专利名称：可分度的切削刀片的制作方法
技术领域：
本发明是关于平面铣刀可分度的切削刀片，这类刀具包括一个铣刀本体，它至少有一个位于本体的外园周部分装纳刀片的凹槽。铣刀沿其中心轴线相对于工件做旋转运动，刀片由上表面、下表面以及与它们相连接并基本上与之相垂直的四个侧面所构成，每两个相邻侧面的交汇处呈园角，园弧半径为R。一圈外部棱边把上述四个侧面相连，形成外切削刃，该棱边至少部分地再与向下并向内倾斜的坡形排屑面相连接，在园角部沿角平分线是对称的。
用于平面铣，角部带有切面的刀片早已被人们了解和应用，这类刀片之缺点是有效斜切棱面对工作铣削过程中具有恒定的设定角，当加工铸铁制造的发动机缸体时这种恒定的设定角会使切割刀片不是将切屑从工件上切割下来而是从工件上撕裂下来，因而工件表面会受损伤，特别是发动机缸体边缘和其活塞孔处更为严重。
具有等宽棱边并加强了的常规刀具也有缺点，即在切削力最大、切削最有效的角部，棱边的磨损比其它部分严重。
本发明的一个目的是提供一种可分度的切削刀片，既使在工件的外周部也能实现光滑的切割;
本发明的另一个目的是提供一种使用寿命长的切削刀片;
本发明还有一个目的是提供一种切削功耗小的切削刀片;
本发明更进一步的目的在于提供一种尽管其基本外形呈负刃倾角但能实现正倾角切削效果的切削刀片。
用于平面铣刀可分度的切削刀片，这类铣刀包括一个铣刀本体，它至少有一个位于本体外园周部的装纳刀片的凹槽，铣刀绕其轴线相对于工件作旋转运动，上述刀片由上表面、下表面以及与它们相连并基本上垂直的侧面所构成，每两个相邻的侧面的交汇处呈园角，一圈外部的棱边把上述侧面连接起来形成外切削刃，该棱边至少部分地再与向下向内倾斜的自由表面相连，上述园角沿角平分线是对称的，棱边在园角部分的宽度大于园角部以外的宽度，而且棱边设置在大体上是在一条假想直线的外边并位于两相邻角各自的角平分线与切削刃的交点之间。
以下将对本发明结合附图作详尽的叙述。
图1示出按本发明的一种可分度切削刀片实例的顶视图;
图1A是图1中沿ⅠA-ⅠA线剖取的截面图;
图2和图2A示出切削刀片的两个侧视图;
图3表示切削刀片的透视图;
图4表示按本发明的切削刀片的角部和常规刀片的一个角部与工件接触切削的图形;
图5至图7是图1中分别沿Ⅴ-Ⅴ线，Ⅵ-Ⅵ线和Ⅶ-Ⅶ线剖取的截面图;
图8是按本发明的切削刀片的一个角部与工件接触切削时的图形。
图1至图8示出按本发明的一种切削加工的刀片10最适用于如薄壁件及对变形敏感的铸铁发动机缸体等工作的铣削加工，这种刀片10装在刀体外园周部分的刀片槽内。铣刀体(图中未示出)适合于相对工件而言是沿轴线旋转。刀片包括有上下两个实质相同并且平行的平面11和12，它们由与之相垂直的四个侧面13A、13B、13C和13D相连接。即这种刀片具有刚强的负刀刃倾角的方形，每两个侧面都由园角14形成园滑的过渡连接，园角14的园弧半径R是刀片10的边长X的1/4至1/8，即R为2～5毫米或者至少是铣削时进刀量的4倍。一个位于外部的棱边(或刃背一下同)18，把四侧边13A-13D连接起来，棱边18与各侧边的交线形成了外部切削刃边19，棱边18相对来说平直的部分基本上被设置在相对刀片中心来看位于一条假胫毕遉的外边，并位于两个相邻角部14各自的角平分线B与切削刃边19的交点之间。外部即自由表面16呈凹形15，由于切屑不会贴着16的表面形成，因此自由表面16外侧与棱边18的连接是呈向下向内的斜坡形，内侧与向上伸展的内部较平的表面17相连接。棱边18沿着基本上是直线形状的切削刃19的主要部分实际上具有相等的宽度W;但是在每个角部14开始处直到角平分线B处棱边的宽度就增加了，增宽的量大约是0.3～0.7毫米，最理想是0.45～0.58毫米，棱边的宽度W可由下式给出W＝K×L×COSβ，式中K是系数取决于被切割的材料，范围在1～3之间;L是棱边与切屑之间不变的接触长度;β是园角部切削边的法线N与切割下的切屑流动方向A之间的夹角。