CN108883478A - 切削刀片 - Google Patents

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Abstract

一种切削刀片(1)，具有基本三角形或正方形的基本形状，具有顶面(2)和底面(3)，它们通过侧面(4)连接在一起，其中，在至少一个侧面的过渡处(4)在顶面(2)上形成切削刃(5)，切削刃(5)在切削角(6)之间延伸，切削刃(5)具有凸起部分(51)，该凸起部分在侧面(4)的侧视图，其中切削刃(5)的凸起部分(51)在两侧由凹入弯曲部分(52a，52b)界定。

Description

切削刀片
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分中的特征的切削刀片。
所讨论类型的切削刀片用于所谓的高进给铣削，其是具有相对浅的切削深度和高进给速率的铣削。
在高进给铣削中，工作在高进给速率和浅切削深度下进行，例如为了尽可能有效地加工平面。
切削刀片通常是三角形或正方形可转位切削刀片。
AT 12004 U1公开了一种所述类型的切削刀片，其具有基本上三角形或正方形的基本形状，其顶面和底面通过侧面连接在一起，其中三个或四个切削刃分别凸出地在每种情况下，通过顶面和/或底面与侧面之间的交叉形成向外弯曲的所述切削刃，所述切削刃各自至少包括圆弧和至少一个基本笔直部分并且通过具有拐角半径的切角连接在一起。
本发明的目的是提供一种改进的切削刀片。
该目的通过具有权利要求1的特征的切削刀片实现。优选实施例在从属权利要求中规定。
由于切削刃的凸起部分在两侧由凹入弯曲的部分界定，因此与现有技术中已知的切削刀片相比，实现了更温和的切削。
这可以通过与已知切削刀片相比更大的切削刃接触长度来解释。在本发明的上下文中，接触长度是指实际与工件接合的切削刃的长度。由于具有凸起部分和相邻的凹入部分的设计，与例如直的切削刃相比，接触长度增加。增加的接触长度具有这样的效果：在切削刀片的给定外部尺寸下，局部较低的切削力起作用并且较长的部分可用于散热。
此外，根据本发明的切削刃的设计允许基本上沿切削刃的整个长度进行的剥离切削与待加工的材料接合。当切削刃不垂直于运动方向时，使用表达剥离切削。剥离切割与更平缓的切削力增加和更低的切削力相关联。
位于切削刀片的运动方向前方的凸起部分起到犁的作用并产生剥离切口。相邻的凹入部分在切削力方面以特别有利的方式形成薄片：
申请人的测试表明，以这种方式形成的边缘形成了一个薄片，该薄片保持了基本上细长的形状，即不会与切削刀片的运动方向相反地卷起。卷起薄片所需的力有助于增加切削刃的载荷。因此，由于薄片保持其基本上细长的形状，作用在切削刃上的力减小，并且切削刀片的刀具寿命增加。
这里的标记“凸”和“凹”是指侧面的侧视图中的切削刃的轮廓的外观。因此，凸起部分相对于切削刀片向上和向外弯曲。
切削刀片可具有基本上三角形或正方形的基本形状。优选正方形形状，因为在这种情况下切削刀片可以具有四倍的可转位性。
优选地设置凹入弯曲部分延伸到相应的相邻切角。换句话说，切削刃具有连续的曲率。
优选地规定，从凸起部分到第一凹入部分以及从凸起部分到第二凹入部分的过渡分别以切向方式形成。
优选地规定，在从侧面到顶面的所有过渡处形成切削刃。因此，在正方形切削刀片的情况下，可以使用四个独立的切削刃，并且在三角形切削刀片的情况下，可以使用三个独立的切削刃。在第一种情况下，参考具有四倍可转位性的切削刀片，并且在三角形切削刀片的情况下，参考具有三倍可转位性的切削刀片。出于材料利用的原因，努力在从侧面到顶面的所有过渡处形成切削刃。
