CN1655902A - 切削刀片和铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铣刀(92)，其具有带刀片槽(96)的刀具主体(94)，切削刀片(54)装在该刀片槽中。各刀片槽(96)具有与底壁(102)大致垂直的相邻的侧壁(98)和后壁(100)，侧壁(98)设有两个间隔开的大致平坦且不共面的侧支撑面(104A，104B)。各切削刀片(54)具有一对相对的主侧面(62)，其包括两个间隔开的大致平坦且不共面的对接面(82A，82B)。侧支撑面(104A，104B)的上部边(106A，106B)与对接面(82A，82B)对接。

Description

切削刀片和铣刀
发明领域
本发明大体上涉及可更换的可转位切削刀片和铣刀，这些刀片和铣刀可具体地用于在工件中铣出方形台肩。
发明背景
在图1到4中显示了用于在工件中铣出方形台肩的具有旋转轴线A的典型的现有技术的铣刀10和现有技术的切削刀片12。该现有技术的切削刀片12具有大致菱形的形状，其具有顶面14、底面16、两个主侧面18和两个副侧面20。一些这类现有技术的刀片还可以具有大致矩形的形状。两个副侧面20设有突起部分22。主侧面18和副侧面20沿着顶边24与顶面14相交，而沿着底边26与底面相交。图4显示了图1所示的现有刀片的示意性底视图。已经移去了现有技术铣刀10以便能够看到该现有技术切削刀片12的各个部分相对于旋转轴线A的径向位置。在该视图中无法辨认出轴向前刀面，因此看上去轴线A平行于该现有技术切削刀片12的底面16，但是如图1所示，实际上并不是这种情况。如图4所示，顶边24和底边26具有大致菱形的形状。顶边24包括两条相对的主刃28和两条副刃30，主刃28构成了两条主切削刃。各副刃30的位于相关突起部分22上的部分构成了擦拭部分(wiper)32。底边26具有两条相对的长边34和两条相对的短边36。该现有技术的切削刀片12具有大致正的几何形状。也就是说，主侧面18和副侧面20与底面16之间的在底边26处与这些表面相切的切面之间测得的夹角为钝角，而主侧面18和副侧面20与顶面14之间的在顶边24处与这些表面相切的切面之间测得的夹角为锐角。
如图1所示，现有技术的切削刀片12安放在铣刀10中，并具有正的轴向前刀面；轴向前角由θ来表示，并且具有用于圆周铣削的工作主切削刃28′。在这些图中未示出两条主切削刃28中的另一主切削刃。铣刀10在前部38处向前收窄，从而形成了锥形的形状。前部38包括具有半径RA的前端40和具有半径RB的后端42，其中RB大于RA。工作主切削刃28′具有相邻于前端40的前端28′A和远离于前端40的后端28′B。如图2A，2B和3所示，工作主切削刃28′形成了切削圆30，其包括于图中以供参考。在图2A中，铣刀10的后端42的位置由虚线示出，其显示了前部38的前端40和后端42相对于切削圆30的相对位置。
参见图4可以看到，当将切削刀片12安放在铣刀10中时，其底面16具有前方的径向外侧的底角部46和后方的径向外侧的底角部48。还可以看到，其前端28′A的区域中的工作主切削刃28′距前方径向外侧底角部46的径向距离大于其后端28′B的区域中的工作主切削刃28′距后方径向外侧底角部48的径向距离。因此，令人遗憾的是，工作主切削刃28′的前端28′A承受到比其后端28′B更大的切削力，但为其所提供的支撑比后端28′B更少。
