CN1833803B - 端铣刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种端铣刀片，它包括一对从中心(C)间隔设置并在角部交汇的主切削刃(4)，在该角部处该主切削刃转换为表面修光辅助切削刃(5)，所述辅助切削刃由在主切削刃之间限定所述角部的平分线(D)贯穿，在每个主切削刃内侧形成斜面(11)，该斜面向着排屑面(1)内的沉平底面(12)倾斜。具有比所述底面(12)更高的顶面(16)的肩部(15)从辅助切削刃(5)向内延伸，与该辅助切削刃协同工作的主切削刃(4)的斜面(11)终止于肩部(15)。

Description

端铣刀片
技术领域
本发明涉及一种端铣刀片，包括一对从中心间隔设置并在角部交汇的主切削刃，在该角部处主切削刃转换为表面修光辅助切削刃，所述辅助切削刃由在主切削刃之间限定所述角部的平分线贯穿，在每个主切削刃内侧形成斜面，该斜面向着排屑面内的沉平底面倾斜。
背景技术
上述这种切削刀片用在端铣铣刀中。在这种应用场合，切削刀片安装在刀片座中，该刀片座位于绕中心轴可转位的铣刀主体中多个周向间隔分布的槽内，在工件加工过程中该主体通常垂直于所述轴作平移进给运动，同时该主体保持转动。在此关系下，铣刀的主切削刃从铣刀主体的转动轴径向朝外以从工件上理想深度的材料层内去除切屑，同时切削刀片的辅助切削刃(本领域技术人员通常将其命名为“修光刃”)位于共同的平面内并从周向的主切削刃指向内，以这种方式使得在切屑去除之后在产生于工件内的大致平面的表面上施加表面修光或表面光整效应。出于不同的目的，实践中大部分情况下为平面的那种切削刀片可相对于铣刀主体成不同角度。因此，从轴向和径向观察，单个的切削刀片可以倾斜或“镶入”而与转动轴成负角以及正角。总体而言，切削刀片在较大轴向角度下比在小的或负的轴向角度下工作更容易且更有效。然而，诸如可用后角的切削刀片的强度和几何形状对可以实现的最大轴向角施加了限制。
本发明旨在解决的问题涉及端铣切削刀片。因此，已经凸现出来的是，易切削的切削刀片，即具有开头提到的那种以大的轴向角度(＞15°)安装在铣刀主体内的正几何形状的切削刀片，面临破裂为碎块或以其它方式使耐用寿命变得过短的危险。在其它方面，这种切削刀片频繁地受到以下情况的机械破坏：辅助切削刃或修光刃在角部紧邻之处和其与主切削刃的过渡区的局部排屑面被热切屑剥离。假如出现这一本身很有限的破坏，因热而发粘的切屑此后马上将粘附并且保留该切屑在内侧的排屑面区域，而且以这种方式剥离切削刀片上确定排屑面形状的大部分表面层。对本领域技术人员而言，这种破坏被称为“顶层破裂(topslice fractures)”。这种破坏在切削刀片具有大的刃边圆滑过渡时以及在被加工材料产生大量的热量时变得特别频繁。
以上提及的问题能想到的解决方案可以是为平面、光滑表面形状的切削刀片形成一个顶面。以这种方法，辅助切削刃区域内的切削刀片将变得更坚固并且更容易抵制切屑的刨平或剪切效应。然而，这种切削刀片将获得非常差的表面特性，继而在其它方面，会由于切屑与顶面之间的接触长度变得更长而带来增大的切削力。
发明内容
本发明旨在设法解决上述问题并提供改良的正端铣刀片。因此，本发明的主要目的是提供具有排屑面内改良的机械损伤耐受力的、有效且易切削的正端铣刀片，其中该切削刀片应该特别适宜于以大轴向角安装在正端铣刀具主体中。附加目的是提供一种具有正基本几何形状的多刃切削刀片，即具有标准后角和邻接于主切削刃的正斜面的切削刀片。此外，该切削刀片应该确保对于由单个主切削刃分离的切屑的尽可能最短接触长度。还有一个目的是提供能够以简单方式制造的切削刀片。
