刀夾具及用于其的切削鑲片的制作方法
【專利摘要】一種切削刀具（10）包括一個刀夾具（12）和可拆除地可緊固在該刀夾具中的一個切削鑲片（14）。該切削鑲片（14）包括一個下部夾緊表面（18），該下部夾緊表面具有位于一個中央部分（28）各側的一個V形夾緊表面（32，34）。該刀夾具包括一個下部夾緊表面（56），這個下部夾緊表面具有位于底表面（60）各側的一個倒V形夾緊表面（62，64），該倒V形夾緊表面是由一個主要夾緊表面（62a，64a）和一個輔助夾緊表面（62b，64b）形成的。當切削刀具（10）由于刀夾具（12）與切削鑲片（14）之間的過盈而被帶到夾緊位置中時，該切削鑲片（14）的輔助夾緊表面（32b，34b）接觸該刀夾具（12）的輔助夾緊表面（62b，64b），由此在處于該夾緊位置中時提供了最少四個夾緊表面。
【專利說明】刀夾具及用于其的切削鑲片
[0001]發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明總體上涉及金屬切削操作中使用的切削刀具和切削鑲片、并且特別地涉及用于開槽和車削操作的切削刀具和切削鑲片。
[0003]美國專利號6，086，291披露了一種用于切斷、開槽以及車削操作的切削刀具，其中每個夾緊表面包括一個第二 V型特征。沿著該鑲片夾持件的凸狀V型表面的長度引入了具有更窄楔角的脊型特征，并且沿著該鑲片的凹狀V性表面的長度引入了更窄楔角的槽型特征。
[0004]該鑲片和鑲片夾持件被制造成使得當組裝時，在該脊與槽側表面之間存在了一個小的間隙。因此，在操作過程中，這些較寬的為鈍角的V型表面總體上支撐該中央主力，并且更窄角度的脊和槽的V型表面總體上支撐橫向力。該脊與槽側表面之間的小間隙的存在可以在車削操作開始時對該鑲片產生一個幅值等于該間隙尺寸的最初橫向移動。
[0005]美國專利號6，244，790披露了一種用于切斷、開槽以及車削操作的切削刀具，介紹了多個下部支撐表面，這些支撐表面帶有一系列具有V型輪廓的相互嚙合的脊和槽，這些脊和槽各自具有一個公共的狹窄楔角。這個解決方案的目的是提供鑲片在鑲片夾持件內的增大的穩(wěn)定性以抵抗扭轉，同時在理論上還通過提供更大的表面積來分配該夾緊力而降低該鑲片下表面劈裂的風險。
[0006]將該夾緊力分布在一個大表面積上需要在該切削鑲片的整個縱向方向延伸的這若干個脊表面與沿著該切削鑲片凹座的整個縱向方向延伸的等數目的溝槽的成功匹配并且同時需要它們之間的接觸。
[0007]美國專利號8，104，999披露了一種開槽用切削鑲片，該開槽用切削鑲片具有一個凸狀或凹狀的V棱柱形或齒形的底部，該底部帶有多個點接觸(在截面中)。這種切削鑲片設計的一個優(yōu)點是，該切削鑲片的底部上的V形棱柱沒有提供足夠的支撐以抵抗側向負荷和豎直方向的移動。
[0008]發(fā)明概述
[0009]通過向一個刀夾具和切削鑲片提供最少四個(4)夾緊表面解決了對切削刀具中的切削鑲片提供足夠的支撐以抵抗側向負荷和豎直方向的移動這個問題，這四個夾緊表面是:在該切削鑲片上的小角度棱柱體與該凹座之間形成的兩個主要接觸表面、以及在該凹座上的半平坦斜面與該切削鑲片上的斜面之間形成的兩個輔助夾緊表面。
[0010]一方面，一種切削刀具包括一個刀夾具以及可拆除地可緊固在該刀夾具中的一個切削鑲片，該切削鑲片包括上部和下部夾緊表面、在該上部和下部夾緊表面之間延伸的多個外圍側表面以及在這些外圍側表面之間延伸的前端和后端表面，一條縱向軸線穿過其間，該切削鑲片的下部夾緊表面包括一個中央部分和位于該中央部分各側的一個V形夾緊表面，每個V形夾緊表面是由一個主要夾緊表面、一個輔助夾緊表面和其間的一個頂點形成的。