CN1615195A - 用于切槽和外形加工的切削刀片 - Google Patents

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Abstract

用于金属工件的切槽和切断及外形加工和纵向车削的切削刀片(1)，包括轴部分(2)和至少一个刀盘(3)和一个在切削刀片前端的端表面(4)和一个在切削刀片后端的后端表面(5)，其中轴部分包括一个顶边(6)，一个底边(7)及在所述两边之间延伸的侧边表面(8，9)，所述的刀盘(3)具有一个切削刃(12)，其被界定为切屑边(11)和间隙边(10)之间的相交部分，切削刃(12)为圆形并且具有直到端部大体上相同的曲率，刀盘的切屑边(11)带有一个直接设置在切削刃内侧的第一切屑形成装置(23)。

Description

用于切槽和外形加工的切削刀片
发明的技术领域
本发明涉及用于金属工件的切槽和切断及外形加工和纵向车削的切削刀片，包括一个轴部分和至少一个刀盘和一个在切削刀片前端的端表面和一个在切削刀片后端的后端表面，其中轴部分包括一个顶边，一个底边及在上述边之间延伸的两个侧边表面，所述的刀盘具有一个切削刃，其被限定为切屑边和间隙边之间的相交部分，切削刃有一个圆形并且直到端部具有大体上相同的曲率，刀盘的切屑边带有一个从切削刃直接朝内设置的第一切屑形成装置。特别地，根据本发明的切削刀片适于切槽和切断及外形加工和纵向车削。
背景技术
在这种加工中，切屑破碎和切屑成形通常是无干扰生产的至关重要的因素。现代高生产率机床在良好的切屑释放方面有强烈的要求。长的不受控制的切屑可容易的中断机床工作且使得必须丢弃零件。因此，切屑控制必须被给与密切的关注并且很大程度上控制着刀具的设计。
影响刀具设计的必要条件是多样化的需求。一个可以处理若干不同的操作或者切削条件变化很大的刀具可以替代若干更有限的“传统的”刀具。一个前已提到的性质的刀具在加工工业中有巨大的经济优势，这是由于减少了工具调换的时间损失和节约成本，那是只需较少的工具的结果。
用于切槽及扩展槽的切削刀片包括一个部分圆形的切削刃和一个带有若干凹槽的切屑边，它们互相相交并且从切削刃直接向内设置，这例如从SE454 248可知。事实上，对于在无论供给方向如何和大跨度的不同切削深度的大量切削操作中，所述的切削刀片提供良好切屑控制的能力是非常有限的。这个限制对于有关的进刀操作是特别大的，该进刀操作频繁启动所涉及的切削操作。
一个包括两个脊和隆起的用于切槽和扩展槽的附加的切削刀片从例如EP775 544可知。刀盘的矩形形状使得它适于进刀和切槽但不适于外形加工。
本发明的目的是以这样的方式形成一个切削刀片，以至不管切削刀片关于工件是轴向或径向地设置，它可以执行大量的切削操作。
另一目的是采用的切削刀片用于不管工件的供给方向，切削深度、切削速度或工件的材料如何，都可获得好的切屑控制。
本发明的再一目的是形成一个切削刀片，在整个切削操作的进刀部分过程其特别容易切削。
这些和其它目的通过设计一个用于切槽和外形加工的具有权利要求1的特征条款限定的特性的切削刀片已经获得。
附图说明
为了解释但非限定的目的，现在将描述本发明的一个优选实施例，其中：
图1a表示了根据现有技术的切削刀片和工件；
图1b表示了根据本发明的切削刀片和工件；
图2表示了一个根据本发明的切削刀片的从上面看的倾斜透视图；
图3表示了一个从上面直看的与图2相同的切削刀片；
图4表示了一个切削刀片的侧视图；
图5表示了一个切削刀片的端视图；
图6表示了一个从上面看是直的切削刀片的切屑表面；
图7表示了一个从上面直看的带有不同横截面标记的切削刀片切屑表面的详细的放大图；
