CN112188942B - 工具及用于内部冷却的切削刀片及制造切削刀片的方法 - Google Patents

Abstract

一种切削刀片(112)包括：一顶面(118)、一底面(120)以及在所述顶面(118)及所述底面(120)之间横跨的多个侧面(122)；所述多个侧面(122)包括一个或多个进料侧表面(122a)及一个或多个径向侧表面(122b)。所述顶面(118)形成有一个或多个线性沟槽，每个所述线性沟槽构成一断屑器(125)并且设置成与多个所述进料侧表面(122a)中的一个平行且相邻。所述断屑器(125)的特征是沿着所述断屑器(125)的各自的进料表面(122a)的整个长度具有一恒定的轮廓。每个所述进料侧表面(122a)相对于所述顶面(118)以一尖锐的进料角度(θ进料)设置，以及每个所述径向侧表面(122b)相对于所述顶面(118)以一尖锐的径向角度(θ径向)设置，所述进料角度(θ进料)大于所述径向角度(θ径向)。

Description

工具及用于内部冷却的切削刀片及制造切削刀片的方法

技术领域

当前公开的主题涉及切削工具，尤其涉及包括切削工具保持件及可更换的切削刀片的那些切削工具。

背景技术

切削工具普遍地被用于机械加工操作中。这种切削工具通常包括切削工具保持件及安装在所述切削工具保持件上的一可更换的切削刀片。切削刀片执行实际的加工，因此会受到由此产生的磨损。这种磨损是由热、机械应力等引起的。

在典型的使用过程中，一旦切削刀片经受足够的磨损，以致于不再有效地执行切削刀片所需的功能，则停止加工操作，并更换切削刀片。

发明内容

根据当前公开主题的一个方面，提供了一切削工具，所述切削工具包括安装在一切削工具保持件(cutting tool holder)中的一切削刀片。

所述切削刀片包括：一顶面、一底面以及在所述顶面及所述底面之间横跨的多个侧面；所述多个侧面包括一个或多个进料侧表面(feed-facing side surfaces)及一个或多个径向侧表面(radial-facing side surfaces)，所述顶面形成有一个或多个线性沟槽，每个所述线性沟槽构成一断屑器(chip breaker)并且设置成与多个所述进料侧表面平行且相邻，所述断屑器的特征是沿着所述断屑器的各自的进料表面的整个长度具有一恒定的轮廓(profile)，每个所述进料侧表面相对于所述顶面以一尖锐的进料角度设置，以及每个所述径向侧表面相对于所述顶面以一尖锐的径向角度设置，所述进料角度大于所述径向角度。

所述切削工具保持件配置成在一切削操作期间以一径向方向前进，所述切削工具保持件包括：一基座、一径向侧壁，从所述基座向上延伸并且与所述径向方向横向设置，以及一进料侧壁从所述基座向上延伸并且与所述径向侧壁横向设置，一刀片座空间(insertseat space)被限定在所述基座上方且在所述多个侧壁之间，所述基座在远离所述径向侧壁的一方向上绕着一第一轴线向上倾斜，所述第一轴线横向于所述径向方向并且垂直于所述进料侧壁。

其中所述切削刀片收纳在所述刀片座空间内，并且所述切削刀片的底面面向所述基座。

所述切削刀片可安装在所述切削工具保持件的所述刀片座空间中，使得一个或多个所述径向侧表面设置成与所述切削工具保持件的所述径向侧壁平行。

所述切削刀片可包括相反设置的进料侧表面及相反设置的径向侧表面。

所述切削刀片还可包括形成在所述切削刀片中的一空腔，所述空腔具有形成在所述底面中的一开口并且朝着邻近所述切削刃(cutting edge)设置的其中的(即，所述空腔的)一顶端向上聚集，所述侧面及所述空腔的所述顶端在所述侧面及所述顶端之间限定一薄壁结构。

所述切削刀片还可包括从所述空腔的所述顶端凸出到所述空腔中的一个或多个肋件(ribs)。

所述切削工具保持件的所述基座还可在远离所述进料侧壁的一方向上绕着一第二轴线向上倾斜，所述第二轴线垂直于所述第一轴线并且平行于所述径向方向，其中绕着所述第一轴线倾斜的一程度大于绕着所述第二轴线倾斜的一程度。

所述切削工具保持件可配置用以朝向绕着一工件轴线旋转的一工件前进，一切削平面被限定成经过平行于所述径向方向的所述工件轴线，所述第一轴线平行于所述切削平面。

所述切削工具可配置用以执行一车削操作(turning operation)。

根据当前公开主题的另一个方面，提供了一种切削刀片，所述切削刀片包括：一顶面、一底面以及在所述顶面及所述底面之间横跨的多个侧面；所述多个侧面包括一个或多个进料侧表面及一个或多个径向侧表面。

所述顶面形成有一个或多个线性沟槽，每个线性沟槽构成一断屑器并且设置成与所述多个进料侧表面平行且相邻，所述断屑器的特征是沿着所述断屑器的各自的进料表面的整个长度具有一恒定的轮廓。

每个所述进料侧表面相对于所述顶面以一尖锐的进料角度设置，以及每个所述径向侧表面相对于所述顶面以一尖锐的径向角度设置，所述进料角度大于所述径向角度。

所述切削刀片可包括相反设置的进料侧表面及相反设置的径向侧表面。

所述切削刀片还可包括形成在所述切削刀片中的一空腔，所述空腔具有形成在所述底面中的一开口并且朝着邻近所述切削刃设置的其中的(即，所述空腔的)一顶端向上聚集，所述侧面及所述空腔的所述顶端在所述侧面及所述顶端之间限定一薄壁结构。

