多边形车削刀片 |
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| 申请号 | CN201410106579.X | 申请日 | 2014-03-20 | 公开(公告)号 | CN104057111A | 公开(公告)日 | 2014-09-24 |
| 申请人 | 山特维克知识产权股份有限公司; | 发明人 | 罗尼·洛夫; 埃里克·塞林; 乔·特鲁翁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及多边形 车削 刀片，具有主切削刃，该主切削刃分别包括鼻刃)和朝向鼻刃会聚的两个主刃。在鼻刃后面形成有引导切屑的引导表面，即引导切屑的引导表面一方面是被包括在 凸 块 中的胸部表面，该凸块被沿着所述主刃之间的平分线 定位 在鼻刃后面，并且另一方面是被包括在位于后面的平台中的一对侧表面。根据本发明，在凸块后面的一定距离处形成有第二胸部表面，该第二胸部表面的上部被定位在比第一胸部表面的上部高的 水 平高度上。以这种方式，确保了趋于在不受第一胸部表面影响的情况下经过或者跳过第一胸部表面的薄切屑将撞击在较高的第二胸部表面上，并且受到较高的第二胸部表面的引导。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多边形车削刀片，包括：上侧(5a)、下侧(5b)和位于所述上侧(5a)、下侧(5b)之间的余隙表面(9)；主切削刃(12)，所述主切削刃(12)被至少沿着所述上侧(5a)形成，并且包括三个部分刃，即位于角部中的鼻刃(14)和两个主刃(15)，所述两个主刃(15)朝向所述鼻刃(14)会聚，并且分别被形成在所述余隙表面(9)和切屑表面(16)之间；以及用于所述部分刃中的每一个部分刃的切屑控制引导表面，即，所述切屑控制引导表面一方面是被包括在凸块(20)中的第一胸部表面(24)，所述凸块(20)被沿着所述主刃(15)之间的平分线(B1)定位在所述鼻刃(14)的后面，并且另一方面是一对侧表面(21)，所述一对侧表面(21)被包括在位于所述主刃(15)的所述切屑表面(16a)内侧的平台(6)中，并且朝向下边界线倾斜，且所述第一胸部表面(24)为凸拱形的，并且具有伸长的C状轮廓形状，且具有横向于所述平分线延伸的长度延伸部，并且两个端点(EP1)之间的距离确定所述第一胸部表面的宽度(W1)，除此此外，所述第一胸部表面(24)在通过中心(MP1)的任意竖直截面上的倾角(β)从在沿着所述平分线(B1)的截面上的最大值降低到在通过各个所述端点(EP1)的截面上的最小值，其特征在于：在向后离所述第一胸部表面(24)一定距离处，形成有第二胸部表面(25)，所述第二胸部表面(25)是凸拱形的，并且从沿着所述平分线(B1)的最高点(MP2)在横向于所述平分线的方向的方向上倾斜到两个最低的端点(EP2)，所述两个最低的端点被以限定所述第二胸部表面的宽度(W2)的距离隔开，更准确地，所述第二胸部表面的宽度(W2)小于所述第一胸部表面的宽度(W1)，但是所述第二胸部表面的宽度(W2)等于所述第一胸部表面的宽度(W1)的至少50%，且所述第二胸部表面(25)的上部(25a)被定位在比所述第一胸部表面的上部高的水平高度上。 |
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| 说明书全文 | 多边形车削刀片技术领域[0001] 本发明涉及一种如下类型的多边形车削刀片，所述车削刀片包括：上侧、下侧和位于上侧和下侧之间的余隙表面；主切削刃，主切削刃被至少沿着上侧形成，并且包括三个部分刃，即位于角部中的鼻刃和两个主刃，两个主刃朝向鼻刃会聚，并且分别被形成在余隙表面和切屑表面之间；以及用于所述部分刃中的每一个部分刃的切屑控制引导表面，即切屑控制引导表面一方面是被包括在凸块中的第一胸部表面，该凸块被沿着主刃之间的平分线定位于鼻刃的后面，并且另一方面是一对侧表面，所述一对侧表面被包括在位于主刃的切屑表面内侧的平台中，并且朝向下边界线倾斜，第一胸部表面为凸拱形的，并且具有伸长的C状轮廓形状，且具有横向于平分线延伸的长度延伸部，两个端点之间的距离确定第一胸部表面的宽度，除此此外，第一胸部表面在通过中心的任意竖直截面上的倾角从在沿着平分线的截面上的最大值降低到在通过各个端点的截面上的最小值。 背景技术[0002] 关于车削的概述 [0003] 为便于理解本发明，通过介绍附图1进行参考，图中，通常图示了在工件2的常规外部加工期间的车削刀具1。刀具1包括刀架3以及根据本发明制造的可更换的车削刀片4。在此情况下，在刀具被平行于工件2的中心轴线C1纵向进给，更准确地被在箭头F的方向上进给的同时，工件2(在旋转方向R上)被旋转。每一转的纵向进给被标注为f，而切削深度被标注为ap。