CN1382078A - 用于排屑加工刀具的双重负切削刀片 - Google Patents

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Abstract

一种双重负切削刀片(1),具有相对的顶侧和底侧,在其之间延伸着横向的侧面(9),邻近该侧面形成切削刃(12、16)。更准确地说,至少有四个有效的主切削刃(12),分别从一个有效工作的顶角朝附近的第一个无效顶角(11)延伸。单个主切削刃(12)与一副切削刃(16)相配合,以对材料去除之后留下的表面进行面加工。该切削刀片具有八边形形状,其顶侧和底侧具有相同的形状,具有四个间隔开的支撑突起(18),它们位于四个无效顶角(11)附近,且具有位于一公共平面内的平坦的邻接面(19)。邻近主切削刃(12)的单个平台(20)具有凹拱形形状,以便在操作中形成正的切削形状。由于八边形形状,该切削刀片的有效顶角可以做得更坚固。

Description

用于排屑加工刀具的双重负切削刀片
技术领域
本发明涉及一种用于排屑加工刀具的双倍负刃(double negative)切削刀片,这种类型的刀片包含一扁平的、多边形形状的本体,该本体具有形状相同的相对的上侧和下侧,这两侧从贯穿该本体的假想中性面移开,且在这两侧之间延伸着横向的侧面,邻近所述的侧面形成去除材料的主切削刃,主切削刃分别从一顶角区域延伸,且与邻近一平行平台(land)形成的副切削刃相配合,该副切削刃具有对材料去除之后所留下的工件表面进行平面加工的作用。
发明背景
双重负切削刀片和双重正切削刀片具有优点和缺点。普通类型的双重负切削刀片是有益的,因为可以在切削刀片本体的相对两侧附近形成切削刃。这样,与对应类型的双重正切削刀片相比,该切削刀片可以具有双倍数目的切削刃。这意味着在一个切削刀片必须抛弃之前有更大数目的切削刃可以使用。这样降低了用户的购买成本。然而,双重负切削刀片的缺点是它们的切削性能一般。这样总体上降低了加工经济性。另一方面,双重正切削刀片具有良好的切削性能,且能快速有效地加工,但这种切削刀片仅能沿其顶侧形成切削刃。这样限制了可用切削刃的数目。
以前,已经研制出了综合双重负切削刀片和双重正切削刀片的现有优点的切削刀片,且没有上述的缺陷,更准确地说,由于该切削刀片具有双倍负刃的基本形状,同时由于该切削刀片的顶侧和底侧具有邻近切削刃的埋头孔,从而在操作中形成正刃切削形状。然而,此前公知的这种类型的组合切削刀片具有方形或六边形的形状。作为这种组合切削刀片的一个示例,应当提及的是一种由Greenleaf Corporation,GreenleafDrive,Saegertown,PA16433,US销售的商标为TRIGON的可在市场上得到的切削刀片。
然而方形的以及六边形的切削刀片的一个加重的缺点是在每一有效工作的顶角处的顶角都是中等的。因此,在方形切削刀片中,顶角角度为90°,而在TRIGON类型的六边形切削刀片中,该顶角角度更小。这意味着有效的顶角变得相当尖锐,因此,如果在操作中承受相当大的作用力,那么切削刀片的顶角部分就会有断裂的危险。
发明内容
本发明旨在消除上述现有公知的组合切削刀片的不便之处,以及提供一种改进的切削刀片。所以,本发明的主要目的是提供一种切削刀片,该刀片可在坚固的有效顶角附近具有大量的切削刃,且不管是否可以以一种稳固且可靠的方式安装在对应的刀片支座中。虽然根据本发明的切削刀片可以用于各种排屑加工刀具上,比如车刀,但该切削刀片主要用于铣削,尤其是端铣和侧铣刀,而用不考虑为了安装切削刀片而是否使用夹头。在一种特定的形式中,本发明旨在提供一种切削刀片,该刀片针对右侧方向切削或左侧方向切削类型的铣刀而优化,对于这两种加工情况来说其目的是产生最大可行数目的有用的坚固切削刃。在另一种形式中,本发明旨在提供一种切削刀片,该刀片是中性的,即同一个切削刀片可以用于右侧方向切削加工或左侧方向切削加工,以避免需要分别库存并分配两种不同类型的切削刀片。本发明的另一目的是产生一种切削刀片,该刀片可以以一种简单的方式制造,尤其是在模制后从模具分离的能力。另一目的是产生一种切削刀片,该刀片具有一用于固定螺钉的孔,该孔具有相对于切削刀片的尺寸较大的直径,最远的目的是能制造具有许多切削刃的小型切削刀片,这些刀片可以用简单的普通固定螺钉进行固定。
