CN1537691A - 切削刀具和用于此切削刀具的切削刀片 - Google Patents

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Abstract

一种特别是在平面铣刀中使用的切削刀片(5)具有一个环状延伸的切削面(25)，其通过不间断的台阶(24)转变为平台表面(22)。该台阶(24)在切削刀片(5)的拐角区域达到其最大高度。该切削面(25)限定了一个正切削角。该台阶(24)放止生产出的切屑落到平台表面(22)上。采用这种措施的结果是，防止在平台表面(22)上产生材料涂污。

Description

切削刀具和用于此切削刀具的切削刀片
技术领域
本发明涉及一种例如用于铣具，特别是用于平面铣刀的切削刀片。
背景技术
铣具中通常设有由根据其切削性能最优化的硬质合金或其它硬质材料制成的切削刀片。在切削刀片的刀刃上，成形出自由面和切削面，其形状很大程度上影响了切削刀片具的性能。与此同时，考虑切屑流动，即切屑形成的方式以及切屑是如何在邻接刀刃的切削面的上方通过。已发现在切削加工过程中，一些材料倾向于在通过的表面上留下一些沉积物。这种情况通常被称作“涂污”。基于许多原因，通过涂污而发生的材料累积是不利的。例如，若切削刀片上设有减轻磨损的涂镀层，那么后者由于材料的累积会有危险。若材料的累积过多，且被其上的切屑清扫装置吸入，在一定条件下会使涂层受到损害。另外，材料可累积在表面或表面区域上，其在可倒转的切削刀片的不同取向上可起到定位或支承面的作用。在这种表面上的材料累积由此造成应该避免的错误定位。
DE 196 53 921 A1介绍了一种三角形的可倒转的切削刀片，其具有环状延伸的通过倾斜托盘，即托盘状的切削面连接的刀刃。该切削面转变为位于刀刃下面的顶面。然而该顶面位于切屑流动区域中，以使在这一位置处可发生材料累积。
以上说明的德国专利文本进一步介绍了四个具有环状方向延伸的刀刃的在顶部平面图中为菱形的切削刀片。又一次，一个切削面以正切削角连接该刀刃。在菱形切削刀片的钝角区域中，该切削面以无级方式转变为位于刀刃下面的平的支承面。在锐角拐角中，该紧邻切角刃的切削面被一平台邻接，该平台依次转变为带有一个台阶的支承面。向外的凹陷处，在该切削面和该平台之间呈钝角，使得切屑逆着可在其上形成沉积物的该台阶表面流动。
GB-PS 1 154 754介绍了一种车刀，其包括具有正方形形状的基座外形且具有四个相互间呈直角布置的侧面的切削刀片。这些侧面邻接布置呈正方形的刀刃。该刀刃被切削面所邻接，该切削面相对于切削刀片的平的顶面隆起并由此通过一个环状延伸的台阶与顶面分隔开。后者沿切削面延伸，且同时在拐角区域的上方并且沿其整个周边具有不变的高度。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种在切削加工期间减小使材料沉积物留在其上的趋势的切削刀片。
权利要求1所限定的切削刀片可实现这一目的：
根据本发明所述的切削刀片具有一个切削面，其特别是在刀刃的拐角区域转变成邻接的带有一个此处最高的台阶的平台表面。依靠切角刃的弯曲，自切角刃流动过来的切屑部位与剩余部分切屑具有不同的流动和切断性质。在拐角区域中具有特别大高度的台阶在切屑撞击该切削刀片的顶面方面提供了一个良好的保护。特别是当在平面铣刀中使用根据本发明所述的切削刀片时，其中在切角刃处提高了切削加工功率，在邻接该切削面的表面区域，特别是在拐角区域中发生材料累积的趋势明显减少。例如由于去除材料累积和由此导致的涂层破坏而减少了切削刀片的磨损，那么就延长了切削刀片的使用寿命。该切削刀片也可以应用在车床中。
此外，材料在邻接该切削面的切削刀片表面区域上累积的趋势减小对于切削刀片的正确定位是有利的。这一点特别适用于可倒转类型的切削刀片。在这些情况下，邻接该切削面的顶面在倒转切削刀片之后可起到支持面的作用。如果在第一次使用切削刀片后该顶面保持无沉积物，当切削刀片随后被用于其倒转的位置中时，沉积物不会对切削刀片的正确定位产生不利影响。
