CN101415512A - 切削工具 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种切削工具，其可利用切削刀片支承于其内的方式更好地保持切削刀片。本公开还提供了一种以可增加切削工具的切削精确度的方式将切削刀片装配在切削工具内的方法。

Description

切削工具
技术背景
本公开涉及具有可分离地紧固在刀片保持器内的切削刀片的切削工具。
在种切削工具中，切削刀片可以在多个邻接区域与刀片保持器邻接。在切削操作期间，这些邻接区域将反作用力施加到切削刀片。可利用这些反作用力以更好地将切削刀片紧固在刀片保持器内。
发明内容
结合***、工具和方法描述并且展示了以下实施例及其方面，这些实施例及其方面为示例性和说明性的，而并不限制范围。
在一方面中，本发明涉及一种切削刀片，其具有刀片轴线(B)并且带有五重旋转对称(five-fold rotational symmetry)。该切削刀片具有两个相同的且相对的端面；沿着刀片轴线(B)轴向延伸并且连接两个相同的且相对的端面的圆柱形通孔和位于端面之间并且分成五个相同分段的外周侧面。每个分段在端面之间延伸并且位于一对相邻分段之间；每个分段具有切削区段，其位于定位于前表面上的前壁与定位于后表面上的后壁之间；一个分段的后表面与相邻分段的相邻前表面在形成了外周侧面的径向最内部的拐角处相交；并且一个分段的后表面与相邻分段的相邻前表面在远离刀片轴线(B)的方向上从拐角向外发散。
在另一方面中，本发明涉及一种切削工具，其包括保持在刀片保持器内的上述类型的切削刀片。刀片保持器具有前紧固部和后主体部。前紧固部包括基部和紧固表面，紧固表面包括各横向于基部延伸的第一支承部、第二支承部和第三支承部。第一支承部的至少一部分邻接切削刀片的第一分段的后壁的至少一部分；第二支承部的至少一部分邻接切削刀片的第二分段的前壁的至少一部分，第二分段与第一分段相邻；第三支承部的至少一部分邻接切削刀片的第三分段的后壁的至少一部分，第三分段与第二分段相邻；切削刀片的第三分段的后壁大致向上面向。
在又一个方面中，提供了一种切削工具，其包括切削刀片和刀片保持器；切削刀片包括第一壁、第二壁、第三壁和至少一个切削区段；至少一个切削区段包括位于前刀面与后刀面(relief face)之间的切削刃；前刀面从切削刃向后延伸，后刀面从切削刃向下延伸并且远离前刀面延伸。因此，在切削操作期间作用于至少一个切削区段的切削力主要地沿大致向下的方向指向前刀面。
刀片保持器包括前紧固部和后主体部；紧固部包括第一支承部、第二支承部和第三支承部；第一支承部的至少一部分沿着第一邻接区域邻接第一壁的至少一部分，第二支承部的至少一部分沿着第二邻接区域邻接第二壁的至少一部分，第三支承部的至少一部分沿着第三邻接区域邻接第三壁的至少一部分，其中，第一邻接区域和第二邻接区域向下发散，第二邻接区域和第三邻接区域向后发散。
刀片保持器的第一支承部、第二支承部和第三支承部分别通过在垂直于第一邻接区域、第二邻接区域和第三邻接区域的方向上将反作用力施加到切削刀片而对作用于至少一个切削区段的切削力产生反作用。因此，向后发散的第二邻接区域和第三邻接区域朝向主体部并且远离至少一个切削区段施加向后汇聚的反作用力，这有助于将切削刀片保留在刀片保持器内。
以上实施例也提供了优点，即紧固部是刚性的非弹性体，当受力时该刚性的非弹性体一般不会变形，因此可以为第一邻接区域、第二邻接区域和第三邻接区域处的切削刀片提供大的反作用力。
除了上述示例性的方面和实施例之外，其它的方面和实施例将通过参考附图并且通过研究以下详细说明而变得明显。
附图说明
示例性的实施例展示在具有标号的附图中。文中公开的实施例和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。然而，可以通过在阅读附图时参考以下详细说明而最好地理解关于结构和操作方法连同其对象、特征和优点的公开，其中：
图1展示了根据本公开的切削工具的透视图，其展示了紧固在刀片保持器内的切削刀片；
图2展示了切削刀片的透视图；
图3展示了切削刀片的侧视图；
图4展示了刀片保持器的透视图；
图5展示了刀片保持器的侧视图；
图6展示了切削工具的侧视图，其展示了位于刀片保持器内的切削刀片；及
图7展示了切削工具的侧视图，其展示了紧固在刀片保持器内的切削刀片。
