CN112170914A - 具有交替的凹形及凸形切割边缘的双侧多边形切割嵌件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有交替的凹形及凸形切割边缘的双侧多边形切割嵌件。一种双侧多边形切割嵌件包含第一表面及与所述第一表面相对的第二表面。多个侧表面在所述第一表面与所述第二表面之间延伸。多个主要凹形切割边缘形成于所述多个侧表面与所述第一表面及所述第二表面之间的相交处，且多个凸形刮片边缘形成于所述多个侧表面与所述第一表面及所述第二表面之间的相交处。每一刮片边缘具有从相应侧表面径向向外延伸的阶状件。所述切割嵌件安装于切割工具中，使得所述主要切割边缘及刮片边缘接触工件以在所述工件上产生高质量的表面光洁度。

Description

具有交替的凹形及凸形切割边缘的双侧多边形切割嵌件

技术领域

本发明涉及可转位切割嵌件的领域。更具体地，本发明涉及具有交替的凹形及凸形切割边缘的可转位、双侧多边形切割嵌件。

背景技术

由于优质的嵌件材料支持高切割速度和进给，因此现代的高性能切割工具使用可替换并且通常可转位的嵌件。嵌件的共同材料包含碳化钨、多晶金刚石及立方氮化硼。

可转位嵌件使用对称多边形形状，使得当第一切割边缘较钝时，可转位嵌件可旋转或翻转，从而呈现准确地位于相同几何位置处的新制切割边缘。几何可重复性通过允许定期更新切割边缘而无需工具磨削、设置改变或将新值输入CNC程序中，从而节省了制造时间。

可转位嵌件的共同形状包含正方形、三角形及斜方形(菱形)，其分别在嵌件的每一侧上提供四个、三个及两个切割边缘。举例来说，双侧或可翻转正方形嵌件可翻转以提供八个切割边缘。

切割边缘的数目与切割嵌件的每个边缘的成本直接相关。可用的切割边缘越多，则切割嵌件的价值越高。因此，需要提供一种具有多个切割边缘的切割嵌件。另外，需要提供高质量表面光洁度的切割嵌件。

发明内容

降低切割嵌件的成本并且提供高质量表面光洁度的问题是通过提供具有交替的凹形及凸形切割边缘的双侧、可转位、多边形切割嵌件来解决的。所有的凹形及凸形切割边缘可用于单个右侧型铣刀中，所述右侧型铣刀提供真正的切割及刮片嵌件。

本发明的方面提供一种双侧多边形切割嵌件，其包括第一表面、与第一表面相对的第二表面、在第一表面与第二表面之间延伸的多个侧表面—每一侧表面垂直于第一表面及第二表面—形成于多个侧表面与第一表面之间的相交处的多个主要切割边缘、形成于多个侧表面与第一表面之间的相交处的多个刮片边缘，每一刮片边缘具有从相应侧表面径向向外延伸的阶状件且形成有基本上平坦的外表面。

本发明的另一方面提供一种双侧多边形切割嵌件，其包括第一表面、与第一表面相对的第二表面、在第一表面与第二表面之间延伸的多个侧表面，形成于多个侧表面与第一表面之间的相交处的多个主要切割边缘及形成于多个侧表面与第二表面之间的相交处的多个主要切割边缘、形成于多个侧表面与第一表面之间的相交处的多个刮片边缘以及形成于多个侧表面与第二表面之间的相交处的多个刮片边缘，每一刮片边缘具有从相应的侧表面径向向外延伸的阶状件且形成有基本上平坦的外表面。

本发明的另一方面提供一种切割工具，其包括具有用于安装切割嵌件的多个凹部的工具主体，其中安装于第一凹部中的第一切割嵌件的至少一个主要切割边缘及安装于第二凹部中的第二切割嵌件的至少一个刮片边缘在切割操作期间接触工件，进而在工件上产生高质量的表面光洁度。

附图说明

图1是根据本发明的另一实施例的切割嵌件的第一表面的等角视图。

图2是图1的切割嵌件的俯视图。

图3是图1的切割嵌件的侧视图。

图4是例如铣刀的切割工具的正视图，其中图1的切割嵌件安装于切割工具的凹入部中。

具体实施方式

图1到4说明根据本发明的一实施例的切割嵌件10。切割嵌件10可包括双侧多边形切割嵌件。在所展示的实施例中，切割嵌件10属于大体八角形形状，其围绕中心轴线24对称并且在每一侧上包含四个主要的切割边缘和四个刮片边缘，总共八个主要切割边缘和八个刮片边缘。然而，应了解，本发明可以任何合适形状及任何多个数目的主要切割边缘及刮片边缘来实践，只要主要切割边缘的数目大致等于刮片边缘的数目即可。

