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CN1116950C - 切削刀具和切削刀片 - Google Patents

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Abstract

一种铣刀，包含刀柄和至少两个切削刀片。各切削刀片均具有一个大致八角形或六角形的基本外形，每个切削刀片包含至少三对主切削刃。刀片的切削面上有一个台阶用于产生一个裂片排出区。至少有一个切削刀片为修光刀片，修光刀片的切削刃中的主切削刃和修光刃彼此相隔，而每个修光刃均位于两个主切削刃之间。两个径向相对的修光刃之间的修光刀片的第一距离要比两个径向相对的主切削刃之间的修光刀片的第二距离大。

Description

切削刀具和切削刀片
本发明涉及一种修光刀片以及一种铣刀。
在装有由硬质耐磨材料制成的可转位切削刀片的切削刀具上，切削刃容易磨损，有时还会有部分甚至整个切削刃崩裂。如果切削刀片只发生小的裂纹，那么切削刃的崩裂不会有损坏刀体的危险。而如果切削刀片发生大的裂纹，那么刀体受损坏的的可能性就会大大增加。如果切削刀片不是装在刀垫上的话，那么因刀片裂纹而造成刀体受损坏的的可能性还会增大。为了避免这种损坏，通常将切削刀片安装在一个硬质合金刀垫上。一种常见的组合结构为：一个厚度约为5mm的切削刀片和一个厚度为3～5mm的刀垫。这样，切削刀片和刀垫的组合厚度为8～10mm。
在US-A-5 147 158中描述的一种四边形切削刀片上有一个整体式刀垫以提供一个裂纹区。该切削刀片上包含一个前倾顶面、一个底面、和一个连接着上述顶面和底面的刃口留隙面。刃口留隙面上有一个台阶，该台阶位于顶面和底面之间。当刀片被使用时，该台阶处可形成一个应力集中区，这样，在刀片发生断裂时，可以将裂口引导着向台阶处扩展。而位于台阶下面的刀片部分则不受损伤，从而保护了刀体。
在US-A-4,966,500中显示的一个铣刀上装有八角或六角形的切削刀片。每个切削刀片有一个分段式(非线性)主切削刃、一个副切削刃和一个径向内切削刃。径向内切削刃用于在工件钻孔时进行切削。这种现有的刀片上没有裂纹区，因此不能阻止刀片的断裂传到刀座或刀垫上。此外，这种现有的刀片不能加工出很高精度的表面质量。
因此，本发明的一个目的是提供一种修光刀片和一种铣刀，以克服上面讨论的各缺点。
本发明的另一个目的是提供一种修光刀片和一种铣刀，以获得很高精度的表面质量。
本发明的另一个目的是提供一种较为经济的修光刀片，刀片上带有至少三个修光刃。
本发明的另一个目的是提供一种修光刀片，刀片具有固定的切削深度。
为了达到上述目的，本发明提出了一种优选用于铣削的切削刀片，该切削刀片具有一个大致八角形或六角形的基本外形并包含六个或八个切削刃，这些切削刃是由切削刀片上的一个顶面和一个切削面之间的过渡区域形成的，该顶面是一个前倾面而该切削面是一个留隙面，该切削面与平行于刀片中心轴线的一个平面之间形成一个第一留隙角，其特征在于，其切削刃中的主切削刃和修光刃彼此相隔，每个修光刃均位于两个主切削刃之间，两个径向相对的修光刃之间的第一距离要比两个径向相对的主切削刃之间的第二距离大，并且，第一距离要比第二距离大1％至5％，优选大1.5％左右。
有利的是，切削面上设有一个台阶，该台阶用于产生一个裂片排出区。
在刀片上有一个假想的圆与每个修光刃相切，而每个主切削刃均部分地在圆之内径向延伸。
所述顶面上包含一个环形台面，该环形台面大致位于切削刀片的外围，顶面上还包含一个凹坑，该凹坑是由一个星形边缘从台面向内、向下倾斜至一个底部表面而形成的，凹坑的深度约为0.1mm，台面与切削面的交线形成四对切削刃。
