CN115070098A - 切削刀片和包括切削刀片的切削工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了切削刀片和包括切削刀片的切削工具。切削工具包括刀夹和切削刀片。刀夹包括具有凹槽壁的刀夹凹槽，所述凹槽壁包括第一抗旋转接合表面和第二抗旋转接合表面。切削刀片安装在刀夹凹槽中。切削刀片包括：上表面，所述上表面具有多个圆形正弦切削刃；与上表面相对的下表面；以及在上表面与下表面之间的外侧壁。刀夹的凹槽壁的第一抗旋转接合表面和第二抗旋转接合表面接合切削刀片的外侧壁，以抵抗切削刀片的旋转。
Description
技术领域
本说明书涉及切削刀片(cutting insert)和包括切削刀片的切削工具。
背景技术
在诸如铣刀之类的切削工具中使用的切削刀片通常安装在围绕工具本体的周边间隔开的凹槽中。新材料具有日益坚硬和坚韧的特性，并且因此为切削刀片带来了挑战。
因此，需要新切削刀片的新切削系统，所述切削系统包括在切削难以切削的材料时性能提高的切削刀片。
发明内容
在一个实施例中，一种切削刀片包括：上表面，所述上表面具有多个圆形正弦切削刃；与上表面相对的下表面，所述下表面具有对应于所述多个圆形正弦切削刃的多个多边形刃；以及上表面与下表面之间的外侧壁。
一方面，外侧壁在多个圆形正弦切削刃下方提供正切削间隙。
另一方面，外侧壁具有在多个圆形正弦切削刃与多个多边形刃之间的多个凸侧表面。
又一方面，多个圆形正弦切削刃围绕上表面的整个周边延伸。
又一方面，多个圆形正弦切削刃仅围绕上表面的整个周边的一部分延伸。
又一方面，上表面具有多个圆形正弦切削刃和多个圆形刃。
在另一实施例中，一种切削工具包括刀夹，所述刀夹包括：具有凹槽壁的刀夹凹槽，所述凹槽壁包括第一抗旋转接合表面和第二抗旋转接合表面；以及安装在刀夹凹槽中的切削刀片。切削刀片包括：上表面，所述上表面具有多个圆形正弦切削刃；与上表面相对的下表面；以及在上表面与下表面之间的外侧壁。刀夹的凹槽壁的第一抗旋转接合表面和第二抗旋转接合表面接合切削刀片的外侧壁，以抵抗切削刀片的旋转。
一方面，切削刀片的下表面具有对应于多个圆形正弦切削刃的多个多边形刃。
另一方面，外侧壁具有在多个圆形正弦切削刃下方的多个凸侧表面。
又一方面，外侧壁在多个圆形正弦切削刃下方提供正切削间隙。
又一方面，多个圆形正弦切削刃围绕上表面的整个周边延伸。
又一方面，多个圆形正弦切削刃仅围绕上表面的整个周边的一部分延伸。
又一方面，上表面具有多个圆形正弦切削刃和多个圆形刃。
又一方面，第一抗旋转接合表面呈截头凸形抗旋转接合表面的形式。
又一方面，第一抗旋转接合表面呈凹形抗旋转接合表面的形式。
又一方面，第二抗旋转接合表面呈竖直平坦表面的形式。
又一方面，第二抗旋转接合表面呈截头凸形抗旋转接合表面的形式。
又一方面，第二抗旋转接合表面呈凹形抗旋转接合表面的形式。
在又一实施例中，一种切削方法包括：将切削刀片安装在刀夹上，所述切削刀片具有圆形正弦切削刃和在圆形正弦切削刃下方的外侧壁；以及将抗旋转接合表面定位成与切削刀片的外侧壁接触，以抵抗切削刀片的旋转。
所公开的切削刀片切削工具的其它实施例将从以下详细描述、附图和所附权利要求中变得显而易见。
附图说明
图1为根据本说明书的第一实施例的切削工具的透视图，其中切削工具包括多个切削刀片。
图2是图1的切削工具的切削刀片的透视图。
图3是图2的切削刀片的俯视图。
图4是图2的切削刀片的仰视图。
图5是示出根据本说明书的第一实施例的角向偏移的多个切削刀片的效果的示意图。
图6是根据本说明书的第一实施例的切削工具的变型的透视图。
图7是根据本说明书的第二实施例的切削工具的透视图，其中切削工具包括多个切削刀片。
图8是图7的切削工具的切削刀片的透视图。
图9是图8的切削刀片的俯视图。
图10是图8的切削刀片的仰视图。
图11是示出根据本说明书的第二实施例的角向偏移的多个切削刀片的效果的示意图。
图12是根据本说明书的第二实施例的切削工具的变型的透视图。
具体实施方式
图1到6涉及根据本说明书的第一实施例的切削工具，其中切削工具包括刀夹和多个切削刀片，所述多个切削刀片具有围绕其整个周边的一部分延伸的多个圆形正弦切削刀片。图7到11涉及根据本说明书的第二实施例的切削工具，其中切削工具包括刀夹和多个切削刀片，所述多个切削刀片具有围绕其整个周边延伸的多个圆形正弦切削刀片。
