CN1791485B - 具有修光刃刀尖拐角的切削工具 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，本发明针对切削刀片(12,300)，具有顶表面(315)，底表面(320)，至少三个从顶表面延伸到底表面的侧表面(310)和连接两个相邻侧表面的刀尖拐角(35)。切削刀片的交汇部可包括刀尖拐角和顶表面的交汇部，其中至少一部分交汇部由多段样条曲线确定。多段样条曲线可以是B样条曲线。交汇部也可由位于B样条曲线各端的两圆弧(37)确定。在一些实施例中，两圆弧(37)的半径大于10mm。本发明实施例也包括设计车削刀片的方法，其包括设计包括多段样条曲线的刀尖拐角的步骤。多段样条曲线可以是B样条曲线。在另一实施例中该方法是设计车削刀片的计算机实施方法，其包括步骤：确定所需车削刀片的形状和尺寸，确定特定前置角下的车削刀片和加工表面之间的所需接触模式，以及建立B样条曲线，B样条曲线平滑并相切地连接于两个圆弧，两个圆弧相对于所述刀尖拐角的等分线对称。

Description

具有修光刃刀尖拐角的切削工具

技术领域

本发明涉及材料切削工具。更具体地，本发明涉及包括至少一个修光刃拐角(wiper comer)的车削刀片和其他切削工具。本发明的切削工具和车削刀片尤其适于金属精加工应用。该车削刀片也可适用于各种车削操作，包括例如粗磨、轻载磨削和精加工。

背景技术

利用材料切削工具进行车削操作是众所周知的，其中切片从正被加工的工件上移除。车削操作是用于通过切削工具的动作而在工件(通常在旋转工件)上形成外表面的加工过程。典型地，工件安装在车床上。在车床车削中的大部分金属移除是通过具有与工件接触的单点的切削工具完成的。这些切削工具可以由工具钢的实心棒料生产成单件，并在一端研磨出适当的切削刃。它们也可以构造成两件，典型地包括刀杆和由碳化物或者一些其他硬质材料制成的车削刀片。两件式工具的车削刀片可以用螺钉或其他紧固件机械保持在适当位置，或者将刀片直接铜焊、锡焊或熔接至刀杆上而保持在适当位置。铜焊、锡焊或熔接的刀片典型地可以进行刃磨，然而机械地保持在适当位置的刀片在其变得磨损之后通常被移除、抛弃并置换以新的、尖锐的刀片。由于其低廉的成本和高的耐磨性，由粉末金属制成的碳化物车削刀片在大部分车削应用中已经取代了单件研磨的碳化物工具。

图1是利用两片型切削工具对正被车削的圆柱工件10进行典型车削操作的端视图，其中切削工具包括固定在刀杆14上的典型车削刀片12。工件10在车床(未示出)上绕旋转轴16旋转。将车削操作设定为以后角15切削至深度18。图2是车削刀片12的平面图。车削刀片12是菱形车削刀片，具有位于刀尖拐角24处的80°刀尖拐角角度26。主切削刃22在进给方向上移动，以执行大部分工件切削，而副切削刃20执行显著少量的工件切削。

美国国家标准化组织(ANSI)已经确立了用于标识可替换车削刀片的标准术语。每种ANSI标准刀片由特别表示刀片特征的九位数字混合符号串标识。刀片刀杆也根据ANSI标准进行统一设计。九位数字混合符号串确定车削刀片的以下特征：形状、后角(clearance)、公差、类型、尺寸、厚度、拐角、刀刃状况和手向(hand)。典型的车削刀片的数字标记可以是例如SNMG432AR，并且用于车削刀片的ANSI混合符号串的含义对于本领域技术人员来说是显而易见的。ANSI标准车削刀片典型具有1/16英寸和1/4英寸之间的刀尖拐角半径。

