专利名称：用于铣刀的切削刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于铣刀中的一类切削刀片。更具体地，本发明涉及
具有方形覆盖区且能够在工件中形成90。切口的切削刀片。
背景技术：
存在需要在工件中切出90。台肩的许多金属切削应用。为了获得 90°台肩，安装于刀具中的切削刀片优选地结合刮擦部(有时被称为 "副"切削刃)利用工作的主切削刃，工作的主切削刃通过角而连4^至 刮擦部。这种切削刀片需要关于刀具的以下间隙主切削刃后角(relief angle)、刮擦部后角，以及在工件处任何非工作的切削刃之间的离隙。
美国专利No. 6,336,776公开了用于在工件中加工方形(或90°)角 的可完全转位的负几何结构多边形刀片。所公开的刀片使用工作的主 切削刃和刮搭^部，该工作的主切削刃自刀片的相关联的主要多边形表 面沿第 一方向从多边形的各个角向下延伸，刮擦部基本处于相关联的 主表面的平面上且沿第二方向自刀片角部延伸。刮擦部不是直接连接 至刀片角部，而是通过过渡切削刃而与刀片角部间隔开。
主切削刃的几何结构使刀片能够以负的轴向前角装到铣刀上，从 而使得主切削刃基本平行于切削刀具的旋转轴线。处于主表面上的刮 擦部不具有与其相关联的正的倾斜面。因此，当刀片安装成以便为主 切削刃提供负的轴向斜度和负的径向斜度时，在刮擦部和工件之间形 成锐角，从而产生双重的负的切削几何结构，这可能会不利地影响表 面光洁度。
而且，当刀片定位在刀具上时，主切削刃平行于旋转轴线，即轴 向角为零。这会在切削上施加高负载，因为整个切削刃突然经历材料，且切削刃不是逐渐地进入材料中的。 发明概述
在本发明的一个方面中，涉及双端式可转位切削刀片，其包括 面向相反方向的第 一基本方形的端面和第二基本方形的端面，各个端 面具有相关联的邻接面和四个相关联的刀片角部；连接第一端面和第
二端面以形成总共八个边缘的四个侧面，各个边缘包括主切削刃、刮 擦部和使主切削刃连接至刮擦部的过渡边缘，至少主切削刃和刮擦部
占据共同的平面；位于第一端面和第二端面中间且穿过四个侧面的中 间平面M，其中各个刀片角部具有与其相关联的自所述各个刀片 角部沿向下的方向朝中间平面M延伸的主切削刃；以及自所述各个刀 片角部沿向上的方向远离中间平面M延伸的刮擦部，所述刮擦部升高 到相关联的邻接面的上方。
主切削刃的靠近刀片角部的前端部分可升高到相关联的邻接面 的上方。
在切削刀片的侧-f见图中，主切削刃可自笫 一刀片角部朝中间平面 M倾斜，且与中间平面M形成角a,而刮4察部可自第二刀片角部远离 中间平面M倾斜，且与中间平面M形成角(3 , oc/P 。通常角a > P 。 在一个实施例中，角a介于6°和12°之间，且角|3介于0°和6° 之间。
各个端面可包括完全包围邻接面的周边凹槽，该周边凹槽具有自 最接近的边缘向下倾斜的外部部分，以及朝向邻接面升高的内部部 分。
邻接面可包括多个凸起的邻接垫。至少主切削刃的前端部分和刮 擦部可升高到凸起的邻接垫的上方。凸起的邻接垫在中间平面M上方 高度H1处，刮擦部的高点在凸起的邻接垫上方高度H2处；且H2/H1 的比率可介于0.25-0.5之间。
在切削刀片的侧视图中，主切削刃可自其相关联的刀片角部且沿其相关联的侧面延伸得足够远，以提供Ll的切削深度，该切削深度
介于主切削刃的相关联的侧面的长度L的0.5-0.7倍之间；并且刮擦部 可自其相关联的刀片角部且沿其相关联的侧面延伸L2的距离，该距 离介于刮擦部的相关联的侧面的长度L的0.1-0.2倍之间。
切削刀片可进一步包括经过第 一端面和第二端面之间且通过中 间平面的通孔。
通孔的侧壁设有多组接触面，第一组接触面与笫一平面相交，且 第二组接触面与同第一平面间隔开的第二平面相交，第一平面和第二 平面两者均平行于中间平面，且位于中间平面的相对侧上。
