CN1201725A - 平面铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平面铣刀,其包含刀柄和该若干镶块刀片。第一镶块的切削刃基本上指向刀柄的轴向,而第二镶块的作用是在工件表面上大致加工出一个平面。每个第二镶块刀片紧靠着固定在垫片上,垫片在厚度方向和宽度方向上要比与相连的镶块刀片小。垫片的厚度决定了相连刀片的切削刃相对于第一镶块刀片的位置。本发明还涉及一种镶块式铣刀刀片以及一种用于检测平面铣刀上装着的镶块刀片的轴向位置的方法。

Description

平面铣刀
本发明涉及一种平面铣刀，该铣刀上包含一个刀柄，该刀柄可以紧固在一个旋转轴的端面上。铣刀上还包含一个组第一和第二镶块刀片，每个刀片上至少有一个切削刀刃，刀片固定在刀柄端面上距旋转轴有一定径向距离的地方并可拆下来。上述切削刃从上述刀柄的端面处伸出从而可以自由接触到工件表面并对它加工。上述各镶块刀片具有一个中央孔，紧固件可以穿过该孔拧入刀柄中。上述各镶块刀片分布在上述刀柄周围。上述第一镶块刀片的切削刃基本上指向轴向而第二镶块刀片的切削刃基本上指向径向。本发明还涉及一种用于铣刀的垫片、一种用于检测一个平面铣刀上的一组镶块刀片的轴向位置的方法以及一种镶块式铣刀刀片。
通过专利US-A-4,470,731可以知道一个平面铣刀上有若干镶块刀片位于铣刀刀体的端面上。现有铣刀的一个缺点是镶块刀片必须借助于三个螺钉手工调节位置，其中两个螺钉用于在调节好的位置上通过摩擦力锁住垫片的位置。这样镶块刀片在调试时或加工中有可能会从调节好的正确位置上移动开。
本发明的一个目的就是提供一种带有容易调节的镶块刀片的平面铣刀。
本发明的另一个目的是提供一种快速且精确的方法用于检测一个平面铣刀上安装的各镶块刀片的轴向位置。
此外，本发明还有一个目的是提供一种镶块式铣刀刀片，该刀片上有4个切削角部被保护着，从而可以换入相邻镶块刀片容纳槽中再一次使用。
根据下面权利要求条款中提出的特性与特征并依据附图，可以使一个平面铣刀、一种方法以及一个镶块刀片达到上述以及其他一些目的。附图包括：
图1A为根据本发明的一个平面铣刀的三维视图。
图1B是根据本发明的一个平面铣刀的局部拆开的三维视图。
图2和图3是图1中所示刀具的局部三维视图。
图4是根据本发明的一个用于该刀具的镶块刀片的三维视图。
图5根据本发明的一个垫片的三维视图。
图1A、1B和图2、3中显示了根据本发明的平面铣刀10，该铣刀10上包含着一个刀柄，或称刀体11，刀柄11安装在一个铣轴上，铣轴未画出。刀柄上有一个边缘部分12以及一个中心孔14。在套筒面15和环形端面13之间的交界处有若干个第一容纳槽16和第二容纳槽17，每个容纳槽分别用于固定镶块刀片18A和18B。可以理解，除了图中显示的以外，该铣刀上还安装着其他槽和镶块刀片。每个第一容纳槽16(图2)上包含着一个位于刀体11中的凹座，并因此形成一个径向支承面19、一个轴向支承面20和一个切向支承面21。径向支承面19用于在铣削过程中传输镶块刀片18A上的径向切销力。轴向支承面20用于传输镶块刀片18A上的轴向切削力。切向支承面21用于传输镶块刀片18A上的径向切削力。每个第二容纳槽17(图3)上包含着一个位于刀体11中的凹座，并因此形成一个径向支承面22、一个轴向支承面23和一个切向支承面24。各支承面22-24的功能与上面所解释的支承面19-21的功能相同。第一、第二容纳槽16和17中容纳的镶块刀片18A和18B彼此之间呈90°夹角。这意味着镶块刀片18A为切向安装，其中心螺孔基本上指向铣刀旋轴线CL，而镶块刀片18B为端部安装其中心螺孔的指向基本上平行于铣刀的旋转轴线。铣刀周边的每个镶块刀片18B定义为第二镶块刀片，而另外的镶块刀片18A则构成第一镶铣刀片。各容纳槽可以均匀地也可以不均匀地分布在刀体外围。每个容纳槽16、17的正前方均开有一个排屑槽27或28。
