CN101674911B - 具有冷却剂传送的铣刀以及铣刀镶片 - Google Patents
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Abstract
一种用于形成切屑并且去除材料的切削镶片组件(40)。切削镶片组件(40)包括一个切削镶片本体(190),该切削镶片本体呈现出至少两个分离的切削位置(230,232)。切削镶片本体(190)包含一个冷却剂进入通路(202),它与凹座开口对齐用于使冷却剂流经该冷却剂进入通路。切削镶片本体(190)具有一个前刀面(192),该前刀面包含至少两个分离的凹陷(230,232),其中这些分离的凹陷各自对应于一个切削位置。组件(40)包括位于切削镶片本体(190)附近的一个转向器,其中该转向器(250)具有与冷却剂进入通路(202)对齐的一个接受开口,以接受经过该冷却剂进入通路的冷却剂。
Description
技术领域
本发明涉及用于形成切屑并且去除材料操作的一种铣刀以及一种铣刀镶片。更确切地说,本发明涉及用于形成切屑并且去除材料操作的一种铣刀以及一种铣刀镶片,其中在铣刀镶片与工件之间的界面(即,镶片-切屑界面)附近存在增强的冷却剂传送,以减少在镶片-切屑界面的过度的热量。
背景技术
在形成切屑并且去除材料的操作中(例如,一个铣削操作),在切削镶片与从工件上去除切屑的位置(即,镶片-切屑界面)之间的界面处产生热量。众所周知,在镶片-切屑界面处过度的热量可以对铣刀镶片的有效刀具寿命具有负面(即,减小或缩短)的影响。正如可以认识到的,较短的有效刀具寿命增加了操作成本并且降低了总生产效率。因此,存在与减小在镶片-切屑界面处的热量有关的易于了解的优点。
在此方面,授予Lagerberg的美国专利号6,053,669讨论了减小在镶片-切屑界面处的热量的重要性。更确切地说,Lagerberg提到当由烧结碳化物制成的切削镶片达到一定温度时,其塑性变形耐受力减小。塑性变形耐受力的减小增加了切削镶片破裂的危险。授予Wertheim的美国专利号5,775,854指出,工作温度的升高导致切削镶片的硬度的降低,结果增加了该切削镶片的磨损。Lagerberg以及Wertheim的专利各自讨论了为镶片-切屑界面传送冷却剂的重要性。
其他专利文献披露了为镶片-切屑界面传送冷却剂的不同方式或系统。在此方面,授予Antoun的美国专利号6,045,300披露了使用高压以及高流量的冷却剂的传送来解决在镶件-切屑界面处的热量。Kreamer的美国专利申请公开号2003/00820118披露了在切削镶片与一个顶板之间的多个凹槽。冷却剂通过这些凹槽流动来解决镶片-切屑界面处的热量。授予Hong的美国专利号5,901,623披露了对镶片-切屑界面施加液氮的冷却剂传送系统。
易于了解的是,在一个形成切屑并且去除材料的操作中,镶片-切屑界面处的较高操作温度通过过早破裂和/或过度磨损对有效刀具寿命具有一种损害性的影响。因此,高度令人希望的是提供用于形成切屑并且去除材料的操作的一种切削组件(例如,一种铣刀组件)连同一种切削镶片(例如,一种铣刀镶片),其中在铣刀镶片与工件之间的界面(即,镶片-切屑界面,它是在工件上产生切屑的位置)处存在一种改进的冷却剂传送。
在铣削操作中,从工件上产生的切屑有时可以粘(例如,通过熔合)在切削镶片(例如,一个铣刀镶片)的表面上。切屑材料以这种方式在切削镶片上的累积是人们不希望发生的,它可以对切削镶片的性能、并且因此对整个去除材料的操作有负面影响。
因此,将会高度令人希望的是提供用于形成切屑并且去除材料的操作的一种切削组件(例如,一种铣刀组件)连同一种切削镶片(例如,一种铣刀镶片),其中存在为镶片-切屑界面处的增强的冷却剂传送,从而引起在镶片-切屑界面处的增强的润滑。在镶片-切屑界面处的增强润滑的结果是降低了切屑粘在切削镶片上的趋势。
如在一个切削操作,例如,一个铣削操作中,可以发生当切屑粘在切削镶片上时这些切屑不从镶片-切屑界面的区域流出的情况。当切屑不从镶片-切屑界面的区域流出时,存在切屑可能被再切削的可能性。人们不希望铣刀镶片对已经从工件上去除的切屑进行再次切削。镶片-切屑界面的冷却剂的流动协助镶片-切屑界面的切屑的排出,由此使切屑被再次切削的可能性最小化。
因此,将会高度令人希望的是提供用于形成切屑并且去除材料操作的一种切削组件(例如,一种铣刀组件)连同一种切削镶片(例如,一种铣刀镶片),其中存在一个增强的镶片-切屑界面处的冷却剂传送,从而降低切屑被再次切削的可能性。在镶片-切屑界面处增强的冷却剂流动的结果是更好的从镶片-切屑界面的附近排出切屑,其结果是降低了再次切削切屑的可能性。
发明内容
本发明在其一种形式中是一种用于形成切屑并且去除材料的切削镶片,其中将冷却剂提供给该切削镶片。该切削镶片包括一个切削镶片本体,该切削镶片本体呈现出至少一个切削位置。该切削镶片本体包含一个冷却剂进入通路,冷却剂可以流动通过该冷却剂进入通路。该切削镶片本体具有一个前刀面,该前刀面包含至少一个分离的凹陷,该分离的凹陷与该冷却剂进入通路相联通。该分离的凹陷对应于该切削位置并且向该切削位置延伸。
本发明在其另一种形式中是一种用于形成切屑并且去除材料的切削镶片组件,其中该切削镶片组件被容纳在一个刀具本体的一个凹座中,其中冷却剂可以流出包含在该凹座中的一个凹座开口。该切削镶片组件包括一个切削镶片本体,该切削镶片本体呈现出至少两个分离的切削位置。该切削镶片本体包含与该凹座开口对齐的一个冷却剂进入通路,供冷却剂流动通过冷却剂进入通路。该切削镶片本体具有一个前刀面,该前刀面包含至少两个分离的凹陷,其中这些分离的凹陷各自对应于这些切削位置之一。这些分离的凹陷各自向其对应的切削位置延伸。该组件包括位于该切削镶片本体附近的一个转向器,其中该转向器具有与该冷却剂进入通路对齐的一个接受开口,以接受通过该冷却剂进入通路的冷却剂。该转向器包括与该接受开口相联通的一个冷却剂槽,其中该冷却剂槽朝向这些切削位置中选定的一个对齐,由此该冷却剂槽以及对应于该选定的切削位置的分离的凹陷限定了一个管道,该管道用于冷却剂流向该选定的切削位置。
本发明在其又一种形式中是与一个切削镶片一起使用的一个转向器。该转向器包括一个中央转向器本体,该中央转向器本体包含接受来自该切削镶片的冷却剂的一个接受开口。该中央转向器本体进一步包含与该接受开口相联通的一个冷却剂槽。该冷却剂槽在从该接受开口径向向外的方向上延伸。该冷却剂槽具有一个远端的楔形凸缘。
本发明在其又一种形式中是一种用于形成切屑去除材料的铣刀组件,其中从一个冷却剂源为该铣刀提供冷却剂。该铣刀包括一个铣刀本体,该铣刀本体包含与一个冷却剂源相联通的一个冷却剂储存区。该铣刀本体进一步包含一个凹座,该凹座具有与该冷却剂储存区相联通的一个凹座开口。存在着呈现出至少两个分离的切削位置的一个切削镶片本体。该切削镶片本体包含与该凹座开口对齐的一个冷却剂进入通路,用于冷却剂流动通过该冷却剂进入通路。该切削镶片本体具有一个前刀面,该前刀面包含至少两个分离的凹陷,其中这些分离的凹陷各自对应于这些切削位置之一,并且这些分离的凹陷各自向其对应的切削位置延伸。存在位于该切削镶片本体附近的一个转向器,其中该转向器具有与该冷却剂进入通路对齐的一个接受开口,以接受通过该冷却剂进入通路的冷却剂。该转向器包括与该接受开口相联通的一个冷却剂槽,其中该冷却剂槽朝向这些切削位置中选定的一个对齐,由此该冷却剂槽以及对应于一个选定的切削位置的分离的凹陷限定了一个管道,该管道用于冷却剂流向该选定的切削位置。