該刀夾具包括一個頭部，該頭部具有開出到該刀夾具的前端的一個鑲片接收槽縫，該頭部包括一個上部夾緊表面和一個下部夾緊表面，該下部夾緊表面包括一個帶有基本上平坦的底表面的中央部分以及位于該底表面各側的一個倒V形夾緊表面，每個倒V形夾緊表面是由一個主要夾緊表面、一個輔助夾緊表面和其間的一個頂點形成的，其中，當該切削刀具處于松開位置中時，該切削鑲片的這些主要夾緊表面接觸了該刀夾具的這些主要夾緊表面并且由于該切削鑲片的這些V形夾緊表面與該刀夾具的這些倒V形夾緊表面之間的寬度差而在該切削鑲片的這些輔助夾緊表面與該刀夾具的這些輔助夾緊表面之間存在一個間隙，并且其中當該切削刀具由于該刀夾具與該切削鑲片之間的過盈而被帶到一個夾緊位置中時，該切削鑲片的這些輔助夾緊表面接觸了該刀夾具的這些輔助夾緊表面，由此在處于該夾緊位置中時提供了最少四個夾緊表面。
[0011]附圖的簡要說明
[0012]本發(fā)明的這些和其他的特征、方面、以及優(yōu)點在參考附圖閱讀以下詳細說明時將變得更好理解，其中貫穿這些附圖，類似字符表示類似的部件，在附圖中:
[0013]圖1示出了根據本發(fā)明的一個實施例的切削刀具局部透視圖，該切削刀具包括一個刀夾具和一個切削鑲片；
[0014]圖2示出了圖1的切削刀具的局部側視圖；
[0015]圖3示出了根據本發(fā)明的一個實施例的切削鑲片的透視圖；
[0016]圖4示出了圖3的切削鑲片的的頂視圖；
[0017]圖5示出了圖3的切削鑲片的側視圖；
[0018]圖6示出了圖3的切削鑲片的端視圖；
[0019]圖7示出了圖3的切削鑲片的夾緊表面的放大視圖；
[0020]圖8示出了根據本發(fā)明的一個實施例的刀夾具的局部透視圖；
[0021]圖9是圖8的刀夾具的端視圖；
[0022]圖10是圖8的刀夾具的夾緊表面的放大視圖；
[0023]圖11是在該切削刀具處于松開位置中時該刀夾具和該切削鑲片的放大視圖；并且
[0024]圖12是在該切削刀具處于夾緊位置中時該刀夾具和該切削鑲片的放大視圖。
[0025]發(fā)明詳細說明
[0026]現(xiàn)在參見圖1和2，一個切削刀具10包括一個刀夾具12和一個安裝至其上的切削鑲片14。該刀夾具12—般是由鋼制成的并且該切削鑲片14 一般是通過壓制成型和燒結一種燒結碳化物如碳化鎢制成的并且可以是經涂覆的或未涂覆的。
[0027]現(xiàn)在參見圖3-7，該切削鑲片14包括上部和下部夾緊表面16、18以及在該上部夾緊表面16與下部夾緊表面18之間延伸的多個外圍側表面20。該切削鑲片14還包括在這些外圍側表面20之間延伸的前端和后端表面22、24，一條縱向軸線26穿過其間。
[0028]本發(fā)明的一個方面是，該切削鑲片14的下部夾緊表面18包括帶有一個凹形凹陷30的一個中央部分28和位于該凹形凹陷30每側的一個V形夾緊表面32、34。該凹形的凹陷30在制造該切削鑲片14時節(jié)省了材料。然而，該凹陷30沒有接觸該鑲片凹座并且可以是任何所希望的形狀，例如平坦的等等。根據第一實施例，該切削鑲片14可以關于經過了該上部和下部表面16、18以及該縱向軸線26的一個主平面Pl鏡像對稱，如圖6所示。雖然在所展示的實施例中未示出，但是設想的是，本發(fā)明的原理可以被應用到還關于垂直于Pl的一個次平面鏡像對稱的切削鑲片。由于關于主平面Pl鏡像對稱，這些V形夾緊表面32、34是基本上彼此相同的并且因此為了簡短起見將僅討論和示出夾緊表面34。[0029]如圖7所示，該V形夾緊表面34是由一個主要夾緊表面34a、一個輔助夾緊表面34b和其間的一個頂點34c形成的。在所展示的實施例中，這些主要和輔助夾緊表面34a、34b基本上是平坦的。該主要夾緊表面34a是相對于一個與該主平面Pl垂直的次平面P2以一個較大的角度36形成的,而該輔助夾緊表面34b是相對于該次平面P2以一個較小的角度38形成的。在一個實施例中，角度36是處于約110度至約150度之間的范圍內，并且角度38是處于約O度與約30度之間的范圍內。換言之，該輔助夾緊表面34b所形成的角度38小于該主要夾緊表面34a所形成的角度36。如下面描述的，該主要夾緊表面34a限定了與該凹座的一個主要接觸面積，而該輔助夾緊表面34b限定了與該凹座的一個輔助接觸面積，以構成該切削鑲片14上的最少四個(4)接觸面積。
