座，以使所述下部与所述第一壁相配合，-通过紧固装置将刀片紧固到所述刀片座，以使所述弯曲的后刀面压住所述弯曲的第二壁，以及-在切削力大于所述弯曲的后刀面与所述弯曲的第二壁之间的摩擦力时，在使用中允许刀片转动一个微小量，由此封闭所述刀片下部与所述第一壁之间的间隙p。
附图简述
根据本发明的切削刀具的实施例将在以下结合附图进行描述，其中：
图1为根据本发明的切削刀片的仰视图；
图2为图1中沿II-II线的剖面图；
图3为根据本发明的切削刀体中刀片座的俯视图；
图4为图3中沿IV-IV线的剖面图；
图5为图3中沿V-V线的剖面图；
图6为根据本发明的铣削刀具的侧视图；
图7为图6中刀具的剖视图。
本发明优选实施例的详细描述
图1和2中的切削刀片10具有一大致圆形的基本形状，且包括上表面11、下表面12和侧面13，其通常分别与上、下表面11、12相连接。切削刀片10具有一个正的几何形状，即侧面13与上表面11形成一锐角。上表面11为前刀面，侧面13为后刀面。上表面11包括一个圆形切屑翻转面14，其位于切削刀片10的周边。上表面11还包括切屑面15，其从圆形切屑翻转面14向内、向下倾斜。作为选择，上表面还可以有其它形状，如平面形。面14和15构成了上表面11的最外缘部分。切屑翻转面14和侧面13之间的交线形成了圆形切削刃16。侧面13与假想圆锥C的一部分重合。圆锥顶点与切削刀片10的中心线20在下表面12的下方相交。
在公开的实施例中，切削刀片10具有一通孔17，以用来容纳夹紧螺栓(未示出)，使切削刀片10固定于刀夹。
侧面13具有一台阶18。侧面13的第一部分13a位于台阶18的上方，它具有正的几何形状，以提供必要的刀具后角，而侧面13的第二部分13b具有负的几何形状，即第二部分13b垂直于下表面12，且后角为0°。侧面13的第二部分13b在径向上比上述假想圆锥短。也就是说，如果后刀面被磨，则侧面不需要被磨，因而节约了能量。而且，台阶在径向上足够大，以便对在机加工过程中产生的任何裂纹提供有利的控制。
台阶18设有尖内角19，它构成了一个对断裂的指示，通过切削刃可能的断裂控制破裂，并使切削刀片的下部不受破坏。因此，第二部分或下部13b保护了刀具本体。
下面将描述图2中所示的尺寸。高h1为高h的15-60％，最好约为25％。由于“刀垫”构成了切削刀片10的一个整体部分，即高h1相当于完整的刀垫22的高，因此这是可能的。为了使切削刀片10获得很好的作用，有必要使高h1作为高h的一部分不能太大，因为这样会降低切削刃的强度。那样即使在小的载荷下也会导致切削刃的破裂。在下表面12的平面上从台阶18到圆锥C的径向距离e取决于后角。在沿II-II线的剖面上的距离e为间隔0.2-2.5毫米，最好间隔0.2-1.5毫米。e的优选值为0.5毫米数量级。在图1中沿A-A线的另一剖面上的距离e为间隔0.1-1.5毫米，最好间隔0.2-1.0毫米。然而，台阶在所有截面上与假想圆锥C间隔开，以提供对整个刀片的破损控制。
第二部分13b还与斜角部分21相连，以利于刀片进入刀夹槽中，其在下面进行详细描述。多个第二部分13b在刀垫22的外围形成。在刀垫上可设有5-12个部分，最好为7-9个部分。优选值为8个部分。对于后者，如图1所示，沿径向相对的两个第二部分13b相互平行。两相邻部分13b在角部23相交，形成内部钝角约135°。当刀片装入刀夹时，角部23可防止刀片不必要的转动。因此，角部相对于第二部分13b的其余部分在径向上突出是重要的。所述第二部分13b的其余部分仅指出刀片的适当位置，只有当切削力超过摩擦力时，其才参与防止刀片转动。下部外围描述了一个增加和减少与刀片中心线间距离的轨迹。例如，只要角部相对于第二部分的其余部分在径向上突出，第二部分可以是星形或类似结构中的部分。
