專利名稱：可轉位的端銑刀片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種如下類型的可轉位端銑刀片，其包括下側、上側 和多個切削刃，所述多個切削刃形成在上側與多個余隙側之間并分別 包括去屑主刃以及表面擦拭的擦拭刃，該表面擦拭的擦拭刃經由切削 刀片的角部而轉變成主刃，該主刃在第一端與相對的第二端之間拱形 地延伸，該第二端相對于下側位于比第一端高的高度處，并且該主刃 被界定在切屑表面與凸狀拱形的主余隙表面之間，其中該切屑表面位 于切削刃線之內，而該主余隙表面位于切削刃線之外并且在該主余隙 表面下方有第二余隙表面。
背景技術：
通過EP 0956921先前已知了用于端銑的上述類型的切削刀片。其 中，該切削刀片的優點是該切削刀片容易切削并且提供均勻的切屑 形成和沿著主刃的整個長度的良好的切屑釋放，同時主刃具有良好的 強度和長的使用壽命，最重要是由于刀刃的余隙角度沿整個刀刃長度 恒定。另一優點是不僅主刃的功能性余隙、而且擦拭刃相對于在工件 中產生的表面的功能性余隙變得可靠。同樣地，避免了切削刃的余隙 表面的過早磨損(wearing wear)。但是，最后提及的優點以切削刀片只 包括兩個可用的刀刃的缺點的代價而獲得。
在切削加工或去屑加工的領域內，不變的目標是設計工具的可替 換的切削刀片，以便具有盡可能多的可用的切削刃。在這點上，端銑 刀片也不例外。因此，已提出多個方案用以通過給予切削刀片正方形 或方形的基本形狀來形成具有多至四個可交替使用的切削刃的端銑刀 片。例如見EP 0787051、 US 5597271、 WO 96/35538以及US 5810521。但是，設計四刃端銑刀片的任務由于銑刀工具和切削刀片復雜的 空間幾何形狀而帶來大量的難以處理的權衡和問題，對于控制這些最 困難的一個是設計切削刀片的不同的余隙。因此，不僅需要切削刀片 的向前轉位的有效切削刃對、即主刃和與該主刃一定角度延伸的擦拭 刃，而且需要在有效主刃的延伸部分中的非作用擦拭刃、以及在有效 擦拭刃的延伸部分中的非作用主刃獲得距離產生的表面的可接受的間 隙。更精確而言，有效擦拭刃應具有良好的切向或旋轉間隙，以便旋 轉地在刀刃后面的余隙表面不會接觸正在由該刀刃加工的平面底表 面，同時在擦拭刃的延伸部分中的非作用主刃必須具有徑向間隙，以 便不與該相同的表面接觸。以相似的方式，以與底表面成90。的角度產 生肩部或肩部表面的有效主刃必須具有切向間隙，以便旋轉地在后面 的余隙表面一定不會接觸到肩部表面，同時也不允許在主刃的延伸部 分中的非作用擦拭刃接觸肩部表面。
在EP 0787051和US 5597271中已提出對上述問題的初步的、幾 何形狀上的工作解決方案。更具體而言，在所述兩個文件中所公開的 切削刀片設計基于使擦拭刃朝向切削刀片的下側并相對于沿同一個余 隙側定位的主刃埋頭(countersink)的構思。如此，擦拭刃一方面能夠在 切削刀片鑲刃(tipped-in)到附屬銑刀體中的正軸向角度中的狀態下以 距底表面的可接受的間隙工作，而另一方面能夠在切削刀片轉位之后， 呈現擦拭刃不與肩部表面接觸的非作用狀態。這個效果通過以負的徑 向角度保持切削刀片鑲刃的事實來獲得。為清楚起見，軸向角度和徑 向角度由支撐表面的實心幾何位置確定，該支撐表面形成在銑刀體中 并且切削刀片的下側就被壓在該支撐表面上。