在切削刀片轴向的某个横截面上，从切削刀片的中心轴线至切削刀片的外围表面之间有一定的距离，该距离垂直于中心轴线，台阶的结构使得在台阶下面的这种距离小于在台阶上面的距离，而从切削刀片的底面至台阶的距离是从底面至切削刃的距离的15-60％，该台阶用于为在留隙面的径向内部产生的裂片构成一个排出区。
此外，本发明还提出了一种铣刀，包含一个刀体和至少两个切削刀片，这些切削刀片均具有一个大致八角形或六角形的基本外形，每个切削刀片包含至少三对主切削刃，这些主切削刃是由刀片上的一个顶面一个切削面之间的过渡区域形成的，该顶面是一个前倾面而该切削面是一个留隙面，该切削面在两个相邻切削刃之间的过渡区域处形成，并且与平行于刀片中心轴线的一个平面之间形成一个第一留隙角，其特征在于，至少有一个切削刀片为修光刀片，修光刀片的切削刃中的主切削刃和修光刃彼此相隔，每个修光刃均位于两个主切削刃之间，两个径向相对的修光刃之间的修光刀片的第一距离要比两个径向相对的主切削刃之间的修光刀片的第二距离大，并且，第一距离要比第二距离大1％至5％，优选大1.5％左右。
下面将通过参考附图而对本发明的最佳实施例进行详细解释，以使本发明的目的和优点更加清楚地显示出来，附图包括：
图1A是一个限据本发明的铣刀的最佳实施例的侧视图。
图1B中依次简要显示了两个八角形切削刀片。
图2A是图1A中的铣刀上的一个切削刀片的俯视图。
图2B是沿图2A中的II-II线剖开的截面图。
图2C是一个刀片的侧视图。
图2D是图2B中的刀片下方角部放大了的视图。
图3A是一个根据本发明的修光刀片的侧视图。
图3B是沿图3A中III-III线剖开的截面图。
图3C是该修光刀片的侧视图。
图3D是该修光刀片的仰视图。
图1A中显示的根据本发明的铣刀30包含一个刀体31以及若干切削刀片10和50。刀体31是一个铣刀刀体，其上带有若干个刀片槽32以容纳切削刀片。每个刀片槽上包含一个大致为平面的基面40和两个台肩(只有一个台肩42可见)。二台肩基本上相互垂直。每个台肩上包含一个第一表面，用于顶靠着刀片10或50上一个相应的第一部分13a。有一个螺纹孔邻近刀片槽32，用于接收一个夹紧螺钉33，通过螺丝头的径向外展部分的作用，可以迫使刀片贴紧二台肩和基面。当刀片需要转位时，可将螺钉33松开一些直至可以用手将切削刀片沿径向外拉，然后再将刀片逆时针旋转45°，从而使未用过的副切削刃16E到达切削位置。之后，将刀片推回，再将螺钉拧紧。切削刃16D优选处于被动状态，在铣削时不参加切削。为了获得很高精度的表面质量，在铣刀30中应至少装有一个根据本发明的修光刀片50。修光刀片50可以装入上述的任何一个刀片10的刀片槽32中。刀片10和50在刀体中的定位角(主偏角)Q约为43°，从而使刀片10的副切削刃16E获得一个2°左右的留隙角(副偏角)，而修光刀片50的修光刃50B的留隙角约为0°。图1B中分别是两个八角形切削刀片10和50的简图，即两个刀片在铣刀的相同外围位置上的外轮廓图。
图2A至2D中所示的切削刀片10具有一个大致上为八角形的基本外形并包含一个顶面11、一个底面12、和一个连接着上述顶面11和底面12的切削面13。切削刀片10具有正向几何形状，即切削面的上面部分13a形成一个留隙面并且与顶面11之间的夹角为锐角，而顶面11是一个前倾面。顶面11上包含一个扰屑面，扰屑面位于刀片10的外围。此外，顶面11上还包含一个断屑面15，断屑面15从扰屑面开始向内下斜。扰屑面构成顶面11的最外围部分。扰屑面与切削面13间的交线构成总切削刃16，总切削刃16由八个切削刃16A-16H组成。断屑面15是内凹的曲面并从扰屑面开始向内伸展。在断屑面15上成形有一组凸台或优选为凹槽25，这些凸台或凹槽25沿着过渡刃26的方向相互间隔。从俯视图中看，凹槽25优选与过渡刃相交并从过渡刃开始沿着与相连切削刃16不垂直的方向向内伸展。这样，从俯视图中看，每个凹槽与相连留隙面13的法向之间的夹角为15°至45°。这种结构的作用是，可以使切屑向刀片传递的热量最小化。
