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CN102413971B - 切削工具及其所用的切削刀片 - Google Patents

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CN102413971B
CN102413971B CN201080017739.3A CN201080017739A CN102413971B CN 102413971 B CN102413971 B CN 102413971B CN 201080017739 A CN201080017739 A CN 201080017739A CN 102413971 B CN102413971 B CN 102413971B
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Abstract

一种金属切削工具，具有刀片座和可释放地固定在其中的切削刀片。刀片座具有上挡块和下挡块以及上夹钳和下夹钳，每一个夹钳都从每一个相应挡块的前端伸出。切削工具具有以角度α从下夹钳前端横向伸出的切削部分支撑件。切削刀片具有轴杆以及以角度α从轴杆横向伸出的第一切削部分。切削刀片具有非平面的接合面，被成形用于与位于下夹钳和上夹钳上以及位于切削部分支撑件上的对应的非平面支撑面相配合。

Description

切削工具及其所用的切削刀片
技术领域
本发明涉及一种用于金属切削的工具，其中所述工具具有刀片座以及容纳在刀片座内的切削刀片，该切削刀片至少具有第一切削刃。本发明还单独涉及包含在所述工具内的切削刀片。
背景技术
在车削型的金属切削操作中，容纳在位于刀片座一端的槽内的可更换切削刀片被带动与旋转的金属工件相接触，导致金属切屑剪切远离工件上的切削区域。槽包括分别与切削刀片的底面和顶面邻接的下槽面和上槽面。下槽面支撑切削刀片，而上槽面被向下夹紧在切削刀片上以将其固定在槽内。槽的前端是开口的，以露出切削刀片的切削刃和前刀面用于切削工件和排出切屑。
对于槽和切削刀片来说，有必要包括用于在安装期间将切削刀片相对于三维空间的x,y和z轴准确定位在槽内选定位置以及用于在切削期间使其在这些轴上的平移和转动运动最小化的装置。为此，有三种类型的接合约束切削刀片克服能够在切削期间产生的六种力矢量中的五种，可能的相对于槽的矢量方向有：竖直向上或向下、横向于任一侧面或者纵向向内或向外。被定向为克服垂直作用力的第一种类型的接合由邻接切削刀片顶面的上槽面和邻接切削刀片下表面的下槽面提供。被定向为克服横向作用力的第二种类型的接合由同一邻接面内的配合非平面轮廓提供。被定向为克服向内的纵向作用力的第三种类型的接合是止挡件例如位于邻接切削刀片背面的槽背部的销。但是，没有提供克服向外的纵向作用力的接合。沿向外的方向将切削刀片约束在槽内的唯一因素就是上槽面和下槽面与相应的切削刀片顶面和底面之间的摩擦力。因此在切削操作期间有方向向外的作用力施加在切削刀片上时，就可能会发生不合需要的切削刀片从槽中向外的移位。
已知可以通过将邻接的下槽面和切削刀片底面的前向部分成形以具有配合的非平面轮廓，该配合的非平面轮廓类似于但是垂直于克服横向作用力的接合所用的配合非平面轮廓，以此来提供克服方向向外的作用力的接合。由Pano和Braun在第4938640号美国专利 (1990)中公开了一个示例。但是，横向配合的长度受限于切削刀片的宽度。而且，切削刀片被分配用于横向配合的底面部分可能还要另外被用于纵向配合。
