CN103611956A - 一种仿形刀片及使用该刀片的切削刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿形刀片及使用该刀片的切削刀具，该仿形刀片包括略呈正三角形板状的刀片本体；所述刀片本体具有上表面、下表面、连接上、下表面之间的侧面、以及刀片中央沿所述刀片厚度方向延伸的贯通孔。该仿形刀片具有相对于刀片中心向外突出的三个切削头部和处于中央的主体部；所述切削头部包括切削部和延伸部；所述切削部具有圆弧形切削刃、断屑槽和后刀面，其中，圆弧形切削刃由后刀面与上表面相交形成，断屑槽由圆弧形切削刃往刀片中心延伸。本发明使得仿形刀片在可拆装地安装到该切削刀具的前端时，能有效防止刀片在刀柄上窜动和脱刀的发生，实现刀片和刀具安装座的配合紧密，消除刀片绕刀片轴线周向扭转的风险，降低切削过程中崩刃的可能性，并且能始终保持稳定的切削加工。
Description
技术领域
本发明涉及金属切削刀具领域，特别是涉及对被切削材料施行仿形加工的切削刀具以及可拆装地安装在该刀具前端的仿形刀片。
背景技术
在仿形加工中，“DOG BONE”被广泛使用，特点是其长条状刀片主体的两端面分别形成两个圆弧形切削刃，外形酷似“狗的骨头”。将这种刀片的两个切削刃分别设置成圆弧形，适用于仿形加工等。图1即为现有技术的这种仿形刀片的立体构造示意图，如图1所示，这种仿形刀片100具有上表面20、下表面30和连接上、下表面之间的侧面40，长条状的两端设计成两个切削头部60，每个切削头部60分别具有圆弧形切削刃70、断屑槽90和后刀面80，后刀面80是切削头部60中的侧面，圆弧形切削刃70则是由后刀面80与上表面20相交形成，断屑槽90则是在上表面20中自切削刃70往刀片里侧延伸形成。
这种仿形刀片安装于一体式或模块式刀柄，通过刀片本体的上下定位面与刀柄前端夹持部位的相应支承面接触对齐来实现刀片的定位，刀片本体的上下定位面一般采用V形槽嵌合的方式，利用锁紧夹紧螺钉使刀柄夹持部位发生一定程度的弹性变形，以使刀片和刀柄紧密结合来实现稳固的安装。
但是这种夹持结构，缺点有以下五个方面：其一，由于刀片或刀柄加工精度以及刀具整体安装精度等问题，往往很难保证刀片装配到刀柄上时其上下定位面完全接触；其二，在刀片与刀体组装后，若压紧刀片的压板上的V形槽或V型筋与刀片的V形筋或V型槽配合度不好，会导致刀片安装后的空间位置发生转动，产生加工误差，如垂直度误差、位置度误差等。其三，如果在刀片的轴向侧面没有凹槽或凸台等防脱结构，刀片在轴向方向容易发生轴向窜动，可能导致切削过程中崩刃的情况发生，甚至存在刀片脱离刀柄飞出的可能；其四，在仿形加工过程中，特别是窄槽刀，刚性较差，夹持稳定性不足，在仿形加工中容易发生绕中心线作周向转动，造成加工振动，影响加工表面质量；其五，刀片的上下V形槽或V型筋的中轴平分面若重合度不佳，会导致刀片存在绕刀片轴线周向扭转，加工的尺寸精度难以保证。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种仿形刀片及使用该刀片的切削刀具，使得仿形刀片在可拆装地安装到该切削刀具的前端时，能有效防止仿形刀片在刀柄上窜动和脱刀的发生，实现刀片和刀具安装座的配合紧密，消除刀片绕刀片轴线周向扭转的风险，降低切削过程中崩刃的可能性，并且能始终保持稳定的切削加工。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种仿形刀片，包括略呈正三角形板状的刀片本体；所述刀片本体具有上表面、下表面、连接上、下表面之间的侧面，以及刀片中央沿所述刀片厚度方向延伸的贯通孔。该仿形刀片具有相对于刀片中心向外突出的三个切削头部和处于中央的主体部；所述三个切削头部的形状和构造完全相同，并均匀分布在主体部的周边；所述切削头部包括切削部和延伸部，所述延伸部连接在切削部和主体部之间；所述切削部具有圆弧形切削刃、断屑槽和后刀面，其中，后刀面为切削部的侧面，圆弧形切削刃由后刀面与上表面相交形成，断屑槽设在上表面并由圆弧形切削刃往刀片中心延伸。