如图1到3中所展示，切割嵌件10包含第一表面12、在相对于第一表面12的相对侧上的第二表面14及在第一表面12与第二表面14之间延伸的多个侧表面16。因为切割嵌件10围绕全部三条轴线(x-，y-，z-)对称，所以为简洁起见在本文中将仅详细地描述第一表面12。然而，应了解，第一表面12的任何论述适用于第二表面14。

在所展示的实施例中，每一侧表面16基本上垂直于第一表面12及第二表面14。换句话说，第一表面12及第二表面14基本上彼此平行并且垂直于侧表面16。也就是说，侧表面16具有零度的小面间隙角。因此，切割嵌件10的第一表面12及第二表面14均可呈现给工件。在所展示的实施例中，切割嵌件10总共具有八个侧表面16。每一侧表面16彼此相同。因此，为简洁起见，本文中将仅描述一个侧表面16，并且应了解，侧表面16中的一个在本文中的任何描述都适用于全部侧表面16。

对于总共四个主要切割边缘18，主要切割边缘18形成于第一表面12与相应侧表面16之间的相交处。另外，对于总共四个额外主要切割边缘18(即，用于切割嵌件10的总共八个主要切割边缘18)，主要切割边缘18形成于第二表面14与相应侧表面16之间的相交处。每一切割边缘18彼此相同。因此，为简洁起见，本文中将仅描述一个切割边缘18，并且应了解，主要切割边缘18中的一个在本文中的任何描述都适用于全部主要切割边缘18。

类似地，对于总共四个刮片边缘19，刮片边缘19形成于第一表面12与相应侧表面16之间的相交处。另外，对于总共四个额外刮片边缘19(即，用于切割嵌件10的总共八个刮片边缘19)，刮片边缘19形成于第二表面14与相应侧表面16之间的相交处。每一切割边缘19彼此相同。因此，为简洁起见，本文中将仅描述一个切割边缘19，并且应了解，一个刮片边缘19在本文中的任何描述均适用于全部刮片边缘19。

如图3及4中所展示，每一主要切割边缘18可沿着中心纵向轴线24形成为凹形边缘并且每一刮片边缘19可形成为凸形边缘中心纵向轴线24。根据本发明的一实施例，每一主要切割边缘18的中心部分的高度可低于主要切割边缘18的邻近拐角半径20的外部部分的高度。主要切割边缘18可形成有半径R_C，如图3中所展示。举例来说，半径R_C可通常介于从约10到约100mm或从约15到约70mm的范围内，此取决于铣刀的应用和能力。在一特定实施例中，半径R_C为约23.7mm(0.933英寸)。根据本发明的一实施例，每一刮片边缘19的中心部分的高度可高于刮片边缘19的邻近拐角半径20的外部部分的高度。凸形刮片边缘19可形成有半径R_W，如图3中所展示。举例来说，半径R_W可通常介于从约10到约100mm或从约20到约60mm的范围内，此取决于铣刀的应用和能力。在一特定实施例中，半径R_W为约36.4mm(1.433英寸)。

如可在图1到4中看出，每一主要切割边缘18由刮片边缘19分离。也就是说，主要切割边缘18及刮片边缘19以交替的方式布置在切割嵌件10的相同侧面上。根据本发明的一实施例，交替的主要切割边缘18及刮片边缘19在每一主要切割边缘18与每一相邻刮片边缘19之间形成复合曲线。另外，第一表面12与形成主要切割边缘18的相应侧表面16的相交还在第二表面14与相同相应侧表面16的相交处形成刮片边缘19。因此，主要切割边缘18及刮片边缘19在第一表面12与第二表面14之间交替。

