CN105722626A - 单面可转位倾斜铣削刀片及倾斜铣削工具 - Google Patents

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Abstract

一种用于倾斜操作的单面倾斜铣削刀片(14)具有顶面(20)和底面(22)，以及在其间延伸的外周表面(24)。外周表面(24)在相应的顶缘(28)和底缘(30)处会合顶面(20)和底面(22)。顶缘(28)包括两个相对的侧切削刃口(32)、两个相对的倾斜切削刃口(30)、两个对角地相对的升高的转角切削刃口(44)，以及两个对角地相对的相关联的降低的转角切削刃口(54)。降低的转角切削刃口(54)比升高的转角切削刃口(44)更接近底面(22)。底缘(30)具有两个对角地相对的底部转角刃口(64)。降低的转角切削刃口(54)和底部转角刃口(64)凸出地弯曲，并且凹陷(66)在各个降低的转角切削刃口(54)与其相关联的底部转角刃口(64)之间凹入外周表面(24)中，凹陷(66)构造用于在倾斜操作期间提供从由降低的转角切削刃口(54)切削的凸出工件表面的离隙。

Description

单面可转位倾斜铣削刀片及倾斜铣削工具
技术领域
本申请的主题涉及金属切削铣削工具，其具体构造用于倾斜、倒转或螺旋内插操作。
背景技术
本领域的铣削工具例如在US7189030中已知和公开。倾斜铣削工具例如也在US8449230中已知和公开。
发明内容
根据本申请的主题，提供了一种单面可转位倾斜铣削刀片，其构造用于倾斜操作并且用于安装在倾斜铣削工具的凹穴中。
刀片包括顶面和底面，以及在其间延伸并且在相应的顶缘和底缘处会合顶面和底面的外周表面。顶缘包括两个侧切削刃口、两个相对的倾斜切削刃口、两个对角地相对的升高的转角切削刃口，以及两个对角地相对的降低的转角切削刃口。
各个转角切削刃口位于侧切削刃口与倾斜切削刃口之间，并且降低的转角切削刃口比升高的转角切削刃口更接近底面。底缘包括两个对角地相对的底部转角刃口，其均与相应的降低的转角切削刃口相关联或相邻。
降低的转角切削刃口和底部转角刃口凸出地弯曲；并且凹陷在各个降低的转角切削刃口与相关联的底部转角刃口之间凹入外周表面中，凹陷构造用于在倾斜操作期间提供从由降低的转角切削刃口切削的凸形工件表面的离隙。
根据本申请的主题，还提供了一种倾斜铣削工具，其具有旋转轴线Z，并且包括具有凹穴的工具本体和装固在凹穴中的倾斜铣削刀片。
单独或组合的以下特征中的任一个可适用于本申请的主题的以上方面中的任一个：
在底面的平面视图中，凹陷可具有凹入地弯曲的凹入部分。
凹陷至少在沿中平面P截取的截面中凹入，该中平面P位于顶面与底面之间，并且与外周表面相交。
凹陷与降低的转角切削刃口和相关联的底部转角刃口两者间隔开。
刀片可包括贯通刀片夹持开孔，其通向顶面和底面。
顶面和底面限定向上方向，并且其中各个底部转角刃口可位于其相关联的降低的转角切削刃口下方。
沿平行于开孔轴线(B)的方向的降低的转角切削刃口(54)的投影可与底部转角刃口(64)的至少一部分重叠。
降低的转角切削刃口和倾斜切削刃口仅构造用于倾斜操作。
刀片可包括刚好四个转角切削刃口。
刀片可包括两个子切削刃口，其均连接于倾斜切削刃口和升高的转角切削刃口。
底部转角刃口不构造用于机加工。
在顶面的平面视图中，不可看见底缘。
在底面的平面视图中，可看见顶缘和底缘两者。
外周表面沿从底面到顶面的方向发散。
底缘没有切削刃口。
外周表面包括构造用于邻接在铣削工具本体的凹穴中的两个相对的第一侧邻接表面和两个相对的第二侧邻接表面。
外周表面和底面邻近底缘并且沿整个底缘形成非锐角底缘角α。
底面小于顶面。
倾斜铣削刀片经由螺钉装固在凹穴中，并且凹穴包括凹穴基部表面和从其延伸的第一支承壁和第二支承壁。第一支承壁包括第一邻接表面，并且第二支承壁包括两个共面的第二邻接表面。第一侧邻接表面邻接第一邻接表面，第二侧邻接表面邻接两个第二邻接表面，并且底面邻接凹穴基部表面。
附图说明
为了更好理解本申请的主题并且示出其可如何在实践中执行，现在将参照附图，在该附图中：
图1为组装的铣削工具的侧视图；
图2为图1的铣削工具的等距局部分解视图；
图3为倾斜铣削刀片的等距视图；
图4为图3的倾斜铣削刀片的侧视图；
图5为沿图4中的线V-V截取的截面，示出了凹陷的凹入部分；
图6为图3的倾斜铣削刀片的底面的仰视平面视图；
