CN109590493B - 切削移除加工刀具的可更换的刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及切削移除加工刀具的可更换的刀片，用于金属坯料的切屑移除加工的切断刀具。该刀具包括刀板和安装在刀座中的可更换的切削刀片，该刀座被界定在底部支撑部和弹性回弹的夹紧指状部之间。切削刀片包括上侧，在该上侧中包括前刀面以及施加面，该施加面设置在所述前刀面后面，并且所述夹紧指状部压靠在所述施加面上。在所述夹紧指状部中包括冲洗通道，用以向所述前刀面喷射冷却介质，所述夹紧指状部的前鼻部面向形成在所述前刀面和所述施加面之间并用于保护所述鼻部免受切屑影响的肩部。根据本发明，所述肩部由两个凸起构成，所述凸起被中心凹口相互分开，冷却介质能够经由所述中心凹口从所述冲洗通道通过朝向所述前刀面。

Description

切削移除加工刀具的可更换的刀片
本申请是申请号为201410302802.8、申请日为2014年6月27日、标题为“切削移除加工刀具及其夹持刀片的刀板和可更换的刀片”的中国申请的分案申请。
技术领域
在第一方面，本发明涉及一种旨在用于在切槽或切断中进行切削移除加工的刀具，该类型的刀具包括刀板(blade)和可更换的切削刀片，该可更换的切削刀片安装在刀座中，该刀座位于刀板的端部并被界定(delimited)在底部支撑部和弹性地回弹的夹紧指状部之间，所述切削刀片包括前侧、后侧、两个侧表面、底侧和上侧，在所述上侧中包括有前刀面以及施加面，所述前刀面设置成最靠近所述前侧，所述施加面设置在所述前刀面后面，并且夹紧指状部被压靠在所述施加面上，夹紧指状部包括冲洗通道，该冲洗通道朝向切削刀片开口，以便将冷却介质喷射到前刀面和主切削刃上，所述主切削刃形成在切削刀片的前刀面和前侧之间。
背景技术
上面通常提到的类型的刀具通常用于金属或类似材料(例如复合材料)的工件的切削移除或切削加工。常见的加工方法是车削，尤其是切槽或切断操作的形式，在此期间，切削刀片径向地进给到旋转工件中，以在旋转的工件中形成周向凹槽。在切槽中，切削刀片插入到工件中适当的深度，而切断需要切削刀片插入到工件中心线附近。所述类型的刀具也可以安装在可旋转的铣削刀具中，其目的是在例如工件的平坦表面中提供直的狭槽。然而，在两种情形中，需要用作切削刀片的夹持器的刀板具有比切削刀片的前部作用的主切削刃的宽度(其决定凹槽的宽度)小的厚度，这是因为否则的话，刀板将不能避开界定凹槽的所产生的平坦表面。作为其实际应用的结果，所述刀具通常命名为“切断刀具”。
就此而言，应提到，可更换的切削刀片通常由硬质合金或具有大耐磨性的另一种硬质材料制造，而夹持刀板由合适质量的钢制造。与切削刀片的硬质材料相反，合适质量的钢具有一定的固有弹性，其可用于将切削刀片夹紧在刀板的刀座中。
因为在加工期间产生大量热，所以通常需要切削刀片及其中间环境的有效冷却。因此，传统上，从上方冷却(上冷却)以及从下面冷却(底冷却)切削刀片。
现有技术
之前由JP 7-227702已知开始提到的类型的刀具。在该文献考虑的几个可替代实施例中的一个中，通过上冷却以及底冷却来冷却切削刀片。为了提供上冷却，在用于将切削刀片固定在所属刀座中的夹紧指状部中布置有冲洗通道。切削刀片包括前部的前刀面以及后部的施加面，夹紧指状部邻接该后部施加面。在夹紧指状部的前鼻部处，切削刀片形成有具有埋头表面的形状的肩部，该肩部紧接在前刀面的后边界线后面定位且基本上垂直地向下朝施加面的前边界线延伸。夹紧指状部界定在朝鼻部会聚的上侧和底侧之间，夹紧指状部的上侧和切削刀片的前刀面略微凹形(从侧面观察)，使得它们一起(在切削刀片的安装状态下)形成凹形陷坑，已移除的但还没有释放的切屑可沿着该凹形陷坑滑动，直到切屑已经冷却并形成为单独的碎片为止。
