CN1154671A - 铣刀用镶装刀片 - Google Patents

Abstract

一旋转刀具组件具有镶片(1)和刀盘，刀盘上有镶片安装槽，槽具有底面和若干侧面，侧面至少有一个凸起(26)，用来与至少带一个凹区(14)的镶片侧面配接。这种安装为镶片提供在刀具上的轴向支承。

Description

铣刀用镶装刀片

本发明的范围

本发明涉及用于切削加工的旋转刀具，特定地说，涉及如用于开槽的圆周与平面联合铣刀及所用的可更换的镶装刀片。

本发明的背景

用于开槽的铣刀组件一般都具有带若干镶装刀片的刀盘，镶片装在刀盘的镶片安装槽内可以拆卸，并沿刀盘圆周作角度分隔布置而具有一对圆周切削刃和副切削刃。镶片通常呈正方形以得到最多的可转位切削刃。

根据具体应用和需要的切削宽度，这种铣刀组件可以有不同的结构。因而，在要求较小的切削宽度时，例如在加工窄而深的槽时，一般采用全侧面平面铣刀，其刀盘为一整体圆盘，镶装刀片槽设置在盘体左侧和右侧，使镶装刀片的圆周切削刃作交错倾斜。但要求较大的切削宽度时，刀具组件可由若干在刀具心轴上作交替同轴叠置的半侧平面型左向和右向定型圆盘铣刀构成。在这种情况下，铣刀的工作范围可通过加大同时操作的圆周切削刃的总长度作必要的扩大。

由于在本发明具体适用的作业中，各镶刀片是以它的圆周切削刃和副切削刃进行切削的，因而受到径向和轴向切削力，刀盘上的镶片安装槽必须在径向和轴向对镶刀片提供充分的支承措施。此外，这种支承措施一般应设计得能保证镶片在镶片槽内有必要的定位精度而使刀具能有最小的径向和轴向跳动。这一点通常是使刀盘的镶片安装槽具有两个互相垂直的侧壁取得的。

图1为普通的全侧面平面铣刀示例，其中，镶片安装槽具有径向和轴向支承侧壁Sr和Sa。图1表明轴向支承侧壁Sa的存在如何严格地限制了铣刀在切削工件Wp时所能取得的最小切削宽度W。如图所示，为取得所要求的支承强度和刚度，侧壁Sa在轴向占有相当大的空间。因此，切削宽度W不仅取决于两镶片1′和1″的切刃长度D，还取决于侧壁Sa的尺寸，这就导致必须使切刃相互重叠。这样，举例来说，为取得最小切削宽度Wmin，镶片1′和1″必须在刀具中作最大的重叠Emax。这显然限制了铣刀所能取得的切削宽度范围。

本发明的目的是提供一种新式的切削镶片和使用这种镶片的新式刀具组件，用以克服或至少减轻上述缺点。

本发明的提要

本发明提供一种镶片，用于有旋转轴线的旋转刀具，镶片大体上为一平截头棱柱体，具有顶面、底面、侧面和由顶面和侧面相交而形成的切刃。

镶片至少有一个适于用作非工作面的侧面，在将镶片装入刀具时，所述侧面至少具有一个对称于侧面长度中心的凹区，凹区的上部大体上配置在靠近所述顶面；

凹区有取向大体上与所述侧面相同的底壁，还有一对侧壁，取向大体上垂直于所述侧面，凹区设计成这样，当镶片装入刀具时至少有一个凹区壁构成镶片的轴向支承部分。

遵照本发明还有一种旋转刀具，具有一旋转轴线的刀盘，刀盘具有至少一个镶片安装槽和至少一个用卡紧装置可装卸地安装在槽中的可换镶片；

所述镶片大体上为一平截头棱柱体，具有镶片顶面、底面和侧面，顶面和侧面之间形成切刃；

所述镶片安装槽具有底面和侧面从而使槽底面支承着镶片底面，而镶片和槽的侧面在其取向大体上与所述旋转轴线同方向的部分上彼此紧靠着而形成镶片的径向支承，在其取向大体上垂直于所述旋转轴线的部分上彼此紧靠而形成镶片的轴向支承；