图1和7是本说明书的示例性切削工具10的透视图。切削工具10包括刀夹100和切削刀片200。切削工具10可包括一个或多个附加切削刀片201、202、203、204、205、206，其可以与切削刀片200相同。
参考图1和7，其中示出的刀夹100是示例性的。应理解，本说明书的刀夹100可包括能够保持本说明书的切削刀片200的任何类型的刀夹100。刀夹材料和形状可以是并非与本说明书的目标不相符的任何材料和形状。
参考图1和7，刀夹100包括刀夹本体102。如图所示，刀夹本体102具有用于铣刀的刀夹本体的形式，但可具有用于能够保持本说明书的切削刀片200的任何其它切削工具的刀夹本体的形状。刀夹本体102可例如包括后柄部104和前面106。
参考图1和7，刀夹本体102包括刀夹凹槽110。刀夹凹槽110构造成将切削刀片200保持在其中。刀夹本体102可进一步包括用于保持一个或多个附加切削刀片201、202、203、204、205、206的一个或多个附加刀夹凹槽130、140、150、160、170、180。
图2到4示出了根据第一实施例的示例性切削刀片，其中切削刀片具有围绕其整个周边的一部分延伸的多个圆形正弦切削刀片。图8到10示出了根据第二实施例的示例性切削刀片，其中切削刀片具有延伸其整个周边的多个圆形正弦切削刀片。
切削刀片200可以由并非与本说明书的目标不相符的任何材料形成。示例性材料包括硬质合金、碳化物、多晶金刚石、多晶立方氮化硼、陶瓷、金属陶瓷、钢或其它合金。在一个具体的实例中，基体由硬质合金形成。硬质合金基体可包含碳化钨(WC)。WC可以与本说明书的目的不矛盾的任何量存在。例如，WC可以至少70重量％、至少80重量％，或至少85重量％的量存在。另外，硬质合金的金属粘结剂可包括钴或钴合金。例如，钴可以在1重量％至15重量％的范围内的量存在于硬质合金基体中。在一些实施方案中，钴以在5-12重量％或6-10重量％的范围内的量存在于硬质合金基体中。此外，硬质合金基体可以展现在基体的表面开始并且从基体的表面向内延伸的粘结剂富集区。硬质合金基体还可包括一种或多种添加剂，例如以下元素和/或其化合物中的一种或多种：钛、铌、钒、钽、铬、锆和/或铪。在一些实施例中，钛、铌、钒、钽、铬、锆和/或铪与基体的WC一起形成固溶体碳化物。例如，基体可包括在0.1-5重量％的范围内的量的一种或多种固溶体碳化物。另外，硬质合金基体可例如包括氮。一方面，切削刀片200可以是涂覆体，包括一个或多个涂层。
如图2到4和图8到10中所示，切削刀片200包括具有多个圆形正弦切削刃211的上表面210、下表面220和外侧壁230。圆形正弦切削刃211具有沿着圆形路径布置的正弦波形的形状。因此，圆形正弦切削刃211与沿着直线路径布置的正弦切削刃区分开。
切削刀片200优选地进一步包括内侧壁240，所述内侧壁限定孔口241以便于将切削刀片200固持在刀夹凹槽110内。孔口241在孔口241的顶部处可具有最大半径242，并且孔口241在孔口243的底部处可具有最小半径243。最小半径243小于最大半径242。
孔口241可以从上表面210延伸到下表面220。当切削刀片200安装到刀夹100的刀夹本体102上时，切削刀片200的下表面220对应于刀夹100的凹槽底板112，并且外侧壁230对应于刀夹100的凹槽壁116。紧固件(例如，螺钉)可插入穿过孔口241和开孔114以将切削刀片200在刀夹凹槽110内固定到刀夹100。
如图2到4和图8到10中所示，圆形正弦切削刃211包括一个或多个波峰213和一个或多个波谷214。如图2到4中所示，一个或多个波峰213和一个或多个波谷214可以仅围绕上表面210的整个周边的一部分延伸。在这种情况下，上表面210的周边可以进一步包括一个或多个圆形刃212。备选地，如图8到10中所示，波峰213和波谷214可以围绕上表面210的整个周边延伸。
上表面210可以相对于切削刀片200的轴线限定最大半径215。一方面，一个或多个圆形刃212如果存在，可以定位成具有等于上表面210的最大半径215的曲率半径。