所述切削刀片还可包括从所述空腔的所述顶端凸出到所述空腔中的一个或多个肋件。

根据当前公开主题的另一个方面，提供了一种切削工具保持件，所述切削工具保持件配置成保持一切削刀片以形成一切削工具，并且在一切削操作期间以一径向方向前进，所述切削工具保持件包括：一基座、一径向侧壁，从所述基座向上延伸并且与所述径向方向横向设置，以及一进料侧壁从所述基座向上延伸并且与所述径向侧壁横向设置，一刀片座空间被限定在所述基座上方且在所述多个侧壁之间，以在所述切削工具保持件内接收所述切削刀片。

所述基座在远离所述径向侧壁的一方向上绕着一第一轴线向上倾斜，所述第一轴线横向于所述径向方向并且垂直于所述进料侧壁。

所述基座还可在远离所述进料侧壁的一方向上绕着一第二轴线向上倾斜，所述第二轴线垂直于所述第一轴线并且平行于所述径向方向，其中绕着所述第一轴线倾斜的一程度大于绕着所述第二轴线倾斜的一程度。

所述切削工具保持件可配置用以朝向绕着一工件轴线旋转的一工件前进，一切削平面被限定成经过平行于所述径向方向的所述工件轴线，所述第一轴线平行于所述切削平面。

所述切削工具保持件可配置用以执行一车削操作。

根据当前公开主题的又一个方面，提供了一种制造一切削刀片的方法，所述切削刀片包括：一顶面、一底面以及在所述顶面及所述底面之间横跨的多个侧面；所述多个侧面包括一个或多个进料侧表面及一个或多个径向侧表面，所述方法包括以下步骤：

提供一中间刀片；以及

沿着所述顶面移动一凸形切削工具，所述顶面平行且邻近所述多个进料表面中的至少一个，从而形成一线性的断屑器；

其中所述断屑器的特征是沿着所述断屑器的各自的进料表面的整个长度具有一恒定的轮廓。

所述切削刀片还可包括形成在所述切削刀片中的一空腔，所述空腔具有形成在所述底面中的一开口并且朝着邻近所述切削刃设置的其中的(即，所述空腔的)一顶端向上聚集，所述侧面及所述空腔的所述顶端在所述侧面及所述顶端之间限定一薄壁结构。

所述一个或多个进料侧表面相对于所述顶面以一尖锐的进料角度设置，以及每个所述径向侧表面相对于所述顶面以一尖锐的径向角度设置，所述进料角度大于所述径向角度。

所述凸形切削工具是一研磨机(grinder)。

根据当前公开主题的又一个方面，提供了一种制造一切削刀片的方法，所述切削刀片包括：一顶面、一底面、在所述顶面及所述底面之间横跨的多个侧面，以及一切削刃被限定在所述顶面及所述侧面的一部分，所述切削刀片还包括形成在所述切削刀片中的一空腔，所述空腔具有形成在所述底面中的一开口并且朝着邻近所述切削刃设置的其中的(即，所述空腔的)一顶端向上聚集，所述侧面及所述空腔的所述顶端在所述侧面及所述顶端之间限定一薄壁结构；所述方法包括以下步骤：

提供一中间刀片，所述中间刀片包括所述切削刀片，以及从所述薄壁结构的一外表面凸出的一凸出物；以及

移除所述凸出物。

利用带有一沟槽的一研磨工具移除所述凸出物。

根据当前公开主题的又一个方面，提供了一种切削工具保持件，所述切削工具保持件包括一主体，所述主体具有形成在所述主体的一远端的一刀片座空间，以在所述刀片座空间中安装一切削刀片，所述主体包括：一基座及限定在所述刀片座空间之间的至少一个侧壁，所述切削工具保持件还包括凸出到所述刀片座空间中的一喷嘴，所述喷嘴包括位于所述喷嘴的一第一端部的一孔口，所述孔口设置在所述刀片座空间中并且与一冷却供应装置流体连通，所述冷却供应装置配置用以在所述喷嘴的一第二端部处提供一冷却介质。

所述喷嘴从所述基座凸出。

所述喷嘴在远离所述基座的一位点处，朝向所述刀片座空间敞开。

所述孔口以大于所述侧壁的一半高度的一距离设置在所述基座上方。

所述喷嘴与所述基座成一角度。

所述切削工具保持件还可包括一流体出口，所述流体出口朝向所述刀片座空间敞开。

所述喷嘴形成所述主体的一单一元件或所述喷嘴附接到所述主体。

所述冷却供应装置可配置用以提供所述冷却介质，使得在离开所述喷嘴之后，在所述冷却介质中发生空化现象(cavitation)。

根据当前公开主题的又一个方面，提供一种切削刀片，所述切削刀片包括：一顶面、一底面以及在所述顶面及所述底面之间横跨的一侧面，以及一切削刃被限定在所述顶面及所述侧面的一部分，所述切削刀片还包括形成在所述切削刀片中的一空腔，所述空腔具有形成在所述底面中的一开口并且朝着邻近所述切削刃设置的其中的(即，所述空腔的)一顶端向上聚集，所述侧面及所述空腔的所述顶端在所述侧面及所述顶端之间限定一薄壁结构，所述切削刀片还包括一个或多个辅助排放孔，所述辅助排放孔横跨在所述空腔的所述顶端及所述侧面之间。

所述开口可限定用于一冷却介质的一入口及一出口，其中所述辅助排放孔的总横截面面积小于由所述开口限定的所述出口的总横截面面积。

所述切削刀片还可包括一个或多个排放出口，所述排放出口至少部分地形成在邻近所述底面的所述侧面。

根据当前公开主题的又一个方面，提供了一种切削工具，所述切削工具包括如上所述的一切削工具保持件，以及如上所述的一切削刀片，所述切削刀片安装在所述切削工具保持件的所述刀片座空间中，其中所述切削工具保持件的所述喷嘴凸出到所述切削刀片的所述空腔中。

