CN1190916A - 用于金属切削的刀具 - Google Patents

Abstract

用于金属切削加工的刀具,包括一个或几个切削刀片座(1),每一个都用于安装可转位切削刀片,每一个切削刀片座包括一个底部支撑面(10)和至少两个侧面,它们大体上相互成直角。每一个所述侧面至少包括两个侧面(12、16),它们位于离底部支撑面(10)不同距离的地方,其中之一为正方形切削刀片的支撑面,而另一个为特殊形状的六角形切削刀片的支撑面。通过这种方式,在一个或同一个刀片座上能够安装一个正方形或一个六角形切削刀片,这样极大地提高了切削的经济效益。

Description

用于金属切削的刀具

本发明涉及一种刀具，其用于权利要求1序言中所述的金属切削加工，更具体地说，本发明涉及一种刀具，其使一个具有不同数目切削刃的可转位切削刀片紧固在一个或同一刀片座上成为可能。

近来，可拆卸、可转位切削刀片常用于各种切削金属加工，例如，车削，铣削，钻孔等。它们通常用涂层的或不涂层的烧结碳化物制成，但也可用一些陶瓷材料。这些不同的可转位切削刀片，根据其切削的经济性和应用，可能具有许多各不相同的基本几何形状。例如，它们可以是，三角形，菱形，正方形，矩形，圆形，六角形和八角形。此外，根据切削刃在其两面上或仅在一面上，它们可以是双面的或单面的。

各种可能的不同刀片形状的共同之处是，刀架上需要刀片座，其适合于刀片的形状。因此，正方形刀片通常需要刀片座具有两个相互垂直的支承或承受面，圆形刀片需要圆形支撑面，或至少部分具有这样的表面，具有规则六边形状的刀片需要两个相互呈120度角的支撑面(或两个有一定距离的相互成60度角的面)，等。这意味着，刀片形状的变化需要改变刀架。这样耗费时间，并且最主要的是费用高。

例如，六角形刀片与正方形刀片相比，其优点当然是六角形具有较多的切削刃，对于单面刀片来说是这样，两面刀片则更多。当然，这涉及最好的切削效益，因为，使用单面刀片，在理论上要延长50％的工作时间。然而，六边形刀片的缺点是例如它们不能达到象正方形刀片那样的切削深度(对于具有从中点到工作切削角有同样的延伸距离的刀片而言)，并且它们不能进行90度的铣削或车削。因此，有时希望或需要替换例如正方形切削刀片，因此，上面所提到的刀架也不得不替换。

例如，US-A-4,966,500中披露了用于不同基本形状比如正方形，六角形和八角形切削刀片的刀架。正方形和八角形刀片可以固定在同样的刀片座上是容易理解的，因为它们两个都具有相互垂直的切削刃。然而，六角形刀片需要自己的刀架，这可以在引述中看到。

