CN1196695A

CN1196695A - 铣削刀片

Info

Publication number: CN1196695A
Application number: CN96197019A
Authority: CN
Inventors: A·沙特兰; R·马古利斯
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-10-21
Also published as: PL325475A1; EP0853523B1; BG102393A; ATE187112T1; IL117552A0; IL117552A; DE69605438D1; EP0853523A1; HUP9900174A3; JP3754454B2; KR19990045725A; WO1997010916A1; AU6942496A; CZ76498A3; HUP9900174A2; DE69605438T2; CA2231875A1; JPH11512347A; US5947650A; CA2231875C

Abstract

一种铣削刀片(1,30,47,48),它包括一基本呈棱形的刀体部分(2,31),刀体部分具有一上表面(3,32)、一下表面(4,33),几个侧面(5,7—9,34)和至少一个突出的凸状切削角(10A,37A),切削角具有与上表面接合的前表面(15,40)和环绕的后表面(16,41),后表面具有分别与在切削角(20,44)处相交的相邻侧表面接合的部分,前表面(15,40)和环绕后表面(16,41)之间的交线形成前切削刃(17,38)和侧切削刃(19,39),这些切削刃突出于它们相应的侧表面之外并高于上表面,至少侧切削刃(19,39)向下表面倾斜。

Description

铣削刀片

发明领域

本发明总体涉及用于旋转切削加工的切削刀片，特别涉及用于铣削包括如铝等软“胶质的”或轻金属材料的各种不同材料工件的铣削刀片。

发明背景

如在本说明书中所用的，对于现有的切削刀片，通过其一个切削刃上任一点的截面上的术语“前面角”是指该截面和切削刃前表面的交线与平行于切削刀片下表面的平面之间的夹角，而通过其一个切削刃上任一点的截面上的术语“后面角”是指该截面和切削刃后表面的交线与垂直于切削刀片下表面的平面之间的夹角。

与此对照，对于一安装在铣刀刀夹上的切削刀片，在通过一侧切削刃上任一点的截面上的术语“径向前角”是指该截面与其相连前表面的交线和相对于铣刀回转轴线的一个半径之间的夹角，而在通过一前切削刃上任一点的截面上的术语“轴向前角”是指该截面与其相连的前表面的交线和铣刀回转轴线在该截面的投影之间的夹角。

同样，对于一安装在铣刀刀夹上的切削刀片，在通过一侧切削刃上任一点的截面上的术语“径向后角”是指该截面与其相连的后刀面的交线和由该点形成的圆轨迹的切线之间的夹角，而在通过一前切削刃上任一点的截面上的术语“轴向后角”是指该截面与其相连的后刀面的交线和垂直于铣刀回转轴线的一个平面之间的夹角。

一个轻金属工件备料一般接近最终的形状，它要求与精加工操作相结合切去最小切深切屑的一次走刀就达到其要求的高光洁度最终形状。这样的精加工利用其有很小轴向和充当刮刀的各前切削刃来达到，各前切削刃的长度只稍大于预定的每转进刀量，因此，一般约为2-3mm。此外，为了从轻金属工件上有效地排除切屑，要求铣刀一方面具有大的剪切轴向前角和剪切径向前角，它们也有助于卷起切屑，从而在高速切削过程中能易于排除切屑，另一方面，具有大的轴向后角和径向后角，径向和轴向前角的常用值约为20°而径向和轴向后角的常用值约为12°。

迄今为止，加工轻金属工件所要求的大的轴向和径向前角和后角已采用所谓双正向铣刀达到，例如Satran申请的美国专利US5,207,538中所描述的，其中各切削刀片被适当地轴向倾斜和径向配置，其缺点是削弱了铣刀刀夹并且由于其刀片安装座有公差，至少增大了铣刀的轴向跳动。因而，这样的铣刀不可能获得非常光滑的表面，这样的表面将由随后的磨削加工来得到。

欧洲专利EP0 269 103 A3描述了用于加工轻金属工件的一种切削刀片，它具有一个方形刀片体，刀片体有一个上表面和四个对称的凸状切削角。每个凸状切削角具有一对凹面主切削刃，该主切削刃高出上表面并相接在一个平行于并高于上表面的经过倒角的角切削刃。一工作角切削刃充当前切削刃而其相邻主切削刃构成一个45°的切入角，使得能够以相当深的切深进行45°台肩或精加工切削。且不说这种刀片用途有限，由于其前切削刃没有通过与其相对布置的相应支承面所支承和精确定位以控制轴向跳动，故难以达到非常光滑的精加工。此外，切削刀片还有这样的缺点，即：在制备其切削刃时，由于切削刃并不凸出于它们相应的侧表面以外，故需要磨削其整个的侧表面周边。

