CN1117646C - 用于端面铣刀的可转位刀片 - Google Patents

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Abstract

一种切削刀片，包括顶面(16)，底面(17)和侧面(18，19)。切削刀片的每个端面具有轴向突出部分(22，23)，每个突出部分上具有一斜面(26，27)。顶面(16)和侧面(18，19)的相交线形成主切削刃。每个侧面上具有一个在一突出部分(31)上形成的隙面(30)，并且通过一阶梯式间隙延伸至一第二螺旋扭曲隙面，其倾角随着切削深度的增加而增加。从切削刀片的平面图上看，所述斜面以直角向着主切削刃(24，25)。由于这种结构，沿着一波浪状边缘线可获得恒定的功能边缘角，同时结合阶梯式间隙和正轴向角(α)，从而可在加工90°台肩时提高加工精度，并有助于主切削刃的均匀磨损以及延长切削刀片的使用寿命。

Description

用于端面铣刀的可转位刀片
本发明涉及一种用于旋转端面铣刀中加工金属工件的新型切削刀片。特别是，本发明涉及一种用于端面铣刀中的新型切削刀片，能够以较高的精度加工90°的台肩。
端面铣刀的铣削刀片通常通过挤压和烧结粉末状的切削材料制造而成，如今的发展着眼于具有正前倾角的主切削刃，因为这样可减小切削力和降低能耗，同时，可以消除不良的振动。因此，力图提供呈具有正轴向角和负径向角的几何形状的工具。在特定情况下，正轴向角和零度径向角的组合可以获得螺旋状的切屑，从而有利于切屑的输送。为尽可能地提供无故障的切屑输送，切削刀片通常用一中央锁定螺钉夹紧。
现有的常用可转位刀片的缺点之一在于其不能以理想的精度加工工件的90°台肩。这种加工的问题在于工件壁并不完全平直。这种问题的一种解决方法是使用这样一种切削刀片，该切削刀片的切削刃呈螺旋状弯曲。EP-A-416 901显示和描述了这样一种工具。利用这样的螺旋状切削刃，切削刃很容易与工件接合，其中沿着一斜线，切削力达到最大值，该最大值等同于用直的切削刃加工时所能达到的值。通过这种方式，工具可获得较好的稳定性，并且减轻了工具的振动趋势。
鉴于此，本发明的目的是为了获得一种改进型切削刀片，它是对EP-A-416 901中所描述类型的切削刀片的一种改进，其具有优化的几何结构，含有恒定的功能棱角，并结合有沿着一波浪状边缘线的阶梯式间隙通过大的轴向倾角被安装在工具上。
本发明的另一个目的是得到一种铣削工具，它不但有利于加工90°的台肩，而且有利于进行所谓的修整斜面的轴向加工，也就是说，提供一种工具，其在轴向和径向上均可以加工工件。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于切削加工的切削刀片，它特别适用于端面铣刀，该切削刀片基本上由一平行六面体构成，包括一顶面和一底面，它们与位于其间的两个纵向侧面一起形成主切削刃和两个端面，两个端面中的每个具有一斜面，所述斜面设置在从刀片体的其余部分轴向突出的部分上，所述纵向侧面被设计成向着工作切削角部其宽度逐渐增加，这样便可将切削角部设置在一凸起部分上，其中，所述纵向侧面与顶面成一锐角，并与底面成一钝角，并且，沿着整个切削刃，侧面的上部设置有波浪状的主隙面，并以较大的轴向斜度从一个端面向下向着另一个端面延伸，从而显示出沿整个切削刃的功能性间隙，其中所述隙面位于从刀片的其余部分横向伸出的部分上，并且通过一阶梯式间隙，主隙面延伸至靠近侧面的较低部分，从而构成一第二螺旋扭曲隙面，它的倾角随着切削深度的增加而增加，并且从切削刀片的平面视图上看，斜面基本上与主切削刃成直角，并通过一光滑的弯曲刃部分隔开。