应当理解的是，为了说明的简单和清楚，不必将附图中所示的元件按比例描绘。例如，为了清楚，一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大。此外，当认为适当时，可以在附图内重复标号以便指示类似的元件。
具体实施方式
首先关注图1，其展示了具有限定了从前到后的方向的纵向工具轴线A的右手切削工具10。可以用于切槽、断开或者车削操作的切削工具10具有位于刀片保持器14的前端的切削刀片12。相同的切削刀片12可用于右手和左手切削操作，并且因此可以为右手切削工具10(图1)或者左手切削工具(图未示)的一部分。文中的描述将参考右手切削工具10，并且参考切削刀片12和刀片保持器14，这是因为它们出现在右手切削工具10内，但是也可涉及左手切削工具。
可以通过对硬质体进行压力成形和/或烧结而制造出切削刀片12，如通过引用而结合于本文中的International Carbide Data出版的WorldDirectory and Handbook of Hard metals，Fifth Edition所述，硬质体可以由例如碳化钨的碳化物粉末或例如陶瓷材料等的任何其它适当的材料制成。然而，切削刀片12也可以通过注射塑模制造。刀片保持器14可以由机制钢或其它硬质材料形成。文中将参考非旋转切削工具描述本公开；然而，本领域技术人员应当清楚的是，本公开还可应用于切削刀片可分离地紧固在其内的旋转切削工具。应该注意的是，出现在整个说明书和权利要求中的方向术语，例如“前”、“后”、“上”、“下”等等(及其衍生概念)仅仅用于说明性目的，而并不意图限制权利要求的范围。另外，应当注意的是，方向术语“下”、“下方”及“下部”(及其衍生概念)限定相同的方向。
现在关注图2。切削刀片12具有刀片轴线B、两个相同的且相对的端面16(在图2中仅仅看到一个)和外周侧面18，该外周侧面18位于端面16之间。每个端面16具有平坦的邻接表面20(在图2中看到一个)，该邻接表面20垂直于刀片轴线B并且在端面16上方轴向突出。切削刀片12的圆柱孔22沿着刀片轴线B轴向地延伸，并且向外通向每个邻接表面20。在切削刀片12内存在围绕刀片轴线B的五重旋转对称，并且刀片轴线B具有围绕刀片轴线B限定的正方向P和相对的负方向N。
现在另外地关注图3，其展示了切削刀片的侧视图。端面18分成五个相同的分段24(a-e)。每个分段24在端面16之间延伸，并且位于一对相邻分段24之间，该对相邻分段24在形成外周侧面18的径向最内部的圆角33处相交。例如，分段24a位于分段24b与24e之间。每个分段24(a-e)分别具有位于平坦前壁28(a-e)与平坦后壁30(a-e)之间的切削区段26(a-e)。每个前壁28(a-e)面对正方向P，并且靠近分段24(a-e)的正向端定位。每个后壁30(a-e)面对负方向N，并且靠近分段24的负向端定位。每个切削区段26(参看例如图2)具有位于前刀面34与后刀面36之间的切削刃32。每个切削刃32在端面16之间延伸，并且前刀面34大致面对正方向P。每个后壁30位于虚构的后表面31上，每个前壁28位于虚构的前表面29上(仅仅标示了一个虚构的后表面31和一个虚构的前表面29)。一个分段的前表面29与相邻分段的后表面31在一个拐角33(a-e)处相交，拐角33(a-e)是切削刀片的外周表面18的径向最内部。相邻分段24的后表面31和前表面29在远离刀片轴线B的方向上从拐角33(a-e)向外发散。
现在关注图4和图5，其分别展示了刀片保持器的透视图和侧视图。刀片保持器14具有前保持器面38和一对相对的且平行的第一侧翼面40和第二侧翼面42(仅仅可以看到第一侧翼面40)。第一侧翼面40和第二侧翼面42沿着工具轴线A延伸，保持器面38位于刀片保持器14的前端。刀片保持器14也分成前紧固部44和后主体部46。紧固部44具有基部48、螺纹孔50和紧固表面52。基部48平行于第一侧翼面40和42，在紧固部44内形成的孔50沿着保持器轴线H延伸，并且向外通向基部48。保持器轴线H垂直于工具轴线A，并且紧固表面52从基部48沿着保持器轴线H竖直地延伸到第一侧翼面40。
基部48和紧固表面52限定了刀片槽54，刀片槽54在保持器面38处向外通向工具保持器14的前端，并且向外通向第一侧翼面40。紧固部44具有下突出部56和上突出部58。下突出部56具有根部60，下突出部56从根部60沿着紧固表面52的下支承部62主要地向上并且稍微向前和向后地突出到刀片槽54内。具有轴线方向X的突出部轴线G位于下突出部56的根部60的邻近，轴线方向X围绕突出部轴线G限定。突出部轴线G平行于保持器轴线H，并且大致定位在保持器轴线H的下方。上突出部58沿着紧固表面52的上支承部64向前突出到刀片槽54内。