与所述轴向支承相应的镶片侧面至少具有一个凹区，凹区底壁的取向大体上与所述镶片侧面相同，凹区的侧壁大体上垂直于所述镶片侧面，

其特征是：

成为镶片所述轴向支承的槽侧面具有与所述至少一个凹区配接的至少一个凸起，凸起具有前壁和侧壁而被容纳入所述凹区，因而凹区的至少一个壁压靠在凸起的相应壁上从而得取镶片在刀具内的所述轴向支承。

按照本发明还有一种用于旋转刀具的刀盘，刀盘有一旋转轴线，而且至少有一个镶片安装槽，用来可卸地接纳具有底面和侧面的镶片以便得到镶片的径向和轴向支承，至少有一个受到轴向支承的镶片侧面具有至少一个凹区；

所述镶片安装槽具有一个用来支承镶片底面的底面和至少一个侧面，此侧面用来提供镶片的轴向支承；

槽的所述侧面具有至少一个与至少一个所述凹区配接的凸起，凸起具有前壁和侧壁，至少所述前壁和侧壁之一具有大体上垂直于所述旋转轴线的取向；

凸起用来被接纳在所述凹区内因而使凸起上的大体上垂直于所述轴线的所述壁紧靠凹区相应的壁，从而提供镶片的所述轴向支承。

在本发明的一优选实施例中，旋转刀具为铣刀，特别是一全侧面平面铣刀，刀盘则是圆盘形而且是整体的或者串列的。

遵照本发明的一种实施例，镶片安装槽有一单槽侧面，其定向大体上与刀具旋转轴线相同，所述轴向支承是使镶片凹区的至少一个侧壁支靠在槽的凸起的一相应侧壁上得到的，所述径向支承则是使所述镶片侧面的非凹下部分支靠在槽的侧面的相应的非凸起部分上得到的。

遵照本发明的另一实施例，镶片安装槽具有两个槽侧面，其中之一基本上布置得与刀具旋转轴线同方向而为镶片提供径向支承，而另一侧面则基本上垂直于刀具旋转轴线，并且有所述凸起，凸起的尺寸保证其前壁紧靠所述凹区的底壁而为所述镶片提供轴向支承。

这样，对于一旋转切削刀具，特别是具有按本发明设计的刀盘结构的旋转刀具，位置在镶片非工作侧面的凹下部分的镶片轴向支承不需要或者只需要很少额外空间，因而刀具能达到的最小切削宽度能有效地减小到接近甚至等于镶片切刃长度的值。此外，本发明的设计允许刀具作并列同轴组合而有效地加宽这种刀具的切削宽度范围。

所述镶片的轴向支承最好基本上靠近镶片顶面因而可以得到镶片在刀具的镶片安装槽内更稳定的位置。

本发明的镶片最好是可转位的镶片，具体地说，一般呈正方形，镶片的各侧面至少有一个所述凹区。

这里应该承认，具有凹区侧面的转位镶片本身是已知技术。但，在这些镶片中这种凹区与本发明中的凹区不同，其作用也不同。

这样，如在US5,441,370中公开的镶片内，镶片侧壁稍作下凹以限制侧面上需作后续磨削的面积。其作用就与本发明毫无共同之处。在US4,050,127公开的刀具中，转位镶片具有下凹的侧面，用来接纳刀具卡紧机构上的凸起。刀具并非旋转刀具而是为用于靠模车削而设计，不同于本发明所特定涉及的操作，而用凹凸接合的目的是为了提高镶片定位精度而不是象在本发明中是为了保证镶片在刀具中的轴向支承占用最小的空间。

