專利名稱：銑刀用鑲裝刀片的制作方法
技術領域：
本發明的范圍本發明涉及用于切削加工的旋轉刀具，特定地說，涉及如用于開槽的圓周與平面聯合銑刀及所用的可更換的鑲裝刀片。
本發明的背景用于開槽的銑刀組件一般都具有帶若干鑲裝刀片的刀盤，鑲片裝在刀盤的鑲片安裝槽內可以拆卸，并沿刀盤圓周作角度分隔布置而具有一對圓周切削刃和副切削刃。鑲片通常呈正方形以得到最多的可轉位切削刃。
根據具體應用和需要的切削寬度，這種銑刀組件可以有不同的結構。因而，在要求較小的切削寬度時，例如在加工窄而深的槽時，一般采用全側面平面銑刀，其刀盤為一整體圓盤，鑲裝刀片槽設置在盤體左側和右側，使鑲裝刀片的圓周切削刃作交錯傾斜。但要求較大的切削寬度時，刀具組件可由若干在刀具心軸上作交替同軸疊置的半側平面型左向和右向定型圓盤銑刀構成。在這種情況下，銑刀的工作范圍可通過加大同時操作的圓周切削刃的總長度作必要的擴大。
由于在本發明具體適用的作業中，各鑲刀片是以它的圓周切削刃和副切削刃進行切削的，因而受到徑向和軸向切削力，刀盤上的鑲片安裝槽必須在徑向和軸向對鑲刀片提供充分的支承措施。此外，這種支承措施一般應設計得能保證鑲片在鑲片槽內有必要的定位精度而使刀具能有最小的徑向和軸向跳動。這一點通常是使刀盤的鑲片安裝槽具有兩個互相垂直的側壁取得的。
圖1為普通的全側面平面銑刀示例，其中，鑲片安裝槽具有徑向和軸向支承側壁Sr和Sa。圖1表明軸向支承側壁Sa的存在如何嚴格地限制了銑刀在切削工件Wp時所能取得的最小切削寬度W。如圖所示，為取得所要求的支承強度和剛度，側壁Sa在軸向占有相當大的空間。因此，切削寬度W不僅取決于兩鑲片1′和1″的切刃長度D，還取決于側壁Sa的尺寸，這就導致必須使切刃相互重疊。這樣，舉例來說，為取得最小切削寬度Wmin，鑲片1′和1″必須在刀具中作最大的重疊Emax。這顯然限制了銑刀所能取得的切削寬度范圍。
本發明的目的是提供一種新式的切削鑲片和使用這種鑲片的新式刀具組件，用以克服或至少減輕上述缺點。
本發明的提要本發明提供一種鑲片，用于有旋轉軸線的旋轉刀具，鑲片大體上為一平截頭棱柱體，具有頂面、底面、側面和由頂面和側面相交而形成的切刃。
鑲片至少有一個適于用作非工作面的側面，在將鑲片裝入刀具時，所述側面至少具有一個對稱于側面長度中心的凹區，凹區的上部大體上配置在靠近所述頂面；凹區有取向大體上與所述側面相同的底壁，還有一對側壁，取向大體上垂直于所述側面，凹區設計成這樣，當鑲片裝入刀具時至少有一個凹區壁構成鑲片的軸向支承部分。
遵照本發明還有一種旋轉刀具，具有一旋轉軸線的刀盤，刀盤具有至少一個鑲片安裝槽和至少一個用卡緊裝置可裝卸地安裝在槽中的可換鑲片；所述鑲片大體上為一平截頭棱柱體，具有鑲片頂面、底面和側面，頂面和側面之間形成切刃；所述鑲片安裝槽具有底面和側面從而使槽底面支承著鑲片底面，而鑲片和槽的側面在其取向大體上與所述旋轉軸線同方向的部分上彼此緊靠著而形成鑲片的徑向支承，在其取向大體上垂直于所述旋轉軸線的部分上彼此緊靠而形成鑲片的軸向支承；與所述軸向支承相應的鑲片側面至少具有一個凹區，凹區底壁的取向大體上與所述鑲片側面相同，凹區的側壁大體上垂直于所述鑲片側面，其特征是成為鑲片所述軸向支承的槽側面具有與所述至少一個凹區配接的至少一個凸起，凸起具有前壁和側壁而被容納入所述凹區，因而凹區的至少一個壁壓靠在凸起的相應壁上從而得取鑲片在刀具內的所述軸向支承。