附图说明
以下是对形成本专利申请书一部分的这些附图的一个简要说明:
图1是本发明的铣刀组件的一个具体实施方案的等角视图,其中该铣刀本体呈现出多个围绕其圆周间隔开的凹座,并且其中一些凹座被示出是空的(即,其中没有铣刀镶片组件),并且两个凹座被显示为包含铣刀镶片组件,而冷却剂的流动用箭头示出;
图2是包含在该铣刀本体的切削周缘中的一个凹座的等角俯视图,示出了前导凹形表面以及坐入部分,并且其中该凹座被展示为以虚线示出铣刀本体的环境中;
图3是包含在铣刀本体的切削周缘中的一个凹座的等角侧视图,示出了前导凹形表面以及坐入部分,并且其中该凹座被展示为以虚线示出铣刀本体的环境中;
图4是图2中由圆4所包围的凹座的放大的等角视图;
图5是图3中由圆5所包围的凹座的放大的等角视图;
图6是图1的铣刀组件的等角视图,示出了铣刀本体而使储存区盖以及锁定螺钉从该铣刀本体上分离开以显露出中央的冷却剂储存区,并且其中用箭头示出冷却剂的流动;
图7是图6的锁定螺钉的侧视图,并使其一部分被切除以示出它的中央孔以及多个辅助的倾斜孔,并且其中冷却剂的流动用箭头示出;
图8是图6的储存区盖的俯视图;
图9是沿图8的截面线9-9截取的储存器盖的截面视图;
图10是图1的铣刀镶片组件的等角视图,其中这些部件是组装在一起的,并且冷却剂的流动用箭头示出,冷却剂通过一个伸长的槽缝进入垫片的侧面并且在与工件接合的切削刃(即,接合的切削刃)的附近流出该铣刀镶片;
图11是图6的铣刀组件中使用的垫片的一个具体实施方案的等角视图,并且其中该垫片中的通路用虚线示出,而冷却剂的流动用箭头示出;
图12是适合于用在图6所示的铣刀组件的一个垫片的一个第二具体实施方案的等角视图,并且其中该垫片中的通路用虚线示出,并且用箭头示出冷却剂的流动;
图13是铣刀镶片组件的等角视图,其中这些部件沿一个中心轴线展开,并且其中该垫片的具体实施方案是图12中所示的,并且用箭头示出冷却剂的流动;
图14是图6的铣刀镶片的前刀面的俯视图;
图14A是沿图14的截面线14A-14A截取的图14的铣刀镶片的截面视图;
图14B是沿图14的截面线14B-14B截取的图14的铣刀镶片的截面视图;
图14C是图14的铣刀镶片的等角视图;
图15是一个转向构件的一个第一具体实施方案的等角视图;
图16是图15的转向构件的底部视图;
图16A是沿图16的截面线16A-16A截取的图16的转向构件的截面视图;
图16B是图16的转向构件的侧视图;
图16C是沿图16的截面线16C-16C截取的图16的转向构件的截面视图;
图16D是沿一个截面截取的一个组装的铣刀镶片与转向构件的截面视图,该截面与截取图14B的截面的方向大致相同,示出了冷却剂进入该铣刀镶片-转向构件组件的流动,以及冷却剂在切削平面之下流出;
图17是与铣刀镶片(以虚线示出)一起示出的图15的转向构件的一个左旋形式的等角视图,其中该转向构件被选择性地定位以朝向一个选定切削刃的方向引导冷却剂的流动(用箭头示出),该切削刃被定位为有待与一个工件接合;
图18是与铣刀镶片(以虚线示出)一起示出的转向构件的一个右旋形式的等角视图,其中该转向构件被选择性地定位以朝一个选定切削刃的方向引导冷却剂的流动(用箭头示出),该切削刃被定位为有待与一个工件接合;
图19是与铣刀镶片(以虚线示出)一起示出的一个双向转向构件的等角视图,其中该转向构件被选择性地定位以朝一个选定切削刃的方向引导冷却剂的流动(用箭头示出),该切削刃被定位为有待与一个工件接合;
图20是本发明的铣刀组件的另一个具体实施方案的等角视图,其中该铣刀本体呈现出多个围绕其圆周间隔开的凹座,并且其中一些凹座被示出是空的(即,在其中没有一个铣刀镶片组件),并且两个凹座被示出包含一个铣刀镶片组件,并且用箭头示出冷却剂的流动;
图21是一个铣刀镶片组件的等角视图,其中这些部件是组装在一起的,并且用箭头示出冷却剂的流动,冷却剂通过一个通路进入该垫片的另一个具体实施方案的底表面,并且在与工件接合的切削刃的附近流出该铣刀镶片;
图22是图21的铣刀镶片组件的等角视图,其中这些部件沿一个中心轴线展开;并且
图23是铣刀镶片的另一个具体实施方案的俯视图,其中两个分离的凹陷对应于这些切削刃中的每一个。
具体实施方式
参见这些附图,图1示出了总体上表示为40的本发明的铣刀组件的一个具体实施方案,其中该铣刀组件40用于形成切屑并且去除材料的操作(或用于通过形成切屑去除材料的一种铣刀组件)。在这种操作中,将材料从一个工件上去除。在操作中,铣刀组件40在由箭头“R”表示的方向上旋转。
铣刀组件40包括总体上表示为42的一个整体上圆柱形的铣刀本体,该铣刀本体具有一个切削周缘44,该切削周缘具有一个外周表面46。铣刀40进一步包括一个垂挂的整体套圈48,该套圈从切削周缘44向下垂挂(如图1中所见)。在这个具体实施方案中,铣刀组件40在切削周缘44的外周表面46中进一步包含总体上表示为52的多个间隔开的凹座。如将在下文中更详细地说明,每个凹座52在其中容纳并且牢固地保持一个铣刀镶片组件。
应该理解的是,铣刀本体42可以包含与这个具体实施方案所示的凹座不同数目的凹座。此外,还应该认识到,这些凹座之间的间距可以不同于在此披露的间距。在此方面,这些凹座的数目和位置可以根据该铣刀组件的具体应用而变化。诸位申请人无意将本发明的范围限制为该铣刀本体的具体几何形状以及在其中的这些凹座的定向(如在此在这些附图中示出的那些)。
每个凹座52具有一个前导凹形表面54以及一个坐入部分(见图1和5中的括弧60),该坐入部分与前导凹形表面54是连续的并且尾随其后。一个过渡区域58在凹形表面54与坐入部分60之间提供了一个过渡。在本发明的背景中,术语“前导”和“尾随”(连同类似的相关术语)是指参照该铣刀组件的操作在凹座与铣刀镶片组件的结构方面的相对位置。例如,参照同一部件,在该铣刀组件的操作过程中,其“前导”的一部分是在旋转意义上领先对其“尾随”的一个部分。这些相对术语的使用无意限制本发明的范围,但只是定义彼此相对的不同结构特征。
坐入部分60包括在坐入部分60的尾端处的一个坐入表面62。坐入表面62具有一个径向配置以及一个轴向配置。坐入表面62具有一个顶部边缘64和一个底部边缘66。铣刀本体42包含一个封闭的螺纹孔68,该螺纹孔在坐入表面62中终止。螺纹孔68容纳如以下说明的一个螺纹紧固件。“顶部”和“底部”以及类似的术语的使用是参照这些结构部件的相对定向的,如在图1所示的位置中示出。这些相对术语的使用无意限制本发明的范围,但只是定义彼此相对的不同结构特征。