盡管事實是上述兩個文檔提供關于應當如何解決基本的幾何形狀 復雜的問題的理論措施，但所述兩個解決方案在某些方面不夠。因此， 在所述解決方案的基本設計中，特定地描述的兩個切削刀片具有直的 主刃，并且除此之外，附帶地指出給予主刃大體上彎曲的形狀的可能 性。但是，在兩種情形下，主刃到擦拭刃的連接是這樣一種類型，即不適于實際切削刀片制造。
在這方面中，所討論類型的切削刀片通常通過將粉末物壓縮成型 為擠壓體而制造出來，隨后對其燒結，例如是在形成硬質合金的同時 進行燒結。壓縮成型在工具中發生，該工具一方面包括模具，該模具 的形狀決定切削刀片的余隙側的形狀，另一方面，該工具包括兩個沖 壓頭，所述兩個沖壓頭給予切削刀片的上側和下側期望的形狀。為了 允許擠壓操作， 一方面為了通過精確的精度實現，另一方面為了使得 能夠從模制工具釋放出擠壓體，需要不同的部分表面相互之間不包括 任何尖銳或突然的過渡，所述部分表面一起限定出切削刀片的整體形 狀。任何單獨的部分表面一定不能有太窄的間隙角度，這是因為否則 當釋放擠壓體時，可能損壞擠壓體。
發明內容
本發明的目的在于消除由EP 07870501和US 5597271先前所公開 的端銑刀片的缺點，并且提供一種改進的端銑刀片。因此，本發明的 主要目的是提供實際上功能良好的四刃端銑刀片，其將通過EP 0956921所知的、容易切削、彎曲主刃的優點與通過EP 0787051和US 5597271所知的理論幾何形狀解決方案的優點結合起來。換句話說，本 發明的目的在于提供一種端銑刀片，其
a) 具有四個容易切削并且堅固的主刃，這提供良好的切屑形成和
柔性的排屑，并且這變得磨損均勻和緩慢，同時確保切削刀片長的使 用壽命；
b) 具有四個擦拭刃，所述四個擦拭刃一方面在其作用狀態下、在 產生出來的底表面上具有良好的表面擦拭效果，另一方面在其非作用 狀態下具有距離由作用主刃產生的肩部表面的可靠間隙；并且
c) 確保在作用擦拭刃的延伸部分中，非作用主刃獲得距擦拭刃的 良好的徑向間隙。
另外的目的是提供一種端銑刀片，該端銑刀片不同的部分表面被平滑地圓化，以允許切削刀片合理有效的連續制造。本發明的另一目 的是提供一種端銑刀片，該端銑刀片具有按比例較大的下側或基底面， 以便確保該端銑刀片穩定的固定。
根據本發明，至少主要目的通過權利要求1的特征部分中所限定 的特征獲得。根據本發明的端銑刀片的優選實施例進一步被限定在從 屬權利要求2或3中。
附圖中
圖1是呈端銑刀形式的銑刀工具的透視圖，該銑刀工具由可旋轉 的基體和根據本發明的多個可替換的切削刀片構成，所述多個可替換 的切削刀片中的一個切削刀片示出為在基體上處于安裝狀態下；
圖2是示出切削刀片和用于該切削刀片的緊固螺釘的分解透視 圖，該緊固螺釘和切削刀片與基體間隔開；
圖3是根據圖1的工具的側視圖4是同一工具的端視圖5是根據本發明的切削刀片的放大頂部透視圖6是同一的切削刀片的底部透視圖7是從切削刀片上方的平面圖8是切削刀片的側視圖9是從切削刀片下方的平面圖IO是鄰近工件肩部表面和底表面的作用切削刀片的前視圖； 圖11是根據圖10的切削刀片的側視圖，示出該切削刀片在某一 軸向鑲刃位置中如何傾斜；
圖12是圖7中的三個放大詳細截面A-A、 B-B和C-C; 圖13是圖10中的截面D-D;禾口 圖14是圖IO中的截面E-E。
具體實施方式