图的简要说明

为对本发明更好的了解，并表明在实践中如何实现，现对本发明按附图说明如下，附图中：

图1表明在普通全侧面平面铣刀中镶装刀片轴向支承在布置上限制了切削尺寸范围的情况；

图2a、2b分别为本发明镶装刀片的透视图和底视图；

图3a、3b示出按照本发明的两种设于不同类型的铣刀刀盘内而用以装入图2a、2b所示类型镶片的镶片安装槽结构；

图4a、4b、4c、4d为按照图3a所示本发明实施例中全侧面平面铣刀中所用的镶片支承装置的几种不同设计的局部剖面图；

图5为具有图3a所示镶片安装槽的全侧面平面铣刀透视图；

图6为图5所示类型铣刀的示意局部剖面图，示出相互重叠的镶片；

图7a为在按图3b所示的本发明实施例作镶片支承布置的全侧面平面铣刀中作右侧安装的镶片示意局部剖面图；

图7b为图7a所示全侧面平面铣刀的示意局部剖面图，其中示出相互重叠的左侧和右侧镶片；

图8为沿图7a中刀具VIII-VIII线的横剖面图；

图9a示出串联式全侧面平面铣刀，采用图3a镶片支承布置，镶片作重叠式安装；

图9b示出整体设计铣刀，采用图3b镶片支承布置，镶片作无搭接安装而在工件上切出叉形断面；

图10a、10b示出在长槽端铣刀中采用图3a、4a本发明的镶片支承布置的情况；

图10c为普通的长槽端铣刀局部侧视图；

图11为按照本发明镶片另一实施例的底视图。

优选实施例的详细说明

图1示出本发明涉及的一类普通的全侧面平面铣刀。由图可看出，铣刀具有长度为D的镶片1′和1″，镶片装在以交错的方式安装在有旋转轴线X的盘形刀盘2的镶片安装槽内，可以拆卸。如上所述但更详细，图1特别表明槽的两侧壁Sa具有的这度足以保证镶片支承所需的轴向强度和刚度，但限制了刀具所能取得的最小切削宽度，因而限制了铣刀能得到的切削宽度范围。

图2a、2b示出本发明铣刀所用可转位镶片1。可以看出，镶片1为平截头棱柱实体，具有正方顶面5和底面6以及从底面6向上向外延伸到镶片顶面5的侧面7a、7b、8a及8b。镶片1具有中心卡紧孔9，用以通过卡紧装置(未示出)将镶片1装入刀盘。

镶片1具有两对大体上相同的切刃10a，10b与11a，11b，如这里列为参考文件的US5,383,750或同期申请中的以色列专利申请111522所述。切刃是在顶面5的前刀面5′与相应侧面7a、7b、8a或8b的相应后刀面12a、12b、13a或13b(仅示出12a、13a)相交形成的。切刃10a、10b大体上垂直于切刃11a、11b。由于镶片1侧面7a、7b、8a与8b具有相同的结构，以下仅就侧面7a予以说明。

可以看出，侧面7a具有一凹区14，凹区14从镶片1的底面6向靠近切刃10a的后刀面12a延伸而布置在侧面7a长度的中部。凹区14具有大体上平行于侧壁7a的底壁15和大体上垂直于侧壁7a而会合到侧面侧部18与19的侧壁16、17。一般来说，凹区14的底壁15相对于底面6的走向应便于在用粉末加工工艺制造镶片时对镶片加压和推出。

图3a、3b表示用来接纳上述镶片1的槽的两种结构，用于相对于镶片切刃长度具有不同切削宽度的开槽铣刀。

这样，图3a所示镶片安装槽23用于具有切宽等于或稍大于镶片切刃长度的全侧面平面铣刀22。可以看出，槽23在铣刀22的两侧面是敞开的，而其底壁24适于支承镶片1的底面6，取向大体上与刀具旋转轴线X相同的单一侧壁25则用来同时在径向和轴向支承镶片。