根据本发明,至少由权利要求1的特征部分所限定的特征实现了所述的主要目的。根据本发明的切削刀片的优选实施例在从属权利要求中得到进一步限定。
现有技术的进一步说明
在US3497933、US4954021和US4966500中,给出了切削刀片的不同实施例,它们通常具有八边形的基本形状,即,切削刀片在一面或在另一面上具有八条边。然而,这些已知的切削刀片中没有一个具有体现本发明特征所在的这种类型的任一支撑突起,以及其独特的几何形状,这在随后的权利要求中可以看出。
附图简要说明
图1是示意性示出根据本发明的固定在夹头内的切削刀片的透视图,其中认为该刀片包括在端铣刀(未示出)形式的铣削刀具中;
图2是与根据图1的切削刀片一起的铣削夹头的平面图;
图3是上述夹头和切削刀片的端视图;
图4是所述夹头和切削刀片的侧视图;
图5、6是在方形切削刀片和根据本发明的八边形切削刀片之间的重要区别的示意图;
图7是示出了根据本发明的切削刀片的第一实施例的放大透视图;
图8是根据图7的切削刀片的侧视图;
图9是上述切削刀片的平面图;
图10是仅示出根据图7-9的切削刀片的顶角部分的进一步放大的局部平面图;
图11是示出了仅为用于右侧方向切削加工而优化的切削刀片的另一实施例的对应于图7的透视图;
图12是仅示出根据图11的切削刀片的顶角部分的局部放大平面图;
图13是示出了为用于左向切削加工而优化的切削刀片的透视图;
图14是仅示出根据图13的切削刀片的顶角部分的局部放大平面图;
图15是根据本发明的切削刀片的另一替代实施例的平面图;以及
图16是为对比的目的而示出的根据图9的切削刀片的平面图。
具体实施方式
在详细描述本发明的切削刀片之前,首先参照图1-4,图中示意性示出了切削刀片和夹头之间的配合。在这些附图中,切削刀片示为1,而夹头示为2。在夹头中,形成一支座3,切削刀片通过可在孔中张紧的螺钉(未示出)固定在支座上(没有孔的切削刀片可以以其他的方式固定)。随后,夹头2安装在铣刀的外围凹槽中,例如端铣刀的头部(未示出)。从图1和2可以看出,切削刀片的总共八个顶角中仅一个顶角在操作中起作用,即,相对于夹头朝侧边突出的顶角10。在图3中,示出了扁平的切削刀片1是如何相对于基准平面倾斜的,在图1-4中该基准平面通过两个平行于中心轴线延伸的间隔开的细销6示出,铣削刀具以及切削刀片绕该中心轴线转动。在图3中示出的倾斜角被本领域的技术人员称之为“轴向前角”。相对于沿铣刀盘周边的假想切线,切削刀片实际上以所谓的“径向前角”径向地倾斜,它是负值,以确保间隙。实际上,这些设定角是适中的,可以在5-15°的范围内。
现在参照图7-10,其中详细示出了根据本发明的切削刀片1的第一个所谓的中性实施例。该切削刀片包括一由硬质非磨损材料例如模制和烧结的硬质合金、陶瓷等制成的实心本体。该切削本体具有扁平的、八边形形状以及顶侧7和底侧8。顶侧和底侧的概念相应地仅涉及切削刀片在夹头中的位置。因此,切削刀片的这些相对侧具有相同的形状,所以该切削刀片可以翻转而使任一侧在夹头中朝上。在顶侧和底侧之间,延伸的侧面通常标为9。在图8中可以看到顶侧和底侧7、8从假想的中性平面P移开,该中性平面穿过切削本体的中心延伸。几何中心轴线C垂直于该中性平面P延伸。
由于所述的八边形形状,切削本体1总共包括八个顶角,其中的四个标为10、10’、10”、10,另四个标为11、11’、11”、11。在这些顶角中,首先提到的四个顶角中的每一个在加工操作中都可以是有效地起作用,而另四个顶角总是处于无效状态。每一个顶角都是由邻近的相互以钝角延伸的侧面9形成的。在每一有效顶角处,该钝角标为α,而在无效顶角处的对应钝角标为β(见图9)。
