CN117794671A - 用于加工的切削嵌件和刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工工件的刀具(100)的切削嵌件(10)。切削嵌件(10)包括夹持部分(12)，该夹持部分包括至少一个设计为通孔的冷却剂通道(34)。此外，切削嵌件(10)包括切削头(14)，切削头(14)具有至少一个切削体(24)，切削体(24)包括主切削刃(26)、与主切削刃(26)相邻的切面(30)、以及断屑几何结构(32)，从切面(30)突出或被引入到切面中并且构造成使被主切削刃(26)提升的屑片断裂。此外，切削嵌件(10)包括悬臂(16)，该悬臂将夹持部分(12)连接到切削头(14)并且具有比夹持部分(12)更小的直径。当沿着切削嵌件(10)的纵向轴线(38)从前侧在平面图中观察时，切削头(14)的包括断屑几何结构(32)的部分至少部分地覆盖冷却剂通道(34)。

Description

用于加工的切削嵌件和刀具

技术领域

本发明涉及一种用于加工工件的刀具的切削嵌件。本发明还涉及一种具有这种切削嵌件的刀具。

背景技术

根据本发明的刀具可以例如是铰孔刀具(reamingtool)。然而，本发明不限于这种铰孔刀具。其中插入有根据本发明的切削嵌件的根据本发明的刀具还可以是不同类型的切削刀具，例如车刀、钻削刀具、铣削刀具等。根据本发明的刀具优选地用在机床(诸如例如CNC加工中心)中。

根据本发明的刀具除了切削嵌件之外还具有用于保持切削嵌件的切削嵌件保持器。优选地，切削嵌件可释放地固定在切削嵌件保持器中，以便能够在磨损的情况下更换它。

使用此类刀具的中心目标是产生可能的最佳断屑，以避免加工期间出现不期望的长屑片。良好的断屑性能不仅可以延长刀具中所使用的切削嵌件的使用寿命，而且还可以对加工工件的表面性质产生积极影响。

为了增加使用寿命并提高工艺可靠性，还需要向加工位置供应足够的冷却剂/润滑剂(为了简单起见，下文称为“冷却剂”)。因此，冷却剂通道通常整合在刀具和/或切削嵌件中。它们旨在确保刀具负载最重的区域在使用过程中随时获得充足的冷却液供应。

具有一体的冷却剂通道的加工刀具的示例在以下文献中公开：DE102007023167A1、DE102010002669A1、DE102010021520A1、DE102010051377A1、DE202004008566U1、EP2146816B1、EP2148757B1和EP2550126B1。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于加工的刀具的切削嵌件以及这样一种其中断屑性能和冷却剂供应得到进一步改善的刀具。

根据本发明，该目的通过一种切削嵌件来实现，该切削嵌件包括：

-夹持部分，所述夹持部分包括至少一个被配置为通孔的冷却剂通道；

-切削头，所述切削头具有至少一个切削构件，该切削构件包括主切削刃、邻接主切削刃的前刀面以及从前刀面突出或引入到前刀面中的断屑几何结构，并且该断屑几何结构被配置为使由主切削刃加工出的屑片断裂；和

-悬臂，所述悬臂将夹持部分连接至切削头，并且所述悬臂的直径小于夹持部分；

其中，当沿着切削嵌件的纵向轴线从前侧在平面图中观察时，切削头的包括断屑几何结构的部分至少部分地覆盖冷却剂通道。

由于设置在所述至少一个切削构件上的几何结构，根据本发明的切削嵌件的断屑特性得到显著改善。此外，以切削头的其上布置有断屑几何结构的部分对冷却剂通道进行的几何覆盖确保了最佳的冷却剂供应。与现有技术的切削嵌件的通常情况相比，这从而确保了冷却剂到达切削嵌件的对于断屑性能起决定性作用的位置。这是因为从冷却剂通道排出的大部分冷却剂因此直接撞击断屑几何结构并且不会像通常的情况那样喷洒到切削嵌件的切削构件之外或横向地越过它。

由于所提到的断屑几何结构对冷却剂通道的几何覆盖(其发生在从前侧的平面图中)，可以接受的是，从冷却剂通道排出的冷却剂射流与切削头的部分碰撞并且从而被切削头部分地重定向。然而，已经发现，与其中冷却剂射流在前部完全自由地(也就是说，不是以重定向的方式)喷射在刀片上方的切削嵌件和刀具相比，本发明的这种设置导致显著改进的屑片形成性质。总而言之，由于根据本发明的切削嵌件的构造，能够实现改进的断屑和更高水平的工艺可靠性。

