CN101437640B - 切削镶片以及由刀架和切削镶片组成的工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种切削镶片，它具有一个支承表面(11)以及距其一段距离的一个切削表面，以及安排为一个正后角的至少一个后刀面(12)，它们形成一个围绕的圆形的切削刃，并且具有距支承表面(11)所处的一个平面为最大距离的至少一个切削刃点(13)，并且具有距侧平面为最小距离的至少一个切削刃点(16，17)。根据本发明，每个切削刃点-至少最小距离的切削刃点(16，17)以及与其相邻的点-的几何位置是平行于该支承表面(11)的一个平面与一个垂直包络的交叉点，其中该垂直包络垂直于该支承表面(11)，并由多个平行垂直线(18，19)形成，这些平行垂直线位于平行于支承表面(11)的平面中，与支承表面的平面距离最远的点(13)处于该平面中，并且构成一个理想的理论圆形的切削刃曲线。

Description

切削镶片以及由刀架和切削镶片组成的工具
技术领域
本发明涉及一种切削镶片，该切削镶片具有一个支承表面以及距其一段距离的一个前刀面，以及安排为一个正后角的至少一个后刀面，所述前刀面和后刀面形成了一个围绕的圆形的切削刃，并且具有距该支承表面所处的一个平面为最大距离的至少一个切削刃点，并且具有距该同一平面为最小距离的至少一个切削刃点。
背景技术
上述切削镶片包括“正切削镶片”，它们在平面视图上可以是圆形的、实质上三角形的、四边形的、特别是正方形的、菱形的、或长方形的。切削刃是由毗邻的前刀面和一个或多个后刀面组成。在最简单的情况下，前刀面具有平面设计，即前刀面角为0°。根据先有技术，切削镶片也是已知的，其中一个倾斜的后刀面毗邻前刀面上的切削刃，从而形成一个正的前刀面角。先有技术还包括波状设计的切削刃，与其毗邻的是波状设计的前刀面部分。
最后，切削刃的修圆，或以一个正角或负角的斜面安排是已知的，以便避免切削刃碎裂。
为了加工铁路车轮的运行表面，使用了切削镶片，它们具有恒定高度和恒定的正后角的一个圆形切削刃。使用了截头圆椎形的切削镶片对这些运行表面进行表面加工。在切削刃被频繁使用而磨损后，可以根据原始切削深度安排切削镶片在刀架内转动90°或120°的一个旋转角，然后可以使用一个新的未使用的切削刃区域。
有恒定高度的一个圆形切削刃的所描述类型的可转位镶片在机加工运行中会不利地趋向震动，“震响”。由于在机加工过程中这些未受控制的震动，在加工工件的表面产生不规则状态(震响痕迹)。除了加工工件的这一粗劣的表面质量以外，已证实这种可转位镶片的使用寿命相对较短。
在原理上还已知在一开始提到的类型的可转位镶片，其中该切削刃或这些切削刃之一有一个最大值，并且各自在其两侧多个切削刃倾斜到一个切削刃最小值。然而，不像有0°后角的负切削镶片的情况，在多个区域内的切削刃的降低作用在已有后刀面上的方式为原始的切削刃的形状被改变了。
根据先有技术，已知包括刀架的工具，它有至少一个凹陷用来容纳和紧固上述类型的切削刃。取决于所选择的机加工操作，也可以通过在刀架里安排切削镶片来设置有效的前刀面的角度，通过倾斜特定的切削镶片可以在轴向和径向的限定范围内改变前刀面角。
发明内容
本发明的目的是要详细说明一种切削镶片以及一种工具，它由一个刀架与一个切削镶片组成，该切削镶片具有尽可能低的磨损率，并且用它可以产生工件的一种改进的表面质量。
这个目的是由本发明的切削镶片或者由本发明的工具实现的。
根据本发明，每个切削刃点的几何位置(但至少距该支承表面为最小距离的切削刃点的或其相邻切削刃点的几何位置)处于一个垂直的包络表面与平行于该支承表面的一个平面之间的交叉点，垂直包络表面被安排垂直于该支承表面并由多个垂直线形成，这些垂直线相互平行并且在平行于该支承表面的、距该支承表面平面为最大距离的点所处的平面中形成一个理想的理论圆形的切削刃曲线轮廓。
