CN1802232A - 切向切削刀片和铣刀 - Google Patents

Abstract

一种切向切削刀片(20)，具有相对的第一和第二端面(22，24)，以及在它们之间延伸的周向侧面(26)。在第一和第二端面(22，24)与周向侧面(26)的相交处形成了第一和第二向边缘(28，30)。周向侧面(26)中的凹槽(62)在第一和第二端面(22，24)之间延伸，并分别在第一和第二副边缘(90，92)处与之相交。在切削刀片(20)的相对的第一和第二侧视图中，至少第一边缘(28)是大致下凹的。

Description

切向切削刀片和铣刀

技术领域

本发明大体上涉及一种切向切削刀片和铣刀，其用于铣削复杂型面的金属切削操作，例如用于以环形内圆铣刀来铣削曲轴。

背景技术

这种铣刀通常包括环形刀具主体，其具有多个围绕刀具主体的内周等距间隔开的相同刀部(segment)。各刀部通常具有三个或多个固定于其上的切削刀片，各切削刀片用于铣削复杂型面的一个特定特征。不可避免的是，各刀部的至少一个切削刀片具有与该刀部的另一切削刀片不同的几何形状。因此，必须在库存中保持有至少两种类型的切削刀片，并且在更换刀部中的磨损切削刀片时必须仔细，以免用了不同几何形状的切削刀片来替换它。

在许多这种铣刀中使用了切向切削刀片。切向切削刀片也称为刃口式(on-edge)或放倒式(lay down)切削刀片，它们以一定的方式设置于刀片座中，使得在对工件进行切削操作的期间，切削力沿着切削刀片的主尺寸(较厚尺寸)指向。这种设置的一项优点是，与切削刀片定位成使得切削力沿着切削刀片的副尺寸(较薄尺寸)指向相比，切削刀片可承受更大的切削力。

本发明的一个目的是提供一种用于铣刀的切向切削刀片，其能够铣削金属工件的复杂型面中的所有特征。

发明内容

根据本发明，提供了一种切向切削刀片，包括：

相对的第一和第二端面，以及在它们之间延伸的周向侧面；分别形成于第一和第二端面与周向侧面的相交处的第一和第二周向边缘，至少一部分第一周向边缘形成了主切削刃；

位于周向侧面中的至少一个凹槽，其在第一和第二端面之间延伸并分别在第一和第二副边缘处与第一和第二端面相交，至少一部分第一副边缘形成了副切削刃；

其中，在该切削刀片的相对的第一和第二侧视图中，至少第一周向边缘是大致下凹的。

根据本发明，在相对的第一和第二侧视图中，该至少第一边缘在其第一和第二端点之间延伸，第二端点比第一端点更接近切削刀片的正中面。

另外，根据本发明，在第一侧视图中，在该至少第一周向边缘上存在有最小点，该最小点比该至少第一周向边缘上的任何其它点都更接近切削刀片的正中面，并且更接近一个端点而非另一端点。

切削刀片优选设有穿过周向侧面的通孔。

另外，该通孔具有包含于切削刀片的正中面内的轴线。

根据本发明，还提供了一种铣刀，包括环形切削主体，其具有多个围绕刀具主体的内周等距间隔开的相同刀部，各刀部具有固定于其上的7个根据本发明的切削刀片。

各刀部上的这7个切削刀片优选设置成三对切削刀片和一个不成对的切削刀片。

另外优选的是，这三对中的第一对切削刀片位于刀部的相对侧面上；这三对中的第二对切削刀片位于刀部的内表面上，其中一个切削刀片相邻于刀部的一个侧面，另一切削刀片相邻于该刀部的相对侧面；这三对中的第三对切削刀片与刀部正中面相邻并处于其两侧；不成对的单个切削刀片位于刀部两个侧面之间的大致中间。