图7为图3的倾斜铣削刀片的顶面的俯视平面视图；
图8为示出倾斜操作期间工件切削表面的轨迹的倾斜铣削刀片的等距视图；
图9为图8的倾斜铣削刀片和轨迹的仰视平面视图；
图10为图9的倾斜铣削刀片和轨迹的详图；
图11为图8的倾斜铣削刀片和轨迹的侧视图；
图12为沿图11的线XII-XII截取的倾斜铣削刀片和轨迹的截面；以及
图13示出了比较具有和不具有凹陷的刀片中的倾斜角的图表。
在认作是适当的情况下，附图标记可在附图间重复，以指示对应或类似的元件。
具体实施方式
在以下描述中，将描述本申请的主题的各种方面。出于阐释的目的，足够详细地阐述了特定构造和细节，以提供本申请的主题的彻底理解。然而，对本领域技术人员而言还将显而易见的是，本申请的主题可在没有本文中提出的特定构造和细节的情况下实践。
参照图1和2。能够倾斜操作的铣削工具10具有旋转轴线Z，包括工具本体12，并且可包括装固在工具本体前端18处的凹穴16中的三个可转位的倾斜铣削刀片14。刀片14从工具本体前端18沿旋转轴线Z方向突出。为了详细阐释倾斜，本申请的主题具体涉及金属加工，其中切削工具围绕旋转轴线Z旋转，并且还沿旋转轴线Z的方向前移(远离工具本体前端18向外)，并且在垂直于旋转轴线Z的面平面XY中前移。倾斜也称为倾斜铣削或向下倾斜。
注意图3到7。刀片14典型地由极硬和耐磨材料如烧结碳化物通过形状压制或通过注射模制和烧结粘合剂中的碳化物粉末制成。例如，烧结碳化物可为碳化钨。刀片14可为涂覆的或未涂覆的。在当前实例中，刀片14由形状压制制成。
根据本申请的主题，各个刀片14为单面的，并且具有顶面20、底面22和在其间延伸的外周表面24。底面22可为平面的。底面22小于顶面20。
刀片14具有中平面P，其可位于顶面20与底面22之间的中间，并且与整个外周表面24交叉。中平面P可平行于底面22。刀片14可具有夹持开孔26，其穿过顶面20和底面22和中平面。夹持开孔26具有中心轴线B，其可垂直于中平面P。刀片14可具有关于中心轴线B的180度旋转对称。外周表面24在相应的顶缘(28)和底缘(30)处会合顶面20和底面22。如图7中所示，在顶面20的平面视图中，不可看见底缘30。在底面22的平面视图中，看见顶缘(28)和底缘(30)两者。
底缘30没有切削刃口。换言之，底缘30不能机加工。此外，在沿底缘30的任何位置，外周表面24和底面22(底缘30附近)形成非锐角底缘角α(图11)。
顶缘28可包括两个相对的侧切削刃口32。侧切削刃口32可比切削刃口的其余部分更长，并且可沿刀片14的纵向方向延伸。顶面20包括两个侧前刀面34，并且外周表面24包括两个侧退刀面36。各个侧切削刃口32与在侧切削刃口32处会合相应的侧退刀面36的侧前刀面34相关联。
根据本实例，顶缘28包括两个端切削刃口37。各个端切削刃口37可包括子切削刃口38和经由过渡转角切削刃口52连接于其的倾斜切削刃口50。在本实例中，子切削刃口38构造用于进给铣削操作。子切削刃口38可短于侧切削刃口32。顶面20可包括两个端前刀面40，并且外周表面24可包括两个端退刀面42。各个子切削刃口38与在子切削刃口38处会合相应端退刀面42的端前刀面40相关联。
顶缘28还包括两个对角地相对的升高的转角切削刃口44。根据本实例，各个升高的转角切削刃口44位于侧切削刃口32与端切削刃口37之间并且连接它们。升高的转角切削刃口44凸出地弯曲。升高的转角切削刃口44定位成比位于中平面P的同一侧上的刀片14的任何其它部分离中平面P更远。至少各个升高的转角切削刃口44的顶点远离外周表面24和顶面20向外延伸比刀片14的任何其它部分更远。
顶面20包括两个升高的转角前刀面46，并且外周表面24包括两个升高的转角退刀面48。各个升高的转角切削刃口44与升高的转角前刀面46相关联，升高的转角前刀面46在升高的转角切削刃口44处会合相应的升高的转角退刀面48。在铣削操作中，升高的转角切削刃口44切削工件中的转角或肩部顶点。
倾斜切削刃口50构造用于倾斜操作。如下文将进一步阐释的，各个倾斜切削刃口50在一侧处连接于相应的降低的转角切削刃口54。根据本实例，各个倾斜切削刃口50在另一侧处经由过渡转角切削刃口52连接于子切削刃口38。过渡转角切削刃口52的至少一部分可构造用于精整或擦拭操作。各个倾斜切削刃口50可比子切削刃口38更长，并且可比侧切削刃口32更短。
