旋转切削工具和用于其的具有可变宽度副后刀面的可翻转切削镶块

摘要

在用于铣削操作的旋转切削工具（52）中，可翻转切削镶块（20）被能移除地固定在切削主体（54）中。切削镶块（20）具有通过连续周边表面（24）互连的两个相对的端部表面（22），所述周边表面包括与三个角表面（28）交替的三个侧表面（26）。侧表面（26）和角表面（28）相应地在侧边缘（32）和角边缘（34）处与两个端部表面（22）相交，其中，每个侧边缘（32）均具有主切削刃（36），并且每个角边缘（34）均具有角切削刃和副切削刃（38、40）。每个副切削刃（40）均在端视图中具有投影副切削长度（LM），且每个关联的副后刀面（48）均具有在被包含于水平平面（PH）中的两个侧向边界点之间的副后刀面宽度（W），其随水平平面（PH）和正中面（M）之间的偏移距离（DO）而变化。每个投影副切削长度（LM）均大于其关联的副后刀面（48）的最大副后刀面宽度（WMAX）。

说明书

技术领域

本发明大体上涉及用于在金属切削过程中使用的切削镶块和切削工具，且尤其涉及用于铣削操作的具有可翻转切削镶块的旋转切削工具。

背景技术

在用于铣削操作中的旋转切削工具的领域内，存在被能移除地固定在切削主体中的可翻转切削镶块的许多示例。在一些例子中，这些切削工具被构造成执行方肩铣削操作。

US 2013/0004251公开了具有三角形形状的可转位镶块，其具有顶部表面和底部表面以及连接所述表面的圆周表面，和围绕角的切削刃。主切削刃沿纵向边缘存在于顶部表面和底部表面上。每个主切削刃均具有仅与所述主切削刃相关联的较短的次切削刃。形象地说，次切削刃通过在每种情况下从顶部表面和底部表面开始修整角形成。次切削刃邻接两个主切削刃，并相对于这两个主切削刃以不同角度延伸。

与本发明共同拥有的US 8,708,616公开了一种可翻转切削镶块，其具有通过连续周边表面互连的两个相对的端部表面，所述周边表面包括与三个角表面交替的三个侧表面。侧表面和角表面相应地在侧边缘和角边缘处与两个端部表面相交，其中每个侧边缘均具有主切削刃，并且每个角边缘均具有角切削刃和副切削刃。每个主和副切削刃均相应地朝着正中面倾斜远离其相互关联的角切削刃的第一端点和第二端点。与每个副切削刃相关联的副后刀面（relief surface）垂直于正中面并具有恒定宽度。

本发明的目的是提供促进机加工工件的改进的表面光洁度的切削镶块和切削工具。

而且，本发明的目的是提供具有紧凑的副后刀面和相对长的副切削刃或修光刃（wiper）的改进的切削镶块。

本发明的另外的目的是提供每个侧表面具有两个主切削刃的改进的切削镶块。

本发明的又另外的目的是提供具有强健的切削刃的改进的切削镶块。

本发明的又再另外的目的是提供能够执行方肩铣削操作的改进的切削工具。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种可翻转切削镶块，其包括：

通过连续周边表面互连的相对的第一端部表面和第二端部表面，其中正中面位于第一端部表面和第二端部表面之间并与周边表面相交以形成镶块边界线；并且镶块轴线垂直于正中面，切削镶块可围绕所述镶块轴线转位，

周边表面包括与三个角表面交替的三个侧表面，

侧表面和角表面相应地在侧边缘和角边缘处与第一端部表面和第二端部表面两者相交，其中，每个侧边缘均具有主切削刃，并且每个角边缘均具有角切削刃和副切削刃，并且

每个角表面均具有两个副后刀面，每个副后刀面均延伸远离其所关联的副切削刃，

其中，第一假想直线在镶块边界线内侧穿过正中面，所述第一假想直线垂直于正中面延伸并在沿其长度的任何点处与角切削刃中的任一个相交，并且

其中：

每个副切削刃均具有在切削镶块沿镶块轴线的端视图中投影副切削长度，

每个副后刀面均具有在所述副后刀面的被包含于水平平面（垂直于镶块轴线）中的两个侧向边界点之间的副后刀面宽度（relief width），所述副后刀面宽度随水平平面和正中面之间的偏移距离而变化，并且

每个投影副切削长度均大于其关联的副后刀面的最大副后刀面宽度。

根据本发明的另一个方面，提供一种能围绕工具轴线旋转的切削工具，其包括：切削主体，其具有镶块接收槽；以及上述种类的至少一个可翻转可转位切削镶块，其被能移除地固定在镶块接收槽中。

