专利名称：用于开槽操作的切削刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于开槽操作的切削刀片。特别是，根据本发明的切削刀片主要用于拱顶石形沟槽的加工，并且可应用于活塞中的环形槽的机加工。
背景技术：
这种切削刀片例如可从美国专利No.6447219中已知，其公开了包括有后柄部分和从该后柄部分中向前伸出的前切削头的切削刀片。切削头包括顶侧、底侧、均将顶侧与底侧互连的两个边侧面，以及将边侧面互连的朝前的正面边侧面。各边侧面与顶侧均形成了锐角。正面边侧面和顶侧之间的过渡部分形成了主切削刃。各边侧面和顶侧之间的过渡部分形成了侧切削刃。侧切削刃在切削头中心线的各个相对侧上延伸，并且在向前的方向上会聚。侧切削刃相互之间形成了锐角。各侧切削刃包括多个间隔开的形成于其中的沟槽，使得各侧切削刃是不连续的。因此，切削刃包括切削刃段，各段与相邻的一段通过沟槽而分隔开。
在开槽操作期间，首先是主切削刃与工件接合。随着切削深度的增加，刀片和工件之间的相互作用在三个不同的侧面产生，即沿着主切削刃和两个侧切削刃，在此时沟槽开始起主导作用，并且会导致切屑宽度降低。这有助于避免形成过薄且难以控制的切屑。然而，连续的切削刃段在与进给方向正交(即正交于中心线)的方向上并不重叠。因此，随着切削深度的增加，在给定切削刃段已经完成了对工件的机加工之后，一部分工件将与紧邻于该给定切削刃段之后(即相对于进给方向处于下游)而设置的沟槽接合。这将导致每次有另外一个沟槽与工件接合时，在切削刀片上会施加有较大的阻力。沟槽不是切削刃，因此随着切削深度的增加，工件中的与沟槽接合的部分将不会被切削，充其量是产生了变形。因此，整个机加工工艺的效率很低。
本发明的一个目的是提供一种用于加工拱顶石形沟槽的径向开槽操作的切削刀片，其能够显著地减轻或克服上述缺点。
发明概要根据本发明，提供了一种用于开槽操作的切削刀片，包括夹紧部分和至少一个切削部分、顶面和相对的底面以及在它们之间延伸的周向侧面，顶面和周向侧面在上边缘处相交，至少一部分上边缘包括有切削刃，该至少一个切削部分包括前主切削刃和两个相对的侧切削刃，侧切削刃在切削刀片中心线的两相对侧上从主切削刃向后延伸到夹紧部分中，其中各侧切削刃在切削刀片的顶视图中具有大致锯齿形的形状。
该锯齿形状优选包括多个台阶，各台阶包括三个段，即前段、后段以及处于它们之间的角部段，一个台阶的后段与相邻台阶的前段汇合，而前主切削刃与多个台阶中的第一台阶汇合。
通常来说，一个侧切削刃的台阶与另一侧切削刃的台阶排齐，使得上边缘围绕着经过中心线的平面具有镜像对称性，相对的两个侧切削刃的台阶形成了相对于中心线的相对台阶的对。
如果需要的话，第一台阶的前段是圆形的。
通常来说，圆形前段是具有给定半径的圆弧。
根据本发明的一个优选实施例，相对侧切削刃中的一个侧切削刃的角部段位于第一线上，而相对侧切削刃中的另一侧切削刃的角部段位于第二线上。
第一线和第二线优选在主切削刃的任一侧上向前汇合到的第一台阶的前段中。
根据本发明的一个优选实施例，给定对的相对台阶中的除第一台阶之外的各台阶的前段位于向前会聚的一对相对线中的一条线上。
另外，根据本发明的一个优选实施例，给定对的相对台阶中的各台阶的后段位于向后会聚的一对相对线中的一条线上。
通常来说，周向侧面包括至少一个端面和两个从该至少一个端面中向后延伸的相对侧面，该至少一个端面在至少一个切削部分的主切削刃处与顶面相交。
如果需要的话，各侧面被分成两个侧面部分，即相邻于上边缘的上侧面部分，以及从上侧面部分朝向底面延伸的下侧面部分。
通常来说，上侧面部分的形状在切削刀片的顶视图中类似于上边缘的形状。
附图简介为了更好地理解本发明并且显示出如何实施本发明，下面将参考附图来进行说明，其中
图1是根据本发明的切削刀片的透视图；图2是图1所示切削刀片的局部顶视图；图3是与图2相同的放大比例的视图；图4是图1所示切削刀片的局部侧视图；图5是图1所示切削刀片的端视图；图6A是沿图2中线V-V的剖视图；图6B是沿图2中线V-V的剖视图；和图7是根据本发明的另一切削刀片的透视图。