顶缘28还包括两个对角地相对的降低的转角切削刃口54。各个降低的转角切削刃口54在一侧上连接于侧切削刃口32，并且可在其另一侧处连接于倾斜切削刃口50。降低的转角切削刃口54定位成比升高的转角切削刃口44更接近中平面P。降低的转角切削刃口54构造用于倾斜操作。
在倾斜操作中，最接近侧切削刃口32的降低的转角切削刃口54的上区段包括最外或最大切削点56，其仍"工作"，或切削倾斜工件。如下文将进一步阐释的，最大切削点56为在倾斜操作期间仍切削工件的降低的转角切削刃口54的最高的(并且最远离倾斜切削刃口50)或最后的点。最大切削点56的位置极大地由降低的转角切削刃口54后方的离隙量确定或影响，这继而实现(和确定)较高的倾斜角，以及因此较快且更有效的倾斜操作。换言之，离隙越大，沿降低的转角切削刃口54，最大切削点56离倾斜切削刃口50越远。
注意的是，降低的转角切削刃口54上的最大切削点56的准确位置还由其它机加工变量影响，并且可在机加工期间并且由于机加工而改变。因此，最大切削点56(如图1,7和10中所示)的位置指示不应当看作是该点的仅可能的位置，而是符合位置的以上限定的大体指示。
各个降低的转角切削刃口54连接于倾斜切削刃口50。各个降低的转角切削刃口54凸出地弯曲。顶面20包括两个降低的转角前刀面58，并且外周表面24包括两个降低的转角退刀面60。各个降低的转角切削刃口54与降低的转角前刀面58相关联，降低的转角前刀面58在降低的转角切削刃口54处会合相应的降低的转角退刀面60。
外周表面24可包括构造用于与凹穴16中的配对表面邻接的两对相对的第一侧邻接表面62和第二侧邻接表面63。在刀片14的仰视图(图6)中，各个侧邻接表面62,63位于相邻的升高转角切削刃口48和降低的转角切削刃口60之间。
底缘30包括两个底部转角刃口64。各个底部转角刃口64与顶缘28的下降的转角切削刃口54相关联。换言之，各个底部转角刃口64位于相应的降低转角切削刃口54下方。换言之，降低的转角切削刃口54沿平行于开孔轴线B的方向的投影与底部转角刃口64的至少一部分重叠。各个底部转角刃口64有利地为凸出地弯曲的。这加强了转角和刀片14，并且提供了对反机加工力的改进支持。底部转角刃口64并未构造用于金属机加工。
注意图3到5。刀片14包括凹入外周表面24中的两个凹陷66或凹坑。凹坑类形状允许了在倾斜操作期间的更好退刀。在当前公开中，用语凹陷66采用成意思是向内沉或位于其周围的表面下方或在该表面下面压入的表面。因此，各个凹陷66由假想表面向内形成，该假想表面将对应的降低的转角切削刃口54连接于其相关联的底部转角刃口64。各个凹陷66包括至少凹入地弯曲的凹入部分68。凹入部分68位于凹陷66的顶端70与底端72之间(图4)。如图5中所示，凹陷66在沿中平面P截取的截面视图中为凹入的。凹陷66位于各个降低的转角切削刃口54与其相关联的底部转角刃口64之间。换言之，各个凹陷66位于相关联的降低的转角切削刃口54与底部转角刃口64之间。此外，各个凹陷66与降低的转角切削刃口54和其相关联的底部转角刃口64间隔开。凹陷66并未到达底缘30的事实允许了(在不放弃退刀空间的情况下)形成或设计较大的底面22，其有助于刀片14的稳健性。各个降低的转角退刀面60在凹陷66与相应的降低的转角切削刃口54之间延伸。凹陷66实现了倾斜转角切削刃口和降低的转角退刀面60"后方"的较大的空隙或离隙，这实现了例如相对于不包括此类凹陷66的类似的基准刀片成较大的倾斜角的倾斜操作。
注意图8-12，其中示出了在由降低的转角切削刃口54切削之后的切削工件表面的"轨迹"74。轨迹74仅示出了由刀片14切削的工件表面(和其弯曲部分)的局部表示。具体而言，其示出了仅由降低的转角切削刃口54切削的表面的表示。由于降低的转角切削刃口54的凸出形状，故在关于平面P的截面(图12)中，轨迹74朝刀片14凹入地弯曲。这由于倾斜和围绕旋转轴线Z旋转的转角切削刃口而发生。凹陷66允许了在其内自由流动或自由流动到其中的用于轨迹74的空间，并且因此刀片14适当地退出。换言之，在没有凹陷66存在的情况下，将不存在足够的离隙，这将导致与轨迹74的不需要的接触(由于其外凸出弯曲部分，该外凸出弯曲部分进入凹陷66的凹入部分68中的"空间")。