附图说明

为了更好地理解，现将参考附图仅通过举例的方式来描述本发明，其中点划线表示用于构件的局部视图的截止边界，并且其中：

图1是根据本发明的一些实施例的切削镶块的透视图；

图2a是图1中所示的切削镶块的端视图；

图2b是图1中所示的切削镶块的详细端视图；

图3a是图2a中所示的切削镶块沿第一垂直平面PV1观察到的角侧视图；

图3b是图3a中所示的切削镶块的详细角侧视图；

图4是图2a中所示的切削镶块沿第二垂直平面PV2观察到的侧视图；

图5是图2b中所示的切削镶块沿线V-V截取的局部横截面图；

图6是图2b中所示的切削镶块沿线VI-VI截取的局部横截面图；

图7是图2b中所示的切削镶块沿线VII-VII截取的局部横截面图；

图8是根据本发明的一些实施例的切削工具的透视图；

图9是图8中所示的切削工具的侧视图；

图10是图8中所示的切削工具的端视图；以及

图11是在径向平面Pr中由图10中所示的切削工具的起作用的切削刃内切的轮廓线的图解表示。

具体实施方式

本发明涉及如图1和图2a中所示的可翻转切削镶块20，所述可翻转切削镶块具有通过连续周边表面24互连的相对的第一端部表面22和第二端部表面22，周边表面24包括与三个角表面28交替的三个侧表面26。

在本发明的一些实施例中，切削镶块20可优选地通过成形压制和烧结硬质合金（诸如，碳化钨）来制造，且可被涂覆或未被涂覆。

如图3a和图4中所示，切削镶块20具有正中面M，所述正中面位于第一端部表面22和第二端部表面22之间并与周边表面24相交以形成镶块边界线Lb。

在本发明的一些实施例中，切削镶块20可被构造成使得在如图2a中所示的端视图中，切削镶块20没有哪一部分延伸超越镶块边界线Lb。

如图3a和图4中所示，切削镶块20具有垂直于正中面M的镶块轴线A1，切削镶块20可围绕所述镶块轴线转位。

在本发明的一些实施例中，与镶块轴线A1同轴的贯通孔30可在第一端部表面22和第二端部表面22之间延伸并在所述两个端部表面22处打开。

而且，在本发明的一些实施例中，三个侧表面26可相同，且三个角表面28可相同。

此外，在本发明的一些实施例中，周边表面24可具有与恰好三个角表面28交替的恰好三个侧表面26，且切削镶块20可展现围绕镶块轴线A1的三重旋转对称性。

如图2a中所示，切削镶块20可在端视图中具有等边三角形的基本形状。

在本发明的一些实施例中，可通过沿镶块轴线A1的方向直接压制来制造切削镶块20。

而且，在本发明的一些实施例中，可将切削镶块20压制成其最终形状，且周边表面24可未经打磨。

如图3a和图4中所示，侧表面26和角表面28相应地在侧边缘32和角边缘34处与第一端部表面22和第二端部表面22两者相交，其中每个侧边缘32均具有主切削刃36，并且每个角边缘34均具有角切削刃38和副切削刃40。

因此，切削镶块20被有利地构造成每个侧表面26有两个主切削刃36且每个角表面28有两个角切削刃和副切削刃38、40，且因此对于展现围绕镶块轴线A1的三重旋转对称性的实施例来说，切削镶块20具有总共六个主切削刃36、六个角切削刃38和六个副切削刃40。

在本发明的一些实施例中，如图2a和图2b中所示，在切削镶块20沿镶块轴线A1的端视图中，每个角切削刃38均可为弯曲的，并且每个副切削刃40可为直的。

而且，在本发明的一些实施例中，第一端部表面22和第二端部表面22可相同，每个端部表面均具有基本上平行于正中面M的支撑表面42。

此外，在本发明的一些实施例中，两个支撑表面42可距正中面M相等距离。

如图5中所示，每个角切削刃38均可完全定位成比每个支撑表面42离正中面M更远。

在本发明的一些实施例中，每个角表面28均可包括两个部分锥形形状的角后刀面44，每个角后刀面44均延伸远离其关联的角切削刃38。

应了解，每个部分锥形形状的角后刀面44（也被称为‘翻转的（reversed）’后刀面）通常朝着正中面M从其关联的角切削刃38向外（即，在远离镶块轴线A1的方向上）延伸，使得每个角切削刃38均有益地被支撑且有利地是强健的。

