CN1978109B - 刀具和用于去屑加工的切削刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于去屑加工例如铣、车削或类似加工的刀具和切削刀片。这种切削刀片(2)包括去屑主切削刃(38)，该主切削刃(38)与切削刀片的中心(C3)相隔开并且有一余隙面(37)从该主切削刃向过渡部(44)延伸至呈连接面(36)形式的下侧，在该下侧上包括细长的接合装置，例如脊(42)，该接合装置(42)被定位为比切削刀片的中心(C3)更靠近所述过渡部(44)，并且包括用于沿着与脊的长度延伸方向横交的方向传递切削力的侧面(47)。所述脊(42)是在切削刀片的中心(C3)和所述过渡部(44)的相对端之间的假想的三角形中唯一积极的接合装置，除此之外，所述侧面(47)具有凸出形状的横截面。通过这种方式，即使切削刀片受到很小的成形缺陷损害，也可确保切削刀片的积极切削刃相对于刀具定位在预期的精确的空间位置处。

Description

刀具和用于去屑加工的切削刀片
技术领域
首先，本发明涉及一种用于去屑加工的刀具，这种类型的刀具一方面包括具有刀座的基体，其中该刀座由中心限定并呈连接面的形式，连接面中包括一细长的并且类似于阴型或阳型的主接合装置，该主接合装置与所述中心间隔开，另一方面包括可更换的切削刀片，该刀片具有至少一个去屑主切削刃，该主切削刃与该切削刀片的中心间隔开，并且有一余隙面从该主切削刃朝着过滤部延伸到呈连接面形式的下侧，在下侧上包括一延伸的并且类似于阳型或阴型的辅助接合装置，该辅助接合装置被定位为比切削刀片的中心更靠近所述过渡部，并且包括可压靠在支撑面上的侧面，其中所述支撑面被包括在基体的连接面的主接合装置中。
其次，本发明涉及一种如上所述的切削刀片。
现有技术
在去屑加工或切削加工金属坯料的领域中，一直在为了提高效率而不断地研发，不仅仅是用于快速精确地执行机械加工的刀具的性能，还包括这些刀具的不同部分的制造，例如基体(夹具)和可更换的切削刀片。一个趋势是改进机械加工结果的精度和表面光洁度，这需要使切削刀片的积极(active)切削刃相对于基体获得精确的预定的空间位置。在很多应用中，位置精度的要求尤其严格。其它趋势是降低制造这些刀具的成本。其中，这已经包含了市场上很常见的由硬质合金制成的切削刀片通过压模和烧结获得了更好更佳的尺寸精度。为了获得切削刀片的良好的精度，以前需要对切屑刀片进行昂贵的研磨操作，但是通过提高压模和烧结技术，现在已经变得可以在越来越多的应用中直接使用压制过的、即未研磨过的切削刀片。但是，当前的开发并未更进一步前进，因为刀具设计者仍然必须允许切削刀片公称尺寸的(+/-)0.5％的尺寸变化。这意味着当刀片生产的结果良好时，切削刀片的积极切削刃可很好的定位在预期位置，当结果很差时(切削刀片比预期的膨胀和变长，或收缩和变短)，切削刀片相对于基体的定位将从预期位置偏离很高程度，从而加工精度将变差。
在以往的刀具中，积极切削刃的精确定位借助于该切削刃和定位在切削刀片的相对侧上的余隙面之间的距离确定，其中余隙面被压靠在基体的刀座上的协作的后部或内部支撑面上。如果切削刀片未被打磨，由于积极切削刃和相对得余隙面之间的距离在该连接中是相当大的，尤其是当刀具和切削刀片比较大时，在这种情况下——当切削刀片的后部余隙面形成确定前切削刃的空间位置的参考点时——切削刃的定位精度将变得非常得差。最近，所谓的锯齿状连接面已经被作为夹持切削刀片的装置开发出来。通过这种方式，切削刀片的定位精度可被加倍(＝公差减半)，更确切地说，通过位于切削刀片的锯齿状连接面的中心脊被选择作为定位切削刃的参考点这个事实。通过将所述中心脊定位在切削刀片的相对侧/切削刃中间的事实，积极切削刃和定位参考点之间的距离被减半，从而确保容许误差的减半。但是，这种定位精度在很多要求更好的加工结果的应用中仍然不能让人满意。
为了克服上述在切削刀片和基体的刀座之间的交界面上使用锯齿状连接面的刀具的缺点，WO 2005/072898提出制造平行的脊和槽，这些脊和槽结合在一起形成基体的刀座或锯齿状连接面，通过这种方式，沿着从前部槽向后面的槽的方向，槽的宽度是不断增加的，形成参考轨迹的前部槽可能形成缺陷，该缺陷会向后或向内传向其它槽。这意味着切削刀片的积极切削刃和呈前部槽形式的固定参考轨迹之间的距离被减小至切削刀片的长度的一部分。换句话说，成形缺陷对于切削刃位置的影响被减小到相应的程度。但是，即使这种解决方案提供了更好的结果，但是仍具有特定的缺陷。其中之一就是切削刀片的连接面上的大量的脊使切削刀片的制造变得复杂。更确切地说，成形缺陷可在脊的平坦侧面上呈现出小的不规则，这种不规则随机出现在不同的脊和脊的不同部分上。当制造的结果不好，多数脊上可能会出现这些不规则，如果恶化的话，可导致脊无法正确地啮合基体的连接面中的槽，而不管所述被形成为具有递增的宽度的槽。此外，它可导致切削刀片的定位最接近切削刃的前部脊卡在基体的连接面的附属槽内，从而切削刀片被锁定，从而它无法自由地向下倾斜进入预期的位置。为此，应当考虑交界面的问题，交界面采用了锯齿状连接面，并且只能在单一坐标方向上传递作用力，即与脊的延伸长度方向垂直的方向。
本发明的目的和特征
