[發明專利]具有被布置在用于減小應力的非圓形凹陷中的冷卻劑通道的旋轉式切削刀具

無效

• 申請號: 201210482648.8
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103128353A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: M·A·弗朗西斯;R·F·德索薩菲約
• 申請（專利權）人: 鈷碳化鎢硬質合金公司
• 主分類號: B23C5/20
• 分類號: B23C5/20;B23C5/28
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張濤

技術領域

旋轉式切削刀具，諸如螺旋端銑刀和平面銑刀，是本行業所熟知的。常規的螺旋端銑刀包括在肯納金屬的銑削目錄編號5040，版權1995（Kennametal's?Milling?C?atalog?No.5040,copyright?1995）中第182-216頁上所示的那些。?

背景技術

已經使用了很多年的一種形式的螺旋銑刀是這樣一種螺旋銑刀：其中每個鑲片的切削刃都與下一個相鄰鑲片的切削刃在軸向上間隔開并且其中在每個螺旋中這些鑲片是錯開的這樣使得兩排或更多排對于產生完整的或“全部有效的”切削刃是必要的。這樣一種設計是如肯納金屬0度導程-螺旋端銑刀（Kennametal?0degree?Lead--Helical?EndMills）所示，如在以上提及的銑削目錄的第188頁上所示。此種設計的缺點之一在于，至少一個螺旋中的引導鑲片必須要么具有不同的長度要么向內偏斜并且因此不能夠進行平面銑削。這是需要使每個螺旋中的這些鑲片錯開的結果。因此，這些鑲片全部都總體上不是相同的并且因此是不可互換的，因此要求多種鑲片的制造和存貨。?

如圖4中所示，一種常規的螺旋端銑刀100包括一個刀具本體102以及一個柄104。柄104被構型成能夠插入并固定在銑削機器或其他切削機器（未示出）的轉軸之內，如本領域所公知的。刀具本體102是一個基本上圓柱形的本體并且具有一條中央縱向軸線103。該刀具本體102從柄104軸向延伸到一個端面106，因此在它們之間限定了一個外表面108。刀具本體102的外表面108優選地包括多個螺旋凹槽或槽110。將會認識到的是，大多數情況下可以在該刀具本體102中形成任何數目的螺旋凹槽。每個凹槽110優選地以從端面106基本?上延伸到柄104的螺旋或盤旋方式被切入外表面108中。?

使用一個螺釘（未示出）將一個鑲片（未示出）固定到各個凹槽110中的各個凹座116之中，該螺釘具有可插入各個鑲片中的相應楔形孔（未示出）中的一個楔形頭部，并且然后將該鑲片擰入對應凹座116中的一個螺紋孔118之中。?

如圖5中所示，每個凹座116具有一個底部支撐表面120，該底部支撐表面可以相對于該軸線103成一個角度。該凹座116還包括一個軸向支撐表面122以及一個徑向支撐表面124，當該鑲片被安裝在凹座116之中時該軸向支撐表面和徑向支撐表面分別構成了該鑲片側壁的軸向和徑向對接表面。一個拐角離隙126被設置在底部支撐表面120與軸向支撐表面122之間。在各個凹座116附近的徑向支撐表面124可以包括一個或多個圓形冷卻劑通道128，用于為該切削鑲片和相關聯的工件提供冷卻劑。?

通常當螺旋端銑刀處于操作中時，機械力被施加在該刀具的一個或多個刃上。所產生的彎曲力矩受到該剛性地握持刀具柄的刀夾具的抵抗。忽視該力矩的方向隨著刀具的旋轉而不斷改變這一事實，該刀具可以被認為是如懸臂一樣受到應力的。?

如圖6中所示，模擬研究已經顯示出，在機加工操作過程中凹座116的、為大約736MPa（106.76kpsi）的最大拉伸應力是位于該冷卻劑通道128附近的一個點130處，從而得到在10E6次循環下疲勞安全系數是約0.750。?

盡管以上所討論的應力問題是與避免會導致工具破裂的疲勞相關的，但是同樣重要的還有對最小化刀具撓曲的要求，以便改進精確度和表面精度并且減小震動和噪聲。該彎曲力矩與刀具的旋轉一起產生了完全相反的應力狀況（交替的拉伸應力和壓縮應力），這對于疲勞而言是最具毀壞性的狀況。?

因此，需要一種改進的切削刀具，該切削刀具可以克服已知切削刀具的局限性并且減小或消除該切削刀具的總應力。?

發明內容

本發明通過在徑向支撐表面上提供一個位于高應力區域附近的凹座特征已經解決了與常規切削刀具相關聯的高應力問題，該凹座特征大大減小了拉伸應力，由此改進了刀具安全性以及刀具的壽命。?

一方面，一種切削刀具包括：一個刀具本體，該刀具本體包括多個用于接收切削鑲片的凹座，每個凹座包括一個底部支撐表面、一個軸向支撐表面、一個徑向支撐表面、以及一個位于該底部支撐表面與該徑向支撐表面之間的拐角離隙；一個在該多個凹座中的至少一個附近的冷卻劑通道；以及一個圍繞該冷卻劑通道的非圓形凹陷，其中該非圓形凹陷減低了該切削刀具在機加工操作過程中的拉伸應力。?