CN102962504A - 可转位圆形铣刀片及铣削刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可转位圆形铣刀片，刀片本体为圆锥状，包括上表面、下表面以及连接上表面与下表面的侧表面，刀片本体的几何中心设置有刀片定位孔。侧表面包括靠近上表面的后刀面和靠近下表面的定位面，定位面与后刀面之间设置有凹槽，定位面上设置有多个均匀分布的定位台,定位台包括自侧表面向外凸起的定位平面和连接凹槽与定位平面的过渡面，定位平面由过渡面延伸至下表面，下表面2为刀片安装基准平面。本发明中各个凸起的定位平面与刀槽的定位侧面贴合，对刀片的径向旋转进行限定，此时刀片的后刀面与刀槽的定位侧面亦相互贴合，实现了刀片的准确定位，实现防止刀片在加工过程中由于受切削力和摩擦力的作用而发生转动和滑动。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属切削刀片及刀具，尤其涉及一种可实现准确定位的可转位圆形铣削刀片及铣削刀具。
背景技术
可转位圆形铣削刀片及铣削刀具是常用的金属切削刀具，在圆形铣刀片的加工使用过程中，切削刀片仅有一部分切削刃参与切削，在此过程中，参与切削工件的切削刃长度会随切深的变化而随之变化。当参与切削的切削刃磨损至预定程度时，需将新的切削刃旋转到加工位置，因此，要求可转位圆形铣刀片的旋转定位快捷简单。现有技术中圆形铣刀片的定位结构一般是将螺钉穿过刀片中心定位孔将圆形铣刀片锁紧在刀槽内，由于刀片为圆形，增加了刀片准确定位的难度，加之在实际加工中的加工工况、工件材料以及操作人员等诸多因素影响，很容易导致刀片在刀槽内产生转动。为了解决这一问题，中国专利申请CN02818494.7 公开了通过一个柔性的旋转限制装置来实现刀片转向定位，所述柔性旋转限制装置为球柱塞借助弹簧向外的伸缩力顶于刀片的转位凹槽面，但其刀柄制造复杂，而且刀柄上用于安装柔性旋转限制装置的凹槽会影响刀柄的整体强度。美国专利US6053671提出的另一种定位方法，其在圆形刀片侧表面的下部分设置一定数量的定位平面，并在刀柄上也设置与之对应的平面以实现对刀片的转向定位。但该专利中所公开的刀片的定位平面与刀片的下表面垂直，导致刀片在转位时，必须将刀片的定位部分完全抬出刀柄的定位台部分才能将刀片旋转到新的转位位置，操作复杂。
随着基体材质、涂层工艺和断屑槽型的发展，圆形铣刀片已不仅仅作为粗加工刀片，其在半精加工甚至精加工中都有着广泛的应用。中国专利CN1018111203A公开的一种圆形铣刀片，上述专利所公开的圆形铣刀片为有效定位，除在圆锥面的下段设置有切割得到的定位面外，还在上表面设置有数量与切削单元相等的凹槽用于刀片的转向定位，以保证定位效果，在实际加工使用中需要压紧装置与凹槽相配合，这在半精加工和粗加工中会导致容屑空间不足，影响切削性能，且结构复杂，制造成本高。因此，可转位圆形铣削刀片的定位结构需进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种可转位的圆形铣削刀片，其能实现刀片准确定位，防止刀片旋转，快速转位换位，并具有良好的切削性能。
本发明的另一目的在于提供一种铣削刀具，它能将上述刀片应用于铣削加工中，实现理想的铣削效果。
本发明的目的通过以下技术措施实现：
一种可转位圆形铣刀片，刀片本体为圆锥状，包括上表面1、下表面2以及连接上表面与下表面的侧表面3，刀片本体的几何中心设置有刀片定位孔，其特征在于：所述侧表面3包括靠近上表面1的后刀面3a和靠近下表面2的定位面，所述定位面与后刀面3a之间设置有凹槽，所述定位面上设置有多个均匀分布的定位台13, 所述的定位台13包括自侧表面3向外凸起的定位平面3c和连接凹槽与定位平面3c的过渡面3b，所述定位平面3c由过渡面3b延伸至下表面2，所述下表面2为刀片安装基准平面。
