专利名称：切削元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于金属工件特别是轮组件的切削加工的切削元件(Schneideinsatz，刀头)，具有一个上面和一个下面，其中的至少一个面最好是两个面构成为切屑面(Spanflche)；还具有一个连接所述上、下面的、与之分别垂直的侧面，所述侧面同切屑面一起形成可用于切削的刀刃，所述刀刃具有分别相互平行布置的较长的直线的刀刃区段和分别相互平行的短的直线的刀刃区段以及分别将彼此相邻的较长的和短的刀刃区段连接起来的刀刃角部。
这种切削元件符合于DIN-Norm 4987LNUX(德国工业标准4987LNUX)。这种切削元件的优点在于由于其具有较长的刀刃和较短的刀刃，其相邻的刀刃通过一个刀刃角部彼此连接起来，所以它们可用于组合的纵横车削加工。但是，在采用就现有技术所知的结构形式情况下，切屑形成不总令人满意，尤其是在车削时经常产生厚度很小的切屑，这种切屑的缺点在于它们破断得很差，这在极端情况下可能导致危险的杂乱切屑形成。虽然，可以通过刀具进给而在一定程度上增大切屑厚度，但这会提高作用于刀刃上的切削力，从而可能导致非所希望的刀刃过早磨损，直至刀刃断裂。
因此，本发明的目的是提供一种切削元件，该切削元件通过新的结构设计既具有高的刀刃稳定性，又可实现具有足够切屑厚度的切削加工，尤其是在加工轮组件或其它粗切削加工的情况下更是如此。
上述目的是通过按权利要求1所述切削元件得以实现的。根据本发明，较长的直线刀刃区段的至少一个部分区域相对于邻接的刀刃区段既下降一个尺寸(a)，又缩入一个尺寸(b)。下降(Absenkung)的尺寸(a)为0.01×H至0.2×H，最好为0.02×H至0.1×H，其中H是切削元件的总高度，而缩入(Einrückung)的尺寸(b)为0.005×B至0.1×B，最好为0.008×B至0.05×B，其B是切削元件的总宽度。所说的下降是针对刀刃平面而言的，相对于这个平面，所述较长的刀刃区段的部分区域在高度上是位错布置的。对本发明来说，重要的是较长的直线的刀刃区段的至少一个部分区域既被下降又被缩入，这就是说，这种布置通过两个所述及的特征的组合而有别于按现有技术所知的结构形式，这些已知的结构形式部分地都仅仅是刀刃下降，例如通过压入，而这种压入会使刀刃断裂，或者通过具有不同高度的刀刃区段的刀刃，这些刀刃区段通过一些过渡区彼此相连。事实已意想不到地证明刀刃部分区域的下降以及缩入的组合，在以该部分区域用作为有效刀刃的车削工作中，能产生这样的切屑，这种切屑与例如用一种直线刀刃所产生的切屑比起来要更容易得多地断裂。尤其是，这种切屑适应于较长刀刃的刀刃形状，在退刀时就在横断面上弯曲了，从而使得切屑断裂更容易。
本发明的其它发展见各项从属权利要求所述。
因此，刀刃区段的缩入的及下降的部分区域(不计过渡区)最好平行于相邻的刀刃区段加以布置。与所述缩入的及下降的刀刃区段相邻接的，是作为过渡区的边侧区段，这些边侧区段分别最好以10°至90°的角度上升，特别是以40°至50°的角度上升。该边侧区段用于在横断面上弯曲的切屑的形成。
刀刃角部最好具有0.05×B至0.5×B的角部半径(R)，尤其是0.1×B至0.4×B的角部半径(R)，其中B是切削元件的总宽度。
根据本发明的另一项发展，如原则上从现有技术所知道的那样，切削元件最好具有一个在切屑面上相对于由刀刃所确定的平面隆起的、与刀刃有一定间距地加以布置的中间平台，对于在其上下两侧都配置了切屑面的结构形式，相关的中间平台是用作为支承面的。
