切削刀具和其上的部分以及制造这种刀具部分的方法 |
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申请号 | CN200580003562.0 | 申请日 | 2005-01-28 | 公开(公告)号 | CN1913997A | 公开(公告)日 | 2007-02-14 |
申请人 | 山特维克知识产权股份有限公司; | 发明人 | 戈兰·潘萨尔; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及包括具有锯齿形式的相互配合的连接表面的两个部分(1,2)的这种 切削刀具 ,各个连接表面包括由凹槽(14,16)彼此分开的多个脊或者顶部(13,15),各个连接表面中的脊之间的间距(P)相同。依照本发明,从第一凹槽(14a)至系列中的最后一个凹槽(14),一个连接表面中的在一个系列中相继设置的两个或多个凹槽(14)的宽度逐渐增大。另外,本发明涉及这样的刀具部分及其制造方法。 | ||||||
权利要求 | 1.一种切削刀具,包括具有锯齿形式的相互配合的连接表面(3, 5)的两个部分(1,2),各个连接表面包括由凹槽(14,16)彼此分 开的多个脊或顶部(13,15),各个连接表面中的脊之间的间距(P) 相同, |
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说明书全文 | 技术领域本发明涉及一种切削刀具,该切削刀具的类型为包括两个部分, 这两个部分具有锯齿形的配合连接表面,连接表面单独地包括多个脊 或顶部,这些脊或顶部由凹槽相互分开,且各个连接表面中的脊之间 的间距相同。 背景技术用于最初金属工件去屑加工的上述类型的刀具通常包括支承或夹 持基体,例如刀头、钻柄、旋转杆等,以及安装在基体中的所谓的刀 片座中的一个或多个可更换切削刀片。最通常地,所述刀片座形成在 基体自身中,但是在特定情形中,它也可以包括在特定的垫板中,而 垫板又会相对于基体固定。切削刀片可以具有非常不同的形状并且可 以转位以能够使用切削刀片中包括的两个或多个切削刃。四边形或多 边形切削刀片具有至少三个或四个侧面支承或余隙面,它们在切削刀 片的相互平行的顶面和底面之间延伸。在切削刀片由非常坚硬和耐磨 的材料例如模制和烧结硬质合金制造时,基体会由更具弹性的材料特 别是钢制造。 为了实现就被加工工件的精确性和表面光洁度而言的良好加工效 果,非常重要的一点是切削刀片的工作刃相对于基体获得确切的预定 位置。在许多应用中,就切削刃相对于基体的位置而言,对尺寸精度 的要求达到了0.001毫米而非0.01毫米。 在正被讨论技术的进展中的另一种趋势是硬质合金刀片已经与压 力成型和烧结结合以获得越来越好的尺寸精度。为了获得切削刀片的 良好精确性,此前需要使切削刀片经受昂贵的研磨操作,但是通过改 进的压力成型和烧结技术,出于经济上的原因,设法摆脱精确研磨的 需要已经变得越来越引起关注。然而,不可避免的是现今的直接冲压 即不进行研磨的切削刀片具有约为切削刀片长度的名义尺寸的(+/-) 0.5%的尺寸偏差。当切削刀片形成有最初提及类型的锯齿形连接表面 时,这种尺寸偏差导致切削刀片并因此导致切削刃相对于基体中刀片 座的位置不能以令人满意的方式预定。在制造结果良好的特定情形中, 切削刃可以在期望位置中结束,但是当结果较差时,切削刃相对于刀 片座的位置可以由期望位置偏离至加工精确性变得不那么好的这种程 度。 