專利名稱：多邊形車削刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如下類型的多邊形車削刀片，包括上側(cè)、下側(cè)和在它們之間的多個(gè)余隙表面，其中上側(cè)基本平行于基準(zhǔn)平面；切削刃，其至少沿著上側(cè)形成并且包括分別地在切屑表面和余隙表面之間形成的三個(gè)部分刃，即位于角部中的鼻刃和朝向鼻刃會(huì)聚的兩個(gè)主刃；以及用于部分刃中的每一個(gè)的切屑引導(dǎo)后刀面(flank surface)，即沿著在主刃之間的平分線位于鼻刃后方的主后刀面和位于相應(yīng)的主刃內(nèi)側(cè)的一對(duì)輔助后刀面，各個(gè)后刀面從下邊界線在向上方向上傾斜。
背景技術(shù)：
車削概述為了便于對(duì)本發(fā)明的理解，通過介紹參考了附圖1 _4，其中圖1示出了傳統(tǒng)的工件加工期間的車削刀具，而圖2-4示意性地示出了引導(dǎo)被移除的切屑的不同狀態(tài)。在圖1中，示出了在工件2的加工期間的車削刀具I。刀具I包括刀架3以及(根據(jù)本發(fā)明制造的)車削刀片4。在此情形中，在刀具I平行于工件的中心軸線C在縱向方向上進(jìn)給的同時(shí)，更準(zhǔn)確地說在箭頭F的方向進(jìn)給時(shí)，工件2被(在旋轉(zhuǎn)方向R上)旋轉(zhuǎn)。每一轉(zhuǎn)的縱向進(jìn)給量被標(biāo)注為f，而切削深度被標(biāo)注為縱向進(jìn)給方向和保持在車削刀片中的主刃之間的裝置角被標(biāo)注為K。在所示實(shí)例中，K等于95°。另外應(yīng)指出，車削刀片4具有菱形的基本形狀并且包括具有80°的角度的兩個(gè)成銳角的角部和具有100°的角度的兩個(gè)成鈍角的角部。以此方式，在車削刀片和所產(chǎn)生的工件表面之間獲得了 5°的間隙角度O。在圖2-4中，CE標(biāo)注具有正的切削幾何形狀并且在切屑表面CS和余隙表面CLS之間界定的切削刃。表面CS和CLS以銳角相交，并且因此切削刃的前角RA變得小于90°。在該實(shí)例中，RA等于大致15°。用作支承表面的上側(cè)SS經(jīng)由邊界線BL轉(zhuǎn)換到后刀面FS，后刀面FS成朝底部B向下傾斜，底部B形成過渡到切屑表面CS的過渡部。邊界線BL和切削刃CE的切削刃線之間的距離被標(biāo)注為L(zhǎng)。被切削刃CE移除的切屑以弧線CH的形式示意性地示出。在金屬的所有的去屑加工中，包括車削，適用以下規(guī)則，即，切屑被“彎曲地(crooked)”生成，即切屑在被移除的時(shí)刻之后即刻獲得固有的被彎曲傾向性。切屑的形狀，尤其是切屑的曲率半徑，是由幾個(gè)因素確定的，其中與車削關(guān)聯(lián)的最重要因素是相關(guān)的刀具的進(jìn)給量、切削刃的前角和切削深度。在移除之后，切屑將相對(duì)于切削刃的每一個(gè)極小部分垂直地移動(dòng)。如果切削刃是直的，則切屑的橫截面因此變得是平坦的或矩形的，但是如果切削刃是完全地或者部分地拱形，則切屑的橫截面也變得是完全地或者部分地拱形。在圖2中，示出了切屑CH如何在不撞擊后刀面FS的情況下形成。這意味著切屑根本不受引導(dǎo)地以不受控的方式發(fā)展。這種切屑最經(jīng)常地卷曲形成長(zhǎng)的、電話線狀螺旋結(jié)構(gòu)，其中該切屑可能撞擊所產(chǎn)生的工件表面、纏繞在刀具和/或機(jī)器中，并且有時(shí)甚至成為損壞周圍環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。在根據(jù)圖2的實(shí)例中，支承表面SS和切削刃CE之間的高度差Hl(或后刀面FS在切削刃CE上方的高度)相對(duì)于距離L太小，以至切屑不能接觸后刀面FS。還可以說，后刀面FS位于距切削刃CE太遠(yuǎn)的距離處，以至不能被具有相關(guān)曲率半徑的切屑碰到。在圖3中，示出一種車削刀片，其中支承表面SS和切削刃CE之間的高度差H2 (=后刀面的高度)顯著地大于先前實(shí)例中的情況，后刀面FS朝向到切屑表面CS的過渡部B相當(dāng)陡峭地向下傾斜。這意味著切屑CH將以大的作用力沖入后刀面中，更加精確地是沖入到后刀面的下側(cè)區(qū)域中。其結(jié)果將是，在車削刀片變鈍而進(jìn)行切削的同時(shí)，大量的熱產(chǎn)生在接觸區(qū)域中。另外，切屑的材料可易于附著到后刀面FS，甚至直至附著到支承表面SS。在某個(gè)使用時(shí)間之后，在后刀面中還出現(xiàn)磨損損傷。因此，根據(jù)圖3的實(shí)施例也沒有提供任何良好的切屑控制。在圖4中，示出一個(gè)實(shí)施例，其中用于良好切屑控制的條件得以顯著改進(jìn)。