车削操作的效率和质量取决于车床上设定的切削参数、切削刀片的特性和正被车削的材料的特性。相关切削参数包括例如进给速度、切削刀片的前置角(lead angle)和工件转速。机械师试图根据所采用的车削刀片和正被车削的材料来优化这些参数，以获得最高进给速度，同时在成品上达到所需表面质量。

在典型切削操作过程中，巨大的力施加在车削刀片上。当刀片开始切削时，其受到很大的压力。由于不断变化的切片厚度，当车削刀片通过工件移动时，刀片受到很大变化的轴向和径向力。高的轴向力可以导致振动和颤振。相反地，高的径向力可以导致工件在车床中移动，从而导致差的公差和差的表面质量。

车床上刀片的前置角主要指示所产生的轴向和径向切削力的相对大小。在典型加工操作过程中，前置角也对径向和轴向力施加于工件和车削刀片上的方式具有显著的影响。前置角定义为主切削刃和进给方向之间的角度。当调整前置角时，工件施加在车削刀片上的力发生变化。当前置角增大时，径向力降低，而轴向力增加。利用45°前置角和标准半径刀尖拐角刀片，施加在车削刀片上的径向力和轴向力大致相等。机械师必须力图平衡这些力，以优化表面光洁度和尺寸精度。

刀片的形状和特性对于车削处理的效率和质量也十分重要。刀尖半径是由刀片的刀刃确定的曲线，其将主切削刃连接至副切削刃。传统车削刀片具有单一半径，其中连接主切削刃和副切削刃的刀片的刀刃是具有固定半径的圆的一段。具有相对大的半径的车削刀片将产生具有最好表面质量的精加工工件。然而，更大的刀尖半径将在轴向和径向上增加需要用以执行车削操作的切削力并通常导致差的切片控制。

在车削操作中使用大刀尖半径的车削刀片时，也可能发生工件和车床的振动。振动不利地影响了受车削金属表面的光洁度，并且也影响了车削刀片的使用寿命。从而，具有大刀尖半径的车削刀片在金属车削操作中的使用非常有限。然而，对于粗加工操作，具有大刀尖半径的刀片提供了最坚固的切削表面，从而具有最长使用寿命。因此，典型地，选择具有大半径的圆形、方形或者矩形刀片进行粗加工。

对于金属精加工操作，通常选择具有小刀尖半径的三角形、三角规或菱形车削刀片来生产最光滑的精加工表面。具有更小切削尖端角度(即，主切削刃和副切削刃之间的角度)以及更小刀尖拐角半径的车削刀片允许对在车削操作中产生的力进行更大的控制并且在精加工工件上提供更光滑表面。此类刀片并不如具有更大半径刀尖拐角和更大切割尖端角度的车削刀片一样坚固，并且从而具有更高磨损率和更短使用寿命。

从而，存在对结合小刀尖半径和更大刀尖半径的优点的车削刀片的需求。在针对这一需求的尝试中，已经开发了修光刃车削刀片。如在此所用到的，“修光刃车削刀片”是这样一种车削刀片，其具有半径，但是该半径并不是主切削刃和副切削刃之间的固定半径的曲线。例如，美国专利No.5634745描述了一种车削刀片，其包括在主切削刃和副切削刃之间确定至少五个圆形段的刀尖拐角。由专利`745的刀片提供的设计方案受限于一个圆形段和相邻圆形段之间的过渡是不连贯的，虽然是相切的，但是受到一些限制的制约。专利`745的车削刀片的刀尖拐角受限于其仅可以通过圆形段进行描述。此外，如专利`745描述的多个圆形段中的最大半径受限于小于8或10mm。本发明的研究表明超过10mm的圆弧半径不仅有利于表面精度，而且降低了表面精度变化的敏感度，而该敏感度是由不可避免的切削刀片和刀杆的加工误差导致的。

从而，在本领域中存在对于在很宽切削条件范围下在加工表面上提供光滑表面精度的车削刀片的需求。也存在对结合小刀尖半径车削刀片的优点和更大刀尖半径车削刀片的优点的车削刀片的需求。也存在对修光刃刀片的设计方法的需求，该方法制造具有光滑连贯过渡点和大半径圆弧的刀尖拐角。