因此，上述目的得以完全解决。

优选地，切削嵌件以整体(monolithic)方式构造，也就是说，一件式构造(onepiece)，使得夹持部分、切削头和悬臂彼此一体地连接。

这增加了切削嵌件的机械稳定性，这在切削嵌件的尺寸相对较小时是特别有利的。

根据另一改进，当沿着切削嵌件的纵向轴线从前面在平面图中观察时，悬臂优选不覆盖冷却剂通道。

这具有以下优点：从冷却剂通道排出的冷却剂射流从夹持部分排出并且自由地到达切削头，而不与悬臂碰撞或被悬臂改变方向。因此，冷却剂射流保留其大部分动能，直至抵靠布置在切削头上的断屑几何结构的冲击位置。

根据另一改进，断屑几何结构被设置成与主切削刃间隔开，并且前刀面的第一部分被设置成沿着主切削刃在断屑几何结构和主切削刃之间延伸。

由此可以实现正切削角，通过该正切削角可以额外地改进断屑性能。这对于铰孔刀具或通常产生非常薄的屑片的其他切削刀具来说尤其有利。如果没有所提及的正切削角与根据本发明的断屑几何结构的组合，则这样的薄屑片将不会以足够可靠的方式断裂。这会导致切削构件的表面被刮伤，并且因此也导致前刀面被刮伤，由此最终会增加磨损并且会缩短切削嵌件的使用寿命。

根据另一改进，切削构件还包括相对于主切削刃横向定向的辅助切削刃，其中前刀面的第二部分沿着辅助切削刃在断屑几何结构和辅助切削刃之间延伸。

术语“横向地”在此情况下描述两个切削刃以不等于0°的角度的定向。两个切削刃(主切削刃和辅助切削刃)优选地相对于彼此以锐角或直角定向。然而，原则上，相对于彼此成钝角的定向也是可以的。

根据前述的改进，断屑几何结构在主切削刃的方向上和在辅助切削刃的方向上均被前刀面完全包围，这导致了上述优点(正切削角度、改善断屑和由此延长的使用寿命)。

优选地，主切削刃和辅助切削刃两者在每种情况下均以直线的(rectilinear)方式(不弯曲)构造。

根据另一改进，所述悬臂被设置成基本上沿着切削嵌件的纵向轴线延伸，并且使得切削构件从切削头侧向地相对切削头横向地突出。

优选地，悬臂的直径或其横向长度(相对于切削嵌件的纵向轴线横向的长度)被配置为比切削头和夹持部分的相应直径或相应横向长度更薄。

根据另一改进，冷却剂通道被定向成平行于切削嵌件的纵向轴线。

从布置在夹持部分中的冷却剂通道排出的冷却剂射流因此沿着悬臂平行延伸并且在断屑几何结构的区域中平行于切削嵌件的纵向轴线地撞击切削构件。

在冷却剂射流和切削嵌件的各个部件相对于彼此的这种类型的定向的情况下，进一步优选地是夹持部分在其外侧上具有至少一个夹紧面，该夹紧面定向为平行于切削嵌件的纵向轴线。

根据另一改进，断屑几何结构优选为从前刀面突出的凸起几何结构的形式。

在这种情况下，断屑几何结构从前刀面向上突出。由此额外改进了断屑性能。

根据另一改进，优选的是，当沿着切削嵌件的纵向轴线从前面在平面图中观察时，切削头的包括断屑几何结构的部分覆盖冷却剂通道的横截面的至少10％。

如已经提到的，该覆盖使得所述至少一个切削构件(特别是布置在其中的断屑几何结构和前刀面)能够以最佳方式被供给冷却剂/润滑剂。

进一步优选的是，当沿着切削嵌件的纵向轴线从前面在平面图中观察时，切削头的包括断屑几何结构的部分覆盖冷却剂通道的横截面的至少10％，但最多为冷却剂通道的横截面的80％。