在每一个侧面9附近,在所述的每个侧面与该切削刀片的顶侧和底侧之间形成标为12的两个主切削刃。在有效顶角处相交的两侧面9都转变成平行的平台13,在此之间有一过渡表面14。在示出的示例中,该过渡表面14是平面,在该过渡表面和每个平行的平台之间有一非常窄的径向过渡部分15(所述过渡表面也可以是完全圆弧过渡)。在轴向两端,平行的平台13具有副切削刃16、16’和16”、16形式的较短边缘。这些副切削刃在常规情况下具有对去除材料之后留下的工件表面进行面加工的作用。假如主切削刃12”进行材料去除,那么,副切削刃16将对工件上留下的表面进行面加工,以使该表面光滑。这些副切削刃也可以称为“修光刃”。
在两侧面9在无效顶角11附近彼此相交处,沿标记虚线17可以形成过渡部分。然而,在无效顶角处,侧面也可以经弧形和圆弧过渡表面彼此相交。
所述切削刀片的顶侧和底侧7、8具有相同的形状。这种形状的特征是有四个支撑突起18,它们分别靠近所述的四个无效顶角11-11。所述切削刀片是对称的,从而全部无效顶角(类似于有效顶角)等距离地间隔开。这使支撑突起18也等距离地间隔开。在根据图9的实施例中,所述的单个支撑突起位于每一无效顶角11的正前方(穿过顶角的中心面与该突起的支撑中间平面相交)。每一个支撑突起具有一平坦的邻接面19,对于支撑突起的所有邻接面来说,所述邻接面位于一公共平面内,该公共平面平行于中性面P。在相邻的支撑突起对之间的区域中,一平台20延伸,在有效顶角10和相邻的切削刃处终止。这些平台的特征是它们具有凹拱形形状,以便在操作中保持切削刀片的正切削形状。在示出的优选实施例中,每一平台20大体上连续地即具有平滑表面地从每一有效顶角的区域延伸到两相邻支撑突起处。然而,减小所述弧形平台的尺寸或面积也是可行的,从而使该平台在最接近切削刃的区域具有有限的宽度,随后转变成升高的表面,例如平面。这一升高的平面可有益于无中断地转变成所述支撑突起的相邻邻接面19。
根据本发明的一优选实施例,所述的单个支撑突起18具有朝邻接面19向上/向内倾斜的侧面21。而且,支撑突起是沿朝向切削刀片中心的方向逐渐减小的。这意味着邻接面19也向内逐渐减小。
从图8中可以看出,支撑突起的邻接面19所共有的平面位于与切削刃12、16的距离所述中性面P最远的那些部分相比,距离所述中性面P更远的位置。换句话说,这些突起比切削刃从所述中性面P伸出的稍长点。这使支撑突起可以放到附属的刀片支座例如根据图1-4的夹头中的支座3的平底上。然而,使支撑突起的邻接面处于比切削刃更低的位置也是可行的,这需要刀片支座的底部具有周边凹槽,从而切削刃可以容纳在所述凹槽中,而不接触支撑面。
在图8中还可以看出,单个的主切削刃12与相邻的副切削刃16一起相对于中性面P倾斜。更准确地说,这些切削刃从顶角过渡表面14的区域内最高点朝更接近每一无效顶角11的较低点倾斜。倾斜角在5-15°的范围内是有益的。
在附图中示出的优选实施例中,切削刀片具有中心孔22。在该切削刀片的相对两侧,上述孔右一环形凸出部分23限定,该凸出部分从周围平台20伸出一定距离,且具有平行于中性面P的平坦的邻接面24。在示出的实施例中,该邻接面24位于比支撑突起的邻接面19更低的高度上。然而,邻接面24可用于直接支撑刀片支座的底部,其中该刀片支座是考虑到支撑突起的形状和环形凸出部分以及其间的高度差而形成的,或者支撑以类似方式形成的垫板,其中该垫板在切削刀片的底侧和刀片支座的底部之间形成一个分离的单元。然而,将突起部分的环形邻接面24与支撑突起的邻接面19对齐也是可行的,即位于所述的四个支撑突起的邻接面和环形突起部分的公共平面内。
从几何学的普通原理可知,在八边形内顶角角度之和为1080°。通常,如果附近顶角的角度减小,那么该设定顶角增加,这一规则是正确的。在图9中所示的实施例中,在每一有效的工作顶角10处的顶角α等于110°,因此随之而来的是在无效角11处的顶角等于160°。所述角度是相对于切削刀片的侧面9的。然而,在每一有效顶角处,还有两个平行的平台13。所述平行平台依次以特定的小角度朝相应的侧面9延伸,而形成间隙角λ(见图10)。实际上,间隙角λ可以在0.5-5°的范围内。