图7a表示了根据图7的A-A线的切削刀片的横截面；
图7b表示了根据图7的B-B线的切削刀片的横截面；
图7c表示了根据图7的C-C线的切削刀片的横截面；
图7d表示了根据图7的D-D线的切削刀片的横截面；
图8表示了一个从上面直看的带有两个不同的附加横截面标记的切削刀片切屑表面的详细的放大图；
图8a表示了根据图8的A-A线的切削刀片的横截面以及在进刀操作过程产生的一个典型切屑；
图8b表示了根据图8的F-F线的切削刀片的横截面并且在外形加工操作过程产生一个典型的切屑；
图9表示了一个从上面直看的带有一组参数的切屑表面的详细的放大图。
具体实施方式
图1a表示了一个根据现有技术的工件W和一个切削刀片2和3。当切削刀片基本平行于工件的中心线时其最适合外形加工操作。该切削刀片最适合从工件的外端开始且用于具有低切削数据的加工。
图1b表示了一个根据本发明的工件W和一个切削刀片2和3。该切削刀片适合所有外形加工和纵向车削操作，这些也涉及一个大的进刀的操作。
图2-5表示了一个根据本发明的用于切槽和外形加工操作的切削刀片1，包括有一个轴部分2的本体，该轴部分夹持在一个合适的工具保持器内。切削刀片由合适的硬质材料生产，例如可进一步涂层的硬质合金，陶瓷或类似物。该本体包括轴的两个刀盘3，两个端表面4，5，两个侧表面8，9，轴的顶边6和底边7及两个肩13。切削刀片1应该被紧固在一个带有形成一体的夹持臂的夹持体内，在此切削刀片被臂施加在其上的力夹持在工作位置。轴的顶边6和底边7和在轴向方向延伸的楔形槽14和15一起形成，楔形槽有凹形轮廓的断面。所述的沿着轴的顶边中部的凹槽连接到在两边上的倾斜表面。在沿着轴的底边中部的中央凹槽的两边上的倾斜表面有相应的弯曲的倾斜表面，该表面倾向于以瑞典专利511 934所描述的方式抵靠支撑刀片保持器内的相应的弯曲的支撑表面。刀盘包括一个切屑边11。切屑边和前间隙边10相交形成一个切削刃12，所述的切削刃12为圆形并且一直到端部大体上有同样的曲率，即，过渡到轴部分。在每一个切屑边的后面有一个肩13，其构成了到轴的顶边6的过渡。
图6详细地表示了刀盘的切屑表面。一起构成增强的切屑破碎模式的所述切屑表面和所包括的凸起和凹陷被对称地设置在切削刀片的中心线A的每一侧上。所述几何结构构成的下列部件被从切削刃向内沿着线P一步一步地描述。一个大体上水平地形成的边缘16被设置在切削刃12内。该边缘被一个第一切屑形成装置径向向内地限定，该装置在优选实施例中包括一排凹槽17，其沿着迷你脊25相交，该脊具有垂直于切削刃12的延伸。每一个凹槽是圆的，球形的，椭圆的或抛物面的凹槽。凹槽近似是28个，目的是给与切削刃近似5至30°的正切屑角及使切屑塑性地变形，如此使它容易破碎。该迷你脊支撑着边缘16。
从上面的凹槽17向内，刀盘的切屑边11有第二切屑破碎装置24，见图6，所述装置围绕着切削刀片的中心线A对称地设置并且包括水滴状的切屑破碎凹陷18，和一个围绕着切屑破碎凹陷后部分的马蹄形脊19，在脊的端部还有两个隆起部分20。脊19形成一个拱形，其曲率半径比切削刃12的半径小并且从端部之一到第二个端部覆盖了360°圆周的140-190°，优选160-180°。切屑破碎凹陷的顶尖准确地位于切削刃12和切削刀片的中心线A的相交点内侧或该点。其它切屑表面由一个平的表面21组成，该平的表面21位于凹槽和脊19的径向最内的限定线及肩13之间。上面描述的第一切屑破碎装置23由两个相同的但是镜像相反的几何结构构成，位于切削刀片的中心线A的每一侧上。对于本发明重要的是所述的两个几何结构在切削刀片的前顶点上不相遇，该点是切削刃和中心线A的交叉点，相反的，为了给与上面提到的切屑破碎凹陷18的顶点一个空间，它们终止在交叉点的每一侧的一定距离处以使该顶点达到切削刃，切屑破碎凹陷18是第二切屑破碎装置24的一部分。
