CN102333611A - 具有可拆卸夹紧刀块的刀具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种刀具(1)，特别是用于进行工件的加工(尤其是切削加工)的旋转刀具，包括：承载体(10)、可拆卸地设置在承载体(10)上的刀块(30)以及相对于承载体(10)精确定位地固定刀块(30)的夹爪(20)，其中，刀块(30)平对着承载体(10)的支承面(14)压紧。根据本发明，夹爪(20)与承载体(10)一体地形成，通过材料接合部(13)与承载体(10)连接。此外，刀块(30)在材料接合部(13)的方向上靠贴在夹爪(20)的前端支承面(22)上，其中承载体(10)的支承面(14)与夹爪(20)的前端支承面(22)成锐角，并朝向材料接合部(13)。

Description

具有可拆卸夹紧刀块的刀具

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前述部分的刀具。

背景技术

配备刀片(例如转位式刀片)的刀具通常被使用，用具有最大精度的工作面进行加工，同时最大限度地提高该刀具的使用期限，将成本相对昂贵的刀具的经济性提高到尽可能高的程度。已知有不同的附件可用来构成这样的刀具。

例如，DE3037576 A1提出的一种刀具，其中为了进行刀块(特别是转位式刀片)的固定而将夹紧螺钉对着承载体压紧，并用突出的端板将刀块夹紧，从而使刀块平对着承载体上的第一支承面压紧。承载体的支承面相对于承载体的第二支承面成锐角，从而在夹紧夹爪时刀片受到朝向承载体的第二支承面的分力。在与两个支承面平行的方向上，刀块相对于承载体的位置通过也是在承载体上形成的第三支承面来确定。刀块相对于承载体的位置因此通过承载体上的三个支承面而唯一地确定。不提供刀块(例如)在径向的精细调整。拧紧夹紧螺钉时夹爪会跟随扭转，这通过固定于承载体的销钉来防止，该销钉接合于夹爪的沟槽中。然而，销钉必须以侧向游隙(尽管微小)在夹爪的沟槽中通过，允许夹爪和防转销钉之间的相对移动。因此不能完全排除夹爪的跟随扭转以及刀块相对于承载体滑动。

EP1293280 B1披露并描述了一种刀具，其中一个刀块也借助于夹爪压紧而平对着承载体的支承面压紧。与DE3037576 A1相比，其刀块被容纳在夹爪中的袋内，并且该夹爪与容纳在袋内的刀块可相对于承载体精细定位。

如前已提及，当要求具有经济性地加工出高品质的工作表面和紧密公差时，通用刀具得到了使用。为了保持该刀具的设置时间或尽可能短的更换时间，要求这样的刀具满足：能够在很短的时间内将刀块的切削刃相对于承载体精确设置，例如设置在承载体的旋转轴前或设置在另一个由承载体携带的刀具前。因此，重要的是将刀具设计成，使刀块(尤其是转位式刀片的形式)不仅由承载体稳定地夹持，而且还能用简单的手动操作快速精细调整到后续的基本位置，并加以夹紧。

发明内容

本发明的课题在于提供如上描述的这样一种刀具，该刀具具有简单的设计，总是能够将刀块(尤其是根据DIN的转位式刀片)稳定且位置精确地固定。

这个课题通过权利要求1所述的特征得到解决，而本发明的一些有利改进则成为从属权利要求的主题。

在本发明的刀具中，夹爪与承载体一体地形成并且经由材料接合部与承载体相连。夹爪因此从刀具或承载体坯件中形成。由于朝向刀块突出的夹爪经由材料接合部与承载体的紧固连接，便不可能发生夹爪相对于承载体的不可取的相对运动。因此，从一开始就排除了所不希望有的夹爪夹紧时相对于刀块的相对运动。由于夹爪与承载体的稳固连接还可将构件数降至最低，从而还使得刀块的切削刃到承载体的力线得到优化。由于夹爪与承载体形成一体，所需的空间很小，从而使本发明的夹紧原理可应用于各类刀具，即也适用于小工作直径的刀具和刀具材料。由于刀块(可与承载体一样由全部通用的工件制成)在承载体上的紧固方式不是直接的，而是通过夹爪(即使装入最小的刀块也如此)来固定；如果不是这样，则会由于接纳夹紧螺钉的中央开口而使刀块过多地削弱。刀块因此可以大面积地靠贴在承载体上。

