专利名称：球形槽铣刀用的一次性刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来加工诸如模制材料的球端铣刀用一次性刀片，具体而言为一种能精确嵌入且可靠紧固于刀体上的刀头。
与车刀不同，球形端铣须在切削负荷波动变化的复杂和恶劣的状态下工作。还要求有高的加工精度。因此用于球形端铣刀上的一次性刀片，将其对刀体作精确的定位并稳定夹紧于刀体上则颇显重要。
图9所示为用于球形槽铣的一种普通一次性刀头。这种刀头有两条切削刃5，各有一个弧刃5a(球顶切削刃)及与该弧刃5a一端相接的直刃5b，且相对刀片中心呈对称布置。从上面向下看去，总的呈一个椭圆形。
一次性刀片用穿过中心安装孔3的一个沉头紧固螺钉固装在刀体上。该刀片有只在沿直刃侧边上、用作刀片定位和固着的平坦侧部。因此，如果该刀片是一种正刀片、又有一个斜侧面的刀片的话，会很难把它精确嵌于刀体并将其固牢。
为了解决这个问题，业已提出的一种方案是，在该斜侧面的底部、垂直于刀片的底面作有一个垂直的平坦座表面(见未经审查的日本实用新型公开60-22218)，而另一个方案是，使以相对刀片直部、作在刀片底部以小于90°的一个直槽或棱咬住作在刀片安装座上的互补的棱边或槽(见经审查的日本实用新型公开7-35701)。
公开在60-22218中的那种刀片是被装在刀具上的，这样可通过让沿着刀具轴向直刃设置的座面和沿该刀具径向在刀片角部处设置的座面与刀体上构成的对应座面贴合接触，使刀片不会在刀具的径向和轴向上移动。在这种方案中，刀片有刀具直径向外移动的倾向。两种座面面积上也显得小。约束刀具径向运动用的角部座面的面积则更小。所以这种刀片加工时可能会动。这使加工难度降低，还使刀片破碎的可能性加大。
公开在7-35701中的一次性刀片的不足表现为由于相对刀片直切削刃小于90°设置的直棱或槽，因而这种在刀片上作高精度的棱或槽和在刀体上作出相应的槽或棱，是困难和昂贵的。该方案中再一个缺点是刀片的底、或侧面，在刀片棱或槽装入刀体的槽或棱中时会有从安装壁面、或主座面上离开的趋向。(换个说法是，要使刀片的底侧与安装座紧密接触，使该凸棱或槽精确装进安装的槽或棱里是很难的。)当然固定刀片作到固定也就很难。
还有不少把刀片固定至刀体的其他方案，其中之一是把刀片底咬定在V型的安装座上。可没有一种是可使刀片结合牢固，同时又是在结构和加工工艺上简单的。
在未经审查的日本专利公开7-28109里提到的一种球型端铣刀中，采用了类似于在未审日本实用新型公开60-22218中所公开的那种刀片固装结构。该刀片因其刀切刃前刀面(顶部表面)的独有设计，它有以下好处。
(1)角部切割刃前角因为是负值，切割刃在低切削速度转动刀具旋转中心的拐角处得到了增强。
(2)刀片厚度沿直径外向是增加的，使弧形刃边的强度增加。于是切刃不易崩刃。
(3)排屑流畅。
(4)采用理想的渐变方式使前角及切削刃高度从拐角处离开，使切刃与工件以平稳方式接触，因此可很快地切削工件。
(5)因(3)和(4)的原因，切削阻力保持最小。
欲使刀片表现出所有上述特点，先决条件是要将其更稳固地固牢于刀体。
本发明的目的是提供一种结构不那么复杂，价格便宜，并可以高精度稳固地安装于安装座上的刀片。
按照本发明，所提供的是一种球形端铣刀用的负型或正型一次性刀头，有沿相对两角对角线上布置的两切削刀，而每切刃包括一条弧形切刃和与该弧刃一端相接的一条直切削刃，刀片中央作有一安装孔，切刃相对刀片中心对称布置，顶视刀片呈椭圆形，特征在于，刀片底部作有两个槽，为槽具有L-型的截面形状，还有对应各自直刃平行延伸的一个壁面、它也垂于刀片底面，该两槽布置成相对刀片中心对称且于两槽间作安装孔。