除了切削作用力以外，在某些切削操作中，还有限制对切削区域进行操作的进一步的约束。一个这样的操作示例是底切，其中是从工件的下侧切除材料以留出悬臂。要在这种约束下工作，现有技术中已知的是将刀片座成形为在槽前具有一个或多个斜角并且将切削刀片成形为比标准长度更短。但是，缩短的切削刀片具有的用于夹持在槽内的底面和顶面更短，因此也就更不稳定。
用于其中操作受限的切削的另一种解决方案是由倾斜的切削刀片提供，切削刀片包括轴杆，轴杆具有以一定角度从中整体伸出的切削部分，由Hansson和Andersson在第6582163号美国专利(2001)中公开了一个这样的示例。被夹持在槽内的轴杆可以是标准长度。但是，切削部分不受支撑；因此作用在切削部分上的作用力会被传输至轴杆，从而增大了轴杆的转矩。
本发明的目标是提供一种显著减少或克服了上述缺点的金属切削刀片和金属切削工具。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种切削工具和一种位于切削工具刀片座内的切削刀片。
切削工具包括刀片座和切削刀片，刀片座包括：
用于保持切削刀片并界定出前后方向的挡块部分和夹持部分，挡块部分具有上挡块和下挡块，上挡块和下挡块界定出上下方向和它们之间的弹性槽、上挡块前端的上挡块正面以及下挡块前端的下挡块正面；夹持部分具有与挡块部分整体成形的上夹钳和下夹钳，上夹钳从上挡块正面的一侧向前伸出并具有上夹钳面，下夹钳从下挡块正面的一侧向前伸出并具有与上夹钳面相面对的下夹钳面；其中：
下夹钳具有切削部分支撑件，切削部分支撑件以角度α从下夹钳前端横向伸出，切削部分支撑件具有大致面向上的切削部分支撑面；
切削刀片具有轴杆，轴杆具有轴杆顶面和轴杆底面以及在其间延伸的相对侧面，与轴杆整体成形的第一切削部分，第一切削部分以角度α从轴杆第一端横向于轴杆伸出，第一切削部分具有相对的切削部分顶面和切削部分底面以及在切削部分顶面和切削部分底面之间延伸的相对的切削部分侧面，切削部分顶面和切削部分侧面在刀刃处相交，刀刃的至少一部分构成切削刃，其中：
在切削工具的组装位置，上夹钳底面邻接轴杆顶面，下夹钳面邻接轴杆底面并且切削部分支撑面邻接切削部分底面。
根据某些实施例，切削刀片设有与轴杆整体成形并且以角度α从轴杆第二端横向于轴杆伸出的第二切削部分。
根据某些实施例，下夹钳面具有外凸或内凹的轮廓。
根据某些实施例，下夹钳面具有V形轮廓。
根据某些实施例，上夹钳面被朝向切削部分偏置。
根据本发明还提供了一种切削刀片，其包括轴杆以及与轴杆整体成形的第一切削部分，轴杆具有轴杆顶面和轴杆底面以及在其间延伸的相对侧面，第一切削部分以角度α从轴杆一端横向于轴杆伸出，第一切削部分具有切削部分顶面和切削部分底面以及在其间延伸的相对侧面，切削部分顶面和切削部分侧面在刀刃处相交，刀刃的至少一部分构成切削刃，邻接切削刃的切削部分侧面构成刀腹面并且邻接切削刃的切削部分顶面构成前刀面，其中切削部分底面是非平面的。
根据某些实施例，切削部分底面具有V形轮廓。
根据某些实施例，切削部分底面具有非对称轮廓。
根据某些实施例，切削部分底面具有外凸或内凹的轮廓。
根据某些实施例，第二切削部分与轴杆整体成形并且以角度α从轴杆第二端横向于轴杆伸出。
附图说明
本发明的目标和优点将根据以下结合附图对本发明优选实施例的详细说明而变得显而易见，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且在附图中：
图1是根据本发明实施例具有固定在其中的切削刀片的切削工具的等距视图；
图2是根据本发明实施例的图1中切削工具的等距视图，示出了安装到刀片座内之前的切削刀片；
图3是图1中切削工具的侧视图；
图4是图1中切削工具的俯视图；
图5是图1中切削工具的正视图；