根据本发明，不成对的单个切削刀片固定在刀部上且其凹槽背离该刀部，而三对切削刀片中的每一个切削刀片固定在刀部上且其凹槽朝向该刀部。

附图说明

为了更好地理解本发明并且显示本发明是如何实施的，下面将参考附图来进行介绍，其中：

图1是根据本发明的切削刀片的透视图；

图2是图1所示切削刀片的另一透视图；

图3是图1所示切削刀片的端视图；

图4是图1所示切削刀片沿图3中的方向IV的侧视图；

图5是图1所示切削刀片沿图3中的方向V的侧视图；

图6是图1所示切削刀片沿图3中的方向VI的侧视图；

图7是图1所示切削刀片沿图3中的方向VII的侧视图；

图8是根据本发明的铣刀的透视图；

图9是用图8所示铣刀铣削的曲轴的局部侧视图；

图10是图9所示曲轴沿线XX所示的剖视图；

图11是与图9所示类似的在铣削曲轴前的剖视图；

图12是图8所示铣刀的刀部的透视图；

图13是图8所示刀部的端视图；和

图14是图8所示刀部的侧视图。

优选实施例的详细描述

来看图1至7，图中显示了根据本发明的双刃切向切削刀片20。切削刀片20通常由特别硬且耐磨的材料如硬质合金制成，其通过成型压制和用粘结剂烧结碳化物粉末制成，或者由粉末注射模制方法制成。切削刀片20包括相同且相对的端面22，24，以及在端面22，24之间延伸的周向侧面26。正中面M将切削刀片20分成两个相同的半体，其中两个端面22，24位于正中面M的相对侧。切削刀片20具有围绕正中面M的镜像(或反射)对称性。在切削操作期间，仅有一个端面22参与切削操作，其称为工作端面22。由于这两个端面22，24是相同的，因此下面只详细介绍它们中的一个，即工作端面22(相对的端面将称为非工作端面24)。

周向侧面26在周向边缘28，30处与端面22，24相交。周向侧面26包括大致平面且平行的第一和第二相对的主侧面32，34，以及在主侧面32，34之间延伸的第一和第二相对的副侧面36，38。相邻的主、副侧面在公共角侧面处汇合。第一主侧面32在第一角侧面40处与第一副侧面36汇合。第一副侧面36在第二角侧面42处与第二主侧面34汇合。第二主侧面34在第三角侧面44处与第二副侧面38汇合，而第二副侧面38在第四角侧面46处与第一主侧面32汇合。各副侧面分成两个部分副侧面。第一副侧面36包括在第一部分角侧面52处汇合的第一部分第一副侧面48和第二部分第一副侧面50。第二副侧面38包括在第二部分角侧面58处汇合的第一部分第二副侧面54和第二部分第二副侧面56。第一部分第一副侧面48和第一部分第二副侧面54与第一主侧面32相邻，而第二部分第一副侧面50和第二部分第二副侧面56与第二主侧面34相邻。

具有处于正中面M上的轴线A的通孔60穿过在第一主侧面32和第二主侧面34之间延伸的周向侧面26。周向侧面26中的凹槽62在相对的端面22，24之间延伸。与通孔60相交的凹槽62是笔直的，并且垂直于切削刀片20的正中面M。

周向边缘28包括两个部分边缘，即次要边缘64和主要边缘66。次要边缘64形成在凹槽62与工作端面22的相交处，而主要边缘66是整个周向边缘28上不同于次要边缘64的部分。主要边缘66包括：第一主边缘68和第二主边缘70，它们分别形成在第一主侧面32和第二主侧面34与工作端面22的相交处；第一副边缘72和第二副边缘74，它们分别形成在第一副侧面36和第二副侧面38与工作端面22的相交处；以及第一角边缘76、第二角边缘78、第三角边缘80和第四角边缘82，它们分别形成在第一角侧面40、第二角侧面42、第三角侧面44和第四角侧面46与工作端面22的相交处。第一副边缘72包括第一部分第一副边缘84、第二部分第一副边缘86和第一部分角边缘88，它们分别形成在第一部分第一副侧面48、第二部分第一副侧面50和第一部分角侧面52与工作端面22的相交处。类似的，第二副边缘74包括第一部分第二副边缘90、第二部分第二副边缘92和第二部分角边缘94，它们分别形成在第一部分第二副侧面54、第二部分第二副侧面56和第二部分角侧面58与工作端面22的相交处。

工作端面22包括周向表面部分96，其从周向边缘28朝向正中面M向内倾斜地延伸，并且与工作端面22的中心表面部分98汇合。周向边缘28形成了切削刃，而周向表面部分96形成了一个相关的排屑前刀面。因此，周向边缘28的任何一部分形成了切削刃，并且任何这种部分将在这里称为刃或切削刃。