JP 7-227702已知的刀具的劣势是，冲洗通道的通道口与夹紧指状部的鼻部间隔开，同时切屑在其沿夹紧指状部的上侧的路径上根本不会遇到任何形成切屑的障碍。这意味着冷却介质射流立即冲击切屑(且本身冷却切屑)，而没有有效地达到切削刀片的前刀面。这意味着前刀面和前主切削刃得到劣质的上冷却。
发明内容
发明目的和特征
第一方面，本发明旨在排除之前已知的刀具的上述劣势并提供所述种类的改进刀具。因此，本发明的主要目的是提供一种刀具，其切削刀片和夹紧指状部被形成为使得在压力下从冲洗通道喷射出的冷却介质射流例如水射流在切屑下方进入，以便以有效方式冷却前刀面以及有助于使切屑从切削刀片断开。另外的目的是利用用于保护夹紧指状部的鼻部的肩部来形成远离夹紧指状部而不是锤击夹紧指状部的切屑。换句话说，本发明的最终目的是提供改进的上冷却和改进的切屑控制。
根据本发明，至少主要目的通过夹紧指状部的前鼻部面向形成在前刀面和施加面之间的、用于保护鼻部免受切屑影响的肩部来实现，切削刀片的肩部包括两个凸起，该两个凸起被中心凹口相互分开，冷却介质能够经由中心凹口从冲洗通道通过朝向前刀面和主切削刃。以这种方式，在凸起保护后面的夹紧指状部的鼻部的同时，凸起的前表面可以将切屑从切削刀片引导出来。据此，冷却介质射流可以自由地通过凹口并在切屑下方穿入，以在切削刀片的主切削刃的方向上达到最远可能的路径。
在本发明的一个实施例中，凸起在安装状态中形成切削刀片的最高点。这样，夹紧指状部的鼻部在凸起后面被很好地保护，同时这些凸起在距夹紧指状部的安全距离处向上引导切屑。
在另外的实施方式中，施加面从由凸起形成的切削刀片的最高点斜着向下且向后倾斜。此外，这有助于在凸起距夹紧指状部的安全距离处向上引导切屑的同时保护在所述凸起后面的夹紧指状部的鼻部。这还有助于提供通过夹紧指状部的冲洗通道相对于前刀面的有利且较小的角度的条件，由此当液体射流通过开口时，该液体射流可以相当准确地朝向切削刀片的主切削刃被引导。
在另一实施方式中，前刀面具有凹形底部，该凹形底部被两个侧向肋包围，所述侧向肋从主切削刃延伸到凸起。由此，切屑可以朝向凸起部分地骑在侧向肋上，切屑在凸起处最终离开切削刀片。在该移除操作期间，液体在高压下通过冲洗通道的通道口喷射出来，其中液体能够通过凸起之间的凹口，在切屑下面穿过并朝向主切削刃流动。
在另外的实施方式中，夹紧指状部的上侧和底侧朝向鼻部的端表面会聚，冲洗通道在该上侧以及所述端表面中开口。这样，冲洗通道的通道口将位于夹紧指状部中的低位置中，以便以这种方式在液体射流经过凹口时相当准确地朝向切削刀片的主切削刃引导液体射流。
在另外的实施方式中，切削刀片的由最底部的平坦底部代表的前刀面和由V形斜槽的两个侧表面代表的施加面以至多达165°的钝角相互倾斜。这样，切削刀片的前刀面可以基本上关于刀板的长度延伸水平地定向，而施加面斜着向下/向后倾斜，并且两个凸起被施加在前刀面和施加面之间的过渡部中。在该位置，凸起在操作状态中形成切削刀片的最高点。这样的正面效果是，在凸起在距夹紧指状部的安全距离处向上引导切屑的同时，夹紧指状部的鼻部在凸起后面被很好地保护。
在另外的实施方式中，切削刀片是单刃的，并且具有平坦表面形式的后侧，所述后侧压靠在后或内止挡面上，所述后或内止挡面被包括在刀座中并与由横截面为V形的脊部的一对侧表面代表的刀座的底部支撑部形成锐角，且切削刀片的后侧与由横截面为V形的斜槽中的两个侧表面代表的切削刀片的底侧形成锐角。这样，通过简单方式实现切削刀片在刀座中的牢固夹紧。
在最后提到的实施方式中，切削刀片的后侧和底侧之间的锐角是切削刀片的前刀面和施加面之间的钝角的补角。这样，以简单方式实现了前刀面关于刀板的基本上水平定向。
在第二方面，本发明还涉及这样的可更换的切削刀片。
附图说明
在附图中：
图1是结合在旋转的工件中车削凹槽示出根据本发明形成的刀具的透视分解图；