纵向进给的方向和被包括在车削刀片中的主刃之间的进入角被标注为κ。在示出的实例中，κ等于95°。另外，应当指出的是，车削刀片4被示出为具有菱形的基本形状，并且包括两个具有角度为80°的锐角角部以及两个具有的角度为100°的钝角角部。以这种方式，获得了车削刀片和所产生的工件表面之间的5°的刀具后方余隙σ。 通常，刀架3用钢制造，并且车削刀片4由硬质合金或类似物制造。 [0004] 在包括车削的所有类型的金属去屑加工(removing machining)中，适用切屑“被弯曲地生成(born crooked)”的规则，即：在被移除的时刻之后，切屑立即获得被弯曲的固有目标(inherent aim)。切屑的形状，尤其是其曲率半径由若干因素确定，其中与车削相关的最重要的因素是刀具的进给、切削刃的前角、所讨论的切削深度以及工件的材料。在移除之后，切屑将垂直于切削刃的每个极小部分移动。如果切削刃是直的，则切屑因此变成平坦的或者横截面是矩形的，但如果切削刃完全或者部分是拱形的，则切屑的横截面也变成完全或者部分拱形的。 [0005] 与车削过程有关的另一个因素是，切削刃的所谓的切削几何结构的选择。本领域普通技术人员区分两类切削刃，即，一方面，切削刃具有正的(标称的)切削几何结构，并且另一方面，切削刃具有负的切削几何结构。在首先提到的情况中，切削刃的楔角，即共同形成切削刃的切屑表面和余隙表面之间的角度小于90°(=锐角)，而在第二种情况中，切削刃的楔角等于90°(或更多)。具有正的切削几何结构的切削刃和具有负的切削几何结构的切削刃之间的重要区别是，首先提到的情况通过被楔入切削刃和产生的表面之间而升高切屑，而后面提到的情况在切屑的前面推动切屑，同时折断切屑。因此，正的切削刃通常比负的切削刃更加容易切削，并且产生比通过后面提到的情况产生的切屑具有更大的曲率半径的切屑。 [0006] 为了提供另外的背景来理解由车削产生的切屑的性质，关注如下比喻，所述比喻由本领域普通技术人员使用，以解释如下事实，即：具有不同宽度/厚度的切屑具有不同的可弯曲性。因此，薄且窄的切屑可以与细长的草叶相比，而厚切屑可以与刚硬的芦苇相比。类似于草叶，如果薄切屑被带向形式为邻近的、或多或少陡峭地倾斜的引导表面的障碍物，则薄切屑能够基本无困难地弯曲，而刚硬的、芦苇状切屑将在相同的条件下被过度断裂；该过度断裂引起车削刀片的较高声级、较大切削作用力、较短使用寿命以及可能伴随着粘着的高热量产生。 [0007] 与车削有关，切屑控制具有很大的重要性，不仅对于加工结果，而且对于有效的无问题的操作。如果被移除的切屑将不被任何引导表面或断屑器引导，则切屑将以不受控制并且不可预知的方式发展。因此，至少薄并且可弯曲的切屑可以卷曲成长的、电话线状的螺旋形式，该切屑可能撞击到并且损坏所产生的工件表面，并且(最重要的一点)被卷入刀具或被包括在进行加工的机器中的其它部件中。另一方面，如果厚且刚硬的切屑在被移除后将立即撞击陡峭地倾斜的引导表面，则将出现其它的问题，诸如趋于过度断裂切屑，产生可能引起粘着的极端热，并且车削刀片变成钝切削，以及在引导表面中过早磨损损坏的风险。因此，如果以切屑能够被断裂为较小片的方式，例如通过被卷曲或者被带到撞击车削刀片的余隙表面，并且顶靠着余隙表面被断裂成片，切屑形成器的引导表面被定位在离切削刃的切削刃线一定距离处，并且被定位在这样的倾斜角度下，即：使得所述切屑被小心地引导走，则获得最佳的期望的切屑控制。即使螺旋形的切屑(而不是短的碎片)偶然将被形成，但是仍可期望切屑获得小的直径以及有限的长度。 [0008] 就此而论，应当指出的是，良好的切屑控制在现代的软件控制的车削或者多操作机器中特别重要，所述机器被放置在可密封的外壳内，并且周期性地无人操纵。如果切屑不被分成较小的碎片(或者短的螺旋形式)，该切屑能够经由被包括在机器内的传送器运走，而是形成成团的螺旋形切屑，则后面提到的情形可能引起机器停机以及对机器的严重损坏。 [0009] 现有技术 [0010] 在车削领域，期望的是能够将同一个并且相同的车削刀片用于粗车削、半精车削和精车削操作，同时获得良好的切削控制，而与所讨论的切削深度无关。因此，已经开发出了具有切屑形成器的多种不同的车削刀片，所述车削刀片一方面包括胸部表面，所述胸部表面被放置在各个鼻刃的后面，以引导当切削深度小(精车削)时形成的这种窄切屑，并且另一方面包括两个侧表面，所述侧表面被放置在主刃的切屑表面内侧，其目的是引导这种窄切屑，所述切屑是宽的，这是切削深度大(粗车削)的结果。在US5372463、US5743681和US7374372中记载了这种车削刀片的实例。 [0011] 尽管进行了所有的开发尝试，然而，在实践中出现的所有变化的操作条件下，在保证良好的切屑控制的能力方面，所讨论的车削刀片的通用性是普通的。因此，当切削深度小并且进给适度时(=窄且薄的切屑)，某些车削刀片可以给出可接受的结果，但是当切削深度以及进给增大(=较宽并且较厚的切屑)时，却给出不良的结果。