如图2b和图5中所示，第一假想直线L1在镶块边界线Lb内侧穿过正中面M，所述第一假想直线垂直于正中面M延伸并在沿其长度的任何点处与角切削刃38中的任一个相交。

应了解，第一假想直线L1在切削镶块20的端视图中呈现为一个点，如图2b中所示。

如图2a中所示，每个角表面28均被包含镶块轴线A1的第一垂直平面PV1一分为二，且每个侧表面26均被包含镶块轴线A1的第二垂直平面PV2一分为二。

在本发明的一些实施例中，每个第一垂直平面PV1可与其中一个第二垂直平面PV2共平面。

而且，在本发明的一些实施例中，每个侧表面26均可具有垂直于正中面M的平面侧正中区域46。如图2b中所见，每个侧正中区域46均可与相邻的角表面28的第一垂直平面PV1形成锐角的第一角度α1，且所述第一角度α1可具有30°的值。

此外，在本发明的一些实施例中，每个副切削刃40均可与其关联的第一垂直平面PV1形成锐角的第二角度α2（见图2b），且所述第二角度α2可具有在60°和80°之间的值。

如相应地在图3和图4中所示，正中面M与每个第一垂直平面PV1相交以形成角轴线Ac，且正中面M与每个第二垂直平面PV2相交以形成侧轴线As。

在本发明的一些实施例中，每个角表面28均可展现围绕其关联的角轴线Ac的两重旋转对称性。

而且，在本发明的一些实施例中，每个侧表面26均可展现围绕其关联的侧轴线As的两重旋转对称性。

如图3b中所示，每个角表面28均具有两个副后刀面48，每个副后刀面48均延伸远离其关联的副切削刃40且具有在副后刀面48的被包含于水平平面PH（垂直于镶块轴线A1）中的两个侧向边界点之间的副后刀面宽度W。

应了解，副后刀面48的侧向边界点是与周边表面24的其他子面侧向地接界的点。

在本发明的一些实施例中，如图6中所示，假想直的后刀线L_R可在其关联的端部表面22所面向的同一方向上朝镶块轴线A1聚拢，所述假想直的后刀线与镶块轴线A1共平面并与每个副后刀面48上的任何点相切或与每个副后刀面48重合。因此，每个副后刀面48（也被称为‘翻转的’后刀面）被有益地支撑且有利地是强健的。

如图2b和图6中所示，第二假想直线L2可在镶块边界线Lb内侧穿过正中面M，所述第二假想直线垂直于正中面M延伸并在沿其长度的任何点处与副切削刃40中的任一个相交。

应了解，第二假想直线L2在切削镶块20的端视图中呈现为一个点，如图2b中所示。

在本发明的一些实施例中，每个副后刀面48均可为平面的。

而且，在本发明的一些实施例中，与每个角表面28相关联的两个副后刀面48可被间隔开。

在切削镶块20沿镶块轴线A1的端视图中，如图2b中所示，每个副切削刃40均具有投影副切削长度L_M。

应了解，当被投影到垂直于镶块轴线A1的假想平面上时，每个副切削刃40的投影副切削长度L_M是在其两个端点之间测量到的最短距离。

根据本发明，副后刀面宽度W随水平平面PH和正中面M之间的偏移距离D_O而变化，且每个投影副切削长度L_M均大于其关联的副后刀面48的最大副后刀面宽度W_MAX。这与上述US>

在本发明的一些实施例中，副后刀面宽度W随偏移距离D_O连续地变化，而在这些实施例的子集中，副后刀面宽度W随偏移距离D_O连续地线性变化。

应了解，每个副切削刃40均还能够被称为修光刃，且通过将每个副切削刃40的投影副切削长度L_M构造成大于其关联的副后刀面48的最大副后刀面宽度W_MAX，促进了对使用切削镶块20进行机加工的工件的改进的表面光洁度。

在本发明的一些实施例中，副后刀面宽度W可随偏移距离D_O的增加而增加。

应了解，通过将副后刀面宽度W构造成随偏移距离D_O的增加而增加，有利地产生紧凑的副后刀面48和相对长的副切削刃40或修光刃。

而且，在本发明的一些实施例中，每个副后刀面48的最小副后刀面宽度W_MIN可出现在具有等于零的值的偏移距离D_O处。

如图3中所示，每个角切削刃38均在第一端点E1和第二端点E2之间延伸。

在本发明的一些实施例中，每个角切削刃38均可在切削镶块20沿镶块轴线A1的端视图中具有投影角切削长度L_C，如图2b中所示，且每个副切削刃40的投影副切削长度L_M可大于其关联的角切削刃38的投影角切削长度L_C。

应了解，当被投影到垂直于镶块轴线A1的假想平面上时，每个角切削刃38的投影角切削长度L_C是在其第一端点E1和第二端点E2之间测量到的最短距离。

在本发明的一些实施例中，如图2b和图3b中所示，每个第二端点E2均可与其关联的副切削刃40的端点重合。

而且，在本发明的一些实施例中，如图3b中所示，每个主切削刃36和副切削刃40均可朝着正中面M相应地倾斜远离所关联的角切削刃38的第一端点E1和第二端点E2。

此外，在本发明的一些实施例中，每个主切削刃36均可沿其全长朝着正中面M倾斜远离其相互关联的角切削刃38。

又进一步，在本发明的一些实施例中，每个主切削刃36均可与其关联的第二垂直平面PV2相交。对于这些实施例来说，能够理解，每个主切削刃36均沿其关联的侧表面26的超过一半的周边长度延伸。

