CN107206516B - 具有锁定弹簧的切削刀具 - Google Patents
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Abstract
刀头(4、6)具有与调节螺钉(16)一起使用的锁定弹簧(30),以防止调节螺钉在机加工期间松开。一旦通过转动调节螺钉定位,切削刀片(8)不会由于松开的调节螺钉改变在安装凹槽(10)中的位置。
Description
本申请要求2015年2月13日提交的美国临时专利申请第62/115,827号的权益,其全部内容以参见的方式纳入本文。
技术领域
本发明涉及齿轮切削刀具,并且具体地涉及保持在刀头中的调节螺钉的位置的锁定弹簧。
背景技术
制造齿轮的刀头基本上是盘形的,并且可绕刀头轴线转动。刀头包括第一侧和第二侧、布置在刀头中的一个或多个切削刀片定位凹槽,各切削刀片定位凹槽在第一侧与第二侧之间延伸。一个或多个棒式(即,杆式)切削刀片定位在各刀片定位凹槽中并且经由一个或多个夹紧螺钉和夹紧块夹紧在各刀片定位凹槽中。
在棒式刀片刀头中的径向刀片调节要求与主夹紧螺钉相邻的至少一个调节螺钉。调节螺钉的向内运动引起切削刀片在刀头中滑动或滚动,其中尖端的径向位置和切削刀片的切削刃被重新定位。这种径向重新定位确保所有切削刃(外侧刀片和/或内侧刀片)在一定的公差范围内的相同的径向位置。例如,参见WO 2014/074495或WO 2014/093411。
径向可调节的刀具的调节螺钉通常具有细螺纹,这与夹紧螺钉的标准螺纹不同,以用来支持切削刀片精确的径向调节。调节螺钉上的转矩可在2与20Nm之间变化。在调节螺钉上转矩低的情况下,已经有经验,在切削过程中,特别是在切削大量零件后,调节螺钉可能将自身转出,这被认为是由刀具振动引起的。调节螺钉的运动会改变对应的切削刀片的径向位置,由此将切削刀片定位为径向上与刀头中剩余的刀片不在一直线上(径向不对准)。
如果在切削一定数量的零件期间调节螺钉松开,则径向刀片精修的优点会减少或甚至消除。
发明内容
本发明涉及与调节螺钉一起使用的锁定弹簧,以防止调节螺钉在机加工期间松开。
附图说明
图1示出具有上夹紧螺钉和下调节螺钉的齿轮切削刀具的剖视图。
图2示出用于调节螺钉的锁定弹簧的剖视图。
图3示出具有调节螺钉和锁定弹簧的齿轮切削工具的剖视图。
较佳实施例的具体说明
此说明书中使用的术语“发明”、“该发明”和“本发明”意在宽泛地涉及此说明书和下述任何专利权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应理解为限制文中所述的主题,或者限制下面任何专利权利要求的含义或范围。此外,此说明书并不试图在本申请的任何具体部分、段落、陈述或附图中描述或限制被任何权利要求覆盖的主题。应参照整个说明书、所有附图和下文的任何权利要求来理解主题。本发明可具有其它构造并可以各种方式实践或实施。而且,应理解本文所采用的措辞和术语是为说明的目的而不应认为是限制。
现将参照仅示例地示出本发明的附图对本发明的细节进行讨论。图中,类似的结构或部件将用相同的附图标记来表示。尽管下文在描述附图时可参照诸如上、下、向上、向下、向后、底部、顶部、前、后等的方向,但这些参照是出于方便相对于附图(如通常所示)作出的。这些方向并不意在按文字上来取或以任何形式来限制本发明。