因为切割嵌件10具有偶数个侧面16，所以存在相同数目的主要切割边缘18及刮片边缘19。然而，应了解，主要切割边缘18及刮片边缘19可以非交替方式布置。

拐角半径20连接每一侧表面16并且在第一表面12与第二表面14之间延伸。在某些实施例中，每一拐角半径20具有在大约0.5mm到大约3.0mm之间的范围中的半径。举例来说，拐角半径20可具有约2.0mm(0.08英寸)的半径。因为每一拐角半径20彼此实质上一致，所以为简洁起见，本文中仅论述一个拐角半径20，并且应了解，一个拐角半径20在本文中的任何描述均适用于全部拐角半径20。根据本发明的一实施例，多个拐角半径20在多个主要切割边缘18中的每一个与多个刮片边缘19中的每一个之间延伸。

切割嵌件10还包括延伸通过第一表面12及第二表面14的埋头孔22及中心纵向轴线24。应了解，切割嵌件围绕全部三条轴线(x轴线，y轴线及z轴线)镜面对称。因此，切割嵌件10包括双侧切割嵌件，其中侧表面16与第一表面12及第二表面14中的每一个之间的相交处的全部十六个切割边缘18、19可单独地用于机械加工操作中。

第一表面12(及第二表面14)具有包含环绕埋头孔22的大体上平坦的中心区26的形貌。中心区26从埋头孔22延伸并终止于不规则形状的边界28。第一表面12还包含从每一切割边缘18向内径向延伸的前刀面30。根据本发明的一实施例，每一前刀面30具有凹形形貌并且高度低于中心区26的高度。与刮片边缘19相关联的前刀面30可包含用以标识刮片边缘19的唯一标记。或者，与主要切割边缘18相关联的前刀面30可包含唯一标记，或两个主要切割边缘18及刮片边缘19可包含唯一标记。

每一主要切割边缘18及每一刮片边缘19具有由下式给定的切割边缘长度CL：

其中IC是切割嵌件10的内切圆的直径；#CE是切割边缘18、19的数目(即，等于8)；且CR是拐角半径20的量值。举例来说，对于等于2.0mm的拐角半径，CR等于2.0。

因此，对于所说明的实施例的八边形切割嵌件10，#CE等于8。因此，切割嵌件10的每一切割边缘18、19具有由下式给定的切割边缘长度CL：CL＝ICtan(22.5)-CR(2)

内切圆是可在切割嵌件10内部绘制的最大可能的圆形。应了解，对于多边形，圆形实际上并非内切的，除非切割嵌件10的每一侧16与所述圆形相切。对于正多边形，例如切割嵌件10，内切圆触碰每一侧16的中点。相比之下，外切圆触碰切割嵌件10的每一侧16之间的拐角半径20。如将了解，内切圆的直径随切割嵌件10的大小而变。切割嵌件10越大，则可绘制成触摸切割刃18中的每一个的内切圆的直径越大。

如图2中所展示，与主要切割边缘18有关的内切圆具有第一直径D1，且与刮片边缘19相关的内切圆具有第二直径D2，所述第二直径稍微大于第一直径D1。在一个实施例中，第一直径D1大约为20.0mm(0.787英寸)，且第二直径D2大约为20.2mm(0.795英寸)。较大第二直径D2是刮片边缘19形成有从侧表面16径向向外伸出的阶状件34的结果。阶状件34形成有基本上平坦的外表面36。

根据本发明的一实施例，阶状件34的外表面36沿着刮片边缘19的长度是平坦的。举例来说，基本上平坦的外表面36可从第一拐角半径20到第二拐角半径20基本上笔直延伸。在某些实施例中，基本上平坦的外表面36可垂直于第一表面12及第二表面14。基本上平坦的外表面36可相对于第一表面12及第二表面14成偏置角。基本上平坦的外表面36可相对于侧表面16成角度地设置。每一阶状件34具有沿着侧表面16的高度，其被选择成允许切割嵌件10安装于切割工具中。举例来说，阶状件34的高度可小于侧表面16的高度的30％，例如，阶状件35的高度可为侧表面16的高度的5％到25％，或从10％到20％。根据本发明的一实施例，阶状件34包括顶部表面，其与平坦的外表面36相交以形成刮片边缘19。如图3及4中所展示，阶状件34的顶部表面可沿着切割嵌件10的中心纵向轴线24为凸形。在某些实施例中，刮片边缘19的阶状件34的顶部表面的中心部分的高度可高于相邻拐角部分20的高度。

