CN101743081A - 模块式刀具*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模块式刀具***，包括一个刀具基本夹具，该刀具基本夹具带有至少一个用于刀具架的杆的容纳孔，该刀具架经由一个夹紧装置可固定并且具有一个用于切削特别是用于车削工件的刀头，其中，经由一条输入管路引导多条冷却剂管路通过刀具基本夹具和刀具架，通过这些冷却剂管路，一种在压力下特别是在高压下输入的冷却剂可引导到各有效的切削刃的部位。根据本发明，在刀具***的两个以其平面相互邻接的结构件之间的相应连接点通过一个管体桥接，该管体两侧固定在各结构件中，优选经由一种螺纹连接，其中，管体分别向外密封地通入各结构件的现有的孔中。

Description

模块式刀具***
技术领域
本发明涉及一种模块式刀具***，包括一个刀具基本夹具，该刀具基本夹具带有至少一个用于刀具架的杆的容纳孔，该刀具架经由一个夹紧装置可固定并且具有一个用于切削特别是用于车削工件的刀头，其中，经由一条输入管路引导多条冷却剂管路通过刀具基本夹具和刀具架，通过这些冷却剂管路，一种在压力下特别是在高压下输入的冷却剂可引导到各有效的切削刃的部位。
背景技术
冷却剂或冷却润滑剂在切削过程中具有重要意义。在车、铣和钻所属的切削中，在从工件切削下切屑的有效的切削刃上导致高温，高温加速刀具(刀头)的磨损。在刀具切削刃上温度升高的原因在于，刀头材料的比热以及导热能力不足以在足够的程度上将生成的摩擦热量排走。在切削钛工件时，还会出现材料钛与刀具焊接的倾向。这样一种“粘结倾向”也可以用一种冷却润滑材料(以下简称冷却剂)来阻止或最小化。为将一种冷却剂以足够的量送到切削部位，已经建议采取多种不同措施。
在DE 3740814A1中这样建议，为了冷却剂湿润刀头的切削和切屑面区域，刀具夹具和刀头设有在这两个结构件的贴合面内相互通入的冷却剂通道，并且刀头的至少一条冷却剂通道紧挨在位于切削位置的切削刃附近通入切屑面。为了促成这一点，建议，刀头的切屑面本身设有沟槽，冷却剂经由这些沟槽从刀具夹具朝有效的切削刃方向引导。根据一种在该文献中的备选建议，刀头本身应具有形式为孔的冷却剂通道，这些冷却剂通道通入切屑面。一种这样的构型的缺点在于，刀头的切屑面几何形状受到这些冷却沟槽的不利影响并且排屑可能会受到干扰，排屑应该导致比较短小的切屑折断。此外，与在刀头中的孔一样，沟槽也具有缺点，即刀头体本身被减弱。最后，这样的构型也不能保证以足够的量将冷却剂引导到切削部位。
如例如在DE 930790C2中描述的那样，其他的解决方案建议，为了冷却和润滑，介质的射流在压力和高的速度作用下从一个喷嘴件出来射入到在刀具的自由面和工件之间的空间中，射到切削刃上。由此出发，就此用一种冷却剂基本上只对刀具的自由面进行加载，而不是对切屑面以及切削下的切屑进行加载，还存在的缺点是，这个喷嘴设置在一个单独的保持装置上，该保持装置没有与刀具或刀具夹具保持连接，因而调节困难。
在EP 1073535B1中建议，可以应用尽可能高的冷却剂压力，并且以一个或多个细小射流的形式将其主要对准刀头和由刀头切下的切屑。在流体射流中使用的压力选择得越高，将流体射流不仅用于纯冷却而且还用于机械地影响从工件切下的切屑的可能性就越大，特别是具有将切屑折断成尽可能小的微粒的目的。冷却剂应在规定的100巴(107帕)以上的高压下对准切削点。为此，刀具夹具具有一个用于一个刀头的座以及一块用螺丝拧上的、具有至少一个喷嘴的板，该喷嘴是一个喷嘴插件的部分，该插件绕其自身的中轴线可以转动并且应该如此地固定在一个位置上，以致一个由该喷嘴出来的流体射流对准刀头的切屑面。冷却剂应该经由在刀具基本夹具中的一条或多条通道进入刀具夹具的一个多边形杆的一个孔中并且从那里继续向在所谓的板中的喷嘴传送。关于冷却剂管路不进行详细阐述。就在孔的出口点处应该使用一些密封环而言，不利的方式是存在着在107帕以上的高流体压力情况下密封不足的危险。另外，喷嘴的调节比较费事并且其固定不是充分可靠的，以致特别是在给出的高压情况下射流方向可能发生变化。