根据本发明，夹爪在其突出的端部具有前端支承面，该支承面在材料接合部方向上支撑刀块。承载体上限定的支承面相对于夹爪上限定的前端支承面成锐角(例如在75°～85°之间，优选地约80°)，并且朝向材料接合部。朝向材料接合部的承载体的支承面和夹爪上的前端支承面之间的锐角，确保刀块夹紧在承载体支承面上时，同时有一个朝向材料接合部的分力。优选地，这个方向与刀具进给方向相反，因此就钻孔、扩孔或绞孔刀具而言对应于轴向，对于磨削刀具则根据设计规格对应于的轴向或径向。无论是夹爪的前端支承面还是与之成锐角的承载体的支承面，优选地与材料接合部的“转向轴”平行。在任何情况下，无论对于在承载体上限定的支承面还是在夹爪上限定的前端支承面，本发明的构造被唯一地确定，并以此确保刀块的可靠和稳定的结构。

在平行于承载体上限定的支承面和夹爪上限定的前端支承面的方向上的刀块的附加支承，优选地不是通过在承载体上另外刚性设置的支承面，而是通过设于承载体内的调整元件来实现，这可确保刀块在平行于在承载体上限定的支承面以及在夹爪上限定的前端支承面的方向上的精细调整。在承载体上限定的支承面、在夹爪上限定的前端支承面以及调整元件，为刀块限定了一个接纳处或座位，刀块被固定在其中，并在平行于在承载体上限定的支承面和在夹爪上限定的前端支承面的方向上位置可调地受到支撑。

在一个优选实施例中，在轴向支撑夹爪上限定的前端支承面时，刀块另外被可径向调整地支撑在承载体上限定的支承面上。刀块在与承载体上限定的支承面和夹爪上限定的前端支承面平行的方向上的附加支承，优选地通过可调地保持在承载体上的锥形螺钉来实现，该螺钉可从刀具前端调整。这种借助于锥形螺钉的径向精细调整已经在实际使用中得到验证。

夹爪从承载体隔开优选地通过一个从材料接合部轴向外伸的L形狭缝来实现。在这一改型中，悬臂式夹爪在轴向伸出，材料接合部的“转向轴”垂直于刀具的旋转轴。特别是具有圆柱形截面的转动刀具，可以通过对承载体坯件的加工，例如用铣刀在两个相互成90度的平面上简单地加工出L形狭缝，该狭缝将夹爪从承载体隔开。为了在承载体的夹爪截面上保持均匀的力线，在轴向观看时，至少在与材料接合部邻接的长条部分最好具有基本为矩形的截面。该夹爪可以因此具有非常简单的几何形状。

一种结构简单且已实践证明的夹爪对刀块的夹紧方法，可以通过将夹紧螺钉置入在夹爪的通孔并拧入承载体中来实现。

优选地，刀块形成为长形的刀片，最好形成为具有直径上相对的刀刃，其中沿一条纵向边具有凹槽，夹爪的前端部可形状相配地进入在该凹槽。为了便于制造，凹槽由两个相互垂直的面限定。由于夹爪的前端部与凹槽形状相配，该前端部可置入凹槽，在形状上互补。夹爪的形状相配地置入刀块，保证了夹爪在刀块上的唯一且稳定的设置，并简化了安装和升级。