坐入部分60进一步包含一个尾随的倾斜坐入表面74,该坐入表面连接坐入表面62。铣刀本体42包含两个冷却剂通路76,这些冷却剂通路在尾随倾斜坐入表面74处开口,如由开口77所示。在尾随倾斜表面74中的多个开口77可以被认为是凹座开口。这些冷却剂通路76提供了用于冷却剂流动到包含在该凹座内的铣刀镶片的一个管道,如将在以下说明。冷却剂从冷却剂通路76的流动由图1中的箭头示出。
坐入部分60还包含一个前导倾斜坐入表面80,该坐入表面与尾随倾斜坐入表面74是连续的。当该铣刀镶片组件被保持在该凹座中时,铣刀镶片放置在(并且被支持在)前导倾斜坐入表面80上,并且垫片放置在并且被支持在尾随倾斜坐入表面74上。应该认识到,前导倾斜坐入表面80以及尾随倾斜坐入表面74具有一个径向配置以及一个轴向配置。
坐入部分60进一步包括一个夹紧坐入表面84,该夹紧坐入表面邻接前导倾斜坐入表面80。一个肩台86使前导倾斜坐入表面80与夹紧坐入表面84相连接。另一个肩台88在夹紧坐入表面84与前导凹形表面54之间提供了一个过渡。夹紧坐入表面84、连同这些肩台86和88具有一个径向配置和一个轴向配置。铣刀本体42包含一个螺纹洞(或孔)90,该螺纹洞在夹紧坐入表面84处开口。螺纹洞90被设计为容纳一个定位销,该定位销穿过一个夹具,其中该夹具帮助将垫片和铣刀镶片牢固地保持在该凹座中。
如图6所示,铣刀本体42进一步包括一个中央冷却剂(或流体)储存区94,该储存区与一个冷却剂源(在图6中表示为冷却剂源)相联通。中央冷却剂储存区94(至少部分地)由一个中央的直立壁96限定,该壁具有一个向上的方向(或具有如图6中所见的一个大致垂直的定向)。直立壁96从铣刀本体42的底表面98向上延伸,其中底表面98还(部分地)限定了中央冷却剂储存区94。如图6中所见,中央直立壁96具有一个顶部边缘100。
中央直立壁96包含多对冷却剂通路76,这些冷却剂通路在冷却剂储存区94与凹座52之间提供流体联通。每对冷却剂通路76对应于一个凹座52,其中通过对应的这对冷却剂通路76为对应的凹座52提供冷却剂。虽然诸位申请人无意限制冷却剂通路76的任何具体尺寸或内部几何形状,但是诸位申请人考虑了冷却剂通路76的尺寸和几何形状是要为对应的凹座(从而,为保持在该凹座内的对应的铣刀镶片)提供适当的冷却剂流量。
如图6和7中所示,铣刀组件40进一步包含总体上表示为106的一个锁定螺钉。如图7所见,锁定螺钉106具有一个顶部端108和一个底部端110。锁定螺钉106具有与其顶部端108邻接的一个扩大的直径部分112,该部分限定了一个肩台114。一个伸长的整体圆柱形的杆116从扩大的直径部分112突出。锁定螺钉106在其中包含穿过其长度的一个中心纵向六角形孔118。
锁定螺钉106进一步包含多个径向倾斜孔124,这些孔被配置为对于锁定螺钉106的纵向轴线Z-Z成一个角度。每一个倾斜孔124在中央孔118与锁定螺钉106的顶部圆角122之间提供流体联通。这些倾斜孔124提供多个额外的通路,通过这些通路冷却剂可以从该冷却剂源行进到该冷却剂储存区。如在图6和7中由箭头示出,冷却剂在其底部端120进入六角形孔118并且流动通过孔118,这样冷却剂在其顶部端122流出六角形孔118,并且在所有的方向上从顶部端122上流过。如箭头所示,冷却剂还通过这些倾斜孔124从中央孔118流出。流出锁定螺钉106(无论通过中央孔118或通过这些倾斜孔124)的冷却剂然后流动进入中央冷却剂储存区94,如箭头所示。
如图8和9所示,铣刀组件40还包括总体上表示为126的一个储存区盖,该储存区盖部分地限定了中央冷却剂储存区94。储存区盖126具有一个顶部表面128以及一个底表面130。储存区盖126包含多个螺栓孔132,这些螺栓孔以一个等间距的方式定位于储存区盖126的外周上。每一个螺栓孔132被适配为容纳一个螺栓134(见图6)以便将储存区盖126固定到铣刀本体42上。储存区盖126进一步包括一个垂挂的整体上圆形的整体凸缘136,该凸缘包含多个凹口138,其中这些凹口138围绕凸缘136的圆周是等间距的。
参见图10至21,铣刀组件40进一步包括多个铣刀镶片(或切削镶片)组件,其中这些铣刀镶片中的每一个被总体上表示为150。应该认识到,诸位申请人考虑了术语“切削镶片”包含(无限制地)铣刀镶片以及车削镶片,连同其他样式以及种类的镶片,这些镶片用于接合工件并且在去除材料的操作(如,例如,形成切屑并且去除材料的操作)中去除材料。
如从图1可清楚地看到,每一个凹座52(并且具体的是坐入部分60)容纳并且保持一个铣刀镶片组件150。铣刀镶片组件150包含多个部件,即,铣刀镶片(它可以被更广义地认为是一个切削镶片)、垫片、夹具以及多个螺纹构件,它们在以下更详细地说明。如图1和图10所示,冷却剂在邻近一个选定的切削位置(或切削刃)的一个位置流出该铣刀镶片。如将变得更清楚,该垫片存在三种不同的实施方案。
如上所述,铣刀镶片组件150包括总体上表示为152的一个垫片。垫片152的一个具体实施方案在图10和11中示出。垫片152呈现出一个顶部表面154、一个底表面156以及一个外周侧(或边缘)表面158。垫片152在其中包含三个孔。这些孔之一是一个紧固件孔160,该孔容纳一个螺纹构件164,该螺纹构件将垫片152和铣刀镶片以在相关技术领域的普通技术人员已知的方式固定在铣刀本体42上。垫片152还呈现出四个拐角(162A、162B、162C、162D),其中拐角162B和162C是尖拐角,而162A和162D是由一个平表面限定的平拐角。
包含在垫片152中的其他两个孔(它们互相处于流体联通)各自提供一个通路,该通路用于冷却剂从冷却剂通路76(在尾随倾斜坐入表面74中开口)流向垫片152的顶部表面154。这两个孔一起可以被认为是一个内部冷却剂通路。这些孔中之一是一个伸长的槽缝166,该槽缝在这些外周侧边缘158之一上开口并且在一个径向向内的方向上延伸直到它与另一个孔(中央孔168)相交。中央孔168在垫片152的顶部表面154中开口。如由箭头所示,冷却剂通过槽缝166进入并且流向中央孔160。如将在下文描述,冷却剂(如在图11中由垂直的箭头所表示的)从中央孔168流进该铣刀镶片。
图12展示了该垫片的一个替代实施方案。在此方面,总体上表示为170的垫片呈现出一个顶部表面172、一个底表面174以及一个外周侧表面或边缘176。垫片170在其中包含四个孔。一个孔是一个紧固件孔178,该孔容纳一个螺纹构件182,该螺纹构件将垫片170和该铣刀镶片以有关技术的普通技术人员所知道的方式固定在铣刀本体42上。垫片170具有四个拐角(180A、180B、180C、180D),其中拐角180B和180C是尖拐角,并且拐角180A和180D是由一个平的表面限定的平拐角。
其他孔中的两个提供了一个通路,该通路用于冷却剂从冷却剂通路76(在尾随倾斜坐入表面74中开口)流向垫片170的顶部表面172。这两个孔一起可以被认为是一个内部冷却剂通路。这些孔中之一是一个伸长的槽缝184,该槽缝在一个外周侧表面176上开口并且在一个径向向内的方向上延伸直到它与另一个孔(中央孔186)相交。中央孔186在垫片170的顶部表面172中开口。