根据本发明的另一项发展，中间平台具有突起部，这些突起部的纵轴线朝向一个刀刃角部或一个短的和/或一个较长的刀刃区段。上述突起部用作为切屑破碎器，它们将切下的切屑向“上”弯曲，从而使之破裂。特别是，中间平台起着输送破裂切屑的作用，所述中间平台经过倾斜的边侧过渡到围绕在上述中间平台四周的切屑面区域中。这些倾斜的边侧对于排出的切屑起着切屑弯曲所需的上升侧边的作用。
其它关于切屑形成和切屑导引的措施通过肋状隆起部加以实现的，这些肋状隆起部在切屑面上是相对刀刃角部-角平分线对称地布置或者在其方向上布置的，且其高度小于中间平台的高度。上述肋状隆起部可以直接地达到中间平台的所述倾斜边侧，或者说与之相连接或者在该边侧区域的前面终止。这些肋状隆起部在另一边与刀刃保持一定距离地终止，或者与一个于该处设定的倒斜部保持一定距离。
根据本发明提出的另一种实施形式，从中间平台出发还可以有其它突起部，这些突起部朝向较长的刀刃区段和/或具有小于中间平台的高度。上述其它突起部最好经过倾斜的侧边过渡到周围的切屑面区域和/或设计成球面状的即凸起的。
根据本发明的另一个实施形式，短的刀刃区段也可以居中地在一个部分区域上下降，其中，该部分区域经过一个上升边侧而过渡到相邻的刀刃区段中。因此，刀刃在这个区域只有一个下降点。除了已经述及的肋形隆起部之外，还可在离开刀刃一定间距处设定一些凹部作为切屑成形元件，这些凹部特别呈镰刀状地成形在切屑面上。
替代肋状切屑成形元件，或者是除了肋状切屑成形元件之外附加地，也可以设置在横断面中呈梯形的切屑成形元件，它们具有随着离刀刃不断增大的距离而增大的高度，它们最好达到中间平台。上述隆起的切屑成形元件呈楔状依刀刃的方向延伸，并且是一种用于排出的切屑的“爬升斜面”，通过该斜面，切屑获得一定的预弯曲，然后才触到中间平台的上升斜面。
根据本发明的另一项发展，切削元件是相对于一条纵向中轴线和/或一条横向中轴线和/或一条对角线镜像对称地设计的，所以每个切屑面都可用于左、右车削加工，或者说用作为转位式刀具(通过切削元件的180°-旋转)。如果附加地将上面和下面分别设计成切屑面，则可相对于一个纵向中心平面获得另一个镜像对称或一种切削元件，该切削元件具有两个可用的切屑面，带有各自成对的较长的和较短的刀刃区段。
下面将参照附图，对本发明的其它优点和实施例加以详细说明。
附图表示
图1在车削一个轮组件轮廓时，一种按现有技术所知道的切削元件的原理图，连同其下降的刀刃区域，图2切削元件的一个俯视图，带有一个缩入的、但不下降的刀刃区域，图3本发明提出的一种切削元件，它具有一个缩入的和下降的刀刃区域，图4该切削元件的一个端面视图，针对下降的和缩入的刀刃。
如图1至4所示，所示的切削元件具有至少一个切屑面10，最好具有两个相互平行地布置的、按一定间距处于对置侧的切屑面10，其中，这两个切屑面经过一个与之相垂直地布置的侧面11而彼此相连。为了使切削元件固定，配置了一个通孔12，该通孔在相对置的两侧穿透所述侧面11。上述通孔用于容纳一个夹紧元件，切削元件通过该夹紧元件被固定在刀架上。
图1表示在车削一个轮组件13时的切削元件的使用情况，其中，切削元件依箭头14所指方向被引导。待削去的区域15用细线(剖面线)示出。根据所示的实施例，较长的刀刃在一个部分区域上下降(但不缩入)，从而使得产生一个在俯视图中观察到的有效刀刃区段16的一种直线的外形延伸。通过本发明提出的较长刀刃的居中部分区域的附加缩入(对此后面还将予以说明)，结合过渡区，在俯视图中出现一种相对地折弯的切削外形延伸，该切削外形延伸与通过下降所确定的切削外形延伸相结合便导致下述结果切下的切屑在横断面上依彼此正交方向而经受S-形弯曲，因而切屑可较容易地断裂。
