具有凹陷侧表面的三角形可转位切削刀片和旋转切削工具的制作方法

本发明涉及总体上用于金属切削工艺并且特别是用于铣削操作的一种切削工具和用于该切削工具的一种三角形可转位切削刀片。

背景技术：

在用于铣削操作的切削工具领域中，存在一些具有凹陷侧表面的三角形可转位切削刀片的例子，其可移除地保持在切削主体的刀片接收槽中。

cn103506680公开了一种三角形可转位切削刀片，其具有相对的上端表面和下端表面以及在它们之间延伸的外周表面，该外周表面包括三个侧表面和三个拐角表面，每个拐角表面都与上端表面相交以形成弧形的上切削刃，并且每个侧表面都具有凹陷的侧表面。

us2016/0107248公开了一种三角形可转位切削刀片，其具有相对的上端表面和下端表面以及在它们之间延伸的外周表面，该外周表面包括三个侧表面和三个拐角表面，每个拐角表面都与上端表面相交以形成上切削刃。每条上切削刃都包括具有第一端部和第二端部的圆角部件以及分别处于该圆角部件的第一端部和第二端部处的第一部件和第二部件，第一部件和第二部件比圆角部件的弯曲程度小。下端表面包括三个径向延伸的安装凹槽，并且每个侧表面都包括由第一支撑表面和第二支撑表面形成的至少一个基本为v形的凹部。

us2010/0329800公开了一种双面可转位切削刀片，其具有由中间部分间隔开的三个头部，每个头部都包括前部和后部，前部的两侧具有在鼻刃处会聚的两条基本平直的切削刃，后部具有两个侧接触表面。中间部分具有三个“凹陷”的中间表面，它们在切削刀片的俯视图或仰视图中限定假想三角形，该假想三角形的假想边均不横穿任何切削刃。

在本领域中需要提供一种具有多用途安装机构的改进的三角形可转位切削刀片。

在本领域中还需要提供一种具有紧凑的安装机构的改进的三角形可转位切削刀片。

在本领域中还需要提供一种适用于包括坡铣操作在内的各种铣削操作的改进的切削工具。

在本领域中还需要提供一种改进的切削工具，其中三角形可转位切削刀片以较高稳定性可移除地固定在切削主体中。

技术实现要素：

根据本发明，提供了一种具有为了满足前述一种或多种本领域的需求而设计的特征的可转位三角形切削刀片。根据本发明的一个方面，该切削刀片包括：

相对的上表面和下表面，其中外周表面在它们之间延伸并且中心轴线从它们之中延伸穿过，

下表面具有由垂直于中心轴线的第一水平平面限定的面向下的平面的底表面，

外周表面与上表面相交以形成连续的上外周刃，并且具有与三个拐角表面在周向上交替设置的三个侧表面，

每个拐角表面都与上表面相交以形成上拐角外周刃，并且每个上拐角外周刃都具有从第一端点延伸到第二端点的主切削刃，

其中在垂直于中心轴线并与三个侧表面相交的第二水平平面中截取的剖面中，三个侧表面限定第一假想三角形的三条边和第一假想六边形的三条不相邻的边，并且

其中在切削刀片的俯视图中：

第一假想三角形的每条边都横穿两条上拐角外周刃，

分别在每条主切削刃的第一端点和第二端点处与每条主切削刃相切的第一假想直线和第二假想直线是共线的，或者形成大于175度的钝角的主弯角，

每条主切削刃在其第一端点和第二端点之间的主长度大于第一假想六边形的六边形边长的一半，并且

第一假想三角形的至少一条边横穿每条主切削刃。

此外，根据本发明，提供了一种旋转切削工具，其可围绕限定前向和后向的工具轴线旋转，并且包括具有至少一个刀片接收槽的切削主体以及至少一个可移除地固定在刀片接收槽中的上述类型的切削刀片。