现参考图4，根据本发明的一实施例展示切割工具100，例如，铣刀。铣刀100包括工具主体112，其包含具有多个周向地间隔开的凹部116的切割端114与切割端114相对的安装端118。工具主体112被设计成可围绕中心纵向轴线113A被旋转地驱动。在所说明的实施例中，铣刀100通常被称为右侧铣刀并且包含总共六个凹部116。然而，应了解，本发明不受凹部116的数目限制，且本发明可以提供所需切割能力的任何所期望数目的凹部来实践。凹部116中的每一个可收纳切割嵌件，其借助于安装螺丝119安全地固持在凹部116中。然而，可使用将切割嵌件紧固在凹部中的任何其它合适的方法，例如，夹持楔形件、螺栓、销等等。在所展示的实施例中，切割工具100的凹部116收纳多个常规的切割嵌件5及单个切割嵌件10。然而，可使用任何其它合适的布置，例如，二个、三个、四个、五个、六个或更多切割嵌件10可收纳在切割工具100的凹部116中。

当切割嵌件10在切割操作期间安装于工具主体112中时，切割嵌件10的侧表面16接合凹部116。在某些实施例中，当切割嵌件10在工具主体112中恰当地转位时，第一表面12及第二表面14及以及至少两个侧表面16中的一个应接合工具主体112。应了解，切割边缘18、19中的每一个可转位到有效位置中，并且实际上用于铣刀100中，如图4中所展示。应了解，切割边缘18、19的数目及切割嵌件10可转位的次数取决于切割嵌件10的几何形状。一般来说，本发明的切割嵌件10可转位的次数等于主要切割边缘18和相邻刮片边缘19的配对的总数目。如图1到4中所展示，不同于具有较少数目的切割边缘的常规的矩形或正方形切割嵌件，切割嵌件10可转位八次。

根据本发明的一实施例，单个切割嵌件10可安装于铣刀100的凹部116中，使得刮片边缘19接触工件。在某些实施例中，常规的嵌件5的切割边缘及切割嵌件10的切割边缘18会产生工件的粗糙切口，而刮片边缘19会在工件上产生高质量的表面光洁度。举例来说，在具有总共六个凹部116的铣刀中，五个常规的切割嵌件5可安装于相应的凹部116中，使得切割边缘接触工件，并且切割嵌件10可安装于相应凹部116中，使得刮片边缘19接触所述工件，进而在工件上产生高质量的表面光洁度。在切割操作期间，切割嵌件10的至少一个主要切割边缘18及至少一个刮片边缘19可与工件接触。在某些实施例中，常规的嵌件5的切割边缘可类似于切割嵌件10的切割边缘18。根据本发明的一实施例，相较于常规的切割嵌件5的切割边缘，切割嵌件10的刮片边缘19从工具主体112轴向地伸出来。根据本发明的一实施例，相较于切割嵌件10的切割边缘18，切割嵌件10的刮片边缘19可从工具主体112轴向地伸出来。

本文提及的专利和公开文件据此通过引用并入。

出于上述描述的目的，应理解，除了明确指定相反情况之外，本发明可以采用各种替代变化和步骤序列。此外，除在任何操作实例中之外，或者在另外指示的情况下，表达例如用于本说明书及权利要求书中的成分的量的全部数字应理解为在所有情况下通过术语“约”修饰。因此，除非相反地指示，否则所阐述的数字参数都是可以取决于本发明将获得的所需特性而变化的近似值。最低限度地，并且不试图限制等效物原则的应用，应至少鉴于所报告的有效数字的数目并且通过应用一般四舍五入技术来解释每个数字参数。

应理解，本文陈述的任何数值范围既定包含其中所含的所有子范围。例如，“1到10”的范围既定包含所陈述最小值1和所陈述最大值10之间(且包含所陈述最小值1和所陈述最大值10)的所有子范围，即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。

在本申请中，除非另外具体陈述，否则单数的使用包含复数并且复数涵盖单数。另外，在本申请中，除非另外明确说明，否则“或”的使用表示“和/或”，即使在某些情况下可以明确地使用“和/或”。在本申请中，除非明确地且肯定地限于一个参考，否则冠词“一”、“一个”和“所述”包含复数指代物。

虽然上文已出于说明目的描述了本发明的特定实施例，但是本领域的技术人员应明白，在不脱离本发明的情况下可以对本发明的细节进行多种变化。

Claims (20)

