CN113260474A - 切削刀片和用于加工工件的工具 - Google Patents

Abstract

一种切削刀片(12)包括夹紧段(30)、切削头(32)和悬臂(34)，所述切削头(32)布置在所述悬臂(34)的第一端处，并且所述夹紧段(30)布置在所述悬臂(34)的与所述第一端相反的第二端处，其中，‑所述悬臂(34)具有比所述夹紧段(30)更小的横截面；‑所述切削头(32)具有至少一个切削刃(56、8)和与所述至少一个切削刃(56、58)相邻的前刀面(60)；并且，‑所述前刀面(60)包括具有切屑断裂几何结构(62)的浮雕状表面，所述切屑断裂几何结构(62)导致切屑偏转并因此导致切屑断裂。

Description

切削刀片和用于加工工件的工具

本发明涉及一种切削刀片，该切削刀片具有夹紧段、切削头和悬臂，所述切削头布置在所述悬臂的第一端处，并且所述夹紧段布置在所述悬臂的与所述第一端相反的第二端处，其中，所述悬臂具有比所述夹紧段更小的横截面，并且其中所述切削头包括至少一个切削刃和与所述至少一个切削刃相邻的前刀面。

此外，本发明涉及一种具有根据本发明的切削刀片的工具，所述工具具有工具支架，所述工具支架在前端处包括切削刀片容纳部，所述切削刀片容纳部被构造为所述工具支架中的杯状凹陷并且用于接纳所述夹紧段，并且所述工具具有紧固元件，所述紧固元件用于将所述切削刀片紧固在所述切削刀片容纳部中。

这种类型的切削刀片和相关联的工具已经由申请人以“Horn

”的名称销售多年。从DE 101 45 667 A1、DE 10 2015 104 057 A1和DE 10 2016 105 354 A1获知这种类型的示例性的切削刀片和工具。该工具***提供了可以根据应用而将具有不同形状的切削头的切削刀片固定在工具支架中的可能性。该工具***适用于孔的开槽和空心车削以及轴向开槽和螺纹车削。由于切削刀片和工具支架的几何结构和尺寸，上述工具***特别适用于加工0.2mm直径以上的小孔。

根据本发明的切削刀片或根据本发明的工具除了其他内容以外的特征分别在于以下事实：切削刀片包括夹紧段，该夹紧段可以***到工具支架中的切削刀片容纳部中，并且该切削刀片可以借助于夹紧螺钉而固定到工具支架。与“传统”车削工具相比，在根据本发明的工具中，设置在工具支架中的切削刀片容纳部被设计为一种盲孔或杯状凹陷。因此，优选地，在工具的组装状态下，切削刀片的夹紧段横向于该工具的纵向方向，并且沿着该夹紧段的整个周边被工具支架完全包围。

根据本发明的切削刀片的另一特征是该切削刀片相对特殊的形状。该切削刀片包括从夹紧段向前突出或伸出的悬臂。切削头布置在该悬臂的前面端部的区域中。切削头、悬臂和夹紧段彼此一体地连接。悬臂，也可以被称为伸出臂，通常形成具有最小直径的段。夹紧段通常形成切削刀片的具有最大直径的段。

这种类型的切削刀片通常由棒状材料制成。悬臂和布置在该悬臂上的切削头由整块磨削而成。这种磨削过程还产生了切削头的包括切削刃和前刀面在内的几何结构。由于这种磨削过程和切削头的通常非常小的尺寸，与至少一个切削刃相邻的前刀面的设计自由度由于生产原因而相对有限。

仍然具有改进的潜力，特别是在切屑形成和切屑去除性能方面仍然具有改进的潜力。特别地，希望短切屑的出现以及使切屑尽可能快地离开加工点的切屑去除。产生过长切屑的缺点是，切屑会被捕获在切削头和待加工的工件表面之间，并因此划伤该工件表面。此外，切屑可能会缠绕在切削刀片的悬臂周围，在最坏的情况下这可能导致切削刀片或切削刀片的悬臂的断裂。

因此，本发明基于如下目的：改进上述类型的切削刀片和工具，特别是在切屑形成和切屑去除流动性能方面改进上述类型的切削刀片和工具。

基于上述类型的切削刀片来解决该目的，其中，前刀面包括具有切屑断裂几何结构的浮雕状表面，该切屑断裂几何结构导致切屑偏转并因此导致切屑断裂。

因此，根据本发明的切削刀片的前刀面没有被设计为光滑表面，而是被设计为不平坦的或浮雕状的表面。该前刀面包括被引入该前刀面中的一个或多个凹陷和/或一个或多个***部。这种浮雕状表面形成切屑断裂几何结构，该切屑断裂几何结构促进切屑偏转，并因此促进切屑断裂。