最后,第四个孔(即径向孔188)提供了一个流体通路,以引导冷却剂流向与该铣刀镶片的接合切削刃邻近的垫片170的外周表面。在此方面,径向孔188与伸长的槽缝184处于流体联通,这样至少一些流进槽缝184中的冷却剂流进径向孔188中。径向孔188可以被认为是一个径向冷却剂通路,该径向冷却剂通路与该内部冷却剂通路是联通的。
径向孔188被定位于在前导表面172上接近垫片170的一个拐角(180A)处开口。如将在下文描述,当垫片170与该铣刀镶片进行组装时,将垫片定向为使拐角180A邻近与工件接合的该铣刀镶片的切削刃。这意味着,当在操作时,如由箭头所示(表示为“G”),冷却剂在伸长的槽缝170处流进垫片170中,并且流进中央孔186中并且流进径向孔188中。如在此后所描述的,冷却剂从中央孔186流(如由箭头“H”所表示的)进该铣刀镶片中。此外,冷却剂(如由箭头“I”所表示的)流出径向孔188并且流过邻近该接合的切削刃的铣刀镶片的外周侧表面上以向该选定的切削位置(即,该铣刀镶片接合工件的位置)并在该镶片-切屑界面的附近处提供额外的冷却剂流。尽管将会更详细地描述流出该铣刀镶片的冷却剂,图13示出了流出该铣刀镶片的冷却剂(箭头“I”)。
参见图14至14C,铣刀镶片组件150进一步包括一个铣刀镶片190。典型地,铣刀镶片190是通过粉末冶金技术制成的。在此方面,用于该铣刀镶片的初始粉末组分被首先混合或粉碎成为一种初始的粉末混合物。典型地包括一种润滑剂或短效粘合剂作为一种初始组分。然后,该初始粉末混合物被压成具有部分密度的一个铣刀镶片(即,一个生坯)的形状。
然后,该生坯典型地在高温和可任选在压力下经受一个固化处理。该固化处理可以包括加压烧结、真空烧结、热等静压处理以及其他已知的固化方法。所生成的物品是基本上完全致密的固化后的铣刀镶片。该固化后的铣刀镶片可以经受不同的修整工序,如研磨或喷砂处理或类似工序,以形成一个无涂层的铣刀镶片。
该无涂层的铣刀镶片在其上没有涂层可能是有用的。在替代方案中,对该无涂层的铣刀镶片实施一个涂覆方案以形成一个有涂层的铣刀镶片可能是有益的。该涂覆方案可以是多种适合的涂覆方案中的任何一种,这些涂覆方案包括一个或多个分离的涂层并且通过多种涂层沉积技术中的任一种或多种来实施,这些涂层沉积技术包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。
该铣刀镶片可以由适合于用作铣刀镶片的多种材料中的任一种材料制成。以下材料是对于铣刀镶片有用的示例性材料:工具钢类、烧结碳化物类、金属陶瓷类或陶瓷类。关于工具钢类,以下专利文献披露了适合于用作切削镶片的工具钢:题为“高速工具钢”的美国专利号4,276,085、题为“超硬高速工具钢”的美国专利号4,880,461、以及题为“由烧结粉末生产的高速工具钢及其生产方法”的美国专利号5,252,119。关于烧结碳化物类,以下专利文献披露了适合于用作切削镶片的烧结碳化物:题为“含有锆和铌的烧结碳化物体及其制造方法”的美国专利申请公开号US2006/0171837 A1、题为“优选粘合物富集烧结的碳化物体及其制造方法”的美国再公告专利号34,180、以及题为“具有不分层的表面粘合物富集的AC多孔基体的有涂层切削镶片”的美国专利号5,955,186。关于金属陶瓷类,以下专利文献披露了适合于用作切削镶片的金属陶瓷:题为“复合物及其生产过程”的美国专利号6,124,040,以及题为“具有Co-Ni-Fe粘合剂的金属陶瓷的切削镶片”的美国专利号6,010,283。关于陶瓷类,以下专利文献披露了适合于用作切削镶片的陶瓷:题为“氧化铝-氧化锆-碳化硅-氧化镁陶瓷切削工具”的美国专利号5,024,976、题为“塞隆切削工具组合物”的美国专利号4,880,755、题为“氮化硅陶瓷和由其制成的切削工具”的美国专利号5,525,134、题为“由粗碳化硅晶须增强的陶瓷体及其制造方法”的美国专利号6,905,992、以及题为“含镱的塞隆及其制造方法”的美国专利号7,094,717。
铣刀镶片190呈现出一个前刀面192、一个相对的底部坐入表面194、以及外周侧表面196。前刀面192与底部坐入表面194被安置为大致相互平行的。如图14A所示,外周侧表面196被安置为相对于一个中心轴线C-C成一个夹角B。
在这些附图中所示的具体实施方案中,铣刀镶片190具有表示为238、240、242以及244的四个分开并且不同的切削刃。这些切削刃(238、240、242、244)各自与前刀面192以及外周侧表面196的一部分相交。这些切削刃中的每一个可以被认为是一个切削位置,它意味着铣刀镶片190上与工件接合以便在进行去除材料的操作时从此去除材料的一个位置。
铣刀镶片190的前刀面192在其中包含一个缺口(或一个中央缺口)200。中央缺口200包围了包含在前刀面192中的一个中央孔(或冷却剂进入通路)202。铣刀镶片190的前刀面192在其中进一步包含多个分离的凹陷,其中每个分离的凹陷与中央缺口200相交。如将在以下中更详细地说明,每个分离的凹陷还对应于铣刀镶片190的一个具体切削刃(或切削位置)。
关于这些分离的凹陷中的说明,因为每个分离的凹陷呈现出基本上一样的几何形状,所以对这些分离的凹陷中的一个的更详细地说明将足以用于更详细地说明其他分离的凹陷。参见这些分离的凹陷的更详细的说明,第一分离的凹陷210具有一个外周边缘212。外周边缘212具有一个径向在内的部分214以及一个径向在外的部分216。分离的凹陷210的径向在外的部分216在铣刀镶片190的切屑刃242的径向向内处终止,但是仍然与其接近。存在着前刀面192的一个外周部分218,该外周部分将分离的凹陷210的径向在外的部分216从切削刃242分隔开。因此可以说,分离的凹陷210对应于切削刃242,其意味着当冷却剂流动通过分离的凹陷210时,冷却剂在切削刃242的邻近处并且实际上是在该切削刃的下面(径向前方)流出。应该认识到,铣刀镶片190可以被转位以呈现出这些切削刃中的任何一个用于同工件接合。如将变得更清楚,冷却剂通过该分离的凹陷流动,该凹陷对应于同工件接合的选定的切削刃。
该弧形表面的弧形性质提供了该流动的冷却剂在一个径向向外的方向上的无过量紊流的一种平滑的重新定向。可以认识到,限定该分离的凹陷的表面的轮廓协助向该切削刃有效地传送流动的冷却剂,该轮廓包括在径向向外的方向上该分离的凹陷的深度(即,该分离的凹陷的特定表面与前刀面192之间的距离)上的减小。
如从这些附图(并且尤其是图14)中可见,该分离的凹陷具有与其前刀面共面的宽度。至少从该分离的凹陷与该中央缺口之间的相交位置,该宽度在径向向外的方向上减小,以协助向切削刃有效地传送流动的冷却剂。在此方面,在径向向外的方向上在该分离的凹陷中的冷却剂的流动朝向该分离的凹陷的一个径向在外部分会聚。
还可以认识到,该分离的凹陷具有一个体积。每个分离的凹陷的体积在一个径向向外的方向上减小,以此而协助向该切削刃有效地传送流动的冷却剂。在此方面,在径向向外的方向上在该分离的凹陷中的冷却剂的流动朝向该分离的凹陷的一个径向在外的部分会聚。
图14展示了其他分离的凹陷是分离的凹陷230、分离的凹陷232以及分离的凹陷234。这些其他分离的凹陷(230、232、以及234)各自的几何形状与分离的凹陷210的几何形状相同,并且为了简洁的缘故在此不重复。