为了更容易的理解切屑表面的几何结构在图7和8中表示了根据图2-6的若干关于切削刀片的横截面。
图7a表示了一个沿着中心线A的横截面A-A。凹陷的底表面从切削刃12到相应于在两个隆起20之间的模拟的一条线的点向下倾斜，然后其向上倾斜直到到达脊19。在最大高度脊的顶边比切削刃高，但比轴的顶边6低。在脊的后面横截面转变为平的表面21直到它终止于肩13。在水滴形切屑破碎凹陷18上的底表面沿着切削刀片的中心线A和平行于切削刀片的底边7的一条线形成一个锐角α，所述角是5-30°，优选10-20°。
图7b表示了一个沿着平行于中心线A并且通过隆起20之一的一条线的横截面B-B。从切削刃向后，我们最初看见边缘16，凹槽17之一，隆起20，脊19，平表面21和最后看到的肩13。
图7c表示了一个沿着垂直于中心线A并且通过两个隆起20的一条线的横截面C-C。从切削刃到中心线A，横截面由边缘16，在两个凹槽之间的迷你脊25，隆起20和最后的切屑破碎凹陷18组成。
图7d表示了一个沿着与中心线A成45°角的线的横截面D-D。
图8a表示了一个沿着中心线A的横截面A-A并且表示了当切削刀片被用于进刀操作，即，切削刀片在X方向平行于或稍稍倾斜于切削刀片的中心线A移动时，如何形成一个典型的切屑。切削刃的锐角使得它容易切削材料。切屑沿着切屑破碎凹陷18的底表面行进并且然后它们被切屑破碎凹陷的后表面和脊19破碎或被强迫成为螺旋状。
图8b表示了一个沿着中心线的横截面F-F并且表示了当切削刀片在Z方向移动时如何形成一个典型的切屑22。如果切屑深度是浅的，切屑可以抵靠着第一切屑破碎装置24被破碎，但当切屑深度较深时，在这种情况，切屑流动超过第一切屑破碎装置24并且被脊19破碎或成形。
图9表示了关于刀盘的若干参数，例如刀盘的直径B，脊19的端部之间的距离b，和垂直于切削刀片的中心线A的一条通过前脊端19或隆起20的线与一条通过或在切点的平行线之间的距离h，在该切点切削刃与切削刀片的中心线A相遇。距离(b)是刀盘3的直径B的0.4-0.7，优选0.45-0.6。距离h是刀盘3的直径B0.20-0.45。
本发明的切实可行的改变
在上面描述的实施例中，脊19由于隆起20而终止。然而在本发明的范围内，脊没有隆起的突然终止，即，带有陡峭的倾斜表面也是切实可行的。
连同上述实施例的描述，所提到的第一切屑破碎装置23有若干带有中间迷你脊25的凹槽17组成，并且该装置被分成在切削刀片的中心线A的每一侧上的两组。两个沟槽的组合作为所述的替代装置是切实可行，其替代一连串的凹槽17并且所述的沟槽有一个陡峭的后壁(最远离切削刃)，其控制和/或破碎切屑。切屑破碎装置也可以由一直到脊19或凹陷18的单独的正或中性倾斜表面组成。
作为另一个实施例，有一个刀盘和一个轴的切削刀片，有三个轴和三个刀盘的切削刀片或有四个轴和四个刀盘的切削刀片是切实可行的。
作为另一个实施例，有一个在一个椭圆形的刀盘内的前部的被称作破碎切削刃的切削刀片也是切实可行的。用于切削刃的椭圆形从上面可以被认知，并且有可能被作为有一个且相同的曲率的切削刀片使用，从前面看，切削刃的前部比切削刃的其余部分凹陷。
涉及的名称表
1)切削刀片
2)轴部分
3)刀盘
4)前端表面
5)后端表面
6)轴的顶边
7)轴的底边
8)侧边表面
9)侧边表面
10)前间隙边
11)刀盘的切屑边
12)切削刃
13)肩
14)顶边楔形槽