本发明意在克服前述最初提到的已知的切削工具的缺陷，并提供一种改进的切削工具。因此，本发明的主要目的，一方面是提供一种允许使用未研磨的硬质合金刀片的切削工具，其涉及积极切削刃相对于基体的空间位置的精度被最优化。另一个目的是提供一种刀具，其位于切削刀片和基体之间的交界面可在两个不同的坐标方向上传递作用力，例如，在径向上和轴向上。本发明的另一个目的是将主要是切削刀片的制造简化和降低成本。另一个目的是提供一种允许使用具有多个切削刃的可分度刀片的刀具，并且不管其有多少切削刃都不存在将切削刃错误地定位的风险。另一个目的是提供一种刀具，其位于切削刀片和基体之间的交界面允许具有不同基体形状的刀片。因此，这种切削刀片应当可能具有多边形基体形状，例如三角形，正方形，平行四边形，菱形，五边形，六边形，七边形，八边形，等等，或圆形，优选地为环形。此外，切削刀片应当可借助于任意装置，例如螺钉，夹钳，杠杆机构，偏心机构等固定在刀座上。
根据本发明，至少所述主要目的是由具有权利要求1中的特征部分限定的特征的装置实现的。根据本发明的刀具的优选实施例被进一步在权利要求2-18中限定。
第二方面，本发明还涉及这样一种切削刀片。所述切削刀片的特征见于独立权利要求19。根据本发明的切削刀片的优选实施例被进一步在权利要求20-39中限定。
发明概述
本发明的意图在于在刀具的基体和切削刀片之间以最小的接合装置形成交界面，这种接合装置呈脊和凹口的形式，并且使这种最靠近切削刀片的积极切削刃定位的接合装置——连同切削刀片的安装——可相对于基体的相应的接合装置自由地呈现不同的倾斜位置，这取决于切削刀片的可能的成形缺陷。这种效果通过包括在切削刀片内的侧面的事实获得，并且该侧面用于向基体的协作支撑面传递大量的作用力，该侧面具有凸出的、即脊拱形的截面形状，该形状最适合由渐开线限定。通过这种方式，侧表面和支撑面(该支撑面可以为平面)之间的接触线可具有沿表面的中性位置向上和向下的不同的水平位置，所述中性位置是假设在切削刀片没有成形缺陷的情况下的。
现有技术的进一步说明
通过WO02/055243已知一种刀具，其切削刀片和基体通过锯齿状连接面彼此相连，其的脊上具有薄的条形材料部分，这些部分相对于脊的其它平坦的侧表面凸出。但是，这些材料条的目的是为了预确定协作的侧表面之间的接触轨迹，而不允许接触区域沿所述表面向上或向下自由调整。
术语
在进一步描述本发明之前，应当参照附图简要的说明一下，以定义本发明的特征的的特定概念的含义。
“连接面”是在基体和刀具的切削刀片之间形成交界面的两个相配合的表面，并且其中一个被包括在切削刀片的下侧，另一个形成于基体上。
“去屑表面”是形成切削刀片顶侧的表面，该表面在平的刀片中与下侧平行。这种去屑表面不必为平面的，而是通常具有不规则的形状。在本发明的连接中，去屑表面是不重要的。
“余隙面”是在切削刀片的顶侧和下侧之间延伸的表面。当切削刀片具有正(positive)倾角的几何形状时，该余隙面与顶侧形成一锐角，与下侧形成一钝角。在负倾角的切削刀片中，余隙面与顶侧形成至少90°的角。本发明适合于不考虑其正倾角或负倾角的切削刀片。余隙面可以——但不必须——是平面的。
“切削刃”。当该词的使用不具有前缀时，主要是主切削刃或主切削刃线，用于从被加工的毛坯上去除毛刺。具有多边形形状、即多角形的切削刀片通常还包括定位在每个拐角附近并与每个主切削刃协作的副切削刃(刮切削刃)。主切削刃用于去除毛刺，副切削刃用于刮平或光滑所产生的毛坯的表面。
“过渡部”指的是在本连接中余隙面转变为切削刀片的下侧的轨迹。这种过渡部可以是假想的或真实的，例如可具体化为两表面之间的转折线(turning line)。但是，在这两种情况下，过渡部都假想由具有两个相对端的几何线(直线或曲线)表示。
“接合装置”是阳型元件或阴型元件的一个总体概念，其中，阳型元件可插入阴型元件的空间中，或者阴型元件中可插入阳型元件。在大多数随后的实施例中，阳型接合装置是脊的形式，而阴型接合装置是凹口或埋头孔的形式。
“侧面”指的是包括于接合装置中的且用于向包括于另一个协作的接合装置中的支撑面传递作用力的表面，当所述侧面被包括在脊中时，它形成所述脊的相对两个较长侧中的一个。此处应当指出的是，侧面不必由单独的光滑的并且连续的表面构成，所述侧面也可由多个较小的部分表面组成。
“刀座”是基体上固定切削刀片的轨迹。根据本发明，“刀座”和“连接面”的概念是同义的，因而在配合切削刀片的连接面的连接面上形成基体的刀座。
附图简述
在这些附图中：
图1是简化的透视分解图，显示了铣刀形式的切削工具，以及被松开固定的切削刀片和用于固定该切削刀片的紧固螺钉，
图2是以放大的比例描绘了基体中的刀座的部分透视图，
图3是从底部显示了倾斜的切削刀片的透视图，
图4是从顶部显示了切削刀片的平面视图，
图5-6是从底部显示了切削刀片的平面视图，
图7是铣刀和包括在该铣刀中的刀座的部分侧视图，
图8是沿图7的A-A截面显示了刀座以及在A-A截面内的切削刀片的分解视图，
图9是对应于图8的分解视图，显示了沿图7中的B-B截面的刀座和切削刀片，
图10是显示安装在刀座上的切削刀片的截面图，
图11是高度放大的详细的截面图，显示了包括在切削刀片上的脊与刀座上的相应的凹口的接合，
图12是显示了从凹口中移出的脊的模拟的截面图，
图13是显示了切削刀片的相对端上的脊的截面图，其中所述脊被插入与根据图11和12的凹口具有不同设计的凹口中，
图14是显示了从凹口中移出的脊的模拟的截面图，
图15是高度放大的详细的截面图，显示了脊的两个侧面中的一个，该侧面接触着界定凹口的支撑面，
图16-18是示意性的截面图，描绘了切削刀片如何可在两凹口中呈现不同的位置，这些凹口被包括在基体的连接面中，其中，图16显示了具有公称尺寸的完美制造的切削刀片，图17显示了在制作过程膨胀的切削刀片，图18是收缩的切削刀片，