因此，本发明的第一个目的是，通过优化一个或同一刀架上切削刃的数目，以提高切削经济性。

本发明的第二个目的是，提供一种正方形或六角形刀片都可以安装的刀片座。

本发明的另一个目的是，提供一种六角形刀片，其可以安装在用于正方形刀片的刀片座上。

这些和其他目的，通过按照权利要求1和5限定的特征分别加工一个切削刀片座和一个切削刀片，用一个使技术人员意想不到的方法得以实现。

为了描述而不是限制的目的，下面结合附图，对本发明的一些优选实施例作进一步的描述。以下进行简短说明：

图1为根据本发明的刀片座的立体分解图。

图2为根据本发明作了一些改进的刀片座的立体分解图。

图3为与图1相同的刀片座，但以六角形刀片取代了正方形刀片。

图4为与图3相对应的刀片和刀片座，但没有垫片。

图5为根据本发明的六角形刀片的底面的立体视图。

图6为与图2相同的刀片座，但以六角形刀片取代了正方形刀片。

图7为与图6相对应的刀片和刀片座，但没有垫片。

图8为根据本发明的另一个六角形刀片实施例的底面的立体视图。

图9为具有根据本发明图1的切削刀片座的铣削刀具本体，其安装了一个正方形和一个六角形刀片。

图10为具有根据本发明图2的刀片座的铣削刀具本体，安装了一个正方形和一个六角形刀片。

在图1中，根据本发明的切削刀片座通常用标号1表示。正如在图9中看到的一样，该刀片座安装在铣削刀具本体2上，但是理论上，它也可以安装在例如镗杆或钻头上。一般说来，切削刀片座包括底部支撑面10和两个基本相互垂直的侧面40和41。在该刀片座上安装了一个可转位切削刀片3，按照图1其为正方形基本形状。为了保护铣削刀具本体免遭一些可能的刀片断裂，刀片3通常安装在垫片4上，它通常也是用烧结碳化物制成。垫片4通过一个具有内螺纹和外螺纹垫片螺杆5紧固在刀片座1上，该垫片螺杆通过安装在六角形孔7上的六角形扳手被紧固在刀片座的螺孔6上。因此，垫片的底面将靠在刀片座的底部支撑面10上。此外，垫片靠在侧面支撑面14上；另一方面，该垫片碰不到刀片座的其它较低的侧面，在此指的是圆形表面13。根据例举的优选实施例，表面14包括一个平面和扇形截面孔的表面13。垫片的中心孔有一个支撑肩8，垫片螺杆5头部的下表面抵靠在上面。锁紧螺杆9拧在垫片螺杆5的中心螺孔内，并由此锁紧刀片3，刀片的底面压在垫片的上表面上。锁紧螺杆9的头部有一个用于紧固的槽，例如所说的花形槽37(torx recess)。当可转位切削刀片3紧固在刀片座1上时，它分别靠在轴向支撑或接触面11和径向支撑或接触面12A和12B上，后两者在同一平面上。它们与底部表面10的夹角基本上与刀片的侧面或背面52与刀片的底部表面的夹角相同。因此，所述接触面与底部支撑面的法线的夹角在3-30度之间。在向内的不工作的切削刃和接触面11，12上面的表面之间是一个间隙，以使该切削刃不被损伤。达两个间隙42和43可在图9中看到。

图3中表示了与图1同样的刀片座，只是用六角形刀片15替代了正方形刀片3。因此，其它东西包括机械元件都是相同的。当该刀片紧固在刀片座上后，一方面，它与图1中的正方形刀片一样靠在轴向接触面11上，另一方面它靠在位于同一平面的支撑面或接触面16A和16B上。该平面与接触面12A和12B的平面为平行平面，只是它离中心孔6的轴线比后者更远一些。一方面在表面12A和12B之间，另一方面在表面16A和16B之间有一个过渡肩39。表面12A，12B和表面16A、16B分别被一个大体直的铣槽17分开。该槽本身并不需要与表面16交叉，但它仍然较好地提供了一个静态的轮廓分明的两点径向接触。

为了使规则六角形切削刀片固定在刀片座上，必须使其形状符合图5所示的特征。刀片的底面为十二角形，并且其必须规则，但是它最好分别被交替较短和较长的边缘19A和19B限定。

按照图5的优选实施例，在底部表面18和顶部表面或切削面之间延伸的刀片的侧面15，应按下面进一步描述的方式成形。从每一部分边缘19A开始有一个表面部分20，该表面部分开始为递减部分23，该递减部分大体上为梯形或等腰半截三角形，到较窄的腰部21，然后沿切削表面方向又逐渐变宽，由此形成接触面22，用于靠在接触面16A，16B上。接触面22和刀片顶面之间的交线形成主切削刃30。应当指出的是，为了使所述切削刃在刀片座上向内转位后不受损害，接触面22的与主切削刃30相邻的部分不宜与支撑面16接触。因此，正如可以在图9中可以看到的一样，六刃刀片15，从刀片座的上部边界线凸出(即，支撑面16的上部边界线)。相应地，表面20在腰部21有点凸，这可以在图4的最左端看到。因此，主切削刃30，在凸起部分被强化，以便承受较大的切削力。如果认为没必要这样，腰部的裂点可以删除，这样整个“刮勺”形的表面20在同一平面内。对于较小的切削力来说，即使颠倒腰部也是可行的，即，腰部21可形成凹形，相应于下面描述的弧形25。

