专利名称：用于车削和铣削的切削刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种切削刀片，特别是用于车削和/或铣削的切削刀片，该刀片为具有至少两个基本平行且都为多边形轮廓的主表面的多面体，该多面体具有使平行主表面相互连接的多个侧表面的圆周壁，其中在至少一些部分侧表面与至少一个主表面的连接处形成刀刃，刀刃具有可预先调整的轮廓，该轮廓由上和/或下主表面的结构和/或刀刃区域的侧表面的结构限定。
背景技术：
相当的切削刀片人们已经知道很久。这些切削刀片典型地由硬质合金制成，并首先由粉末材料压制而后烧结，如果到达火候，经之后的加工就可得到最后的形状。此类切削刀片的特点就在于其特别的硬度和耐久性，但是另一方面其抗断裂性较工具钢要低，所以为获得充分的稳定性，就要考虑限定它们的几何设计。将切削刀片安装在切削刀具中要求相应的插座并支撑在切削刀具上，这就要求一定的空间，所以刀具必须具有相应的尺寸和适宜的设计，特别是对于可替换切削刀片，要求提供足够的空间给一个或多个切削刀片和它们的紧固元件。
归因于它们卓越的硬度和质量(尺寸的稳定性和足够的抗断裂性)，这些切削刀片已经有了越来越多的改善，同时在金属加工的主要领域作为基本切削元件得到接受，但是在生产和实际应用中仍然相对昂贵，即更换往往需要停工。
因为该原因，在过去发展了具有几个独立刀刃的切削刀片，其中在使用刀具的过程中，仅有刀刃中的一个或一些接触加工件，然而在刀刃磨损之后就需要转动刀具中的切削刀片以使新的未磨损的刀刃接触加工件。不用说切削刀片的刀刃越是便于使用，其就越是经济。
然而对于切削刀片的耐久性和切削刀具的性能来说还很重要的是切削刀片的精确定位和在终止面上的支撑，用来对切削刀片提供尽可能大的支撑表面，且在加工中不损坏未被使用的刀刃部分，在一定的几何布置下，将正在使用的刀刃产生的切削力基本以压力的形式传递至刀具，并且如果可能在切削刀片上没有弯曲力产生作用。
在装配几个切削刀片的刀具中，比如铣削刀具，切削刀片的具体几何形状和安装定位在这里很是重要，因为它们可以使组装简单容易，获得良好性能并减少磨损和停机时间，在这样的刀具上，在两个相邻切削刀片间的相对小距离上安装尽可能多的切削刀片。
在这一点上，实践中许多具体的工件加工操作只需要制造出又细又浅的结构或仅需要移除具体工件上的一点儿多余的尺寸。比如，凸轮轴的中心轴部分包括一个安装凸轮的相对薄壁的管子，同时凸轮轴还要用于车辆引擎马达。为了将凸轮可靠固定在管子上，必须在管子的外壁上形成相对平的沟槽。比如在凸轮轴的传统制造中，这可以通过边铣刀具来完成，在边铣刀具的外圆周上安装相应的切削刀片以形成此类沟槽。
本发明特别适合于这样的应用。传统地，相应沟槽经由所谓的跳进板面(plunging plate)来完成，该板面通常具有仅一个或两个刀刃。该跳进板面不易安装，且因为刀刃数量少而需要频繁更换。
发明内容
与现有技术比较，本发明的目的是提供一种切削刀片和对应的切削刀具，其证明对形成浅沟槽结构特别有利。
就切削刀片来说，该目的通过以下的因素来实现
—切削刀片的部分侧表面形成前刀面，—利用这种部分侧表面形成切削刃的主表面部分用作或被设计成突出表面，—一些侧表面和一些主表面形成接触面。
根据突出表面和前刀面的定位，切削刀片上具有所谓的切线安装位置，这就意味着切削刀片的主表面作为突出表面，除了要求的间隙角，当切削刀片接触加工件时，与加工件的表面成切线。