图19是包括于根据本发明的刀具的可选择实施例中的连接面的透视图，
图20是从切削刀片底部看去的透视图，该切削刀片适合于图19的连接面，
图21是根据本发明的第三可选择的切削刀片的透视图，
图22是切削刀片的第四可选择实施例的透视图，
图23是示意性的分解视图，分别显示了基体和切削刀片中的连接面上的接合装置的一种可选择的实施例，
图24是根据本发明的切削刀片的可选择实施例的两点视图(snake’s eye view)，
图25是用于容纳所述切削刀片的刀座的鸟瞰视图(bird’s eyeview)，
图26是显示了安装在图25中的刀座上的图24的切削刀片的截面图。
本发明的第一优选实施例详述
在图1中，所示的切削工具包括基体1和通过紧固元件3固定在基体上的切削刀片2，其中紧固元件3在本例中为螺钉。在实例中，刀具是可分度的并且由铣刀构成，更确切地说是一种端铣刀或平面铣刀，该刀具包括多个与可将相同数目的切削刀片安装在其中的容屑槽4(在图1中仅显示了其中一个)。基座1可绕由C1指示的轴线旋转。每个容屑槽4均由一平的侧表面5、凹拱形的端面6和一平的台阶面7界定，其中的所述平的台阶面7通过一凹拱形表面8(见图2)转变为埋头孔，该埋头孔由所述表面8以及侧表面9和平坦的底面10界定，该底面10经由径向过渡部11变成侧表面9。在底面10上形成有多个凹口，这些凹口一同形成总体由12指示的连接面或刀座。这些将在下文中详细描述。
继续参照图1，应当指出的是，紧固螺钉3包括阳螺纹13和头部14，其中头部14在这里是锥形的(但也可以是其它形状，例如，平的)。螺钉3可通过切削刀片2中央的通孔15插入，并紧固在底面10上的孔16的阴螺纹(未示)上。
在图1中，17表示前端面，18是后端面的限定线，而23表示旋转对称的包络面。在操作中，铣刀沿着箭头A的方向转动。
应当提出的是，切削刀片2是平面的，并且所述切削刀片2以这样的方式形成在基体上：即在实例中该切削刀片获得正轴向的安装角和负轴向的安装角(这些角度对于本发明来说是不重要的，因此未在附图中示出)。
现在参照附图2-18，这些附图详细地描绘了本发明的特征。值得一提的是，本发明主要涉及切削刀片和基体的交界面，即，一方面是形成基体刀座的连接面12，另一方面是位于切削刀片的下侧的相应的连接面。
在图2中，描绘出由四个凹口19，20，21，22形成的连接面12，其中的凹口19定位在铣刀的包络面23附近，而凹口21定位在端面17附近。这些凹口是细长的并彼此以直角相交。在实践中，这些凹口可借助于去屑加工、优选地是铣基体1的材料而提供。在连接中，应当指出的是，基体最适当地是由至少相对于切削刀片2的材料具有固有弹性的金属制造而成，例如钢、铝或类似金属，在实践中，切削刀片2由坚硬的、抗磨损且没有任何明显弹性的材料制成，例如硬质合金，金属陶瓷等。
位于底面10内的螺纹孔16由中央轴线C2限定。由单点划线表示的彼此垂直的平面P1，P2沿中央轴线C2彼此横断。平面P2沿大致刀具的轴向延伸方向延伸(因此，不必与铣刀的中心或旋转轴线C1平行)，而平面P1沿大致径向延伸(不必定向为与轴线C1垂直)。平面P1，P2相对于旋转轴线C1的定向取决于为所述铣刀选择的径向和轴向安装角。换句话说，轴线C2，P1和P2形成一单独的坐标系，该坐标系不直接与铣刀的旋转轴线C1相关联。
这些凹口中的两个，即，凹口19和21是相似的，至此它们分别由两个间隔的、相对的支撑面24，25(见图12)所限定，其中的支撑面24定位于最接近于连接面的中央轴线C2处并且因此被命名为“内”支撑面。第二支撑面25为外支撑面，其定位更接近表面23(或17)。另两个凹口20，22也是类似的，它们只包括单一支撑面26，并且它们比凹口19，21更宽。所述凹口形成了主接合装置，该主接合装置类似于阴型的，以配合类似于阳型的由切削刀片上的脊的形式构成的辅助接合装置。
如图12所示，单独的凹口19，21的两个支撑面24，25从沟槽形状的底部27向上部开口分散开，其中所述上部开口与平坦底面10平齐。分散开的角度α应等于至少90°并且有利地为钝角。每个独立的支撑面24，25可以是平面，但不是必需的，所述独立的凹口最适合地为大致直线的，从而凹口的上部限定边缘相互平行。
在图13和14中，可见凹口20，22的单一支撑面26在朝向表面10的限定线或转折线29和经由限定线31转变为表面10的凹拱形表面30之间延伸。限定线29，31之间的距离大于凹口19，21的限定线28之间的距离，即，凹口20，22比凹口19，21宽。在该实例中，凹口20，22比凹口19，21宽大约40％。凹口22，22也是直的，因此限定线29，31相互平行。支撑面26相对于垂线的角度δ可以与支撑面25的相应角度α/2(见图12)一致，但这不是必需的。
包括两个支撑面24，25的两个凹口19，21此后将被称为主凹口，而仅包括一个支撑面26的凹口20，22此后被称为盲凹口。
在图7-10中可见，两个外部或外围凹口19，21中的每一个都由狭长的边缘或类似边缘的材料部分32，33界定，这些部分32，33具有不同的设计，从而边缘32大致比边缘33更厚。从而，边缘32被界定在凹口19的外支撑面25和包络面23之间，而边缘33被界定在支撑面25和凹拱形表面34之间，该凹拱形表面34由表面17上的凹槽提供。这要求边缘33变得较薄。由于基体的材料，例如钢，具有特定的固有弹性，因此如果需要的话，边缘33可(至少部分地)屈服于使之弯曲的作用力。从这个角度上应当注意的是，边缘33具有比其高度小的厚度，以保证所述弹性。