具有锥形前端的铣刀比具有圆柱形前端的铣刀在强度上更低。图3显示了圆柱形铣刀50，即具有圆柱形前部51的铣刀。圆柱形前部51具有前端52，其半径RB等于圆柱形前部51(未示出)的后端的半径。如图3所示，如果将现有技术的切削刀片12安放在圆柱形铣刀50中，那么该现有技术切削刀片12的前方径向外侧底角部46将处于径向距离RA处。由于RA小于RB，因此，切削刀片20的前方径向外侧底角部46并未达到圆柱形铣刀50的外周53。另一方面，后方径向外侧底角部48也未到达外周53。因此，底边26与后方径向外侧底角部48和前方径向外侧底角部46相交的长边34除了在后方径向外侧底角部48处之外均未到达铣刀50的外周53。因此，该现有技术的切削刀片12将无法正确地安放在圆柱形铣刀50中。
显然，必须对现有技术的切削刀片12进行重新设计以便能够正确地安放。对于设计用于在工件中铣出方形台肩的圆柱形铣刀50以及安放成具有正的轴向前刀面的切削刀片来说，切削刀片的主侧面将不是平坦而通常是扭曲的。
具有非平坦或扭曲的主侧面的切削刀片的一项主要缺点在于，很难实现其在铣刀中的固定和准确的安装。
本发明的一个目的是提供一种基本上克服了上述缺陷的切削刀片和圆柱形铣刀。
发明概要
根据本发明，提供了一种切削刀片，包括：顶面、底面和在它们之间延伸的周边侧面，该周边侧面包括一对相对的主侧面和一对相对的副侧面；
形成于这些相对的主侧面与顶面的相交处的两条相对的主切削刃；
其中这对相对的主侧面中的每一主侧面均包括两个间隔开的大致平坦且不共面的对接面。
根据本发明，两个间隔开的对接面中的第一对接面与穿过切削刀片底面的平面P的法线N形成第一角度α，而两个间隔开的对接面中的第二对接面与该法线N形成第二角度β。
根据本发明，第一角度α大于第二角度β。
各主侧面优选还包括至少一个设于对接面和主切削刃之间的上方后刀面，其与法线N形成后角γ。
各主侧面优选还包括至少一个设于对接面和底面之间的下方后刀面。
一般来说，切削刀片设有至少一个在顶面和底面之间延伸的通孔。
根据本发明，还提供了一种铣刀，其包括：
至少一个根据本发明的切削刀片，以及具有至少一个刀片槽的刀具主体，该至少一个刀片槽包括：
大致垂直于底壁的相邻的侧壁和后壁，侧壁设有两个间隔开的大致平坦且不共面的侧支撑面，即前侧支撑面和后侧支撑面，该前侧支撑面与穿过底壁的平面P′的法线N′形成第三角度α′，而后侧支撑面与该法线N′形成第四角度β′。
根据本发明，第三角度α′大于第四角度β′。
另外，根据本发明，第一角度α比第三角度α′大第一角度差δ1，而第二角度β比第四角度β′大第二角度差δ2。
第一角度差δ1和第二角度差δ2优选相同，并等于给定的角度差δ。
根据本发明，前侧支撑面具有上部边，后侧支撑面具有上部边，并且前侧支撑面的上部边与该至少一个切削刀片的给定主侧面的第一对接面对接，而后侧支撑面的上部边与该至少一个切削刀片的给定主侧面的第二对接面对接。
根据一项具体的非限制性例子，第一角度α约为14°，第二角度β约为5°，而给定角度差δ约为0.5°。
根据本发明，还提供了一种刀具主体，其具有至少一个刀片槽，该至少一个刀片槽包括：大致垂直于底壁的相邻的侧壁和后壁，侧壁设有两个间隔开的大致平坦且不共面的侧支撑面，即前侧支撑面和后侧支撑面，该前侧支撑面与穿过底壁的平面P′的法线N′形成第三角度α′，而后侧支撑面与该法线N′形成第四角度β′。
附图简介
为了更好地进行理解，下面将参考附图并仅通过示例来介绍本发明，在图中：
图1是现有技术铣刀的局部侧视图；
图2A是图1所示铣刀沿线IIA-IIA的局部剖视图；
图2B是图1所示铣刀沿线IIB-IIB的局部剖视图；
图3是具有圆柱形铣刀主体和现有技术切削刀片的与图2A类似的局部剖视图；
图4是图1所示现有技术刀片的示意性底视图，显示了刀片相对于安装有该刀片的现有技术铣刀的旋转轴线的径向方位，其中铣刀已被移开；
图5是根据本发明的切削刀片的示意性透视图；