上式的适用范围是从角平分线B到被它等分形成的一条假想边界线之间大约是45°的扇形范围内。接触长度L总是沿着平行于切屑流向A的方向测量。棱边设定出一个前角σ1(图5)，它在园角部分与离开园角的部分相比其角度更负，沿角平分线B处的前角σ1在±15°范围内，而截面Ⅶ-Ⅶ(图7)处的前角σ2也在±15°范围之内，切削刃边19在园角部上与上表面11A平行，然后随着偏离园角的距离而连续地倾斜，切削刃19的倾斜部分与包括上表面11A的平面或者当上表设置在低于上述平面情况下再或者是上表面不是平的情况下则与包含刀片最高点的平面间构成的锐角φ在5到20°之间。在园角部分的棱边要呈上述形状是由于棱边与切屑之间恒定的接触长度增加而得到最大的强度。
切削刃19的前角愈正和切削刃的呈斜坡形段使需要提供的切削功率减小，即铣切时刀片承受的切向力愈小。自由表面16是通过壁16A与棱边18相连，16A可以是平直的斜面也可以如同自由表面16一样呈向下向内的曲面。位于园角处的自由表面其斜度相对于包含上表面的平面用角ε1来表示，数值在0～15°之间，而距园角有一定距离处相应的角ε2为5～15°。自由表面16沿切削刃边19的直线部分最好为等宽并向内凹。而在园角处自由表面宽度增加20～50%，在切削刃边的直线部分与曲线部分之间的区段可用平直部分过渡连接。它在铣削过程中作为一个小的切割刃边。
凹槽15的宽度从园角14处朝向另一个相邻园角其宽度逐渐增加，到了二个园角中间时为最大，不管刀片在刀具本体内是自然地沿径向安装还是反向安装(negativilymounted)，切削刃19的呈斜坡状区段都提供刀片一个正的轴线角度。
凹槽与中间平面11A、12A相连，上述平面具有一种四角星形，每角朝每个园角的角平分线B而对称地伸展，角的顶端都截成平面状。外部也就是凹槽15的自由表面16，可以是平面，凹面或不连续面，而凹槽15的中部其截面呈凹形。
四个侧面13A-13D可以是平面，但最好是稍稍呈凹形，因而就能实现刀片与刀体相靠的部位呈直线形，上述的支承面位于刀片园角部14的附近并彼此分隔开。
侧表面可以具有平面或斜切面，它们既用作支承面又每个斜切面作为加工工件表面的切削刃口。
上述的园角14具有相当大的园弧半径R，工件反作用于刀片上的力能得到最广泛的分布，这样刀片切削工件直至从工件上通过材料应力不会达到抗断强度，例如，图4中所示的园角外部。工件表面当刀具的刀片通过时也会得到光滑的平面，而用无园角的常规刀片作相同的铣切加工时，由于尖角引起的较为集中分布的切削刀会使工件被切割的最后一小部分沿着点线的方向断裂。
常规刀片角部斜切面的设定角K是不变的，工件边缘30的断面近似地也可由此角来限定。
本发明的刀片该设定角K相应作用于园角部的切削刀愈靠近工件处的边缘愈小，这样切削园角区的切削刀均匀分布就得以实现。因而由于正的前角和轴线角实现了轻松的接触切削。
由园角处半径R限定出的园弧C内切于示意图上的园角部14，切削刃边19与园弧C的两点相接触，这两点的连线构成的弦E与切割边19的延长线间形成了角α，它在30°～50°之间。
在ⅠA-ⅠA的截面图中示出了切削园角处的排屑表面16是如何变化的。
表面16具有局部凸起使得园角部得到加强。
在图8示出一个刀片的园角部14与工件30的接触情况，切屑方面以A表示，设定角K为90°时，切屑沿着与等宽部分的棱边18相垂直的方向越过，这样切屑流向A与切削刃19的法线方向N相重合，棱边在大约45°角范围内朝向园角的角平分线B方向倾斜，因而法线N和切屑流向A之间形成的夹角也连续地增大。按本发明的刀片棱边部分加宽了以便使切屑与棱边之间的接触长度L得到明显地加长，刀具也就得到了加强。棱边曲线部分的法线N与半径R相重合。棱边的宽度由已如上述的公式确定W＝K×L×COSβ切削刀片的园角部是对称于角平分线B的，棱边曲线部分大约占90°的范围，即如图8中所示。在园心C相交的两条点划线之间限定的范围，大约是90°。