参见具有在平面视图内为圆形的一个前刀面的一个正切削镶片，对所描述的几何形状最简单地进行解释。首先，与截头圆椎形比较，该切削刃的曲率的设计被改变，其方式为该切削刃延伸通过至少两个最大值而其间有极小值，该切削刃轮廓的最高点和最低点分别决定该切削刃的对应的曲率。不过，在希望的极小值点的切削刃并不是沿着后刀面降低，而是垂直于支承表面降低，这样，在这个降低区域的前刀面相对于原始的前刀面被展宽。切削点降低得越多，展宽的程度就越大。这同样地也相应地适用于处于相应的中间位置的其他切削刃点。通过这一措施，前刀面上的切削刃轮廓在设计上被适配为到新产生的切削刃的曲线轮廓上，其中，得到了在投影图中完全像一个圆形切削刃的一个唇缘。
与具有在一个单一平面内延伸的切削刃的可转位镶片相比，该有效切削刃被延长了，其结果是在加工过程中保证更平滑的切削(无震响)。所产生的工件表面相应也更光滑。切削镶片或工具的周期性振动仅可发生在切削刃轮廓上随机选取的全部的点在碎片形成过程中处在相同位置时才会发生。这意味着该切削刃在切削刃轮廓的全部的点上同时经受碎片形成阶段的周期性载荷和切削阶段的载荷解除。如果周期性运动的频率与该工具的自然频率相一致，就会发生明显的振动(即已经提到过的震响)。然而，如果切削刃轮廓上的多个随机的点在切片形成过程中遇到不同的情况，那么这样的震动就被抑制，因为***里的力叠加在一起并且至少部分地相互抵消。
切削镶片的优选特征是一个理想圆形的、实质上三角形的、正方形的、或菱形的切削刃轮廓。这就是说，选定的设计原则可以不仅应用于在前刀面平面中的圆形的切削刃，也可应用于直线的切削刃。
根据本发明的切削镶片优选地具有至少实质上圆形的，以及至少是两个，优选三个，距该支承表面的平面为最大距离的切削刃点。切削刃极小点处在切削刃极大点之间。此外，切削镶片的形状(如在平面视图中所见)优选地是旋转对称的设计。在有两个切削刃极大值点的情况下有180°旋转对称性，在有三个切削刃极大值点的情况下有120°旋转对称性，等等。
正后角被选为特别在2°和15°之间，优选最大到10°。
在支承表面的方向测量的最大距离的点到最小距离的点的垂直距离，至少是0.5毫米和/或至多3毫米，优选地至多2毫米。
该切削镶片的前刀面角可以或者在整个切削刃轮廓上是恒定的，在这种情况下它们优选地在2°至25°之间，或者可以沿着该切削刃变化。根据本发明的进一步的配置，距该切削刃距离最远的该环形前刀面区域位于平行于该支承表面的一个平面中。
最后，单一的后刀面可以设计成处于固定角度的截头锥体横向表面，或者个别的后刀面区域可以设计为在该切削刃之下的平面。然而，根据本发明的一个特别实施例，该后刀面区域被分为两个区，其中一个邻近该切削刃，而另一个邻近该支承表面。这两个后刀面区夹角＜180°，即距该切削刃较远的后刀面区被设置了一个较大的后角。
本发明还涉及由一个刀架构成的一种工具，该刀架包括至少一个凹陷用于容纳和紧固一个切削镶片，该切削镶片具有一个支承表面以及距其一段距离的一个前刀面，以及安排为一个正后角的至少一个后刀面，所述前刀面和后刀面形成了一个围绕的圆形的切削刃；并且具有距该支承表面所处于的平面为最大距离的至少一个切削刃点；并且具有距该同一平面为最小距离的至少一个切削刃点；该刀架上的切削镶片以一个攻角轴向地和/或径向地倾斜于一个工件待加工的表面或与其相切的一个表面。根据本发明，每个切削刃点的几何位置是一个垂直的包络表面与平行于该工件待加工表面(或与其相切的一个表面)的垂直面的一个平面之间的交叉点，该垂直包络表面被安排垂直于所述垂直面，并由多个垂直线形成，这些垂直线相互平行并在平行于该垂直面的、距该垂直面最大距离的点所处的平面中形成一个理想的理论圆形的切削刃曲线轮廓。原则上，对于上面描述的切削镶片所做的同样的说明也适用于这个刀架；不过，在这里对该支承表面的引证(这个引证只适用于垂直放置的切削镶片)被工件的待加工表面的一个相应的垂直表面或者工件的待加工点的一个切向平面所取代。换言之，该切削镶片的倾斜度可以包含在切削刃的校正里。
