用于铣削方肩的切削刀片和切削刀具的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于铣削方肩的切削刀片，一种设有用于铣削方肩的这种刀片的切削刀具以及一种用于这种铣削刀具的刀具主体。

这种切削刀片当被接纳在用于铣削方肩的铣削刀具的刀片容座中时能在至少两个转位位置之间转位。本发明不限于这种铣削刀具的任何直径范围，不过20-40mm的直径典型地用于铣削金属件中的方肩，但是直径可以小到约10mm或大到160mm或甚至更大。这种铣削刀具通常具有多个所述容座，所述切削刀片可拆卸地固定在所述容座上。

对于由所述铣削刀具进行的去屑加工的结果而言，至关重要的是，所述切削刀片被适当地支撑在所述刀片容座中的固定位置。同时重要的是设计这样的刀片及其支撑面，使得刀片的任一部分不会受到所进行的铣削加工的损坏而使加工的结果恶化，损坏刀片的暴露支撑面或侧面，和/或需要过早更换刀片。所述支撑相对于所述切削刀具的旋转轴线主要沿大致径向方向设置到刀片的侧面上，但是当然还必须确保刀片在被固定在旋转刀具主体的刀片容座中时不能沿轴向方向移动。

背景技术：

ep1509353b1公开了一种在序言中定义类型的用于铣削方肩的切削刀片。相对于其它已知刀片，该刀片在设有相反的主切削刃的侧面处弯曲，且因此具有弯曲的支撑面，其优点在于，大致平坦且非共面的两个支撑面将压靠在刀片容座上的较大的面上。这意味着与假如刀片的仅一小部分压靠在容座的面或甚至容座的点上(就弯曲设计而言)的情况相比，刀片在刀片容座中将更加稳定。在该公布中公开的刀片的两个支撑面将形成径向支撑，这两个支撑面与刀片的底面的法线形成不同的角度，以便在决定通过相应的支撑面提供径向支撑时，试图考虑作用在刀片的切削刃上的力。虽然该切削刀片具有有利的特征，但是当然还在不间断的尝试改进这种类型的刀片的特性，特别是关于在铣削切削刀具的刀片容座中的稳定支撑与刀片的长寿命的结合。

技术实现要素：

本发明的目的是提供在序言中定义的类型的一种切削刀片、一种铣削切削刀具和一种刀具主体，所述切削刀片、铣削切削刀具和刀具主体相对于已知的这种切削刀片、铣削切削刀具和刀具主体至少在某些方面有改进。

该目的是关于通过提供具有在所附权利要求1的特征部分中列出的特征的这种切削刀片而获得的切削刀片。

通过支撑面的所述上边界的倾斜，使得该边界离刀片的底面的距离在主切削刃朝与该主切削刃相关联的擦拭刃的延伸部的方向上增加，将可以相应地使支撑线倾斜，所述支撑面沿着所述支撑线将具有由所述刀片容座的部分接纳的支撑的上限，这进而导致设计相对于底面具有较大倾角的相应的所述主切削刃的可能性，从而改进切削工艺，且由此改进由主切削刃产生的“垂直”或“90度”壁的质量。通过所述倾斜来增加刀片与切削刀具的刀片容座的部分之间的支撑线的距离的可能性将使处于不工作的主切削刃下面的离相关联的擦拭刃最近的支撑面支撑径向切削力，这优于假如该支撑线离所述底面的距离与该支撑线和刀片的离所述擦拭刃最远的侧面之间的距离相同的情况，结果是：在受到通过使用该切削刀片进行的方肩铣销的工件中产生的垂直壁的质量提高。当刀具的切削深度增加，导致作用在刀片上的力增加时，令支撑线离底面的距离增加是特别有利的。

根据本发明的实施例，所述上边界相对于所述底面的倾角为2°至10°，3°至7°或4°至6°。在这些范围内的所述倾角适合于将容纳在刀片容座中的刀片的适当支撑与由该刀片执行的铣削动作结果的高质量相结合。

根据本发明的另一个实施例，与离所述擦拭刃较近的相应的支撑面相比，对于离相应的擦拭刃最远的每个所述支撑面而言，所述上边界相对于所述底面的倾角更大，例如大1°至4°或1°至2°。

