CN1509834A - 带有切屑控制的铣刀刀片和采用该刀片的铣刀 - Google Patents

Abstract

一种铣刀刀片，具有一个由抗磨损的材料制造的多边形的本体，所述本体包括一个顶表面和一个槽，该槽具有一个中轴线，并且沿着刀片的一个侧面的整个长度延伸，刀片具有一个中轴线，并且该组槽是渐细的，使得槽的宽度沿着刀片的侧面连续增加。一个面铣刀，具有一个用于在供给方向上前进的轴向定位表面，采用这样一个切削刀片，使得刀片的一个角部离轴向定位表面最远，而与面对进给方向的切刃相关的槽的宽端邻近该角部。

Description

带有切屑控制的铣刀刀片和采用该刀片的铣刀

技术领域

本发明涉及一种铣刀刀片，并且特别是涉及带有用于金属加工操作的切屑控制特征的铣刀刀片，以及涉及采用该刀片的铣刀。

背景技术

金属加工操作的效率直接受铣刀刀片的切刃上的力以及其温度的影响，以及受切削操作期间从工件上去除的卷曲部分或者切屑的产生和形成的影响。切屑可以用于从工件以及从切削工具上带走切削操作期间产生的热量，从而防止过热的累积，其会损伤切削工具。但是，对于这样的切屑具有最佳的尺寸，较长的切屑可以带有更多的热量，如果切屑太长，则可能弯曲回来到其自身上，并且变成卷曲的或者它可能弯曲回来并且损坏工件。因此需要产生如下的切屑，从切削工具上有效地去除热量，但是不损伤切削工具或者工件，并且减小切刃上的力和切刃温度。

典型的是，一个切削刀片安装在铣刀内，使得刀片离其刀具的轴向定位表面最远的角部是接合工件的第一部分。结果是，刀片的角部受到很大的力和温度，导致过早退化。这样的退化的一个征兆是在工件上产生毛刺。这可能不影响完成的工件的功能，在多数场合，完成的工件应当没有毛刺。这对于传动系中使用的部件是特别重要的。如果毛刺从部件上脱落，则润滑系统可能被毛刺阻塞并且可能出故障。另外，毛刺可能损坏传动系中的轴承。另外，在工件的热处理期间，由于接近加热线圈和工件，工件上延伸出来的毛刺可能引起感应硬化设备电短路。

因此本发明的进一步的目的是提供一种切削刀片的几何形状，用于将切削刀片上的切刃退化最小化，减少工件上出现毛刺。

发明概述

本发明涉及一种铣刀刀片，包括一个多边形的本体，由抗磨损的材料制造，其中所述本体包括一个顶表面和一个与顶表面相对的底表面，在顶表面与底表面之间是一个具有侧面和角部的周壁，所述周壁与所述顶表面相交形成一个切刃。所述顶表面包括一个槽，该槽具有一个中轴线，并且沿着一个侧面的整个长度延伸。槽是渐细的，使得槽的宽度沿着刀片的侧面连续增加。

本发明还涉及一种面铣刀，适于靠在一个工件上，沿着铣刀组件的中心线在进给方向上前进，其中该组件包括一个铣刀本体和一个刚刚描述的铣刀刀片，该刀片被定位在铣刀中，使得突出到离铣刀的轴向定位表面的最远的刀片的角部处的槽最宽。

