刀夹具及用于其的切削镶片的制作方法
【专利摘要】一种切削刀具（10）包括一个刀夹具（12）和可拆除地可紧固在该刀夹具中的一个切削镶片（14）。该切削镶片（14）包括一个下部夹紧表面（18），该下部夹紧表面具有位于一个中央部分（28）各侧的一个V形夹紧表面（32，34）。该刀夹具包括一个下部夹紧表面（56），这个下部夹紧表面具有位于底表面（60）各侧的一个倒V形夹紧表面（62，64），该倒V形夹紧表面是由一个主要夹紧表面（62a，64a）和一个辅助夹紧表面（62b，64b）形成的。当切削刀具（10）由于刀夹具（12）与切削镶片（14）之间的过盈而被带到夹紧位置中时，该切削镶片（14）的辅助夹紧表面（32b，34b）接触该刀夹具（12）的辅助夹紧表面（62b，64b），由此在处于该夹紧位置中时提供了最少四个夹紧表面。
【专利说明】刀夹具及用于其的切削镶片
[0001]发明背景
[0002]本发明总体上涉及金属切削操作中使用的切削刀具和切削镶片、并且特别地涉及用于开槽和车削操作的切削刀具和切削镶片。
[0003]美国专利号6，086，291披露了一种用于切断、开槽以及车削操作的切削刀具，其中每个夹紧表面包括一个第二 V型特征。沿着该镶片夹持件的凸状V型表面的长度引入了具有更窄楔角的脊型特征，并且沿着该镶片的凹状V性表面的长度引入了更窄楔角的槽型特征。
[0004]该镶片和镶片夹持件被制造成使得当组装时，在该脊与槽侧表面之间存在了一个小的间隙。因此，在操作过程中，这些较宽的为钝角的V型表面总体上支撑该中央主力，并且更窄角度的脊和槽的V型表面总体上支撑横向力。该脊与槽侧表面之间的小间隙的存在可以在车削操作开始时对该镶片产生一个幅值等于该间隙尺寸的最初横向移动。
[0005]美国专利号6，244，790披露了一种用于切断、开槽以及车削操作的切削刀具，介绍了多个下部支撑表面，这些支撑表面带有一系列具有V型轮廓的相互啮合的脊和槽，这些脊和槽各自具有一个公共的狭窄楔角。这个解决方案的目的是提供镶片在镶片夹持件内的增大的稳定性以抵抗扭转，同时在理论上还通过提供更大的表面积来分配该夹紧力而降低该镶片下表面劈裂的风险。
[0006]将该夹紧力分布在一个大表面积上需要在该切削镶片的整个纵向方向延伸的这若干个脊表面与沿着该切削镶片凹座的整个纵向方向延伸的等数目的沟槽的成功匹配并且同时需要它们之间的接触。
[0007]美国专利号8，104，999披露了一种开槽用切削镶片，该开槽用切削镶片具有一个凸状或凹状的V棱柱形或齿形的底部，该底部带有多个点接触(在截面中)。这种切削镶片设计的一个优点是，该切削镶片的底部上的V形棱柱没有提供足够的支撑以抵抗侧向负荷和竖直方向的移动。
[0008]发明概述
[0009]通过向一个刀夹具和切削镶片提供最少四个(4)夹紧表面解决了对切削刀具中的切削镶片提供足够的支撑以抵抗侧向负荷和竖直方向的移动这个问题，这四个夹紧表面是:在该切削镶片上的小角度棱柱体与该凹座之间形成的两个主要接触表面、以及在该凹座上的半平坦斜面与该切削镶片上的斜面之间形成的两个辅助夹紧表面。
[0010]一方面，一种切削刀具包括一个刀夹具以及可拆除地可紧固在该刀夹具中的一个切削镶片，该切削镶片包括上部和下部夹紧表面、在该上部和下部夹紧表面之间延伸的多个外围侧表面以及在这些外围侧表面之间延伸的前端和后端表面，一条纵向轴线穿过其间，该切削镶片的下部夹紧表面包括一个中央部分和位于该中央部分各侧的一个V形夹紧表面，每个V形夹紧表面是由一个主要夹紧表面、一个辅助夹紧表面和其间的一个顶点形成的。该刀夹具包括一个头部，该头部具有开出到该刀夹具的前端的一个镶片接收槽缝，该头部包括一个上部夹紧表面和一个下部夹紧表面，该下部夹紧表面包括一个带有基本上平坦的底表面的中央部分以及位于该底表面各侧的一个倒V形夹紧表面，每个倒V形夹紧表面是由一个主要夹紧表面、一个辅助夹紧表面和其间的一个顶点形成的，其中，当该切削刀具处于松开位置中时，该切削镶片的这些主要夹紧表面接触了该刀夹具的这些主要夹紧表面并且由于该切削镶片的这些V形夹紧表面与该刀夹具的这些倒V形夹紧表面之间的宽度差而在该切削镶片的这些辅助夹紧表面与该刀夹具的这些辅助夹紧表面之间存在一个间隙，并且其中当该切削刀具由于该刀夹具与该切削镶片之间的过盈而被带到一个夹紧位置中时，该切削镶片的这些辅助夹紧表面接触了该刀夹具的这些辅助夹紧表面，由此在处于该夹紧位置中时提供了最少四个夹紧表面。