现在参照图3-6，其描绘了切削刀片2的必要特征。
在本例中，切削刀片具有平面的和多边形的形状，更确切地说具有正方形基本形状，并且具有顶侧35，下侧36和四个大致在顶侧和下侧之间延伸的余隙面37。下侧36由于其特定的设计而形成与基体1的连接面12协作的连接面。换句话说，概念“下侧”和“连接面”的是同义的。对于其余部分来说，切削刀片具有轴线C3，该轴线C3在本例中为孔15的中央轴线并形成切削刀片的中心。所述顶侧和下侧35，36与轴线C3大致垂直地延伸，即，顶侧和下侧是相互平行的。
由于去屑表面的形状对于本发明是不重要的，因此其在图4中只显示为一中性的平面而不具有断屑器。在顶侧35和每个余隙面37之间形成去屑主切削刃38。此外，切削刀片具有四个拐角39，其每个由两个彼此相交的主切削刃38之间的平分线B限定。每个主切削刃38转变为一辅助切削刃40，该辅助切削刃40具有刮和平滑在工件上产生的表面的作用。应当提及的是，拐角39处的余隙面37经由凸拱形拐角表面41而彼此相互转化。
在所示的实施例中，连接面36包括与主切削刃38的数目相同的、类似阳型的脊42，即四个脊，这些脊被一体为一连续的具有四个拐角部分43的四角形框架。
每个脊42都形成类似阳型的辅助接合装置，用于配合呈基体中的凹口19和21的形式的、类似阴型的主接合装置。
现在参照图11-14，其详细地描绘了单个脊42的特性。由于四个脊具有一个而且相同的设计，因此将只描述其中一个脊。
在图12中，可见余隙面37向下延伸至朝向切削刀片的下侧的、由44指示的过渡部。在本例中，过渡部44呈位于余隙面和薄平的表面45之间的转折线的形式，其中所述薄平的表面45在本实例中与脊42内的平面46处于大致相同的水平面上。
脊42由两个朝向顶部49汇合的相对的内外侧面或侧表面47、48界定，在本例中，所述顶部49是平坦的狭长平面。每个侧面47，48都在上下边界线50，51之间延伸，其中的下边界线在本例中为朝向顶部平面49的转折线。外侧面48的上边界线50是朝向由52指示的台阶的表面的转折线，其中该台阶形成在表面45和48之间。内侧面47的上边界线50是朝向台阶54的最窄的表面53的转折线，所述台阶54又转变为平面46。
本发明特有的特征在于，至少内侧面47具有截面形状上的凸面或凸出形状，例如与前文提到的WO 2005/072898的锯齿形连接面包括的侧面的平面形状特征相反。在所示的优选实施例中，两个侧面47，48在截面形状上是相似的并且关于由C4指示的、在所述脊的内部延伸并限定出的轴线对称。从截面上看，在本例中，单个侧面的每个无限小的表面部分在上下边界线50，51之间连续地或不间断地延伸。在这点上，两个侧面47，48是相同的。但是，从脊的纵向上看，所述侧面在下述方面彼此不同(见图3和图5)。每个脊的内侧面47在形成适当的侧表面的端部的边界线55之间连续地延伸。所述端部限定线与单个脊向相邻脊转变的拐角部分相距一特定的短距离。换句话说，内侧面或侧表面整体上稍稍短于适当的脊。外侧面48的长度也由边界线56确定，更确切地说，边界线56呈朝向圆角过渡部43的转折线的形式。但是，在端部限定线56的中间区域，有埋头孔57形成于外侧面48上，其埋头孔的长度由两条边界线58确定。所述埋头孔57的深度是非常适度的并且在实践中等于一毫米的千分之一或千分之几。然而，埋头孔57分隔了两部分表面，这两部分表面在一起形成了外侧面48。在该连接中，需要指出的是，边界线56之间的外侧面48的总长度大于边界线55之间的内侧面47的长度。
在图15中，示出了一独立的侧面，即外侧面48，该外侧面48接触呈支撑面25形式的支撑面。作为侧面48的凸拱形形状与支撑面25的平面形状结合的结果，这些表面之间的所述接触将，至少从一开始，以线接触的形式这由接触线CL划出。至少只要在表面25未在重复的刀片更换作用下而被压花(即，塑性变形)的时候，该接触是线性的。由于侧面48的拱形形状，所述接触线CL可沿表面48，25向上和向下呈现不同的水平位置，这完全取决于切削刀片是否平行于刀座的平面10，或相对于上述表面10呈现一倾斜的、偏斜的位置。
单个侧面的拱形或凸起可被或多或少地标记出来。图15中所示的弦高由H表示，其被定义为所述侧面的上下边界面50，51之间的假想平面P3与该侧面上相对于所述平面距离最远的点之间的垂线距离。边界线50，51之间的侧面的延伸长度由U表示。实际上，弦高H应当等于侧面的延伸长度U的至多1/10。有利的是，尽管弦高可以更小，但其应当至少等于U的1/100。
在优选实施例中，单个侧面的凸形截面形状由一渐开线限定，即，侧面的形状与传统的齿的侧面的形状相同。
单个脊42的会聚角β(见图12上图)被定义为两个侧面的假想平面P3之间的角度。
现在参照图5和6，其中转折线44的两个相对的端部由59表示。如前所述，转折线44形成余隙面37向切削刀片的下侧转变的过渡部。转折线44形成呈假想三角形T的三条虚线之中的一条，另外两条在切削刀片的端点59和中心C3之间延伸。在图6中，脊的中心线C4也以点划线的形式表示。所述中心线C4定位在距离过渡部44由L1表示的距离的位置，并且同时定位在距离L2远离假想垂直平面P4的位置，其中该平面P4平行于过渡部44并与中心轴线C3相交，过渡部44和平面P4之间的总距离等于L。
根据本发明，距离L1必须不大于距离L2，换句话说，由中心线C4表示的脊42应定位为比切削刀片的中心C3更靠近过渡部44。刻画本发明的另一特征为，脊42是呈假想三角形T的切削刀片的唯一积极的(active)接合装置。换句话说，除脊42之外，在过渡部44和切削刀片的中心之间不存在其它的脊。