附图说明

通过下面对照附图进行的详细的描述，本发明的确切特性会更清楚。其中：

图1是一个透视图，表示根据本发明的刀片，其安装在一个面铣刀本体中；

图2是根据本发明的一个实施例的刀片的顶视图；

图3是图2所示刀片的侧视图；

图4是图2中的线“4-4”的剖视图；

图5是图2中的线“5-5”的剖视图；

图6是透视的示意图，表示一个机构，用该机构形成切削刀片中的槽；

图7是透视的示意图，表示另一个机构，用该机构形成切削刀片中的槽；

图8是透视的示意图，表示又一个机构，用该机构形成切削刀片中的槽；

图9是根据本发明第二实施例的切削刀片的顶视图；

图10是图9所示的刀片的侧视图；

图11是沿图9中的线“11-11”的剖视图；

图12是沿图9中的线“12-12”的剖视图。

本发明的详细描述

已知，当切屑从工件上分离时，通过允许切屑沿着一个无障碍的路径形成，适当的切屑形式可以减小切削力以及切削温度，本发明人已经发现，刀片顶表面的切屑控制槽可以渐细，使得在金属加工操作期间，各切屑自然形成，直到其离开工件表面。另外，切屑控制槽使切屑通常形成为螺旋状的，并且使切屑偏离工件。这样的刀片的一种主要的用途是用在铣刀上，并且当铣刀经过直到相关的切削刀片完成一次从工件上的通过时，从工件上扫走切屑，从而从各刀片上形成切屑。以此方式形成的切屑不仅提供所期望的切屑轮廓，而且需要较低的切削力，以及继而在切削过程中产生较少的热量。切削工具承受较小的力和较低的温度，因此使用寿命长，并且允许在较凉的工件上进行较精确的加工操作，这是较好的状态。

首先接触工件的切削刀片的尖部受到最大的切削力，和最高的温度，并且产生具有大的弯曲半径的相对大的切屑。结果是，本发明发现，最接近尖部的切屑控制槽的曲率应当大于离此点最远的该槽的宽度。这允许切屑自然地形成，并且在槽的宽端进入，那里的槽的半径接近切屑的自然的曲率。此切屑还延伸到切削刀片的如下部分，该部分邻近引导端地接合工件，但是，当与引导端的距离增加时，此切屑部分的曲率半径减小。本发明人通过提供一个如下的切屑控制槽，该槽在最接近引导端处的宽度最大，远离引导端时宽度最小，以改善自然的切屑形态，将这样一种形状引导成螺旋状，并且离开工件。一种这样形成的典型的切屑与切削刀片的接合工件的宽度相同。通过允许切屑自然地形成，并且通过迫使切屑成一个螺旋的形式从工件上离开，本发明人已经发现一种设计，其减小切削力和热的产生，从而减小切削刀片的切刃的退化。

图1表示一个面铣刀10，其具有一个铣刀本体12，本体的基部14安装在一个适配器上(未示出)。所有的铣刀具有一个限定的测量线或者表面，其主要尺寸(包括切削刀片的位置)以测量线或表面为基础。面铣刀10采用基部14作为平行于本体12的中心线19的轴向尺寸，并且因此基部14用作测量线或者轴向定位表面。

切削刀片100的角部120A具有一个切刃122A，其被定向在一个通常径向于中心线19的方向。角部120A还限定一个引导尖部，其离作为轴向定位表面的基部14最远。

多个安装突出部16在本体12的外周边上形成。各安装突出部16包括一个槽穴18，切削本体100可以安装在槽穴中。当铣刀10以箭头20所示的方向绕中心线19转动时，铣刀10向着工件在进给方向G上前进，并且首先是在尖角部120A切刃122A，然后是邻近角部120A的切刃122A接合并加工一个工件(未示出)。本发明涉及用于执行此操作的切削刀片100，和结合这样的刀片的面铣刀的组件。

参见图2-5，切削刀片100可以包括一个多边形的本体105，由抗磨损的材料制造。本体105包括一个顶表面107和一个与顶表面107相对的底表面110。在顶表面107与底表面110之间是周壁115，具有侧面117A，B，C，D和角部120A，B，C，D。切刃122A，B，C，D由各侧面117A，B，C，D与顶表面107相交限定。顶表面107可以包括一个中部凸台125，和至少一个沿着刀片100的一侧117A从角部120A到120B延伸的槽130A，。这允许在金属加工操作期间产生的任何切屑沿着切削刀片100的侧面117A被引导。槽130A具有一个中轴线135A，其位于中部凸台125和刀片100的一侧117A之间。槽130A是渐细的，使得槽130A的宽度W沿着刀片100的侧面117A连续增加。作为一例，图4表示槽130A的窄端和槽130C的宽端，其中槽130A，130C是相同的只是相互相反。应当理解，槽130A的深度D可以随着宽度W的增加而增加，但是，这样的深度的增加应当是一个限制，并且深度不需要随着宽度W的增加而增加。

