CN1265922C - 用于大切削量车削的切削刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于大切削量车削加工的切削刀片(1)，它具有顶面(2)、底面(3)以及位于顶面(2)和前表面(4)之间的切削刃(6)。其特征在于：除了具有位于切削刃(6)后面的断屑器(9)的较厚的前部(20)之外，本发明的切削刀片还包括一比前部(20)更薄的后部(21)，所述后部(21)向后方逐渐变细，在后部(21)的顶面上开有用于夹具装置的凹入部分(22)，以便将切削刀片固定在匹配刀座上。

Description

用于大切削量车削的切削刀片
技术领域
本发明涉及一种用于大切削量车削加工(heavy turning)的切削刀片，该刀片具有顶面、底面以及位于所述顶面和前表面之间的刀刃，除了包括具有位于上述刀刃后方的断屑器(chip breaker)的比较厚的前部之外，该切削刀片还包括一比所述前部薄的后部。
背景技术
与普通车削加工相比，通常利用下述事实区分大切削量车削，即所涉及的所有主要参数都被增大很多，例如更大的切削力、更大的切屑厚度、更大和更重的工件、产生更多的热量等等。在普通车削加工期间，走刀速度大约是0.05～0.8毫米/转，而在大切削量车削加工中，走刀速度大约是1～40毫米/转，同时切削深度可以在0.2～6毫米范围内变化。对于所涉及的工件，例如粗糙的轴来说，重量超过1吨或具有更大重量并不稀罕。在这些情况下，不仅车削刀片，而且用于切削刀片的箱(cassettes)及刀架(carriers)也必须具有很高精度。
用于大切削量车削加工的切削刀片在多个不同的实施例中是公知的。通用示例中的切削刀片的特征在于：相对于深度或长度(在刀刃和切削刀片底面之间延伸的前表面的高度稍微比切削刀片的长度小，所述长度是指前表面和后端面之间的距离)，切削刀片具有更大的厚度。从刀刃向后延伸着一个偏斜地向下/向后倾斜的表面，在该表面上形成一笔直的断屑器的肩部。所述倾斜顶面的末端为一基本上平行于前表面的定界表面，该定界表面在底部又变换成一在更短后部上的向后/向上倾斜的表面，在该更短后部上，形成一中央向后的孔，一销插入该孔内，所述销用作固定切削刀片并抵消切削刀片的横向运动。一夹具装置可以压靠在切削刀片后端部分的向后/向上倾斜的表面上，通过此种方式，利用后端表面，切削刀片被夹持地保持与箱的邻接表面接触，切削刀片可以被装配在所述箱内，同时切削刀片的底面被压靠在箱的底面上。然而这种公知的用于大切削量车削的切削刀片具有下述缺点，即由于切削刀片横向稳定性是一般的，所以它仅适合于加工槽，而不适合于纵向车削。因此，切削刀片纵向的扰动仅由上述销承担，由于技术和尺寸上的原因，所述销相对较弱。所述切削刀片的另一个缺点是，它要求大量的成本高昂的研磨加工。不仅从切削刃偏斜地向下/向后倾斜的顶面，而且前表面和底面也必须采用多个步骤进行精确的研磨。另一个缺点是，由于切削刀片的顶面相对于夹具来说向下/向后倾斜，用于切削刀片的夹具装置承受由抵达的热切屑所引起的较大的应力。此外，当切屑从工件上被切削刃切削下之后，公知的切削刀片难以减小该切屑的宽度。这在某种程度上使得来自被加工的槽的切屑更难以被排出。
发明内容
本发明的目的是克服上述公知的用于大切削量车削加工的切削刀片的缺点，提供一种改进的用于大切削量车削的切削刀片。因此，本发明的主要目的是提供一种用于大切削量车削的切削刀片，其可以用稳定及可靠的方式被固定，不仅能被用于全面进刀法操作，而且也适用于纵向车削，在纵向车削期间，切削刀片承受极大的横向力。本发明的另一个目的是提供一种用于大切削量车削加工的切削刀片，它可以通过例如硬质合金粉末的直接压制而制造，并减少了研磨操作的数量。本发明的另一个目的是提供一种用于大切削量车削加工的切削刀片，它具有良好的切屑断裂功能，能够保护夹具装置免受热切屑的副作用，从而延长夹具装置的使用寿命。根据一个特殊的实施例，本发明还提供了一种用于大切削量车削加工的切削刀片，它能很快地和有效地降低被分离的切屑的宽度，以便促进切屑的排出。
根据本发明，提供了这样一种用于大切削量车削加工的切削刀片来实现本发明的主要目的，其中所述用于大切削量车削加工的切削刀片具有顶面、底面以及位于顶面和前表面之间的切削刃，除了包括具有位于切削刃后面的断屑器的较厚的前部之外，所述切削刀片还包括一比前部更薄的后部，其特征在于：所述切削刀片的后部向后逐渐变细，并由两个彼此之间夹角为锐角的侧面所限定，在所述后部的顶面上开有一个用于夹具装置的凹入部分，以便将切削刀片固定在匹配刀座中。