在所示的实例中，其中所述刀具是可转动的并且是铣刀，由图1中的38a表示的积极去屑主切削刃被分度在基体的包络面23的稍外侧的位置，同时附属的刮切削刃40a被分度在端面17的轴向外侧位置。在加工过程中作用在切削刀片上的作用力当中，来自主切削刃38a的径向引导力占主导地位，而且来自刮切削刃40a的轴向引导力作用在切削刀片上的，即使这些力更适度。径向力大多地由脊42的内侧面47所倚靠的凹口19的内支撑面24承受(见图2)。轴向力主要由凹口21的内支撑面24承载，其中另一个脊42的内侧面47压靠在所述支撑面24上。但是，凹口22，20的支撑面26也承受了轴向和径向力的一特定部分。
本发明的功能和优点
现在参照图16-18，其示意性地描绘了制造中的不同结果的三个切削刀片是如何工作的，以及这些切削刀片在刀座内的安装。在图16中，所示的切削刀片被假设为理想的，从而它是完全成功的产品的结果。这意味着切削刀片已获得精确的公称尺寸，其中之一为积极主切削刃38a和相对的非积极切削刃38之间的长度尺寸M0。在这种状态下，切削刀片是“水平地”定位的，从而由切削刀片的顶侧限定的参考平面RP平行于刀座的底面10。此外，靠在凹口19的支撑面24，25上的脊42a的两条接触线CL1和CL2被定位在一水平平面上，其中靠在凹口20的单个支撑面26上的接触线CL3也定位在该水平面上。应当注意的是，积极切削刃38a和脊42a的中心C4的距离W小于切削刀片的总长度M0。
在图17中，所示的切削刀片被假想为生产中的不良产品。更确切地，该切削刀片被假想为比公称尺寸大，从而其长度尺寸M1变得比公称尺寸M0大。简单地说，该切削刀片变得更长。如果假设公称尺寸M0等于20mm，并且根据图17的切削刀片的膨胀量为0.5％，则尺寸M1变为20.10mm，即，切削刀片被延长了0.10mm。当切削刀片(以手动方式并且没有螺纹)落在刀座上时，外脊42a的中心C4将呈现基本上与图16中相同的位置，即处于离积极切削刃38a的距离为W。但是，内脊42将改变位置，从而接触线CL3在沿附属支撑面26定位得比图16中的更高。换句话说，此处的切削刀片呈现这样的位置，在该位置上切削刀片的顶侧相对于参考平面RP形成一角度γ。切削刀片相对于根据图16的位置的这种定向导致内侧面47的接触线CL1沿着凹口19的内支撑面24定位得更高，同时外侧面48的接触线CL2沿着凹口19的外支撑面25定位得比在图16中的进一步降低。
由上所述，显然，切削刀片的以延长为形式的成形缺陷大多被从外脊向内延伸的刀片的那部分吸收和补偿，正如中心轴线C4所呈现的。假设距离W等于总长度M的1/10。那么，所产生的成形缺陷的90％将被切削刀片的内侧部分吸收，而只有10％分布在切削刀片的外侧部分，该外侧部分位于轴线C4和积极切削刃38a之间。因此，0.10mm的成形缺陷导致切削刃位置相对于基体的实际上相对于预期位置0.01mm的可忽略的改变。
在最后的图18中，示出了缩小的而不是膨胀的切削刀片的实例。换句话说，M2小于M0。而且，在这种情况下，切削刀片呈现一相对于根据图16的位置倾斜的位置，但是位于相对于脊42a的中心轴线C4的相反方向上。在这种情形下，内脊的接触线CL3沿附属支撑面下降，同时接触线CL1沿其支撑面向下移动，而接触线CL2沿其支撑面上升移动一段距离。
继续参照图16-18，应当指出的是，不同的附图具有理论上的特征，从而表面之间的接触以线接触的形式显示。但是实际上，在更换一个或多个切削刀片之后，上述包括在凹口中的所有的不同表面都可被压花，即塑性变形。因此，当紧固螺钉被全力地紧固以牢固地固定所述切削刀片时，基体的相对较软的材料的某些压花现象有规律地发生，纯线接触变为部分地面接触。然而，产生的成形缺陷以上述方式被吸收。
再次参照图12至15，应当注意的是，侧面47，48的拱或弦高度H是足够的，从而，在本例中是尖锐的转折线的侧面和顶部49之间的过渡边缘将不会接触支撑面24，25并破坏它们。此外，脊42的深度足够大，从而表面10和台阶52(见图12)之间的距离变得足够大，以避免切削刀片的下侧与刀座的底面10之间的碰撞。换句话说，切削刀片总是只由各接触线CL支承，而不考虑切削刀片是否由于可能的成形缺陷而导致出现的适当倾斜的位置。实际上，当成形缺陷为最大时(0.5％)，倾斜角γ最多等于大约0.3°。在这些条件下，诸如由台阶52表示的、表面10和切削刀片的下侧之间的水平差可能等于0.1mm。
上文所述涉及切削刀片的径向尺寸上的成形缺陷的吸收，当然也适用于轴向上的成形缺陷的吸收。但是，这里应当指出，那些由于位于切削刀片下侧上的两个相邻的脊彼此之间不形成精确的90°角的事实而造成的可能的缺陷可由于界定凹口21的边缘33的弹性而在刀座中被吸收。尽管承受主要的径向切削力的脊42a被稳固地固定在附属的(由相对厚的边缘32界定的)凹口19内，但承受更适当的轴向力并且被施加在凹口21内的脊的固定可有较低的稳定性需求。因此，只要脊的内侧面以可接收的方式靠在凹口21的内支撑面24上，所述脊使外部弹性边缘33的变形就不是很重要。