按照本發明還有一種用于旋轉刀具的刀盤，刀盤有一旋轉軸線，而且至少有一個鑲片安裝槽，用來可卸地接納具有底面和側面的鑲片以便得到鑲片的徑向和軸向支承，至少有一個受到軸向支承的鑲片側面具有至少一個凹區；所述鑲片安裝槽具有一個用來支承鑲片底面的底面和至少一個側面，此側面用來提供鑲片的軸向支承；槽的所述側面具有至少一個與至少一個所述凹區配接的凸起，凸起具有前壁和側壁，至少所述前壁和側壁之一具有大體上垂直于所述旋轉軸線的取向；凸起用來被接納在所述凹區內因而使凸起上的大體上垂直于所述軸線的所述壁緊靠凹區相應的壁，從而提供鑲片的所述軸向支承。
在本發明的一優選實施例中，旋轉刀具為銑刀，特別是一全側面平面銑刀，刀盤則是圓盤形而且是整體的或者串列的。
遵照本發明的一種實施例，鑲片安裝槽有一單槽側面，其定向大體上與刀具旋轉軸線相同，所述軸向支承是使鑲片凹區的至少一個側壁支靠在槽的凸起的一相應側壁上得到的，所述徑向支承則是使所述鑲片側面的非凹下部分支靠在槽的側面的相應的非凸起部分上得到的。
遵照本發明的另一實施例，鑲片安裝槽具有兩個槽側面，其中之一基本上布置得與刀具旋轉軸線同方向而為鑲片提供徑向支承，而另一側面則基本上垂直于刀具旋轉軸線，并且有所述凸起，凸起的尺寸保證其前壁緊靠所述凹區的底壁而為所述鑲片提供軸向支承。
這樣，對于一旋轉切削刀具，特別是具有按本發明設計的刀盤結構的旋轉刀具，位置在鑲片非工作側面的凹下部分的鑲片軸向支承不需要或者只需要很少額外空間，因而刀具能達到的最小切削寬度能有效地減小到接近甚至等于鑲片切刃長度的值。此外，本發明的設計允許刀具作并列同軸組合而有效地加寬這種刀具的切削寬度范圍。
所述鑲片的軸向支承最好基本上靠近鑲片頂面因而可以得到鑲片在刀具的鑲片安裝槽內更穩定的位置。
本發明的鑲片最好是可轉位的鑲片，具體地說，一般呈正方形，鑲片的各側面至少有一個所述凹區。
這里應該承認，具有凹區側面的轉位鑲片本身是已知技術。但，在這些鑲片中這種凹區與本發明中的凹區不同，其作用也不同。
這樣，如在US5,441,370中公開的鑲片內，鑲片側壁稍作下凹以限制側面上需作后續磨削的面積。其作用就與本發明毫無共同之處。在US4,050,127公開的刀具中，轉位鑲片具有下凹的側面，用來接納刀具卡緊機構上的凸起。刀具并非旋轉刀具而是為用于靠模車削而設計，不同于本發明所特定涉及的操作，而用凹凸接合的目的是為了提高鑲片定位精度而不是象在本發明中是為了保證鑲片在刀具中的軸向支承占用最小的空間。
圖的簡要說明為對本發明更好的了解，并表明在實踐中如何實現，現對本發明按


如下，附圖中圖1表明在普通全側面平面銑刀中鑲裝刀片軸向支承在布置上限制了切削尺寸范圍的情況；圖2a、2b分別為本發明鑲裝刀片的透視圖和底視圖；圖3a、3b示出按照本發明的兩種設于不同類型的銑刀刀盤內而用以裝入圖2a、2b所示類型鑲片的鑲片安裝槽結構；圖4a、4b、4c、4d為按照圖3a所示本發明實施例中全側面平面銑刀中所用的鑲片支承裝置的幾種不同設計的局部剖面圖；圖5為具有圖3a所示鑲片安裝槽的全側面平面銑刀透