以下，在對不同的附圖作出參照的情況下，將詳細描述根據本發 明的切削刀片的優選實施例。首先，將更詳細地描述與切削刀片配合 的銑削體或基體，然后描述切削刀片本身。
圖1-4所示的裝配好的銑刀工具包括基體1和多個切削刀片2，在 相應的圖中僅示出所述多個切削刀片中的一個切削刀片。基體或銑刀
刀體1可繞標以C的中心軸線、沿旋轉方向R旋轉，并且具有旋轉對 稱包絡面3、以及前端面4。在包絡面和前端面中開有多個容屑槽5， 所述多個容屑槽5中的每個容屑槽均包括用于容納切削刀片2的刀座 6。在示例中，容屑槽和切削刀片的數量分別為三個。
在該情況下，刀座6包括供切削刀片的下側可.壓靠在上面的平底 面7、以及供切削刀片的余隙側可壓靠在上面的兩個側支撐面8、 9。 更具體而言，支撐面8具有承載軸向切削力的作用，同時支撐面9在 底面7承載切向切削力的同時承載徑向切削力。
切削刀片2通過緊固元件10而被固定在刀座6中，該緊固元件 10在本例中呈具有陽型螺紋和頭部的螺釘形式，該頭部在該情況下是 錐形的。可使螺釘穿過切削刀片中的通孔11并將其緊固在在底面7開 口的孔12的陰型螺紋中。通過螺釘10由鋼制成并從而具有某種固有 的彈性的事實，該螺釘不僅能夠直向下朝底面7施加軸向力，而且能 夠向切削刀片施加側向力，該側向力同時地將切削刀片壓靠在支撐面 8、 9上。
在圖3和4中，示出刀座6如何成形及如何被實心幾何地放置在 基體1中，使得切削刀片2在刀座6中具有特殊的鑲刃(tipping-in)位置。 更具體而言，切削刀片以某一正的軸向鑲刃角度a、以及以某一負的徑 向鑲刃角度/5鑲刃。后提及的角度/3實際上可在6-16°的范圍內變化， 該角度/3由切削刀片的上側和基體的中心軸線C與切削刀片的周邊作 用切削刃之間的假想半徑"r"所形成的角度限定。以相類似的方式，角度a由切削刀片相對于中心軸線C軸向傾斜的那個角度限定。實際
上，角度a在10-25°的范圍內變化。在示例中，a等于15。，而/3等于 10。。
相應的"標稱"和"功能性"余隙
當一方面與基體無關單獨考慮切削刀片、而另一方面考慮切削刀 片安裝在基體中時，保持根據本發明的切削刀片的特征分開是重要的。 在第一種狀態下，通常在平面圖或側視圖中考慮和限定切削刀片，存 在的余隙是標稱的并相對于切削刀片本身的中心軸線以及切削刀片的 上側和下側。但是，在基體中的安裝狀態下，切削刀片的余隙是功能 性的并取決于基體的幾何形狀。換句話說，存在的余隙和余隙角度取 決于它們是否是標稱的、即只特定于切削刀片本身而不同，或者是功 能性的、即在工具中處于鑲刃狀態而不同。
根據本發明的端銑刀片的優選實施例的詳細描述 現在對圖5-9作出參考，圖5-9示出切削刀片2具有方形的基本形 狀并包括上側13、下側14和四個余隙側或余隙側面15，所述四個余 隙側或余隙側面15在上側與下側之間延伸并與下側形成鈍角、同時與 上側形成銳角。在上側與余隙側之間的過渡中，形成了若干切削刃， 所述切削刃彼此在角部17中相匯并一起形成沿著切削刀片的周邊的連 續切削刃構造。更具體而言，切削刀片包括四個去屑主刃18和相同數 量的表面擦拭的擦拭刃19。切削刃成對配合，使得為了區別于非作用 的主刃而標以18a的作用的主刃與連接到與該作用主刃相同的角部17a 的擦拭刃19a配合。其它的切削刃18、 19同時不起作用。這意味著對 于各個余隙側15，屬于該余隙側15的主刃和擦拭刃不是同時作用的。 因此，主刃18a的延伸部分中所示的擦拭刃19在主刃18a作用時不起 作用。以相類似的方式，擦拭刃19a的延伸部分中所示的主刃18在擦 拭刃19a作用時不起作用。角部17是形成主刃與擦拭刃之間的過渡的 邊緣部分。在示例中，所有的切削刃在彼此的延伸部分中沿著共同的、 環形的周邊的切削刃線20延伸，在常規方式下，該切削刃線20呈細長加強斜面(0.05-0.2mm)形式。