根据本发明，至少该主要目的是通过如下的特征来获得的。本发明提供一种正端铣刀片，包括用作排屑面的顶侧，底侧，位于顶侧和底侧之间的多个间隙面，以及一对从刀片的中心间隔设置并在角部交汇的去屑主切削刃，在该角部处该主切削刃转化为表面修光辅助切削刃，所述辅助切削刃由在主切削刃之间限定所述角部的平分线贯穿，前刀面沿着每个主切削刃向内侧向着一沉平底面倾斜，并且每个间隙面与顶侧形成锐角，从而使刀片具有正的几何形状，其特征在于，具有一定厚度并且不仅从所述底面突出还从前刀面突出的肩部具有顶面，该肩部从辅助切削刃沿所述平分线向内延伸，并且该肩部的顶面经平坦倾斜的过渡面转化为各个前刀面，从而使所述前刀面和所述顶面之间具有高度差。
现有技术的进一步说明
通过US6050752，用于铣削的切削刀片先前已知，该邻接于四个表面修光辅助切削刃或修光刃中的每一个的刀片具有比排屑面周围部分的水平面更高水平面的平面。然而，在这种情况下，该切削刃缺乏任何邻接该单个主切削刃的正切屑槽表面。因此，排屑面的槽形或波形部分以负排屑角从主切削刃向内延伸，该负排屑角正好大于角部表面的排屑角。
SE502196C2，用于铣削特别是90°方肩铣削的切削刀片先前已知，所述切削刀片包括在每个角附近相对于排屑表面其余部分凸起的脊，所述脊从修光刃向着刀片中心延伸。然而，在这种情况下该脊以及修光刃相对于弯曲刃部横向排列，该弯曲刃部形成由两个交汇主切削刃之间的平分线限定的刀片实际角部。这意味着该刀片很有可能正好面临着如上所述刀片的破坏问题，更具体而言是开始于角部处的易碎弯曲刃部的顶层破裂。
附图说明
附图中：
图1是根据本发明的切削刀片的第一实施例从上部倾斜观察的透视图；
图2是显示邻接于切削刀片的主切削刃的排屑面设计的极端放大细节剖视图(也参见图4)；
图3是根据图1的切削刀片从上部观察的平面视图；
图4是沿图3中A-A的剖视面；
图5是沿图3中B-B的剖视面；
图6是显示根据本发明的切削刀片的第二可选实施例的透视图；以及
图7是描述根据图6的切削刀片的排屑面的几何形状的放大细节剖视图。
具体实施方式
图1-5描述了根据本发明制造的切削刀片，该刀片特别是用于金属工件(当然也可能是其它材料)的端铣加工。实践中，该切削刀片通常由陶瓷碳化物或其它具有高硬度和耐磨性的等效材料制造。
在传统方式下，该切削刀片具有用作排屑面的顶面1和底面2，在顶面和底面之间延伸有总体上标记为3的环形的余隙面(clearancesurface)。在该示例中，切削刀片是多刃的。更确切地，切削刀片具有正方形的基本形状并具有四个主切削刃4，该主切削刃形成在顶面1与余隙面3之间的过渡区内。每个这种主切削刃4与辅助切削刃或修光刃5一起协同工作，后者与主切削刃成一个角度延伸。在这个实施例中，相邻的主切削刃4彼此成90°延伸并在由平分线D限定的角部处交汇(见图3)。每个辅助切削刃5与平分线D形成90°角，这意味着每个主切削刃4与辅助切削刃5的假想延长线之间的夹角δ等于45°。另一方面，应当指出顶面1和底面2相互平行且限定出切削刀片的中性面。此外，切削刀片是正的，这样余隙面3与显示为点划线并与中性面垂直的假想平面形成锐角α(见图2)。该角度α至少等于7°最大等于30°。本例中角度α等于20°。
如以上指出的，主切削刃4具有使切屑从工件上去除的目的，同时辅助切削刃5具有修光工件中由切屑去除而产生的基本平面的目的。在刃4、5之间标记为6的过渡区是拱形的并具有有限的半径。合适的辅助切削刃5也可以是拱形的，虽然其曲率半径大到使得裸眼看不见拱形形状。因此，在根据图3的平面视图中，刃5显示出具有用眼睛观察貌似笔直的直线。
下面参看图2，图中详细示出了切削刀片上邻接某单个主切削刃4的顶面或排屑面1的形状。靠近余隙面3处存在一个加强斜面7，其通过转折线8转化为与表面7成钝角的第二斜面9。通过另一转折线10，斜面9转化为坡状表面11，其接下来向下/向内朝着排屑面1内标记为12的沉平区倾斜或坡斜。在根据图1-5的示例中，表面11和12之间的过渡由第三转折线13组成。