发明内容

在一个实施例中，本发明针对切削刀片，其包括项表面，底表面，至少三个从顶表面延伸到底表面的侧表面，以及连接两个相邻侧表面的刀尖拐角。切削刀片的交汇部可以包括刀尖拐角和顶表面的交汇部，其中至少部分所述交汇部由多段样条曲线确定。该多段样条曲线可以是B样条曲线。该交汇部也可以由位于B样条曲线各端的两个圆弧确定。在一些实施例中，两个圆弧的半径大于10mm。

本发明的实施例也包括设计车削刀片的方法，其包括设计包括多段样条曲线的刀尖拐角的步骤。多段样条曲线可以是B样条曲线。在另一实施例中，该方法是设计车削刀片的计算机实施方法，其包括以下步骤：确定所需车削刀片的形状和尺寸，确定特定前置角下的接触车削刀片和加工表面之间的所需接触模式，以及建立B样条曲线，所述B样条曲线平滑并相切地连接于两个圆弧，所述两个圆弧相对于所述刀尖拐角的等分线对称。

在考虑本发明实施例的以下详细说明时，读者将理解本发明的上述详情和优点，以及其他方面。在使用本发明时，读者也可以理解本发明此类附加的详情和优点。

附图说明

本发明的特征和优点可以通过参照附图得以更好理解，附图中：

图1是示出利用切削工具对圆柱工件进行典型车削操作的视图，该切削工具包括固定于刀杆的车削刀片；

图2是具有固定半径刀尖拐角的传统车削刀片的俯视平面图；

图3是示出根据本发明构造的修光刃刀尖拐角的实施例的刀尖拐角的放大俯视平面图，其中修光刃刀尖拐角叠置在图2的传统车削刀片的固定半径刀尖拐角上；

图4是图3的修光刃刀尖拐角的修光刃刀尖拐角设计的一半的图解，其示出用于确定多段样条曲线的控制点；

图5是利用图2的传统车削刀片进行的图1所示的车削操作的局部剖视图；

图6是利用具有如图3所示构造的本发明修光刃刀尖拐角的实施例的车削刀片进行图1所示的车削操作的局部剖视图；

图7示出用于设计本发明的修光刃车削刀片的多段样条曲线的控制点的定位方法的实施例的一部分；

图8进一步示出用于定位修光刃车削刀片的控制点的图7的方法的实施例；

图9是用于设计和制造结合本发明多段样条曲线刀尖拐角的车削刀片的本发明的方法的流程图；

图10是本发明的车削刀片的实施例的线框模型；

图11是示出图10所示的车削刀片实施例的线框模型的剖视图。

具体实施方式

本发明提供一种结合刀尖拐角的车削刀片，所述刀尖拐角至少局部由非固定半径、分段式多项式基函数(例如多段样条曲线)确定，以作为对传统车削刀片的刀尖拐角的改进，所述传统车削刀片的刀尖拐角由固定半径的曲线或者多段圆确定。车削刀片的实施例可以附加地包括两个相邻圆弧段。从而，具有本发明修光刃刀尖拐角的车削刀片可以设计成结合具有小刀尖半径的车削刀片的优点和具有大刀尖半径的车削刀片的优点。

图3是示出根据本发明构造的刀尖拐角的实施例和传统车削刀片(如图1和2所示)的固定半径刀尖拐角之间的差异的刀尖拐角的放大俯视平面图。传统车削刀片具有固定刀尖拐角36。本发明的修光刃刀尖拐角35可以专门设计成提供具有独特设计和加工灵活性的车削刀片。修光刃刀尖拐角的实施例可以附加地包括位于多段样条曲线的任一侧上的圆弧。这些圆弧可以具有任意半径。优选地，这些圆弧的半径在0.1mm和20mm之间。然而，大于10mm的圆弧在一些应用中是有利的，也可以调节刀尖拐角，以使沿名义刀尖拐角36、刀尖拐角角度26等的任意所需位置满足圆弧37的所需半径。此外，修光刃刀尖拐角的形状可以简易设计以适于不同类型的车削刀片，以获得加工中表面精度的改进的性能。