根据本发明的一个实施例，所述凹入部分具有旋转对称的基本形状并且其终端为底部，所述凹入部分的深度小于后部厚度的70％。
优选地，所述后部的两个侧面之间的夹角为30～80°。
优选地，所述渐细后部的长度，即后端表面和过渡表面之间的距离，比所述前部的长度，即过渡表面和切削刀片的前表面之间的距离大。
优选地，用于夹具装置的凹入部分位于所述后部的前部区域。
优选地，所述断屑器包括一远离所述切削刃的脊，所述脊相对于所述切削刀片的底面比所述切削刃相对于所述切削刀片的底面要高，在所述脊的后面，一向下和向后倾斜的表面构成位于前部和后部之间的过渡表面。
进一步优选地，具有弓形基本形状的中央埋头孔被形成在断屑器的脊上，所述埋头孔用于使来自切削刃的切屑具有弓形截面，从而减小切屑的宽度。
进一步优选地，沿所述切削刃的方向偏斜地向前/向下倾斜的滑动表面从脊向前延伸，所述脊上的弓形的中央埋头孔也通过这个滑动表面而向前延伸。
进一步优选地，具有弓形基本形状的中央埋头孔被形成在切削刃上。
附图说明
图1是一个从上方和前方斜视的符合本发明的切削刀片的透视图；
图2是一个从图1所示切削刀片上方看到的平面视图；
图3是一个通过同一个切削刀片的纵向断面图；
图4是一个断面图，显示出利用夹具而被安装在箱上的切削刀片；
图5是一个从图4所示切削刀片、箱和夹具上方所看到的平面视图；
图6是一个显示本发明另一个实施例的切削刀片的透视图。
具体实施方式
在图1～3中，显示了符合本发明第一实施例的切削刀片1。在顶部，所述切削刀片由顶面2所确定，它与底面3相对。前表面4在顶面2和底面3之间延伸并与后端表面5相背。在前表面4和顶面2之间的区域内，形成切削刃6，所述切削刃6以通常的方式包括位于前表面4和平面加固表面6’之间的锐边。在前表面4两端，前表面4过渡到两个横向侧表面7，更准确地说，经由带圆角的过渡表面8。所述两个横向侧表面7之间的距离确定了切削刀片1的宽度B，而前表面4和后端表面5之间的距离确定了切削刀片的深度或长度L。在切削刃6后面的区域中，在切削刀片1的顶面上形成断屑器9。
在生产实践中，符合本发明的切削刀片可以用硬质合金粉末直接压制而制成，仅需要对底面3进行研磨。
在更详细地介绍本发明的切削刀片的特征之前，首先参考图4和图5，它们显示了将切削刀片1安装在箱或夹具10上，采用适当方式将所述夹具10可拆卸地连接到一更大的刀架(未示)上(例如加强板)。在所述箱上，形成一用于接收切削刀片1的座11(本领域技术人员也将其称为刀座)，该座11由平面底表面12以及两个倾斜的侧表面13所确定。可以利用夹子14将所述切削刀片固定在所述座上，在所述夹子前端具有一凸缘15。利用在夹子14后端的螺钉16，将夹子14紧固。通常，夹子和螺钉被如此形成，即在拧紧螺钉时，凸缘15相对于座11向前/向后移动。在座11的底表面12和切削刀片1之间有利地设置一垫片17，与切削刀片相同，该垫片也由硬质合金组成。通过将埋头螺钉18拧入底表面12上的螺纹孔19内而固定垫片17。
现在再次参考图1～3。
符合本发明的切削刀片的特征是相同的，除了其上形成有断屑器9的较厚的前部20之外，还包括一比所述前部20薄的后部21，所述后部21沿向后的方向逐渐变细，在后部21的顶面23上形成一用于容置夹子14的凸缘15的凹入部分22。在该示例中，后部21的逐渐变细的形状由两个平面侧表面24确定，这两个侧表面之间的夹角是锐角α°。在所示示例中，α°大约是60°，并可在上下范围内变化。然而，α应该在30～80°范围内，最好是45～70°之间。在后端，侧面24过渡到后端表面5，在该示例中，后端表面由一个平面组成，该平面平行于切削刃6并沿垂直于底面3的方向延伸。在前端，侧面24过渡到上述横向侧平面7，更准确地说通过拐角边25。通过向后/向下倾斜的表面26，较厚前部20过渡到薄后部21，在倾斜表面26和后部的顶面23之间形成一光滑的圆形过渡面27。在该示例中，前部20的长度也就是从切削刃6到倾斜表面26之间的距离L1比后部21的长度也就是表面26与端面5之间的距离L2小。从图2中可以清楚地看到，拐角边25位于表面26前方的区域内。换句话说，前部20的后部采用与后部21相同的方式逐渐变细。