在US 5,340,242中建议一种用于刀头的刀具夹具，其中在刀头旁边用螺丝固定一个主体，该主体有一个用于冷却剂流的通孔。这个通孔一方面通向一个具有一个冷却剂入口的刀具夹具杆中以及通向一个小的冷却剂出口，通过冷却剂出口，冷却剂可以朝刀头的有效的切削刃方向以射流锥的方式喷射。为能调节射流锥方向，设置一个带有一个偏心头的调节螺钉。这里也存在着选择的调节发生改变的危险，以致冷却剂明显只提到直至最大10巴的压力。
发明内容
本发明的任务是继续发展一种开始所述类型的模块式刀具***，该刀具***适用于以高的冷却润滑剂压力工作，其中，冷却剂流可以目的明确地引向切削部位而无泄漏的危险。
该任务将通过按照权利要求1所述的刀具***解决。其中，按照本发明，在刀具***的两个以其平面相互邻接的结构件之间的相应连接点通过一个管体桥接，该管体两侧固定在各结构件中，优选通过一种螺纹连接。其中，管体分别向外密封地通入各结构件的各现有的孔中。
与在按照现有技术的已知解决方案不同的是，在密封件应阻止冷却液体流出的部位，现在使用压力密封的管体，这些管体经由螺纹连接沿孔的纵轴线方向被牢固地固定。以这种方式可以使整个冷却剂输入从机床侧导入到刀具基本夹具中并从那里导入刀具夹具直至流入口，其中基本夹具以及还有刀具夹具可以分别设计成多件式的，而不用因为考虑密封而对各个结构件的连接提出特别高的要求。特别是在刀具基本夹具的区域内可以使用一个箱，该箱带一个夹紧装置，该夹紧装置本身具有一个用于通流冷却剂的孔。
所使用的管体优选在端侧具有相反的外螺纹，这些外螺纹可轻易地拧入各个结构件的相应的螺纹孔中。如已述的那样，按照本发明的一种构型，夹紧装置设置在一个单独的桶形结构件中，该结构件优选具有由外部经由一个夹紧螺钉可操纵的各个夹紧元件，特别是球，和一个冷却剂孔，管体两侧在端部拧入该冷却剂孔内。
另外，刀具基本夹具优选具有至少两个容纳孔，它们各具有一个单独的用于高压冷却剂输入的接口，所述接口优选与一个在一台机床上的出口可连接。这种构型具有的优点是，在切削刀具附近的高压连接管路完全可以省去。按照现有技术所需的这样的连接管路存在受到周围飞起的切屑或还有意外长的杂乱切屑损害的危险。完全内置的冷却剂管路从机床侧经由基本夹具进入刀具夹具，这样就大大消除了泄漏。
单独的接口针对一种高压冷却剂供给进行设计并且可以单独地进行控制或调节。
按照另一种构型，在刀具基本夹具上附加地设置至少一个另外的、通过一个塞子可封闭的低压冷却剂接口，它的孔通入上述的(高压)冷却剂管路，以致冷却剂可以有选择地在低压或高压下输入。在高压冷却剂流入情况下，低压冷却剂接口通过一个塞子封闭。相反，高压输入管路的封闭不需要通过塞子，因为在那里按高压运行设计的简单的单向阀就足够了。在低压冷却剂输入情况下，人们认为一种这样的输入压力直至80×105帕。
冷却剂排出原则上可以选择以一种如原则上由US 5,340,242或EP 1073535已知的形式。但特别是在切削钛材料时，由于切削刃上的高温，在刀具(刀头)和切削下来的切屑之间出现焊接效应。热的切屑在较长的一个区段上与刀具接触，在该区段上可能首先在切削刃上出现一些沉积物，而随后可能会出现更大的切削刃片崩落。在这方面来说，在切削钛时需要特别好的冷却或散热。为此目的，按照本发明的另一种构成，刀具夹具具有一个可拆式固定的夹紧盖，它带有一个冷却剂入口以及多条与其直接连接或经由十字交叉配置的横孔间接连接的小的排出通道，这些排出通道如此对准，以致在切削的整个嵌入长度上用一种冷却剂对刀头的前部切削刃进行喷射，前部切削刃在工件加工过程中切削地嵌入工件。因此，取代一种单个射流，用多个细小射流对准切削部位，这些细小射流针刺状传向切削刃，以致周围飞起的切屑和在切削部位蒸发的冷却液都不可能导致冷却恶化。设置至少两条这样的排出通道，优选三条或四条排出通道。