根据当前公开主题的又一个方面，提供了一种执行一切削操作的方法，所述方法包括：

提供如上所述的一切削工具；

在一工件上执行所述切削操作；以及

经由所述喷嘴提供一冷却介质到所述切削刀片的所述空腔，同时执行所述切削操作。

当离开所述喷嘴时，所述冷却介质可以是处于一液体状态的氮。

所述冷却介质可以以高达约25大气压来提供。

所述冷却介质可以以小于约0.5升/分钟的一速率来提供。

所述冷却介质可以以一压力来提供，所述压力使得在离开所述喷嘴之后，在所述冷却介质中发生空化现象。

根据当前公开主题的又一个方面，提供了一种切削刀片，所述切削刀片包括：一顶面、一底面以及在所述顶面及所述底面之间横跨的一侧面，以及一切削刃被限定在所述顶面及所述侧面的一部分，所述切削刀片还包括形成在所述切削刀片中的一空腔，所述空腔的一内表面包括一前内表面，所述前内表面邻近所述侧面及一后内表面，所述前内表面及所述后内表面跨越在所述底面中形成的一开口之间，并且朝着所述内表面的一顶端向上聚集，所述内表面设置成邻近所述切削刃，所述侧面及所述空腔的所述顶端在所述侧面及所述顶端之间限定一薄壁结构，所述切削刀片还包括从所述空腔的所述顶端凸出到所述空腔中的一个或多个肋件。

至少一些所述肋件的特征是在所述肋件的一远端部分的一第一部分处的侧面形成一尖锐边缘，所述第一部分靠近所述后内表面，以及至少一些所述肋件彼此间隔开且在所述肋件的一远端部分的一第二部分处具有一面向底部的表面，所述第二部分靠近所述前内表面。

附图说明

为了更好地理解本文所公开的主题并举例说明如何实际执行，现在将参考附图，通过非限制性示例来描述多个实施例，其中：

图1是当前公开主题的切削工具的示例的立体图；

图2A是图1示出的所述切削工具的切削刀片的立体图；

图2B是沿着图2A的线II-II撷取的截面图；

图2C是图2A示出的所述切削刀片的空腔的底部立体图；

图2D是图2A示出的所述切削刀片的另一个示例的空腔的底部立体图；

图2E是沿着图2D的线II-II撷取的部分立体图；

图3A至图3E是图2A示出的所述切削刀片的不同示例的上前角落的部分截面图

图4A是图1示出的所述切削工具的切削工具保持件的立体图；

图4B是沿着图4A的线IV-IV撷取的截面图；

图5A是图4A示出的所述切削工具保持件的喷嘴的立体图；

图5B是沿着图5A的线V-V撷取的截面图；

图6是沿着图1的线VI-VI撷取的近距离截面图；

图7A示出用于制作切削刀片的方法；

图7B是与图7A示出的所述方法一起使用的中间刀片的立体图；

图7C是沿着图7B的线VII-VII撷取的截面图；

图7D是移除图7B示出的所述中间刀片的凸出物的俯视图；

图8A是根据当前公开主题的切削工具的另一个示例；

图8B是图8A示出的所述切削工具的切削刀片的立体图；

图8C及图8D分别是图8B示出的所述切削刀片的径向侧表面及进料侧表面的视图；

图8E及图8F分别是在切削操作期间，图8A示出的所述切削工具的后视图及侧视图；

图8G及图8H分别是图8A示出的所述切削工具的切削工具保持件的立体图及进料侧面视图

图8I及图8J分别是所述切削工具的径向侧面视图及进料侧面视图，其示出当安装在所述切削工具保持件中，经由所述切削刀片的多个侧面限定的多个间隙角(clearanceangles)。

具体实施方式

如图1所示，提供了一切削工具，所述切削工具通常以标号10表示。所述切削工具10包括：一切削刀片12(例如：US2016/0368061描述及/或示出的内容，其全部的内容通过引用的方式合并到本文中)牢固地安装在一切削工具保持件14中。所述切削工具10可进一步包括一底板16，例如：由维第亚合金(widia)制成的底板16，位于所述切削刀片12及所述切削工具保持件14之间。应当理解，本文中对所述切削刀片12及/或所述切削工具保持件14的特征的描述可包括牢固地安装在一切削工具保持件14内的一切削刀片12。所述切削工具10可进一步包括一底板16，例如：由维第亚合金(widia)制成的底板16，设置在所述切削刀片12及所述切削工具保持件14之间。应当理解，本文参照及/或在附图中示出的内容及/或在所附权利要求书中叙述的内容、作为构成所述切削刀片12及/或所述切削工具保持件14的元件的特征可以提供在所述底板16上，反之亦然。

如图2A及图2B所示，所述切削刀片12包括一顶面18、一底面20以及在所述顶面18及所述底面20之间横跨的一侧面22。当所述切削刀片12安装在所述切削工具保持件14中时，所述顶面18的一部分构成一倾斜面(rake surface)，以及所述侧面22的一部分构成一起伏面(relief surface)，在所述倾斜面及所述起伏面(即，顶面及侧面)之间的交点处限定一切削刃24，并且所述底面20通常抵靠所述切削工具保持件而保持平坦。所述切削刀片12可包括一断屑器25，例如：形成为弯曲通道，所述弯曲通道围绕所述顶面18的至少一部分的周边形成。

应当理解，在本文及权利要求公开的内容中，与方向有关的术语，例如：顶、底、上、下等，以及类似/相关术语是基于切削工具10及其构成元件的典型用途而参照附图中的方向而使用的，除非另有说明或从上下文中明确指出，并且不应解释为限制性的。类似地，前面(及相关术语)指的是朝向工件的方向，而后面(作为相关术语)指的是远离工件的方向。