在本发明的范围内,可以在相当宽的范围内分别改变上述角度α和β。然而,根据本发明,在110-160°范围内或者更合适的120-150°范围内的角度是优选的。在一种可行的实施例中,该切削刀片可以是规则形状,全部顶角同样大而等于135°。有效顶角的顶角角度可以从该角度值向上以及向下变化。在这种情况下,每一个有效的顶角部分随着其顶角角度的减小而所谓突出量也增加,反之亦然。为了阐明所述突出量的大小,在图5和6中在普通的方形切削刀片和根据本发明的八边形切削刀片之间作一比较。如果根据图5的方形切削刀片设有根据本发明的支撑突起,那么突出量“a”就会较大,因为顶角仅90°,在两个相配合的支撑突起外侧的每一顶角部分将会比较尖锐。在图6中,示出了根据本发明的规则的八边形切削刀片,在有效顶角处的顶角角度等于110°。因为该角度比90°更钝,所以对于给定顶角来说,突出量“b”比根据图5的方形切削刀片更小。
因此,假如所述顶角角度在上述角度范围110-160°之间,那么根据本发明的八边形形状的切削刀片的主要优点是顶角部分距离附近支撑突起的突出量变得适中。所以,在大应力下进行加工的切削刀片应当在有效顶角处形成大的顶角角度。
应当指出的是,所有侧面9是平面,且垂直于中性面。然而,用于更轻作业的切削刀片可以具有稍明显的中心腰部。
根据本发明的切削刀片的作用
当单个切削刀片加工工件时,选择该切削刀片的顶侧和底侧上的一个适当的有效角,然后以图1-4中示出的方式将该切削刀片固定在夹头内而形成铣刀。当切削刀片固定之后,该切削刀片的位置由于夹头和刀片支座的形状而相对于铣刀及其转动轴线自动固定。更准确地说,该切削刀片以一定的轴向前角和一定的径向前角定位。上述角度必须是负的,因为该切削刀片具有双重负刃性形状。否则,邻近主切削刃的侧面将不会从工件自由地离开。假定所述侧7向上翻转,且选择顶角10执行加工操作。在这种情况下,主切削刃12”和副切削刃16”将实现材料的去除加工,同时在上述顶角处的第二副切削刃16作为使加工表面光滑的修光刃。该切削刀片本身以负的径向前角固定,但因为在切削刃12”、16”内的平台20具有凹拱形形状,所以实际上所述的切削刃将以正的切削形状工作,因为这些切削刃“挖空”材料,而不是仅松散地剪切材料。
除了所述有效顶角变得更坚固这一主要优点之外,根据本发明的切削刀片还具有高切削性能的优点,该优点是由于在该切削刀片利用双重负切削刀片的优点的同时在加工操作中具有正的切削形状,以及在同一个切削刀片上制出许多切削刃的可能性。因此,从前述描述中可以看出,根据图7-10,根据本发明的八边形切削刀片总共包括16个主切削刃(无数附属的副切削刃),更准确地说是在一侧上有八个主切削刃,而在另一侧上也有八个主切削刃。这16个主切削刃中仅8个本身可用于同一类型的铣削操作中,即,右侧方向或左侧方向切削,但由于该切削刀片完全对称,所以是中性的,所以其优点是如果需要,同一个切削刀片可以用于两种类型的加工操作。换句话说,不必保持库存左侧方向和右侧方向两种不同类型的切削刀片。根据本发明的切削刀片的特定优点是该切削刀片可以设有中心孔,其直径与该切削刀片的尺寸相比较大,而不会因为这一点使该切削刀片的顶角变弱,且不会使该切削刀片在刀片支座上的支撑变得不可靠。换句话说,如果需要,该切削刀片可以具有最小的尺寸,而无论该刀片是由简单的固定螺钉固定的。
现在参照图11和12,其中示出了仅用于右侧方向铣削加工的切削刀片。在这种情况下,在有效顶角处邻近过渡表面14的两平行平台13a、13b不是平均的厚度,而是楔形渐缩。因此,平行的平台13a指向向下的方向,且在其上边缘邻近该切削刀片的顶侧7转变成副切削刃16a。第二平行平台13b具有向上的尖端,且邻近该切削刀片的底侧8转变成副切削刃16b。在这种情况下,仅有一个有效的主切削刃12a邻近相配合的副切削刃16。应当观察到的是,主切削刃12a从附近的支撑突起18连续地延伸至过渡面14。换句话说,在主切削刃12a的延伸范围内没有副切削刃。
