CN102378658B - 切削工具装置及其所用的刀柄 - Google Patents

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Abstract

一种用于钻孔和内部开槽操作的切削工具装置，包括：刀夹，在前向刀片接收端具有可拆卸地固定的切削刀片，并且后配合端具有形式为接合凸起或刀柄接收槽的公型或母型的刀柄接头。刀夹被固定至刀柄，刀柄具有前配合端，前配合端具有形式为刀夹接收槽或接合凸起的母型或公型的刀夹接头。组装好之后，刀柄接头中至少三个邻接壁面以及邻接的支持面分别与刀夹接头中至少三个不共面的邻接面以及邻接的支撑面相接触，并且紧固螺钉元件延伸穿过刀柄接头内的通孔从而啮合刀夹接头内的螺纹螺孔。

Description

切削工具装置及其所用的刀柄
技术领域
本发明涉及一种包括刀柄和刀夹的切削工具装置，通常用于在金属切削过程中使用，并且具体地用于钻孔和内部开槽操作。 
背景技术
在旋转金属工件内部开槽和钻孔的领域中，由硬质材料也就是硬质合金加工而成的切削刀片可以用多种不同的方式被固定至刀柄。 
US3289273公开了一种切削工具装置，包括具有纵向轴线的刀柄和可拆卸刀夹，将整体硬质合金刀具切削刀片焊接到刀夹上。刀柄包括具有燕尾槽的底座，燕尾槽具有两个侧面相对于底座面以锐角倾斜，并且刀夹包括具有燕尾式滑动元件的安置面，燕尾式滑动元件具有两个互补的侧面，其中这些表面中的每一个都被精确地机械加工以使得在将刀夹安装到刀柄上时刀夹可以沿着纵向轴线的方向自动定向。在将螺孔内的固定螺钉拧紧到锥形凹口以完成刀柄沿垂直于纵向轴线的方向的定向前，滑动元件滑入凹槽内到达刀柄内的螺孔与刀夹内的锥形凹口大致对准的位置。 
该切削工具装置试图提供一种快速和准确的方式用于重新定向从刀柄上移除之后的刀夹，不过它提出最初要将滑动元件定位到燕尾槽内可能会有困难。这种切削工具装置的第一实施例的缺点在于与旋转工件相切的主要切削作用力分量通常被定向为垂直于并且远离刀柄的底座面。 
US4102591公开了一种切削工具，包括具有纵向轴线的刀柄以及具有可拆卸地固定在刀柄内的悬臂式切削部分的整体硬质合金刀具切削刀片。刀柄的外端部包括凹口，凹口具有相对于纵向轴线以约45o倾斜的平坦底面和垂直于底面的侧面。切削刀片也具有分别设置在凹口的底面和侧面上的垂直的底面和侧面，以及定位成相对并且与凹口的底面和侧面成锐角的倾斜侧面。与垂直于凹口底面的螺纹开口相连接的固定螺钉具有拧紧在切削刀片的倾斜侧面的头部以将夹持作用力分量引向凹口的底面和侧面。而且，在切削操作期间，作用在切削刀片的切削端部上的切削作用力被引向凹口的底面和侧面。 
该切削工具使用相对较大的整体硬质合金刀具切削刀片，同时设有与刀柄的连接装置和单个切削端部，这在考虑到相对昂贵的整体硬质合金刀具加工时是不利的。 
US7240593公开了一种切削装置，包括主要为具有纵向轴线的柱体形状的棒形设备支架和可拆卸紧固的刀夹，具有容纳切削刀片的槽。棒形设备支架具有垂直于纵向轴线的前配合端，其中凸起具有两个长的竖直面和45o倾斜的顶面和底面，每一个都平行于纵向轴线。刀夹具有后配合端，其中凹口通过装配面被设置在凸起上并且通过啮合在螺钉接收孔内的头螺钉紧固，螺钉接收孔由头部和支架共有并且相对于纵向轴线以锐角倾斜。 
该发明具有的缺点是切削装置仅提供了沿竖直方向相对于支架定位刀夹的中等精度。另一个缺点是在移除头螺钉时刀夹可能会轻易脱离并从支架掉落。 
本发明的目标是提供一种用于夹持刀夹的刀柄，其有效地减少或者克服了上述缺点。 
本发明的又一目标是提供一种模块式切削工具装置，使得能够使用可互换的刀夹。 
本发明进一步的目标是在刀夹和刀柄之间更加有效地引导和分配切削作用力。 
本发明再进一步的目标是在提供快速装置时考虑刀柄和刀夹的可加工性以用于将刀夹相对于刀柄可重复和精确的定位。 
发明内容
根据本发明的优选实施例，提供了一种用于机械加工工件的切削工具装置，包括： 
刀柄，具有沿前向和后向方向延伸的纵向轴线，具有外周面和前配合端，以及
刀夹，具有后配合端和将切削刀片可拆卸地固定在其中的前向刀片接收端，