如果切削头覆盖冷却剂通道的横截面多于80％，则将不再确保所述至少一个切削构件的充分冷却和润滑，这是因为大部分冷却剂已经预先在另一个位置碰撞切削头。

在另一改进中，冷却剂通道的中心轴线被设置为平行于断屑几何结构的表面部分定向或者与该表面部分位于一个平面中。

这导致冷却剂射流以平行或甚至相切的方式撞击断屑几何结构的上述表面部分。这导致所述至少一个切削构件的最佳冷却和润滑。通过冷却剂射流的这种类型的定向也改善了屑片去除。

根据另一改进，冷却剂通道的横截面是非圆形的。当然，冷却剂通道的横截面也可以被构造成圆化的(圆形)。

由于非圆形构造，例如，由于冷却剂通道横截面的椭圆形或卵形构造，冷却剂射流可以相对于所述至少一个切削构件甚至更好地定向。

根据另一改进，冷却剂通道在冷却剂通道的背离切削头的第一端处的横截面大于在冷却剂通道的面向切削头的第二端处的横截面。根据该实施例，冷却剂通道可以例如以锥形逐渐变细的方式构造。或者，冷却剂通道在其内部可以是具有不同直径的部分的凹孔的形式。

冷却剂通道直径从其第一端到其第二端的减小带来一种喷嘴效应，通过该喷嘴效应可以增加冷却剂通道的排出速度。这对于改善屑片去除也是有利的。

当然，上面已经提到的以及下面将要解释的特征不仅可以在每种情况下阐述的组合中使用，而且可以在其他组合中使用或单独使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

附图中示出了本发明的示例性实施例。在附图中：

图1示出了根据本发明的切削嵌件的示例性实施例的透视图，

图2示出了根据本发明的刀具的示例性实施例的侧视图，该刀具具有根据本发明的切削嵌件和被示意性地以截面方式示出的切削嵌件保持器，

图3示出了图1中根据本发明的切削嵌件的切削头的局部视图；

图4示出了图3所示的切削头的切削构件的详细视图；

图5示出了图1所示切削嵌件的前部平面图；和

图6显示了图5的细节。

具体实施方式

图1以及图3至图6以不同的视图示出了根据本发明的切削嵌件的示例性实施例。切削嵌件整体被以10指示。图2示出了根据本发明的刀具的示例性实施例，该刀具包括切削嵌件和相关联的切削嵌件保持器。该刀具的整体被以100指示。

图1所示的切削嵌件10是用于铰孔刀具的切削嵌件。切削嵌件10具有夹持部分12、切削头14和悬臂16。切削嵌件10被配置成整体式的。因此，其包括一件，其中夹持部分12、切削头14和悬臂16以一体的方式彼此连接。切削头10优选地完全由硬质合金制成。

夹持部分12用于将切削嵌件10夹紧在切削嵌件保持器18中(参见图2)。在这种情况下所示的示例性实施例中，夹持部分以圆柱形方式构造。因此，设置在切削嵌件保持器18中的切削嵌件接收构件20也具有圆柱形横截面。然而，不言自明的是，夹持部分12和切削嵌件接收构件20可以具有任何其他的横截面形状(例如，以矩形、正方形、椭圆形或复杂方式成形)。

设置在切削嵌件保持器18中的切削嵌件接收构件20优选地呈罐状接收构件的形式，切削嵌件10能够从前侧b被引入到其中。可以设置螺钉或其他固定装置，以便将切削嵌件10固定在切削嵌件接收构件20中。在组装状态下，切削嵌件10的夹持部分12优选地沿其外周邻接并且其端部后侧22邻接抵靠切削嵌件接收构件20中的对应邻接面。代替完全邻接，还可以提供抵靠夹持部分12的外周的部分邻接。

切削嵌件保持器18示意性地示出在图2中。切削嵌件保持器18可以是传统的刀具保持器。类似地，切削嵌件保持器18也可以是其中使用切削嵌件10的机床的一部分。例如，在后一种情况下，切削嵌件保持器18是直接整合在机床中的夹紧卡盘。

在本例中示出的示例性实施例中，切削头14具有五个切削构件24，这些切削构件24从切削头14侧向突出。这些切削构件24中的每一个都具有主切削刃26和辅助切削刃28，该辅助切削刃28邻接主切削刃26并相对于主切削刃26横向延伸(参见图3-4)。主切削刃26和辅助切削刃28在本例所示的示例性实施例中呈线性切削刃的形式。主刃26和辅助刃28通过夹紧面30向内邻接，夹紧面30尤其可在图4所示的细节中看到。

