本公開涉及可轉(zhuǎn)位雙面切向切削刀片和使用該可轉(zhuǎn)位雙面切向切削刀片的切削工具系統(tǒng),此二者適用多種旋轉(zhuǎn)銑削應(yīng)用。在一個(gè)非限制性具體實(shí)施例中,根據(jù)本發(fā)明的可轉(zhuǎn)位雙面切向切削刀片在用于加工難加工材料的圓周旋轉(zhuǎn)銑削應(yīng)用中特別有用。在另一個(gè)非限制性具體實(shí)施例中,在加工諸如鑄鐵和合金或中碳鋼至高碳鋼時(shí),根據(jù)本發(fā)明的可轉(zhuǎn)位雙面切向切削刀片唯一地可用于生成分段切屑的圓周旋轉(zhuǎn)銑削應(yīng)用。
背景技術(shù):
雙面切向銑削切削刀片通常被限定為切削前刀面,其中排屑槽/斷屑槽不具有緊固件通孔,或換句話講,緊固件通孔位于兩個(gè)切削前刀面之間,但在側(cè)向交叉取向上。對(duì)于雙面切向切削刀片,帶有內(nèi)置排屑槽幾何形狀的所有切削前刀面都必須具有鄰接表面以在加工期間支撐切向切削力。
在行業(yè)中所作出的開發(fā)新的或改善的雙面切向切削刀片的努力已經(jīng)趨向于實(shí)現(xiàn)減小的切削力、減小的功率消耗、增加的切削刃強(qiáng)度和增加的工具壽命。代表性專利文獻(xiàn)包括美國(guó)專利No.6,872,034、美國(guó)專利No.7,063,489、美國(guó)專利No.7,094,007、和美國(guó)專利No.7,104,735,其中這些文獻(xiàn)已公開了在主側(cè)表面中帶有兩種基本形狀(梯形和平行四邊形)的雙面切向切削刀片以及在切削前刀面上的不同鄰接表面。從幾何設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看,上述專利公開了大致矩形形狀,該大致矩形形狀的周邊被兩個(gè)平坦主側(cè)面、兩個(gè)平坦副側(cè)面以及四個(gè)刀尖面一起包圍,如所觀察垂直于雙面切向切削刀片的切削前刀面,或換句話講,主切削刃垂直于副切削刃。這些專利中公開的切削刀片種類的缺點(diǎn),包括在諸如槽銑削時(shí)難以有效地平衡所需表面光潔度和工件上的加工表面與加工壁之間的垂直度,該缺點(diǎn)很大程度上主要在于切削前刀面和副側(cè)面之間形成的副切削刃上的復(fù)雜切削刃幾何形狀。
本發(fā)明旨在開發(fā)改善的雙面切向切削刀片,以及使用改善的雙面切向切削刀片的切削工具系統(tǒng),以解決上述問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供了用于可轉(zhuǎn)位雙面切向切削刀片的創(chuàng)新和獨(dú)特概念。本發(fā)明的雙面切向切削刀片具有獨(dú)特的周邊形狀,該周邊形狀主要由兩個(gè)平坦主側(cè)面和兩個(gè)凸形副側(cè)面包圍,如從切削前刀面上的平坦鄰接表面法向觀察所得。本發(fā)明的雙面切向切削刀片具有在切削前刀面和兩個(gè)平坦主側(cè)面之間形成的兩個(gè)主切削刃。雙面切向切削刀片還具有兩個(gè)凸形副切削刃,所述凸形副切削刃各自具有在切削前刀面和兩個(gè)凸形副側(cè)面之間形成的較大凸形半徑,所述凸形副側(cè)面各自具有大致弓形或錐形表面。
本發(fā)明的雙面切向切削刀片的兩個(gè)相同且相對(duì)的切削前刀面具有獨(dú)特的周邊輪廓,該周邊輪廓主要包括一對(duì)大體上筆直的相同且相對(duì)的切削刃、一對(duì)具有常規(guī)半徑的相對(duì)的弓形切削刃以及一對(duì)具有大得多的半徑的相對(duì)的凸形副切削刃(從垂直于切削前刀面的方向觀察)。具有與凸形副側(cè)面相關(guān)聯(lián)的大得多的半徑的凸形副切削刃的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,在繁重切削條件下保證加工表面的表面光潔度以及工件上的加工表面和加工壁之間的垂直度。具有較大半徑的凸形副切削刃的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,與垂直于筆直主切削刃的筆直副切削刃相比,較大曲率半徑可能適于一些不期望的加工過(guò)程,例如加工過(guò)程中的刀架偏轉(zhuǎn)和來(lái)自產(chǎn)品制造的公差變化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面,如從切削前刀面上的平坦鄰接表面的垂直方向觀察,雙面切向切削刀片的每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃至少包括具有較大半徑的凸形副切削刃、單個(gè)完整刀尖切削刃以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的主切削刃。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)非限制性方面,如從切削前刀面上的平坦鄰接表面的垂直方向觀察,雙面切向切削刀片的每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃、單個(gè)完整刀尖切削刃、主切削刃,以及具有不大于約0.25mm的較小且固定半徑并且被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的部分刀尖切削刃。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)非限制性方面,如從切削前刀面上的平坦鄰接表面的垂直方向觀察,雙面切向切削刀片的每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃、單個(gè)完整刀尖切削刃以及主切削刃(該主切削刃包括筆直主切削刃部分和被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的凸形主切削刃部分)。
另外,根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)非限制性方面,切削工具系統(tǒng)包括刀架;刀架上至少具有一個(gè)刀片接納凹座;以及根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)雙面切向切削刀片,其中刀片接納凹座內(nèi)置在刀架的周邊周圍,并且包括具有螺紋孔的底座面、軸向座面,以及鄰接雙面切向切削刀片的切削前刀面上的一對(duì)平坦鄰接表面的周邊座面。
