CN1636660A - 切削刀具及其部件，及制造这种切削刀具的方法 - Google Patents

切削刀具及其部件，及制造这种切削刀具的方法 Download PDF

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Abstract

在第一方面，本发明涉及一种切削刀具，包括两个部件，例如，基体(1)和切削刀片(2)，其可借助锯齿状连接表面(3、5)互相连接，锯齿状连接表面(3、5)分别包含一组截面基本为V形的背脊(6、8)，背脊由在其上的倾斜的侧表面界定的槽(7、9)隔开，根据本发明，至少相互界定槽(7)的两个侧表面(18)之一形成有两个或多个间隔的接触支撑表面以及在接触支撑表面之间的间隙表面。在另一方面，本发明也涉及部件，例如，用于切削刀具的基体和切削刀片，以及用于正在讨论的种类的切削刀具的制造方法。

Description

切削刀具及其部件，及制造这种切削刀具的方法
技术领域
第一方面，本发明涉及一种用于去除碎屑加工类型的刀具，其包括通过锯齿状连接表面连接的两部分，该表面分别包括一组基本为V形背脊形状的横截面，它们由在背脊上倾斜的侧表面界定的若干槽隔开。
背景技术
上面一般性地提到的刀具种类通常用于例如，钢、铝、钛等金属工件的加工。刀具既可以固定地安装，例如为了车削的目的，也可以旋转地安装，例如为了磨削或钻削的目的。通过锯齿状连接表面连接的包含在刀具内的部件通常由一个基体(有时是薄垫片板)和一个或多个切削刀片组成。切削刀片构成了一个消耗品，其与作为固定器的基体相比有相当短的寿命，并且为了能够更换可松开地连接于基体。根据应用领域切削刀片可以有很大的形状变化。通常的实施例包括平的、多边形的或圆的切削刀片，其有一个顶侧、一个底侧和至少一个在顶侧和底侧之间延伸的作为间隙表面的侧表面或圆形表面，一个或多个切削刃形成在顶侧和间隙表面之间的过渡部分。其它切削体可以包括称作自由顶部或自由头部的可旋转部分，其有旋转对称的包络面，切削刃形成在其上。这种切削体例如可应用于钻、铣刀等刀具中。
以尽可能坚实和可靠的方式将切削刀片或切削体连接到基体一直是一个目标。以前，传统的、平的切削刀片毫无例外地形成有一个平滑的底表面，切削刀片安装在具有平底及一个或多个侧支撑表面的座或所说的刀座中中，切削刀片的底侧压靠着该平底，切削刀片的侧表面压靠着该侧支撑表面。然而，最初论及的配合锯齿状连接表面在刀具工业领域已经开始采用。
在专利文献中，锯齿状连接表面的不同的实施例被相当充分地公开。例如，US 6 102 630，WO 99/19104，WO 99/10105，WO 97/16276，SE9702500-1，AU 213 925，US 5 810 518，WO 02/055243和WO03/080280。由这些文件公知的锯齿状连接的共同点是，背脊和槽一方面是等高的，即，在所有背脊上的峰顶位于一个公共的第一平面内，该平面和第二平面平行，其中所有槽的底沿着整个纵向延伸设置，并且在另一方面，它们是等宽的，在槽两侧的侧表面或背脊的侧面——不管它们是平的或是部分弯曲地，沿着槽的整个长度互相平行的延伸。这意味着，实际上当刀具部件连接时互相***的配合背脊沿着背脊或侧面的整个纵向延伸获得了面或线接触。
