切削刀具及其切削刀片 【发明领域】
本发明涉及一种切削刀具，尤其是能够在高进给速度和长刀柄下进行端面铣削操作的铣刀。本发明还公开了一种用于该切削刀具的可转位的切削刀片。
【发明背景】
授予Masaharu的日本专利出版物No.2000202703A公开了一种镗孔刀具，其具有两个相同的大致平行四边形片形式的刀头。各刀头具有一对第一切削刃15和一对第二切削刃16，它们设置成旋转对称并通过前部17相连。第一切削刃15在前部17一侧具有圆弧形的切削刃15a，还具有通过第一弯曲部分15与切削刃15a相汇合的直线形切削刃15b。第二切削刃16具有两条直的切削刃16a和16b，它们通过第二弯曲部分16c相汇合。
专利’703中所使用的各刀头相对于刀具设置成不同，这是因为各切削刃具有不同的性能。由于切削刃设置成180°的旋转对称，因此各刀头在其刀槽中只能转位两次。此外，如果专利’703中所使用的刀头用于进行顺铣(ramp-down milling)的话，它们便无法针对径向向外的切削力而受到适当地支撑，这一切削力趋于使各刀头脱离其刀槽。
授予Yoshimitsu的日本专利出版物No.2000-005921在其图4中显示了一种具有三个角部的切削刀片。三条切削刃中的各条均包括较小的弯曲切削刃部分7和较大的直线切削刃部分8。专利’921中的切削刀片不具有专门设计用于进行顺铣的切削刃。此外，切削刀片无法针对径向向外的切削力而受到适当的支撑，这一切削力在顺铣操作过程中趋于使切削刀片脱离其刀槽。
在授予Bylund的欧洲专利No.EP0091408B1中显示了另一类型的刀具，其具有用于防止切削刀片围绕夹紧螺钉的轴线旋转的装置。在专利’408中公开了具有三条凸出的切削刃16，17和18的切削刀片12。各切削刃在其后端处与辅助切削刃32相连，该辅助切削刃横向地延伸到切削刃中并与之形成钝角。辅助切削刃32用于在刀片和工件之间的反向相对运动期间切削工件。切削刀片12的切削刃在切削刀片的上表面周围并非周向上连续。相反，它们被中间周向间隙24，25和26分隔开。切削刀片12未设有用于进行顺铣操作的切削刃，并且无法针对趋于使切削刀片脱离其刀槽的径向向外的切削力而受到特别的支撑。为了防止切削刀片转动，切削刀片设有支撑面27，其基本上指向切削刀片的中心。支撑面27与刀具主体的对接面28相接，该对接面28安放在中间周向面上。
专利’408所述刀具的一项缺点是，为了防止切削刀片转动，切削刃应形成有凹槽，这就使切削刀片更复杂并削弱了刀具。
本发明的一个目的是提供一种能够显著地减少或克服上述缺点的切削刀具及其切削刀片。
发明概要
根据本发明，提供了一种具有纵向轴线(A)的切削刀具(10)，该切削刀具包括刀具主体(12)，刀具主体具有至少一个形成于其前端(16)处的安装支脚(14)，所述至少一个安装支脚(14)具有在其中夹持了切削刀片(20)的刀片容纳槽(18)；
刀片容纳槽包括底壁(24)以及横向地朝向该底壁(24)的第一和第二后侧壁部分(40，42)，基本上圆形的凹腔(28)从底壁(24)上向下延伸，该凹腔具有由周向壁(32)所限定的下壁(30)，周向壁(32)从下壁(30)上直立地延伸到底壁(24)上，
切削刀片包括上表面(60)、下表面(62)以及在上表面和下表面之间延伸的侧面(64)，上表面(60)和侧面(64)在切削刃(66)处相交，具有圆柱形周向面(84)的圆柱形突出部(82)从下表面(62)向下延伸到突出部(82)的底面(86)，
其中，通过使刀片容纳槽(18)的第一、第二和第三对接面(52，56，58)与切削刀片(20)对接，就可将切削刀片(20)夹持在刀片容纳槽(18)中，第一对接面(52)位于第一后侧壁部分(40)上并与切削刀片的侧面(64)上的第一支撑面(52’)对接，第二对接面(56)位于第二后侧壁部分(42)上并与切削刀片的侧面(64)上的第二支撑面(56’)对接，第三对接面(58)位于凹槽(28)的周向壁(32)上并与切削刀片(20)的突出部(82)的圆柱形周向面(84)上的第三支撑面(58’)对接。
根据本发明的一个优选实施例，切削刃(66)包括至少三个切削刃部分(68)，它们通过角部切削刃(70)相互间分开，各切削刃部分包括在第二切削刃(74)和相邻的角部切削刃(70)之间延伸的第一切削刃(72)。
最好，第一切削刃(72)是凸出的。
如果需要的话，第二切削刃(74)可以是直的。