根据切削刀片的一个有利实施例，该基体具有成形在相对侧的两个刀刃，以使该切削刀片可被用作可倒转的切削刀片。该切削刀片的顶面和下面最好是全等的。
原则上，该切削刀片可具有三角形或多边形的结构；最好为四边形。这导致在顶面和下面上各有四个有效的刀刃。在这种情况下，该可倒转的切削刀片可被安装在八个位置，即它具有八个独立可使用的刀刃。
特别有利的是在每一个刀刃拐角处该切削面通过一个台阶转变成平台表面。这种布置的有利之处在于防止在每一刀刃的拐角处在基座表面(平台表面)上产生材料累积和沉积物的积累。这是可倒转的切削刀片所特有的优点，其中在每一侧上或在每一刀刃拐角处，可潜在地进行材料去除，即切削加工作业。
将该切削面与邻接的平台表面分割开的该台阶的高度最好是由进行切削加工的材料决定，即这一高度足以保持形成在刀刃处的切屑离开该平台表面。该平台表面由此有利地不被切屑扫过。在任何情况下，该切屑不会强有力地流动到该平台表面上。
最好是，在该切削面处的正切削角越大，该台阶的高度越大。以这种方式，具有相当高台阶即具有较深凹陷平台表面的切削刀片特别适于具有较小楔角的切削刀片。该切削刀片的几何形状使得在沿轴向或径向的进行切削刀片的负安装的情况下，可以得到正的径向和轴向切削角。
该侧面最好为平面，且最好相对于切削刀片的中心面成90°角取向。仅当该切削刀片以负的角度安装到机床中时，以这种方式得到切削刀片的正后角。构成自由面的侧面可斜削而成。例如：邻接刀刃的自由面区域与剩余的侧面夹成一个向外的即凸的钝角。在具有较高的正几何形状的切削刀片的情况下，即在刀刃处的楔角相对较小的情况下，例如小于60°或70°，这是可能的而且是有利的。根据本发明的切削刀片根据固定孔的取向，可设计成切向切削刀片或径向切削刀片。在径向切削刀片的情况下，该固定孔穿过该平台表面。然而，若该固定孔平行于由切削面所围绕的该平台表面取向时，可以得到切向切削刀片。
在优选实施例中，该切削面以无间隙的方式在平台表面附近延伸并通过一个同样的无间隙台阶与平台表面邻接。一个保护装置由此确保整个平台表面无沉积物累积(涂污)。在这一接合处，已发现在相应的刀刃拐角处该台阶具有其最大高度是有利的。
附图说明
附图相应了描述及从属权利要求中进一步示出了本发明的有利实施例的细节。
在附图中示出了若干典型实施例，其中：
图1是具有根据本发明的切削刀片的平面铣刀的透视图；
图2是图1中平面铣刀的侧视图；
图3是图1和图2中平面铣刀的切削刀片的透视图；
图4是图3中切削刀片的俯视图；
图5是图3中切削刀片的侧视图；
图6是图1中平面铣刀的详图；
图7是图6中平面铣刀的分解视图；
图8是图6中平面铣刀的刀具体的详图；
图9示出了具有一个已装备的刀片基座和一个未装备的刀片基座的图1中的平面铣刀；
图10是图3中切削刀片的放大俯视图；
图11是图3中切削刀片的放大侧视图；
图12是图3中切削刀片的放大透视图；
图13是根据本发明的切削刀片的一个改进实施例的俯视图；
图14是图13中切削刀片的侧视图；
图15是图13中切削刀片的透视图；
图16是设有根据本发明的切削刀片的改进型平面铣刀的透视图；
图17是图16中切削刀片的侧视图；
图18是图16中平面铣刀的切削刀片的透视图；
图19是图18中切削刀片的俯视图；
图20是图18中切削刀片的侧视图；
图21是示出了图16中平面铣刀的不完整视图；
图22是用于图16中平面铣刀的切削刀片的放大俯视图；
图23是图20中切削刀片的放大视图；
图24是图18中切削刀片的放大视图；
图25和26是用作切向镶入的切削刀片的改进实施例的透视图；以及
图27是示出了在切削加工作业期间与根据本发明的切削刀片的情况。
具体实施方式
图1示出了一个平面铣刀1，包括具有刀片基座3的刀具体2。该刀片基座3，在图9中独立示出，具有一个用于直接接触切削刀片5的平面支持面4。该支持面4例如可以是矩形的，且沿所有四边不需依靠支撑。邻近该支持面4设置至少两个垂直于支持面4取向的侧向支承面6，7。