为此，槽的侧壁25具有截面形状大体上与镶片1的凹区14截面形状相配的凸起26。凸起26具有凸起前壁27和侧壁28(只能见到一个)，侧壁28基本上垂直于刀具旋转轴线X而汇合槽的侧面25的横向部分29与30。凸起侧壁28的径向高度小于镶片上凹区14的深度而凸起前壁27的轴向宽度基本上等于凹区14的侧壁16和17之间的距离，最好大约是镶片侧面7a的长度之半。凸起26最好设计得具有挠性以便保证凸起26和镶片凹起14之间的接触基本上是紧密的，并使镶片可以以希望的容差来制造。这可通过在凸起26前壁27中央部分加一适当宽度的槽31来得到，如图3a或更清楚如图4b中所示，或者用其他合适的方法。

图3b表示为较大切宽设计的铣刀32的镶片安装槽33，这种槽可以用在半侧和全侧面两种平面铣刀中。镶片安装槽33不同于图3a所示的镶片槽23，差别在于槽33具有两个槽侧面34与35。槽侧面34的布置基本上与刀具的旋转轴线X同向因而取得镶片在径向的支承，而槽侧面35基本上垂直于刀具的旋转轴线X因而使镶片得到轴向支承。

为此目的，槽的侧面35具有凸起36，凸起具有前壁37、侧壁38(只看得到一个)而横截面形状基本与镶片凹区14横截面形状相适配。凸起36的轴向高度超过凹区14的深度而凸起36的径向宽度小于凹区14的长度，因而凸起可自由地纳入凹区14内。

图4a-4d表示根据本发明的镶片1的如图3a所示那一类镶片安装槽的不同实施例。

如图4a示意地所示和图4b中更清楚地所示，槽23的侧面25的凸起26被纳入镶片1的凹区14中而在凸起26的前壁27和凹区14底壁15之间留有间隙G。这样，镶片侧面7a的凹区侧壁16与17紧靠在凸起侧壁28上，因而得到镶片在槽内的轴向支承，而同一镶片侧面7a的侧部18、19则紧靠在槽侧面25的侧部29、30上，因而得到镶片在槽内的径向支承。图4b表示在凸起是挠性时的情况。

支承布置如图4a与4b所示时，镶片1在槽内作完全对称的安装，有三个切刃进行工作，这种全侧面平面铣刀的切削宽度仅取决于镶片切刃长度。但，如果要求稍大一些的宽度，可采用图4c、4d所示的作左、右侧交错安装的镶片。这种布置要求准确度较低。这种全侧面平面铣刀的示例见图5与6。

这样，采用图4a-4d的实施例，镶片在铣刀内的轴向支承和径向支承是由同一镶片侧面提供的，因而在刀具内不占用额外的空间，就可利用镶片的三个工作侧面并由此提高切槽操作的效率，这种情况下这可能是充分有效的。

图7a表示本发明装在图3b一类镶片安装槽内的镶片1。如图7a所示，在此实施例中，在刀具中的镶片的径向支承是由镶片侧面8a的横向部分对靠在镶片槽33的侧面34上提供的。作为镶片的轴向支承，槽侧面35的凸起36被自由地接纳在镶片侧面7a的凹区14内而使凸起的端壁37压靠在凹区底壁15上。这样，在镶片轴向支承具有足够的宽度以满足强度和刚度要求的情况下，轴向支承要求的空间可以显著地减小，因而可使刀具提供的最小刀宽减小一个达到凹区深度的两倍的值。另一方面，当所需切宽已经决定，轴向支承的宽度就能有效地加大，因而提高其强度和刚度。而且，由于在此实施例中镶片侧面在三个彼此相隔相当远的部位与槽侧面接触，可以有效地得到镶片在刀具内的准确定位。但，此实施例仅适用于镶片作左侧和右侧安装的铣刀，如图7b所示。

