專利名稱：車削刀片的制作方法
技術領域：
本發明涉及這樣一種類型車削刀片，其包括至少一個角部，該角部具有形成在斷屑面和間隙面之間的兩個刃，該兩個刃的第一刃是去屑刃，第二刃是表面加工刃。
背景技術：
近來獲得的構成本發明基礎的知識已經表明，由整個或部分圓化的切削刃產生的截面形狀彎曲的切屑比由直切削刃產生的那種具有直的截面形狀切屑需要消耗更大的能量，并且產生更多的熱量釋放。更確切地說，業已表明，沿其寬度的每個點產生的切屑目的在于垂直于每個微小的部分或垂直于沿該刃的點移動。這意味著直切削刃產生截面形狀為直的切屑，其整體上垂直地指向該切削刃，并且其產生最小可能的熱釋放，而整個或部分圓切屑刃產生整個或部分彎曲的切屑，這使得熱釋放增加。一般來說，高溫磨損車削刀片比低溫磨損利害。更確切地說，熱切屑產生所謂的月牙洼磨損，即在切屑碰撞切削刀片的頂面或斷屑面的區域起初產生月牙洼，其大小和深度隨著時間而增加。還已經知道，去屑刃的安裝角(等于該切削刃與車刀走刀方向的角度)影響切削刀片的磨損，更確切地說，其影響方式是小安裝角比大安裝角產生的總磨損小。
為了車削，在一定程度上使用圓切削刀片，尤其是多邊形，例如正方形或棱形基本形狀的刀片。多邊形切削刀片包括一個或多個去屑主切削刃，這些切削刃是直的并轉變到大體圓形的表面加工刃。當該切削刀片具有相當大半徑的不同鼻端(nose)時，或當例如在方形切削刀片上的表面加工刃在兩個直的主切削刃之間僅僅包括圓形角部部分時，在切屑被主切削刃去掉之后，表面加工只沿著該圓形切削刃的非常小的部分進行，即最接近旋轉工件的幾何旋轉軸線的該切削刃的切點進行。特別是在后一種情況下，即切削刀片具有比較小的表面加工角部刃，如果切削深度較大并且安裝角為常規的安裝角，即45°的情況下，則產生的切屑的主要部分將是截面形狀為直的切屑，但是形成在最靠近該角部刃的表面加工切點的切屑邊緣(edge of chip)除外。但是，在具有加工硬質材料特征的小切削深度的情況下，彎曲的切屑部分隨著切削深度的減小而成比例增加。
上面一般地描述的車削刀片是已知的，尤其是通過美國專利5226761和6612786B1。
為了改進上述已知的車削刀片，特別是通過減小月牙洼或角部磨損增加使用壽命，還為在最終加工之后減少在圓角(fillet)中的剩余材料的量，已經研制出一種切削刀片，其已經申請瑞典專利(尚未公開)，申請號為SE 0301323-2。但是，這種切削刀片還有缺陷，即鄰近去屑主切削刃的單個角部具有大體圓形形狀，更確切地說，制造成所謂的擦拭器技術(wiper technology)，即單個主切削刃和間隙刃之間的過渡包括兩個或多個具有不同曲率半徑的圓形段。換句話說，在這種情況下，在直接靠近表面加工刃部分切下的切屑具有彎曲形狀，其增加熱量釋放并且因此在直接靠近表面加工刃部分增加月牙洼磨損。雖然遠離表面加工刃部分的切屑邊緣得到完全的厚度，但是相對的邊緣不僅得到彎曲的形狀，而且連續地減小厚度，這導致直接靠近表面加工刃部分產生的切屑的最外面的邊緣部分變成鋸齒形。在所述切屑邊緣的這種鋸齒的形成在若干方面是不利的，尤其是，促進了切削刀片的磨損，加之使切屑變得尖銳并產生刮擦(包括切屑可能產生對加工后的相關周圍的損壞)發明內容本發明的目的在于克服根據SE 0301323-2的車削刀片的缺陷并提供一種改進的車削刀片。因此，本發明的主要目的是提供一種切削刀片，特別是用于加工硬質材料的切削刀片，這種切削刀片能夠沿其整個寬度產生基本上直的切屑，并且因此需要最小的能量消耗，從而產生最小的熱量釋放，更確切地說，最大的目的是增加切削刀片的使用壽命。另一個目的是提供一種切削刀片，其可能的磨損發生在離表面加工刃盡可能遠的距離處，以便確保整個時間在加工表面光潔度方面的高性能。
根據本發明，至少主要目的通過權利要求1的特征部分所限定的特征來實現。根據本發明切削刀片的優選實施例在從屬權利要求2-9中被進一步限定。