另外，根据本发明的一个优选实施例，侧面(64)包括侧面部分，其中第一侧面部分(76)相邻于第一切削刃(72)，第二侧面部分(78)相邻于第二切削刃(74)，以及侧面角部部分(80)相邻于角部切削刃(70)，各个侧面部分从其相关的切削刃朝向下表面(62)延伸。
根据一个优选实施例，第一和第二后侧壁部分(40，42)通过第一凹进区域(44)而分隔开。
另外，根据一个优选实施例，第一支撑面(52’)和第二支撑面(56’)位于共有的侧面角部部分(80)的两侧。
通常来说，共有侧面角部部分(80)的一部分处于第一凹进区域(44)中。
最好，凹槽(28)的周向壁(32)包括具有主要半径R1的主要部分(34)和具有次要半径R2的次要部分(36)。
另外，次要半径R2最好小于主要半径R1。
另外，次要部分(36)的角度范围最好小于主要部分(34)的角度范围。
根据一个优选实施例，螺孔(38)从凹槽(28)的下壁(30)中向下延伸。
通常来说，具有刀片轴线(B)的通孔(88)在切削刀片(20)的上表面(60)和突出部(82)的底面(86)之间延伸。
另外，通常来说，定位螺钉(22)位于通孔(88)中并与螺孔(38)螺纹式接合。
根据本发明的一个特定实施例，第一切削刃(72)对着刀片轴线(B)形成了70°的第一角(α)。
另外，根据本发明的一个特定实施例，第二切削刃(74)对着刀片轴线形成了35°的第二角(β)。
通常来说，第一切削刃(72)与相邻的第二切削刃(74)在内部形成了钝角的第三角(γ)。
根据本发明的一个特定实施例，第三角为153°。
同样根据本发明，提供了一种切削刀片(20)，其包括上表面(60)、下表面(62)以及在上表面和下表面之间延伸的侧面(64)，上表面(60)和侧面(64)在切削刃(66)处相交，具有圆柱形周向面(84)的圆柱形突出部(82)从下表面(62)向下延伸到突出部(82)的底面(86)，切削刀片具有穿过上表面(60)和底面(86)的刀片轴线(B)；
切削刃(66)包括至少三个切削刃部分(68)，它们通过角部切削刃(70)相互间分开，各切削刃部分包括在第二切削刃(74)和相邻的角部切削刃(70)之间延伸的凸出的第一切削刃(72)。
如果需要的话，第二切削刃(74)可以是直的。
根据本发明的一个特定实施例，第一切削刃(72)对着刀片轴线(B)形成了70°的第一角(α)。
另外，根据本发明的一个特定实施例，第二切削刃(74)对着刀片轴线(B)形成了35°的第二角(β)。
通常来说，第一切削刃(72)与相邻的第二切削刃(74)在内部形成了钝角的第三角(γ)。
根据本发明的一个特定实施例，第三角为153°。
通常来说，具有刀片轴线(B)的通孔(88)在切削刀片(20)的上表面(60)和突出部(82)的底面(86)之间延伸。
附图简介
为了更好地理解本发明并显示出如何将本发明应用到实践中，应当参考附图，在图中：
图1是根据本发明的切削刀具的透视图；
图2是图1所示切削刀片的底部透视图；
图3是图1所示切削刀具的局部分解视图，其显示了从其容纳槽中移出来的一个切削刀片；
图4是图1所示切削刀具的局部视图，显示了处于其容纳槽中的一个切削刀片；
图5是与图4相同的视图，但切削刀片的位置显示为虚线，因此可在顶视图中看到刀片容纳槽；和
图6是在取出定位螺钉时沿图4中的线VI-VI的剖视图。
优选实施例的详细介绍
现在来看附图。切削刀具10包括刀具主体12，其具有多个形成于刀具主体12的前端16处的安装支脚14。各安装支脚14具有刀片容纳槽18，切削刀片20通过定位螺钉22夹持在刀片容纳槽18中。切削刀具10具有与前端16相对的后端23，旋转轴线A穿过前端16和后端23并定义了前-后方向。
刀片容纳槽包括底壁24和横向地朝向该底壁24的侧壁26。基本上圆形的凹槽28从底壁24中向下延伸。凹槽28具有由周向壁32所限定的下壁30，周向壁32从下壁30直立地延伸到底壁24上。凹槽28的周向壁32最好包括半径不同但具有相同圆心的两个圆形部分。周向壁32包括具有主要半径R1的主要部分34和具有次要半径R2的次要部分36。次要半径R2小于主要半径R1。根据本发明的一个特定应用，次要半径R2比主要半径R1小0.25毫米。次要部分36的角度范围小于主要部分34的角度范围。根据一个特定应用，周向壁32的次要部分36具有约40°的角度范围。具有孔轴线C的螺孔38用于容纳定位螺钉22，其从凹槽28的下壁30上向下延伸。主要部分34和次要部分36所处的两个圆的圆心与轴线C重合。
