阅读说明：本技术 切削刀片和铣削刀具 (Cutting insert and milling tool ) 是由 马库斯·舍伦伯格 马丁·恩格勒 于 2018-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种切削刀片(10),该切削刀片(10)包括主体,该主体具有顶表面(1)、底表面(2)以及至少一个外周边缘表面(5),所述至少一个外周边缘表面将所述顶表面(1)和所述底表面(2)连接起来,其中至少一个切削刃(4)被形成在所述边缘表面(5)与所述顶表面(1)和所述底表面(2)中的至少一个表面的相交部处,该切削刃(4)具有凹入形状。切削刀片的与所述边缘表面(5)相邻的至少一个后刀表面(3)被设置在所述顶表面和所述底表面中的至少一个表面上并且具有凹入形状,由此在与所述边缘表面的相交部处形成具有所述凹入形状的切削刃(4),而前刀表面由所述边缘表面(5)所提供,其中凹入的所述后刀表面(4)和形成所述前刀表面的所述边缘表面之间的楔角沿着整个切削刃(4)大于90°,以便给所述切削刀片提供具有一定形状的切削刃,该切削刀片能够安装在刀具上,使得切削刃的形状大致对应于将要由这样的刀片加工的工件的轮廓或该轮廓的一部分,并且特别地是,该切削刀片是更坚固耐用的并且被设计用于在切削元件上施加重负载的切削操作。本发明还公开了一种生产这种切削刀片的方法以及一种配备有这种切削刀片的铣削刀具。(The present invention relates to a cutting insert (10), the cutting insert (10) comprising a body having a top surface (1), a bottom surface (2) and at least one peripheral edge surface (5) connecting the top surface (1) and the bottom surface (2), wherein at least one cutting edge (4) is formed at the intersection of the edge surface (5) and at least one of the top surface (1) and the bottom surface (2), the cutting edge (4) having a concave shape. At least one relief surface (3) of the cutting insert adjacent to the edge surface (5) is provided on at least one of the top and bottom surfaces and has a concave shape, whereby a cutting edge (4) having said concave shape is formed at the intersection with said edge surface, while a rake surface is provided by said edge surface (5), wherein the wedge angle between the recessed relief surface (4) and the edge surface forming the rake surface is larger than 90 ° along the entire cutting edge (4) in order to provide the cutting insert with a shaped cutting edge, the cutting insert can be mounted on a tool such that the shape of the cutting edge corresponds substantially to the contour or a part of the contour of a workpiece to be machined by such an insert, and in particular, the cutting insert is more robust and designed for cutting operations that impose heavy loads on the cutting element. The invention also discloses a method of producing such a cutting insert and a milling tool equipped with such a cutting insert.)

切削刀片和铣削刀具

技术领域

本发明涉及一种切削刀片，该切削刀片包括主体，该主体具有顶表面、底表面以及至少一个外周边缘表面，所述至少一个外周边缘表面将顶表面和底表面连接起来，其中，至少一个切削刃被形成在边缘表面与顶表面和底表面中的至少一个表面的相交部处，该切削刃具有凹入形状。

由EP 0 582 981 A1公开了根据前述类型的切削刀片。

本发明还涉及一种生产上述类型的切削刀片的方法，并且涉及一种铣削刀具，该铣削刀具至少部分地配备有根据本发明的切削刀片。

背景技术

在顶表面或底表面的俯视图中，由上述现有技术公开的切削刀片是多边形的(特别是菱形形状)并且包括凹入的切削刃，这些凹入的切削刃在菱形基本形状的相邻角部之间延伸。

边缘表面和前刀表面之间的楔角通常小于90°，并且该楔角的最大值沿着与切削角部相邻的狭窄刃带部，而在切削角部之间，该刃带与相邻的边缘表面形成大大小于90°的角度。在朝向边缘表面的侧视图中，顶表面和底表面的中心部升高到切削刃和切削角部的上方，并且该中心部被设计作为当将切削刀片夹持在切削刀具的对应的刀片座内时的抵接表面。顶表面和底表面被设计作为前刀表面，而边缘表面被设计作为后刀表面。