附图说明

为了更好的理解，现在将参照附图仅以举例的方式描述本发明，在附图中点划线表示构件的局部视图的切除边界，并且：

图1是根据本发明的第一实施方式的切削刀片的立体图；

图2是图1所示的切削刀片的俯视图；

图3是图1所示的切削刀片的侧视图；

图4是图1所示的切削刀片的仰视图；

图5是图3所示的切削刀片沿线v-v截取的剖视图；

图6是图2所示的切削刀片沿线vi-vi截取的剖视图；

图7是图2所示的切削刀片沿线vii-vii截取的局部剖视图；

图8是图3所示的切削刀片沿线viii-viii截取的剖视图；

图9是根据本发明的第二实施方式的切削刀片的立体图；

图10是图9所示的切削刀片的俯视图；

图11是图9所示的切削刀片的侧视图；

图12是图9所示的切削刀片的仰视图；

图13是图11所示的切削刀片沿线xiii-xiii截取的剖视图；

图14是图10所示的切削刀片沿线xiv-xiv截取的剖视图；

图15是图10所示的切削刀片沿线xv-xv截取的局部剖视图；

图16是图11所示的切削刀片沿线xvi-xvi截取的剖视图；

图17是根据本发明的一些实施方式的切削工具的立体图，其中一个切削刀片被移除；

图18是图17所示的切削工具的侧视图；

图19是图17所示的切削工具的细节侧视图；

图20是图17所示的切削工具的刀片接收槽的正视图，其中切削刀片被移除；以及

图21是图20所示的刀片接收槽的正视图，其中固定有切削刀片。

具体实施方式

如图1至图4和图9至图12所示，本发明的第一方面涉及一种可转位的三角形切削刀片20、120，其具有相对的上表面22和下表面24以及在它们之间延伸的外周表面26和从它们之中延伸穿过的中心轴线a1。

图1至图4示出了适合于高进给速率下的铣削操作的第一实施方式的切削刀片20。

图9至图12示出了适合于在工件中铣削方肩的第二实施方式的切削刀片120。

应理解的是，在整个说明书和权利要求书中，相同的附图标记用于第一实施方式和第二实施方式的切削刀片20、120两者共有的特征。

在本发明的一些实施方式中，切削刀片20、120可以围绕中心轴线a1转位。

此外，在本发明的一些实施方式中，切削刀片20、120可关于中心轴线a1呈现出三重旋转对称性。

进一步地，在本发明的一些实施方式中，与中心轴线a1同轴的中心孔28可以与上表面22和下表面24相交。

更进一步地，在本发明的一些实施方式中，切削刀片20、120可以优选通过对诸如碳化钨的硬质合金进行压制成型和烧结来制造，并且可以有涂层或没有涂层。

如图1、图2、图9和图10所示，外周表面26与上表面22相交以形成连续的上外周刃30，并且具有与三个拐角表面34在周向上交替设置的三个侧表面32。

在本发明的一些实施方式中，每个侧表面32都可以是平面的并且平行于中心轴线a1。

如图3和图11所示，下表面24具有由垂直于中心轴线a1的第一水平平面ph1限定的面向下的平面的底表面36。

在本发明的一些实施方式中，每个侧表面32都可以与底表面36相交。

在本发明的其他实施方式中(未被示出)，底表面36可以包括多个共面的子底表面。

如图1至图3和图9至图11所示，每个拐角表面34都与上表面22相交以形成上拐角外周刃38，并且每条上拐角外周刃38都具有从第一端点n1延伸到第二端点n2的主切削刃40。

在本发明的一些实施方式中，每条主切削刃40都可从其第一端点n1到其第二端点n2向下倾斜。

此外，在本发明的一些实施方式中，每条主切削刃40都可以从其第一端点n1到其第二端点n2连续地向下倾斜。

进一步地，在本发明的一些实施方式中，下表面24可以没有切削刃，并且切削刀片20、120可以被描述为是“单面的”。

如图5和图13所示，在垂直于中心轴线a1并与三个侧表面32相交的第二水平平面ph2中截取的剖面中，三个侧表面32限定了第一假想三角形t1的三条边和第一假想六边形h1的不相邻的三条边。

另外，如图5和图13所示，第一假想三角形t1具有三条假想第一角平分线lb1，每条假想第一角平分线lb1包含第一假想三角形的三个角的其中之一并且对与其不相邻(相对)的边进行平分。

应理解的是，第一假想三角形t1是其中心包含在中心轴线a1中的等边三角形。

还应理解的是，第一假想六边形h1是其中心包含在中心轴线a1中并且具有相等长度的六条边的正六边形。

根据本发明的第一方面，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，第一假想三角形t1的每条边都横穿两条上拐角外周刃38。

由于第一假想三角形t1的每条边都横穿两条上拐角外周刃38，因此三个侧表面32都是凹陷的，并因此提供了一种用于安装切削刀片20、120的紧凑机构。

在本发明的一些实施方式中，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，第一假想三角形的三个角都可以位于上外周刃30外侧。

此外，在本发明的一些实施方式中，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，每条上拐角外周刃38都可以仅被第一假想三角形t1的同一条边横穿一次。

进一步地，在本发明的一些实施方式中，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，第一假想六边形的六个角都可以位于上外周刃30内侧。