本發明基于去屑刃或主切削刃沿其整個長度是直的這樣一種構思，并且以尖銳過渡段的形式形成到連接的表面加工刃的過渡。有利的是表面加工刃也是直的，至少鄰近該尖銳過渡段的表面加工刃是直的。在刃磨切削刀片中，該尖銳過渡段或尖銳角部由這樣的事實提供，即鄰近相應刃的間隙表面在相互以鈍角延伸的平面中刃磨(包括兩個間隙表面之間的過渡由直的尖銳的間斷線構成)。在直接壓制切削刀片時，確保在形成該兩個間隙表面的模具中該兩個表面會聚成直的或直線的角部。
在附圖中圖1是示意圖，示出了根據本發明應用于車刀的切削刀片以及在機械加工中的旋轉工件。
圖2是放大的示意立體圖，示出了根據本發明的切削刀片。
圖3是該切削刀片的平面圖，示出了該切削刀片的各種幾何數據。
圖4是根據圖3的切削刀片的端視圖。
圖5是對工件進行機械加工時該切削刀片的工作角部部分的另一個放大的局部平面圖。
圖6和圖7是該切削刀片的一個角部部分的另一個局部平面圖。
具體實施例方式
在圖1中，附圖標記1總的表示根據本發明制造的切削刀片，該切削刀片與桿或刀桿2一起構成車刀。工件用3表示，例如軸等可繞中心軸線C旋轉，更準確地說沿箭頭R方向旋轉。最通常的情況是，工件夾緊在旋轉卡盤中，同時刀具沿著工件移動，例如平行于中心軸線C移動。刀具和工件之間的相對走刀方向用箭頭P表示。在該切削刀片中，包括去屑的工作主切削刃4，工作主切削刃與走刀方向P(走刀方向本身可與幾何中心軸線C形成一個角度)的角度構成該切削刃的所謂安裝角K°刀具的走刀量用f表示，切削深度用ap表示。
參考圖2，圖2是立體圖，示出了該切削刃的結構。雖然本發明也可應用于只有一個與協作的表面加工刃一起的單個的主切削刃的切削刀片，但是本發明的舉例與在兩個直徑地相對的角部5具有兩對同樣的與表面加工刃6一起的主切削刃4地切削刀片有關。換句話說，根據該例子的切削刀片包括總共四個主切削刃4。通常，該切削刀片具有多邊棱柱形的基本形狀，并包括與底面8平行的頂面7。周邊側表面在底面和頂面之間延伸，其總的用附圖標記9表示。在這個周邊側表面中，包括多個部分表面，并用10、11、12、13和14表示，該部分表面11和12構成鄰近切削刃4、6的間隙表面。以通常的方式，該切削刃4、6由該切削刀片的頂面和該間隙表面之間的刃構成。
在該例子中，僅僅示意地示出構成該切削刀片的斷屑部分的頂面7。換句話說，該切削刀片的頂面不主張(contend)形成完全的切削幾何表面。但是，鄰近該表面的周邊示出凹槽狀的凹陷S，預定用作斷屑器。換句話說，實際上該切削刀片應當包括一種裝置，以便在切屑與工件分離之后盡快迫使該切屑與切削刀片脫離接觸。
在該例子中，該切削刀片具有中性的或負的幾何形狀，以便包含在側面9的所有部分表面垂直地延伸到頂面7和底面8。但是，該切削刀片也可以具有正的切削幾何形狀，即用以銳角延伸到頂面的側面形成。在這種情況下，也應當提及的是，該切削刀片可以是雙面的，即用也在其底面8上的斷屑切削幾何形狀形成。
迄今所示的切削刀片已經進行了描述，這種切削刀片在所有的主要方面是已經知道的。
現在參考圖3-7。圖3-7以放大的比例示出本發明的新的特征。
在圖3中，兩個角部5之間的對角線用B表示，該對角線B形成該對主切削刃4的等分線。第二個等分線Ba在該切削刀片的另外兩個直徑方向相對的角部5a之間延伸。除了主切削刃4和表面加工刃6之外，鄰近部分表面13形成的四個間隙刃15被包括在該切削刀片中，這種間隙刃沿該切削刀片每側的主要部分延伸，更確切地說，從單個的刃6延伸到鄰近凸形曲線角部刃表面14的弧形刃16。而且，還具有與部分表面10相關的端刃17，其在每個角部5在附近的主切削刃4之間延伸(見圖2)。
鄰近單個角部5的間隙刃15之間的角α為銳角是有利的，在所示的例子中其大小為80°。因此，在單個間隙刃15和等分線B之間的角角α1為40°。因此使角度β為鈍角并且其大小為100°。等分線Ba和單個間隙刃15之間的角度β1的大小為50°。角部刃16的半徑無關緊要。