附圖說(shuō)明
通過(guò)參考以下附圖,將更好地理解根據(jù)本發(fā)明的非限制性特定實(shí)施例的各種特征結(jié)構(gòu)和特性,其中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的梯形雙面切向切削刀片的特定實(shí)施例,其中每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃、單個(gè)完整刀尖切削刃、被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的主切削刃;
圖2A為圖1的雙面切向切削刀片的主側(cè)表面的投影視圖;
圖2B為圖1的雙面切向切削刀片的切削前刀面的投影視圖并且包括細(xì)部(DETAIL)J;
圖2C為圖1的雙面切向切削刀片的右側(cè)副側(cè)表面的投影視圖;
圖3為根據(jù)本發(fā)明的梯形雙面切向切削刀片的另一個(gè)特定實(shí)施例的三維透視圖,其中每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃,單個(gè)完整刀尖切削刃,主切削刃,以及具有較小且固定半徑(通常但不限于等于或不大于約0.25mm)并且被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的部分刀尖切削刃;
圖3A為標(biāo)識(shí)為DETAIL C的放大視圖,該DETAIL C對(duì)應(yīng)于圖3中標(biāo)記為C的圓圈中的結(jié)構(gòu);
圖4為根據(jù)本發(fā)明的梯形雙面切向切削刀片的另一個(gè)特定實(shí)施例的三維透視圖,其中每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃、單個(gè)完整刀尖切削刃以及主切削刃(該主切削刃包括筆直切削刃部分和被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的凸形切削刃部分邊緣);
圖4A為標(biāo)識(shí)為DETAIL D的放大視圖,該DETAIL D對(duì)應(yīng)于圖4中標(biāo)識(shí)為D的圓圈中的結(jié)構(gòu);
圖5A為梯形雙面切向切削刀片的另外特定實(shí)施例的三維透視圖;
圖5B為圖5A的雙面切向切削刀片的主側(cè)表面的投影視圖;
圖5C為圖5A的雙面切向切削刀片的剖視圖;
圖6為根據(jù)本發(fā)明的具有平行四邊形主側(cè)表面的平行四邊形雙面切向切削刀片的特定實(shí)施例的三維透視圖,其中每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃、單個(gè)完整刀尖切削刃、被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的主切削刃;
圖7A為圖6的雙面切向切削刀片的主側(cè)表面的投影視圖;
圖7B為圖6的雙面切向切削刀片的切削前刀面的投影視圖;
圖7C為右側(cè)的副側(cè)表面的投影視圖,以及圖6的雙面切向切削刀片的縮放細(xì)部圖K;
圖8A示出根據(jù)本發(fā)明的包括刀架的切向切削工具系統(tǒng),該刀架至少具有刀片接納凹座以及梯形雙面切向切削刀片;
圖8B示出包括刀架的切向切削工具系統(tǒng),該刀架至少具有刀片接納凹座;
圖9為示出根據(jù)本發(fā)明的平行四邊形雙面切向切削刀片的特定實(shí)施例的三維透視圖;
圖9A為標(biāo)識(shí)為DETAIL L的放大視圖,該DETAIL L對(duì)應(yīng)于圖9中標(biāo)識(shí)為L(zhǎng)的圓圈中的結(jié)構(gòu);
圖9B為圖9的雙面切向切削刀片的主側(cè)表面的投影視圖,其中包括標(biāo)識(shí)為“M”的圓圈中的結(jié)構(gòu)的放大視圖;
圖9C為圖9的雙面切向切削刀片的副側(cè)表面的投影視圖,其中包括標(biāo)識(shí)為“N”的圓圈中的結(jié)構(gòu)的放大視圖;
圖10為從前切削面截取的代表性雙面切向切削刀片的視圖;
圖11A為從切削前刀面截取的側(cè)視圖并且表示完整雙面切向切削刀片的右半部分;
圖11B為從切削前刀面截取的側(cè)視圖并且表示完整雙面切向切削刀片的左半部分;并且
圖11C為從圖11A的右側(cè)部分和圖11B的左側(cè)部分的切削前刀面截取的側(cè)視圖,以示出雙面切向切削刀片的完整切削前刀面。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明的非限制性具體實(shí)施例和權(quán)利要求書的描述中,除非在操作實(shí)例中或除非另有所述,否則表示成分和產(chǎn)品的量或特征、加工條件等的所有數(shù)字均應(yīng)理解為在所有情況下用術(shù)語(yǔ)“約”來(lái)修飾。因此,除非有相反的說(shuō)明,否則在以下描述和所附權(quán)利要求中提及的任何數(shù)值參數(shù)均為近似值,其可根據(jù)想要在本發(fā)明描述的主題中獲得的所需性質(zhì)而變化。至少且并不試圖限制將等同原則應(yīng)用于權(quán)利要求書的范圍,每個(gè)數(shù)值參數(shù)應(yīng)至少根據(jù)記錄的有效數(shù)位的數(shù)目并且通過(guò)施加慣常的四舍五入法來(lái)進(jìn)行解釋。
被敘述為以引用方式整體或部分并入本文的任何專利、出版物或其他公開材料僅以并入材料不與本發(fā)明中闡述的現(xiàn)有定義、表達(dá)或其他公開材料相沖突的程度并入本文。因此,并且在必要的程度內(nèi),本文闡述的公開內(nèi)容取代以引用方式并入本文的任何沖突材料。被敘述為以引用方式并入本文但與本文闡述的現(xiàn)有定義、表達(dá)或其他公開材料相沖突的任何材料或其一部分僅以并入材料與現(xiàn)有公開材料之間不發(fā)生沖突的程度并入。
雙面切向切削刀片通常用于圓周旋轉(zhuǎn)銑削和槽銑削,這是因?yàn)殡p面切向切削刀片通過(guò)相對(duì)較長(zhǎng)的切削刃而獲得相對(duì)較大的切削深度。
