具有单个在径向上延伸的切削刃部分的旋转不对称切削刀片和旋转切削刀具的制作方法 专利技术说明

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明涉及一种具有单个在径向上延伸的切削刃部分的能够围绕刀片轴线旋转的切削刀片和具有这种切削刀片的旋转切削刀具，其通常用于金属切削过程，并且特别地用于钻削操作。背景技术：2.在钻削操作中使用的切削刀具的领域内，有许多旋转切削刀具的示例，其带有具有单个在径向上延伸的切削刃部分的切削头、切削板或切削末端，这些切削头、切削板或切削末端中的一些钎焊或焊接到柄部，并且其中一些能够被可移除地更换。3.us 7,195,428公开了一种切削末端，其由与钻削的孔的尺寸相对应的假想柱体定界，具有延伸其整个长度的大体上v形的末端出屑槽。切削末端以常规方式通过钎焊或焊接固定到柄部的端部，使得末端出屑槽与柄部出屑槽大体上对齐。成对的凸起的狭窄轴向细长耐磨垫围绕切削末端的周边间隔开，在纵向上延伸，并且相对于切削末端的邻近柱状表面略微凸起。4.us 7,296,953公开了一种深孔钻，其包括切削器载体、可更换的切削刀片和至少一个可更换的引导条。呈钻头形式的切削器载体具有凹部，其中，该凹部的后表面和两个侧表面形成用于可更换的切削板的座。后表面中的中心螺纹孔接收被引导通过可更换的切削板中的通孔的螺纹件。在可更换的切削板座的轴向高度处，在钻的圆周上设置用于引导条的凹部，每个引导条抵靠相应凹部中的止动表面，并且每个止动表面具有用于旋入相应引导条的中心螺纹孔。5.us 7,393,162公开了一种枪钻，其包括可拆卸地固定到柄部的切削头，该切削头具有公共纵向轴线并包括配合的周边表面。在柄部的前端部处形成包括向前渐缩的柄部安装表面的柄部联接部分，并且在切削头的后端部处形成包括向前渐缩的切削头安装表面的切削头联接部分。柄部和切削头联接部分两者都以超过180度的周边联接角延伸。柄部和切削头通过以下方式组装：将切削头前导面定位在柄部后端面前；将切削头联接部分可滑动地插入到柄部联接部分中，在横向上到达旋转轴线；并且使切削头在与旋转方向相反的方向上相对于柄部旋转，使得切削头联接部分和柄部联接部分同轴地互锁。6.本发明的目的在于提供一种能够围绕刀片轴线旋转、具有单个在径向上延伸的切削刃部分的改进切削刀片。7.本发明的目的也在于提供一种用于钻削操作的改进切削刀片，工件内的径向支撑由其一体地提供。8.本发明的进一步的目的在于提供一种改进旋转切削刀具，其具有可释放地固定到刀具柄部的切削刀片。技术实现要素：9.根据本发明，提供了一种旋转不对称的切削刀片，该切削刀片能够围绕刀片轴线在切削旋转方向上旋转，该刀片轴线限定刀片向前-向后方向，该切削刀片包括；通过刀片周边表面互连的对置的前表面和后表面，该刀片周边表面具有由第一和第二刃带表面间隔开的第一和第二侧表面，第一刃带边缘，其从前表面沿着第一刃带表面向后延伸，第二刃带边缘，其从前表面沿着第二刃带表面向后延伸；第一前边缘，其形成在前表面和第一侧表面的交界处，该第一前边缘包括在径向上延伸的切削刃部分；和第二前边缘，其形成在前表面和第二侧表面的交界处，该第二前边缘没有切削刃部分，其中：第一侧表面包括邻近于切削刃部分的前刀面，该前刀面面向切削旋转方向；第一和第二刃带边缘被容纳在具有圆形截面和与刀片轴线同轴的柱体轴线的假想第一柱体的包络表面中，该假想第一柱体具有第一直径，并且通过使切削刃部分围绕刀片轴线旋转360度而形成的假想切削轮廓位于第二前边缘的轴向前方，并且限定对应于第一直径的切削直径。10.