在图12中，还示出了在沿中平面P截取的截面中，轨迹74的截面的一个边缘邻近凹入的凹陷66上的最内点。倾斜角θ典型地在面平面XY与工件中的工具的前移V的径向矢量之间测量(图1)。凸出的底缘30连同凸出的下降转角切削刃口54提供了更稳健的结构，其可抵抗破坏，因此极大地改进了倾斜机加工性能。此外，如图10中所示，凹入部分68提供足够的离隙来以较高的角执行倾斜机加工，同时保持刀片14的稳健性(图12)。
图13示出了在类似的倾斜操作状态下在本申请中公开的刀片14的实施例与不包括降低的转角切削刃口54后方的凹陷66的基准刀片(具有几乎同样的几何形状)之间的性能比较。
具体而言，图13示出了以具有各种工具直径的各个刀片实现的倾斜角。如该图中所示，凹陷66显著地增大了倾斜机加工角，这转变成铣削工具10的改进的性能。此外，根据来自上图的非限制性值，刀片14和因此铣削工具10能够在相比于没有凹陷66的刀片的倾斜角的范围从150%到200%的倾斜角下倾斜机加工。根据相应的工具直径，铣削工具10的倾斜角可从2度变到4.5度。
根据本实例，各个凹穴16包括凹穴基部表面76，以及从凹穴基部表面76延伸的第一支承壁78和第二支承壁80。第二支承壁80可沿旋转轴线Z延伸。第一支承壁78可沿垂直于旋转轴线Z的方向延伸。基部表面包括凹穴夹持开孔。在本实例中，第一支承壁78包括一个第一邻接表面82，并且第二支承壁80可包括两个共面的第二邻接表面84。
在装固位置，刀片14可例如经由螺钉夹持在凹穴16中。螺钉位于刀片夹持开孔26中，并且拧入凹穴夹持开孔中。刀片和螺钉夹持开孔可为偏心的。第一侧邻接表面62与第一邻接表面82接触。第二侧邻接表面62与两个第二邻接表面84接触。底面22与凹穴基部表面76接触。
尽管已经参照一个或更多个特定实施例描述了本发明，但描述旨在总体为示范性的，并且不看作是将本发明限于所示实施例。认识到的是，本领域技术人员可想到各种改型，尽管其在本文中不具体示出，但仍在本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种单面可转位倾斜铣削刀片(14)，其构造用于倾斜操作和用于安装在倾斜铣削工具(10)的凹穴(16)中，包括顶面(22)和底面(22)，以及在其间延伸并且在相应的顶缘(28)和底缘(30)处会合所述顶面(20)和所述底面(22)的外周表面(24)，
所述顶缘(28)包括侧切削刃口(32)、端切削刃口(37)、位于其间的升高的转角切削刃口(44)，以及连接于所述端切削刃口(37)的降低的转角切削刃口(54)；
所述降低的转角切削刃口(54)比所述升高的转角切削刃口(44)更接近所述底面(22)，
所述底缘(30)包括与所述降低的转角切削刃口(54)相关联并且相邻的底部转角刃口(64)，
其中
所述降低的转角切削刃口(54)和所述底部转角刃口(64)为凸出地弯曲的；并且凹陷(66)在所述降低的转角切削刃口(54)与其相关联的底部转角刃口(64)之间凹入所述外周表面(24)中，所述凹陷(66)构造用于在倾斜操作期间提供从由所述降低的转角切削刃口(54)切削的凸出工件表面的离隙。
2.根据权利要求1所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，在所述底面(22)的平面视图中，所述凹陷(66)具有凹入地弯曲的凹入部分(68)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述凹陷(66)至少在沿中平面(P)截取的截面中凹入，所述中平面(P)位于所述顶面(20)与所述底面(22)之间，并且与所述外周表面(24)相交。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述凹陷(66)与所述降低的转角切削刃口(54)和所述相关联的底部转角刃口(64)间隔开。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述降低的转角切削刃口(54)在平行于所述开孔轴线(B)的方向上的投影与所述底部转角刃口(64)的至少一部分重叠。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述降低的转角切削刃口(54)和所述倾斜切削刃口(50)仅构造用于倾斜操作。