在前刀面30上布置有断屑几何结构32，所述断屑几何结构32在实践中也常常被称为屑片引导台阶。

断屑几何结构32被构造成使以主切削刃26加工出的屑片(未示出)断裂。这基本上通过屑片变形来进行。在主切削刃26处加工出的屑片通过断屑几何结构32被重新引导，由此其被更强力地弯曲并由此被迫断裂。

在本例所示的实施例中，断屑几何结构32呈从前刀面30向上突出的凸起几何结构的形式。然而，原则上，也可以将断屑几何结构构造为引入到前刀面30中的凹陷结构。

根据切削嵌件10的使用类型和构造，切削头14还可包括多于或少于五个的这些切削构件24。例如，根据本发明的切削嵌件10的切削头14还可以仅包括一个切削构件24。尤其是当根据本发明的切削嵌件10用在车刀中时基本是这种情况。当然，切削头14在用作车刀切削嵌件时被成形为与本例中所示的示例性实施例中的切削头非常不同。

在本示例性实施例中，根据切削构件24的数量，在夹持部分12中布置有五个冷却剂通道34，其用于将冷却剂供给至切削头14。在每种情况下都从这些冷却剂通道34排出一股冷却剂射流并且冷却剂射流在每种情况下都相对于切削构件24中的一个定向。这些冷却剂射流优选地作为自由射流冲击切削头14，而不被悬臂16转向或重定向。悬臂16(其将夹持部分12连接至切削头14)因此优选地具有比夹持部分12和切削头14更小的直径。悬臂16基本上沿着切削嵌件10的纵向轴线38延伸。

对各个冷却剂通道34的冷却剂供应经由切削嵌件保持部18执行。为此，例如，在切削嵌件保持部18中设置冷却剂通道36，冷却剂通道36对设置在切削嵌件10中的所有冷却剂通道34一起进行供应。然而，替代地，也可以在切削嵌件保持器18中设置多个冷却剂通道36，多个冷却剂通道36对设置在切削嵌件10中的冷却剂通道34单独地进行供应。在这一点上，还应当再次说明的是，在切削头仅具有单个切削构件24的构造的情况下，优选地，在夹持部分12内部也仅设置一个冷却剂通道。

每个冷却剂通道34优选地平行于切削嵌件10的纵向轴线38延伸。每个冷却剂通道34呈延伸穿过夹持部分12的通孔的形式。各个通孔具有在外周完全封闭的轮廓。因此，冷却剂通道34在每种情况下在外周处封闭，使得不能从切削嵌件10的夹持部分12横向排出冷却剂。

下面将更详细地讨论冷却剂通道34相对于切削构件24的布置。这是使用冷却剂通道34或切削头24的示例来进行的。

冷却剂通道34以这样的方式布置，即，在从切削嵌件的前部观察的平面图中，如图5和图6所示，它至少部分地被与其相关联的切削构件24隐藏。在本例中，冷却剂通道34特别地被切削构件24的其上布置有断屑几何结构32的部分隐藏。优选地，切削构件24的包括断屑几何结构32的部分，当沿着切削嵌件10的纵向轴线38从前面作为平面图观察时，覆盖冷却剂通道24的横截面的至少10％，但最大为冷却剂通道34的横截面的80％。从而确保对切削头14的用在加工过程中的部件的最佳冷却和润滑。

切削构件24和布置在其上的断屑几何结构32优选布置为相对于冷却剂通道34径向向外偏移。特别优选的是，冷却剂通道34的中心轴线40定向为与断屑几何结构的表面部分42平行。位于断屑几何结构32上侧的上述表面部分42也可与冷却剂通道34的中心轴线40一起布置在一个平面中。

虽然从冷却剂通道34排出的冷却剂射流的一部分由于上述对冷却剂通道34的覆盖而撞击切削头14的后侧，但是已经发现，冷却剂通道34的这种相对于切削头14的布置确保了最佳的冷却和润滑以及最佳的屑片去除，这是因为冷却剂因此可以以最佳的方式围绕切削头14或其切削构件24流动。