另外，根据本发明，提供了一种旋转切削刀具，其包括：刀具柄部，其沿着限定柄部向前-向后方向的柄部轴线延伸，该刀具柄部包括从其前端部部分突出的间隔开的第一和第二隆起，以及位于第一和第二隆起之间的刀片接收槽；和上述类型的旋转不对称切削刀片，其在刀片接收槽中可释放地固定到刀具柄部，其中：刀片轴线与柄部轴线同轴；并且刀片的前表面面向柄部向前方向。附图说明11.为了更好地理解，现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明，在附图中，点划线表示构件的局部视图的截止边界，并且在附图中：图1是根据本发明的一些实施例的切削刀片的透视图；图2是图1中所示的切削刀片的前视图；图3是图1中所示的切削刀片的第一侧视图；图4是图1中所示的切削刀片的第二侧视图；图5是图1中所示的切削刀片的第三侧视图；图6是图1中所示的切削刀片的第四侧视图；图7是根据本发明的一些实施例的旋转切削刀具的第一透视图；图8是图7中所示旋转切削刀具的第二透视图；图9是图7中所示旋转切削刀具的分解透视图；图10是图7中所示旋转切削刀具的前端视图；并且图11是根据本发明的一些实施例的刀具柄部的前端视图；并且图12是沿着线xii-xii截取的图11中所示的刀具柄部的截面图。具体实施方式12.本发明的第一方面涉及切削刀片20，其具有通过刀片周边表面26互连的对置的前表面22和后表面24，以及限定刀片向前-向后方向if, ir的刀片轴线ai。13.如图1至图6中所示，切削刀片20能够围绕刀片轴线ai在切削旋转方向rc上旋转，并且刀片周边表面26具有由第一刃带表面32和第二刃带表面34间隔开的第一侧表面28和第二侧表面30。切削刀片20围绕刀片轴线ai旋转不对称(除了360度的倍数的旋转之外)。14.在本发明的一些实施例中，切削刀片20可优选地通过成形压制和烧结诸如碳化钨的硬质合金来制造，并且可进行涂覆或不进行涂覆。15.另外，在本发明的一些实施例中，切削刀片20可具有整体的一件式构造。16.如图1至图6中所示，第一刃带边缘36从前表面22沿着第一刃带表面32向后延伸，并且第二刃带边缘38从前表面22沿着第二刃带表面34向后延伸。17.如图2中所示，第一刃带边缘36和第二刃带边缘38被容纳在具有圆形截面和与刀片轴线ai同轴的柱体轴线ac的假想第一柱体c1的包络表面40中，该假想第一柱体c1具有第一直径d1。18.在整个描述和权利要求书中应当意识到的是，假想第一柱体c1可在向后方向ir上经历微小的轴向渐缩，使得第一直径d1沿着第一刃带边缘36的长度减小至多0.01mm。19.在本发明的一些实施例中，第一刃带边缘36可形成在第一侧表面28和第一刃带表面32的交界处，并且第二刃带边缘38可形成在第二侧表面30和第二刃带表面34的交界处。20.如图3和图5中所示，第一刃带边缘36从第一端点n1向后延伸。21.在本发明的一些实施例中，如图2中所示，第一端点n1和刀片轴线ai可被容纳在第一刀片平面pi1中。22.另外，在本发明的一些实施例中，第一刃带边缘36可为直的并且平行于刀片轴线ai。23.进一步，在本发明的一些实施例中，第一刃带边缘36可与后表面24相交。24.如图2和图6中所示，第二刃带表面34可包括第一支撑表面42，该第一支撑表面42被容纳在假想第一柱体c1的包络表面40中。25.在本发明的一些实施例中，第一支撑表面42可在与切削旋转方向rc相反的方向上从第二刃带边缘38周向地延伸。26.