主刃18界定在一方面的切屑表面21與另一方面的外部主余隙表 面22之間，所述切屑表面21位于切削刃線20之內，而所述外部主余 隙表面22位于切削刃線緊挨下方。切屑表面21具有凹形基本形狀并 沿連接平臺24從切削刃線延伸到邊界線23，該連接平臺24形成切削 刀片上側13的中心部分。鄰接擦拭刃19的各個切屑表面標以21a。
在本實施例中，切削刀片的下側14是平面的并用于施加在基體1 的刀座6中的平底面7。更具體而言，下側14具有方形形狀，并由彼 此以直角相匯的四個直邊界線25界定。下側14形成基底面。基底面 越大，切削刀片對刀座的底面7的抵靠越穩定。
在主余隙表面22下方形成有若干第二余隙表面26，所述第二余 隙表面26又轉變成下支撐表面或支撐側面27。這些部分表面由邊界線 28、 29間隔開。每個單獨的支撐側面27都在凸狀圓形的兩個角部表面 30之間延伸。支撐側面27由平面構成，所述平面由于邊界線25和29 彼此平行而具有均勻的狹窄度。兩個余隙表面22、 26的形狀對于本發 明的實現是重要的，以下將更詳細地描述所述余隙表面的形狀。
各個擦拭刃19在橫截面呈楔形的突出唇部或突起31上形成。更 具體而言，擦拭刃19形成用于第三余隙表面32的上邊界線。在本例 中，該第三余隙表面32經由下邊界線33轉變成第二余隙表面26。側 向地，表面32由大致垂直的邊界線34、 35界定，所述邊界線34、 35 中首先提及的邊界線34鄰接在朝主余隙表面22的過渡表面36，而后 者邊界線35鄰接角部邊緣17下方的角部余隙表面37。主余隙表面22 在第一與第二邊界線38、 39之間延伸，所述邊界線38、 38還限定各 個主刃18的第一和第二端。第三余隙表面32可以是平面的或者稍微 凹入的，而表面36、 37是凸狀拱形的。
9如圖8中所清楚看到的，擦拭刃19相對于主刃18埋頭，也就是
比主刃更靠近切削刀片的下側14。主刃18的最高點位于第二端39附 近，并且其最低點較接近第一端38。如在根據圖8的側視圖中所觀察 到的，主刃18最靠近端部39的那個部分具有凸狀的拱形，而最靠近 端部38的那個部分具有凹入的拱形形狀。
當根據圖7在平面圖中從上方觀察切削刀片時，擦拭刃19稍微位 于主刃18的假想的延伸部分以外。但是擦拭刃相對于主刃延伸部分側 向位移的量度在O.OOl — O.l的范圍內，且因此這個位移不能通過肉眼 察覺到。
在這方面中，擦拭刃19也可以位于主刃18的假想延伸部分以內。 但是，擦拭刃位置越向內，則擦拭刃后面、即沿著余隙表面32的功能 性余隙變得越差。