所述主体部为圆台形状。
所述仿形刀片的各圆弧形切削刃的中点连线构成正三角形，各圆弧形切削刃所对应圆弧的圆心在该正三角形对应的角平分线上。
所述各圆弧形切削刃半径RC均相等，且RC的范围是：1.0mm≤RC≤3.5mm。
所述各圆弧形切削刃对应的圆弧角θ均相等，且θ的范围是：220°＜θ＜240°。
所述仿形刀片的中央的圆台形状的同心圆弧部分与侧面相交形成以刀片中心轴为轴线的三段扇形周边，所述各扇形周边的半径r均相等，且r与所述刀片上表面正三角形内切圆半径R的关系是：2/3R≤r≤R。
一种使用上述仿形刀片的切削工具，包括0°直柄型的刀柄、可拆装地安装在所述刀柄前端的仿形刀片以及夹紧螺钉；所述刀柄前端设有可拆装地安装所述仿形刀片的安装座，所述安装座具有支承底面和支承侧面，支承底面处还设有一个螺钉安装孔，所述支承底面与所述仿形刀片的下表面相配合，所述支承侧面与所述仿形刀片的侧面对应相配合，以使仿形刀片的其中一个圆弧形切削刃朝向所述刀柄的前方；所述仿形刀片的贯通孔与所述刀柄的螺钉安装孔相对齐，所述夹紧螺钉穿过所述仿形刀片的贯通孔与所述刀柄的螺钉安装孔相旋接固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的仿形刀片在可拆装地安装到该切削刀具的前端时，能有效防止仿形刀片在刀柄上窜动和脱刀的发生，实现刀片和刀具安装座的配合紧密，消除刀片绕刀片轴线周向扭转的风险，降低切削过程中崩刃的可能性，并且能始终保持稳定的切削加工。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的供一种仿形刀片及使用该刀片的切削刀具不局限于实施例。
附图说明
图1是现有技术的仿形刀片的立体结构示意图；
图2是本发明的仿形刀片的立体结构示意图；
图3是本发明的仿形刀片的俯视图；
图4是图3中的B部放大示意图；
图5是沿图3中的A-A线的剖视图；
图6是本发明的切削刀具的立体构造示意图；
图7是本发明的切削刀具的装配示意图。
图中，1：刀片本体；2：刀片本体的上表面；3：刀片本体的下表面；4：刀片本体的侧面；5：仿形刀片的主体部的周边；6：仿形刀片的切削头部；6A：仿形刀片的切削头部的切削部；6B：仿形刀片的切削头部的延伸部；7：仿形刀片的切削头部的切削部的圆弧形切削刃；8：仿形刀片的切削头部的切削部的后刀面；9：仿形刀片的主体部的中央的贯通孔；10：仿形刀片的切削头部的切削部的断屑槽；11：仿形刀片的圆台部（即主体部）；13：仿形刀片的主体部的中央的贯通孔的弧形部；14：刀柄；15：夹紧螺钉；16：刀柄的安装座；16A：刀柄的安装座的周边平面；16B：刀柄的安装座的支承侧面；16C：刀柄的安装座的支承底面；16D：刀柄的安装座的螺钉孔；17：安装了仿形刀片的切削刀具；C：仿形刀片的主体部的中央的贯通孔的中心线；D：各圆弧形切削刃中点连线所形成正三角形的角平分线；20：骨头刀上表面；30：骨头刀下表面；40：骨头刀侧面；60：骨头刀切削头部；70：骨头刀切削刃；80：骨头刀后刀面；90：骨头刀断屑槽；100：骨头刀本体。
具体实施方式