由于主表面具有多边形轮廓和对应包括多个侧表面的周向侧面，根据侧表面的数量，一部分侧表面最好是一半侧表面可以设计为前刀面，而另一半则设计为接触面。优选地，多边形限定了主表面的轮廓至少具有六个边，最好是八个边或更多，从而周向侧面分解为相应数量的侧表面，其中这些侧表面中比如至少三个，最好至少为四个设计为前刀面，而其它剩余的三个或四个侧表面(甚至更多)设计为接触面。优选地，接触面和前刀面沿切削刀片的圆周交替布置，且相互之间具有一定角度，其中具有基本对称多边形设计的相对角为360°的第n个部分，如果一共具有沿圆周的n个部分表面的话。
在本发明的最佳实施例中，侧接触表面清楚地与前刀面分离，由于接触面与前刀面具有一定角度使得这种分离更加有效。主要地，可以想到的是使用前刀面的延伸部作为接触面，或是在前刀面和接触面之间提供清楚的圆形接触处，或是设计一些这样的表面，在主表面的俯视图中为弯曲或圆形。特别地接触面最好设计为平表面，以确保将切削刀片定位在对应刀具插座中或切削刀片固定器中。但是完全可能的是刀刃在主表面的俯视图中为弯曲的，其中刀刃和前刀面为凹面和凸面形也是可以想得到的。
主表面部分在主表面与前刀面的交叉区域中形成突起表面。本发明的一个实施例中，此时最好至少主表面的一个中心部分设计为接触面。不用说在每个例子中作为接触面的主表面在具体开始状态下毗连各个非使用的刀刃，但是与正在使用的刀刃连接的主表面只有一个自由面起作用，且不是接触面。
特别在根据本发明的最佳实施例中，主表面至少在刀刃区域具有凹空的或平的部分和/或突出部，通过与一个或数个前刀面的交叉限定刀刃轮廓。
在本发明的变型中，主表面的中心部分限定为平面，主表面部分或结构限定了刀刃的轮廓并伸出中心平面之外。此时需要确认的是，在此例中，在安装位置，主表面的中心部分形成终止面，相应于突出到主表面之外的结构的对应底切置于刀具的切削刀片插座中，从而非使用刀刃就暴露在刀具的对应接受部分中，不受支撑力的影响。
本发明的最佳实施例中，主表面在刀刃区域具有基本对称布置的部分，该部分之间具有在中心布置(沿刀刃布置)的突起部(elevation)，但其中该突起部的表面与主表面的中心部分处在一个共同平面内，形成突起表面。这样的切削刀片比如由带主表面的毛坯制成，该主表面为平面且具有多边形轮廓，其中每隔一个边就作为切削刀刃，除了几乎位于作为刀刃的该边的中心区域，平面部分被从主表面上切去(或者从一开始切削刀片就由相应的平面部分经压制和烧结制成)，其中在这里不重要的是这些平面部分伸入毗邻的接触面有多远。在任何时候平面部分应延伸至前刀面或刀刃中间的两侧剩余区域，至少在刀刃中心部分保留。
适当地沿切削刀头刀片的侧壁前刀面和接触面交替排列，且在每一情形下两个最近的接触面形成在45°与小于180°之间的夹角。以该方式接触面限定了具有在45°与小于180°之间楔形角的楔形体，其中两个正在使用的接触面间的夹角在60°到120°的范围，因为接触面间这样的夹角使定位最精确。
这就意味着在主表面的平面图中切削刀片应当至少具有六边和最好不多于十二边，其中在变型中，不是最接近的两个接触面各自作为正在使用的接触面，但是在侧面上的两个正在使用的接触面中，也可安置一个非使用的接触面(除了至少一个前刀面之外)，这也是可以想到的。
在最佳实施例中，根据本发明的切削刀片具有方棱柱的基本形状，其边上有倒角，其中棱柱抑或是上述倒角面的剩余侧面设计为前刀面，而剩余表面设计为接触面。
因此，这样的切削刀片在主表面的平面图中为八边形，但是，其中前刀面和接触面没有必要具有相同长度的边，并沿切削刀片的侧面圆周交替布置。