应理解的是，对于第一假想六边形的六个角都位于上外周刃30内侧的本发明的实施方式，有利地增加了每条上拐角外周刃38的长度。

在本发明的一些实施方式中，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，每条假想第一角平分线lb1都可以与其中一条上拐角外周刃38相交，并且每条上拐角外周刃38都可以关于其所关联的假想第一角平分线lb1不呈现出镜像对称性。

根据本发明的第一方面，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，分别在每条主切削刃40的第一端点n1和第二端点n2处与每条主切削刃40相切的第一假想直线l1和第二假想直线l2是共线的，或者形成大于175度的钝角的主弯角αl，即，175°＜αl＜180°。

对于第一假想直线l1和第二假想直线l2共线的本发明的实施方式，例如，在图2所示的第一实施方式的切削刀片20的俯视图中，每条主切削刃40都可以是平直的。

对于第一假想直线l1和第二假想直线l2形成大于175度的钝角的主弯角α1的本发明的实施方式，例如，在图10所示的第二实施方式的切削刀片120的俯视图中，每条主切削刃40都可以是略微凸出的。

应理解的是，在第二实施方式的切削刀片120的俯视图中，每条主切削刃40都可以是略微凸出的，使得当切削刀片120相对于工件倾斜时，操作性的主切削刃40能够在其中铣削方肩。

根据本发明的第一方面，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，每条主切削刃40都在其第一端点n1和第二端点n2之间具有主长度lp，其大于第一假想六边形h1的六边形边长lh的一半，即，lp＞lh*l/2，并且第一假想三角形t1的至少一条边横穿每条主切削刃40。

在本发明的一些实施方式中，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，主长度lp可以大于六边形边长lh的三分之二，即，lp＞lh*2/3。

此外，在本发明的一些实施方式中，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，切削刀片20、120可以不具有位于上外周刃30外侧的部分。

如图1、图2、图9和图10所示，上表面22可以包括与每条主切削刃40邻接的前刀表面42以及在每个前刀表面42与中央顶表面46之间的切屑偏转表面44。

在本发明的一些实施方式中，中央顶表面46可以完全围绕中心孔28。

此外，在本发明的一些实施方式中，每个切屑偏转表面44都可以沿着顶表面46的周向延伸量e1延伸。

如图3和图11所示，顶表面46可以是平面的并且由垂直于中心轴线a1的第三水平平面ph3限定。

在本发明的一些实施方式中，切削刀片20、120可以不具有位于第三水平平面ph3上方的部分。

另外，如图3和图11所示，垂直于中心轴线a1的第四水平平面ph4可以与每个切屑偏转表面44沿其整个周向延伸量e1相交，并且不与三条主切削刃40中的任何一个相交。

应理解的是，对于第四水平平面ph4与每个切屑偏转表面44相交并且与三条主切削刃40均不相交的本发明的实施方式，每个切屑偏转表面44都在其所关联的主切削刃40上方延伸，从而提供对切屑流的更好控制。

在本发明的一些实施方式中，每个侧表面32都可以与顶表面46相交。

如图6和图14所示，在包含中心轴线a1和其中一条主切削刃40的中点n3的第一竖直平面pv1中截取的剖面中，前刀表面42可以远离主切削刃40向下倾斜，并且切屑偏转表面44可以朝着顶表面46向上倾斜。

应理解的是，在切削刀片20、120的俯视图中，每条主切削刃40的中点n3与其所关联的第一端点n1和第二端点n2等距。

在本发明的一些实施方式中，如图6和图14所示，在第一竖直平面pv1中截取的剖面中，平行于中心轴线a1并与底表面36相交的第三假想直线l3可以与前刀表面42或切屑偏转表面44相交。

如图6所示，第一实施方式的切削刀片20的第三假想直线l3与切屑偏转表面44相交，并且如图14所示，第二实施方式的切削刀片120的第三假想直线l3与前刀表面42相交。

在本发明的一些实施方式中，如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，每个切屑偏转表面44都可以至少部分地位于第一假想六边形h1内侧。

应理解的是，对于每个切屑偏转表面44都至少部分地位于第一假想六边形h1内侧的本发明的实施方式，每个切屑偏转表面44的周向延伸量e1可以有利地超过六边形边长lh，从而提供对切屑流的更好控制。

如图6和图14所示，在第一竖直平面pv1中截取的剖面中，垂直于中心轴线a1的第四假想直线l4可以在第一交点i1和第二交点i2处分别与前刀表面42和切屑偏转表面44相交。

