CN1913998A - 双面切削刀片与铣刀 - Google Patents

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Abstract

一种用于铣刀(26)的双面切削刀片(10)，这种双面切削刀片(10)具有两个相同的相对端面(12)和两个相对的相同主侧面(18)，这两个相对的相同主侧面(18)有一个在它们之间延伸的通孔(22)，该通孔(22)并向外打开而对着该主侧面。主切削刃(34)在每个主侧面与每个端面的相交处形成。在每个主侧面中，与每个主切削刃相邻的是初级离隙面(50)。在从大体上与该主侧面垂直的平面截取的切削刀片的每个截面中，与该初级离隙面在该主切削刃相切的线(L、LA、LB和LC)以内锐角(X、XA、XB和XC)向该切削刀片的中间平面(M)倾斜。

Description

双面切削刀片与铣刀
技术领域
本发明涉及一种用于金属切割工艺的双面可转换切削刀片和铣刀。
背景技术
在WO 97/17157中公开了一种采用双面可转换切削刀片的端面铣削刀具，这种端面铣削刀具具有棱柱体外形，且两个相对的大致呈矩形的前刀面由几个侧面连接。该切削刀片具有基本的“负向”几何形状，以在安装于端面铣刀中且切削刀片以反轴向前角定位时，在切削刀片与工件之间提供必要的缝隙。不过，反轴向前角也有缺陷，例如，已经发现在涉及切削材料难度较大的用途时切削效率并不高。
US 5,333,972中公开了一种用于镗孔刀头的双面可转换切削刀片。刀片设在每个末端，每个末端有一个突出的平台。每个长的切削刃以相对于突出平台3°的角度倾斜，因此限定“刀片轴向前角”。每个切削刃的后部是下降刃面，该下降刃面与上升入射角表面结合，以形成断屑槽底。每个上升入射角表面从其关联下降刃面延伸到相邻的刃面，该相邻的刃面既可以在切削刀片的顶部，也可在其底部。该切削刀片向左或向右旋转。在制造时制成向右旋转，而在翻转过来后就是向左旋转。可以理解，刀片轴向前角的大小由于实践中的原因而受到限制。刀片轴向前角的任何加大将会导致该上升入射角表面“垂直”范围的加大(见US 5,333,972图3)，而“垂直”范围的加大可能对屑片的形成和移除造成不利影响。
WO 96/35536公开了一种双面可转换切削刀片，当安装在端面铣刀中时，这种刀片有一个正向轴向前角，即使在切削刀片与工件之间提供必要的间隙时也是如此。这种切削刀片在右旋转端面铣刀中表现为两个周向刃边，在左旋转端面铣刀中表现为两个周向刃边。在侧视图(见图9)中，该切削刀片的外形大致呈偏菱形。每个端面的主切削刃10相互平行(见图7和图8)，并且与位于中央的突出邻接构件12平行。将该切削刀片保持在刀片槽中，且不工作端面和相邻不工作离隙面的邻接构件分别与该刀片槽的支承表面邻接。不工作端面和相邻不工作离隙面的邻接构件在锐角安装棱角结合。为了改变工作切削刃的轴向前角，必须使刀片槽旋转，或者必须采用具有安装棱角的切削刀片，该安装棱角具有不同的安装角。在任何一种情况下，均必须采用不同的铣刀。此外，该轴向前角和离隙角相互依存并且轴向离隙角中的任何变化会导致离隙角中相应的变化，这通常并不是我们所希望的。
US 5,853,267描述了一种具有侧面的单面“反向离隙”可转换切削刀片，该侧面具有上初级离隙，这些上初级离隙与切削刃相邻并且以内锐角即正刀片的反面向刀片底座倾斜。具有以内钝角向刀片底座倾斜的侧面的切削刀片称为“正”刀片。具有与刀片底座成直角的侧面的切削刀片称为“负”刀片或者“中性”刀片。负刀片的主要优点在于可以设计成双面，因此，与正刀片相比，能够提供两倍的可转换切削刀片。现有技术中已知的还有双正刀片，与正刀片相比，这种双正刀片也能够提供两倍的可转换切削刀片。不过，这些刀片的切削刃可能要弱于负刀片的切削刃，因为双正刀片的切削楔角小于负刀片的切削楔角。