如图2中所示，第一支撑表面42可完全位于四个假想象限q1、q2、q3、q4中的第一假想象限q1中，所述四个假想象限q1、q2、q3、q4由第一刀片平面pi1限定，该第一刀片平面pi1与垂直于该第一刀片平面pi1的第二刀片平面pi2相交并容纳刀片轴线ai。27.在本发明的一些实施例中，第一支撑表面42可与前表面22相交。28.另外，在本发明的一些实施例中，第一支撑表面42可与后表面24相交。29.如图2和图6中所示，第一支撑表面42可由第一中间表面44与第一侧表面28间隔开。30.在本发明的一些实施例中，第一中间表面44可位于假想第一柱体c1的包络表面40的径向内侧。31.另外，在本发明的一些实施例中，第一中间表面44可为平面的，呈轴向延伸的斜面的形式。32.如图1至图6中所示，第一前边缘46形成在前表面22和第一侧表面28的交界处，并且第一前边缘46包括在径向上延伸的切削刃部分48。33.在本发明的一些实施例中，切削刃部分48可在径向上向外延伸到第一刃带边缘36。34.如图2中所示，切削刃部分48可具有容纳在假想第一柱体c1的包络表面40中的径向最外切削点nro。35.应当意识到，在本发明的一些实施例中，径向最外切削点nro可与第一刃带边缘36的第一端点n1重合。36.如图1至图3中所示，第一侧表面28包括邻近于切削刃部分48、面向切削旋转方向rc的前刀面50。37.在本发明的一些实施例中，前刀面50可为第一侧表面28的平面子表面。38.在本发明的其他实施例(未示出)中，前刀面50可包括在第一侧表面28中的凹部或多个凹部。39.如图1、图2和图4中所示，前表面22包括邻近于切削刃部分48的后刀面51。40.在本发明的一些实施例中，后刀面51可为多面的。41.根据本发明，在前表面22和第二侧表面30的交界处形成第二前边缘52，并且第二前边缘52没有切削刃部分。42.鉴于第一前边缘46具有在径向上延伸的切削刃部分48，并且第二前边缘52没有切削刃部分，切削刀片20可被称为具有单个在径向上延伸的切削刃部分。43.如图1至图6中所示，切削刀片20可不表现出围绕刀片轴线ai的旋转对称性。照此，切削刀片20被认为是围绕刀片轴线a1旋转不对称的。44.如图3和图4中所示，通过使切削刃部分48围绕刀片轴线ai旋转360度而形成的假想切削轮廓pc位于整个第二前边缘52的轴向前方。45.在整个描述和权利要求书中应当意识到，第二前边缘52相对于假想切削轮廓pc的相对轴向位置被认为处于第二前边缘52和假想切削轮廓pc的从刀片轴线ai起的等效径向程度。46.在本发明的一些实施例中，假想切削轮廓pc可位于与前表面22相关联的任何边缘的轴向前方，除了限定假想切削轮廓pc的切削刃部分48本身之外。47.另外，在本发明的一些实施例中，假想切削轮廓pc可限定对应于第一直径d1的切削直径dc。48.进一步，在本发明的一些实施例中，切削刃部分48可从刀片轴线ai在径向上向外延伸。49.如图2至图4中所示，切削刃部分48可具有与刀片轴线ai重合的径向最内切削点nri。50.应当意识到，在本发明的一些实施例中，径向最内切削点nri也可与假想切削轮廓pc的中心点nc重合。51.在本发明的一些实施例中，径向最内切削点nri可位于径向最外切削点nro的轴向前方。52.如图2至图4中所示，切削刃部分48可具有轴向最前切削点nf，该轴向最前切削点nf在径向上位于刀片轴线ai与假想第一柱体c1的包络表面40之间的中间。53.对于切削刀片20具有整体的一件式构造并通过成形压制和烧结硬质合金制造的本发明的实施例，应当意识到，通过应用烧结后过程步骤(例如磨削)，可从相同尺寸的成形压制坯体有利地生产不同切削直径dc的多种刀片尺寸。