在此情形中，后刀面的高度，即支承表面SS和切削刃CE之間的高度差H3被選擇為使得切屑CH將在最靠近支承表面SS的上區(qū)域中妥善地接觸后刀面FS。以此方式，熱量產(chǎn)生和附著的傾向性減小，由此車削刀片的易切削性質(zhì)得以維持。不僅切屑以適度作用力碰到后刀面FS的事實(shí)，而且切削刃和切屑朝著后刀面的沖擊點(diǎn)之間的距離大于圖3中情形的事實(shí)也有助于適度的熱量產(chǎn)生，由此熱切屑中的溫度將有時(shí)間進(jìn)一步降低。當(dāng)支承表面和切削刃之間的高度差被以最佳方式選擇時(shí)，如在圖4中所示，相應(yīng)地產(chǎn)生了良好的切屑控制。在根據(jù)以上具有正的切削幾何形狀的切削刃和具有負(fù)的切削幾何形狀的切削刃之間的大的差異在于，首先述及的切削刃通過楔入在切屑和所產(chǎn)生的表面之間而提升(lift out)切屑，而最后述及的切削刃在將切屑折斷(shear off)的情況下在其自身前方推動(dòng)切屑。通常，正的切削刃將因此比負(fù)的切削刃更加容易切削并且與負(fù)的切削刃相比產(chǎn)生具有更大的曲率半徑的切屑。
現(xiàn)有技術(shù)在車削領(lǐng)域內(nèi)，經(jīng)常期望能夠?qū)⑼卉囅鞯镀糜诖周囅鳌刖囅骱途囅鳎瑫r(shí)與相關(guān)的切削深度無(wú)關(guān)地獲得良好的切屑控制。因此，已經(jīng)開發(fā)出了起初述及的類型的多種不同的車削刀片，即如下的車削刀片該刀片包括位于各個(gè)鼻刃后方的主切屑引導(dǎo)后刀面以及位于會(huì)聚到鼻刃的兩個(gè)主刃內(nèi)側(cè)的兩個(gè)輔助后刀面。在US 5372463,US 5743681和US 7374372中記載了這種車削刀片的實(shí)例。然而，盡管作出了全部的開發(fā)嘗試，先前已知的車削刀片在所有可能的變化的操作條件下保證良好的切屑控制的能力方面的通用性仍然是普通的。相應(yīng)地，當(dāng)切削深度是小的并且進(jìn)給量是適度的(=薄切屑)時(shí)，某些車削刀片可以給出可接受的結(jié)果，但是當(dāng)切削深度以及進(jìn)給量增大(=厚切屑)時(shí)給出不良的結(jié)果。其它車削刀片適于以大切削深度和大進(jìn)給量進(jìn)行粗車削，但是并不適于精車削。當(dāng)切削深度在同一加工操作期間變化時(shí)，缺乏通用性變得特別令人煩惱。在根據(jù)US 5372463的車削刀片中，主后刀面被包括在極其窄的細(xì)長(zhǎng)的舌部中，該舌部沿著兩個(gè)主刃之間的平分線延伸。小的主后刀面意味著在小切削深度下的薄切屑存在經(jīng)過后刀面而不碰到后刀面的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)US 5743681的車削刀片包括本質(zhì)上足夠?qū)挾骨行即_定會(huì)碰到主后刀面。為了進(jìn)一步提高該確定性，后刀面被制成為凹形形狀。然而，一旦切削深度變得顯著地大于鼻部的半徑(=切屑寬度增大)，那么主后刀面的端部之一將會(huì)局部地向切屑施加作用力，從而擾亂切屑形成，這使得切屑趨于太突然地變形。基于位于鼻刃后方的豆?fàn)钋蛲坏氖褂玫母鶕?jù)US 5372463的車削刀片也不提供任何普遍地良好的切屑控制。即便薄且細(xì)長(zhǎng)的切屑也許會(huì)被捕獲于在球突的長(zhǎng)度延伸部中延伸的中央凹槽中，但一旦切削深度增大，那么球突的相當(dāng)高的側(cè)表面將會(huì)擾亂切屑形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在避免在前已知的車削刀片的上述缺點(diǎn)，并且提供一種改進(jìn)的車削刀片。相應(yīng)地，本發(fā)明的主要目的在于提供一種車削刀片，該車削刀片不僅在處于最小切削深度的精車削中，而且還在所有其它可能的直到最大極限地變化的切削深度中也提供良好的切屑控制。具體地，即便切屑在同一加工操作期間將會(huì)改變寬度，也應(yīng)該能夠以妥善的方式引導(dǎo)切屑。進(jìn)一步的目的在于提供一種能夠不僅以單面設(shè)計(jì)而且還以雙面設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方式制造的車削刀片。