专利名称：可转位的车削刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种切削刀具的可转位刀片，即具有多个切削刃的刀片，适于安装在切削刀具的多个位置上，使得在每一位置，一或多个切削刃露在外面，得以备用。尤其是，本发明涉及一种用于车削加工的可转位刀片。
背景技术：
这里的可转位刀片具有由侧面连接的多边形顶面和底面，上述多边形表面和侧面的至少一部分相交，从而形成上述刀片的切削刃。通常，进行车削加工时，多边形表面边缘侧面相交形成一刀尖(insertcorner)，在该刀尖处产生切削，在工件旋转过程中，上述刀尖沿工件的表面横向进给。众所周知，通过这种方式进行的车削加工使得上述工件表面产生如图1所述的开槽。但这样开槽所产生的表面粗糙度是不能接受的，因此就需要另外的机械加工，例如磨削，来减小或消除上述表面粗糙度。上述切削处的刀尖具有弧度，而不是尖角，这样上述刀尖半径就可以防止刀尖在载荷作用下破碎或断裂。同样也可以知道，对于具有特定型号和尺寸等车削参数的专用刀片，刀尖半径越大，工件表面的开槽深度就越小。虽然如此，在某些应用中仍需要上述刀尖半径很小，例如需要在工件表面加工相对尖锐的角。这对于车削刀具就相互矛盾，即需要加工表面少有或没有开槽，又需要具有小刀片半径，以精确加工需要相对尖角的工件。
近些年来，由于需要克服上述相互矛盾的需求，车削刀片通常制成具有精加工的改进表面和用以可转位车削刀片的较小刀尖半径。在这些刀片中，刀尖半径很小，并邻接具有增加刀片和工件接触区域以减小开槽量的侧部的刀尖半径。目前为人所熟知的车削刀片上，邻近上述刀尖半径设置有弯曲部，其中弯曲部的半径大于上述刀尖半径。同样为人所熟知的可转位车削刀片中，扁平部插入上述刀尖半径和侧部之间，与上述弯曲部平滑相接，并以一小角度相交在侧部。相比较于没有这些部分的切削刀片，无论弯曲部还是扁平部都可作为“刮片”，从而可以减小上述刀片所产生的开槽量。而上述刮片获得改进的切削性能，使得切削刀片的材料去除量需要增加，从而需要进一步改善性能。
发明内容
本发明的一个目的就是提供具有相对较小的刀尖半径和多个邻近上述刀尖部分的可转位车削刀片。
本发明的另一个目的就是提供一种具有相对较小的刀尖半径和刮片的可转位车削刀片，该刮片包括一靠近上述刀尖且半径相对较大的弯曲部，一临近上述弯曲部且以较小角度和上述刀片侧相交的扁平部。
本发明进一步的目的和优点，从下列附图和描述中更加显而易见。
根据上述的目的，本发明提供有一种可转位车削刀片，具有和侧面相接的多边形主上、下表面。刀尖由在多边形表面的每一角部处的刀片侧面相交而成，具有相对较小半径曲率的刀尖限定角部前缘。邻近上述角部前缘设置有多个刮片部分，包括至少一和上述圆角半径相接的弯曲部，弯曲部半径大于上述圆角半径，还包括至少一以较小角度和上述刀片侧面相交的扁平部。
图1为车削刀片和工件之间接触的放大视图。
图2a-2c描述了现有的可转位车削刀片。
图3为图1c中刀尖的剖图。
图4为本发明刀片的角部前缘和刮片的放大视图。
具体实施例方式
在车削中，在切削刀片的外露角部处产生切削，刀片相对工件最朝前的刀片前缘如图1中所述，由工件1和刀片2所限定。由于进给而产生刀片1和工件2的相对运动，由箭头Fd所示，工件旋转由箭头W所示。如图1放大所示，刀片前缘后的工件100表面被开槽，上述工件表面的槽具有硬度，且直线深度为“d”。上述槽是由于主切削刃(图1中的刃30)之后的刀片前缘和工件表面的接触区域有限以及进给和旋转而产生的。
参考图2a-2c，现有的车削刀片包括菱形(图2a)，六边形(图2b)，长斜方形(图2c)。这些刀片的共同属性由图2a-2c中的相同参考标号所指定。图2a、b中描述的刀片包括安装孔50，用以通过螺纹固定件将上述刀片固定到刀架上。上述安装孔50包括用以现有技术中所熟知的专用固定件的匹配面。多边形的上、下表面10、12由侧面14-24连接在一起(侧面22、24仅在图2b中示出)。侧面14-24垂直于上述上、下表面10、12。在上、下表面10、12角部处刀尖72-82形成在侧面相交处(刀尖80和82仅在图2b中示出)。至少上述多边形表面角部夹角为锐角的刀尖包括居中在角部等分线上的弯曲部，该弯曲部由上述刀尖前缘所构成。