刀柄的前配合端包括：
公型或母型的刀夹接头，在其中具有具备中心轴线的螺纹螺孔以及邻接平面支撑面的多个邻接壁面，
刀夹的后配合端包括：
公型或母型的刀柄接头，在其中具有通孔以及邻接平面支持面的多个相邻的对接壁面，
其中支持面与支撑面相接触，多个对接壁面中的至少三个与多个邻接壁面中的至少三个相接触，并且紧固螺钉元件延伸穿过通孔并啮合螺纹螺孔，
并且其中多个邻接壁面中的至少三个是不共面的，而且在沿支撑面的方向看时相对于包含纵向轴线的主平面以第三锐角倾斜。
还是根据本发明的优选实施例，提供了一种刀柄，具有沿前向和后向方向延伸的纵向轴线，具有外周面和前配合端， 
刀柄的前配合端包括：
公型或母型的刀夹接头，在其中具有螺纹螺孔以及邻接平面支撑面的多个邻接壁面，
其中多个邻接壁面中的至少三个是不共面的，而且在沿支撑面的方向看时相对于包含纵向轴线的主平面以第三锐角倾斜。
附图说明
为了更好地理解，现参照附图仅通过示例来介绍本发明，附图中的点划线表示用于元件局部视图的切割边界，在附图中： 
图1是根据本发明第一实施例的切削工具装置的透视图；
图2是图1中所示切削工具装置的分解侧视图；
图3是根据本发明第一实施例的刀柄的俯视图；
图4是图3中所示刀柄沿 -
Figure 211555DEST_PATH_IMAGE001
线截取的部分截面图；
图5是沿图3中所示刀柄的平面支撑面方向的视图；
图6是图5中所示刀柄沿
Figure 991292DEST_PATH_IMAGE002
-
Figure 386502DEST_PATH_IMAGE002
线截取的截面图；
图7是根据本发明第一实施例的刀夹的俯视图；
图8是沿图7中所示刀夹的平面支持面方向的视图；
图9是图8中所示刀柄沿
Figure 263191DEST_PATH_IMAGE003
-线截取的截面图；
图10是根据本发明第一实施例的切削工具装置(没有紧固螺钉元件)的部分截面侧视图；
图11是图10中所示切削工具装置(没有紧固螺钉元件)的端视图；
图12是根据本发明第二实施例的切削工具装置的分解透视图；
图13是图12中所示切削工具装置的分解侧视图；
图14是沿根据本发明第二实施例的刀柄的平面支撑面方向的视图；以及
图15是沿根据本发明第二实施的刀夹的平面支持面方向的视图。
具体实施方式
首先对示出了切削工具装置10的图1和图2予以关注，切削工具装置10包括刀柄12以及将切削刀片16可拆卸地固定在其中的右手式刀夹14。刀柄12和刀夹14可以由硬化钢制成，而切削刀片16可以通过成形压制和烧结的硬质合金例如碳化钨制成，并且有涂层或者无涂层均可。 
根据本发明的第一实施例，如图3至6中所示的刀柄12包括通常为柱体的柄部18和前配合端22，柄部18沿前向和后向方向F,R延伸，具有外周面20和纵向轴线A。尽管前配合端22可以设想为公型或母型，但是在本发明的第一实施例中前配合端22包括母型的刀夹接头23，形式为由凸起的平面支撑面26部分界定的刀夹接收槽24。支撑面26与柄部18的外周面20相交并且可以具有由凹口区域36,38,40分离的四个共面的承压区域28,30,32,34。刀夹接收槽24包括在其中具有具备中心轴线B的螺纹螺孔44的槽下表面42，以及邻接支撑面26的具有四个邻接壁面48,50,52,54的槽周面46，每一个邻接壁面相对于支撑面26都以内部第一锐角β倾斜，其中第一、第二、第三和第四邻接壁面48,50,52,54分别邻接第一、第二、第三和第四承压区域28,30,32,34。邻接壁面48,50,52,54中的每一个都可以沿前向方向F提供“下切口”，并且刀夹接收槽24可以“开向”柄部18的外周面20，在此槽下表面42和槽周面46均与外周面20相交。槽周面46与外周面20相交并且包括邻接壁面48,50,52,54，每一个邻接壁面都与支撑面26成相同的第一角β，这就使得能够进行快速且有效的制造并且降低了工具加工的要求。 
应该意识到贯穿详细说明和权利要求中，“内角”是指相对于刀柄12或刀夹14在内部测量的两个特征之间的角，而“外角”是指相对于刀柄12或刀夹14在外部测量的两个特征之间的角。 