这在产生尽可能短的切屑方面具有特别有利的效果。另外，前刀面的切屑断裂几何结构能够使最有利的切屑去除流远离加工点(至少一个切削刃)。

在这种类型的切削刀片的情况下，以前不可能在前刀面上或在前刀面中产生这种切屑断裂几何结构。在这种类型的切削刀片中，切削头或切削区域相对较小。另外，如已经提到的，切削刀片是由棒状材料整块磨削而成。因此，只能生产没有切屑断裂几何结构的平坦的前刀面。

然而，发现切屑断裂几何结构也可以被引入到根据本发明类型的切削刀片的前刀面中或前刀面上。切屑断裂几何结构可以优选通过压制或激光切割而被引入到前刀面中。

压制具有的优点是，可以生产凸起结构和凹陷结构两者。这允许相对较大的设计自由度。另外，与通过整块磨削切削头的复杂生产相比，可以降低制造成本。

优选地，切削头是压制的，其中，在压制过程期间将切屑断裂几何结构直接引入到前刀面中。随后，仅切削头的一些部分(例如，至少一个切削刃)必须再次磨削。

激光切割还可以用于将切屑断裂几何结构引入到切削刀片的前刀面中。然而，与压制不同，激光切割只可以生产凹陷结构。

根据本发明的改进方案，所述切屑断裂几何结构包括凸起结构。在本上下文中，凸起结构被理解为表示相对于前刀面的其余部分向上突出的成形元件。因此，凸起结构也可以理解为***部。

根据可替代的改进方案，所述切屑断裂几何结构包括凹陷结构。在这种情况下，优选地在前刀面中引入凹陷。该凹陷被布置为局部凹入部，该局部凹入部相对于前刀面的其余部分凹陷。

根据又一改进方案，所述切屑断裂几何结构的第一部分包括凸起结构，并且所述切屑断裂几何结构的第二部分包括凹陷结构。因此，在该实施例中，所述切屑断裂几何结构包括凸起结构和凹陷结构两者。优选地，凸起结构和凹陷结构是指它们相对于切削平面的布置。

根据优选的改进方案，所述至少一个切削刃包括位于共同的切削平面中的第一切削刃和第二切削刃，其中，所述切屑断裂几何结构相对于所述切削平面凸起和/或凹陷。

所述切屑断裂几何结构优选地沿着所述至少一个切削刃的整个长度延伸。在上述两个切削刃的情况下，所述切屑断裂几何结构优选地沿着两个切削刃的整个长度延伸。所述切屑断裂几何结构优选地被布置成在前刀面上相对于所述至少一个切削刃偏移，即，所述切屑断裂几何结构优选地不直接与所述至少一个切削刃相邻。

根据又一改进方案，包括切屑断裂几何结构的前刀面是镜像对称的。优选地，该镜像对称相对于将切削头划分成大致相等尺寸的两半的对称平面而存在。

根据又一改进方案，所述至少一个切削刃包括位于共同的切削平面中并且相对于彼此成≤90°的角度定向的第一切削刃和第二切削刃。所述两个切削刃优选地是直的切削刃。所述两个切削刃相对于彼此成锐角，使得当从上方观察时该切削头的形状近似为三角形。

优选地，所述第一切削刃和所述第二切削刃经由弧形边缘彼此连接，所述弧形边缘也位于所述切削平面中。所述三角形的先端因此优选地是圆拱形的。连接两个直的主切削刃(第一切削刃和第二切削刃)的弧形边缘也可以用作用于加工工件的切削刃。然而，该弧形边缘不一定必须用作切削刃，这就是本文中将其称为边缘(而不是切削刃)的原因。所述弧形边缘优选地被构造为可以取决于应用而具有不同尺寸的半径。原则上，该半径也可以非常小，从而使得上述三角形的先端基本上是尖的。

根据又一改进方案，所述夹紧段的上表面是凸形弯曲的，并且所述夹紧段的下表面包括至少三个局部表面，所述至少三个局部表面即是：凸形弯曲的第一局部表面，以及第二局部表面和第三局部表面，所述第一局部表面与所述上表面相反，所述第二局部表面和所述第三局部表面彼此相反、被设计为平坦表面、并且相对于彼此成锐角延伸，所述第二局部表面和所述第三局部表面通过所述第一局部表面彼此连接。