波峰213相对于切削刀片200的轴线定位在波峰径向距离216处。一方面，波峰径向距离216与上表面210的最大半径215相同。波峰213的曲率半径小于上表面210的最大半径215。一方面，波峰213的曲率半径小于上表面210的最大半径215的50％。另一方面，波峰213的曲率半径大于上表面210的最大半径215的5％。
波谷214相对于切削刀片200的轴线定位在波谷径向距离217处。波谷径向距离217小于波峰径向距离216。波谷214的曲率半径小于上表面210的最大半径215。优选地，波谷214的曲率半径与波峰213的曲率半径基本上相同。
圆形正弦切削刃211具有由波峰径向距离216与波谷径向距离217之间的差限定的波幅。一方面，波幅小于上表面210的最大半径215的20％。另一方面，波幅大于上表面210的最大半径215的2％。
参考图2到4，上表面210可包括不形成同一正弦波形的一部分的多个圆形正弦切削刃211。备选地，如图8到10中所示，多个圆形正弦切削刃211可以围绕上表面210的整个周边延伸。
一方面，圆形正弦切削刃211可包括在同一正弦波形内的另外两个波峰213，如图2到4以及图8到10中所示。在同一正弦波形内有另外两个波峰213的情况下，相邻波峰213偏移了偏移角218。偏移角可以在例如10至90度的范围内，优选在15至45度的范围内，更优选在20至30度的范围内。在具体实例中，偏移角为约25度。
下表面220可包括对应于多个圆形正弦切削刃211的多个多边形刃221。如图2到4中所示，多个多边形刃221可以仅围绕上表面210的整个周边的一部分延伸。在这种情况下，下表面220的周边可进一步包括例如一个或多个圆形刃222。备选地，如下文在图8到10中所描述，多个多边形刃221可以围绕上表面210的整个周边延伸。
一方面，每个多边形刃221可以各自对应于同一正弦波形内的波峰213。在这种情况下，相邻多边形刃221可以偏移偏移角225。偏移角225可以在例如10至90度的范围内，优选在15至45度的范围内，更优选在20至30度的范围内。在具体实例中，偏移角225与相邻波峰213之间的偏移角218相同。
下表面220可相对于切削刀片200的轴线限定最大半径223。一方面，一个或多个圆形刃222如果存在，则定位成具有等于下表面220的最大半径223的曲率半径。一方面，下表面220的最大半径223可以小于上表面210的最大半径215。
多边形刃221可以相对于切削刀片200的轴线定位在多边形刃距离224处。在具体实例中，多边形刃距离224与波谷径向距离217基本上相同。一方面，一个或多个圆形刃222如果存在，可以定位成具有大于多边形刃距离224的最大半径。
外侧壁230优选地在多个圆形正弦切削刃211下方提供正切削间隙236，优选地通过在多个圆形正弦切削刃211下方包括多个凸侧表面231的方式提供。一方面，外侧壁230进一步包括多个凸侧表面231之间的凹表面232。如图2到4中所示，多个凸侧表面231可以仅围绕外侧壁230的整个周边的一部分延伸。在这种情况下，外侧壁230的周边可以进一步包括例如一个或多个圆形表面233。备选地，如图8到10中所示，多个凸侧表面231可以围绕外侧壁230的整个周边延伸。
外侧壁230具有高度235，所述高度可以是并非与本说明书的目标不相符的任何高度。凸侧表面231具有高度237。一方面，凸侧表面231的高度237小于外侧壁230的高度235。在实例中，凸侧表面231的高度237可以小于外侧壁230的高度235的90％。在另一实例中，凸侧表面231的高度237可小于外侧壁230的高度235的80％。在又一实例中，凸侧表面231的高度237可小于外侧壁230的高度235的60％。凸侧表面231优选地提供至少1％、更优选地至少2％、甚至更优选地至少3％的切削间隙。
如图2到4中所示，外侧壁230可以进一步包括坐面234。一方面，坐面234优选地是竖直坐面。
返回图1和7，刀夹本体102包括刀夹凹槽110。刀夹凹槽110可包括在其中具有开孔114的凹槽底板112。刀夹凹槽110进一步包括凹槽壁116，所述凹槽壁可包括第一凹槽侧壁118和横向于第一凹槽侧壁118的第二凹槽侧壁120。优选地，第一凹槽侧壁118和第二凹槽侧壁120基本上彼此垂直。更优选地，第一凹槽侧壁118和第二凹槽侧壁120相隔90度定位。
