專(zhuān)利名稱(chēng)：切向切削刀片和銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種切向切削刀片和銑刀，其用于銑削復(fù)雜型面的金屬切削操作，例如用于以環(huán)形內(nèi)圓銑刀來(lái)銑削曲軸。
背景技術(shù)：
這種銑刀通常包括環(huán)形刀具主體，其具有多個(gè)圍繞刀具主體的內(nèi)周等距間隔開(kāi)的相同刀部(segment)。各刀部通常具有三個(gè)或多個(gè)固定于其上的切削刀片，各切削刀片用于銑削復(fù)雜型面的一個(gè)特定特征。不可避免的是，各刀部的至少一個(gè)切削刀片具有與該刀部的另一切削刀片不同的幾何形狀。因此，必須在庫(kù)存中保持有至少兩種類(lèi)型的切削刀片，并且在更換刀部中的磨損切削刀片時(shí)必須仔細(xì)，以免用了不同幾何形狀的切削刀片來(lái)替換它。
在許多這種銑刀中使用了切向切削刀片。切向切削刀片也稱(chēng)為刃口式(on-edge)或放倒式(lay down)切削刀片，它們以一定的方式設(shè)置于刀片座中，使得在對(duì)工件進(jìn)行切削操作的期間，切削力沿著切削刀片的主尺寸(較厚尺寸)指向。這種設(shè)置的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是，與切削刀片定位成使得切削力沿著切削刀片的副尺寸(較薄尺寸)指向相比，切削刀片可承受更大的切削力。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于銑刀的切向切削刀片，其能夠銑削金屬工件的復(fù)雜型面中的所有特征。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種切向切削刀片，包括相對(duì)的第一和第二端面，以及在它們之間延伸的周向側(cè)面；分別形成于第一和第二端面與周向側(cè)面的相交處的第一和第二周向邊緣，至少一部分第一周向邊緣形成了主切削刃；位于周向側(cè)面中的至少一個(gè)凹槽，其在第一和第二端面之間延伸并分別在第一和第二副邊緣處與第一和第二端面相交，至少一部分第一副邊緣形成了副切削刃；其中，在該切削刀片的相對(duì)的第一和第二側(cè)視圖中，至少第一周向邊緣是大致下凹的。
根據(jù)本發(fā)明，在相對(duì)的第一和第二側(cè)視圖中，該至少第一邊緣在其第一和第二端點(diǎn)之間延伸，第二端點(diǎn)比第一端點(diǎn)更接近切削刀片的正中面。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在第一側(cè)視圖中，在該至少第一周向邊緣上存在有最小點(diǎn)，該最小點(diǎn)比該至少第一周向邊緣上的任何其它點(diǎn)都更接近切削刀片的正中面，并且更接近一個(gè)端點(diǎn)而非另一端點(diǎn)。
切削刀片優(yōu)選設(shè)有穿過(guò)周向側(cè)面的通孔。
另外，該通孔具有包含于切削刀片的正中面內(nèi)的軸線。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種銑刀，包括環(huán)形切削主體，其具有多個(gè)圍繞刀具主體的內(nèi)周等距間隔開(kāi)的相同刀部，各刀部具有固定于其上的7個(gè)根據(jù)本發(fā)明的切削刀片。
各刀部上的這7個(gè)切削刀片優(yōu)選設(shè)置成三對(duì)切削刀片和一個(gè)不成對(duì)的切削刀片。