优选地规定，凸起弯曲部分偏心地位于两个切削角之间。因此，在观察切削刃时，凸起部分的顶点不位于切削刃的中间。相反，当使用切削刀片时，凸起弯曲部分的顶点在切削角的方向上相对于切削刀片的轨迹径向地位于内侧，或者相对于刀架，相对于工具架，径向位于内侧。以这种方式，当使用切削工具时，凸起弯曲部分作为切削刃的第一部分进入待加工的材料中。
优选地规定，凹入弯曲部分的曲率半径为凸起弯曲部分的曲率半径的三至六倍。因此，凹入部分优选地具有比凸起部分更小的曲率。
优选地规定，切削刃具有在顶面的平面图中凸起的轮廓。因此，切削刃向外弯曲。在这种情况下，切削刃的轮廓优选地由椭圆形部分形成。
对于在刀架中布置至少一个切削刀片也需要保护。
附图说明在下文中更详细地解释本发明。
在图中：
图1以透视图示出了根据本发明的切削刀片
图2以侧视图示出了根据本发明的切削刀片
图3以平面图示出了根据本发明的切削刀片
图4以平面图示出了根据本发明的切削刀片，其与工件接合
图5示出了根据本发明的切削刀片和刀架的布置
图1以透视图示出了根据本发明的切削刀片1。切削刀片1构造成以高进给速率铣削，称为高进给铣削。在高进给速率下铣削的特征是浅切削深度和高进给速率。在该示例性实施例中，切削刀片1构造成具有正方形基本形状(如所谓的S形刀片)。或者，切削刀片1可以形成为三角形基本形状(如所谓的三角形刀片，也称为T形刀片)。
切削刀片1具有顶面2和底面3，侧面4位于顶面2和底面3之间。在侧翼41上形成有至少一个侧面4，该侧翼41邻接顶面2。在侧翼41到顶面2的过渡处，形成切削刃5，切削刃5在切削角部6之间延伸。切削角6所示的实施例以具有曲率半径的圆形方式实施。
此外，在侧面4上形成有支承面42，通过该支承面，切削刀片1可以形状配合地定位在刀架(未示出)中。切削刀片1相对于中心轴M对称。
优选地，在每个侧翼41到顶面2的过渡处，形成切削刃5。这样，在正方形基本形状的情况下，获得具有四倍可转位性的切削刀片1。四倍可转位性意味着四个独立的切削刃5可用于加工。在这种情况下，通过将切削刀片1旋转90°来设定新的加工位置。因此，在切削刀片的正方形基本形状的情况下，实现四个切削刃5，其由四个切削角6间隔开。
切削刀片1还具有用于接收夹紧螺钉的中心孔7，通过该夹紧螺钉，切削刀片1可以固定到刀架(未示出)上。
侧翼41与顶面2围成小于90°的角度。切削刀片1在顶面2上沿底面3的方向变窄。
切削刃5具有凸起的向上弯曲部分51。凸起部分51向左合并成第一凹入部分52a并且向右合并成第二凹入部分52b。凹入部分52a，52b分别从凸起部分51延伸到相邻的切角6。所给出的方向涉及侧面4的侧视图。
从图2中可以更清楚地了解条件。图2以侧面4的侧视图示出了根据本发明的切削刀片1。
切削刃5具有凸起部分51，凸起部分51具有曲率半径R1。凸起部分51相对于切削刀片向上和向外弯曲。如在观察方向上看，凸起部分51在过渡点9处向左合并成具有曲率半径R2的第一凹入部分52a，并且在观察方向上看，在过渡点处10向右合并成具有曲率半径R3的第二凹入部分52b。
凸起弯曲部分51优选地偏心地位于两个切削角6之间。凸起弯曲部分51的顶点8在这种情况下沿着切削角6a的方向移动，当使用切削刀片1时该切削角6a相对于切削刀片1的轨道的径向位于内侧。
从凸起部分51到第一凹入部分52a以及从凸起部分51到第二凹入部分52b的过渡分别以切向方式形成。换句话说，凸起部分51和相应的凹入部分的曲率半径的中心以及各个过渡点9,10位于直线上。