根据本发明的第一实施例，如图7至9所示的刀夹14在前向刀片接收端57具有切削刀片接收槽56，通常为柱状的转接头部分58具有直径与刀柄12的柄部18相同的外周面60，以及后配合端62。尽管后配合端62可以设想为公型或母型，但是在本发明的第一实施例中后配合端62包括公型的刀柄接头63，形式为由较低的平面支持面66部分界定的接合凸起64，支持面66与转接头部分58的外周面60相交。接合凸起64包括在其中具有通孔70的凸起上表面68以及邻接支持面66的具有四个对接壁面74,76,78,80的凸起周面72，每一个对接壁面相对于支持面66都以外部第二锐角φ倾斜。凸起上表面68和凸起周面72可以均与转接头部分58的外周面60相交。 
如图1和2中所示，切削刀片16可以是可转位的，具有多于一个主切削刃82,84，切削刀片16通过刀片紧固元件88被可拆卸地固定至切削刀片接收槽56的平面下座面86。 
如图3至6中所示，刀柄12具有主平面P1，其包含纵向轴线A并且还包含螺纹螺孔44的中心轴线B，并且刀柄12关于主平面P1镜像对称。四个邻接壁面48,50,52,54中的每一个都是不共面的，而且在沿支撑面26的方向看时与主平面P1构成了外部第三锐角α，其中第一和第三邻接壁面48,52分别与第二和第四邻接壁面50,54构成了外部第四锐角σ，并且其中第四角σ等于第三角α的两倍，而且第一和第三邻接壁面48,52分别与第二和第四邻接壁面50,54平行。 
现在对示出了切削工具装置10的图10和11予以关注。后配合端62的接合凸起64被首先以唯一可行的定向定位在前配合端22的刀夹接收槽24内，直到支持面66和支撑面26之间形成接触为止。然后刀夹14被滑动到相对于刀柄12的最终组装位置，在此刀夹14中通常为柱状的转接头部分58被与刀柄12中通常为柱状的柄部18对齐，并且接合凸起64中的通孔70被与刀夹接收槽24的中心轴线B对准。 
如图1和2中所示，紧固螺钉元件90随后被***通孔70内并拧紧到螺纹螺孔44内以将刀夹14牢固地固定至刀柄12。 
在最终组装位置，支持面66以及支撑面26的四个共面的承压区域28,30,32,34之间保持接触，并且接合凸起64的四个对接壁面74,76，78,80分别与刀夹接收槽24中的四个邻接壁面48,50,52,54同时接触，其中在各第一、第二、第三和第四对接壁面74,76,78,80和支持面66之间形成的第二角φ与在各第一、第二、第三和第四邻接壁面48,50，52,54和支撑面26之间形成的第一角β基本相等。 
与刀柄12和刀夹14的生产相关的制造公差以及作用在切削刀片16上并且通过切削工具装置10传输的有效切削作用力能够有助于将与邻接面相接触的对接面的数量可接受地减少为最少三个。 
在最终组装位置，包含纵向轴线A并与有效主切削刃82相交的副平面P2垂直于主平面P1，并且在切削工具装置10工作期间，与旋转工件92相切的主切削作用力分量Ft的方向平行于主平面P1并且垂直于副平面P2。由于平面支撑面26垂直于主平面P1并且相对于纵向轴线A以第五斜角γ倾斜，因此主切削作用力分量Ft在刀柄12的前配合端22通过支撑面26的承压区域28,30,32,34和刀夹接收槽24的邻接壁面48,50,52,54传输。 
平面支撑面26相对于纵向轴线A以第五斜角γ倾斜也增大了由刀夹接收槽24的邻接壁面48,50,52,54沿前向方向F提供的“下切口”，使得沿前向方向F引导倾向于将刀夹14与刀柄12分离的作用力在刀柄12的前配合端22通过紧固螺钉元件90和刀夹接收槽24的邻接壁面48,50,52,54传输。 
对于相同直径的柄部18来说，与垂直于纵向轴线A的支撑面相比，平面支撑面26相对于纵向轴线A以第五斜角γ倾斜还提供了更大的支撑表面积。 
刀柄12关于主平面P1镜像对称意味着在将右手式刀夹14更换为等价的左手式刀夹(未示出)时，主切削作用力分量Ft也是以关于主平面P1镜像对称的方式通过支撑面26的承压区域28,30,32,34和刀夹接收槽24的邻接壁面48,50,52,54传输。 