附图说明
下面参照附图讨论本发明的进一步的优点和其他实施例，在附图中：
图1示出说明设计原理的一个示意图，
图2示出根据本发明的切削镶片的透视图
图3示出根据图2的切削镶片的侧视图，并且
图4示出根据图2的切削镶片的前刀面的平面视图。
具体实施方式
参照图1可以最清楚地看到根据本发明的配置，其中作为母体被采用的是一个截头圆锥形的切削镶片，它具有一个平面的前刀面10，与其平行安排的一个支承表面11，以及作为该锥台的外侧面的一个后刀面12，它以一个相同的后角完全环绕安排。这样一个切削镶片的切削刃轮廓(它定义了平面10)是圆形的。
在保持切削刃最高点13的同时，切削刃点14和15现在分别降低到点16或17，它分别位于到该平面的一个垂线18或19上，在该平面中安排了该支承表面11。以一种相应的方式，在点13与14之间或者点13与15之间的其他切削刃点以变化的方式降低，得到一个弯曲的切削刃，它形成由参考数字20表示的一个切削平面，并且尽管是非平面的切削刃轮廓，它在投影图中产生完全像一个圆形切削刃的一个唇缘。
在切削刃轮廓中的最大值13的数目可以按希望来选择，只要保留足够长的有效切削刃。该切削刃的曲率的精确尺寸由该切削刃轮廓的最高点13与最低点16或17决定的设计关系所确定。如果一个水平切面直接放置在该切削刃平面的最低点下面，可以得到该外部轮廓的一个凸形的、非圆形的轮廓，因为如果该后刀面保持原有尺寸所能得到的后刀面点21被向外转移到点16。在所示情况中，其中在平面视图中该圆形可转位镶片有两个最大值13，该外部轮廓的最窄位置对应于该切削最大值13并且该外部轮廓的最宽位置与切削刃的最深位置(点16)相重合，因此它偏离了在这个截面(平行于支承表面)上的理想的圆形形状。
上述设计原则可以应用于具有斜坡切削刃的任何可转位镶片，也就是说同样在正方形的、矩形的、或菱形的可转位镶片的情况下。甚至是斜坡切削刃的情况下，该切削刃的校正确保在应用中产生该切削刃的严格的直线轮廓。
图2到图4示出一个切削镶片，它在平面视图中是圆形的，并且有三个切削刃最大值13和位于其间的切削刃最小值。该切削刃在空间以一种曲线的方式延伸并且一方面以一个有正后角由一个围绕的后刀面22来定义或形成，另一方面由设计成连续斜坡的前区域23来定义或形成。
位于该支承表面11上面的较低的后刀面区域24以一个比后刀面区域22更陡峭的后角而倾斜。该切削镶片有一个中央紧固孔25，用于容纳一个夹紧螺钉。图4中展示了该切削刃点16与该切削刃点13之间的距离的尺寸a示出降低的程度。如果该切削刃轮廓的设计是参考该最高点13和该降低点16来定向，则由b指明的从理想的圆形形状的偏差的程度可以减少到最小(在μm范围内)。
具体参考图2而变得清楚，图3中可见的沿该切削刃的前刀面角的路线取决于线26(该线26决定了倾斜的前刀面区域23的末端)是否处于一个平面之中，在这种情况下取决于该切削刃的降低，得到了沿着该切削刃轮廓的不同的前刀面角；或者该曲线26的路线与在空间中构造的该切削刃轮廓的垂直路线相适配，以使该前刀面角沿该整个切削刃保持恒定。