图2以一个俯视图表示一个缩入的刀刃区段17，该刀刃区段是通过下述措施得到的所连接的切削表面(Freiflche)在该区域中回缩。如图3所示，根据一个特别的实施形式，缩入的区域17以及下降的区域被组合到一个刀刃区段18，其中，刀刃下降(相对于切屑面平面或与之相平行的面)的区域以及缩入部(通过切削表面的退移)完全重叠。退移的切削表面以附图标记19表示。
如图2至4所示，切削元件分别具有彼此相平行的较长直线刀刃区段20及较短的直线刀刃区段21，经过彼此相邻的刀刃区段20和21而相连的刀刃角部22在俯视图中形成一个长椭圆形的刀刃外形延伸。较长的刀刃20的一个部分区域以一区域18的形式既被下降以及被缩入。各连接区域23(在依图3所示的实施例中是设计得相对短的)与刀刃区段18相平行地延伸。分别在两侧与缩入的以及下降的刀刃区段18相连的是上升的边侧区段24，这些边侧区段作为过渡区以10°至90°的角度最好以40°至50°角度上升。
在切屑面上可以使用不同隆起的或凹形的切屑成形元件，如原则上根据现有技术所知道的那样。同样值得推荐的是，在对置侧上，分别选择这样的切屑面设计，它们具有一个中间平台25，该中间平台在切削元件转向时用作为处于一个刀片座中的支承面。该切屑面平台25可以是如图2或图3中所示的结构形式或其它造型。特别是，该平台可以具有突起部26，这些突起部的纵向中轴线朝向一个刀刃角部22。另一种替代做法是，也可使用突起部27和/或28(见图3)，这些突起部朝向一个短的或较长的刀刃区段的刀刃中点。所述突起部可以具有上面倒圆的棱边，或者也可以具有梯形结构。最好是，平台的突起部或者其它区域经过倾斜的边侧(见图2)而过渡到周围的切屑面区域中。倾斜的边侧29的侧面角度例如可以选择在45°和60°之间(相对于切屑面中间平台平面而言)。根据需要，也可以设置其它的突起部30或31，该处的高度小于切屑面平台的高度。所述突起部以及肋形隆起部32，必要时在两个肋状隆起部32之间具有镰刀状的凹部33，用作为切屑成形元件。如图2所示，短的刀刃21也可以具有在两边分别有上升边侧35的一个下降的区域34。这样一种结构是通过切屑面的一个区域36的下降而达到的，该切屑面设计成向刀刃远区逐渐收窄。
同样，如图3的切削元件实施例所示，可以配置切屑成形元件37或38，这些切屑成形元件在横断面中是呈梯形设计的，而且其高度随着离相应刀刃的距离增大而增加，从而，在这个区域内获得一个“爬升斜面”，用于排出的切屑。这些切屑成形元件37和38终止在向着中间平台25的上升边侧处，但所具有的高度较小。如在图3中示意地绘出的那样，限定平台25的边缘线可以具有部分地呈直线的区域、螺旋形的区域、呈凸形以及凹形构造的或者其它的由弯曲的和/或直线的各部段的组合。
权利要求
1.用于金属工件特别是轮组件的切削加工的切削元件，具有一个上面和一个下面，其中的至少一个面最好是两个面构成为切屑面；还具有一个将所述上面和所述下面连接起来的、与之分别垂直的侧面(11)，所述侧面同切屑面一起形成可用于切削的刀刃，所述刀刃具有分别相互平行布置的较长的直线的刀刃区段(20)和分别相互平行的短的直线的刀刃区段(21)以及分别将相邻的较长的和短的刀刃区段连接起来的刀刃角部(22)，其特征在于所述较长的直线的刀刃区段的至少一个部分区域(18)相对于邻接的刀刃区段(23)下降一个尺寸(a)、也缩入一个尺寸(b)。
2.按权利要求1所述的切削元件，其特征在于与切削元件的总高度(H)和总宽度(B)相比，下降的尺寸(a)为0.01×H至0.2×H，最好为0.02×H至0.1×H，而缩入的尺寸(b)为0.005×B至0.1×B，最好为0.008×B至0.05×B。