在此使用“包括”、“具有”和“包含”及其变型意味着包含了下文所列的物品及其等效物以及附加的物件。
图1示出包括齿轮切削刀具2的剖视图,该齿轮切削刀具包括刀具本体4、外夹紧环6和定位在位于刀具本体4中的安装凹槽10中的切削刀片8。刀具本体4和夹紧环6一起形成刀头,如技术人员已知的,该刀头能绕转动轴线(未示出)转动。从刀头的周缘7向内延伸到凹槽10的是上螺钉12,该上螺钉是与夹紧块14接触从而保持刀片8在凹槽10中就位的夹紧螺钉。也从刀头的周缘7向内延伸到凹槽10的是下螺钉16,该下螺钉是接触夹紧块14的下端的调节螺钉。
调节螺钉16包括头部22和轴杆23,其中至少一部分的轴杆包括螺纹25。调节螺钉16经由刀头中的攻丝部段26和圆柱形通道17(即,调节螺钉孔17)能够向内运动进入凹槽10中,并且能向外离开凹槽10,该圆柱形通道和攻丝部段一起限定从刀头的周缘7延伸到凹槽10的开口。调节螺钉16的螺纹25与攻丝部段26的互补螺纹啮合。圆柱形通道17包括向刀头的周缘7敞开的第一端部,并且该圆柱形通道向内延伸到在肩部24处的第二端部,其中圆柱形通道向内攻丝部段26敞开并连通到内攻丝部段26。空间18位于螺钉头部22的内肩部20与在刀头中的攻丝部段26的开始位置处的肩部24之间。空间18较佳地具有中空圆筒的形状。
调节螺钉通常是亚伦头(Allan,头部有六角形内孔)螺钉,虽然本发明不限于此。螺钉16、螺钉孔17和攻丝部段26基本上设计为使得在螺钉头部22的后表面20与攻丝部段26的开始位置24之间,如图1所示,形成具有中空圆筒的形状的空的空间(即,18)。该空间18可用于放置弹性构件,诸如弹簧30(图2)之类的,较佳地在外径处具有一定间隙以允许任何膨胀。弹簧30较佳地是卷簧,但其他类型的弹簧,诸如蝶形(Belleville)弹簧或盘簧等可以使用。放置在所述空间18中的、围绕螺钉轴杆23的弹簧30必须被预先压缩,以使得当螺钉处于它不与夹紧块14接触的初始位置时,将力、较佳地在20至100N之间的力施加到螺钉头部22的轴向安置内肩部(即,后表面20)。如果在调节螺钉16具有右旋螺纹的情况下弹簧30以左旋导程卷绕,则能以较低的或中等的阻力实施向内(沿右手方向)的转动。
由于在螺钉的肩部20与弹簧30之间的摩擦以及在弹簧与刀头中的螺纹的开始位置24之间的摩擦,调节螺钉的向外转动会导致弹簧试图退绕。退绕螺旋弹簧会延长弹簧的长度。如果弹簧30被困在受限的空间(即,18)中,退绕弹簧会增大弹簧施加到调节螺钉的肩部的轴向力。这个力的增加与当调节螺钉转出时调节螺钉解压缩弹簧(即,调节螺钉对弹簧去压缩)这一事实相悖。例如,调节螺钉弹簧可具有8mm的外径,并且其长度可以预先压缩2mm与4mm之间的量。在精修期间,调节螺钉的轴向运动在0.2mm附近或更少,这使得在调节螺钉的向外转动的情况下,对弹簧去压缩的效果可忽略不计。
图2示出锁定弹簧30、调节螺钉16和刀头的一部分的剖视图。仅仅示出调节螺钉16的头部22,而没有螺纹部分,从而提供作用力图更清楚的说明。虚线表示调节螺钉穿过空间18和锁定弹簧30的部分。锁定弹簧30被压缩在螺钉头部肩部20与螺纹部分26开始的刀头的肩部24之间。弹簧压缩力是Fs。摩擦力通过初始弹簧压缩力Fs和附加地产生的、只在螺钉转动的情况下发生的力分量+/-FR·X/Y来计算。摩擦力乘以力臂X产生围绕簧圈(图2中的左侧)的力矩。该力矩除以力臂Y得到该附加的力分量,其与Fs叠加会得到FN。摩擦力增大或减小的效果用于以降低的转矩实现调节螺钉的精确调节(顺时针方向转动),并且防止在振动等的情况下螺钉松开(即,逆时针方向的螺钉转动)。
