CN103506680B - 一种切削刀片及使用该切削刀片的铣削工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切削刀片及使用该切削刀片的铣削工具，该切削刀片包括刀片本体；所述刀片本体略呈正三角形板状，该刀片本体具有上表面、下表面以及连接上、下表面的侧面；所述各相邻两侧面之间还分别设置有相对于刀片中心向外突出的圆弧凸部，该圆弧凸部与上表面相交形成相对于周边向外突出的第一圆弧形切削刃，且所述各第一圆弧形切削刃通过上表面与侧面交线及其延长线所组成正三角形的对应顶点。本发明具有仿形切削能力强，经济性好，安装方便，定位精度高，夹紧力大和加工表面质量高的特点。

Description

一种切削刀片及使用该切削刀片的铣削工具

技术领域

本发明涉及金属切削刀具领域，特别是涉及一种对切削材料施行仿形加工时使用的铣削刀具和可拆装地安装在该铣削刀具上的切削刀片。

背景技术

在仿形切削加工中，由于被加工表面几乎都是曲面结构，因此，要求切削刀片的切削刃为圆弧刃，而且切削刀片圆弧刃半径必须小于被加工曲面的圆弧半径。这样，圆弧刃的半径大小直接影响该刀片的仿形切削能力。一般情况下，圆弧刃的半径越小，切削刀片的仿形切削能力越强，适用范围越广。

在仿形切削加工中，一般采用圆形刀片，图1为现有技术中进行仿形加工的切削刀片，该刀片本体100大致呈圆锥形板状，包括上表面102、下表面103、连接上表面102和下表面103的后刀面108、后刀面108与上表面102相交形成的圆弧形切削刃107以及在刀片中心部分贯穿上表面102和下表面103的安装孔109，其中后刀面108为圆形刀片的定位部分。圆形刀片由于切削刃强度高、经济性好、通用性强，以及其自身结构特点而被广泛应用。但是由于圆形刀片的切削刃107为圆弧状，刃带各处受力不均，差异较大，为了防止刀片因受力的分布不均所引起的机械振动，一般装配圆形刀片的切削工具需要大直径的紧固件以提供较大的夹紧力，因此，圆刀片的安装孔109一般半径较大，为了保证刀片具有较强的排屑能力和抗冲击能力，切削刃107和安装孔109之间必须有足够空间，所以圆形刀片切削刃的圆弧半径一般较大，其仿形切削能力受到较大的限制。通常，圆形刀片切削刃的圆弧半径都在3mm以上，无法加工圆弧半径小于3mm的曲面。特别地，在仿形铣削加工中，圆形刀片与刀盘安装座之间是通过圆锥面进行配合，由于加工精度和装配精度的存在，刀片的锥形后刀面108与刀盘的定位面重合精度难保证，使得刀片装配在刀盘后其切削刃的振摆难控制，装配圆形刀片的铣削刀具在仿形切削加工中加工质量难保证。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种切削刀片及使用该切削刀片的铣削工具，具有仿形切削能力强，经济性好，安装方便，定位精度高，夹紧力大和加工表面质量高的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种切削刀片，包括刀片本体；所述刀片本体略呈正三角形板状，该刀片本体具有上表面、下表面以及连接上、下表面的侧面；所述各相邻两侧面之间还分别设置有相对于刀片中心向外突出的圆弧凸部，该圆弧凸部与上表面相交形成相对于周边向外突出的第一圆弧形切削刃，且所述各第一圆弧形切削刃通过上表面与侧面交线及其延长线所组成正三角形的对应顶点。

所述各第一圆弧形切削刃的圆弧圆心均位于上表面与侧面的交线及其延长线所组成正三角形的角平分线上。

所述各第一圆弧形切削刃的圆弧半径R均相等，且1.0mm≤R≤3.5mm。

所述的各第一圆弧形切削刃对应的圆弧角θ均相等，且220°＜θ＜240°。

所述侧面与上表面形成夹角α，且70°＜α≤90°，所述切削刃的后刀面与上表面形成夹角β，且70°＜β≤90°。

当所述侧面与上表面形成夹角α＝90°，以及所述切削刃的后刀面与上表面形成夹角β＝90°时，所述圆弧凸部还与下表面相交形成相对于周边向外突出的第二圆弧形切削刃，且所述各第二圆弧形切削刃通过上表面与侧面交线及其延长线所组成正三角形的对应顶点。