現在對圖12作出參考，該圖示出切削刀片在圖7的不同截面A — A、 B —B禾tl C —C中的標稱前角Y 、刃口角e 、和余隙角度入。在截 面A — A中，其中主刃18具有其最高點，前角Y明顯大于余隙角度入。 因此，在此具體的示例中，Y等于27.7。而入等于2.3。，刃口角e為60°。 在大致位于主刃18具有其最低點的截面B — B中，前角Y明顯比截面 A — A中的小而余隙角度入明顯比截面A—A中的大。在此示例中，Y 以及入等于14。，而刃口角e等于62。。在這些極端值之間，Y和入在 主刃的兩端之間基本上連續地改變，而刃口角e保持在60。范圍中的一 個大致恒定的值。更具體而言，前角Y從最高位置端39朝最低位置端 38減少，而余隙角度入從端部39朝端部38增加。
在與擦拭刃19相交的截面C一C中，前角以減小至零而刃口角e 增加至68。，第三余隙表面32的余隙角度人已增加至22。。
通過重新參考圖5 — 9，應指出的是沿著各個主刃18的主余隙表面22具有從其兩個相對端38、 39朝向標以40的區域中的最小寬度 減小的寬度。該區域大致位于切削刀片的兩個角部之間的中間、即大 致沿各個余隙側的中心。余隙表面22寬度這樣減小的原因如下。
下支撐側面27是平面，而主余隙表面22是凸狀拱形的。因為第 二余隙表面26在平面27與此拱形表面22之間形成過渡表面或所謂的 自由形式表面，所以沿切削刀片的沿向上的方向必須給予表面26連續 增加的凸率，更具體而言，使得確定凸率的半徑在區域40中近似最小， 以便連續地朝余隙側的兩個角部增加。如果主余隙表面22沿其整個長 度在寬度上都一致，則表面26的這種凸率將防止可接受的功能性余隙， 例如將參考圖10、 11、 13和14更詳細說明的。
在圖10中，示出切削刀片2靠近工件41處于作用狀態，其中要 產生肩部表面或肩部42以及與該肩部表面42大致成直角的底表面43。 在圖ll所示的狀態中，切削刀片鑲刃到正的軸向角度ct中，該軸向角 度a在本示例中等于15°。在這種情況下，通過作用主刃18a實現主要 的去屑，同時擦拭刃19a提供表面擦拭效果(這本身表明去除產生的不 規則毛刺，但不是去除正確的切屑)。被去除的切屑沿主刃1Sa大致具 有均勻的厚度，并沿角部邊緣17a獲得連續減小的厚度。
如圖IO中所清楚看到的，在作用主刃18a的延伸部分中的非作用 擦拭刃19具有距肩部表面42良好的間隙，更具體而言，這是由于根 據圖4的負徑向鑲刃角e的結果。同時，作用擦拭刃19a具有良好的切 向或旋轉間隙，如圖13中所看到的那樣(圖IO中的截面D — D)。根據 第三余隙表面32的余隙角度A相當大(22。)的事實，因此表面32從產 生的底表面43迅速地跳過。如沿旋轉方向R所觀察到的，在表面32 后面，切削刀片其它的余隙表面、即表面26、 27具有距離產生的表面 43的良好的間隙。實際上，后提及的表面26、 27可以大致平行于表面 43，這種情形在實際上確保切削刀片的基底面、即下側14最佳地變大。以與當切削刀片軸向朝里傾斜時、作用擦拭刃19a能夠向前/向下 轉動相同的方式，主余隙表面與第二余隙表面22、 26之間的邊界線28 也將向前/向下轉動。如果沿主刃18的主余隙表面22沿該主刃18的整 個長度在寬度上都一致，則非作用主刃18的邊界線28將靠在產生的 表面42上拖動或非常得靠近該產生的表面42。但是，由于事實是余隙 表面22的寬度以上述方式減小，所以非作用主刃將獲得距表面43的 良好的徑向間隙，如圖14清楚所見的(圖IO中的截面E — E)。換句話 說，不僅確保距作用擦拭刃的良好的切向間隙，而且確保在作用擦拭 刃的延伸部分中的非作用主刃的良好的徑向間隙。