特别在本发明的一个最佳实施例中，前刀面与各个连接主表面的突出表面的夹角小于90°，为获得正向刀刃几何形状。前刀面和突出表面间的这一夹角，也称作“楔形角”，在本发明的最佳实施例中在70°-80°之间。适当地这样的刀刃形状通过对应切除这些侧表面来得到，而主表面形成加工边。该切除部分可首先通过前刀面的适当凹面设计来获得(看作垂直于主表面的部分)，但是在每一情况下最好侧表面从平表面部分形成，其中特别当切削刀片为双边切削刀片时，刀刃形成在前刀面与两个相对主表面的连接处，直接邻接相对主表面或突出表面的前刀面部分集中成楔形形状，具有最好在140°和160°之间的楔形角，其中该楔形体还包括一个平面部分，其取向垂直于两个主表面。具体地，形成前刀面的侧表面包括至少三个表面部分，该表面部分对称于切削刀片的中心平面布置，其中中心表面部分基本垂直于上下主表面延伸，而与它们邻接并与主表面或它们的平面部分交叉的表面部分与主表面的平面形成小于90°的夹角。
另外，在对于特定应用的本发明的最佳实施例中，主表面的中心突出部与侧面平表面部分的连接处为倾斜的或圆形的表面，而并非尖锐的、不连续的或阶梯状的轮廓，从而对应的刀刃的轮廓由前刀面与中心突出部的交叉部分及其与平面部分的连接处形成。
已经提到，本发明还涉及一种车床刀具或铣削刀具，用于根据本发明的切削刀片，且对于铣削刀具来说至少具有一个，最好是几个切削刀片的插座，如上所述。对于这样的刀具，插座应该设计为使切削刀片切线安装，其中插座的主终止面设计为接触切削刀片的主表面的至少中心部分，而垂直于插座的主终止面提供两个另外的彼此形成一个角度的终止面，相互形成的角度为至少45°但小于180°的角，最好不超过135°，并用于阻止切削刀片的的两个接触面，所述接触面之间围成至少一个前刀面，该前刀面依次固定在刀具终止面间的底切中。
根据本发明一个实施例，该切削刀具为车床刀具的切削刀片固定器。
根据本发明一个可替换实施例，切削刀具为圆柱形、旋转铣削刀具，在其圆周表面上切向安装上面详述的切削刀片。
附图中图1为根据本发明的切削刀片的透视图，图2a、2b和图3a-c为图1所示切削刀片的不同视图，图4-6为具有不同多边形状的不同类型的切削刀片，图7为与图1类似的切削刀片的可替换实施例，图8a和8b为装备根据本发明的切削刀片的车床刀具的两种不同透视图，图9为图8所示车床刀具的侧视图、端视图、俯视图，包括一个被加工件，图10为铣削刀具圆盘的侧视图，图11a-c为铣削刀具圆盘的不同视图，部分处于加工件上的加工位置。
具体实施例方式
从图1、图2和图3可以看到作为一整体的切削刀片1，其基本形状为多边平行六面体。
该切削刀片具有一个上主表面2，上主表面2的平面基本上由包围中心紧固孔8的中心接触面2限定。中心接触面2大概在其侧面的中心部位具有分支21，限定了至分支端部的窄刀刃5的突起表面。分支构成情况是这样的，上表面2在分支21两侧具有平面部分6，该平面部分相对于中心面22的夹角为10°-25°，从而在两个平面部分6的中间形成突出部7。所有刀刃区域的连接处，比如在突出部与平面部分6的连接处，最好是具有小半径的圆形，在附图中的不同位置以字母R(R2、R3)表示，该半径在0.1-1mm的范围内。
从平面图2a或也可从图4可以最清楚地看到，本实施例中的切削刀片基本上为不同边长的八边形，也可表示为边长为a具有倒角的方形，这在图2a中可以特别清楚地看到。该切削刀片以真正的比例示出，除非是因为复制等存在的不可避免的错误，比如在图2a中尺寸a大约为16mm。当然其它绝对尺寸也是可能的，且相对尺寸在一定范围内可进一步不同，虽然上述尺寸比是优选的。因为倒角，形成八边形的短边，该短边限定了前刀面，且示出从平面部分6向上或向下突出的突出部7。中间余下的方形的边构成八边形的长边。进一步可以从图1的透视图和图2b和3c中看出，这些长边设计为接触面3，而短边4设计为前刀面。借助附图还可以看出，切削刀片设计为两面切削刀片，即上表面2和对应的下表面相同，且其布置方式为切削刀片设计为相对于平行上接触表面22的中心平面倒转地对称。但是这不排除切削刀片实施例中这样的可能性，其中上侧和下侧的刀刃5并不倒转地对称，而是相互转动45°。另外接触面和前刀面在对边上偏置，且由周向侧面上的(比如三角形的)面形成。