图2是用作刀片夹持器的根据本发明的刀板的放大剖视侧视图；
图3是示出刀板和切削刀片的整体的透视图；
图4是示出从上方看到的刀具的切削刀片的鸟瞰视图；
图5是相同的切削刀片的侧视图；
图6是图5中的VI–VI截取的前视图；
图7是从切削刀片的上方观看的平面图；
图8是图7中的VIII–VIII截取的横截面图；
图9是图7中的IX–IX截取的横截面图；
图10是图7中的X–X截取的纵截面图；
图11是更详细地示出空的刀座的放大鸟瞰视图；
图12是相同的刀座的仰视图；
图13是安装有切削刀片的刀板的端视图；
图14是图13中的XIV–XIV截取的中间纵截面图，示出刀板的一半中的通道系统；并且
图15是示出在操作中的刀具，即在切削移除且同时冷却期间的刀具的放大详细截面图。
具体实施方式
在图1中，结合工件2的加工示出了根据本发明的刀具1。刀具以车削刀具的形式实现，其主要部件是刀板3，该刀板3用作可更换切削刀片4的夹持器或基体。工件2是圆柱形的且能够在旋转方向R上旋转。通过在工件的同时旋转期间在进给方向F上纵向进给刀具1，能够在工件的包络面中提供周向凹槽5，凹槽5的宽度由包括在切削刀片4中的主切削刃的宽度确定，而凹槽5的深度由刀板及其切削刀片进给到工件中多远来确定。
图1中示意的加工方法是切槽操作。
在图1中，还示出了具有偏心本体7的键6，借助于偏心本体7能够使包括在刀板中的夹紧指状部8偏转，以允许安装切削刀片4。
在图2和图3中，可见在示例中的夹持刀片的刀板3通过被两个纵向的平行侧边缘9和两个横向侧边缘10界定而具有伸长的矩形基本形状，所述两个纵向的平行侧边缘9和两个横向侧边缘10形成刀板的端部。在两个对角方向相对的角部中形成刀座11，切削刀片4能够可拆卸地安装在该刀座11中。刀板在该情形中包括两个刀座，原因是，刀座应是能够安装在块体(未显示)中的，其中刀板能够被倒转，使得刀座中的一个或另一呈现图1中示出的操作状态。然而，本发明也适用于包括仅一个刀座的这种刀板。
单个的刀座11(参见图2)被界定在夹紧指状部8的底侧13和底部支撑部12之间。刀座另外地被内止挡面14界定，该内止挡面14用作切削刀片的后端的支撑部并确定切削刀片在刀座中的轴向位置。狭缝15从刀座11延伸，狭缝15开有键孔16，键6的偏心本体7能够插入到键孔16中以便偏转夹紧指状刀8，同时扩张刀座，更准确地说目的是允许更换切削刀片。
为了方便刀具的以下描述，在图2中，示出了基准线RL，其平行于纵向侧边缘9且位于纵向侧边缘9之间的半路。就此而言，应指出的是，以下描述基于这样的假设，即，刀板呈现图2中示出的水平位置，并且操作的切削刀片施加在左边的刀座中(也参见图3)。
为了使根据本发明的切削刀片的形状更清楚，现在参考图4-10，从图4-10看到，切削刀片总体具有六面体的形状，其由前侧17、后侧18、两个相同的侧表面19、底侧20和整体上指定为21的上侧界定。在图5中，示出了底侧20相对于水平面(根据图2)以角度α倾斜，更准确地说以与刀座11的底部支撑部12关于基准线RL倾斜相同的角度倾斜。在该示例中，α达到20°。然而，该值可以向上以及向下变化，但是α不应小于10°或大于45°。
在上侧21中包括具有不同功能的两个不同的部分表面，即，一方面的前刀面22，和另一方面的施加面23，夹紧指状部8能够压靠在该施加面23上。在前刀面22和形成前侧17的平坦表面之间形成有主切削刃24，两个短的辅助切削刃25(参见图4)连接到该主切削刃24，目的是平滑由主切削刃24产生的平坦表面。前侧17形成不与工件接触的间隙表面。以相似的方式，两个相对置的侧表面26形成用于辅助切削刃25的间隙表面。
施加面23具有横截面为V形斜槽的形状，其向上敞开并且包括由中心狭槽28分开的两个侧表面27。
此外，底侧20具有横截面为V形的形状，但是是向下敞开的斜槽，其中包括由中心狭槽30分开的两个侧表面29(参见图6和8)。