本发明的优点如下所述。以和WO2005/072898的交界面相同的方式，本发明的交界面包括以脊的形式出现的固定的参考轨迹，该脊被定位为紧挨着切削刀片的积极切削刃。通过这种方式，由于成形缺陷分布在从外侧向内侧的方向上而不是反方向，确保了可能的成形缺陷不会严重影响切削刃相对于基体的空间位置。但是，与已知的交界面相反，上述交界面仅包括两条脊(即，沿任一坐标方向的一对脊)，这两条脊独立地以最大间隔定位为比切削刀片的中央更靠近朝向余隙面的过渡部，并且在这两条脊之间没有其它脊。没有包括于传统的锯齿状连接面的这种中间脊的类型，消除了切削刀片不能自由地下降到基体的连接面上的理想位置的风险。此外，由于脊的突出的侧面允许与支撑面的接触线可沿支撑面自由地“移动”，从而确保了作为固定参考轨迹的脊不会被卡在附属凹口中。换句话说，切削刀片能够自由地呈现不同的倾斜位置，而不管可能的成形缺陷如何
可选择的实施例
现在参照附图19和20，七描绘了根据本发明的刀具的第二可选择实施例。图19中示出了刀座或基体(此处也是铣刀)的主连接面12，图20描绘了位于与之配合的切削刀片2下侧上的第二连接面36。
在该实施例中，基体1的连接面12只包括一个凹口19，该凹口19是由两个分叉的支撑面24，25限定的类型。对于其余部分来说，包括沿着从凹口19的内支撑面向内方向延伸的两个辅助支撑面24a，24b。每个辅助支撑面都具有一长度延伸部分(由上下边界线28a，28b限定)，该长度延伸部分与支撑面24形成90°角。所有支撑面都可有利地为平面的，从而不仅截面形状，而且纵向形状都由直线确定。但是，在该连接中，应当指出的是，至少辅助支撑面24a，24b可被制作为具有特定的、适度的拱形，即纵向而不是横向凸出的微拱形。
在该实例中，每个辅助支撑面24a，24b都直接转变为支撑面24，该支撑面24形成主支撑面，更确切地说上述转变是通过转折线61完成的。但是，在本发明的范围内，制作环绕着孔16的具有圆角或倒角的类似框架的材料部分是可行的，这使支撑面的端部彼此间隔开。
如图20所示，也在本例中，切削刀片2包括四个脊42，这些脊结合起来形成一具有正方形基本形状的框架。但是，此处用于向基体传递力的每个脊42的内侧面或接触表面47均显著地小于外侧面48。更确切地说，内侧面47形成于从脊的适当的内侧63上突出的肩部62上。在本实例中，肩部的长度(沿脊的延伸长度)等于脊的总长度的大约1/3。肩部的长度可变化，但应当等于脊的总长度的至少25％到至多50％。同样在本例中，侧面47可在其纵向上呈拱形。
在本实施例中，切削刀片的余隙面37直接转变为单独的脊，即，通过呈余隙面37和脊的外侧面48之间的转折线形式的过渡部44。此外，每个外侧面48包括两个由一浅埋头孔64隔开的部分表面。在该实例中，所述埋头孔64沿所述脊居中地定位，并且从而对着内肩部62定位。
当切削刀片被安装在基体的刀座内时，四条脊中的一个将被施加在凹口19上，侧面47，48以上文中描述的方式抵靠在支撑面24，25上。此处应当记住，根据本发明的原理的侧面47，48是凸面的，从而它们可在支撑面24，25上“滑移(roll off)”。此外，两相邻肩部62的内侧面47将施加在两辅助支撑面24a，25a上，更确切地说，沿接触线施加，其中接触线沿辅助支撑面的位置由切削刀片的情况确定，即，由制造的结果确定。如果切削刀片是理想的并且具有公称尺寸，接触线将平行于每个辅助支撑面的上下边界线28a，28b。但是，如果刀片膨胀，则接触线将被定位在沿辅助接触面进一步向下的位置。相反地，缩小的切削刀片的接触线被定位在沿辅助支撑面更高的位置。在这两种情况下，接触线相对于辅助支撑面的纵轴都是倾斜的。
在图21中示出了切削刀片的另外的一个实例，该切削刀片具有多边形的多角形基本形状。更确切地，切削刀片具有六边形形状并包括六个主切削刃38和相同数目的脊42，其中所述脊42彼此成对地在每个拐角处相交成钝角。
根据本发明，至少内侧面47被制作为具有凸面形状。外侧面48也可有利地为凸面。
在图22中，所示的切削刀片具有三角形形状。该实施例与上文描述的实施例的不同之处在于：脊42——由于空间原因——不是彼此结合成一体，而是形成为位于切削刀片的下侧上、彼此间隔开的元件。
现在参照图23，该图描绘了基体的主接合装置，该主接合装置也可以是阳型元件，例如以脊的形式，而切削刀片2的辅助接合装置是凹口。在本例中，凸出的侧面47，48被形成为类似阴型的凹口，而脊的支撑面可以是平面的(其它形状也是可行的)。
刀具的另一个可选择的实施例被示于图24至26中。在本例中，切削刀片2包括4条形成了封闭框架的脊42，并包括位于共同平面内的平坦顶面49。在每个脊的内侧具有定位在每个底面上方的特定高度处的凸出的内侧面47。图25中所示相配合的刀座12只具有两个高出两个平坦底面27的积极支撑面24，其中所述底面27是基体1的表面17，23边界。类似的底面27a与表面27一同形成了可让支撑脊42的顶面49倚靠的正方形支撑。当切削刀片借助柔性螺钉固定时，那两个对着图24中可见的两个侧面47的内侧面(不可见)将被压靠在形成于环绕着孔16的中心连接区域的支撑面24上。换句话说，两个沿表面17，23定位的最外侧的脊42由支撑面24轴向和径向地支撑，并且还垂直地朝向底面27。另两个闲置的脊仅由底面27a支撑，即，它们不具有接触刀座任何部分的侧面。
本发明可能的修改