根据本发明的另一个实施例，与离擦拭刃较近的相应的支撑面相比，设有主切削刃的侧面的离与相应的主切削刃相关联的所述擦拭刃最远的每个所述支撑面与所述底面的法线形成的角度较大。这意味着与其它支撑面相比，离擦拭刃最近的所述支撑面将在不工作的主切削刃下面提供更好的径向支撑。因此，该支撑面将降低刀片在铣削期间从刀片容座中被顶出的趋势。在较高的切削深度下，刀片上的径向切削力随着作用点向上移动而同时增加，由此越来越多地指向该支撑面。离擦拭刃最近的支撑面上的较小的角度也在离擦拭刃最近的部分处在工作的主切削刃下方提供更好的支撑，这是很重要的，因为该部分最常用于切削且受到最大的应变。另一方面，离擦拭刃最远且位于工作的切削刃下方的另一个支撑面具有较大的角度，以提供足够的间隙和保护，以免被所加工的工件的材料损坏。更准确地说，当刀片以正的轴向角度布置在铣削刀具的刀片容座中时，该支撑面更容易通过撞击到所加工的工件的材料上而受损。此外，首先提到的相对于所述法线具有较小角度的支撑面可以设置为其上边界离主切削刃更远。这是优选的，因为主切削刃的离相关联的擦拭刃近的该部分在加工期间被施加最高的力，并且因此其温度将是最高的。因此，该支撑面的温度然后可能下降，并且将较少地暴露于侵蚀、粘附于其上的污垢和切屑等，且由此获得更好的耐久性。

根据本发明的另一个实施例，所述支撑面与所述底面的法线形成>8°或>10°的角度。与所述法线形成的这些支撑面的这种大角度导致可以省略离底面较近的倒角，以获得较低的间隙面，这意味着刀片的设计和制造将不那么复杂。这种可能性也是本发明的另一个实施例的主题，其中所有的所述支撑面都延伸到所述底面。

根据本发明的另一个实施例，设有主切削刃的侧面的离与相应的主切削刃相关联的擦拭刃最近的每个所述支撑面与所述底面的法线形成<15°或<12°的角度。由这些支撑面相对于所述法线形成的角度能够实现良好的径向支撑，同时允许这些支撑面在加工期间于主切削刃被施加最高的力的地方与主切削刃有足够间隔，并且仍然实现对工作的主切削刃的那部分的足够的支撑。

根据本发明的另一个实施例，设有主切削刃的侧面的离与相应的主切削刃相关联的擦拭刃最远的每个所述支撑面与所述底面的法线形成的角度≥15°；或15°至23°；或17°至20°。这些支撑面位于主切削刃在加工过程中较少暴露于较高的力的地方，但与所加工的材料件的部分相碰撞的风险较高，需要较大的间隙。然而，这些角度使得即使所讨论的支撑面延伸到刀片的底面，也可以获得必要的间隙。

根据本发明的另一个实施例，设有主切削刃的侧面的离与相应的主切削刃相关联的所述擦拭刃最远的每个所述支撑面朝着刀片的纵向对称平面倾斜，如在相应的所述主切削刃远离其相关联的擦拭刃的延伸部的方向上看到的那样。“对称平面”在这里是指垂直于刀片的底面延伸且将刀片分成相等部分的平面。这一特征导致优化了这些支撑面中间隙最为重要的部分的间隙。

根据本发明的另一个实施例是最后提到的实施例的进一步发展，朝向所述对称平面倾斜的每个所述支撑面相对于所述对称平面以1°至4°或1°至2°的角度倾斜，这是获得刚刚提到的优点的合适的倾斜。

根据本发明的另一个实施例，设有主切削刃的侧面的最靠近所述擦拭刃的每个所述支撑面朝着所述对称平面倾斜，如在相应的所述主切削刃朝向其相关联的擦拭刃的延伸部的方向上看到的那样，这导致在工作的主切削刃下方的最佳支撑，然而对于在靠近所述擦拭刃的该主切削刃下方提供必要的间隙而言，产生相似的优点。