该侧向支承面6，7直接成形在刀具体2上且属于刀片基座3，用于向切削刀片提供侧向支承。同样参见图7和8，在刀片基座处形成一螺纹孔8，其穿过该支持面4并与一固定螺钉9相对应。在刀具体2上与该切削刀片基座3相对应地且与刀具体2转动轴同轴地布置有另外的切削刀片基座。在每一刀片基座处布置有同样的切削刀片5。该平面铣刀1，也可参见图2所示，仅具有其对角线基本平行于旋转轴D取向的切削刀片。
在图3-5和10-12中特别示出了具有相同构造的切削刀片5。该切削刀片5包括一个如图4和10所示的具有正方形外形的基体11。在其四个拐角处，该切削刀片5可设置有拐角切面12，13，14，15，其可以是例如布置在相邻的，最好为侧面16，17，18，19之间的平的表面区域或小平面。从拐角切面12-15到各自的侧面16-19的过渡受到各自平行于穿过基体11的固定孔21延伸的锐边或略微倒圆的边缘的影响。
该固定孔21在平面上端被平台表面22环绕，而在切削刀片下面被平台表面23环绕。后者，如图7可见，起到固定在支持面4上的作用。当切削刀片5倒转时，平台表面22起到固定在支持面4上的作用。由于平台表面22，23具有相同的结构，因此对平台表面22的说明同样也适用于平台表面23。
该平台表面22基本上为正方形和平坦的。它与环状延伸的台阶24中的侧面16，17，18，19间隔一定距离，该环状延伸的台阶24自侧面16，17，18，19大致平行隔开地延伸。在拐角切面12，13，14，15附近，台阶24被倒圆成矩形弯曲。
台阶24被一环状延伸的切削面25所邻接，该表面相对于平台表面22倾斜。在该切削面25和侧面16，17，18，19之间固定了相应的刀刃26，27，28，29。此外，该切削面25和拐角切面12，13，14，15限定了相应的切角刃32，33，34，35。刀刃26-29和切角刃32-35对应着在基体11下面相应的刀刃和切角刃。在基体11下面的刀刃和切角刃在图11和12中-为了清楚起见-通过字母“a”加以区分。切角刃32-35(32a-35a)最好为近似直线的。同样，刀刃26-29(26a-29a)基本上为直线的，但是最好具有一轻微凹陷段，以使得成形于刀刃26-29(26a-29a)相应端部的切削角显著地高出平台表面22。该切削面25最好具有恒定的倾斜度。台阶24在刀刃26-29(26a-29a)的中间处高度最小。相比之下，平行于刀刃26-29延伸且具有大致直线段的台阶24在切角刃32-35(32a-35a)附近处高度最大。
当该切削面25可被精确制造时，如采用磨削加工，通常通过烧结制成。对平台表面22进行磨削加工。它最好为未加工表面，如通过烧结或可能随后进行涂镀得到的表面。
该切削刀片5最好对称于图11中由点划线36所表示的且穿过基体11重心的中心面36。固定孔21垂直于中心面36取向。
该切削刀片5在基座上的固定在图6和7中特别示出。基座表面4的尺寸与平台表面23的尺寸一致。当平台表面23假定其位置在基座表面4上时，设置该位置以使得切削刀片5的侧面16和19平放靠在邻接的刀片基座的接合面6，7上。最好轻微倾斜取向的螺纹孔8对固定螺钉9的倾斜基座施加压力，结果是该固定螺钉的头部不仅将平台表面23压靠在基座表面4上，而且将侧面16，19压靠在接合面6，7上。依靠这种布置，该切削刀片5被保持住，如图27的放大视图所示。该切削刀片5的取向全部为负，这适用于平行于旋转轴D的轴向方向以及适用于相应的径向方向。
图27示出了切入工件37时的刀刃29。与刀具的旋转轴有关的径向方向如线38所示，与主刀刃29相交。自由面(侧面19)与线38限定了一个小于90°的角，由此在侧面19和工件37的邻接的上表面39之间得到正后角α。同时，在切削面25和如线38所示的径向方向之间得到正切削角β。尽管借助其较小的楔角在刀刃29处进行切削刀片5的负安装，还是得到该正切削角β。
至此所说明的平面铣刀1的工作如下：
在作业期间，刀具体2围绕旋转轴D旋转，且同时垂直于旋转轴D沿工件表面39移动。刀刃29为主刀刃，而垂直于旋转轴D取向的切角刃35为辅助刀刃，当进行轻微的切削加工加工时，其在所产生的平面上引导进行圆形运动。