图6是图5中切削工具的放大细部，示出了切削刀片轴杆底面和下夹钳上面之间的配合设置；
图7是根据本发明实施例的切削刀片的俯视等距视图；
图8是图7中切削刀片的仰视等距视图；
图9是图7中切削刀片的侧视图；
图10是图7中切削刀片的俯视图；
图11是图7中切削刀片的正视图；
图12是根据本发明实施例具有一个切削部分的切削刀片的俯视图；
图13是图3中的切削工具实施例的切削工具放大细部，示出了公V形切削部分底面和母V形切削部分支撑面之间的V形配合设置；
图14是类似于图13的切削工具实施例的放大细部，示出了母V形切削部分底面和公V形切削部分支撑面之间的V形配合设置；
图15是类似于图13的切削工具实施例的放大细部，示出了切削部分底面和切削部分支撑面之间的内凹－外凸式配合设置；以及
图16是类似于图13的切削工具实施例的放大细部，示出了切削部分底面和切削部分支撑面之间的非对称V形配合设置。
具体实施方式
在图1至图6中示出了根据本发明的切削工具40。切削工具40包括刀片座42和切削刀片10。切削刀片10通常由加压成形和烧结碳化物粉料制成。刀片座42通常由钢制成。刀片座42具有用于保留切削刀片10的挡块部分44和夹持部分46。夹持部分46具有界定出前后方向的夹持部分纵向轴线L1(图4)。
挡块部分44具有上挡块48和下挡块50，上挡块48和下挡块50界定出上下方向和它们之间的弹性槽49。上挡块48具有通孔52并且在上挡块48前端具有上挡块正面61，紧固螺钉53被插入穿过通孔52。上挡块48具有有助于插入和取出切削刀片10的弹性度。下挡块50具有螺纹孔62并且在下挡块50前端具有下挡块正面72，紧固螺钉53螺纹啮合到螺纹孔62中，目的是通过拧紧紧固螺钉53使上挡块48和下挡块50更靠近。通孔52和螺纹孔62是同轴的。
夹持部分46具有与挡块部分44整体成形的上夹钳74和下夹钳76以与其组成一体的单件式结构。上夹钳74从上挡块正面61的一侧向前伸出并具有上夹钳面84。下夹钳76从下挡块正面72的一侧向前伸出并具有与上夹钳面84相面对的下夹钳面90。下夹钳76具有切削部分支撑件93，切削部分支撑件93以角度α从下夹钳76前端横向伸出。切削部分支撑件93具有大致面向上的切削部分支撑面100。切削部分支撑件93界定出切削部分支撑件的纵向轴线L2，该轴线与夹持部分的纵向轴线L1一起界定了平面P1。切削部分支撑件的纵向轴线L2相对于夹持部分的纵向轴线L1以角度α取向，角度α具有从80度到134度的范围。
将注意力转移到图7至图11，示出了根据本发明的切削刀片10的实施例。切削刀片10具有轴杆20，轴杆20具有轴杆纵向轴线L3以及与轴杆20整体成形的第一切削部分22以与其组成一体的单件式结构。第一切削部分22从轴杆第一端横向于轴杆20伸出。轴杆20具有相对的轴杆顶面24和轴杆底面26以及在轴杆顶面24和轴杆底面26之间延伸的相对的轴杆侧面23,25。第一切削部分22具有相对的切削部分顶面27和切削部分底面28以及在切削部分顶面27和切削部分底面28之间延伸的相对的切削部分侧面29,30。切削部分顶面27和切削部分侧面29,30在刀刃31处相交，刀刃31的至少一部分构成切削刃32。邻接切削刃32的切削部分侧面29,30构成刀腹面33并且邻接切削刃32的切削部分顶面27构成前刀面34。如图10的俯视图中看到的那样，切削部分的纵向轴线L4和轴杆纵向轴线L3在它们之间形成了角度α。对于图7至图11中示出的实施例，切削刀片10设有与轴杆20整体成形以与其组成一体的单件式结构并且从轴杆第二端横向于轴杆20伸出的第二切削部分36。第二切削部分36在结构和相对于轴杆纵向轴线L3的取向上可以均与第一切削部分22相同。