圖1和圖2A-圖2C示出梯形雙面切向切削刀片5的實(shí)施例,其中圖1為三維透視圖,圖2A為具有梯形形狀的主(平坦)側(cè)表面32c的投影視圖,圖2B為切削前刀面10的投影視圖和細(xì)部圖J,并且圖2C為從圖2A的右側(cè)觀察的投影視圖。
帶有緊固件通孔6的雙面切向切削刀片5具有頂部切削前刀面10和相同的(或大體上相同的)底部切削前刀面20(部分可見),其中底部切削前刀面20經(jīng)由通過(guò)孔6中心的中央平面m-m與頂部切削前刀面10具有鏡像關(guān)聯(lián)。頂部切削前刀面10具有周邊形狀,該周邊形狀包括一對(duì)大體上筆直的相同且相對(duì)的切削刃11c和12c;分別具有半徑R1和R2的一對(duì)相對(duì)的刀尖切削刃11b和12b,所述半徑通常在約0.4mm至約8.0mm的尺寸范圍內(nèi);以及分別具有半徑R3和R4的一對(duì)相對(duì)的凸形副切削刃11a和12a。對(duì)于每個(gè)凸形副切削刃(11a、12a),半徑R3和R4比刀尖切削刃11b和12b的對(duì)應(yīng)半徑(R1和R2)的范圍至少大四倍。換句話講,副切削刃半徑R3至少為刀尖切削半徑R1的約四倍大,并且R4至少為R2的約四倍大。
頂部切削前刀面10上的代表性可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑R3的凸形副切削刃11a、單個(gè)完整刀尖切削刃11b,以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面32a截短的主切削刃11c。完整刀尖切削刃11b被限定為與兩個(gè)相鄰切削刃(11a和11c)相切的刀尖切削刃。鋒利邊緣38由于主切削刃11c被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面32a截短而形成。
類似地,頂部切削前刀面10上的另一個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑(R4)的凸形副切削刃12a、單個(gè)并且完整的刀尖切削刃12b,以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面42a截短的主切削刃12c(參見圖2C)。圖2B中的細(xì)部圖J示出凸形副切削刃12a以弧的形式(或路徑)轉(zhuǎn)離虛擬參考線9,該虛擬參考線9垂直于兩個(gè)主切削刃11c和12c。凸形副切削刃12a的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,當(dāng)在不期望的加工條件(諸如加工期間的刀架偏轉(zhuǎn)和來(lái)自產(chǎn)品制造的公差變化)下操作時(shí)可以保證(或改善生產(chǎn)可接受的)加工表面的表面光潔度。鋒利邊緣39也是由于主切削刃12c(或等同的主側(cè)面32c)被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面42a截短而形成。在切削刀片5的底部切削前刀面20上,分別存在兩個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃:22a、22b、22c(圖1)與21a、21b、21c(圖2A和圖2C)。
在切削刀片制造的現(xiàn)實(shí)中,比如在碳化物壓制過(guò)程中,鋒利邊緣38和39可與小半徑(通常為約0.25mm或更小)共混,該小半徑比常規(guī)刀尖半徑(R1和R2)(在約0.4至約8mm的范圍內(nèi))小得多。因此,鋒利邊緣(38、39)實(shí)際上由于上述小半徑成為大致鋒利邊緣,其中大致鋒利邊緣處于相鄰表面(或面)的突然終止處。鋒利邊緣的這種說(shuō)明適用于該申請(qǐng)中的鋒利邊緣的其他參考。
另外,如圖2C所示,切削刀片5的從頂部切削前刀面10延伸到底部切削前刀面20的周邊側(cè)表面包括用作座面的一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的平坦主側(cè)面32c和42c、一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的弓形側(cè)面32b和42b,以及一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的凸形副側(cè)面32a和42a。切削刀片5具有一對(duì)相同的(或大體上相同的)獨(dú)特周邊支撐表面36和37,當(dāng)沿垂直于頂部切削前刀面10上的切削前刀面的方向觀察時(shí),所述周邊支撐表面具有大致三角形形狀,其中表面36和37為大致共面并且大致垂直于主側(cè)面32c或42c。支撐的穩(wěn)定性由于周邊支撐表面彼此間隔開(或分開或不同)的事實(shí)而被認(rèn)為得到增強(qiáng)(或增加)。雙面切向切削刀片5還具有兩個(gè)相同的軸向支撐面35(圖1)和45(圖2C),其中凸形副側(cè)面32a被面35部分地截短,并且凸形副側(cè)面42a被面45部分地截短。切削刀片5被稱為梯形雙面切向切削刀片,因?yàn)轫斆?0處的主切削刃12c與底面20處的主切削刃22c不平行,如圖2A所示。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的梯形雙面切向切削刀片55的另一個(gè)特定實(shí)施例的三維透視圖和細(xì)部圖C(參見圖3A)。圖3A為細(xì)部圖DETAIL C,其示出圖3中標(biāo)識(shí)為C的圓圈中的結(jié)構(gòu)。
帶有緊固件通孔56的雙面切向切削刀片55具有頂部切削前刀面60和相同的(或大體上相同的)底部切削前刀面70。頂部切削前刀面60具有周邊切削刃,該周邊切削刃主要包括一對(duì)具有較小且固定半徑(通常不大于約0.25mm)的相同(或大體上相同)且相對(duì)的部分刀尖切削刃61d(半徑R5)和62d(半徑R6)、一對(duì)大體上筆直的相同(或大體上相同)且相對(duì)的切削刃61c和62c、一對(duì)分別具有半徑R7和R8(通常在約0.4mm至約8.0mm的范圍內(nèi))的相對(duì)的完整刀尖切削刃61b和62b,以及一對(duì)分別具有半徑R9和R10的相對(duì)的凸形副切削刃61a和62a。對(duì)于每個(gè)凸形副切削刃(61a、62a),半徑R9和R10比對(duì)應(yīng)的完整刀尖切削刃61b和62b的范圍至少大四(4)倍。換句話講,R9至少為R7的約四倍大,并且R10至少為R8的約四倍大。顯而易見,部分刀尖切削刃(61d、62d)的半徑R5和R6小于完整刀尖切削刃(61b、62b)的半徑R7或R8,并且部分刀尖切削刃(61d、62d)的半徑R5和R6小于凸形副切削刃(61a、62a)的半徑R9和R10。