参见图6，可以看到，在垂直于第二主侧面34绘制的切削刀片20的侧视图中，第二部分第一副切削刃86、第二角刃78、第二主刃70、第三角刃80、第二部分第二副刃92和第二部分角刃94形成了周向边缘28的大致下凹的刃部C，该侧视图也称为切削刀片20的第一侧视图。换句话说，在第一侧视图中，周向边缘28是下凹的。该大致下凹的刃部C的结构如下所述。第二部分第一副切削刃86从第一部分角刃88中延伸出来，朝向正中面M倾斜并且与第二角刃78汇合。第二角刃78从第二部分第一副切削刃86中延伸出来，朝向正中面M倾斜并且与第二主刃70汇合。第二主刃70从第二部分第一副刃86中延伸出来，朝向正中面倾斜并且与第二主刃70汇合。第二主刃70从第二角刃78中延伸出来，朝向正中面M倾斜，并且在接点100的区域处与第三角刃80汇合。接点100的区域包含点Q，它是下凹刃部C中的相对于正中面M而言最接近正中面M的点，也称为最小点Q。在接点100的区域周围，周边刃28平行于正中面M。第三角刃80从接点100的区域中以倾斜离开正中面M的方式延伸出来，并与第二部分第二副刃92汇合。第二部分第二副刃92从第三角刃80中以倾斜离开正中面M的方式延伸出来，并与第二部分角刃94汇合。在第一视图中，第一部分角刃88和第二部分角刃94形成了该大致下凹刃部C的第一端点X1和第二端点X2，其中第二端点X2比第一端点X1更接近正中面M。

在第一视图中，切削刀片20在一侧由第一部分角侧面52限定，在另一侧由第二部分角侧面58限定，因此第一部分角侧面52和第二部分角侧面58限定了切削刀片20的第一限界线H1和第二限界线H2。周向边缘28的大致下凹刃部C上的最小点Q更接近第二限界线H2而非第一限界线H1。因此在第一视图中，该大致下凹刃部C围绕最小点Q是不对称的。还可以看到，在切削刀片20的垂直于第二主侧面34绘制的侧视图中，切削刀片20具有在相对端面22的周向边缘28之间测得的三个特征长度。它们是在第一部分角刃88之间测得的最大长度L1(因此L1限定了第一副侧面36的最大长度)，在第二部分角刃94之间测得的中间长度L2(因此L2限定了第二副侧面38的最大长度)，以及在周向边缘28上的最小点Q之间测得的最小长度L3。显然，最大长度L1大于中间长度L2，而中间长度L2又大于最小长度L3。第一副侧面36和第二副侧面38之间的长度差异也可在图5中清楚地看出，在这里，由于第二副侧面38的最大长度小于第一副侧面36的最大长度，因此可以看到工作端面22和相对的非工作端面24的部分。

参见图7，可以看到，在垂直于第一主侧面32绘制的切削刀片20的侧视图中，第四角刃82、第一主刃68、次要边缘64和第一角刃76形成了周向边缘28的大致下凹的刃部S，该侧视图也称为切削刀片20的第二侧视图。换句话说，在第二侧视图中，周向边缘28是下凹的。当将第二视图中的周向边缘28的大致下凹刃部S与第一视图中的周向边缘28的大致下凹刃部C相比较时，可以看出，刃部S在其中心区域处稍稍下凹，该下凹部由次要边缘64形成。

参见图3可以看到，在切削刀片20的端视图中，第二部分第一副刃86与第二主刃70形成了第一角α1，而第二部分第二副刃92与第二主刃70形成了第二角α2。第一部分第二副刃90与正交于第二主刃70的延长线的线N形成了第三角α3，而第一部分第一副刃84垂直于第二主刃70的延长线。次要边缘64包括三个部分边缘，即内次要边缘64’以及从内次要边缘64’的两端延伸至第一主刃68的两个外次要边缘64”，其中各个外次要边缘64”与内次要边缘64’形成了钝角。第一主刃68包括两个直线部分，它们在端视图中由凹槽62分隔开，并平行于第二主刃70。

参见图4可以看到，在切削刀片20的第三侧视图中，第二部分第一副刃86从第二角刃78中以倾斜离开正中面M的方式延伸到第一部分角刃88中。类似地，参见图5可以看到，在切削刀片20的第四侧视图中，第二部分第二副刃92从第三角刃80中以倾斜离开正中面M的方式延伸到第二部分角刃94中。如从这些图中所看到的那样，可以在第一和第二视图中看到通孔60，而在第三和第四视图中无法看到。

如下参见图8到14所示，切削刀片20的上述几何特征使其能够铣削其所针对设计的复杂型面的所有特征。图8显示了一个环形内圆铣刀102，其包括9个刀部104，各刀部104具有紧固于其上的7个切削刀片20。图9显示了在由铣刀102铣削后的曲轴106的一部分，图10显示了所铣削特征的断面。这些特征是颊部108、处于颊部108之间的微型颊110、处于微型颊110和颊部108之间的两个90度部分112(即相对于颊部108成90度)，以及相邻于颊部108和90度部分112的两个45度部分114。微型颊110包括与两个角部118相汇合的上直部116，以及从角部延伸到90度部分112中的两个30度部分120(即相对于颊部108成30度)。