US 5,853,267中所描述的切削刀片类型，即单面反向离隙刀片的优点在于这些刀片的切削刃一般强于负或正刀片的切削刃。不过，US5,853,267公开的切削刀片是一种单面斜离隙切削刀片。而且，容纳紧固螺丝的通孔向外打开而对着上屑片表面。这样就对切削刀片的最小宽度(主切削刃之间的距离)设置了限制。此外，US 5,853,267公开的切削刀片在固定到铣刀中时呈“径向”。在这种切削刀片中，切削刃与切削刀片底座之间的距离限定了切削刀片的最小尺寸。在切削操作过程中，通常沿着次尺寸来引导切削力。另一方面，将切向切削刀片在刀夹内定向，以在工件的切削操作过程中沿着切削刀片的主(较厚的)尺寸来引导切削力，这种切向切削刀片也称为直立切削刀片或叠置切削刀片。这种排列的优点在于切削刀片能够承受的切削力大于沿着切削刀片的次(较薄的)尺寸引导切削力来将切削刀片定向时切削刀片所能够承受的切削力。本发明优选涉及双面反向离隙切削刀片。
虽然可以构思出通过研磨邻近于负刀片两个末端的切削刃的主离隙来获得双面反向离隙切削刀片，但研磨是额外的制造操作，而且会延长切削刀片的制造时间、增加制造成本。
本发明的一个目的是提供一种改进的双面切削刀片和改进的铣刀。
用符合各项权利要求的主题来实现这个目的。特别地，本发明提供一种双面切向反向离隙切削刀片，优选这种刀片压成或模制成其最终外形，并具有容纳紧固螺丝的通孔，该紧固螺丝并不穿过屑片表面。由于双面刀片并不具有与屑片表面相对的底座，所以按照切削刀片的中间平面来测量主离隙的角度。
发明内容
根据本发明，优选提供一种用于铣刀的双面切削刀片，该切削刀片包括：
两个相同的相对端面和在它们之间延伸的周向侧面，该周向侧面包括两个相对的相同主侧面，一个通孔在这两个相对的相同主侧面之间延伸并且向外打开而对着这两个相对的相同主侧面；
四个隔开的主切削刃，每个主切削刃在每个主侧面与每个端面的相交处形成；
与每个主切削刃相邻的初级离隙面，其中：
在从大体上与该主侧面垂直的平面截取的切削刀片的每个截面中，与每个初级离隙面相切的、从与每个初级离隙面相邻的主切削刃伸出的线以内锐角向该切削刀片的中间平面倾斜。
根据一个优选实施例，在从大体上与该主侧面垂直的平面截取的切削刀片的每个截面中，每个初级离隙面的截面是直线。
根据另一个优选实施例，在从大体上与该主侧面垂直的平面截取的切削刀片的每个截面中，每个初级离隙面的截面是凸曲线。
根据另一个实施例，每个端面可包括与每个主切削刃相邻的前刀面，该前刀面以切削刀片的大体向内方向从主切削刃延伸到内端面。
根据另一个优选实施例，在从大体上与该主侧面垂直的平面截取的切削刀片的每个截面中，每个前刀面的截面是直线。
根据另一个优选实施例，在从大体上与该主侧面垂直的平面截取的切削刀片的每个截面中，每个前刀面的截面是凹曲线。
通常地，周向侧面还包括两个相对的相同次侧面，且次切削刃在每个次侧面与每个端面的相交处形成。
通常地，该主侧面可大体上是平行四边形。
如果需要，每个端面的内端面是平直的，且每个端面的内端面相互平行。
根据本发明，每个端面有四个角，两个对角相对的低角和两个对角相对的凸角，低角比凸角离该中间平面更近。
根据本发明，还提供一种铣刀，优选这种铣刀包括：
根据本发明的至少一个切削刀片；以及
具有至少一个刀片槽的刀体，该至少一个切削刀片保持在该刀片槽中，该至少一个刀片槽包括大体上横穿底座的相邻侧壁和后壁；该底座设有螺纹孔，以容纳将切削刀片固定在该刀片槽中的紧固螺丝，该侧壁设有与该至少一个切削刀片的给定次侧面邻接的轴向定位表面；该后壁设有两个切向定位凸面，这两个切向定位凸面位于该后壁中央凹区的每一侧，并且与该至少一个切削刀片的给定内端面邻接。
附图说明