頂部切削前刀面60上的代表性可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有非常大半徑(R9)的凸形副切削刃61a、單個(gè)完整刀尖切削刃61b(半徑R5)、筆直主切削刃61c,以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面82a截短的部分刀尖切削刃61d(半徑R5)。鋒利邊緣88由于部分刀尖切削刃61d被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面82a截短而形成。底部切削前刀面70上的代表性可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃72a、完整刀尖切削刃72b、主切削刃72c,以及部分被截短的刀尖切削刃72d。凸形副切削刃72A、完整刀尖切削刃72b以及部分被截短的刀尖切削刃72d的各個(gè)半徑均沿著凸形副切削刃62A、完整刀尖切削刃62b以及部分被截短的刀尖切削刃62d的各個(gè)對(duì)應(yīng)半徑的線。
另外,切削刀片55從頂部切削前刀面60延伸到底部切削前刀面70的周邊側(cè)表面包括一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的凸形副側(cè)面(僅82a可見);一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的圓柱形(或弓形)側(cè)面(僅82b可見);一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的平坦主側(cè)面(僅82c可見);以及一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的截短的圓柱形側(cè)面81d和82d。切削刀片55具有在頂部切削前刀面60上的一對(duì)相同的(或大體上相同的)獨(dú)特周邊支撐表面86和87,其中面86和87為共面并且垂直于主側(cè)面82c。雙面切向切削刀片55也具有兩個(gè)相同的(或大體上相同的)軸向支撐面(僅85可見),其中凸形副側(cè)面82在中間處被面85截短。
圖4為根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的梯形雙面切向切削刀片105的另一個(gè)特定實(shí)施例的三維透視圖。圖4A為放大視圖,該放大視圖對(duì)應(yīng)圖4上標(biāo)識(shí)為D的圓圈中的結(jié)構(gòu)。
帶有緊固件通孔106的雙面切向切削刀片105具有頂部切削前刀面110和相同的(或大體上相同的)底部切削前刀面120。切削前刀面110具有周邊切削刃,該周邊切削刃主要包括一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的主切削刃,所述主切削刃各自包括大體上筆直的切削刃部分111c(或112c)和凸形切削刃部分111d(半徑R11)(或112d(半徑R12));一對(duì)具有半徑在約0.4mm至約8.0mm范圍內(nèi)的相對(duì)的完整刀尖切削刃111b(半徑R13)和112b(半徑R14);以及一對(duì)相對(duì)的凸形副切削刃111a(半徑R15)和112a(半徑R16)。對(duì)于每個(gè)凸形副切削刃(111a、112a),半徑R15和R16比對(duì)應(yīng)的完整刀尖切削刃111b和112b的范圍大至少約四倍。換句話講,R15至少為R13的約四倍大,并且R16至少為R14約四倍大。
頂部切削前刀面110上的代表性可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃111a;單個(gè)完整刀尖切削刃111b;以及主切削刃,該主切削刃包括大體上筆直的主切削刃部分111c和被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面132a截短的凸形主切削刃部分111d。凸形主切削刃部分111d在一端處與筆直主切削刃部分111c相切,并且在另一端處被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面132a截短。凸形主切削刃111d的功能是消除加工過(guò)程期間由于切削工具系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)而可能在工件表面上產(chǎn)生的標(biāo)記。
鋒利邊緣138(類似于鋒利邊緣139)由于凸形切削刃111d被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面132a截短而形成。底部切削前刀面120上的代表性可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃122a、單個(gè)完整刀尖切削刃122b,以及主切削刃(該主切削刃包括大體上筆直的主切削刃部分122c和凸形主切削刃部分122d)。凸形主切削刃部分122d和對(duì)應(yīng)的凸形主側(cè)面132d被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面(除了132a的相對(duì)面以外均不可見)截短。
在切削刀片制造的現(xiàn)實(shí)中,比如在碳化物壓制過(guò)程中,所謂的鋒利邊緣138和139可與小且固定的半徑(通常為約0.25mm或更小)共混,該半徑比常規(guī)刀尖半徑(在約0.4至約8mm的范圍內(nèi))小得多。