当在一个且相同的工作操作期间切削深度变化时，缺乏通用性变得特别令人烦恼。 [0012] 为弥补先前已知技术的缺点，已经研制了SE1150869-4(于2011年09月23日提交)的主题的车削刀片。该车削刀片的特征在于，所述车削刀片包括凸块，所述凸块被放置为接近地在切削刃的鼻刃的后面，并且具有胸部表面，在本发明的所附权利要求1的前序部分中可看到其几何形状。简要地，凸块的胸部表面可以被认为是具有凸拱形形状，并且是伸长的，而且相对于主刃之间的平分线是横向的，并且具有倾斜度，所述倾斜度在中间是最大的，以便随后连续地朝向被定位成最接近主刃的那些端部减小。 [0013] 尽管在许多不同的应用中，该车削刀片已经给出良好的结果，但已经证明的是，在某些条件下，即当切削深度小(=窄切屑)并且进给大(=相对较厚的切屑)时，切屑引导不是令人满意的。因此，这种切屑(最重要的是来自难以加工的材料)已经能够经过或者“跳过”胸部表面，而不受胸部表面的影响。这就意味着，切屑将不被破碎成碎片，而是以不受控的方式发展。 发明内容[0014] 本发明旨在进一步开发在SE1150869-4中公开的车削刀片，使得避免上面提到的缺点。因此，本发明的基本目的是，形成具有切屑形成装置的本车削刀片，所述切屑形成装置不仅对于在较大的切削深度下产生的这种宽切屑给出良好的切屑控制，而且当车削刀片以小的切削深度工作时，同样给出良好的切屑控制。换句话说，车削刀片应当在大量应用中以可靠的方式给出良好的切屑控制，即，不依赖所选择的切削深度并且不论进给是小的还是大的，其中，车削刀片应当能够加工大量的材料，诸如钢、铸铁、耐热钢、黄色金属、超硬合金等。 [0015] 另一个目的是，使得能够制造双面实施例中的车削刀片，所述车削刀片不仅确保良好的多方面的切屑控制，而与车削刀片的两个相同的上侧和下侧中的哪一个被使用无关，而且便于将工作的切削刃定位在从切削技术观点而言的所期望的位置，即主刃被相对于工件水平地定向，同时工件和车削刀片的当前角部之间的余隙具有良好的尺寸。本发明的目的同样是，提供一种车削刀片，所述车削刀片的切屑形成引导表面一律具有平滑的圆化形状，即缺少尖锐的或者断开的部分，所有这些的目的是便于无问题的、有效的车削过程。与双面车削刀片有关的特定目的是，允许以这种方式引导切屑，即：该方式使得双面车削刀片不损坏存在于车削刀片的翻转朝上的工作侧中的这些平坦的支撑表面。 [0016] 根据本发明，通过以下事实至少实现了基本目的，即在离第一胸部表面向后的一定距离处，形成有第二胸部表面，第二胸部表面是凸拱形的，并且从沿着平分线的最高点在横向于平分线的方向的方向上倾斜至两个最低的端点，所述两个最低的端点被以限定第二胸部表面的宽度的距离隔开，更准确地，第二胸部表面的宽度小于第一胸部表面的宽度，但是第二胸部表面的宽度等于第一胸部表面的宽度的至少50%，且第二胸部表面的上部被定位在比第一胸部表面的上部高的水平高度上。 [0017] 通过在第一胸部表面的后面形成第二胸部表面，该第二胸部表面高于第一胸部表面地突出，确保可能在不被第一胸部表面引导的情况下经过第一胸部表面的切屑将撞击在第二胸部表面上并且被第二胸部表面引导离开。通过如下事实，即给予第二胸部表面的宽度等于第一胸部表面的宽度的至少50%，提供足够大的撞击面积。另一方面，通过给予第二胸部表面的宽度小于第一胸部表面的宽度，获得如下效果，即被沿着各个主刃移除的宽切屑将被以小心的方式引导离开，这是因为切屑从主刃到胸部表面的侧面部分的距离将比直达第一(位于下方的)胸部表面的距离长。 [0018] 在一个实施例中，第一胸部表面被定位成，其下边界线被定位在沿着平分线离鼻刃的尖端小于鼻刃的半径的距离处。这就意味着，第一胸部表面被定位成如此靠近鼻刃，以致使得在移除时刻之后，窄切屑将立即获得可靠的引导。 [0019] 在又一实施例中，所述平台包括向前渐缩的突脊，突脊从被定位在低于第一胸部表面的上部的水平高度上的最低点上升，并且包括侧表面，侧表面被定位在向内离主刃一定距离处，第二胸部表面被定位在凸块和突脊之间的凹谷的后面。通过存在这种凹谷，实现了在热切屑撞击在第二胸部表面上之前，通过的热切屑具有时间冷却下来。 [0020] 在又一个实施例中，第二胸部表面可以被包括在凸轮部的前部中，凸轮部在朝向脊线的向后方向上渐缩，脊线分开平台的两个对置的侧表面。通过所述凸轮部在向后方向上渐缩的事实，凸轮部将不有害地影响较宽切屑的引导，宽切屑被沿着突脊的侧表面引导。 [0021] 在优选的实施例中，存在于侧表面外侧的切屑部分表面具有一定宽度，所述宽度在向后方向上从鼻刃连续地增加，更准确地，通过以下连续地增加：沿着侧表面的下边界线偏离车削刀片的切削刃线。以此方式，宽切屑将进一步沿着切屑部分表面滑动，在切屑到达引导切屑的向上倾斜的侧表面之前，首先邻近辅助切削刃。 [0022] 在附图中图示的本发明的一个实施例中，确定上侧在主切削刃的区域中的拓扑形状的所有的部分表面经由平滑的、凸形的和凹形的半径过渡部过渡到彼此，这给予拓扑形状波状的无棱的设计。以此方式，尽管对于所有不同的切屑宽度是截然不同的，所述切屑宽度取决于所选择的切削深度，但是切屑的引导将是温和的。 [0023] 在一个特定的实施例中，车削刀片是双面的，包括同样的上侧和下侧，其中，平台包括平坦表面，平坦表面形成被定位在参考平面中的支撑表面，参考平面相互平行并且平行于中间平面，中间平面位于参考平面之间的中间处，并且余隙表面以直角朝向参考平面延伸；多个主切削刃，所述多个主切削刃沿着上侧和下侧形成，并且过渡到辅助切削刃，辅助切削刃平行于中间平面延伸，并且分离被放置在角部中的成对的主切削刃，各个主切削刃具有通常正的切削几何结构，使得在切屑表面和余隙表面之间的切削刃的楔角在沿着鼻刃以及沿着两个主刃的任意截面上都是锐角的。这种通常沿着各个主切削刃的正的切削几何结构确保了车削刀片在小的以及较大的切削深度下变得容易切割。 [0024] 在最后提到的实施例中，各个平台的平坦支撑表面和与辅助切削刃共面的平面之间的水平高度差可以等于至多0.400mm。以此方式，确保了平台的侧表面不形成对切屑的任何陡峭的障碍物。 [0025] 在特定的实施例中，主切削刃能够被定位在角部平面中，角部平面相对于中间平面在各个参考平面的方向上倾斜，主切削刃的各个主刃经由拱形中间刃过渡到辅助切削刃，拱形中间刃确定角部平面和中间平面之间的角度。因此，当双面车削刀片已镶装到空间位置时，能够使向上呈角度的角部平面(以及工作的主切削刃)能够相对于工件基本上水平地定向，以便提供工件和余隙表面之间的余隙。换句话说，在角部平面中能够避免负的前角，并且以这种方式，双面车削刀片证明了较低的切削力、声音以及在主切削刃中热的产生。 [0026] 在进一步的实施例中，第一胸部表面的中心能够被定位在离尖端小于鼻刃的半径的距离处。这就意味着，第一胸部表面被定位成如此邻近鼻刃，以致使得在移除时刻之后，窄切屑将立即获得可靠的引导。然而，优选地是，第二胸部表面的最高点可以被定位在离尖端大于所述半径的距离处。这就意味着，第二胸部表面被定位在离鼻刃这样的距离处，使得以有效的方式，引导跳过第一胸部表面的这种厚切屑。为了提供对这种薄和厚的窄切屑的进一步有效的引导，第二胸部表面的最高点可以被定位在离第一胸部表面的中心小于中心和尖端之间的距离的距离处。根据另一个实施例，鼻刃的半径的中心可以从而被定位在凸块和突脊之间的凹谷中。 附图说明[0027] 图中： [0028] 图1为上面提到的车削的通常过程的示意图， [0029] 图2为根据本发明的车削刀片的透视图， [0030] 图3为从根据图2的车削刀片上方得到的平面图， [0031] 图4为同样的车削刀片的放大侧视图， [0032] 图5为示出邻近角部的车削刀片的设计的放大鸟瞰图， [0033] 图6为从与图5中的角部相同的角部上方得到的示意性的截面平面图，[0034] 图7为图6中的截面VII， [0036] 图12为对应于图7的截面，但是被放大，示出了被包括在车削刀片的上侧中的不同细节之间的水平高度差， [0037] 图13为极端的放大示意性平面图，示出了两个胸部表面在所述角部区域中的几何数据， [0038] 图14为图13中的纵截面XIV–XIV， [0039] 图15为图13中的非常放大的截面XV–XV， [0040] 图16为图13中的相似截面XVI–XVI， [0041] 图17为图示了两个胸部表面相对于主切削刃的鼻刃的位置的详细平面图，[0042] 图18为示出了主切削刃相对于车削刀片的中间平面呈一定角度的局部鸟瞰图，[0043] 图19为示出了根据本发明的管状工件和车削刀片在其加工期间的局部截取的透视图， [0044] 图20为示出了在车削期间，车削刀片在工件中的接合的来自另外的观察点的类似透视图， [0045] 图21为示出了与图20中的接合相同的接合的另一个放大透视图， [0046] 图22–24为示出了车削期间，在不同切削深度下的车削刀片的剖面透视图，[0047] 图25为示出了车削刀片在角部中的余隙的放大细节图， [0048] 图26为图示了根据本发明的单面车削刀片的透视图，以及 [0049] 图27为根据图26的车削刀片的侧视图。 具体实施方式[0050] 在图2–4中，看到车削刀片4具有多边形的基本形状，并且包括一对对置的上侧和下侧，该上侧和下侧通常分别被标注为5a和5b。在所示的优选实施例中，车削刀片是双面的，就此来说，上侧和下侧是相同的。因此，以下将仅仅详细描述上侧5a。 [0051] 这里应当已经被强调的是，本发明被示出为应用到在图1–25中图示的类型的双面车削刀片，尤其原因在于，这种车削刀片具有如下优势，即包括是单面车削刀片的两倍一样多的切削刃。然而，这不排除本发明同样被应用到后面提到的类型的车削刀片，如在图26和27中图示的。 [0052] 在上侧5a中，在此情况下，包括多个彼此分离的平台6、7，所述平台6、7各自包括平坦表面8，当车削刀片被倒置并且被应用在刀架3内的刀座中时，平坦表面8可以用作支撑表面。在总共八个平台中，四个平台，即四个平台6位于车削刀片的角部区域中，而平台7被放置在基本上是两个角部平台6之间的中间处。沿着车削刀片的每个侧面(5a、5b)的所有支撑表面8被定位成其平面处于公共平面US内，以便能够同时地抵靠所附属的刀座中的平坦底表面。在示出的实例中，当车削刀片为双面的时，平面US平行于中间平面NP，该中间平面平行于下平面LS并且位于平面US和平面LS之间的中间处。之后被描述的并且确定车削刀片的形状的几何特征将与该中间平面NP相关。 [0053] 在该实例中，车削刀片是菱形的，并且包括成对地彼此对置的四个角部J1、J2、J3和J4。在角部J1、J2处，车削刀片是锐角的，而角部J3和J4是钝角的。虽然角部的角度可以改变，但是在此情形下，锐角为80°并且钝角为100°。周向余隙表面在上侧5a和下侧5b之间延伸，该周向余隙表面通常用9标注，并且包括多个部分表面，即，四个平坦部分表面10和四个凸形部分表面11，这些部分表面位于角部中并且形成在相邻的表面10之间的圆化过渡部。在图3中，B1标注锐角的角部J1、J2的平分线，而B2标注钝角的角部J3、J4的平分线。在传统上被用于对车削刀片进行尺寸分类的类型的内切圆被标注为IC。在实践中，所讨论类型的车削刀片的IC尺寸可以在6–25mm的范围内。车削刀片的厚度t(参见图4)，诸如这个厚度被定义为在下平面LS和沿着上侧5a的切削尖端S之间的轴向距离(水平高度差)(参见图5)，其通常显著地小于IC尺寸。在原型实施例中，该实施例形成附图的基础，IC尺寸等于12.7mm并且厚度t等于4.76mm。 [0054] 分别地沿着各自的上侧和下侧形成两对切削刃，即，两个沿着公共平分线B1位于锐角J1、J2内直径方向地对置的切削刃12，以及一对更准确地沿着平分线B2位于钝角J3、J4的区域内的同样直径方向地对置的切削刃12。在这些切削刃12中，主要是被沿着平分线B1定位的那些切削刃是在本发明的上下文中所关注的。虽然所有的切削刃是可用的，但是在本质上，仅最后提到的那些切削刃能够被用在一个且相同刀架3中，而其它两个切削刃需要另一类型的刀架(用于其它操作)。因此，仅沿着平分线B1的切削刃12将被更详细地描述。 [0055] 例行公事，应当被指出的是，以下将本切削刃12称为“主切削刃”。 [0056] 如在图5和6中看到的，主切削刃12包括三个部分刃，即，位于角部中的鼻刃14和两个主刃15，主刃15朝向鼻刃14会聚，并且分别被形成在整体用16标注的切屑表面和余隙表面9的不同部分表面10、11之间。更准确地，鼻刃14和主刃15分别被形成为邻近切屑部分表面16a和16b。在间隙部分表面中，表面10是平坦的，并且因此相应的主刃15是直的，如在平面正视图中所看到的，而部分表面11是凸拱形的，例如，局部圆柱形的，由此鼻刃14是拱形的，例如，局部圆柱形的。鼻刃14的凸形间隙部分表面11经由竖直边界线17过渡到平坦的间隙部分表面10。在图5中，EL通常标注周向切削刃线。 [0057] 整体上用16标注的切屑表面包括多个部分表面，即，沿着鼻刃14的第一切屑部分表面16a、邻近主刃15的两个切屑部分表面16b、邻近过渡刃18的两个切屑部分表面16c以及沿着辅助切削刃19的两个切屑部分表面16d。 [0058] 在中等尺寸的切削深度(1–2mm)处，主要的切屑移除受到各个主刃15的影响，而鼻刃14具有如下目的，即，一方面在小的切削深度(0.5–0.8mm)下单独操作，并且另一方面擦拭所产生的工件表面，而不管两个主刃15中的哪一个正工作地移除切屑。 [0059] 在图2和3中，看出车削刀片4包括中央通孔18，该中央通孔18的中心轴被标注为C2。该孔旨在接纳用于将车削刀片固定在刀架的刀座内的螺钉。中心轴线C2同样限定车削刀片整体上的几何中心。显然，两个角部J1和J2被等间距地从中心轴线C2分离。从中心轴线C2到两个角部J3、J4的径向距离也是大小相等的，但小于中心轴线C2到角部J1、J2的距离。就此而论，应当提到的是，借助于除了确切地是螺钉之外的其它装置例如夹具或者杆，车削刀片同样可以被固定。在此情况下，车削刀片被制造成没有孔。 [0060] 与鼻刃14一起形成各主切削刃12的两个主刃15被定位在公共平面CP内(参见图18)，该公共平面CP在示出的优选实施例中相对于中间平面NP倾斜。所述平面CP之后将被称为角部平面。角部平面的倾斜是各主刃15经由稍微拱形的过渡刃或者中间刃18过渡到辅助切削刃19的结果，其(大)半径确定鼻刃平面和中间平面NP之间的角度。当切削刃15、18、19被认为在平面正视图中时(例如，根据图3或6)，它们的各个切削刃线沿着公共直线，这是因为它们在平坦的(在图2–6中为竖直的)间隙部分表面10上接界。