根据本发明的实施例，上夹钳面84、下夹钳面90、切削部分支撑面100、轴杆顶面24和轴杆底面26以及切削部分底面28可以是非平面的，具有例如V形的轮廓。在说明书和权利要求书中，提及对象的轮廓是指形成在相对于其主纵向尺寸之一以直角穿过对象的垂直面上的外形。
上夹钳底面84被成形为与轴杆顶面24相配合，下夹钳面90被成形为与轴杆底面26相配合，并且切削部分支撑面100被成形为与切削部分底面28相配合。在切削工具40的组装位置，上夹钳底面84邻接轴杆顶面24，下夹钳面90邻接轴杆底面26且切削部分支撑面100邻接切削部分底面28。根据本发明的实施例，上夹钳面84具有相对于中间平面P1分别以角度γ和δ倾斜的第一表面104和第二表面106，并且其中γ和δ可以是相等的。第一表面104和第二表面106可以都是平面。
根据图6中示出的实施例，上夹钳底面84具有非对称的V形轮廓。这种形状使得在将上夹钳74向下夹钳76紧固时，作用力F被首先沿着垂直于第二表面106的方向施加。作用力F在切削刀片10上相对于后向施加右旋转矩。该转矩将切削部分22压迫到切削部分支撑面100上。在图6中，示出的切削刀片10处于紧固螺钉53被拧紧之前的上夹钳74和下夹钳76之间的安置位置。能够看出在切削刀片10被安置在下夹钳76上时，第二表面106比第一表面104更加靠近对应的轴杆顶面24并因此会是两个表面中首先与轴杆顶面24相接触的表面。这是一种在每一次进行更换时确保切削刀片10的固定和准确定位的方式。
现在将注意力转移到图13至图16，示出了在工具处于工作模式时设置用于克服作用在切削刀片10上的纵向作用力的物理支撑件。根据本发明的实施例，支撑件还被设置用于通过将切削部分22设置为具有非平面的切削部分底面28与对应的邻接切削部分支撑面100相配合而克服作用在切削刀片上的纵向作用力。
图13至图16示出了设置用于克服作用在切削刀片上的纵向作用力的物理支撑件。图13示出了母V形切削部分底面和公V形切削部分支撑面之间的V形配合设置。图14示出了与图13相反的设置。图15示出了本发明的一个实施例，其中切削部分支撑面100具有外凸的轮廓而切削部分底面具有内凹的轮廓。图16相对于图14示出了非对称的设置。通常应该注意的是尽管本说明书中公开的是非平面的表面，但是意图是要涵盖现有技术中已知的多种这样的轮廓，包括非对称、外凸/内凹、V形以及弯曲的、倾斜和弯曲相结合的、主副凹槽和突脊等等。
在刀片座42中安装切削刀片的过程如下所述：松开紧固螺钉53，释放弹性上夹钳48。切削刀片被定向为使轴杆底面26与下夹钳面90对齐(图6)。轴杆22被沿着下夹钳面90向后滑动，直到切削部分底面28被切削部分支撑面100挡住为止。切削部分22被提高，随后向后和向下移动以将切削部分底面28安置为与切削部分支撑面100相配合(图3)。紧固螺钉53被部分拧紧，向下推送上夹钳74，直到第一表面104与轴杆顶面24的对应区域相接触为止，在下夹钳面90上枢转轴杆底面26，直到切削部分底面28与切削部分支撑面100相接合为止。进一步拧紧紧固螺钉53，向下进一步推送上夹钳48，由于其狭长形状且相对较薄，因此有足够的弹性以允许上夹钳面84扭曲，直到第一表面104和第二表面106均与轴杆顶面24的对应区域相接触为止。
本发明的切削工具40适用于金属切削操作例如开槽和车削。根据本发明的切削刀片10和刀片座42的区别特征是从下夹钳76横向伸出的切削部分支撑件93、第一和第二切削部分22,36以及它们之间的接合。具体地，切削部分支撑件93增强了第一和第二切削部分22,36克服向下的竖直作用力并且切削部分支撑面100与切削部分底面28的配合提供了克服纵向作用力的支撑，减小了施加在轴杆20上的转矩并且在将切削刀片10插入刀片座42期间起到了位置定位器的作用。
