一種具有不對稱切削角的雙面可轉位刀片的製作方法

2023-06-04 10:05:51 2

專利名稱：一種具有不對稱切削角的雙面可轉位刀片的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種去屑加工用刀片，以及一種根據獨立權利要求1和9前序部分所述的刀片的生產方法。
背景技術：
在金屬加工刀具中，使用硬的、耐磨損材料製成的可轉位不對稱刀片，這些材料如硬質合金或者立方氮化硼(CBN)。許多刀片的實例只能在一個進給方向上使用。這些刀片通常被稱作左手或者右手刀片，且具有相對於切削角的平分線為不對稱形狀的外圍和/或斷屑器。這些刀片僅適用於一個進給方向。
專利US3955259A、SE517274(WO0047405)、GB1443743、以及US3229349A中示出了具有不對稱切削角的可轉位刀片的實例。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種可避免上述缺陷的刀片。
本發明的另一目的是提供一種僅為左手或者右手設計的可轉位刀片。
本發明的再一個目的是提供一種兩面都可以使用的刀片。
本發明還有一個目的是提供一種生產刀片的有效方法。
根據所附權利要求給出的刀片的特徵可以實現這些目的。
附圖簡要說明以下參照附圖介紹根據本發明的可轉位刀片的實施例，其中

圖1A示出根據本發明的三角形可轉位刀片的平面圖，圖1B示出沿圖1A中的IB-IB線的可轉位刀片的截面圖，圖1C示出沿圖1A中的IC-IC線的可轉位刀片的截面圖，圖1D示出沿圖1A中的ID-ID線的可轉位刀片的截面圖，圖1E示出圖1A所示的切削角的放大視圖，圖1F示出切削角的透視圖，圖1G示出可轉位刀片的透視圖，圖2A示出可轉位刀片對工件進行縱向車削的視圖，圖2B示出可轉位刀片對工件進行橫向車削的視圖，圖2C示出在車床上用可轉位刀片對工件進行仿形切削的視圖，圖3A示出根據本發明的一個菱形可轉位刀片的平面圖，圖3B示出圖3A所示切削角的放大透視圖，圖3C示出沿圖3A中的IIIC-IIIC線的可轉位刀片的截面圖，圖3D示出沿圖3A中的IIID-IIID線的可轉位刀片的截面圖，圖3E出沿圖3A中的IIIE-IIIE線的可轉位刀片的截面圖，具體實施方式
圖1A-1G所示的可轉位刀片10用於車削或者銑削。以右手設計示出的刀片基本為三角形，並包括一個頂面11、一個底面12和三個刀刃表面13，刀刃表面13基本上分別連接頂面11和底面12。刀片10具有負向(negative)幾何形狀，即每個刀刃表面13都垂直於一個平面P，該平面與頂面11或底面12一致，這就意味著該刀片環繞自身具有一個基本恆定的間隙角，包括在切削角上也是如此。刀片由燒結的硬質合金(比如WC+Co)或者立方氮化硼(CBN)或者CBN和硬質合金的組合構成，而切削角由CBN板組成。
頂面11構成前刀面，且刀刃表面13構成刀刃面。上主刀刃15A在刀片的頂面11和刀刃表面13間的過渡段處形成。下刀刃16A在底面12和刀刃表面13間的過渡段處形成。所述側面11、12在側面11在成屑加工中起作用時的位置處構成前刀面，，在刀片被上下顛倒時構成支撐表面。每個側面11、12都具有一個平面，平面的周圍可設置有刀刃加強倒角(chamfer)14。
刀片10具有三個切削角17。每個切削角17包括鼻狀刀刃18和副刀刃19。鼻狀刀刃18連接在所連主刀刃15A和所連副刀刃19上。還可以稱作精加工刀刃或者刮片的副刀刃19反過來連接在一個未結合主刀刃15B上。
切削角17具有一個平分線B，該平分線將切削角相對於主刀刃15A、15B分成相等的兩部分(此時每部分為30度)。平分線B在頂面11和底面12上均與鼻狀刀刃18相交。就刀刃15A、18、19和15B的幾何形狀而言，每個切削角17關於平分線B是非對稱的。
鼻狀刀刃18是彎曲的且可由半徑R1限定。副刀刃19也是彎曲的且可由半徑R2限定。半徑R1小於副刀刃的半徑R2。副刀刃19連接在具有半徑R3的未結合主刀刃15B上。半徑R3小於副刀刃的半徑R2但大於半徑R1。
每個側面11、12具有三個鼻狀刀刃，這些刀刃至少部分接觸一個平面P。此情況平面P平行於頂面和底面。