另外,切削刀片105從頂部切削前刀面110延伸到底部切削前刀面120的周邊側(cè)表面包括一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的凸形副側(cè)面(僅132a可見);一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的圓柱形面(僅132b可見);一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的平坦主側(cè)面(僅132c可見);以及一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的截短的凸形面(僅132d可見);切削刀片105具有在頂部切削前刀面110上的一對(duì)相同的(或大體上相同的)獨(dú)特周邊支撐表面136和137,其中面136和137為共面并且垂直于主側(cè)面132c。雙面切向切削刀片105也具有兩個(gè)相同的(或大體上相同的)軸向支撐面(僅135可見),其中凸形副側(cè)面132a被面135截短。軸向支撐面135、周邊支撐表面136和137,以及主側(cè)面132c彼此垂直。
圖5A至圖5C示出梯形雙面切向切削刀片155的另外特定實(shí)施例,其中每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃類似于圖1所示的可轉(zhuǎn)位切削刃,但是具有兩個(gè)主側(cè)表面(該主側(cè)表面在與每個(gè)主切削刃相鄰的兩端處被修整)。圖5A為三維透視圖。圖5B為主側(cè)表面的投影視圖。圖5C為沿著圖5B中的剖面線H-H截取的剖視圖。
帶有緊固件通孔156以及孔156的中心線159的雙面切向切削刀片155具有頂部切削前刀面160和相同的(或大體上相同的)底部切削前刀面170。類似于圖1中的可轉(zhuǎn)位切削刃,頂部切削前刀面160上的每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑以表現(xiàn)曲率的凸形副切削刃162a、單個(gè)完整刀尖切削刃162b,以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面(未示出)截短的主切削刃162c。類似地,底部切削前刀面170上的每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃172a、單個(gè)完整刀尖切削刃172b,以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面(未示出)截短的主切削刃172c。
添加到雙面切向切削刀片155的附加特征在于,每個(gè)主側(cè)表面在與主切削刃(162c和172c)相鄰的兩端處被修整。如圖5A所示,主側(cè)表面182c被修整,從而在靠近主切削刃162c的端部處形成第一輔助主側(cè)表面182c',并且在靠近主切削刃172c的端部處形成第二輔助主側(cè)表面182c"。這些間隙有助于保護(hù)切削刃的完整性。參見圖5C,如果介于修整表面182c'和孔中心線159之間的角度“Theta”小于90度,則修整角度“Alpha”可具有從主側(cè)表面182c開始的負(fù)值?;蛘?,如果介于修整表面182c'和孔中心線159之間的角度“Theta”大于90度,則修整角度“Alpha”可具有從主側(cè)表面182c開始的正值。修整表面182c"與修整表面182c'相同(或大體上相同)。
圖6和圖7A至圖7C示出平行四邊形雙面切向切削刀片205的特定實(shí)施例。圖6為三維透視圖。圖7A為具有平行四邊形形狀的主側(cè)表面的投影視圖。圖7B為頂部切削前刀面的投影視圖。圖7C為來(lái)自右側(cè)的副側(cè)表面的投影視圖和縮放細(xì)部圖K。
示于圖6中的帶有緊固件通孔206的雙面切向切削刀片205具有頂部切削前刀面210和相同的(或大體上相同的)底部切削前刀面220(部分可見)。切削前刀面210具有周邊側(cè)面形狀,該周邊側(cè)面形狀大體上包括一對(duì)相同(或大體上相同)且相對(duì)的大體上筆直的主切削刃211c和212c、一對(duì)相對(duì)的完整刀尖切削刃211b(半徑R17)和212b(半徑R18)(該對(duì)完整刀尖切削刃具有在約0.4mm至約8.0mm范圍內(nèi)的半徑),以及一對(duì)相對(duì)的凸形副切削刃211a(半徑R19)和212a(半徑R20)。對(duì)于每個(gè)凸形副切削刃(221a、212a),半徑R19和R20比對(duì)應(yīng)的完整刀尖切削刃211b和212b的范圍大至少約四倍。換句話講,R19至少為R17的約四倍大,并且R20至少為R18的約四倍大。頂部切削前刀面210上的兩個(gè)相同可轉(zhuǎn)位切削刃中的一個(gè)包括具有較大半徑的凸形副切削刃211a、單個(gè)完整刀尖切削刃211b,以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面232a截短的主切削刃211c。完整刀尖切削刃被限定為與兩個(gè)相鄰切削刃相切的刀尖切削刃。
鋒利邊緣282以及在鋒利邊緣282的頂部處的截短點(diǎn)P1由于主切削刃211c被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面232a截短而形成。類似地,頂部切削前刀面210上的另一個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑(R20)的凸形副切削刃212a、單個(gè)完整刀尖切削刃212b,以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面252a截短的主切削刃212c(圖7C)。鋒利邊緣281以及在鋒利邊緣281的頂部處(或在主切削刃212c的端部處)的截短點(diǎn)P1也是由于主切削刃212c被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面252a截短而形成。
參見位于頂部切削前刀面210和底部切削前刀面220之間并且穿過(guò)中心線(圖6中的CL)的中央平面,刀尖切削刃212b比截短點(diǎn)P1更遠(yuǎn)離中央平面。另外,刀尖切削刃211b比截短點(diǎn)P1更遠(yuǎn)離中央平面。
在切削刀片制造的現(xiàn)實(shí)中,比如在碳化物壓制過(guò)程中,所謂的鋒利邊緣281和282可實(shí)際上與小半徑(通常為約0.25mm或更小)共混,該小半徑比常規(guī)刀尖半徑(通常在約0.4至約8mm的范圍內(nèi))小得多。