侧壁26包括三个侧壁部分，即两个后侧壁部分和一个边侧壁部分46，第一后侧壁部分40和第二后侧壁部分42通过第一凹进区域44分开。第一后侧壁部分40与边侧壁部分46相邻，并通过第二凹进区域48与之分隔开。第一后侧壁部分40具有与第一凹进区域44相邻的区域50，区域50的至少一部分构成了用于与切削刀片20相接的第一对接面52。类似的，第二后侧壁部分42具有与第一凹进区域44相邻的区域54，区域54的至少一部分构成了用于与切削刀片20相接的第二对接面56。另外，次要部分36的至少一部分构成了用于与切削刀片20相接的第三对接面58。如下面所详细介绍的那样，第一、第二和第三对接面设计用于以明确且可靠的方式将切削刀片20夹持在刀片容纳槽18中。
来看图5。应当注意，次要部分36以及第三对接面58位于边侧壁46的附近并朝向刀片容纳槽18的前部。按照模拟时钟来描述的话，次要部分大约处于七点钟和八点钟之间。应当理解，次要部分36的精确位置是设计和切削力分布方面的问题。实际上，次要部分36的所示位置为优选的位置。然而，它也可位于该优选位置到与第二凹进区域48大致相邻的部分之间的其它位置处。
切削刀片20包括上表面60，下表面62以及在上表面60和下表面62之间延伸的侧面64。上表面60和侧面64在切削刃66处相交，切削刃66包括三个切削刃部分68，它们通过角部切削刃70相互间分开。各切削刃部分均包括凸出的第一切削刃72，其在直的第二切削刃74和相邻的角部切削刃70之间延伸。侧面64被分成与各个切削刃相对应的部分。因此，侧面64具有相邻于第一切削刃72的第一侧面部分76、相邻于第二切削刃74的第二侧面部分78，以及相邻于角部切削刃70的侧面角部部分80。具有圆柱形周向面84的圆柱形突出部82从下表面62向下延伸到突出部82的底面86。周向面84与下表面62垂直。位于中心的通孔88具有刀片轴线B，其在上表面60和底面86之间延伸。突出部82具有突出部半径R3。突出部半径R3小于主要半径R1并大约等于次要半径R2。
这三个切削刃部分68相对于刀片轴线B旋转对称地设置。第一切削刃72比第二切削刃74大很多。根据本发明的一个优选实施例，第一切削刃72对着刀片轴线B形成了70°的第一角α，第二切削刃74对着刀片轴线B形成了35°的第二角β。给定切削刃部分68的第一切削刃72和第二切削刃74相互间在其内部形成了153°的第三角δ。切削刀片20是可转位的，并具有三个转位位置。
为了将切削刀片20固定在刀片容纳槽18中，将突出部82插入到凹槽28中，直到切削刀片的下表面62靠在刀片容纳槽的底壁24上，并且给定的侧面角部部分80的一部分位于第一凹进区域44中。然后将定位螺钉22置于切削刀片的通孔88中并与螺孔38螺纹式接合，并且拧紧以将切削刀片牢固地夹持在刀片容纳槽18中。当切削刀片20牢固地夹持在刀片容纳槽18中时，第一对接面52和第二对接面56分别在第一支撑面52’和第二支撑面56’处与给定侧面角部部分80两侧的第一侧面部分76和第二侧面部分78对接，该给定侧面角部部分80为第一侧面部分76和第二侧面部分78所共有，并且第三对接面58在第三支撑面58’处与突出部82的圆柱形周向面84对接。
螺孔38的孔轴线C稍稍偏离于刀片轴线B。这种偏离即偏心使得当拧紧定位螺钉22时，由对接面52，56，58施加在切削刀片上的对接力可提供切削刀片20的预张紧，以便为切削刀片20提供处于刀片容纳槽18内的明确的位置。由于第三对接面58位于与孔轴线C同心的表面上，因此由其施加在切削刀片的突出部82上的对接力指向刀片轴线B，并因此不会使切削刀片围绕刀片轴线B旋转。第一对接面52和第二对接面56的位置和方向设计成使得在工作条件下，由这些对接面施加在刀片侧面64上的净对接力不会使切削刀片围绕刀片轴线B转动。换句话说，第一对接面52和第二对接面56的对接力的作用线围绕刀片轴线B沿相反的方向作用并相互抵消。因此，本发明可保证切削刀片20在刀片容纳槽18具有唯一且稳定的位置。
切削刀具10尤其适用于由第一切削刃72进行端面铣削和由第二切削刃74进行顺铣。由于第一切削刃72是凸出的且具有较大的曲率半径，因此切削刀片20可在较小的切深和较大的进给速度下进行切削。在这种情况下作用在切削刀片上的切削力基本上处于轴向上，因此，可以使用具有较长悬伸量的刀具来进行切削，不会超过趋于使刀具弯曲和导致振动的容许径向力。
虽然在上文中带有一定程度的特殊性而介绍了本发明，然而应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神或范围的前提下，可对本发明进行多种变更和修改。