在表面部分20之间，为切削刀片的中间表面部分24，其具有六角形的基本形状，大体上沿两个对角连线被弯曲。这种弯曲形成了中凹弧形表面25。中间表面部分24与部分边缘19B相邻的都分形成接触面26，用于支撑在轴向支撑面11。然而，整个接触面26并不是为了靠在支撑面11上。更具体地说，与边缘19B相邻的表面26的部分，不与支撑面结合，而是位于弧形面25附近的部分与之结合。从刀片中心突出的过渡面27形成一个自由面，它的宽度从弧形面沿刀片的切削面方向逐渐减小。在过渡面与切削面之间有一个平行区28，它的第二区域切削刃29，通过一个实际上众所周知的方式在工件上产生一个平滑的表面。在附属接触面22和平行区域28之间的过渡区域，通常有一个过渡面31，其或者是平面或者是弧形面。此外，面31向底面的法线的倾斜比接触面22多一些，通过这种方法，使平行区域的切削刃后面有一个充足的间隙(轴向)。

本发明的一个有特点的，组合的双重作用，一方面通过刀片座上的一个支撑面上的槽或铣槽17的存在，另一方面通过六角形切削刀刃15上的“刮勺”表面部分20的存在，得以实现。通过使腰部的形状在前者足够宽，在后者足够窄，所述腰部能够在槽17固定及自由出来，并被埋装在支撑面部分12A、12B之间。这样，就实现了本发明的特点，即，不同水平面的支撑面可以用于不同形状的刀片。

在轴向支撑面11的上方，有细长的中间表面36，其离底部支撑面10的高度与支撑面16A，16B大体相同。该中间表面只是一个自由表面，与安装的刀片没有任何接触。

在图1和图3(及图2和图6)的实施例中，包含垫圈4。然而，这并不是本发明的基本特征，本发明还包括没有垫圈的结构。图4所示为一这种结构。该图与图1和图3的唯一区别是，底部支撑面10根据垫片的厚度突出不同的高度。这样的优点是，由于在承载刀片的突出部32的材料厚度变厚，因此强度增大。

正如最好可以在图1中看到的一样，一个或几个支撑面11、12和16，可以分别带有空闲表面33、34和35。这样是为了使侧刃在刀片座上不受防碍，从而，从长远来看不损坏刀片座。

图9所示为一个带六个刀片座的铣削刀具本体，它的形状与图1和图3的实施例相对应。在该图中安装了两种刀片，其中一种为正方形基本形状的可转位切削刀片，另一种为六角形基本形状的可转位切削刀片。然而，这并不是用于实际机加工步骤的组合，只可以仅仅看作对本发明的基本概念的描述。

根据所示的实施例，通常用于这两种类型刀片的支撑面11为轴向支撑面。然而，可以很容易实现侧面位置的转换，由此，支撑面11可以变成径向支撑面，而支撑面12和16变成轴向支撑面。

图2及其附属图6、7、8和10显示了本发明的一个实施例，其相对图1有一些改进。在相应的图1，3，4，5和9中，相同的部分用相同的参考标号表示。图9和图10的一个区别是，在图10中只有一个切削刃保护间隙(间隙42)存在，其位于刀片的一个向内的不工作切削刃和表面在接触面12上面的表面之间。

图6描述了与图2同样的刀片座，只是用六角形刀切削刀片15替代了正方形刀片3。因此，其它部分包括机械元件都是相同的。当该切削刀片紧固在刀片座上后，一方面，它靠在轴向接触面43上，另一方面它靠在支撑或接触面16上。表面16的平面与接触面12A和12B的平面大体平行，只是它离中心孔6的轴线比后者更远一些。平面16与底部表面10的法线的夹角，比刀片上相应的接触面22的夹角小一些，这样，在理论上允许切削刀片与接触面16的上部边界线之间有一个线性支撑。所述边界线的位置取决于铣出的自由面49。