切削刀片205的底部切削前刀面220上的兩個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃(222a、222b、222c與223a、223b、223c)以及對(duì)應(yīng)的鋒利邊緣283和284可以進(jìn)行類似的分析或說(shuō)明,只因?yàn)榈撞壳邢髑暗睹?20與頂部切削前刀面210相同。頂部切削前刀面210上的主切削刃212c大致平行于底部切削前刀面220上的切削刃223c,因此稱為平行四邊形雙面切向切削刀片。
另外,切削刀片205的從頂部切削前刀面210上的切削刃朝向底部切削前刀面220延伸的周邊側(cè)表面包括一對(duì)用作座面的相同且相對(duì)的平坦主側(cè)面232c(圖6和圖7A)和252c(圖7B);一對(duì)相同且相對(duì)的錐形側(cè)面232b(圖6和圖7A)和252b(圖7C);以及一對(duì)相同且相對(duì)的凸形副側(cè)面232a和252a;而切削刀片205的從底部切削前刀面220上的切削刃朝向頂部切削前刀面210延伸的周邊側(cè)表面包括一對(duì)相同平坦主側(cè)面232c和252c;一對(duì)相同且相對(duì)的錐形側(cè)面242b和262b;以及一對(duì)相同且相對(duì)的凸形副側(cè)面242a和262a。因此,平坦主側(cè)面232c和252c從頂部切削前刀面210一直延伸到底部切削前刀面220,然而,頂部切削前刀面210上的每個(gè)錐形側(cè)面232b、252b和每個(gè)凸形副側(cè)面232a、252a未延伸到底部切削前刀面220,并且類似地,底部切削前刀面220上的每個(gè)錐形側(cè)面242b、262b和每個(gè)凸形副側(cè)面242a、262a未延伸到頂部切削前刀面210。
切削刀片205具有在頂部切削前刀面210上的一對(duì)相同但獨(dú)特的周邊支撐表面236和237,其中面236和237是共面,圍繞穿過(guò)切削刀片205中心的中心線(圖6上的CL)180度對(duì)稱,并且垂直于面236或237。雙面切向切削刀片205還具有兩個(gè)相同的軸向支撐面235和245,其中凸形副側(cè)面232a、242a以及圓柱形面232b、242b被平坦支撐面235截短,并且凸形副側(cè)面252a、262a以及錐形側(cè)面252b、262b被平坦支撐面245截短。
雙面切向切削刀片205可具有與圖3、圖3A、圖4、圖5A、圖5B和圖5C中描述的那些雙面切向切削刀片相似的幾何特征。例如,在圖3中,示出了切削刀片,其中每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃、單個(gè)完整刀尖切削刃、主切削刃,以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的較小且固定的部分刀尖切削刃。又如,在圖4中,示出了切向切削刀片,其中每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃、單個(gè)完整刀尖切削刃,以及主切削刃(該主切削刃包括筆直主切削刃部分以及被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的凸形主切削刃部分)。又如,在圖5A、圖5B和圖5C中,示出了雙面切向切削刀片,該雙面切向切削刀片具有在與主切削刃相鄰的兩端處修整的兩個(gè)主側(cè)表面。
圖8A和圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的切向切削工具系統(tǒng)300,該切向切削工具系統(tǒng)包括刀架310;多個(gè)刀片接納凹座311-316;以及多個(gè)梯形雙面切向切削刀片301-306。所有凹座311-316和所有切向切削刀片301-306圍繞刀架310的切削軸線309位置對(duì)稱。切削刀片通過(guò)緊固件(未示出)(諸如螺紋緊固件,比如螺釘)穿過(guò)座面331上的螺紋孔321固定到凹座311中。刀架310的旋轉(zhuǎn)方向由圖8A中的箭頭“R”指定。每個(gè)雙面切向切削刀片的作用切削刃為徑向外側(cè)切削刃并且在圖8A中指定為ACE。
在示于圖8B中的刀片接納凹座311中,座面331、軸向凹座壁341,以及周邊凹座壁351彼此垂直。類似地,在示于圖8B中的刀片接納凹座316中,座面336、軸向凹座壁346,以及周邊凹座壁356彼此垂直。
來(lái)自雙面切向切削刀片的主側(cè)表面,比如圖1中的切削刀片5的主側(cè)面32c、或圖3中的切削刀片55的主側(cè)面82c、或圖4中的切削刀片105的主側(cè)面132c、或圖5A-圖5C中的切削刀片155的主側(cè)面182c,將鄰接在圖8A(或圖8B)中的凹座311中的座面331(或凹座316中的座面336)上。
來(lái)自雙面切向切削刀片的軸向支撐面,比如圖1中的切削刀片5的軸向支撐面35、或圖3中的切削刀片55的軸向支撐面85、或圖4中的切削刀片105的軸向支撐面135,將抵靠示于圖8中的凹座311中的軸向凹座壁341(或凹座316中的軸向凹座壁346)鄰接。
來(lái)自雙面切向切削刀片的周邊支撐面,比如圖1中的切削刀片5的周邊支撐面36和37、或圖3中的切削刀片55的周邊支撐面86和87、或圖4中的切削刀片105的周邊支撐面136和137,將抵靠示于圖8中的凹座311中的周邊凹座壁351(或凹座316中的周邊凹座壁356)鄰接。
另外,切削刀片301的主側(cè)表面301a上存在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(或刀片對(duì)準(zhǔn)指示器)401(或切削刀片306的主側(cè)表面306a上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記406),該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與刀架310上的對(duì)應(yīng)標(biāo)記(或刀架對(duì)準(zhǔn)指示器)411或?qū)?yīng)標(biāo)記(或刀架對(duì)準(zhǔn)指示器)416對(duì)準(zhǔn)。這樣將防止操作者將雙面切向切削刀片301-306錯(cuò)誤地定位到凹座311-316中,否則將導(dǎo)致對(duì)切削工具系統(tǒng)造成損壞。
