专利名称：带有多个切割刀刃的螺旋切割刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及刀具和用于其上的切割刀片，尤其涉及一种包括刀具 主体的刀具系统，所述刀具主体具有切向安装的、可转位的、带有多 个切割刀刃的螺旋切割刀片。
背景技术：
目前，使用可转位刀片不是小机床的首选，因为这样的小机床的 心轴产生比大机床相对较低的马力和扭矩。由于目前的切割刀片设计 需要更大的功率来有效地切割，因此小机床通常调整为使用整体立铣 刀和套式立铣刀。然而，整体立铣刀和套式立铣刀随着它们直径的损 失而磨损，并且如果断裂，可能完全报废。另外，可以用于可转位刀 片设计的刀具的限制尺寸可导致生产率的降低。
本发明的发明人认识到与诸如整体立铣刀和套式立铣刀这样的利 用螺旋切割刀刃几何结构的立铣刀有关的这些和其它问题。
发明内容
为了解决这些问题，本发明提供了一种改进的刀具主体，其利用 具有至少两个可转位切割刀刃的可转位切割刀片设计。所述改进的可 转位切割刀片设计的大的轴向和径向正前角使用比常规刀片更小的功 率和扭矩，由此允许使用以前使得较小机床失速的更平滑的切割动作
和增加的进给速度。另外，本发明的切割刀片可以用于具有增加数量 的切割刀刃的较大刀具中，以增加在小和大机床上的生产率。此外， 唯一的废料是切割刀片而不是整个刀具主体，由此与常规设计相比使 生产成本最小化。
本发明包括一种可转位切割刀片，其包括保持在刀具主体的安装 槽中的平背部。所述安装槽可以被设计用于便于制造和可重复性。短 柱长度工具可以用于刚性机构和降低成本。切割刀片位于安装槽中的 两个外侧壁上。切割刀片通过使用螺钉以贯穿孔的方式固定到刀具主 体。切割刀片的面在两侧具有螺旋切割刀刃并且可以通过将切割刀片
旋转大约180度被转位。通过使用本发明的切割刀片，刀具主体具有 用于强度和刚度的最大芯体直径，由此使刀具偏转最小化并且延长刀 具主体的寿命。本发明的切割刀片可以用于各种铣刀主体设计中，例 如立铣刀、套式立铣刀等等。
当根据附图阅读时，本领域的技术人员从优选实施例的以下具体 描述将显而易见本发明的各个方面和优点。
图1是根据本发明的一个典型实施例的具有两个螺旋切割刀刃的 可转位、螺旋切割刀片的顶视透视图2是图1的切割刀片的侧视透视图3是图1的切割刀片的另一侧视透视图4是图1的切割刀片的侧视图5是图1的切割刀片的底部的透视图6是图1的切割刀片的底部的另一透视图7是图1的切割刀片的侧面的另一透视图8是显示本发明的切割刀片的真螺旋线的图9是根据本发明的另一典型实施例的可转位、螺旋切割刀片的 顶视透视图10是根据本发明的又一典型实施例的改进切割刀片的俯视图11是图IO的切割刀片的侧视图12是图IO的切割刀片的仰视图13是图IO的切割刀片的底视透视图14是图IO的切割刀片的另一侧视图15是根据本发明的又一典型实施例的可转位、螺旋切割刀片的 俯视图16是图15的切割刀片的侧视图17是图15的切割刀片的仰视图18是根据本发明的又一典型实施例的可转位、螺旋切割刀片的 俯视图19a和19b是图18的切割刀片在用于具有两个不同直径的刀具 上时的侧视具体实施例方式
现在参考图1-8,根据本发明的一个典型实施例显示了切割刀片 10。切割刀片.10大体为菱形形状并且包括正面或顶面52、 一对相对 的侧壁或表面54和56、另一对相对的侧壁或表面58和60以及底面 或背面40。顶面52包括基本平坦的中心部分52a以及位于中心部分 52a的相对侧的第一弧形小面表面52b和第二弧形小面表面52c。侧壁 58包括第一基本平坦的小面表面58a和具有比小面表面58a小的表面 积的第二基本平坦的小面表面58b。类似地，相对侧壁60包括第一基 本平坦的小面表面60a和具有比小面表面60a小的表面积的第二基本 平坦的小面表面60b。其它两个侧壁54和56和背面40是基本平坦的。