按照本发明的另一种构型，夹紧盖构成为用于刀头的夹钳，该夹钳经由一个嵌入刀头夹紧凹槽的夹爪固定在刀具夹具上。夹紧凹槽以及夹爪的构成原则上按现有技术以及相互配置是已知的，其中，在拉紧夹钳时，夹爪以其前部尖端经由在夹紧凹槽中的接触点将刀头压入刀具夹具的刀具座中。夹紧盖或夹钳本身用一个或多个夹紧螺钉固定。
所谓的排出通道具有直径为0.5mm至2mm优选1mm的出口。
附图说明
借助附图详细说明本发明的其它实施例以及优点。其中：
图1刀具基本夹具的透视图；
图2a、2b通过刀具基本夹具的在一条冷却剂管路区域内的具有剖切平面的局部剖视图；
图3刀具夹具的局部剖视图；
图4a至4c带有固定的夹紧盖的刀具夹具的各个视图；和
图5带有固定的夹钳的刀具夹具的视图。
具体实施方式
在图1中所示的刀具基本夹具10具有一个夹持杆11以及两个容纳孔12、13，它们为刀具架杆的推入而构成。这里特别考虑空心杆锥体，如由图3至图5可知的那样。杆11在上侧具有一个网格型面14。
如由图2b可部分地看出的那样，在刀具基本夹具10的背侧设置两个并排的开孔15，用于冷却剂输入的高压管路可以从机器侧起连接在这些开孔上。接口15以及下面描述的冷却剂输入针对压力＞100巴(107帕)进行设计。直径相对于入口15连续缩小到一个较小的尺寸，此后该孔最终通入一个端侧用一个塞子18封闭的横孔16或17。横孔是必需的，以便从夹紧装置的区域在一侧引出冷却剂流。这个横孔17通入一个导引通过一个桶22的纵孔20，该桶还支承一个夹紧装置，在夹紧装置中例如采用一些球作为夹紧元件，这些球经由一些夹紧螺钉25借助一个锥形部分可操纵并且用于将所述杆30这样夹紧，以致围绕着刀具基本夹具的容纳孔12、13的相应的平贴合面和刀具夹具的环形平贴合面31相互贴合或在夹紧时被相互导引。
冷却剂孔20在端侧与一个管体24连接，它经由一种外螺纹既与刀具基本夹具10连接，又与桶22连接。管体24通入一个孔21，该孔又通入一个另外的制有外螺纹的管体26，该外螺纹拧入在刀具基本夹具10和刀具夹具29中的现有的孔的相关内螺纹中。以这种方式，在冷却剂管路20中，在通往桶22或从桶22到刀具夹具29的过渡段上截获现有的高的冷却剂压力，以致例如在桶上可以使用商用标准的结构件。
然而，刀具基本夹具10还具有一个用于低压冷却剂运送的另外的接口27，该接口经由一个横孔32通入冷却剂管路21或一个相应的管件24。接口27经由一个塞子可封闭。
冷却剂入口15可以分别单独地用一个相应的冷却剂高压进行加载，以致冷却剂压力可以与需求匹配。
包括横孔在内的冷却剂管路20、21的走向基本上这样确定，即未示出的夹紧螺钉必须被“绕过”。以这种方式和方法可以使刀具基本夹具设计得紧凑。
在刀具夹具29中，经由冷却剂管路28以及一个横孔将冷却剂引向一个出口34，该出口通到夹紧体35(见图4)或一个夹钳36下面。夹紧体35用四个夹紧螺钉37固定在刀具架上。夹紧体具有两个十字交叉的孔38、39，它们在一个共同的十字交叉点相交，其中这些孔与出口34保持连通，以致那里出来的冷却剂可以到达所述孔38和39。出于制造工艺的原因，这些孔的“盲端”分别通过塞子40封闭。由所述孔38和39引出一些细小的直径为1mm的通道41，其纵轴线这样对准，以致延长部在一个刀头42的切削刃角的区域内如此收敛，以致切削刃在切削刃角43的区域内，在有效的切削部位均匀地用一种冷却液进行加载。刀头42以已知方式借助一个夹紧螺钉44固定。因此，冷却剂输入以受保护的方式从机床经由刀具基本夹具和刀具夹具到一个刀头42的切削刃角43，在这里冷却剂流分成三个小直径的射流。这些冷却剂射流既可用于使切削刃上的温度降到最低，又可用于影响排屑或断屑。