根據(jù)本發(fā)明，至少主要目的通過凸拱形且由拱形的下邊界線界定的主后刀面實(shí)現(xiàn)了，該下邊界線具有面向鼻刃并且沿著平分線定位的頂點(diǎn)并且包括兩條鏡像對(duì)稱的弧形部分線，該弧形部分線從頂點(diǎn)延伸到一對(duì)相對(duì)的端點(diǎn)，該一對(duì)相對(duì)的端點(diǎn)沿著在端點(diǎn)之間的中點(diǎn)處以直角與平分線相交的直基準(zhǔn)線定位，中點(diǎn)和各個(gè)端點(diǎn)之間的距離大于中點(diǎn)和頂點(diǎn)之間的距離，此外，主后刀面在通過中點(diǎn)的任意豎直截面中的傾角從在沿著平分線的截面中的最大值降低到在通過各個(gè)端點(diǎn)的截面中的最小值。利用主后刀面的這個(gè)設(shè)計(jì)，不僅對(duì)于在精車削中獲得的這種薄切屑而且還對(duì)于在以更高切削深度獲得的更寬切屑保證了良好的切屑控制。相應(yīng)地，當(dāng)切屑的寬度和硬度增加時(shí)，主后刀面對(duì)于細(xì)長(zhǎng)且易彎曲的切屑提供了良好的切屑控制，而同時(shí)并不損害或干擾切屑控制。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，主后刀面的最大傾角是最小傾角的至少兩倍大。在實(shí)踐中，最大傾角不應(yīng)超過50°，這是因?yàn)榉駝t的話切屑與后刀面的接觸將是過于硬的和突然的。在另一方面，最小角度不應(yīng)小于5°。即，如果最小角度更小，則后刀面的切屑引導(dǎo)效果將會(huì)劣化或喪失。在另一實(shí)施例中，當(dāng)車削刀片是可反轉(zhuǎn)的時(shí)，主后刀面在單獨(dú)的球突上形成，該單獨(dú)的球突與后方的其中包括有輔助后刀面的刃口面分離。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，球突能夠在操作期間磨損而不導(dǎo)致金屬附著于包括在后方的刃口面中的平面支撐表面上。當(dāng)車削刀片被反轉(zhuǎn)時(shí)，支撐表面保持它的平坦度并且因此保證車削刀片的穩(wěn)定支撐。進(jìn)而，當(dāng)車削刀片由硬質(zhì)合金制成時(shí)，在單獨(dú)的球突上形成主后刀面簡(jiǎn)化了對(duì)于車削刀片的壓制。當(dāng)主后刀面在單獨(dú)的球突上形成時(shí)，建議給予該球突以卵形球帽形狀，更準(zhǔn)確地是通過不僅利用面向前方朝向鼻刃的主后刀面而且還利用凸拱形的后側(cè)界定球突而提供上述形狀。以此方式，球突還耐受由較寬的切屑引起的磨損，該切屑同時(shí)碰到球突以及在后方的刃口面上的輔助后刀面且由球突及輔助后刀面引導(dǎo)。在相對(duì)的端點(diǎn)之間的卵形細(xì)長(zhǎng)的球突的延伸長(zhǎng)度可以有利地比其沿平分線的延伸長(zhǎng)度大至少30%。以此方式，保證了即便切屑流方向?qū)钠椒志€偏離，主后刀面也以可靠的方式被薄且細(xì)長(zhǎng)的切屑碰到。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，球突處于車削刀片的切削刃線所定位的假想平面下方。以此方式，避免了噪聲，同時(shí)抑制了過大的熱量產(chǎn)生和材料在球突上的附著。 在圖中例示的另一實(shí)施例中，切屑表面和平行于上側(cè)的基準(zhǔn)平面之間的前角連續(xù)地從沿著平分線的最大值降低到在沿著橫向基準(zhǔn)線的截面中的最小值。在這方面，主后刀面和周圍的切屑表面之間的凹谷鈍角從在沿著平分線的截面中的最小值增加到在沿著所述基準(zhǔn)線的截面中的最大值，更準(zhǔn)確地是比僅由主后刀面的傾角的連續(xù)降低引起的增加更多成比例地增加。以此方式，車削刀片獨(dú)特地引導(dǎo)薄且細(xì)長(zhǎng)的切屑(=最小切削深度)的能力最佳地以妥善的方式與引導(dǎo)更寬切屑(=更高切削深度)的能力組合起來(lái)。


圖1示出了傳統(tǒng)的工件加工期間的車削刀具，圖2-4示意性地示出了引導(dǎo)被移除的切屑的不同狀態(tài)，在上述圖1-4之外的圖中圖5是根據(jù)本發(fā)明的車削刀片的透視圖；圖6是從根據(jù)圖5的車削刀片上方看到的平面視圖；圖7是同一車削刀片的側(cè)視圖；圖8是從上方觀察到的車削刀片的尖形角部的放大細(xì)節(jié)圖；圖9是以進(jìn)一步放大的尺度示出在車削刀片的鼻部中包括的球突的細(xì)節(jié)圖；圖10是示出僅僅適當(dāng)?shù)那蛲坏膸缀螖?shù)據(jù)的概略平面視圖；圖11是具有限定包括于球突中的主后刀面和基準(zhǔn)平面之間的角度a的意圖的進(jìn)一步放大的截面；圖 12 - 15 是圖 9 中的四個(gè)不同的截面 XI1-XIiaiI1- XIII,XIV - XIV,XV - XV ；圖16是示出旋轉(zhuǎn)工件的加工期間的車削刀片的透視圖；圖17是示出當(dāng)切削深度較小時(shí)形成的切屑的放大透視細(xì)節(jié)圖；圖18是示出圖17中的切屑流方向的示意圖；并且圖19 - 22是示出在兩個(gè)另外的更高切削深度下的切屑形成的對(duì)應(yīng)于圖17和18的圖。