在本上下文中，“凸形”被理解为是指“从平面突出”或“向外***”。因此，切削刀片的凸形上侧的横截面的形状不必是圆形、椭圆形或半圆形，而是也可以是有角度的或者具有非恒定的轨迹。

根据上述改进方案，切削刀片的夹紧段的横截面是大致泪珠状的。切削刀片与工具支架的邻接通过第二局部表面和第三局部表面来进行，所述第二局部表面和第三局部表面各自被设计为平坦表面。这使得刀片机械上稳定安装在支架内。

根据可替代的改进方案，夹紧段具有大致圆柱形的横截面。确实，从机械角度来看，关于刀片座的稳定性，上述泪珠状的横截面是有利的。然而，具有圆柱形横截面的夹紧段更容易制造，特别是因为如上所述的切削刀片是由棒状的原材料制成的。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以在每种情况中所指示的组合中使用，而且可以在其他组合中使用或单独使用。

在附图中示出并且在以下描述中更详细地解释本发明的实施例。在附

图中：

图1示出根据本发明的工具的实施例的立体图；

图2示出在图1中所示的根据本发明的工具的实施例的分解图；

图3示出在图1中所示的根据本发明的工具的实施例的纵截面；

图4示出在图1中所示的根据本发明的工具的实施例的横截面；

图5示出根据本发明的切削刀片的第一实施例的立体图；

图6示出在图5中所示的切削刀片的详细视图；

图7示出根据本发明的切削刀片的第二实施例的立体图；

图8示出在图7中所示的切削刀片的详细视图；

图9示出根据本发明的切削刀片的第三实施例的立体图；并且

图10示出在图9中所示的切削刀片的详细视图。

图1至图4以立体图、分解图、纵截面图和横截面图示出了根据本发明的工具的实施例。根据本发明的工具在附图中整体用附图标记10表示。图5至图10示出了根据本发明的切削刀片的三个不同实施例，该切削刀片可以用于根据本发明的工具中。在每种情况下，该切削刀片整体用附图标记12表示。

工具10包括切削刀片12和工具支架14。切削刀片12可以借助于紧固元件16紧固到工具支架14或紧固在工具支架14中。

工具支架14基本上沿着支架纵向轴线18延伸，并且在前面端部20处包括切削刀片容纳部22。该切削刀片容纳部22以杯状凹陷的形式引入到工具支架14中。该杯状凹陷在工具支架14中形成一种盲孔。

术语“杯状凹陷”在本文中用于阐明形成切削刀片容纳部22的凹陷是工具支架14中的腔，该腔具有相对于支架纵向轴线18呈周向的封闭的周壁，并且该腔朝向工具支架14的前面端部20敞开。换言之，杯状凹陷形成在工具支架14中，并且被完全围绕支架纵向轴线18的工具支架14包围。然而，术语“杯状凹陷”不旨在限于任何特定的横截面形状。该杯状凹陷的横截面也可以具有复杂的形状。用作切削刀片容纳部22的杯状凹陷在工具支架14内部具有基部止动件或内止动件。然而，该基部止动件或内止动件不必是封闭的壁。如下文将进一步解释的，例如，工具支架14内部中的一个或多个孔可以邻接该杯状凹陷或切削刀片容纳部22。

特别地从图3和图4所示的纵截面图和横截面图可以看到的，切削刀片12处于工具的组装状态中、至少部分地***到切削刀片容纳部22中，并且该切削刀片12通过紧固元件16固定到工具支架14。在本申请中该紧固元件16被构造为螺钉。螺钉16包括外螺纹，该外螺纹与布置在工具支架14中的内螺纹26接合。内螺纹26沿着螺纹轴线28延伸，该螺纹轴线优选地与支架纵向轴线18正交地延伸。

在所述组装状态下，螺钉16优选地从工具10上方按压到切削刀片12上，由此该切削刀片12的下侧被按压到切削刀片容纳部22中。在组装状态下，切削刀片12仅在其下侧接触工具支架14，并且在其上侧与螺钉16接触。

然而，原则上也可以借助夹紧元件将切削刀片12夹紧在工具支架14中，例如从DE10 2015 104 057 A1获知的。

切削刀片12包括夹紧段30、切削头32和悬臂34。悬臂34将切削头32连接到夹紧段30。切削头32布置在悬臂34的第一端或前端。夹紧段30布置在悬臂34的相反的第二端或后端。夹紧段30、悬臂34和切削头32优选彼此一体地连接。