根据本发明的另一个实施例，所述两对相反的侧面中的仅一对相反的侧面设有两个所述相反的主切削刃，并且这两个侧面形成主侧面，两个另外的侧面形成辅助侧面，且每个所述辅助侧面包括至少一个大致平坦的支撑面。这意味着刀片将能在两个转位位置之间转位，并且切削刀具的刀片容座中的轴向支撑可以由每个所述辅助侧面上的所述支撑面形成。

根据本发明的一个实施例，每个所述辅助侧面的所述支撑面定位成离所述辅助侧面的具有擦拭刃的一端比离该辅助侧面的相反端更远。该支撑面由此在通过该刀片进行的加工期间远离刀片的暴露于高切削力的区域移动。

根据本发明的另一个实施例，每个所述主切削刃通过具有凸形延伸部而具有微小的拱起，如垂直于所述底面看到的那样。这导致在产生所述方肩时，在轴向地移动刀具主体以在位于工件中增加的深度处的接连平面中进行铣削的情况下，可以获得没有任何尖锐边缘的方肩壁面。

本发明的目的是关于铣削切削刀具，该铣削切削刀具通过为这种刀具提供至少一个根据本发明的切削刀片以及涉及铣削切削刀具的独立权利要求的另外的特征而获得。根据本发明的切削刀片及其实施例的上述讨论，这种铣削切削刀具的优点显而易见。

根据本发明的一个实施例，所述刀具的每个刀片容座中的所述前径向接触面和所述后径向接触面具有边界，该边界形成离所述基座最远的这些支撑面的界限，该边界离所述基座的距离比形成每个所述刀片侧面的离其所述底面最远的所述支撑面的相应边界离所述底面的距离小，例如为后一个距离的80％-95％。这确保了：尽管有一些公差，但是所述前径向接触面和所述后径向接触面给予所述刀片的支撑将在所述刀片的支撑面内，且绝不在所述刀片的支撑面的上方，否则这可能使得支撑不稳定。然而，期望在刀片的支撑面上由所述前径向接触面和所述后径向接触面提供的上支撑线尽可能远离刀片的底部，以获得最大径向支撑。

根据本发明的另一个实施例，所述刀片容座的所述前径向接触面和所述后径向接触面与所述基座的法线形成的角度小于由压靠在所述前后径向接触面上的所述刀片支撑面与所述刀片底面的法线形成的角度，例如比该角度小0.5°或小0.5°至2°。这确保了刀片容座的所述前后径向接触面的上边界将沿着支撑线接触刀片上的对应的支撑面，避免了仅在多个点处邻接和支撑。

根据本发明的另一个实施例，刀片容座的所述后壁包括大致平坦的轴向接触面，该大致平坦的轴向接触面被构造用以形成针对根据本发明的刀片的轴向支撑，导致刀片在所述刀片容座中的稳定就座。

根据本发明的另一个实施例，所述刀片容座被构造用以容纳具有中心轴向通孔的所述刀片，该中心轴向通孔用于通过螺钉将所述刀片固定在所述容座中，并且所述容座的基座具有用于接纳所述螺钉的螺纹孔，所述螺纹孔定位成相对于刀片的所述通孔稍微偏移，使得当螺钉被拧紧且刀片的底面被压靠在容座的所述基座上时，所述螺钉能够推压刀片的支撑面，以在预紧作用下支承抵靠容座的接触面。这种偏移确保：当刀片被固定在所述容座中时，刀片的支撑面将真正上由刀片容座的接触面支撑。

本发明的目的是关于用于铣削切削刀具的刀具主体，该刀具主体通过为这种刀具主体提供涉及这种刀具主体的独立权利要求的特征而获得。根据对本发明的铣削切削刀具及其实施例的上述讨论，这种刀具主体及其实施例的优点显而易见。