理论上，在每一个连接表面内的背脊上的侧面沿着整个纵向理想的延伸理想的是平的或直的，并且相互间以及与连接界面内的配合背脊间以精确的角度和位置关系定位。然而，在刀具的各个基体和切削刀片的实际制造中(有时候发生在不同地方)可能产生小的形状缺陷和尺寸偏差，这使得当在基体上的刀座内安装切削刀片而产生连接表面的相互啮合时，背脊侧面之间的接触位置或接触表面以不可控制的和不能令人满意地方式建立。在这方面，例如，由于包含在切削刀片内的一个或多个背脊上的侧面之一或两个侧面只获得与包含在刀座的连接表面内的周围背脊上的侧面的顶部部分的局部接触，而使得实际的侧面接触可能以无规律地和不可预料的方式在连接界面产生。这将由于在刀座的背脊的峰顶部分内的材料的变形而可能导致在切削刀片和刀座之间的界面被容易地折断。进而，又不时产生角度位移，附近侧面可以获得不同的角度，由此，在侧面之间产生间隙。也可能存在分区误差。当刀具高速旋转操作时，界面内的背脊之间不可控制的和普普通通的接触结果可能是危险的。例如，用于夹持切削刀片而设置的螺栓可能受到相当大的拉伸载荷，并且作为在各个连接表面内的背脊相互移动的结果而被延长；有时候可导致螺栓破裂和切削刀片从基体松落。在切削刀片内的通常为硬度材料的背脊也可能产生裂缝。
发明内容
在第一方面，本发明的目的在于避免上述现有技术的缺点，并提供一种改善的刀具。因此，本发明的一个基本目的是提供一种具有连接界面的切削刀具，其有改善的精度，更准确地说通过使由于较小的制造缺陷导致的切削刀片在刀座内不准确的安置而产生的危险最小化，而得到一种改善的刀具。换言之，锯齿状的连接表面应该使得切削刀片在刀座内稳定且几何限定良好地固定。另一个目的是提供一种有连接界面的刀具，其使得可以制造比较薄的切削刀片，在使用过程没有连续的不可忽视的裂缝或***的危险。本发明的又一个目的是提供一种切削刀具，无需磨削其连接表面，可使其切削刀片以准确的方式固定。
根据本发明，至少根据权利要求1的特征部分限定的特性实现基本目的。根据本发明的切削刀具的优选实施例进一步限定在从属权利要求2-9中。
在第二方面，本发明也涉及基体形式和/或用于这种基体的薄垫片板形式的刀具部件。相同刀具部件的特征见于权利要求10。
在第三方面，本发明涉及另外的刀具部件，即，切削刀片形式的部件。根据本发明的切削刀片的特征见于权利要求11。
此外，本发明涉及制造这种正在讨论的用于切削刀具的锯齿状连接表面的制造方法。该方法的特征见于权利要求12。
附图简述
附图中：
图1是铣刀形式的切削刀具简化的透视图，
图2是放大的透视分解图，表示了一个与包含在刀具基体内的刀座分开的切削刀片，
图3是又一个放大的截面图，表示了分别包含在切削刀片和刀座内的两个配合锯齿状连接表面，
图4是一个截面图，表示了连接状态的在切削刀片和基体之间的界面，
图5是一个经过刀座的锯齿状连接表面的放大的纵向截面，
图6是从同一锯齿状连接表面的上面观看的一个局部平面图，其结合了示意性表示的用于加工该表面的铣刀，
图7是图6中A-A放大的截面图，
图8是图6中B-B的截面图，
图9是对应于图7的截面图，表示了一个锯齿状连接表面可选的实施例，和
图10是对应于图8的截面图，表示了根据图9的实施例。
优选实施例
图1中，一个可旋转的切削刀具以铣刀具体地表示，其包括一个刀头形式的基体1，及若干切削刀片2。为了简化起见，仅表示了一个这种切削刀片，虽然铣刀实际上配有若干周围间隔布置的切削刀片。单独的切削刀片2安置在符号3表示的刀座内，其毗邻基体周边内的碎屑槽4。刀座3包括锯齿状的第一连接表面，该连接表面设置为与第二锯齿状连接表面5相配合，第二锯齿状连接表面5形成在切削刀片2的底侧。连接表面3、5的每一个包括一组基本为V形截面的背脊，其由若干槽间隔。图2中，连接表面3的背脊以符号6表示，而中间的槽或刻痕以符号7表示。连接表面5的背脊以符号8表示，而中间的槽以符号9表示。在所示的例子中，切削刀片由螺栓10固定，螺栓10安装在切削刀片内的通孔11中，并且紧固在带有阴螺纹的孔12内，孔12的孔口在连接表面3内。