螺纹螺孔44的中心轴线B沿横向于纵向轴线A的方向从槽下表面42伸出并且相对于平面支撑面26以第六斜角δ倾斜，从而确保来自于紧固螺钉元件90的紧固作用力的侧向分量被定向在刀夹14的后配合端62的四个对接壁面74,76,78,80和刀柄12的前配合端22的四个邻接壁面48,50,52,54之间。而且，螺纹螺孔44的中心轴线B与副平面P2相交，从而确保来自于紧固螺钉元件90的紧固作用力的分量被定向为与主切削作用力分量Ft的方向相同。 
现在参照图12至15介绍本发明的第二实施例，示出的切削工具装置110包括具有前配合端122的刀柄112和具有后配合端162的刀夹114。 
切削工具装置110中的部分元件与第一实施例和图1至11中所示的内容相同，并且因此为了简单起见这些元件的说明内容将被省略。 
还应该理解在第一实施例中来自刀夹14的后配合端62的部分元件现在将与第二实施例中刀柄112的前配合端122相连，并且在第一实施例中来自刀柄12的前配合端22的部分元件现在将与第二实施例中刀夹114的后配合端162相连。 
刀柄112的前配合端122包括公型的刀夹接头123，形式为由较低的平面支撑面126部分界定的接合凸起124，并且刀夹114的后配合端162包括母型的刀柄接头163，形式为由凸起的平面支持面166部分界定的刀夹接收槽164。 
接合凸起124可以具有凸起周面146，包括两个分离的凸起周边部分193,194，其中每一个凸起周边部分193,194都由刀柄112的柄部18的外周面20界定并且分别具有两个邻接壁面148,152和150,154。 
刀柄接收槽164可以具有槽周面172，包括两个分离的槽周边部分195,196，其中每一个槽周边部分195,196都由刀夹114的转接头部分58的外周面60界定并且分别具有两个对接壁面174,178和176，180。 
前配合端122的接合凸起124被首先以唯一可行的定向定位在后配合端162的刀柄接收槽164内，直到支撑面126和支持面166之间形成接触为止。然后刀夹114被随后滑动到相对于刀柄112的最终组装位置。 
尽管已经具体到一定程度地介绍了本发明，但是应该理解可以进行各种修改和变形而并不背离本发明如所附权利要求所述的实质或保护范围。 

Claims (22)

1.一种用于机械加工工件(92)的切削工具装置(10,110)，包括：
刀柄(12,112)，具有沿前向和后向方向(F,R)延伸的纵向轴线A，具有外周面(20)和前配合端(22,122)，以及
刀夹(14,114)，具有后配合端(62,162)和前向刀片接收端(57)，切削刀片(16)可拆卸地固定在前向刀片接收端中，
刀柄(12,112)的前配合端(22,122)包括：
公型或母型的刀夹接头(23,123)，在其中具有具备中心轴线B的螺纹螺孔(44)以及邻接平面支撑面(26,126)的多个邻接壁面(48,148；50,150；52,152；54,154)，
刀夹(14,114)的后配合端(62,162)包括：
公型或母型的刀柄接头(63,163)，在其中具有通孔(70)以及邻接平面支持面(66,166)的多个相邻的对接壁面(74,174；76,176；78,178；80,180)，
其中支持面(66,166)与支撑面(26,126)相接触，多个对接壁面(74,174；76,176；78,178；80,180)中的至少三个与多个邻接壁面(48,148；50,150；52,152；54,154)中的至少三个相接触，并且紧固螺钉元件(90)延伸穿过通孔(70)并啮合螺纹螺孔(44)，
并且其中多个邻接壁面(48,148；50,150；52,152；54,154)中的至少三个是不共面的，而且在沿支撑面(26,126)的方向看时相对于包含纵向轴线A的主平面P1以第三锐角α倾斜。
2.如权利要求1所述的切削工具装置(10)，其中所述刀夹接头(23)是形式为刀夹接收槽(24)的母型，而所述刀柄接头(63)是形式为接合凸起(64)的公型。
3.如权利要求2所述的切削工具装置(10)，其中所述平面支撑面(26)是至少部分地界定刀夹接收槽(24)的凸面。
