CN109420781B

CN109420781B - 切向切削刀片、切削工具和用于制造切向切削刀片的方法

Info

Publication number: CN109420781B
Application number: CN201810928666.1A
Authority: CN
Inventors: R.B.阿莫尔; I.考夫曼
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2038-08-15
Also published as: DE102017120188A1; US10835961B2; CN109420781A; US20190070669A1

Abstract

本发明公开了切向切削刀片、切削工具和用于制造切向切削刀片的方法。用于车刀的切向切削刀片(12)包括第一切向切削刀片侧面(12a)和第二切向切削刀片侧面(12b)，其中所述切向切削刀片侧面(12a，12b)中的一个关联有多于两个切削部(14a‑14p)且所述切削部(14a‑14p)围绕切向切削刀片中轴线(16)星形地布置。在此，所述切向切削刀片(12)完全由立方晶型氮化硼、多晶型立方氮化硼、多晶型金刚石或陶瓷制造。附加地介绍了一种带有这样的切向切削刀片(12)的切削工具(10)。还阐述了一种用于制造切向切削刀片(12)的方法。

Description

切向切削刀片、切削工具和用于制造切向切削刀片的方法

技术领域

本发明涉及一种用于车刀的切向切削刀片，其带有第一切向切削刀片侧面和第二切向切削刀片侧面，其中切向切削刀片侧面中的一个关联有多于两个切削部且切削部星形地围绕切向切削刀片中轴线布置。

此外，本发明涉及一种带有这样的切向切削刀片的切削工具以及一种用于制造这样的切向切削刀片的方法。

切向切削刀片在此能够理解为这样的切削刀片，即其与待加工的工件基本上在切削刀片的切向方向上共同作用。这样的切削刀片尤其不同于与待加工的工件基本上在切削刀片的轴向方向上共同作用的切削刀片。轴向方向在此基本上相应于固定件(切削刀片利用该固定件固定在工具基体处)、例如螺栓的延伸方向或切向切削刀片的中轴线。换句话说：在切向切削刀片的情形下夹紧切削刀片的螺栓的中轴线平行于工具平面，而在正常布置的情况下夹紧轴线垂直于工具平面延伸。

背景技术

开头提及类型的切向切削刀片从现有技术中已知。

例如文件US9,103,418B2显示了一种这样的切向切削刀片以及所属的切削工具。在此，切向切削刀片具有五角形的形状。切削部分别布置在尖角的顶端处。更确切地说，切削部构造在切削体处，该切削体与切向切削刀片的基体连接。在此，相比于对于基体而言，对于切削体而言通常使用更硬的材料。

因此在制造这样的切向切削刀片时必须执行与尖角的数量相应次数的接合操作，借助于接合操作切削体施加到切向切削刀片的基体上。例如切削体被焊接或烧结。在此，切削体在基体处的精确定位对于借助于切向切削刀片能够实现的加工精度而言是决定性的。

在使用已知的切向切削刀片期间，接合部位常常是切削刀片的机械薄弱部位，从而运行参数受到该部位的最大负荷能力限制。为此的原因是在各切削体和基体之间的相对小的接触面。

发明内容

本发明的任务在于，进一步改进开头提及的类型的切向切削刀片。尤其地，在此应创造能够特别简单且成本适宜地制造的以及机械方面特别稳定的切向切削刀片。在此，制造成本常常作为每个切削部的成本给出。

该任务通过开头提及类型的切向切削刀片解决，其中切向切削刀片完全由立方晶型氮化硼、多晶型立方氮化硼、多晶型金刚石或陶瓷制造。在此，切向切削刀片还能够称为切向转位式切削片。第一切向切削刀片侧面和第二切向切削刀片侧面在此优选基本上平行地伸延。切向切削刀片中轴线优选垂直于两个切向切削刀片侧面。根据本发明，整个切向切削刀片由特别硬的材料制造，代替如在已知的切向切削刀片中那样将特别硬的切削体布置在基体上。优选地，切向切削刀片在此是单件的。因此相比于现有技术，取消将切削体与基体接合。根据本发明的切向切削刀片由此能够特别简单且成本适宜地制造。这尤其适用于每个切削部的成本。此外相比于现有技术取消了接合部位。由此切向切削刀片整体机械上特别稳定。根据本发明的切向切削刀片能够用于内部加工和/或外部加工。在此，根据加工任务而定，一个或多个切削部能够处于接合中。附加地，这样的切向切削刀片提供例如通过再磨削修复磨损的切削部的可能性。由此创造带有特别高的寿命的切削刀片。因此，这样的切削刀片在其整个寿命上观察是相对适宜的。