为了更好的理解，现在仅通过示例方式参考附图描述本发明，其中：
图1是根据本发明的切削刀片的透视图；
图2是图1中切削刀片的第一侧视图；
图3是示于图1的切削刀片的端视图；
图4是示于图1的切削刀片的第二侧视图；
图5A是示于图1的切削刀片的、沿图3中VA-VA线的局部截面图；
图5B是示于图1的切削刀片的、沿图3中VB-VB线的局部截面图；
图5C是示于图1的切削刀片的、沿图3中VC-VC线的局部截面图；
图6是类似于图5A到图5C的截面图，但具有初级离隙曲面；
图7是类似于图5A到图5C的截面图，但具有前刀曲面；
图8是根据本发明的铣刀的侧视图；
图9是根据本发明的铣刀刀体的一部分的透视图，切削刀片从刀片槽移去。
具体实施方式
首先请参看图1到图7，这些图示出了根据本发明的切削刀片10。该切削刀片10是可转换的，且优选通过预压或者通过注塑和烧结碳化物粉末来制造。该切削刀片10包括两个相同的相对端面12，在该切削刀片10的端视图中，这两个端面12大体上呈矩形。每个端面12具有在第一轴A1周围的180°旋转对称，该第一轴A1穿过这两个端面12。
周向侧面14在这两个相对的端面12之间延伸并包括两个相对的相同次侧面16、大体上呈平行四边形的两个相对的相同主侧面18和位于相邻的次和主侧面16和18之间的角侧面20。这两个相同的相对主侧面18中的每一个都具有在第二轴A2周围的180°旋转对称，该第二轴A2垂直于该第一轴A1并穿过这两个相对的主侧面18。类似地，这两个相同的相对次侧面16中的每一个都具有在第三轴A3周围的180°旋转对称，该第三轴A3穿过这两个相对的次侧面16。该第三轴A3垂直于该第一轴A1和第二轴A2。该切削刀片10的次平面P1由该第一轴A1和第二轴A2所限定，且该切削刀片10的中间平面M由该第二轴A2和第三轴A3所限定。该切削刀片10设有通孔22，该通孔22在主侧面18之间延伸且向外打开而对着主侧面18。该通孔有一个与第二轴A2重合的孔轴B。该通孔22用于容纳紧固螺丝24，以将该切削刀片10固定到铣刀26，这将在下面通过参考图8和图9进行描述。
每个端面12有四个角，两个对角相对的凸角28和两个对角相对的低角30。每个端面12的凸角28位于端面平面P中。中间平面M与几个端面平面P平行并位于这几个端面平面P中间。低角30比凸角28更接近于中间平面M。每个角侧面20在两个相对端面12之一的给定凸角28与两个相对端面12的另一个的给定低角30之间延伸。
周向边32在每个端面12与周向侧面14的相交处形成。对于每个端面12来讲，该周向边32包括由该主侧面18与该端面12的相交处形成的两个主切削刃34、由该次侧面16与该端面12的相交处形成的两个次切削刃36和由该角侧面20与该端面12的相交处形成的四个角边38，其中包括两个凸角边40和两个低角边42。这两个凸角边40是角切削刃。如果需要，这两个低角边42以可以是角切削刃。在这些图所示出的实施例中，每个主切削刃34在给定的凸角边40与给定的低角边42之间延伸。类似地，每个次切削刃36在给定的凸角边40与给定的低角边42之间延伸。如果需要，该次切削刃36可以是直的。
切削刀片10的主尺寸D1限定在端面平面P之间，且切削刀片10的次尺寸D2限定在切削刀片10的主侧面18之间(见图2)。优选本发明中的切削刀片10是切向切削刀片10，即优选主尺寸D1大于次尺寸D2。