在这方面，日本公开号62024903A描述了一种具有钎焊的极硬烧结材料的复合切削刀具，其平面切削角的切削刃从相应的侧表面向外凸出以便防止在制备角切削刃的过程中金刚石砂轮被工具的基底金属弄钝。

本发明的目的是提供一种新式铣削刀片，用于加工各种不同材料的、特别是软“胶质的”或轻金属材料的工件。

发明概述

按照本发明的宗旨，提供一种包括一基本呈棱形体部分的铣削刀片，棱形体具有一上表面、一下表面、侧表面和至少一个突出的凸状切削角，该切削角具有与所述上表面相交的前表面和一环绕的后表面，该后表面具有分别与在所述切削角处相交的相邻侧表面接合的部分，所述前表面和环绕的后表面之间的交线形成前切削刃和侧切削刃，这些切削刃凸出于它们相应的侧表面以外并高于所述上表面，至少所述侧切削刃向所述下表面倾斜。

根据这种设计，这样一种突出的凸状切削角能够具有大的正的径向和轴向前面角及大的正的径向和轴向后面角，它们为从软“胶质的”或轻材料上排除切屑提供所要求的大的正的径向和轴向前角与后角而无需刀片的轴向倾斜。同样，一突出的凸状切削角也能够制成具有较小的正的径向和轴向前面角与后面角，它们能为各种不同的加工材料例如钢、不锈钢、铸铁等提供所要求的径向和轴向前角与后角。

因此由这种突出的凸状切削角所获得的优点是多重的，包括切削刀片切削部位与其支承部位的实际分离，因而它也能适用于不同的刀夹和用途，因此在设计该类切削刀片方面提供了甚至更大的自由度。此外，由于前切削刃和侧切削刃相对于它们相应的侧表面凸出，它们的局部磨削可以独立完成。

最后，它考虑到铣刀刀夹的简化和加强，使铣刀刀夹能装上各种不同的切削刀片来使用，每个切削刀片具有至少一个凸状突出的切削角而专用于不同材料和用途。

一切削角可以是非对称设计或对称设计的，在后一种情况下，它具备使一切削刀片能同等地使用于左旋和右旋的铣刀刀夹上的优点。

在切削刀片具有非对称设计的切削角的优选实施方案中，切削刀片在俯视图上基本上为矩形，因此具有一对对角相对的切削角，在这一实施方案中，前切削刃沿每一长侧表面形成而侧切削刃沿每一短侧表面形成以便与其相邻的前切削刃成直角。

更进一步地，这样一种矩形切削刀片优选地沿其每个长侧表面设有一对间隔开的共面支承面，沿其每个短侧表面有一单个平面支承面，它们使切削刀片能精确定位于适合于此的刀片安装座内。

每个切削角的前切削刃平行于切削刀片相对长侧面的一对共面支承面，以使它能易于平行于工件表面定位以便将该工件表面刮削到高光洁度。此外，一个长侧面的支承面之一优选对置于与其相对长侧面相关的前切削刃设置，而另一支承面沿同一长侧面靠近切削角以便使其尽可能远离前一支承面。

在切削刀片具有对称设计的切削角的优选实施方案中，切削刀片在俯视图中基本上为方形，因此具有四个切削角，考虑到对称切削角的切削刃起前切削刃和侧切削刃的作用取决于安装切削刀片的铣刀刀夹的旋向这一事实，在下文中，对称切削角的切削刃相对于从切削刀片对称轴线向一角切削刃径向延伸的角平分对称平面称之为右切削刃和左切削刃，该角切削刃布置在其相邻的右和左切削刃之间。

如上所述，前切削刃为了在完成刮削作用时有效的工作一般具有约2-3mm的长度。可是，同时经常有要求较大切深的情况，例如，约4mm的切深。为了克服在对称切削角情况下的这些矛盾的要求，右切削刃和左切削刃每一个都由靠近其角切削刃的第一切削刃部分和远离其角切削刃的第二切削刃部分构成，其中第一切削刃部分在一稍大于90°的夹角内相互成角度布置，而第二切削刃部分以稍小于180°的夹角相对于它们各自的相邻第一切削刃部分倾斜。

以适当的角度将这样一种切削刀片安装于适合的刀片安装座内，这种对称切削角的设计能够使仅仅右和左切削刃中的一个切削刃的第一切削刃部分安置为前切削刃，而同一切削角的另一切削刃的两部分汇合以提供与它们的组合长度相等并长于其相邻前切削刃的切深。因此，一切削角的第一切削刃部分按照它们可能起一前切削刃的作用具有有限的长度，即2-3mm。