切向切削刀片的切削部能够构造为切削刃或切削棱角。因此切向切削刀片能够用于加工出各种各样的特征。例如能够使用切削棱角以用于制造凹槽或螺纹。同样地，切削棱角能够用于制造凸肩。切削刃能够例如在内周缘车削过程或外周缘车削过程中使用。

每个切削部的几何位置能够尤其相对于切削刀片的固定孔口且进一步尤其相对于切向切削刀片中轴线如此选择，即使得其相应于在DIN ISO 1832中标准化的转位式切削片。这具有优点：针对与DIN ISO 1832一致的转位式切削片制订的NC程序不必为根据本发明的切削刀片而重写；切削部相对于工具支架处于相同的几何位置。切向切削刀片的切削部的星形布置能够在此通过多个与DIN ISO 1832一致的切削刀片的虚拟叠加产生，其中待叠加的切削刀片分别围绕切向切削刀片中轴线相对转动。例如两个基本上为正方形的、与DIN ISO 1832一致的转位式切削片能够叠加且相对转动了45°，从而产生带有八个尖角的切向切削刀片的切削部的星形布置。

切向切削刀片能够为星形的。那么切削部分别布置在星形切向切削刀片的尖角的顶部处。

切向切削刀片能够包括3至32个、优选6至20个切削部。在此，在切向切削刀片的高寿命的意义中能够力争尽可能大数量的切削部。最后，切向切削刀片能够在磨削的切削部的情况下在这样长的时间下继续转动一定的角间隔且因此使用另一切削部以用于加工工件，即直至切向切削刀片的所有切削部磨损。但是在此应注意的是，可能的切削深度一般而言随着切削部的数量、更确切地说随着星形的尖角的数量而减小。这两种效果的良好的折衷例如利用具有带有八个尖角的星形的切向切削刀片实现。切向切削刀片能够构造为单侧切削刀片且那么包括八个切削部。如果切向切削刀片构造为双侧切削刀片，则其包括16个切削部。

优选地，切向切削刀片具有固定孔口，其中固定孔口中轴线相应于切向切削刀片中轴线。固定孔口表示在切削刀片或转位式切削片的区域中建立的解决方案且保证切削刀片可靠地固定在工具支架处。同时这样的固定孔口能够相对简单地制造。固定孔口通常与固定螺栓共同作用。当固定孔口中轴线相应于切向切削刀片中轴线，固定孔口中轴线处于切向切削刀片的中央。这导致，不取决于切向切削刀片的设置成用于与待加工的工件共同作用的切削部在机械方面、即在力和力矩方面始终存在相同的关系。因此在更换设置成用于加工的切削部的情况下不必匹配加工参数等。

有利地，两个切向切削刀片侧面关联有切削部。那么切向切削刀片是双侧切削刀片。因此切向切削刀片的轴向上侧和轴向下侧关联有切削部。在此，通过转动或转位切向切削刀片能够在使用上侧的和下侧的切削部之间进行更换。因此与仅在一侧上具有切削部的单侧切削刀片相比，切削部的数量能够在几何结构在其它方面基本上相同的情况下加倍。如上文描述的那样，在此高数量的切削部带来切削刀片的高的寿命且由此带来每个切削部的低的成本。

根据切向切削刀片的一种实施方式，切削部是切削刃且基本上平行于切向切削刀片中轴线伸延。这样的切向切削刀片能够用于内周缘车削、外周缘车削和/或凹槽车削。因此切向切削刀片优选实施为单侧的。上文提及的车削操作能够由于所提及的切削刀片的特性特别成本适宜地执行。