前部20的厚度也就是切削刃6与底面3之间的距离T1明显比后部21的厚度T2大。在实践中，厚度T1比T2大20～40％。
通过在位于切削刀片的底面3上方的底部28内镟端面，用于夹子凸缘15的凹入部分22在切削刀片上仅仅向上敞开。采用这种方式，将可观数量的材料保持在凹入部分下方的区域内。这可在一定程度上确保切削刀片具有最大强度并不易断裂。虽然如果所述凹入部分的深度是深度T2的70％也是允许的，但是最好所述凹入部分的深度不超过深度T2的50％。换句话说，应该指出的是，凹入部分22距切削刀片的后端表面5的距离较大。更准确地说，凹入部分位于邻近倾斜过渡表面26的圆形表面27附近。凹入部分22最好具有回转对称的基本形状，通过具有一定锥度，凹入部分沿向上方向变宽，该凹入部分位于两个倾斜侧面24之间的中心部位。还应该指出的是，后部21的顶面23最好是平面，但不一定必须是平面。
在如图所示的典型示例中，切削刀片的宽度B是40毫米，长度L是31.5毫米，前部的长度L1大约是12.5毫米，即大约是总长度L的40％。此外前部的厚度T1是12.7毫米，而后部21的厚度T2是9.5毫米。因此虽然前部比后部21短和厚，但是，前部也具有较大的长度L1(实际上通常为10～15毫米)。这意味着设计人为了多种目的可以拥有更大的自由度，以形成具有高效断屑几何形状的切削刀片。在图示最佳实施例中，形成具有一最高脊29的断屑器9，所述脊29具有最大的距切削刃6的距离，更准确地说，所述脊29被形成在紧邻倾斜过渡表面26的位置。所述脊29与前边26之间的高度差在图3中用N表示，根据切削刀片的其它尺寸(取决于切削刀片的应用领域)，N可能变化较大，但是应在0.3～3.0毫米范围内变化。从所述脊29向前，滑动表面30向前/向下倾斜延伸，并在前方在切削刃6的正后面过渡成横截面为弓形的凹槽31。从工件上被切削刃6加工出的切屑首先通过横截面为弓形的凹槽31，然后通过倾斜的滑动表面30，以便最终从位置最高的脊29所在区域离开切削刀片。
在所示最佳实施例中，在脊29上形成一中央埋头孔32，所述埋头孔具有一凹弓形的基本形状，该埋头孔在向前方向变成一弓形过渡表面33、34，后表面33以一个较平缓角度向前/向下倾斜，同时第二表面34以一个更陡的角度向前/向下倾斜并过渡成平面35，所述表面35构成槽31的中央间断(interruptions)，并相对于凹槽31的底面沉下。由于如下事实，即这些中央分布的表面32、33、34和35在脊29、表面30和31上分别形成中央设置的中断，与切屑两边部分相比，切屑的中央部位移动速度更快。这意味着将形成横截面为弯曲形状的切屑。用此方式，与由切削刀片的宽度B所确定的切屑正常宽度相比，切屑的宽度被减小，因此来自切削刀片所加工的沟槽的切屑的排出达到最高程度。应该指出的是，在符合图1～3的实施例中的切削刃6是笔直的，也就是切削刃在相反端之间完整地延伸。
切削刀片的两个相反侧面7不仅在向后方向具有用图2中角β°表示的间隙(clearance)，在朝向切削刀片底面的向下方向也具有间隙。虽然所述间隙角可以根据切削刀片的应用领域而变化，但是其大小至少是大约3°。
在图1～3所示具体实施例中，由于前表面4沿基本上垂直于底面3的方向延伸，所以切削刀片具有中性的切削几何形状(neutralcutting geometry)。但是从图中的夹角ε°中可以看到，切削刀片也可以具有一至少稍微正的切削几何形状。对于切削刀片的底面3来说，应该指出的是，其最好采用一种面对地面的表面(face-groundsurface)，该表面形成切削刀片在其它方面的基准面。然而可以代替整个一个表面，使用三个三角形分布的支柱或三角形形状的支架以及围绕一中央凹入部分的面对地面的表面。然而重要的是切削刀片的底面可以与平面支承表面紧密接触，例如图4所示的垫板17的顶面。
图6显示了符合本发明另一个实施例的切削刀片。在这个实施例中，不仅断屑器9而且切削刃6均被具有弓形基本形状的中央埋头孔36所中断。采用这种方式，利用切削刃的弓形部分36，产生横截面是弯曲的切屑。这在某种程度上能够更有效地减小切屑的宽度。