上述类型的切削刀片被设置用于具有轻进刀和轻深度的切削应用。由略微向内倾斜的刃带表面提供的正前角和由与该刃带相邻的前刀表面部提供的甚至更大的正前角导致切削刃的相当弱的结构，这符合针对轻进刀和轻切削深度的预期使用，但这种设计并不适合于重载应用。

此外，在针对前述现有技术的切削刀片所设计的径向安装的情况下，由这种切削刀片加工而成的工件的最终形状与具有相当大曲率半径的切削刃的凹入形状完全不相关，特别是当接合工件时，由弧形切削刃所限定的平面几乎平行于工件的表面。

发明内容

鉴于该现有技术，本发明的目的是提供一种切削刀片，该切削刀片具有带有一定形状的切削刃，该切削刀片能够安装在刀具上，使得切削刃的形状大致对应于将要由这种刀片加工的工件的轮廓或该轮廓的一部分，并且特别地是，该切削刀片是更坚固耐用的并且被设计用于在切削元件上施加重负载的切削操作。

该目的由根据权利要求1的切削刀片来实现，该切削刀片的特征在于以下事实，与切削刃相邻的至少一个后刀表面被设置在顶表面和底表面中的至少一个表面上，其中该后刀表面具有凹入形状，由此形成具有凹入形状的切削刃，而前刀表面由边缘表面所提供，其中凹入后刀表面和形成前刀表面的边缘表面之间的楔角沿着切削刃的整个长度大于90°。

因此，根据本发明的切削刀片被设计成具有特定的负的切削几何形状，即大于90°的切削刃处的楔角。此外，该切削刀片被设计用于切向安装，即该切削刀片将要被安装在切削刀具上，使得边缘表面用作前刀表面，而顶表面和底表面(更特别是顶表面和底表面的与切削刃相邻的凹入部)用作后刀表面。

在旋转刀具中，这种刀片的二维顶表面或底表面的一个维度将沿着大致切向方向延伸，这是这种切削刀片被称为“切向”刀片而非“径向”或径向安装的切削刀片(在“径向”刀片中，较狭窄的边缘表面将形成后刀表面)的原因。

可以注意到，在顶表面和底表面上或边缘表面上均不具有任何结构的情况下，无法明确地识别出任何前刀表面和后刀表面，即这些面中的任一个表面均不会被认为是前刀表面或后刀表面。

然而，在与切削刃相邻的顶侧或底侧上具有凹入的表面部以及楔角大于90°的情况下，可以认识到，无法通过径向安装来为前刀表面合理地提供这种凹入结构，这是因为切削将会较小程度地由与边缘表面相邻的主体所支承，而不会提供任何优点。

用于生产这种切削刀片的对应方法的特征在于如下步骤：通过研磨刀具来研磨后刀表面，而与此相反的是，沿着上文讨论的现有技术切削刀片的切削刃的更详细结构看起来是通过压制具有对应形状的生坯并且对该生坯进行烧结而生产出来。

在对应的铣削刀具的情况下，切削刀片被切向安装，这导致由切削刀片所接合的工件的表面部分具有一定形状，并且由此获得与切削刃相同的凹入形状。而无需考虑由于边缘表面略微倾斜而引起的微小扭曲，从而通过顶表面或底表面的凹入部而提供了必需的后角。

此外，由于切向安装和负的切削刃几何形状(即，楔角大于90°)，因此该切削刃由相当大量的实心材料所支承，并且因此特别适合于如下应用，在这些应用中，如在具有大进刀速率和大切削深度的切削操作中可能出现的那样，将重负载施加于切削刃。

在根据本发明的切削刀片的一个实施例中，凹入的后刀表面的远离相关联的切削刃的假想延伸不与相应的顶表面或底表面的任何其它表面部分相交。

因此，顶表面和底表面的各部分(诸如例如基底，该基底包括用于与刀片座安装在一起的抵接表面)均不会升高到后刀表面的假想延伸的上方，这意味着可能的后角仅由后刀表面和前刀表面之间的楔角所确定，而不受到顶表面和底表面的任何其它突出部分的限制。

在一个实施例中，后刀表面被形成为旋转表面的一部分，特别是被形成为柱形表面的一部分。

然而，后刀表面也可以形成锥体的表面的一部分。

当通过研磨来制备后刀表面时，由此可以使用柱形或锥形的研磨刀具，该柱形或锥形的研磨刀具被施加于与边缘表面相邻的顶表面和底表面，从而形成凹入的后刀表面，该凹入的后刀表面与边缘表面相交，以形成凹入的切削刃。