垂直於平面P且與副刀刃19相切的一個假想線L在與副刀刃19有一定距離L1的位置與刀刃表面13相交。如圖1G所示距離L1大概等於刀片厚度L2的一半。假想線L在約為刀片厚度L2一半的長度上與刀刃表面13重合。刀刃表面13在切削角平分線的兩側均具有一個臺階20A、20B。臺階20A、20B基本平行於平面P。臺階20A、20B與緊鄰臺階20A、20B的刀刃表面13形成一個銳角轉角21，從而構成某種斷裂標誌，以便當刀刃可能斷裂時，控制其破損並保持刀片底部完好無損。
在切削角上僅有三個半徑、並有方向定位的雙面刮片刀片的優點在於，在不需要NC程序補償的情況下能夠在工件30上形成具有精確幾何形狀的一個半徑或者一個臺肩，也就是說該刀片使得工件具有與使用根據ISO標準的具有鼻狀刀刃的標準車削刀片的情況完全相同的幾何形狀。同時作為刀片在縱向車削上具有刮片效果，也就是說根據標準化規範，該刀片使得工件具有與使用具有鼻狀半徑的標準車削刀片的情況相同的幾何形狀。另外，與具有五個半徑的傳統刮片刀片相比，以該方式形成的刀片具有較低的徑向切削力，這對於形成精確表面是理想的。
因此，本發明的目的在於通過形成一半厚度來擺脫此類問題，從而得到僅為左手或者右手設計的雙面刮片刀片。臺階20A、20B有效的保護了下面的刀刃。因為刀片比較昂貴，比如CBN刀片，操作者經常需要很長時間進行加工。在沒有刮片的情況下，這就需要在車床上進行無數次的測量校正。CBN刀片即使在磨損相當厲害的情況下還可以保留良好的測量結果。最後刀片損壞。根據本發明的可轉位刀片確保下面的刀刃得到保護。
圖2A示出可轉位刀片10根據圖2A中箭頭所示的進給方向對工件30進行縱向車削的視圖。圖2B示出可轉位刀片10對工件30進行橫向車削的視圖，其中副切削刀刃基本不對工件進行加工。圖2C示出在車床上用可轉位刀片對工件30進行仿形切削的視圖。
在所有的加工實例中，刀片都以93°安裝角安裝在刀片支架上，而間隙角和副刀片角則分別為6°。
可轉位刀片10以下列方式生產。將一個硬的、耐磨損材料如CBN的多邊形板固定在一個夾具上，該板具有厚度L2和等大小的側表面。刀刃表面以常規模式在整個厚度上被磨削。至少第一角部分最好通過磨削進行加工，從而對應於接近一半厚度的第一區域獲得一個圓化的鼻狀刀刃18和一個副刀刃19。在板的其它角部分進行相應加工，之後將多邊形板翻轉180°。重新將該板固定在夾具上，從而加工其它角部分，至少第一角部分最好通過磨削進行加工，從而在對應於接近一半厚度的第二區域獲得一個圓化的鼻狀刀刃18和一個副刀刃19。之後，比較有利的是加工鼻狀刀刃18從而得到小於副刀刃的半徑R2的半徑R1。最合適的作法是對一個裝置的兩半之一的所有角部分進行磨削。
圖3A-3E中的可轉位刀片10′適於用於車削或者銑削。該刀片具有基本為菱形的基本形狀，具有兩個切削角17′和四個切削刀刃部分。同樣的附圖標記表示與上述相同的細節。該刀片10′與上述刀片10的不同點在於，除了基本形狀，還有切削角17′的刀刃表面13′的形狀。該刀片10′經注模或者直接軋制而成，切削角的刀刃表面13′在一個切削角的兩個相對的切削刃之間具有一個連續的或者無臺階的過渡段。切削角17′具有一個鼻狀刀刃18′和一個副刀刃19′。該鼻狀刀刃18′連接在結合的主刀刃15A′上，並連接在結合的副刀刃19′上。該副刀刃19′反過來連接在未結合的主刀刃15B′上。垂直於平面P′且與副刀刃19′相切的一個假想線L′根據圖3D與刀刃表面13′相交。一條對應於假想線L′的直線與兩個鼻狀刀刃18′均相切，根據圖3C該直線在平分線B的平面內距離刀刃表面13′的中心一定距離處延伸。在所示的刀片10′中，刀刃表面13′是凹的。
再者，刀片10′具有用以接受固定螺栓(未示出)的通孔，該螺栓將刀片10′固定在刀片支架上。
因此，本發明涉及的僅為左手或者右手設計的可轉位不對稱刀片可以在同一加工方向使用刀片的兩面。另外，本發明還提供了一種生產雙面刀片的有效方法。
本發明並不局限於上述實施例，並且在所附權利要求的範圍內可以對本發明作出改變。所述刀片可以具有其它的多邊形基本形狀，比如方形、矩形、五邊形、六邊形或者八邊形的基本形狀。刀片10還可以具有用以接受固定螺栓的通孔。
權利要求