另外優(yōu)選的是，這三對(duì)中的第一對(duì)切削刀片位于刀部的相對(duì)側(cè)面上；這三對(duì)中的第二對(duì)切削刀片位于刀部的內(nèi)表面上，其中一個(gè)切削刀片相鄰于刀部的一個(gè)側(cè)面，另一切削刀片相鄰于該刀部的相對(duì)側(cè)面；這三對(duì)中的第三對(duì)切削刀片與刀部正中面相鄰并處于其兩側(cè)；不成對(duì)的單個(gè)切削刀片位于刀部?jī)蓚€(gè)側(cè)面之間的大致中間。
根據(jù)本發(fā)明，不成對(duì)的單個(gè)切削刀片固定在刀部上且其凹槽背離該刀部，而三對(duì)切削刀片中的每一個(gè)切削刀片固定在刀部上且其凹槽朝向該刀部。


為了更好地理解本發(fā)明并且顯示本發(fā)明是如何實(shí)施的，下面將參考附圖來(lái)進(jìn)行介紹，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的切削刀片的透視圖；圖2是圖1所示切削刀片的另一透視圖；圖3是圖1所示切削刀片的端視圖；圖4是圖1所示切削刀片沿圖3中的方向IV的側(cè)視圖；圖5是圖1所示切削刀片沿圖3中的方向V的側(cè)視圖；圖6是圖1所示切削刀片沿圖3中的方向VI的側(cè)視圖；圖7是圖1所示切削刀片沿圖3中的方向VII的側(cè)視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的銑刀的透視圖；圖9是用圖8所示銑刀銑削的曲軸的局部側(cè)視圖；圖10是圖9所示曲軸沿線XX所示的剖視圖；圖11是與圖9所示類(lèi)似的在銑削曲軸前的剖視圖；圖12是圖8所示銑刀的刀部的透視圖；圖13是圖8所示刀部的端視圖；和圖14是圖8所示刀部的側(cè)視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述來(lái)看圖1至7，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的雙刃切向切削刀片20。切削刀片20通常由特別硬且耐磨的材料如硬質(zhì)合金制成，其通過(guò)成型壓制和用粘結(jié)劑燒結(jié)碳化物粉末制成，或者由粉末注射模制方法制成。切削刀片20包括相同且相對(duì)的端面22，24，以及在端面22，24之間延伸的周向側(cè)面26。正中面M將切削刀片20分成兩個(gè)相同的半體，其中兩個(gè)端面22，24位于正中面M的相對(duì)側(cè)。切削刀片20具有圍繞正中面M的鏡像(或反射)對(duì)稱(chēng)性。在切削操作期間，僅有一個(gè)端面22參與切削操作，其稱(chēng)為工作端面22。由于這兩個(gè)端面22，24是相同的，因此下面只詳細(xì)介紹它們中的一個(gè)，即工作端面22(相對(duì)的端面將稱(chēng)為非工作端面24)。
周向側(cè)面26在周向邊緣28，30處與端面22，24相交。周向側(cè)面26包括大致平面且平行的第一和第二相對(duì)的主側(cè)面32，34，以及在主側(cè)面32，34之間延伸的第一和第二相對(duì)的副側(cè)面36，38。相鄰的主、副側(cè)面在公共角側(cè)面處匯合。第一主側(cè)面32在第一角側(cè)面40處與第一副側(cè)面36匯合。第一副側(cè)面36在第二角側(cè)面42處與第二主側(cè)面34匯合。第二主側(cè)面34在第三角側(cè)面44處與第二副側(cè)面38匯合，而第二副側(cè)面38在第四角側(cè)面46處與第一主側(cè)面32匯合。各副側(cè)面分成兩個(gè)部分副側(cè)面。第一副側(cè)面36包括在第一部分角側(cè)面52處匯合的第一部分第一副側(cè)面48和第二部分第一副側(cè)面50。第二副側(cè)面38包括在第二部分角側(cè)面58處匯合的第一部分第二副側(cè)面54和第二部分第二副側(cè)面56。第一部分第一副側(cè)面48和第一部分第二副側(cè)面54與第一主側(cè)面32相鄰，而第二部分第一副側(cè)面50和第二部分第二副側(cè)面56與第二主側(cè)面34相鄰。