在这里示出的实施例中，前刀面4和分支7的上部突出表面21之间的楔形角一般为65°和80°之间，优选约75°，而前刀面4相对于突出部7的两侧的倒角面6的楔形角稍大，比如85°。前刀面4相对于上部突出表面21或相对于这些突出表面的垂线向里倾斜的结果是在刀刃5上的正向刀刃几何形状。
即使前刀面4可以做成横截面(垂直于主表面和前刀面)为圆形或椭圆形凹面的挖空表面，然而在一个最佳实施例中，直接连接在刀刃5上的前刀面4设计为通过主表面部分42直接连接在作为前刀面4的另一平面部分上的平面部分，主表面部分42在切削刀片的各个对侧连接对应的刀刃5。前刀面4、4′间的表面部分42依次垂直于上接触表面22和对应的下接触表面。
切削刀片的进一步的细节在图2a、b和图3a-c中示出。图2a示出非常清楚的具有倒角边的方形，依此产生八边形。可以看出，在切削刀片的每一边具有四个突出部7，每个突出部上具有对应的刀刃5，从而切削刀片在前后两侧上总计具有带八个刀刃5的八个突出部7。侧表面分别包围前刀面部分形成接触面3，接触面3在加工过程中支撑固定在切削刀具中的切削刀片。
借助侧视图2b和截面图3a可以看出，该实施例中的表面6相对于上接触表面22倾斜10°，而前刀面4相对于上下接触表面22的垂线甚至倾斜15°，即与上部突出表面21呈75°楔形角，与倒角表面6呈约85°锐角。紧固孔从两个主表面沿圆形截面的曲线渐缩，如图3a所示具有2mm的半径R1。在刀刃5区域的突出部7的高度，即从刀刃5至突出部两侧的表面6的距离为0.2-2mm，其中该尺寸最终取决于切削刀片的尺寸和表面6的倾斜程度。具体地，在该实施例中示出该距离稍小于1mm，如0.6-0.8mm，对于这样的切削刀片沟槽可以作得稍浅于高度，接近0.7mm的程度。但是不用说该切削刀片的具体尺寸和角度可在较大的范围内变化。
借助图4至6可以看出，除了已经介绍的八边形切削刀片，其它多边形也可以制造，比如十二边形(见图5)和图6所示的十边形，其中在每一情形下每个边上可以对应具有五个甚至是六个刀刃。此处简要示出的切削刀片位于具有对应终止面的扁平座，切削刀片的接触面31、32紧邻终止面。在每一情形下刀刃5与正在使用的刀刃5直接或几乎直接相对，而前刀面4也与它们相邻，刀刃5位于各个扁平座中，刀刃具有保护自身的底切50。
在图5所示的十二边形中，接触面31、32之间相互形成相对大的角度120°，这并非基本缺点，无论如何因为重复定位和支撑往往可以通过附加的中心紧固螺栓来实现。
对于十边形基本形状(见图6)，接触面31、32同时接触切削刀片插座的终止面相互形成锐角约36°，另外接触面43甚至到达扁平座的界定之外，这就要求扁平座的制造更加精确。但是在这种情况下可以制造出多与必需的优点，通过制造相对于接触面31、32的终止面，接触面31、32的稍小楔形角比如35.5°，从而它们在将对于稍大尺寸的切削刀片压入时有所扩张，直到接触面43碰到扁平座，阻止切削刀片的进一步插入。这样就可实现切削刀片的非常精确定位，并经由终止面的夹紧力而牢牢固定在扁平座中。
图7所示的可替换实施例与图1至5所示实施例的主要区别仅在于主表面与侧表面6之间的倒角或轻微弯曲的连接处，因此刀刃5具有倾斜或圆形辅助刀刃，形成与表面6的连接处，所以该刀刃的结构与先提到的实施例具有矩形截面不同，具有梯形的或者通常为槽形的截面。表面6也另外从侧面下降。对应的结构比如可以从图11c中该切削刀片作出的槽结构看出。
图8a、b和9a-c示出安装在车床刀具上的根据本发明的切削刀片。图8a、b示出装备根据本发明的切削刀片的车床刀具的两种不同透视图。