图6A是图5所示切削刀片沿线VIA-VIA的局部剖视图；
图6B是图5所示切削刀片沿线VIB-VIB的局部剖视图；
图7是图5所示刀片的示意性底视图，显示了刀片相对于安装有该刀片的圆柱形铣刀的旋转轴线的径向方位，其中铣刀已被移开；
图8是根据本发明的铣刀中的刀片槽的透视图；
图9是图8所示刀片槽的侧视图；
图10A是图9所示刀片槽的沿线XA-XA的局部剖视图；
图10B是图9所示刀片槽的沿线XB-XB的局部剖视图；和
图11是根据本发明的铣刀的透视图。
发明的详细描述
在图5到7中显示了根据本发明的切削刀片54。切削刀片54一般通过成型压制和烧结碳化物粉末来制造。然而也可以使用注射模制技术。切削刀片54具有大致菱形的形状，其具有顶面56、底面58以及在顶面56和底面58之间延伸的周边侧面60。周边侧面60包括两个主侧面62和两个副侧面64。虽然本发明是针对具有大致菱形形状的切削刀片来进行的描述，然而它也可同样适用于具有大致矩形或方形形状的切削刀片。两个副侧面64设有突起部分66。主侧面62和副侧面64沿着顶边68与顶面56相交，而沿着底边70与底面58相交。图7显示了根据本发明的安放在圆柱形铣刀中的图5所示刀片的示意性底视图，该圆柱形铣刀具有旋转轴线B。已经移去了铣刀以便能够看到该切削刀片的各个部分相对于旋转轴线B的径向位置。在该视图中无法辨认出轴向前刀面，因此看上去轴线B平行于切削刀片54的底面58，但是实际上并不是这种情况。如图7所示，顶边68和底边70具有大致菱形的形状。顶边68包括两条相对的主刃72和两条副刃74，主刃72构成了两条主切削刃。比较图4和7可以发现，与现有技术切削刀片12的底边26相对于其顶边24的定向相比，根据本发明的切削刀片54的底边70相对于其顶边68的定向正好相反。
各副刃74的位于相关突起部分66上的部分构成了擦拭部分76。底边70具有两条相对的长边78和两条相对的短边80。切削刀片54具有大致正的几何形状。也就是说，主侧面62和副侧面64与底面58之间的在底边70处与这些表面相切的切面之间测得的夹角为钝角，而主侧面62和副侧面64与顶面56之间的在顶边68处与这些表面相切的切面之间测得的夹角为锐角。
回过来参见图3，可以注意到，如果将现有技术的切削刀片12安放在圆柱形铣刀50中，那么切削刀片12的前方径向外侧底角部46以及底边26的长边34将不会到达铣刀50的外周53。为了使底边26的长边34可到达铣刀50的外周53，切削刀片12的底面16必须被重新设计，即将切削刀片12的底面16相对于其顶面14有效地旋转。现在来看图7，可以理解该重新设计的这一方面的效果。可以看到，与现有技术的切削刀片12相比，根据本发明的切削刀片54具有工作主切削刃72′，其前端72′A有利地设有比其后端72′B更大的支撑。
可以理解，如果在将现有技术刀片12的底面16相对于其顶面14旋转之后，底边26的各长边34和顶边中的与之相关的主刃28随意地相交成一个表面，从而得到了一个主侧面，那么这种主侧面通常是扭曲的，这是不利的。
根据本发明，各主侧面62均包括两个间隔开的大致平坦且不共面的对接面82。这两个间隔开的对接面82中的第一对接面82A与穿过切削刀片底面的平面P的法线N形成第一角度α，而这两个间隔开的对接面82中的第二对接面82B与该法线N形成第二角度β。根据本发明，第一角度α大于第二角度β。对接面82不与主切削刃72相交。
各主侧面62中的在第一对接面82A和第二对接面82B之间延伸的部分形成了任意形状的中心面84。各主侧面62包括上方后刀面86，其处于第一对接面82A、第二对接面82B和中心面84与主切削刃72之间。上方后刀面86与法线N形成了后角γ。对于各主侧面62来说，上方后刀面86优选沿着主切削刃72的整个长度在主切削刃72的附近延伸。