尽管已经具体到一定程度地介绍了本发明，但是应该理解可以进行各种修改和变形而并不背离本发明如所附权利要求所述的实质或保护范围。

Claims (12)

1.一种切削工具刀片座(42)，包括：
具有上挡块和下挡块(48,50)的挡块部分(44)，上挡块和下挡块(48,50)界定出上下方向、上挡块和下挡块(48,50)之间的弹性槽(49)、上挡块(48)前端的上挡块正面(61)以及下挡块(50)前端的下挡块正面(72)；以及
夹持部分(46)，包括与挡块部分(44)整体成形的上夹钳和下夹钳(74,76)，夹持部分界定出前后方向；其中：
上夹钳(74)从上挡块正面(61)的一侧向前伸出并具有上夹钳面(84)；
下夹钳(76)从下挡块正面(72)的一侧向前伸出并具有与上夹钳面(84)相面对的下夹钳面(90)；
下夹钳(76)具有切削部分支撑件(93)，切削部分支撑件(93)以角度α从下夹钳(76)前端横向伸出；并且
切削部分支撑件(93)具有大致面向上的切削部分支撑面(100)。
2.如权利要求1所述的切削工具刀片座(42)，其中所述角度α介于80度到134度之间。
3.如权利要求1所述的切削工具刀片座(42)，其中下夹钳面(90)具有外凸或内凹的轮廓。
4.如权利要求1所述的切削工具刀片座(42)，其中下夹钳面(90)具有V形轮廓。
5.如权利要求1所述的切削工具刀片座(42)，其中所述切削工具刀片座(42)与保持在其中的切削刀片相结合，其中：
上夹钳面(84)邻接切削刀片的顶面；
下夹钳面(90)邻接切削刀片的轴杆底面(26)；并且
切削部分支撑面(100)邻接切削刀片的切削部分底面(28)，切削部分底面(28)沿横向于切削刀片的轴杆底面(26)的方向延伸。
6.一种切削工具(40)，包括：
如权利要求1至5中的任意一项所述的切削工具刀片座(42)，以及
切削刀片(10)，所述切削刀片(10)包括：
轴杆(20)，轴杆(20)有轴杆顶面和轴杆底面(24,26)以及在其间延伸的相对侧面(23,25)；以及
与轴杆(20)整体成形的第一切削部分(22)，第一切削部分(22)以角度α从轴杆一端横向于轴杆(20)伸出；其中：
第一切削部分(22)具有切削部分顶面和切削部分底面(27,28)以及在其间延伸的相对侧面(29,30)；
切削部分顶面(27)和切削部分侧面(29,30)在刀刃(31)处相交，刀刃(31)的至少一部分构成切削刃(32)；
邻接切削刃(32)的切削部分侧面(29,30)构成刀腹面(33)；
邻接切削刃(32)的切削部分顶面(27)构成前刀面(34)；并且
切削部分底面(28)是非平面的；
所述轴杆顶面和轴杆底面（24,26）和所述切削部分底面(28)具有V形轮廓。
7.如权利要求6所述的切削工具(40)，其中切削部分底面(28)具有非对称轮廓。
8.如权利要求6所述的切削工具(40)，其中切削部分底面(28)具有非对称的V形轮廓。
9.如权利要求6所述的切削工具(40)，其中切削部分底面(28)具有外凸或内凹的轮廓。
10.如权利要求6所述的切削工具(40)，其中所述角度α介于80度到134度之间。
11.如权利要求6所述的切削工具(40)，其中第二切削部分(36)与轴杆(20)整体成形并且以所述角度α从轴杆第二端横向于轴杆(20)伸出。
12.如权利要求11所述的切削工具(40)，其中所述角度α介于80度到134度之间。
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