所述各第二圆弧形切削刃的圆弧圆心均位于上表面与侧面的交线及其延长线所组成正三角形的角平分线上；所述各第二圆弧形切削刃的圆弧半径R均相等，且1.0mm≤R≤3.5mm；所述的各第二圆弧形切削刃对应的圆弧角θ均相等，且220°＜θ＜240°。

所述侧面和圆弧形凸部之间为圆弧过渡连接。

一种使用上述切削刀片的铣削工具，包括刀盘，所述刀盘上设有用来安装所述切削刀片的安装座，所述安装座包括一个支承底面、两个支承侧面和一个避让孔；所述支承底面与所述切削刀片的下表面相配合，所述两个支承侧面分别与所述切削刀片的相邻的两侧面对应相配合，所述的避让孔与所述相邻的两侧面之间所设置的圆弧凸部对应相配合。

所述的安装座为多个，分别均匀设在刀盘的前端部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的切削刀片，结构简单，加工可达性和刀刃强度兼顾，具有3个圆弧形切削刃7，经济性较好；

2、圆弧形切削刃相对于刀片中心向外突出，而且各圆弧形切削刃半径R比较小，范围是：1.0mm≤R≤3.5mm，不仅具备了圆刀片的仿形切削、外圆切削、端面切削的能力，而且具备特小圆弧半径曲面的切削能力，特别适用于曲面圆弧半径比较小的浅槽铣削加工；

3、铣削刀具是安装有上述切削刀片的刀盘，该刀盘本体的前端和周端能安装所述切削刀片若干片，切削刀片的安装可以采用螺钉夹紧方式，比如在刀片中心设安装孔，在刀盘的安装座上设螺钉孔，采用螺钉夹紧方式使得刀片固定并锁紧于刀盘上，该方式具有安装定位简便，切削刃位置再现精度高，夹紧力大，加工振动小，加工表面质量高等优点；

4、刀片采用正三角形为基本形状，三个侧面和底面均为平面，其表面加工精度以及所述刀盘安装座所对应侧面和底面的加工精度都比较好保证，而且刀片本体与安装座能够很好地实现定位，提高了刀片定位的稳定性以及刀片重复装配的精度，防止加工过程中由于刀片与安装座的加工精度和装配精度不佳所引起的振动；

5、由于所述刀片采用正三角形为基本形状，安装孔半径可以设计得相对较大，夹紧螺钉对刀片本体的夹紧力相对较大，能够确保刀片在切削过程的稳定性，防止振动的产生。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种切削刀片及使用该切削刀片的铣削工具不局限于实施例。

