專利名稱：用于大切削量車削的切削刀片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于大切削量車削加工(heavy turning)的切削刀片，該刀片具有頂面、底面以及位于所述頂面和前表面之間的刀刃，除了包括具有位于上述刀刃后方的斷屑器(chip breaker)的比較厚的前部之外，該切削刀片還包括一比所述前部薄的后部。
用于大切削量車削加工的切削刀片在多個不同的實施例中是公知的。通用示例中的切削刀片的特征在于相對于深度或長度(在刀刃和切削刀片底面之間延伸的前表面的高度稍微比切削刀片的長度小，所述長度是指前表面和后端面之間的距離)，切削刀片具有更大的厚度。從刀刃向后延伸著一個偏斜地向下/向后傾斜的表面，在該表面上形成一筆直的斷屑器的肩部。所述傾斜頂面的末端為一基本上平行于前表面的定界表面，該定界表面在底部又變換成一在更短后部上的向后/向上傾斜的表面，在該更短后部上，形成一中央向后的孔，一銷插入該孔內，所述銷用作固定切削刀片并抵消切削刀片的橫向運動。一夾具裝置可以壓靠在切削刀片后端部分的向后/向上傾斜的表面上，通過此種方式，利用后端表面，切削刀片被夾持地保持與箱的鄰接表面接觸，切削刀片可以被裝配在所述箱內，同時切削刀片的底面被壓靠在箱的底面上。然而這種公知的用于大切削量車削的切削刀片具有下述缺點，即由于切削刀片橫向穩定性是一般的，所以它僅適合于加工槽，而不適合于縱向車削。因此，切削刀片縱向的擾動僅由上述銷承擔，由于技術和尺寸上的原因，所述銷相對較弱。所述切削刀片的另一個缺點是，它要求大量的成本高昂的研磨加工。不僅從切削刃偏斜地向下/向后傾斜的頂面，而且前表面和底面也必須采用多個步驟進行精確的研磨。另一個缺點是，由于切削刀片的頂面相對于夾具來說向下/向后傾斜，用于切削刀片的夾具裝置承受由抵達的熱切屑所引起的較大的應力。此外，當切屑從工件上被切削刃切削下之后，公知的切削刀片難以減小該切屑的寬度。這在某種程度上使得來自被加工的槽的切屑更難以被排出。
根據本發明，至少其主要目的可以由權利要求1中的特征而實現。本發明的優選實施例被進一步地確定在從屬權利要求中。
優選實施例介紹在
圖1～3中，顯示了符合本發明第一實施例的切削刀片1。在頂部，所述切削刀片由頂面2所確定，它與底面3相對。前表面4在頂面2和底面3之間延伸并與后端表面5相背。在前表面4和頂面2之間的區域內，形成切削刃6，所述切削刃6以通常的方式包括位于前表面4和平面加固表面6’之間的銳邊。在前表面4兩端，前表面4過渡到兩個橫向側表面7，更準確地說，經由帶圓角的過渡表面8。所述兩個橫向側表面7之間的距離確定了切削刀片1的寬度B，而前表面4和后端表面5之間的距離確定了切削刀片的深度或長度L。在切削刃6后面的區域中，在切削刀片1的頂面上形成斷屑器9。
在生產實踐中，符合本發明的切削刀片可以用硬質合金粉末直接壓制而制成，唯一需要研磨的底面3。
在更詳細地介紹本發明的切削刀片的特征之前，首先參考圖4和圖5，它們顯示了將切削刀片1安裝在箱或夾具10上，采用適當方式將所述夾具10可拆卸地連接到一更大的刀架(未示)上(例如加強板)。在所述箱上，形成一用于接收切削刀片1的座11(本領域技術人員也將其稱為刀座)，該座11由平面底表面12以及兩個傾斜的側表面13所確定。可以利用夾子14將所述切削刀片固定在所述座上，在所述夾子前端具有一凸緣15。利用在夾子14后端的螺釘16，將夾子14緊固。通常，夾子和螺釘被如此形成，即在擰緊螺釘時，凸緣15相對于座11向前/向后移動。在座11的底表面12和切削刀片1之間有利地設置一墊片17，與切削刀片相同，該墊片也由硬質合金組成。通過將埋頭螺釘18擰入底表面12上的螺紋孔19內而固定墊片17。