在图1和7两者中，第一凹槽侧壁118包括第一抗旋转接合表面122。第一抗旋转接合表面122可包括可与切削刀片200的外侧壁230的凸侧表面231接合以抵抗切削刀片200旋转的任何表面。一方面，第一抗旋转接合表面122呈第一凹槽侧壁118中对应于凸侧表面231的形状的第一凹入凹部的形式，以当切削刀片200定位在刀夹凹槽210中时提供用于将凸侧表面231插入到第一凹入凹部231中的间隙。
如图1和7中所示，第一凹槽侧壁118可进一步包括第一凹槽侧壁118中对应于凸侧表面231的形状的第二凹入凹部124，以当切削刀片200定位在刀夹凹槽210中时提供用于将另一凸侧表面231插入到第二凹入凹部231中的间隙。
第二凹槽侧壁120可包括第二抗旋转接合表面126。第二抗旋转接合表面126可包括可与切削刀片200的外侧壁230的坐面234接合以抵抗切削刀片200的旋转的任何表面。如图1中所示，第二抗旋转接合表面126可以是对应于图2到4的切削刀片200的竖直坐面234的第二凹槽侧壁120的竖直表面。备选地，如图7中所示，第二抗旋转接合表面126可以呈第二凹槽侧壁120中对应于凸侧表面231的形状的第一凹入凹部的形式，以当切削刀片200定位在刀夹凹槽210中时提供用于将凸侧表面231插入到第一凹入凹部231中的间隙。
如图1中所示，第二凹槽侧壁120可包括在第二抗旋转接合表面126上方的上部间隙127，以当切削刀片200定位在刀夹凹槽210中时为一个或多个圆形刃212提供间隙。
如图7中所示，第二凹槽侧壁120可包括第三抗旋转接合表面128。第三抗旋转接合表面128可以呈第二凹槽侧壁120中对应于凸侧表面231的形状的第二凹入凹部的形式，以当切削刀片200定位在刀夹凹槽210中时提供用于将凸侧表面231插入到第二凹入凹部128中的间隙。
图6和12分别示出了图1和7的切削工具的变型。如图6中所示，第二抗旋转接合表面126可以是对应于图2到4的切削刀片200的竖直坐面234的第二凹槽侧壁120的竖直表面。如图12中所示，第一抗旋转接合表面122可以采用凸形抗旋转接合表面的形式，并且第二抗旋转接合表面126可以采用凸形抗旋转接合表面的形式。切削刀片200应具有与凸形抗旋转接合表面互补的几何形状，例如基于正弦的互补几何形状。
应理解，图7的切削工具的另一变型可包括呈凸形抗旋转接合表面形式的第一抗旋转接合表面122和呈凹形抗旋转接合表面形式的第二抗旋转接合表面126，如参照图7所述。
进一步参考图6和12，第一抗旋转接合表面122和/或第二抗旋转接合表面126的凸形抗旋转接合表面可包括平坦表面123，以用于减少凸形特征上的机械加工时间的目的。在行业术语中，组合的凸形抗旋转接合表面(图6中的122或图12中的122和126)和平坦表面123(图6中示出为代表性的)可称为截头凸形抗旋转接合表面。另外，为了便于凹槽制造，凸形抗旋转接合表面可包括混合半径129。
图5示出了根据本说明书的第一实施例的角向偏移的多个切削刀片200、201、202、203、204、205、206的效果。在此情况下，用于固定每个切削刀片的相应刀夹凹槽210相对于彼此角向偏移，使得保持在相应刀夹凹槽210中的切削刀片200、201、202、203、204、205、206彼此角向偏移。图5示出了切削刀片200、201、202、203、204、205、206叠加到同一平面中。角偏移可以例如在约1至约20度的范围内。在另一实例中，角偏移可在约2至约10度的范围内。在又一实例中，角偏移可在约3至约5度的范围内。在具体实例中，角偏移可为约4度。如图5中所示，当多个切削刀片200、201、202、203、204、205、206以偏移角叠加时，它们具有在铣削过程期间产生基本上直线切削的组合效应。
图11示出了根据本说明书的第二实施例的角向偏移的多个切削刀片200、201、202、203、204、205、206的效果。在此情况下，用于固定每个切削刀片的相应刀夹凹槽210相对于彼此角向偏移，使得保持在相应刀夹凹槽210中的切削刀片200、201、202、203、204、205、206彼此角向偏移。图10示出了切削刀片200、201、202、203、204、205、206叠加到同一平面中。角偏移可以例如在约1至约20度的范围内。在另一实例中，角偏移可在约2至约10度的范围内。在又一实例中，角偏移可在约3至约5度的范围内。在具体实例中，角偏移可为约4度。如图10中所示，当多个切削刀片200、201、202、203、204、205、206以偏移角叠加时，它们具有在铣削过程期间产生基本上直线切削的组合效应。