具有處于正中面M上的軸線A的通孔60穿過(guò)在第一主側(cè)面32和第二主側(cè)面34之間延伸的周向側(cè)面26。周向側(cè)面26中的凹槽62在相對(duì)的端面22，24之間延伸。與通孔60相交的凹槽62是筆直的，并且垂直于切削刀片20的正中面M。
周向邊緣28包括兩個(gè)部分邊緣，即次要邊緣64和主要邊緣66。次要邊緣64形成在凹槽62與工作端面22的相交處，而主要邊緣66是整個(gè)周向邊緣28上不同于次要邊緣64的部分。主要邊緣66包括第一主邊緣68和第二主邊緣70，它們分別形成在第一主側(cè)面32和第二主側(cè)面34與工作端面22的相交處；第一副邊緣72和第二副邊緣74，它們分別形成在第一副側(cè)面36和第二副側(cè)面38與工作端面22的相交處；以及第一角邊緣76、第二角邊緣78、第三角邊緣80和第四角邊緣82，它們分別形成在第一角側(cè)面40、第二角側(cè)面42、第三角側(cè)面44和第四角側(cè)面46與工作端面22的相交處。第一副邊緣72包括第一部分第一副邊緣84、第二部分第一副邊緣86和第一部分角邊緣88，它們分別形成在第一部分第一副側(cè)面48、第二部分第一副側(cè)面50和第一部分角側(cè)面52與工作端面22的相交處。類(lèi)似的，第二副邊緣74包括第一部分第二副邊緣90、第二部分第二副邊緣92和第二部分角邊緣94，它們分別形成在第一部分第二副側(cè)面54、第二部分第二副側(cè)面56和第二部分角側(cè)面58與工作端面22的相交處。
工作端面22包括周向表面部分96，其從周向邊緣28朝向正中面M向內(nèi)傾斜地延伸，并且與工作端面22的中心表面部分98匯合。周向邊緣28形成了切削刃，而周向表面部分96形成了一個(gè)相關(guān)的排屑前刀面。因此，周向邊緣28的任何一部分形成了切削刃，并且任何這種部分將在這里稱(chēng)為刃或切削刃。
參見(jiàn)圖6，可以看到，在垂直于第二主側(cè)面34繪制的切削刀片20的側(cè)視圖中，第二部分第一副切削刃86、第二角刃78、第二主刃70、第三角刃80、第二部分第二副刃92和第二部分角刃94形成了周向邊緣28的大致下凹的刃部C，該側(cè)視圖也稱(chēng)為切削刀片20的第一側(cè)視圖。換句話說(shuō)，在第一側(cè)視圖中，周向邊緣28是下凹的。該大致下凹的刃部C的結(jié)構(gòu)如下所述。第二部分第一副切削刃86從第一部分角刃88中延伸出來(lái)，朝向正中面M傾斜并且與第二角刃78匯合。第二角刃78從第二部分第一副切削刃86中延伸出來(lái)，朝向正中面M傾斜并且與第二主刃70匯合。第二主刃70從第二部分第一副刃86中延伸出來(lái)，朝向正中面傾斜并且與第二主刃70匯合。第二主刃70從第二角刃78中延伸出來(lái)，朝向正中面M傾斜，并且在接點(diǎn)100的區(qū)域處與第三角刃80匯合。接點(diǎn)100的區(qū)域包含點(diǎn)Q，它是下凹刃部C中的相對(duì)于正中面M而言最接近正中面M的點(diǎn)，也稱(chēng)為最小點(diǎn)Q。在接點(diǎn)100的區(qū)域周?chē)苓吶?8平行于正中面M。第三角刃80從接點(diǎn)100的區(qū)域中以傾斜離開(kāi)正中面M的方式延伸出來(lái)，并與第二部分第二副刃92匯合。第二部分第二副刃92從第三角刃80中以傾斜離開(kāi)正中面M的方式延伸出來(lái)，并與第二部分角刃94匯合。在第一視圖中，第一部分角刃88和第二部分角刃94形成了該大致下凹刃部C的第一端點(diǎn)X1和第二端點(diǎn)X2，其中第二端點(diǎn)X2比第一端點(diǎn)X1更接近正中面M。
