能够转位的、具有用于防止刀片不正确安装的装置的单面切削刀片和包含这种刀片的切削刀具的制作方法

本发明总的涉及能够转位的切削刀片和包括这种能够转位的切削刀片的切削刀具，并且更具体地说，本发明涉及能够转位的切削刀片和包含这种能够转位的切削刀片的切削刀具，所述能够转位的切削刀片和包含这种能够转位的切削刀片的切削刀具防止了该切削刀片在刀夹上的不正确安装。

背景技术：

在设计切削刀片时，通常期望的是为切削刀片提供尽可能多的可用的切削刃，使得所述刀片能够转位到不同的位置，用以当刀刃磨损或断裂时，允许使用新的切削刃。刀片通常通过诸如夹紧螺钉或螺栓的装置被安装到刀夹上，并且许多现有设计允许通过绕螺栓转动刀片来使刀片转位，使得新的切削刃被移动到工作或起作用位置中。此外，许多现有设计是“双面”刀片，其允许所述刀片翻转，使得所述刀片能够绕螺钉或螺栓转位，诸如在美国专利no.7,241,082中所示的那样。

当制造旨在用于加工较小物品或形状的较小刀片时，在不损害刀片的强度或在刀片上提供足够的、用于将刀片抵靠安装到刀夹上的邻接表面上的表面空间的能力的情况下，制造能够转位的刀片变得越来越困难。有必要为安装螺钉或螺栓提供穿过刀片的孔，特别是在双面切削刀片的情况下，随着刀片尺寸变小，必须经常在提供更小、更脆弱的螺钉或螺栓或提供更脆弱的刀片之间进行权衡，所述刀片在刀片的孔和工作表面之间仅具有极少的刀片材料。

在de29907623u1中公开了一种被切向安装的切削刀片。

通过引用并入本文的题为“加强的双面切削刀片和具有加强的双面切削刀片的切削刀具”的美国申请no.14/569,960通过提供用于安装在图3-6中所示的一般类型的刀夹23中的、具有如在图7中所示的大致形状的切削刀片225，提供了在不过度损害刀片的强度的情况下解决在较小的切削刀片中设置具有足够尺寸的孔的问题的方案。孔251从一个主侧表面249穿过所述切削刀片225的外周侧表面247延伸到相同的相对的主侧表面。所述切削刀片225还包含两个相同的支撑端部表面241和两个相同的副侧表面253。每个副侧表面253包含两个平面的但通常是非共面的支撑表面部255。四个支撑表面部255对应于四个相应的切削刃263，两个切削刃形成在支撑端部表面241中的一个支撑端部表面和外周侧表面247的相交处，并且两个切削刃形成在支撑端部表面中的另一个撑端部表面和外周侧表面的相交处。所述切削刀片225被坐置在刀夹23的凹座27中，使得主侧表面249中的一个主侧表面邻接所述凹座的主侧表面邻接表面29，所述支撑端部表面241中的一个支撑端部表面邻接所述凹座的中心支撑表面部邻接表面31，并且所述支撑表面部255中的一个支撑表面部邻接所述凹座的副侧表面邻接表面33。在这一位置下，所述孔251与刀夹23中的内螺纹孔57对齐，并且所述切削刀片225能够相对于刀夹23通过螺钉以传统方式被夹紧(参见例如图1)。所述切削刀片225能够在凹座27中被转位到四个不同的位置中，以通过将所述刀片绕穿过孔251的轴线旋转180°，并且在不旋转刀片的情况下，将所述刀片绕穿过孔251的轴线翻转180°，将四个切削刃263暴露于工件。因为穿过所述刀片的孔251是穿过主侧表面形成的，所述主侧表面是相对于例如所述支撑端部表面或所述副侧表面具有较大的面积的刀片的表面，所以所述孔能够大于如果孔穿过支撑端部表面或副侧表面中的任一个表面延伸的情形。