在两维或者三维物体的几何建模中，线和圆(或者作为圆的一部分的圆弧)可以是形成复合或自由形式曲线的基本元素。当设计诸如汽车、船舶、飞机和其他物体时需要复合曲线，其中必须满足各种形状约束。曲线的标准表达式是公知的多项式。传统车削刀片的固定半径刀尖拐角由基本多项式方程确定，例如：

x²+y²＝r²

其中r＝刀尖拐角的半径

车削刀片的切削刃可以由根据线性方程的直线确定，例如

$y=\left(\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}\right)x+\frac{r}{\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}}$

其中r＝刀尖拐角的半径，θ＝刀片的车削尖端角度

然而，在几何建模中，利用多项式方程确定复合曲线通常是不够的。典型地，设计者可布置确定待建立的曲线形状的一系列控制点。可以利用数学建模技术产生曲线，然后改变控制模型的各种参数以精整转折并完成设计。对于单段多项式数学建模，这些参数包括多项式次数和控制点。单段多项式建模的主要缺点在于多项式需要高的多项式次数以满足大量约束并精确固定大部分复合曲线。同样，作为由多项式方程确定的单段曲线不能很好适用于交互式形状设计，因为如果不在其整个长度上改变曲线的形状就难以在曲线的局部段中控制曲线的形状。

多段样条曲线，例如由本发明使用那些曲线将曲线段(典型为单独多项式曲线)结合在单一平滑曲线中。多项式曲线段可以具有相对低的多项式次数，然而，其依然足够灵活以描述复合曲线。比较而言，对于利用了传统单一多项式曲线的改进的设计灵活性，必须确定大量控制点并且将其插入高次多项式方程。例如，为了对由8个控制点确定的刀尖拐角进行建模，需要7次多项式方程。参见NURBS BOOK，由Springer-Verlas，New York 1997出版，作者Les Piegl和Wayne Tiller，在此引用以作参考。如此高次数的多项式方程难以计算，并且难以利用在单个控制点的改变来预测曲线的最终形状。为了最小化曲线的多项式次数并且依然获得所需的设计灵活性，可以使用多段样条曲线。多段样条曲线可以不考虑其多项式次数而使用大量控制点，因为它们是通过将多个多项式段连接成单一曲线而产生的。与单一多项式曲线所需次数相比，各段具有极低的多项式次数，以建模类似的曲线。多项式段的次数可以由工具设计者选择，而不考虑控制点的数量并从而不考虑曲线设计的复杂性。在大多数情况下，立方(3次)多段样条曲线将足以构造用于设计车削刀片刀尖拐角的复合自由形式曲线。

现有技术的刀尖拐角限于仅有单个圆弧或者多个圆弧的组合。圆弧可以由二次多项式形成。从而，现有技术的刀尖拐角具有受限制的设计能力并且当需要大半径圆弧时其可能难以在不同修光刃刀尖段之间实现平滑过渡。

为多段样条曲线建立的算法可以描述如下：

$B\left(u\right)=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{1,k}\left(u\right)p_i$

其中P_i是控制点的设定。

N_i，k表示(k-1)次B样条合成函数，其由以下回归方程确定：

$N_{i,k}\left(u\right)=\frac{u-u_i}{u_{1+k}}{N}_{i,k-1}\left(u\right)+\frac{u_{i+k+1}-u}{u_{i+k}-u_{i+1}}{N}_{i+1,k-1}\left(u\right)$