这里只讨论单个的槽130A，应当理解，刀片100可以是对称的，并且附加的槽可以出现在刀片100的顶表面107，由槽130B，130C和130D表示。这些槽的特征与槽130A的特征相同。另外，类似的细节可以出现在刀片100的底表面110上。在图2示出的布置中，各槽130A-D在与相邻的侧面117A-D相交之前终止。

槽130A包括弯曲的表面，并且槽的特别的形状可以通过图6、7、8的表示被最好地描述。

参见图6，槽130A由直壁的锥形140的一部分限定。直壁的锥形140具有一个锥轴线142，用作槽130A的中心轴线135A。如图2所示，槽130A的中心轴线135A与相邻的切刃122A形成一个角度A，在0°-20°之间。参见图6，应当理解，当槽130A采用直壁锥形140形成时，锥轴线142可以与槽轴线135A相同。

再参见图2，应当注意，最接近切刃122A的槽边145A平行于切刃122A。当槽130A形成并且符合直壁锥形140时(图6)，槽130A可以由具有一个锥角X在2°-12°之间的直壁的锥形140限定。

由定义，一个锥形包括多个相互邻近的圆，从而圆的直径从锥的一端到另一端连续减小。根据本发明，直壁的锥形140用于限定槽130A，并具有一个半径R1，在直壁的锥形140的宽端处约为0.05-0.20英寸之间。在一个优选的实施例中，在直壁的锥形140的宽端的半径R1约为0.087英寸。

如图2所示，可以使锥轴线142(所示为轴线135A)相对于刀片的侧面117A定向成一个角A。还可以将锥轴线142在垂直方向上定向，使得锥轴线142与顶表面107形成一个在-10°到+10°之间的垂直的角B，如图6所示。通过定向直壁的锥形140，槽130A最低的部分可以与顶表面107平行使得竖直角B等于锥角X。

至此的讨论集中在槽130A的形成，使得它与直壁的锥形140符合，一个渐细的槽130A还可以通过采用一个圆柱形作模板而形成，如图7所示。特别是，圆柱形150可以相对于刀片的顶表面107被定向成，使得圆柱形轴线152与顶表面107形成一个垂直的角度C，并且从而造成圆柱形150在顶表面107上的投影是渐细的。圆柱形150可以具有一个半径R2约为0.05-0.20英寸之间，一个优选的半径R2约为0.087英寸。竖直角C具有一个值，在1°-10°之间。

圆柱形的竖直角C可以被选择，使得槽130A的足迹在刀片表面107上的投影具有倾斜角Y为2°-20°之间的锥形。

参见图2和图6，圆柱形150的轴线152可以与刀片的切刃成一个水平角A，以将圆柱形150在顶表面107上的投影定向，其中水平角A的值可以是0°-20°之间。

参见图8，在另一个实施例中，槽130A由弯曲壁的锥形170的一部分限定。曲壁的锥形170是围绕曲壁锥形的轴线172对称的，该轴线可以与槽130A的中轴线135A同轴。如图2所示，槽130A的中轴线135A与相邻的切刃122A形成一个角度A，在0°-20°之间。参见图8，应当理解，当采用弯曲壁锥形170形成槽130A时，曲壁锥形轴线可以与槽的轴线135A相同。

还可以将弯曲壁锥轴线172在垂直方向上定向，使得锥轴线172与顶表面107形成一个在-10°到+10°之间的垂直的角E，如图8所示。

再参见图2，应当注意，最接近切刃122A的槽边145A，平行于切刃122A。当槽130A形成并且符合弯曲壁锥形170时，槽边145A根据弯曲壁锥形170的曲率弯曲，并且排除一个切点的可能性，且不平行于切刃122A。然而，在刀片的顶表面107上连接弯曲壁的两端175，177的线173，与锥轴线172形成一个角F，在2°-12°之间。