由美国申请no.14/569,960提供的解决方案非常适合于小切削刀片，其具有在所述切削刃处和由所述切削刃形成的切削刀片的拐角处的相对较小的拐角半径。发明人已经认识到，随着拐角半径变大，能够用于形成支撑表面部255的区域变得更小，并且一旦所述切削刃的弯曲部或切削刀片的拐角延伸到切削刀片的宽度的一半，所述宽度是在所述主侧表面之间、沿着所述刀片的轴线测量的，那么实际上在副侧表面上没有能够形成平面的支撑表面的区域。申请人已经认识到，当期望的是提供具有大拐角半径r的刀片(参见图14)时，这减小了所述副侧表面和支撑表面部的尺寸，可能期望或必需的是，刀片为单面刀片。“大”的半径旨在表示刀片具有延伸所述刀片的宽度的至少四分之一的拐角半径或切削刃半径，并且更典型地是，延伸所述刀片的宽度的一半。申请人已经进一步认识到，期望的是构造这样的刀片，使所述刀片不能在沿着所述刀片的副侧表面没有充足支撑的情况下被不正确地安装。

因此，期望的是提供一种切削刀片，所述切削刀片具有用于防止所述刀片的不正确安装的装置，以及包括这种刀片的切削刀具。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，切削刀片包括：前刀面端部表面，其具有四个拐角和在所述前刀面端部表面的中心处的中心表面部；支撑端部表面，其具有四个拐角和在所述支撑端部表面的中心处的中心支撑表面部；在所述前刀面端部表面和支撑端部表面之间延伸的外周侧表面，所述外周侧表面包括两个相对的主侧表面，孔从主侧表面中的一个主侧表面穿过切削刀片延伸到所述主侧表面的另一个主侧表面，并且其中，所述中心表面部被布置在比所述中心支撑表面部距所述孔的中心轴线更大的距离处。所述单面切削刀片具有延伸所述切削刀片的宽度的至少四分之一的拐角半径或切削刃半径。

根据本发明的另一方面，切削刀具包括刀夹，所述刀夹包括切削刀片收纳凹座，所述切削刀片收纳凹座包括主侧表面邻接表面和中心支撑表面部邻接表面，以及如上所述的切削刀片，其中当所述切削刀片被收纳在切削刀片收纳凹座中时，所述切削刀片的两个主侧表面中的一个主侧表面邻接所述主侧表面邻接表面，并且所述中心支撑表面部邻接所述中心支撑表面部邻接表面。