作为对本发明的进一步改进，所述定位台13的数量为4至8个。
作为对本发明的进一步改进，各个定位平面3c之间的径向间隙由凹陷的过渡曲面3d顺滑联接。
作为对本发明的进一步改进，所述定位平面3c与刀片本体轴线在轴切面内所形成的虚拟锐角θ为10°～18°。
作为对本发明的进一步改进，所述凹槽上边与后刀面3a顺滑联接，所述凹槽下边与定位面顺滑相接。
作为对本发明的进一步改进，所述过渡曲面3d为凹陷的圆锥面，所述圆锥面的半径自下表面2向上表面1的方向逐渐增大。
作为对本发明的进一步改进，所述过渡面3b与下表面2的相交线与刀片定位孔轴线的在轴切面内的最近距离d1为4mm～10mm，所述定位台13的高度h1占刀片总高的60%～80%。
作为对本发明的进一步改进，所述上表面1上设置有多个均匀分布、可交替应用的切削单元12。所述切削单元12包括自上表面1向下表面2凹陷形成的前刀面1a、自前刀面1a向刀片定位孔延伸且向下表面2继续凹陷形成的容屑面1b以及顺滑连接前刀面1a和容屑面1b的槽底圆弧面1c，位于上表面1最外侧的刃带面1d与后刀面3a相交形成主切削刃5，所述前刀面1a与刃带面1d联接。所述前刀面1a与下表面2在轴切面内形成的虚拟锐角为前角α，所述前角α自切削单元12的起点沿刃带面(1d)向终点在7°～23°范围内逐渐增大，所述后刀面3a与刀片定位孔轴线形成的虚拟锐角为后角β，所述后角β为7°～15°，所述刃带面1d的宽度d2为0.15mm～0.35mm。
作为对本发明的进一步改进，所述切削单元12的数量为4至8个，所述槽底容屑面1b与下表面2在轴切面内所形成的虚拟锐角ω为5°～9°。
作为对本发明的进一步改进，所述过渡面3b空间形状为平面且与刀片定位孔轴线在轴切面内所形成的虚拟锐角η为5°～13°。
作为对本发明的进一步改进，所述定位台13的数量与切削单元12的数量相等，所述各个定位台13的中心角线分别与邻近的切削单元12的中心角线在径向形成夹角δ，δ为10°～30°。
作为对本发明的进一步改进，所述主切削刃5的空间形状为圆弧线，所述切屑单元数量为8/6个，所述主切削刃5的圆弧直径为16mm～25mm/8mm～15mm。
一种铣削刀具，包括刀体，所述刀体上装设有上述可转位圆形铣刀片，所述刀体设置有供可转位圆形铣刀安装的的刀槽，所述刀体的的刀槽具有基准底面、至少一个与所述可转位圆形铣刀片的定位平面3c相配合的定位侧面30以及与所述可转位圆形铣削刀片的后刀面3a相配合的定位侧面31。
本发明的有益效果：
本发明所提供的可转位圆形铣刀片，由于其下表面2为刀片安装基准平面，侧表面3靠近下表面2的一段为定位面，且设置有多个沿径向均匀分布的定位台13,定位台13具有的自侧表面3向外凸起的定位平面3c，在刀片本体的下表面2与刀槽底面贴合得到轴向限位后，各个凸起的定位平面3c与刀槽的定位侧面30贴合，对刀片的径向旋转进行限定，此时刀片的后刀面与刀槽的定位侧面31亦相互贴合。实现了刀片的准确定位，实现防止刀片在加工过程中由于受切削力和摩擦力的作用而发生转动和滑动。
本发明无需在圆形铣刀片的上表面再设置凹槽，进而无需再设置压紧装置与凹槽相配合，在保证定位效果的同时，简化了定位结构。
本发明在圆形铣刀片的转位过程中操作方便：由于各个定位平面的凸起设置，使圆锥形刀片本体的下段直径最大处为各定位平面边角处，刀槽内腔也较现有技术增大，只需将刀体进行较小的轴向移动，即使刀片本体能在刀槽内旋转，完成转位后的圆形铣刀片反向轴向移动归位后即可固定定位。
由于上述结构未影响上表面的切削结构，避免了现有技术中定位结构对容屑空间的影响，不影响圆形铣刀片的切削性能。在实际使用中，当工作的切削要素磨损失效后，可以快速的旋转圆形铣刀片，从而提高圆形铣刀片使用率和加工效率。