应当注意，给出用于描述凸起，凹入和过渡的信息涉及切削刀片1的正常投影。
凸起部分51和凹入部分52a，52b在任何情况下都不必由单个曲率半径来描述。同样可以想到的是，相应的轮廓具有不同曲率的轮廓。
在使用中，切削刀片1相对于工件(未示出)进给，使得切削角6a(侧视图中的左侧切削角6)最靠近加工的工件表面。凸起部分51的顶点8相对于切削刀片1的中心轴线M在切削角6a的方向上偏移，该切削角6a位于最接近加工工件表面的平面的位置，而在讨论中的切削刃5正在被使用。
上面概述的关于凸起部分51的顶点8的位置的条件适用于使用右旋转工具进行加工的切削刀片1。如果切削刀片设置用于左旋转，则该布置将是镜像的，即凸起部分51的顶点8将相对于切削刀片1的中心轴线M向右移动。
具有曲率半径R2的第一凹入部分52a从第一过渡点9延伸到最接近加工工件表面的切削角6a。
第二凹入部分52b从第二过渡点10延伸到切削角部6b，当使用切削刀片时，切削角部6b径向地位于外侧。径向位于外侧的该切削角6b通常在高进给铣削中不与工件接合。
在使用中，凸起部分51在切削刀片1的运动方向上向前突出。当切削刀片进入待加工工件时，凸起部分51首先进入并产生像犁一样的剥离切口。随后，接合的切削刃5的长度逐渐增加。这导致切割力的均匀累积和轻柔切割。
相邻的凹入部分52a，52b同样以剥离方式切割并且具有这样的效果：被移除的薄片不会与切削刀片的运动方向相反地卷起，而是保持基本上细长的形状。由于需要力以使薄片逆着运动方向卷起，所以当使用根据本发明的切削刀片1时，产生比传统切削刀片更低的切削力。
对所观察到的特别有利的切削力的进一步解释是，在两侧邻接凸起部分的凹入部分防止了薄片的横向加宽，从而减小了切削力。因此，虽然在凸起部分中，薄片如在犁的情况下那样横向扩展，但是凹入部分以抵消它的方式形成薄片。以这种方式避免或减少了切削力增加的薄片横向加宽或扩展。特别有利的作用归因于凹入部分。
侧翼41以小于90°的角度进入顶面2。以这种方式，切削刀片1具有插入件特定的正间隙角γ。
图3以顶面2的平面图示出了根据本发明的切削刀片1。切削刃5向外凸出地弯曲并具有局部椭圆形轮廓。因此，在每种情况下，椭圆形部分可以内接到第一凹入部分52a，凸出部分51和第二凹入部分52b的轮廓中。或者，可以通过与椭圆不同的曲线来描述曲率。
为清楚起见，重复的是，开始时讨论的凹入部分52a，52b的凹入部分和凸起部分51的凸起部分是侧面4的侧视图。此外，如图所示在顶面2的俯视图中，凹入部分52a，52b和凸起部分51具有凸出(向外凸出)的轮廓。该凸形轮廓可以通过垂直于中心轴M的曲率半径来描述。优选地，轮廓可以由椭圆形部分指定。该信息涉及到顶表面2上的正常投影。
在顶面2到切削刃5和切削角6的过渡处分别形成支撑平台11。支撑平台11减小了振动和在切削刃5处碎片断裂的风险。
此外，在顶面2上形成薄片几何形状12。薄片几何形状12用于受控地移除由切削刀片1脱掉的薄片。
图4示出了根据本发明的切削刀片1与待加工的工件13接合。
通过方框箭头识别切削刀片1的进给方向。切削刀片1的旋转方向垂直于图面并且在观察者的方向上。工件13上的虚线辅助线表示薄片横截面，其在下一次进入切削刀片期间被移除。
切削刀片1相对于工件表面14径向倾斜设定角度κ。在工件表面14与相对于工件表面14的切削刀片1的最低点和离工件13的边缘5的出口点的连接之间确定设定角度κ。
切削角6a在加工后位于工件表面14的平面中，并且相对于进给方向位于后方。关于刀架(这里未示出)，切削角6a径向地位于内侧。