其中[u_i，...，u_i+k]是B样条修光刃刀尖的节点向量。

通过改变该节点向量，人们可以获得修光刃刀尖轮廓的不同形状；通过改变控制点的数量，人们可以调节修光刃刀尖的合形精度(fit accuracy)和光洁度；通过确定控制点的位置，人们可以控制刀尖曲线轮廓的整体形状。节点是B样条曲线中的间距，在该B样条曲线中基本或合成函数被确定或者与控制点合成，以产生单条、平滑、柔性和参数可控的B样条曲线。节点的数量是控制点加曲线次数加1的总和。

本发明的刀尖曲线的实施例示于图4中。传统刀尖拐角36可以通过上述圆弧的多项式方程进行描述。可以调节的唯一变量是圆弧半径。然而，修光刃刀尖拐角35可以由B样条曲线方程描述。可以通过增加或者减少图4中示出的实施例的控制点39，41-47的数量、改变控制点的位置、改变样条曲线的次数或者改变节点的数量或位置来改变该曲线。

作为示例，根据上述具有多项式次数3、2个端点和2个控制点的方程的单段样条曲线可以由以下方程确定：

X(t)＝a_xt³+b_xt²+c_xt+x₀

其中：

$x_1=x_0+\frac{c_x}{3},$

$x_2=x_1+\frac{c_x+b_x}{3},$

x₃＝x₀+c_x+b_x+a_x；

y(t)＝a_yt³+b_yt²+c_yt+y₀

其中：

$y_1=y_0+\frac{c_y}{3},$

$y_2=y_1+\frac{c_y+b_y}{3},$

y₃＝y₀+c_y+b_y+a_y；

为系数求解上述方程得到以下方程：

c_x＝3(x₁-x₀)

b_x＝3(x₂-x₁)-c_x

a_x＝x₃-x₀-c_x-b_x

c_y＝3(y₁-y₀)

b_y＝3(y₂-y₁)-c_y

a_y＝y₃-y₀-c_y-b_y

一旦确定了两个端点(x₀，y₀)和(x₃，y₃)，控制点(x₁，y₁)和(x₂，y₂)以及间距t，就确定了完整的B样条曲线并可以绘制出该曲线。

更加简易地，由于方程的求解包括复杂的回归算法，所以可以通过商业销售的软件产品，例如UNIGRAPHICS Version 17绘制出B样条曲线。这些商业销售的软件产品允许用户确定曲线次数、控制点和端点的数量和位置以及节点的数量，以结合在曲线中。该软件可以允许通过调节任意这些参数来控制曲线，以将曲线设计修改至最终形状。可以反复进行这一过程，以将修光刃刀尖拐角设计成满足机械师的要求。在一些实施例中，具有次数为2-6的多项式曲线可用于产生具有足够灵活性以设计刀尖拐角的曲线。优选地，次数从2至4的多项式曲线产生足够灵活性的曲线，而无需与更高多项式次数的曲线一样多的计算。可以调节B样条刀尖35以平滑地适合大半径圆弧37，而无不连贯过渡，如图4中所示，其中点39是B样条曲线35和大半径圆弧37的交汇点。

图5和图6是图1所示的车削操作的局部剖视图。图5示出利用传统车削刀片36进行的车削操作。图6示出利用具有本发明修光刃刀尖的实施例的图3的车削刀片进行的车削操作。图5中，车削刀片12具有传统圆弧刀尖拐角，该刀尖拐角具有固定半径20。车削刀片12通过工件10切削，并且设定以前置角54和切削深度18。进给速度可以通过连续切口之间的距离52除以车床绕轴16转动工件10一整圈所花时间来确定。图5和6中的表面粗糙度56和66由车削操作中使用的车削刀片的形状和类型以及进给速度决定。通过比较图6和图5可以清楚看出，具有修光刃刀尖拐角的车削刀片的表面粗糙度66小于具有保持不变的所有其他加工参数的传统车削刀片的表面粗糙度55。