在顶面52和侧壁54、 56、 58和60的相交处主要形成四个刀刃， 即一对相对且间隔的刀刃62和64和另一对相对且间隔的刀刃66和 68。刀刃62、 64、 66和68中的至少一个是螺旋切割刀刃，并且优选 地至少两个相对的刀刃66和68是螺旋切割刀刃，由此允许通过将切 割刀片IO旋转大约180。转位切割刀片10。螺旋切割刀刃66和68与 刀具主体的中心纵轴线(沿着z轴)形成大约30。的角63，以围绕刀
具的切割直径切割30。的真螺旋线。尽管只有螺旋切割刀刃66具有大 约3G。的角,但是应当i人识到螺J走切割刀刃68基本上平行螺旋切割刀 刃66，因而也将具有大约30。的角。将会理解本发明并不限于切割刀 刃的所述角，而是本发明可以用螺旋切割刀刃66， 68的任何期望角实 施。例如，可以预料刀片的其它形状包括在侧壁58和60中的螺旋切 口 70，并且螺旋线的螺旋角63的范围在0。到60。之间。另外，螺旋切 割刀刃66和68分别相对于刀刃62和64形成大约60°的角65。然而， 角65可以是在大约20。和90。之间的任何期望角。
根据本发明的一个方面，刀片10的顶面52，尤其是弧形小面表 面52b和52c形成具有曲率半径R的圆形或切成圃弧的顶面，如图4 中最佳地所示。优选地，曲率半径R大约等于铣刀主体的切割直径， 如图8中所示。由于曲率半径R,顶面52遵循刀架18的外表面的曲 率以提供遵循刀架18的外表面的曲率的真螺旋切割刀片，不同于带有 基本平坦的正面或表面的常规刀片。
根据本发明的另 一方面，螺旋切面70在两个相对于刀具主体的中 心纵轴线相对的侧面58和60中形成，以形成侧面螺旋线，与常规刀 片不同，该侧面螺旋线产生如整体立铣刀一样的平滑的切割动作。另 外，相对的侧面58和60上的螺旋切面70允许通过将切割刀片10旋 转大约180。在两侧上转位切割刀片10。大的径向和轴向正前角允许精 加工和低马力功耗的自由切割加工。
在本领域中可知，切割刀片IO可以通过穿过位于切割刀片10的 贯穿孔位置中的间隙孔46的锁定紧固件(未显示)，例如Allen或 Torx螺钉等牢固地固定到安装槽。间隙孔46包括锥形埋头孔46A， 该埋头孔46A与锁定紧固件的头部上的相应锥形表面接合，由此允许 切割刀片10牢固地固定到槽面。间隙孔46在切割刀片IO的贯穿孔位 置中的位置允许刀具主体中的无阻碍切割面和更大直径的中心芯体， 由此产生最大强度和允许更长的切割长度。
在图l所示的典型实施例中，切割刀刃66和68是分别相对于刀 刃62和64形成角65的非渐进刀刃。现在参考图9，显示了根据本发明的另一典型实施例的螺旋切割刀片100。类似于切割刀片10，切割 刀片10的面在两侧具有螺旋切割刀刃并且可以通过将切割刀片10旋 转大约180度被转位。顶面152具有大约等于铣刀主体的切割直径的 曲率半径R,如图8中所示。由于曲率半径R,顶面152遵循刀架18 的外表面的曲率以提供真螺旋切割刀片，该切割刀片遵循刀架18的外 表面的曲率。
然而，螺旋切割刀片IOO与螺旋切割刀片IO的区别在于螺旋切割 刀片10的螺旋切割刀片66由在它们之间具有过渡半径106的螺旋切 割刀刃102和166代替。类似地，螺旋切割刀片IO的螺旋切割刀片 68由在它们之间具有过渡半径108的螺旋切割刀刃104和168代替。 螺旋切割刀刃102和166沿着螺旋切割刀片100的相同侧的组合提供 渐进螺旋切割刀刃。同样地，螺旋切割刀刃104和168沿着螺旋切割 刀片100的相对侧的组合提供第二渐进螺旋切割刀刃。