附图说明

通过结合附图阅读以下详细描述，充分地理解本发明的特征和优点，在所述附图中，相同的数字表示相似的元件，并且在其中：

图1是示出了切削刀片的正确安装的、根据本发明的一个方面的切削刀具的一部分的截面视图；

图2是出了切削刀片的不正确安装的、根据本发明的一个方面的切削刀具的一部分的截面视图；

图3是根据本发明的一个方面的用于切削刀具的刀夹的一部分的透视图；

图4是图3的刀夹的一部分的平面视图；

图5是截取自图4的截面5-5处的图3的刀夹的截面视图；

图6是截取自图4的截面6-6处的图3的刀夹的截面视图；

图7是根据美国申请no.14/569,960的切削刀片的透视图；

图8是根据本发明的一个方面的切削刀片的透视图；

图9a和9b是根据本发明的一个方面的切削刀片的实施例的透视图；

图10是截取自不同的视角的图8的切削刀片的透视图；

图11是图10的切削刀片的侧视图；

图12a是截取自图11的截面12a-12a的图10的切削刀片的截面视图；

图12b是图12a的一部分的放大视图；

图13a是图10的切削刀片的端视图；

图13b是截取自图13a的截面13b-13b的截面视图；

图14是图10的切削刀片的俯视图；

图15是图10的切削刀片的仰视图；

图16a和图16b分别是图9a和图9b的切削刀片的侧视图；

图17a和图17b分别是分别截取自图16a和图16b的截面17a-17a和17b-17b处的分别为图9a和图9b的切削刀片的截面视图；

图18a和18b分别是图9a和图9b的切削刀片的端视图；

图19a和19b分别是图9a和图9b的切削刀片的端表面视图；

图20a和20b分别是分别截取自图19a和图19b的截面20a-20a和20b-20b处的分别为图9a和图9b切削刀片的截面视图；和

图21a和图21b分别是分别截取自图18a和图18b的截面21a-21a和21b-21b处的分别为图9a和图9b切削刀片的截面视图。

附图中的每幅图均是按比例绘制的。然而，切削刀片的尺寸可能被减小或扩大一定量。

具体实施方式

在图1-2中示出了根据本发明的一个方面的切削刀具21的一部分。所述切削刀具21通常是旋转刀具，例如铣刀、钻头或镗孔刀具。所述切削刀具21包括：刀夹23，在图3-6中示出刀夹23的一部分，和根据本发明的另一个方面的切削刀片25(图8和图10-15)或125a或125b(图9a-9b和16a-21b)。所述刀夹23包括切削刀片收纳凹座27，该凹座包括主侧表面邻接表面29和中心支撑表面部邻接表面31，以及副侧表面邻接表面33。

在涉及切削刀片25的本发明的一个方面中，所述切削刀片包括：前刀面端部表面35，其具有四个拐角37a-d(例如，图8和图14)，和在所述前刀面端部表面的中心处的中心表面部39。所述切削刀片25包括支撑端部表面41，其具有四个拐角43a-d(例如，图15)，和在所述支撑端部表面41的中心处的中心支撑表面部45(例如，图15)。外周侧表面47在前刀面端部表面35和支撑端部表面41之间延伸。

所述外周侧表面47包括两个相对的主侧表面49a-b。孔51从主侧表面中的一个主侧表面49a或49b穿过所述切削刀片25延伸到主侧面中的另一个主侧表面49b或49a。所述外周侧表面47还包括两个相对的副侧表面53a-b，每个副侧表面均包含支撑表面部55a-55b。所述主侧表面49a-b通常但不必需是彼此相同的，并且所述副侧表面53a-53b通常但不必需是彼此相同的。当所述切削刀片25被坐置在切削刀片收纳凹座27中时，所述主侧表面中的一个主侧表面49a或49b邻接所述主侧表面邻接表面29，并且所述副侧面中的一个副侧面53a或53b，更具体地说是所述支撑表面部中的一个支撑表面部55a或55b邻接所述副侧表面邻接表面33。当所述切削刀片被收纳在所述切削刀片收纳凹座27中时，所述中心支撑表面部45(图15)邻接所述中心支撑表面部邻接表面31。

所述切削刀片25的中心表面部39被设置在比所述中心支撑表面部45距孔51的中心轴线a(图12a)更大的距离处。所述切削刀片25的中心表面部39被设置在比所述中心支撑表面部45距孔51的中心轴线a更大的距离处的引用在本文中被明确定义为如下含义：所述中心部全部或部分地被设置在距所述孔的中心轴线第一距离d1处，所述第一距离d1大于从所述孔的中心轴线到所述中心支撑表面部的第二距离d2。所述距离d1和d2之间的差值可以被选择处于0.2毫米到1.1毫米的范围内，优选地是在0.5毫米到0.9毫米的范围内。所述刀夹23包括在主侧表面邻接表面29中的内螺纹孔57，并且所述切削刀具21包括夹紧螺钉59，所述夹紧螺钉59具有外螺纹61，该外螺纹61适合于与所述内螺纹孔的内螺纹配合并且延伸穿过在所述切削刀片25中的孔51，以将所述切削刀片夹紧在所述切削刀片收纳凹座27中。所述孔51具有狭窄的、供螺钉59的螺钉头部抵靠邻接的中心部，以将切削刀片25夹紧在所述刀夹23的切削刀片收纳凹座27中。

如在图1中所见，当所述切削刀片25的两个主侧表面中的任一个主侧表面49a或49b邻接主侧表面邻接表面33时，所述刀夹23中的内螺纹孔57和所述切削刀片25中的孔51被轴向对齐，并且当所述切削刀片被收纳在所述切削刀片收纳凹座27中时，所述中心支撑表面部45邻接所述中心支撑表面部邻接表面31。在这种情况下，轴向对齐被定义为如下含义：所述内螺纹孔57和切削刀片25中的孔51被充分地轴向对齐，使得所述螺钉59的外螺纹61能够与内螺纹孔57的螺纹配合。虽然不是必需的，但是目前认为对于中心支撑表面部45和中心支撑表面部邻接表面31来说，以一个或多个平面表面的形式存在均是方便的。如在图12b中所见，例如，所述中心支撑表面部45能够位于平面p中，并且所述孔51的轴线a能够平行于该平面。