現在再次參考圖1～3。
符合本發明的切削刀片的特征是相同的，除了其上形成有斷屑器9的較厚的前部20之外，還包括一比所述前部20薄的后部21，所述后部21沿向后的方向逐漸變細，在后部21的頂面23上形成一用于容置夾子14的凸緣15的凹入部分22。在該示例中，后部21的逐漸變細的形狀由兩個平面側表面24確定，這兩個側表面之間的夾角是銳角α°。在所示示例中，α°大約是60°，并可在上下范圍內變化。然而，α應該在30～80°范圍內，最好是45～70°之間。在后端，側面24過渡到后端表面5，在該示例中，后端表面由一個平面組成，該平面平行于切削刃6并沿垂直于底面3的方向延伸。在前端，側面24過渡到上述橫向側平面7，更準確地說通過拐角邊25。通過向后/向下傾斜的表面26，較厚前部20過渡到薄后部21，在傾斜表面26和后部的頂面23之間形成一光滑的圓形過渡面27。在該示例中，前部20的長度也就是從切削刃6到傾斜表面26之間的距離L1比后部21的長度也就是表面26與端面5之間的距離L2小。從圖2中可以清楚地看到，拐角邊25位于表面26前方的區域內。換句話說，前部20的后部采用與后部21相同的方式逐漸變細。
前部20的厚度也就是切削刃6與底面3之間的距離T1明顯比后部21的厚度T2大。在實踐中，厚度T1比T2大20～40％。
通過在位于切削刀片的底面3上方的底部28內鏇端面，用于夾子凸緣15的凹入部分22在切削刀片上僅僅向上敞開。采用這種方式，將可觀數量的材料保持在凹入部分下方的區域內。這可在一定程度上確保切削刀片具有最大強度并不易斷裂。雖然如果所述凹入部分的深度是深度T2的70％也是允許的，但是最好所述凹入部分的深度不超過深度T2的50％。換句話說，應該指出的是，凹入部分22距切削刀片的后端表面5的距離較大。更準確地說，凹入部分位于鄰近傾斜過渡表面26的圓形表面27附近。凹入部分22最好具有回轉對稱的基本形狀，通過具有一定錐度，凹入部分沿向上方向變寬，該凹入部分位于兩個傾斜側面24之間的中心部位。還應該指出的是，后部21的頂面23最好是平面，但不一定必須是平面。
在如圖所示的典型示例中，切削刀片的寬度B是40毫米，長度L是31.5毫米，前部的長度L1大約是12.5毫米，即大約是總長度L的40％。此外前部的厚度T1是12.7毫米，而后部21的厚度T2是9.5毫米。因此雖然前部比后部21短和厚，但是，前部也具有較大的長度L1(實際上通常為10～15毫米)。這意味著設計人為了多種目的可以擁有更大的自由度，以形成具有高效斷屑幾何形狀的切削刀片。在圖示最佳實施例中，形成具有一最高脊29的斷屑器9，所述脊29具有最大的距切削刃6的距離，更準確地說，所述脊29被形成在緊鄰傾斜過渡表面26的位置。所述脊29與前邊26之間的高度差在圖3中用N表示，根據切削刀片的其它尺寸(取決于切削刀片的應用領域)，N可能變化較大，但是應在0.3～3.0毫米范圍內變化。從所述脊29向前，滑動表面30向前/向下傾斜延伸，并在前方在切削刃6的正后面過渡成橫截面為弓形的凹槽31。從工件上被切削刃6加工出的切屑首先通過橫截面為弓形的凹槽31，然后通過傾斜的滑動表面30，以便最終從位置最高的脊29所在區域離開切削刀片。