切削刀片12形成有一内部空腔，所述空腔一般以标号26表示。所述空腔26包括形成在所述切削刀片12的底面20中的一开口28，从而提供从所述切削刀片12的底面进入所述空腔的出入口。当所述切削刀片12安装在所述切削工具保持件14中时，例如：如上所述，所述空腔26的所述开口28邻接所述切削工具保持件14。所述空腔26的前内表面30a及后内表面30b朝向所述空腔的一顶端32聚集，使得所述空腔的宽度沿着其高度减小。(在本发明中，整体的内表面以标号30表示。)所述空腔26的这种形状有利于将冷却介质(尽管也可以使用其他适合的流体，例如：气体或液体，但通常为流体，例如：水)连续引入到所述空腔26中，同时在切削操作期间将冷却介质排出所述空腔26(例如：沿着图6中箭头A所标示的一流动路径)。因此，所述开口28可构成所述空腔26的一入口及一出口。

所述空腔26形成为使得所述空腔26的顶端32邻近所述切削刃24，例如，其中所述空腔的前内表面30a及侧面22的前部在它们之间限定一薄壁结构。

应当理解，在说明书及所附权利要求中，所述切削刃24与所述空腔的一部分相邻的描述/叙述、薄壁结构位于所述切削刀片12的一外表面及所述空腔26的一部分之间，以及其他相似的描述/叙述(例如：从本文能清楚得知的内容)清楚地向本领域技术人员传达一种切削刀片的结构，在所述结构中，所述空腔及所述切削刀片的外表面之间的材料量是足够小的，使得能够在切削操作期间将冷却介质(例如：液体、气体及其混合物等)引入所述空腔，从而显着降低所述切削刀片的温度，例如：在所述切削刃的附近。温度降低的重要性可以是例如增加所述切削刀片的使用寿命，至少与由于在所述切削刃附近提供薄壁结构可能导致的结构完整性的任何损失一样多。例如，所述薄壁结构的厚度，例如，空腔26的顶端32与切削刃24之间及/或空腔的前表面30a与侧表面22的前端之间的厚度，可以不大于切削刀片12的高度(即顶面18及底面20之间的距离)的一半。根据一些示例，不超过三分之一。根据其他示例，不超过所述切削刀片12的高度的四分之一、五分之一、十分之一或甚至更少。

根据一些示例，薄壁结构在最薄位点处的厚度不高过2毫米。根据其他示例，薄壁结构的厚度在最薄点处不超过1毫米。根据另外的示例，薄壁结构的厚度在最薄点处不超过0.5毫米。

如图2C最佳所示，根据一些示例，一个或多个肋件34(本文中对单个元件(例如：肋件)的参考应理解为隐含地包括其中提供了一个以上这样的元件的示例，除非上下文另有说明，否则比照适用。)可以形成在所述空腔26的内表面30a、30b上，例如：位于所述空腔26的顶端32处或附近。这样的肋件34可有助于减小靠近所述切削刃24的薄壁结构的厚度，并且进一步减小所述薄壁结构必要的厚度，以承受切削操作过程中产生的力。此外，提供的肋件34增加所述空腔26的内表面30a、30b的表面积，从而有助于通过冷却介质进行更有效的冷却。

根据一些示例，如图2D及图2E所示，每个肋件34可包括相反设置的侧面34a。所述侧面34a的远端的部分，即最伸入所述空腔26中的那些部分相接以形成尖锐的边缘35a，所述边缘35a沿着邻近所述空腔26的后内表面30b的所述肋件34的远端部分的第一部分延伸。此外，根据这些示例，所述肋件34的远端部分的第二部分与所述空腔26的前内表面30a相邻，形成一个朝向底部(即一般设置成朝向切削刀片12的底面20)的表面35b。应当理解，与底面35b相邻的所述侧面34a的远端的多个部分彼此间隔开，从而产生具有介于多个部分之间的厚度的肋件34。因此，肋件34在这个区域被加强，特别是肋件34的抗拉强度，其重要性将在下文中讨论。

已经发现，当冷却介质从沿着空腔26的后内表面30b的方向指向肋件34时(例如：使用下文参照图4A至图6中所示的喷嘴50)，当冷却介质第一次撞击肋件时，其速度是非常高的，撞击发生在肋件34远端靠近空腔的后内表面的第一部分。因此，由此提供的冷却相对较高。然而，当冷却介质沿肋件34的侧面34a流向空腔26的前内表面30a时，冷却介质会明显减慢。这与冷却介质从肋件34中提取热量时的温度升高一起，导致冷却介质在接近肋件的远端部分的第二部分时提供显着较低的冷却量，所述肋件邻近空腔26的前内表面30a。此外，已经发现在切削操作期间，例如，当肋件34设置在断屑器25下方，距离所述内表面最远的肋件的多个部分承受最多应力。

因此，如上所述参照图2D及图2E所述的肋件34，其特征在于所述肋件34被加强，例如，与肋件远端的第一部分所承受的应力水平相比(即，邻近所述空腔的后内表面)，特别是在切削操作中承受高应力的区域被加强。如上所述，由于肋件34的这个区域对冷却介质提供的冷却没有显着贡献，因此肋件厚度的增加不会显着影响肋件提供的冷却。然而，在通常承受最高应力的区域中增加的拉伸强度可以提高切削刀片12的功效。

应当理解，图2D及图2E示出的一示例，其中所述切削刀片12包括三个肋件34，在不偏离本公开主题的范围的情况下，切削刀片可具有一个或任何其他合适数量的肋件。此外，所述肋件34可位于中心，例如，在空腔26内对称地，或者可以位于偏离中心的位置，即，在其中是不对称的。一个或多个肋件的位置的选择可以同时优化冷却及加强切削刀片。例如，在使用期间，提供偏离中心的肋件34可以是有用的，所述切削刃24的偏心部分接触工件以执行操作；因此，例如，增加的机械强度及/或散热表面积应尽可能靠近进行切削操作的所述切削刃部分。