在更加詳細(xì)地描述本發(fā)明之前，應(yīng)該對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員不時(shí)用來(lái)表明具有不同寬度/厚度的切屑具有不同的可彎曲性的事實(shí)的比喻予以關(guān)注。相應(yīng)地，薄且細(xì)長(zhǎng)的切屑可以與薄弱的草葉片相比，而厚切屑可以與剛硬的蘆葦相比。類似于草葉片，如果薄切屑被帶向形式為鄰近的陡峭地傾斜的后刀面的障礙物，則薄切屑能夠基本無(wú)困難地彎曲，而厚蘆葦狀切屑將在障礙物上斷裂；該斷裂引起高的聲級(jí)、大的切削作用力、短的使用壽命，以及隨后引起附著的高熱量產(chǎn)生。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖5-7，其中看到車削刀片4具有多邊形基本形狀并且包括上側(cè)5a和下側(cè)5b。在所示的優(yōu)選實(shí)施例中，車削刀片是雙側(cè)的，就此來(lái)說上側(cè)和下側(cè)是相同的。因此，以下將僅僅詳細(xì)描述上側(cè)5a。在上側(cè)5a中，包括多個(gè)，更加準(zhǔn)確地說是四個(gè)刃口面(land)6，刃口面6分別地包括平表面7，當(dāng)車削刀片被倒置并且被應(yīng)用在刀架3的刀座中時(shí)(見圖1)，平表面I用作支撐表面。該四個(gè)支撐表面7位于公共平面即上側(cè)5a和下側(cè)5b中，諸如上側(cè)5a和下側(cè)5b由平行于彼此以及平行于基準(zhǔn)平面RP的支撐表面的平面限定(見圖7 )，基準(zhǔn)平面RP在此情形中形成上側(cè)和下側(cè)之間的中間處的中性平面。各個(gè)支撐表面7具有V形輪廓形狀并且由無(wú)端邊界線8界定。在該實(shí)例中，車削刀片是菱形的并且包括成對(duì)地彼此相對(duì)的四個(gè)角部Jl、J2、J3和J4。在角部Jl、J2處，車削刀片是成銳角的，而角部J3、J4是成鈍角的。雖然角部的角度可以改變，但是在此情形中，銳角為80°并且鈍角為100°。周向余隙表面在上側(cè)和下側(cè)5a、5b之間延伸，該周向余隙表面包括多個(gè)部分表面，S卩，分別地在一對(duì)角部之間延伸的四個(gè)平面部分表面9，以及位于角部中并且形成相鄰的平面間隙部分 表面9之間的過渡部的四個(gè)凸形部分表面10。在圖6中，B標(biāo)注了分別地在角部Jl、J2和J3、J4之間的假想平分線。具有在傳統(tǒng)上被用于對(duì)于車削刀片進(jìn)行尺寸分類的類型的內(nèi)切圓被標(biāo)注為1C。在實(shí)踐中，相關(guān)的車削刀片的IC尺寸可以落入6-25mm的范圍內(nèi)。車削刀片的厚度t (見圖7)，諸如這個(gè)厚度被定義為在相對(duì)的支撐表面7的平面之間的距離，在實(shí)踐中小于車削刀片的IC尺寸的一半。分別地，沿著各個(gè)上側(cè)和下側(cè)形成四個(gè)切削刃，切削刃被一般地標(biāo)為11并且每一個(gè)包括三個(gè)部分刃，即，鼻刃12和朝向鼻刃12會(huì)聚的兩個(gè)主刃13。至少在顯著的切削深度下的主要切屑移除由各個(gè)主刃13提供，而共同的鼻刃12的目的在于與該兩個(gè)主刃中的哪一個(gè)工作無(wú)關(guān)地在小切削深度下操作并且擦拭所產(chǎn)生的表面。當(dāng)在同一刀架3中使用車削刀片時(shí)(見圖1)，僅利用成銳角的角部Jl、J2處的切削刃。在圖5-7中，進(jìn)而看到，車削刀片包括中央通孔14，該通孔的幾何中心軸線被標(biāo)注為C。顯然該兩個(gè)角部Jl和J2被從中心軸線等距離地分離。中心軸線C和兩個(gè)角部J3、J4之間的徑向距離也是大小相等，但是小于到角部J1、J2的距離。被一般地標(biāo)為15的周向切屑表面緊接著包括有間隙部分表面9、10的周向余隙表面內(nèi)側(cè)延伸。以通常的方式，在一方面切屑表面15和另一方面間隙部分表面9、10之間界定切削刃的部分刃12、13 (切削刃線和可能地形成表面之間的過渡部的增強(qiáng)斜面)。各個(gè)刃口面6形成有大致平行于兩個(gè)直主刃13延伸的一對(duì)后刀面16。這些后刀面16轉(zhuǎn)換成共同的胸部表面(breast surface) 170后刀面16以及胸部表面17經(jīng)由所謂的半徑過渡部，即形成斜槽狀底部18 (另見圖12)的凹拱形表面部分，轉(zhuǎn)換成周圍的切屑表面15。