符合本发明的用于大切削量车削加工的切削刀片的基本优点是，由锥形形状引起的切削刀片的相当长的后部可以采用截然不同的和可靠的方式被固定在具有相同形状的附属刀座上。由于这一事实，即在拧紧螺钉时，夹具沿向后方向拉切削刀片，在切削刀片的底面被紧密地压靠在刀座的底面上或当使用垫板时被压靠在垫板上时，切削刀片的倾斜侧面将以很大的力压靠和楔入在楔形倾斜侧面之间。另外，由于切削刀片的后部明显比具有断屑器的前部薄，切屑受断屑器作用而远离夹具，所以夹具将被设置在位于断屑器后面和下方的更受保护的位置。由于切削刀片被稳定和可靠地固定在附属刀座上，切削刀片将不仅可被更可靠地用于开槽操作，而且可以用于纵向车削，这是因为切削刀片可以承受更大的横向力。此外在所述最佳实施例中，切削刀片具有下述优点，即切屑的宽度可以被快速和有效地减小，因此来自深槽的切屑的清除也易于达到最大程度。由于坚固材料部分被固定在凹槽下方的区域中，利用结合进入相对浅凹槽中的夹具凸缘而固定切削刀片的事实使得所制造的切削刀片与利用孔和开口被固定的切削刀片相比具有更大的强度和更长的寿命。此外，通过形成凹槽，从而它锥形向上地变宽，同时断屑器的所有表面向上暴露，可以采用更先进的方式，通过对硬质合金粉末直接冲压而制成切削刀片。因此仅仅需要对切削刀片底面进行简单的研磨加工。
本发明不仅仅限制于上述如附图所示的实施例。可以在相当宽的范围内对切屑断裂的几何形状进行改变。而且，切削刀片后部的渐细形状可以以另一种方式确定，而不仅仅是由两个平面侧表面所确定，虽然在实践中优选平面表面。同时，设置在切削刀片后部的顶面的用于夹具凸缘的凹入部分的形状可以不同于如图所示的回转对称的形状。切削刀片的后部也不需要终止于一个平面表面。因此，切削刀片的后部例如可以由一个曲面所限定。

Claims (9)

1、一种用于大切削量车削加工的切削刀片，具有顶面(2)、底面(3)以及位于顶面和前表面(4)之间的切削刃(6)，除了包括具有位于切削刃(6)后面的断屑器(9)的较厚的前部(20)之外，所述切削刀片还包括一比前部(20)更薄的后部(21)，其特征在于：所述切削刀片的后部(21)向后逐渐变细，并由两个彼此之间夹角为锐角(α°)的侧面(24)所限定，在所述后部(21)的顶面(23)上开有一个用于夹具装置(14)的凹入部分(22)，以便将切削刀片固定在匹配刀座中。
2、根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述凹入部分(22)具有旋转对称的基本形状并且其终端为底部(28)，所述凹入部分(22)的深度小于后部(21)厚度(T2)的70％。
3、根据权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于：所述后部(21)的两个侧面(24)之间的夹角(α°)为30～80°。
4、根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述渐细后部(21)的长度，即后端表面(5)和过渡表面(26)之间的距离，比所述前部(20)的长度，即过渡表面(26)和切削刀片的前表面(4)之间的距离大。
5、根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：用于夹具装置的凹入部分(22)位于所述后部(21)的前部区域。
6、根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述断屑器(9)包括一远离所述切削刃(6)的脊(29)，所述脊相对于所述切削刀片的底面(3)比所述切削刃(6)相对于所述切削刀片的底面(3)要高，在所述脊(29)的后面，一向下和向后倾斜的表面(26)构成位于前部(20)和后部(21)之间的过渡表面。
7、根据权利要求6所述的切削刀片，其特征在于：具有弓形基本形状的中央埋头孔(32)被形成在断屑器的脊(29)上，所述埋头孔(32)用于使来自切削刃(6)的切屑具有弓形截面，从而减小切屑的宽度。
8、根据权利要求7所述的切削刀片，其特征在于：沿所述切削刃(6)的方向偏斜地向前/向下倾斜的滑动表面(30)从脊(29)向前延伸，所述脊(29)上的弓形的中央埋头孔(32)也通过这个滑动表面而向前延伸。
9、根据上述权利要求7或8所述的切削刀片，其特征在于：具有弓形基本形状的中央埋头孔(36)被形成在切削刃(6)上。
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