在图9所示的典型实施例中，螺旋切割刀刃166、 168相对于刀刃 162、164形成角165。另外，螺旋切割刀刃102和104相对于刀刃162、 164形成角167，其中角167大于角165。角165、 167之间的差提供 初始轴向前角169,该角小于由非渐进螺旋切割刀刃166和168提供 的轴向前角。因而，螺旋切割刀刃102、 104提供这样的初始切割刀刃， 该初始切割刀刃从在切割刀片IOO进入工件(未显示)时的较小轴向 前角渐进到在螺旋切割刀片100离开工件时的相对较大轴向前角。由 于较小轴向前角，渐进螺旋切割刀刃102、 104比本发明的螺旋切割刀 片100的非渐进切割刀刃66、 68相对更坚固。
在图l所示的典型实施例中，切割刀刃66和68是分别相对于刀 刃62和64形成角65的非渐进刀刃。类似地，切割刀片IOO的切割刀 刃166、 168相对于刀刃162、 164形成基本类似的角165。
现在参考图10-14，显示了根据本发明的另一典型实施例的可转 位、螺旋切割刀片200。类似于切割刀片10、 100，切割刀片200的面 在两侧具有螺旋切割刀刃并且可以通过将切割刀片200旋转大约180 度被转位。另外，顶面52具有大约等于铣刀主体的切割直径的曲率半
径R，以提供遵循刀架18的外表面的曲率的真螺旋切割刀片，如图8
然而，螺旋切割刀片200与螺旋切割刀片10、 IOO的区别在于螺 旋切割刀片200包括轴向间隙弦面(slash) 202、 204，所述轴向间隙 弦面在轴向间隙弦面202、 204的边缘上形成刮片206、 208。在所示 的实施例中，轴向间隙弦面202、 204釆用以相对于底面240成范围在 大约IO度到大约70度的角210从底面240延伸到侧面254、256、258、 260的小面表面的形式。轴向间隙弦面202、 204和刮片半径206、 208 的目的是在工件(未显示)上产生精加工。
将会理解螺旋切割刀片IOO上的渐进切割刀刃102、104的特征可 以包括在本发明的螺旋切割刀片200上。
现在参考图15-17，显示了根据本发明另一典型实施例的螺旋切 割刀片300。类似于切割刀片10、 100、 200，切割刀片300的面在两 侧具有螺旋切割刀刃并且可以通过将切割刀片300旋转大约180度被 转位。另外，顶面352具有大约等于铣刀主体的切割直径的曲率半径 R以提供遵循刀架18的外表面的曲率的真蜾旋切割刀片，如图8中所
示o
另外，类似于螺旋切割刀片200，螺旋切割刀片300的底面340 和侧面354、 356、 358、 360包括轴向间隙弦面302、 304，所述轴向 间隙弦面在轴向间隙弦面302、 304的边缘上形成刮片306、 308。在 所示的实施例中，轴向间隙弦面302、 304采用相对于底面340具有范 围在大约IO度到大约70度的角310的小面表面的形式。轴向间隙弦 面302、 304和刮片半径306、 308在工件上产生精加工。
然而，切割刀片300与螺旋切割刀片200的区别在于切割刀片300 的侧面354、 356、 358、 360包括允许斜插-下沉和进给(RPF )操作， 同时保持工件上的精加工的特征。该特征包括沿着侧面354、 356的一 部分314、 316形成的内切割刀刃310、 312，所述部分从切割刀片300 的侧面354、 356的剩余部分向外延伸一段距离318。
将会理解螺旋切割刀片IOO上的渐进切割刀刃102、104的特征可以包括在本发明的螺旋切割刀片300上。
如上所述，螺旋切割刀片10、 100、 200、 300包括具有大约等于 铣刀主体的切割直径的曲率半径R的顶面，如图8中所示。由于曲率 半径R，所述顶面遵循刀架18的外表面的曲率以提供真螺旋切割刀 片，该切割刀片带有遵循刀架18的外表面的曲率的螺旋切割刀刃。然 而，所述螺旋切割刀刃遵循带有特定直径的刀架18的曲率，并且当放 置在具有切割刀片10、 100、 200、 300初始,皮设计的直径以外的直径 的刀具中时会在工件中产生凹误差。