視圖；圖6為圖5所示類型銑刀的示意局部剖面圖，示出相互重疊的鑲片；圖7a為在按圖3b所示的本發明實施例作鑲片支承布置的全側面平面銑刀中作右側安裝的鑲片示意局部剖面圖；圖7b為圖7a所示全側面平面銑刀的示意局部剖面圖，其中示出相互重疊的左側和右側鑲片；圖8為沿圖7a中刀具VIII-VIII線的橫剖面圖；圖9a示出串聯式全側面平面銑刀，采用圖3a鑲片支承布置，鑲片作重疊式安裝；圖9b示出整體設計銑刀，采用圖3b鑲片支承布置，鑲片作無搭接安裝而在工件上切出叉形斷面；圖10a、10b示出在長槽端銑刀中采用圖3a、4a本發明的鑲片支承布置的情況；圖10c為普通的長槽端銑刀局部側視圖；圖11為按照本發明鑲片另一實施例的底視圖。
優選實施例的詳細說明圖1示出本發明涉及的一類普通的全側面平面銑刀。由圖可看出，銑刀具有長度為D的鑲片1′和1″，鑲片裝在以交錯的方式安裝在有旋轉軸線X的盤形刀盤2的鑲片安裝槽內，可以拆卸。如上所述但更詳細，圖1特別表明槽的兩側壁Sa具有的這度足以保證鑲片支承所需的軸向強度和剛度，但限制了刀具所能取得的最小切削寬度，因而限制了銑刀能得到的切削寬度范圍。
圖2a、2b示出本發明銑刀所用可轉位鑲片1。可以看出，鑲片1為平截頭棱柱實體，具有正方頂面5和底面6以及從底面6向上向外延伸到鑲片頂面5的側面7a、7b、8a及8b。鑲片1具有中心卡緊孔9，用以通過卡緊裝置(未示出)將鑲片1裝入刀盤。
鑲片1具有兩對大體上相同的切刃10a，10b與11a，11b，如這里列為參考文件的US5,383,750或同期申請中的以色列專利申請111522所述。切刃是在頂面5的前刀面5′與相應側面7a、7b、8a或8b的相應后刀面12a、12b、13a或13b(僅示出12a、13a)相交形成的。切刃10a、10b大體上垂直于切刃11a、11b。由于鑲片1側面7a、7b、8a與8b具有相同的結構，以下僅就側面7a予以說明。
可以看出，側面7a具有一凹區14，凹區14從鑲片1的底面6向靠近切刃10a的后刀面12a延伸而布置在側面7a長度的中部。凹區14具有大體上平行于側壁7a的底壁15和大體上垂直于側壁7a而會合到側面側部18與19的側壁16、17。一般來說，凹區14的底壁15相對于底面6的走向應便于在用粉末加工工藝制造鑲片時對鑲片加壓和推出。
圖3a、3b表示用來接納上述鑲片1的槽的兩種結構，用于相對于鑲片切刃長度具有不同切削寬度的開槽銑刀。
這樣，圖3a所示鑲片安裝槽23用于具有切寬等于或稍大于鑲片切刃長度的全側面平面銑刀22。可以看出，槽23在銑刀22的兩側面是敞開的，而其底壁24適于支承鑲片1的底面6，取向大體上與刀具旋轉軸線X相同的單一側壁25則用來同時在徑向和軸向支承鑲片。
為此，槽的側壁25具有截面形狀大體上與鑲片1的凹區14截面形狀相配的凸起26。凸起26具有凸起前壁27和側壁28(只能見到一個)，側壁28基本上垂直于刀具旋轉軸線X而匯合槽的側面25的橫向部分29與30。凸起側壁28的徑向高度小于鑲片上凹區14的深度而凸起前壁27的軸向寬度基本上等于凹區14的側壁16和17之間的距離，最好大約是鑲片側面7a的長度之半。凸起26最好設計得具有撓性以便保證凸起26和鑲片凹起14之間的接觸基本上是緊密的，并使鑲片可以以希望的容差來制造。這可通過在凸起26前壁27中央部分加一適當寬度的槽31來得到，如圖3a或更清楚如圖4b中所示，或者用其他合適的方法。