从图2中放大部分清晰可见，至少斜面9位于比沉平区或底面12水平面更高的水平面上。在该示例中，所有的表面7、9、11和12被示为平面形状。然而，这并非排除表面还可以具有弯曲形状的可能性。例如，向内和向下倾斜的斜面11可具有凹曲形状。还应当指出，根据图1-5的实施例中的沉平底面12为平面的并一直延伸至用于传统紧固螺钉(未示出)的中心孔14。该孔的中心轴C还构成切屑刀片整体的中心。
至于目前已经描述的所示切削刀片，其所有部分先前已知。然而，这种先前已知的切削刀片的特征是，斜面11不但存在于所有主切削刃4的内侧而且存在于其朝向角部的端部过渡区内侧。
根据本发明的切削刀片的特征是从每个辅助切削刃5向内朝14延伸的肩部，该肩部整体标记为15并具有比沉平区或底面12的水平面更高的水平面的顶面16。在该示例中，斜面9平行于该切削刀片的中性面，斜面9和肩部15的顶面16位于共同的平面内。换句话说，在这种情况下肩部的顶面16也是平面的并且平行于切削刀片的中性面。然而，如以下将清晰描述的，肩部的其它样式也是可行的。
在图3中，肩部15的宽度——例如由顶面16在平行于辅助切削刃5的方向内的延展而确定——基本与辅助切削刃的长度一样大。该肩部的长度——由顶面16从辅助切削刃5径向向内朝着切削刀片的中心C的延展来计算——大于肩部的宽度。在所示优选实施例中，肩部具有这种形状：顶面16的宽度首先借助于顶面由发散的、拱形边界线17进行分隔这一事实，在从辅助切削刃5开始的方向内不断增加，接着更确切来说借助于顶面由收敛的、拱形边界线18进行分隔这一事实，在朝着切削刀片中心向内的方向内逐渐减小。所示肩部形状的特征还在于肩部的顶面16通过平坦的倾斜过渡部转化为排屑面的围绕部11、12。更确切地说，邻接边界线17的顶面16通过平坦倾斜的适当凹曲过渡面19转化为斜面11，同时由边界线18分隔的表面16内部通过类似的过渡面20转化为沉平表面。在其指向中心孔14的端部，顶面16通过倾斜平坦过渡面21以类似方式转化为底面12。
在这种关系下，应当考虑，所有的刃边对4、5大体上平直并且位于平行于切削刀片中性面的共同平面内。在所示例子中，单个的肩部15在具有平面形状的顶面16之下的区域内等厚度。这意味着尽管顶面比刃边4、5共存的平面稍高，顶面16沿其延展方向平行于该平面。
此外，可以注意到(见图3)，每个在不同主切削刃4内侧的单个斜面11在两个相邻肩部15之间一直延伸。换句话说，斜面11——其主要目的是使切屑沿排屑面的接触长度最小——在所有部分中沿单个主切削刃4的整个长度延伸。在这种方式下确保主切削刃的易切削能力沿切削刃的整个长度得到保持；继而这些意味着切削刀片不但可被用于小切深也可用于大切深，最大深度由主切削刃的实际长度确定。由于切削刀片最好通过压制和烧结制成单个块体，自然所述肩部构成切削刀片一体的部分。本文中，应当指出切削刀片可结合制造方法而制成具有不同的压花22，该压花可以将切削刀片的角部和肩部彼此区分。以这种方式，使用者便于标引切削刀片。
在图6和7中示出可选实施例，其与上述实施例不同之处仅在于邻接斜面11的沉平底面12具有狭窄的延展部，更确切地说通过转化为其顶面比底面12的最低位置部更高的高地23而具有狭窄的延展部。以这种方式在底面12和高地23之间的过渡区形成断屑面24。换句话说，在这种情况下底面12形成凹槽状结构而非沿切削刀片顶面的大部分延伸。
然而，根据本发明的原理，肩部15仍然邻接切削刀片四个角部中的每一个。如图6中清晰可见的，单个肩部的顶面应至少延伸到排屑面24的区域。
在图7中示出斜面11如何与切削刀片的中性面形成锐角β。虽然该角度可在相当宽的界限内变化，但在本例中该角度为10°。然而，在实践中角度β至少应当达到5°，最好至少7°。另一方面，它不应当超过25°，最好不超过20°。如果假定角度β只达到10°同时角度α达到20°，介于斜面11和余隙面3之间的角度(缺少附图标记)将达到60°(所示例子中的情况)。该角度也可变化，最好处于50°或55°及以上的范围内。