不同于矩形的切削刀片，方形切削刀片的每个侧面设有一对间隔开的共面支承面，由此每个切削角的右或左切削刃能够平行于工件表面定位以便刮削该工件表面达到高光洁度。

在切削角的非对称和对称设计两者中，切削刀片的支承面可以垂直或倾斜于其下表面，在前一种情况中，沿垂直于下表面的长侧面和短侧面制备支承面而提供了方形盒状结构，从而进一步有助于切削刀片在适合于此的刀片安装座内的精确定位。

如上所述的切削刀片的不同实施方案可以通过通用的硬质合金粉末压制成型和烧结工艺来制造，这种技术还可制造带切屑形成面的可换式刀片及微屑形成装置，该切屑形成面为复合的混合表面。切削刀片还可经过最后精加工处理，例如，磨削切削刃的特定部分以便形成加强该部分的窄刃棱及使用硬质材料表面涂层。

本发明的切削刀片除了与突出的凸状切削角整体形成之外，也能够由一刀片体和一个或多个切削角形成，可至少部分地由超硬质切削材料块制成单独结构以便例如通过钎焊法焊接到刀体上。在这种情况下，单独结构一般会包括高出整体切削刀片上表面的切削角部分。常用的超硬质切削材料包括多晶金刚石、立方氮化硼、天然金刚石等，但并不限于此。

附图简述

为了更好地理解本发明并说明如何在实践中通过不受限制的实施例进行实施，现在将参照附图予以说明，其中：

图1是本发明第一优选实施方案的矩形铣削刀片的等轴图；

图2-4分别是图1切削刀片的俯视图，正视图和侧视图；

图5是图1切削刀片突出的凸状切削角的等轴近视图；

图6-9是分别沿图2中线VI-VI，VII-VII，VIII-VIII截取的局部剖面图；

图10-12分别是安装在适合的右旋铣刀刀夹的刀片安装座内的图1切削刀片的俯视、侧视和正视示意图；

图13是本发明第二优选实施方案的方形铣削刀片的等轴图；

图14与15分别是图13切削刀片的俯视图和侧视图；

图16是图13切削刀片的突出切削角的等轴近视图；

图17-19分别是安装在适合的右旋铣刀刀夹的刀片安装座内的图13切削刀片的俯视、侧视和正视示意图；

图20是另一种矩形切削刀片的正视图，它具有相对于其下表面倾斜的一个前切削刃；

图21是另一种方形切削刀片的顶视图；和

图22是八角形切削刀片的顶视图。

附图详述

图1-4示出一种铣削刀片，整体标为1，它具有一个基本呈棱形的刀片体2，其在俯视图中为基本上矩形并具有上表面3、下表面4、长侧面5和7以及短侧面8和9。长侧面5和短侧面9在突出的凸状切削角10A处相交而长侧面7和短侧面8在突出的凸状切削角10B处相交，凸状切削角10B与切削角10A对角相对。

切削刀片1具有对称轴线13，相对于该对称轴线它显示出半周对称性，因此，其结构细节在下文就长侧面7、短侧面8和切削角10A进行描述，可以理解，这些细节同样分别适合于长侧面5、短侧面9和切削面10B。

如图所示，刀片体2优选地设有圆柱装配孔11，将该孔11设置成使其轴线与对称轴线13重合，装配孔11设有埋头孔14，它最好成形为一段环面或锥面，以安放埋头螺钉或任何其它固定件、例如锁销，以便可更换地将切削刀片1固定于铣刀刀夹的刀片安装座内。

切削角10A具有复合的切屑切削前表面15，它一侧与上表面3接合，而另一侧与环绕的后面16相交形成前切削刃17和经由角切削刃20横向于该前切削刃布置的侧切削刃19。环绕后刀面16由各平面构成，这些平面与相接在切削角10A的侧面5和9的相邻部分结合，而复合切屑切削前表面15由包含平面部分的混合表面构成。

如图2中明显可见，前切削刃17和侧切削刃19以及它们相关的后刀面分别凸出于侧面5和9。如图3和4中所示，切削刃17、19和20高于上表面3。特别是，如图3所示，前切削刃17基本上平行于下表面4延伸，而如图4所示，侧切削刃19向下表面4倾斜。

如图2和3中明显可见，前切削刃17经由设置的内切削刃21与侧面5的顶边接合使得切削刀片1能够切入工件达到稍小于前切削刃17相对于长侧面5的凸出量的切深。前切削刃17设有与其一起延伸的窄磨削刃棱22(见图5和6)以改善表面的精加工，同时它还能通过制备与其基本上等宽的前刃棱23得到加强。