在当前所示的实施例中，夹紧段30具有大致泪珠状的横截面(参见图4)。夹紧段30的上表面36是凸形弯曲的。夹紧段30的与上表面36相反的下表面38被划分成三个局部表面40、42、44。第一局部表面40与上表面36相反，并且也是凸形弯曲的。第二局部表面42和第三局部表面44彼此相反，并且通过第一局部表面40来彼此连接。第二局部表面42和第三局部表面44各自被构造为平坦表面。在工具10的组装状态下，切削刀片12的夹紧段30优选不以其整个下表面38邻接工具支架14。

通过两个平坦表面42、44来进行与工具支架14的邻接，而夹紧段30的第一局部表面40与工具支架14没有直接接触。被设计为平坦表面的两个局部表面42、44靠在对应的邻接表面46、48上，该邻接表面46、48布置在切削刀片容纳部22的内部。两个局部表面42、44相对于彼此成锐角延伸，并且两个邻接表面46、48相对于彼此成锐角延伸。邻接表面46、48优选地也被设计为平坦表面。原则上，局部表面42、44可以在整个表面上邻接该工具支架14或邻接杯状的切削刀片容纳部22的内壁，或仅线性地(即，沿着线或直线)邻接该工具支架14或邻接杯状的切削刀片容纳部22的内壁。

如图4进一步所示的，切削刀片冷却剂通道50延伸穿过切削刀片12的内部。在本实施例中，切削刀片冷却剂通道50被布置成偏心的。冷却剂通过冷却剂主通道52进入该切削刀片冷却剂通道50，该冷却剂主通道52延伸穿过工具支架14内部。冷却剂从冷却剂出口开口54离开切削刀片冷却剂通道50，该冷却剂出口开口54布置在夹紧段30的前侧。切削刀片冷却剂通道50以及冷却剂出口开口54由此对齐，从而使得所产生的冷却剂射流优选地指向切削头32的方向。

图5至图10所示的切削刀片12的三个实施例的主要区别在于切削头32的相应的形状。更具体地，三个实施例的区别在于前刀面(rake face)的形状和形式。

图5至图10所示的所有三个实施例的共同之处在于，切削头32包括至少一个切削刃56。此处所示的三个实施例的每个实施例中，切削头32还包括第二切削刃58。然而，原则上，在不脱离本发明的范围的情况下，切削头32可以包括仅一个切削刃。

切屑表面60与切削头的至少一个切削刃56、58相邻。此处所示的所有三个实施例共同之处还在于，前刀面60包括具有切屑断裂几何结构62的浮雕状表面，该切屑断裂几何结构62导致切屑偏转并因此导致切屑断裂。然而，浮雕状表面的形状或切屑断裂几何结构62的形状从一个实施例到另一个实施例分别是不同的。

在图5和图6所示的第一实施例中，切屑断裂几何结构62被构造为凹陷结构64，该凹陷结构64被引入到前刀面60中。这里，形成切屑断裂几何结构62的凹陷64相对于两个切削刃56、58所处的切削平面凹陷或向下偏移。

在图7和图8所示的第二实施例中，切屑断裂几何结构62被构造为从前刀面60向上突出的凸起结构66。因此，切屑断裂几何结构62在此由凸起结构66形成。在这种情况下，凸起结构66不直接与切削刃56、58相邻。然而，如图5和图6所示的第一实施例，切屑断裂几何结构62在这种情况下也优选地沿着两个切削刃56、58中的每个切削刃的整个长度延伸。

图9和图10中所示的实施例是前两个实施例的一种组合。在此，切屑断裂几何结构62包括凹陷64和***部66两者，凹陷64相对于切削平面向下偏移，***部66相对于切削平面向上突出。凹陷64紧邻两个切削刃56、58。凹陷64布置在切削刃56、58与***部66之间。

所有三个实施例的切屑断裂几何结构62优选通过压制来生产。优选地，整个切削头32以单次压制操作来生产，并且仅较小的段(例如，两个切削刃56、58)随后通过磨削来加工。

可替代地，可以通过对切削头32激光加工来生产切屑断裂几何结构62。然而，这种激光加工仅允许将切屑断裂几何结构62生产为凹陷结构64，诸如图5和图6所示的凹陷结构。

根据所有三个实施例，前刀面60优选关于对称平面镜像对称，该对称平面与第一切削刃56和第二切削刃58中的每个切削刃的距离相同。如已经提及的，第一切削刃56和第二切削刃58优选位于共同的切削平面中。第一切削刃56和第二切削刃58优选相对于彼此以≤90°的角度延伸。第一切削刃56和第二切削刃58优选通过弧形边缘68彼此连接。该弧形边缘形成切削头32的先端。弧形边缘68优选地也布置在第一切削刃56和第二切削刃58所处的切削平面中。