从图8和图9可以清楚看到所谓的切削刀片的“切线的”安装位置和精确角α、β，用以校准突出表面21和平表面6，前后终止面相对于相应加工件的切线具有15％(＝α)的倾斜度，在安装状态终止面在此与切削刀片的中心接触面2毗邻。该车床刀具的后终止面的倾斜度大概对应于前刀面相对于接触面2的垂线的倾斜度，因此前刀面大概水平并基本平行于对应车床刀具的前进方向。安装位置特别在图9a中以相应的角精确示出。
为了使其中一个刀刃5与加工件接触，切削刀片的安装在图9a、b中详尽示出。结果仍是正向刀刃几何形状，众所周知确保了低的切削力。图9c示出切削刀片是如何经由车床刀具10传递至加工件20，以产生沟槽30。图9c作为图9的“细节B”的再现。可以看出，沟槽的高度最大对应于表面6上的刀刃5的高度。切削刀片的这种安装模式被称作切线的，是因为切削刀片的主表面，即上表面2和相反的下表面几乎与加工件相切，这些表面同时限定了突出表面21的平面，仅以很小的间隙角偏离切线方向。
从图8和图9还可以看出，切削刀片的三个接触面在每一情形下又进一步远离刀刃处而形成对应刀具插座的支撑表面。首先这些是相反于正在使用的刀刃的切削刀片侧的中心接触面2，其次它们是与正在使用的前刀面4不相邻的侧接触面3，但与前刀面4直接相对。因为接触面的这种定位方式，可以具有精确限定的和坚固的扁平座。切削刀片1经由穿过中心紧固孔8的紧固螺栓连接在切削刀片固定器上。
从图10可以看出边铣刀具的侧视图，对于硬化表面装备多个可逆的根据本发明的切削板面。在实际示出的实施例中，达到44个可逆的切削板面可以切线安装连接在边铣刀具的外圆周上。这里“切线安装”也指的是主表面22与边铣刀具的圆周几乎相切，相对于切线方向仅有很小的间隙角。切线安装的优点在于可以基本在径向安装紧固螺栓，所以可在相邻切削刀片间保持相对小的距离，切削刀片的正在使用的刀刃可以一个接一个快速连续安装。此类边铣刀具通常具有几百毫米的直径。
图11a示出此类边铣刀具圆周的平面图，示出仅有三个在圆B中的切削刀片沿圆周布置。该细节B以更大的尺寸在图11b中示出。此时如图7所示的切削刀片被用于所示的边铣刀具。从图10可以看出，在此情况下单个切削刀片连同它们的主表面相对于边铣刀具的圆周切线向里倾斜，同时限定了突出表面的平面，其中在操作过程中边铣刀具的旋转方向为图示装置的逆时针方向。
在图11c中可以看出该边铣刀具和图7所示切削刀片在轴，比如凸轮轴或曲轴上的加工轮廓。在该加工过程中，轴和边铣刀具同时转动，在轴的单独旋转过程中形成对应的圆周槽。
权利要求
1.一种多面体形式的切削刀片，具有至少两个基本平行的主表面(2)，每个主表面都为多边形轮廓并具有使平行主表面(2)相互连接的多个侧表面(3、4)，其中在至少一些侧表面(4)与至少一个主表面(2)的连接处形成刀刃(5)，该刀刃具有可预先调整的轮廓，该轮廓由刀刃(5)附近的相关主表面的结构形成，其特征在于下列特征的结合a)一些侧面(4)形成前刀面，b)具有此前刀面的主表面(2)的部分(21)形成突出表面(21)，前刀面形成切削刃，c)一些侧表面(3)和主表面(2)的部分(22)形成接触面。
2.如权利要求1所述的切削刀片，其特征在于侧接触表面(3)与前刀面(4)分离，且最好在分离处设计出一角度。
3.如权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于在每一情形下至少主表面(2)的一个中心部分(22)设计为接触面(22)。
4.如权利要求1至3之一所述的切削刀片，其特征在于主表面至少在刀刃(5)的区域具有凹的或平的部分(6)和/或突出部(7)，通过与前刀面或表面(4)的交叉而限定刀刃轮廓。