第 一组接触面和第二组接触面相对于彼此而构造成使得相对于 通孔轴线以非零度角插入的夹持螺钉邻接来自各组的至少一个接触 面。
在另一个方面中，本发明涉及一种铣刀，该铣刀具有旋转轴线R
口的至少一个刀片槽口的刀具主体，以上所述的这类双端式可转位切 削刀片安装于该至少一个刀片槽口中。
当安装于铣刀中时，切削刀片可具有用于提供轴向间隙的总的负 的轴向后角，以及用于提供径向间隙的总的负的径向后角。
当安装于铣刀中时，切削刀片的工作的主切削刃可具有正的轴向 角，而工作的刮擦部可具有负的径向角。
在该铣刀中，刀片槽口可具有槽口基座，该槽口基座沿轴向方向 朝正面向下倾斜，且沿径向方向朝周边表面向下倾斜。
刀片槽口可包括间隔开的第 一径向邻接面和第二径向邻接面以
及轴向邻接面，它们一起提供与切削刀片的相邻的非工作侧的三点式 接触。
刀片槽口可具有设有夹持孔的槽口基座，该夹持孔相对于槽口基 座的法线倾斜预定的非零度角；并且穿过切削刀片的通孔且占据夹持 孔的夹持螺钉至少部分地沿刀片槽口的远角的方向施加夹持力。在该铣刀中，切削刀片优选地安装于至少一个刀片槽口中，从而 使得工作的主切削刃和工作的刮擦部设置成以便在工件中切出准确
的90°台肩，同时仍然为与工作的刮擦部处于相同的平面上的非工作 的主切削刃提供间隙。
附图简述
为了更好地理解本发明，以及显示可如何在实践中执行本发明， 现在将参照附图，其中
图1显示了根据本发明的一个实施例的切削刀片的透视图。
图2显示了图1的切削刀片的侧视图。
图3显示了图1的切削刀片的端视图。
图4显示了沿图3中的线IV-IV获^f寻的切削刀片剖面图。
图5显示了沿图3中的线V-V获得的切削刀片剖面图。
图6显示了沿图3中的线VI-VI获得的切削刀片剖面图。
图7显示了具有安装于其中的图1的切削刀片的切削刀具的透视图。
图8显示了图7的切削刀具中所安装的刀片的放大透视图。
图9显示了图7的切削刀具的分解图。
图IO显示了图7的切削刀具的侧视图。
图11显示了图7的切削刀具的正^L图。
图12显示了安装于图7的切削刀具中的切削刀片的端^L图。
图13显示了沿图12中的线xin-xm获得的剖面图。
优选实施例的详细描述
前面提到的美国专利No. 6,336,776的内容通过引用而以理解本 发明所必需的程度结合进来。
图l-5显示了根据本发明的切削刀片100的一个实施例。切削刀 片100优选通过压挤和烧结、注射^^制或其它已知的方式由碳化物或
9其它材料形成。
切削刀片100是双端式(即可翻转的)的，其中各端部是可四向转
位的，从而提供了总共八个切削位置。该刀片的第一端面102和第二 端面104面向相反方向，且在端视图(见图3)中基本上是方形的。各个 端面在其中心区域中设有相关联的邻接面108，且设有四个相关联的 刀片角部106。如在图2和4中所看到的，在切削刀片的侧视图中， 刀片角部106不形成高点。
切削刀片IOO具有四个侧面112A、 112B、 112C、 112D,它们中 相邻的侧面对在角表面114处连接。四个侧面112A, 112B, 112C, 112D 使第一端面102与第二端面104连接。边缘110形成于各个侧面与各 个端面的相交处，从而为刀片提供总共八个这样的边缘110。边缘110 设有用于强度的窄的区段(land)148。各个边缘110包括主切削刃120、 刮擦部122和使主切削刃120连接至刮擦部122的过渡边缘124。过 渡边缘124可包括邻近主切削刃120的第一弯曲部分126和邻近刮擦 部122的第二弯曲部分128。如在图3中最佳地看到的，在切削刀片 的端视图中，主切削刃120和刮擦部122占据共用的平面。
如在图2中看到的，切削刀片具有位于第一端面102和笫二端面 104中间且基本垂直地穿过四个侧面的中间平面M。
