雙刀尖刀具及硬車削的方法
【專利說明】雙刀尖刀具及硬車削的方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用 本申請要求2012年12月19日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/739, 176的優(yōu)先權(quán)，其 全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明涉及用于材料去除機加工設備(例如，用于執(zhí)行車削操作的車床）的切削工 具。更具體而言，本發(fā)明涉及一種針對雙刀尖（tip)刀具的設計以及一種使用雙刀尖刀具 來硬車削工件的方法。
[0003] 現(xiàn)代車床常規(guī)性地被用于車削硬化鋼部件。修整過程的材料去除率對制造商的財 務業(yè)績具有重大的經(jīng)濟影響。材料去除率主要受車削速度、進給速率和切削深度支配。增 加車削速度顯著地增加切削刃或刀尖處的發(fā)熱，并且受刀具能夠承受的溫度限制。另一方 面，增加進給速率對工件的表面光潔度具有不利的影響，并且因此，被局限于表面精加工需 求所容許的范圍。然而，增加切削深度會增加針對刀具的切肩負荷，這顯著地降低刀具的使 用壽命和車削過程的生產(chǎn)力。
[0004] 隨著切削深度增加，在切削工具的刀尖處產(chǎn)生較重的負荷。它伴隨著增加的發(fā)熱 量。這在硬車削過程中更明顯，其中，工件被硬化至大約HRC58至64的硬度。在冷卻劑到 達切削刃之前，過熱和高溫使冷卻劑蒸發(fā)，從而使得刀具更易受到過早磨損的影響。為了解 決此問題，高壓冷卻劑系統(tǒng)被引入用于硬車削過程。這引起刀具的使用壽命延長。此過程 對于小到中型的工件效果良好。然而，對于大型工件，例如風車軸承環(huán)，對切削深度和使用 壽命的增加的需求對在硬車削過程中使用的刀具構(gòu)成了更大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一方面，本發(fā)明提供了一種雙刀尖刀具。所述雙刀尖刀具包括主體，其限定了進 給方向、垂直于進給方向的切削方向以及垂直于進給方向和切削方向二者的深度方向。第 一切削部分在主體的第一端處相對于主體固定。第二切削部分與第一切削部分相鄰地在 主體的第一端處相對于主體固定。第一切削部分和第二切削部分沿切削方向堆疊，使得第 一切削部分形成前導切削部分，并且第二切削部分形成用于與前導切削部分同時切削的尾 隨（trailing)切削部分。與第一切削部分相比，第二切削部分沿深度方向從主體延伸得更 遠。第一切削部分和第二切削部分之間的相對位置被設置成使得總切削負荷以預定的比率 在第一切削部分和第二切削部分之間分配。
[0006] 在另一方面，本發(fā)明提供了一種將具有至少HRC58的硬度值的工件硬車削至光 滑的加工表面的方法。提供了具有主體的雙刀尖刀具，所述主體限定了進給方向、垂直于進 給方向的切削方向以及垂直于進給方向和切削方向二者的深度方向。工件利用在主體的第 一端處相對于主體固定的第一切削部分來切削。與第一切削部分的切削同時，工件利用與 第一切削部分相鄰的在主體的第一端處相對于主體固定的第二切削部分來切削。第一切削 部分沿切削方向領(lǐng)先第二切削部分，使得第一切削部分從工件去除第一材料量，并且第二 切削部分從工件去除附加的材料量。在切削之前，確定第一切削部分和第二切削部分之間 的相對定位，使得總切削負荷將在第一切削部分和第二切削部分之間分配，以實現(xiàn)針對第 一切削部分相對于總切肩負荷的預定分配比，并且第一切削部分和第二切削部分之間的相 對定位根據(jù)確定的相對定位來設置，使得實現(xiàn)所述預定分配比。
[0007] 通過考慮詳細描述和附圖，本發(fā)明的其他方面將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0008] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種構(gòu)造的切削工具的透視圖。