现参考图11和12，从图11和12看到，刀座11的底部支撑部12以及夹紧指状部8的底侧13具有横截面为V形的脊部的形状，用于与切削刀片中的V形斜槽相互作用。因此，底部支撑部12包括朝公共脊部32会聚的两个侧表面31。以相似的方式，两个侧表面33朝公共脊部34会聚。这些一起形成总体指定为13的夹紧指状部的底侧。脊部32、34的目的是将切削刀片引导到刀座中的正确位置，更准确地说，通过插入到狭槽28、30中而将切削刀片引导到刀座中的正确位置，且在切削刀片位于夹紧位置时不与切削刀片直接接触。
在该上下文中，应提到的是，在图2中整体上指定为16的键孔包括在夹紧指状部8的底侧中的上凹部以及位于止挡面14后面并向上敞开的下凹部。还应提到的是，夹紧指状部8经由圆形孔35与刀板的其余部分分开(参见图12)，其目的是保护刀板免于夹紧指状部的弹性偏转将发生的特定区域的疲劳。
除了两个相对的平面平行侧表面36之外，夹紧指状部8还由上侧37和底侧13(侧表面33)界定，上侧和底侧朝整体指定为38的鼻部会聚，该鼻部38包括平坦的端表面39。最后提到的端表面39经由指定为40的边界线转变成同样平坦的上侧37。
现再次参考图4-10，从图4-10看到，两个凸起或突出部41形成在前刀面22和施加面23之间。这些凸起位于切削刀片的两个侧表面19附近并由中心凹口或凹陷42分开。在切削刀片的安装可使用状态中，凸起一起形成肩部，在肩部后面，夹紧指状部的鼻部位于被保护免受切屑损害的位置。如图5中看到的，凸起形成切削刀片的最高点，施加面23从该最高点(近似地以角度α)向后倾斜。前刀面22具有一定形状，该形状的特征在于，凹形底部43(参见图4)由两个侧向肋44包围，该两个侧向肋44从主切削刃24延伸到凸起41。如图10看到的，肋44的厚度在从主切削刃朝凸起41的方向上增加，各个肋的上侧是凹形表面，该凹形表面的最高点连接到相应的各个凸起。在底部43中，包括关于肋埋头的多个部分表面，该多个部分表面中的一个是指定为45的平坦表面，当切削刀片安装在刀座中时，该平坦表面45基本上平行于图5中示出的基准平面RP，该基准平面RP则平行于基准线RL(参见图2)。如果平坦底部表面45被用作前刀面的定向相对于施加面23的定向的基础，则该两个表面彼此形成钝角β，如图10中看到的那样。在示例中，当α达到20°时，β达到160°。还应提到的是，角度δ达到20°。然而，前刀面和间隙表面17之间的角度(未示出)小于20°，更准确地说目的是提供间隙角ε。
如图5以及图10中清楚地看到的，由凸起41形成的肩部形成切削刀片的最高点，施加面从该最高点斜着向下/向后倾斜，而前刀面22(以表面45作为基准平面)从该凸起近似水平地向前延伸。
现参考图13和14，图13和14示意了刀板3包括由钻出并插接的通道构成的系统，经由该系统，能够朝切削刀片4输送冷却介质，特别是液体。因此，可以从中心侧入口46经由通道47进给液体以从下方冷却切削刀片。用于上冷却切削刀片的通道48部分地经过夹紧指状部8。如图11和12中看到的，通道48在夹紧指状物的鼻部38的区域中开口。更准确地说，通道48一方面在夹紧指状部的上侧37中开口，且另一方面在鼻部38的平坦端表面39中开口。上冷却通道48的通道口的该位置意味着从通道喷射出的液体射流将设置得相当得低，并且尽管该低位置，但是该液体射流能够经过凸起41之间的凹口42。这在图15中示出。
本发明的功能和优势