在具有旋转表面作为后刀表面的切削刀片的实施例中，这种旋转表面的轴线在与切削刃和边缘表面垂直的平面中延伸。

根据又一方面，在位于凹入的后刀表面的底线与凹入的切削刃之间的相交部处的切削刃处的楔角为至少93°且至多105°，这允许将切向安装的切削刀片保持处于合理的相对于切削方向的倾斜角度。

另一个特征(该特征可以是所有前述实施例的共同特征)在于，顶表面和/或底表面在其位于凹入的后刀表面之外的区域中是平坦的平面的面，使得当将切削刀片安装在具有匹配的支承面的对应的刀座中时，这些面可以用作抵接表面。此外，一些边缘表面(特别是与不起作用的切削刃相邻的边缘表面)可以用作定位表面，这些定位表面抵接在刀片座的侧支承表面上。

在一个实施例中，顶表面的平面区域沿着平面延伸，该平面与底表面的对应的平面表面区域平行，使得切削刀片可以上下翻转并且再次安装在同一刀片座中，前提是任何附加的侧抵接表面(特别是刀片的边缘表面)也具有合适的对称性。

特别地是，根据一个实施例，该切削刀片是双面刀片，该双面刀片包括彼此相同和/或镜像对称的顶表面和底表面，该顶表面和底表面包括凹入的后刀表面。这允许提供具有较大数量的切削刃的切削刀片，这些切削刃可以通过将切削刀片在对应的刀片座内转位或转动而更换。

顶表面和底表面可以被形成为等边多边形表面(特别是正方形表面)，这意味着，在顶表面和底表面中的每一个表面上，后刀表面均可以被形成为与多边形的每一个边相邻，并且对于四角形的切削刀片来说，可以在顶表面和底表面中的每一个表面上提供四个切削刃。

原则上，还可以为边缘表面提供凹入的后刀表面，其中顶表面和/或底表面将用作前刀表面或包括前刀表面。在该情况下，切削刀片可以被用于传统的径向或轴向安装，其中顶表面或底表面用作前刀表面。

在一些实施例中，凹入的切削刃在端点之间延伸，这些端点距离多边形外周的相邻角部一定距离。这意味着，凹入的后刀表面不在多边形的边的整个长度上延伸。然而，仍可以具有从多边形外周的一个角部延伸到下一个相邻的角部的凹入后刀表面。

还可以提供中心夹持孔，其中该夹持孔穿过主体从顶表面延伸到底表面，这允许容易地切向安装在对应的刀片座中，其中用于夹持螺钉的螺钉孔被设置在凹入的后刀表面的后方。

用于切削刀片的主体的优选材料是硬金属，特别是烧结碳化物。

制备根据本发明的切削刀片的方法在第一步骤中涉及对本领域中主要已知的切削刀片主体进行压制和烧结。在压制步骤期间，分别在顶面和底面上的凹入的后刀表面可以仅通过压制就已经形成。

可替代地是，如果通过压制和烧结步骤尚未合适地形成凹入的后刀表面，则通过研磨刀具来研磨对应的后刀表面。在一个实施例中，用于制备后刀表面的研磨刀具包括柱形研磨主体，将该柱形研磨主体以该柱形研磨主体的轴线分别相对于顶表面或底表面具有微小倾斜角的方式施加于顶表面和/或底表面。

研磨主体还可以具有锥体的形状，其中将该锥体的轴线相对于顶表面和/或底表面的倾斜角度进行调整，使得所获得的期望的楔角略高于90°且小于110°、特别是在93°至105°之间。还可以使用研磨盘(该研磨盘在其外周处具有局部柱形的轮廓)并且使得该研磨盘沿着路径移动，该路径对应于上述柱形研磨主体的轴线并且垂直于切削刃。这将允许在该凹入部的底部处并且沿着凹入表面的底线产生一定曲率，该底线由凹入的后刀表面的在平行于相关联的边缘表面的任何截面中的一系列最深点所限定。分别从顶表面或底表面的平面部的平面来测量凹入表面的深度。