后刀面16以及胸部表面17從界定支撐表面7的上邊界線8向下傾斜到下邊界線19，在下邊界線19處，所述表面轉(zhuǎn)換成半徑過渡部或者斜槽底部18。在所示優(yōu)選實(shí)施例中，在鼻刃12和后方的刃口面6之間形成包括有向前朝向鼻刃12面向的后刀面21的單獨(dú)的球突20。為了區(qū)分不同的后刀面，表面21在以下被稱為“主后刀面”，而后刀面16被稱為“輔助后刀面”。在所示實(shí)例中，當(dāng)球突20被從刃口面6分開時(shí)，胸部表面17形成“第三后刀面”。本發(fā)明是基于主后刀面21的獨(dú)特的形狀，在此情形中主后刀面21包括在球突20中。為了詳細(xì)地解釋所述后刀面21的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在參考圖10-15。如在圖9和10中看到地，球突20由下側(cè)無(wú)端邊界線22界定，球突20沿其轉(zhuǎn)換到周圍的斜槽或者半徑過渡部23，而周圍斜槽或者半徑過渡部23又部分地被切屑表面15的最靠近鼻刃12存在的部分包圍。球突20整體上是球帽狀的，這意味著不僅主后刀面21而且其后側(cè)24也實(shí)現(xiàn)凸拱形形狀。如單獨(dú)在平面正視圖(圖10)中觀察地那樣，該球突具有卵形的橢圓狀(雖然并非真正地橢圓形的)輪廓形狀。更準(zhǔn)確地講，卵形邊界線22具有向前朝向鼻刃面向且沿著平分線B定位的頂點(diǎn)AP。從頂點(diǎn)AP，兩個(gè)鏡像對(duì)稱的弧形部分線22a延伸直至兩個(gè)相對(duì)的端點(diǎn)EP。這些端點(diǎn)EP沿著基準(zhǔn)線RL定位，基準(zhǔn)線RL以直角與平分線B相交，更準(zhǔn)確地在位于端點(diǎn)EP之間的中途處的點(diǎn)MP處與平分線B相交。換言之，細(xì)長(zhǎng)球突(并且由此主后刀面21)相對(duì)于平分線B是橫向的。類似前方的主后刀面21，球突的后側(cè)24由兩條弧形部分線22b界定。這兩條弧形部分線22b從端點(diǎn)EP延伸到沿著平分線B定位的公共交叉點(diǎn)CP。應(yīng)該注意，球突具有在端點(diǎn)EP之間的其最大延伸長(zhǎng)度LI和在頂點(diǎn)AP和交叉點(diǎn)CP之間的其最小延伸長(zhǎng)度L2。此外，應(yīng)該指出，主后刀面21具有的升高量HAl (=在AP和MP之間的距離)大于界定出后側(cè)24的弧線的升高量HA2。這意味著球突的輪廓形狀在一方面相對(duì)于基準(zhǔn)線Rl是非對(duì)稱的，但是在另一方面關(guān)于平分線B是鏡像對(duì)稱的，因?yàn)閺闹悬c(diǎn)MP到端點(diǎn)EP的距離HA3是大小相同的。與球突的面向前的后刀面21相類似，其后側(cè)24可以是拱形的并且形成為使得無(wú) 窮小的傾角從沿著平分線B的最大值降低到沿著上述基準(zhǔn)線RL的最小值。為了表明球突的拓?fù)湫螤罨蚯蛎?calotte-like)形狀，首先參考圖11且然后參考圖12-15。在圖11中，總體上示出凸形后刀面21如何經(jīng)由邊界線22轉(zhuǎn)換到凹形半徑過渡部23。邊界線22沿其定位的線TL形成對(duì)于凸形表面以及凹形表面的公切線。這條切線TL與前述基準(zhǔn)平面RP形成角度a。如將從圖12-15清楚地那樣，角度a限定主后刀面21在通過球突的不同截面中的傾斜度。在圖9中，插入具有30°的均勻間距且與球突20的中點(diǎn)MP交叉的四個(gè)豎直截面，更準(zhǔn)確而言，沿著平分線B的第一截面XI1-XI1、兩個(gè)中間截面XII1-XIII和XIV-XIV，以及沿著基準(zhǔn)線RL的第四截面XV-XV。如通過在圖12-15之間比較看到的，主后刀面21的傾角在截面XI1-XII中具有最大值Ci1，從而連續(xù)地降低到在截面XV-XV中的最小值a4。在具體實(shí)例中，Q1等于44°，a2等于41°，a 3等于31°，并且a 4等于17°。在圖12-15中，Y標(biāo)注限定出切屑表面15相對(duì)于假想基準(zhǔn)平面RPO的傾斜的前角，其中假想基準(zhǔn)平面RPO平行于基準(zhǔn)平面RP并且切削刃11的切削刃線定位于該基準(zhǔn)平面中。在切屑表面15和主后刀面21之間，形成以下稱作凹谷角度的鈍角P。已由于后角a從最大值Ci1降低到最小值Ci4的事實(shí)，所述凹谷角度將從沿著平分線B的最小值^增大到沿著基準(zhǔn)線RL的最大值04。即便前角Y沿著切削刃將是恒定的，也會(huì)獲得凹谷角度的該增大。然而，如在圖12 - 15中看到的，前角Y也連續(xù)地從在截面XI1-XII中的最大值降低到在截面XV-XV中的最小值。在該實(shí)例中，Y1等于18. 2°，Y2等于17.7°，Y3等于15. 