每对相邻切削刃16之间的相交处分别形成一个切削角部34，每个切削角部的内角是一个钝角，约为135°。从仰视图中看，每个切削刃基本上平行于刀垫22上相邻的第二部分13b。从侧视图中看，每个切削刃均为内凹的曲线，这样，切削刃的中部到底面12的距离比端部到底面12的距离近。在各断屑面15的每个相交处分别有一个脊部28，以加强每个切削角部34并使切削角部34处切下的材料形成切屑。
切削面13共包含八段。切削面13的每段的上面部分13a与平行于刀片中心轴线20的平面P之间形成一个留隙角α(见图2B)。留隙角α至少为20°，优选至少25°。两个径向相对的主切削刃，例如16C与16G之间的距离以L1表示。所有两个径向相对的主切削刃之间的距离L1均相等。
八个平面形的切削面13呈楔形指向底面12并大致相交于底面12下方的一点上，该点位于切削刀片10的中心轴线20上。
切削面13的每段上均带有一个向内、向下伸展的台肩以形成一个台阶18。每段的上面部分即第一部分13a位于台阶18上方并具有正向几何形状以产生所需的留隙角。每段的下面部分即第二部分13b则形成刀垫22的外围边缘，刀垫22与刀片的上面部分构成一个整体。刀垫22则形成刀片的底面12。每段的第二部分13b具有负向几何形状，即第二部分13b垂直于底面12，因此没有留隙角。每个第二部分13b在径向位于相连第一部分假想的延伸面之内。这样，在留隙面磨削时不会磨到第二部分，因此可节约能源。此外，台阶18在径向应足够大，以有利于控制加工时产生的任何裂纹。因此，台阶18上带有一个锐利的内角19，从而为可能产生的切削刃裂片构成一个排出区，以控制断裂并包含切削刀片的下面部分不受损伤。所谓“锐利”，此处是指内角处的圆角半径在0至0.3mm之间，优选0.2mm左右。这样，第二部分即下面部分13b可以保护刀体。
下面请参考图2B和2D。高度h1为刀片高度h的15-60％，优选25％左右。由于刀座即刀垫是整体式刀片的一个部分，而h1是刀垫的高度，因此这个条件是可能的。为了使刀片10获得好的功能，高度h1不能占据高度h的太大部分，否则的话切削刃的强度会太低。强度太低时，即使受到小的负载，切削刃也会断裂。在底面12所在平面上的从台阶18至第二部分13b的最小径向距离d取决于留隙角。沿图2A中的II-II线剖开的截面上的距离d在0.01-1.0mm之间，优选0.1mm左右。
第二部分13b平行于中心轴线20。台阶18与垂直于中心轴线20的直线之间夹角为δ。夹角δ在0°至30°之间，优选20°左右。
八个第二部分13b成形于刀垫22周围。每两个相邻的第二部分13b分别相交于一个角部23，角部23的内角为钝角，约135°。每个角部均沿着径向相对于其它的第二部分13b凸出。下面部分的外围轮廓形成一个轨迹，该轨迹到刀片的中心轴线20的径向距离交替增大和减小。
下面请参考图3A至3D，根据本发明的一个修光刀片50的基本形状与上述的刀片10相同，且相同的部位以相同的代号表示。在图3A至3D中显示的修光刀片50有一个大致上为八角形的基本外形并包含一个顶面11、一个底面12、和一个连接着上述顶面11和底面12的切削面13。切削刀片50具有正向几何形状，即切削面的上面部分13a形成一个留隙面并与顶面11之间的夹角为锐角，而顶面11是一个前倾面。顶面11上包含一个环形台面51，该环形台面位于刀片50的外围(见图3A)。此外，顶面11上还包含一个凹坑52，凹坑52是由一个星形边缘53从台面51向内、向下倾斜至一个底部表面54而形成的。边缘53构成一个大致上为正弦曲线形的轨迹。该边缘可以保护刀片，即当夹紧装置与底部表面54间的摩擦力被刀片的离心力超过时，刀片不被向外甩出。