各个刀片角部106具有相关联的主切削刃120和相关联的刮擦部
122。
相关联的主切削刃120沿其相关联的侧面112,自刀片角部106 在向下的方向上朝向中间平面M延伸。主切削刃120的最接近刀片角 部106'的前端部分121在相关联的端面102的邻接面108的上方(见图 2)。在一个实施例中，主切削刃120自其相关联的刀片角部106'沿着 其相关联的侧面112延伸得足够远，以提供L1的切削深度，该切削
同时，刮擦部刃122自其相关联的刀片角部106"沿着其相关联的侧面 延伸L2的距离，该距离介于刮擦部刃122的相关联的侧面112的长度L的0.1-0.2 4咅之间。
相关联的刮擦部122自刀片角部106沿向上的方向远离中间平面 M延伸，且升高到相关联的邻接面108的上方。不像美国专利No. 6,336,776中看到的刮擦部,刮擦部122在刀片角部106处开始，而不 是与刀片角部106间隔开。刮擦部122可为笔直的(如图所示)，或者 可代之以包括自刀片角部106向上延伸的弧形。刮#~部122可在其远 端处进一步设有略微向下的锥形("碟形角")，以确保端部不触到工 件。
在切削刀片的侧视图中(见图2),主切削刃120自一个刀片角部 106朝中间平面M向下倾斜，且与中间平面M形成角a。同时，刮擦 部122自相邻的刀片角部106"远离中间平面M向上倾斜，且与中间 平面M形成角p。大体上，a^p。在一些实施例中，cx > |3 。 一般 而言，角a可介于6。和12°之间，而角p可介于O。和6°之间。
在一个实施例中，邻接面108包括多个凸起的邻接垫130(见图1 和4),它们彼此共面且平行于中间平面M。但是应当理解，在其它实 施例中，邻接垫不需要是平面的或者彼此共面，且不需要平行于中间 平面M。主切削刃120的前端部分121和刮擦部122在邻4矣垫130的 上方， >(人而有利于切屑流动。如在图2中描绘的实施例中看到的，邻 接面108和凸起的邻接垫130在中间平面M上方高度H1处。同时， 刮擦部122的高点123在邻接面108上方高度H2处，或者在中间平 面M上方高度H3-H1+H2处。Hl、 H2和H3的实际值将取决于特定 的刀片设计而改变。但是，在典型的实施例中，H2/H1的比率介于 0.25-0.5之间。
回到图1，各个端面具有完全包围邻接面108的周边凹槽150。 周边凹槽150具有自最接近的边缘110朝基座部分154向下倾斜的外 部部分152，以及自基座部分154朝邻接面108和邻接垫130升高的 内部部分156。切屑形成结构158设置在基座部分154上，以帮助使 切屑巻曲，且控制切屑的流动，以便防止在切削操作期间对邻接垫130造成损伤(见图4-6)。
通孔160经过第一端面102和第二端面104之间，且通过中间平 面M。通孔160构造成以便接收夹持螺钉，以将切削刀片100固定在 刀具的刀片槽口中。通孔160的侧壁164设有构形162A、 162B，构 形162A、 162B允许夹持螺钉以多种定向容纳在其中。在一个实施例 中，该构形包括分成两组的八个弓形接触面162A、 162B，各组包括 四个表面，给定组的表面与共用的虚平面相交。如在图5中看到的， 两个虚平面P1、 P2平行于彼此，且还平行于中间平面M，且位于中 间平面M的相对侧上。
图7显示了根据本发明的一个实施例的铣刀200。铣刀200包括 具有旋转轴线R和与圆柱形周边表面206连"l妾的正面204的刀具主体 202。形成于刀具主体202中的是朝正面204和周边表面206两者开 口的至少一个刀片槽口 208。以上所述的这类双端式可转位切削刀片 IOO安装于刀片槽口 208中，且由夹持螺钉170保持在该刀片槽口中。