图2至图5是表示本发明的一种仿形刀片的实施形式图示。本实施形式的仿形刀片用硬质合金等硬质材料形成正型刀片本体1，其外形略呈正三角形板状，它包括相互平行的上表面2和下表面3，连接上表面2和下表面3的侧面4，以及刀片中央沿所述刀片厚度方向延伸的贯通孔9；其中下表面3和侧面4的一部分作为安装支承面，此外，在该贯通孔9上部形成弧形部13，弧形部13为紧固螺钉15锥形部压紧所述仿形刀片的接触区域。
如图2和图3所示，本实施形式的仿形刀片1的各切削头部6包括切削部6A和延伸部6B，其中切削部6A包括后刀面8与上表面2相交形成的圆弧形切削刃7、自切削刃7往刀片中心延伸的断屑槽10，以及上下表面2、3之间，切削刃7以下部分的后刀面8。所述各圆弧形切削刃7的中点连线构成正三角形，各切削刃7所对应圆弧的圆心在该正三角形对应的角平分线D上。所述各圆弧形切削刃7半径RC均相等，且RC的范围是：1.0mm≤RC≤3.5mm，本实施形式中，RC=1.5mm，如此小的圆弧半径，特别适用于一般仿形刀片无法加工的小半径槽的切削加工或是小半径曲面的仿形加工。此外，所述仿形刀片1中央圆台部11的同心圆弧部分与侧面4相交形成以贯通孔9的中心线C为轴线的三段扇形周边5，所述各扇形周边5的半径r均相等，且半径r与上述正三角形内切圆半径R的关系是：2/3R≤r≤R。
如图4所示，位于上述正三角形角部的三个切削头部前端都具有一个关于角平分线D对称的断屑槽10，断屑槽10的前端均具有一段圆弧形切削刃7，这三段切削刃7所对应的圆弧角θ均相等，且θ的范围是：220°＜θ＜240°，本实施形式中，θ=232°。上述切削头部的延伸部6B，连接切削部6A和中央圆台部11，出于仿形加工的需要，对切削部的直线段部分的宽度L作出以下要求：
即保证切削部的直线段部分每条直线段的延长线落在θ=240°的扇形区域的圆弧终点之内。这样，外圆切槽加工时，延伸部就不会与槽的侧面接触，同时也使整个外伸的切削头部保持足够的刚性。
如图5所示，所述切削刃7的后刀面8与上表面2所形成的夹角α均相等，为了兼顾切削刃的强度和仿形功能，对夹角α的范围作了要求：70°＜α＜90°，本实施形式中，α=83°。这样设计有避让作用，其目的是为了减少刀片后刀面8在切削过程中与工件的摩擦，降低切削区域温度，从而提高刀具寿命。除了后刀面8及切削部与延伸部过渡侧面以外的其余部分侧面与上表面2所形成的夹角β均相等，而且规定β=90°，这样设计有增强刀片刚性的作用，同时增加下表面与安装座的接触面积，刀片在切削过程中的稳定性得到提高，振动减小。
刀片1相对于贯通孔9的中心线C呈120°旋转对称，具有相对于刀片中心向外突出的三个切削头部6和中央的圆台部11。采用这样的结构，使得正三角形板状的刀片本体1的大小摆脱切削刃7圆弧半径的限制，为切削刃7提供足够的锋利度、强度和容屑空间，同时由于其232°圆弧角所对应的圆弧刃相对于中央圆台部11的周边5向外凸出，而且通过该刀片的一个侧面4与安装座的接触，限制了刀片绕贯通孔9中心线C旋转的周向转动，从而使得仿形刀片具备仿形加工的能力。所述仿形刀片具有三个切削刃，经济性优于只有两个切削刃的狗骨头刀片。
图6和图7是本发明的切削刀具的一种实施形式图示，该实施形式为本发明的切削刀具17在仿形加工中的应用。所述切削刀具主体17的前端可拆装地安装所述仿形刀片1，采用螺钉15夹紧方式，其结构简单，安装方便，能有效防止刀片窜动和脱刀的发生，由于作为刀片定位面的下表面是平面，故刀片和刀具安装座16的平行底面即支承底面16C配合紧密，消除了刀片绕刀片轴线周向扭转的风险，同时由于夹持稳固，能降低切削过程中崩刃的可能性，而且切削刃位置再现精度高，加工表面质量高，特别适用于仿形加工。该切削刀具17包括刀柄14，刀柄14上安装有如本发明实施形式所说明的仿形刀片1。