各主侧面62还包括下方后刀面88，其处于第一对接面82A、第二对接面82B和中心面84与底面58的底边70的长边78之间。对于各主侧面62来说，下方后刀面88优选在与该主侧面62相关的底边70的长边78的附近沿着长边78的整个长度延伸。还应注意的是，根据本发明，当将切削刀片54安放在铣刀127中时，底面58的底边70的径向外侧的长边78设置成相邻于铣刀的外周。下方后刀面88的宽度和斜度会影响第一角度α和第二角度β的值。切削刀片54设有两个通孔90，其在顶面56和底面58之间延伸，这些通孔对于较长的切削刀片来说通常是需要的。
现在来看图8到11。根据本发明的铣刀92具有旋转轴线B，并包括具有刀片槽96的刀具主体94，切削刀片54便安放在刀片槽96中。各刀片槽96包括相邻于后壁100的侧壁98以及底壁102，侧壁98和后壁98100大致垂直于底壁。侧壁98设有两个间隔开的大致平坦且不共面的侧支撑面104(104A，104B)，即前侧支撑面104A和后侧支撑面104B。后壁100设有后支撑面108，其具有上部边110。侧支撑面104具有上部边106(106A，106B)，其中前侧支撑面104A具有上部边106A，而后侧支撑面104B具有上部边106B。前侧支撑面104A与穿过底壁102的平面P′的法线N′形成第三角度α′，而后侧支撑面104B与该法线N′形成第四角度β′。根据本发明，第三角度α′大于第四角度β′。
侧支撑面104和对接面82设计成以一定的角度倾斜，使得当将切削刀片54置于刀片槽96中时，侧支撑面104的上部边106与对接面82接触。侧支撑面104的上部边106是直边，因此侧支撑面104沿着直线与对接面82接触。具体而言，前侧支撑面104A的上部边106A沿着直线与第一对接面82A接触，而前侧支撑面104B的上部边106B沿着直线与第二对接面82B接触。为了保证侧支撑面104的上部边106沿着直线与对接面82接触，支撑面和对接面的斜度应设置成使得第一角度α比第三角度α′大第一角度差δ1，而第二角度β比第四角度β′大第二角度差δ2。第一角度差δ1和第二角度差δ2优选相同，并等于给定的角度差δ。根据一项具体的非限制性例子，第一角度α约为14°，第二角度β约为5°，而给定角度差δ约为0.5°。
类似的，后支撑面108的斜度和副侧面64的斜度应选择成能够保证后支撑面108的上部边110沿着直线与副侧面64接触。因此，切削刀片54通过在一侧由两个接触区域而在相邻侧由一个接触区域来支撑于刀片槽96中，这使得切削刀片54可得到稳定且明确限定的安放。
众所周知，在切削刀片的制造期间，刀片表面的微观几何形状通常会变成不确定地扭曲，产生了不均匀的表面质量。因此，对接面82可能不是完全平坦的，即使其设计成是平坦的时也是如此。在这种情况下，侧支撑面104的上部边106将沿着断开的线与对接面82接触。
虽然在上文中以一定程度的特殊性介绍了本发明，然而应当理解，在不脱离由下述权利要求限定的本发明的精神或范围的前提下，可以进行许多种变更和修改。例如，虽然本发明是针对其中主侧面62只具有一个与主切削刃72相邻的上方后刀面86的切削刀片来进行的介绍，然而也可以设置两个或多个上方后刀面86。同样，虽然主侧面62介绍为只具有一个与底面58的底边70的长边78相邻的下方后刀面88，然而也可以设置两个或多个下方后刀面。上方后刀面86和下方后刀面88中的任一个或这两个均设计成非常狭窄，例如为1毫米或更少。因此，例如第一对接面82A、第二对接面82B和中心面84可呈现为从主刃72延伸到相关的长边78，或从上方后刀面86之下延伸到主刃72。