然而，当从侧面观察时，中间刃18是拱形的，这是位于内侧的切屑部分表面16c是稍微拱形的结果，与此同时，主刃15和辅助切削刃19的切削刃线EL15和EL19分别是直的，这是切屑部分表面16b和16d为平坦的结果。就此而论，应当指出的是，不同的切屑部分表面16a、16b、16c和16d被示出为通过结构线彼此分离，这仅具有提供理解这些部分表面的存在的目的。然而，在实践中，所讨论的部分表面被包括在单个连续的并且平滑的切屑表面内，其中，它们不能通过肉眼察觉到。 [0061] 四个辅助切削刃19平行于中间平面NP延伸，并且位于公共参考平面RP内(参见图7–12)，相对于与支撑表面8共面的平面US(或LS)，辅助切削刃19是埋头的。在图12中可最好地看到所述平面US、RP之间的水平高度差，该水平差用H1标注。对于每个主切削刃12，根据本发明布置切屑形成装置。这些装置包括：作为SE1150869-4的主题的那种类型的凸块20；以及位于后面并且被包括在平台6中的两个侧表面21。 [0062] 而且，通过假想的结构线，即下边界线22和上边界线23(参见图5和13)，使凸块20的形状变得清楚。其中，下面的边界线22标注凸块相对于周围的切屑部分表面16a、16b开始上升的地方，而上面的边界线23将凸块的下部与上面的部分区分开来。从图13和14中的放大几何图形中，看到向前/向下倾斜的胸部表面24被包括在凸块上部和凸块下部之间的过渡部中。所述胸部表面24通常是伸长的，并且具有凸拱形形状。伸长的延伸部相对于平分线B1为横向的，更准确地，使得拱形的下边界线22具有被沿着平分线B1定位的顶点AP，并且包括两个镜像对称的弧形部分线，该弧形部分线从顶点AP延伸到被沿着直的基准线RL定位的一对相对置的端点EP1，该直的基准线RL在端点EP1之间的中点MP1处以直角与平分线相交。端点EP1之间的距离确定胸部表面(以及凸块)的宽度，该端点EP1之间的距离大于点MP1和点AP之间的距离。 [0063] 在示出的优选实施例中，胸部表面24甚至具有如下大的宽度，该宽度使得中点MP1和各个端点EP1之间的距离也稍微大于MP1和AP之间的距离。胸部表面24的另一个特征是，其倾角β1在通过中点MP1的任意竖直截面上从在沿着平分线B1的截面上的最大值降低到在通过各个端点EP1的截面上的最小值。换句话说，在从AP朝向EP1的方向上，倾斜变得越来越平坦。通过这种形状的凸块及其胸部表面，获得了相当宽且刚硬的切屑，所述切屑基本上被沿着主刃15移除，并且当切屑沿着凸块的侧面连续地向上滑动时，切屑在切削刃18和19中的延伸部将有可能受到谨慎(cautious)的引导。为了抵消所述切屑的过度断裂，凸块20的上部或者冠部(crown)另外具有高于周围切屑表面的中等高度。凸块20的二维拱形形状也可以被描述为凸块的侧向曲率半径r1(参见图15)，该曲率半径r1大于沿着平分线的半径r2(参见图14)。 [0064] 在形成本发明基础的研究工作期间，已经证明了，对于当切削深度小并且进给相当大时产生的所述窄切屑(即窄且厚的切屑)，凸块20及其胸部表面24不总是给出预期的引导切屑能力。因此，所述切屑趋于经过(“跳过”)胸部表面，而胸部表面不能在预期的方向上引导切屑。为消除这种风险，根据本发明的车削刀片还被形成为具有第二胸部表面25(参见图5和6)，所述第二胸部表面25位于第一胸部表面24后面的一定距离处，并且其上部位于比第一胸部表面的上部高的水平高度上。在示出的优选实施例中，凸块20和平台 6经由突脊成为一体，其整体上用26标注，并且从位于低于凸块20的冠部(crown)的水平高度上的凹谷27(同样参见图12)中的最低端上升到具有平台6的上支撑表面8的水平高度上的最高端。突脊26主要被从共同脊线(crest)28向下延伸的前述侧表面21限定，并且处于侧表面29(参见图6)的向前延伸部中，侧表面29在其它方面限定平台6。第二胸部表面25被包括在凸轮部30中，凸轮部30被形成于突脊26(参见图5和6)上并且朝向脊线28在向后方向上渐缩。 [0066] 现在参照图12，该图图示了确定邻近各个角部J1、J2的车削刀片的上侧的拓扑形状的表面部分之间的水平高度差。在先前提到的原型实施例中(IC=12.7mm并且t=4.76mm)，平台6的支撑表面8和参考平面RP之间的水平高度差H1等于0.300mm，并且鼻刃14的切削尖端S和RP之间的水平高度差H2等于0.200mm。RP和依次是边界线22(位于胸部表面24和切屑部分表面16a之间的凹空部分中)、突脊26的最低点(位于凸块20的背面和第二胸部表面25之间的凹谷27中)、凸块20的冠部以及凸轮部30的顶部之间的对应的水平高度差分别被标注为H3、H4、H5和H6。在原型实施例中，H3等于0.144mm，H4等于0.181mm，H5等于0.198mm，并且H6等于0.249mm。