然而，应当注意的是，在此处未示出的其他实施例中，原则上，前刀面60也可以被不对称地构造。这尤其有意义，这是因为取决于工具是用于压制还是拉深切削，会导致不同的切屑厚度，这可能需要不同的几何结构。

最后，应当注意的是，切削刃56、58不必被设计为直的切削刃。原则上，切削刃56、58也可以被设计为弧形的切削刃。此处所示的切削头的形状仅用作切削头32的多种可能的形状的示例。就像切削刃56、58一样，前刀面60的形状也可以根据需要而变化。优选地被设计为自由曲面的切屑断裂几何结构62在形状上也可以变化。然而，该切屑断裂几何结构62基本上被设计为凹入部和/或***部，使得前刀面60具有浮雕状表面。夹紧段30的形状同样地不必对应于此处所示的形状。原则上，夹紧段30也可以包括圆柱形的横截面。

Claims (15)

1.一种切削刀片(12)，所述切削刀片(12)具有夹紧段(30)、切削头(32)和悬臂(34)，所述切削头(32)布置在所述悬臂(34)的第一端处，并且所述夹紧段(30)布置在所述悬臂(34)的与所述第一端相反的第二端处，其中，所述悬臂(34)具有比所述夹紧段(30)更小的横截面，并且其中，所述切削头(32)包括至少一个切削刃(56、58)和与所述至少一个切削刃(56、58)相邻的前刀面(60)，

其特征在于，所述前刀面(60)包括具有切屑断裂几何结构(62)的浮雕状表面，所述切屑断裂几何结构(62)导致切屑偏转并因此导致切屑断裂。

2.根据权利要求1所述的切削刀片，其中，所述切屑断裂几何结构(62)是通过压制产生的。

3.根据权利要求1所述的切削刀片，其中，所述切屑断裂几何结构(62)通过激光切割而被引入到所述前刀面(60)中。

4.根据权利要求1或2所述的切削刀片，其中，所述切屑断裂几何结构(62)包括凸起结构(66)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的切削刀片，其中，所述切屑断裂几何结构(62)包括凹陷结构(64)。

6.根据权利要求1或2所述的切削刀片，其中，所述切屑断裂几何结构(62)的第一部分包括凸起结构(66)，并且所述切屑断裂几何结构(62)的第二部分包括凹陷结构(64)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的切削刀片，其中，所述至少一个切削刃(56、58)包括位于共同的切削平面中的第一切削刃(56)和第二切削刃(58)，其中，所述切屑断裂几何结构(62)相对于所述切削平面凸起和/或凹陷。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的切削刀片，其中，所述切屑断裂几何结构(62)沿着所述至少一个切削刃(56、58)的整个长度延伸。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的切削刀片，其中，包括所述切屑断裂几何结构(62)的所述前刀面(60)是镜像对称的。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的切削刀片，其中，所述至少一个切削刃(56、58)包括位于共同的切削平面中并且相对于彼此成≤90°的角度定向的第一切削刃(56)和第二切削刃(58)。

11.根据权利要求10所述的切削刀片，其中，所述第一切削刃(56)和所述第二切削刃(58)经由弧形边缘(68)彼此连接，所述弧形边缘(68)也位于所述切削平面中。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的切削刀片，其中，所述夹紧段(30)的上表面(36)是凸形弯曲的，并且所述夹紧段(30)的下表面(38)包括至少三个局部表面(40、42、44)，所述至少三个局部表面(40、42、44)即是：凸形弯曲的第一局部表面(40)，以及第二局部表面(42)和第三局部表面(44)，所述第一局部表面(40)与所述上表面(36)相反，所述第二局部表面(42)和所述第三局部表面(44)彼此相反、被设计为平坦表面、并且相对于彼此成锐角延伸，所述第二局部表面(42)和所述第三局部表面(44)通过所述第一局部表面(40)彼此连接。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的切削刀片，其中，所述夹紧段(30)具有大致泪珠状的横截面。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的切削刀片，其中，所述夹紧段(30)具有大致圆柱形的横截面。

15.一种用于加工工件的工具，包括：

-根据权利要求1至14中任一项所述的切削刀片(12)；

-工具支架(14)，所述工具支架(14)在前端(20)处包括切削刀片容纳部(22)，所述切削刀片容纳部(22)被构造为所述工具支架(14)中的杯状凹陷，并且用于接纳所述夹紧段(30)；和

-紧固元件(16)，所述紧固元件(16)用于将所述切削刀片(12)紧固在所述切削刀片容纳部(22)中。

Images