根据本发明的切削刀片被特别设计用于铣削刀具，该铣削刀具被设计用以并适合于形成轨道的相当大部分的轮廓。对应的铣削刀具具有刀具主体，该刀具主体能够绕中心轴线旋转，其中该刀具主体包括中心柱形构件和盘形构件，该盘形构件从柱形构件的一个端部径向向外延伸，其中刀片座被布置在中心柱形构件和/或盘形构件上，其中进一步的是，至少一些刀片座配备有根据权利要求1至15中任一项的切削刀片或者至少被设计用于接纳这些切削刀片。在一个实施例中，多个刀片座沿着多排分布，这些排又大致沿着柱形构件的轴向方向以及盘形构件的径向方向延伸，其中每一个切削刀片相对于同一排的一个相邻的刀片具有微小周向偏移，其中该偏移分别小于刀片座的周向延伸和刀片的对应长度。

在一个实施例中，多排刀片座分布在柱形构件和盘形构件的外周上，其中相邻排之间的周向间隔分别对应于刀片座的周向延伸和/或对应刀片的对应周向长度的至少两倍。

在这种铣削刀具的一个实施例中，一个给定排的切削刀片中的切削刀片在相邻的刀片之间具有余留间隙，然而，这些间隙由布置在不同的周向位置处的相邻的排和/或任何后面的排的刀片所覆盖。这意味着，由铣削刀具的柱形构件和盘形构件所覆盖的整个轮廓完全由不同排的切削刀片中的切削刀片所切削，其中，每一排切削刀片切削轮廓的不同部分。此外，安装在这种铣削刀具上的切削刀片的后刀表面的形状和延伸也可以随着切削刀片的轴向位置和/或径向位置而逐渐改变。这也可以包括不是根据本发明来形成的切削刀片，并且可以具有已知的或标准的设计，其中就根据本发明的切削刀片而言，用于安装在远离盘形构件的柱形表面上的切削刀片的凹入切削刃的凹入形状和延伸可以不同于较靠近盘形构件布置的和/或沿着盘形构件布置的切削刀片的凹入切削刃的凹入半径和/或延伸，其中安装在盘形构件上的切削刀片的切削刃的凹入或凸起的形状和延伸也可以再次相对于其径向位置而改变。综上所述，沿着柱形构件且沿着盘形构件安装的所有切削刀片的所有的切削刃共同限定将要进行铣削的工件(特别是轨道)的轮廓。

为了覆盖这种轮廓，切削刀片中的一部分可以具有直的切削刃和平面的后刀表面，而切削刀片中的另一部分甚至可以具有凸起的后刀表面，该凸起的后刀表面具有对应凸形的切削刃，并且在切削刀片中的其余部分中设置有根据权利要求1至15中的任一项的切削刀片或上述的任何组合。

附图说明

通过下面对优选实施例和相关附图的描述，可以更佳地理解本发明的其它特征和方面。

图1是根据本发明的切削刀片的第一实施例的透视图。

图2是另一个实施例的透视图。

图3是第三实施例的另一个透视图。

图4示出了根据本发明的铣削刀具的透视图。

图5示出了相同铣削刀具的放大部分。

图6示出了根据图4的铣削刀具的进一步放大部分。

具体实施方式

图1示出了切削刀片10，该切削刀片10被形成为长方体，该长方体具有顶表面1和底表面2，该顶表面1和底表面2分别在俯视图和仰视图中是正方形(等边)的面。正方形顶表面1由平面表面部9和凹入表面部构成，该凹入表面部形成与切削刃4相邻的后刀表面3。原始形状可以被认为是具有平坦的平面的顶表面和底表面的长方体，该平坦的平面的顶表面和底表面平行于彼此延伸并且由四个边缘面5连接起来，这些边缘面5在角部处彼此接合，以界定(四个)多边形的边，由此形成连续周向延伸的边缘面。此外，设置有较浅的凹入的后刀表面3，该较浅的凹入的后刀表面3被形成为(更特别是被研磨成)分别在原始平坦的平面的顶表面1和底表面2中的凹陷部，使得仅保留了原始平坦的平面的顶表面和底表面的狭窄部9。而且，这些表面区域9被布置在共同的平面中，并且当被施加于刀片座的平坦的底部支承表面并由延伸穿过夹持孔8的夹持螺钉拧紧时，这些表面区域9用作抵接表面。夹持孔8从顶表面1居中地延伸到底表面2。