附图说明
图1是本发明可转位圆形铣刀片的主视图；
图2是图1的C-C剖面图；
图3是本发明可转位圆形铣刀片的立体图；
图4是本发明可转位圆形铣刀片的后视图；
图5是图1的A-A剖面图；
图6是图4的B-B剖面图；
图7是用于本发明可转位圆形铣刀片安装的刀具刀槽结构示意图；
图中：
1 上表面 2 下表面
3 侧表面 5 主切削刃
12 切削单元 13 定位台
1a 前刀面 1b 容屑面
1c 槽底圆弧面 1d 刃带面
3a 后刀面 3b 过渡面
3c 定位平面 3d 过渡曲面
30 定位侧面 31 定位侧面
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种可转位圆形铣刀片，如附图1-6所示，刀片本体为圆锥状，包括上表面1、下表面2以及连接上表面与下表面的侧表面3，刀片本体的几何中心设置有刀片定位孔。所述侧表面3包括靠近上表面1的后刀面3a和靠近下表面2的定位面，所述定位面与后刀面3a之间设置有凹槽，所述定位面上设置有多个均匀分布的定位台13。所述的定位台13包括自侧表面3向外凸起的定位平面3c和连接凹槽与定位平面3c的过渡面3b，所述定位平面3c由过渡面3b延伸至下表面2，所述下表面2为刀片安装基准平面。
本发明所提供的可转位圆形铣刀片，由于其下表面2为刀片安装基准平面，侧表面3靠近下表面2的一段为定位面，且设置有多个沿径向均匀分布的定位台13,定位台13具有的自侧表面3向外凸起的定位平面3c，在刀片本体的下表面2与刀槽底面贴合得到轴向限位后，各个凸起的定位平面3c与刀槽的定位侧面贴合，对刀片的径向旋转进行限定，此时刀片的后刀面与刀槽的定位侧面31亦相互贴合。实现了刀片的准确定位，实现防止刀片在加工过程中由于受切削力和摩擦力的作用而发生转动和滑动。
本发明无需在圆形铣刀片的上表面再设置凹槽，进而无需再设置压紧装置与凹槽相配合，在保证定位效果的同时，简化了定位结构。
本发明在圆形铣刀片的转位过程中操作方便：由于各个定位平面的凸起设置，使圆锥形刀片本体的下段直径最大处为各定位平面边角处，刀槽内腔也较现有技术增大，只需将刀体进行较小的轴向移动，即使刀片本体能在刀槽内旋转，完成转位后的圆形铣刀片反向轴向移动归位后即可固定定位。
由于上述结构未影响上表面的切削结构，避免了现有技术中定位结构对容屑空间的影响，不影响圆形铣刀片的切削性能。在实际使用中，当工作的切削要素磨损失效后，可以快速的旋转圆形铣刀片，从而提高圆形铣刀片使用率和加工效率。
作为本发明的最佳实施方式，所述定位台13的数量为4至8个,本实施例中为8个。
所述各个定位平面3c之间的径向间隙由凹陷的过渡曲面3d顺滑联接，以方便顺利转位。
所述定位平面3c与刀片本体轴线在轴切面内所形成的锐角θ为10°～18°本实施例中θ为14°。θ过大会使得刀片的定位台部分的尺寸大于刀片的后刀面部分尺寸，增加与之配套刀具刀槽的制作难度，而θ过小则影响定位平面应有作用。
所述凹槽上边与后刀面3a顺滑联接，所述凹槽下边与定位面顺滑相接。
所述过渡曲面3d为凹陷的圆锥面，所述圆锥面的半径自下表面2向上表面1的方向逐渐增大。这种凹陷的圆锥面结构有利于成型加工，而圆锥面的半径自下表面向上表面的逐渐增大则可以减小刀片的重量，减少用料。
所述定位平面3c与下表面2的相交线与刀片定位孔轴线的在轴切面内的最近距离d1为4mm～10mm，本实施例中d1为6.7mm。所述定位台13的高度h1占刀片总高的60%～80%，本实施例中h1占刀片总高的70%。d1过小会导致定位台部分的直径相对于后刀面直径过小，侧表面的凹槽部分出现过大的落差，不利于刀片的成型加工，也影响刀片的整体美观。而d1过大则会使得定位台部分的直径大于后刀面部分。h1过高会导致侧表面的凹槽过于靠近上表面的断屑槽，可能会使得刀片刃口的强度降低，h1过低会出现定位效果不理想的情况。