基于简化刀块制造的考虑，在刀块的整个长度上连续形成凹槽，即凹槽从刀块的两端开始。为了装配刀具，操作工只需将刀块这样放置在承载体上限定的支承面上，使得夹爪进入凹槽，并且大体上在与承载体上限定的支承面和夹爪上限定的前端支承面平行的方向上移动，直到刀块抵达附加支承面。

优选地，进入刀块凹槽中的夹爪的前端部，基本上在刀块的总长度上进入凹槽。因此获得夹爪在刀块上的大面积接触，从而使夹紧力均匀传递到刀块上。

由于上述特点，刀块的使用(特别是转位式刀片的使用)产生这样的效果，刀块各以大面积一边接触夹爪，一边靠贴在承载体的支承面上。接触压力可以因此而最小化，这在使用极硬的切割材料(如硬质合金、陶瓷材料或金属陶瓷材料)时特别有利。而且还可提高作用在刀块上的夹紧力。此外，由于刀块不仅与承载体的支承面而且与夹爪上的前端支承面有面接触，因此容易控制夹爪压紧时刀块的应力。刀块可以据此在精细调整(例如，向前调整刀块的径向位置)前先由承载体的支承面以足够大的力压紧。

显然，当刀具是旋转驱动的转动刀具(例如像平底扩孔钻孔之类的孔加工刀具)时本发明关于刀块应力的构思特别有利。在这种情况下，简单的设计结构特别适合于承受负载，因为减少的安装空间对于刀具的振动情况有附带的积极作用。附加的优点是，排屑对于刀块的受力结构的影响只是轻微的，即使刀块的切削刃口位于小直径上。旋转驱动时，转动刀具可在平行于刀具旋转轴的方向上外伸并与材料接合部的“转向轴”垂直，例如相对于旋转轴成径向。在这种情况下，夹爪的前端支承面在刀具的轴向起支撑作用。作为另一种选择，夹爪可以例如在垂直于旋转轴的方向上伸出，例如在径向上，材料接合部的“转向轴”的走向平行于旋转轴。在这种选择的情况下，夹爪的前端支承面在垂直于旋转轴的方向上支撑刀块。假如是固定刀具，例如车刀，夹爪可以例如在进刀方向伸出，材料接合部的“转向轴”在垂直于进给的方向上。

本发明的刀具因此不应被局限在一个特定类型的刀具。在权利要求书中提及并在上文作了评价的关于刀块作用于承载体的概念，也可应用于(只要技术上是可行的)各种刀具类型和用以支撑轴向和/或径向应力的刀具。

本发明以旋转刀具(例如平底扩孔刀具)为例进行说明，其中转位式刀片装在承载体的与旋转轴成径向关系的刀片座上，并且在轴向上由轴向外伸的夹爪支撑。

附图说明

图1为本发明的刀具的前端切削部分的透视图；

图2为图1所示的本发明的刀具的切削部分的轴向视图；

图3为图1所示的本发明的刀具的切削部分的局部侧视图；

图4为图1所示的本发明的刀具的切削部分的侧视图，围绕本发明的刀具的旋转轴相对于图3转过90°；

图5为图1所示的本发明的刀具的承载体的透视图；

图6为图1所示的本发明的刀具的刀块的侧视图；

图7为图6所示的刀块的俯视图；

图8为图1所示的本发明的刀具的径向调整螺钉的侧视图；以及

图9为图1所示的本发明的刀具的夹紧螺钉的侧视图。

具体实施方式

图1示出了形式为具有转轴3的平底扩孔刀的本发明的刀具1。该刀具1包括：承载体10；在承载体10上可拆卸且位置可调的刀块30；与承载体10一体地形成的夹爪20，用以位置精确地将刀块30固定在承载体10上；夹紧螺钉40，用以将夹爪20相对于刀块30夹紧；以及调整元件50，用以在垂直于转轴3的方向上调整刀块30。刀具1的承载体10具有未作图示的通常的夹紧刀柄，用以将刀具1夹紧在适用的刀架上。