圖3b表示為較大切寬設計的銑刀32的鑲片安裝槽33，這種槽可以用在半側和全側面兩種平面銑刀中。鑲片安裝槽33不同于圖3a所示的鑲片槽23，差別在于槽33具有兩個槽側面34與35。槽側面34的布置基本上與刀具的旋轉軸線X同向因而取得鑲片在徑向的支承，而槽側面35基本上垂直于刀具的旋轉軸線X因而使鑲片得到軸向支承。
為此目的，槽的側面35具有凸起36，凸起具有前壁37、側壁38(只看得到一個)而橫截面形狀基本與鑲片凹區14橫截面形狀相適配。凸起36的軸向高度超過凹區14的深度而凸起36的徑向寬度小于凹區14的長度，因而凸起可自由地納入凹區14內。
圖4a-4d表示根據本發明的鑲片1的如圖3a所示那一類鑲片安裝槽的不同實施例。
如圖4a示意地所示和圖4b中更清楚地所示，槽23的側面25的凸起26被納入鑲片1的凹區14中而在凸起26的前壁27和凹區14底壁15之間留有間隙G。這樣，鑲片側面7a的凹區側壁16與17緊靠在凸起側壁28上，因而得到鑲片在槽內的軸向支承，而同一鑲片側面7a的側部18、19則緊靠在槽側面25的側部29、30上，因而得到鑲片在槽內的徑向支承。圖4b表示在凸起是撓性時的情況。
支承布置如圖4a與4b所示時，鑲片1在槽內作完全對稱的安裝，有三個切刃進行工作，這種全側面平面銑刀的切削寬度僅取決于鑲片切刃長度。但，如果要求稍大一些的寬度，可采用圖4c、4d所示的作左、右側交錯安裝的鑲片。這種布置要求準確度較低。這種全側面平面銑刀的示例見圖5與6。
這樣，采用圖4a-4d的實施例，鑲片在銑刀內的軸向支承和徑向支承是由同一鑲片側面提供的，因而在刀具內不占用額外的空間，就可利用鑲片的三個工作側面并由此提高切槽操作的效率，這種情況下這可能是充分有效的。
圖7a表示本發明裝在圖3b一類鑲片安裝槽內的鑲片1。如圖7a所示，在此實施例中，在刀具中的鑲片的徑向支承是由鑲片側面8a的橫向部分對靠在鑲片槽33的側面34上提供的。作為鑲片的軸向支承，槽側面35的凸起36被自由地接納在鑲片側面7a的凹區14內而使凸起的端壁37壓靠在凹區底壁15上。這樣，在鑲片軸向支承具有足夠的寬度以滿足強度和剛度要求的情況下，軸向支承要求的空間可以顯著地減小，因而可使刀具提供的最小刀寬減小一個達到凹區深度的兩倍的值。另一方面，當所需切寬已經決定，軸向支承的寬度就能有效地加大，因而提高其強度和剛度。而且，由于在此實施例中鑲片側面在三個彼此相隔相當遠的部位與槽側面接觸，可以有效地得到鑲片在刀具內的準確定位。但，此實施例僅適用于鑲片作左側和右側安裝的銑刀，如圖7b所示。
如圖8所示，為使按照本發明的鑲片在刀具內具有足夠穩定的定位，鑲片的軸向支承設計得就在鑲片切刃10a附近。具體地說，凸起和凹區14具有的尺寸使從各個鑲片安裝槽23、33的底部24到凸起和凹區接觸的最高區40之間的距離h至少不小于而最好大于鑲片高度H之半。雖然圖8僅表示圖7a所示的銑刀實施例，但，本發明的所有前面描述的實施例最好都具有這種類似結構。