此外，如图6和图14所示，在第一竖直平面pv1中截取的剖面中，在第一交点i1处与前刀表面42相切的第五假想直线l5可与第四假想直线l4形成锐角的前刀表面角β1，并且在第二交点i2处与切屑偏转表面44相切的第六假想直线l6可以与第四假想直线l4形成锐角的偏转表面角β2。

在本发明的一些实施方式中，偏转表面角β2可以大于前刀表面角β1。

此外，在本发明的一些实施方式中，偏转表面角β2可以比前刀表面角β1大至少5度，即，β2≥β1+5°。

如图1、图2、图9和图10所示，每条上拐角外周刃38都可包括坡走切削刃48和弧形拐角切削刃50，并且坡走切削刃48可与其所关联的主切削刃40通过弧形拐角切削刃50间隔开。

在本发明的一些实施方式中，每条弧形拐角切削刃50都可在其所关联的主切削刃40的第一端点n1与其所关联的坡走切削刃48之间延伸。

此外，在本发明的一些实施方式中，每条主切削刃40都可在其第一端点n1处切向邻接其所关联的弧形拐角切削刃50。

应理解的是，与每条主切削刃40邻接的前刀表面42也可以由坡走切削刃48和其所关联的弧形拐角切削刃50界定。

如图2和图10所示，在切削刀片20、120的俯视图中，与每条坡走切削刃48相切的第七假想直线l7可以与其所关联的第一假想直线l1形成锐角的坡走角ψ1。

在本发明的一些实施方式中，锐角的坡走角ψ1可大于45度，即45°＜ψ1＜90°。

如图9至图11所示，第二实施方式的切削刀片120的每条上拐角外周刃38都可以包括在其所关联的弧形拐角切削刃50和其所关联的坡走切削刃48之间延伸的直刮擦刃52。

每条刮擦刃52都可切向邻接其所关联的弧形拐角切削刃50。

如图7和图15所示，在沿着其中一条坡走切削刃48截取的局部剖面中，每个拐角表面34都可包括与其所关联的坡走切削刃48邻接的正向倾斜的坡走后刀面54。

应理解的是，词语“正向倾斜”指的是坡走后刀面54在平行于中心轴线a1并包含所关联的坡走切削刃48的参考线lv的、与邻接的前刀表面42相同的那一侧延伸。

在本发明的一些实施方式中，下表面24可具有围绕底表面36在周向上间隔开的三个下抵接凹部56，并且每个下抵接凹部56都可包括在径向上面向外的下抵接表面58。

如图8和图16所示，在垂直于中心轴线a1并与三个下抵接表面58相交的第五水平平面ph5中截取的剖面中，三个下抵接表面58可限定第二假想三角形t2的三条边。

此外，如图8和图16所示，第二假想三角形t2具有三条假想第二角平分线lb2，每条假想第二角平分线lb2都包含第二假想三角形的三个角的其中之一并且对与该角不相邻的边进行平分。

应理解的是，第二假想三角形t2是其中心包含在中心轴线a1中的等边三角形。

在本发明的一些实施方式中，每个下抵接表面58都可以与三个侧表面32中的一个相交。

此外，在本发明的一些实施方式中，每个下抵接表面58都可以是平面的并且不平行于中心轴线a1。

如图4和图12所示，在切削刀片20、120的仰视图中，每个下抵接表面58都可以不延伸到第一假想三角形t1外侧，从而提供了用于安装切削刀片20、120的紧凑机构。

如图8和图16所示，第一假想三角形t1和第二假想三角形t2都可以以中心轴线a1为中心。另外，第二假想三角形t2可以相对于第一假想三角形t1旋转偏移一定偏移角δ1，从而在利用三个侧表面32中的至少一个和三个下抵接表面58中的至少一个时提供了更大的安装选择范围。

在本发明的一些实施方式中，偏移角δ1可以小于或等于30度，即，δ1≤30°。

此外，在本发明的一些实施方式中，偏移角δ1可以大于或等于15度且小于或等于30度，即15°≤δ1≤30°。

如图17至图20所示，本发明的另外方面涉及一种旋转切削工具60，其包括切削主体62和至少一个上述可转位的切削刀片20。每个切削刀片20都被可移除地固定在切削主体62的刀片接收槽64中。

尽管第一实施方式的切削刀片20被保持在图17至图19中所示的旋转切削工具60中，但是应理解的是第二实施方式的切削刀片120可借助于所提供的多用途安装机构与其互换。

如图17至图19所示，切削工具60可以围绕限定前向df和后向dr的工具轴线at旋转，并且每个刀片接收槽64都可以在切削主体62的前端表面66处打开。

在本发明的一些实施方式中，如图19所示，每个切削刀片20的三条上拐角外周刃38中只有一个可以用作操作性上拐角外周刃38’，并且操作性上拐角外周刃38’可包含其所关联的上外周刃30的轴向最前点na。