凹坑52的深度Z约为0.1mm。底部表面54上带有四个标记或箭头59以便于区分修光刃55B-58B。台面51与切削面13的交线形成四对切削刃55-58，每对切削刃包含一个主切削刃55A-58A和一个修光刃55B-58B，各主切削刃55A-58A和修光刃55B-58B彼此相隔，每个修光刃均位于两个主切削刃之间。两个径向相对的修光刃(例如56B与58B)之间的第一距离L2要大于两个径向相对的主切削刃(例如55A与57A)之间的第二距离L3。第一距离L2要比第二距离L3大1％至5％，优选大1.5％左右。第一距离L2要比刀片10的距离L1大0.1％至1％，优选大0.5％左右。从侧视图中看，各修光刃55B-58B基本上为直线并位于一个共同的平面K中(见图3C)，但从俯视图中看优选为具有一定曲率的曲线，该曲线的半径约为600mm。在刀片50上有一个假想的圆C与每个修光刃相切，而每个主切削刃上的一部分则位于圆C内并与圆C的径向距离为X，如图3A所示。与上面部分13a相连的定位段13c的留隙角要大于上面部分13a的留隙角。
刀片50安装在刀体上的方式与刀片10相同。然而，只有两个修光刃，例如56B与57B上相连的被动定位段13c同时顶靠在刀体31的台肩上。所谓“被动”，此处是指该定位段以及相连的切削刃不处于切削位置上。在图1B所示的位置上，修光刀片50的主切削刃55A与刀片10的主切削刃16F平齐，即它们位于同一个假想的截锥上。由于距离L2较长，因此修光刀片的主动修光刃55B沿铣刀轴向伸出的距离要大于刀片10，这样，切削刃55B将在工件上产生加工表面(未画出)。此外，由于修光刀片的距离L3小于刀片10的距离L1，因此切削刃55A与16F可以位于同一个假想的截锥上。
凹坑52可与螺丝头33共同作用以固定刀片50，从而防止在使用中刀片50因离心力的作用而沿径向外滑。
通过采用根据本发明的修光刀片和铣刀，可以获得很高精度的表面质量。此外，一个经济的修光刀片上带有至少三个修光刃。另外，由于修光刀片具有固定的切削深度，因此可以容易地安装在刀体中。又由于刀片上带有整体式刀垫，刀垫形成了一个锐利的内角，从而可以防止可能出现的裂纹传送到刀体上。本发明的每个刀片上共有八个切削刃和修光刃，再加上刀体保护措施，从而为用户提供了低费用的解决方法。此外，根据本发明的刀具可以容易地切削工件，这一点对于，例如，要有薄法兰边留在工件上的铝质工件来说尤其重要。
虽然上面是通过一个最佳实施例对本发明作了解释，但对于本领域的技术人员来说，可以理解的是，在不脱离附属的权利要求书中所确定的本发明的范围的前提下，可以作出增加、删减、修改、替换。例如刀片10、50的基本外形可以改为六角形，这样刀片10上将有六个切削刃而修光刀片50上将有三个修光刃。此外，在本发明的最佳实施例中，切削刀片10、50均为实心结构，但也可以开一个通孔以容纳夹紧螺钉，从而将切削刀片紧固在刀体上。

Claims (10)

1.一种优选用于铣削的切削刀片(50)，该切削刀片(50)具有一个大致八角形或六角形的基本外形并包含六个或八个切削刃(16)，这些切削刃(16)是由切削刀片(50)上的一个顶面(11)和一个切削面(13)之间的过渡区域形成的，该顶面(11)是一个前倾面而该切削面(13)是一个留隙面，该切削面(13)与平行于刀片中心轴线(20)的一个平面(P)之间形成一个第一留隙角(α)，
其特征在于，其切削刃中的主切削刃(55A-58A)和修光刃(55B-58B)彼此相隔，每个修光刃均位于两个主切削刃之间，两个径向相对的修光刃(55B-58B)之间的第一距离(L2)要比两个径向相对的主切削刃(55A-58A)之间的第二距离(L3)大，并且，第一距离(L2)要比第二距离(L3)大1％至5％，优选大1.5％左右。