該單個刃6和等分線B之間的角度ε大于角角α1，并且在該例子中其大小為45°。主切削刃4和等分線B之間的角度γ更大，在該例子中其大小為55°。在通常情況下，不起作用的端刃17為直線是有利的并與等分線B成直角λ延伸。
主切削刃4的長度L4根據切削刀片的尺寸、所希望的切削深度以及在圓角(fillet)中允許保留的材料的量而變化很大。但是實際上，L4的大小可以在0.5-2mm范圍內，合適地在0.8-1.5mm范圍內。切削刃6相當短，其長度L6為約0.3mm。但是，這種尺寸可以上下變化。端刃17的長度L17在功能方面是較不重要的，但是在實際中可與主切削刃4的長度L4具有大約相同的值。
正如通過介紹已經指出的，本發明基于這樣的構思，即不僅使主切削刃4是直線的，尤其是，經由尖銳過渡段使主切削刃轉變到表面加工刃6，在放大的圖5-7中該過渡用18表示。“尖銳過渡段”的概念解釋為在主切削刃4轉變到表面加工刃6的點沒有任何形式的有意設置的弧形形狀的刃。如果刃磨該切削刀片，該尖銳過渡段18通過在相互以鈍角(在該例子中為170°)延伸的平面中刃磨間隙表面11、12而提供，表面11、12經由筆直的間斷線(interruption line)19相互轉變。換句話說，該過渡18由切削刃4和6相交在間斷線19的尖銳點或棱柱點形成。
正如前面所提到的，表面加工刃6象主切削刃4一樣，可以是直線的，至少鄰近該尖銳過渡段18的部分是直的。有利的是，刃6沿著其整個長度L6是直的，在此之后它經由過渡20轉變到間隙刃15。就其可以是或者尖銳的或者柔和的圓形而言，這個過渡20的形狀是無關緊要的。
如果該切削刀片的制造是用直接壓力加工進行(即沒有刃磨)的，那么該尖銳過渡段18以同樣的方式形成，即通過使該刃4和6由在間隙表面11、12之間的間斷線19相交的點會聚。但是，在這種情況下，該過渡由于壓模操作可能會稍稍有一點變圓。為了使該過渡仍然被認為是尖銳的，可能的非有意的圓度的半徑不應當超過0.1mm。合適地，該圓度的最大半徑不超過0.05mm。然而，圓度小于該數值例如0.03mm的可能的過渡被認為是尖銳的。
在該例子中，在端刃17和單個的主切削刃4(見圖6)之間的過渡21示作如過渡18同樣類型的尖銳過渡段。換句話說，該過渡由這樣的事實提供，即部分表面10是平面的并且經由筆直的間斷線22(圖2)轉變到平面的部分表面11，該間斷線通過該刃4和端刃17之間的交點延伸。但是，在這種情況下，應當指出，使過渡21做成徑向過渡也是可行的。
參考圖5，圖5以放大的比例示出主切削刃4與工件3的接合。在正常情況下，在硬質材料的加工中，切削深度ap被限制在0.05-0.3mm的范圍內，通常約為0.15mm。在根據圖3的工作狀態，該表面加工直刃6平行于走刀方向P(并且在該例子中平行于工件的幾何旋轉軸線C)。根據安裝角K，沿著鄰近過渡18的其長度的較大或較小部分，該主切削刃4將從工件上去屑(未示出)。由于切削刃4到該過渡18全部是直的，切屑將是直的并且沿其整個寬度的厚度相等，而與所述的寬度無關。切屑沿垂直于該切削刃的方向以其整體方式被去掉。這意味著，首先，去屑在最少熱釋放的情況下進行，第二，切屑在該切削刀片的斷屑頂面上的與表面加工刃6具有最佳距離的點上碰撞，這決定該工件的加工包絡面23的光潔度。換句話說，在表面加工刃6附近的月牙洼磨損減少，在長時間的有效運行期間能夠保證使用性能。換句話說，與去屑刃和表面加工刃之間的關鍵區域包含有圓形刃部分，例如擦拭器型的車削刀片相比，該切削刀片的使用壽命延長。
實際上，根據本發明的切削刀片可以用各種硬質材料制造，例如六面體的氮化硼、硬質合金、陶瓷材料，金剛石等。但是，希望主要用六面體的氮化硼(CBN)制造。該切削刀片特別合適用于加工硬質材料，例如硬質鋼，采用小切削深度ap進行車削。關于這種加工，切削刀片具有多種優點，例如增加使用壽命(通過減少發熱)、最佳切屑形狀、改進的切削力方向，以及減少加工工件中的駐留應力等。