如图6-9中明显可见，复合切屑切削前表面15与前、侧和角切削刃17、19和20相关的前表面部分为凹面，如图6所示，形成正轴向前面角α1和正轴向后面角α2，以及如图8和9所示，形成正径向前面角α3与α5和正径向后面角α4与α6。此外，图8和9示出切削角10A沿它的侧切削刃19具有基本上不变的楔角ω。

图2还示出，角切削刃20最好部分地倒棱而不制成通常的刀尖半径以便构成60°的切入角ε，借此避免在逐渐从工件上离开时产生工件边缘的毛刺，在精加工近似最终形状的工件的过程中，倒棱的角切削刃20实际上起切削刀片的侧切削刃的作用。

切削刀片1尤其适合安装在特别适用于在轻金属工件上进行高速精加工的铣刀刀夹的刀片安装座内，正如在申请人共同未决的以色列专利申请No.115338中所描述的，该专利在此引入作为参考。为此目的，如图2中明显可见，前切削刃17沿长侧面7形成一对间隔开的共面支承面7A和7B，沿短侧面8形成单个平面支承面8A。支承面7A、7B和8A布置成垂直于下表面4，由此呈现方形盒状结构12A，用于切削刀片1相对于铣刀旋转轴线的精确定位。方形盒状结构的制备也使得能够精确磨削前切削刃17和窄磨削刃棱22，从而便于其以后的工作。

为了说明铣削刀片1在这种具有转动轴线A的刀片安装座27内的安装，现在参照图10-12，它们示出使用盒状结构12A来定位工作切削角10A，该切削角10A的前切削刃17布置在一半径R处，形成垂直于转动轴线A的径向平面P的一部分。因而，刀片安装座27具有平面底部支承面27A，它平行于转动轴线A且下表面4压靠在支承面27A上面以便承受切向切削力。此外，刀片安装座27具有径向展开的平面轴向支承面27B，它垂直于转动轴线A和底部支承面27A，一对支承面7A和7B设计成压靠在支承面27B上面，以便在间隔开的两个接触部位承受轴向切削力，这两个接触部位限定出一条垂直于转动轴线A的假想线L₁，(见图10)。最后，刀片安装座27具有轴向展开的平面径向支承面27C，它平行于转动轴线A并垂直于底部支承面27A，支承面8A设计成压靠在支承面27C上面，以便在一个接触部位上承受径向切削力，该接触部位限定出垂直于转动轴线A的假想线L₂(见图10)。

这样的定位确保装有两个或多个切削刀片的铣刀轴向跳动最小，以使它们的工作前切削刃17和与它们相关的窄磨削刃棱22一起能够刮削工件的加工表面达到高洁度。此外，这样的铣刀工作前切削刃17突出于与它们相关的暴露出的下支承面5A和5B之外，以保证在加工一近似最终形状的工件时，铣刀可轴向切入工件足够的深度而不使支承面5A和5B被在铣削过程中形成的切屑磨损。同时，工作侧切削刃19突出到与它们相关的暴露出的支承面9A之外足够多，以便在铣削过程中铣刀的横向移动不受限制。最后，虽然切削刀片1不倾斜，但工作切削角10A具有所要求的大的正的轴向和径向前角与后角，从而易于形成切屑并从轻材料工件上去除切屑，大的正的轴向和径向前角与后角等同于刀片的轴向和径向前面角与后面角。

图13-16示出一种铣削刀片，总体标为30，类似于切削刀片1它也具有突出的凸状切削角。两者间的主要区别在于切削刀片30具有方形刀片体31，在俯视图上该刀片体相对于对称轴线35显示出四分之一周对称性。因此，刀片体31具有一个上表面32、一个下表面33和四个侧面34，这四个侧面相接于同样的突出的凸状切削角37A、37B、37C和37D。

切削角37与切削角10间的主要区别在于前者相对于角平分对称平面42是对称的，对称平面42在相同的左和右切削刃38与39之间从对称轴线35向角切削刃44径向延伸，左和右切削刃38与39分别形成在复合切屑切削前表面40与环绕后刀面41之间的相交线处，这种对称性使切削刀片30能够同样地安装在左旋和右旋铣刀刀夹上。

为了设置限制在约2-3mm的前切削刃和较长的例如4mm的侧切削刃，切削刃38和39分别由靠近角切削刃44的第一切削刃部分38′和39′和第二切削刃部分38″和39″构成，第一切削刃部分38′和39′相互成稍大于直角的约93°的角度β₁(以夸大的方式示于图14)配置，第二切削刃部分38″和39″分别相对于它们相邻的第一切削刃部分38′和39′形成稍小于180°的夹角β₂。