应当理解，一个或多个包含如上所述的边缘表面34b的肋件34可以作为任何合适的切削刀片的一部分提供，例如US 2016/0368061中所述的那些，比照适用。

所述切削刀片12还可以包括横跨在所述空腔26之间的一个或多个辅助排放孔36，例如，在所述空腔26的顶端32处或附近(例如，在与肋件34的至少一部分相同的高度上，根据实例，其中所述切削刀片既包括一个或多个辅助排放孔，也包括一个肋件)，以及在所述切削刀片12的外表面。所述辅助排放孔36可具有任何合适的形状，例如：圆形，以维持形成在所述空腔26及所述侧面22之间的所述薄壁结构的强度。

当在所述空腔26内提供冷却介质时，所述冷却介质的一小部分通过辅助排放孔36排出，为所述切削刀片12提供进一步的冷却，例如：特别是在所述切削刀片12的切削刃24附近的区域。根据一些示例，所述辅助排放孔36在其外侧端部向所述切削刀片12的侧面22(即，起伏面)敞开。因此，所述辅助排放孔36可有助于直接从所述空腔26提供冷却介质到工件，从而冷却所述工件。此外，经由所述辅助排放孔36离开的一些冷却介质可接触所述侧面22，从而进一步从其外部冷却所述切削刀片12。另外，在切削操作期间，由于引入所述空腔26的一些冷却介质经由所述辅助排放孔36离开，因此冷却介质引入空腔26的速度可以增加。

应当理解，辅助排放孔36具有比空腔26的开口28小很多的横截面积，辅助排放孔36只允许空腔内的冷却介质的一小部分流过(而其余部分则通过开口排出)；相应地，在切削操作期间引入到空腔26中以降低切削刀片12的温度的大部分冷却介质通过其开口28排出，其中只有一小部分通过辅助排放孔36排出。

将进一步理解，如图3A所示，所述辅助排放孔36可以基本上是水平的(即平行于顶面18及/或底面20)，并且具有恒定的横截面，及/或所述辅助排放孔36可以倾斜地提供，例如向上或向下倾斜(如图3B及图3C中分别示出)。此外，所述辅助排放孔36无论其方向如何，都可以具有沿其长度增加或减少的横截面积的特征(如图3D及图3E中分别示出)。

根据一些示例，所述切削刀片12还包括一个或多个与空腔26的底部部分流体连通(例如：敞开到)的排放出口38。所述排放出口38有助于在使用过程中，当冷却介质供应到空腔26时，将冷却介质从空腔26中排出。排放出口至少部分地形成在所述切削刀片12的表面22，从而引导即使在没有流体路径可供冷却介质经由底面20排出时，冷却介质也能排出。

所述切削刀片12可包括本领域技术人员将认识到的其他特征，包括但不限于一安装孔40，这些特征不脱离本公开主题的范围，比照适用。

如图4A及图4B所示，所述切削工具保持件14包括一主体42，在所述主体的远端形成有用于安装切削刀片12的刀片座空间44。所述刀片座空间44被限定在一个基座46及两个大致向上延伸的侧壁48之间。所述基座46及侧壁48可分别与所述切削刀片12的底面20及后侧表面22对应形成。(在图4所示的例子中，所述基座46对应于未示出的底板16的基座，所述底板16的一上表面对应于所述切削刀片12的底面20)。

切削工具保持件14还包括冷却喷嘴50，所述冷却喷嘴50凸出到所述刀片座空间44中，例如：从基座46中凸出。所述喷嘴50可以形成为主体42的单一元件，或者被配置为附接到所述主体42或从所述主体42脱离。根据一些示例，所述喷嘴50相对于基座46远端倾斜。所述喷嘴50可以被设置成使供应到喷嘴50的流体沿着其后内表面30b朝向空腔26的顶端32喷出。

如图5A及图5B最佳所示，所述喷嘴50包括一个通孔51，所述通孔51贯穿一入口孔53及一出口孔52之间，冷却介质通过所述入口孔53进入所述喷嘴，以及冷却介质通过所述出口孔52离开所述喷嘴，并且提供给所述切削刀片12的所述空腔26，这将在下文中描述。所述通孔51的形状，例如，沿着其长度的轮廓，可以按照任何合适的设计，例如，便于为冷却介质提供一个或多个所需的流动特性(例如：压力、雷诺数(Reynolds number)、迪安数(Deannumber)等)，例如：如下所述的一个或多个考虑因素。此外，所述喷嘴50可以包括一握持部分55，所述握持部分55包括多个(特别是偶数)周向平坦表面57，以允许利用外部工具(例如：扳手)来抓取，例如，为了有助于将所述喷嘴50从所述切削工具保持件14的所述主体42上安装/移除(可以理解的是，这种可选的特征通常不会包括在其中，例如，其中所述喷嘴形成所述主体42的单一元件)。

根据一些示例，所述喷嘴50在基座46上方延伸到侧壁48高度的一半以上，以此方式，当所述切削刀片12安装在所述刀片座空间44内时，它在空腔26内凸出相当大的距离，即，使所述出口孔52位于其深处。

根据一些示例，所述切削工具保持件14还包括一冷却供应装置，所述冷却供应装置通常以标号54表示。所述冷却供应装置54可包括一导管56，例如，沿着所述主体42的长度，在所述冷却供应装置54的排放端连接或可连接到所述喷嘴50，并在所述冷却供应装置54的供给端连接到一冷却介质源(未示出)。

例如，所述冷却介质源可包括一泵，如在技术中已知的，所述泵被配置为以特定容量向冷却供应装置54提供冷却介质。根据一些示例，所述冷却介质源还包括一附加的增压器(additional booster)，例如：电动增压器，配置用以增加冷却介质的压力。根据其他示例，可以操作冷却介质源使得供应的速率被降低以增加冷却介质的压力(例如：配置为在20巴压力下以50升/分钟的速率提供冷却介质的泵，可以操作冷却介质源以在100巴压力下以1升/分钟的速率提供冷却介质)。