如图8所示，为使按照本发明的镶片在刀具内具有足够稳定的定位，镶片的轴向支承设计得就在镶片切刃10a附近。具体地说，凸起和凹区14具有的尺寸使从各个镶片安装槽23、33的底部24到凸起和凹区接触的最高区40之间的距离h至少不小于而最好大于镶片高度H之半。虽然图8仅表示图7a所示的铣刀实施例，但，本发明的所有前面描述的实施例最好都具有这种类似结构。

按照本发明图9a表示的镶片可用在两个同轴叠置在刀具刀杆上的左向和右向半侧平面组合开槽铣刀而构成具有切宽约为切刃长度两倍的全侧面平面铣刀。图中可见，镶片R′和L′在图3a所示一类槽内按图4a方式安装。图9b表示另一种铣刀组件有一整体刀盘具有图3b一类的镶片槽，镶片在这种槽中按图7a的方式安装而无任何重叠，这里刀具在加工面上切出叉形轮廓。

应该理解，按照本发明的轴向支承和镶片的设计不仅可有利地用于以上实例所示的开槽铣刀，为了某些其他理由，更可用于要求减小镶片轴向支承占用空间的其他类型铣刀。

这样，图10a与10b表示，例如本发明可具体应用于装在扩展槽端铣刀引导端51的端铣镶片。如图10c所示，这种端铣镶片要求轴向支承，用普通结构的支承53来满足这种要求会使端铣刀的制造十分复杂，会恶化刀具的强度，并在铣削操作时引起排屑上的问题。但，采用本发明镶片50的支承结构就可解决上述问题。

应该提出，根据本发明的镶片和铣刀可以具有优选实施例中所描述和附图所表示不同的一些特点。这样，镶片槽可以接纳两个或多个镶片，沿着刀具轴向连续布置，槽的侧壁上具有相应数量的凸起以便与镶片侧面对应的凹区接合。刀具还能具有若干离刀具旋转轴线不同距离作顺序布置的槽用以扩大刀具在径向的切削尺寸。

为了在预定部位得到镶片的轴向支承，镶片侧面的凹区的底面和侧面可以具有特定的形状区。如图11所示，在镶片侧面上可形成两个横向布置的凹区而不是一个中央位置的凹区。为了对一把铣刀能得到宽广的切宽范围，每个镶片可以装在适当的镶片夹具内，此类具有类似于以上所描述的镶片安装槽。夹具用螺钉或楔固定在刀盘上形状合适的凹区内，轴向位置可以调节，从而得到所需要的槽的宽度。

Claims (21)

1.一种镶装刀片，用于绕一轴线旋转的刀具，镶片基本上为平截头棱柱体，具有顶面、底面、多个侧面以及由顶面和侧面相交形成的诸切刃；

镶片装在刀具中时至少具有一个非工作侧面，所述非工作侧面至少有一个相对于该侧面长度的中心对称的凹区，凹区的上部基本上在所述顶面附近，

凹区有一底壁，取向基本上与所述侧面相同，还有一对侧壁基本上垂直于所述侧面，凹区的结构设计得当镶片装在刀具中时至少一个凹区的壁构成镶片的一个轴向支承部分。

2.按权利要求1的一种镶装刀片，其特征在于，镶片是可转位镶片，镶片的各侧面至少形成有一个所述凹区。

3.按权利要求2的一种镶装刀片，其特征在于，镶片基本上呈正方形并有四个可转位的切刃。

4.一种旋转刀具组件，有旋转轴线的刀盘，刀盘至少有一个镶片安装槽和至少一个用卡紧装置在槽中作可卸安装的可换镶片；

所述镶片大体上为平截头棱柱体，具有镶片顶面、底面和多个侧面，顶面和侧面之间形成切刃；

所述镶片安装槽具有槽底和侧面而使槽底面支承着镶片底面，而镶片和槽的侧面在其取向基本上与所述旋转轴线同方向的部分上彼此紧靠而得到镶片的径向支承，在其取向基本上垂直于所述旋转轴线的诸部分上则得到镶片的轴向支承；