主切削加工加工在刀刃29上进行，在此，如图27所示，形成向上离开工件表面39的切屑41。该切屑41辗过该切削面25且同时发生弯曲。这种弯曲或挠曲防止该切屑41落到被台阶24凹进的平台表面22上。相反地，作为内部在其上给予的弯曲的结果，在切角刃35附近或相应地在刀刃26处，该切屑41在台阶24上自由向外流动并从平台表面22上流走。该切屑41确保以轻微的压力接触平台表面22，但是无论如何不会急倾流动到平台表面22上。因此，在平台表面22上不形成沉积物，且特别是该平台表面不会经受涂污效应。由此当该切削刀片5在刀片基座3中倒转时，该平台表面22可整体起到基座表面的作用。为了这种倒转，固定螺钉9松开且该切削刀片5回转以使其平台表面23位于顶部且其平台表面22平放靠在基座表面4上。因此切角刃35a以及相应地，刀刃28a将成为工作刀刃，如图24中的布置所示。由于平台表面22未被污染，该切削刀片5的定位是不太困难的。
图13-15示出了该切削刀片5的一个改进的实施例，其可被安装在刀片基座3上，而无需对刀具体2进行任何改变。该改进的切削刀片5与前述切削刀片5的不同之处在于成形在平台表面22上的隆起的表面区域42，43，44，45。该隆起的表面区域42-45被设置在位于低于台阶24的高度上。该可大致具有三角形边界的表面区域42-45特别是位于切削刀片的拐角附近。大致在刀刃26-29的中间处，其上设置有表面区域42-45的隆起表面之间存在一个相应的缝隙。在各种实例中，该缝隙在具有最小高度的台阶24的区域内成形。
此外不同于上述实施例，该切削面25上可设置有切削加工凹槽46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，其平行于刀刃26-29以及大致平行于切角刃32，33，34，35延伸。根据图13所示的可倒转的切削刀片5的背面结构相同。
根据图13-15所示的可倒转的切削刀片5由于存在切削加工凹槽46-56，同样适于从易于生产出可估计的长度的切屑的材料中切削加工。此外，这种可倒转的切削刀片5对于涂污特别不敏感。在台阶24相对较长的拐角区域中，布置在那里且用于转换角度的表面区域42-45位于相应邻近台阶24的遮蔽中，由此受到保护而防止被在其上通过的切屑涂污。在刀刃26，27，28，29的中部，台阶24的高度较小。在切屑撞击到在平台表面22上的这些区域的情况下，结果是留下痕量，由于平台表面22在所述区域中不起到基座表面的作用，因此这样是基本上无害的。相反地，这种功能由那些位于切削刀片5拐角中的隆起的表面区域42-45接管。表面区域42-45可直接邻接台阶24，或如图13和15所示，可位于距其有给定距离处。最好布置在固定孔21周围的表面区域42-45在刀片基座3上提供一个切削刀片5的固定基座。
图16-24中示出了平面铣刀1的实施例的另一种变型和相关的切削刀片5。在没有特别不同的说明的情况下，使用与前述说明中相同的附图标记。
上述切削刀片5相对于中心面(线36)以及相对于含有孔21的轴线且平行于侧面或与由侧面限定的正方形对角地取向的平面具有对称结构。根据图18-20和22-24的切削刀片分别表现出较差的对称性：它们相对于中心面(图23中的线36)具有不对称的结构。刀刃26，26a，27，27a，28，28a，以及29，29a在各实施例中相互平行且最好为直线地成对地布置。然而它们相对于中心面倾斜设置。这同样适用于切角刃32，32a，33，33a，34，34a，35，35a。在此还可参见图24，台阶24环状延伸；它在切角刃32-35区域内高度最大。如在前面的实施例中，该切削面25相对于中心面具有不变的倾斜度。然而特别是在切角刃32-35区域内有目的的增加或减小倾斜度以获得特定的切削性能也是可行的。特别是切削角的增大可产生对一定的切削加工作业有利的结果。通过使用具有相当大高度的台阶24可减轻或防止在平台表面22上产生涂污问题。