圖9以三維透視圖示出平行四邊形雙面切向切削刀片500的特定實(shí)施例。帶有緊固件通孔506的切削刀片500具有頂部切削前刀面510和相同的底部切削前刀面520(部分可見)。頂部切削前刀面510上的代表性可轉(zhuǎn)位切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃511a;單個(gè)完整刀尖切削刃511b;以及主切削刃(該主切削刃包括大體上筆直的主切削刃部分511c和凸形主切削刃部分511d)。凸形主切削刃部分511d在一端處與筆直主切削刃部分511c相切,并且在另一端處被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面532a截短。凸形主切削刃511d的功能是消除加工過(guò)程期間由于切削工具系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)而可能在工件表面上產(chǎn)生的標(biāo)記。如從圖9中的每個(gè)可轉(zhuǎn)位切削刃可見,例如,參照通孔506,單個(gè)完整刀尖切削刃511b處于高位,而凸形主切削刃部分511d處于低位。作為示于圖9中的實(shí)際例子,凸形主切削刃部分511d具有大體上較大半徑(與常規(guī)切向切削刀片中的副刀尖半徑相比),R21=約3mm。
相同的完整刀尖切削刃511b(半徑R22)和512b(半徑R23)具有在約0.4mm至約8.0mm范圍內(nèi)的典型半徑,并且凸形副切削刃511a(半徑R24)和512a(半徑R25)的半徑比對(duì)應(yīng)完整刀尖切削刃511b和512b的范圍大至少四(4)倍。換句話講,R24至少為R22的約四倍大,并且R25至少為R23的約四倍大。完整刀尖切削刃被限定為與兩個(gè)相鄰切削刃相切的刀尖切削刃。因此,完整刀尖切削刃511b與筆直主切削刃部分511c和具有較大半徑的凸形副切削刃511a兩者相切,并且類似地,完整刀尖切削刃512b與筆直主切削刃部分512c和具有較大半徑的凸形副切削刃512a兩者相切。
示于圖9中的雙面切向切削刀片500通常稱為平行四邊形雙面切向切削刀片,因?yàn)樵陧斆?10處的筆直主切削刃部分512c平行于在底面520處的對(duì)應(yīng)筆直主切削刃部分522c。
如細(xì)部圖Detail L(圖9A)中所示,橋接面552構(gòu)建在刀尖圓柱形(或錐形)側(cè)面532b和鋒利邊緣562之間,該鋒利邊緣由凸形副側(cè)面542a和從凸形主切削刃部分522d延伸的凸形主側(cè)面542d之間的交匯處形成。與如上所述的凸形主切削刃部分511d相同,凸形主切削刃部分522d的功能是消除加工期間由于切削工具系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)而可能在工件表面上產(chǎn)生的標(biāo)記。
凸形主側(cè)面542d也被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面542a截短。鋒利邊緣562由于凸形主側(cè)面542d被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面542a截短而形成。在用于生產(chǎn)完全壓制碳化物產(chǎn)品的切削刀片制造的現(xiàn)實(shí)中,鋒利邊緣562可與小半徑(通常為約0.25mm或更小)共混,該小半徑比常規(guī)刀尖半徑(在約0.4至約8mm的范圍內(nèi))小得多。
另外,作為代表性實(shí)施例,圖9B示出(切削刀片500的)刀尖拐角切削刃512b的一部分在其與筆直主切削刃部分512c相鄰的端部處(如從主側(cè)表面532c的側(cè)面所觀察),與平面U(該平面U穿過(guò)孔506的中心并且垂直于主側(cè)表面532c)形成角度A1(參見細(xì)部圖M),其中角度A1大于零度,如細(xì)部圖M所示。應(yīng)當(dāng)注意,用于(部分地)限定角度A1的參考線平行于平面U?;蛘邠Q句話講,如從主側(cè)表面532c的側(cè)面(相鄰一面)所觀察的,刀尖拐角切削刃512b大體上與筆直主切削刃部分512c對(duì)準(zhǔn)。
同樣,作為代表性實(shí)施例,圖9C示出刀尖拐角切削刃512b的一部分在其與副切削刃512a相鄰的端部處(如從副側(cè)表面532a(或542a)的側(cè)面所觀察),與平面U形成角度A2(參見細(xì)部圖N),其中角度A2大于零度,如細(xì)部圖N所示。應(yīng)當(dāng)注意,用于(部分地)限定角度A2的參考線平行于平面U?;蛘邠Q句話講,如從副側(cè)表面532a(或542a)的側(cè)面(相鄰一面)所觀察的,刀尖拐角切削刃512b大體上與凸形副切削刃512a的相鄰部分對(duì)準(zhǔn)或相切。
參見圖10,如從所選擇的雙面切向切削刀片的碎屑前刀面(例如從圖1B中的頂部切削前刀面10、從圖3中的頂部切削前刀面60、從圖4中的頂部切削前刀面110,以及從圖9中的頂部切削前刀面510)所觀察,周邊輪廓可從數(shù)學(xué)角度描述為來(lái)自立體桶形形狀(三維)的截面桶形形狀(二維)。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的如從碎屑前刀面所觀察的大致桶形輪廓切向切削刀片700(僅有周邊示出)。切削刀片700的完整切削刃包括副切削刃701a、主刀尖拐角701b、主切削刃701c(其還可包括筆直主切削刃部分和凸形主切削刃部分,如結(jié)合圖4的實(shí)施例和圖9的實(shí)施例所示出和描述的那些部分),以及尖銳點(diǎn)701d(即沒(méi)有刀尖拐角)。切削刀片700可通過(guò)圍繞中心點(diǎn)C2旋轉(zhuǎn)180度來(lái)轉(zhuǎn)位,以具有另一個(gè)完整切削刃,該完整切削刃包括副切削刃702a、主刀尖拐角702b、主切削刃701c以及尖銳點(diǎn)702d(即沒(méi)有刀尖拐角)。虛直線751和753連同桶形(凸形)虛曲線752和754形成桶狀形狀。