切削刀片的每一个多边形边的长度大致大于该切削刀片的厚度，该厚度由顶表面和底表面之间的距离所限定。

在所示实施例中，在顶表面或底表面的俯视图中，该切削刀片具有正方形的对称性。因此，绕着中心轴线30的90°或90°的倍数的旋转产生相同的构造和外观。然而，这仅是列举示例，该刀片在俯视图中也可以具有任何多边形形状，诸如三角形、五边形、六边形或八边形。此外，该刀片可以具有或者可以不具有夹持孔。

可以注意到，在任何这种切削刀片的情况下，前刀表面(该前刀表面在本文的情况下由边缘表面5形成)和后刀表面3(该后刀表面3由沿着每一个切削刃4的顶表面形成)的作用原则上可以互换。然而，将这种凹入的前刀表面设置在顶表面上以与由边缘表面5形成的后刀表面一起形成大于90°的楔角将不会非常有意义，这是因为由于在切削刃的后方的以及沿着边缘表面且与边缘表面相邻的主体的尺寸较小，因此切削刃4的强度和刚度将无法提高，反而会被削弱。在这种结构的情况下，无法获得特别的优点，其中，该切削刀片将被安装成所谓的径向或轴向切削刀片，该径向或轴向切削刀片将被定向，使得凹入表面3用作负的前刀表面，而边缘表面5将是后刀表面。

指示其中一个凹入的后刀表面3的底线20由凹入后刀表面3的在平行于相关的边缘表面5的任何截面中的一系列最深点所限定。在所示实施例中，底线20是延伸穿过立方体的中心轴线30的中心线，并且垂直于切削刃4延伸。当在垂直于切削刃4的平面中进行测量时，在后刀表面3的底线20与边缘表面5之间出现大约93°至105°的楔角α。当然，在图1的透视图中，楔角α失真，并且看起来大于该楔角实际上的大小。

后刀表面3可以被认为是由柱形或锥形研磨主体产生的旋转表面的一部分，该柱形或锥形研磨主体的轴线在如下平面中延伸：该平面由底线20和多边形的中心轴线跨越而成，并且该平面垂直于切削刃4。对应的旋转研磨主体的轴线可以相对于由平坦的表面部9所限定的平面倾斜合适的量。通过改变对应的研磨主体的倾斜角度和直径，可以实现各种凹入的后刀表面3，诸如分别由图2和图3的其它实施例所表明的凹入的后刀表面。

当利用如上所述的柱形研磨主体进行制备时，凹入后刀表面的与相关的边缘表面垂直的任何截面通常将形成直线，并且限定了相同的相对于边缘表面5的楔角。然而，在与相关的边缘表面5垂直的任何截面中，该凹入的后刀表面也可以看起来是凹入的或凸起的。

图2的实施例示出了切削刀片10'，该切削刀片10'与切削刀片10的略微不同之处在于不同的凹入表面。在图2中，切削刃4'的凹入形状比图1实施例的切削刃4浅，并且凹入的后刀表面3'朝向切削刀片的中心的延伸比图1实施例的短。因此，图2实施例的中心表面部9'作为连续的平坦且平面的表面9'而保留，该表面9'仅以狭窄末端延伸到正方形基本形状的对应角部中的角部6。平面表面9'仅沿着正方形的边而凹入，而切削刃4'直直地延伸到角部，使得切削刃4'的端点7'由角部6所限定，而在图1实施例中，切削刃4的端点7终止在距离角部6一定距离的位置处。

图3中示出了另一个实施例切削刀片10”，在该切削刀片10”中，与图1实施例中的情况相比，切削刃4”甚至更短并且终止在距离角部6较大距离的端点7”处。此外，凹入的后刀表面3”一直延伸到且进入中心夹持孔8中，使得再次分开的平面的表面部9”分别保留在顶表面1和底表面2的角部区域中。