在第一視圖中，切削刀片20在一側(cè)由第一部分角側(cè)面52限定，在另一側(cè)由第二部分角側(cè)面58限定，因此第一部分角側(cè)面52和第二部分角側(cè)面58限定了切削刀片20的第一限界線H1和第二限界線H2。周向邊緣28的大致下凹刃部C上的最小點(diǎn)Q更接近第二限界線H2而非第一限界線H1。因此在第一視圖中，該大致下凹刃部C圍繞最小點(diǎn)Q是不對(duì)稱(chēng)的。還可以看到，在切削刀片20的垂直于第二主側(cè)面34繪制的側(cè)視圖中，切削刀片20具有在相對(duì)端面22的周向邊緣28之間測(cè)得的三個(gè)特征長(zhǎng)度。它們是在第一部分角刃88之間測(cè)得的最大長(zhǎng)度L1(因此L1限定了第一副側(cè)面36的最大長(zhǎng)度)，在第二部分角刃94之間測(cè)得的中間長(zhǎng)度L2(因此L2限定了第二副側(cè)面38的最大長(zhǎng)度)，以及在周向邊緣28上的最小點(diǎn)Q之間測(cè)得的最小長(zhǎng)度L3。顯然，最大長(zhǎng)度L1大于中間長(zhǎng)度L2，而中間長(zhǎng)度L2又大于最小長(zhǎng)度L3。第一副側(cè)面36和第二副側(cè)面38之間的長(zhǎng)度差異也可在圖5中清楚地看出，在這里，由于第二副側(cè)面38的最大長(zhǎng)度小于第一副側(cè)面36的最大長(zhǎng)度，因此可以看到工作端面22和相對(duì)的非工作端面24的部分。
參見(jiàn)圖7，可以看到，在垂直于第一主側(cè)面32繪制的切削刀片20的側(cè)視圖中，第四角刃82、第一主刃68、次要邊緣64和第一角刃76形成了周向邊緣28的大致下凹的刃部S，該側(cè)視圖也稱(chēng)為切削刀片20的第二側(cè)視圖。換句話說(shuō)，在第二側(cè)視圖中，周向邊緣28是下凹的。當(dāng)將第二視圖中的周向邊緣28的大致下凹刃部S與第一視圖中的周向邊緣28的大致下凹刃部C相比較時(shí)，可以看出，刃部S在其中心區(qū)域處稍稍下凹，該下凹部由次要邊緣64形成。
參見(jiàn)圖3可以看到，在切削刀片20的端視圖中，第二部分第一副刃86與第二主刃70形成了第一角α1，而第二部分第二副刃92與第二主刃70形成了第二角α2。第一部分第二副刃90與正交于第二主刃70的延長(zhǎng)線的線N形成了第三角α3，而第一部分第一副刃84垂直于第二主刃70的延長(zhǎng)線。次要邊緣64包括三個(gè)部分邊緣，即內(nèi)次要邊緣64’以及從內(nèi)次要邊緣64’的兩端延伸至第一主刃68的兩個(gè)外次要邊緣64”，其中各個(gè)外次要邊緣64”與內(nèi)次要邊緣64’形成了鈍角。第一主刃68包括兩個(gè)直線部分，它們?cè)诙艘晥D中由凹槽62分隔開(kāi)，并平行于第二主刃70。
參見(jiàn)圖4可以看到，在切削刀片20的第三側(cè)視圖中，第二部分第一副刃86從第二角刃78中以傾斜離開(kāi)正中面M的方式延伸到第一部分角刃88中。類(lèi)似地，參見(jiàn)圖5可以看到，在切削刀片20的第四側(cè)視圖中，第二部分第二副刃92從第三角刃80中以傾斜離開(kāi)正中面M的方式延伸到第二部分角刃94中。如從這些圖中所看到的那樣，可以在第一和第二視圖中看到通孔60，而在第三和第四視圖中無(wú)法看到。
如下參見(jiàn)圖8到14所示，切削刀片20的上述幾何特征使其能夠銑削其所針對(duì)設(shè)計(jì)的復(fù)雜型面的所有特征。圖8顯示了一個(gè)環(huán)形內(nèi)圓銑刀102，其包括9個(gè)刀部104，各刀部104具有緊固于其上的7個(gè)切削刀片20。圖9顯示了在由銑刀102銑削后的曲軸106的一部分，圖10顯示了所銑削特征的斷面。這些特征是頰部108、處于頰部108之間的微型頰110、處于微型頰110和頰部108之間的兩個(gè)90度部分112(即相對(duì)于頰部108成90度)，以及相鄰于頰部108和90度部分112的兩個(gè)45度部分114。微型頰110包括與兩個(gè)角部118相匯合的上直部116，以及從角部延伸到90度部分112中的兩個(gè)30度部分120(即相對(duì)于頰部108成30度)。