[0011]附图的简要说明
[0012]本发明的这些和其他的特征、方面、以及优点在参考附图阅读以下详细说明时将变得更好理解，其中贯穿这些附图，类似字符表示类似的部件，在附图中:
[0013]图1示出了根据本发明的一个实施例的切削刀具局部透视图，该切削刀具包括一个刀夹具和一个切削镶片；
[0014]图2示出了图1的切削刀具的局部侧视图；
[0015]图3示出了根据本发明的一个实施例的切削镶片的透视图；
[0016]图4示出了图3的切削镶片的的顶视图；
[0017]图5示出了图3的切削镶片的侧视图；
[0018]图6示出了图3的切削镶片的端视图；
[0019]图7示出了图3的切削镶片的夹紧表面的放大视图；
[0020]图8示出了根据本发明的一个实施例的刀夹具的局部透视图；
[0021]图9是图8的刀夹具的端视图；
[0022]图10是图8的刀夹具的夹紧表面的放大视图；
[0023]图11是在该切削刀具处于松开位置中时该刀夹具和该切削镶片的放大视图；并且
[0024]图12是在该切削刀具处于夹紧位置中时该刀夹具和该切削镶片的放大视图。
[0025]发明详细说明
[0026]现在参见图1和2，一个切削刀具10包括一个刀夹具12和一个安装至其上的切削镶片14。该刀夹具12—般是由钢制成的并且该切削镶片14 一般是通过压制成型和烧结一种烧结碳化物如碳化钨制成的并且可以是经涂覆的或未涂覆的。
[0027]现在参见图3-7，该切削镶片14包括上部和下部夹紧表面16、18以及在该上部夹紧表面16与下部夹紧表面18之间延伸的多个外围侧表面20。该切削镶片14还包括在这些外围侧表面20之间延伸的前端和后端表面22、24，一条纵向轴线26穿过其间。
[0028]本发明的一个方面是，该切削镶片14的下部夹紧表面18包括带有一个凹形凹陷30的一个中央部分28和位于该凹形凹陷30每侧的一个V形夹紧表面32、34。该凹形的凹陷30在制造该切削镶片14时节省了材料。然而，该凹陷30没有接触该镶片凹座并且可以是任何所希望的形状，例如平坦的等等。根据第一实施例，该切削镶片14可以关于经过了该上部和下部表面16、18以及该纵向轴线26的一个主平面Pl镜像对称，如图6所示。虽然在所展示的实施例中未示出，但是设想的是，本发明的原理可以被应用到还关于垂直于Pl的一个次平面镜像对称的切削镶片。由于关于主平面Pl镜像对称，这些V形夹紧表面32、34是基本上彼此相同的并且因此为了简短起见将仅讨论和示出夹紧表面34。[0029]如图7所示，该V形夹紧表面34是由一个主要夹紧表面34a、一个辅助夹紧表面34b和其间的一个顶点34c形成的。在所展示的实施例中，这些主要和辅助夹紧表面34a、34b基本上是平坦的。该主要夹紧表面34a是相对于一个与该主平面Pl垂直的次平面P2以一个较大的角度36形成的,而该辅助夹紧表面34b是相对于该次平面P2以一个较小的角度38形成的。在一个实施例中，角度36是处于约110度至约150度之间的范围内，并且角度38是处于约O度与约30度之间的范围内。换言之，该辅助夹紧表面34b所形成的角度38小于该主要夹紧表面34a所形成的角度36。如下面描述的，该主要夹紧表面34a限定了与该凹座的一个主要接触面积，而该辅助夹紧表面34b限定了与该凹座的一个辅助接触面积，以构成该切削镶片14上的最少四个(4)接触面积。