3.按权利要求1所述的切削元件，其特征在于刀刃区段(20)的缩入的及下降的部分区域(18)，除过渡区(24)之外，是平行于相邻的刀刃区段(23)设置的。
4.按权利要求1或3所述的切削元件，其特征在于作为过渡区分别以10°至90°最好是40°至50°的角度上升的边侧区段(24)连接到缩入的及下降的刀刃区段(18)。
5.按权利要求1至4中任一项所述的切削元件，其特征在于刀刃角部具有0.05×B至0.5×B、最好是0.1×B至0.4×B的角部半径(R)，其中B是切削元件的总宽度。
6.按权利要求1至5中任一项所述的切削元件，其特征在于有一个在切屑面上相对于通过刀刃所确定的平面隆起的并且离开刀刃一定距离地布置的中间平台(25)。
7.按权利要求6所述的切削元件，其特征在于所述中间平台(25)具有突起部(26)，这些突起部的纵向中轴线朝向一个刀刃角部(22)或者朝向一个短的和/或较长的刀刃区段(20，21)。
8.按权利要求6或7所述的切削元件，其特征在于所述中间平台(25)经过倾斜的边侧(29)过渡到环绕该中间平台的切屑面区域中。
9.按权利要求6、7或8所述的切削元件，其特征在于具有肋状的隆起部(32)，这些隆起部在切屑面中相对一个刀刃角部-角平分线对称地布置或者沿着其方向布置，它们的高度小于中间平台(25)的高度，且它们在一边一直达到中间平台(25)的倾斜的边侧(29)，而在另一边则终止于刀刃(20，21，22)之前。
10.按权利要求6至9中任一项所述的切削元件，其特征在于从中间平台(25)出发还有其它的突起部(30，31)，这些突起部朝向较长的刀刃区段(20)和/或具有小于中间平台(25)的高度。
11.按权利要求10所述的切削元件，其特征在于所述其它的突起部(30，31)经过倾斜的边侧过渡到周围的切屑面区域中和/或设计成球面状的。
12.按权利要求1至11中任一项所述的切削元件，其特征在于短的刀刃区段(21)居中地在一个部分区域(34)上下降并经过上升边侧(35)过渡到相邻的刀刃区段中。
13.按权利要求1至12中任一项所述的切削元件，其特征在于离开刀刃一定距离，尤其是在两个相邻的肋状隆起部(32)之间，在切屑面上设有一些设计成镰刀状的切屑成形凹部(33)。
14.按权利要求1至13中任一项所述的切削元件，其特征在于离开刀刃一定距离，设有横断面呈梯形的切屑成形元件(37，38)，其高度随着离刀刃的距离的增大而增大并最好一直达到中间平台(25)。
15.按权利要求1至14中任一项所述的切削元件，其特征在于切屑面相对于一条纵向中轴线和/或一条横向中轴线和/或一条对角线镜像对称地构造。
16.按权利要求1至15中任一项所述的切削元件，其特征在于相对置的切屑面相对于一个中心纵向平面镜像对称地设置和构造。
全文摘要
本发明涉及一种切削元件，用于切削加工金属工件特别是轮组件，它具有一个上面和一个下面，其中的至少一个面最好是两个面构成为切屑面；还具有一个将所述上面和下面连接起来的、与之分别垂直的侧面，所述侧面与切屑面一起形成用于切削的刀刃，所述刀刃具有分别相互平行地布置的较长的直线的刀刃区段和分别相互平行的短的直线的刀刃区段以及分别将彼此相邻的较长的和短的刀刃区段连接起来的刀刃角部。根据本发明，较长的直线的刀刃区段的至少一个部分区域相对于邻接的刀刃区段下降一个尺寸、也缩入一个尺寸。
文档编号B23B27/16GK1863633SQ200480029426
公开日2006年11月15日 申请日期2004年9月24日 优先权日2003年10月8日
发明者A·维费尔斯, G·吕特尔 申请人:钴碳化钨硬质合金维迪亚产品有限公司及两合公司