紧固表面52具有位于其下支承部62上的前第一支承部66和后第二支承部68。突出部轴线G的轴线方向X大致跟随沿着下支承部62从第二支承部68到第一支承部66的路径。紧固表面52的大致向下面对的第三支承部70位于上支承部64上。第一支承部66位于虚构的第一表面67上(图5)，第二支承部68位于虚构的第二表面69上(图5)，第三支承部70位于虚构的第三表面71上(图5)。虚构的第一表面67和第二表面69在远离第三支承部70的方向上向下发散，虚构的第二表面69和第三表面71向后发散。
现在关注图6，以便展示切削工具10的初始装配位置。切削刀片12以如下方式放置在刀片槽54内，即使得切削刀片12的一个邻接表面20(图未示)大致面对刀片保持器14的基部48(其可以在图4和图5中看到)，而切削刀片12的一个分段24(如图3所示)是操作分段25，该操作分段25具有位于切削工具10的前端的操作切削区段27。在操作切削区段27内，前刀面34向上面对并且从切削刃32向后延伸，后刀面36从切削刃32向下并且远离前刀面34延伸。
在切削工具10中，在文中将在正方向P上靠近操作分段25的分段称为分段S1，并且在文中将在正方向P上跟随的剩余三个连续的分段分别称为分段S2、S3和S4。文中将分段S2的后壁30、分段S3的前壁28和分段S4的后壁30分别称为第三壁76、第二壁74和第一壁72。
切削刀片12的第一壁72、第二壁74和第三壁76分别面对位于切削工具10的初始装配位置内的刀片保持器14的第一支承部66、第二支承部68和第三支承部70。第一支承部66和第二支承部68向下发散，第二支承部68和第三支承部70向后发散。另外，在切削工具10的初始装配位置内，刀片保持器14的孔50(图未示)相对于切削刀片12的钻孔22偏心。该偏心使得保持器轴线H相对于刀片轴线B向前和向下定位。包括保持器轴线H和刀片轴线B的虚构轴线平面I从前方通过突出部轴线G。也就是说，轴线平面I的一部分相对于突出部轴线G向前定位。
现在另外关注图7，其展示了切削工具10的最终装配位置。为了将切削刀片12紧固在刀片保持器14内，将切削工具10的紧固件78放置成通过钻孔22并且螺旋到孔50内(其可以在4和图5中看到)。由于钻孔22和孔50的偏心，紧固件78向孔50内的螺旋在从刀片轴线B沿着轴线平面I通过保持器轴线H的方向上将偏置力FB施加到切削刀片12。偏置力FB首先将切削刀片12推动到中间装配位置，在该中间装配位置内，切削刀片分别利用第一壁72和第二壁74与下支承部62的第一支承部和第二支承部相靠。紧固件向孔50的进一步螺旋施加了另外的偏置力FB，这进一步向前和向下推动切削刀片，从而形成负载力矩，该负载力矩推动切削刀片12以便围绕突出部轴线G在轴线方向X上旋转，直到切削刀片12的第三壁76与支承部64相靠。
在切削工具10的最终装配位置，第一壁72的一部分沿着第一邻接区域80邻接并且相靠第一支承部66的一部分，第二壁74的一部分沿着第二邻接区域82邻接并且相靠第二支承部68的一部分，第三壁76的一部分沿着第三邻接区域84邻接并且相靠第三支承部70的一部分。第一支承部66、第二支承部68和第三支承部70在前紧固部44的紧固表面52与切削刀片12的外周侧面18之间构成了唯一的邻接表面。
因此，刀片保持器14对切削刀片12施加沿垂直于第一邻接区域80的方向的第一反作用力R1，沿垂直于第二邻接区域82的方向的第二反作用力R2以及沿垂直于第三邻接区域84的方向的第三反作用力R3。第二反作用力R2和第三反作用力R3在朝向主体部46的方向上汇聚于刀片轴线B后方的点，并且因此有助于将切削刀片12保持在紧固部44内。
应当注意的是，在切削工具10的最终装配位置，间隙59形成在切削刀片12与上突出部58的前部之间，该前部位于上突出部58的前端并且向前面向。
在切削操作期间，操作切削区段27例如暴露于向下指向的切削力Fc，切削力Fc包含在虚构的操作平面O内，该虚构的操作平面O优选地从前方通过突出部轴线G。也就是说，操作平面O的一部分相对于突出部轴线G向前定位。因此，切削力FB优选地推动切削刀片12以便另外地相靠下支承部62，切削力FB形成负载力矩，其推动切削刀片12围绕突出部轴线G在轴线方向X上旋转，并且因此使切削刀片12另外相靠上支承部64。因此，切削力Fc优选地例如增加了第二反作用力R2和第三反作用力R3，这有助于在切削操作期间将切削刀片12保持在紧固部44内。