优选实施例的详细描述来看附图，图中显示了根据本发明的用于开槽操作的切削刀片10。切削刀片10通常由非常硬且耐磨的材料如硬质合金制成，或者是通过成型压制，或者是通过注射成型以及烧结粘合剂中的碳化钨粉末来制成。切削刀片10是可转位的双端式切削刀片，包括夹紧部分12和两个切削部分14。然而，本发明可同样适用于仅具有一个切削部分14的单端式切削刀片。切削刀片10具有顶面16和相对的底面18，以及在它们之间延伸的周向侧面20，顶面16和周向侧面20在上边缘22处相交，该上边缘22包括前主切削刃24和两个相对且相同的侧切削刃26，这两个侧切削刃在切削刀片10的中心线L的两相对侧上从主切削刃24向后延伸到夹紧部分12上。根据本发明，各侧切削刃26在切削刀片10的顶视图中具有大致锯齿形的形状。
根据本发明的一个优选实施例，两个切削部分14是相同的，因此仅针对如图2和3所示的半个切削刀片10来介绍该双端式切削刀片10就足够了。线L限定了切削刀片10的从前到后的纵向方向，其中相对于如图2和3所示的半个切削刀片10而言，主切削刃24位于切削刀片10的前端28处，夹紧部分12位于后端30处。
参见图3，各侧切削刃26包括多个台阶32，各台阶32包括三个段34，36，38，即前段34、后段36以及位于前段34与后段36之间的角部段38。一个台阶32的后段36与相邻台阶32的前段34汇合，而前主切削刃24与多个台阶中的第一台阶32′汇合。在如图所示的实施例中，第一台阶32′的前段34′是圆的，并且与角部段38′汇合，形成了一个与后段36′直接汇合的圆形连接前段34′。通常来说，圆形前段34′是具有给定半径的圆弧。一个侧切削刃26的台阶32与另一侧切削刃26的台阶32排齐，使得上边缘22相对于经过中心线L的平面P具有镜像对称性，并且相对的两个侧切削刃26的台阶32相对于中心线L形成了相对台阶的对。在图3中显示了相对台阶32a，32b的一个示例性的对。相对台阶32a，32b的该示例性对的台阶前段34a，34b位于一对相对的线L′a，L′b上，这对线从前段34a，34b朝向中心线上的前交点Q而向前会聚。前交点Q位于相对台阶32a，32b的该示例性对的前段34a，34b之前。类似的，所有相对台阶对的所有前段位于从前段朝向中心线上的前交点而向前会聚的成对的相对线上。此外，相对台阶32a，32b的该示例性对中的台阶的后段36a，36b位于一对相对的线L″a，L″b上，这对线从后段36a，36b朝向中心线上的后交点R而向后会聚。后交点无法看见，这是因为它在图3之外的位置点处与中心线相交。后交点R位于相对台阶32a，32b的该示例性对中的后段36a，36b之后。类似的，所有相对台阶对中的所有后段位于从后段朝向中心线上的后交点而向后会聚的成对的相对线上。
上述侧切削刃26的锯齿形结构为侧切削刃26提供了下述特性。第一，前段34定位成与进给方向F形成了锐角α。第二，后段36与进给方向F形成了锐角β。第三，前段34和后段36相互间呈钝角γ地倾斜。这些特性使切削刀片10具有许多有利的特征。第一，加强了角部段38(或“切削角部”)。第二，在主切削刃24处会形成中央切屑，而在各前段3d(或“副工作切削刃”)处会形成较小的分离的侧切屑，它将被引离形成于工件内的沟槽侧壁。第三，在进给方向F上在各侧切削刃26的前段34之间存在完全的重叠，使得工件仅与切削刃(主切削刃24和“副工作切削刃”34)接触。
在图3中还显示了切削刀片10的底边40(显示为虚线)，在此处周向侧面20与底面18相交。如所看到的那样，在切削刀片10的顶视图中，底边40位于上边缘22的界限之内，这表明周向侧面20从侧切削刃26中向下且向内地延伸到底边40处，从而保证了切削刃26在开槽操作期间与工件凸出式接触。周向侧面26包括端面42和从端面42中向后延伸出来的两个相对的侧面44。端面42在主切削刃24处与顶面16相交，侧面44在侧切削刃26处与顶面16相交。各侧面44被分成两个侧面部分，即与上边缘22相邻的上侧面部分44′和从上侧面部分44′延伸到底面18中的下侧面部分44″。在切削刀片10的顶视图中，上侧面部分44′的形状类似于上边缘22。
现在来看图1和5。夹紧部分12附近的顶面16和底面具有在纵向方向上延伸的下凹的V形表面。用于固定切削刀片10的刀座(未示出)的刀片槽的夹紧表面具有相配地纵向延伸的凸起的V形表面。这种设置在本领域中是众所周知的，用于在机加工操作期间实现切削刀片的侧向稳定性。
图1到3显示了相邻于主切削刃24和相邻于侧切削刃26的各前段34的卷屑结构46。卷屑结构46可具有任何所需的形状。图6A和6B显示了卷屑结构的两个示例性例子。在图6A中，卷屑结构46在顶面16中下凹，而在图6B中，卷屑结构46是从顶面16中凸出的突出部。图7显示了在顶面16中无卷屑结构的根据本发明的切削刀片10。