现在参看图3、4和5，它们示出了刀夹30。刀夹30为铣削刀具本体，其具有多个槽31用于容纳切削刀片。每个槽包括一个基本为平面的基面32和直立的肩部33、34。每个肩部露出一个上凹面35，其被设置用来抵靠刀片的第一部分13a，和底切部分36。面35被设置成与前述的圆锥C重合。至少一个肩部33具有下部37，其被设置用来抵靠刀垫22的角部23。螺纹孔38被设于靠近但并不在基面32的中心位置，以使公知形式的紧固螺栓迫使刀片靠近肩部和基面。孔有一中心线39，其基本垂直于基面32。下部37在与基面32平行的平面内最好为直线，且在沿基面向上的方向上与中心线39形成锐角σ，如图4所示。这是为保证一个清楚的位置，以便在角部23和下部37之间形成点或线接触。肩部33、34可被槽40断开。该槽的作用是使肩部上凹面35降低加工过程中的公差敏感度。
在图6和7中，切削刀具被装配起来，此装配尤其从图7中可示出。很明显可以看出切削刀片和刀夹30是如何配合的。刀片被置于槽31中，以其第二部分13b之一面朝下部37。然后，下表面12抵靠基面32。螺栓41通过刀片上的孔17插入，并拧入刀夹上的孔38并拧紧。由于刀片的轴线20在径向上相对于孔38的轴线39，在远离肩部33、34的方向上位移一个距离l，因此，螺栓可使刀片靠向肩部且靠向基面。当螺栓被紧固时，刀片的后刀面13a将对上凹面35施加压力。由此形成的摩擦力在多数情况下足以保证在铣削过程中，刀片不发生转动。第一装置37、13b用于防止刀片转动，其包括至少两个可能的位置，第一位置和第二位置，其中，在第一位置上，在刀片的下部13b与第一壁37之间设有一间隙p，该间隙为零毫米级，在第二位置上，间隙p略大，约0.1-0.3毫米。然而，当切削力超过摩擦力时，刀片将转动直到角部23抵靠住肩部33的下部37。刀片则被阻止继续转动。当对刀片更换新刀片时，上述过程被反过来进行。
当刀片被转位时，螺栓41被部分拧松，直到下表面12可抬起高于下部37，在刀垫有8个部分的情况下，刀片可被转动一步，相当于35°。然后再紧固螺栓。
尽管本发明的上述实施例为铣削刀具，本发明也同样适用于使用圆形刀片的车削刀具。
本发明不仅仅限制于上述实施例，其可在权利要求的范围内进行自由变化。

Claims (7)

1.一种用于切屑成形加工、尤其用于铣削的切削刀片(10)，所述切削刀片(10)具有大体圆形的基本形状，并包括至少一个切削刃(16)，其由切削刀片(10)的上表面(11)和侧面(13)之间的过渡形成，所述上表面(11)为前刀面，所述侧面(13)为大体圆锥形的后刀面，所述后刀面为部分第二装置，用于防止在使用中刀片绕中心线(20)转动，其特征在于，侧面(13)设有台阶(18)，其被设置用来形成对破裂的指示，该破裂为沿径向在大体圆锥形后刀面内，刀片包括一个部分(13b)，其与所述台阶(18)相连，为部分第一装置，用于防止在使用中刀片绕中心线转动，用于防止转动的第一装置被设置与后刀面隔开并在径向上短于后刀面，且在刀片的一部分(22)的外部，该部分与下表面(12)的距离最好小于其上表面(11)的距离，所述台阶被设置用来指示破裂，台阶(18)被设计成使在切削刀片的某一纵向截面上，从切削刀片(10)的中心线(20)到切削刀片(10)的外围的距离在台阶(18)之下小于在台阶(18)之上，所述距离与中心线(20)垂直，从切削刀片(10)的下表面(12)到台阶(18)的距离(h1)为从下表面(12)到切削刃(16)的距离(h)的15-60％。