[0030]该切削镶片14的上部表面16包括两个V形的镶片夹紧表面40、42。由于关于主平面Pl镜像对称，这些V形夹紧表面40、42是基本上彼此相同的并且因此为了简短起见将仅描述夹紧表面40。该V形夹紧表面40是由一对夹紧表面40a、40b和其间的一个顶点40c形成的。在所展示的实施例中，这些夹紧表面40a、40b基本上是平坦的。如图4所示，这些夹紧表面40a、42a相对于彼此形成一个内部楔角44。在一个实施例中，楔角44是处于约40度到约120度之间的范围内。
[0031]应了解的是，贯穿本详细说明和权利要求书，这些V形夹紧表面32、34的表面是基本上平坦的，并且术语“V形夹紧表面”的使用并不局限于具有两个形成“V”形并且在顶点34c处相交的平坦表面34a、34b的一种夹紧表面,而是还考虑到了具有将两个平坦夹紧表面连接起来的曲线或半径的一种夹紧表面32、34或在两个平坦夹紧表面之间具有辅助沟槽或脊特征的一种夹紧表面32、34。
[0032]应了解的是，贯穿该详细说明和权利要求书，“内角”是指在一个构件内部测量的该构件表面的两个表面部分之间的角度，而“外角”是指在一个构件外部测量的该构件表面的两个表面部分之间的角度。
[0033]该切削镶片14还包括在该上表面16与该前表面22之间的相交处形成的一个切削刃46。在所展示的实施例中，切削镶片14包括单一切削刃46。然而，将了解的是，如果该切削镶片14是关于主平面P2镜像对称的，那么该切削镶片14还将具有在该上表面16与后表面24之间的相交处的一个额外的切削刃。这个第二切削刃是可选的并且对于实施本发明的原理而言不是必要的。
[0034]现在参见图8-10，刀夹具12包括一个头部48，该头部具有开出到该刀夹具12的前端52的一个镶片接收槽缝50。该头部48包括一个上部夹紧表面54和一个下部夹紧表面56，该上部和下部夹紧表面从该下部夹紧表面56的前端57到后端60共享一个公共的纵向方向。一个狭窄的弹簧槽缝62将该头部48划分为一个上部夹紧颚板64以及从该镶片接收槽缝50向后延伸的一个下部基座颚板65。
[0035]本发明的一个方面是，该下部夹紧表面56包括一个带有基本上平坦的底表面60的中央部分58以及位于该底表面60各侧的一个倒V形夹紧表面62、64。在所展示的实施例中，该夹紧表面56是关于主平面Pl镜像对称的并且因此为了简短起见将仅讨论夹紧表面64。
[0036]如图10所示，该倒V形夹紧表面64是由一个主要夹紧表面64a、一个辅助夹紧表面64b和其间的一个顶点64c形成的。在所展示的实施例中，这些主要和辅助夹紧表面64a、64b基本上是平坦的。该主要夹紧表面64a是相对于一个与该主平面Pl垂直的次平面P2以一个较大的角度66形成的,而该辅助夹紧表面64b是相对于该次平面P2以一个较小的角度68形成的。总体上，角度66、68是基本上相同的，但不必等于该切削镶片14的角度36、38。在一个实施例中，角度66是处于约110度至约150度之间的范围内，并且角度68是处于约O度与约30度之间的范围内。换言之，该辅助夹紧表面64b所形成的角度68小于该主要夹紧表面64a所形成的角度66。如下面描述的，该主要夹紧表面64a限定了与该凹座的一个主要接触面积，而该辅助夹紧表面64b限定了与该凹座的一个辅助接触面积，以构成该刀夹具12上的最少四个(4)接触面积。应注意，角度68可以是与该切削镶片14的角度38基本上相同的、但是不必相等。例如，角度66可以从该切削镶片14的角度36改变±0.5度。然而，角度68可以或多或少不同于该切削镶片14的角度38。例如，角度68可以是等于约O度，而角度38可以是等于10度或更多。