如图2所示，承载体10由圆柱形坯件制成，该坯件的前部与轴向平行地扁平延伸至刀具1的前端。

从图1至图5可以看出，承载体10具有一个可从正面和周边进入的角形下陷部11，其中坐落刀块30，此外，夹爪20与承载体10一体地形成。

与承载体10一体形成的夹爪20，通过截面为L形狭缝12与承载体10隔开。L形狭缝12与轴线平行地从材料接合部13朝刀具前端方向延伸。通过L形狭缝12与承载体10隔开的夹爪20因此在轴向伸出。而L形狭缝12例如可用铣刀在承载体坯件上加工出相互成90°的面来形成。材料接合部13限定与旋转轴3垂直的“转向轴”，以使夹爪20可以在材料接合部13的弹性变形作用下相对于承载体10弯转。由于上述的承载体10的扁平化，在轴向观看，夹爪20在几乎整个长度上具有大致矩形的截面，至少在与材料接合部13共同形成的长度部分内。

在其外伸的端部21夹爪20包括前端支承面22，刀块30在材料接合部13的方向即图示刀具的轴线和进刀方向被支撑。前端支承面22与转轴3垂直，并与材料接合部13的“转向轴”平行。与前端支承面22成直角，外伸的端部21还包括一个底部夹紧面23，该夹紧面平压在刀块30上，在与下陷部11一起形成的底侧支承面14的方向上将夹紧力传递给承载体10。

为了将夹爪20相对于承载体20压紧，在夹爪20中设置了通孔25，其中置入夹紧螺钉40，该螺钉可拧入承载体20中的相应的螺纹孔。夹紧螺钉40见图9所示。为了取出夹紧螺钉40的圆锥面41，设置有例如内六角凹孔，在承载体20的扁平部所在的长段部分的通孔25具有锥形沉孔26，其中置入夹紧螺钉40的圆锥面41。

如图2所示，夹紧螺钉40的旋转轴(从刀具前端轴向看过去)与直径平面E成锐角β例如15°。直径平面E与夹爪20的前端支承面22和承载体10上的底侧支承面14成直角关系。通过夹紧螺钉40，夹爪20因此可在刀块30位于中间的状态对着承载体20压紧。

如图1和图3所示，前端支承面22在轴向终止于离刀具前端预定的距离，使得刀块30的主切削刃31以所需的量伸出于承载体20的前端。

如图1和图3所示，刀块30落在承载体10的下陷部11上。刀块30在底侧由支承面14支持，该支承面与前端支承面22成锐角关系，该锐角约为80°，将刀块推向材料接合部13。由于与夹爪20上的前端支承面22的锐角α，向材料接合部13推压的承载体10的支承面14起到楔形面的作用，刀块30在沿着该楔形面推向承载体10的支承面14的同时，有一个朝向材料接合部13的分力，由此，图示的刀具受到轴向或者说与进刀方向相对的力。

在与承载体10上限定的支承面14和夹爪20上限定的前端支承面22平行的方向上，在位于下陷部11上的刀块30近旁有设于承载体10内的锥形螺钉51形式的调整元件50。如图8所示，该锥形螺钉50具有圆锥面51，靠贴在刀块30上。如图1所示，锥形螺钉50偏离中心而设置，承载体10中包括平行于轴线延长的螺纹孔16。刀块30由附着在的锥形螺钉50的圆锥面51在径向支撑，使其可通过将锥形螺钉50旋入螺纹孔16径向可调。

通过在承载体10上限定的支承面14、在夹爪20上限定的前端支承面22和锥形螺钉50，确定了刀块30相对于承载体20在轴向和径向的位置。

刀块30形成为具有两个直径上相对的切削刃31、32的长条转位式刀片，在它们之间形成有沿纵向棱边延伸的凹槽33，其中可形状相配地置入夹爪20的前端支承面。这在图1和图3有最好的图示。凹槽33与前端支承面22相对应，对此成直角布置的夹紧面23由两个相互成直角关系的面34、35限定，如图7所示，通常在转位式刀片30的总长度上形成。