在图3中可以见到连接表面5内的单独的槽9如何被两个相对的侧表面或在两个周围的背脊8上的侧面13界定，一个在单独的背脊上的峰顶以符号14表示，而槽的底部以符号15表示。侧面13之间的角度本质上可以改变，但实际上通常近似为60°。
在以前公知的连接界面中，槽形成有侧表面，其沿着槽的整个长度是平的，以便在各个背脊的整个长度之间提供表面接触。一种不同的技术公开在上面提到的WO 02/055243中，其涉及锯齿状连接，其中背脊的侧面形成有弯曲的、绳带形状部分，其沿着侧面轴向延伸，以便在配合背脊之间提供状况良好的线接触。然而，同样在这种情况下，截面方式为弯曲的绳带部分沿着附属背脊的整个长度延伸。
本发明的特征是，互相界定一个槽的两个侧表面的至少一个形成有沿着侧表面隔开的两个或多个接触支撑表面，并且在接触支撑表面之间形成有间隙表面。这样在图3-8中，图示了形成基体的刀座的连接表面3如何形成有多个基本为直的背脊6，背脊6由中间槽7隔开。每一个背脊6有两个相对的侧面或侧表面18。虽然连接表面3内的背脊和槽也能像背脊8和槽9一样是梯形截面的方式，背脊6的峰顶19和槽的底部20是弯曲的形状。更准确地说，峰顶19是凸弯曲的，底表面20是凹弯曲的。如图3所见，背脊和槽各自的深度D1和D2是如此相互适合，并且适合不到达附属的槽的底部的背脊的侧面的角度，此时连接表面进入相互啮合状态(见图4)。
现在参见图5-8，其中可以看见，作为刀座的连接表面3包括若干轴向间隔的部分C和D，其中背脊6和槽7以各种方式形成。更准确地说，在每一个部分C内的以符号18a表示的侧表面是平的，并且沿着单独的部分C的整个纵向延伸部相互平行。这意味着不仅背脊的峰顶19a，而且槽的底20a是直的，并且一方面位于平面E内(见图8)，另一方面位于平面F内，平面E对于在单独的部分C内的所有的峰顶19a是共有的，而平面F对于所有底部20a是共有的，平面F平行于平面E，虽然为锥口孔关系。实际上，连接表面3可以依靠符号21表示的铣刀铣削形成。当所述的铣刀辗过单独的部分C时，其在平行于峰顶19a的平面E的平面内移动，如图5中的箭头G所示。然而，当铣刀21通过单独的部分D时，其沿稍呈弧形的路径移动，如箭头H所示。在这种方式中，不仅槽的底表面20b，而且在部分D内的背脊的侧表面18b与部分C内的相应的表面20a、18a是锥口孔关系。这意味着在每部分D内的侧表面18b形成间隙表面，而侧表面18a形成接触支撑表面。换言之，在该例子中，在切削刀片2的连接表面5内的背脊8的直的和平的侧表面13将与侧表面18a接触，而不与间隙表面18b接触。
图5和6所示的铣刀21包括若干环或凸轮22，其形成槽7，以及若干中间腰23。凸轮22有外径d2，而腰23的内径等于d1。在所示的例子中，铣刀的半径差(d2/2-d1/2)对应于槽的深度。这意味着不仅在单独的部分D内的槽的底部20b是弧形的，而且背脊的峰顶19b也是弧形的(见图5)。然而，关于这一点，应该指出减小腰23的直径是可行的以便腰达到不受背脊的峰顶约束。以这种方式，背脊的峰顶19a、19b可以位于沿着部分C及部分D的一个相同的平面E内，尽管锥口孔间隙表面18b形成在部分D内。
如图8所示，底表面20b最深的位置点(接近单独的部分D的相对端之间的中间处)位于公共的平面I内，该公共平面平行于平面E和F。根据本发明的优选实施例，间隙表面18b可以比单独的接触支撑表面18a有更大的纵向延伸。在图5和6中可以见到，其中表示了在背脊的轴向延伸中部分D比单独的部分C的长度大30-40％。