附图说明

图1是现有技术的圆形刀片的立体结构示意图；

图2是实施例一本发明的切削刀片的立体结构示意图；

图3是实施例一本发明的切削刀片的俯视图；

图4是沿图3中的A-A线的剖视图；

图5是实施例一本发明的铣削刀具的立体构造示意图；

图6是实施例一本发明的铣削刀具的安装座的立体示意图；

图7是实施例一本发明的铣削刀具的装配示意图；

图8是图7中的B部放大示意图；

图9是实施例二本发明的切削刀片的立体结构示意图；

图10是实施例二本发明的切削刀片的俯视图；

图11是沿图10中的C-C线的剖视图；

图12实施例二本发明的铣削刀具的立体构造示意图。

具体实施方式

实施例一，

参见图2至图8所示，本发明的一种切削刀片，该切削刀片用硬质合金等硬质材料形成正型刀片本体1，其外形略呈正三角形板状，其中上表面2和下表面3相互平行，下表面3作为支承面，侧面4连接上表面2和下表面3，侧面4与上表面2相交形成三个周边5，在上表面2和下表面3的中央，形成将刀片本体1沿厚度方向垂直地贯通该上表面和下表面3的安装孔9，在该安装孔9上形成弧形部14，弧形部14为夹紧螺钉11锥形部压紧所述切削刀片的接触区域。此外，各相邻侧面之间分别设置相对于刀片安装孔9的向外突出的圆弧凸部6，并与上表面2相交形成相对于周边5向外突出的第一圆弧形切削刃7，且该第一圆弧形切削刃7通过上表面2的正三角形各顶点。所述各第一圆弧形切削刃7的圆弧圆心均位于上表面2与侧面4的交线及其延长线所组成正三角形的角平分线N上。所述侧面4和圆弧形凸部6之间为圆弧过渡连接。本实施形式的刀片1相对于安装孔9的中心线M呈120°旋转对称。位于正三角形角部的3个圆弧凸部6和上表面2相交形成三段第一圆弧形切削刃7，这三段第一圆弧形切削刃7所对应的圆弧角θ均相等，220°＜θ＜240°，本实施形式中圆弧角取236°。所述切削刃的后刀面与上表面均形成夹角β，为了保证切削刃的强度和仿形功能，对夹角β的范围作了要求：70°＜β＜90°，本实施形式中，β=79°，这样的设计有避让作用，用于降低刀片后刀面8在切削过程中与工件的摩擦，提高刀具寿命。采用上述结构使得三角形板状的刀片本体1的大小摆脱第一圆弧形切削刃7圆弧半径的影响，可为第一圆弧形切削刃7提供足够的锋利度、强度和容屑空间，同时由于其236°圆弧角的圆弧刃相对于周边5向外凸出，从而具备了仿形加工能力。由于所述切削刀片的第一圆弧形切削刃7半径均为R，1.0mm≤R≤3.5mm，本实施形式中R=1.5mm，所以该刀片可以应用于圆形刀片无法胜任的小半径曲面的仿形切削加工中。

本实施形式中，所述切削刀片三个侧面4和下表面3为平直定位面。如图6所示，刀盘10的安装座13有一个支承底面13A和两个支承侧面13B和13C，它们都是平面，通过所述切削刀片的定位面与所述刀盘安装座13的支承底面13A和两个支承侧面13B和13C接触对齐，代替现有技术中的圆锥面定位结构，接触更紧密牢固，从而比较有效地减少切削过程中的振动，提高工件表面加工质量，同时可以降低对切削刀片侧面4和铣削刀具12本身的制造精度要求，有效地提高了切削刀片的第一圆弧形切削刃7的位置再现精度和铣削刀具12的结构稳定性。取代现有整体式小刃径仿形切削刀具。切削刃7对应的圆弧半径均为R，呈正三角形板状的刀片1的正三角形边长均为L，为保证切削刀片具有较好的强度和容屑空间，0.09L≤R≤0.14L，本实施形式中，R=0.14L。侧面4与上表面2形成夹角α，为了保证切削刀片的安装定位和仿形切削功能，对夹角α的范围作了要求：70°＜α≤90°，本实施例，α=79°。

本发明的一种使用上述切削刀片的铣削工具，该铣削工具包括刀盘10，刀盘10上安装有如本实施例的切削刀片1即正型刀片五片。该正型切削刀片通过以下方式定位于刀盘10上：侧面4与安装座13的支承侧面（13B、13C）接触对齐，下表面3与安装座13的支承底面13A接触对齐，并通过穿过刀片中心安装孔9和安装座13上螺纹孔17的夹紧螺钉11与刀盘10连接固定，如图7和图8所示。特别地，该刀片的上表面2高出安装座周边平面13D大概0.05mm，刀片侧面4与安装座周边平面13D的夹角比α小0.5°～1°，这样做的目的是使得周边5与安装座的侧面支承面（13B、13C）压紧，而侧面4其余部分与侧面支承面（13B、13C）保持一定间隔，以保证刀片压紧时有一定的弹性变形空间，增强夹紧螺钉对刀片的夹紧力。

实施例二，

参见图9至图12所示，本发明的一种切削刀片，与实施例一的不同之处在于，所述侧面4与上表面2形成夹角α＝90°，以及切削刃的后刀面8与上表面2形成夹角β＝90°，所述圆弧凸部还与下表面相交形成相对于周边向外突出的第二圆弧形切削刃71，且所述各第二圆弧形切削刃71通过下表面3与侧面交线及其延长线所组成正三角形的对应顶点。这样，该切削刀片就有三个第一圆弧形切削刃7和三个第二圆弧形切削刃71，且第一圆弧形切削刃7和第二圆弧形切削刃71的形状构造均相同。以第一圆弧形切削刃7为例，第一圆弧形切削刃7附近的断屑槽往刀片安装孔9方向延伸，断屑槽前部直线段16与侧面4的夹角为79°，确保切削刃7具有一定的锋利度和强度，刀片本体1关于上、下表面2、3的中间平面对称，因此该刀片安装孔9上具有关于上述中间平面对称分布的弧形部15A和弧形部15B。由于上述变化，本实施形式上、下表面2、3与后刀面8的切削刃都可以使用，切削刃数量增加至6个，刀片寿命延长，经济性更好。