弯曲壁锥形170包括多个相互邻近的圆，从而在弯曲壁锥形的两端之间，圆的直径减小。根据本发明，弯曲壁的锥形170用于限定槽130A，在锥形的宽端具有一个半径R3，约为0.20-0.05英寸之间。在一个优选的实施例中，在锥形140的宽端的半径R3约为0.087英寸。

虽然刀片100的切刃122A完全可能是尖锐的边并且基本上邻近刀片100的侧面122A，通常切刃122A的强度通过在槽130A与刀片100的侧面117A之间引入一个区域155A(图2)而得到支承。如图4所示，区域155A可以与刀片100的顶表面107形成一个角E，在0°-20°之间。另外，依赖于刀片100在本体中的定向，需要在侧面117A与区域155A之间包括一个清除表面(clearance surface)157A，或者如果没有区域，则在侧面117A与切刃122A之间。

刀片100可以具有一个中心孔160(图2)，一个固定件(未示出)可以延伸通过该孔，从而将刀片100紧固在铣刀10的槽穴18中(图1)。作为选择，并且如制造刀片的领域的技术人员公知的，刀片100完全可以具有一个实心的中部，使得刀片100可以安装在铣刀10的槽18中，并且紧固地夹紧。

如图2-5所示的刀片具有一个中部凸台125，其通常是平面的并且居中定位成邻近各槽130A，130B，130C和130D。应当理解，中部凸台125的目的是在铣刀的槽穴内提供一个底座表面，并且为此凸台可以与切刃122A，B，C，D等高，或者在切刃122A，B，C，D的上方。还有可能并且易于设计的是，凸台125可以低于切刃122A，B，C，D。

至此，切削刀片100已经作为一个平置式刀片(lay-down insert)而被讨论。刀片完全可能是一个立置式刀片(on-edge insert)。参见图9-12，对这样的刀片进行讨论。

切削刀片200是一个立置式刀片，因为其可以定向在铣刀本体中，使得当面对切削刀片的顶表面或者底表面时，刀片的周边面对工件进行切削。切削刀片200可以包括一个多边形的本体205，由抗磨损的材料制造。本体205包括一个顶表面207和一个与顶表面207相对的底表面210。在顶表面207与底表面210之间是周壁215，具有侧面217A，B，C，D和角部220A，B，C，D。切刃222A，B分别由各侧面217A，C与顶表面207相交限定。顶表面207可以包括一个中部凸台225，和至少一个沿着刀片200的一侧217A延伸的槽230A。槽230A具有一个中轴线235A，位于中部凸台225与刀片200的一侧217A之间。槽230A是渐细的，使得槽230A的宽度W沿着侧面217A连续增加。作为一例，槽230A在刀片一端的宽度，如图11表示，比另一端如图12所示宽度W要小。如前面所提到的，深度D不需要随着槽230宽度W的增加而增加。如图9所示，当具有一个以上的槽时，槽230A可以延伸直到与一个相邻的槽相交。

这里只讨论单个的槽230A，应当理解，刀片可以是对称的，并且附加的槽可以出现在刀片200的顶表面207上，由槽230B表示。槽230B的特征与槽230A的特征相同。

槽230A包括弯曲的表面，并且槽的特别的形状可以类似于图2-5中对平置式刀片100相关的槽130A的方式被最好地描述，其中，所述槽的细节进一步通过图6，7，8的表示提供。对于立置式刀片200与对于平置式刀片100的锥形和圆柱形的形状和定向的变化是相同的，故不进一步讨论。

在只讨论槽230A，B的同时，应当理解，另外的槽可以出现在刀片200的底表面210上，并且还可以出现在侧面217A，C之间的刀片表面上，并且邻近以及在顶表面207与底表面210之间。这些槽的特征可以与槽130A相同。另外，类似的细节可以出现在刀片200的底表面210上。