根据图18-20(22-24)的切削刀片5在负安装中提供一个特别大的正切削角，如图21可见。由于侧面16，17，18，19相对于中心面的垂直取向，因此该切削刀片5被看作一个负切削刀片。在负安装的情况下，依然可以获得较大的正切削角和后角。这种切削刀片适用于切削关键材料如铝、低碳钢和特种钢。该切削刀片5在刀刃处具有最大厚度，而在刀片中心处厚度最小。这种结构提供了切削刀片的体积和材料的最优化应用。由于其几何形状，该切削刀片5的生产简单。此外，可对侧面16，17，18，19，拐角切面12，13，14，15和切削面25，25a进行磨削，而不会遇到明显的技术问题。如图22-24所示的该切削刀片5进一步使特别大的轴线角成为可能(在刀具体2中负径向和轴向安装的情况下)。
该切削刀片具有八个依次使用的刀刃(26-29和26a-29a)，因此该切削刀片具有较长的使用寿命。因为这种铣具绝大多数在其轴向方向使用，其切削深度仅相当于刀刃的一半长度，因此刀刃26-29以及26a-29a自其相应的切角刃至中心通常暴露于工作载荷中。因此，被使用的已安装的切削刀片如向右的刀具，可在向左的刀具中最多在八个位置被重复使用。该几何结构中没有干扰刃边，由此可确保切屑自由流动。根据图10-12和13-15的切削刀片5的刀刃呈轴向对称布置。根据图22-24的切削刀片的刀刃以旋转对称的方式被分别布置为90°和180°。90°的旋转对称与固定孔21的轴线有关，而当切削刀片的顶面和下面交换位置时，180°的旋转对称与切削刀片5的反转有关。
为了在具有切向装配的刀具体中使用切削刀片，可提供根据图25的，或另一种选择是根据图26的切削刀片。如图25所示的切削刀片5具有矩形基体11，其刀刃26，27，28，29成形在基体11的窄边上。在刀刃26-29之间设置有切角刃32，33，34，35。邻接刀刃27的侧面17较窄，而邻接刀刃28的侧面18具有较大的方形面积。这同样适用于相对侧放置的隐藏在图25中的侧面16。固定孔21自侧面18延伸至侧面16。侧面起到接合面的作用，用于在相应的刀片基座处的接合面6。通常为基座表面4的该表面例如沿环形方向取向。该侧面是有小平面的。刀刃26，27，28，29与切角刃32，33，34，35通过部分表面，其中在图25中可以看见的部分表面为18’，17’和14’相邻接。这种布置的结果是，根据图25的切削刀片5具有强烈的负几何形状。然而，该切削面25被设置成即使在切削刀片5强烈的负安装的情况下，也能够获得正切削角。
可具有如图25所示的起伏边界的台阶24将平台表面22从四周与该切削面25分隔开。该台阶24在切角刃32-35的区域内具有最大高度。
如图26所示的切削刀片与前面所述结构的不同点在于该切角刃成圆形。因此，拐角切面12-15为弯曲表面区域。在其它方面，适用于前面的说明。
一种例如用于平面铣刀的切削刀片5具有沿四周延伸的切削面25，其通过不间断的台阶24转变为平台表面22。该台阶24在切削刀片5的拐角区域中达到其最大高度。该切削面25限定了一个正切削角。该台阶24防止产生的切屑流到平台表面22上。作为这种措施的结果是，防止在平台表面22上发生材料的涂污。该切削刀片也可被用于车床或其它切削加工刀具中。

Claims (21)

1.一种例如用于铣具(1)的切削刀片(5)，
包括一个具有至少一个切削面(25)的基体(11)，该切削面一方面邻接通过切角刃(32，33，34，35)相连接的刀刃(26，27，28，29)，另一方面邻接一个至少沿切角刃(32，33，34，35)中的一个不间断延伸且将该切削面(25)与平台表面(22)分隔开的台阶(24)，其特征在于，该台阶(24)在切角刃(32，33，34，35)处高度最大。
2.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该基体(11)具有成形在两个相对侧(22，23)上的刀刃(26，26a)。
3.根据权利要求2所限定的切削刀片，其特征在于，成形在两个相对侧(22，23)的刀刃(26，27，28，29，32，33，34，35，26a，27a，28a，29a，32a，33a，34a，35a)、切削面(25，25a)和接合面(22，23)是全等的。
4.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该基体(11)具有四边形的外形，刀刃(26，27，28，29，32，33，34，35)因此基本形状为四边形。