转位式刀片30的两个主切削刃31、32之间的转换因此成为这样：将转位式刀片30(在取下的状态)围绕纵轴转过90°左右，然后再绕垂直轴旋转180°。在转位式刀片30转换的情况下，凹槽33所相对的纵向棱边36以及凹槽33相对于承载体20始终处于相同的位置。对于夹爪20的前端支承面22和刀块侧夹紧面30的支架的轴向支撑，则根据转位式刀片30的位置而通过对两个表面34、35中的一个或另一个夹紧来实现。

形成凹槽33的刀块30的表面34、35在材料接合部13的方向上，即图示的刀具在轴向上这样设计尺寸，使其以一个预定量小于夹爪20的底侧夹紧面23。这将确保(在刀块30的组装状态下)只是由夹爪20的前端支承面22在轴向支撑着刀块30。

图1还示出，置入在刀块30的凹槽33内的夹爪20的前端部21的径向尺寸，基本上在刀块30的总长度上平直地进入凹槽33。

进行安装时，刀具操作工只需将刀块30这样放置在承载体10上限定的下陷部11中，使得夹爪20进入凹槽33，然后将其尽量在径向上移动，直到刀块30触及锥形螺钉50的圆锥面51。

更换或转动刀块30时，先将夹紧螺钉40拧松至可以从承载体10中的下陷部11取下刀块30。随后，清洗下陷部11，并将新刀块或经转位的旧刀块重新放入下陷部11，并在径向压靠在锥形螺钉50。在这种状态下，将夹紧螺钉40固定成使刀块30以轻微的压力坐落在承载体20的下陷部11上。然后可以转动锥形螺钉50，完成刀块30的径向调整。最后，以所需的扭矩拧紧夹紧螺钉40。

在上面描述的刀具1中，切削力可以被约束在下陷部11中，从而能够极其安静地运行。刀块30被简单、稳定地夹持在夹爪20和承载体10之间，从而延长刀具寿命并且获得工件加工表面的优良的表面光洁度。本发明的刀具1允许刀块30的径向位置简单调整成略有预应力状态，这可以减少非生产性停机。随后对刀块30的夹紧不会造成刀块30相对于承载体10的相对位置变化，因而可持续保持加工精度。

以上，以转动刀具(例如扩孔刀具)为例对本发明作了阐述，其中，在一个与旋转轴3有关的承载体20上的径向下陷部11中接纳转位式刀片30，在轴向上支撑于轴向外伸的夹爪20并且在径向上支撑于锥形螺钉50。

本发明的夹紧概念应用于其他刀具类型或刀具时，也可产生同样的优点，因此，可以与以上描述的实施例有不同，这并不背离本发明的精神。

因此，本发明的夹紧概念，如权利要求书或在导言部分所描述，并不局限于附图所示的刀具，而是(正如几个已经作了说明的)可以应用于各种(转动或固定)用于轴向和/或径向或在刀具送进/进刀方向夹紧的刀具。

夹爪20与承载体10的隔开，可以取代L形狭缝12而采用其他形状的狭缝或是将夹爪20和承载体10之间留空隙的方式。

在平行于夹爪的前端支承面22和承载体上的底侧支承面14的方向上的刀块30的精细调整，可采用任何其他合适的、实践中已知的用于精细调整的调整元件或调整***，以取代用于刀块径向调整的轴向可调锥形螺钉50。

此外，夹爪20上的前端支承面22不必一定(如上面描述的实施例)与材料接合部13的“转向轴”平行，也可以与材料接合部13的“转向轴”以某个角度对齐，使得当夹爪20对刀块30夹紧时，不仅受到沿材料接合部13方向的分力而且同时受到与材料接合部13的“转向轴”平行方向上的分力，例如，朝向刀具1的旋转轴3的方向。换言之，夹爪20的前端支承面22和承载体10的支承面14可以彼此相对并且相对于承载体10这样布置和取向，使得在夹爪20夹紧期间，刀块30可受到对于所需定位精度而言适当的分力。