Claims (13)

1.一种切削刀片(54)，包括：
顶面(56)、底面(58)和在它们之间延伸的周边侧面(60)，所述周边侧面(60)包括一对相对的主侧面(62)和一对相对的副侧面(64)；
形成于所述相对的主侧面(62)与顶面(56)的相交处的两条相对的主切削刃(72)；
其中，所述这对相对的主侧面(62)中的每一主侧面均包括两个间隔开的大致平坦且不共面的对接面(82)。
2.根据权利要求1所述的切削刀片(54)，其特征在于，所述两个间隔开的对接面中的第一对接面(82A)与穿过所述切削刀片(54)的底面(58)的平面P的法线N形成第一角度α，而所述两个间隔开的对接面中的第二对接面(82B)与所述法线N形成第二角度β。
3.根据权利要求2所述的切削刀片(54)，其特征在于，各所述主侧面(62)还包括至少一个设于所述对接面(82)和主切削刃(72)之间的上方后刀面(86)，其与所述法线N形成后角γ。
4.根据权利要求3所述的切削刀片(54)，其特征在于，各所述主侧面(62)还包括至少一个设于所述对接面(82)和底面(58)之间的下方后刀面(88)。
5.根据权利要求1所述的切削刀片(54)，其特征在于，所述切削刀片(54)设有至少一个在所述顶面(56)和底面(58)之间延伸的通孔(90)。
6.一种铣刀(92)，包括：
至少一个根据权利要求2所述的切削刀片(54)，以及具有至少一个刀片槽(96)的刀具主体(94)，所述至少一个刀片槽(96)包括：
大致垂直于底壁(102)的相邻的侧壁和后壁(98，100)，所述侧壁(98)设有两个间隔开的大致平坦且不共面的侧支撑面(104)，即前侧支撑面(104A)和后侧支撑面(104B)，所述前侧支撑面(104A)与穿过所述底壁(102)的平面P′的法线N′形成第三角度α′，而所述后侧支撑面(104B)与所述法线N′形成第四角度β′。
7.根据权利要求6所述的铣刀(92)，其特征在于，所述第三角度α′大于所述第四角度β′。
8.根据权利要求7所述的铣刀(92)，其特征在于，所述第一角度α比所述第三角度α′大第一角度差δ1，而所述第二角度β比所述第四角度β′大第二角度差δ2。
9.根据权利要求8所述的铣刀(92)，其特征在于，所述第一角度差δ1和第二角度差δ2相同，并等于给定的角度差δ。
10.根据权利要求9所述的铣刀(92)，其特征在于，所述前侧支撑面(104A)具有上部边(106A)，所述后侧支撑面(104B)具有上部边(106B)，所述前侧支撑面(104A)的上部边(106A)与所述至少一个切削刀片(54)的给定主侧面(62)的第一对接面(82A)对接，而所述后侧支撑面(104B)的上部边(106B)与所述至少一个切削刀片(54)的给定主侧面(62)的第二对接面(82B)对接。
11.根据权利要求10所述的铣刀(92)，其特征在于，所述第一角度α约为14°，所述第二角度β约为5°，而所述给定角度差δ约为0.5°。
12.一种刀具主体(94)，其具有至少一个刀片槽(96)，所述至少一个刀片槽(96)包括：
大致垂直于底壁(102)的相邻的侧壁和后壁(98，100)，所述侧壁(98)设有两个间隔开的大致平坦且不共面的侧支撑面(104)，即前侧支撑面(104A)和后侧支撑面(104B)，所述前侧支撑面(104A)与穿过所述底壁(102)的平面P′的法线N′形成第三角度α′，而所述后侧支撑面(104B)与所述法线N′形成第四角度β′。
13.根据权利要求12所述的刀具主体(94)，其特征在于，所述第三角度α′大于所述第四角度β′。
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