在这方面,应该指出,在形成基体的刀片座的锯齿形连接表面中 的脊的精确性始终具有良好的精确性,因为所述连接表面是由去屑精 密加工特别是铣削而不是通过压缩成型/烧结生成的。 在引入在切削刀片和基体之间的接触面中具有锯齿形连接表面的 切削刀具之前,工作切削刃的确切位置是由刃部和置于切削刀片的相 对侧上的余隙面之间的距离测定的,且这些余隙面压在刀片座中的配 合支撑表面上。在这种情形下(当所述余隙面形成测定刃部的位置的 参考点时),如果切削刀片不进行研磨,刃部的位置精确性就会变得 极差,因为工作刃部和相对的余隙面之间的距离(在该情形中)是相 当大的,尤其是在大型切削刀片上。在引入锯齿形连接表面作为切削 刀片的固定装置之后,就可以使切削刃的位置精确性加倍(相当于公 差减半),更精确地说是由于切削刀片的锯齿形连接表面中的中间脊 被选为切削刃位置的参考点。通过所述中间脊位于切削刀片上的相对 的侧面/切削刃的中间,因此工作切削刃和位置测定参考点之间的距离 也会相应减半,因此确保容许误差减半。然而,同样地,这种位置精 确性在要求越来越好的加工结果的许多应用中是不能令人满意的。 发明内容本发明旨在排除最初所提及类型的此前已知切削刀具的上述缺 陷,并且旨在提供一种改进的切削刀具。因此,本发明的主要目的是 提供一种切削刀具,该切削刀具能够使用直接冲压即未研磨的硬质合 金刀片,同时保证工作切削刃在所安装的切削刀片上的良好的位置精 确性。另一个目的是提供一种切削刀具,该切削刀具能够获得良好的 精确性而绝对不会有与制造相关的任何极高成本的加工操作。 依照本发明,上述目的是通过如权利要求1所述的特征部分限定的 特征实现的。 在第二方面,本发明还涉及预计用于切削刀具的部分,其类型为 包括用作刀片座的锯齿形连接表面。所述刀具部分可以由基体、垫板 等组成。在独立权利要求2中可以看到依照本发明的刀具部分的特征。 刀具部分的优选实施例可以参见从属权利要求3-6。 在第三方面,本发明还涉及正被讨论类型的刀具部分的制造方法。 在独立权利要求7中可以看到依照本发明的方法的特征。 本发明基于如下思想:形成锯齿形连接表面用作刀片座,其方式 为在一个系列中相继的两个或多个凹槽的宽度从第一凹槽到系列中的 最后一个凹槽逐渐增大,而保持凹槽之间的预定间距。通常,就连接 表面中所有凹槽之间的中心距离是等大的这一点而言,这种间距是不 变的。然而,间距也可以是不一致的,例如,连接表面中的一个或多 个脊例如中间脊比其它脊宽。 附图说明 图中: 图1是以铣刀的形式示例的切削刀具的简化透视图,图中显示为刀 片座具有被释放的连接到其上的切削刀片; 图2是以放大的比例显示了相同的切削刀片和刀片座的透视分解 图; 图3是处于装配状态下的切削刀片和刀片座的剖面图,以及 图4是另外放大的相同切削刀片和刀片座的剖面图。 具体实施方式在图1中,可旋转的切削刀具具体显示为铣刀,它包括形式为刀头 的基体1和多个切削刀片2。为了简化,仅仅显示了这样的一个切削刀 片,但是实际上铣刀可以装备有多个沿周边的并且切向间隔开的切削 刀片。单个切削刀片安装在由3指定的刀片座中,该刀片座在基体1的 周边内形成得邻接容屑槽4。刀片座3由锯齿式的第一连接表面构成, 该表面布置成与在切削刀片2的底侧上形成的第二锯齿形连接表面5相 配合。实际上,切削刀片通过适当的夹紧构件例如螺钉或者夹具固定。 然而,用来将切削刀片固定在刀片座内部的夹紧构件的类型对于理解 本发明是不重要的,因而在图中将其省略。 在详细描述两个锯齿形连接表面3、5之前,应该简要地描述切削 刀片2的总体形状。