因此，接下来是，第二后胸部表面25比第一前胸部表面24突出得高出0.051mm(0.249–0.198)。经过前胸部表面24且未受到明显引导的窄切屑将因此以更大确定性地撞击突出的第二胸部表面25，并且被第二胸部表面向侧面引导。 [0067] 如同第一胸部表面24一样，第二胸部表面25具有通常伸长的并且凸拱形的形状，而且相对于平分线B1为横向的。在图13–17中更详细地看到第二胸部表面25的形状和位置。如在图13和14中可最好地看到的，胸部表面25从一个长窄过渡表面25a(所谓的半径过渡部)向下/向前延伸，过渡表面25a被在两条边界线35、36之间界定。过渡表面在两个端点EP2之间延伸，在两个端点EP2之间具有中点MP2，中点MP2像MP1一样被沿着平分线B1定位。端点EP2之间的距离限定第二胸部表面的宽度，该宽度被标注为W2。在该实例中，第二胸部表面25的倾角β2的通常角度稍微大于第一胸部表面24的倾角β1的角度。在该实例中，β2因此等于34°并且β1等于27°。 [0068] 继续参照图13和14，例行公事，应当指出的是，凸块20的冠部的最高点TP位于横截面XV–XV的稍前面，横截面XV–XV在确定胸部表面24的宽度W1的两个端点EP1之间延伸。 [0069] 在图15中示出了凸块20的冠部从所述冠部的中间朝向端点EP1具有连续地更平坦的形状。在中间区域中，冠部(并且从而第一胸部表面24)因此具有相当大的曲率半径，所述曲率半径被标注为r1。如在图15中清楚地看到的，位于后面的第二胸部表面25及其过渡表面25a相对于第一胸部表面突出(根据前面的实例为0.051mm)。 [0070] 在图16中(参见图13中的截面XVI–XVI)，一方面示出了第二胸部表面25的上部25a被定位在明显高于沿着平分线B1的凹谷27的最低水平高度的水平高度上，并且另一方面示出了第二胸部表面25的宽度W2小于第一胸部表面的宽度W1。在该实例中，W1等于1.0mm，并且W2等于0.6mm。宽度W2可以从后面提到的值向上和向下改变。然而，W2应当等于W1的至少50%。 [0071] 在图17中图示了两个胸部表面24、25相对于鼻刃14的位置。在该实例中，角部半径rn等于0.8mm，鼻刃14内侧的截面具有100°的弧度角(180°-80°)。如在图17中清楚地看到的，切削尖端S和中点MP1之间的径向距离小于半径rn。在该实例中，L1因此等于大约0.7mm。换句话说，第一胸部表面24被定位成靠近鼻刃15，以便被主要仅被沿着鼻刃15移除的类型的窄切屑快速撞击。此外，第二胸部表面25则被定位成靠近前胸部表面24，使得距离L2小于L1。在该实例中，L2等于0.3mm，即小于尺寸L1的一半。就此而论，同样应当指出的是，第二胸部表面25(参见图6)被定位在平坦的支撑表面8前部的前面一定明显距离处。因此，后面提到的距离稍微大于切削尖端S和第二胸部表面25之间的距离(L1+L2)。通过被第一胸部表面24或者在所有情况下被位于后面的胸部表面25引导而获得的切屑将因此在所述切屑到达支撑表面8之前被及时地向侧面引导。换句话说，切屑被向侧面引导，而不能损坏支撑表面8(其将不被利用，直到车削刀片倒置之后)。 [0072] 在图6–12中，看出截面VII上的切削刃的楔角α1等于81.5°(其补角等于8.5°)。在该实例中，切屑部分表面16a为平坦表面的形式(也可以是稍微拱形的)。这就意味着，角部平面CP(同样参见图18)相对于参考平面RP(以及中间平面NP)的倾角等于8.5°。切削刃的楔角α1从截面VII朝向截面VIII增加，更准确地增加到为84.5°的值α2。该角度沿着整个主刃15是恒定的(参见图8和9)。沿着被沿拱形的切屑部分表面16b定位的中间刃18，切削刃的楔角α3在中间刃18过渡到辅助切削刃19的那一段中从84.5°连续地增加至90°(参见图11)。在该实例中，切削刃的楔角α4沿着整个辅助切削刃19是恒定的90°，这涉及辅助切削刃在本质上具有负的切削几何结构，但从而同样具有比切削刃14、15、18的强度明显大的强度。 [0073] 本发明的功能 [0074] 为了解释根据本发明的车削刀片的功能，参考图19–25，其中的图19图示了工件2，工件2在中心轴线C1上旋转，中心轴线C1被包括在用HP指示的水平面内。通过车削刀片4进行工件的加工，该车削刀片在其沿箭头F的方向的纵向进给期间，产生用CH标注的切屑。在车削期间，车削刀片4(经由根据图1的所附属的刀架3)被镶装在空间位置中，在所述空间位置中，主切削刃12的两个直的主刃15(更准确地是其切削刃线EL15)被定位在水平面HP内。在该实例中，主刃提供正的切削几何结构。同时地，车削刀片的余隙表面 9(其垂直于NP，但相对于切屑部分表面16b呈一定角度)将从受到加工的环形表面SA(平坦的)和SB(凹形的)离开（clear from）。