按照本發明圖9a表示的鑲片可用在兩個同軸疊置在刀具刀桿上的左向和右向半側平面組合開槽銑刀而構成具有切寬約為切刃長度兩倍的全側面平面銑刀。圖中可見，鑲片R′和L′在圖3a所示一類槽內按圖4a方式安裝。圖9b表示另一種銑刀組件有一整體刀盤具有圖3b一類的鑲片槽，鑲片在這種槽中按圖7a的方式安裝而無任何重疊，這里刀具在加工面上切出叉形輪廓。
應該理解，按照本發明的軸向支承和鑲片的設計不僅可有利地用于以上實例所示的開槽銑刀，為了某些其他理由，更可用于要求減小鑲片軸向支承占用空間的其他類型銑刀。
這樣，圖10a與10b表示，例如本發明可具體應用于裝在擴展槽端銑刀引導端51的端銑鑲片。如圖10c所示，這種端銑鑲片要求軸向支承，用普通結構的支承53來滿足這種要求會使端銑刀的制造十分復雜，會惡化刀具的強度，并在銑削操作時引起排屑上的問題。但，采用本發明鑲片50的支承結構就可解決上述問題。
應該提出，根據本發明的鑲片和銑刀可以具有優選實施例中所描述和附圖所表示不同的一些特點。這樣，鑲片槽可以接納兩個或多個鑲片，沿著刀具軸向連續布置，槽的側壁上具有相應數量的凸起以便與鑲片側面對應的凹區接合。刀具還能具有若干離刀具旋轉軸線不同距離作順序布置的槽用以擴大刀具在徑向的切削尺寸。
為了在預定部位得到鑲片的軸向支承，鑲片側面的凹區的底面和側面可以具有特定的形狀區。如圖11所示，在鑲片側面上可形成兩個橫向布置的凹區而不是一個中央位置的凹區。為了對一把銑刀能得到寬廣的切寬范圍，每個鑲片可以裝在適當的鑲片夾具內，此類具有類似于以上所描述的鑲片安裝槽。夾具用螺釘或楔固定在刀盤上形狀合適的凹區內，軸向位置可以調節，從而得到所需要的槽的寬度。
權利要求
1.一種鑲裝刀片，用于繞一軸線旋轉的刀具，鑲片基本上為平截頭棱柱體，具有頂面、底面、多個側面以及由頂面和側面相交形成的諸切刃；鑲片裝在刀具中時至少具有一個非工作側面，所述非工作側面至少有一個相對于該側面長度的中心對稱的凹區，凹區的上部基本上在所述頂面附近，凹區有一底壁，取向基本上與所述側面相同，還有一對側壁基本上垂直于所述側面，凹區的結構設計得當鑲片裝在刀具中時至少一個凹區的壁構成鑲片的一個軸向支承部分。
2.按權利要求1的一種鑲裝刀片，其特征在于，鑲片是可轉位鑲片，鑲片的各側面至少形成有一個所述凹區。
3.按權利要求2的一種鑲裝刀片，其特征在于，鑲片基本上呈正方形并有四個可轉位的切刃。
4.一種旋轉刀具組件，有旋轉軸線的刀盤，刀盤至少有一個鑲片安裝槽和至少一個用卡緊裝置在槽中作可卸安裝的可換鑲片；所述鑲片大體上為平截頭棱柱體，具有鑲片頂面、底面和多個側面，頂面和側面之間形成切刃；所述鑲片安裝槽具有槽底和側面而使槽底面支承著鑲片底面，而鑲片和槽的側面在其取向基本上與所述旋轉軸線同方向的部分上彼此緊靠而得到鑲片的徑向支承，在其取向基本上垂直于所述旋轉軸線的諸部分上則得到鑲片的軸向支承；在所述軸向支承相關的鑲片側面至少有一個帶底壁的凹區，底壁取向大體上與所述鑲片側面同方向而凹區的側壁大體上垂直于所述鑲片側面，其特征在于鑲片的所述軸向支承中涉及的槽側面至少具有與所述至少一個凹區配合的至少一個凸起，凸起具有前壁和側壁，被納入所述凹區內，而使凹區的至少一個壁緊靠在凸起的相應壁上，從而得到鑲片在刀具內的所述軸向支承。
