CN1319691C - 具有用于夹紧螺钉的中心孔的烧结切削刀片 - Google Patents

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Abstract

一种切削刀片，包括烧结粉末形成的体，体上设有一个穿透体的中心孔，中心孔用来容纳夹紧螺钉。中心孔包括一个圆柱形部分。体包括两个从各自的主刀刃向下延伸的侧表面。每个侧表面上形成了一个凹陷，凹陷延伸到体的底面。每个凹陷的长度比中心孔的直径长。优选凹陷的长度是中心孔直径的120%。

Description

具有用于夹紧螺钉的中心孔的烧结切削刀片
技术领域
本发明涉及用在加工金属工件的转动端铣刀中的切削刀片。特别地，本发明涉及由烧结粉末并且具有中心孔以容纳固定件的切削刀片。
背景技术
用于端铣刀中的铣刀刀片一般通过对形成刀具材料的粉末进行压制成型和烧结来制造。由于这种刀片已经显示出在消除不想要的振动的同时还能够减小切削力和减小加工机床所需要的动力提供，通常这种刀片具有正刀刃，正刀刃具有正刀面角。通常想要给工具提供一种具有正轴向角和负径向角的几何形状。在某些情况下，为了得到能够提供最佳切屑传输的螺旋形切屑，可以使用具有正轴向角和0度径向角的组合。切削刀片通常使用中心的锁紧螺钉夹紧，锁紧螺钉穿过刀片的中心孔。
为了能够使刀片在几乎直立的工件中加工90度台肩，已经提出了制造刀片主刀刃使之具有波浪形，如在美国专利6,142,716；6,193,446；和6,196,770中所披露的。
另外，在美国专利No.5,365,805已经提出如果沿着侧表面形成了主刀刃，那么给每个这样的侧表面提供凹陷。凹陷至少将各个侧表面的下部区域分成两个分开一定距离的靠接表面段，当刀片安装到固定件中时，靠接表面与容纳刀片处的支撑表面靠接。该专利强调凹陷的长度可以达到相关侧表面长度的25-35％。这个尺寸导致凹陷的长度小于刀片中心孔的主圆柱形部分的直径。
由于下面的原因这个事实是很重要的。在制造刀片的过程中，粉末被放到大致具有最终刀片形状的容器内，然后对其进行压制和烧结。在压制步骤中，一部分粉末被压紧到一个中心芯上，这个中心芯起到形成刀片中心孔的作用。与其它粉末相比，这部分粉末变得被高度压缩，于是在烧结步骤中，被高度压紧的粉末以较小的程度收缩。这样，刀片的各个侧表面呈现出略微的凸起形状，它们会干扰侧表面与固定件的容纳刀片处的支撑表面形成稳定靠接的能力。
在上面描述的美国专利No.5,365,805所披露的凹陷的情况下，尽管存在凹陷，支撑表面还是会保持一些凸起。另外，在美国专利No.6,142,716的情况下，凹陷不延伸到刀片的底部，从而保持了侧表面的较短高度部分，由于它的凸起，如果和支撑表面接触，就会对实现稳定靠接造成障碍。
发明内容
本发明涉及应用到会形成切屑的加工中的可转位切削刀片。刀片包括一个基本上是平行四边形的体，这个体由烧结的粉末形成。体包括形成两个主刀刃的顶面。在从与顶面垂直的方向观察刀片时每个主刀刃是凸起的。体还包括一个底面，和两个纵向侧表面，侧表面相对于各自的主刀刃向下延伸。体还包括两个在刀片纵向彼此分开的端面。每个端面具有斜角，斜角设在体的一个部分上，这个部分在纵向从体其余部分伸出。在朝向各自的刀片主动切削角的方向每个侧表面的高度逐渐增加使得主动切削角部相对于各自侧表面的相对端升起。侧表面通常是倾斜的，它与顶面呈锐角，与底面呈钝角。每个侧表面的上部包括一个波浪形主间隙表面，这个主间隙表面沿着各自的整个主刀刃以向下倾斜的形式延伸来形成间隙角。一个中心孔从顶面到底面完全穿过体并且包括一个能够容纳夹紧螺钉的螺纹杆的圆柱形部分。中心孔进一步包括一个靠近顶面的扩大部分。每个纵向侧表面的下部区域限定了一个能够和固定件的刀片插入处的支撑表面接合的靠接表面。下部区域包括一个延伸到底面并且在纵向延伸的凹陷，凹陷在纵向的延伸距离至少等于中心孔圆柱形部分直径的120％(优选至少是那个直径的120％)，其中在朝向侧表面的方向观察刀片时，凹陷的延伸在刀片的纵向超过整个圆柱形部分。
本发明还涉及铣削刀具，包括一个固定件和一个上述的可转位切削刀片，其中在朝向侧表面的方向观察刀片时，凹陷的延伸在刀片的纵向超过整个圆柱形部分。
附图说明
通过下面对优选实施例的详细描述并且结合附图，本发明的目的和优点将变得明显，在附图中相同的附图标记赋予相同的元件，在附图中
图1是端铣刀的侧视图，端铣刀设有根据本发明的切削刀片，刀片位于朝向它侧表面观察的位置；
图2是与图1类似的视图，其中刀片位于朝向它顶面观察的位置；
图3是切削刀片的侧视图；
图4是切削刀片的顶视透视图；
图5是沿着端铣刀的纵向剖视图，其中绘出了两个切削刀片；