本发明也提供了定位控制点和设计多段的图解法。作为示例，以下给出了详细流程，以描述如何可以产生具有修光刃刀尖拐角刀尖轮廓的车削刀片的实施例。本发明的方法包括选择传统标准车削刀片，并改变刀尖拐角，以形成B样条曲线。图解法的第一步骤是确定基本参数，所述基本参数决定车削刀片的总体特性。在该示例中，车削刀片将是菱形刀片，例如图2中所示。要被改变的传统标准车削刀片12的拐角一部分示于图7。在图7中，坐标原点或者圆形刀尖拐角的中心是刀尖中心122。作为示例，在此使用菱形车削刀片，其拐角角度为80°，从而其半角100为40°。初始刀尖轮廓36是传统标准车削刀片刀尖拐角，其具有由半径线条103的长度确定的固定半径的圆形刀尖轮廓。传统标准车削刀片也包括初始直切削刃102。初始刀尖轮廓36和初始直切削刃102连接于交汇点109。半径线条103显示为从交汇点109延伸至刀尖中心112。

本发明的方法的随后步骤是确定车削刀片将采用的大致加工参数。在本示例中，修光刃车削刀片将被设计成以大致5°加工前置角使用。前置角线条105可以相对于初始直切削刃102绘制于设计加工前置角处。前置角线条105在前置角点108处绘制成与初始刀尖轮廓36相切。交汇线113可以从前置角点108绘制到刀尖中心112。

然后，可以确定其中设计修光刃刀尖的边界。边界线106可以是偏离并平行于前置角线条105的线，或者可以是偏离并与前置角线条105呈微小角度的线。线106的设计将主要取决于拐角角度、刀尖半径和刀片尺寸。如图7中实施例所示，边界线106可以偏离前置角线条105并与前置角线条105轻微倾斜。

然后，可以由与边界线106相切的圆弧37和B样条刀尖轮廓35形成整个修光刃外形，该圆弧37具有大半径115，该B样条刀尖轮廓35由边界线104限定并且与圆弧37平滑连接。由于中心线40也是整个拐角的对称线，整个修光刃轮廓实际上由单条多段B样条35和沿刀尖拐角的中心线40对称的两个圆弧37构造而成，如图7中所示。在该实施例中，两个圆弧37具有大于十(10)毫米的半径并且对称地位于刀尖拐角的中心线40两侧。

由于B样条曲线的属性，B样条刀尖轮廓35可得以轻易调节并且平滑地适合具有不同圆弧半径115的两个圆弧37，或者换句话说，对于圆弧半径115的大小没有限制。然而，优选为更大半径，例如大于十(10)毫米。不同刀片尺寸、刀尖半径和刀片形状可以需要不同圆弧半径115，以获得最佳性能。作为示例，在本发明提供的实施例中使用的圆弧半径115为13.5毫米。

标识B样条刀尖35的方法的一个实施例示于图8中。可以绘制出第一控制点线条40(中心线40)加上一系列控制点线条118，以有助于确定本发明的B样条修光刃刀片。各个控制点线条118从刀尖中心112发出并且可以通过以下方程描述：

Y_i＝tan[90°-(θ₀+Δθ)]*X；

其中θ₀是从中心线40至第二控制点线条118A测量的起始角117；Δθ是角度增量，即终止角119减去起始角117，然后除以(k-1)，其中k是控制点线条118的数量。然后，可以产生一系列控制点116，总数为(k+1)。所有这些控制点限制于边界线104和106的右侧。用以定位所有控制点的总体规则是产生平滑B样条曲线，其平滑地相切于并连接于大半径圆弧37。B样条曲线在中心线40上的控制点116A处的切线应垂直于中心线40。起始角117可以等于或者不等于控制线118之间的角度增量。