因此，通過本發明，提供連續制造四刃端銑刀片的條件，這種四 刃端銑刀片具有與相同數量的擦拭刃相結合的堅固且容易切削的主 刃，使得作用切削刃的配合對在工件中產生出彼此成90。的光滑表面， 同時在作用切削刃的延伸部分中的非作用切削刃沿所有的坐標方向都 獲得距兩個產生的表面的充足的間隙。
本發明可行的變型
本發明不只局限于上述和附圖所示的實施例。因此，可行的是經 由包括彼此機械接合的凸形和凹形元件(鋸齒連接)的現代類型的接合 面來連接切削刀片與基體，并通過不同于螺釘的緊固元件、例如夾具、 楔子等來固定它們。此外，不是通過例如已在附圖中示例的連續、平
滑的表面，而是可通過多個連貫的分段表面來提供主刃大體上的凸形 和雙曲率的形狀。
權利要求
1.一種可轉位的端銑刀片，包括下側(14)、上側(13)和多個切削刃，所述多個切削刃形成在上側(13)與多個余隙側(15)之間并分別包括去屑主刃(18)以及表面擦拭的擦拭刃(19)，該表面擦拭的擦拭刃(19)經由切削刀片的角部(17)而轉變成主刃(18)，各個主刃(18)在第一端(38)與相對的第二端(39)之間拱形地延伸，該第二端(39)相對于下側(14)位于比第一端(38)更高的高度處，并且該主刃(18)界定在切屑表面(21)與凸狀拱形的主余隙表面(22)之間，其中該切屑表面(21)位于切削刃線(20)之內，而該主余隙表面(22)位于該切削刃線之外，并且在該主余隙表面(22)下方有第二余隙表面(26)，其特征在于，該切削刀片具有方形的基本形狀并包括四個主刃(18)和四個擦拭刃(19)，所述四個擦拭刃(19)中的每個擦拭刃沿與一個主刃(18)相同的余隙側(15)定位，并且埋頭至比該主刃(18)低的高度，并且所述各個擦拭刃(19)作為上邊界線被包括在相對于第二余隙表面(26)突出并具有第三余隙表面(32)的唇部(31)中，該第三余隙表面(32)沿一側經由過渡表面(36)而轉變成主余隙表面(22)，該主余隙表面(22)具有從其兩個相對端(38、39)朝向兩個相對端之間具有最小寬度的部分(40)減小的寬度。
2. 如權利要求1所述的端銑刀片，其特征在于，主余隙表面(22) 的具有最小寬度的所述部分(40)位于各個余隙側(15)的中心附近。
3. 如權利要求1或2所述的端銑刀片，其特征在于，在底部處， 所述第三余隙表面(32)轉變成所述第二余隙表面(26)。
全文摘要
本發明涉及一種如下類型的可轉位端銑刀片，其包括下側(14)、上側(13)和多個切削刃，所述多個切削刃形成在上側與多個余隙側之間并包括去屑主刃(18)以及表面擦拭的擦拭刃(19)。所述切削刀片具有方形的基本形狀并包括四個主刃(18)和埋頭至比所述主刃低的高度的四個擦拭刃(19)。所述擦拭刃(19)被包括在相對于第二余隙表面(26)突出并具有第三余隙表面(32)的唇部(31)中，該第三余隙表面(32)側向地轉變成主余隙表面(22)。所述主余隙表面(22)具有從其兩個相對端(38、39)朝向兩個相對端之間具有最小寬度的部分(40)減小的寬度。
文檔編號B23C5/06GK101318234SQ20081012540
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月5日 優先權日2007年6月5日
發明者帕特里克·斯韋德貝格, 戈蘭·潘薩爾, 托爾德·恩斯特倫, 芒努斯·阿斯特倫 申請人:山特維克知識產權股份有限公司