虽然此前描述了具有确为单个刀块的刀具，但是本发明的夹紧概念原则上也适用于具有多个刀块的刀具。如果一个刀具需要多个刀块，它们可以各自由所配置的夹爪在承载体上夹紧固定。在这种情况下，刀块可以周向和/或轴向错开地布置。

因此，本发明提供了一种刀具，特别是用于对工件进行加工、尤其是切削加工的旋转刀具，其中一个承载***置精确地承载至少一个刀块、尤其是转位式刀片。设有一个具有用承载体形成的夹爪的单体形式的夹紧装置，借助该装置可将刀块在相对于承载体的确定位置定位，夹爪将刀块平对着承载体的支承面夹紧，刀块在夹爪的前端支承面上在夹爪与材料接合部相连接的方向上被支撑。优选地，设置在夹爪和承载体之间的刀块可以进一步在与承载体的支承面并与夹爪的前端支承面平行的方向上相对于承载体作位置调整，并用夹爪将刀块固定在调整位置上。

Claims (11)

1.一种刀具(1)，特别是用于对工件进行加工、尤其是切削加工的旋转刀具，具有承载体(10)、可拆卸地设置在所述承载体(10)上的刀块(30)以及用以相对于所述承载体(10)位置精确地固定所述刀块(30)的夹爪(20)，其中所述刀块(30)被平对着所述承载体(10)的支承面(14)压紧，其特征在于：

所述夹爪(20)与所述承载体(10)一体地形成并通过材料接合部(13)与所述承载体(10)连接，并且

所述刀块(30)在所述材料接合部(13)的方向上由所述夹爪(20)的前端支承面(22)支撑，其中所述承载体(10)的所述支承面(14)与所述夹爪(20)的所述前端支承面(22)成锐角(α)并朝向所述材料接合部(13)。

2.如权利要求1所述的刀具(1)，其特征在于：所述刀块(30)在与所述承载体(10)的所述支承面(14)和所述夹爪(20)的所述前端支承面(22)平行的方向上位置可调地设置。

3.如权利要求1或2所述的刀具(1)，其特征在于：所述夹爪(20)的所述前端支承面(22)和所述承载体(10)的所述支承面(14)与所述材料接合部(13)的转向轴平行。

4.如权利要求3所述的刀具(1)，其特征在于：调整元件(50)由一个可从所述刀具(1)的端面(4)轴向调整的具有圆锥面(51)的锥形螺钉构成，所述刀块(30)靠贴在所述圆锥面(51)上。

5.如权利要求1至4中任一项所述的刀具，其特征在于：所述夹爪(20)通过从所述材料接合部(13)轴向平行地向外延伸的L形狭缝(12)与所述承载体(20)隔开。

6.如权利要求5所述的刀具，其特征在于：从轴向观看，所述夹爪(20)具有大致矩形的截面。

7.如权利要求1至6中任一项所述的刀具，其特征在于：所述夹爪(20)用于置入所述夹爪的通孔中、拧入所述承载体(10)的螺钉(40)对着刀块(30)压紧。

8.如权利要求1至7中任一项所述的刀具，其特征在于：所述刀块(30)构成为长形刀片，优选地为具有直径上相对的切削刃(31，32)的转位式刀片，沿着长棱边具有凹槽(33)，其中可形状相配地置入所述夹爪(20)。

9.如权利要求8所述的刀具，其特征在于：所述凹槽(33)由两个相互成直角的平面(34，35)限定。

10.如权利要求8或9所述的刀具，其特征在于：所述凹槽(33)在所述刀块(30)的总长度上连续。

11.如权利要求10所述的刀具，其特征在于：所述夹爪(20)基本上在所述刀块(30)的总长度上平直地进入所述凹槽(33)。

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