继续参考图2a-2c，切削刃30-46(切削刃40-46仅在图2b中示出)至少形成在侧面14-24部分和上、下表面10、12的交界。在上、下两表面10、12都设有切削刃的刀片可以有选择地将这些切削刃安装露在外面。多边形刀片通常至少部分对称，从而提供有多个相同的切削刃，可以用于尤其是刀架上的刀片。所有完全对称刀片的切削刃都是相同的。由于单刀片可以旋转或“可转位”，当安装在刀架上时，用以选择相同的切削刃，所以至少部分对称的刀片可作为“可转位”刀片。这样图2a和2c所述的刀片可具有八个相同的切削刃，而图2b所述的刀片具有12个相同的切削刃。
继续参考图2c，切削刃向内设置有台肩，例如台肩54-60。台肩54-60通常很平，宽度为Lw(图3)，从上述上表面10的平面向切削刃30-36内倾斜，以一小角度设置在刀片的倾斜面上，即倾斜面和切削刃内侧的工件之间的间隙。临近台肩54-60设置有从上述上表面10的平面逐渐倾斜的排屑控制槽62-68。如图3(沿线3-3的刀尖76的剖图)所示，槽66的底面和相交于上表面10的排屑控制壁70相接。槽62-68和相连的排屑控制壁如图2c所述并不间断，或可以沿切削刃的至少一部分，形成有凸起和凹槽(没有示出)，从而在加工过程中，有助于碎屑成型和碎屑断裂。而且，排屑控制槽62-68和排屑控制壁70可以包括具有弯曲部和扁平部的部分，用以提高碎屑离开工件时的成型和导向。
如图1所述，已知的刀片由于工件和刀片的接触区域有限，以及进给和工件旋转，就在工件表面产生有开槽。为了增加接触区域，并同时保持相对较小的刀尖圆角半径，可以在邻近上述前缘的刀片侧面添置有刮取表面或“刮片”。已知的刮取表面可以为结合在前缘和刀片侧面的弯曲部或扁平部。根据本发明，添置的刮片包括一相对较大半径的弯曲部和一扁平部。参考图4，图1c中的刀尖76被大大放大。图4中的前缘98由第一和第二刮取表面相对设置，可以理解在某些刀片结构中，前缘仅仅由一单刮取表面构成。
继续参考图4，半径Rn的前缘98由弯曲部100和102所连接，弯曲部的半径Rw为上述前缘半径Rn的几倍，并如图所示彼此相等。上述每一弯曲部都和上述前缘相接，并沿侧面从前缘延伸出去。扁平部104和106分别插在弯曲部100、102以及侧面18、20之间。从图4可以看出，每一弯曲部远离上述前缘的分界点设置在上述延伸侧面上。每一扁平部从上述弯曲部的分界点跨接到上述侧面，并以2到4度之间的一小倾斜角度108和上述相关侧面相交。
相比较于仅仅具有弯曲部或扁平部的已知刮片，根据本发明如图表1-4的数据所述，申请人提供的刮片可以改进切削性能。图表1-4中，“刮片宽度”对应于图4中每一测试刀片刮片部分的尺寸“W”；表面粗糙度对应于图1中的开槽深度“d”；前缘半径对应于图4中的半径Rn。上述特性的可转位车削刀片用于下列条件的车削测试中工件由1045钢制成，不同切削深度(DOC)和进给率(每转英寸“IPR”)下的表面速度为每分钟600英尺。
表1(DOC＝0.150)刀片# 前缘半径“Rn” 刮片半径 扁平部 刮片宽度“W” 进给率IPR 表面粗糙度(m)最小最大1 0.028 0.225 否 0.0520.007-0.027 1.0 2.52 0.031 - 是 0.0600.007-0.027 0.8 2.43 0.031 0.400 否 0.0580.007-0.027 0.8 2.14 0.028 0.182 是 0.0580.007-0.027 1.0 2.4表2(DOC＝0.100)刀片# 前缘半径“Rn” 刮片半径扁平部 刮片宽度“W” 进给率IPR 表面粗糙度(m)最小最大1 0.028 0.225 否 0.0520.007-0.0271.0 3.02 0.031 - 是 0.0600.007-0.0271.4 3.23 0.031 0.400 否 0.0580.007-0.0270.9 2.74 0.028 0.182 是 0.0580.007-0.0271.3 2.9
表3(DOC＝0.050)刀片# 前缘半径“Rn” 刮片半径 扁平部 刮片宽度“W” 进给率IPR 表面粗糙度(m)最小最大1 0.028 0.225 否 0.052 0.007-0.0271.2 3.02 0.031 - 是 0.060 0.007-0.0271.2 4.03 0.031 0.400 否 0.058 0.007-0.0271.0 2.54 0.028 0.182 是 0.058 0.007-0.0271.3 2.1表4(DOC＝0.025)刀片# 前缘半径“Rn” 刮片半径扁平部 刮片宽度“W” 进给率IPR 表面粗糙度(m)最小最大1 0.028 0.225 否 0.052 0.007-0.027 1.0 2.82 0.031 - 是 0.060 0.007-0.027 1.5 4.03 0.031 0.400 否 0.058 0.007-0.027 0.7 3.14 0.028 0.182 是 0.058 0.007-0.027 1.7 2.3从图表1-4的数据可以看出刀片#4中，刮片包括根据本发明的弯曲部和扁平部，从而在切削深度(DOC)的切削测试内，具有最好的整体性能。而且从图表1-4的数据可以看出根据本发明的刮片保持较小前缘半径的同时又具有相对较大的刮片宽度。