另一方面，如在图2中所见，因为所述切削刀片25的中心表面部39被设置在比所述中心支撑表面部45距所述孔51的中心轴线a(图12a)更大的距离处，所以当所述切削刀片的两个主侧表面中的任一个主侧表面49a或49b邻接主侧表面邻接表面29并且所述中心表面部39邻接中心支撑表面部邻接表面31时，所述刀夹23中的内螺纹孔57与所述切削刀片中的孔是轴向不对齐的。在这一位置中，所述螺钉59的外螺纹61不能够与所述内螺纹孔57的螺纹正确地配合。

所述切削刀片25包括在前刀面端部表面35上的两个间隔开来的切削刃63a-b。每个切削刃63a-b均形成在外周侧表面47与前刀面端部表面35的相交处。所述切削刃63a-b被设置在前刀面端部表面35的不相邻的拐角处。

所述单面切削刀片25具有拐角半径或切削刃半径r，所述拐角半径或切削刃半径r延伸所述切削刀片的宽度w的至少四分之一。

在图1-2、图8和图10-15中所示的实施例中，所述中心表面部39包括凸脊65。所述凸脊65通常不平行于所述孔51的中心轴线a(图14)。所述凸脊65通常大致在前刀面端部表面35的两个不相邻的拐角之间的方向上延伸，并且更具体地说是大致在被设置在前刀面端部表面的不相邻的拐角处的两个间隔开来的切削刃63a-b之间的方向上延伸，使得所述凸脊对由切削刃从工件上切削下来的切屑流产生的干扰最小。所述凸脊65可以形成在50°～70°范围内的锐角α，所述锐角α优选是55°～65°。

所述中心表面部39能够具有与所述中心支撑表面部45类似或相同的形状，除了全部或部分地与中心支撑表面部45相比，所述中心表面部39被布置在距孔51的中心轴线a更大的距离处。当设置所述凸脊65或者诸如突起的一些其它结构时，所述中心表面部39的其它部分能够处于与中心支撑表面部45距离所述孔51的中心轴线a相同的距离处。

所述外周侧表面47包括位于每个副侧表面53a和53b与每个主侧表面49a和49b之间的弯曲表面部67a和67b。每个弯曲表面部67a和67b通常分别包括最靠近支撑端部表面41的部分69a和69b，所述最靠近支撑端部表面41的部分69a和69b分别在与另一个弯曲表面部67b和67a上的最接近支撑端部表面的部分69b和69a平行的方向上延伸。每个弯曲表面部67a和67b通常还分别包括最接近所述前刀面端部表面35的部分71a和71b，所述最接近前刀面端部表面35的部分71a和71b分别与另一个弯曲端部表面67b和67a上的最接近前刀面端部表面的部分71b和71a形成非零的角度。以这种方式，所述切削刀片25能够被设置有负的形状，所述负的形状能够易于通过直接压制技术制造，其中两个半模中的一个或两个半模相对于彼此移动，以首先压缩用于形成切削刀片的材料，之后分离，用以移除已被压缩的切削刀片，该切削刀片通常在这之后被烧结。这种压制和烧结的刀片通常是由硬质合金材料制成的。

在图8和10-15中所示的实施例中，所述弯曲表面部67a-b大于所述副侧表面53a-b，即，所述弯曲表面部67a-b比所述副侧表面在所述孔51的轴线方向上延伸更大的距离。与在图7中所示的切削刀片225相比，其中每个副侧表面253均具有两个平面的但非共面的支撑表面部255，在图8和图10-15中所示的切削刀片25的每个副侧表面53a-b通常仅具有单个的平面的支撑表面部55a-b。在所述弯曲表面部67a-b上也无法设置足够的支撑表面部，因为它太小而不能提供良好的支撑，或者因为根本没有空间给所述表面。