本发明并不仅限于上文中描述和附图中所示的实施例。因而，本发明至少理论上涉及刀具，其切削刀片只具有一个去屑加工主切削刃并且只具有一个接合装置，例如脊。此外，类似阴型的接合装置可制作为另一种方式，而不是凹口。因此，接合装置可以是由单个支撑面(参见，盲凹口)界定的埋头孔。此外，由于在形成细长的结构时可在一排中一个接一个地布置两个或多个短凸起，每个脊的侧面抵靠在共同的支撑面上，因此每个脊不必需要被形成为单独连续的细长材料部分。如同在前述说明书所指出的那样，使脊的每个侧面具有两个或多个具有凸面形状的部分表面并且沿所述脊轴向间隔开也是可行的。在该连接中，应当指出的是，每个支撑面不必需要为平面的。从而，支撑面可以是稍微拱形的，例如凹拱形，但是具有比相配合的凸出侧面更平坦的曲率。因此，实际上侧面和支撑面之间的接触线或接触面可沿所述支撑面自由地移动而不会损伤支撑面。此外，应当指出的是，切削刀片和刀座的中心分别不必需要为孔的中心轴。从而，切削刀片的中心可由几何轨迹限定，其中来自夹具的力作用在轨迹上作用于切削刀片。
基体的概念应当从广义上理解，从而形成刀座的连接面可被形成为一独立的附件(垫板)，该附件接着通过适当的方式固定到作为切削刀片的夹具或支架的物体上。
尽管在实例中每个脊的两个侧面的会聚角等于相配合的凹口的两个支撑面之间的会聚角，但这些角度也可以是不同的，更确切地说是这样一种方式，即脊侧面的会聚角稍微大于支撑面的会聚角。
总之，应当指出的是，传递力的侧面的凸面或凸出形状不需要以单个的确切地呈拱形或圆形表面的形式实现，其中该表面沿接合装置的整个长度在上下边界线之间延伸。因此，凸面还可以由多个(平面的或拱形的)小平面提供，这些小平面通过若干光滑的圆角过渡而相互转化，这些圆角过渡对于与侧面相配合的支撑面是重要的。其主要只是为了让侧面不具有任何可刺入支撑面并破坏该支撑面的尖锐边缘。

Claims (39)

1.用于去屑加工的刀具，其一方面包括具有刀座的基体(1)，该刀座由中心(C2)限定并且呈连接面(12)形式，在该连接面(12)内包括与所述中心(C2)间隔开的、细长并且阴型或阳型的主接合装置(19)，另一方面包括可更换的切削刀片(2)，该切削刀片(2)具有至少一个去屑主切削刃(38)，该主切削刃(38)与切削刀片的中心(C3)相间隔，并且有一余隙面(37)从所述主切削刃向到呈连接面(36)形式的下侧的过渡部(44)延伸，连接面(36)中包括了细长的、并阳型或阴型的辅助接合装置(42)，该辅助接合装置(42)与主切削刃(38)并排延伸并被定位为比切削刀片的中心(C3)更靠近所述过渡部(44)，所述辅助接合装置(42)包括压靠在支撑面(24)上的侧面(47)，所述支撑面(24)被包括在基体(1)的连接面(12)的主接合装置(19)中，以便将切削力沿着横交于辅助接合装置的长度延伸的方向传递到基体，其特征在于，所述辅助接合装置(42)是切削刀片的中心(C3)和所述过渡部(44)的相对端(59)之间的假想的三角形(T)中、切削刀片的唯一积极的接合装置，并且侧面(47)具有凸出形状的横截面，从而允许辅助接合装置(42)相对于所述支撑面(24)倾斜。
2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，切削刀片(2)的连接面(36)包括两个间隔的辅助接合装置(42)，其中这些辅助接合装置(42)各自被定位成比切削刀片的中心(C3)更靠近到余隙面(37)的邻近的过渡部(44)，并且基体(1)的连接面(12)包括两个主接合装置(19，20)，这些主接合装置(19，20)与切削刀座的中心(C2)间隔开，以配合切削刀片(2)的两个辅助接合装置(42)。
3.根据权利要求2所述的刀具，其特征在于，切削刀片(2)的两个辅助接合装置(42)是相同的，以允许切削刀片至少在两个位置上分度。
4.根据权利要求3所述的刀具，其中所述切削刀片具有多边形基本形状并且包括至少两个切削刃(38)以及附属的余隙面(37)，其特征在于，基体(1)的连接面(12)以及切削刀片(2)的连接面(36)形成有与切削刀片的切削刃(38)相同数目的接合装置(19，20，21，22；42)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的刀具，其特征在于，包括在基体(1)的连接面(12)内的所述主接合装置是阴型的、形成于基体中并由至少一个支撑面(24)界定的埋头孔(19，20，21，22)，并且切削刀片(2)的连接面(36)的各个协作的辅助接合装置是阳型的脊(42)，该脊(42)具有内侧面和外侧面(47，48)，至少其内侧面(47)具有凸出的截面形状。
6.根据权利要求5所述的刀具，其特征在于，基体中的埋头孔是凹口(19，20，21，22)。
7.根据权利要求6所述的刀具，其特征在于，所述凹口(19，21)由两个间隔布置的内、外支撑面(24，25)界定，所述内外支撑面(24，25)在从底部(27)到开口的方向上岔开。
8.根据权利要求7所述的刀具，其特征在于，所述外支撑面(25)被包括在边缘(33)内，该边缘(33)由于具有比该边缘的高度小的厚度而至少部分是弹性的。
9.根据权利要求5所述的刀具，其特征在于，所述每个支撑面(24，25)是平面的。
10.根据权利要求7所述的刀具，其特征在于，两个支撑面(24，25)之间的分散角(α)为至少90°。
11.根据权利要求6所述的刀具，其特征在于，除至多两个具有一对分岔的支撑面(24，25)的主凹口(19，21)之外，所有凹口(20，22)都比主凹口宽，以形成盲凹口，这些盲凹口主要用于容纳那些对在切削刀片和基体之间传递作用力基本上不积极的脊。
12.根据权利要求11所述的刀具，其特征在于，至多两个盲凹口(20，22)包括支撑面(26)，所述脊(42)的凸出的侧面(48)能够压靠在该支撑面(26)上。
