[发明专利]具有用于减小应力的凹座特征的切削刀具

说明书

背景技术

切削刀具，诸如铣刀，是圆柱形、圆锥形的形状的或者盘形式的、具有多个切削刃的可旋转刀具。此类刀具可按多种形式来获得，诸如简单的圆柱形、侧铣刀、平面铣刀和端铣刀、成形刀具、以及标准和特殊形状的外形的刀具。

本领域已知了使用被安装在刀具前端的切削镶片的端铣刀。这些端铣刀根据安装在其中的镶片构型可以用于若干类型的应用中。这些切削镶片可以提供一个用于侧铣削的外围切削刃、一个用于平面铣削的前部切削刃、以及一个用于不同复制应用的所谓“球头”端铣刀的弯曲切削刃。四槽铣刀可能是最常见的，但是2、3、或6槽也被广泛地使用着。端铣刀的大量使用是因为它们可以执行各种各样的铣削操作，并且该刀具的初始费用是中等程度的。除圆柱形外的形状也是常用的。其柄可以是平行的或者楔形的、并且不必等于该刀具齿的直径。

通常当端铣刀处于操作中时，机械力被施加在该刀具的一个刃上的。所产生的力矩受到该刚性地握持刀具柄的刀夹具的抵抗。忽视该力矩的方向随着刀具的旋转而不断改变这一事实，该刀具可以被认为是如悬臂一样受到应力的。

如在图8到图10中所示，一个常规切削刀具100(诸如端铣刀)包括被布置在多个槽104之间的多个镶片接收凹座102。每个凹座102包括一个底部支撑表面106、一个径向支撑表面108、以及一个轴向支撑表面110，用于在镶片(未示出)被安装在该凹座102中时支撑该镶片。各个凹座还可以包括一个位于该底部支撑表面106与该轴向支撑表面110之间的交叉处的拐角离隙112、以及用于接纳将该切削镶片固定在凹座102中的螺纹紧固件(未示出)的一个螺纹孔114。模拟研究已经显示出，在机加工操作过程中该凹座102的、为约742MPa的拉伸应力是位于该轴向支撑表面110和拐角离隙112附近，从而得到了约0.66的安全系数。

尽管以上所讨论的应力问题是与避免会导致工具破裂的疲劳相关的，但是同样重要的还有对最小化刀具挠曲的要求，以便改进精确度和表面精度并且减小震动和噪声。该弯曲力矩与刀具的旋转一起产生了完全相反的应力状况(交替的拉伸应力和压缩应力)，这对于疲劳而言是最具毁坏性的状况。

因此，需要一种改进的切削刀具，该切削刀具可以克服已知切削刀具的局限性并且减小或消除该切削刀具的总应力。

发明内容

本发明的诸位发明人通过在径向支撑表面上提供一个位于高应力区域附近的凹座特征已经解决了与常规切削刀具相关联的高应力问题，该凹座特征大大减小了拉伸应力，由此改进了刀具安全性以及刀具的寿命。

一方面，一种切削刀具包括：一个刀具本体，该刀具本体包括多个用于接收切削镶片的凹座，每个凹座包括一个底部支撑表面、一个径向支撑表面、一个轴向支撑表面、以及一个位于该底部支撑表面与该径向支撑表面之间的拐角离隙；以及一个至少部分地位于该凹座附近的凹座特征，其中该凹座特征减小了该切削刀具在机加工操作过程中的拉伸应力。

附图说明

虽然展示了本发明的不同实施方案，但是不应认为所示的具体实施方案限制了权利要求。在此预期可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变化和修改。

图1是根据本发明一个实施方案的切削刀具的等距视图；

图2是图1的切削刀具的凹座的放大视图，示出了根据本发明一个实施方案的一个用于减小应力的凹座特征；

图3显示了具有图2的凹座特征的切削刀具凹座的应力分布的测量结果；

图4是图1的切削刀具的凹座的放大视图，显示了根据本发明另一个实施方案的一个用于减小应力的凹座特征；

图5显示了具有图4的凹座特征的切削刀具凹座的应力分布的测量结果；

图6是图1的切削刀具的凹座的放大视图，显示了根据本发明另一个实施方案的一个用于减小应力的凹座特征；

图7显示了具有图6的凹座特征的切削刀具凹座的应力分布的测量结果；

图8是一种常规切削刀具的等距视图；

图9是图8的切削刀具的凹座的放大视图；并且

图10显示了图8的切削刀具的凹座的应力分布的测量结果。

具体实施方式