圖11顯示了與圖10類(lèi)似但在曲軸106被銑削之前的曲軸106的截面。實(shí)線表示在曲軸106被銑削之前的上述特征，而實(shí)線附近的虛線顯示了如圖10所示的已銑削表面。銑削前的特征為，待銑削頰部108’、待銑削微型頰110(待銑削上部116’、待銑削角部118和待銑削的30度部分120’)、待銑削的90度部分112’以及待銑削的兩個(gè)45度部分114’。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，曲軸106以及整個(gè)曲軸通過(guò)多個(gè)階段來(lái)進(jìn)行銑削。這里所介紹和圖11所示的銑削工藝僅表示為了完全銑削曲軸106所需的多個(gè)階段中的一個(gè)中間階段。
現(xiàn)在來(lái)看圖12到14，其中顯示了一個(gè)刀部104。刀部104具有7個(gè)切削刀片20，它們通過(guò)夾緊螺釘122緊固在刀部上，并且設(shè)置成三對(duì)切削刀片和一個(gè)單獨(dú)的不成對(duì)切削刀片。第一對(duì)包括兩個(gè)位于刀部104的相對(duì)側(cè)面124上的最外切削刀片20a。第二對(duì)包括兩個(gè)位于刀部104的內(nèi)表面126上的外切削刀片20b，其中一個(gè)外切削刀片20b相鄰于一個(gè)側(cè)面124，而另一外切削刀片20b相鄰于另一側(cè)面124。第三對(duì)包括兩個(gè)內(nèi)切削刀片20c，它們位于刀部104的正中面P的附近并處于其兩側(cè)。單獨(dú)的不成對(duì)切削刀片是中央切削刀片20d，其位于兩個(gè)側(cè)面124的大致中央。中央切削刀片20d緊固在刀部104上且其凹槽36背離刀部104，而最外切削刀片20a、外切削刀片20b和內(nèi)切削刀片20c中的每一個(gè)均緊固在刀部104上且其凹槽36朝向刀部104。
在銑削曲軸106時(shí)，各刀部104的切削刀片20a，20b，20c和20d在曲軸106的給定部分上進(jìn)行加工。兩個(gè)最外切削刀片20a銑削頰部108’、45度部分114’，以及90度部分112’中的鄰近于45度部分114’的部分。兩個(gè)外切削刀片20b銑削45度部分，以及90度部分112’中的鄰近于45度部分114’且沿90度部分延伸了大致一半的部分。兩個(gè)內(nèi)切削刀片20c銑削30度部分120’，以及90度部分112’中的鄰近于30度部分120’且沿90度部分延伸了大致一半的部分，而中央切削刀片20d銑削微型頰110的上部116和角部118?？梢岳斫?，切削刃相對(duì)于正中面M呈傾斜的方式為其提供了固有的正軸向前角，這使得切削加工更有效率。
雖然已經(jīng)就一定程度的特殊性來(lái)介紹了本發(fā)明，然而應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的精神或范圍的前提下，可以進(jìn)行許多變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種切向切削刀片，包括相對(duì)的第一和第二端面，以及在它們之間延伸的周向側(cè)面；分別形成于所述第一和第二端面與所述周向側(cè)面的相交處的第一和第二周向邊緣，至少一部分所述第一周向邊緣形成了主切削刃；位于所述周向側(cè)面中的至少一個(gè)凹槽，其在所述第一和第二端面之間延伸并分別在第一和