[0037]该刀夹具12的上部夹紧表面54包括两个倒V形的镶片夹紧表面70、72。由于关于主平面Pl镜像对称，这些V形夹紧表面70、72是基本上彼此相同的并且因此为了简短起见将仅讨论夹紧表面70。该倒V形夹紧表面70是由一对夹紧表面70a、70b和其间的一个顶点70c形成的。在所展示的实施例中，这些夹紧表面70a、70b基本上是平坦的。如图10所示，这些夹紧表面70a、72a相对于彼此形成一个内部楔角74。在一个实施例中，该刀夹具12的夹紧表面70a、72a之间的楔角74是大致等于该切削镶片14的夹紧表面40a、42a的楔角44的。即，楔角74是处于约40度到约120度之间的范围内。然而，应注意，楔角74可以略微不同于楔角44。例如，角度74可以从该切削镶片14的角度44改变±0.5度。
[0038]应了解的是，贯穿本详细说明和权利要求书，这些倒V形夹紧表面62、64的表面是基本上平坦的，并且术语“倒V形夹紧表面”的使用并不局限于具有两个形成“V”形并且在顶点64c处相交的平坦表面64a、64b的一种夹紧表面，而是还考虑到了带有将两个平坦夹紧表面连接起来的曲线或半径的一种夹紧表面62、64或在两个平坦夹紧表面之间带有辅助沟槽或脊特征的一种夹紧表面62、64。
[0039]现在将说明本发明的切削刀具10的操作方法。图11示出了处于松开位置中的切削刀具10，而图12示出了处于夹紧位置中的切削刀具10。参见图11，当该切削刀具10处于松开位置时，该切削镶片14的主要夹紧表面32a、34a接触该刀夹具12的主要夹紧表面62a、64a。然而，由于该切削镶片14的这些V形夹紧表面32、34与该刀夹具12的这些倒V形夹紧表面62、64之间的非常小的宽度差，而在该切削镶片14的这些辅助夹紧表面32b、34b与该刀夹具12的这些辅助夹紧表面62b、64b之间存在一个间隙76。
[0040]当该切削刀具10从该松开位置被带到一个夹紧位置中时，如图12所示，该刀夹具12的钢材由于该刀夹具12与该切削镶片14之间的过盈而径向地向外变形。这种过盈是由该切削镶片14的V形夹紧表面32、34与该刀夹具12的倒V形夹紧表面62、64之间的非常小的宽度差而引起的。
[0041]因为该刀夹具12由于该刀夹具12与该切削镶片14之间的过盈而产生的这种变形，该切削镶片14的辅助夹紧表面32b、34b接触该刀夹具12的辅助夹紧表面62b、64b，从而在该刀夹具12与该切削镶片14之间产生了最少四个(4)接触表面。有限元分析模拟已经显示出，提供最少四个(4)夹紧表面对该切削镶片提供了足够的支撑以抵抗侧向负荷和在竖直方向上的移动，这不同于具有较少接触面积的传统刀夹具。[0042]在此提及的这些文件、专利以及专利申请通过引用而结合在此。
[0043]虽然已经结合本发明的某些特定实施例对本发明进行了具体的描述，但应该理解这是作为说明而不是作为限制，并且应当如现有技术所允许的那样宽泛地解释所附权利要求的范围。
【权利要求】
1.一种切削刀具(10)，包括: 一个刀夹具(12)和可拆除地可紧固在该刀夹具中的一个切削镶片(14)，该切削镶片包括: 上部和下部夹紧表面(16，18)、在该上部和下部夹紧表面(16，18)之间延伸的多个外围侧表面(20)以及在这些外围侧表面(20)之间延伸的前端和后端表面(22，24)，一条纵向轴线(26)穿过其间，该切削镶片的下部夹紧表面(18)包括一个中央部分(28)和位于该中央部分(28)各侧的一个V形夹紧表面(32，34)，每个V形夹紧表面(32，34)是由一个主要夹紧表面(32a，34a)、一个辅助夹紧表面(32b，34b)和其间的一个顶点(32c，34c)形成的；该刀夹具包括: 一个头部(48)，该头部具有开出到该刀夹具的前端(52)的一个镶片接收槽缝(50)，该头部(48)包括一个上部夹紧表面(54)和一个下部夹紧表面(56)，该下部夹紧表面(56)包括一个带有基本上平坦的底表面(60)的中央部分(58 )以及位于该底表面(60 )各侧的一个倒V形夹紧表面(62，64 )，每个倒V形夹紧表面(62，64 )是由一个主要夹紧表面(62a，64a)、一个辅助夹紧表面(62b，64b)和其间的一个顶点(62c，64c)形成的， 