5.如权利要求1至4之一所述的切削刀片，其特征在于主表面的中心部分限定为平面，其中限定了刀刃轮廓的主表面(2)的结构伸出中心部分(22)的平面之外。
6.如权利要求1至5之一所述的切削刀片，其特征在于主表面(2)在刀刃(5)区域具有基本对称布置的两个平的部分(6)，在该两部分之间具有中心突出部(7)，该突出部的表面(21)形成突起表面，并与中心部分处在一个共同平面内。
7.如权利要求1至6之一所述的切削刀片，其特征在于整个圆周侧面包括至少六个表面部分，各自在主表面的平面图中相互呈一定角度，且至少三个表面部分设计为前刀面(4)，而至少三个表面部分设计为平面接触面(3)，其中前刀面任一侧都是被至少一个接触面界定。
8.如权利要求7所述的切削刀片，其特征在于沿切削刀片的侧圆周，前刀面(4)和接触面相互交替布置，其中两个最接近的接触面相互形成小于180°但大于90°的角。
9.如权利要求1至8之一所述的切削刀片，其特征在于具有方棱柱的基本形状，其边上有倒角，其中棱柱的剩余侧面或倒角面设计为前刀面，而各个剩余表面设计为接触面。
10.如权利要求1至9之一所述的切削刀片，其特征在于前刀面与突出表面或各个连接的主表面(2)形成小于90°的夹角，以获得正向刀刃几何形状。
11.如权利要求10所述的切削刀片，其特征在于刀刃(5)的楔形角在70°-80°之间。
12.如权利要求1至11之一所述的切削刀片，其特征在于其被设计为双边切削刀片，其中刀刃形成基本平行的两个主表面的连接处，前刀面由一些侧表面形成。
13.如权利要求12所述的切削刀片，其特征在于形成前刀面的侧表面被挖空且包括至少三个表面部分，该表面部分对称于切削刀片的中心平面布置，其中中心表面部分(42)基本垂直于上下主表面延伸，而与它们邻接并与主表面或其平面部分(6)交叉的表面部分(41)与主表面的平面形成小于90°的夹角。
14.如权利要求1至13之一所述的切削刀片，其特征在于中心突出部(7)与侧平面部分(6)的连接处为倾斜的或圆形的表面，从而刀刃的轮廓由前刀面与中心突出部的交叉和与平面部分的连接处形成。
15.具有用于如权利要求1至14之一所述的切削刀片的至少一个或多个刀片插座的一种车床刀具或铣削刀具，其特征在于插座设计为使切削刀片切线安装，其中插座的主表面设计为接触切削刀片的主表面(22)的至少中心部分，同时垂直于该主终止面设有彼此形成角度的两个另外的终止面，相互形成的角度大于45°但小于135°，还提供用于阻止切削刀片的两个接触面(3)，在其中间围成至少一个前刀面，该前刀面保持在倾斜终止面间的底切中。
16.如权利要求15所述的车床刀具，其特征在于包括车床刀具的切削刀片固定器。
17.如权利要求15所述的车床刀具，其特征在于其被设计为基本圆柱形的旋转铣削刀具，在其圆周表面上可以切向安装如权利要求1-14之一所述的切削刀片。
全文摘要
本发明涉及一种多面体形式的切削刀片，具有至少两个基本平行且的主表面(2)，该主表面都为多边形轮廓并且还具有相互连接在平行主表面(2)上的多个侧表面(3、4)，其中在至少部分侧表面(4)与至少一个主表面(2)的连接处形成刀刃(5)，刀刃具有可预先调整的轮廓，该轮廓由刀刃(5)附近的相关主表面的结构形成。为提供一种证明对形成浅沟槽结构特别有利的切削刀片和对应的切削刀具，根据本发明提出如下特点a)一些侧面(4)形成前刀面，b)具有此前刀面的主表面(2)的部分(21)形成突出表面(21)，前刀面形成切削刃，c)一些侧表面(3)和主表面(2)的部分(22)形成接触面。
文档编号B23B27/16GK1572399SQ20041004936
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者京特·维尔梅斯特 申请人:山特维克公司