双刀尖刀具及硬车削的方法
【专利说明】双刀尖刀具及硬车削的方法
[0001] 相关申请的交叉引用 本申请要求2012年12月19日提交的美国临时专利申请号61/739, 176的优先权，其 全部内容通过引用结合于本文中。
【背景技术】
[0002] 本发明涉及用于材料去除机加工设备(例如，用于执行车削操作的车床）的切削工 具。更具体而言，本发明涉及一种针对双刀尖（tip)刀具的设计以及一种使用双刀尖刀具 来硬车削工件的方法。
[0003] 现代车床常规性地被用于车削硬化钢部件。修整过程的材料去除率对制造商的财 务业绩具有重大的经济影响。材料去除率主要受车削速度、进给速率和切削深度支配。增 加车削速度显著地增加切削刃或刀尖处的发热，并且受刀具能够承受的温度限制。另一方 面，增加进给速率对工件的表面光洁度具有不利的影响，并且因此，被局限于表面精加工需 求所容许的范围。然而，增加切削深度会增加针对刀具的切肩负荷，这显著地降低刀具的使 用寿命和车削过程的生产力。
[0004] 随着切削深度增加，在切削工具的刀尖处产生较重的负荷。它伴随着增加的发热 量。这在硬车削过程中更明显，其中，工件被硬化至大约HRC58至64的硬度。在冷却剂到 达切削刃之前，过热和高温使冷却剂蒸发，从而使得刀具更易受到过早磨损的影响。为了解 决此问题，高压冷却剂系统被引入用于硬车削过程。这引起刀具的使用寿命延长。此过程 对于小到中型的工件效果良好。然而，对于大型工件，例如风车轴承环，对切削深度和使用 寿命的增加的需求对在硬车削过程中使用的刀具构成了更大的挑战。
【发明内容】
[0005] 在一方面，本发明提供了一种双刀尖刀具。所述双刀尖刀具包括主体，其限定了进 给方向、垂直于进给方向的切削方向以及垂直于进给方向和切削方向二者的深度方向。第 一切削部分在主体的第一端处相对于主体固定。第二切削部分与第一切削部分相邻地在 主体的第一端处相对于主体固定。第一切削部分和第二切削部分沿切削方向堆叠，使得第 一切削部分形成前导切削部分，并且第二切削部分形成用于与前导切削部分同时切削的尾 随（trailing)切削部分。与第一切削部分相比，第二切削部分沿深度方向从主体延伸得更 远。第一切削部分和第二切削部分之间的相对位置被设置成使得总切削负荷以预定的比率 在第一切削部分和第二切削部分之间分配。
[0006] 在另一方面，本发明提供了一种将具有至少HRC58的硬度值的工件硬车削至光 滑的加工表面的方法。提供了具有主体的双刀尖刀具，所述主体限定了进给方向、垂直于进 给方向的切削方向以及垂直于进给方向和切削方向二者的深度方向。工件利用在主体的第 一端处相对于主体固定的第一切削部分来切削。与第一切削部分的切削同时，工件利用与 第一切削部分相邻的在主体的第一端处相对于主体固定的第二切削部分来切削。第一切削 部分沿切削方向领先第二切削部分，使得第一切削部分从工件去除第一材料量，并且第二 切削部分从工件去除附加的材料量。在切削之前，确定第一切削部分和第二切削部分之间 的相对定位，使得总切削负荷将在第一切削部分和第二切削部分之间分配，以实现针对第 一切削部分相对于总切肩负荷的预定分配比，并且第一切削部分和第二切削部分之间的相 对定位根据确定的相对定位来设置，使得实现所述预定分配比。
[0007] 通过考虑详细描述和附图，本发明的其他方面将变得显而易见。
【附图说明】
[0008] 图1是根据本发明的一种构造的切削工具的透视图。
[0009] 图2是包括被间隔件分开的前导切削镶刀和尾随切削镶刀的图1的切削工具的分 解组装视图。
[0010] 图3是沿进给方向查看的图1的切削工具的侧视图。