在所选取的实例中,切削刀片具有扁平和四边形(矩 形)的基本形状,该形状由大体上为平面并且相互平行的顶侧和底侧6 和7确定。在这些表面之间,延伸了四个侧面8、9,其中的至少一对相 对的侧面即表面8形成余隙面。在切削刀片的两个相对的较短的端部 处,这些表面8比侧面9长。在切削刀片顶侧和每个侧面8之间具有主切 削刃10和一个或多个副切削刃11。在实例中,切削刀片可以在两个位 置之间转位。在这些位置之一中,在图2中可见的切削刃10向前转位至 工作状态,在该状态下它位于基体的外表面区域中,这在图1和2中以 12标示。 两个连接表面3和5的每一个都以传统的方式包括由凹槽相互隔开 的多个脊。每个连接表面中的脊的数目可以有相当大的变化。然而, 在依照图1和2的实例中,连接表面3显示为具有由五个凹槽14分开的六 个脊13。连接表面5包括由六个凹槽16相互分开的七个脊15。脊15中与 余隙面8邻接的两个最外的脊大体上切为一半,而另外五个具有完整的 剖面轮廓。 在图3和4中,可以看出,两个相配合的连接表面的每一个中的各 个凹槽是如何由两个脊上的两个相对的侧表面或者侧面(没有参考标 志)界定的,其中侧面围绕着各个凹槽。各个脊上的这些侧面自脊的 顶部开始扩张,通常与彼此形成60°的角,但是其它角度也是切实可行 的。两个连接表面之一的脊的顶部不在另一个连接表面的凹槽中触底 是很重要的。两个连接表面之间的脊之间的间距相同的也很重要,原 因是否则连接表面之一就不能装配到另一个上。 应当再次指出的是,基体1由钢等制成,而且连接表面3由对脊和 凹槽13、14进行精密加工例如铣削而形成。然而,切削刀片2通过对硬 质合金进行压力成型和烧结而产生,从而连接表面5可以获得它的最终 形状。换句话说,就不需要在烧结之后经受任何精密的研磨这一点而 言,切削刀片直接冲压而成。这又会意味着各个切削刀片的尺寸偏差 (取决于生产结果)可以达到约为长度量度的0.5%(+/-)。 就迄今已经描述的所示刀具而言,在所有主要方面均与先前已知 的相同。 在图2-4中,14a表示包括在连接表面3中的最接近基体自由表面 12的凹槽,该自由表面12形成刀片座的外极限边缘。凹槽14a形成一系 列凹槽中的第一凹槽,该系列凹槽除了第一凹槽之外还包括四个其它 的凹槽(所有凹槽都由14指定)。两个邻近的凹槽之间的间距由P指定。 因此,在该系列中第一凹槽和第二凹槽之间的距离等于P毫米。第一和 第三凹槽之间的距离为2×P,而第一和第四和第五凹槽之间的距离分别 为3P和4P。在切削刀片可以转位至两个不同的位置的实例中,就连接 表面3中的凹槽之间的间距相同这一点而言,间距是均匀,并且与切削 刀片的连接表面5中的脊(以及凹槽)之间的间距相对应。在此前已知 的锯齿形连接中,用作刀片座的连接表面3中的一系列凹槽中的所有凹 槽具有同一个宽度。 然而,一般而言,本发明的特征是包括在连接表面3中的一系列凹 槽14、14a中的不同凹槽并不具有相同的宽度。更精确的是,从第一(右) 凹槽14a至相同系列中的最后一个(左)凹槽14的宽度逐渐增大。跟随 第一凹槽14a的凹槽14这样渐进的宽度增大由各个凹槽距离第一凹槽的 距离来确定。更精确地说,有利的是,宽度增大可以大约达到系列中 各个凹槽14距离第一凹槽14a的距离的0.5%(=各个切削刀片的期望的 尺寸偏差)。 假定连接表面3中的凹槽之间的间距P的绝对数为200毫米并且系 列凹槽中的第一凹槽14a具有给定的宽度,该尺寸的绝对数是不重要的, 它取决于如何测量宽度(测量宽度的一种方法是,测定邻接各个凹槽 的两个侧表面的外极限线和内极限线之间的中间假想线之间的距离)。 