1.一种双侧多边形切割嵌件，其包括：

第一表面；

与所述第一表面相对的第二表面；

多个侧表面，其在所述第一表面与所述第二表面之间延伸，每一侧表面垂直于所述第一表面及所述第二表面；

多个主要切割边缘，其形成于所述多个侧表面与所述第一表面之间的相交处；及

多个刮片边缘，其形成于所述多个侧表面与所述第一表面之间的相交处，每一刮片边缘具有从相应侧表面径向向外伸出的阶状件且形成有基本上平坦的外表面。

2.根据权利要求1所述的切割嵌件，其中每一主要切割边缘沿着所述切割嵌件的中心纵向轴线是凹形的，且每一刮片边缘的所述阶状件的顶部边缘沿着所述切割嵌件的所述中心纵向轴线是凸形的。

3.根据权利要求2所述的切割嵌件，其中凸形刮片边缘具有10至100毫米的半径R_W。

4.根据权利要求1所述的切割嵌件，其中所述多个主要切割边缘及所述多个刮片边缘以交替的方式布置。

5.根据权利要求1所述的切割嵌件，其中每一主要切割边缘及每一相邻刮片边缘形成复合曲线。

6.根据权利要求1所述的切割嵌件，其中所述第二表面与所述第一表面相同。

7.根据权利要求1所述的切割嵌件，其进一步包括在所述第一表面及所述第二表面与所述多个侧表面中的每一个之间延伸的多个拐角半径。

8.根据权利要求7所述的切割嵌件，其中所述多个拐角半径中的每一个彼此相同。

9.根据权利要求7所述的切割嵌件，其中所述多个拐角半径在所述多个主要切割边缘中的每一个与所述多个刮片边缘中的每一个之间延伸。

10.根据权利要求1所述的切割嵌件，其中每一主要切割边缘及每一刮片边缘的长度CL通过以下等式描述：

CL＝ICtan(22.5)-CR，

其中，

IC是所述切割嵌件的内切圆的直径，且

CR等于所述拐角半径的量值。

11.一种双侧多边形切割嵌件，其包括：

第一表面；

与所述第一表面相对的第二表面；

多个侧表面，其在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；

形成于所述多个侧表面与所述第一表面之间的相交处的多个主要切割边缘，及形成于所述多个侧表面与所述第二表面之间的相交处的多个主要切割边缘；及

形成于所述多个侧表面与所述第一表面之间的相交处的多个刮片边缘，及形成于所述多个侧表面与所述第二表面之间的相交处的多个刮片边缘，每一刮片边缘具有从相应侧表面径向向外延伸的阶状件且形成有基本上平坦的外表面。

12.根据权利要求11所述的切割嵌件，其中每一主要切割边缘沿着所述切割嵌件的中心纵向轴线是凹形的，且每一刮片边缘的所述阶状件的顶部边缘沿着所述切割嵌件的所述中心纵向轴线是凸形的。

13.根据权利要求12所述的切割嵌件，其中凸形刮片边缘具有10至100毫米的半径R_W。

14.根据权利要求11所述的切割嵌件，其中所述多个主要切割边缘及所述多个刮片边缘以交替的方式布置。

15.根据权利要求11所述的切割嵌件，其中每一主要切割边缘及每一相邻刮片边缘形成复合曲线。

16.根据权利要求11所述的切割嵌件，其中所述第二表面与所述第一表面相同。

17.根据权利要求11所述的切割嵌件，其进一步包括在所述第一表面及所述第二表面与所述多个侧表面中的每一个之间延伸的多个拐角半径。

18.根据权利要求17所述的切割嵌件，其中所述多个拐角半径中的每一个彼此相同。

19.根据权利要求11所述的切割嵌件，其中每一主要切割边缘及每一刮片边缘的长度CL通过以下等式描述：

CL＝ICtan(22.5)-CR，

其中，

IC是所述切割嵌件的内切圆的直径，且

CR等于所述拐角半径的量值。

20.一种切割工具，其包括具有用于安装如权利要求1中所述的切割嵌件的多个凹部的工具主体，其中安装于第一凹部中的第一切割嵌件的至少一个主要切割边缘及安装于第二凹部中的第二切割嵌件的至少一个刮片边缘在切割操作期间接触工件，进而在所述工件上产生高质量的表面光洁度。

Images