2.根据权利要求1的切削刀片，其特征在于，后刀面(13a)基本为圆锥形且向刀片的下表面(12)渐细，第二装置通过摩擦力防止刀片转动，台阶(18)在所有截面上与后刀面(13a)间隔开，以提供对整个刀片的破损控制。
3.根据上述任一权利要求的切削刀片，其特征在于，在台阶(18)下的侧面部分(13b)与下表面(12)垂直。
4.根据上述任一权利要求的切削刀片，其特征在于，台阶(18)与台阶(18)下面的侧面部分(13b)形成一个尖角部(19)。
5.一种用于切屑成形加工、尤其用于铣削的切削刀具，包括刀夹和切削刀片，所述切削刀片(10)具有大体圆形的基本形状，并包括至少一个切削刃(16)，其由切削刀片(10)的上表面(11)和侧面(13)之间的过渡形成，所述上表面(11)为前刀面，所述侧面(13)为后刀面，所述刀夹和切削刀片具有第一装置(37、13b)，用于防止刀片绕中心线转动，其特征在于，后刀面为圆锥形且向刀片的下表面收敛，用于防止转动的第一装置(37、13b)被设置与后刀面隔开并在径向上短于后刀面，且在刀片的一部分的外部，该部分与下表面(12)的距离最好小于其与上表面(11)的距离，以便用来指示破裂，该破裂为沿径向在圆锥形后刀面内，刀夹和刀片还包括第二装置(35、13a)，用于防止刀片的转动，用于防止刀片转动的第一装置包括刀片(10)的下部(13b)与刀夹的第一壁(37)之间的配合，用于防止刀片转动的第二装置包括刀片的圆锥形后刀面(13a)与刀夹(30)的第二壁(35)之间的配合，用于防止刀片转动的第一装置(37、13b)和第二装置(35、13a)相对于刀片的中心线(20)沿轴向和径向隔开。
6.根据权利要求5的切削刀具，其特征在于，用于防止刀片转动的第一装置(37、13b)包括至少两个可能的位置，第一位置和第二位置，其中，在第一位置上，在刀片的下部和第一壁之间设有间隙(p)，该间隙为零毫米级，在第二位置上，间隙(p)略大。
7.用于防止切削刀片绕其中心线在刀夹上转动的方法，用于切屑成形加工，尤其是铣削，所述切削刀片(10)具有大体圆形的基本形状，并包括至少一个切削刃(16)，其由切削刀片(10)的上表面(11)和侧面(13)之间的过渡形成，所述上表面(11)为前刀面，所述侧面(13)为后刀面，所述刀夹和切削刀片具有第一装置(37、13b)，用于防止刀片绕其中心线转动，其特征在于，该方法包括如下步骤：-提供一刀夹，其具有刀片座，该刀片座带有一个下部的第一壁和一个上部的弯曲的第二壁，所述第一和第二壁沿刀片中心线的轴向和径向间隔开，-提供一刀片，其具有一个下部和一个弯曲的后刀面，所述下部的外围描绘了一个增加与减少与刀片中心线的距离的轨迹，-将所述刀片安装到所述刀片座，以使所述下部与所述第一壁相配合，-通过紧固装置将刀片紧固到所述刀片座，以使所述弯曲的后刀面压住所述弯曲的第二壁，以及-在切削力大于所述弯曲的后刀面与所述弯曲的第二壁之间的摩擦力时，在使用中允许刀片转动一个微小量，由此封闭所述刀片下部与所述第一壁之间的间隙(p)。
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