图4中作为示例的镶块刀片可以由目前市场上供应的某种切削刀具材料制成，而碳化钨即是一种优选材料。该刀片的加工方法优选为磨削。
该平面铣刀上包含的第一镶块刀片18A和第二镶块刀片18B形状相同，均为方形并包含二相互平行的基本上为平面的二侧面50、二相互平行的基本上为平面的第一侧面51、二相互平行的基本上为平面的第二侧面52以及中心开孔53。上述侧面50、51、52之间的交线形成4个切削刀54。切削刀54位于与其相连的侧面50上，并延伸至侧面50与第二侧面之间的过渡区，并且至少部分地延伸至平面或曲面形的第一倒角57上。倒角57被两个基本上为平面的第二倒角55、56夹着，二倒角55、56相对于切削角部的一个等分线B对称分布。在切削时，第一镶块刀片18A的倒角55上的切削刃以及第二镶块刀片18B的倒角56上的切削刃起作用。由于相邻二镶块刀片之间存在工作间隔区，因此需要各镶块刀片彼此之间的位置关系应精确调节，这可以由垫片40实现。各镶块刀片的大小基本上取决于在全部切削刃均被使用时刀具每旋转一周的进刀量。镶块刀片18A和18B完全相同，这样就不会在组装铣刀时引起混乱。当镶块刀片被磨损并应更换时，可以将镶块刀片18A更换到容纳槽17中而把镶块刀片18B更换到容纳槽16中，从而使未使用过的切削刃显露出来。这是因为在每个容纳槽中的镶块刀片上的8个切屑角部中只有4个会被磨损。第一镶块刀片18A的主切削刃沿径向伸出至刚好到第二镶块刀片18B在径向最外端的部分所在位置上。各镶块刀片也可以选用其他形状与尺寸，例如采用矩形和三角形结构。
根据本发明的最佳实施例，每个螺钉30拧紧在一个中空紧固螺钉31中，而螺钉31则拧入容纳槽17中。螺固螺钉31上有一个凸缘，该凸缘压紧在垫片40中的孔41上的台肩上。
螺纹孔25、26的作用是当拧紧螺钉29或30从而安装镶块刀片时，该镶块刀片会被推向容纳槽中的所有支承面。每个镶块刀片18A相对于所加工的工件表面有一个留隙角。该角度一般小于15°，优选7°左右。
根据图5，对于每个端部安装着的镶块刀片18B均配有一个垫片40，该垫片40固定于容纳槽17中。该垫片基本上为多边形，优选为正方形。垫片上有一个中央孔用于容纳紧固螺钉31。垫片40上的最大表面要比镶块刀片18B上相应的表面小一些。垫片40的厚度h应不小于镶块刀片18B的厚度的50％。在组装铣刀时，应该准备好各种厚度的垫片。
垫片厚度的选择方式为：在4mm的基础上以5μm的倍数增加或减少。全部垫片40的厚度差别应在5μm的8-15倍，优选11倍之内。换言之，各垫片的厚度为4mm±X*5μm，其中X为0至7之间的整数。
参考图1B，铣刀10以下述方式组装。第一镶块刀片18A的安装首先是用手将其一个平侧面推入容纳槽16中使之与径向支承面19靠紧同时其他侧面又与二支承面20、21贴紧。之后再将螺钉29插入镶块刀片上的孔中并拧入螺纹孔25。由于该孔的中心轴线距支承面20、21的距离要比距螺孔中心的距离近，因此镶块刀片18A将被迫靠紧径向支承面19和二支承面20、21。