图6是端铣刀的解释性侧视图，端铣刀具有不止一个切削刀片的周向排；
图7是沿着平行于端铣刀转轴方向的示意性视图，绘出了切削刀片的刀刃对转轴的定向；和
图8是一个绘出了切削刀片布置的示意性视图，它们能够对工件进行切削以在工件中形成90°台肩。
具体实施方式
在图5中绘出了一个端铣刀10，它包括轴9，轴9上设有根据本发明的棱柱形的、伸长的、可转位的刀片13。切削刀片通过直接压制方法制造，在该方法中，硬质合金粉末在压力下被赋予想要的形状，然后在烤炉里以高于1000℃的温度进行烧结。
端铣刀包括一个基本上是圆柱形的体，它的后部(未示出)是圆锥形并且被机床的卡盘或主轴等传动器夹紧，利用传动器，刀具的体能够绕中心轴线A转动。端铣刀的前部有许多在周向以一定距离分开的凹进12，每个凹进都由底支撑表面14、一个或多个从底支撑表面上直立起来的侧支撑表面11a、11b(见图1、2)所限定，凹进12用来在工作位置容纳一个可拆卸地夹紧在这里的可转位刀片13。
每个凹进12的底表面14与转动的纵向轴线A形成一个正轴向角a(见图1)，它的径向角为0或一个正值。这个正轴向角a的大小应该大于0°并且不大于20°，适当的取值范围是5°-15°。正轴向角a能够使切屑很容易地从工件上升起并且被去掉。
优选可转位刀片13利用夹紧螺钉9固定在各个凹进12中，夹紧螺钉9穿过刀片的中心孔15被容纳并且利用螺纹与刀体10配合在一起。每个中心孔15包括一个容纳夹紧螺钉9的螺纹杆的圆柱形部分15a，和一个容纳螺钉头的扩大部分15b。
可转位刀片13基本上形成为一个伸长的平行四边形，它包括顶面16和底面17。在顶面16和底面17之间延伸着两个纵向侧表面18、19和两个端面20、21。每个侧表面18、19与顶面16和底面17相交以形成各自的刀刃24，18′。
侧表面18、19在纵向的延伸(长度)L比端面20、21在横向的延伸大得多。这些侧表面18、19是倾斜的，它们和顶面16呈锐角，和底面17呈钝角，这可以从图3看出。端面20、21形成了在对角线方向相对的角部22、23，它们在轴向从刀片主体的剩下部分伸出，即在平行于长度L的方向伸出。顶面16和各个侧表面18或19的每条相交线形成了一个在纵向上延伸的主刀刃24。
每个端面20、21与顶面16相交形成了在轴向加工斜面时的主动刀刃。
设计每个纵向侧表面18、19使得它们在趋向主动切削角部的过程中宽度W(高度)增加，从而主动切削角部变得位于切削刀片各个升高的部分(见图3)。形成切削刀片使得两个侧表面18、19和两个端面20、21沿着整个刀刃与切削刀片的顶面16呈正间隙角。另外，从侧面看(图3)，切削刀片的纵向侧表面18、19具有波浪形主间隙表面30，这个表面沿着整个主刀刃24延伸，并且从一个端面向另外的端面20具有较大的向下轴向倾斜。
顶面16包括两个平台，每个平台都具有沿着各个纵向侧表面18或19延伸的窄部32a，和沿着各个端面20或21延伸的宽部32b。
当从与顶面垂直的方向观察时，每个主刀刃24都有一个略微凸起的形状(见图2)。通过将主刀刃制造得凸起，在从垂直于轴线的方向观察时(见图6)，刀片13可以相对于固定件的转轴以角度c倾斜，同时保证主动主刀刃的所有部分与转轴保持恒定距离D(见图7)。因此，无须形成那些不能被磨光的刮痕就可以在工件WP上实现真正的90度切削。因此应该理解每个凸起主刀刃24的曲率半径是倾斜角度c的大小和刀具直径的函数。
每个侧表面18或19的下部40限定了一个靠接表面，它与支撑表面11b配合。至少在每个侧表面18、19的下部40形成一个凹陷42，它延伸到底面17。凹陷42具有长度L‘，这个长度比中心孔15的圆柱形部分15a的直径长，优选至少是直径的120％。
对中心孔的圆柱形部分15a和每个凹陷42之间的相对定位要使得当从朝向某一个侧表面的方向观察刀片时(见图3)，各个凹陷42在刀片纵向的延伸超过整个圆柱形部分。这样，由于传统工艺对具有中心孔的刀片进行压制和烧结时所产生的凸起(如前所述)就被完全消除了，只留下两个侧表面的平(平坦)段40a。也就是说，在每个侧表面18、19的靠接表面40上保持没有凸起段。因此，可以保证在凹进12对刀片有稳定地支撑，这是因为平坦段40a与平坦支撑表面11b配合。
在上面的描述中，已经描述了在周向的单排刀片13。但是应该理解如图8所示，多个环形排刀片可以设在铣削刀具10｀上，其中所绘出的在周向的四排刀片13a-13d正在工件WP中切削一个90度台肩。
尽管已经结合优选实施例描述了本发明，应该理解对于那些本领域技术人员来讲，无须偏离在所附权利要求中限定的本发明精神和范围就能够进行没有特别描述出的增加、减少、改进和替换。