现在参考图18、 19a和19b，显示了根据本发明的另一典型实施 例的螺旋切割刀片400。螺旋切割刀片400用于带有不同直径的刀具 中，同时保持螺旋切割刀片400的导前角基本恒定以大大地最小化工 件中的任何误差。螺旋切割刀片400基本上与螺旋切割刀片300相同， 区别在于螺旋切割刀片400包括弧形或"内弯"螺旋切割刀刃466、468， 而不是基本直的螺旋切割刀刃366、 368 (在图18中只有切割刀刃366 被显示成虚线)。
如上所述，弧形或切成圆弧的螺旋切割刀刃466、 468允许螺旋切 割刀片400定位在具有不同直径的刀具中，同时最小化导前角误差和 搭接线，如图19a和19b中所示。若没有切成圆弧的螺旋切割刀刃466、 468,刀具会在工件中产生微凹弧线，该微凹弧线随着切割直径的增加 而增加。如图20中所示，螺旋切割刀片400可以通过简单地围绕切割 直径的切点枢转而放置在具有预期直径的刀具中以产生预期效果。例 如，对于具有第一直径402的刀具，螺旋刀片400相对于刀具的中心 轴线406被枢转到第一角404,如图19a中所示。对于具有第二较大 直径408的刀具，螺旋刀片400被枢转到大于第一直径402的角404 的第二角410，如图19b中所示。通过这样做，螺旋切割刀片400的 切成圆弧的螺旋切割刀刃466、468能够在切割操作期间保持与工件的 完全接合。
将会理解以下特征螺旋切割刀片100的渐进切割刀刃102、 104， 在螺旋切割刀片200的轴向间隙弦面202、204的边缘上形成螺旋刮片206、 208的轴向间隙弦面202、 204，和/或内切割刀刃310、 312,以 及在切割刀片300的轴向间隙弦面302、304的边缘上的刮片半径306、 308可以包括在本发明的螺旋切割刀片400上。
如上所述，本发明的刀具系统被设计成产生连续真螺旋切割。另 外，本发明的刀具系统提供可转位螺旋刀片，通过将刀片旋转180度 所述刀片可在至少两个切割刀刃上转位。因而，本发明的刀具系统提 供更节省成本的刀具系统，原因是转位刀片保持切割直径和刀刃，不 同于在常规整体立铣刀设计中当刀片被磨损或断裂时报废整个刀具。
将会理解本发明的可转位切割刀片并不限于所述类型的刀具主 体，本发明可以用其它类型的刀具主体设计实施。例如，本发明的可 转位切割刀片可以用于包括套式立铣刀类型的刀具主体的刀具系统。 在另 一例子中，本发明的可转位切割刀片可以用于包括通常被称为"异 型铣刀"的另一类型的立铣刀主体的刀具系统。
尽管结合其中的某些特定实施例具体描述了本发明，但是应当理 解这是作为示例而不是限制，并且所附权利要求的范围应当根据现有 技术的允许尽可能宽泛地被理解。
权利要求
1.一种螺旋切割刀片，其包括正面，其带有螺旋切成弧形的弯曲；至少两个相对于刀片的中心纵轴线相对的侧壁，每个侧壁包括螺旋切面，其中螺旋切割刀刃被限定在所述正面和所述至少两个相对的侧壁之间的交叉处；以及至少一个轴向间隙弦面，其从底面延伸到所述侧壁中的一个，并且在所述轴向间隙弦面的边缘上形成刮片。
2. 根据权利要求l所述的切割刀片，其中所述至少一个轴向间隙 弦面以相对于底面在大约IO度到大约70度之间的角度从底面延伸。
3. 根据权利要求l所述的切割刀片，其中在所述切割刀片安装到 刀具主体上时，所述至少两个相对的侧壁具有相对于刀具主体的中心 轴线在大约0-60度的范围内的角度。