为了使具有规则六角形的刀片固定在该刀片座上，须使其形状具有图5或图8的特征。上面已描述了按照图5的切削刀片。然而。对于按照图2做了一些改进的刀片座，刀片应该用不同的方式放置，如下所述。

结合图2，表面22一方面靠在接触面16(或其上部边界线)上，另一方面靠在接触面43上，它们之间大体上呈120度夹角。如上所述，位于临近主切削刃30的接触面22部分，不与接触面16接触，以便在所述切削刃向内转到刀片座内后不损坏所述切削刃。由于同样的原因，在接触面43上面最好有一个自由面44。然而，参看图7，不需要表面44。

按照图1，邻近部分边缘19B的中间部分24的部分包括一个接触面26，它用于靠在与正方形切削刃相同的同一轴向支撑面上。显然，由于刀片应当经常被磨，带来不便，因为接触面通常不得不被磨。按照图2，只有周向切削刃邻近的表面22作为支撑面，这样使得刀片非常容易研磨。

按照图8的切削刀片，其底面具有大体规则的圆角六角形形状，描述如下。

按照图8，刮勺形表面20被接触面22’，和向内与刀片的中心呈一夹角的过渡表面或自由表面50，以及在表面50和刀片的底部表面之间延伸的自由表面23’取代。底部表面18’的形状为带圆角的规则六角形。在两个相邻的自由表面23’之间，为圆弧形表面51，它取代了图5中的中间部分24。平行区域28’和过渡区域31’分别与图5中的28和31部分对应。按照该实施例，过渡表面50向刀片的中心大角度弯曲，以便使其和自由表面23’不与刀片座上相对的表面接触，首先分别是表面12与14，以及11、15与46。本实施例还试图有这样一个特征，刀片的所有所述侧接触面都位于顶部，沿着切削刃，这样使得切削刀片容易磨削。

在用于正方形刀片的支撑面11和圆形面13之间，为自由表面45。在支撑面11的对侧，设有一过渡表面46，它是与底部支撑面10大体平行的表面。在其与用于六角形刀片的支撑面43之间为另一过渡面47，它相对于两个表面43和46均形成一个钝角。靠近表面43，44，并且在与它们距离底部支撑面10同样距离地方，有一自由表面48。很容易理解，按照图8的六角形刀片和刀片座相互成形成这样的形状，使刀片离开支撑面43下面的所有表面，即表面13、45、11、46和47，当然也离开横向安置的表面48。

此外，按照所示的优选实施例，可转位切削刀片设置了一个中心通孔38用于通过一个锁紧螺栓进行紧固。然而，这与支撑面在刀片座上的精巧位置无关，所以其它夹紧装置也是可行的，比如中心销或杠杆销，并且包括在刀片上不需要中心孔的结构，例如楔形或压紧夹具。

Claims (16)

1.用于金属切削加工的刀具，包括一个或几个切削刀片座(1)，其用于安装可转位切削刀片，每一个刀片座包括一个底部支撑面(10)和至少两个侧面，它们大体上相互成直角，并且它们两个包括支撑面(11、12、16)，用于支撑安装在刀片座上的刀片，其特征是，一个侧面包括至少两个支撑面(12、16)，它们位于离底部支撑面(10)的平面不同距离的地方，两个支撑面之一(12)作为大体为正方形基本形状的切削刀片(3)的支撑面，所述支撑面的另一个(16)作为大体为六角形基本形状的切削刀片的支撑面。