图11显示了与图10类似但在曲轴106被铣削之前的曲轴106的截面。实线表示在曲轴106被铣削之前的上述特征，而实线附近的虚线显示了如图10所示的已铣削表面。铣削前的特征为，待铣削颊部108’、待铣削微型颊110(待铣削上部116’、待铣削角部118和待铣削的30度部分120’)、待铣削的90度部分112’以及待铣削的两个45度部分114’。本领域的技术人员可以理解，曲轴106以及整个曲轴通过多个阶段来进行铣削。这里所介绍和图11所示的铣削工艺仅表示为了完全铣削曲轴106所需的多个阶段中的一个中间阶段。

现在来看图12到14，其中显示了一个刀部104。刀部104具有7个切削刀片20，它们通过夹紧螺钉122紧固在刀部上，并且设置成三对切削刀片和一个单独的不成对切削刀片。第一对包括两个位于刀部104的相对侧面124上的最外切削刀片20a。第二对包括两个位于刀部104的内表面126上的外切削刀片20b，其中一个外切削刀片20b相邻于一个侧面124，而另一外切削刀片20b相邻于另一侧面124。第三对包括两个内切削刀片20c，它们位于刀部104的正中面P的附近并处于其两侧。单独的不成对切削刀片是中央切削刀片20d，其位于两个侧面124的大致中央。中央切削刀片20d紧固在刀部104上且其凹槽36背离刀部104，而最外切削刀片20a、外切削刀片20b和内切削刀片20c中的每一个均紧固在刀部104上且其凹槽36朝向刀部104。

在铣削曲轴106时，各刀部104的切削刀片20a，20b，20c和20d在曲轴106的给定部分上进行加工。两个最外切削刀片20a铣削颊部108’、45度部分114’，以及90度部分112’中的邻近于45度部分114’的部分。两个外切削刀片20b铣削45度部分，以及90度部分112’中的邻近于45度部分114’且沿90度部分延伸了大致一半的部分。两个内切削刀片20c铣削30度部分120’，以及90度部分112’中的邻近于30度部分120’且沿90度部分延伸了大致一半的部分，而中央切削刀片20d铣削微型颊110的上部116和角部118。可以理解，切削刃相对于正中面M呈倾斜的方式为其提供了固有的正轴向前角，这使得切削加工更有效率。

虽然已经就一定程度的特殊性来介绍了本发明，然而应当理解，在不脱离如权利要求所述的本发明的精神或范围的前提下，可以进行许多变更和修改。

Claims (9)

1.一种切向切削刀片，包括：

相对的第一和第二端面，以及在它们之间延伸的周向侧面；

分别形成于所述第一和第二端面与所述周向侧面的相交处的第一和第二周向边缘，至少一部分所述第一周向边缘形成了主切削刃；

位于所述周向侧面中的至少一个凹槽，其在所述第一和第二端面之间延伸并分别在第一和第二副边缘处与所述第一和第二端面相交，至少一部分所述第一副边缘形成了副切削刃；

其中，在所述切削刀片的相对的第一和第二侧视图中，至少所述第一周向边缘是大致下凹的。

2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，在相对的第一和第二侧视图中，所述至少第一周向边缘在其第一和第二端点之间延伸，所述第二端点比第一端点更接近所述切削刀片的正中面。

3.根据权利要求2所述的切削刀片，其特征在于，在所述第一侧视图中，在所述至少第一周向边缘上存在有最小点，所述最小点比所述至少第一周向边缘上的任何其它点更接近所述切削刀片的正中面，并且更接近一个端点而非另一端点。

4.根据权利要求3所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刀片设有穿过所述周向侧面的通孔。

5.根据权利要求4所述的切削刀片，其特征在于，所述通孔具有包含于所述切削刀片的正中面内的轴线。

6.一种铣刀，包括环形切削主体，其具有多个围绕所述刀具主体的内周等距间隔开的相同刀部，各所述刀部具有固定于其上的7个根据权利要求5所述的切削刀片。

7.根据权利要求6所述的铣刀，其特征在于，各所述刀部上的7个切削刀片设置成三对切削刀片和一个单独的不成对切削刀片。

8.根据权利要求7所述的铣刀，其特征在于，这三对中的第一对切削刀片位于所述刀部的相对侧面上；这三对中的第二对切削刀片位于所述刀部的内表面上，其中一个切削刀片相邻于所述刀部的一个侧面，另一切削刀片相邻于所述刀部的相对侧面；这三对中的第三对切削刀片与所述刀部的正中面相邻并处于其两侧；单个的不成对切削刀片位于所述刀部的两个侧面之间的大致中间。

9.根据权利要求8所述的铣刀，其特征在于，所述单个的不成对切削刀片固定在所述刀部上且其凹槽背离所述刀部，而三对切削刀片中的各切削刀片固定在所述刀部上且其凹槽朝向所述刀部。

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