[0030]該切削鑲片14的上部表面16包括兩個V形的鑲片夾緊表面40、42。由于關于主平面Pl鏡像對稱，這些V形夾緊表面40、42是基本上彼此相同的并且因此為了簡短起見將僅描述夾緊表面40。該V形夾緊表面40是由一對夾緊表面40a、40b和其間的一個頂點40c形成的。在所展示的實施例中，這些夾緊表面40a、40b基本上是平坦的。如圖4所示，這些夾緊表面40a、42a相對于彼此形成一個內部楔角44。在一個實施例中，楔角44是處于約40度到約120度之間的范圍內。
[0031]應了解的是，貫穿本詳細說明和權利要求書，這些V形夾緊表面32、34的表面是基本上平坦的，并且術語“V形夾緊表面”的使用并不局限于具有兩個形成“V”形并且在頂點34c處相交的平坦表面34a、34b的一種夾緊表面,而是還考慮到了具有將兩個平坦夾緊表面連接起來的曲線或半徑的一種夾緊表面32、34或在兩個平坦夾緊表面之間具有輔助溝槽或脊特征的一種夾緊表面32、34。
[0032]應了解的是，貫穿該詳細說明和權利要求書，“內角”是指在一個構件內部測量的該構件表面的兩個表面部分之間的角度，而“外角”是指在一個構件外部測量的該構件表面的兩個表面部分之間的角度。
[0033]該切削鑲片14還包括在該上表面16與該前表面22之間的相交處形成的一個切削刃46。在所展示的實施例中，切削鑲片14包括單一切削刃46。然而，將了解的是，如果該切削鑲片14是關于主平面P2鏡像對稱的，那么該切削鑲片14還將具有在該上表面16與后表面24之間的相交處的一個額外的切削刃。這個第二切削刃是可選的并且對于實施本發(fā)明的原理而言不是必要的。
[0034]現(xiàn)在參見圖8-10，刀夾具12包括一個頭部48，該頭部具有開出到該刀夾具12的前端52的一個鑲片接收槽縫50。該頭部48包括一個上部夾緊表面54和一個下部夾緊表面56，該上部和下部夾緊表面從該下部夾緊表面56的前端57到后端60共享一個公共的縱向方向。一個狹窄的彈簧槽縫62將該頭部48劃分為一個上部夾緊顎板64以及從該鑲片接收槽縫50向后延伸的一個下部基座顎板65。
[0035]本發(fā)明的一個方面是，該下部夾緊表面56包括一個帶有基本上平坦的底表面60的中央部分58以及位于該底表面60各側的一個倒V形夾緊表面62、64。在所展示的實施例中，該夾緊表面56是關于主平面Pl鏡像對稱的并且因此為了簡短起見將僅討論夾緊表面64。
[0036]如圖10所示，該倒V形夾緊表面64是由一個主要夾緊表面64a、一個輔助夾緊表面64b和其間的一個頂點64c形成的。在所展示的實施例中，這些主要和輔助夾緊表面64a、64b基本上是平坦的。該主要夾緊表面64a是相對于一個與該主平面Pl垂直的次平面P2以一個較大的角度66形成的,而該輔助夾緊表面64b是相對于該次平面P2以一個較小的角度68形成的?？傮w上，角度66、68是基本上相同的，但不必等于該切削鑲片14的角度36、38。在一個實施例中，角度66是處于約110度至約150度之間的范圍內，并且角度68是處于約O度與約30度之間的范圍內。換言之，該輔助夾緊表面64b所形成的角度68小于該主要夾緊表面64a所形成的角度66。如下面描述的，該主要夾緊表面64a限定了與該凹座的一個主要接觸面積，而該輔助夾緊表面64b限定了與該凹座的一個輔助接觸面積，以構成該刀夾具12上的最少四個(4)接觸面積。應注意，角度68可以是與該切削鑲片14的角度38基本上相同的、但是不必相等。例如，角度66可以從該切削鑲片14的角度36改變±0.5度。然而，角度68可以或多或少不同于該切削鑲片14的角度38。例如，角度68可以是等于約O度，而角度38可以是等于10度或更多。