2.根据权利要求1的切削刀片，其特征在于，其切削面(13)上有一个台阶(18)，该台阶(18)用于产生一个裂片排出区。
3.根据权利要求1或2的切削刀片，其特征在于，在刀片(50)上有一个假想的圆(C)与每个修光刃(55B-58B)相切，而每个主切削刃(55A-58A)均部分地在圆(C)之内径向延伸。
4.根据权利要求1的切削刀片，其特征在于，其顶面(11)上包含一个环形台面(51)，该环形台面(51)大致位于切削刀片(50)的外围，顶面(11)上还包含一个凹坑(52)，该凹坑(52)是由一个星形边缘(53)从台面(51)向内、向下倾斜至一个底部表面(54)而形成的，凹坑(52)的深度(Z)约为0.1mm，台面(51)与切削面(13)的交线形成四对切削刃(55A，55B-58A，58B)。
5.根据权利要求2的切削刀片，其特征在于，在切削刀片轴向的某个横截面上，从切削刀片(50)的中心轴线(20)至切削刀片(50)的外围表面之间有一定的距离，该距离垂直于中心轴线(20)，台阶(18)的结构使得在台阶(18)下面的这种距离小于在台阶(18)上面的距离，而从切削刀片(50)的底面(12)至台阶(18)的距离(h1)是从底面(12)至切削刃(16)的距离(h)的15-60％，该台阶用于为在留隙面的径向内部产生的裂片构成一个排出区。
6.一种铣刀，包含一个刀体和至少两个切削刀片，这些切削刀片(10，50)均具有一个大致八角形或六角形的基本外形，每个切削刀片包含至少三对主切削刃(16，55A-58A)，这些主切削刃是由刀片(10，50)上的一个顶面(11)和一个切削面(13)之间的过渡区域形成的，该顶面(11)是一个前倾面而该切削面(13)是一个留隙面，该切削面(13)在两个相邻切削刃(16)之间的过渡区域处形成，并且与平行于刀片中心轴线(20)的一个平面(P)之间形成一个第一留隙角(α)，
其特征在于，至少有一个切削刀片为修光刀片(50)，修光刀片的切削刃中的主切削刃(55A-58A)和修光刃(55B-58B)彼此相隔，每个修光刃均位于两个主切削刃之间，两个径向相对的修光刃(55B-58B)之间的修光刀片的第一距离(L2)要比两个径向相对的主切削刃(55A-58A)之间的修光刀片的第二距离(L3)大，并且，第一距离(L2)要比第二距离(L3)大1％至5％，优选大1.5％左右。
7.根据权利要求6的铣刀，其特征在于，其切削面(13)上有一个台阶(18)，该台阶(18)用于产生一个裂片排出区。
8.根据权利要求6或7的铣刀，其特征在于，在修光刀片(50)上有一个假想的圆(C)与每个修光刃(55B-58B)相切，而修光刀片的每个主切削刃(55A-58A)均部分地在圆(C)之内径向延伸。
9.根据权利要求6的铣刀，其特征在于，其修光刀片(50)的顶面(11)上包含一个环形台面(51)，该环形台面(51)大致位于修光刀片(50)的外围，顶面(11)上还包含一个凹坑(52)，该凹坑(52)是由一个星形边缘(53)从台面(51)向内、向下倾斜至一个底部表面(54)而形成的，凹坑(52)的深度(Z)约为0.1mm，台面(51)与切削面(13)的交线形成四对切削刃(55A，55B-58A，58B)。
10.根据权利要求7的铣刀，其特征在于，在修光刀片轴向的某个横截面上，从修光刀片(50)的中心轴线(20)至修光刀片(50)的外围表面之间有一定的距离，该距离的度量垂直于中心轴线(20)，台阶(18)的结构使得在台阶(18)下面的这种距离小于在台阶(18)上面的距离，而从修光刀片(50)的底面(12)至台阶(18)的距离(h1)是从底面(12)至切削刃(16)的距离(h)的15-60％，该台阶用于为在留隙面的径向内部产生的裂片构成一个排出区。
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