最好是在刀片的各个角部提供经磨削加工的平坦座面，为的是能同时对也片底面和对应直切削刃垂直。若是该切刃作并切刃用，这种座面就只在它们的下侧面上形成，其中只需圆的四分之一的弧形刃，这样位于刀具旋转中心处的切削刃部分则未被去除。若该切刃作辅助刃用，即它结合主刃使用且装在离开刀具旋转中心一个位置上，该座面则由部分地切出除弧型切削刃作在它们靠近拐角部分处。
按本发明的方案，在刀片底部形成的各L型槽的壁表面是由作为切削的直刃向内缩进的。这样就有可能将壁表面固着于该刀具安装座主表面上形成、其厚度大致等于该壁表面深度的一个凸棱上。这就可以作到防止沿刀具径向的刀片运动。
为防止刀具沿径向的刀片移动，不用作切削一侧上的刀片平表面则座落在刀具上的基本与刀具轴平行的一个座表面上。该座表面设置得平行于各个凸棱的刀具固着面。因此，这些壁面间的距离就能很容易地通过用在前的壁面为基准作调整。由于L型槽与直刃平行，前者则以直刃为基准可容易地被加工出来。这在不增加制造成本条件下保证了刀片的精确定位。
由于是有直切削刃中之一的该侧面与邻近另一直切刃的该槽壁表面被用来防止刀片沿刀具向上的移动，故不必担心刀片底面与部分刀具主座面间的密切接合会削弱。
如约束刀片在刀具轴向的移动，现有技术中是在刀片的相应角部作出平坦的座表面。由于这些座面同时垂直于刀片底面和直刃，刀片可以用无间隙的紧配合装到安装座上。
本发明可用于一种平顶式刀片，但特别适于我们在未审日本专利公开7-28100中提出的那种刀片。通过采用本发明的刀片，所有期望中的特点可得到全部的展现。由于这种刀片的前刀面不是平的，最好设置有在刀片底采用磨削加工用作参照的表面。最好还要在刀片顶面上提供平行于其底面的一个平表面。
本发明另外的特点与目的由以下有附图的描述即可清楚，其中
图1A为本发明的第一实施例一次性刀刀平面图；图1B是1A刀头沿垂直L线方向看去的侧视图；图1C是1A刀片的右视图；图1D为图1A刀片的底侧视图；图1E为图1A中沿I-I线的剖视图；图1F为图1A中沿II-II线的剖视图；图1G为图1A中沿III-III线的剖视图；图1H为图1A中刀片沿直刃垂向看的侧视图；图2A为另一实施例的平面图2B为图2A刀片，沿图2A线L垂向的侧视图；图2C为图2A右视图；图2D为图2A底部视图；图2E为沿图2AI-I线的剖视图；图2F为沿图2AII-II线的剖视图；图2G为沿图2AIII-III线的剖视图；图2H为图2A刀片从直切刀垂向看去时的侧视图；图3为图1作变化的刀片(带副刃刀片)的平面图；图4为图2作变化的刀头(带副刃刀片)的平面图；图5A为如图1和3的刀片装在球型铣刀上，按图5D中X方向看到的视图；图5B为图5中球型铣刀按图5D之Y向所见视图；图5C为按图5DZ向所见球型铣刀的视图；图5D为球型铣刀的前视图；图5E为球型铣刀的斜视图；图6A图2和4的刀片装在球型铣刀上按图6D的X向所见视图；图6B为按图6D之y向所见图6A的球型铣刀的视图；图6C为按图6D之Z向所见球形铣刀视图；图6D为球形铣刀的前视图；图6E为球形铣刀的斜视立体图；图7A为带有槽8的一种刀片的平面图，每一槽其底面与刀头底面平行延伸，且一端敞开的；图7B为图7A所示刀片的侧视图；图7C为图7A刀头于其部分的横剖面图；图7D为图7A刀片装在球型铣刀上的立体图；和图8A带有槽8所构成的刀片平面图，每条槽的底面平行刀片底面延伸、其一端敞开；图8B为图8A所示刀片的侧视图；图8C为其刀片中央部分的横剖视图；图8D为图8A的刀片在球型端铣刀上的主体图；和图9为普通球型端铣刀一次性刀头的平面图。
图1示出按本发明的球型端铣刀用一次刀片的一个第一实施例。一次性刀片10有在对角线位置上的外突角部2当中央安装孔3。
于两角之间延伸的是两切削刃5，它们各有一个弧形刃5a，在弧刃5a的外端(即该角远端)平滑连接的一个直刃5b(在图1B侧视图上呈弯曲)，两个切削刃5相对中心θ对称配布局。作为整体而言，刀片10向顶部看(见图14)大体呈椭圆。