偏置力FB和也优选的切削力Fc帮助形成第一邻接区域80、第二邻接区域82和第三邻接区域84。换句话说，在切削操作期间偏置力FB朝向切削刀片12在切削工具10中的位置而偏置切削刀片12。因此，可以将偏置力FB称为预载力，该预载力在切削操作期间稳定了操作切削区段27在切削工具10内的位置。这又增加了切削工具10的切削精确度。
为了在切削操作期间抵抗作用于切削刀片12的切削力Fc，并且为了提供第一反作用R1、第二反作用R2和第三反作用力R3，紧固部44可具有单一的整体构造，该构造为刚性的且非弹性的。这意味着上突出部58和下突出部56可以是紧固部44的整体的且非弹性的一部分。
虽然已经在某种特定程度上描述了本实施例，但是应当理解的是，在不脱离所要求保护的公开范围的情况下可以做出各种变化和修改。

Claims (17)

1.一种切削工具，其具有建立了从前到后的方向的工具轴线(A)，所述切削工具包括切削刀片和刀片保持器，
所述切削刀片具有刀片轴线(B)和外周侧面，所述外周侧面包括第一壁、第二壁、第三壁和至少一个操作切削区段，
所述刀片保持器包括前紧固部和后主体部，所述前紧固部包括基部和紧固表面，所述紧固表面包括各横向于所述基部延伸的第一支承部、第二支承部和第三支承部，
所述第一支承部的至少一部分沿着第一邻接区域邻接所述第一壁的至少一部分，所述第二支承部的至少一部分沿着第二邻接区域邻接所述第二壁的至少一部分，所述第三支承部的至少一部分沿着第三邻接区域邻接所述第三壁的至少一部分，其中，
所述第一邻接区域与第二邻接区域向下发散，所述第二邻接区域与所述第三邻接区域向后发散，所述第三壁大致向上面向。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个操作切削区段包括位于前刀面与后刀面之间的切削刃，所述前刀面从所述切削刃向后延伸，所述后刀面从所述切削刃向下延伸并且远离所述前刀面延伸。
3.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于，所述紧固部为刚性的和非弹性的。
4.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于，
所述紧固部还包括：
形成在所述基部中的孔，所述孔围绕保持器轴线延伸，并且向外通向所述基部；并且
所述切削刀片包括：
相对的端面，所述外周侧面位于所述端面之间；和
围绕刀片轴线在所述端面之间延伸的钻孔；并且
所述切削工具还包括：
位于所述钻孔和所述孔内的紧固件。
5.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于，
所述切削刀片的外周侧面分成五个相同的分段，每个分段在所述端面之间延伸并且位于一对相邻分段之间；和
每个分段具有定位在位于所述分段的前表面上的前壁与位于所述分段的后表面上的后壁之间的切削区段。
6.根据权利要求5所述的切削工具，其特征在于，
所述前表面与属于相邻分段的所述后表面在形成所述外周侧面的径向最内部的拐角处相交；和
所述前表面与属于相邻分段的所述后表面在远离所述刀片轴线(B)的方向上从所述拐角向外发散。
7.根据权利要求6所述的切削工具，其特征在于，
所述第一壁是第一分段的后壁；
所述第二壁是与所述第一分段相邻的第二分段的前壁；和
所述第三壁是与所述第二分段相邻的第三分段的后壁。
8.一种装配切削工具的方法，其包括：
提供刀片保持器，所述刀片保持器包括前紧固部和后主体部，所述紧固部包括下部前第一支承部、下部后第二支承部和上第三支承部，所述刀片保持器的突出部轴线与邻近所述第一支承部和第二支承部的所述紧固部相交，
提供切削刀片，所述切削刀片包括第一壁、第二壁、第三壁和至少一个切削区段，所述至少一个切削区段包括位于前刀面与后刀面之间的切削刃，所述前刀面从所述切削刃向后延伸，所述后刀面从所述切削刃向下延伸并且远离所述前刀面延伸，
将所述切削刀片以初始装配位置放置在所述紧固部中，在所述初始装配位置，所述第一壁面对所述第一支承部，所述第二壁面对所述第二支承部，所述第三壁面对所述第三支承部，