所述上表面1上可以设置多个均匀分布、可交替应用的切削单元12，本实施例中，切削单元12数量为8个，依次为12a-12h，所述切削单元12包括自上表面1向下表面2凹陷形成的前刀面1a、自前刀面1a向刀片定位孔延伸且向下表面2继续凹陷形成的容屑面1b以及顺滑连接前刀面1a和容屑面1b的槽底圆弧面1c，位于上表面1最外侧的刃带面1d与后刀面3a相交形成主切削刃5，所述前刀面1a与刃带面1d联接。所述前刀面1a与下表面2在轴切面内形成的虚拟锐角为前角α，所述前角α自切削单元12的起点沿刃带面1d向终点在7°～23°范围内逐渐增大，所述后刀面3a与刀片定位孔轴线所形成虚拟锐角为后角β，所述后角β为7°～15°，所述刃带面1d的宽度d2为0.15mm～0.35mm，本实施例中α为12°～20°，β为7°，d2为0.2mm。刀片前角α自切削刃起点逐渐增大，在一定程度上能够平衡随着圆形铣刀片切深的增加而不断变大的切削力。前角过小会产生较大的摩擦力，并会产生较大的切削力，相反前角过大产生的切削力较小，但会降低刃口强度。
所述槽底容屑面1b与下表面2在轴切面内所形成的虚拟锐角ω为5°～9°,本实施例中ω为5°。角度ω为断屑槽的卷屑角度，同时也决定了容屑空间的大小，卷屑角过小会产生过大的排屑阻力，同时还会出现容屑空间不足的情况，而卷屑角过大又难以有效断屑。
所述过渡面3b空间形状为平面且与刀片定位孔轴线在轴切面内所形成的锐角η为5°～13°，本实施例中η为7°。对角度η的限定可以避免过渡面的尺寸超出后刀面的尺寸。
当上表面1上设置有多个切削单元12时，定位台13的数量与切削单元12的数量相等，并一一对应，所述各个定位台13的中心角线分别与邻近的切削单元12的中心角线在径向形成夹角δ,δ为10°～30°，本实施例中δ为22.5°。当刀具刀槽中定位侧面的位置已确定时，夹角δ的设置可以保证切削单元12处于所需的径向位置。
所述切削刃5的空间形状为圆弧线，所述切屑单元数量为8个时，所述切削刃5的圆弧直径为16mm～25mm，所述切屑单元数量为6个时，所述切削刃5的圆弧直径为8mm～15mm。
一种铣削刀具，如附图7所示，包括刀体，所述刀体上装设有上述可转位圆形铣刀片，所述刀体设置有供可转位圆形铣刀安装的的刀槽，所述刀体的的刀槽具有基准底面、至少一个与所述可转位圆形铣刀片的定位平面3c相配合的定位侧面30以及与所述可转位圆形铣削刀片的后刀面3a相配合的定位侧面31。
本实施例中, 刀槽内设置有一个定位侧面30。
本实施例中，将可转位圆形铣刀片置于刀具的刀槽内，刀片本体的下表面2与刀槽底面贴合得到轴向限位，再根据切削需要，选择上述可转位圆形铣刀片中的一个定位平面3c与刀槽内的定位侧面30相配合，采用螺钉通过刀片定位孔将可转位圆形铣刀片固定，定位平面3c与刀槽内的定位侧面30有较大面积的贴合，对刀片的径向旋转进行有效限定，刀片的后刀面与刀槽的定位侧面31亦相互贴合。实现了刀片的准确定位，防止刀片在加工过程中由于受切削力和摩擦力的作用而发生转动和滑动。
此时，可转位圆形铣刀片上表面1所对应的切削单元12形成δ为22.5°的径向夹角，使铣削刀具整体安装达到最佳的切削方位，以实现最佳切削效果。在使用状态中的切削单元磨损致需要更换时，拆解刀片定位孔中的螺钉，将上述可转位圆形铣刀片略为抬起，即可转位，换到下一个切削单元，重新固定安装，进入使用状态。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干等同变换，这些等同变换均应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种可转位圆形铣刀片，刀片本体为圆锥状，包括上表面（1）、下表面（2）以及连接上表面（1）与下表面（2）的侧表面（3），刀片本体的几何中心设置有刀片定位孔，其特征在于：所述侧表面（3）包括靠近上表面(1）的后刀面（3a）和靠近下表面（2）的定位面，所述定位面与后刀面（3a）之间设置有凹槽；所述定位面上设置有多个均匀分布的定位台(13),所述的定位台(13)包括自侧表面（3）向外凸起的定位平面（3c）和连接凹槽与定位平面（3c）的过渡面（3b），所述定位平面（3c）由过渡面（3b）延伸至下表面（2），所述下表面（2）为刀片安装基准平面。