其它有利的特征以及本发明的优点从下面的描述显而易见。

附图说明

参考附图，下面是作为示例被引用的本发明的实施例的具体描述。

在图中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的用于铣削方肩的刀具以及切削刀片的透视图，

图2示出了从图1所示的切削刀片的上方倾斜的放大透视图，

图3示出了从图2所示的切削刀片的下方倾斜的透视图，

图4和图5分别是沿着线iv-iv和v-v截取的图2所示的切削刀片的横截面视图，

图6以刀片的主侧面上的侧视图示出了图2所示的刀片，

图7以在刀片的辅助侧面上的侧视图示出了图2所示的刀片，

图8示出了图2所示的刀片的底视图，

图9示出了根据本发明的第二实施例的刀片的透视图，

图10是对应于根据本发明的铣削切削刀具的图1的视图，其具有固定在刀具容座中的根据图9的刀片。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的实施例的用于铣削方肩的铣削切削刀具1。该刀具具有刀具主体2，刀具主体2具有两个刀座或容座3，每个刀座或容座3容纳根据本发明的切削刀片4，切削刀片4可拆卸地固定到所述容座。刀具主体呈具有圆柱形基本形状的端铣刀的形式，但是刀具主体可以具有呈例如台肩面铣刀形式的另一形状。将切削刀片4从容座3中移出，以示出容座的结构。刀具主体2包括前端5和后端6，中心旋转轴线c在前端5和后端6之间延伸，刀具可围绕中心旋转轴线c沿旋转方向r旋转。容座3形成在前端与包络面7之间的过渡部中，包络面7在刀具主体的前端5和后端6之间延伸。

刀片容座3包括相邻的侧壁8和后壁9，侧壁8和后壁9通常横向于平坦的基座10。侧壁8设有沿着所述旋转轴线c的方向接连布置的大致平坦且非共面的两个径向接触面，这两个径向接触面呈前径向接触面11和后径向接触面12的形式，且与基座10的法线形成不同的角度，这将在下面进一步详细解释。此外，容座3的后壁9包括大致平坦的轴向接触面13，该轴向接触面13构造用以对接纳在所述容座中的刀片4形成轴向支撑，而对所述刀片的径向支撑由径向接触面11和12形成。

现在将同时参考图2-8描述根据本发明的第一实施例的用于铣削方肩的切削刀片4。切削刀片通常可由包含耐磨涂层的硬质合金制成。切削刀片包括顶面14、底面15和外周侧面，该外周侧面在顶面14与底面15之间延伸，且由两对相反的侧面、即两个相反的主侧面16、17和两个相反的辅助侧面18、19形成。主侧面在相应的主侧面与顶面的相交处设有两个相反的主切削刃20、21，而辅助侧面在相应的辅助侧面与顶面的相交处设有两个相反的擦拭刃22。每个相应的擦拭刃22在相应侧面的一端处经由拐角边缘连接到其相应的主切削刃20和21。

两个主侧面16、17中的每一个均包括大致平行且非共面的两个径向支撑面23至26，这两个径向支撑面相对于相应的主切削刃20、21的延伸部的方向接连地布置。这些径向支撑面与刀片的底面15的法线n形成不同的角度。这在图4和图5中示出，图4示出了由离与相应的主切削刃20相关联的擦拭刃最近的径向支撑面23形成的角度α，图5示出了由离所述擦拭刃22最远的径向支撑面24形成的角度β。图中示出，由支撑面23形成的角度α小于由支撑面24形成的角度β，即11°相对于18°，这意味着当切削刃20处于非工作状态时，径向支撑面23将提供更好的径向支撑，这意味着所述支撑面23的上界限可以安置得比假如角度α较大的情况要低。这意味着主切削刃上的力在主切削刃的工作铣削状态下最高的情况中，支撑面23可以确切地进一步远离主切削刃20移动。支撑面24的较大的角度β避免了与所加工的材料件碰撞的风险，并且角度α和β两者在相应位置处均提供足够的间隙。

在图6中示出的是，形成离底面15最远的径向支撑面23、24的界限的上边界27相对于底面倾斜，使得该边界与底面的距离在相应的主切削刃20朝向连接到该相关联的主切削刃的擦拭刃22的延伸方向上增加。图中示出，对于径向支撑面24，上边界27的倾角为5.8°，对于离擦拭刃22最近的径向支撑面23，上边界27的倾角为4.3°。该倾斜使得可以设计相对于底面15具有较大倾角的主切削刃，从而改进了切削工艺，由此改进了通过切削工艺获得的台肩壁的质量。这也意味着径向力将被径向支撑面23更好地维持，因为径向支撑面23的上支撑线将被移得更高，即，离底部15更远。当切削深度增加时，这是特别有利的，因为切削刃上的力那时也在增加，且到那时在更高的位置具有支持是更好的。