本发明还提供了一种用于旋转加工金属工件的铣削工具，它具有圆柱形的基本形状，并且可绕一中央轴线CL旋转，它的后部具有一柄部，以可旋转地固定在一夹具或机器转轴上，它的外周设有多个相互间隔的凹槽，每个凹槽由一底部支撑面和一个或多个直立的并沿轴向和径向延伸的侧部支撑面构成，其中，前述可转位刀片以这样的方式夹紧在铣削刀体上，以使得其沿着主切削刃和斜面具有适宜的后角，且铣削刀体上的每个切削刀片以一正轴向角和一负径向角取向。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。其中，
图1显示了根据本发明具有一夹紧切削刀片的铣削体的侧视图。
图2显示了图1中的工具的另一部分的侧视图。
图3显示了切削刀片的平面图。
图4显示了图3中切削刀片的侧视图。
图5显示了沿图3中V-V线的剖面图。
图6显示了图1中切削刀片的端视图。
图7显示了图1中切削刀片的透视图。
图8显示了切削刀片的平面图。
图9显示了沿图8中H-H线的剖面图。
图10显示了沿图8中L-L线的剖面图。
图11显示了在轴向和径向加工的铣削体的侧视图。
图1-2图示了根据本发明的端面铣刀的一个实施例，它具有棱柱形的伸长可转位刀片13。这样一种切削刀片通过直接压制的方法制造而成，即硬质合金粉末首先通过挤压成型，然后在温度高于1000℃的炉子中进行烧结。在度量挤压设备尺寸时需要考虑物体在烧结过程中的收缩。端面铣刀基本上包含一个圆柱形的刀体10，其后上部(图中未示出)呈圆锥状并将被紧固在一夹具或加工机器的转轴上，这样，所述刀体可被带动围绕着一中心轴线CL旋转。端面铣刀的前部的外周具有多个间隔的凹槽11，每个凹槽都具有一个槽12，它由一底部支撑面14和一个或多个直立的侧部支撑面构成，以接受一个可释放地夹持的处于工作位置的可转位刀片13。或者，多个切削刀片可以进一步在所述切削刀体的匹配槽中轴向堆叠。
槽12的底面14与纵向轴线形成一正轴向角α，同时与径向平面形成一负径向角。可转位刀片13优选通过一夹紧螺钉(未示出)紧固在所述的槽12中，该夹紧螺钉穿过该刀片的一中央开口15被接受，并与铣削刀体10螺纹配合。正轴向角α的大小宜在0-20°之间选择，优选为在5-15°之间。正轴向角α将使切屑容易与工件分离并从工件上脱落。
可转位刀片13基本上为一平行六面体，包括两个平行的矩形侧面，顶面16和底面17，顶面16和底面17可相互成一定角度而远离，如图2-3中所示。在所述顶面和底面之间，具有两个纵向侧面18，19和两个端面20，21，它们基本上垂直于所述顶面和底面，并且其中侧面18，19比横向延伸的端面20，21具有更大的延伸区域。这些侧面18，19大体上与顶面16成锐角，并与底面17成钝角。位于沿直径方向相对的角部的端面设置在部分22，23上，它们从该刀片的其余部分轴向突出。侧面18，19和切削刀片的顶面16之间的相交线形成主切削刃24和25，而所述部分22，23与顶面16之间的相交部分构成斜面26，27，它们分别与突出部分22，23上的主切削刃基本垂直，以使加工表面平面化，从而获得改善的表面精度。主切削刃和所述斜面在光滑的圆角刃28，29的每个角部分离，圆角的曲率这样选择，以使得在对工件加工时可得到一具有半径为0.4-6.4mm的曲线部分。为此，角边28，29具有这样的形状，即其邻近主切削刃和斜面26，27处的半径稍大于位于它们之间的曲线部分的半径。
如图3所示，靠近斜面27具有一个光滑的弯曲刃部分27a。该弯曲刃部分27a在轴向修整斜面和钻孔时作为一工作刃。该弯曲半径随着与斜面27之间距离的增大而连续变大。一分离的修整刃X1，X2与弯曲刃R1相连，该弯曲刃R1形成向部分26a的一过渡部分。切削刃R1，R2的尺寸应在O.4-0.6mm之间。