[0009] 圖2是包括被間隔件分開的前導切削鑲刀和尾隨切削鑲刀的圖1的切削工具的分 解組裝視圖。
[0010] 圖3是沿進給方向查看的圖1的切削工具的側(cè)視圖。
[0011] 圖4是切削旋轉(zhuǎn)工件的切削工具的側(cè)視圖。
[0012] 圖5A是切削所述工件的切削工具的透視圖。
[0013] 圖5B是切削所述工件的切削工具的詳細視圖。
[0014] 圖6是所述工件的透視圖。
[0015] 圖7是用于刀具的替代性工具保持器的透視圖，其中，用于切削鑲刀中的一個的 調(diào)整裝置被設置在切削鑲刀接收開口中。
[0016] 圖8是包括多個一體的切削部分的替代性切削鑲刀的透視圖。
[0017] 圖9A、圖9B和圖IOA是沿如一個覆蓋在另一個頂部的前導切削部分和尾隨切削部 分的幾何構(gòu)型的切削方向的視圖。
[0018] 圖IOB是圖示了兩個切削鑲刀的前切削刃的豎直對準的頂視圖。
【具體實施方式】
[0019] 在詳細解釋本發(fā)明的任何實施例之前，應當理解的是，本發(fā)明在其應用中不限于 在以下描述中陳述的或在以下附圖中圖示的構(gòu)造的細節(jié)和部件的布置。本發(fā)明能夠涵蓋其 他實施例，并且能夠以各種方式來實踐或執(zhí)行。
[0020] 刀具具有沿切削路徑對準的多個切削刃和/或刀尖。切削刃從前到后或從頂部到 底部呈現(xiàn)逐漸增加的深度。這允許刀具在其多個切削刃/刀尖之間分配切肩負荷?？偳邢?深度是多個切削刃/刀尖的單個切削深度的和，其與常規(guī)的單刃/刀尖刀具相比是明顯更 株的。
[0021] 圖1和圖2示出了根據(jù)一種具體構(gòu)造的切削工具或簡單地"刀具"10。刀具10包 括主體20和配置用于同時切削工件的多個切削部分35、45。如下文進一步論述的，切削部 分35、45中的每一個能夠包括圓形的刀尖部分和相鄰的切邊部分。在圖示構(gòu)造中，主體20 被設置為工具保持器，并且刀具10包括一組鑲刀30、40以及位于鑲刀30、40之間的間隔件 50。工具保持器20限定了進給方向F、垂直于進給方向F的切削方向C以及垂直于進給方 向F和切削方向C二者的深度方向D。主體20具有第一端20A，其限定了用于接收連同間 隔件50-起的鑲刀30、40的開口 21。開口 21具有一組或多組側(cè)壁22A、22B和23A、23B。 側(cè)壁22A、23A以及側(cè)壁22B、23B可以形成一個或多個階梯式的側(cè)壁。在每個階梯式的側(cè)壁 上，存在相對于開口 21的底表面25豎直開通的槽24A(或24B)。鑲刀30、40能夠是任何 類型的菱形形狀鑲刀，每個鑲刀具有切削部分35、45、定位孔32、42以及平行的頂表面和底 表面31、41。間隔件50也具有菱形形狀，其包括側(cè)面上的兩個耳狀物51以及從相對的頂表 面和底表面55延伸的一個或多個銷53。
[0022] 鑲刀30、40被組裝到工具保持器20的開口 21中，其中，第二鑲刀40處于開口 21 的底表面25處，并且第一鑲刀30在第二鑲刀40的頂部上。因此，第一鑲刀30朝向切削方 向C以形成前導刀具，而第二鑲刀40沿切削方向C大致在第一鑲刀30之后以形成尾隨刀 具。間隔件50夾在第一鑲刀30和第二鑲刀40之間，其中，銷53插入相應的鑲刀30、40的 定位孔32、42內(nèi)。第一鑲刀30的側(cè)面牢固地緊靠著工具保持器20的側(cè)壁23A和23B。類 似地，第二鑲刀40的側(cè)面牢固地緊靠著工具保持器20的側(cè)壁22A和22B。間隔件50的耳 狀物51可滑動地位于平行于切削方向C的槽24內(nèi)。鑲刀30和鑲刀40以及其間的間隔件 50牢固地靠著工具保持器20的底表面25向下夾持。
[0023] 如圖1、圖9A和圖9B中所示，在組裝位置，第二鑲刀40沿深度方向D和進給方向 F二者從工具保持器20向外延伸超過第一鑲刀30。在圖示構(gòu)造中，鑲刀30、40的上表面 31、41與中心在工件60