图4示出了铣削刀具，该铣削刀具具有多个刀片座16，所述多个刀片座16中的一部分刀片座配备有如前所述的切削刀片10、10'和10”。铣削刀具100包括柱形构件11和盘形构件12，该盘形构件12在其一个轴向端部处邻接柱形构件11，并且与该柱形构件11形成一体式刀具主体，使得该铣削刀具的截面可以类似于大写字母T。铣削刀具100具有中心安装孔15，该中心安装孔15用于接纳刀具刀架的主轴或轴，并且进一步设置有一些固定孔14，以将铣切刀具附接在安装表面上。该铣切刀具被设计用于绕其中心轴线50旋转。

铣削刀具的其它细节分别在图5和图6中更加清晰可见。

如在图5和图6中能够看到的那样，该铣削刀具包括切屑空间或切屑沟槽13，该切屑空间或切屑沟槽13大致在柱形部分11的外部沿着轴向方向且在盘形构件12的一侧沿着径向方向延伸。切屑沟槽13在柱形部分中相对于轴线50略微倾斜，并且在盘形部分12中相对于径向方向倾斜，这意味着，对应的刀片座以及紧邻切屑沟槽安装在该刀片座中的切削刀片在周向方向上相对于彼此略微偏移。因此，当以处在柱形构件的远端处的刀片或刀片座开始时，每一个后面的切削刀片均被布置成在周向切削方向上比前一个切削刀片靠前，使得盘形构件上的径向最外的切削刀片是沿着同一切屑沟槽13安装的一组切削刀片中的最靠前的切削刀片。此外，当考虑到相邻的切屑沟槽13以及切削刀座和安装在该切削刀座中的切削刀片时，相应的切削刀片相对于前一组或后一组刀片偏移，从而覆盖前一组刀片或再前一组刀片之间的余留间隙。

如在图5和图6中能够看到那样，一组刀片a、10'、10”和b沿着图6中的完全可见的左侧切屑沟槽13而设置，其中，切削刀片a具有直的刀刃，由此并不形成根据本发明的切削刀片，并且切削刀片b具有凸形切削刃，同样也不形成根据本发明的切削刀片。然而，沿着刀片a和刀片b之间的同一切屑沟槽13安装的切削刀片10'和10”是图2的切削刀片10'和图3的切削刀片10”，而在沿着共同的沟槽13安装的前一排切削刀片中，根据本发明的切削刀片10被安装在后一排刀片中的切削刀片10'和10”之间某处的轴向位置和径向位置中。

沿着同一切屑沟槽13安装的相邻的切削刀片之间的周向偏移c由图6中的完全可见的右侧切屑沟槽13中的虚线所指示。该偏移明显小于刀片10、10'和10”的周向长度。相邻的切屑沟槽13之间的以及由此安装于该切屑沟槽中的切削刀片之间的周向偏移d分别对应于刀片10、10'和10”的周向长度的两倍以上。

综上所述，以如下方式设计铣削刀具并且对应地选择并布置切削刀片，即：使得当将这种旋转铣削刀具施加于金属条并使该刀具沿着这个金属条的纵向方向移动时，可以在该金属条上铣削出对应的轮廓，从而形成轨道，以用于在该轨道上行驶的任何车辆，其中这种轮廓的不同段每个均由单独成形的切削刃形成。

出于原始公开的目的，应注意到，本领域技术人员从本说明书、附图以及权利要求书中收集到的任何特征(即使仅结合特定的其它特征进行了描述)可以单独进行组合以及与本文中所公开的任何其它特征或特征组任意组合，除非这被明确排除或者技术条件使得这种组合不可能或无意义。仅出于说明书和权利要求书的简洁和易读性的目的，省略了对可能想到的任何特征组合的全面的明确讨论。

附图标记

1 顶表面

2 底表面

3 后刀表面

3' 后刀表面

3” 后刀表面

4 切削刃

4' 切削刃

4” 切削刃

5 边缘表面

5' 边缘表面

5” 边缘表面

6 角部

7 端点

7' 端点

7” 端点

8 夹持孔

9 平面表面部区域

9' 中心平面表面部

9” 平面表面部

10 切削刀片

10' 切削刀片

10” 切削刀片

11 柱形构件

12 盘形构件

13 切屑空间/切削沟槽

14 固定孔

15 安装孔

16 刀片座

20 底线

30 切削刀片的中心轴线

50 铣削刀具的轴线

100 铣削刀具