如在图9中看到的，刀片槽口 208包括大体面向旋转方向R的槽 口基座210、包括间隔开的第一径向邻接面222和第二径向邻接面224 的大体面向径向的侧壁220，以及包括轴向邻接面226的大体面向轴 向的侧壁225。邻接面222、 224和226共同提供与切削刀片100的相 邻的非工作侧的三点式接触。
沿轴向导向的离隙槽228使面向径向的侧壁220连接至槽口基座 210,而沿径向导向的离隙槽230使面向轴向的侧壁225连接至槽口 基座210，离隙槽228、 230在刀片槽口 208的远角240附近汇合。槽 口基座210包括夹持孔270和凸起的表面232，凸起的表面232相对 于刀片槽口的较低的轴向边缘236和较低的径向边缘238升高。当切 削刀片IOO安装于刀片槽口 208中时，刀片的邻接垫130抵靠在凸起 的表面232上，而离隙槽228、 230则容纳非工作的端面的角106(见 图8)。
图10显示了定向成使得基准平面Pr(垂直于页面)包含旋转轴线R 12且穿过切削刀片100的工作的刀片角部106的刀具200的侧视图。在 这个定向中，可以看到工作的主切削刃120具有正的轴向角y(或正螺 旋)，从而允许主切削刃120从其前端部分121开始逐渐地进入工件中。 在这个图中可进一步看到，双端式切削刀片IOO具有为工作的刮擦部 122提供轴向间隙的负的轴向后角S。如在这个图中还可以看到的，槽 口基座210沿轴向方向朝正面204向下倾斜。
图11显示了与基准平面PR定向相同且同样穿过工作的刀片角部 的刀具200的端视图。从该图中可看出工作的刮擦部122具有负的径 向角e(或负螺旋)，而切削刀片IOO则保持为工作的主切削刃120提供 径向间隙的负的径向角X。还可在这个图中看到槽口基座210沿径向 方向朝周边面206向下倾斜。
图lO和ll中所看到的布置潜在地为切削刀具200提供许多特征。 第一，刀片100以使得从刀片角部106到过渡边缘124的主切削刃120
这与刀片的负的轴向角S和负的径向角人结合而有助于确保工件中的 达到主切削刃120长度的准确的90。切口。另外，工作的刮擦部122 及其负螺紋线在切削操作期间变得平行于工件的表面，从而促进均匀 且光滑的表面。在这个定向中，处于工作的刮擦部122的平面上的非 工作切削刃和工件之间存在间隙，从而确保工作的刮擦部122是刀片 的负责抛光工件面的唯一部分。
如在图12和13中看到的，夹持孔270可相对于槽口基座210的 法线190(垂直于槽口基座210)倾斜预定的非零度角(j，法线190与通 孔160的中心轴线191重合。使夹持螺钉170倾斜成使得夹持动作的 合力方向朝向槽口 208的远角240，可在切削操作期间提供更好的保 持且使切削刀片IOO振动更少。当夹持螺钉170以这种方式倾斜时， 其夹持表面172邻接存在于切削刀片的通孔160的侧壁164上的属于 两组(162A和162B)的接触面。因此应当理解的是，由于这些接触面， 给定的切削刀片可选择性地固定到具有倾斜的通孔的槽口基座上，或者固定到具有垂直的通孔的槽口基座上。各组接触面162A、 162B与 处在中间平面M的两侧之一上而彼此间隔开的分开的平面Pl、 P2相 交。邻接与仅一个平面P1或P2相关联的接触面可能会使夹持螺钉170 旋转，但是邻接与两个平面Pl和P2相关联的接触面则降低了这种可 能性。此外，邻接单个平面上的接触面可导致对夹持螺钉170的安装 约束过多，因为l又有最高点将会邻接。另一方面，邻接属于分开的平 面的接触面不会受此影响。因此，第一组接触面162A和第二组接触 面162B的接触面相对于彼此而构造成使得相对于通孔轴线191以非 零度角插入的夹持螺钉170邻接来自各组的至少一个接触面。
虽然已经以 一定程度的特定性对本发明进行了描述，但是应当理 解，在不偏离本文要求保护的本发明的范围的情况下，可进行各种变 更和纟务改。
权利要求