如果截面VII上的α1(参见图12)等于81.5°，则凹形的表面SB和车削刀片的位于鼻刃处的余隙部分表面11之间的余隙角度λ(参见图 25)将等于90-81.5=8.5°。相对于平坦部分表面SA同样获得了对应的余隙(未示出)，更准确地说，是获得了截面IX(图9)上的切削刃的楔角的补角的余隙角度，即在该实例中为 90-84.5=5.5°。 [0075] 在图22–24中示出了在不同的切削深度ap下进行车削。在图22中，切削深度ap1是最小的，例如处于0.5–0.8mm的量级。就此而论，切屑移除基本上仅沿着鼻刃14(在该实例中，具有0.8mm的半径)进行。由于原理上切屑的极小部分被垂直于切削刃引导，因此在此情况下，切屑将变成横截面为拱形的，并且以相对于平分线B1成很适中的角度获得切屑流方向。在移除的时刻之后，切屑沿切屑部分表面16a行进，从而在短时间之后(参照距离L1)撞击在凸块20的前胸部表面24上。如果切屑偶然将不受到通过胸部表面24的预期引导，则切屑将进一步向后行进，从而随后撞击被定位得更高的后胸部表面25，该后胸部表面25以更大的可靠性向切屑侧面引导走切屑(以图19中指示的方式)。以这种方式，例如切屑通过平台6的侧面或者后面顶靠着切屑表面，或者顶靠着车削刀片的连接余隙表面9猛冲，切屑将被断裂为碎片或被打碎。 [0076] 在根据图23和24的实例中，切削深度ap2和ap3更大。这就意味着，一方面切屑的大部分将被沿着直的主刃15、并在变化的程度上同样被沿着切削刃18和19移除，并且另一方面切屑流方向被改变，并且随着切削深度的增加形成相对于平分线B1的增加的角度。另外，切屑在其横截面的大部分中变为平坦的或者矩形的，然而例外的是细长的(被磨损的)边缘部份，该边缘部分具有由鼻刃14产生的弯曲形状。这就意味着，随着切削深度增加的切屑的一部分将撞击在侧表面21上并且被侧表面21引导。如果不但切削深度而且进给量已增加，则切屑的刚度(stiffness)现在已变成显著地大于第一实例的切屑的刚度(参照芦苇/草叶)。然而，尽管刚度增加，但切屑仍将被以温和的但明确的方式引导，以上所有的不仅是从切削刃线直到侧表面21的垂直距离随着切削深度的增加而增加的结果，而且同样是凸块20和凸轮部30的侧表面为平坦的，即以适中的螺旋角上升的结果。凸块20在点TP处为最高的，并且朝向端点EP连续地降低。为此，这些表面不提供任何陡峭的障碍物，顶靠着该障碍物，较厚的切屑能被过度断裂。就此而论，应当特别强调的是，凸轮部30和被包括在凸轮部30中的第二胸部表面25对任何过度断裂的风险都没有贡献，尽管第二胸部表面25突出得高于(0.051mm)第一胸部表面24，更准确地，这是凸轮部被定位在离沿着平坦的余隙部分表面10的直的切削刃线更大的侧向距离处，并且凸轮部的侧表面从凸轮部的最高的顶部平坦地向下倾斜的结果。另外，第二胸部表面25具有有限的宽度W2。而且，具有意义的是以下事实：侧表面21具有至多为0.400mm的高度，适当地至多为0.300mm，如在根据图12的实例中的那样。 [0077] 本发明的基本优势在于，车削刀片的引导切屑能力在所有的变化条件期间将是良好并且可靠的，所述变化条件可能在实际生产中出现，诸如变化的切削深度、变化的进给量以及不同材料的加工(材料的固有性能可能给予切屑很多变化特征，例如，在曲率半径方面)。特别地，在小切削深度下的切屑形成在本质上将被改进，而不会因为这样，在大切削深度下的切屑形成不利地受影响。 [0078] 现在参照图26和27，该图图示了以下事实：本发明也可以被应用到单面车削刀片。因此，这种车削刀片具有平坦的下侧5b和上侧5a，下侧5b和上侧5a具有被放置在角部中的四个主切削刃12、四个主切削刃12与引导切屑的引导表面配合，引导表面位于上面已描述的类型的后面。对于切削刃和切屑形成装置的几何设计的定义，在这种情况下，平坦的下侧5b形成基本的参考平面，而不是前面采用的中间平面NP。 [0080] 本发明不仅限于上述的且在图中示出的实施例。因此，切屑形成装置的引导切屑的引导表面被可以以各种方式进行修改。例如，包括最先旨在用于薄切屑的胸部表面的前凸块可以从位于后面的包括侧表面的平台的那一部分分离，其目的是引导更宽并且更刚硬(stiffer)的切屑。同样可行的是，在其它突出的构件上形成所述的侧表面，而不是在同时包括支撑表面的这种平台上。此外，能够将本发明应用到具有除四边形之外的其它基本形状（例如三角形）的车削刀片。同样应当提到的是，被定位在低于支撑表面所定位的平面的适中水平高度上的车削刀片的辅助切削刃同样可以是稍微拱形的，而不是绝对直的。同样可行的是，形成具有适度的正的切削几何结构的辅助切削刃，例如，具有切削刃的楔角在87–90°范围内的形状。 |
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