在切向切削刀片的另一实施方式中，切削部是切削棱角且沿着切向切削刀片在切向切削刀片中轴线的方向上的延伸分别基本上布置在切向切削刀片的中间上。这样的切向切削刀片特别良好地适合于螺纹车削和/或凹槽车削，其中车削操作能够特别成本适宜地执行。切向切削刀片优选实施成单侧的。

切削棱角能够分别具有基本上为90度的棱角角度。根据应制造待加工的工件的何种最终轮廓而定，能够设想所有相应于ISO标准的角度。在高效的制造中，棱角角度能够基本上相应于工件的待制造的最终轮廓。

根据另一实施方式，切削部是切削棱角且沿着切向切削刀片在切向切削刀片中轴线上的沿着分别基本上布置在切向切削刀片的边缘处。因此能够特别良好地制造凸肩。切向切削刀片能够为此设计成单侧或双侧的。

在此，在切向切削刀片的周向上观察，切削棱角能够交替地布置在切向切削刀片的相反的边缘处。在这种情况下，切向切削刀片是双侧的。因此不仅轴向上侧而且轴向下侧关联有切削棱角。

优选地，切削棱角分别具有小于90度、尤其基本上为80度的棱角角度。此外所有ISO几何结构保持可实现。因此确保，尤其能够精确地制造带有90°角度的凸肩。棱角同时具有高的机械稳定性。

此外，该任务通过一种用于制造根据本发明的切向切削刀片的方法解决，该方法包括以下步骤：

a)设置由立方晶型氮化硼、多晶型立方氮化硼、多晶型金刚石或陶瓷制成的盘形件或环形件，且

b)借助于磨削、尤其圆周磨削或激光加工方法从盘形件或环形件中加工出切削刀片。

因此切向切削刀片全部由特别硬的材料制造。此外，切向切削刀片的制造是特别简单且成本适宜的，因为相对于现有技术尤其能够放弃待接合部件的相互对准以及接合操作。因此优选地仅一个制造步骤是必要的，以为了以盘形的或环形的坯件为出发点制造准备使用的切向切削刀片。

在根据本发明的方法的意义中，“盘形件”或“环形件”在此还理解为预成轮廓的构件，其具有盘形的或环形的基本形状。

在此，盘形件或环形件能够以接近轮廓的方式预成轮廓，从而切削部的最终轮廓能够优选通过激光或通过轻微的磨削制造。这导致少的制造耗费且相应地低的成本。

优选地，对于相对小的切向切削刀片使用盘形件作为初始材料且对于相对大的切向切削刀片使用环形件作为初始材料。环形件在此具有优点：固定孔口已经存在。盘形件的优点是，盘形件尤其在相对小的尺寸的情况下相比于具有相应几何结构的环形件稍微更稳定。因此能够实现各种尺寸的切向切削刀片的高效制造。

根据一种变体，盘形件或环形件借助于压制方法制造。因此盘形件或环形件可特别简单、快速且成本适宜地制造。

此外，能够在步骤b)之前执行粗加工步骤，该粗加工步骤包括激光加工方法或电火花加工方法。步骤b)的方法那么能够称为精加工步骤。粗加工步骤和精加工步骤的组合通常是已知的且公认的。利用这样的组合能够将更快的材料去除和高精度的加工结果组合在一起。

此外，该任务通过一种带有根据本发明的切向切削刀片的切削工具、尤其车刀解决。切向切削刀片在此优选利用螺纹紧固件固定在切削工具的切削工具体处且借助于旋转阻止元件来止动，以防止围绕切向切削刀片中轴线转动。通过连续转动和/或转位切向切削刀片能够使用切向切削刀片的相继不同的切削部，以用于加工工件。切削工具因此具有特别高的寿命。