接下来涉及到第二镶块刀片18B的安装。首先是将紧固螺钉31穿过垫片40的中心孔41。通过将该紧固螺钉拧紧，可使垫片贴紧容纳槽17中的轴向支承面23。在拧紧该紧固螺钉时，垫片不会向任何方向偏移而只能与容槽17中的支承面贴紧。垫片40的位置可以使之沿铣刀刀体的径向方向上从套筒面15上伸出来一些。之后，再将镶块刀片推入容纳槽17中并使其一个平侧面与垫片40贴紧而其他侧面则与支承面22和24贴紧。接着将螺钉30插入镶块刀片的孔中并拧入紧固螺钉上的螺纹孔中。由于该孔的中心轴线距支承面22、24的距离比距螺纹孔中心的距离近，因此镶块刀片被迫一方面紧贴垫片40、一方面紧贴支承面22、24。
之后要测量镶块刀片18B(例如以第二倒角55为基准)相对于镶块刀片18A的位置，如果镶块刀片18B比镶块18A低0.04mm左右，则各镶块刀片18B会构成一个平面，这样调节的效果是理想的。已定位的那个镶块刀片18B将要为后面将要调节的各镶块刀片提供一个参考值。如果由于刀柄的加工间隙太大使得某个镶块刀片与参考值相差太大，则可以选择另外合适厚度的垫片。当一个平面铣刀校正后，如果各镶块刀片18A和18B被磨损，则可以将它们互换，这样仍可保证精确的位置。
换言之，此方法包含下述各步骤：一准备一组垫片，每个垫片在厚度与宽度方向上要比与其相连的镶块刀片18B小，从这组厚度差异为大约0.5μm的倍数的垫片中选出厚度为h的垫片，一沿切线方向安装一个第一镶块刀片(18A)，一在端部安装一个已知厚度的垫片，一沿端部方向安装一个第二镶块刀片(18B)并使之贴紧垫片(40)，然后比较它与第一镶块刀片(18A)的位置，一将第二镶块刀片(18B)拧紧并使之牢固地贴紧垫片，而垫片的厚度h则决定了第二镶块刀片相对于第一镶块刀片(18A)的主切削刃位置，一如果第二镶块刀片未在径向达到所需位置，则用一个合适的垫片替换原有垫片，一重复上述各步骤，直到铣刀上装满全部镶块刀片。
本发明并不仅仅局限于上述最佳实施例，在不超出下面权利要求的范围的情况下可以作任意的变化。

Claims (9)

1、平面铣刀，其包含一个刀柄(11)，该刀柄可以固定在一个旋转轴的端面上；还包含一定数量的镶块刀片(18A，18B)，每个镶块刀片上带有至少一个主切削刃和一个副切削刃，每个镶块刀片分别安装在上述刀柄上距铣刀旋转轴线(CL)有一定的径向距离的地方并可以拆卸，上述二切削刃分别沿上述手柄的套筒面(15)和端面(13)伸出，其中，一些装置(29，30)则可通过上述镶块刀片上的中心孔将该镶块刀片固定在上述刀柄中并可以拆卸下来，上述各镶块刀片分布在该刀柄(11)的周围，上述铣刀上的第一镶块刀片(18A)的主切削刃基本上指向刀柄(11)的轴向，而第二镶块刀片(18B)的主切削刃则基本上指向刀柄(11)的径向，这些第二镶块刀片(18B)的作用是在被加工工件上大致产生一个平面，第二镶块刀(18B)有宽度和厚度，其特征在于：每个第二镶块刀片(18B)均固定在一个垫片(40)上，该垫片至少在宽度方向上要小于与其相连的镶块刀片(18B)，并且，可以利用垫片的厚度(h)检测第二镶块刀片的主切削刃相对于第一镶块刀片(18A)在轴向的位置。
2、根据权利要求1的平面铣刀，其上沿周边间隔分布着每个第二镶块刀片(18B)，而且其上的垫片(40)在厚度上要小于与之相连的镶块刀片(18B)，并且其上的垫片的厚度(h)的选择方式为4mm±X*5μm，其中X为0至7之间的整数。