因此，当由所述弯曲表面部与所述前刀面端部表面35的相交全部或部分地限定出来的切削刃63a-b和/或所述弯曲表面部67a-b大于所述副侧面53a-b时，即，比所述副侧表面在所述孔51的轴线方向上延伸更大的距离，然后所述切削刀片25通常将是单面切削刀片。将所述切削刀片25的中心表面部39设置在比所述中心支撑表面部45距孔51的中心轴线a更大的距离处，确保了所述切削刀片不能够被错误地安装，因为所述切削刀片中的孔51将不会与所述刀夹23中的内螺纹孔57正确地对齐，并且所述外螺纹螺钉59的螺纹61不能够与所述内螺纹孔的内螺纹配合。

两个主侧表面49a和49b能够各自包括构成主侧表面支撑表面部73a和73b的表面的至少一部分。所述主侧表面支撑表面部73a和73b通常是平面的。

本发明的另一方面如图9a-9b和图16a-21b中所见。图9a、图16a、图17a、图18a、图19a、图20a和图21a示出了切削刀片125a或其部分的视图，而图9b、图16b、图17b、图18b、图19b、图20b和图21b示出了切削刀片125b或其部分的视图。所述切削刀片125a和125b中的每个切削刀片均能够与在图3-6中所示的刀夹23一起使用，以形成包括所述切削刀片中的一个或多个和刀夹的刀具。

每个切削刀片125a和125b能够分别包括两个相对的端部表面141a和141b，每个所述端部表面分别具有四个拐角143aa-d和143ba-d。所述切削刀片125a和125b能够分别具有一个端部表面141a和141b，所述端部表面141a和141b分别具有中心表面部145a和145b，或者如图所示，具有两个相同的端部表面141a和141b，其分别在其中心具有中心表面部145a和145b。

所述切削刀片125a和125b分别具有在所述两个端部表面141a和141b之间延伸的外周侧表面147a和147b。所述切削刀片125a和125b的外周侧表面147a和147b分别包括两个相对的主侧表面149aa-b和149ba-b、两个相对的副侧表面153aa-b和153ba-b，以及两个弯曲表面部167aa-b和167ba-b，所述两个弯曲表面部中的一个弯曲表面部被设置在每个副侧表面和每个主侧表面之间。

孔151a和151b分别从主侧表面149aa和149ba中的一个主侧表面延伸穿过各自的切削刀片125a和125b到所述主侧表面149ab和149bb中的另一个主侧表面。所述切削刀片125a和125b各自包括至少一个切削刃163a和163b，所述切削刃163a和163b分别由所述外周侧表面147a和147b与所述端部表面141a和141b中的至少一个端部表面的相交分别限定。

每个切削刃163a和163b均分别包括弯曲部175a(图19a)和175b(图19b)。例如，如在图19a和图19b中所见，每个切削刃163a和163b的弯曲部175a和175b分别在所述两个主侧表面149aa-149ab和149ba-149bb之间、分别在所述孔151a和151b的轴线a的方向上，分别延伸所述切削刀片125a和125b的宽度w(图17a)的四分之一。本发明的刀片的正常宽度w在7毫米至9毫米的范围内。例如，如在图20a和20b中所见，分别与每个切削刃163a和163b相邻的所述外周侧表面147a和147b的部分171a和171b分别与所述端部表面141a和141b的平面pa和pb分别限定了钝角θa和θb。

在图示的切削刀片125a和125b中，分别有四个切削刃163a和163b。所述切削刃163a和163b中的两个切削刃分别由所述外周侧表面147a和147b分别与所述两个端部表面141a和141b中的一个端部表面的相交限定，并且所述切削刃中的两个切削刃由所述外周侧表面与所述两个端部表面中的另一个端部表面的相交限定。

在图示的切削刀片125a和125b中，每个切削刃163a和163b分别在所述两个主侧表面149aa-149ab和149ba-149bb之间、分别在所述孔151a和151b的轴线a的方向上，分别在所述切削刀片125a和125b的宽度的少于一半上延伸。图示的切削刀片125a和125b是双面切削刀片。

