CN1120325A - 屑片切削工具 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转机加工的屑片切削工具有一旋转纵轴(A)，且包括一有切削刃(10a)的可定位的切削刀头(1)，一有刀头保持穴槽(47)的刀具柄(2)以及将刀头固定到穴槽中的夹紧装置(3)。每个切削刃包括前和后切削刃部(17，18)。后切削刃部与纵轴同方向，与前切削刃相比，它被设置在平行于平面图并穿过纵轴的一个参考平面的上方。与后切削刃部(18)相关的后刀面(13a)与参考平面成一内锐角。本切削工具可用于加工平面或不规则形状表面的端铣，钻和车加工。

Description

屑片切削工具

发明领域

本发明涉及一种屑片切削工具，它包括一可转换的切削刀头，该刀头可替换地装在刀具柄上以用于旋转加工如铣、钻和车削。特别是，本发明涉及用于加工平面或是不规则形状表面的端铣削工具，不规则形状表面包括空腔、窄槽、圆槽或圆角，复杂的三维面等。本发明特别涉及具有很小切削直径的切削工具。

发明背景

这样屑片切削工具的一个特别的形状是一种球头型，它包括一带保持刀头的穴槽的刀具柄以及一可替换地安装和固定在位的切削刀头。使用这种工具，工具和/或工件的相对进给运动是多方向的，并且再加上刀头的弯曲切削刃，通常在刀头上以及特别是在切削刃上作用着所产生的相当大的切削力分力。结果，对切削刀头的设计、在刀具柄上它的定位和夹紧方式，以及保持穴槽的设计必须使得这些力不会损伤切削刀头和/或它的保持穴槽或者是不会削弱刀头的固定夹紧和在穴槽中的定位的可靠性，同时，还允许有效的机加工。

US4,512,689公开了这样一种典型的屑片切削工具。切屑工具包括一盘形切削刀头，它具有可定位的切削刃，借助夹紧螺钉，刀头被安装到刀具柄的刀头保持穴槽中，从而切削刃之一伸到穴槽外，于是组成一工作切削刃和至少另外一个切削刃位于穴槽内，组成一非工作切削刃。为确保刀头牢牢地固定在穴槽内，刀头的底面和后侧壁部分适于分别紧靠穴槽的底壁和侧壁。

然而，所公开的已有技术并不涉及刀具具有相当小的切削直径例如大约10mm或更小的问题。这些问题包括得到小型化刀具的同时提供了一个用于屑片成形和清除的足够空间，以及所有这些不会减少刀具本体的横断面尺寸和不会影响刀头和夹紧螺钉的强度。

本发明的一个目的是提供一种新的和改进的屑片切削工具，特别用于需要较小切削直径的成形表面的轮廓加工，同时有效地解决了上述问题。

发明概述

按照本发明的第一方面，提供了一种用于旋转机加工的屑片切削工具，它包括：

一切削刀头，具有顶、底和侧表面，以及由顶表面和侧表面的倾斜表面与后刀面部横切形成的、沿着切削刀头周缘的各个部分伸展的至少两个可定位的切削刃，

一带旋转纵轴的刀具柄，具有在刀具柄的引导头部上形成的刀头保持穴槽，它具有底壁和侧壁；所述的刀头固定到所述穴槽中；

用于可释放地将刀头夹紧到穴槽中的螺钉夹紧装置，刀头的切削刃之一和它相关的侧表面可定位地进入工作切削位置，而它的底面和至少剩余侧表面部分分别靠紧穴槽的底壁和侧壁；处于工作位置的每个切削刃包括前、后切削刃部，后切削刃部基本上与纵轴同方向并与前切削刃部相比更远离纵轴，

其特征在于，

处于工作位置的后切削刃设置在平行于工具平面图的并穿过纵轴的参考平面上方，同时它的有关的后刀面与参考平面成一内锐角；刀头的剩余侧表面和穴槽的相邻侧壁分别朝着离开工作切削刃的方向相互会聚，至少穴槽的会聚侧表面之一朝着穴槽的底壁以大致相同于所述锐角的角度倾斜，从而能保持与非工作切削刃的后刀面邻靠。