54.如图2中所示，第一刀片平面pi1可容纳整个切削刃部分48。55.在本发明的一些实施例中，第一刀片平面pi1可容纳整个第一前边缘46。56.另外，在本发明的一些实施例中，第一侧表面28可为平面的。57.进一步，在本发明的一些实施例中，切削刀片20可用于钻削操作，由此至少由一体地形成的第一支撑表面42有利地提供工件(未示出)内的径向支撑。58.应当意识到，前面提到的假想第一柱体c1在向后方向ir上的微小轴向渐缩特别适合于用于钻削操作的切削刀片20的构造。59.如图2、图5和图6中所示，肩部部分54可从第二侧表面30突出。60.在本发明的一些实施例中，肩部部分54可具有容纳在假想第一柱体c1的包络表面40中的第二支撑表面56。61.另外，在本发明的一些实施例中，第二支撑表面56可与前表面22相交。62.如图2中所示，第二支撑表面56可完全位于第二假想象限q2中，该第二假想象限q2邻近于第一假想象限q1，并且通过第二刀片平面pi2与该第一假想象限q1分开。63.对于具有至少两个一体地形成的支撑表面(即，分别位于邻近的第一象限q1和第二象限q2中的第一支撑表面42和第二支撑表面56)的本发明的实施例，在工件(未示出)的钻削孔内提供高水平的径向支撑。64.如图1、图2和图5中所示，第一刃带表面32可包括容纳在假想第一柱体c1的包络表面40中的第三支撑表面58。65.在本发明的一些实施例中，第三支撑表面58可在与切削旋转方向rc相反的方向上从第一刃带边缘36周向地延伸。66.另外，在本发明的一些实施例中，第三支撑表面58可与前表面22相交。67.进一步，在本发明的一些实施例中，第三支撑表面58可与后表面24相交。68.如图1、图2和图5中所示，第二支撑表面56可通过第二中间表面60与第三支撑表面58间隔开。69.在本发明的一些实施例中，如图2中所示，第二中间表面60可位于假想第一柱体c1的包络表面40的径向内侧。70.另外，在一些实施例中，肩部部分54可经由第二中间表面60连结到第一刃带表面32。71.进一步，在本发明的一些实施例中，第二中间表面60可为平面的。72.如图2中所示，对于包括第三支撑表面58的本发明的实施例，第三支撑表面58可完全位于第二假想象限q2中。73.本发明的实施例具有位于第一假想象限q1和第二假想象限q2中的三个一体地形成的支撑表面(即，第一支撑表面42、第二支撑表面56和第三支撑表面58)，使得位于第一刀片平面pi1的相对侧上的两个假想象限q3、q4没有支撑表面，对于所述实施例，可在工件内实现切削刀片20垂直于刀片轴线ai的充分的横向移动，使得切削刀片20可从工件释放而不会卡住。74.如图2、图4和图6中所示，肩部部分54可包括背离第一刃带表面32的抵接表面62。75.在本发明的一些实施例中，抵接表面62可位于假想第一柱体c1的包络表面40的径向内侧，邻近于第二支撑表面56。76.另外，在本发明的一些实施例中，抵接表面62可位于第二假想象限q2中，面向第二刀片平面pi2。77.进一步，在本发明的一些实施例中，抵接表面62可为平面的。78.再进一步，在本发明的一些实施例中，当沿着刀片轴线ai观察时，抵接表面62可相对于第二刀片平面pi2以小于10度的抵接角α1倾斜。79.在本发明的其他实施例(未示出)中，抵接表面62可平行于第二刀片平面pi2。80.本发明的第二方面涉及一种旋转切削刀具64，该旋转切削刀具64具有沿着限定柄部向前-向后方向sf, sr的柄部轴线as延伸的刀具柄部66，以及可释放地固定到刀具柄部66的切削刀片20。