仍然参见图14,存在着位于分离的凹陷238与240之间的一个弧形密封表面220。存在着位于分离的凹陷240与210之间的一个弧形密封表面222。存在着位于分离的凹陷210与230之间的一个弧形密封表面224。存在着位于分离的凹陷230与232之间的一个弧形密封表面226。这些密封表面的作用是协助在转向器250与该铣刀镶片之间形成一个密封。
参见图15至16C,铣刀镶片组件150还包含总体上表示为250的一个转向器。如将在以下更详细地说明,转向器250旨在与该切削镶片一起使用。转向器250可以由多种材料制成。关于材料的选择,有益的是如果转向器250可以经受由于来自切削或铣削(即,去除材料操作)的切屑的流动而产生的磨损、并且是耐磨损的以经受由于冷却剂的流动产生的腐蚀。用于转向器250的适当的材料包括工具钢类、不锈钢类、烧结碳化物类、金属陶瓷类以及陶瓷类。诸位申请人还考虑该转向器可以被涂有一个或多个涂层。
转向器250呈现出相反的表面,即,一个底表面252以及一个相反的顶部表面264。当该铣刀组件是在操作中时,底表面252(其可以暴露于从去除材料的操作中形成的切屑上)相对于顶部表面264是一个前导表面(即,旋转意义上领先)。如将在以下说明,当转向器250被组装到铣刀镶片190上时,顶部表面264被定位在包含在铣刀镶片190的前刀面192中的空腔(它包括这些分离的凹陷)之中。
底表面252呈现出一个整体上平面的中央表面部分254,该部分总体上垂直于转向器250的一个中心纵向轴线(D-D)。中央表面部分254具有一个圆周边缘256。底表面252进一步包括一个外周锥台表面部分258,该部分在从圆周边缘256径向向外的方向上延伸。锥台表面部分258终止在一个外周边缘260处,该外周边缘除了在如以下说明的一个凸缘区域以外总体上是圆形的。锥台表面部分258被安置为相对于中央表面部分254成一个角“F”。
转向器250的顶部表面264包括一个中央转向器本体266,该中央转向器本体包含限定一个接受开口272的一个套圈270。接受开口272旨在接受来自该铣刀镶片的冷却剂进入通路的流动冷却剂。中央转向器本体266进一步包含一个冷却剂槽274,该冷却剂槽在从接受开口272在径向向外的方向上延伸。冷却剂槽274与接受开口272是相联通的,这样冷却剂能够从接受开口272流向冷却剂槽274并且沿其流动。冷却剂槽274终止在一个远端的楔形凸缘280处,该凸缘具有一个部分282,该部分在径向向外的方向上比远端的楔形凸缘280的另一个部分284延伸更大的距离。
此外,转向器250的顶部表面264具有一个锥台部分267,该部分在顶部表面252与底表面264的相交处从外周边缘260延伸。锥台表面部分267围绕转向器250的大部分延伸。在该具体的实施方案中,锥台表面部分267被安置为相对于中心轴线D-D成一个等于大约45度的角E。应该认识到,角E可以在大约5度与大约85度之间的范围内变化。角E的大小对应于该前刀面的一个对应表面区域的轮廓,该轮廓形成了在这些表面处转向器与铣刀镶片之间的密封。
如图15所示,冷却剂(箭头“H”)进入铣刀镶片组件150以流进接受开口272。冷却剂冲击在冷却剂槽274的表面上,并且在径向向外的方向上行进冷却剂槽274的长度而流过楔形凸缘280的表面。大部分冷却剂在楔形凸缘280的另一部分184上流过,该部分具有较小的径向向外尺寸。然而,可以预期的是,一些冷却剂可以在楔形凸缘280的具有较大的径向向外尺寸的一部分282上流过。
铣刀镶片组件150包括总体上表示为290的一个夹具。夹具290具有一个顶部表面292、一个底表面294以及一个外周边缘296。夹具290具有被适配为容纳一个螺纹构件或销钉300的一个孔298。夹具298的目的是楔入铣刀镶片190和转向器250而抵靠在垫片152上,以便将铣刀镶片190和转向器250牢固地保持在铣刀本体32的凹座52中。使用一个夹具将一个铣刀镶片或将一个垫片与铣刀镶片的组合机械地保持在一个铣刀本体的凹座中的一个夹持物是铣刀技术领域中的普通技术人员所熟知的。
参见铣刀镶片组件150在铣刀本体42的凹座52中的组装,其中铣刀镶片组件150使用了如图12中所示的垫片170,垫片170的底表面174紧固地压靠在坐入表面62上。垫片170中的伸长的槽缝184的定向是使槽缝184与在尾随倾斜坐入表面74中的冷却剂通路76的终点对齐(或对位)。铣刀镶片190的底表面194被紧固地压靠在垫片170的顶部表面172上。
为了组装铣刀镶片组件150,将转向器250的顶部表面264紧固地压靠在铣刀镶片190的前刀面192上。当处于这个位置时,该中央转向器本体被包含在铣刀镶片190的前刀面192中的空腔之中。
当转向板250被紧固地压靠在铣刀镶片190上时,在锥形台表面部分258的表面区域的对应部分与中央缺口200的部分之间存在表面对表面的接触点,该中央缺口的部分是这些凹陷之间的部分。如以上说明的,这些部分是弧形密封表面220、222、224以及226。在这些接触点处,在转向器250与铣刀镶片190之间形成了多个密封,它们基本上是流体密闭的密封。
当转向板250被紧固地压靠在铣刀镶片190上时,转向器250的套圈270(它限定了接受开口272)与铣刀镶片190中的冷却剂进入通路202对齐。通过对齐,接受开口272能够接受通过冷却剂进入通路202流进铣刀镶片190中的冷却剂。
当转向器250被组装在铣刀镶片190上时,邻近(即,相对应)的转向器250的凸缘280和冷却剂槽274的这些分离的凹陷(210、230、232、234)限定了一个管道,该管道引导冷却剂流向铣刀镶片190的对应的切削刃(238、240、242、244)。该管道相对于该铣刀镶片的空腔的其余部分基本上是流体隔离的,这样基本上进入铣刀镶片190的所有冷却剂流动过该管道并且流向该选定的切削刃。
转向器250的凸缘280的位置可以被选定为对应于这些分离的凹陷以及它们各自选定的切削刃中的任何一个。典型地,因为在切削位置的附近提供冷却剂是重要的,所以该选定的切削刃是在去除材料(即,铣削)的操作中与工件相接合的切削刃。
参见图16D,这里示出了组装的铣刀镶片190与转向器250的一个截面视图。可以看见,冷却剂(见箭头H)通过进入冷却剂进入通路202并且进入到转向器250的接受开口272中而流进该组件中。冷却剂连续地流动经过被限定在冷却剂槽274与该分离的凹陷之间的管道,该分离的凹陷对应于所选定的切削刃。在这种情况下,该切削刃是对应于分离的凹陷232的切削刃238。
如由箭头J所示,流出该铣刀镶片-转向器组件的冷却剂是在一个平面之下流出,该平面是沿着铣刀镶片190的前刀面192,这样冷却剂就在该切削平面之下流出。然后,冷却剂朝向如由箭头J可见的切削位置向上喷射。通过引导冷却剂向上朝向该切削位置,冷却剂能够冲击该位置或镶片-切屑界面的附近。这提供了与冷却剂朝向该切削位置向上喷射的方向有关的益处,其中这些益处包括在铣刀镶片-工件界面处减小了热量积蓄的负面影响、在铣刀镶片-切屑界面处的改进的润滑以避免或减小工件材料在铣刀镶片上的积聚、并且协助将切屑从铣刀镶片-切屑界面的附近排出以避免对切屑的再次切削。