前刀面44在与主和次切削刃34和36以及角切削刃40(42)相邻的每个端面中形成。前刀面44从主和次切削刃34和36伸出并从角切削刃40(42)以切削刀片10的向内方向伸向内端面46。如果需要，每个端面12的内端面46是平直的，且每个端面12的内端面46相互平行。优选地，在切削刀片10的端视图中，内端面46具有变形的平行四边形外形(见图3)。在金属切削操作期间，从工件切下的屑片从与工件接触的切削刀片部分流出，沿着前刀面44流向内端面46并大体上沿着内端面46的至少一部分继续流动。因此，前刀面44与内端面46形成切削刀片10的排屑表面48。在多种类型的双面刀片中，通孔22在主侧面18之间延伸而不是在刀片端面之间延伸，这种结构的优点在于排屑表面完全独立于通孔22之外。因此，切削刀片10的次尺寸D2可设计成远远小于非切向切削刀片的次尺寸，在非切向切削刀片中，通孔22在排屑表面之间延伸并且向外打开而对着排屑表面，这样就限制了可将次尺寸D2减小的范围。所以，本发明中的切削刀片10可更好地用在铣刀中，这种铣刀的直径比非切向切削刀片可用在的铣刀的直径更小。
每个主侧面18包括初级离隙面50，该初级离隙面50与每个主切削刃34相邻并从该主切削刃34伸向主中间平面M。在从大体上垂直于该主侧面18的平面(或者等效地，从平行于切削刀片10的次平面P1的平面)中截取的切削刀片10的每个截面中，在主切削刃34处与初级离隙面50相切的线L(LA、LB和LC)以内锐角α(αA、αB和αC)向切削刀片10的中间平面M倾斜。该内角α可以是恒定的，也可以沿着主切削刃34不断地变化。内角α的变化可按照任何希望的限定进行，例如，它可以以限定螺旋扭转的初级离隙面50的方式沿着主切削刃34而变化。初级离隙面50的截面可以是直的，如图5A到图5C所示，或者它们可以凸起弯曲，如图6所示。前向面44的截面可以是直的，如图5A到图5C所示，或者它们可以凸起弯曲，如图7所示。
在图5A到图5C中，从大体上垂直于该主侧面18的平面中截取的切削刀片10的截面以直线与每个初级离隙面50相交。因此，在主切削刃34处与初级离隙面50相切的线L(LA、LB和LC)与由大体上垂直于该主侧面18的平面和初级离隙面50的相交所形成的直线重合。如果初级离隙面50像在图6中所示出的那样凸起弯曲，那么该内角α就是与在主切削刃34处与初级离隙面50相切的线之间的量。
参看图8，该图示出了具有旋转轴R的铣刀26，该铣刀26有一个刀体54，该刀体54设有多个刀片槽56。在每个刀片槽56中，根据本发明的切削刀片10通过紧固螺丝24固定。该刀片槽56包括大体上横穿底座62的相邻侧壁和后壁58和60。侧壁58设有轴向定位表面64，且后壁60设有两个凸出的切向定位表面66，这两个凸出的切向定位表面66位于后壁60的中央凹入区68的两侧。刀片槽56的底座62设有用于容纳紧固螺丝24的螺纹孔70，以将切削刀片10固定在刀片槽56中。在将切削刀片10固定在刀片槽56中时，给定的主侧面18将邻接于刀片槽56的底座62，两个切向定位表面66邻接于给定的内端面46，且轴向定位表面64邻接于切削刀片10的给定次侧面16。
根据本发明的切削刀片10优选用碳化物粉末制成，并且压制或注塑成其最终外形，然后进行烧结。可对切削刀片10的主侧面18进行研磨，以提高切削刀片10在刀片槽56中的定位精度。类似地，也可对次侧面16进行研磨，以提高切削刀片10在刀片槽56中的定位精度。不过，初级离隙面50不必进行研磨。
虽然本发明已经描述到某种详细程度，在没有脱离如下文主张的本发明的范围下进行不同的变更和修改是可以理解的。

Claims (17)

1.一种用于铣刀的双面切削刀片(10)，包括：
两个相同的相对端面(12)和在它们之间延伸的周向侧面(14)，所述周向侧面(14)包括两个相对的相同主侧面(18)；
四个隔开的主切削刃(34)，每个主切削刃(34)在每个主侧面(18)与每个端面(12)的相交处形成；
与每个主切削刃(34)相邻的初级离隙面(50)，其中：