切削刀片30也类似于切削刀片1，即：每个工作前切削刃38′(或39′)由适合于靠在刀片安装座的相应支承面上的一对间隔开的共面支承面所支承，而每个工作侧切削刃由适合于靠在刀片安装座的相应支承面的一个平面支承面所支承。然而，在该情况下，由于切削刀片30是可四次转位的，其侧表面34中每一个面有一对支承面34A和34B。

支承面34A和34B可以设计成类似于切削刀片1的支承面。然而，在优选实施方案中，每个侧面34的支承面34A和34B相对于下表面33的假想延长面成锐角δ₂倾斜并相对于它们的相邻切削角37向内布置，而环绕后刀面41相对于同一假想延长面成锐角δ₁倾斜。如图所示，由于锐角δ₁大于锐角δ₂并且邻近于切削角37的支承面34A和34B与环绕后刀面41之间的相对配置，这种设置使得能够通磨两者而不相互干涉。实际上，首先磨制支承面34A和34B而后磨制环绕后刀面41以便保证它们之间的精确定位关系。

为了说明切削刀片30在右旋铣刀刀夹的刀片安装座46内的安装，该刀用来铣削一较浅的近似为直角的台肩，现在参照图17-19。如图所示，刀片安装座46适合于倾斜安装切削刀片30，以便使切削角37A的第一切削刃部分38′位于垂直于铣刀回转轴线A的径向平面P内而起前切削刃的作用来刮削工件表面。如图中清楚可见，切削刀片30的倾斜安装与第二切削刃部分38″相对于其相邻的第一切削刃部分38′的倾斜一起确保切削刃部分38″通过上斜的180-β₂的所谓碟形角而离开工件表面。如图17和18中所示，切削刃部分39′和39″汇合以便形成一单个切削刃39，在侧切削刃39上构成一大的正轴向前角γ用于逐渐切入和离开工件。

现在参照图20-22，它们分别示出另一种切削刀片1A，它具有倾斜于其下表面4的前切削刃17A以及具有非对称切削角的两个等边形切削刀片，切削刀片的形式为方形切削刀片47和八角形切削刀片48。

虽然本发明就有限数目的实施方案进行了描述，但应当理解，本发明能够作出许多变型，修改和其他用途。

Claims

1.一种铣削刀片，它包括一个基本上呈棱形的部分，该棱形体部分具有一上表面、一下表面、几个侧面和至少一个突出的凸状切削角，切削角具有与所述上表面接合的前表面和一环绕的后表面，后表面具有分别与在所述切削角处相交的相邻侧面接合的部分，所述前表面和环绕后表面之间的交线形成前切削刃和侧切削刃，这些切削刃突出于它们相应的侧表面以外并高于所述上表面，且至少所述侧切削刃向所述下表面倾斜。

2.按照权利要求1的刀片，其特征在于，切削刀片在俯视图中基本上为矩形并包括一对可转位的对角相对的切削角，每个切削角具有沿切削刀片一个长侧面的前切削刃和沿一个短侧面的侧切削刃，以便与其相邻的前切削刃成直角。

3.按照权利要求2的刀片，其特征在于，每个长侧面形成有一对间隔开的共面支承表面，每个前切削刃沿其相对长侧面平行于所述这对共面支承面。

4.按照权利要求3的刀片，其特征在于，该对支承面中的每一个支承面都垂直于所述下表面，每个短侧面形成有垂直于该下表面的单个平面支承面。

5.按照权利要求4的刀片，其特征在于，每个长侧面的所述对支承面中的一个支承面相对于其对置长侧面的所述前切削刃设置，而该对支承面的另一个支承面靠近与其相关的所述切削角。

6.按照权利要求5的刀片，其特征在于，所述每个短侧面的支承面相对于其对置短侧面的所述侧切削刃设置。

7.按照权利要求1-6中任一项的刀片，其特征在于，所述前切削刃平行于所述下表面。

8.按照权利要求1-6中任一项的刀片，其特征在于，所述前切削刃倾斜于所述下表面。

9.按照权利要求1的刀片，其特征在于，切削刀片在俯视图中基本上为方形并包括四个可转位的对称切削角，每个切削角具有第一和第二切削刃，该切削刃的第一相邻切削刃部分之间具有稍大于90°的夹角，而第二切削刃部分相对于它们各自相邻的第一切削刃部分成稍小于180°的夹角。

10.按照权利要求9的刀片，其特征在于，每个侧面都设有一对间隔开的共面支承面。

11.按照权利要求10的刀片，其特征在于，所述这对支承面倾斜于所述下表面。