3°，并且Y 4等于8. 5°。通過前角Y的該連續(xù)降低，鈍的凹谷角度P的增大被加強(qiáng)。換言之，與僅由主后刀面的傾角a的連續(xù)降低引起的增大相比，凹谷角度P更多成比例地增大。相應(yīng)地，在該實(shí)例中，P I等于大致118°，￠2等于121°，￠3等于134°，并且P 4等于155°。用詞語(yǔ)表達(dá)，可以說主后刀面21在截面XI1-XII中，即緊接在鼻刃12之后，具有其最陡峭的傾斜度，在此之后，主后刀面21變得越來(lái)越平坦直至截面XV - XV。在最后述及的截面中，不僅后刀面21而且切屑表面15也是最平坦的，即最小程度地傾斜。凹谷的V形形狀，諸如由角度P限定的V形形狀，相應(yīng)地在鼻刃12的緊接之后是相當(dāng)深的，從而在這之后朝向截面XV-XV連續(xù)地變得越來(lái)越淺。在圖12-15中，進(jìn)一步看到，球帽形球突20全部地處于車削刀片的切削刃線所定位的平面RPO下方。在這方面，同樣參考圖7，其中看到刃口面6的平面支撐表面7位于車削刀片的切削刃線略微上方。這意味著支撐表面7與球突20的最高點(diǎn)或頂部之間的高度差甚至大于平面RPO和球突的最高點(diǎn)之間的高度差。通過將球突的頂部降低至低于平面RP0，一方面抑制了引起金屬隨后附著在球突上的熱量產(chǎn)生，另一方面抑制了車削操作期間的令人厭煩的噪聲。在實(shí)踐中，上述側(cè)角度a ^a4可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)改變。然而，最大側(cè)角度Ci1應(yīng)是最小側(cè)角度a 4的至少兩倍并且至多十倍大，其中最大角度Ci1不應(yīng)該超過50°。最·小側(cè)角度ct 4也不應(yīng)該小于5°。有利地，a工是a 4的5 - 8倍大。諸如在本說明和所附的權(quán)利要求書中使用的，概念“凸拱形”主要涉及主后刀面的橫向曲率，即沿著表面且平行于下邊界線22假想地考慮的任意母線是拱形的。然而，從下邊界線朝向球突的頂部繪制的母線可以是拱形的或筆直的。如可在圖11中最好地看到地那樣，在例示實(shí)施例中，由于僅從邊界線22開始且向上的母線是拱形的事實(shí)，后刀面21在兩個(gè)坐標(biāo)方向上是拱形的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，后刀面21還可以是具有從下邊界線22向上繪制的直的母線的錐狀。在最后述及的情形中，球突的頂部可以是類似于截頭錐體的平表面，而非如實(shí)例中所示的拱頂形頂部。還應(yīng)該述及的是，在沿著各個(gè)輔助后刀面16的截面中的凹谷角度(未示出)只是非常小地不同于凹谷角度P4 (見圖15)。相應(yīng)地，在該實(shí)例中，同一截面中的前角等于10°，同時(shí)后刀面16的傾角等于大致17°。這意味著各個(gè)主刃內(nèi)側(cè)的凹谷角度等于153° (與截面XV-XV中的155°相比較)。本發(fā)明的功能和優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在參考圖1622，圖1622以局部透視圖示出了利用根據(jù)本發(fā)明的車削刀片的三種不同的車削情形，即，精車削、半精車削和粗車削。在圖16中，大體上示出了在工件2的車削期間的車削刀片4，在其中安裝有車削刀片的附屬刀具(見圖1)沿著箭頭F的方向被縱向進(jìn)給的同時(shí)，工件2在旋轉(zhuǎn)方向R上旋轉(zhuǎn)。在這方面，切屑CH被移除，同時(shí)產(chǎn)生具有柱形形狀的光滑加工表面S。在圖17和18中，示意了精車削，其中切削深度曰。是最小的。如果假設(shè)車削刀片的角部半徑等于0. 8_，則在該實(shí)例中切削深度ap也等于0. 8mm,即角部半徑和切削深度是大小相等的。因此，全部的切屑移除利用角部半徑進(jìn)行，而主刃13不工作。在精車削中，通常選擇適度進(jìn)給。這意味著所產(chǎn)生的切屑CH變得是薄且細(xì)長(zhǎng)的。在切屑被從工件移除之后，切屑即刻在箭頭Gl的方向(見圖18)上，即在前述平分線B的方向上直地向后移動(dòng)。因?yàn)榍行际潜∏壹?xì)長(zhǎng)的，所以切屑變得是能夠易于彎曲的(參考草葉片)。由于切屑的可彎曲性，切屑能夠毫無(wú)問題地向下沖入截面XI1-XII (見圖12)中的相當(dāng)深的凹谷中并且在移除時(shí)刻之后非常快速地碰到主后刀面21。這意味著薄切屑被以在圖4中示出的理想方式卷曲。當(dāng)切屑已經(jīng)經(jīng)過主后刀面時(shí)，切屑卷曲并且靠著自身破碎成碎片。通過卵形球突的長(zhǎng)度延伸部在相對(duì)于平分線的橫向上，即便切屑流方向從平分線略微偏離，切屑也將非常可靠地碰到主后刀面21。