根据本发明的切削刀片的基本优点在于该刀片——同时将主切削刃的有效的切屑去除能力保留为斜面11作用的结果——通过设置邻接每个角部的肩部，在切削刀片的那些特别易受所谓顶层破裂影响的区域即刀片的每个角部区域内获得显著提高的强度和工作寿命。不但肩部材料所需的机械性能加强，而且肩部传送从辅助切削刃传来的热量的能力也构成了根据本发明的切削刀片的耐受力。因此结合适宜的冷却，辅助切削刃紧邻区域中材料的温度可充分降低，这些接着可抵消顶层破裂的趋势。以上提及的优点和改良接下来确保这一点：在大轴向角度合适时切削刀片可毫无问题地使用。
总之，应当指出实践中上述肩部的尺寸是适中的。在中等尺寸切削刀片(刃长在10-20mm范围内)中，该单个肩部因而可具有处于0.05-0.15mm范围内的厚度。在这种关系下，厚度由介于肩部的顶面或最高位点与围绕的沉平排屑面的最低位点之间的水平差来确定。
本发明不仅限于以上所述且显示在附图中的实施例。因此单个肩部的形状和尺寸可在后续权利要求的范围内作颇多变化。例如肩部的顶面不必是平的，取而代之可以是例如弯曲形状或其它不同于平面形的形状。因此在肩部的顶面内，很容易形成不同类型的诸如槽或类似物的导屑或影响切屑的构造。此外，肩部的顶面可以其它不同于所示方式的方式定位。例如，所述顶面可以这种方式形成，该顶面在从辅助切削刃向内/向上的方向内倾斜或弯曲从而在达到最高顶点之后重新在其向着切削刀片中心延展的方向内向内/向下倾斜。虽然最好使向内/向下倾斜的斜面定位在主切削刃内侧并沿主切削刃的整个长度方向延伸，那就是说如果可以接受更小的切深，该斜面的延展还可稍微缩小。此外应当强调一点，本发明也可应用于具有除四对之外其它数量的辅助和主切削刃协作对的切削刀片。

Claims (7)

1.一种正端铣刀片，包括用作排屑面的顶面(1)，底面(2)，位于顶面和底面之间的多个余隙面(3)，以及一对从刀片的中心(C)间隔设置并在角部交汇的去屑主切削刃(4)，在该角部处该主切削刃转化为表面修光辅助切削刃(5)，所述辅助切削刃由在主切削刃之间限定所述角部的平分线(D)贯穿，前刀面(11)沿着每个主切削刃向内侧向着一沉平底面(12)倾斜，并且每个余隙面(3)与顶面(1)形成锐角，从而使刀片具有正的几何形状，其特征在于，具有一定厚度并且不仅从所述底面(12)突出还从前刀面(11)突出的肩部(15)具有顶面(16)，该肩部(15)从辅助切削刃(5)沿所述平分线(D)向内延伸，并且该肩部(15)的顶面(16)经平坦倾斜的过渡面(19)转化为各个前刀面(11)，从而使所述前刀面(11)和所述顶面(16)之间具有高度差。
2.根据权利要求1所述的正端铣刀片，其特征在于，邻近辅助切削刃(5)的肩部(15)的宽度大致与所述辅助切削刃(5)的长度一样大。
3.根据权利要求1或2所述的正端铣刀片，其特征在于，按照顶面(16)从辅助切削刃(5)在径向向内的方向上朝着刀片的中心(C)的延展来算，肩部(15)的长度大于其宽度。
4.根据前述权利要求1或2所述的正端铣刀片，其特征在于，所述肩部(15)的顶面(16)是平面的。
5.根据前述权利要求1或2所述的正端铣刀片，其特征在于，肩部(15)的顶面(16)在从辅助切削刃(5)向内/向上的方向上部分地倾斜。
6.根据权利要求4所述的正端铣刀片，其特征在于，肩部(15)在具有平面形状的顶面(16)之下的区域内等厚度。
7.根据前述权利要求1或2所述的正端铣刀片，其特征在于，从所述辅助切削刃(5)开始计算，顶面(16)的宽度朝向肩部(5)的中心方向不断增加。
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