另一个按本发明结构有所变化的实例中，园角区的棱边与刀片上表面是这样连接的即棱边在园角部并不具有径向的内部边界线，棱边和上表面设置在同一平面内，该实例所有的其它方面均与上述第一种实例完全相同。
因而本发明是关于一种铣切对变形敏感工件如铸铁的发动机缸体的可分度铣切刀片。由于其特殊的形状使工件加工边缘断裂的现象得以避免，而且刀片寿命也大大增长了。
权利要求
1.一种用于平面铣刀可分度的切削刀片，这类铣刀包括一个铣刀本体，它至少有一个位于本体外园周部的装纳刀片的凹槽，铣刀绕其轴线相对于工件作旋转运动，上述刀片由上表面(11)，下表面(12)，以及与它们相连并基本上垂直的侧面(13A、13B、13C、13D)所构成，每两个相邻的侧面的交汇处呈园角(14)，园弧半径是(R)，一圈外部的棱边把上述侧面连接起来形成外切削刃，该棱边至少部分地再与向下、向内倾斜的自由表面(16)相连，上述园角沿角平分动(B)是对称的，上述刀片的特征在于棱边(18)在园角部的宽度(W)大于园角部以外的宽度，而且棱边(18)设置在大体上是在一条假想直线Z的外边并位于两相邻角(14)各自的角平分线(B)与切削刃(19)的交点之间。
2.按权利要求1所述的切削刀片，其特点在于棱边(18)的宽度(W)在园角(14)处，按下式变化W＝K×L×COSβ。K是系数在1至3之间;L是切屑与棱边间不变的接触长度;β是园角部切削刃(19)的法线N与切屑流向(A)之间的夹角。上述公式是从角平分线(B)与被它等分形成的一条假想边界线之间大约45°的扇形范围内是正确适用的。
3.按权利要求1所述的切削刀片，其特征在于棱边(18)具有前角(σ1、σ2)，在刀片的四角前角或不变或有变化;特征也在于园角的园弧半径是切削刀片上长度(X)的1/4至1/8。
4.按权利要求3所述的切削刀片，其特征在于前角(σ1、σ2)+15°至-15°范围内;
5.按权利要求项1所述刀片，其特征在于半径(R)在2到5毫米之间。
6.按权利要求2所述切削刀片，其特征在于棱边(18)加宽值约为0.3～0.7毫米，最理想的是0.45～0.58毫米。
7.按权利要求1所述的刀片，其特征在于切削刃(19)延伸的走向在角平分线(B)的两侧是对称的，在园角部与刀片的上表(11A)平行或者与包含园角部最高点的平面平行，随着与园角距离增加而逐渐地倾斜。
8.按权利要求7所述的刀片，其特征在于切削刃边(19)相对于任一上述的平均倾斜一个角度(φ)，上述角度(φ)为5～20°之间。
9.权利要求1所述切削刀片，其特征在于自由表面(16)邻近于切削刃边(19)的直线部分具有不变的宽度而在园角(14)处，宽度增加，园角处自由表面局部地凸起。
全文摘要
本发明是关于一种可分度的切削刀片，用来铣切铸铁发动机缸体，刀片(10)具有一个自由表面(16)和侧表面(13A)，切削刃边沿刀片的外周分布，刀片的圆角部分具有相当大的圆弧，因而当进行发动机缸体的铣削加工刀片靠近工件的边缘线时，设定角接近于0°，自由表面(16)及侧表面(13A)围成一锐角使刀片具有正的切削几何外形，棱边(18)在自由表面(16)和切削刃边(19)之间形成，棱边(18)在朝向刀片的每个圆角部位其宽度增加了。
文档编号B23C5/20GK1032756SQ8810735
公开日1989年5月10日 申请日期1988年10月24日 优先权日1987年10月26日
发明者安德雷斯·博·英格玛·赫斯曼, 利夫·罗尼·奈斯特龙 申请人:桑德维克公司