此外，在本发明的一些实施方式中，操作性上拐角外周刃38’的弧形拐角切削刃50可包含轴向最前点na。换言之，在组装好的切削工具60中，轴向最前点na可以位于与操作性上拐角外周刃38’关联的弧形拐角切削刃50上。

此外，在本发明的一些实施方式中，操作性上拐角外周刃38’的主切削刃40和坡走切削刃48可以在后向dr上岔开。

如图19所示，切削工具60可以“设定”为进行垂直于工具轴线at的进给方向fd的切削操作，并且操作性上拐角外周刃38’的主切削刃40可以相对于进给方向fd以导引角θ1倾斜。

在本发明的一些实施方式中，导引角θ1可以是至少10度并且至多90度即，10°≤θ1≤90°，因此可进行多种铣削操作。

对于第一实施方式的切削刀片20被保持在旋转切削工具60中的实施方式，如图19所示，导引角θ1可以是15度，即，θ1＝15°。

对于第二实施方式的切削刀片120被保持在旋转切削工具60中的实施方式(未被示出)，导引角θ1可以是90度，即，θ1＝90°。

应理解的是，对于进给方向fd垂直于工具轴线at的切削操作，操作性上拐角外周刃38’的坡走切削刃48是不起作用的。

还应理解的是，操作性上拐角外周刃38’的坡走切削刃48对于进给方向fd从图18所示的方向向下倾斜的切削操作是操作性的。

如图18所示，操作性上拐角外周刃38’的主切削刃40可相对于工具轴线at以正的轴向前角μ1倾斜。

如图17和图20所示，每个刀片接收槽64都可具有座表面68以及横切于座表面68的间隔开的第一槽壁70和第二槽壁72。

在本发明的一些实施方式中，第一槽壁70可以在径向上面向外并且抵抗作用在操作性上拐角外周刃38’上的径向切削力。

此外，在本发明的一些实施方式中，第二槽壁72可在轴向面向前并且抵抗作用在操作性上拐角外周刃38’上的轴向切削力。

如图17所示，每个刀片接收槽64的第一槽壁70和第二槽壁72可以在前向df上岔开。

此外，如图17所示，工具轴线at可以限定旋转方向r，并且每个刀片接收槽64的座表面68可以面向旋转方向r。

在本发明的一些实施方式中，座表面68可以是平面的。

在本发明的其他实施方式中(未被示出)，座表面68可以包括多个共面的子座表面。

此外，在本发明的一些实施方式中，每个切削刀片20都可以通过延伸穿过中心孔28并且与座表面68中的螺纹孔76接合的夹紧螺钉74可移除地固定在其相应的刀片接收槽64中。

在刀片接收槽64的正视图中，如图20所示，第一槽壁70和第二槽壁72可形成外部槽角σ1。

应理解的是，在整个说明书和权利要求书中，词语“外部角”的使用是指在形成有两个平面表面部件的构件外部测量的、这两个平面表面部件之间的角度。

在本发明的一些实施方式中，槽角σ1可以大于60度并且小于或等于90度，即，60°＜σ1≤90°，从而使切削刀片20能够以高稳定水平被安装在刀片接收槽64中。

此外，在本发明的一些实施方式中，槽角σ1可大于或等于75度且小于或等于90度，即75°＜σ1≤90°。

对于每个切削刀片20在其相应的刀片接收槽64中的每个转位位置：

刀片的底表面36可以与座表面68接触，

刀片的三个侧表面32中只有一个可以是操作性侧表面32’，并且与第一槽壁70接触，并且

刀片的三个下抵接表面58中只有一个可以是操作性下抵接表面58’，并且与第二槽壁72接触。

除了这些所述的接触情况之外，每个切削刀片20都可以与其相应的刀片接收槽64不进行另外的接触。

在本发明的一些实施方式中，操作性侧表面32’可以不与和上表面22相交以形成操作性上拐角外周刃38’的拐角表面34周向邻接。

此外，在本发明的一些实施方式中，如图21所示，与操作性上拐角外周刃38’关联的第一竖直平面pv1可以与第一槽壁70相交，使得与径向切削力相反的第一槽壁反作用力有利地被引导通过中心轴线a1和夹紧螺钉74。

尽管已经在一定特定程度上描述了本发明，但是应理解的是，可以在不脱离要求保护的本发明的精神或范围的情况下做出各种替换和变型。