在所述轴向支承相关的镶片侧面至少有一个带底壁的凹区，底壁取向大体上与所述镶片侧面同方向而凹区的侧壁大体上垂直于所述镶片侧面，

其特征在于：

镶片的所述轴向支承中涉及的槽侧面至少具有与所述至少一个凹区配合的至少一个凸起，凸起具有前壁和侧壁，被纳入所述凹区内，而使凹区的至少一个壁紧靠在凸起的相应壁上，从而得到镶片在刀具内的所述轴向支承。

5.按权利要求4的一种旋转刀具组件，其特征在于：镶片安装槽的一个单槽的侧面取向基本上与刀具旋转轴线同向，所述轴向支承是使镶片凹区的至少一个侧壁紧靠在槽的凸起的相应侧壁上取得的，所述径向支承是使所述镶片侧面的非凹下部分紧靠在槽侧面的相应非凸起部分上取得的。

6.按权利要求5所述的旋转刀具组件，其特征在于：所述凸起具有挠性结构。

7.按权利要求4所述旋转刀具组件，其特征在于，所述镶片安装槽具有两个槽侧面，其中之一取向大体上与刀具旋转轴线相同而成为镶片的径向支承，而国一槽侧面大体上垂直于刀具旋转轴线而且包括所述凸起，凸起的尺寸使那里的前壁紧靠所述凹区的底壁，从而提供所述镶片的轴向支承。

8.按权利要求4所述旋转刀具组件，其特征在于：镶片的轴向支承大体上靠近镶片的顶面。

9.按权利要求4所述旋转刀具组件，适用于全侧面平面铣削操作。

10.按权利要求9所述旋转刀具组件，其特征在于：刀盘呈圆盘形而且是整体的刀盘。

11.按权利要求9所述旋转刀具组件，其特征在于：刀盘呈圆盘形而且是串联的刀盘。

12.按权利要求4所述旋转刀具组件，其特征在于：所述刀具为端铣刀而所述镶片为装在端铣刀引导端的端面镶片。

13.一种用于旋转刀具的刀盘，刀盘具有一旋转轴线，而且至少具有一个镶片安装槽，用来可卸地接纳具有底面和侧面的镶片，方式上便于得到镶片在径向和轴向的支承，至少在轴向受到支承的镶片的侧面具有至少一个凹区；

所述槽有一个用来支承镶片底面的槽底面和至少一个用来得到镶片轴向支承的侧面；

槽的所述侧面至少具有一个与所述至少一个凹区配接的凸起，凸起具有前壁和侧壁，至少所述前壁和侧壁之一具有大体上垂直于所述旋转轴线的取向；

凸起适于纳入所述凹区内因而使方向上大体垂直于所述轴线的所述壁紧靠在凹区的相应壁，从而取得镶片的所述轴向支承。

14.按权利要求13的刀盘，其特征在于：镶片安装槽具有一单一侧面，取向大体上与刀具旋转轴线相同，至少一个凸起的所述侧壁提供镶片在轴向的所述支承。

15.按权利要求14的刀盘，其特征在于：所述凸起具有挠性结构。

16.按权利要求13的刀盘，其特征在于：所述镶片安装槽具有两个槽侧面，其中之一取向大体上与刀具旋转轴线相同而提供镶片的径向支承，而另一槽侧面大体上垂直于刀具旋转轴线而且有所述凸起，凸起的所述前壁提供镶片在刀盘上的所述轴向支承。

17.按权利要求13的刀盘，其特征在于：所述凸起的高度足以使镶片的所述轴向支承大体上靠近镶片的顶面。

18.按权利要求13的刀盘，其特征在于：所述刀具为全侧面平面铣刀组件。

19.按权利要求18的刀盘，其特征在于刀盘呈圆盘形而且是整体刀盘。

20.按权利要求18的刀盘，其特征在于刀盘呈圆盘形而且是串联刀盘。

21.按权利要求13的刀盘，其特征在于所述刀具为端铣刀而所述镶片安装槽是在端铣刀引导端的端面槽。

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