在从大体上与所述主侧面(18)垂直的平面截取的所述切削刀片(10)的每个截面中，与每个初级离隙面(50)相切的、从与每个初级离隙面(50)相邻的主切削刃(34)伸出的线(L、LA、LB和LC)以内锐角(α、αA、αB和αC)向该切削刀片(10)的中间平面(M)倾斜。
2.根据权利要求1所述的切削刀片(10)，其特征在于：在从大体上与所述主侧面(18)垂直的平面截取的切削刀片(10)的每个截面中，每个初级离隙面(50)的截面是直线。
3.根据权利要求1所述的切削刀片(10)，其特征在于：在从大体上与所述主侧面(18)垂直的平面截取的切削刀片(10)的每个截面中，每个初级离隙面(50)的截面是凸曲线。
4.根据权利要求1所述的切削刀片(10)，其特征在于：每个端面(12)包括与每个主切削刃(34)相邻的前刀面(44)，所述前刀面(44)以切削刀片(10)的大体向内方向从所述主切削刃(34)延伸到内端面(46)。
5.根据权利要求4所述的切削刀片(10)，其特征在于：在从大体上与所述主侧面(18)垂直的平面截取的切削刀片(10)的每个截面中，每个前刀面(44)的截面是直线。
6.根据权利要求4所述的切削刀片(10)，其特征在于：在从大体上与所述主侧面(18)垂直的平面截取的切削刀片(10)的每个截面中，每个前刀面(44)的截面是凹曲线。
7.根据权利要求1所述的切削刀片(10)，其特征在于：所述周向侧面(16)还包括两个相对的相同次侧面(16)，且次切削刃(36)在每个次侧面(16)与每个端面(12)的相交处形成。
8.根据权利要求1所述的切削刀片(10)，其特征在于：所述主侧面(18)的外形大体上是平行四边形。
9.根据权利要求4所述的切削刀片(10)，其特征在于：每个端面(12)的所述内端面(46)是平直的，且每个端面(12)的所述内端面(46)相互平行。
10.根据权利要求4所述的切削刀片(10)，其特征在于：每个端面(12)有四个角(28和30)，两个对角相对的低角(30)和两个对角相对的凸角(28)，低角(30)比凸角(28)离所述中间平面(M)更近。
11.根据权利要求10所述的切削刀片(10)，其特征在于：每个端面(12)包括由角侧面(20)与每个端面(12)的相交处所形成的两个凸角边(40)和两个低角边(44)，所述凸角边(40)是角切削刃。
12.根据权利要求11所述的切削刀片(10)，其特征在于：所述低角边(42)是角切削刃。
13.根据权利要求11所述的切削刀片(10)，其特征在于：每个主切削刃(34)在给定的凸角边(40)与给定的低角边(42)之间延伸。
14.根据权利要求11所述的切削刀片(10)，其特征在于：每个次切削刃(36)在给定的凸角边(40)与给定的低角边(42)之间延伸。
15.根据权利要求14所述的切削刀片(10)，其特征在于：所述次切削刃(36)是直的。
16.根据权利要求1所述的切削刀片(10)，其特征在于：通孔(22)在所述主侧面(16)之间延伸并向外打开而对着所述主侧面(16)。
17.一种铣刀(52)，包括
根据权利要求1到16中的任何一个的至少一个切削刀片(10)；以及
具有至少一个刀片槽(56)的刀体(54)，该至少一个切削刀片(10)保持在该刀片槽(56)中，该至少一个刀片槽(56)包括大体上横穿底座(52)的相邻侧壁和后壁(58和60)；该底座(62)设有螺纹孔(70)，以容纳将切削刀片(10)固定在该刀片槽(56)中的紧固螺丝(24)，该侧壁(58)设有与该至少一个切削刀片(10)的给定次侧面(16)邻接的轴向定位表面(64)；该后壁(60)设有两个切向定位凸面(66)，这两个切向定位凸面(66)位于该后壁(60)中央凹区(68)的每一侧，并且与该至少一个切削刀片(10)的给定内端面(46)邻接。
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