5.按權利要求4的一種旋轉刀具組件，其特征在于鑲片安裝槽的一個單槽的側面取向基本上與刀具旋轉軸線同向，所述軸向支承是使鑲片凹區的至少一個側壁緊靠在槽的凸起的相應側壁上取得的，所述徑向支承是使所述鑲片側面的非凹下部分緊靠在槽側面的相應非凸起部分上取得的。
6.按權利要求5所述的旋轉刀具組件，其特征在于所述凸起具有撓性結構。
7.按權利要求4所述旋轉刀具組件，其特征在于，所述鑲片安裝槽具有兩個槽側面，其中之一取向大體上與刀具旋轉軸線相同而成為鑲片的徑向支承，而國一槽側面大體上垂直于刀具旋轉軸線而且包括所述凸起，凸起的尺寸使那里的前壁緊靠所述凹區的底壁，從而提供所述鑲片的軸向支承。
8.按權利要求4所述旋轉刀具組件，其特征在于鑲片的軸向支承大體上靠近鑲片的頂面。
9.按權利要求4所述旋轉刀具組件，適用于全側面平面銑削操作。
10.按權利要求9所述旋轉刀具組件，其特征在于刀盤呈圓盤形而且是整體的刀盤。
11.按權利要求9所述旋轉刀具組件，其特征在于刀盤呈圓盤形而且是串聯的刀盤。
12.按權利要求4所述旋轉刀具組件，其特征在于所述刀具為端銑刀而所述鑲片為裝在端銑刀引導端的端面鑲片。
13.一種用于旋轉刀具的刀盤，刀盤具有一旋轉軸線，而且至少具有一個鑲片安裝槽，用來可卸地接納具有底面和側面的鑲片，方式上便于得到鑲片在徑向和軸向的支承，至少在軸向受到支承的鑲片的側面具有至少一個凹區；所述槽有一個用來支承鑲片底面的槽底面和至少一個用來得到鑲片軸向支承的側面；槽的所述側面至少具有一個與所述至少一個凹區配接的凸起，凸起具有前壁和側壁，至少所述前壁和側壁之一具有大體上垂直于所述旋轉軸線的取向；凸起適于納入所述凹區內因而使方向上大體垂直于所述軸線的所述壁緊靠在凹區的相應壁，從而取得鑲片的所述軸向支承。
14.按權利要求13的刀盤，其特征在于鑲片安裝槽具有一單一側面，取向大體上與刀具旋轉軸線相同，至少一個凸起的所述側壁提供鑲片在軸向的所述支承。
15.按權利要求14的刀盤，其特征在于所述凸起具有撓性結構。
16.按權利要求13的刀盤，其特征在于所述鑲片安裝槽具有兩個槽側面，其中之一取向大體上與刀具旋轉軸線相同而提供鑲片的徑向支承，而另一槽側面大體上垂直于刀具旋轉軸線而且有所述凸起，凸起的所述前壁提供鑲片在刀盤上的所述軸向支承。
17.按權利要求13的刀盤，其特征在于所述凸起的高度足以使鑲片的所述軸向支承大體上靠近鑲片的頂面。
18.按權利要求13的刀盤，其特征在于所述刀具為全側面平面銑刀組件。
19.按權利要求18的刀盤，其特征在于刀盤呈圓盤形而且是整體刀盤。
20.按權利要求18的刀盤，其特征在于刀盤呈圓盤形而且是串聯刀盤。
21.按權利要求13的刀盤，其特征在于所述刀具為端銑刀而所述鑲片安裝槽是在端銑刀引導端的端面槽。
全文摘要
一旋轉刀具組件具有鑲片(1)和刀盤，刀盤上有鑲片安裝槽，槽具有底面和若干側面，側面至少有一個凸起(26)，用來與至少帶一個凹區(14)的鑲片側面配接。這種安裝為鑲片提供在刀具上的軸向支承。
文檔編號B23C5/06GK1154671SQ96190538
公開日1997年7月16日 申請日期1996年3月22日 優先權日1996年3月22日
發明者A·薩特蘭 申請人:伊斯卡有限公司