图7示出了刀片的每个辅助侧面18设有轴向支撑面28，该轴向支撑面28定位成离该辅助侧面的具有擦拭刃的一端29比离该辅助侧面的相反端30更远。

离与相应的主切削刃20、21相关的所述擦拭刃22最远的每个径向支撑面24、25朝向刀片的纵向对称平面s倾斜，如在相应的主切削刃远离其相关联的擦拭刃的延伸部的方向上看到的那样。这一点在观察图8时可以理解，但是相对于垂直于底面15延伸且将刀片分成相等的部分的对称平面s的倾角仅为1.5°。这种倾斜优化了在支撑面24和25的端部31、32处的离隙，在支撑面24和25的端部31、32处，这种离隙是最重要的。此外，主侧面的离相应的擦拭刃22最近的每个径向支撑面23、26朝向所述对称平面s倾斜，如在相应的所述主切削刃朝向其相关联的擦拭刃的延伸部的方向上所看到的那样。这个倾角在这里只有0.3°，并且肯定也会正面影响靠近相应的擦拭刃的离隙。

如图8所示，每个主切削刃20、21通过具有凸形延伸部而具有微小的拱起，如垂直于底面15看到的那样。上面已经进一步解释了这种拱起的结果。

不同的支撑面的部分33-35将由网格图案表示，部分33-35将支承抵靠刀片容座的相应的接触面。刀具的刀片容座3的接触面11-13具有边界，其形成离基座10最远的支撑面的界限，该边界离该基座的距离小于相应的上边界27离刀片的底面的距离，该相应的上边界27形成刀片的支撑面23至26和28的界限，这将确保接触面11、12和13将不会在刀片上的相应的支撑面的上界限上方支承抵靠刀片。与刀片的相应的支撑面与其底面15的法线形成的角度相比，刀片容座的接触面11、12和13也将与基座3的法线形成更小的角度。这意味着容座的前径向接触面11将相对于所述法线形成小于18°的角度，而后径向接触面12将与所述法线形成小于11°的角度。这确保刀片的支撑面和刀片容座的接触面将按照上支撑线36-38邻接(参见图6和图7)。

此外，容座3的基座10具有用于接纳螺钉40的螺纹孔39，该螺纹孔39定位成相对于刀片4的通孔41稍微偏移，从而当螺钉被拧紧且刀片的底面15被压靠在容座3的基座10上时，使螺钉40能够推压刀片的支撑面，以在预紧作用下支承抵靠容座的接触面。

图9示出了根据本发明的第二实施例的切削刀片4，其与根据图1-8所示的第一实施例的切削刀片的不同之处在于，主侧面上的两个支撑面23、24通过凹部42分离，而不是如第一实施例中那种连续弯曲的中心过渡面43，并且相同的附图标记为此已经用于这两个实施例。凹部42还可以确保在刀片容座的任何部分上不会发生所讨论的主侧面的中心部分的邻接，从而进一步避免错误邻接，或者将错误邻接从中心部分分到两个支撑面23和24上。对于根据第一实施例的切削刀片，可以在刀具的刀片容座中设置凹部44(参见图1)，以避免中心面43的这种邻接。

图10示出了呈根据第二实施例的刀片形式的根据本发明的刀片在刀具主体2的刀片容座3中可拆卸地固定到刀具主体2。由于螺纹孔39相对于通孔41的所述偏移，径向支撑面25、26和辅助侧轴向支撑面35将在预紧作用下被推压抵靠于刀片容座中的接触面11至13，并且由于支撑面23至26的支撑线36、37(尤其是支撑线36)的高位置，刀片的底面15从刀片容座的底座3的顶出将有效地被抵消，以便确保刀片被接纳在刀片容座中的稳定的预先确定的固定位置。

本发明当然不限于上述的本发明实施例，而是对于本领域技术人员而言，在不脱离如所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，本发明的修改的许多可能性将是显而易见的。

根据本发明的切削刀片可以具有两对相反的侧面，所述相反的侧面设有两个相反的主切削刃，以便该刀片因此可以在四个转位位置之间转位。因此，刀片的每个这种侧面的两个支撑面将在转位位置中的一个转位位置中起径向支撑的作用，而在另一个转位位置中起轴向支撑的作用。