2.根据权利要求1所述的可转位圆形铣刀片，其特征在于：所述定位台(13)的数量为4至8个；各个定位平面（3c）之间的径向间隙由凹陷的过渡曲面（3d）顺滑联接。
3.根据权利要求1所述的可转位圆形铣刀片，其特征在于：所述定位平面（3c）与刀片本体轴线在轴切面内所形成的虚拟锐角θ为10°～18°，所述过渡面（3b）空间形状为平面且与刀片定位孔轴线在轴切面内所形成的虚拟锐角η为5°～13°。
4.根据权利要求1所述的可转位圆形铣刀片，其特征在于：所述凹槽上边与后刀面（3a）顺滑联接，所述凹槽下边与定位面顺滑相接，所述过渡曲面（3d）为凹陷的圆锥面，所述圆锥面的半径自下表面（2）向上表面（1）的方向逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的可转位圆形铣刀片，其特征在于：所述定位平面（3c）与下表面（2）的相交线与刀片定位孔轴线的在轴切面内的最近距离d1为4mm～10mm，所述定位台（13）的高度h1占刀片总高度的60%～80%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的可转位圆形铣刀片，其特征在于：所述上表面(1）上设置有多个均匀分布、可交替应用的切削单元（12），所述切削单元（12）包括自上表面（1）向下表面（2）凹陷形成的前刀面（1a）、自前刀面（1a）向刀片定位孔延伸且向下表面（2）继续凹陷形成的容屑面（1b）以及顺滑连接前刀面（1a）和容屑面（1b）的槽底圆弧面（1c），位于上表面（1）最外侧的刃带面(1d)与后刀面（3a）相交形成主切削刃（5），所述前刀面（1a）与刃带面（1d）联接，所述前刀面（1a）与下表面（2）在轴切面内形成的虚拟锐角为前角α，所述前角α自切削单元（12）的起点沿刃带面(1d)向终点在7°～23°范围内逐渐增大，所述后刀面（3a）与刀片定位孔轴线所形成的虚拟锐角为后角β，β为7°～15°，所述刃带面（1d）的宽度d2为0.15mm～0.35mm。
7.根据权利要求6所述的可转位圆形铣刀片，其特征在于：所述切削单元（12）的数量为4至8个，所述槽底容屑面（1b）与下表面（2）在轴切面内所形成的虚拟锐角ω为5°～9°。
8.根据权利要求7所述的可转位圆形铣刀片，其特征在于：所述定位台（13）的数量与切削单元（12）的数量相等，所述各个定位台（13）的中心角线分别与邻近的切削单元（12）的中心角线在径向形成夹角δ，δ为10°～30°。
9.根据权利要求8所述的可转位圆形铣刀片，其特征在于：所述主切削刃（5）的空间形状为圆弧线，所述切屑单元数量为8/6个时，所述主切削刃（5）的圆弧直径为16mm～25mm/8mm～15mm。
10.一种铣削刀具，包括刀体，其特征在于：所述刀体上装设有权利要求1-9任一项所述可转位圆形铣削刀片，所述刀体设置有供可转位圆形铣削刀片安装的的刀槽，所述刀体的刀槽具有基准底面、至少一个与所述可转位圆形铣削刀片的定位平面（3c）相配合的定位侧面（30）以及与所述可转位圆形铣削刀片的后刀面（3a）相配合的定位侧面（31）。
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