所述切削工具保持件14可包括一紧固孔58，所述紧固孔58用于接收及固定其中的紧固件(例如：螺钉60)，并且敞开到刀片座空间44。所述紧固孔58可以根据任何合适的设计来提供，例如：如本领域中已知的设计。所述切削工具保持件14可进一步包括一流体出口62，例如，敞开到远离所述喷嘴50的所述刀片座空间44，配置成在使用过程中便于冷却介质从空腔26排出，同时冷却介质通过所述喷嘴50供应。流体出口62可以连接到一排放导管(未示出)，或者敞开在所述切削工具保持件14的下方，使得冷却介质从所述排放导管中自由排出。应当理解，所述空腔26内的冷却介质流动的路径可以至少部分地受到所述喷嘴50及所述流体出口62的多种参数(包括位置)的影响。

应当理解，在不脱离本公开的主题范围的前提下，比照本公开的主题，切削工具10可以提供形成有一个或多个排放出口38的切削刀片(例如：如上文参照图2A至图2C并在图中示出的内容)、包括一流体出口62的一切削工具保持件或两者。

在使用过程中，例如，如图6中最佳所示，将所述切削刀片12插入到所述刀片座空间44中，并固定在其中，例如，通过螺钉60穿过所述切削刀片的安装孔40，并将所述螺钉60固定在所述切削工具保持件14的紧固孔58中。所述切削刀片12的底面20对准地位于所述切削工具保持件的基座46上，所述切削刀片12的后侧面22对准所述切削工具保持件的侧壁48。

在这个位置，所述喷嘴50延伸到所述切削刀片12的所述空腔26中，根据一些示例，所述喷嘴50朝向及/或设置在靠近所述空腔的顶端32处。由于空腔26的顶端32与切削刀片的切削刃24相邻，因此，减少冷却介质在到达顶端32之前必须穿越(从而被加热)空腔26内的距离，导致以较低的温度向其供应冷却介质，从而提高了冷却效率。

此外，通过设置成使其孔口52位于所述切削刀片12的空腔26内的一喷嘴50来提供冷却介质，可以提供较佳地控制其中冷却介质流动的能力。例如，由于冷却介质必须在所述喷嘴50的孔口52及顶端32之间的空腔26内穿越的距离被减小，湍流也可同样地被减小，这可提高冷却效率。

根据一些示例，冷却介质是液体，并且以这样的压力提供，所述压力使得当冷却介质从所述孔口52离开并进入空腔26时，会发生空化现象，在液体内形成小的蒸汽腔(vaporcavities)。所述蒸气腔可能有助于微气泡的发射沸腾，从而提高冷却效率。蒸汽腔的形成及参数可能受到喷嘴50的设计、由此供应的冷却介质的压力以及冷却介质本身的参数的影响。

冷却介质可提供为液氮。液氮可以在任何合适的压力下提供，例如：高达约25大气压。当氮气沸腾时，由于氮气的汽化热，相对大量的热量被除去(即，大量的冷却被实现)。此外，这发生在氮气沸点的极低温度下，即约-196℃。因此，有利的是，氮以液体的形式引入空腔26中，并尽可能地靠近内表面30，甚至与内表面接触。因此，喷嘴50可以延伸到空腔26的深处，因为液氮在进入空腔后不久就可能发生沸腾。由于利用液氮作为冷却介质所提供的冷却量是极高的，因此冷却介质所需要提供的量可以相对较低。例如，提供足够冷却需要小于约0.5升/分钟的流量。因此，喷嘴50的出口孔52可以极小，例如直径约0.2毫米。

虽然所述切削刀片12在这里参照并在附图中说明为包括对应于每个切削刃24的空腔26，但可以理解的是，根据本公开的主题，可以比照提供的切削刀片，所述切削刀片包括一个或多个定义切削刃的角，具有与所述切削刃相关的一空腔(即在使用过程中为切削刃提供内部冷却而形成)，以及一个或多个切削刃不具有所述空腔，即内部冷却仅适用于部分切削刃而不是所有的切削刃。应当理解，不具有相关空腔的切削刃可能必须安装在如上所述不具有喷嘴50的一切削工具保持件上，或安装在如上所述的所述切削工具保持件14上，其中所述切削工具保持件的喷嘴已经被移除(根据可能的例子)。

应当进一步理解，根据任何设计的所述切削刀片，例如，可以提供US2016/0368061或其他出版物中公开的包括可助于内部冷却的空腔的切削刀片，使得一些切削刃与冷却空腔相关联，以及有些切削刃与冷却空腔无关，比照适用。

根据一些例子，例如，如图7A至图7D所示，可以提供一种制造所述切削刀片12的方法100，或提供任何其他包括薄壁结构的切削刀片，例如，如本文参考附图所述的内容。(为了简单起见，使用正方形切削刀片12对方法100进行了说明；可以理解的是，所述方法100适用于任何切削刀片，包括图2A中所示的刀片)。

在步骤110，以任何合适的方式生产一中间刀片12’。根据一些例子，中间刀片12是在压模中制作的。除了最终切削刀片12的特征外，例如，如上文参照图2A至图3E所描述及说明的内容，所述中间刀片12’还包括一个凸出物70。所述凸出物70从所述切削刀片12的外表面向外凸出，例如：从所述切削刀片12的一侧面22凸出，如图7C中的虚线所示，延伸超过所述侧面22，并形成一个单一元件。特别地，所述凸出物70可设置在靠近薄壁结构的最薄部分的附近，即在所述空腔26及所述切削刀片12’的侧面22彼此最近位置的附近。通常，这接近所述切削刃24，但可能在其他区域中。

根据一些例子，所述切削刀片12包括辅助排放孔36，并且在其中所述凸出物70与所述辅助排放孔36重叠，应当理解，所述辅助排放孔36可以通过凸出物延伸(即作为中间刀片12’中的通孔形成)，或者经过待形成的切削刀片12的侧表面22(由图7C中的虚线表示；即作为中间刀片中的盲孔形成)。