附图说明

本发明在下文中根据附图中所示的不同实施例进行说明。其中：

-图1显示了根据第一实施方式的带有根据本发明的切向切削刀片的根据本发明的切削工具的透视图，该切向切削刀片借助于根据本发明的方法制造，

-图2显示了来自图1的根据本发明的切向切削刀片的透视图，

-图3显示了来自图1和2的根据本发明的切向切削刀片的侧视图，

-图4显示了来自图1至3的根据本发明的切向切削刀片的俯视图，

-图5显示了根据第二实施方式的带有根据本发明的切向切削刀片的根据本发明的切削工具的透视图，该切向切削刀片借助于根据本发明的方法制造，

-图6显示了来自图5的带有根据本发明的切向切削刀片的根据本发明的切削工具的侧视图，

-图7显示了来自图5和6的带有根据本发明的切向切削刀片的根据本发明的切削工具的俯视图，

-图8显示了根据第三实施方式的带有根据本发明的切向切削刀片的根据本发明的切削工具的透视图，该切向切削刀片借助于根据本发明的方法制造，

-图9显示了来自图8的根据本发明的切向切削刀片的透视图，

-图10显示了来自图8和9的根据本发明的切向切削刀片的侧视图，

-图11显示了来自图8至10的根据本发明的切向切削刀片的俯视图，

-图12显示了根据第四实施方式的带有根据本发明的切向切削刀片的根据本发明的切削工具的透视图，该切向切削刀片借助于根据本发明的方法制造，

-图13显示了由立方晶型氮化硼制成的环形件，由该环形件借助于根据本发明的方法能够制造根据本发明的切向切削刀片，

-图14显示了针对来自图13的环形件的备选的轮廓，

-图15显示了针对来自图13的环形件的另一备选的轮廓，

-图16显示了根据另一实施方式的切削刀片的俯视图，

-图17显示了图16的切削刀片的侧视图，以及

-图18显示了图16和17的切削刀片的透视图。

具体实施方式

图1至4显示了带有切向切削刀片12的切削工具10，该切削工具在示出的实施方式中是车刀。

切向切削刀片具有第一切向切削刀片侧面12a和第二切向切削刀片侧面12b且包括八个切削部14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h，这些切削部星形地围绕切向切削刀片中轴线16布置。

所有八个切削部14a至14h与第一切向切削刀片侧面12a关联。

此外，切向切削刀片12是星形的且具有固定孔口18，其中固定孔口中轴线相应于切向切削刀片中轴线16。

切向切削刀片12经由布置在固定孔口18中的螺栓20与切削工具10的工具基体22连接。

在当前实施方式中，切削部14a至14h构造为所谓的切削棱角。

切削部分别沿着切向切削刀片12在切向切削刀片中轴线16的方向上的延伸基本上布置在切向切削刀片12的边缘处。

换句话说，切削部14a至14h分别处于切向切削刀片12的轴向边界面至周向边界面的过渡部的区域中。因此切削部设置在切向切削刀片12的轴向边缘处(尤其参见图2和4)。

棱角角度α在此基本上为90°(参见图4)。

构造为切削棱角的切削部14a至14h能够此外利用半径R倒圆。

在切削部14a至14h仅仅设置在切向切削刀片12的一个轴向边缘处，即只与第一切向切削刀片侧面12a相关联时，切向切削刀片能够称为单侧切削刀片。

切向切削刀片能够尤其用于内周缘车削或外周缘车削。

在第一实施方式的变体中，代替构造为切削棱角的切削部14a至14h，设置构造为切削刃的切削部24a至24h。

切削部24a至24h分别基本上平行于切向切削刀片中轴线16伸延。

这样的切向切削刀片12特别良好地适合于凹槽车削。

在另一未示出的变体中，根据第一实施方式的切向切削刀片12构造为双侧切削刀片。这意味着，附加于与第一切向切削刀片12a相关联的切削部14a至14h设置有另外八个与第二切向切削刀片侧面相关联的切削部。这八个切削部同样构造为带有基本上为90°的棱角角度的切削棱角。