该仿形刀片1通过以下方式定位于刀柄14上，其侧面4的其中一部分与安装座16的支承侧面16B接触对齐，其下表面3与安装座16的支承底面16C接触对齐，并借助穿过贯通孔9的夹紧螺钉15与刀柄14连接固定。特别地，该刀片的上表面2与安装座16周边平面16A的高度差为0.05mm～0.1mm，刀片侧面4与安装座16周边平面16A的夹角比β小0.5°～1°，这样做的目的是使得周边5与安装座侧面支承面16B上部压紧，而侧面4其余区域与安装座侧面支承面16B保持一定间隔，以保证刀片压紧时有一定的弹性变形空间，增强夹紧螺钉对刀片的夹紧力。
以上说明了作为本发明实施形式的切削刀具17，但是本发明不限于此，可以在不脱离本发明的技术思想的范围内进行适当的改变。例如，虽然在本发明的仿形刀片1实施形式的图2至图5中，仿形刀片延伸部6B上表面是平面，但是不限于此，可以增加一个凸V型的加强筋，以增强切削头部6的刚性。此外，中央圆台部11也可以设计成其他形状，比如扇形侧面的中部可以设计成小平面，这样，刀片1与刀柄安装座16的接触就更加紧密了，又例如，上述实施形式对基本形状为正三角形的仿形刀片1进行了说明，但是不限于此，可以采用其他形状来设计仿形刀片1。
此外，虽然对具有沿厚度方向贯通刀片本体的贯通孔9的仿形刀片1进行了说明，当然，也可以将贯通孔9设计成圆柱孔，采用双重夹紧方式。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种仿形刀片，其特征在于：包括略呈正三角形板状的刀片本体；所述刀片本体具有上表面、下表面、连接上、下表面之间的侧面，以及刀片中央沿所述刀片厚度方向延伸的贯通孔；该仿形刀片具有相对于刀片中心向外突出的三个切削头部和处于中央的主体部；所述三个切削头部的形状和构造完全相同，并均匀分布在主体部的周边；所述切削头部包括切削部和延伸部，所述延伸部连接在切削部和主体部之间；所述切削部具有圆弧形切削刃、断屑槽和后刀面，其中，后刀面为切削部的侧面，圆弧形切削刃由后刀面与上表面相交形成，断屑槽设在上表面并由圆弧形切削刃往刀片中心延伸。
2.根据权利要求1所述的仿形刀片，其特征在于：所述主体部为圆台形状。
3.根据权利要求1或2所述的仿形刀片，其特征在于：所述仿形刀片的各圆弧形切削刃的中点连线构成正三角形，各圆弧形切削刃所对应圆弧的圆心在该正三角形对应的角平分线上。
4.根据权利要求3所述的仿形刀片，其特征在于：所述各圆弧形切削刃半径RC均相等，且RC的范围是：1.0mm≤RC≤3.5mm。
5.根据权利要求4所述的仿形刀片，其特征在于：所述各圆弧形切削刃对应的圆弧角θ均相等，且θ的范围是：220°＜θ＜240°。
6.根据权利要求5所述的仿形刀片，其特征在于：所述仿形刀片的中央的圆台形状的同心圆弧部分与侧面相交形成以刀片中心轴为轴线的三段扇形周边，所述各扇形周边的半径r均相等，且r与所述刀片上表面正三角形内切圆半径R的关系是：2/3R≤r≤R。
7.一种使用如权利要求1至6中任一权利要求所述仿形刀片的切削工具，其特征在于：包括0°直柄型的刀柄、可拆装地安装在所述刀柄前端的如权利要求1至6中任一权利要求所述仿形刀片以及夹紧螺钉；所述刀柄前端设有可拆装地安装所述仿形刀片的安装座，所述安装座具有支承底面和支承侧面，支承底面处还设有一个螺钉安装孔，所述支承底面与所述仿形刀片的下表面相配合，所述支承侧面与所述仿形刀片的侧面对应相配合，以使仿形刀片的其中一个圆弧形切削刃朝向所述刀柄的前方；所述仿形刀片的贯通孔与所述刀柄的螺钉安装孔相对齐，所述夹紧螺钉穿过所述仿形刀片的贯通孔与所述刀柄的螺钉安装孔相旋接固定。
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