如果所述切削刃在所述切削刀片的宽度的超过一半上延伸，则目前认为，优选的是将所述切削刀片设置为单面切削刀片，因为预计在副侧表面上将不存在足够的面积用以为邻接刀夹23中的副侧表面邻接表面33提供良好的支撑表面。当期望的是提供单面切削刀片时，供布置所述切削刃的所述切削刀片的端部表面的中心表面部能够如在结合图1-2、图8和图10-15所述的切削刀片25中那样，被布置在比所述相对的端部表面的中心表面部距所述孔的轴线更大的距离处，诸如通过将凸脊设置在该中心表面部上，在所述中心表面部上，所述凸脊通常不平行于穿过切削刀片的孔的中心轴线，并且大致在所述端部表面中的所述一个端部表面上的两个间隔开来的切削刃之间的方向上延伸。以这种方式，能够确保所述切削刀片不会被错误地安装在所述刀夹的凹座中。

在图示的切削刀片125a和125b中，每个副侧表面153aa-b和153ba-b分别包括副侧支撑表面部155a和155b，所述副侧支撑表面部155a和155b分别对应于所述切削刃163a和163b中的相应的一个切削刃。在所示的切削刀片125a和125b中，每个副侧表面153a和153b分别包括多于一个的副侧支撑表面部155a和155b，更具体地说是分别包括两个这样的副侧支撑表面。在每个副侧表面153aa-b和153ba-b上的这两个副侧支撑表面155a和155b不是共面的。

在所示的切削刀片125a和125b中，所述端部表面141a和141b分别的中心表面部145a和145b分别能够限定端部表面的分别的平面pa和pb。所述端部表面141a和141b的中心表面部145a和145b分别能够是平面的。所述两个相对的端部表面141a和141b能够是相同的。

因此，由美国申请no.14/569,960提供的解决方案是被切向安装的对称的刀片，所述对称的刀片被设计成双面的并且能够被以具有总计4个切削刃的方式旋转。所述对称的切削刀片在上部的前刀面端部表面上具有两个切削刃，并且在下部的前刀面端部表面上具有两个切削刃，每个切削刃具有在例如0.8毫米至3.1毫米的范围内的半径。所述切削刀片具有切向支撑前刀面端部表面，所述切向支撑前刀面端部表面位于距所述孔的中心对称的距离处，使得所述刀片能够绕所述孔的中心轴线转位。

为了能够在用于同一刀夹的切削刀片上装配在例如4.0毫米至6.3毫米的范围内的更大半径，所述切削刀片可能必须被设计为单面切削刀片，以在上部的前刀面端部表面上总计仅具有两个切削刃。因此，非常重要的是，所述刀片不能被“倒置”安装在所述刀具的凹座中，使得操作人员使用不起作用的切削刃中的一个切削刃，而这可能导致刀具破损、工件浪费和对操作者的可能的伤害。

发明人已经通过具有例如凸脊的单面切削刀片避免了错误定位的风险，使得所述刀片不能被倒置安装，其中所述凸脊位于支撑端部表面上，所述支撑端部表面可以使孔足够偏移。所述凸脊可以成角度，使得它变得与切屑流的平均方向对齐。通过使所述凸脊平行于切削刀片的自然的切屑流，可以最小化任何干扰。

所述解决方案可以具有以下一个或多个益处：

·刀片之内更加对称的粉末分配。

·对切屑形成的最小化影响。

·对刀片生产的影响最小。

在本申请中，诸如“包含”的术语的使用是开放式的，并且旨在具有与诸如“包括”的术语相同的含义，并且不排除其它结构、材料或行为的存在。类似地是，尽管诸如“能够”或“可以”之类的术语的使用是开放式的，并且用以反映结构、材料或行为不是必需的，但是不使用这样的术语并不意味着反映结构、材料或行为是必不可少的。诸如“主”、“副”、“上部”、“下部”、“顶”、“底”、“前”和“后”之类的术语是指在当前附图中所示的并且如由技术人员感知到的特征。在结构、材料或行为目前被认为是必要的程度，它们会被如此确定。

虽然已经根据优选的实施例说明和描述了本发明，但应认识到，在不脱离如在权利要求书中所述的本发明的情况下，可以在其中进行变化和改变。

本申请要求优先权的欧洲专利申请no.16169608.3和16169611.7中的公开内容通过引用并入本文。