81.如图7至图12中所示，刀具柄部66具有从其前端部部分72突出的间隔开的第一隆起68和第二隆起70，并且切削刀片20位于第一隆起68和第二隆起70之间的刀片接收槽74中。82.在本发明的一些实施例中，刀具柄部66可包括轴向延伸通过第一隆起68的至少一个冷却剂通道75a、75b。83.如图7和图8所示，刀片轴线ai与柄部轴线as同轴，并且刀片的前表面22面向柄部向前方向sf。84.应当意识到，当被固持在刀具柄部66中时，刀片的前表面22的至少一部分可在轴向上定位在第一隆起68和第二隆起70的前方，直到以下程度：在原始切削刃部分48磨损和/或损坏之后，允许前表面22的重新磨削以及切削刀片20的重新使用。85.在本发明的一些实施例中，刀具柄部66可具有大体上柱状的柄部周边表面76，该柄部周边表面76具有柄部直径ds，并且该柄部直径ds可小于第一直径d1。86.另外，在本发明的一些实施例中，柄部出屑槽78可形成在从前端部部分72向后延伸的柄部周边表面76中。87.如图11中所示，当沿着柄部轴线as观察时，柄部出屑槽78可为基本上v形的。88.尽管图中未示出，但应当意识到，柄部出屑槽78可不沿着刀具柄部66的整个轴向长度延伸。89.在本发明的一些实施例中，旋转切削刀具64可用于钻削操作。90.另外，在本发明的一些实施例中，旋转切削刀具64可用于钻削相对于切削直径dc具有相当大的深度的孔，即深钻，也称为深孔钻。91.应当意识到，通过将切削刀片20在轴向上向前突出的第一隆起68和第二隆起70之间定位在刀片接收槽74中，在旋转切削刀具64于工件中短暂的反向旋转期间，不存在切削刀片20意外地从刀具柄部66脱离的风险，这与上文提到的us 7,393,162的枪钻形成对比，其中，在us 7,393,162中公开的切削头通过围绕纵向旋转轴线的相对旋转而可拆卸地固定到其中所公开的柄部。92.如图1至图3中所示，刀片的第一侧表面28可包括面向与切削旋转方向rc相反的方向的第一安装表面80。93.在本发明的一些实施例中，第一安装表面80可与第二刃带表面34相交。94.另外，在本发明的一些实施例中，第一安装表面80可为第一侧表面28的平面子表面。95.如图10中所示，第一隆起68的第一夹紧表面81可与第一安装表面80接触。96.如图4中所示，刀片的第二侧表面30可包括彼此间隔开的三个共面的第二安装表面82a、82b、82c。97.在本发明的一些实施例中，三个第二安装表面82a、82b、82c可平行于第一安装表面80。98.应当意识到，三个共面的第二安装表面82a、82b、82c的设置有利地促进了平行于其的第一安装表面80的制造。99.如图10中所示，第二隆起70的第二夹紧表面83可与三个第二安装表面82a、82b、82c中的至少一个接触。100.在本发明的一些实施例中，第二夹紧表面83可面向第一夹紧表面81。101.如图3和图4中所示，刀片开口84可从刀片的第一侧表面28延伸到刀片的第二侧表面30。102.在本发明的一些实施例中，刀片开口84可相对于刀片轴线ai不对称地定位。103.另外，在本发明的一些实施例中，刀片开口84可延伸到后表面24。因此，刀片开口84可向刀片的第一侧表面28和第二侧表面30开放，并且还向刀片的后表面24开放。104.对于刀片开口84延伸到后表面24的本发明的实施例，刀片开口84可具有细长的槽形状。105.另外，对于刀片开口84延伸到后表面24的本发明的实施例，后表面24可包括两个间隔开的后子表面24a、24b。106.