13.根据权利要求5所述的刀具，其特征在于，基体(1)的连接面(12)一方面包括由两个岔开的支撑面(24，25)界定的凹口(19)，其中的内支撑面形成主支撑面(24)，另一方面包括两个各自与该主支撑面成90°角延伸的辅助支撑面(24a，24b)。
14.根据权利要求13所述的刀具，其特征在于，每个辅助支撑面(24a，24b)经由一转折线(61)直接转变为主支撑面(24)。
15.根据权利要求13所述的刀具，其特征在于，切削刀片(2)的每个脊(42)上形成有比外侧面(48)短的内侧面(47)。
16.根据权利要求15所述的刀具，其特征在于，所述内侧面(47)被包括于从脊(42)的内侧(63)凸出的肩部(62)中。
17.根据权利要求1-4中任一项所述的刀具，其特征在于，切削刀片仅通过压制形成，即没有研磨表面。
18.根据权利要求5所述的刀具，其特征在于，两个成角度的第一脊(42)的内凸侧面(47)被压靠在刀座的两个支撑面(24)上，而另两条脊没有与所述刀座接触的侧面，并且至少所述第一脊的下部顶面(49)被放置在刀座的底面(27)上。
19.用于去屑加工的切削刀片，包括去屑主切削刃(38)，该主切削刃(38)与切削刀片的中心(C3)相隔开并且有一余隙面(37)从该主切削刃向至呈连接面(36)形式的下侧的过渡部(44)延伸，该连接面(36)上具有细长的阳型或阴型的接合装置(42)，该接合装置(42)与主切削刃(38)并排延伸并被定位为比切削刀片的中心(C3)更靠近所述过渡部(44)，所述接合装置包括用于沿着与接合装置的长度延伸方向横交的方向传递切削力的侧面(47)，其特征在于，所述接合装置(42)是在切削刀片的中心(C3)和所述过渡部(44)的相对端(59)之间的假想的三角形中唯一积极的接合装置，并且所述侧面(47)具有凸出形状的横截面，从而允许所述接合装置(42)相对于基体的配合接合装置的支撑面倾斜。
20.根据权利要求19所述的切削刀片，其特征在于，所述连接面(36)包括两个间隔的接合装置(42)，其每一个都被定位成比切削刀片的中心(C3)更靠近向余隙面(37)过渡的邻近的过渡部(44)。
21.根据权利要求20所述的切削刀片，其特征在于，所述接合装置(42)是相同的，以允许切削刀片的分度。
22.根据权利要求21所述的切削刀片，其中切削刀片具有多边形基础形状并且包括至少两个切削刃(38)以及附属的余隙面(37)，其特征在于，连接面(36)形成有与切削刃(38)相同数目的接合装置。
23.根据权利要求22所述的切削刀片，其特征在于，接合装置(42)在拐角处汇合，其中每个拐角都由两相邻主切削刃(38)之间的平分线(B)限定。
24.根据权利要求19-23中任一权利要求所述的切削刀片，其特征在于，每个接合装置都是阳型的、具有两个相对的内外侧面(47，48)的脊(42)，所述侧面(47，48)朝顶部(49)汇合并且至少其中的内侧面(47)具有凸出的横截面形状。
25.根据权利要求24所述的切削刀片，其特征在于，所述脊的两个侧面(47，48)在横断面上是相似的并且关于轴线(C4)对称，该轴线(C4)被居中地定位在所述脊内并且沿其纵向延伸。
26.根据权利要求19-23中任一权利要求所述的切削刀片，其特征在于，每个侧面(47)均是凸拱形表面，该表面连续地、即不间断地在上下边界线(50，51)之间延伸，其中的上边界线(50)形成到切削刀片的下侧的平面部分的转折线。
27.根据权利要求26所述的切削刀片，其特征在于，所述下边界线形成到所述脊的顶部(49)转折线(51)。
28.根据权利要求26所述的切削刀片，其特征在于，侧面(47，48)的弦高等于所述边界线之间的侧表面的延伸长度(U)的至多1/10，其中所述弦高被定义为所述上下边界线(50，51)之间的假想平面(P3)与侧面上位于最远离该假想平面(P3)的点之间的垂直距离(H)。
29.根据权利要求24所述的切削刀片，其特征在于，脊的两个侧面(47，48)之间的汇合角(β)为至少90°。
30.根据权利要求19-23中任一权利要求所述的切削刀片，其特征在于，侧面(47，48)的凸出的截面形状由一渐开线限定。
31.根据权利要求24所述的切削刀片，其特征在于，脊(42)彼此结合为一整体，同时在切削刀片的下侧形成连续的框架。
32.根据权利要求31所述的切削刀片，其特征在于，每个侧面(47)的每个端部(56)均终止于距离脊(42)的每个端部一定距离的位置。
33.根据权利要求31所述的切削刀片，其特征在于，所述框架的两个相邻的脊(42)以至少90°的角彼此相交。
34.根据权利要求19-23中任一权利要求所述的切削刀片，其特征在于，所述内侧面(47)比外侧面(48)短。
35.根据权利要求34所述的切削刀片，其特征在于，内侧面(47)形成于从脊内(63)突出的肩部(62)上。
36.根据权利要求35所述的切削刀片，其特征在于，所述肩部(62)的长度至多为脊(42)的总长度的一半。
37.根据权利要求19-23中任一权利要求所述的切削刀片，其特征在于，余隙面(37)经由呈位于它和脊的外侧面(48)之间的转折线(44)形式的过渡部而直接转变为脊(42)。
38.根据权利要求19-23中任一权利要求所述的切削刀片，其特征在于，每个侧面(48)包括由位于脊中的埋头孔(64)间隔开的两部分表面。
39.根据权利要求19-23中任一权利要求所述的切削刀片，其特征在于，所述刀片仅通过压制形成，即没有研磨表面。
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