3、根据权利要求1或2的平面铣刀，其上的垫片(40)由一个第一装置(31)固定，该装置(31)拧紧于刀柄上的一个轴向支承面(23)上的一个孔(26)中，上述各轴向支承面大致上平行于端面(13)或略有倾斜。
4、根据权利要求1、2或3的平面铣刀，其上的第一镶块刀片(18A)的主切削刃伸出刚好至第二镶块刀片(18B)的切削刃在径向的最远部分处。
5、根据上述权利要求中任意一个的平面铣刀，其上的第一、第二镶块刀片(18A、18B)相同且均包含二个大致为平面形的互相平行的侧面(50)、二个大致为平面形的互相平行的第一侧面(51)、二个大致为平面的相互平行的第二侧面(52)以及中央孔(53)，其上有4个切削刃(54)位于上述各侧面(50、51、、52)之间的交线处，而且其上的切削刃(54)在侧面(50)和第二侧面(52)之间变化为第一倒角(57)。
6、根据上述权利要求中任意一个的平面铣刀，其上的轴向支承面上有螺纹孔(25，26)，这样，当用一个螺钉(29，30)安装一个镶块刀片时，该镶块刀片会被推向容纳槽中的所有支承面上。
7、用于检测平面铣刀上的镶块刀片的轴向位置的方法，上述平面铣刀上包含一个刀柄(11)，该刀柄(11)可以固定在一个旋转轴的端面上，上述平面铣刀上包含一定数量的镶块刀片(18A，18B)，这些镶块刀片互相间隔着布置，每个镶块刀片上包含至少一个主切削刃和一个副切削刃，每个镶块刀片分别固定在上述刀柄上距铣刀旋转轴线(CL)有一定径向距离的地方，并可以拆卸下来，上述各切削刃从上述刀柄的套筒面(15)的端面(13)处伸出来，其中，一些装置(29，30)可以通过上述镶块刀片上的一个中心孔把上述镶块刀片拧紧在上述刀柄上并可以拆卸下来，上述各镶块刀片沿上述刀柄(11)周围分布，上述铣刀上包含的第一镶块刀片(18A)的主切削刃基本上指向刀柄(11)的轴向，而第二镶块刀片(18B)的主切削刃基本上指向刀柄(11)的径向，上述各第二镶块刀片(18B)将在被加工工件上大致产生一个平面，其特征在于，该检测方法包含以下各步骤：
-准备一组垫片，其中每个垫片在其厚度方向和宽度方向上要比与其相连的镶块刀片(18B)小，从这组厚度差值为5μm的倍数的垫片中选择厚度为h的垫片(40)，
-沿切向安装一个第一镶块刀片(18A)，
-在端部安装一个厚度已知的垫片，
-在端部紧靠该垫片(40)安装一个第二镶块刀片(18B)并与第一镶块刀片(18A)作位置比较，
-将第二个镶块刀片(18B)拧紧在垫片上，垫片的厚度(h)决定了第二个镶块刀片的主切削刃相对于第一个镶块刀片(18A)的位置，
-如果前面所述的轴向位置值与所希望的位置不一致，则更换一个垫片，
-重复上述各步骤直至铣刀上的全部镶块均安装上。
8、用于根据权利要求1的平面铣刀上的镶块式铣刀刀片，包含第一(18A)和第二镶块刀片(18B)，二者完全相同，均为多边形并包含二个大致上为平面的相互平行的侧面(50)、二个大致上为平面的相互平行的第一侧面(51)、二个大致上为平面的相互平行的第二侧面(52)以及一个中心孔(53)，其特征在于，其切削刃(54)在侧面(50)和第二侧面(52)之间至少部分地变化为一个第一倒角(57)，而且，当它安装在铣刀上时，其切削刃的轴向位置是由垫片决定的。
9、根据权利要求8的镶块刀片，其中第一倒角(57)被两个大致为平面的第二倒角(55、56)夹在中间，而两个第二倒角(55、56)的位置对称于切削角部的一个等分线B。
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