參見圖11A、圖11B和圖11C,這些附圖示出根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的切削刀片在分布式設(shè)計(jì)程序(或過(guò)程或方法)中各階段的結(jié)構(gòu),以便創(chuàng)建本發(fā)明的桶形雙面切向切削刀片的立體模型。圖11A為從切削前刀面(就像圖9中的切削前刀面510)所觀察的側(cè)視圖,其表示完整雙面切向切削刀片800(參見圖11C)的右半部分810(如從圖11A所觀察)。作為程序中的第一步驟,右半部分810中存在邊界,該右半部分包括具有較大半徑的凸形副切削刃801a、完整刀尖半徑拐角切削刃801b以及第一筆直主切削刃部分801c的一部分、豎直中心線805(在一半處)、第二筆直主切削刃部分802c的一部分以及鄰接凸形主切削刃部分802d。右半部分810以大致桶形形狀構(gòu)建,如通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)桶形截面(二維)的比較所示,該標(biāo)準(zhǔn)桶形截面由頂部直線911、左曲線913、底部直線912和右曲線914組成,所述線通過(guò)虛線示出。切削刀片800的右半部分810與虛線中的標(biāo)準(zhǔn)桶形輪廓之間的一個(gè)主要差異是由于實(shí)際加工操作中的基本要求而造成的圓形刀尖拐角801b。
圖11B為切削前刀面的側(cè)視圖,該側(cè)視圖通過(guò)圍繞中心點(diǎn)H1旋轉(zhuǎn)右半部分810約180度以形成完整雙面切向切削刀片800(參見圖11C)的左半部分820(如從圖11B所觀察的)而得到。作為程序中的第二步驟,左半部分820中存在邊界,該左半部分包括具有較大半徑的凸形副切削刃802a、完整刀尖半徑拐角切削刃802b以及第二筆直主切削刃部分802c的一部分、豎直中心線805(在一半處)、第一筆直主切削刃部分801c的一部分以及鄰接凸形主切削刃部分801d。換句話講,左半部分820圍繞中心點(diǎn)H1與右半部分810成180度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。結(jié)合圖11A沿著說(shuō)明的線,圖11B示出標(biāo)準(zhǔn)桶形截面(二維),該標(biāo)準(zhǔn)桶形截面由(通過(guò)虛線示出)頂部直線911、左曲線913、底部直線912和右曲線914組成。
參見圖11C,圖11C為從切削前刀面所觀察的側(cè)視圖,其示出程序中的最后步驟,該最后步驟合并右半部分810與左半部分820以形成完整的雙面切向切削刀片800(如通常從切削前刀面所觀察的,該完整雙面切向切削刀片具有大致桶形輪廓)。更具體地講,圖11C示出形成雙面切向切削刀片800的第一完整切削刃的合并,該第一完整切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃801a、單個(gè)完整刀尖半徑拐角切削刃801b、筆直主切削刃部分801c,以及被凸形副側(cè)面852截短的凸形主切削刃部分801d(因此相應(yīng)地形成截短的尖銳點(diǎn)T1)。類似地,圖11C示出雙面切向切削刀片800的第二完整切削刃的形成,該第二完整切削刃包括具有較大半徑的凸形副切削刃802a、單個(gè)完整刀尖半徑拐角切削刃802b、筆直主切削刃部分802c,以及被凸形副側(cè)面851截短的凸形主切削刃部分802d(因此相應(yīng)地形成截短的尖銳點(diǎn)T2)。結(jié)合圖11A和圖11B沿著說(shuō)明的線,圖11C示出標(biāo)準(zhǔn)桶形截面(二維),該標(biāo)準(zhǔn)桶形截面由(通過(guò)虛線示出)頂部直線911、左曲線913、底部直線912和右曲線914組成。
因此定義,根據(jù)本發(fā)明的雙面切向切削刀片為大致桶形輪廓(或形狀),如從切削前刀面觀察所得。還定義,右半部分和左部分圍繞所討論的切削刀片的中心點(diǎn)180度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱,如從切削前刀面觀察所得。如從切削前刀面觀察所得,大致桶形形狀既應(yīng)用于具有平行四邊形形狀的雙面切向切削刀片(如從主側(cè)表面觀察),也應(yīng)用于具有梯形形狀的雙面切向切削刀片(如從主側(cè)表面觀察)。
具有大致桶形輪廓(如從切削前刀面觀察)的優(yōu)點(diǎn)是,桶形形狀的副切削刃(或具有較大半徑的凸形副切削刃)可容易地適應(yīng)于各種不期望的加工條件(諸如加工期間的刀架偏轉(zhuǎn)和來(lái)自產(chǎn)品制造的公差變化),同時(shí)仍有效地在加工工件表面上產(chǎn)生良好的表面光潔度。
根據(jù)本公開的某些非限制性實(shí)施例包括從切削前刀面(或稱為端部表面)觀察地具有周邊形狀的雙面切向切削刀片,該雙面切向切削刀片包括一對(duì)相同且相對(duì)的主切削刃、一對(duì)相對(duì)的完整刀尖切削刃(該完整刀尖切削刃具有在約0.4mm至約8.0mm范圍內(nèi)的半徑),以及一對(duì)具有的半徑比完整刀尖切削刃(定義為與兩個(gè)相鄰切削刃相切的刀尖切削刃)的范圍大至少約四(4)倍的相對(duì)的凸形副切削刃,其中主切削刃被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短;并且其中主切削刃可呈被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的大體上筆直的切削刃的形式;或呈由大體上筆直的切削刃的一部分和被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的凸形切削刃的一部分組合的形式;或呈大體上筆直的切削刃的一部分和被相鄰?fù)剐胃眰?cè)面截短的部分刀尖刃(該部分刀尖刃具有小且固定的半徑)的一部分的形式。
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根據(jù)對(duì)本說(shuō)明書的考慮或?qū)嵤┍疚乃_的發(fā)明,本發(fā)明的其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。本說(shuō)明書和實(shí)例僅是示例性的,無(wú)意限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神由以下的權(quán)利要求書指出。