7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述刀片(14)包括刚好四个转角切削刃口(44,54)。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的斜切铣削刀片(14)，其特征在于，所述刀片(14)还包括位于所述倾斜切削刃口(50)与所述升高的转角切削刃口(44)之间的子切削刃口(38)，所述子切削刃口(38)至少部分地构造用于擦拭操作。
9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述底部转角刃口(64)不构造用于机加工。
10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述刀片(14)包括贯通刀片夹持开孔(26)，其通向所述顶面(20)和所述底面(22)，所述夹持开孔具有中心轴线(B)。
11.根据权利要求10所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述刀片(14)具有关于所述中心轴线(B)的180度旋转对称。
12.根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述外周表面(24)沿从所述底面(22)到所述顶面(20)的方向发散。
13.根据权利要求1至权利要求12中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述底缘(30)没有切削刃口。
14.根据权利要求1至权利要求13中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述外周表面(24)包括第一侧邻接表面(62)和第二侧邻接表面(63)。
15.根据权利要求1至权利要求14中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述外周表面(24)和所述底面(22)形成沿所述底缘(30)的整体的非锐角底缘角α。
16.根据权利要求1至权利要求15中任一项所述的倾斜铣削刀片(14)，其特征在于，所述底面(22)小于所述顶面(20)。
17.一种单面可转位倾斜铣削刀片(14)，其构造用于倾斜操作和用于安装在倾斜铣削工具(10)的凹穴(16)中，包括顶面(22)和底面(22)，以及在其间延伸并且在相应的顶缘(28)和底缘(30)处会合所述顶面(20)和所述底面(22)的外周表面(24)，
所述顶缘(28)包括两个侧切削刃口(32)、两个倾斜切削刃口(50)、两个对角地相对的升高的转角切削刃口(44)和两个对角地相对的降低的转角切削刃口(54)；
各个转角切削刃口(44,54)位于侧切削刃口(32)和倾斜切削刃口(50)之间，并且所述降低的转角切削刃口(54)比所述升高的转角切削刃口(44)更接近所述底面(22)，
所述底缘(30)包括两个对角地相对的底部转角刃口(64)，其均与相应的降低的转角切削刃口(54)相关联，
其中
所述降低的转角切削刃口(54)和所述底部转角刃口(64)凸出地弯曲；并且
凹陷(66)在各个降低的转角切削刃口(54)与其相关联的底部转角刃口(64)之间凹入所述外周表面(24)中，所述凹陷(66)构造用于在倾斜操作期间提供从由所述降低的转角切削刃口(54)切削的凸出工件表面的离隙。
18.一种倾斜铣削工具(10)，具有旋转轴线(Z)，并且包括具有凹穴(16)的铣削工具本体(12)，以及根据权利要求1至权利要求17中任一项所述的装固在所述凹穴(16)中的倾斜铣削刀片(14)。
19.根据权利要求18所述的倾斜铣削工具(10)，其特征在于，所述倾斜铣削刀片(14)经由螺钉装固在所述凹穴(16)中，并且
其中所述凹穴包括凹穴基部表面(76)和从其延伸的第一支承壁(78)和第二支承壁(80)；所述第一支承壁(78)包括第一邻接表面(82)，并且所述第二支承壁(80)包括两个共面的第二邻接表面(84)；并且
其中所述切削刀片的第一侧邻接表面(62)邻接所述第一邻接表面(82)，所述切削刀片的第二侧邻接表面(62)邻接所述两个第二邻接表面(84)，并且所述底面(22)邻接所述凹穴基部表面(76)。
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