在图15中，G1、G2指定横截面为圆形的通道48的上母线和下母线，该通道48是通过在刀板的材料中钻孔而得到的。在工件2中车削期间，切削刀片4移除指定为CH的切屑，同时产生前述凹槽5。更准确地说，切削移除主要地沿主切削刃(所谓的焊接区)实现，于是切屑被连续地冷却并以图15中示出的方式弯曲。就此而言，切屑将朝向凸起41部分地骑在前述的肋44上，切屑在凸起41处最终离开切削刀片。在所述移除操作期间，液体在高压下通过通道48的通道口喷出，其中该液体能够通过凸起41之间的凹口42。就此而言，液体能够在切屑下方穿过并找到朝主切削刃的通路(然而，在液体实际上能够到达主切削刃之前，液体蒸发)。在图15中，可以看到，下母线G2的假想延伸在该下母线G2的假想延伸位于凹口42的底部附近，即，处在凸起41的上侧下方的相当大的深度处的时候指向主切削刃24。这不仅带来冷却液体达到在主切削刃的方向上远远向前的优势，而且还带来主切削刃有助于以图15中示出的方式使切屑断裂的优势。自然地，该切屑断裂效果随着冷却液体的压力的增加而增加。实际上，使用的压力可以达到50至100bar或更多。这种压力向切屑施加力，该力足够得大，显著有助于从切削刀片移除切屑。

Claims (7)

1.一种用于在切槽或切断中的切屑移除加工的刀具的切削刀片，所述切削刀片包括：前侧(17)、后侧(18)、两个侧表面(19)、底侧(20)和上侧，在所述上侧中包括有前刀面(22)以及施加面(23)，所述前刀面(22)设置成最靠近所述前侧，所述施加面(23)设置在所述前刀面后面，以用于所述刀具的刀板的夹紧指状部，其特征在于，形成有将所述前刀面(22)与所述施加面(23)分开的肩部，以保护所述夹紧指状部的前鼻部免受切屑影响，所述肩部包括两个凸起(41)，所述凸起(41)被中心凹口(42)相互分开，所述中心凹口(42)用于使冷却介质通过朝向所述前刀面(22)和主切削刃(24)，所述主切削刃(24)形成在所述切削刀片(4)的所述前刀面(22)和所述前侧(17)之间，
其中，当底侧(20)相对于水平面以角度(α)10°-45°倾斜，所述凸起(41)被形成为在安装状态中形成所述切削刀片的最高点。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述施加面(23)从由所述凸起(41)形成的所述切削刀片(4)的最高点斜着向下且向后倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于，所述前刀面(22)具有凹形底部(43)，所述凹形底部(43)由两个侧向肋(44)包围，所述两个侧向肋(44)从所述主切削刃(24)延伸到所述凸起(41)。
4.根据权利要求3所述的切削刀片，其特征在于，各个侧向肋(44)的上侧是凹形表面，该凹形表面的最高点连接到各个凸起(41)。
5.根据权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于，在由最底部的平坦底部(45)代表时的所述切削刀片(4)的所述前刀面(22)和在由V形斜槽中的两个侧表面(27)代表时的所述施加面(23)以钝角(β)相互倾斜，所述钝角(β)的值最大为165°。
6.根据权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刀片(4)是单刃的，并且所述切削刀片(4)具有后侧(18)，所述后侧(18)与在由横截面为V形的斜槽中的两个侧表面(29)代表时的所述底侧(20)形成锐角(δ)。
7.根据权利要求5所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刀片(4)是单刃的，并且所述切削刀片(4)具有后侧(18)，所述后侧(18)与在由横截面为V形的斜槽中的两个侧表面(29)代表时的所述底侧(20)形成锐角(δ)，所述后侧和所述底侧(18、20)之间的所述锐角(δ)是所述前刀面和所述施加面(22、23)之间的所述钝角(β)的补角。
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