这样，由于在按照本发明的切削工具中，刀头装在刀具柄上，而它的后切削刃部位于参考平面上方的这一事实，就允许一方面增加后切削刃部的切削楔，从而加强了切削刃，另一方面，允许提供足够深的保持穴槽，从而刀具柄并没有过分削弱。得到所有这些的同时确保提供用于屑片成形和清除的足够空间。本发明一特定的优点在于这种设计能将刀头以基本燕尾的方式有效地夹紧到刀具柄上，从而接近自动夹紧地，刚性地使用作夹紧表面之一的非工作切削刃的后刀面可容易地释放。这种夹紧方式确保夹紧螺钉仅仅用于有效地将刀头定位到刀具柄中，同时任何在工具切削加工中产生的力矩均由刀头和穴槽的相邻部分吸收。因此，在夹紧螺钉上所产生的应力减小。这样能使螺钉具有相对小的直径。这些优点使切削工具小型化。只有非常小的切削直径例如大约10mm是特别有用的。

最好是，位于工作位置上的切削刃的后刀面与刀头的底面之间的内角从邻近前切削刃部的最大值减至邻近后切削刃部的最小值。

较佳的是，刀头具有大致盘形，并且刀头切削刃是弯曲的并包括一位于前、后切削刃部之间的过渡切削刃部。然而，切削刃部也可以基本上是直的。

在本发明的较佳实施例中，每一切削刃具有这样的形状，即在旋转加工中，前和过渡切削刃部产生一其中心位于旋转轴上的球表面段的包线，而后切削刃部产生圆柱形表面包线。在这种情况下，前切削刃至少部分位于参考平面之下。过渡切削刃部的后刀面的设计最好与后切削刃部的设计相同。

在本发明的较佳实施例中，刀头保持穴槽的底表面与切削工具的参考平面倾斜一个负的轴向角。

最好是，位于刀头的两切削刃之间的刀头的相邻侧表面具有斜切的上部，它与刀头的底面倾斜一锐角，而穴槽的相应的会聚侧壁朝着穴槽的底壁倾斜一与斜切部分相一致的角。

按照本发明的第二方面，提供了一种用于旋转机加工的屑片切削工具，包括：

一切削刀头，具有顶、底和侧表面，以及由顶表面和侧表面的倾斜表面与后刀面部横切所形成的、沿着切削刀头周缘各个部分伸展的切削刃，

带旋转纵轴的刀具柄，具有在刀具柄的导引头部上形成的刀头保持穴槽，它具有底壁和侧壁；所述的刀头固定在所述的穴槽中，

用于可释放地将刀头夹紧在穴槽中的螺钉夹紧装置，刀头的切削刃之一和它的有关的侧表面被可定位地进入工作切削位置，而它的底表面和至少剩余侧表面部分分别紧靠到穴槽的底壁和侧壁上；切削刃包括前、后切削刃部，后切削刃部大致与纵轴同方向并且与前切削刃部相比更远离纵轴，

其特征在于，

处于工作位置的后切削刃部位于平行于工具平面图并穿过纵轴的参考平面上方，同时它的相关的后刀面与参考平面成一个第一内锐角；刀头的剩余侧表面和穴槽的邻靠侧表面分别朝着相互在离开工作切削刃的方向上会聚，至少刀头的邻靠侧表面之一与参考平面成一个第二内锐角；至少穴槽的会聚侧表面之一朝着穴槽的底壁倾斜一个大致相等于所述锐角的第二锐角，从而由一个相靠的侧表面可保持地相靠着。

这样，按照本发明第二方面的切削刀头被设计用于切削比按照本发明第一方面的刀头的切削直径更小的直径，例如约为8mm或更小，于是它仅仅有一个切削刃。这种一个切削刃的几何图形完全相等于具有两个切削刃的刀头工作切削刃的几何图形，并且这两种刀头的夹紧机构基本上是相同的。因此，按照本发明第二方面的刀头具有所有上述相应的优点。