[0037]該刀夾具12的上部夾緊表面54包括兩個倒V形的鑲片夾緊表面70、72。由于關于主平面Pl鏡像對稱，這些V形夾緊表面70、72是基本上彼此相同的并且因此為了簡短起見將僅討論夾緊表面70。該倒V形夾緊表面70是由一對夾緊表面70a、70b和其間的一個頂點70c形成的。在所展示的實施例中，這些夾緊表面70a、70b基本上是平坦的。如圖10所示，這些夾緊表面70a、72a相對于彼此形成一個內部楔角74。在一個實施例中，該刀夾具12的夾緊表面70a、72a之間的楔角74是大致等于該切削鑲片14的夾緊表面40a、42a的楔角44的。即，楔角74是處于約40度到約120度之間的范圍內。然而，應注意，楔角74可以略微不同于楔角44。例如，角度74可以從該切削鑲片14的角度44改變±0.5度。
[0038]應了解的是，貫穿本詳細說明和權利要求書，這些倒V形夾緊表面62、64的表面是基本上平坦的，并且術語“倒V形夾緊表面”的使用并不局限于具有兩個形成“V”形并且在頂點64c處相交的平坦表面64a、64b的一種夾緊表面，而是還考慮到了帶有將兩個平坦夾緊表面連接起來的曲線或半徑的一種夾緊表面62、64或在兩個平坦夾緊表面之間帶有輔助溝槽或脊特征的一種夾緊表面62、64。
[0039]現(xiàn)在將說明本發(fā)明的切削刀具10的操作方法。圖11示出了處于松開位置中的切削刀具10，而圖12示出了處于夾緊位置中的切削刀具10。參見圖11，當該切削刀具10處于松開位置時，該切削鑲片14的主要夾緊表面32a、34a接觸該刀夾具12的主要夾緊表面62a、64a。然而，由于該切削鑲片14的這些V形夾緊表面32、34與該刀夾具12的這些倒V形夾緊表面62、64之間的非常小的寬度差，而在該切削鑲片14的這些輔助夾緊表面32b、34b與該刀夾具12的這些輔助夾緊表面62b、64b之間存在一個間隙76。
[0040]當該切削刀具10從該松開位置被帶到一個夾緊位置中時，如圖12所示，該刀夾具12的鋼材由于該刀夾具12與該切削鑲片14之間的過盈而徑向地向外變形。這種過盈是由該切削鑲片14的V形夾緊表面32、34與該刀夾具12的倒V形夾緊表面62、64之間的非常小的寬度差而引起的。
[0041]因為該刀夾具12由于該刀夾具12與該切削鑲片14之間的過盈而產生的這種變形，該切削鑲片14的輔助夾緊表面32b、34b接觸該刀夾具12的輔助夾緊表面62b、64b，從而在該刀夾具12與該切削鑲片14之間產生了最少四個(4)接觸表面。有限元分析模擬已經顯示出，提供最少四個(4)夾緊表面對該切削鑲片提供了足夠的支撐以抵抗側向負荷和在豎直方向上的移動，這不同于具有較少接觸面積的傳統(tǒng)刀夾具。[0042]在此提及的這些文件、專利以及專利申請通過引用而結合在此。
[0043]雖然已經結合本發(fā)明的某些特定實施例對本發(fā)明進行了具體的描述，但應該理解這是作為說明而不是作為限制，并且應當如現(xiàn)有技術所允許的那樣寬泛地解釋所附權利要求的范圍。
【權利要求】
1.一種切削刀具(10)，包括: 一個刀夾具(12)和可拆除地可緊固在該刀夾具中的一個切削鑲片(14)，該切削鑲片包括: 上部和下部夾緊表面(16，18)、在該上部和下部夾緊表面(16，18)之間延伸的多個外圍側表面(20)以及在這些外圍側表面(20)之間延伸的前端和后端表面(22，24)，一條縱向軸線(26)穿過其間，該切削鑲片的下部夾緊表面(18)包括一個中央部分(28)和位于該中央部分(28)各側的一個V形夾緊表面(32，34)，每個V形夾緊表面(32，34)是由一個主要夾緊表面(32a，34a)、一個輔助夾緊表面(32b，34b)和其間的一個頂點(32c，34c)形成的；該刀夾具包括: 一個頭部(48)，該頭部具有開出到該刀夾具的前端(52)的一個鑲片接收槽縫(50)，該頭部(48)包括一個上部夾緊表面(54)和一個下部夾緊表面(56)，該下部夾緊表面(56)包括一個帶有基本上平坦的底表面(60)的中央部分(58 )以及位于該底表面(60 )各側的一個倒V形夾緊表面(62，64 )，每個倒V形夾緊表面(62，64 )是由一個主要夾緊表面(62a，64a)、一個輔助夾緊表面(62b，64b)和其間的一個頂點(62c，64c)形成的， 其中當該切削刀具(10)處于松開位置中時，該切削鑲片(14)的這些主要夾緊表面(32a，34a)接觸了該刀夾具(12)的這些主要夾緊表面(62a，64a)，并且由于該切削鑲片(14)的這些V形夾緊表面(32，34)與該刀夾具(12)的這些倒V形夾緊表面(62，64)之間的寬度差而在該切削鑲片(14)的這些輔助夾緊表面(32b，34b)與該刀夾具(12)的這些輔助夾緊表面(62b, 64b)之間存在一個間隙(76),并且 其中當該切削刀具(10)由于該刀夾具(12)與該切削鑲片(14)之間的過盈而被帶到一個夾緊位置中時，該切削鑲片(14)的這些輔助夾緊表面(32b，34b)接觸了該刀夾具(12)的這些輔助夾緊表面(62b，64b)，由此在處于該夾緊位置中時提供了最少四個夾緊表面。
2.根據權利要求1所述的切削刀具，其中，該切削鑲片(14)是關于經過了該上部和下部表面(16，18)以及該縱向軸線(26)的一個主平面Pl鏡像對稱的。
3.根據權利要求1所述的切削刀具，其中，該切削鑲片(14)的每個V形夾緊表面(32，34)的主要夾緊表面(32a，34a)是相對于一個與該主平面Pl垂直的次平面P2以一個較大的角度(36)形成的，并且其中該切削鑲片(14)的每個V形夾緊表面(32，34)的輔助夾緊表面(32b，34b)是相對于該次平面P2以一個較小的角度(38)形成的。
4.根據權利要求3所述的切削刀具，其中，該較大的角度(36)是在110度與150度之間的范圍內。
5.根據權利要求3所述的切削刀具，其中，該較小的角度(38)是在O度與30度之間的范圍內。
6.根據權利要求1所述的切削刀具，其中，該刀夾具(12)的每個倒V形夾緊表面(64)的主要夾緊表面(62a，64a)是相對于一個與該主平面Pl垂直的次平面P2以一個較大的角度(66)形成的，并且其中該刀夾具(12)的每個倒V形夾緊表面(64)的輔助夾緊表面(62b，64b)是相對于該次平面P2以一個較小的角度(68)形成的。
7.根據權利要求6所述的切削刀具，其中，該較大的角度(66)是在110度與150度之間的范圍內。
8.根據權利要求6所述的切削刀具，其中，該較小的角度(68)是在O度與30度之間的范圍內。
9.根據權利要求1所述的切削刀具，其中，該切削鑲片(14)的上部表面(16)包括兩個V形的鑲片夾緊表面(40，42)。
10.根據權利要求9所述的切削刀具，其中，這些V形夾緊表面(40a，42a)相對于彼此形成一個內部楔角(44)。
11.根據權利要求10所述的切削刀具，其中，該內部楔角(44)是在40度與120度之間的范圍內。
12.根據權利要求1所述的切削刀具，其中，該刀夾具(12)的上部夾緊表面(54)包括兩個倒V形的鑲片夾緊表面(70，72)。
13.根據權利要求 12所述的切削刀具，其中，每個倒V形夾緊表面(70，72)是由一對夾緊表面(70a，70b)和其間的一個頂點(70c)形成的。
14.根據權利要求13所述的切削刀具，其中，這些夾緊表面(70a，72a)相對于彼此形成一個內部楔角(74)。
15.根據權利要求14所述的切削刀具，其中，該內部楔角(74)是在40度與120度之間的范圍內。
【文檔編號】B23B29/04GK103920895SQ201410009292
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權日:2013年1月16日
【發(fā)明者】I·考夫曼, S·埃特靈 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司