关于整个铣刀组件40的操作,铣刀组件40在一个机床刀具驱动器或类似器件的影响下旋转,以便在如图1中所见的逆时针方向(见箭头R)上旋转。中央冷却剂储存区94是与一个冷却剂源相联通的,其中该冷却剂源在铣刀镶片组件40的旋转操作过程中是典型地在压力下的。如可以认识到的,冷却剂流动通过并且流出锁定螺钉106的中心纵向六角形孔118,并且在顶部端108的表面上流过并且流进中央冷却剂储存区94。
冷却剂通过冷却剂通路76流出中央冷却剂储存区94并且行进通过冷却剂通路76,以便在坐入部分60的尾随倾斜坐入表面74处流出。正是在这一点处冷却剂进入铣刀镶片组件150,如以下所说明的。
冷却剂通过伸长的槽缝184流进垫片170并且然后进入中央冷却剂孔186。流动的冷却剂从中央冷却剂孔186经过而进入由转向器250的套圈270所限定的接受开口272中,它位于切削镶片190的中央空腔中。冷却剂然后通过管道流动,该管道被限定在转向器250的径向槽274与限定了邻近的分离的凹陷的表面之间。流动的冷却剂在凸缘280处流出该管道的方式为冷却剂从凸缘280的两个部分(282、284)上流过。冷却剂然后从该切削刃之上流过以便在切削位置的镶片-切屑界面的附近提供冷却剂。
参见图17,铣刀镶片组件150具有选择性地将冷却剂引导至一个选定的与工件接合的切削刃(即,图17中所示的切削刃242)的能力。冷却剂选择的方向是通过将转向器250转动至一个选定的位置来完成的,以便对应于接合的切削刃242。如图17所示,转向器250被定位于使得凸缘280与铣刀镶片190的切削刃242对齐。当处于这个位置时,冷却剂将朝向切削刃242流动并且在其之下流出,如以上所说明。在此,应该注意,冷却剂在该较小的部分和该较大的部分之上流过,这样冷却剂被指向所接合的切削刃242。
如可以认识到的,在铣削操作过程中,将会达到一种情况,这是在铣刀镶片190需要被转位或重新定位以呈现出用于接合工件的一个新的切削刃。在可转位铣刀镶片的情况下,这意味着铣刀镶片190将在凹座52中被转动以呈现一个新的切削刃(即,切削刃240)。作为一个实例并且仍然参见图17,一旦切削刃242已经变得磨损或达到必须进行更换的条件,铣刀镶片190将被转位以呈现出切削刃240作为与工件接合的切削刃。为了给新的切削刃240提供冷却剂,如图17中所见,转向器250将在顺时针方向上被转动大约90度。冷却剂槽274将与对应于切削刃240的分离的凹陷相配合以将冷却剂引导至所接合的切削刃。
如图17所示,冷却剂(如由箭头“J”所示)在该切削刃与工件的界面处的切削刃的下侧上的一个位置流出。其结果是,冷却剂在铣刀镶片-切屑界面处提供了减小的热量积蓄的负面影响。进一步的结果是,冷却剂的存在给铣刀镶片-切屑界面处提供了改进的润滑,以避免或减小工件材料在铣刀镶片上的积聚。此外,冷却剂流协助将切屑从铣刀镶片-切屑界面的附近排出以避免对切屑的再次切削。
参见图18,这里示出了与铣刀镶片190有关的转向器300的另一个实施方案。除了转向器304的硬度不同以外,转向器300的这个实施方案与先前的转向器250的实施方案相似。在此方面,转向器300呈现出一个右旋转向器而转向器250呈现出一个左旋转向器。
与图17中所示的实施方案相似,通过将该转向器转动至相对于该接合的切削刃的一个选定位置,铣刀镶片组件150有能力选择性地将冷却剂引导至相对于所接合的切削刃的一个选定的位置。如图18所示,转向器300被定位为使得凸缘302与铣刀镶片190的切削刃244对齐。当处于这个位置时,冷却剂将朝向切削刃244行进并且在其之下流出,如以上所说明。在铣刀镶片190转位之前,转向器300将被转动,这样凸缘302与转向器250一起向如以上所说明的新的切削刃对齐。因此,可以认识到,将转向器300选择性定位的能力增强了该铣刀镶片组件在铣削操作过程中对一个新选定的切削刃提供冷却剂的能力。当处于这种情况时,将在该新的切削刃之下提供冷却剂。
图19展示了转向器304的又一个具体实施方案。除了凸缘306不具有一个延伸的部分以外,这个实施方案的结构遵循了转向器250的结构。其结果是,当转向器304被附接在一个铣刀镶片上时,流动的冷却剂在该凸缘的整个表面之上流出并且不以如转向器250和转向器300的一个定向的方式流出。
图20至22展示了一个铣刀镶片组件320,该铣刀镶片组件包括像以上所说明的那些一个铣刀镶片190、转向器250以及夹具290。然而,垫片322是不同的,其中它在底表面包含一个中央冷却剂洞324而在外周边缘没有伸长的槽缝。如图20所示,该凹座在大致直立的坐入表面中具有一个冷却剂通路316。如由图20中的箭头“K”所示,冷却剂流出冷却剂通路316。
当该铣刀镶片组件被固定在该凹座中时,中央冷却剂洞324与冷却剂通路316对齐。图21和22示出了以如以上所说明的方式直接进入中央冷却剂洞324并且然后进入该铣刀镶片-转向器组件的冷却剂的流动。冷却剂然后以与以上已经说明的类似的方式流动通过铣刀镶片190。图20示出了如由箭头“L”表示的流出该铣刀镶片的冷却剂。
图23展示了铣刀镶片330的另一个实施方案,其中两个分离的凹陷332、334只对应于一个切削刃(或切削位置)336。在此方面,这些分离的凹陷呈现出与铣刀镶片190中的那些分离的凹陷有些不同的一种几何形状。尽管该几何形状与铣刀镶片190的不同,铣刀镶片330中的分离的凹陷(332、334)仍然起协助向切削刃336有效地传送流动的冷却剂的作用,由此,在该分离的凹陷中的径向向外的方向上的冷却剂的流动朝向该分离的凹陷的一个径向在外的部分会聚。参见铣刀镶片330的其他切削刃,两个分离的凹陷332A、334A对应于切削刃(或切削位置)336A,两个分离的凹陷332B、334B对应于切削刃(或切削位置)336B,两个分离的凹陷332C、334C对应于切削刃(或切削位置)336C。
应该认识到,这些分离的凹陷(332、334)是足够的窄,以允许该对应的转向器的冷却剂槽包围这两个分离的凹陷。通过这样做,这两个分离的凹陷332、334以及冷却剂槽形成了一个管道,由于当组装到一起时如同铣刀镶片190转向器250的组件组装时的情况,在该转向器与该铣刀镶片之间形成了一个流体密闭的密封,所以该管道是与流体隔离的。
为了证明该铣刀组件的一个具体实施方案的性能已经进行了多个实验。在此方面,使用根据图1的具体实施方案制成的一个100毫米直径的铣刀来铣削一块退火Ti-6AL-4V钛合金,该块合金是7.62厘米宽和25.4厘米长。该实验铣削通过跨铣法来进行的,该铣刀组件的中心与工件的中心对齐。金属切削条件在下面的表1中示出。表1通过一个100mm直径的铣刀实验铣削一个Ti-6Al-4V工件(7.62cm×25.4cm)的金属切削条件
Kennametal等级K322是碳化钨-钴铣刀等级,该等级包含大约9.75重量百分比的钴以及其余的碳化钨和认可的杂质,碳化钨具有在1-6微米之间的颗粒尺寸范围。K322等级具有洛氏硬度A标等于90.8的名义硬度,并且磁饱和值在大约180与大约220 Oersteds之间。