[0011] 图4是切削旋转工件的切削工具的侧视图。
[0012] 图5A是切削所述工件的切削工具的透视图。
[0013] 图5B是切削所述工件的切削工具的详细视图。
[0014] 图6是所述工件的透视图。
[0015] 图7是用于刀具的替代性工具保持器的透视图，其中，用于切削镶刀中的一个的 调整装置被设置在切削镶刀接收开口中。
[0016] 图8是包括多个一体的切削部分的替代性切削镶刀的透视图。
[0017] 图9A、图9B和图IOA是沿如一个覆盖在另一个顶部的前导切削部分和尾随切削部 分的几何构型的切削方向的视图。
[0018] 图IOB是图示了两个切削镶刀的前切削刃的竖直对准的顶视图。
【具体实施方式】
[0019] 在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用中不限于 在以下描述中陈述的或在以下附图中图示的构造的细节和部件的布置。本发明能够涵盖其 他实施例，并且能够以各种方式来实践或执行。
[0020] 刀具具有沿切削路径对准的多个切削刃和/或刀尖。切削刃从前到后或从顶部到 底部呈现逐渐增加的深度。这允许刀具在其多个切削刃/刀尖之间分配切肩负荷。总切削 深度是多个切削刃/刀尖的单个切削深度的和，其与常规的单刃/刀尖刀具相比是明显更 株的。
[0021] 图1和图2示出了根据一种具体构造的切削工具或简单地"刀具"10。刀具10包 括主体20和配置用于同时切削工件的多个切削部分35、45。如下文进一步论述的，切削部 分35、45中的每一个能够包括圆形的刀尖部分和相邻的切边部分。在图示构造中，主体20 被设置为工具保持器，并且刀具10包括一组镶刀30、40以及位于镶刀30、40之间的间隔件 50。工具保持器20限定了进给方向F、垂直于进给方向F的切削方向C以及垂直于进给方 向F和切削方向C二者的深度方向D。主体20具有第一端20A，其限定了用于接收连同间 隔件50-起的镶刀30、40的开口 21。开口 21具有一组或多组侧壁22A、22B和23A、23B。 侧壁22A、23A以及侧壁22B、23B可以形成一个或多个阶梯式的侧壁。在每个阶梯式的侧壁 上，存在相对于开口 21的底表面25竖直开通的槽24A(或24B)。镶刀30、40能够是任何 类型的菱形形状镶刀，每个镶刀具有切削部分35、45、定位孔32、42以及平行的顶表面和底 表面31、41。间隔件50也具有菱形形状，其包括侧面上的两个耳状物51以及从相对的顶表 面和底表面55延伸的一个或多个销53。
[0022] 镶刀30、40被组装到工具保持器20的开口 21中，其中，第二镶刀40处于开口 21 的底表面25处，并且第一镶刀30在第二镶刀40的顶部上。因此，第一镶刀30朝向切削方 向C以形成前导刀具，而第二镶刀40沿切削方向C大致在第一镶刀30之后以形成尾随刀 具。间隔件50夹在第一镶刀30和第二镶刀40之间，其中，销53插入相应的镶刀30、40的 定位孔32、42内。第一镶刀30的侧面牢固地紧靠着工具保持器20的侧壁23A和23B。类 似地，第二镶刀40的侧面牢固地紧靠着工具保持器20的侧壁22A和22B。间隔件50的耳 状物51可滑动地位于平行于切削方向C的槽24内。镶刀30和镶刀40以及其间的间隔件 50牢固地靠着工具保持器20的底表面25向下夹持。
[0023] 如图1、图9A和图9B中所示，在组装位置，第二镶刀40沿深度方向D和进给方向 F二者从工具保持器20向外延伸超过第一镶刀30。在图示构造中，镶刀30、40的上表面 31、41与中心在工件60