附图简述

为了更好地理解本发明，以及将结合本发明的特定实施例来示出本发明是如何实现的，现将参照附图加以说明，其中，

图1a和1b分别是按照本发明的切削工具的透视图和部件分解图；

图2，3，4和5分别是图1a和1b所示的切削工具一部分的切削刀头的透视图，平面图，正视图和侧视图；

图6，7和8是沿图3中VI-VI，VII-VII和VIII-VIII线分别剖去的刀头的剖视图；

图9是图1a中切削工具的引导头部放大的平面图；

图10和11是分别沿图9中的垂直于穴槽底壁的X-X和XI-XI线剖的切削工具的剖视图；

图12和13分别是在机加工中按照本发明的已组装好的切削工具的侧视图和平面视图；

图14是沿图13中XIV-XIV线所剖的工具的剖视图，以及

图15-18示出了按照本发明的切削工具另一实施例的视图。

优选实施例的详细描述

图1a和1b示出了一种按照本发明优选实施例的金属切削工具，即圆头槽铣工具。金属切削工具包括切削刀头1，刀具柄2和夹紧螺钉3，夹紧螺钉3形成一从螺钉头3′到螺纹部3″逐渐减小的圆锥形状(未示出)。切削工具具有一参考平面XZ，它平行于刀头的平面视图并通过与图1a示出的三维坐标系XYZ中的X轴相重合的纵向转轴A。

在图2，3，4和5中示出的切削刀头大致为盘形，并且形成顶表面4，底表面5以及基本上垂直于底表面5和限定刀头1周缘的侧表面6，7，8和9。

切削刀头1具有两个可定位的弯曲切削刃10a和10b，它们是由顶表面4横切相应的侧表面6和7而形成并沿着切削刀头周缘的两个对置部分伸展。与切削刃10a和10b相邻的顶表面4部分和侧表面6、7部分分别构成倾斜面12a和12b以及后刀面13a和13b。鉴于切削刃具有完全相同的几何图形的事实，从而当刀头1装到工具上时能可定位地进入工作的切削位置，下面将仅仅描述一个切削刃。

从图13中清楚地看到，当切削刃10a位于工具前沿14处的工作位置上时，切削刃10a包括一个设置在工具的纵向轴A附近的前切削刃部17，远离纵轴A、基本上与其同方向的后切削刃部18以及位于前、后切削刃部之间的过渡切削刃19。切削刃部17，18和19也可见图2-5。这样，见图5，来自切削刃部17的后切削刃部18倾斜于底表面5的方向。

见图6和7，切削刃的后刀面13a相对底表面5倾斜一个最大值最好为70°-90°的内角α，后刀面与前切削刃部17(图6)相邻，与过渡切削刃部19(图7)和后切削刃部18(未示出)相邻时其内角α基本上更锐角些。这种设计允许增加刀头的切削楔以及形成带屑片成形槽22的倾斜面12a，而不会影响到切削刃的强度。由屑片成形槽22限定的切削楔角按所需要的切削几何图形而沿着切削刃发生变化，特别是提供具有正的径向和轴向切削斜角的切削刃。

图8所示的侧表面8和9具有一个与底面5形成内锐角24的斜切的上部23。

刀头上形成一中心通孔30，它具有锥形扩孔和圆筒形部，经环形部30′使锥形扩孔和圆筒形部汇合，通孔30的大小能使夹紧螺钉3自由地安装在那儿。

见图1b，刀具柄2上形成一个带导引端46的圆柱形头部45。刀具柄头部45上形成一个适于安装刀头1的刀头保持槽47。见图9，10和11，穴槽47具有底壁48和形状与刀头各个侧表面的形状相吻合的侧壁50和51，即，与刀头1的两个相邻的侧表面7，8朝着互相在离开工作切削刃10a的方向上会聚的方式相同的，底壁48与侧壁50和51也朝着相互在离开工具柄2的导引端46的方向上会聚。穴槽侧壁50朝着底壁48倾斜的方式类似于非工作切削刃10b的后刀面13b的，而穴槽侧壁51朝着底壁48倾斜的方式与刀头侧表面8的斜切上部23的相一致。穴槽47的底壁48相对上述参考平面XZ倾斜一个负角β(图12)。

穴槽47具有一个中心设置的螺纹孔55，它适于与刀头通孔30成一直列并与夹紧螺钉3的螺纹部3″相配合。

图9，10和11示出了当螺钉3以传统的方式将切削刀头1固定在刀具柄2的穴槽47内时，刀头底面5紧靠穴槽底壁48。此外，刀头侧壁7和8，特别是其分别由后刀面13b和斜切部23构成的部分紧靠穴槽47中相应的倾斜的侧壁50和51。这样，由于切削刃专门的设计，特别是它们的后刀面，非工作切削刃10b的后刀面13b用来有效地将刀头1以燕尾的方式夹紧到工具柄2上，正如上述，对于具有较小的切削直径的刀头1来说，上述的方式具有特别的优点。