又再进一步，在本发明的一些实施例中，每个主切削刃36均可包括直线部分，所述直线部分在第一端点E1处与其关联的角切削刃38合并。

如图4中所示，每个侧表面26均具有两个主后刀面50，每个主后刀面50均延伸远离其关联的主切削刃36。

应了解，每个主后刀面50（也被称为‘翻转的’后刀面）一般朝着正中面M从其关联的主切削刃36向外（即，在远离镶块轴线A1的方向上）延伸，使得每个主切削刃36被有益地支撑且有利地是强健的。

如图2b和图7中所示，第三假想直线L3可在镶块边界线Lb内侧穿过正中面M，所述第三假想直线垂直于正中面M延伸并在沿其长度的任何点处与主切削刃36中的任一个相交。

应了解，第三假想直线L3在切削镶块20的端视图中呈现为一个点，如图2b中所示。

如图3b中所示，每个副切削刃40均可朝着正中面M沿其全长倾斜远离其相互关联的角切削刃38。

在本发明的一些实施例中，如图3b中所示，每个副切削刃40均可与其关联的第一垂直平面PV1相交。

而且，在本发明的一些实施例中，与每个角表面28相关联的两个角切削刃38可各自完全位于所关联的第一垂直平面PV1的相对侧上。

如图8到图11中所示，本发明还涉及在旋转方向Z上可围绕工具轴线A2旋转的切削工具52，所述切削工具具有切削主体54和至少一个上述可翻转切削镶块20。每个切削镶块20均被能移除地固定在切削主体54的镶块接收槽56中。

在本发明的一些实施例中，可借助于夹紧螺钉58将每个切削镶块20能移除地固定在镶块接收槽56中，所述夹紧螺钉穿过所述切削镶块20的贯通孔30，并螺纹接合在镶块接收槽56的坐置表面（未示出）中的螺钉孔（未示出）。

如图11中所示，每个切削镶块20均可构造成在切削工具52内，使得在切削工具52围绕其工具轴线A2旋转期间，起作用的角切削刃38在包含工具轴线A2的径向平面Pr中内切弧形第一轮廓线C1，其中第一轮廓线C1具有对着90°的角切削角度δ的恒定曲率半径R。

而且，如图11中所示，每个切削镶块20均可构造成在切削工具52内，使得在切削工具52围绕其工具轴线A2旋转期间，起作用的主切削刃36和副切削刃40分别在径向平面Pr中内切直的第二轮廓线C2和第三轮廓线C3，其中第二轮廓线C2基本上平行于工具轴线A2，且第三轮廓线C3基本上垂直于工具轴线A2。

贯穿该描述，应了解，第二轮廓线C2和第三轮廓线C3分别相对于工具轴线A2的平行度和垂直度具有0.5°的精度公差。

在本发明的一些实施例中，可将旋转切削工具52用于铣削操作。

应了解，在铣削操作期间，起作用的角切削刃38在工件（未示出）中切削出一个角，所述角具有对着90°的角切削角度δ的恒定曲率半径R，从而有利地导致所述角处的应力集中减小且因此最小化其断裂的风险。

还应了解，在铣削操作期间，主‘翻转的’后刀面50有益地向每个可翻转切削镶块20的后面的不起作用的主切削刃36提供离工件更大的间隙，因此有利地使得其能够布置在直径相对更小的切削工具52上。

在本发明的一些实施例中，如从图11能够容易理解的，每个切削镶块20均可构造成在切削工具52内，使得起作用的主切削刃36、角切削刃38和副切削刃40在工件中执行方肩或90°肩铣削操作。

应了解，在方肩或90°肩铣削操作期间，机加工肩的高度不受切削镶块20的限制。

在本发明的一些实施例中，如图9和图10中所示，每个切削镶块20均可构造成在切削工具52内，使得起作用的主切削刃36具有正的轴向前角β，并且起作用的副切削刃40具有正的径向前角θ。

应了解，通过分别向起作用的主切削刃36和副切削刃40提供正的轴向前角β和径向前角θ，产生更低的切削力，机器主轴需要更少的操作功率，且工件经历更平滑的切削动作。而且，所产生的切屑有利地从起作用的切削刃排出。

虽然已在一定的特殊性程度上描述了本发明，但应理解，在不脱离如下文中所要求保护的本发明的精神或范围的情况下，可做出各种变更和修改。