参数 | 数值 |
速度 | 57.15米/秒 |
进给量 | 0.267mm/转 |
DOC(切削深度) | 2.0mm |
镶片样式 | SEAN53AFNCOOL |
切削镶片等级 | K322 |
边缘整理 | 0.0635mm半径 |
冷却剂 | 12%浓度的冷却剂 |
为了比较的目的,使用以下的冷却剂传送条件进行了多个实验:冷却剂溢流,其中冷却剂淹没铣刀镶片和工件;通过转轴传送冷却剂;以及冷却剂通过由以上发明的铣刀镶片传送。参见下面的表2,其中给出了实验结果,压力是由一个泵表所确定的并且流速是通过三十秒装入一个五加仑的桶并且然后称内容物的重量来测量的。表2三种冷却剂传送方法的实验结果
冷却剂传送 | 压力(巴) | 流速(公升/分钟) | 刀具寿命通过次数 | 刀具寿命(立方厘米) | 时间(分钟) |
溢流 | 17.2 | 16.7 | 1.2 | 51.14 | 6.1 |
常规的通过转轴 | 13.8 | 30.0 | 2.7 | 115.06 | 13.7 |
通过镶片(本发明) | 22.4 | 14.2 | 4.8 | 204.55 | 24.4 |
关于刀具寿命指标,在每次通过该块之后在30X(放大倍数)下采集光学图像以确定该刀具的磨损。当刀尖、侧刀面或前刀面中的任何一个上的磨损超过0.38毫米时即确定该刀具寿命的终止。如从表2可见,以直至达到磨损极限时的通过次数的数目来报告刀具寿命,以直到达到磨损极限时从工件上去除的材料的体积(立方厘米)以及达到磨损极限所花费的时间来报告刀具寿命。表2中的结果示出,在铣削Ti-6Al-4V合金的情况下,当与使用常规的冷却剂溢流法相比时本发明的铣刀镶片表现出大约是其四倍的刀具寿命,并且当与使用常规的通过转轴传送冷却剂的方法相比时本发明的铣刀镶片的刀具寿命是其大约2.2倍。
铣刀组件30具有多种优点,因为它在切削刃与工件的界面处对切削刃的下侧提供冷却剂。其结果是,冷却剂在铣刀镶片-工件界面处提供了减小的热量积蓄的负面影响。进一步的结果是,冷却剂的存在给铣刀镶片-切屑界面处提供了改进的润滑,以避免或减小工件材料在铣刀镶片上的积聚。此外,冷却剂流协助将切屑从铣刀镶片-切屑界面的附近排出以避免对切屑的再次切削。
很明显,本发明提供了用于形成切屑并且去除材料的操作的一种铣刀、连同一种铣刀镶片,其中在该铣刀镶片与该工件之间的界面处存在一个改进的冷却剂传送。作为冷却剂传送的改进的结果存在多种优点。
在此方面,本发明提供了用于形成切屑并且去除材料的操作的一种铣刀、连同一种铣刀镶片,其中在该铣刀镶片与工件之间的界面处(即,在工件上产生切屑的位置)存在一个改进的冷却剂传送。其结果是,冷却剂在铣刀镶片-工件界面处提供了减小的热量积蓄的负面影响。进一步的结果是,冷却剂的存在给铣刀镶片-切屑界面处提供了改进的润滑,以避免或减小工件材料在铣刀镶片上的积聚。此外,冷却剂流协助将切屑从铣刀镶片-切屑界面的附近排出以避免对切屑的再次切削。
在此指明的专利以及其他文献通过引用结合在此。通过考虑本说明书或通过实施在此披露的发明,本发明的其他实施方案对于本领域技术人员将是清楚的。本说明书和这些实例旨在仅仅是说明性的而无意限制本发明的范围。本发明的真正范围和精神是由以下的权利要求表明的。
Claims (40)
1.一种用于形成切屑并且去除材料的切削镶片,其中冷却剂被提供给该切削镶片,该切削镶片包括:
呈现出至少一个切削位置的一个切削镶片本体;
该切削镶片本体包含一个冷却剂进入通路,冷却剂可以流动通过该冷却剂进入通路;并且
该切削镶片本体具有一个前刀面,该前刀面包含与该冷却剂进入通路相联通的至少一个分离的凹陷,该分离的凹陷对应于该切削位置,并且该分离的凹陷沿着径向向外的方向朝向该对应的切削位置延伸,该分离的凹陷具有相对于前刀面的一深度,该深度在径向向外的方向上减小。
2.根据权利要求1所述的切削镶片,其中该切削镶片本体呈现出至少两个切削位置,并且该前刀面包含至少两个分离的凹陷,这些分离的凹陷各自对应于一个切削位置,并且这些分离的凹陷各自朝向其对应的切削位置延伸。
3.根据权利要求1所述的切削镶片,其中该切削镶片本体呈现出至少两个切削位置,并且该分离的凹陷对应于这些切削位置之一并且向其延伸。
4.根据权利要求1所述的切削镶片,其中该切削镶片本体呈现出多个切削位置,并且该前刀面包含多个分离的凹陷,这些分离的凹陷各自对应于这些切削位置之一,并且这些分离的凹陷各自朝向其对应的切削位置延伸。
5.根据权利要求1所述的切削镶片,其中该分离的凹陷在邻近该切削位置处具有一个径向向外的终止,由此冷却剂在该切削位置之下流出该分离的凹陷并且朝向该切削位置向上喷射。
6.根据权利要求1所述的切削镶片,其中该切削镶片本体进一步包括一个底表面、以及一个外周侧表面;该切削镶片本体在该前刀面中具有围绕该冷却剂进入通路的一个缺口;并且这些分离的凹陷各自与该缺口相交以与该冷却剂进入通路相联通。
7.根据权利要求6所述的切削镶片,其中这些分离的凹陷各自具有一个径向在内的部分以及一个径向在外的部分,并且该径向在内的部分与该缺口相交并且该径向在外的部分邻近所对应的一个切削位置。
8.根据权利要求7所述的切削镶片,其中这些分离的凹陷各自的径向在外的部分终止在所对应的一个切削位置的径向向内的一个位置处;并且对于这些分离的凹陷中的每一个,该前刀面的一个外周部分将该分离的凹陷的径向在外的部分从所对应的一个切削位置上分隔开。
9.根据权利要求6所述的切削镶片,其中这些切削位置各自包括一个分离的切削刃,该切削刃形成在该前刀面与该外周侧表面的相交处。
10.根据权利要求1所述的切削镶片,其中这些分离的凹陷各自具有与该前刀面共面的一个宽度,并且该宽度在径向向外的方向上减小。
11.根据权利要求1所述的切削镶片,其中该切削镶片本体由一种粉末冶金技术制成,并且其中该切削镶片本体包括选自下组的一种材料,该组的构成为:工具钢类、烧结碳化物类、金属陶瓷类、以及其他陶瓷类。
12.根据权利要求1所述的切削镶片,其中该切削镶片本体被涂覆有一个或多个涂层。
13.根据权利要求1所述的切削镶片,其中这些分离的凹陷中的至少两个对应于这些切削位置中的同一个。
14.一种用于形成切屑并且去除材料的切削镶片,其中冷却剂被提供给该切削镶片,该切削镶片包括:
呈现出至少一个切削位置的一个切削镶片本体;
该切削镶片本体包含一个冷却剂进入通路,冷却剂可以流动通过该冷却剂进入通路;并且
该切削镶片本体具有一个前刀面,该前刀面包含与该冷却剂进入通路相联通的至少一个分离的凹陷,该分离的凹陷对应于该切削位置,并且该分离的凹陷朝向所述对应的切削位置延伸;
该切削镶片本体还包括底表面和外周侧表面;
该切削镶片本体在该前刀面中具有围绕该冷却剂进入通路的一个缺口;并且这些分离的凹陷各自与该缺口相交以与该冷却剂进入通路相联通;以及
其中这些分离的凹陷各自具有相对于该前刀面的一个深度,并且该深度在径向向外的方向上减小。