5.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该基体(11)具有矩形的外形，刀刃(26，27，28，29，32，33，34，35)因此基本形状为矩形。
6.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该基体(11)具有方形的外形，刀刃(26，27，28，29，32，33，34，35)因此基本形状为方形。
7.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，设置在一侧上的刀刃(26，27，28，29，32，33，34，35)限定了四个切角刃(32，33，34，35)。
8.根据权利要求7所限定的切削刀片，其特征在于，该切削面(25)在每个切角刃(32，33，34，35)上通过一个台阶(24)转变为接合面(22)。
9.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该将切削面(25)和接合面(22)分隔开的台阶(24)的高度足以使在刀刃(26，27，28，29，32，33，34，35)处产生的切屑(41)远离接合面(22)。
10.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该切削面(25)在每一位置处限定了一个正切削角。
11.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，在刀刃(26，27，28，29，32，33，34，35)上每一位置处设置有一小于90°的楔角。
12.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该基体(11)具有构成自由面的侧面(16，17，18，19)。
13.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该侧面(16，17，18，19)被布置成与穿过切削刀片(5)重心的中心面成直角。
14.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该侧面(16，17，18，19)是斜削而成。
15.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该侧面(16，17，18，19)分别具有与刀刃(26，27，28，29，32，33，34，35)相接的自由面部分(16’，17’，18’，19’)，其与剩余的侧面(16，17，18，19)形成钝角。
16.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该切削刀片(5)具有一个穿过平台表面(22)的固定孔(21)。
17.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该切削刀片(5)具有穿过侧面(18)的固定孔(21)。
18.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该台阶(24)不间断地沿整个切削面(25)延伸。
19.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该台阶(24)沿切削面(25)基本上为直线的。
20.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该台阶(24)沿切削面(25)稍微有些起伏。
21.根据权利要求1所限定的切削刀片，其特征在于，该平台表面(22)具有至少一个隆起的表面区域(42，43，44，45)，起到刀片基座的支承面的作用。
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