切向切削刀片12能够同样用于内周缘车削或外周缘车削。

切向切削刀片12在所有变体中完全由立方晶型氮化硼制造。备选地，切向切削刀片还能够由多晶型立方氮化硼、多晶型金刚石或陶瓷制造。

图5至7显示了切断切削工具12的第二实施方式。该切断切削工具实施为带有构造为切削棱角的八个切削部14a至14h的单侧切削刀片。

但是不同于第一实施方式，切削部14a至14h的棱角角度α小于90°。

在示出的实施例中，棱角角度α基本上为80°。

在图1至7的实施方式中，棱角半径仅示出在一侧处。但是原则上还可行的是，在切削部的另一侧处也设置有棱角半径。那么获得转位式切削刀片，但是该转位式切削刀片根据应使用哪一侧而必须插入在“右”和“左”支架中。

图8至11显示了切断切削工具12的第三实施方式。仅讨论与前述实施方式的区别。

切向切削刀片12现在构造为双侧切削刀片。因此沿着切向切削刀片中轴线16观察，在切向切削刀片12的两侧上设置有切削部。

在示出的实施方式中，第一切向切削刀片侧面12a与切削部14a至14h关联，而第二切向切削刀片侧面12b与切削部14i至14p关联。

切削部14a至14p在此分别基本上布置在切向切削刀片12的边缘处。

如果在周向上观察切向切削刀片12，那么切削部14a至14p交替地设置在切向切削刀片12的相反的边缘处。

切削部的高度h(切削部以该高度在径向方向上伸出超过切削刀片的周缘面)、即前刀面的宽度在0.2至1mm的数量级中。

切削部14a至14p在第三实施方式中构造为切削棱角。切削棱角具有小于90°的棱角角度α，该棱角角度在示出的实施方式中基本上为80°。

切削棱角能够倒圆(未示出)。

因此总体上根据第三实施方式的切向切削刀片12具有16个切削部14a至14p。

根据第二和第三实施方式的切向切削刀片12特别良好地适用于制造凸肩。

由于在侧面12a上的切削棱角相对于在侧面12b上的切削棱角在周向上稍微偏移，得到自由通路，该自由通路保证“不起作用的”切削棱角与工件表面的间距。这能够在图11中看出；半径r₂大于半径r₁。

假设刚好利用侧面12a的能够在最右面看到的切削棱角进行切削，则侧面12b的两个右面的切削棱角与中轴线的间距(在图11的示图中观察)小于起作用的切削棱角与中轴线的间距。这是因为，侧面12b的切削棱角位于投影平面“之前”和“之后”，而起作用的切削棱角位于投影平面中。

在图12中显示了切向切削刀片12的第四实施方式。再次应仅讨论与前述实施方式的区别。

切向切削刀片12现在具有八个构造为切削棱角的切削部14a至14h，这些切削部沿着切向切削刀片12在切向切削刀片中轴线16的方向上的伸延分别基本上布置在切向切削刀片12的中间上。

在此，切削部14a至14h具有基本上为90°的棱角角度α。

切向切削刀片12特别良好地适合于凹槽车削或螺纹车削。

根据所有实施方式的切向切削刀片12能够如下制造。

首先设置由立方晶型氮化硼、多晶型立方氮化硼、多晶型金刚石或陶瓷制成的盘形件或环形件26(参见图13)。

备选地，还能够制造带有非圆形的外轮廓的“盘形件”或“环形件”，其更好地与切削刀片的稍后的轮廓相匹配。例如能够使用正方形的环形件(参见图14)或还六边形的环形件(参见图15)。