本发明的一种使用上述切削刀片的铣削工具，与实施例一的铣削工具相类似，其主要区别在于：该铣削工具的刀盘10上安装有如切削刀片第二种实施形式所说明的负型刀片，切削刀片侧面4与安装座周边平面13D的夹角为90°。

以上说明了作为本发明实施形式的铣刀，但是本发明不限于此，可以在不脱离本发明的技术思想的范围内进行适当的改变。例如，虽然在本发明的实施形式中，如图5-图7、图12所示的刀盘10的安装座13在周向上隔开相等间隔地设置有五个，但是不限于此，可以任意地设定安装座13的数量，优选的是把被切削材料的材质和切削条件等考虑在内进行适当的设定，另外，通过在周向上隔开不相等间隔地配置安装座13，这样可以防止铣削刀具12的共振。又例如，上述实施形式对基本形状为正三角形的切削刀片1进行了说明，但是不限于此，可以采用其他形状来设计切削刀片1。

此外，虽然对具有沿厚度方向贯通的安装孔9的切削刀片进行了说明，但也可以不设置安装孔9，例如采用压板压紧的夹紧方式。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种切削刀片，包括刀片本体；其特征在于：所述刀片本体略呈正三角形板状，该刀片本体具有上表面、下表面以及连接上、下表面的侧面；各相邻两侧面之间还分别设置有相对于刀片中心向外突出的圆弧凸部，该圆弧凸部与上表面相交形成相对于周边向外突出的第一圆弧形切削刃，且各第一圆弧形切削刃通过上表面与侧面交线及其延长线所组成正三角形的对应顶点；

所述的各第一圆弧形切削刃对应的圆弧角θ均相等，且220°＜θ＜240°。

2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述各第一圆弧形切削刃的圆弧圆心均位于上表面与侧面的交线及其延长线所组成正三角形的角平分线上。

3.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述各第一圆弧形切削刃的圆弧半径R均相等，且1.0mm≤R≤3.5mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的切削刀片，其特征在于：所述侧面与上表面形成夹角α，且70°＜α≤90°，所述切削刃的后刀面与上表面形成夹角β，且70°＜β≤90°。

5.根据权利要求4所述的切削刀片，其特征在于：当所述侧面与上表面形成夹角α＝90°，以及所述切削刃的后刀面与上表面形成夹角β＝90°时，所述圆弧凸部还与下表面相交形成相对于周边向外突出的第二圆弧形切削刃，且所述各第二圆弧形切削刃通过下表面与侧面交线及其延长线所组成正三角形的对应顶点。

6.根据权利要求5所述的切削刀片，其特征在于：所述各第二圆弧形切削刃的圆弧圆心均位于下表面与侧面的交线及其延长线所组成正三角形的角平分线上；所述各第二圆弧形切削刃的圆弧半径R均相等，且1.0mm≤R≤3.5mm；所述的各第二圆弧形切削刃对应的圆弧角θ均相等，且220°＜θ＜240°。

7.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于：所述侧面和圆弧凸部之间为圆弧过渡连接。

8.一种使用如权利要求1-7中任一权利要求所述的切削刀片的铣削工具，其特征在于：包括刀盘，所述刀盘上设有用来安装如权利要求1-7中任一权利要求所述的切削刀片的安装座，所述安装座包括一个支承底面、两个支承侧面和一个避让孔；所述支承底面与所述切削刀片的下表面相配合，所述两个支承侧面分别与所述切削刀片的相邻的两侧面对应相配合，所述的避让孔与所述相邻的两侧面之间所设置的圆弧凸部对应相配合。

9.根据权利要求8所述的铣削工具，其特征在于：所述的安装座为多个，分别均匀设在刀盘的前端部。