在所示最佳實施例中，在脊29上形成一中央埋頭孔32，所述埋頭孔具有一凹弓形的基本形狀，該埋頭孔在向前方向變成一弓形過渡表面33、34，后表面33以一個較平緩角度向前/向下傾斜，同時第二表面34以一個更陡的角度向前/向下傾斜并過渡成平面35，所述表面35構成槽31的中央間斷(interruptions)，并相對于凹槽31的底面沉下。由于如下事實，即這些中央分布的表面32、33、34和35在脊29、表面30和31上分別形成中央設置的中斷，與切屑兩邊部分相比，切屑的中央部位移動速度更快。這意味著將形成橫截面為彎曲形狀的切屑。用此方式，與由切削刀片的寬度B所確定的切屑正常寬度相比，切屑的寬度被減小，因此來自切削刀片所加工的溝槽的切屑的排出達到最高程度。應該指出的是，在符合圖1～3的實施例中的切削刃6是筆直的，也就是切削刃在相反端之間完整地延伸。
切削刀片的兩個相反側面7不僅在向后方向具有用圖2中角β°表示的間隙(clearance)，在朝向切削刀片底面的向下方向也具有間隙。雖然所述間隙角可以根據切削刀片的應用領域而變化，但是其大小至少是大約3°。
在圖1～3所示具體實施例中，由于前表面4沿基本上垂直于底面3的方向延伸，所以切削刀片具有中性的切削幾何形狀(neutralcutting geometry)。但是從圖中的夾角ε°中可以看到，切削刀片也可以具有一至少稍微正的切削幾何形狀。對于切削刀片的底面3來說，應該指出的是，其最好采用一種面對地面的表面(face-ground surface)，該表面形成切削刀片在其它方面的基準面。然而可以代替整個一個表面，使用三個三角形分布的支柱或三角形形狀的支架以及圍繞一中央凹入部分的面對地面的表面。然而重要的是切削刀片的底面可以與平面支承表面緊密接觸，例如圖4所示的墊板17的頂面。
圖6顯示了符合本發明另一個實施例的切削刀片。在這個實施例中，不僅斷屑器9而且切削刃6均被具有弓形基本形狀的中央埋頭孔36所中斷。采用這種方式，利用切削刃的弓形部分36，產生橫截面是彎曲的切屑。這在某種程度上能夠更有效地減小切屑的寬度。符合本發明的切削刀片的優點符合本發明的用于大切削量車削加工的切削刀片的基本優點是，由錐形形狀引起的切削刀片的相當長的后部可以采用截然不同的和可靠的方式被固定在具有相同形狀的附屬刀座上。由于這一事實，即在擰緊螺釘時，夾具沿向后方向拉切削刀片，在切削刀片的底面被緊密地壓靠在刀座的底面上或當使用墊板時被壓靠在墊板上時，切削刀片的傾斜側面將以很大的力壓靠和楔入在楔形傾斜側面之間。另外，由于切削刀片的后部明顯比具有斷屑器的前部薄，切屑受斷屑器作用而遠離夾具，所以夾具將被設置在位于斷屑器后面和下方的更受保護的位置。由于切削刀片被穩定和可靠地固定在附屬刀座上，切削刀片將不僅可被更可靠地用于開槽操作，而且可以用于縱向車削，這是因為切削刀片可以承受更大的橫向力。此外在所述最佳實施例中，切削刀片具有下述優點，即切屑的寬度可以被快速和有效地減小，因此來自深槽的切屑的清除也易于達到最大程度。由于堅固材料部分被固定在凹槽下方的區域中，利用結合進入相對淺凹槽中的夾具凸緣而固定切削刀片的事實使得所制造的切削刀片與利用孔和開口被固定的切削刀片相比具有更大的強度和更長的壽命。此外，通過形成凹槽，從而它錐形向上地變寬，同時斷屑器的所有表面向上暴露，可以采用更先進的方式，通過對硬質合金粉末直接沖壓而制成切削刀片。因此僅僅需要對切削刀片底面進行簡單的研磨加工。本發明的可行性修改本發明不僅僅限制于上述如附圖所示的實施例。可以在相當寬的范圍內對切屑斷裂的幾何形狀進行改變。而且，切削刀片后部的漸細形狀可以以另一種方式確定，而不僅僅是由兩個平面側表面所確定，雖然在實踐中優選平面表面。同時，設置在切削刀片后部的頂面的用于夾具凸緣的凹入部分的形狀可以不同于如圖所示的回轉對稱的形狀。切削刀片的后部也不需要終止于一個平面表面。因此，切削刀片的后部例如可以由一個曲面所限定。