盘形件或环形件26能够借助于压制方法制造。

在此，环形件26仅由于存在能够用作为固定孔口18的中央孔口而区别于盘形件。因此如果使用盘形件，则必须单独地制造固定孔口18。

然后由盘形件或环形件26借助于磨削、尤其圆周磨削，或借助于激光加工方法加工出切向切削刀片12。

在上文描述加工出切向切削刀片12之前能够进行粗加工步骤，该粗加工步骤例如包括激光加工方法或电火花加工方法。上文描述的加工出则能够称为精加工步骤。

在图16至18中显示了切削刀片12的另一实施方式。对于从上述实施方式中已知的特征和设计方案，使用相同的参考标号，且就此而言参照上文的阐述。

根据图16至18的切削刀片12和根据上述实施方式的切削刀片之间的主要区别在于，前者在俯视图中具有基本上为矩形的基本形状。在基本上为矩形的基本形状的情形下能够获得与基本上为圆形的基本形状相同的优点。在坯件处能够设置非常多的切削刃，这些切削刃能够通过切削刀片的进一步调整而被单独地使用，以用于加工工件。不同于带有圆形的基本形状的切削刀片(该切削刀片在周向上围绕固定孔口的中轴线进一步调整，以为了在一个切削部之后使用下一个切削部)，根据图16至18的切削刀片平移地、即沿着基体的纵轴线(在图16中在竖直方向上)进一步调整。

Claims

1.一种用于车刀的转位式切向切削刀片（12），其带有第一转位式切向切削刀片侧面（12a）和第二转位式切向切削刀片侧面（12b），其中所述转位式切向切削刀片侧面（12a，12b）中的一个关联有多于两个切削部（14a-14p）且所述切削部（14a-14p）围绕转位式切向切削刀片中轴线（16）星形地布置，其特征在于，所述转位式切向切削刀片（12）完全由立方晶型氮化硼、多晶型立方氮化硼、多晶型金刚石或陶瓷制造，并且所述切削部（14a-14p）是切削棱角且沿着所述转位式切向切削刀片（12）在所述转位式切向切削刀片中轴线（16）的方向上的延伸分别基本上布置在所述转位式切向切削刀片（12）的边缘处，并且在所述转位式切向切削刀片（12）的周向上观察，所述切削棱角交替地布置在所述转位式切向切削刀片（12）的相反的边缘处。

2.根据权利要求1所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述转位式切向切削刀片（12）包括5至32个切削部（14a-14p）。

3.根据权利要求1所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述转位式切向切削刀片（12）包括6至20个切削部（14a-14p）。

4.根据权利要求1所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述转位式切向切削刀片（12）具有固定孔口（18），其中固定孔口中轴线相应于所述转位式切向切削刀片中轴线（16）。

5.根据权利要求1所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，两个转位式切向切削刀片侧面（12a，12b）关联有切削部（14a-14p）。

6.根据权利要求1所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述切削部（14a-14p）是切削刃且基本上平行于所述转位式切向切削刀片中轴线（16）伸延。

7.根据权利要求1所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述切削部（14a-14p）是切削棱角且沿着所述转位式切向切削刀片（12）在所述转位式切向切削刀片中轴线（16）的方向上的延伸分别基本上布置在所述转位式切向切削刀片（12）的中间上。

8.根据权利要求7所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述切削棱角分别具有基本上为90度的棱角角度（α）。

9.根据权利要求1所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述切削棱角分别具有小于90度的棱角角度（α）。

10.根据权利要求8所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述棱角角度（α）基本上为80度。

11.根据权利要求1所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述转位式切向切削刀片（12）在沿着固定孔口的中轴线的俯视图中具有圆形的基本形状。

12.根据权利要求1所述的转位式切向切削刀片（12），其特征在于，所述转位式切向切削刀片（12）在沿着固定孔口的中轴线的俯视图中具有矩形的基本形状。

13.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的转位式切向切削刀片（12）的方法，其特征在于下列步骤：

a) 设置由立方晶型氮化硼、多晶型立方氮化硼、多晶型金刚石或陶瓷制成的盘形件或环形件（26），且

b)借助于磨削或激光加工方法从所述盘形件或所述环形件（26）中加工出所述转位式切向切削刀片（12）。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述磨削是圆周磨削。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述盘形件或所述环形件（26）借助于压制方法制造。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤b）之前执行粗加工步骤，该粗加工步骤包括激光加工方法或电火花加工方法。

17.一种切削工具（10），其带有根据权利要求1至12中任一项所述的转位式切向切削刀片（12）。

18.根据权利要求17所述的切削工具（10），其特征在于，所述切削工具（10）是车刀。