2.按照权利要求1的刀具，其特征是，另一个侧面具有至少一个支撑面(11)，其作为大体为正方形基本形状的切削刀片及大体为六角形基本形状的切削刀片的支撑面。

3用于金属切削加工的刀具，包括一个或几个切削刀片座(1)，其用于安装可转位切削刀片，每一个刀片座包括一个底部支撑面(10)和至少两个侧面，它们大体上相互成直角，并且它们两个包括支撑面(11、12、16、43)，用于支撑安装在刀片座上的刀片，其特征是，两个侧面(40、41)都包括至少两个侧面(12、16；11、43)，它们位于离底部支撑面(10)的平面不同距离的地方，所述两个支撑面之一(11，12)作为大体为正方形基本形状的切削刀片(3)的支撑面，所述支撑面的另一个(16，43)作为大体为六角形基本形状的切削刀片的支撑面。

4.  按照权利要求1、2或3的刀具，其特征是，至少大体为正方形基本形状的切削刀片的支撑面(12)被一个凹槽或一个铣槽(17)分成两部分支撑面(12A，12B)，它也可以将大体为六角形基本形状的切削刀片的支撑面(16)分成两部分支撑面(16A，16B)。

5.按照权利要求1-4的任一权利要求的刀具，其特征是，侧面之一上的支撑面(12、16)为基本平行的平面，大体六角形基本形状的切削刀片的支撑面(16、16A、16B)比大体正方形基本形状的切削刀片的支撑面(12A、12B)距离底部支撑面的中点的距离稍远一些。

6.用于金属切削加工的、大体为六角形基本形状的可转位切削刀片，包括一个底部表面，一个顶部或切削表面，以及一个在它们之间延伸的侧表面结构，其特征是，侧表面结构至少包括六个第一接触面(22)，每一个接触面位于邻接或靠近附属主切削刃(30)的地方，以及至少六个其它接触面(26)，它们位于邻接或靠近侧表面结构与底部表面的交线处。

7.按照权利要求6的可转位切削刀片，其特征是，至少六个第一接触面(22)中的每一个都包括相应的第一表面部分(20)的一部分，并且每一个第二接触面(26)都包括相应的第二中间表面部分(24)的一部分，每一个中间表面部分(24)位于两个第一表面部分(20)之间。

8.按照权利要求6或7的可转位切削刀片，其特征是，在两个第一接触面(22)和一个中间表面部分(24)之间有一个平行区域

(28)  。

9.用于金属切削加工的、大体为六角形基本形状的可转位切削刀片，包括一个底部表面，一个顶部或切削表面，以及一个在它们之间延伸的侧表面结构，其特征是，侧表面结构包括至少六个接触面(22、22’)，每一个接触面位于邻接或靠近附属主切削刃(30、30’)的地方，以及至少六个其它支撑面(23、23’、26)，它们未被磨削过，并位于邻接或靠近侧表面结构与底部表面的交线处。

10.按照权利要求9的可转位切削刀片，其特征是，在每一个接触面(22’)的下面有一个过渡面(50)，其朝刀片的中心向下向内成一角度，在所述过渡面的下面，有一个延伸到切削刀片的底部表面(18’)的自由表面(23’)。

11.按照权利要求9的可转位切削刀片，其特征是，至少六个接触面(22)中的每一个接触面都包括附属第一表面部分(20)的一部分，并且每一个其它表面(26)包括附属第二中间表面部分(24)的一部分，每一个中间表面部分(24)位于两个第一表面部分(20)之间。

12.按照权利要求9或10的可转位切削刀片，其特征是，底部表面(18’)和侧表面结构之间的交线形成带圆角的大体规则的六角形。

13.按照权利要求9-12中的任一权利要求的可转位切削刀片，其特征是，在两个接触面(22)之间有一个平行区域(28、28’)，

14.按照权利要求6、7、9或11的可转位切削刀片，其特征是，底部表面和侧表面结构之间的交线(19A、19B)形成了一个规则的或不规则的十二角形。

15.按照权利要求6-9、11、13或14中的任一权利要求的可转位切削刀片，其特征是，第一表面部分(20)包括一个腰部(21)，其最好为凸形，而中间表面部分(24)为凹形(25)。

16.按照权利要求9、11或13-15的可转位切削刀片，其特征是，中间表面部分(24)具有大体六角形基本形状，所述凹形(25)在两个所述六角形基本形状的对角之间延伸。

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