该切削镶片特别适合平表面的纵向旋削。在切削镶片进刀时，首先，在最大值13周围的切削刃区域与工件进入接合，随后，根据该切削刃沿切削刃轮廓的倾斜角度相继地是其余的区域。因此，相比于具有一个平面前刀面的严格的截头圆锥形的切削镶片的情况，该切削镶片与工件更轻柔地进入接合。

Claims (14)

1.一个切削镶片，具有一个支承表面(11)以及距其一段距离的一个前刀面，以及安排为一个正后角的至少一个后刀面(12)，所述前刀面和后刀面(12)形成了一个围绕的圆形的切削刃；并且具有距该支承表面(11)所处的一个平面为最大距离的至少一个切削刃点(13)；并且具有距该同一平面为最小距离的至少一个切削刃点(16，17)；其特征在于至少该最小距离的切削刃点(16，17)以及与其相邻的点的几何位置是一个垂直的包络表面与平行于该支承表面(11)的一个平面之间的的交叉点，该垂直包络表面被安排垂直于该支承表面(11)并由多个垂直线(18，19)形成，这些垂直线相互平行并且这些垂直线在平行于支承表面(11)的、距支承表面平面最大距离的点(13)所处的平面中形成了一个理想的理论圆形的切削刃曲线轮廓。
2.如权利要求1所述切削镶片，其特征为该切削镶片为一个实质上圆的形状，以及至少两个切削刃点(13)处于距该支承表面(11)的平面的一个最大距离。
3.如权利要求1或2所述切削镶片，其特征为三个切削刃点(13)处于距该支承表面(11)的平面的一个最大距离。
4.如权利要求1或2所述切削镶片，其特征在于该正后角在2°和15°之间。
5.如权利要求4所述切削镶片，其特征在于该正后角最大到10°。
6.如权利要求1或2所述切削镶片，其特征在于在支承表面(11)的方向测量的、处于最大距离的点距处于最小距离的点的垂直距离(a)是至少0.5毫米和/或至多3毫米。
7.如权利要求6所述切削镶片，其特征在于所述垂直距离(a)是至多2毫米。
8.如权利要求1或2所述切削镶片，其特征在于所述前刀面的前刀面角在整个切削刃轮廓上是恒定的。
9.如权利要求8所述切削镶片，其特征在于所述前刀面的前刀面角为2°到25°。
10.如权利要求1或2所述的切削镶片，其特征在于所述前刀面的前刀面角沿着该切削刃变化。
11.如权利要求10所述的切削镶片，其特征在于距该切削刃距离最远的环形前刀面区域位于平行于该支承表面的一个平面中。
12.如权利要求1或2所述切削镶片，其特征在于一个第一后刀面区域(22)被安排在该切削刃下面，并且有较大后角的一个进一步的后刀面区域(24)被安排在其下并邻近该支承表面(11)。
13.如权利要求1或2所述切削镶片，其特征在于每个切削刃点的几何位置是所述垂直包络表面与平行于所述支承表面(11)的一个平面之间的的交叉点。
14.一个由刀架和切削镶片组成的工具，该刀架包括至少一个凹陷用于容纳和紧固一个切削镶片，该切削镶片具有一个支承表面(11)以及距其一段距离的一个前刀面，以及安排为一个正后角的至少一个后刀面(12)，所述前刀面和后刀面(12)形成一个围绕的圆形的切削刃，并且具有距该支承表面(11)所处的一个平面为最大距离的至少一个切削刃点(13)，并且具有距该同一平面为最小距离的至少一个切削刃点(16，17)，该刀架上的切削镶片以一个攻角轴向地和/或径向地倾斜于一个工件待加工的表面或与其相切的一个表面，其特征在于每个切削刃点的几何位置是一个垂直的包络表面与平行于垂直面的一个平面之间的交叉点，所述垂直面垂直于该工件的待加工表面或与其相切的表面，该垂直包络表面被安排垂直于所述垂直面，并由多个垂直线形成，这些垂直线互相平行并在平行于该垂直面的、距该垂直面最大距离的点所处的平面中形成一个理想的理论圆形的切削刃曲线轮廓。
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