一个显著的特点是，纵向侧面18，19被设计成向着有效切削角部其宽度逐渐增加，这样，切削角部和弯曲角部刃28，29可置于切削刀片的一凸起部分上。同时，切削刀片这样形成，以使得侧面18，19和端面20，21沿着整个切削刃与切削刀片的顶面16形成正后角(隙角)。进一步的特点是，纵向侧面18，19沿着整个主切削刃24(沿着主切削刃25也类似)形成波浪形的主隙面30，并以较大的轴向斜度从一个端面21向下朝着另一个端面20延伸。值得注意的是，主隙面30位于部分31上，该部分31以一定的半径通过一阶梯式间隙从刀片的其余部分横向突出，并延伸至另一个螺旋形的扭曲隙面18处，这样，其后角随着切削深度的增加而增加。主隙面30沿着整个长度基本上具有恒定的宽度。
刀片的顶面16的详细形式在图6-7中比较清楚。从中可以看出，顶面具有一个围绕着中央孔15的中央凹槽区。从这个区域开始并向着端面，延伸着弯曲斜面32，33。如图7中清楚显示的那样，顶面由一周向延伸的平面加强倒棱34界定，为了清楚起见，其宽度被放大。如图8-10中所示，沿着主切削刃，斜面34与主隙面30成一锐角，该角度在75-90°之间较为合适，最好在84-89°之间选择。沿着斜面26，27，加强倒棱34与紧邻着的斜面26，27的隙面21a成一较小的锐角。该锐角的大小应在70°-80°之间。与纵向侧面18，19相连并与纵向侧面18，19相交的顶面的斜面呈基本上从平坦的表面35和36向上倾斜的形式。在斜面33，35之间设有一个平面37，它与周围的平面相比略微下凹，该表面向下倾斜，并向着角部其宽度逐渐增加。相应地，类似的窄平面38在沿直径方向相对的位置向着刀片中央向下倾斜。所有这些窄平面37，38与一凹入的圆形中央孔15相连，该中央孔15位于与底面17平行的平面上。由于这种布局，交替的凹、凸表面部分与工作切削角部相连，从而可以获得有利且优化的切屑形式，这样切屑可很容易地破裂并从工件上去除。如图6-7所示，端面20的上面部分形成一隙面20’，它与上加强倒棱34锐角相交。端面20的表面部分40与副切削刃26相连，它具有平面状表面形状，并作为一个连续的表面从顶面16向底面17延伸。
图8-10通过多个剖视图显示了切削刀片，从中可更为清楚地看出顶面16的轮廓。上加强倒棱34的螺旋扭曲轮廓和沿着主切削刃24的连接切屑表面35也和主隙面30一样具有螺旋扭曲状轮廓。通过这种方式，主隙面30和与底面17的法线之间成一角β。它这样变化，从而在H-H剖面图中显得小一些，而在L-L剖面图中显得大一些。角β的大小应在0-25°之间。这意味着在保证紧固到铣削刀体上后，将得到一个恒定的后角，从而使得倒棱的磨损变得均匀。不过，斜角γ保持恒定。表面30和35之间的夹角为θ，表面34和30之间的夹角为σ。由此，角γ、θ、σ在沿主切削刃上的所有横截面上保持恒定。因此，沿主切削刃上的每个横截面总是保持一致的切屑形成过程，从而提高了切削刃的强度，并有利于延长切削刀片的使用寿命。
图11显示了具有本发明的切削刀片的铣削工具是如何用于修整斜面加工的，从而有可能加工出以一定的倾角向下朝着图中右侧倾斜的斜面。可操作的切削刃在图3中以较黑部分示出，并被标示为X1，X2与27a，27b。
通过上述结构，由于具有沿着波浪形边缘线的恒定功能性棱角(边缘角)，并结合阶梯式间隙和较大的正轴向角α，从而可以在加工90°台肩时达到理想的精度。一方面，沿主切削刃得到均匀的倒棱磨损，从而有利于延长工具的寿命；与此同时，切屑的形状更为有利，从而加工时的切削力更为适度。此外，通过环形***物，这样的工具已应用于适宜的机加工中，这样，有可能加工出最大倾角为10°的斜面。另一个效果是限制了切削刃的切口磨损或火花磨损的增加。因此，它一方面制约了现有技术中的缺陷，另外又增加了加工时的切削力，并且有利于延长工具的使用寿命。

Claims (12)