作为一个最小的、单独的连接表面包括两个间隔的部分C，其背脊有平的接触支撑表面18a，连接表面还有一个中间部分D，其包括有间隙表面18b的背脊。然而，实际上，若干轴向间隔的间隙表面可以沿着背脊形成。
现在参见图9和10，其示出了毗邻于一个单独的槽的侧面如何可以用除平滑的接触支撑表面以外的另一方式形成。这样，在槽的一(右)侧上的侧面形成有两个侧向间隔的凸出部分24、25，凸出部分之间有一个谷部26。在部分C，在同一凸出部分上的平的外侧24’、25’形成接触支撑表面，其由作为间隙表面的谷26侧向隔开。在槽的相对侧上的侧面形成有一个纵向突起27，具有一个平的、中间接触支撑表面27’，其比在前面描述的实施例上对应的侧表面薄。这样，在图9和10所示的实施例中，当配合锯齿状连接表面的背脊和槽啮合时，在每个单独的部分C获得一个抵靠表面24’、25’和26’的三点邻接。
根据图9和10的实施例应用于刀具的切削刀片是有利的(与其压力浇铸有关)，但也可以存在于作为刀座的锯齿状连接表面内。
根据本发明，通过在交互接触支撑表面和间隙表面之间形成带有该表面的两个锯齿状连接表面之一，小的形状缺陷被补偿，该缺陷有时可能出现在相关制造中。具体地说，由于锯齿状连接表面作为刀座带有间隙表面地形成在背脊的侧面，与切削刀片的生产有关的形状缺陷可以被补偿。如果像上面描述的，间隙表面比接触支撑表面长，根据本发明的设计是特别有利的。因为，在两个配合连接表面之间的实际接触仅沿着用于该用途的接触支撑表面建立，而不沿着间隙表面，在各个连接表面的背脊之间保证了一个稳定且几何限定良好的啮合。
本发明不仅仅限于上面描述和附图表示的实施例。除了图5和6已经例证类型的铣刀以外，间隙表面可以以另一种方式提供。例如，单独的间隙表面可以通过对正在讨论的刀具部件材料的研磨、火花加工和/或压力浇铸而形成。关于这一点，应指出本发明不限于钢或类似物制造的基体内的刀座内的间隙表面的设计。这样，在硬质合金和/或钢或硬质合金的薄垫片板的切削刀片中见到的连接表面也可以带有权利要求1规定类型的间隙表面地形成。此外，切实可行的是，仅仅形成毗邻于带有一个或多个(轴向间隔的)间隙表面的单独的槽的两个侧面之一，而在它的整体中的相对的侧面形成一个接触支撑表面。在描述的第一个实施例中，间隙表面或各个间隙表面提供在槽的两侧，这是由于使得槽的底稍呈弧形，更准确地说，由于铣刀在沿着单独的部分D通过期间被连续地降到最深点，从该点铣刀又连续地被提升(对比弧形路径H)，该通道。在本发明的范围内，当然也可以十分陡峭(例如，以90°角)地降低在刀具部件的表面材料上的铣刀，然后如此提升铣刀，此时，铣刀已经通过正在讨论的表面部分。在本发明的范围内，切实可行的是，既没有背脊的峰顶，也没有弧形或其它锥形扩孔的槽的底地形成间隙表面。在这种情况下，槽所必需的侧向加宽仅在适当的侧表面内实现。虽然表示在附图中的接触支撑表面是平的，其也可以有其他形状。例如，可以是凸弯曲的。总之，应该强调，本发明也适合于锯齿状的连接表面，其背脊和槽不是直的形状，如实施例描述的。这样，有WO 03/080280描述的方式弯曲的背脊和槽的锯齿状的连接表面也可以带有根据本发明的交互接触的支撑表面和间隙表面地形成。
参考符号列表
1＝刀具基体
2＝切削刀片
3＝刀座
4＝碎屑槽
5＝锯齿状连接表面
6＝背脊
7＝槽
8＝背脊
9＝槽
10＝螺栓
11＝孔
12＝螺旋孔
13＝侧表面
14＝峰顶
15＝底