示例性的切削方法包括以下步骤：将切削刀片安装在刀夹上，所述切削刀片具有圆形正弦切削刃和在所述圆形正弦切削刃下方的凸侧表面，以及将抗旋转接合表面定位成与切削刀片的凸侧表面接触，以抵抗切削刀片的旋转。该方法可包括如上所述的刀夹100和切削刀片200的特征的任何组合。
尽管已经示出并描述了所公开的涂层和涂覆的切削刀片的各种实施例，但是本领域技术人员可以在阅读说明书后进行修改。本申请包含此类修改，并且仅受权利要求书的范围限制。
Claims (19)
1.一种切削刀片，包括：
上表面，所述上表面具有多个圆形正弦切削刃；
与所述上表面相对的下表面，所述下表面具有对应于所述多个圆形正弦切削刃的多个多边形刃；以及
在所述上表面与所述下表面之间的外侧壁。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其中所述外侧壁在所述多个圆形正弦切削刃下方提供正切削间隙。
3.根据权利要求1至权利要求2中任一项所述的切削刀片，其中所述外侧壁具有在所述多个圆形正弦切削刃与所述多个多边形刃之间的多个凸侧表面。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的切削刀片，其中所述多个圆形正弦切削刃围绕所述上表面的整个周边延伸。
5.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的切削刀片，其中所述多个圆形正弦切削刃仅围绕所述上表面的整个周边的一部分延伸。
6.根据权利要求5所述的切削刀片，所述上表面具有所述多个圆形正弦切削刃和多个圆形刃。
7.一种切削工具，包括
刀夹，所述刀夹包括具有凹槽壁的刀夹凹槽，所述凹槽壁包括第一抗旋转接合表面和第二抗旋转接合表面；以及
切削刀片，所述切削刀片安装在所述刀夹凹槽中，所述切削刀片包括：
上表面，所述上表面具有多个圆形正弦切削刃；
与所述上表面相对的下表面；以及
在所述上表面与所述下表面之间的外侧壁，
其中所述刀夹的凹槽壁的第一抗旋转接合表面和第二抗旋转接合表面接合所述切削刀片的外侧壁，以抵抗切削刀片的旋转。
8.根据权利要求7所述的切削工具，其中所述切削刀片的下表面具有对应于所述多个圆形正弦切削刃的多个多边形刃。
9.根据权利要求7至权利要求8中任一项所述的切削工具，其中所述外侧壁具有在所述多个圆形正弦切削刃下方的多个凸侧表面。
10.根据权利要求7至权利要求9中任一项所述的切削刀片，其中所述外侧壁在所述多个圆形正弦切削刃下方提供正切削间隙。
11.根据权利要求7至权利要求10中任一项所述的切削工具，其中所述多个圆形正弦切削刃围绕所述上表面的整个周边延伸。
12.根据权利要求7至权利要求10中任一项所述的切削工具，其中所述多个圆形正弦切削刃仅围绕所述上表面的整个周边的一部分延伸。
13.根据权利要求12所述的切削工具，其中所述上表面具有所述多个圆形正弦切削刃和多个圆形刃。
14.根据权利要求7至权利要求13中任一项所述的切削工具，其中所述第一抗旋转接合表面呈截头凸形抗旋转接合表面的形式。
15.根据权利要求7至权利要求13中任一项所述的切削工具，其中所述第一抗旋转接合表面呈凹形抗旋转接合表面的形式。
16.根据权利要求7至权利要求15中任一项所述的切削工具，其中所述第二抗旋转接合表面呈竖直平坦表面的形式。
17.根据权利要求7至权利要求15中任一项所述的切削工具，其中所述第二抗旋转接合表面呈截头凸形抗旋转接合表面的形式。
18.根据权利要求7至权利要求15中任一项所述的切削工具，其中所述第二抗旋转接合表面呈凹形抗旋转接合表面的形式。
19.一种切削方法，所述方法包括：
将切削刀片安装在刀夹上，所述切削刀片具有圆形正弦切削刃和在所述圆形正弦切削刃下方的外侧壁；以及
将抗旋转接合表面定位成与所述切削刀片的外侧壁接触，以抵抗切削刀片的旋转。
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