在本发明的其他实施例(未示出)中，刀片开口84可呈从第一侧表面28延伸到第二侧表面30的刀片通孔的形式。107.如图8至图10中所示，夹紧螺栓86可延伸穿过刀片开口84，并将第一隆起68和第二隆起70分别抵靠刀片的第一侧表面28和第二侧表面30夹紧。108.在本发明的一些实施例中，刀片开口84可向刀片的第一侧表面28的第一安装表面80开放。109.应当意识到，将刀片开口84构造成相对于刀片轴线ai不对称地定位可有利地降低不正确地组装旋转切削刀具64的风险。110.在本发明的一些实施例中，夹紧螺栓86可延伸穿过第二隆起70中的柄部通孔88，并且以螺纹方式接合第一隆起68中的柄部螺纹内孔90。111.应当意识到，对于刀片开口84延伸到后表面24而不是呈刀片通孔形式的本发明的实施例，不需要将夹紧螺栓86从第一隆起68中的柄部螺纹内孔90脱离接合，而是仅仅通过释放第一隆起68和第二隆起70之间的夹紧力，就可移除和更换切削刀片20。112.在本发明的一些实施例中，第二隆起70可包括与柄部通孔88同轴并向柄部周边表面86开放的埋头孔92。113.应当意识到，埋头孔92可具有比柄部通孔88更大的直径，以便为夹紧螺栓86的螺栓头94提供足够的空间。114.如图7中所示，刀片的后表面24可与刀片接收槽74的底表面96接触。115.对于后表面24包括两个间隔开的后子表面24a、24b的本发明的实施例，后子表面24a、24b的两个共面区域可与刀片接收槽74的底表面96接触。116.在本发明的一些实施例中，刀片的后表面24可在刀片向后方向ir上从第一刃带表面32向第二刃带表面34倾斜。117.对于刀片的后表面24在刀片向后方向ir上从第一刃带表面32向第二刃带表面34倾斜的本发明的这样的实施例，刀片接收槽的底表面96可对应地随之倾斜。118.应当意识到，将刀片的后表面24构造成倾斜的可有利地降低不正确地组装旋转切削刀具64的风险。119.如图10中所示，刀片的肩部部分54的抵接表面62可与第二隆起70的抵接壁98接触。120.应当意识到，在旋转切削刀具64的组装期间，当刀具柄部66定向在“直立”位置时，即在柄部向前方向sf与重力方向相反的情况下，刀片的后表面24和刀片接收槽的底表面96的倾斜有利地促进抵接表面62和抵接壁98之间的接触。121.还应当意识到，在钻削操作中使用旋转切削刀具64期间，刀片的后表面24和刀片接收槽的底表面96的倾斜可有利地促进抵接表面62和抵接壁98之间的接触。122.在本发明的一些实施例中，应当意识到，由于制造公差和误差，抵接表面62可仅与抵接壁98的竖直边缘99接触。123.如图11和图12中所示，平行于柄部轴线as的第一柄部平面ps1沿着槽的长度将刀片接收槽74截开，并且第一隆起68和第二隆起70分别位于第一柄部平面ps1的对置的第一平面侧s1和第二平面侧s2上。124.在本发明的一些实施例中，柄部出屑槽78可位于第一柄部平面ps1的第一平面侧s1上。125.另外，在本发明的一些实施例中，柄部轴线as可位于第一柄部平面ps1的第一平面侧s1上。126.进一步，在本发明的一些实施例中，第一刀片平面pi1可平行于第一柄部平面ps1并偏离于第一柄部平面ps1。127.再进一步，在本发明的一些实施例中，柄部出屑槽78可与刀片接收槽74连通。128.尽管已经在一定程度的细节上描述了本发明，但应当理解，可在不脱离如在权利要求书中所要求保护那样的本发明的精神或范围的情况下做出各种变式和改型。









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