應當指出，“安裝角”的概念主要與組合車刀和其相對于工件的運動相關，而不是與這種單個的切削刀片相關。由于表面加工直刃6在工作狀態被設置為平行于走刀方向，去屑刃4與沿擦拭刃延伸的假想線形成一定角度，然而，在前面的描述以及后面的權利要求中，安裝角的概念被看作是相關的。
上述安裝角K構成主切削刃4的等分線角γ和表面加工刃6的等分線角ε之間的差。在該例子中，這個差的大小為10°。雖然10°構成優選的安裝角，然而該安裝角可以上下變化。但是，安裝角不應當大于30°，并且小于20°是有利的。另一方面，該安裝角不小于3°，優選為不小于5°。實際上，根據本發明制造的切削刀片的大多數安裝角在5-15°的范圍內，優選在8-12°的范圍內。
在這方面，應當提及的是等分線角α1、β1、ε和γ可以從前面舉例的值上下變化相當大，而與選擇的安裝角K無關。
還應當指出，在正常情況下，只有主切削刃4在去屑中起作用。換句話說，通常該主切削刃用盡整個切削深度ap。但是，工件可以有不規則性，這意味著連接主切削刃4的端刃17的部分也臨時參與去屑工作。換句話說，端刃17也瞬時地用作去屑刃。
權利要求
1.一種車削刀片，包括具有兩個刃(4、6)的角部(5)，該兩個刃(4、6)形成在斷屑面(7)和間隙面(11、12)之間，該兩個刃(4、6)的第一刃(4)是去屑刃，第二刃(6)是表面加工刃，其特征在于該第一刃(4)是直的并經由尖銳過渡段(18)轉變到第二刃(6)。
2.根據權利要求1的車削刀片，其特征在于該第二表面加工刃(6)也是直的。
3.根據權利要求1和2的車削刀片，其特征在于在所述第一和第二刃(4、6)之間的尖銳過渡段(18)是棱柱形的并由這樣的事實提供，即鄰近該過渡段(18)的間隙面(11、12)形成在相互成鈍角延伸的平面中并經由間斷線(19)相互轉變，該間斷線(19)與該兩個刃之間的匯合點相交。
4.根據前述權利要求中任何一項的車削刀片，其特征在于該第一刃(4)具有安裝角(K)，使得該安裝角形成為所述刃和沿該第二刃(6)延伸的假想直線之間的角，其值最大為30°。
5.根據前述權利要求中任何一項的車削刀片，其特征在于該第一刃(4)具有安裝角(K)，使得該安裝角形成為所述刃和沿該第二刃(6)延伸的假想直線之間的角，其值最小為3°。
6.根據前述權利要求中任何一項的車削刀片，其特征在于該車削刀片包括兩個沿直徑方向相對的角部(5)，所述角部分別包括一對同樣的第一刃(4)，該第一刃與第二刃(6)一起配合，該第二刃(6)與該角部的等分線(B)形成銳角(ε)，同時兩個第一刃(4)中的每一個與所述等分線(B)形成角度(γ)，該角度(γ)大于首先提到的角度(ε)。
7.根據權利要求6的車削刀片，其特征在于在兩個第一刃(4)之間延伸有端刃(17)，該端刃(17)至少部分地是直的。
8.根據權利要求7的車削刀片，其特征在于在該端刃(17)和每個第一刃(4)之間的過渡段(21)是尖銳的。
9.根據權利要求6-8中任何一項的車削刀片，其特征在于，在與該第一刃(4)相距一定距離的端部處，該第二刃(6)轉變到間隙刃(15)，該間隙刃(15)是直的并且與所述等分線(B)形成角度(α1)，該角度(α1)小于該第二刃(6)的等分線角(ε)。
全文摘要
本發明涉及車削刀片(1)，其包括一個或多個角部(5)，該角部(5)具有形成在斷屑面(7)和間隙面之間的兩個刃(4、6)，該兩個刃(4、6)的第一刃(4)是去屑刃，第二刃(6)是表面加工刃，本發明的特征在于該第一刃(4)是直的并經由尖銳過渡段(18)轉變到第二刃(6)。該第二表面加工刃(6)也可以有利地是直的。該刃(4、6)之間的尖銳過渡段(18)由這樣的事實有利地提供，即鄰近該過渡(18)的間隙面在相互成鈍角延伸的平面中被刃磨。
文檔編號B23B27/14GK1695851SQ20051007265
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月16日 優先權日2004年5月14日
發明者羅尼·洛夫, 漢斯·托爾登貝格, 克里斯·米爾, 約根·威曼 申請人:山特維克公司