18＝侧表面
18a＝接触支撑表面
18b＝间隙表面
19＝峰顶
20＝底
21＝加工铣刀
22＝凸轮
23＝腰
24＝凸出部分
25＝凸出部分
26＝谷部
27＝突起

Claims (12)

1.一种切削刀具，包括两个部件(1、2)，该两个部件可通过锯齿状连接表面(3、5)互相连接，锯齿状连接表面(3、5)分别包含一组截面基本为V形的背脊(6、8)，背脊由在其上的倾斜的侧表面界定的槽(7、9)隔开，其特征在于，相互界定槽(7)的两个侧表面中的至少一个形成有两个或多个间隔的接触支撑表面(18a；24’，25’)，以及在接触支撑表面之间的间隙表面(18b；26)。
2.根据权利要求1的切削刀具，其特征在于，接触支撑表面(18a)沿着槽的纵向延伸相隔。
3.根据权利要求1或2的切削刀具，其特征在于，其背脊(6)是伸长的、直的且平行的，接触支撑表面(18a)是平面的且位于一个公共平面内，该公共平面几何上界定了侧表面。
4.根据前面任一权利要求的切削刀具，其特征在于，各个间隙表面(18b)具有凹曲的基本形状。
5.根据权利要求2-4之任一个的切削刀具，其特征在于，界定各个槽(7)的两个侧表面之每一个至少具有两个接触支撑表面(18a)，及在接触支撑表面之间的间隙表面(18b)。
6.根据前述权利要求之任一个的切削刀具，其特征在于，其背脊(6)的峰顶(19a)位于一个公共的第一平面(E)内，所述间隙表面(18b)由槽(7)的底部形成，该间隙表面(18b)基本是波纹状的，更准确地说，以如此方式形成，即，连接所述接触支撑表面(18a)的底部的部分表面(20a)是直的且位于平行于第一平面(E)的第二平面(F)内，而连接间隙表面(18b)的底部的部分表面(20b)被更深地设置。
7.根据权利要求6的切削刀具，其特征在于，连接侧表面的间隙表面(18b)的底部部分表面(20b)沿轴向为弧形。
8.根据前述权利要求之任一个的切削刀具，其特征在于，沿着背脊的间隙表面(18b)的纵向延伸比各个接触支撑表面(18a)的相应的纵向延伸长。
9.根据权利要求1的切削刀具，其特征在于，各个背脊上的侧表面形成有两个侧向间隔的接触支撑表面(24’，25’)，所述接触支撑表面之间具有间隙表面(26)。
10.用于切削刀具的部件，包括用于容纳切削刀片(2)且形式为锯齿状连接表面(3)的刀座，该部件包括一组截面基本为V形的背脊(16)，背脊由在其上的倾斜的侧表面所界定的槽(7)隔开，其特征在于，相互界定槽(7)的两个侧表面中的至少一个形成有两个或多个沿着侧表面间隔的接触支撑表面(18a)以及在所述接触支撑表面之间的间隙表面(18b)。
11.形式为切削刀片的用于切削刀具的部件，在其底侧上具有锯齿状的连接表面(5)，包括一组截面基本为V形的背脊，背脊由在其上的倾斜的侧表面界定的槽隔开，其特征在于，相互界定槽的两个侧表面中的至少一个形成有两个或多个沿着侧表面间隔的接触支撑表面，以及在所述接触支撑表面之间的间隙表面。
12.一种用于制造用于切削刀具的锯齿状连接表面的方法，该表面的类型为包括一组伸长的背脊(6)，背脊由在其上的侧表面界定的槽(7)隔开，其特征在于，借助切削刀具，例如铣刀，形成槽(7)，刀具加工出V形截面的槽，并且在通过与其外侧相连的工件时，刀具被引入平行于所述外侧的线性路径(G)内，以及位于工件内侧更深处的路径(H)内，以便在两个或多个类似的接触支撑表面(18a)之间提供基本凹曲的间隙表面(18b)。
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