4.如权利要求2所述的切削工具装置(10)，其中所述平面支持面(66)是至少部分地界定接合凸起(64)的较低表面。
5.如权利要求2所述的切削工具装置(10)，其中所述刀夹接收槽(24)具有与外周面(20)相交的槽下表面(42)。
6.如权利要求2所述的切削工具装置(10)，其中所述接合凸起(64)在刀夹接收槽(24)内具有唯一可行的定向。
7.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中所述多个邻接壁面(48,148；50,150；52,152；54,154)中的至少三个中的两个邻接壁面是平行的。
8.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中所述多个邻接壁面(48,148；50,150；52,152；54,154)中的至少三个中的两个邻接壁面在沿支撑面(26,126)的方向看时构成第四角σ，并且其中第四角σ等于第三角α的两倍。
9.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中所述多个邻接壁面(48,148；50,150；52,152；54,154)中的至少三个相对于平面支撑面(26,126)以第一锐角β倾斜。
10.如权利要求9所述的切削工具装置(10,110)，其中所述多个对接壁面(74,174；76,176；78,178；80,180)中的至少三个相对于平面支持面(66,166)以第二锐角φ倾斜，并且其中第二角φ等于第一角β。
11.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中所述平面支撑面(26,126)相对于纵向轴线A以第五斜角γ倾斜。
12.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中所述平面支撑面(26,126)与刀柄(12,112)的外周面(20)相交。
13.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中四个对接壁面(74,174；76,176；78,178；80,180)与四个邻接壁面(48,148；50,150；52,152；54,154)相接触。
14.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中所述刀柄(12,112)关于主平面P1镜像对称。
15.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中所述螺纹螺孔(44)的中心轴线B与主平面P1相交并且沿横向于纵向轴线A的方向延伸。
16.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中所述螺纹螺孔(44)的中心轴线B相对于平面支撑面(26,126)以第六斜角δ倾斜。
17.如权利要求1所述的切削工具装置(10,110)，其中包含纵向轴线A并与切削刀片(16)的有效主切削刃(82)相交的副平面P2垂直于主平面P1。
18.如权利要求17所述的切削工具装置(10,110)，其中所述中心轴线B与副平面P2相交。
19.如权利要求1所述的切削工具装置(10)，其中所述平面支撑面(26)包括四个共面的承压区域(28,30,32,34)。
20.如权利要求1所述的切削工具装置(110)，其中所述刀夹接头(123)是形式为接合凸起(124)的公型，而所述刀柄接头(163)是形式为刀柄接收槽(164)的母型。
21.如权利要求20所述的切削工具装置(110)，其中所述接合凸起(124)具有包括两个分离的凸起周边部分(193,194)的凸起周面(146)。
22.如权利要求21所述的切削工具装置(110)，其中每一个凸起周边部分(193,194)都由外周面(20)界定并且具有两个邻接壁面(148,152和150,154)。
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