1.一种双端式可转位切削刀片(100)，包括面向相反方向的第一基本方形的端面(102)和第二基本方形的端面(104)，各个端面具有相关联的邻接面(108)和四个相关联的刀片角部(106)；连接所述第一端面和所述第二端面以形成总共八个边缘的四个侧面(112A，112B，112C，112D)，各个边缘包括主切削刃(120)、刮擦部(122)和使所述主切削刃连接至所述刮擦部的过渡边缘(124)，至少所述主切削刃和所述刮擦部占据共同的平面；位于所述第一端面和所述第二端面中间且穿过所述四个侧面的中间平面(M)；其中各个刀片角部具有与其相关联的自所述各个刀片角部沿向下的方向朝向所述中间平面延伸的主切削刃；以及自所述各个刀片角部沿向上的方向远离所述中间平面延伸的刮擦部，所述刮擦部升高到相关联的邻接面上方。
2. 根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述主切削刃的最靠近所述刀片角部的前端部分(121)在所述相关联的邻接面上方。
3. 根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，在所述切削刀片的侧视图中所述主切削刃自第一刀片角部朝向所述中间平面(M)倾斜，且与所述中间平面形成角a;所述刮擦部自第二刀片角部远离所述中间平面(M)倾斜，且与所述中间平面形成角P ， a # p 。
4. 根据权利要求3所述的切削刀片，其特征在于，a>|3。
5. 根据权利要求4所述的切削刀片，其特征在于，a介于6。和12°之间，且I3介于0。和6°之间。
6. 根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，各个端面包括完全包围所述邻接面的周边凹槽(150)，所述周边凹槽具有自最接近的边缘向下倾斜的外部部分(152)，以及朝向所述邻接面(108)升高的内部部分(156)。
7. 根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述邻接面(108)包括多个凸起的邻接垫(130)。
8. 根据权利要求7所述的切削刀片，其特征在于，至少所述主切削刃(120)的前端部分(121)和所述刮擦部(122)在所述凸起的邻接垫C130)上方。
9. 根据权利要求8所述的切削刀片，其特征在于，所述凸起的邻接垫(130)在所述中间平面(M)上方高度H1处；所述刮擦部(122)的高点(123)在所述凸起的邻接垫(130)上方高度H2处；以及H2/H1的比率介于0.25-0.5之间。
10. 根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，在所述切削刀片的侧-现图中所述主切削刃(120)自其相关联的刀片角部(106)且沿其相关联的侧面(112)延伸得足够远，以提供L1的切削深度，所述切削深度介于所述主切削刃的相关联的侧面(112)的长度L的0.5-0.7倍之间；以及所述刮^"部(122)自其相关联的刀片角部(106")且沿其相关联的侧面(112)延伸L2的距离，所述距离介于所述刮擦部的相关联的侧面(112)的长度L的0.1-0.2倍之间。
11. 根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刀片进一步包括经过所述第 一端面和所述第二端面之间且通过所述中间平面的通孔(160)。
12. 根据权利要求11所述的切削刀片，其特征在于，所述通孔(160)的侧壁(164)设有多组接触面，第 一组接触面(162A)与第 一平面(Pl)相交，且第二组接触面(162B)与同所述第一平面(P1)间隔开的第二平面(P2)相交，所述第 一平面和所述第二平面两者均平行于所述中间平面(M),且位于所述中间平面(M)的相对侧上。