在图13和14中,示出了一个用于左侧方向切削加工的类似实施例。在该示例中,楔形平行平台13a和13b沿相反的方向延伸,即,表面13a的尖端向上指,而表面13b的尖端向下指。在这种情况下,在平行的平台13a附近形成一有效的切削用主切削刃12a,而在顶角的另一侧形成一修光用副切削刃16a。上述副切削刃16a转变成边缘12b,该边缘不形成任何主切削刃。
在图15中,示出了另一实施例,根据该实施例,单个支撑突起18相对于每一个附近的无效顶角11横向偏移。更准确地说,该支撑突起整体主要位于中心平面附近,该中心平面与正相对的无效顶角相交。在该示例中,该切削刀片为用于右侧方向的铣削操作而优化(与图11和12相比)。由于支撑突起18相对于顶角11横向偏移,所以起作用的主切削刃12b具有较大的长度L。实际上,该切削刃长度L可以比上述切削刀片的上述切削刃长度L1(见图16)大50%,其中所述的上述切削刀片具有相对于每一附属的无效顶角居中定位的支撑突起。
应当指出的是,实际上所有切削刃应当以常规方式加强。

Claims (10)

1.一种用于排屑加工刀具的双重负切削刀片,包括扁平的多边形形状的本体(1),该本体具有相同形状的上侧和下侧(7、8),它们从穿过本体的假想中性面(P)移开,且在它们之间延伸着横向侧面(9),邻近所述侧面形成可有效工作的去除材料的主切削刃(12),该切削刃分别从顶角(10)区域延伸,且与副切削刃(16)相配合,该副切削刃在一平行的平台(13)附近形成,以便对在材料去除之后留下的工件表面进行面加工,其特征在于,上述刀片具有八边形形状,以便包括具有钝角顶角的八个顶角(10、11),其中四个顶角(10)是可有效地起作用,且带有至少一个主切削刃(12)和一个配合的副切削刃(16),而另四个顶角(11)是无效的,所述的顶侧和底侧(7、8)分别具有四个间隔开的支撑突起(18),它们位于所述的四个无效顶角(11)附近,且具有位于一公共平面内的平坦的邻接面(19),所述公共平面平行于中性面(P),在所述切削刀片的顶侧以及底侧上的有效顶角和两个附近的支撑突起(18)之间区域内的四个平台(20)都具有凹拱形形状,以在操作中形成正的切削几何形状。
2.如权利要求1所述的切削刀片,其特征在于,在一顶角处彼此相交的两侧面(9)之间的顶角角度(分别为α和β)在110-160°范围内,优选的是120-150°。
3.如权利要求1或2所述的切削刀片,其特征在于,在每一有效顶角(10)处邻近所述的顶侧和底侧(7、8)分别形成两个主切削刃(12),其中一个主切削刃是右侧方向切削的,而第二个是左侧方向切削的,在每一有效顶角(10)的过渡面(14)两侧形成平行的平台(13),这些平台在其轴向相对端具有副切削刃(16),且延伸至侧面(9),而在侧面轴向相对端具有所述的主切削刃(12)。
4.如前述任一权利要求所述的切削刀片,其特征在于,所述的凹拱形平台(20)从每一有效顶角(10)直到邻近的两支撑突起(18)大致连续地延伸,即具有平滑的表面。
5.如前述任一权利要求所述的切削刀片,其特征在于,单个支撑突起(18)具有向上/向内倾斜紧邻其邻接面(19)的侧面(21)。
6.如前述任一权利要求所述的切削刀片,其特征在于,支撑突起(18)和邻接面(19)在朝向切削刀片中心的方向是逐渐变窄的。
7.如前述任一权利要求所述的切削刀片,其特征在于,该切削刀片包含一固定螺钉用的中心孔(22),在所述顶侧和底侧(7、8)上绕着孔(22)形成一环形突起部分(23),该突起部分从平台(20)伸出,且具有平坦的邻接面(24)。
8.如权利要求7所述的切削刀片,其特征在于,环形突起部分(23)上的平坦的邻接面与支撑突起(18)的邻接面(19)位于同一平面内。
9.如前述任一权利要求所述的切削刀片,其特征在于,支撑突起的邻接面(19)所共存的平面离所述中性面(P)的距离,比切削刃(12、16)的位置最远的那些部分离所述中性面(P)的距离更大。
10.如前述任一权利要求所述的切削刀片,其特征在于,所述的四个支撑突起(18)都相对于所述无效顶角(11)横向偏移。
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