刀片10上表面沿两角之间延伸直线作成一个圆底槽b。刀片顶面由槽6分作两部分1-1和1-2，它们从槽沿相反方向延伸。切削刃5为由侧面4与顶面1-1，1-2所限定的突脊。该刀片是负型刀头，即此型刀片的侧面4与底面7相交成直角。但本发明同样可用于正型刀片，即于此型刀片中，侧面4作成斜的。
图1B表示从垂直于线L方向上所见图1A的刀片侧面。此图明示了每个切刃5有一个弧形向上突状，使其两端(角部2)处于水平最低位置。
如图1F示，作为切刃5之前面，顶两1-1，1-2为自间槽6向切刃呈斜向抬开状的弧形凸面。
在这处刀片10中，各个切刃5在角2处具有一个负前刀面，并且其弧形刃5a除了于其端部(角部)外具有一个正前面。各弧刃5a还在邻近角部处有大致为0的前角而其前角自角部朝其远端是逐渐增加的。每个直刃5b有一个正的前刀面。
上述刀片的具体特点、亦即在先提的各种刀片主要性能，全部公开于未审的日本专利公开7-28109中，它们并非本发明的特征。
按照本发明，如图1B，1D，1G和1H所示，在刀片10的底表面7上作有带L-型剖面的两个槽8。各槽自直刃5b内缩进d的深度(见图1G)，且平行于该直刃5b延伸。这两个槽8相对刀片中心O作对称布置。这些才是本发明特征。
各槽8有平行刀底面7的底面8a，壁面8b平行于对应直刃5b，并垂直于刀底面7(图1G中的α＝90°)，及垂直于表面8a和8b的两端面8C。每个壁面8b与对应直刃5b(图1A中的W)的这个距离须作得足够精确。
槽8的轴向长度l(见图1H)最好为该球型主铣刀外径的10-35％左右。
为保持刀片在其角部的强度，靠近相应的角部2的各槽8端面8C、最好隔开角2处该座面11以10至5.0毫米的一段距离e(见图1D)。
图1C和1D中的数字11指示设置在各角部弧刃侧上的平座面，用作将刀片沿刀是轴向定位固定。
这些座面11垂直于底面7，同时构成相对直刃5b成90°的一个角θ(见图1D)的平面。为使弧刃5a的端部不动，座面11作得朝底面7稍微偏置一点。
图2示出一个第二实施例的一次性刀片。这种用毕即弃的刀片20与图1刀片不同之处在于在刀片顶面上作出一个平面12，而且在对底面7作磨削时，以平面12的平顶表面作基准面。
图3示出的为图1那种一次性刀片实施例的修改。图1刀片10的切削刃被用作主切削刃。即该刀片装在刀体上，使切刃之一伸至刀具的旋转轴之外。在另一方面，有辅助切削刃的一次性刀片装在刀体上，假使切削刃一个也不超出刀具的旋转轴线。图3中所示一次性刀片10S属于后一种类型的刀片，即为有辅助切刃的刀片。这种刀片与图1刀片的不同处为较窄，并且弧形切削刃Sa在其靠近角部的端部处被切掉一部分，形成角部处的座表面11。
图4中的一次性刀片20S，其构成是作了与图2刀片20相类似的修改。
图5A至5E的球形主铣刀上所装的一次性刀片为图1所示的，即为主切刃刀片10，和图3中所示的一次性刀片10S，即带有辅助切刃的刀片。图6A至6E示出一种球型主铣刀，其上装图2的一次性刀片20、即主切刃刀片，其上装有图2的一次性刀片20、即主切刃刀片，和图3的那种一次性刀片10S、即有副切刃的刀片。
图5和6中的数字13标示有一个半圆形部分的刀体，其上作有带主切刃的刀片用的一个安装座14和带副切刃的刀片用的一个安装座15，座15沿直径向相对座14设置。各刀片用紧固螺钉16固定在刀体13上。
图5和6的刀体形状一样。有主切刃的刀片用安装座14包括有主座面A，大体平行于刀具轴线的主座壁B，垂直于座壁面B的座壁面e，和凸棱17。凸棱17沿座14边缘作在主座面A上，并有朝向座壁B的一个约束面D，用以令彼此平行。座壁B，C和约束面D从主座面A垂直向上起。座壁B与约束面D间的距离等于图1A中的W(虽然严格说来，此距离包括配合间隙要大于W)。