1.一种用于切削加工的切削刀片，它特别适用于端面铣刀，该切削刀片基本上由一平行六面体构成，包括一顶面(16)和一底面(17)，它们与位于其间的两个纵向侧面(18，19)一起形成主切削刃(24，25)和两个端面(20，21)，两个端面(20，21)中的每个具有一斜面(26，27)，所述斜面设置在从刀片体的其余部分轴向突出的部分(22，23)上，所述纵向侧面被设计成向着工作切削角部其宽度逐渐增加，这样便可将切削角部设置在一凸起部分上，其特征在于，所述纵向侧面与顶面(16)成一锐角，并与底面(17)成一钝角，并且，沿着整个切削刃，侧面(18，19)的上部设置有波浪状的主隙面(30)，并以较大的轴向斜度从一个端面(21)向下向着另一个端面(20)延伸，从而显示出沿整个切削刃的功能性间隙，其中所述隙面位于从刀片的其余部分横向伸出的部分(31)上，并且，通过一阶梯式间隙，主隙面(30)延伸至靠近侧面(18，19)的较低部分，从而构成一第二螺旋扭曲隙面，它的倾角随着切削深度的增加而增加，并且从切削刀片的平面视图上看，斜面(26，27)基本上与主切削刃(24，25)成直角，并通过一光滑的弯曲刃部分(28，29)隔开。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，沿着整个主切削刃，主隙面(30)具有恒定的宽度，并且隙面(30)沿整个侧面在两个相对的端面(20，21)之间延伸。
3.根据权利要求1-2中任何一个所述的切削刀片，其特征在于，所述顶面由一中央下凹区域和围绕该区域的切屑表面形成，其中，面向所述端面(20，21)的切屑表面形成一凸面(32，33)，而靠近所述侧面的切屑表面构成倾斜向上的平面(35，36)，它以锐角与靠近主切削刃的主隙面(30)相连。
4.根据权利要求1所述的可转位刀片，其特征在于，所述顶面(16)和底面(17)相互成一定角度而远离。
5.根据权利要求1所述的可转位刀片，其特征在于，沿主切削刃(24，25)和斜面(26，27)形成一平面加强倒棱(34)。
6.根据权利要求5所述的可转位刀片，其特征在于，沿整个主切削刃(24，25)，加强倒棱(34)和主隙面(30)成84-89°的角。
7.根据权利要求3所述的可转位刀片，其特征在于，在凸面(32)和平面状表面(36)之间，以及表面(33)和(35)之间，设有一个下凹的平面状表面(38，37)，并向着角部其宽度逐渐增加。
8.根据权利要求3所述的可转位刀片，其特征在于，在靠近凸出的切屑表面(32，33)的部分上，所述端面的上部形成一倾斜的隙面(20′)，而所述端面中靠近斜面(26，27)的部分则具有平面(40)的形状，其作为一连续表面在顶面(16)和底面(17)之间延伸。
9.根据权利要求5所述的可转位刀片，其特征在于，加强倒棱(34)和斜面上的隙面(21a)之间的夹角小于加强倒棱(34)与沿主切削刃的隙面(30)之间的夹角。
10.根据权利要求1所述的可转位刀片，其特征在于，弯曲刃(28，29)具有这样一种形状，它在靠近直的主切削刃(24，25)和直的斜面(26，27)处的弯曲部分大于位于它们之间的弯曲部分。
11.用于旋转加工金属工件的铣削工具，它具有圆柱形的基本形状，并且可绕一中央轴线CL旋转，它的后部具有一柄部(10)，以可旋转地固定在一夹具或机器转轴上，它的外周设有多个相互间隔的凹槽，每个凹槽由一底部支撑面(14)和一个或多个直立的并沿轴向和径向延伸的侧部支撑面构成，其特征在于，根据前述权利要求1-10中任何一个所述的可转位刀片以这样的方式夹紧在铣削刀体上，以使得其沿着主切削刃(24，25)和斜面(26)具有适宜的后角，且铣削刀体上的每个切削刀片以一正轴向角和一负径向角取向。
12.根据权利要求11所述的铣削工具，其特征在于，所述切削刀片以这样的方式轴向固定在铣削刀体(10)上，即它们越过支撑体而轴向延伸，从而使一沿轴向取向的修整刃(X)可与工件接触，而径向位于斜面(26，27)内的弯曲径向刃(26a，27a)可在修整斜面和钻孔相结合的加工过程中与工件接触。
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