15.根据权利要求14所述的切削镶片,其中这些分离的凹陷各自具有与该前刀面共面的一个宽度,并且该宽度在径向向外的方向上减小,由此在该分离的凹陷中的径向向外的方向上的冷却剂的流动朝向该分离的凹陷的一个径向在外的部分会聚。
16.一种用于形成切屑并且去除材料的切削镶片组件,并且该切削镶片组件被容纳在一个刀具本体的一个凹座中,其中冷却剂可以流出包含在该凹座中的一个凹座开口,该切削镶片组件包括:
呈现出至少两个分离的切削位置的一个切削镶片本体;
该切削镶片本体包含与该凹座开口对齐的一个冷却剂进入通路,用于冷却剂流经该冷却剂进入通路;并且
该切削镶片本体具有一个前刀面,该前刀面包含至少两个分离的凹陷,这些分离的凹陷各自对应于这些切削位置之一,并且这些分离的凹陷各自朝向其对应的切削位置延伸;
被定位于邻接该切削镶片本体处的一个转向器;
该转向器具有与该冷却剂进入通路对齐的一个接受开口,以接受经过该冷却剂进入通路的冷却剂;并且
该转向器包括与该接受开口相联通的一个冷却剂槽,并且该冷却剂槽朝向一个选定的切削位置对齐,由此该冷却剂槽以及对应于所选定的切削位置的分离的凹陷限定了一个管道,该管道用于冷却剂朝向该选定的切削位置流动。
17.根据权利要求16所述的切削镶片组件,其中这些分离的凹陷各自具有邻近所对应的切削位置的一个径向向外的终止,由此冷却剂在所选定的切削位置之下流出该管道并且朝向该选定的切削位置向上喷射。
18.根据权利要求16所述的切削镶片组件,其中该切削镶片本体包括一个前刀面、一个底表面、以及一个外周侧表面;该切削镶片本体在该前刀面中具有围绕该冷却剂进入通路的一个缺口;并且这些分离的凹陷各自与该缺口相交以便与该冷却剂进入通路相联通。
19.根据权利要求18所述的切削镶片组件,其中这些分离的凹陷各自具有一个径向在内的部分以及一个径向在外的部分,并且该径向在内的部分与该缺口相交,并且该径向在外的部分邻近所对应的一个切削位置。
20.根据权利要求19所述的切削镶片组件,其中这些分离的凹陷各自的径向在外的部分终止在所对应的一个切削位置的径向向内的一个位置处;并且对于这些分离的凹陷中的每一个,该前刀面的一个外周部分将该分离的凹陷的径向在外的部分从所对应的一个切削位置上分隔开。
21.根据权利要求20所述的切削镶片组件,其中流出该管道的冷却剂可以在邻近所选定的切削位置的该前刀面的外周部分上流过。
22.根据权利要求18所述的切削镶片组件,其中这些切削位置各自包括一个分离的切削刃,该切削刃形成在该前刀面与该外周侧表面的相交处。
23.根据权利要求16所述的切削镶片组件,其中该管道基本上是流体隔离的。
24.根据权利要求23所述的切削镶片组件,其中该转向器具有一个中央转向器本体,该中央转向器本体包含该接受开口以及该冷却剂槽,并且该中央转向器本体的至少一部分与一个表面的一部分相接触,该表面限定了对应于所选定的一个切削位置的分离的凹陷,以在那里形成一个基本上流体密封的封口。
25.根据权利要求16所述的切削镶片组件,其中这些分离的凹陷各自具有相对于该前刀面的一个深度和具有与该前刀面共面的一个宽度,并且该深度和宽度在径向向外的方向上减小。
26.根据权利要求16所述的切削镶片组件,其中对应于所选定的切削位置的所述分离的凹陷具有相对于前刀面的一个深度和具有与该前刀面共面的一个宽度,并且该深度和宽度在径向向外的方向上减小。
27.根据权利要求16所述的切削镶片组件,进一步包括一个垫片,并且该垫片包含一个内部冷却剂通路,该内部冷却剂通路在该切削镶片本体的冷却剂进入通路与该刀具本体的凹座中的冷却剂流出的凹座开口之间提供联通。
28.根据权利要求27所述的切削镶片组件,其中该垫片具有对应于所选定的切削位置的一个拐角;并且该垫片进一步包含与该内部冷却剂通路相联通的一个径向冷却剂通路,用于冷却剂通过该径向冷却剂通路朝向所选定的切削位置流动。
29.根据权利要求27所述的切削镶片组件,其中该内部冷却剂通路在该垫片的一个外周侧表面中开口,由此该内部冷却剂通路与该刀具本体的凹座中的凹座开口对齐。
30.根据权利要求27所述的切削镶片组件,其中该内部冷却剂通路在该垫片的一个顶部表面中开口,由此该内部冷却剂通路与该刀具本体的凹座中的凹座开口对齐。
31.根据权利要求16所述的切削镶片组件,其中该转向器具有一个远端的楔形凸缘,并且这些分离的凹陷各自具有一个径向在内的部分以及一个径向在外的部分,并且该楔形凸缘邻近对应于所选定的切削位置的该分离的凹陷的径向在外的部分。
32.根据权利要求16所述的切削镶片组件,其中该切削镶片本体通过一种粉末冶金技术制成;并且该切削镶片本体包括选自下组的一种材料,该组的构成为:工具钢类、烧结碳化物类、金属陶瓷类、以及其他陶瓷类。
33.根据权利要求16所述的切削镶片组件,其中,与这些分离的凹陷中的每一个相对应,所述前刀面还分别包含一个另外的分离的凹陷,其中,这些分离的凹陷中的每一个和与该分离的凹陷对应的所述另外的分离的凹陷对应于这些切削位置中的同一个。
34.一种转向器,用于同一种切削镶片一起使用,该转向器包括:
一个中央转向器本体,该中央转向器本体包含接受来自该切削镶片的冷却剂的一个接受开口;
该中央转向器本体进一步包含一个冷却剂槽,该冷却剂槽与该接受开口相联通,并且该冷却剂槽在一个从接受开口径向向外的方向上延伸;并且
该冷却剂槽具有一个远端的楔形凸缘。
35.根据权利要求34所述的转向器,其中该远端的楔形凸缘具有至少两个部分,其中一个部分在径向向外的方向上比该远端的楔形凸缘的另一个部分延伸了一个更大的距离。
36.根据权利要求34所述的转向器,其中该中央转向器本体具有限定该接受开口的一个环圈。
37.根据权利要求36所述的转向器,其中该中央转向器本体具有围绕该环圈的一个锥台部分。
38.一种用于形成切屑并且去除材料的铣刀组件,其中从一个冷却剂源为该铣刀提供冷却剂,该铣刀包括:
一个铣刀本体,该铣刀本体包含与一个冷却剂源相联通的一个冷却剂储存区,该铣刀本体进一步包含一个凹座,该凹座具有与该冷却剂储存区相联通的一个凹座开口,以及
呈现出至少两个分离的切削位置的一个切削镶片本体;
该切削镶片本体包含与该凹座开口对齐的一个冷却剂进入通路,用于冷却剂流经该冷却剂进入通路;
该切削镶片本体具有一个前刀面,该前刀面包含至少两个分离的凹陷,这些分离的凹陷各自对应于这些切削位置之一,并且这些分离的凹陷各自朝向其对应的切削位置延伸;
一个转向器被定位于该切削镶片本体附近;
该转向器具有与该冷却剂进入通路对齐的一个接受开口,以接受经过该冷却剂进入通路的冷却剂;
该转向器包括与该接受开口相联通的一个冷却剂槽,并且该冷却剂槽朝向一个选定的切削位置对齐,由此该冷却剂槽以及对应于所选定的切削位置之一的分离的凹陷限定了一个管道,该管道用于冷却剂流向所选定的切削位置。
39.根据权利要求38所述的铣刀组件,其中该铣刀本体包含一个冷却剂通路,该冷却剂通路在该冷却剂储存区与该凹座开口之间提供联通。
40.根据权利要求38所述的铣刀组件,其中该铣刀本体包含多个冷却剂通路,这些冷却剂通路在该冷却剂源与该冷却剂储存区之间提供联通。
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