本发明也针对设计具有修光刃刀尖拐角的车削刀片的方法。本发明开发的多段样条拐角刀尖算法提供了平滑柔性修光刃刀尖并且也提供了简易构造用于任意类型车削刀片的修光刃刀尖的通用方法，所述类型包括但不限于具有任何拐角角度的菱形、三角形、正方形和三角规形。使用本发明的B样条曲线算法允许为特定切削应用设计最优修光刃刀尖轮廓，例如特定加工前置角的车削刀片具有任意上述车削刀片形状。对于在实现所需表面精度中起重要作用的大圆弧37的范围也没有限制。

具有大半径的圆弧37在使用修光刃刀尖刀片进行车削操作过程中在决定表面精度方面起到非常重要的作用。理论上，考虑到加工处理过程中获得的表面精度，具有部分直线轮廓的修光刃刀尖刀片将优于具有带圆弧半径的弯曲轮廓的修光刃刀尖刀片。然而，在碳化物刀片和用以定位该刀片的刀杆上总存在一些不可避免的制造误差或公差或者不精确性。具有直线部分的修光刃刀尖刀片对于这些误差或者公差非常敏感，从而可能导致令人不满意的表面精度。从而，具有大半径的圆弧对于上述制造误差或公差或者操作误差更不敏感。总体上，考虑到表面精度和对这些误差、公差或者不精确性降低的敏感度，半径越大，修光刃刀尖刀片的性能越好。

从线105向线106的初始偏移可根据将使用的加工前置角进行初始确定。然后，包括B样条曲线35和具有大半径115的圆弧37的整个修光刃刀尖轮廓可以根据刀片的尺寸、名义拐角刀尖半径和预计的表面精度进行确定。根据需要，可能需要对偏移进行重新调整，直到实现最优修光刃刀尖轮廓。

图9是示出设计修光刃刀尖刀片的一种方法的流程图。如图9所示，第一步骤200提供用以确定传统刀片的基本刀片参数，例如名义刀尖半径、刀片类型和刀片形状，该传统刀片用以设计修光刃刀尖拐角。接下来的步骤205确定刀片如何可以用于车床中，例如前置角。可以在此点确定前置角，从而修光刃刀尖设计者可以根据利用该刀片执行的应用来设计修光刃刀尖接触模式。如果利用计算机执行该方法或者在步骤210中如先前所述地建立图解模型，则可以生成三维接线框计算机生成模型，如图10所示。然后，将步骤205中确定的前置角或者前置角范围在步骤215中应用于该模型中，以开始确定要改变为修光刃刀尖刀片的区域。在步骤220中确定其中将定位修光刃刀尖的其余边界。根据设计者用于改变刀尖拐角的标准，修光刃刀尖边界可以围绕整个传统刀尖拐角或者其一小段。

在步骤225中，设计者确定将限定曲线的B样条刀尖和大圆弧的参数，例如多项式次数、控制点的数量和位置，以及其他将控制建立的曲线的最终形状的参数。然后，根据步骤225中确定的参数，在步骤230中构造整个修光刃刀尖轮廓。参见图10，步骤235，建立修光刃刀片的三维接线框模型，并且如果需要，步骤240，可以在修光刃刀片平台上添加切片几何图形(chipbreaking geometry)，以进行切片形状控制。在步骤245中，在先前步骤中确立的设计得以编辑和链接，为计算机辅助设计(CAD)系统生成可执行源文件。然后，在步骤250中利用CAD软件建立修光刃车削刀片设计的实体模型。步骤260，设计者观察设计，并且决定是否需要进一步改变。如步骤265中所指示地，可以通过改变用于形成修光刃刀尖车削刀片的实体模型的参数对修光刃刀尖的设计进行改变。此类改变包括但是并不限于前置角、所需接触的模式、加工表面、表面精度、控制点的数量和位置、多项式段的次数和大圆弧的半径。步骤270，一旦设计者满意修光刃车削刀片的实体模型，该设计就完成了并且可以利用传统制造技术生产修光刃车削刀片，例如计算机辅助制造。