刀头切削刃的几何图形轮廓以及刀头在刀具柄中的取向是这样的，即在切削工具围绕着纵轴A旋转期间，前切削刃部17和过渡切削刃部19产生一个中心在旋转轴A上的球形表面段的包线，同时后切削刃部18产生一个大致圆柱形表面的包线。图12，13和14示意地示出了加工工件W期间金属切削工具的位置。

见图12，由于穴槽47中底壁48的特定取向，刀头的设置使它的刀体的大部分位于参考平面XZ上方，从而能够有效地增加刀具柄头部45的刀头支承部的高度和相应而至的强度。另外，仍然保留了用于成形屑片及将其从切削区清除的足够空间61。鉴于底壁48特定的斜度和后切削刃部18相对刀头的底表面5倾斜的事实，后切削刃部18基本上与纵轴A同方向从而具有一个正的轴向斜角。

图14示出了具有上述特定优点的、非传统几何图形的后切削刃部18的后刀面，在后刀面和工件W之间仍存在一个相当大的间隙60。

尽管在本发明优选实施例所描述的刀头中的切削刃是弯曲的，但是它们也可以由如图17a和17b所示的基本上为直的切削刃组成。刀头1可被设计成在它的每一侧上设置多于两个的切削刃，或者也可有双边的，如图18a和18b所示的那样。

图15a和15b示出了本发明刀头的另一实施例，其中刀头1′类似于上述优选实施例中的刀头1，只是切削直径较小，例如为8mm或更小(即小于刀头1的切削直径)。刀头1′具有一个单切削刃10′以及专门设计用于固定和夹紧目的的刀头体的其它部分。切削刃10′的几何图形与刀头1上的切削刃10a相同，而侧表面7′和8′的轮廓与刀头1上相应的表面7和8的相同。这样，沿图15b中线VI′-VI′，VII′-VII′和VIII′-VIII′的断面图与分别由图6、7和8所示的刀头1的相应的断面图完全相同。必须强调的是刀头1与1′的不同仅仅在于与切削刃10′相对置的刃部10″是非切削刃，并且基本上平行于切削刃10′的后切削刃部；而且表面7′和8′仅仅具有夹紧作用。因此，各个侧表面7′和8′中上部13b′和23′(未示出)的倾斜角会与切削刃10′上后刀面13′的倾斜角不同。

注意到图12和14示出的带刀头1的切削工具也可用于图示带安装在刀具柄上适当形状穴槽中的刀头1′的切削工具。正如图16a和16b所示，刀头1′可具有双边并且具有设置在它的不同侧上的切削刃10a′和10b′。

应当说明的是，按照本发明的切削工具的构件根据工具特定的应用可具有各种设计和尺寸。这样，刀具柄头部可以是圆锥形而不是圆柱形，刀头侧壁和它们的部件以及相应的穴槽侧壁可具有不同尺寸和不同的倾斜角。穴槽的侧壁可具有小的凹槽或突出部分或一些其它的替换装置以确保在预定的确定位置上它们与相邻的刀头表面相接触。刀头的底表面和穴槽可以是球形，棱柱形或其它适当形状而不是扁平的。

按照本发明的屑片切削工具可用于加工由不同的、合适的固体材料制成的工件。

Claims (15)

1.一种用于旋转机加工的屑片切削工具，包括：

一切削刀头，具有顶、底和侧表面，以及由顶表面和侧表面的倾斜表面与后刀面部相横切所形成的、沿着刀头周缘各个部分伸展的至少两个可定位的切削刃，

一带旋转纵轴的刀具柄，具有在刀具柄的引导头部上形成的保持刀头的穴槽，穴槽有底壁和侧壁；所述的刀头固定在所述的穴槽中，

用于可释放地将刀头夹紧到穴槽内的螺钉夹紧装置，刀头的切削刃之一以及与它有关的侧表面被可定位地进入工作切削位置，而它的底表面和至少侧表面的剩余部分分别紧靠所述穴槽的底壁和侧壁；处于工作位置的每个切削刃包括前、后切削刃部，所述的后切削刃部基本上与纵轴同方向并且与前切削刃部相比更远离纵轴，

其特征在于，

处于工作位置的后切削刃部位于平行于工具平面图并穿过纵轴的参考平面上方，同时它的相关的后刀面直接与参考平面成一内锐角；刀头剩余的侧表面和穴槽的紧靠的侧表面分别朝着相互在离开工作切削刃的方向上会聚，至少穴槽的会聚侧壁之一朝着穴槽底壁倾斜的角度大致与所述的锐角相等，从而保持与非工作切削刃的后刀面紧靠着。