如图9-12所示的刀片具有侧面217A，C，它们一般是平面的。应当理解，侧面217A，C的目的是在铣刀的槽穴内提供一个底座表面，并且为此，侧面217A，C可以与切刃222A，B等高，或者在切刃222A，B的上方。还有可能并且易于设计的是，侧面127A，C可以低于切刃222A，B。另外，依赖于刀片200在本体中的定向，需要在侧面217A与区域255A之间包括一个清除表面257A，或者如果没有区域，则在侧面217A与切刃222A之间。

参见图1，一个面铣刀10被示出，其具有一个如前所述的在本体12中定向的切削刀片100，使得向内的角部120A从轴向定位表面的基部14向前突出，在本体12的进给方向G上与工件(未示出)接合。为了将切削刀片100以此方式定向，刀片100可以安装在本体12中，由槽穴18的底17和中线19形成一个角H，在20°-30°之间。另外，刀片100可以安装在本体1 2内，由切刃122A(图1左侧的刀片)和径向于中心线19的线形成角J，在10°-20°之间。角H和角J由本体12决定，而且由刀片100的轮廓决定，特别是由与刀片100的切刃相关的区域角决定。

但是，根据本发明，重要的是，当刀片固定在本体12的槽穴18内时，刀片被定向成，使得槽130A的较宽的端被定位成径向向内，以及与此宽端相关的角部被定位在进给方向F的最前面。

再参见图1，刀片100是指平置式刀片，因为本体12的槽穴18内的最大的底座表面通常由一个如下平面限定，该平面从本体12的中线19径向延伸。另一方面，刀片200是指一个立置式刀片，因为刀片的最大的底座表面通常由一个如下平面限定，该平面与绕本体12的中线19的圆相切。立置式切削刀片200未在本体内示出，槽穴18不得不改进以接收这样的一个切削刀片。但是，这样的改进对于那些金属加工领域的技术人员是公知的。

这些刀片特别重要的是，这些刀片中任何一个是暴露于切削工件的表面的外形。槽130A的宽度W必须沿着刀片100的侧面连续增大，以改善切屑沿着切刃的自然形成。

应当理解，图1中讨论的铣刀10是用于其中示出的进给方向G。对于那些铣削领域的技术人员来说，将本体12的槽穴18定向，并且从而将刀片10在其中定向，使得铣刀10可以在垂直于进给方向G的方向上前进，并且有效地加工工件，具有前面讨论的同样有利的切屑的外形是完全可能的并且是已知的。

最后，刀片100和刀片200，分别如图2和9所描述的，是四边形的。应当理解，不管是平置式刀片100或者是立置式刀片200，都可以具有方形的形状、矩形的形状或者三角形的形状。

本发明的具体的实施例已经作了详细的描述，应当理解，根据所公开的教导，本领域技术人员对那些细节能够进行各种改进和改变。这里描述的优选实施例只是示例性的而不是限定为本发明的保护范围，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (35)

1.一种铣削切削刀片，包括一个由抗磨损的材料制成的多边形的本体，所述本体包括一个顶表面和一个与顶表面相对的底表面，在顶表面与底表面之间是一个具有侧面和角部的周壁，所述周壁与所述顶表面相交形成一个切刃，所述顶表面包括一个槽，该槽具有一个中轴线并且沿着一个侧面的整个长度延伸，其中槽是渐细的，使得槽的宽度沿着刀片的侧面连续增加。