除了安装座14配置有超过刀具轴线座外，安装座15有与该安装座14的相同结构，安装座15配置有不超过刀具轴线的座壁B。
图5的布置(也见图1A至1H)中，有主切刃的刀片10和有副刀刃的刀片10S分别装在安装座14、15上，其底部支承在主座面A上其侧面4装在能壁13上，其座面11在座壁C上；而槽8的壁面8b(刀具径向外侧)在该约束面D上。有主切刃的刀片10和有到切刃的刀片10S都支承或固紧于三个侧面(算上底面则为四个)，使之在切削时不能沿任何方向移动。刀片以可靠方式显现出它们具有的期望的特性。
图6中的球形端铣刀40能以图5中所示的相同方法精确固定刀片。
因为安装的刀片是负型方式的，图5和6中的球形主铣刀均有从主座面A垂直抬升的座壁B，若安装的是正型刀片，座壁B相应地倾斜于各自安装刀片的斜侧面。
如图7A至7C所示，所示刀片可有具有平行于刀底面7的底部8a的槽8。但是，如图8A和8C所示，槽底8a可以相对刀片底部7倾斜。两种情况中，槽8都有在角部处邻近座面11上的一端，另外的一端部在弧刃5a处敞口于侧面4。不论哪种情况，如图7D和8D所示，凸棱17都必须有与槽8形状相适应的形状。
如上所述，本发明的一次性刀片都在在其底部上配设带L型截面形状的两个槽，槽相对底部中心对称布局。这样就能以不动方式将槽中之一的平壁表面，夹持在作在刀具上安装座主座面上的凸棱的平面上。这样在使用期间，才能防止刀片沿三个方向，即沿刀具轴线的轴向及径向的向内向外移动。
各有L-型截面槽的壁表面垂直于刀片底面，且平行于相应的直切刃。刀具各安装座上凸棱的约结束表面则垂直于该主座表面且平行于刀片，使该侧为用的座表面受约束。各槽的壁表面及凸棱的约束表面，可分别以刀片的约束该侧面用的座面直切削刃为基准被，很方便地加工出来。这也就可能保持刀片底部及侧面与该安装座的紧密接合。刀片还可精确定安置并被可靠地把牢，于是保持了高的加工精度并且刀片也极少崩刃。维修成本可保持在低水准。
权利要求
1.一种球形端铣刀用的负型或正型一次性刀片，包括沿对角线相对两角间延伸的两切削刃，切刃各有一个弧形切削刃和与该弧刃一端相接的一个直切削刃，于该刀片中央是一个安装孔，所述的切削刃相对刀片中心对配布置，刀片从顶部看为椭圆形，其特征在于，在刀片的底部作有两条槽，每个槽具有L-型的横截面，并且沿相应直切刃平行延伸且垂于刀底面的一个壁表面，所述两条槽作成相对刀片中心对称，该安装孔设置在两槽之间。
2.按照权利要求1的一次性刀片，其特征为还包括提供在各刀片相应角部弧形侧下部处的平座表面，该座面作得与刀片底面和相应直切刃垂直。
3.按权利要求1的一次性刀片，其特征为还包括通过部分地切除所述对应弧形切刃而形成于各自刀片的角部平座表面，使之垂直于刀片底面及各自的直切刃。
4.按权利要求1至3之一的一次性刀片，其特征为其中该刀片有在其顶面上，平行于刀片底面的一个平表面。
全文摘要
可精确嵌装于球形主铣刀安装座上的一次性刀片,可固牢于刀体并减少因加工时刀片移位造成的崩刃并能保持高的加工精度。刀片自顶部看呈椭圆形,并有对刀片中心成对称的两切削刃。各切刃包括直刃和弧刃。刀片底面作相对刀片中心对称的两条槽。各槽有L型位截面并有平行于各直切削刃且垂直底面的一个壁表面。刀片被固牢于刀体而在刀具径向不动是通过将沿直切削刃之一延伸的平侧面和平行设置的一个槽的壁表面相嵌座,并让该平侧面背对背靠在一个安装座的相应表面上完成的。
文档编号B23C5/10GK1182658SQ9712287
公开日1998年5月27日 申请日期1997年11月1日 优先权日1996年11月1日
发明者奥井庄次, 惠本成德, 中木原胜也, 前田敦彦, 前田一勇, 前田淳 申请人:住友电气工业株式会社