来看图2，可以看到，一个侧切削刃26的角部段38位于第一线L1上，而另一侧切削刃26的角部段位于第二线L2上。第一线L1和第二线L2在主切削刃24的任一侧上向前会聚在第一台阶32′的前段34′上。虽然形成于工件中的沟槽形状将是侧切削刃26和主切削刃24的形状，然而可以从由第一线L1和第二线L2以及主切削刃24所形成的形状中看出，沟槽的形状在横截面中是大致拱顶石状或楔形的。例如在活塞中需要具有拱顶石状或楔形横截面的环形槽。虽然这种形状无法通过对表面直接开槽而得到，但本发明的切削刀片10能够在活塞中加工出具有近似拱顶石状或楔形横截面的环形槽。因此，根据本发明的切削刀片10可用于在工件中粗加工出槽，最终产品可在精加工工艺中得到。开槽表面的光洁度主要取决于前段34的长度，以及侧切削刃26的前段34和后段36之间的钝角γ。通常来说，主切削刃24与第一台阶32′的相邻圆形前段34′一起所形成的沟槽的宽度W1将比任何给定前段34的切削宽度W2大得多。在一个具体的非限制性例子中，W1是W2的5到10倍大。然而，W1和W2的相对尺寸取决于具体应用。从绝对值的观点来看，W2不应当小于十分之一毫米。
从图4中可以看到，相邻于主切削刃24的前刀面48是弯曲的，从主切削刃24中向后和向下延伸，然后向上延伸到后偏转壁50上，这有助于使形成于主切削刃24处的切屑卷曲，因此它不会干涉形成于侧切削刃26的前段34处的切屑。
尽管已经就一定程度的特殊性来介绍了本发明，然而应当理解，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明范围的前提下，可以作出多种变更和修改。
权利要求
1.一种用于开槽操作的切削刀片，包括夹紧部分和至少一个切削部分、顶面和相对的底面，以及在它们之间延伸的周向侧面，所述顶面和周向侧面在上边缘处相交，至少一部分所述上边缘包括有切削刃，所述至少一个切削部分包括前主切削刃和两个相对的侧切削刃，所述侧切削刃在所述切削刀片的中心线的两相对侧上从所述主切削刃向后延伸到所述夹紧部分中，其中，各所述侧切削刃在所述切削刀片的顶视图中具有大致锯齿形的形状。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述锯齿形状包括多个台阶，各所述台阶包括三个段，即前段、后段以及处于它们之间的角部段，一个台阶的后段与相邻台阶的前段汇合，而所述前主切削刃与所述多个台阶中的第一台阶汇合。
3.根据权利要求2所述的切削刀片，其特征在于，一个侧切削刃的台阶与另一侧切削刃的台阶排齐，使得所述上边缘围绕着经过所述中心线的平面具有镜像对称性，所述相对的两个侧切削刃的台阶形成了相对于所述中心线的相对台阶的对。
4.根据权利要求2所述的切削刀片，其特征在于，所述第一台阶的前段是圆形的。
5.根据权利要求4所述的切削刀片，其特征在于，所述圆形前段是具有给定半径的圆弧。
6.根据权利要求2或5所述的切削刀片，其特征在于，所述相对侧切削刃中的一个侧切削刃的角部段位于第一线上，而所述相对侧切削刃中的另一侧切削刃的角部段位于第二线上。
7.根据权利要求6所述的切削刀片，其特征在于，所述第一线和第二线在所述主切削刃任一侧上向前会聚到所述第一台阶的前段中。
8.根据权利要求3或7所述的切削刀片，其特征在于，给定对的相对台阶中的各所述台阶的前段位于向前会聚的一对相对线中的一条线上。
9.根据权利要求8所述的切削刀片，其特征在于，给定对的相对台阶中的各所述台阶的后段位于向后会聚的一对相对线中的线上。
10.根据权利要求9所述的切削刀片，其特征在于，所述周向侧面包括至少一个端面和从所述至少一个端面中向后延伸出来的两个相对的侧面，所述至少一个端面在所述至少一个切削部分的主切削刃处与所述顶面相交。
11.根据权利要求10所述的切削刀片，其特征在于，各所述侧面分成两个侧面部分，即与所述上边缘相邻的上侧面部分和从所述上侧面部分向所述底面延伸的下侧面部分。
12.根据权利要求11所述的切削刀片，其特征在于，所述上侧面部分的形状在所述切削刀片的顶视图中类似于所述上边缘的形状。
全文摘要
一种用于开槽操作的切削刀片，具有前主切削刃和两个相对的侧切削刃，该侧切削刃在切削刀片中心线的两侧上从主切削刃中向后延伸，其中各侧切削刃在切削刀片的顶视图中具有大致锯齿形的形状。
文档编号B23B27/06GK1753750SQ200480004905
公开日2006年3月29日 申请日期2004年2月4日 优先权日2003年2月27日
发明者U·加蒂 申请人:伊斯卡有限公司