尽管参考优选实施例和细节已经描述了本发明，但并不意味着申请人就局限在这些细节中。而是申请人的本发明由随后的权利要求书和所有等效要求的范围所限定。
权利要求
1.一种可转位车削刀片，具有多边形的上、下表面，上、下表面由基本垂直于上述上、下表面的侧面相接，上述侧面与至少一个上、下表面相交形成切削刃，并且在由多边形上、下表面所限定的角部处侧面相交形成刀尖，上述刀片包括多个相同的切削刃；一个刀尖，它包括和相同的切削刃相连的前缘；以及一个和相同的切削刃相连的侧面，它包括邻近前缘的第一刮取表面，上述第一刮取表面包括弯曲部和扁平部，上述弯曲部的曲率半径为上述前缘曲率半径的多倍，并和上述前缘半径相接，弯曲部还具有远离前缘的分界点，并嵌入设置在侧面的延伸部上，从而形成上述相同的切削刃，上述扁平部从弯曲部朝向上述刀片侧面延伸，并以较小角度和上述刀片侧面相交。
2.如权利要求1所述的可转位刀片，其特征在于上述多边形为长斜方形。
3.如权利要求2所述的可转位刀片，其特征在于一第二相同切削刃和上述包括前缘的刀尖相接，上述第二相同切削刃具有一包括第二弯曲部的第二刮取表面，该第二弯曲部的半径等于上述第一弯曲部的半径，上述第二弯曲部和上述前缘半径相接，并延伸到一嵌入到上述侧面延伸部的分界点，从而形成上述第二相同切削刃，上述第二刮取表面还包括一从上述远离前缘的第二弯曲部的分界点延伸的第二扁平部，并和上述刀片侧面以较小角度相交。
4.如权利要求3所述的可转位刀片，其特征在于上述长斜方形限定至少两个具有锐角夹角的刀尖，每一刀尖包括一由上述第一和第二刮取表面对置形成的前缘部。
5.如权利要求1所述的可转位刀片，其特征在于上述多边形为菱形。
6.如权利要求1所述的可转位刀片，其特征在于上述多边形为六边形。
7.如权利要求1所述的可转位刀片，进一步包括一邻近每一相同切削刃的台肩，以较小角度从切削刃的多边形表面倾斜，并向内和相同切削刃相连。
8.如权利要求1所述的可转位刀片，进一步包括一每一相同切削刃内的排屑控制槽，该排屑控制槽以较小角度从切削刃的多边形表面倾斜，并向内和相同切削刃相连。
9.如权利要求6所述的可转位刀片，其特征在于进一步包括一排屑控制壁，由排屑控制槽的底面生成，并和排屑控制槽内切削刃的多边形表面相交。
10.如权利要求9所述的可转位刀片，其特征在于上述多边形为长斜方形。
11.如权利要求10所述的可转位刀片，其特征在于一第二相同切削刃和上述包括前缘的刀尖相接，上述第二相同切削刃具有一包括第二弯曲部的第二刮取表面，该第二弯曲部的半径等于上述第一弯曲部的半径，上述第二弯曲部和上述前缘半径相接，并延伸到一嵌入到上述侧面延伸部的分界点，从而形成上述第二相同切削刃，上述第二刮取表面还包括一从上述远离前缘的第二弯曲部的分界点延伸的第二扁平部，并和上述刀片侧面以较小角度相交。
12.如权利要求11所述的可转位刀片，其特征在于上述长斜方形限定至少两个具有锐角夹角的刀尖，每一刀尖包括一由上述第一和第二刮取表面对置形成的前缘部。
13.如权利要求9所述的可转位刀片，其特征在于上述多边形为菱形。
14.如权利要求9所述的可转位刀片，其特征在于上述多边形为六边形。
全文摘要
一种可转位车削刀片，具有多边形的上、下表面(10、12)，它们由基本垂直于上述上下表面的侧面(14－24)相接。多边形表面的每一角部处的刀片侧面相交形成刀尖(72－82)，具有相对较小曲率半径(Rn)的刀尖限定角部前缘。上述刀片至少部分对称，并具有多个相同的切削刃(30－46)。邻近上述一相同切削刃的角部前缘设置有包括至少一个弯曲部(100、102)的刮取表面，上述弯曲部和刀尖半径相接，其半径(Rw)大于上述圆角半径(Rn)，上述刮取表面还包括至少一个以较小角度(108)和上述刀片侧面相交的扁平部(104、106)。
文档编号B23B27/14GK1558807SQ02818709
公开日2004年12月29日 申请日期2002年9月20日 优先权日2001年9月24日
发明者布伦丹·L·布罗克特, 托马斯·J·伯纳迪克, J 伯纳迪克, 布伦丹 L 布罗克特 申请人:瓦莱尼特有限责任公司