2.根据权利要求1的切削刀片，其中所述槽由直壁锥形的一部分限定。

3.根据权利要求2的切削刀片，其中该锥形具有一个锥轴线，该锥轴线与相邻的切刃形成一个角度A，在0°-20°之间。

4.根据权利要求2的切削刀片，其中锥形的锥轴线被定向成使得最接近切刃的槽边平行于切刃。

5.根据权利要求2的切削刀片，其中槽由一个锥角在2°-10°之间的直壁锥形限定。

6.根据权利要求2的切削刀片，其中直壁锥形的宽端的半径为0.05-0.20英寸。

7.根据权利要求6的切削刀片，其中直壁锥形的宽端的半径是0.087英寸。

8.根据权利要求2的切削刀片，其中锥轴线形成一个在-10°到+10°之间的竖直角B。

9.根据权利要求2的切削刀片，其中槽的最低的部分限定一条与刀片的顶表面平行的线。

10.根据权利要求1的切削刀片，其中槽由一个圆柱形的一部分限定。

11.根据权利要求10的切削刀片，其中圆柱形具有一个在0.20-0.05英寸之间的半径。

12.根据权利要求11的切削刀片，其中圆柱形具有一个0.087英寸的半径。

13.根据权利要求10的切削刀片，其中圆柱形具有一个中心轴线，该中心轴线与切刃形成一个竖直角C，使得圆柱形在刀片顶表面上的投影是渐细的。

14.根据权利要求13的切削刀片，其中所述竖直角C在1°-10°之间。

15.根据权利要求13的切削刀片，其中圆柱形成一个竖直角，使得在刀片表面上的足迹的投影具有2°-20°之间的一个锥形。

16.根据权利要求10的切削刀片，其中圆柱形的轴线与刀片的切刃成一个水平角E。

17.根据权利要求16的切削刀片，其中水平角是0°-20°之间。

18.根据权利要求1的切削刀片，其中槽由弯曲壁的锥形限定，该锥形具有围绕中心轴线的弯曲的汇聚的线。

19.根据权利要求18的切削刀片，其中由弯曲壁的锥形的各端部与刀片顶表面相交投影而形成一条直线，并且该直线与中轴线形成2°-10°之间的一个角度。

20.根据权利要求18的切削刀片，其中弯曲壁锥形的较宽端的半径在0.20-0.05英寸之间。

21.根据权利要求18的切削刀片，其中弯曲壁锥形可以定向成，使得中轴线形成一个在-10°到+10°之间的竖直角。

22.根据权利要求1的切削刀片，还包括一个在切刃和槽之间延伸的区域。

23.根据权利要求22的切削刀片，其中该区域与刀片顶表面形成一个在0°到20°之间的角E。

24.根据权利要求1的切削刀片，其中一个中心孔延伸穿过刀片，适于接收一个安装螺栓。

25.根据权利要求1的切削刀片，其中刀片的中部为实心，适于接收一个夹紧件。

26.根据权利要求1的切削刀片，还包括一个平面的凸台，居中定位成邻近所述槽。

27.根据权利要求26的切削刀片，其中凸台与切刃等高，或者在切刃的上方。

28.根据权利要求26的切削刀片，其中凸台低于切刃。

29.根据权利要求1的切削刀片，其中刀片是平置式刀片。

30.根据权利要求1的切削刀片，其中刀片是立置式刀片。

31.根据权利要求1的切削刀片，其中刀片的形状选自方形、矩形和三角形的组中之一。

32.根据权利要求1的切削刀片，其中有一个槽与刀片的顶表面和底表面相关联。

33.根据权利要求1的切削刀片，其中有一个槽与刀片的各侧面相关联。

34.根据权利要求33的切削刀片，其中在各切刃和槽之间有一个区域。

35.一种面铣刀，其适于靠在一个工件上、沿着铣刀组件的中心线在进给方向上前进，其中该组件包括：

a)一个铣刀本体，围绕组件中心线，其中铣刀本体具有一个外周，围绕本体的周边被径向定位的槽穴，和一个刀片轴向定位表面；

b)多个铣刀刀片，其中各刀片具有一个由抗磨损的材料制成的多边形本体，所述本体包括一个顶表面和一个与顶表面相对的底表面，在顶表面与底表面之间是一个具有侧面和角部的周壁，其中所述周壁与所述顶表面相交形成一个切刃，

c)其中所述顶表面具有：

1)一个槽，该槽具有一个中轴线，并且沿着一个侧面的整个长度延伸，

2)其中槽是渐细的，使得槽的宽度沿着刀片的侧面连续增加，以限定槽的一个窄端和一个宽端，和

其中每个切削刀片在一个槽穴中定向，使得刀片的一个角部离轴向定位表面最远，而与面对进给方向的切刃相关的槽的宽端邻近该角部。

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