在步骤120中，所述凸出物70被移除，从而完成所述切削刀片12。如图7D所示，所述凸出物可以被研磨，例如，使用与所述切削刀片的侧面22的形状相对应的一沟槽74(即凹形研磨工具)形成的一旋转研磨工具72。

所述方法也可应用于形成所述断屑器的至少一部分。例如，所述中间刀片12’的顶面可在所述切削刃上方形成平坦或隆起，在图7B中标号76所示的区域。切削工具(例如：凸形切削工具，例如：磨具)可以去除顶面的这个部分，以形成切削刀片12的断屑器。根据一些例子，所述切削工具在平行于顶面的方向上通过，并垂直于(或以其他方式横跨)与所述顶面正交的平面，并且等分(bisect)所述平面与相邻所述切削刃的平坦侧面22形成的角度。根据一些例子，所述切削刃在这个方向上线性延伸。根据一些例子，例如，这样形成的切削刃24可以延伸到比紧邻的所述侧面22更高的位置。

应当理解，例如，可以使用如上所述方法来形成所述切削刀片12的侧面、顶面(例如：断屑器)及/或任何其他部分，例如：形成薄壁结构的区域。

使用上述参照图7A至图7D描述的方法，以制造上述参照图2A至图3E描述的切削刀片12，有利于克服困难，例如可能与压制成形的切削刀片12有关的困难，例如：由薄壁结构的结构缺陷引起的困难。

如图8所示，可以提供一种一般以标号110表示的切削工具。所述切削工具110包括固定安装在一切削工具保持件114上的切削刀片112。可以选择提供一个底板(未示出)，例如由维第亚合金制成的底板，位于所述切削刀片112及所述切削工具保持件114之间。

如图8B所示，所述切削刀片112包括一顶面118、一底面120以及在所述顶面118及所述底面120之间横跨的多个进料侧表面122a及多个径向侧表面122b。(在此说明书及所附权利要求中，进料侧表面122a及径向侧表面122b可以统称为侧面及/或用参考数字122表示；与进料侧表面122a及径向侧表面122b相对的侧表面分别被赋予相同的代号)。当所述切削刀片112安装在所述切削工具保持件114中时，所述顶面118的一部分构成一倾斜面，所述侧面122的一部分构成一起伏面，在所述倾斜面及所述起伏面的交点处有一个切削刃124定义在其间。所述底面120通常平坦地抵住所述切削工具保持件。

如图8C及图8D所示，进料侧表面122a可以被设置成它们各自与顶面118形成一锐角θ_进料，而径向侧表面122b可以被设置成它们各自与顶面118形成一锐角θ_径向，例如：小于θ_进料，即径向侧表面122b可以比进料侧表面更大程度地向内朝向底面120倾斜。

所述顶面118包括一个或多个断屑器125，每个断屑器125包括一线性沟槽，所述线性沟槽平行于进料侧表面122a并设置在所述进料侧表面122a附近。每个断屑器125的端部180向侧表面122敞开，例如，在所述切削刃124处，即断屑器125的轮廓沿其各自的进料侧表面122a的整个长度是恒定的。(应当理解，在本文的说明书及所附权利要求中，当断屑器125被描述或叙述为具有一恒定的轮廓时，这包括仅以部分轮廓为特征的所述断屑器的多个部分，例如，由于顶面118的角的弯曲形状而形成的所述部分使得它们的轮廓与以完整轮廓为特征的断屑器的部分的相应部分相同)。所述断屑器125的上外边缘182与所述进料表面122a形成一角度θ_断屑器。

如图8E及图8F所见，工件(以标号W表示)围绕一工件轴线X旋转，并且如箭头A所示，所述切削工具110可特别在横向于所述工件轴线X的径向方向上前进。切削平面C被限定成穿过所述工件轴线X并且平行于所述径向方向A。应当理解，术语“切削平面”及其标号并不意味着是限制性的，而是用于阐明本公开的主题；在实际操作过程中，切削工具110可以在不位于所述切削平面C上的位点处接触所述工件W。同样地，所述切削工具110可以沿着与箭头A所指示的方向稍有不同的方向径向推进。

如图8G及图8H所示，所述切削工具保持件114形成有一刀片座空间144，所述刀片座空间144用于在使用过程中在其中接收所述切削刀片112及可选的底板，使得所述断屑器125在一般径向方向上对齐，如图所示。所述刀片座空间144被限定在一基座146的上方，并且在一进料侧壁148a及从所述基座146向上延伸的一径向侧壁148b之间。(在本文的说明书及所附权利要求中，所述进料侧壁148a及径向侧壁148b可统称为侧壁及/或用参考标号148表示。)所述基座146基本上是平面的，并且相对于所述切削平面C倾斜，如图8H最佳可见。

所述切削刀片112可以安装在所述刀片座空间144中，使得所述切削刀片112的进料侧表面122a平行于所述进料侧壁148a，并且所述切削刀片112的径向侧表面122b平行于径向侧壁148b。

根据一些例子，所述基座146可以是倾斜的，使得当如上所述并在附图中示出的刀片112被接收在刀片座空间144内时，所述断屑器125的一纵向轴线(即，平行于所述断屑器125的上外边缘182)朝着工件向上倾斜，即所述基座相对于所述切削平面C绕着垂直于所述径向侧表面122b的轴线倾斜。

根据一些特定的例子，所述基座146仅相对于所述切削平面C绕着垂直于所述径向侧表面122b的轴线倾斜，即，它不相对于切削平面C围绕垂直于进料侧表面122a的轴线倾斜。因此，如图8I所示，所述切削刀片112的径向侧表面122b设置成使得其与工件W(即，与一垂直平面)形成约5°至约7°之间的一径向间隙角由于所述基座没有相对于所述切削平面C围绕垂直于所述进料侧表面122a的轴线倾斜，因此，所述进料侧表面122a与所述工件W之间的一进料间隙角/>仅由所述进料侧表面与顶面118之间的锐角θ_进料限定，如图8J所示。