2.按照权利要求1所述的屑片切削工具，其特征在于，处于工作位置的切削刃后刀面与刀头底表面之间的角度从邻近前切削刃部的最大值减至邻近后切削刃部的最小值。

3.按照权利要求2所述的屑片切削工具，其特征在于，切削工具大致为圆头型的，而切削刀头大致为盘形，所述刀头的切削刃是弯曲的并且包括一个位于前、后切削刃部之间的过渡切削刃。

4.按照权利要求3所述的屑片切削工具，其特征在于，每个切削刃具有这样的形状，即在旋转加工期间，前切削刃部和过渡切削刃部产生一个其中心在旋转轴上的球形表面段的包线，而后切削刃产生一个圆柱形表面的包线。

5.按照权利要求4所述的屑片切削工具，其特征在于，保持刀头的穴槽的底壁相对切削工具的参考平面倾斜一个负的轴向角。

6.按照权利要求5所述的屑片切削工具，其特征在于，刀头的前切削刃部被设置的至少部分位于参考平面下方。

7.按照上述任一权利要求所述的屑片切削工具，其特征在于，设置在刀头两切削刃之间的刀头侧表面的紧邻部分是斜切上部的形式，它与刀头的底表面倾斜一个内锐角，而穴槽的各个会聚的侧壁朝着穴槽的底壁倾斜一个与所述的斜切上部的角度相一致的角度。

8.按照权利要求1或2所述的屑片切削工具，其特征在于，切削刃的切削刃部基本上是直的。

9.一种用于旋转机加工的屑片切削工具，包括：

一切削刀头，具有顶、底和侧表面，以及由顶表面和侧表面的倾斜表面与后刀面部横切形成的、并沿着切削刀头周缘的各个部分伸展的切削刃，

一带旋转纵轴的刀具柄，具有在刀具柄的引导头部上形成的刀头保持穴槽，它具有底壁和侧壁；所述的刀头固定在穴槽中，

用于可拆卸地将刀头夹紧在穴槽中的螺钉夹紧装置，刀头的切削刃之一以及它的相关的侧表面处于工作切削位置，而它的底面和至少侧表面的剩余部分分别紧靠穴槽的底壁和侧壁；切削刃包括前、后切削刃部，后切削刃部基本上与纵轴同方向并且与前切削刃部相比更远离纵轴，

其特征在于，

处于工作位置的后切削刃部位于与工具平面图相平行并穿过纵轴的参考平面之上，同时它的有关的后刀面直接与参考平面成一个第一内锐角；刀头的剩余侧表面和穴槽的相邻侧壁分别朝着相互在离开工作切削刃的方向上会聚，刀头的至少一个侧表面的相邻部分直接与参考平面成一个第二内锐角；至少穴槽的会聚侧壁之一朝着穴槽的底壁倾斜一个基本上相等于所述第二锐角的第二锐角，从而由一个相邻的侧表面可保持地邻靠着。

10.按权利要求9所述的屑片切削工具，其特征在于，切削刃的后刀面与刀头的底表面之间的角度从邻近前切削刃部的最大值减至邻近后切削刃部的最小值。

11.如权利要求10所述的屑片切削工具，其特征在于，切削工具大致为圆头型，而切削刀头大致为盘段的形状，刀头的切削刃是弯曲的并且包括一个位于前、后切削刃部之间的过渡切削刃。

12.按权利要求11所述的屑片切削工具，其特征在于，切削刃具有这样的形状，即在旋转加工期间，前和过渡切削刃部产生一个其中心在旋转轴上的球形表面段的包线，而后切削刃部产生一个圆柱形表面的包线。

13.按权利要求12所述的屑片切削工具，其特征在于，保持刀头的穴槽的底表面与切削工具的参考平面倾斜一个负的轴向角。

14.按权利要求13所述的屑片切削工具，其特征在于，刀头的前切削刃至少部分位于参考平面下方。

15.按权利要求9-14任一所述的屑片切削工具，其特征在于，刀头的其它侧表面的相邻部分与刀头的底表面成一第三内锐角，而穴槽的各个会聚的侧壁朝着穴槽的底壁倾斜一个与所述第三角相一致的角度。

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