在圖19-20中，示出了半精車削期間的車削刀片。這里，切削深度ap大于第一情形的切削深度，更加準(zhǔn)確地講是近似兩倍大(=1. 6mm)0在半精車削中，通常進(jìn)給量也增大。這意味著切屑變得比圖17中的切屑更寬和更厚。同時(shí)，切屑流方向G2改變，因?yàn)榍行疾粌H被拱形鼻刃12而且還被相連的直主刃13的一部分移除。這意味著切屑將碰到球突20的平坦側(cè)部(見圖15)以及在刃口面6上的前胸部表面17。該胸部表面17 (未示出)的傾角與根據(jù)圖15的Ci4近似一樣大。另外在根據(jù)圖19-20的半精車削中，切屑CH卷曲，但是在此情形中，切屑被側(cè)向引導(dǎo)，從而碰到余隙表面9并且靠著余隙表面9破碎成碎片。在圖21-22中，示出粗車削，該粗車削的切削深度&1)顯著地大于在前例示的切削深度。在該實(shí)例中，假設(shè)切削深度&1)等于5mm。在此情形中，切屑流方向G3已被改變，使得切屑流方向幾乎垂直于主刃13。另外，進(jìn)給量可以是相當(dāng)高的。這意味著切屑CH變得比在前示出的切屑顯著地更厚和更加硬(參考蘆葦)。為使該比較硬的切屑不在強(qiáng)作用力和高熱量產(chǎn)生的情況下沖入相關(guān)的后刀面中(參考圖3)，切屑應(yīng)該碰到適度地傾斜的后刀面。在球突20由于它沿著側(cè)面的平坦形狀而為切屑表面的撞擊球突的部分提供了妥善地作用的目標(biāo)區(qū)域的同時(shí)，所示的根據(jù)本發(fā)明的車削刀片保證了切屑CH (根據(jù)圖21)的大部分將碰到在刃口面6的一側(cè)上的后刀面和胸部表面16、17。從以上所述，應(yīng)該清楚所描述的車削刀片不僅對(duì)于精車削中的薄切屑而且還對(duì)于任何的切削深度提供了最佳切屑控制。相應(yīng)地，球突的主后刀面能夠?yàn)榧?xì)長(zhǎng)且易于彎曲的切屑提供有效的切屑控制，而當(dāng)切屑的寬度和硬度增加時(shí)，球突并不損害或者干擾切屑控制。在這方面，應(yīng)該指出，切屑寬度不必是恒定的。相應(yīng)地，切屑寬度可以(如果工件的表面是非平坦的)在同一車削操作期間間歇地改變。雖然以上已僅在尖形角部Jl、J2的情形中描述了根據(jù)本發(fā)明形成的球突及其主后刀面，但類似的球突也被布置在鈍角角部J3、J4中。雖然后方的刃口面6在這里具有比在前描述的更加敞開的V形形狀，但是鈍角角部中的球突的工作方式與在前描述的在尖形角部處的球突相同。本發(fā)明的可行的修改本發(fā)明不僅限于上述的且在圖中示出的車削刀片。雖然在優(yōu)選實(shí)施例中的車削刀片是雙面的，即包括相同的上側(cè)和下側(cè)，但是車削刀片還可以被制成為單面的，即僅在上側(cè)中具有一個(gè)或多個(gè)切削刃。此外，車削刀片可以制成為不具有中心孔，以被確切地說是螺釘之外的其它裝置夾持在刀具中。此外，應(yīng)該指出，所述的主后刀面并不必要必須形成在與后方的刃口面分離的單獨(dú)的球突上。相應(yīng)地，包括有用于車削刀片的主刃的兩個(gè)輔助后刀面的刃口面可以在向前方向上朝向鼻部變窄并且延伸，并且形成有位于延伸部上的主后刀面。
權(quán)利要求
1.一種多邊形車削刀片，包括 上側(cè)(5a)、下側(cè)(5b )和在所述上側(cè)和下側(cè)之間的多個(gè)余隙表面(9，10 )，其中所述上側(cè)基本平行于基準(zhǔn)平面(RP); 切削刃(11)，所述切削刃至少沿著所述上側(cè)(5a)形成并且包括分別地在切屑表面(15)和余隙表面(9，10)之間形成的三個(gè)部分刃，即位于角部(Jl - J4)中的鼻刃(12)和朝向所述鼻刃會(huì)聚的兩個(gè)主刃(13);以及 用于所述部分刃中的每一個(gè)的切屑引導(dǎo)后刀面，即沿著所述主刃(13)之間的平分線(B)位于所述鼻刃(12)后方的主后刀面(21)和位于相應(yīng)的主刃(13)內(nèi)側(cè)的一對(duì)輔助后刀面(16)，各個(gè)后刀面(16，21)從下邊界線(19，22)沿向上方向傾斜， 其特征在于，所述主后刀面(21)是凸拱形的并且由拱形的下邊界線(22)界定，所述下邊界線(22)具有面向所述鼻刃(12)并且沿著平分線(B)設(shè)置的頂點(diǎn)(AP)并且包括兩條鏡像對(duì)稱的弧形部分線(22a)，所述弧形部分線從所述頂點(diǎn)(AP)延伸到一對(duì)相對(duì)的端點(diǎn)(EP)，所述一對(duì)相對(duì)的端點(diǎn)沿著在所述端點(diǎn)(EP)之間的中點(diǎn)(MP)處以直角與所述平分線(B)相交的直基準(zhǔn)線(RL)定位，所述中點(diǎn)(MP)和各個(gè)所述端點(diǎn)(EP)之間的距離(HA3)大于所述中點(diǎn)(MP)和所述頂點(diǎn)(AP)之間的距離(HA1)，并且其特征在于，所述主后刀面(21)在通過所述中點(diǎn)(MP)的任意豎直截面中的傾角(α )從沿著所述平分線(B)的截面(XI1-XII)中的最大值降低到通過各個(gè)所述端點(diǎn)(EP)的截面(XV-XV)中的最小值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車削刀片，其特征在于，所述主后刀面(21)的最大傾角(αP是最小傾角(α 4)的至少兩倍大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車削刀片，其特征在于，所述主后刀面的最大傾角(α最大等于50°。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的車削刀片，其特征在于，所述主后刀面的最小傾角(α 4)最小等于5°。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的車削刀片，其特征在于，所述主后刀面(21)不僅在平行于所述基準(zhǔn)平面(RP)的平面中而且在垂直于所述基準(zhǔn)平面的平面中是凸拱形的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的車削刀片，其特征在于，所述主后刀面(21)被包括在單個(gè)的球突(20)中，所述單個(gè)的球突與包括有所述兩個(gè)輔助后刀面(16)的刃口面(6)分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車削刀片，其特征在于，所述球突(20)不僅被面向所述鼻刃(12)的所述主后刀面(21)而且還被像所述主后刀面(21)—樣呈凸拱形的后側(cè)(24)界定，從而所述球突(20)具有卵形球帽形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車削刀片，其特征在于，所述球突(20)在所述端點(diǎn)(EP)之間的延伸長(zhǎng)度(LI)比它沿著所述平分線(B)的延伸長(zhǎng)度(L2)大至少30%。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的車削刀片，其特征在于，在所述切屑表面(15)和平行于所述上側(cè)的基準(zhǔn)平面(RP)之間的前角(Y )從沿著所述平分線(B)的最大值(、)連續(xù)地降低到在沿著橫向基準(zhǔn)線(RL)的截面中的最小值(Y4),同時(shí)在所述主后刀面(21)和周圍的所述切屑表面(15)之間的凹谷鈍度(β )從在沿著所述平分線(B)的截面中的最小值(P1)增加到在沿著所述基準(zhǔn)線(RL)的截面中的最大值(β4)，更準(zhǔn)確地是比僅由所述主后刀面(21)的傾角(α )的連續(xù)降低引起的增大更多地成比例地增加。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的車削刀片，其特征在于，所述球突(20)處于所述車削刀片的切削刃線所定位的假想平面(RPO)下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及多邊形車削刀片，其具有切削刃，其包括三個(gè)部分刃，即位于角部中的鼻刃和朝向鼻刃會(huì)聚的兩個(gè)主刃；及用于每一個(gè)部分刃的切屑引導(dǎo)后刀面，即沿著主刃之間的平分線位于鼻刃后方的主后刀面及位于相應(yīng)主刃內(nèi)側(cè)的一對(duì)輔助后刀面。主后刀面為凸拱形并由拱形下邊界線界定，該下邊界線具有面向鼻刃并且沿著平分線定位的頂點(diǎn)并且包括兩條鏡像對(duì)稱的弧形部分線，該弧形部分線從頂點(diǎn)延伸到一對(duì)相對(duì)端點(diǎn)，該對(duì)端點(diǎn)沿著在端點(diǎn)之間的中點(diǎn)處以直角與平分線相交的直基準(zhǔn)線定位，中點(diǎn)和各端點(diǎn)間的距離大于中點(diǎn)和頂點(diǎn)間的距離。另外，在通過中點(diǎn)的任意豎直截面中的主后刀面的傾角從在沿著平分線的截面中的最大值降低到在沿著基準(zhǔn)線的截面中的最小值。
文檔編號(hào)B23B27/00GK103008697SQ20121035682
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者羅尼·洛夫 申請(qǐng)人:山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司