第二副邊緣處與所述第一和第二端面相交，至少一部分所述第一副邊緣形成了副切削刃；其中，在所述切削刀片的相對(duì)的第一和第二側(cè)視圖中，至少所述第一周向邊緣是大致下凹的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削刀片，其特征在于，在相對(duì)的第一和第二側(cè)視圖中，所述至少第一周向邊緣在其第一和第二端點(diǎn)之間延伸，所述第二端點(diǎn)比第一端點(diǎn)更接近所述切削刀片的正中面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的切削刀片，其特征在于，在所述第一側(cè)視圖中，在所述至少第一周向邊緣上存在有最小點(diǎn)，所述最小點(diǎn)比所述至少第一周向邊緣上的任何其它點(diǎn)更接近所述切削刀片的正中面，并且更接近一個(gè)端點(diǎn)而非另一端點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刀片設(shè)有穿過(guò)所述周向側(cè)面的通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的切削刀片，其特征在于，所述通孔具有包含于所述切削刀片的正中面內(nèi)的軸線。
6.一種銑刀，包括環(huán)形切削主體，其具有多個(gè)圍繞所述刀具主體的內(nèi)周等距間隔開(kāi)的相同刀部，各所述刀部具有固定于其上的7個(gè)根據(jù)權(quán)利要求5所述的切削刀片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銑刀，其特征在于，各所述刀部上的7個(gè)切削刀片設(shè)置成三對(duì)切削刀片和一個(gè)單獨(dú)的不成對(duì)切削刀片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銑刀，其特征在于，這三對(duì)中的第一對(duì)切削刀片位于所述刀部的相對(duì)側(cè)面上；這三對(duì)中的第二對(duì)切削刀片位于所述刀部的內(nèi)表面上，其中一個(gè)切削刀片相鄰于所述刀部的一個(gè)側(cè)面，另一切削刀片相鄰于所述刀部的相對(duì)側(cè)面；這三對(duì)中的第三對(duì)切削刀片與所述刀部的正中面相鄰并處于其兩側(cè)；單個(gè)的不成對(duì)切削刀片位于所述刀部的兩個(gè)側(cè)面之間的大致中間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的銑刀，其特征在于，所述單個(gè)的不成對(duì)切削刀片固定在所述刀部上且其凹槽背離所述刀部，而三對(duì)切削刀片中的各切削刀片固定在所述刀部上且其凹槽朝向所述刀部。
全文摘要
一種切向切削刀片(20)，具有相對(duì)的第一和第二端面(22，24)，以及在它們之間延伸的周向側(cè)面(26)。在第一和第二端面(22，24)與周向側(cè)面(26)的相交處形成了第一和第二向邊緣(28，30)。周向側(cè)面(26)中的凹槽(62)在第一和第二端面(22，24)之間延伸，并分別在第一和第二副邊緣(90，92)處與之相交。在切削刀片(20)的相對(duì)的第一和第二側(cè)視圖中，至少第一邊緣(28)是大致下凹的。
文檔編號(hào)B23C5/12GK1802232SQ200480009444
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2004年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月8日
發(fā)明者A·薩特蘭, Y·埃森 申請(qǐng)人:伊斯卡有限公司