如上所述，径向侧表面122b可以比进料侧表面更大程度地朝向底面120向内倾斜，即在进料侧表面122a及顶面118之间形成的锐角θ_进料可以大于在径向侧表面122b及顶面118之间形成的锐角θ_径向。根据一些例子，所述基座146仅相对于所述切削平面C围绕垂直于所述径向侧表面122b的轴线倾斜，根据这些例子，当所述切削刀片112安装在所述切削工具保持件114上时，角度θ_进料、θ_径向之间的差异可以至少部分地被所述切削刀片112的角度设置所消除，即，径向及进料间隙角可以比角度θ_进料、θ_径向更接近彼此，包括彼此相等。

应当理解，虽然利用上文参照图7A至图7D描述及示出的方法来制造上文参照图8A至图8J描述及示出的所述切削刀片112及相关的切削工具保持件114可能是特别有用的，但任何合适的方法都可以用于制造它们而不偏离本公开的主题的范围，比照适用。

本发明所涉及的技术领域的技术人员将容易理解，在不偏离本公开的主题范围的情况下，可以进行许多变化、变型及修饰，这些变化、变型及修饰都属于本公开的主题范围。

Claims (12)

1.一种切削工具，其特征在于：所述切削工具包括一切削刀片，所述切削刀片安装在一切削工具保持件中，所述切削刀片包括：一顶面、一底面以及在所述顶面及所述底面之间横跨的多个侧面；所述多个侧面包括一个或多个进料侧表面及一个或多个径向侧表面，所述顶面形成有一个或多个线性沟槽，每个所述线性沟槽构成一断屑器并且设置成与多个所述进料侧表面平行且相邻，所述断屑器的特征是沿着所述断屑器的各自的进料表面的整个长度具有一恒定的轮廓，每个所述进料侧表面相对于所述顶面以一尖锐的进料角度设置，以及每个所述径向侧表面相对于所述顶面以一尖锐的径向角度设置，所述进料角度大于所述径向角度；

所述切削工具保持件配置成在一切削操作期间以一径向方向前进，所述切削工具保持件包括：一基座、一径向侧壁，从所述基座向上延伸并且与所述径向方向横向设置，以及一进料侧壁从所述基座向上延伸并且与所述径向侧壁横向设置，一刀片座空间被限定在所述基座上方且在所述径向侧壁及所述进料侧壁之间，所述基座在远离所述径向侧壁的一方向上绕着一第一轴线向上倾斜，所述第一轴线横向于所述径向方向并且垂直于所述进料侧壁；

其中所述切削刀片收纳在所述刀片座空间内，并且所述切削刀片的底面面向所述基座。

2.如权利要求1所述的切削工具，其特征在于：所述切削刀片安装在所述切削工具保持件的所述刀片座空间中，使得一个或多个所述径向侧表面设置成与所述切削工具保持件的所述径向侧壁平行。

3.如权利要求1或2所述的切削工具，其特征在于：所述切削刀片包括相反设置的进料侧表面及相反设置的径向侧表面。

4.如前述权利要求任一项所述的切削工具，其特征在于：所述切削刀片还包括形成在所述切削刀片中的一空腔，所述空腔具有形成在所述底面中的一开口并且朝着邻近所述切削刃设置的所述空腔的一顶端向上聚集，所述侧面及所述空腔的所述顶端在所述侧面及所述顶端之间限定一薄壁结构。

5.如权利要求4所述的切削工具，其特征在于：所述切削刀片还包括从所述空腔的所述顶端凸出到所述空腔中的一个或多个肋件。

6.如前述权利要求任一项所述的切削工具，其特征在于：所述切削工具保持件的所述基座还在远离所述进料侧壁的一方向上绕着一第二轴线向上倾斜，所述第二轴线垂直于所述第一轴线并且平行于所述径向方向，其中绕着所述第一轴线倾斜的一程度大于绕着所述第二轴线倾斜的一程度。

7.如前述权利要求任一项所述的切削工具，其特征在于：所述切削工具保持件配置用以朝向绕着一工件轴线旋转的一工件前进，一切削平面被限定成经过平行于所述径向方向的所述工件轴线，所述第一轴线平行于所述切削平面。

8.如前述权利要求任一项所述的切削工具，其特征在于：所述切削工具配置用以执行一车削操作。

9.一种切削刀片，其特征在于：所述切削刀片包括：一顶面、一底面以及在所述顶面及所述底面之间横跨的多个侧面；所述多个侧面包括一个或多个进料侧表面及一个或多个径向侧表面；

所述顶面形成有一个或多个线性沟槽，每个线性沟槽构成一断屑器并且设置成与所述多个进料侧表面平行且相邻，所述断屑器的特征是沿着所述断屑器的各自的进料表面的整个长度具有一恒定的轮廓；

每个所述进料侧表面相对于所述顶面以一尖锐的进料角度设置，以及每个所述径向侧表面相对于所述顶面以一尖锐的径向角度设置，所述进料角度大于所述径向角度。

10.如权利要求9所述的切削刀片，其特征在于：所述切削刀片包括相反设置的进料侧表面及相反设置的径向侧表面。

11.如权利要求9或10所述的切削刀片，其特征在于：所述切削刀片还包括形成在所述切削刀片中的一空腔，所述空腔具有形成在所述底面中的一开口并且朝着邻近所述切削刃设置的所述空腔的一顶端向上聚集，所述侧面及所述空腔的所述顶端在所述侧面及所述顶端之间限定一薄壁结构。

12.如权利要求11所述的切削刀片，其特征在于：所述切削刀片还包括从所述空腔的所述顶端凸出到所述空腔中的一个或多个肋件。