因此,依照本发明,系列中在与第一凹槽距离P的位置处的第二凹槽14 形成有大于第一凹槽14a的宽度0.5×2.0/100=0.01毫米的宽度。图3中, 该宽度增量由T1指定。位于与第一凹槽14a相距2P的距离处的下一个凹 槽14给出的宽度增量T2为2×0.5×2.00/100=0.02毫米。在这之后位于与凹 槽14a相距3P处的凹槽给定的宽度增量T3为3×0.5×2.00/100=0.03毫米, 系列中最后一个凹槽给定的宽度增量T4为4×0.5×2.00/100=0.04毫米。换 句话说,从第一(右)凹槽至相同系列中的最后一个(左)凹槽,凹 槽的宽度逐渐增大。 因为包括在形成刀具的刀片座的连接表面3中的凹槽系列中的第 一凹槽14a位于最接近基体的外表面12的地方,所以仅仅第一凹槽14a 位于最接近切削刀片的外工作切削刃10的地方。更精确地说,凹槽14a 和切削刃10之间的距离由尺寸M确定。当切削刀片应用在刀片座中时, 切削刀片本身可以在一定的范围内围绕着通过与凹槽14a接合的脊15形 成的支轴或者旋转中心发生倾斜;所有都取决于各个切削刀片相对于 连接表面5中的脊的不可预期的尺寸偏差的性能而定。在某些情形下, 切削刀片的顶侧可以准确地定位成平行于刀片座,但是在一些情形下 也可以出现特定的倾斜。然而,在所有主要方面,这种倾斜可以忽略, 因为这个倾斜量最大为0.5°。 图4中,S1表示凹槽14a和连接表面5中相应的脊15之间的0.003毫 米的理论间隙。脊15和与左侧相距最远的最后一个凹槽14之间的相应 的间隙S2可以为0.0138,即大约大于间隙S1的4至5倍。 虽然,有利的是,优选的逐渐的宽度增大如上所述为0.5%,但是 也可以选择小于或者大于0.5%。然而,宽度增大应该至少为0.2%。另 一方面,它应该不超过1.5%。 本发明的显著优点是切削刃相对于基体的位置在所有主要方面由 切削刃和形成于切削刀片的底侧的凹槽系列中的第一凹槽之间的适度 距离(M)确定。在切削刀片的这种有限部分中,公差误差的风险非常 小,虽说不上可以忽略。在切削刀片的锯齿形连接表面中出现的从系 列脊的第二脊中开始的这种公差误差(最大为测量长度的0.5%),不 会影响切削刃的空间几何位置,因为形状误差由形成刀片座的锯齿形 连接表面中的越来越宽的凹槽吸收了。通过改变形成刀片座的切削刀 具的几何尺寸这种简单的措施就能够获得非常希望的效果,更精确地 说,是通过使凹槽逐渐越来越宽而不是等宽的这种方式来实现的。换 句话说,根本不需要极高成本、特别的加工操作就能实现期望的结果。 本发明的切实可行的改进 虽然实例中形成有宽度逐渐增大的凹槽的连接表面显示为形成在 刀具的基体(刀头)中,但是在垫板或者另一个部分中形成连接表面 以实现与直接冲压而成的切削刀片配合的目的仍然是切实可行的。在 附图所示的实例中,两个连接表面的每个的脊都是细长的而且在相对 端之间不间断地延伸。然而,本发明还适用于包括具有格子图案或者 格子状的连接表面的这种连接,即包括位于一行又一行中的多个金字 塔形的顶部的连接表面。因此,从第一凹槽至系列中的最后一个凹槽, 行之间的凹槽可以形成有逐渐增大的宽度。 参考标志列表 1=基体 2=切削刀片 3=锯齿形连接表面(刀片座) 4=容屑槽 5=(切削刀片上的)锯齿形连接表面 6=切削刀片的顶侧 7=切削刀片的底侧 8=切削刀片的侧面 9=切削刀片的侧面 10=切削刀片上的主切削刃 11=副切削刃 12=基体上的外部 13=(刀片座中的)脊 14=(刀片座中的)凹槽 15=(切削刀片上的)脊 16=(切削刀片中的)凹槽 |