權利要求
1.一種用于大切削量車削加工的切削刀片，具有頂面(2)、底面(3)以及位于頂面和前表面(4)之間的切削刃(6)，除了包括具有位于切削刃(6)后面的斷屑器(9)的較厚的前部(20)之外，所述切削刀片還包括一比前部(20)更薄的后部(21)，其特征在于所述切削刀片的后部(21)向后逐漸變細，并由兩個彼此之間夾角為銳角(α°)的側面(24)所限定，在所述后部(21)的頂面(23)上開有一個用于夾具裝置(14)的凹入部分(22)，以便將切削刀片固定在匹配刀座中。
2.根據權利要求1所述的切削刀片，其特征在于所述凹入部分(22)具有旋轉對稱的基本形狀并且其終端為底部(28)，所述凹入部分(22)的深度小于后部(21)厚度(T2)的70％，最好是50％。
3.根據權利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于所述后部(21)的兩個側面(24)之間的夾角(α°)為30～80°，最好為45～70°，最適合的角度是60°。
4.根據上述任一個權利要求所述的切削刀片，其特征在于所述漸細后部(21)的長度，即后端表面(5)和過渡表面(26)之間的距離，比所述前部(20)的長度，即過渡表面(26)和切削刀片的前表面(4)之間的距離大。
5.根據上述任一個權利要求所述的切削刀片，其特征在于用于夾具裝置的凹入部分(22)位于所述后部(21)的前部區域。
6.根據上述任一個權利要求所述的切削刀片，其特征在于所述斷屑器(9)包括一遠離所述切削刃(6)的脊(29)，所述脊相對于所述切削刀片的底面(3)比所述切削刃(6)相對于所述切削刀片的底面(3)要高，在所述脊(29)的后面，一向下和向后傾斜的表面(26)構成位于前部(20)和后部(21)之間的過渡表面。
7.根據權利要求6所述的切削刀片，其特征在于具有弓形基本形狀的中央埋頭孔(32)被形成在斷屑器的脊(29)上，所述埋頭孔(32)用于使來自切削刃(6)的切屑具有弓形截面，從而減小切屑的寬度。
8.根據權利要求7所述的切削刀片，其特征在于沿所述切削刃(6)的方向偏斜地向前/向下傾斜的滑動表面(30)從脊(29)向前延伸，所述脊(29)上的弓形埋頭孔(32)也通過這個滑動表面而向前延伸。
9.根據上述權利要求7或8所述的切削刀片，其特征在于具有弓形基本形狀的中央埋頭孔(36)也被形成在切削刃(6)上。
全文摘要
本發明涉及一種用于大切削量車削加工的切削刀片(1)，它具有頂面(2)、底面(3)以及位于頂面(2)和前表面(4)之間的切削刃(6)。其特征在于除了具有位于切削刃(6)后面的斷屑器(9)的較厚的前部(20)之外，本發明的切削刀片還包括一比前部(20)更薄的后部(21)，所述后部(21)向后方逐漸變細，在后部(21)的頂面上開有用于夾具裝置的凹入部分(22)，以便將切削刀片固定在匹配刀座上。
文檔編號B23B27/04GK1452528SQ0181518
公開日2003年10月29日 申請日期2001年8月22日 優先權日2000年9月5日
發明者羅伯特·伊薩克松 申請人:桑德維克公司