按照图5所示的实施形式的不同之处主要在于，夹紧体构成为夹钳36。夹钳借助一个夹紧螺钉45固定在刀具夹具上并且具有一个夹爪46，该夹爪嵌入刀头47的一个夹紧凹槽中并将其压入用于刀头的座中。十字交叉的通道38和39向朝向在目前情况下具有一个圆形切削刃的刀头48的一侧通入两对通道49、50，这些通道以一个小的角度朝出口轻度发散地分别相互分开地延伸。经由前部出口49、50在夹钳36上总共产生四个冷却剂射流，它们覆盖一个大约90至130°的弧形区域。
通道41或49和50的定向分别如此选择，以致出来的冷却剂射流依据待使用的刀头的几何形状有针对性地到达形成切屑的部位。夹钳或夹紧体牢固地与刀具夹具连接，从而消除冷却剂射流的错误定向。
刀具夹具29特别可以这样构成，即可有选择地安装按照图4a至4c的夹紧体或者按照图5的夹钳36。

Claims (10)

1.模块式刀具***，包括一个刀具基本夹具(10)，该刀具基本夹具带有至少一个用于刀具架(29)的杆的容纳孔(12、13)，该刀具架经由一个夹紧装置可固定并且具有一个用于切削特别是用于车削工件的刀头(42、48)，其中，经由一条输入管路引导多条冷却剂管路通过刀具基本夹具(10)和刀具架(29)，通过这些冷却剂管路，一种在压力下特别是在高压下输入的冷却剂可引导到各有效的切削刃的部位，其特征在于，在刀具***的两个以其平面相互邻接的结构件之间的相应连接点通过一个管体(26)桥接，该管体两侧固定在各结构件(10；22、29)中，优选经由一种螺纹连接，其中，管体(24、26)分别向外密封地通入各结构件的现有的孔中。
2.按照权利要求1所述的模块式刀具***，其特征在于，管体(26)分别在端侧具有相反的外螺纹。
3.按照权利要求1或2所述的模块式刀具***，其特征在于，夹紧装置设置在一个单独的桶形结构件(22)中，该结构件优选具有由外部经由一个夹紧螺钉可操纵的各个夹紧元件，特别是球，和一个冷却剂孔，管体(24、26)两侧在端部拧入该冷却剂孔内。
4.按照权利要求1至3之一所述的模块式刀具***，其特征在于，刀具基本夹具(10)具有至少两个容纳孔(12、13)，它们各具有一个单独的用于高压冷却剂输入的接口(15)，该接口优选与一个在一台机床上的出口可连接。
5.按照权利要求1至4之一所述的模块式刀具***，其特征在于，在刀具基本夹具(10)上附加地设置至少一个另外的、通过一个塞子可封闭的低压冷却剂接口(27)，低压冷却剂接口的孔(32)通入冷却剂管路(20、21)，以致冷却剂可有选择地在低压或高压下输入。
6.按照权利要求1至5之一所述的模块式刀具***，其特征在于，用于冷却剂输入的现有的单独的各接口可单独控制或调节。
7.按照权利要求1至6之一所述的模块式刀具***，其特征在于，刀具夹具(29)具有一个可拆式固定的夹紧盖(35、36)，该夹紧盖带有一个冷却剂入口(34)以及多条与该冷却剂入口直接连接或经由十字交叉设置的横孔(38、39)间接连接的直径较小的排出通道(41；49、50)，这些排出通道如此对准，以致在切削的整个嵌入长度上用一种冷却剂对刀头(42、48)的前部切削刃进行喷射，前部切削刃在工件加工过程中切削地嵌入工件。
8.按照权利要求7所述的模块式刀具***，其特征在于，设置至少两条优选三条或四条排出通道。
9.按照权利要求7或8所述的模块式刀具***，其特征在于，夹紧盖构成为用于刀头(48)的夹钳(36)，该夹钳经由一个嵌入一个刀头夹紧凹槽的夹爪可固定在刀具夹具上。
10.按照权利要求7至9之一所述的模块式刀具***，其特征在于，排出通道(41；49、50)的直径为0.5mm至2mm，优选1mm。
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