切削嵌件10的各种其他优化是可以的。冷却剂通道34不一定必须构造成圆形横截面。例如，也可以设想卵形或椭圆形横截面，以便尽可能以“平坦的”方式构造冷却剂射流。冷却剂通道34的横截面还可以设置为从其背离切削头14的第一端朝向其面向切削头14的第二端逐渐变细。由此实现了一种类型的喷嘴效应，借助该喷嘴效应，冷却剂在冷却剂通道34内加速。可选地，冷却剂通道34也可以在其内部凹入或呈阶梯状，使得例如邻接所述第一端的第一部分具有较大的直径，并且邻接所述第二端的第二部分具有较小的直径。如已经提到的，根据切削嵌件10的应用，各种其他的改变，特别是切削头14的形状，也是可以的。

Claims (15)

1.一种用于加工工件的刀具(100)的切削嵌件(10)，其中，所述切削嵌件(10)包括：

-夹持部分(12)，所述夹持部分包括至少一个冷却剂通道(34)，所述冷却剂通道被配置为通孔；

-切削头(14)，所述切削头具有至少一个切削构件(24)，所述切削构件(24)包括主切削刃(26)、邻接主切削刃(26)的前刀面(30)以及断屑几何结构(32)，所述断屑几何结构从前刀面(30)突出或者被引入到前刀面中并且被配置为使由主切削刃(26)加工出的屑片断裂；和

-悬臂(16)，所述悬臂将所述夹持部分(12)连接至所述切削头(14)，并且所述悬臂的直径小于所述夹持部分(12)；

其中，当沿着切削嵌件(10)的纵向轴线(38)从前侧在平面图中观察时，所述切削头(14)的包括断屑几何结构(32)的部分至少部分地覆盖所述冷却剂通道(34)。

2.根据权利要求1所述的切削嵌件，其中，所述切削嵌件(10)以整体方式构造，使得所述夹持部分(12)、所述切削头(14)和所述悬臂(16)一体地彼此相连。

3.根据权利要求1或2所述的切削嵌件，其中，当沿着所述切削嵌件(10)的纵向轴线(38)从前侧在平面图中观察时，所述悬臂(16)不覆盖所述冷却剂通道(34)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的切削嵌件，其中，所述断屑几何结构(32)与所述主切削刃(26)间隔开，并且所述前刀面(30)的第一部分沿着主切削刃在断屑几何结构(32)和主切削刃(26)之间延伸。

5.根据权利要求4所述的切削嵌件，其中，所述切削构件(24)还包括相对于所述主切削刃(26)横向定向的辅助切削刃(28)，并且其中，所述前刀面(30)的第二部分沿着所述辅助切削刃(28)在断屑几何结构(32)和辅助切削刃(28)之间延伸。

6.根据权利要求5所述的切削嵌件，其中，所述主切削刃(26)和/或所述辅助切削刃(28)是直线的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的切削嵌件，其中，所述悬臂(16)基本上沿着所述切削嵌件(10)的纵向轴线(38)延伸，并且所述切削构件(24)从所述切削头(14)侧向地相对所述切削头横向地突出。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的切削嵌件，其中，所述冷却剂通道(34)定向为平行于所述切削嵌件(10)的纵向轴线(38)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的切削嵌件，其中，所述断屑几何结构被构造为从所述前刀面(30)突出的凸起几何结构(32)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的切削嵌件，其中，当沿着所述切削嵌件(10)的纵向轴线(38)从前侧在平面图中观察时，所述切削头(14)的包括断屑几何结构(32)的部分覆盖所述冷却剂通道(34)的横截面的至少10％。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的切削嵌件，其中，当沿着所述切削嵌件(10)的纵向轴线(38)从前侧在平面图中观察时，所述切削头(14)的包括断屑几何结构(32)的部分覆盖所述冷却剂通道的横截面的至少10％，但最多覆盖冷却剂通道(34)的横截面的80％。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的切削嵌件，其中，所述冷却剂通道(34)的中心轴线(40)定向为平行于所述断屑几何结构(32)的表面部分(42)，或者与所述表面部分(42)位于一个平面内。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的切削嵌件，其中，所述冷却剂通道(34)的横截面是非圆形的。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的切削嵌件，其中，所述冷却剂通道(34)的在所述冷却剂通道(34)的背离所述切削头(14)的第一端处的横截面比在所述冷却剂通道(34)的面向所述切削头(14)的第二端处的横截面更大。

15.一种用于加工工件的刀具(100)，所述刀具具有根据权利要求1至14中任一项所述的切削嵌件(10)和用于保持所述切削嵌件(10)的切削嵌件保持器(18)。