15)底边楔形槽
16)边缘
17)凹槽
18)切屑破碎凹陷
19)脊
20)隆起
21)切屑表面的平面部分
22)切屑
23)第一切屑形成装置
24)第二切屑形成装置
25)迷你脊
A)切削刀片的中心线
α)在切削刀片的中心线上的切屑破碎凹陷的底表面和平行于切削刀片的底边的一条线之间的角。
(b)脊19或隆起20的前端之间的距离。
(B)刀盘上的直径。
(h)通过前脊端19或隆起20的垂直于切削刀片的中心线A的一条线和通过切削刃和切削刀片的中心线A的相遇点的一条平行线之间的距离。

Claims (12)

1.用于金属工件的切槽和切断及外形加工和纵向车削的切削刀片(1)，包括轴部分(2)和至少一个刀盘(3)和一个在切削刀片前端的端表面(4)和一个在切削刀片后端的后端表面(5)，其中轴部分包括一个顶边(6)，一个底边(7)及在所述两边之间延伸的侧边表面(8，9)，所述的刀盘(3)具有一个切削刃(12)，其被限定为切屑边(11)和间隙边(10)之间的相交部分，切削刃(12)具有圆形形状并且具有直到端部的大体上相同曲率，刀盘的切屑边(11)带有一个直接设置在切削刃内侧的第一切屑形成装置(23)，其特征在于，刀盘的切屑边(11)有一个第二切屑形成装置(24)，其围绕着切削刀片的中心线(A)对称地设置并且包括一个切屑破碎凹陷(18)，该凹陷延伸直达在围绕切削刀片的中心线(A)的区域内的切削刃(12)，并且在另一方面装置(24)位于切削刀片的第一切屑形成装置(23)和围绕切屑破碎凹陷的后部的脊(19)的内侧。
2.根据权利要求1的切削刀片，其特征在于在第二切屑形成装置(24)内的切屑破碎凹陷(18)在平面视图中看是水滴形的。
3.根据权利要求1和2的切削刀片，其特征在于脊(19)形成的拱形从其中一个端部到另一个端部覆盖了360°圆周的140-190°，优选160-180°。
4.根据权利要求1-3的切削刀片，其特征在于第一切屑形成装置(23)由两个位于中心线A的每一侧的相同但镜像相反的装置组成，这些装置终止于距离相交点的每边一定距离处，以便为上面提到的作为第二切屑形成装置(24)一部分的切屑破碎凹陷(18)的顶点留出空间，以便顶点直达围绕着切削刃和中心线A相交点的切削刃。
5.根据权利要求1-4的切削刀片，其特征在于在最高处，脊(20)的顶部比切削刃(12)高但比轴的顶边(6)低。
6.根据权利要求1-5的切削刀片，其特征在于在前脊端部具有两个隆起(20)。
7.根据权利要求1-6的切削刀片，其特征在于沿着切削刀片的中心线(A)，水滴形切屑破碎凹陷(18)上的底表面与平行于切削刀片的底边(7)的一条线形成一个锐角α，所述角是5-30，优选是10-20。
8.根据权利要求1-7的切削刀片，其特征在于在脊(19)的前端部或隆起(20)之间的距离(b)是刀盘(3)的直径(B)的0.4-0.7倍；优选是0.45-0.6倍。
9.根据权利要求1-8的切削刀片，其特征在于垂直于切削刀片的中心线(A)的一条通过前脊端部(19)或隆起(20)的线与一条通过切削刃和切削刀片的中心线(A)相交点的平行线之间的距离(h)是刀盘(3)的直径(B)的0.20-0.45倍。
10.根据权利要求1-9的切削刀片，其特征在于切削刀片有三个轴和三个刀盘。
11.根据权利要求1-9的切削刀片，其特征在于切削刀片有四个轴和四个刀盘。
12.根据权利要求1-11的切削刀片，其特征在于切削刀片作为一个部件由硬质材料，例如硬质合金、陶瓷或类似物制造。
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