1.一種用於去屑加工的雙面可轉位刀片，其中所述刀片(10；10′)具有負向的多邊形基本形狀，並且具有切削角(17；17′)，其中每個切削角包括有鼻狀刀刃(18；18′)和副刀刃(19；19′)，所述鼻狀刀刃與主刀刃(15A、15B；15A′、15B′)和副刀刃連接，切削角的平分線(B)與鼻狀刀刃相交，上刀刃(15A、15B；15A′、15B′)在刀片的頂面(11；11′)和刀刃表面(13；13′)間的過渡段處形成，下刀刃在底面(12；12′)和刀刃表面(13；13′)間的過渡段處形成，所述側面(11、12)在一個位置構成前刀面，而在另一位置構成支撐表面，並且所述刀刃表面(13；13′)構成刀刃面，其中每個切削角(17；17′)相對於切削角的平分線(B)非對稱，鼻狀刀刃(18；18』)由小於副刀刃半徑(R2)的半徑(R1)限定，每個側面(11、12；11′、12′)具有多個至少部分接觸平面(P；P′)的鼻狀刀刃(18；18′)，其特徵在於一條垂直於該平面(P；P′)並接觸副刀刃(19；19′)的假想線(L；L′)與刀刃表面(13；13′)相交，且副刀刃(19；19′)是彎曲的。
2.如權利要求1所述的刀片，其特徵在於所述假想線(L)在與副刀刃有一定距離(L1)的位置處與刀刃表面(13)相交，所述距離(L1)大約為刀片厚度(L2)的一半。
3.如權利要求1或2所述的刀片，其特徵在於所述假想線(L)在約為刀片厚度(L2)一半的長度上與刀刃表面(13)重合。
4.如前述任一權利要求所述的刀片，其特徵在於所述刀刃表面(13)在切削角平分線(B)的兩側均具有臺階(20A、20B)，該臺階(20A、20B)基本平行於平面(P)。
5.如權利要求4所述的刀片，其特徵在於所述臺階(20A、20B)與臺階(20A、20B)下面的刀刃表面(13)形成銳角轉角(21)，從而構成一種斷裂標誌。
6.如前述任一權利要求所述的刀片，其特徵在於所述刀片具有環繞該刀片自身的基本恆定的間隙角。
7.如前述任一權利要求所述的刀片，其特徵在於所述刀片由立方氮化硼(CBN)或者CBN和硬質合金的組合物構成，而切削角由CBN板構成。
8.如前述任一權利要求所述的刀片，其特徵在於所述平分線(B)在頂面和底面(11、12；11′、12′)上都與鼻狀刀刃(18；18′)相交。
9.一種由多邊形板生產用於去屑加工的刀片的方法，該多邊形板由硬的、耐磨損材料製成，具有厚度(L2)和等大小的側表面，其中該板包括多個角部分，該方法包括以下步驟將該板固定在夾具上，最好通過磨削對至少一個角部分進行加工，從而使得對應於約為厚度(L2)一半的第一區域獲得圓化的鼻狀刀刃(18)、副刀刃(19)以及刀刃表面(13)，將多邊形板倒置過來並再次將該板固定在夾具上，加工角部分，最好通過磨削進行加工，從而使得對應於約為厚度(L2)一半的第二區域獲得圓化的鼻狀刀刃(18)、副刀刃(19)以及刀刃表面(13)，所述第一和第二區域的加工產生雙面可轉位刀片，其中垂直於包含鼻狀刀刃(18)的平面P且接觸副刀刃(19)的一條假想直線(L)與刀刃表面(13)相交。
10.如權利要求9所述的方法，還包括以下步驟加工鼻狀刀刃(18)從而使其獲得小於副刀刃半徑(R2)的半徑(R1)。
全文摘要
本發明涉及一種用於去屑加工的可轉位刀片，所述刀片(10)具有負向的多邊形基本形狀，具有切削角(17)。每個切削角包括有鼻狀刀刃(18)和副刀刃(19；19′)。鼻狀刀刃連接在主刀刃(15A、15B)和副刀刃上。切削角的平分線(B)與鼻狀刀刃相交。上刀刃(15A、15B)在刀片的頂面(11)和刀刃表面(13)間的過渡段處形成。下刀刃在底面(12)和刀刃表面(13)間的過渡段處形成。所述側面(11、12)在一個位置處構成前刀面，而在另一位置構成支撐表面，並且所述刀刃表面(13；13′)構成刀刃面。每個切削角(17)相對於切削角的平分線(B)不對稱。鼻狀刀刃(18)由小於副刀刃半徑(R2)的半徑(R1)限定。每個側面(11、12)具有多個至少部分接觸一個平面(P)的鼻狀刀刃(18)。一條垂直於該平面(P)並相切於副刀刃(19)的假想直線(L)與刀刃表面(13)相交。副刀刃(19)是彎曲的。
文檔編號B23B27/14GK1662335SQ03814809
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月24日 優先權日2002年6月26日
發明者託馬斯·諾爾斯特倫, 馬茨·榮松 申請人:山高刀具公司