Claims (4)

1.应用到会形成切屑的加工中的可转位切削刀片，包括一个平行四边形的体，这个体由烧结的粉末形成，体包括：
形成两个主刀刃的顶面，在从与顶面垂直的方向观察刀片时每个主刀刃是凸起的；
一个底面；
两个纵向侧表面，侧表面相对于各自的主刀刃向下延伸；
两个在刀片纵向彼此分开的端面，每个端面具有斜角，斜角设在体的一个部分上，这个部分在纵向从体的其余部分伸出；
在朝向各自的刀片主动切削角的方向，每个侧表面的高度逐渐增加，使得主动切削角部相对于各自侧表面的相对端升起，侧表面通常是倾斜的，它与顶面呈锐角，与底面呈钝角，每个侧表面的上部包括一个波浪形主间隙表面，这个主间隙表面沿着各自的整个主刀刃以向下倾斜的形式延伸来形成间隙角；
一个中心孔从顶面到底面完全穿过体，并且包括一个能够容纳夹紧螺钉的螺纹杆的圆柱形部分，中心孔进一步包括一个靠近顶面的扩大部分；
每个纵向侧表面的下部区域限定了一个能够和固定件的刀片插入处的支撑表面接合的靠接表面，下部区域包括一个延伸到底面并且在纵向延伸的凹陷，凹陷在纵向延伸的距离比中心孔圆柱形部分的直径长，其中在朝向侧表面的方向观察刀片时，凹陷的延伸在刀片的纵向超过整个圆柱形部分。
2.根据权利要求1的铣削刀具，其中凹陷在纵向延伸的距离至少是圆柱形部分直径的120％。
3.一种铣削刀具包括：
一个转动杆，它形成至少一个容纳刀片的部位，容纳刀片的部位具有一个基底面，一个从基底面直立起来的支撑表面，和形成在基底面的螺纹孔，所述的杆限定了一个在纵向延伸的转轴；
一个安装进容纳刀片部位中的切削刀片，它包括一个平行四边形的体，这个体由烧结的粉末形成，体包括：
形成两个主刀刃的顶面，在从与顶面垂直的方向观察刀片时每个主刀刃是凸起的；
一个底面，位于基底面上；
两个纵向侧表面，侧表面相对于各自的主刀刃向下延伸；
两个在纵向彼此分开的端面，每个端面具有斜角，斜角设在体的一个部分上，这个部分在纵向从体的其余部分伸出；
在朝向各自的刀片主动切削角部的方向，每个侧表面的高度逐渐增加，使得主动切削角部相对于各自侧表面的相对端升起，侧表面通常是倾斜的，它与顶面呈锐角，与底面呈钝角，每个侧表面的上部包括一个波浪形主间隙表面，这个主间隙表面沿着各自的整个主刀刃以向下倾斜的形式延伸来形成间隙角；
一个中心孔从顶面到底面完全穿过体，并且包括一个能够容纳夹紧螺钉的螺纹杆的圆柱形部分，中心孔包括一个靠近顶面的扩大部分；
每个纵向侧表面的下部区域限定了一个能够和支撑表面接合的靠接表面，下部区域包括一个延伸到底面并且在纵向延伸的凹陷，凹陷在纵向延伸的距离比中心孔圆柱形部分的直径长，其中在朝向侧表面的方向观察刀片时，凹陷的延伸在刀片的纵向超过整个圆柱形部分；
一个夹紧螺钉，它穿过中心孔延伸并且通过螺纹配合安装在螺纹孔中。
4.根据权利要求3的铣削刀具，其中凹陷在纵向延伸的距离至少是圆柱形部分直径的120％。
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