其中当该切削刀具(10)处于松开位置中时，该切削镶片(14)的这些主要夹紧表面(32a，34a)接触了该刀夹具(12)的这些主要夹紧表面(62a，64a)，并且由于该切削镶片(14)的这些V形夹紧表面(32，34)与该刀夹具(12)的这些倒V形夹紧表面(62，64)之间的宽度差而在该切削镶片(14)的这些辅助夹紧表面(32b，34b)与该刀夹具(12)的这些辅助夹紧表面(62b, 64b)之间存在一个间隙(76),并且 其中当该切削刀具(10)由于该刀夹具(12)与该切削镶片(14)之间的过盈而被带到一个夹紧位置中时，该切削镶片(14)的这些辅助夹紧表面(32b，34b)接触了该刀夹具(12)的这些辅助夹紧表面(62b，64b)，由此在处于该夹紧位置中时提供了最少四个夹紧表面。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，该切削镶片(14)是关于经过了该上部和下部表面(16，18)以及该纵向轴线(26)的一个主平面Pl镜像对称的。
3.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，该切削镶片(14)的每个V形夹紧表面(32，34)的主要夹紧表面(32a，34a)是相对于一个与该主平面Pl垂直的次平面P2以一个较大的角度(36)形成的，并且其中该切削镶片(14)的每个V形夹紧表面(32，34)的辅助夹紧表面(32b，34b)是相对于该次平面P2以一个较小的角度(38)形成的。
4.根据权利要求3所述的切削刀具，其中，该较大的角度(36)是在110度与150度之间的范围内。
5.根据权利要求3所述的切削刀具，其中，该较小的角度(38)是在O度与30度之间的范围内。
6.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，该刀夹具(12)的每个倒V形夹紧表面(64)的主要夹紧表面(62a，64a)是相对于一个与该主平面Pl垂直的次平面P2以一个较大的角度(66)形成的，并且其中该刀夹具(12)的每个倒V形夹紧表面(64)的辅助夹紧表面(62b，64b)是相对于该次平面P2以一个较小的角度(68)形成的。
7.根据权利要求6所述的切削刀具，其中，该较大的角度(66)是在110度与150度之间的范围内。
8.根据权利要求6所述的切削刀具，其中，该较小的角度(68)是在O度与30度之间的范围内。
9.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，该切削镶片(14)的上部表面(16)包括两个V形的镶片夹紧表面(40，42)。
10.根据权利要求9所述的切削刀具，其中，这些V形夹紧表面(40a，42a)相对于彼此形成一个内部楔角(44)。
11.根据权利要求10所述的切削刀具，其中，该内部楔角(44)是在40度与120度之间的范围内。
12.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，该刀夹具(12)的上部夹紧表面(54)包括两个倒V形的镶片夹紧表面(70，72)。
13.根据权利要求 12所述的切削刀具，其中，每个倒V形夹紧表面(70，72)是由一对夹紧表面(70a，70b)和其间的一个顶点(70c)形成的。
14.根据权利要求13所述的切削刀具，其中，这些夹紧表面(70a，72a)相对于彼此形成一个内部楔角(74)。
15.根据权利要求14所述的切削刀具，其中，该内部楔角(74)是在40度与120度之间的范围内。
【文档编号】B23B29/04GK103920895SQ201410009292
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2013年1月16日
【发明者】I·考夫曼, S·埃特灵 申请人:钴碳化钨硬质合金公司