切削刃5的第一凹入部分51a形成精加工边缘，凸起部分51和第二凹入部分52b形成主刃。主边缘承担主要材料去除，而精加工边缘使表面光滑。
切削刀片1优选地通过粉末冶金方法制造，通常是压制和烧结。切削刀片1优选由碳化物或金属陶瓷构成。
图5示出了根据本发明实施的切削刀片1在合适的刀架15中的布置，用于以高进给速率进行端面铣削。在本示例中，布置有五个切削刀片1。也可以将更多或更少的切削刀片1布置在刀架上。
刀架15绕旋转轴线R的旋转方向由箭头表示。切削刀片1径向夹紧。
切削刀片1布置在刀架15上，使得凸起弯曲部分51相对于切削刀片1的轨迹径向地位于内侧。这种布置确保凸起弯曲部分51首先进入待加工的工件。
该布置特别适用于具有高进给速率的铣削操作，称为高进给铣削。根据本发明的切削刀片1的特征以及与刀架15的布置导致在旋转轴线R的方向上的主加载方向(与主轴轴线相同)，结果是实现了特别高的刚度和与之相关的精度。
使用的参考标记列表
1 切削刀片
2 顶面
3 底面
4 侧面
41 侧翼
42 轴承面
5 切削刃
51 切削刃的凸起部分
52a，52b 切削刃的凹入部分
6 切削角
7 孔
8 顶点
9,10 过渡点
11 支撑平台
12 薄片几何形状
13 工件
14 工件表面
15 刀架
γ 间隙角
κ 设定角度
M 中轴
R 旋转轴

Claims (10)

1.一种切削刀片(1)，具有基本为三角形或正方形的基本形状，具有顶面(2)和底面(3)，顶面和底面通过侧面(4)连接在一起，其中，在至少一个在顶面(2)的侧面(4)的过渡处，形成切削刃(5)，该切削刃(5)在切削角(6)之间延伸，并且切削刃(5)具有一部分(51)，该部分在侧面(4)的侧视图中是凸起的，其特征在于，切削刃(5)的凸起部分(51)在两侧由凹入弯曲部分(52a，52b)界定。
2.如权利要求1所述的切削刀片(1)，其特征在于，所述凹入弯曲部分(52a，52b)延伸至各自相邻的切削角(6)。
3.如权利要求1或2所述的切削刀片(1)，其特征在于，从凸起部分(51)到第一凹入部分(52a)和从凸起部分(51)到第二凹入部分(52b)的过渡在每种情况下以切向方式形成。
4.如前述权利要求中至少一项所述的切削刀片(1)，其中切削刃(5)形成在从侧面(4)到顶面(2)的所有过渡处。
5.如前述权利要求中至少一项所述的切削刀片(1)，其中凸出弯曲部分(51)偏心地位于两个切削角(6)之间，使得凸出弯曲部分(51)的顶点(8)当使用切削刀片(1)时，相对于切削刀片(1)的轨迹在径向位于内侧的切削角(6a)的方向上移位。
6.如前述权利要求中至少一项所述的切削刀片(1)，其中凹入弯曲部分(52a，52b)的曲率半径(R2，R3)等于凸起弯曲部分(51)曲率半径(R1)的三至六倍。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的切削刀片(1)，其中，所述切削刃(5)具有在所述顶面(2)的平面图中凸出的轮廓。
8.如权利要求7所述的切削刀片(1)，其中，切削刃(5)的轮廓在顶面(2)的平面图中由椭圆形部分形成。
9.一种布置，具有至少一个如前述权利要求中至少一项所述的切削刀片(1)和刀架(15)。
10.如权利要求9所述的布置，其中，所述至少一个切削刀片(1)布置在所述刀架(15)上，使得所述凸起弯曲部分(51)相对于切削刀片(1)的轨迹径向地位于内侧。
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