将所述切削刀片向前并向下地推动至中间装配位置，在所述中间装配位置，所述第一壁和第二壁分别相靠所述第一支承部和第二支承部，
将所述切削刀片进一步向前并向下地推动，并且因此围绕所述突出部轴线旋转所述切削刀片，直至到达最终装配位置，在所述最终装配位置，除了所述第一壁和第二壁分别相靠所述第一支承部和第二支承部之外，所述第三壁相靠所述第三支承部。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述紧固部包括基部和孔，所述基部横向于所述第一支承部、第二支承部和第三支承部，所述孔围绕保持器轴线延伸并且向外通向所述基部，所述突出部轴线大致平行于所述保持器轴线，并且与在所述第一支承部和第二支承部的下方的所述紧固部相交，
所述切削刀片包括相对的端面、围绕刀片轴线在所述端面之间延伸的钻孔和位于所述端面之间的外周侧面，所述侧面包括所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁和所述至少一个切削区段。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述初始装配位置，所述切削刀片的端面中的一个面对所述紧固部的基部，在所述中间装配位置，所述端面中的一个相靠所述基部。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，放置为通过所述钻孔和所述孔的所述切削工具的紧固件将所述切削刀片推动至所述中间装配位置和最终装配位置。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述初始装配位置、中间装配位置和最终装配位置，所述钻孔相对于所述孔偏心。
13.一种切削刀片，其具有刀片轴线(B)并且带有五重旋转对称，所述切削刀片包括：
两个相同的且相对的端面；
沿着所述刀片轴线(B)轴向地延伸并且连接所述两个相同的且相对的端面的通孔；和
位于所述端面之间并且分成五个相同的分段的外周侧面，其中，
每个分段在所述端面之间延伸，并且位于一对相邻分段之间，
每个分段具有定位在位于前表面的前壁与位于后表面的后壁之间的切削区段，
一个分段的所述后表面与相邻分段的所述相邻前表面在形成所述外周侧面的径向最内部的拐角处相交；并且
一个分段的所述后表面与相邻分段的所述相邻前表面在远离所述刀片轴线(B)的方向上从所述拐角向外发散。
14.一种切削工具，其具有建立了从前到后的方向的工具轴线(A)，所述切削工具包括具有五重旋转对称并且放置在刀片保持器中的切削刀片，
所述切削刀片具有刀片轴线(B)，并且包括：
两个相同的且相对的端面；
沿着所述刀片轴线(B)轴向地延伸并且连接所述两个相同的且相对的端面的通孔；和
位于所述端面之间并且分成五个相同的分段的外周侧面，其中，
每个分段在所述端面之间延伸并且位于一对相邻分段之间，
每个分段具有定位在位于前表面的前壁与位于后表面的后壁之间的切削区段，
一个分段的所述后壁与相邻分段的所述相邻前表面在形成所述外周侧面的径向最内部的拐角处相交；和
第一分段的所述后表面与邻近所述第一分段的第二分段的所述相邻前表面在远离所述刀片轴线(B)的方向上从所述拐角向外发散；
所述刀片保持器包括：
前紧固部和后主体部，
所述前紧固部包括基部和紧固表面，
所述紧固表面包括各横向于所述基部延伸的第一支承部、第二支承部和第三支承部；
其中，
所述第一支承部的至少一部分邻接所述切削刀片的第一分段的后壁的至少一部分；
所述第二支承部的至少一部分邻接所述切削刀片的第二分段的前壁的至少一部分，所述第二分段邻近所述第一分段；
所述第三支承部的至少一部分邻接所述切削刀片的第三分段的后壁的至少一部分，所述第三分段邻近所述第二分段；和
所述切削刀片的第三分段的后壁大致向上面向。
15.根据权利要求14所述的切削工具，其特征在于，所述第一支承部、第二支承部和第三支承部在所述紧固部与所述切削刀片的外周侧面之间构成唯一的邻接表面。
16.根据权利要求14所述的切削工具，其特征在于，所述紧固部具有单一的整体构造。
17.根据权利要求14所述的切削工具，所述切削工具还包括：
紧固件，其穿过所述切削刀片的通孔并且延伸到形成在所述基部中的孔内，所述孔围绕保持器轴线延伸并且向外通向所述基部。
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