13. 根据权利要求12所述的切削刀片，其特征在于，所述第一组接触面(162A)和所述第二组接触面(162B)相对于彼此而构造成使得相对于通孔轴线(191)以非零度角插入的夹持螺钉(170)邻接来自各组的至少一个4矣触面。
14. 一种^t刀(200),其具有旋转轴线R且包括边表面两者打开的至少一个刀片槽口 (208)的刀具主体(202);以及安装于所述至少一个刀片槽口中的双端式可转位切削刀片(IOO)，所述切削刀片包括面向相反方向的第一基本方形的端面(102)和第二基本方形的端面(104)，各个端面具有相关联的邻接面(108)和四个相关联的刀片角部(106);连接所述第 一端面和所述第二端面以形成总共八个边缘的四个侧面(112A, 112B， 112C, 112D)，各个边缘包括主切削刃(120)、刮擦部(122)以及使所述主切削刃连接至所述刮擦部的过渡边缘(l24)，至少所述主切削刃和所述刮擦部占据共同的平面；位于所述第 一 端面和所述第二端面中间且穿过所述四个侧面的中间平面(M);其中，各个刀片角部具有与其相关联的自所述各个刀片角部沿向下的方向朝向所述中间平面延伸的主切削刃；以及自所述各个刀片角部沿向上的方向远离所述中间平面延伸的刮擦部，所述刮擦部升高到相关联的邻接面上方。
15. 根据权利要求14所述的铣刀，其特征在于，所述切削刀片安装成使得所述切削刀片具有用于提供轴向间隙的总的负的轴向后角(5),以及用于提供径向间隙的总的负的径向后角(X)。
16. 根据权利要求14所述的铣刀，其特征在于 工作的主切削刃具有正的轴向角(X);以及工作的刮擦部具有负的径向角(e)。
17. 根据权利要求14所述的铣刀，其特征在于所述刀片槽口 (208)具有槽口基座(210),所述槽口基座(210)沿所 述轴向方向朝向所述正面向下倾斜，且沿所述径向方向朝向所述周边 表面向下，页杀+。
18. 根据权利要求14所述的铣刀，其特征在于所述刀片槽口 (208)包括间隔开的第 一径向邻_接面(222)和第二径 向邻接面(224)以及轴向邻接面(226),它们 一起提供与所述切削刀片的 相邻的非工作侧的三点式接触。
19. 根据权利要求14所述的铣刀，其特征在于 所述刀片槽口(208)具有设有夹持孔(270)的槽口基座(210),所述夹持孔(270)相对于所述槽口基座210的法线倾斜预定的非零度角(d); 以及持螺钉(170)至少部分地在所述刀片槽口(208)的远角(240)的方向上施 加夹持力。
20.根据权利要求14所述的铣刀，其特征在于 所述切削刀片(IOO)安装于所述至少一个刀片槽口 (208)中，使得工 作的主切削刃(120)和工作的刮擦部(122)设置成以便在工件中切削准 确的90。台肩，同时仍然为与所述工作的刮擦部(122)处于相同的平面 上的非工作的主切削刃(120)^是供间隙。
全文摘要
可完全转位的方形切削刀片(100)具有连接至两个端面的四个侧面(112A，112B，112C，112D)。在各个侧面与端面的相交处的是主切削刃(120)，主切削刃(120)自刀片角部(106)且沿着第一侧面沿向下的方向朝中间平面(M)延伸。刮擦部(122)自同一刀片角部(106)且沿相邻的侧面沿向上的方向远离中间平面(M)延伸，以升高到相关联的端面的邻接面(108)的上方。切削刀片(100)的几何结构和刀片安装在其中的刀片槽口的几何结构使得主切削刃具有正的轴向角(螺旋)，而刀片具有用于提供轴向间隙的总的负的轴向角和用于提供径向间隙的总的负的径向角。
文档编号B23C5/22GK101678478SQ200880009158
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月20日 优先权日2007年4月26日
发明者K·S·巴加思 申请人:塔尔古泰克印度股份有限公司