本发明车削刀片的接线框模型示于图10和11中。车削刀片300具有带切片几何形状的顶表面315和从顶表面315延伸到底表面320的侧表面310，如图11所示。侧表面310在刀尖拐角305处相连。车削刀片300可以包括贯穿其的开孔325，以便于将刀片300紧固于车削刀片刀杆。

虽然已经结合一些实施例描述了本发明，但是在考虑上述说明时，本领域普通技术人员意识到可以采用本发明的许多改变和变形。本发明的所有这些变形和改变将由上述说明和随后的权利要求所涵盖。

Claims (18)

1.一种切削刀片，包括：

顶表面；

底表面；

至少三个从顶表面延伸到底表面的侧表面；

连接两个相邻侧表面的刀尖拐角；

刀尖拐角和顶表面的交汇部；

至少一部分所述交汇部由多段样条曲线确定，其中所述多段样条曲线是B样条曲线，并且其中所述交汇部进一步由位于B样条曲线各端的两个圆弧确定，所述B样条曲线平滑并相切地连接于位于B样条曲线各端的两个圆弧。

2.如权利要求1所述的切削刀片，其中两个圆弧的半径大于10mm。

3.如权利要求1所述的切削刀片，其中B样条曲线和圆弧形成修光刃刀尖拐角。

4.如权利要求1所述的切削刀片，其中B样条曲线的多项式次数为2至6。

5.如权利要求1或2或4中任一项所述的切削刀片，其中B样条曲线相对于刀尖拐角的等分线对称。

6.如权利要求1或2或4中任一项所述的切削刀片，其中B样条曲线确定从顶表面延伸到底表面的表面。

7.如权利要求1所述的切削刀片，其中B样条曲线确定沿着刀尖拐角的部分连续变化的半径。

8.一种设计切削刀片的方法，该方法包括以下步骤：

设计包括多段样条曲线的刀尖拐角，其中所述多段样条曲线是B样条曲线，并且其中所述刀尖拐角进一步由位于B样条曲线各端的两个圆弧确定，所述B样条曲线平滑并相切地连接于位于B样条曲线各端的两个圆弧。

9.如权利要求8所述的设计切削刀片的方法，其中B样条曲线与两圆弧的每一个共有端点并且所述两个圆弧相对于刀尖拐角的等分线对称。

10.如权利要求9所述的设计切削刀片的方法，其中两个圆弧的半径大于10mm。

11.如权利要求8所述的设计切削刀片的方法，还包括：

在接触点周围在确定范围内改变B样条曲线。

12.如权利要求9所述的设计切削刀片的方法，还包括：

确定用于相似加工应用的标准切削刀片的名义刀尖半径；基于该名义刀尖半径建立B样条曲线和圆弧。

13.如权利要求8所述的设计切削刀片的方法，其中设计B样条曲线包括交互地控制为形成B样条曲线而设计的计算机软件。

14.如权利要求8所述的设计切削刀片的方法，其中设计B样条曲线包括改变控制点的数量和位置。

15.如权利要求8所述的设计切削刀片的方法，其中建立B样条曲线包括改变B样条曲线的多项式次数。

16.一种设计切削刀片的计算机实施方法，包括以下步骤：

确定所需切削刀片的形状和尺寸；

确定特定前置角下的切削刀片和加工表面之间的所需接触模式；以及

设计包括多段样条曲线的刀尖拐角，所述多段样条曲线是B样条曲线，所述B样条曲线平滑并相切地连接于位于B样条曲线各端的两个圆弧，所述两个圆弧相对于所述刀尖拐角的等分线对称。

17.如权利要求16所述的计算机实施方法，还包括：

利用计算机辅助绘图程序用交互式曲线拟合流程在接触点周围在确定范围内改变B样条曲线。

18.如权利要求17所述的计算机实施方法，还包括以下步骤：

确定用于相似加工应用的标准切削刀片的名义刀尖半径；

建立对应于名义半径、刀片尺寸和加工前置角的B样条曲线和两个圆弧。

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