4. 根据权利要求l所述的切割刀片，其中所述螺旋切割刀刃包括 提供初始切割刀刃的渐进切割刀刃，该渐进切割刀刃从在切割刀片进 入工件时的较小轴向前角渐进到在切割刀片离开工件时的较大轴向前角。
5. 根据权利要求l所述的切割刀片，其中切割刀片是可转位的。
6. 根据权利要求l所述的切割刀片，其中切割刀片为大体上菱形 形状。
7. 根据权利要求l所述的切割刀片，其中至少一个螺旋切割刀刃 向内弯曲，由此允许所述切割刀片在具有不同直径的刀具上执行机加工操作。
8. 根据权利要求7所述的切割刀片，其中所述切割刀片相对于带 有第一直径的第一刀具的中心轴线成第一角地枢转，以在第一刀具上 执^f亍机加工操作。
9. 根据权利要求8所述的切割刀片，其中所述切割刀片相对于带 有第二直径的第二刀具的中心轴线成第二角地枢转，以在第二刀具上执行机加工操作。
10. 根据权利要求l所述的切割刀片，其中所述切割刀片包括至少 一个从侧壁向外延伸 一段距离的内切割刀刃。
11. 一种螺旋切割刀片，其包括 正面，其具有螺旋切成弧形的弯曲；至少两个相对于刀片的中心纵轴线相对的侧壁，每个侧壁包括螺 旋切面，其中螺旋切割刀刃被限定在所述正面和所述至少两个相对的 侧壁之间的交叉处；至少一个轴向间隙弦面，其从底面延伸到所述侧壁中的一个，并 且在所述轴向间隙弦面的边缘上形成刮片；以及至少一个内切割刀刃，其沿着所述侧壁中的一个的一部分形成， 该 一部分从所述侧壁的剩余部分向外延伸 一段距离。
12. 根据权利要求11所述的切割刀片，其中至少一个间隙弦面以 相对于底面在大约IO度到大约70度之间的角度从底面延伸。
13..根据权利要求ll所述的切割刀片，其中所述至少两个相对 的侧壁具有相对于刀具主体的中心轴线在大约O度到60度的范围内的 角度。
14. 根据权利要求11所述的切割刀片，其中所述螺旋切割刀刃包 括提供初始切割刀刃的渐进切割刀刃，该渐进切割刀刃从在切割刀片 进入工件时的较小轴向前角渐进到在切割刀片离开工件时的较大轴向 前角。
15. 根据权利要求11所述的切割刀片，其中切割刀片是可转位的。
16. 根据权利要求1所述的切割刀片，其中切割刀片为大体上菱 形形状。
17. 根据权利要求ll所述的切割刀片，其中至少一个螺旋切割刀 刃向内弯曲，由此允许所述切割刀片在具有不同直径的刀具上执行机 加工操作。
18. 根据权利要求17所述的切割刀片，其中所述切割刀片相对于 带有第一直径的第一刀具的中心轴线成第一角地枢转，以在第一刀具上执行机加工操作。
19. 根据权利要求18所述的切割刀片，其中所述切割刀片相对于 带有第二直径的第二刀具的中心轴线成第二角地枢转，以在第二刀具上执行机加工操作。
20. 根据权利要求11所述的切割刀片，其中所述切割刀片包括至 少一个从侧壁向外延伸一段距离的内切割刀刃。
全文摘要
一种可转位、螺旋切割刀片(10，100，200，300，400)包括至少一个从底面(240)延伸到所述侧壁(254，256，258，260)中的一个的轴向间隙弦面，所述轴向间隙弦面在轴向间隙弦面的边缘上形成刮片(202，204，206，208)。在另一实施例中，切割刀片(300)包括至少一个从侧壁(354，356)向外延伸一段距离(318)的内切割刀刃(310，312)。在另一实施例中，螺旋切割刀片(100)包括至少一个渐进切割刀刃(102，166，104，168)。在另一实施例中，切割刀片(400)包括至少一个向内弯曲的螺旋切割刀刃(466，468)，以允许切割刀片(400)在具有不同直径(402，408)的刀具上执行机加工操作。
文档编号B26D3/00GK101198448SQ200680021144
公开日2008年6月11日 申请日期2006年6月6日 优先权日2005年6月13日
发明者K·A·克雷格 申请人:钴碳化钨硬质合金公司