图2示出在松开调节螺钉的情况下,锁定力放大的原理,以及在调节螺钉转入的情况下,锁定力减小的原理。用下文中的公式关系示出肩部摩擦与摩擦力之间的关系。摩擦力直接地成比例于摩擦转矩,这在调节螺钉转动其间可被感觉到。
松开:
或者:
转入:
或者:
其中:FR=摩擦力
FS=弹簧力
x=垂向杠杆距离
y=水平杠杆距离
μ=摩擦系数
下面给出垂向的(x)和水平的(y)杠杆距离和摩擦系数为0.3的例子示出摩擦力增加和摩擦力减小的程度:
如果并且μ=0.3
则在松开的情况下:FR=0.32FS
而在转入的情况下:FR=0.28FS
图3示出在由比螺钉头部22的外径和调节螺钉的上螺纹或无螺纹部段(图2中虚线28)稍大的沉孔形成的空间18(图2)中的调节螺钉16(下螺钉)及压缩了的弹簧30。
如图3所示的,在调节螺钉16与弹簧30之间的摩擦会允许调节螺钉以稳固的阻力被(顺时针)转入。在切削数百个零件期间切削振动的情况下,由于在如图2所示的弹簧的末端与调节螺钉肩部之间法向力的增加,可防止调节螺钉(逆时针)转出并且因此松开。法向力乘以弹簧与调节螺钉肩部之间的摩擦系数并且乘以弹簧的平均半径得到防止调节螺钉松开的阻力矩。当调节螺钉逆时针转动(即,撤去调节螺钉)时,阻力矩较大,而在顺时针转动(即,前进调节螺钉)期间,阻力矩较小。
虽然本发明以左旋(导程)卷绕的弹簧和具有右旋螺纹的调节螺钉示出,但同样地设想的相反的设置是弹簧(导程)的旋转方向与调节螺钉的螺纹的旋转方向相同的设置。
虽然本发明的调节螺钉示出位于夹紧螺钉之下,但根据具体的刀具本体的几何形状,调节螺钉可位于夹紧螺钉之上。此外,虽然相对于调节螺钉讨论并示出了本发明,但锁定弹簧可应用到在任何加工期间注意到螺钉的松开的情况下的任何类型的螺钉。
虽然参照较佳实施例对本发明进行了描述,但应当理解,本发明并不限于其特定形式。本发明旨在包括对本发明所属领域的技术人员显而易见的、不偏离所附权利要求的精神和范围的各种改型。
Claims (8)
1.一种可转动的齿轮切削刀具的刀头,所述刀头是盘形的并且具有周缘,所述刀头包括多个切削刀片安装凹槽和至少一个调节螺钉,所述至少一个调节螺钉能够操作成向内前进到至少一个所述切削刀片安装凹槽中以及能够操作成沿与向内前进运动相反的方向撤去,
所述至少一个调节螺钉包括头部和轴杆部,其中至少一部分的所述轴杆部包括螺纹,
所述至少一个调节螺钉位于所述刀头中的开口中,所述开口从所述周缘延伸到所述至少一个切削刀片安装凹槽,所述开口的内部部分是带螺纹的,并且与所述轴杆部的螺纹为螺纹啮合,
弹簧,所述弹簧位于所述开口的所述内部部分与所述至少一个调节螺钉的所述头部之间,其中,所述弹簧的一端与所述头部接触,而所述弹簧的另一端则在所述开口的所述内部部分处与所述刀头接触。
2.如权利要求1所述的刀头,其特征在于,所述弹簧位于所述至少一个调节螺钉的轴杆周围。
3.如权利要求1所述的刀头,其特征在于,所述弹簧是卷簧。
4.如权利要求1所述的刀头,其特征在于,所述弹簧被预先压缩。
5.如权利要求1所述的刀头,其特征在于,所述至少一个调节螺钉通过在第一阻力矩下转动螺钉而前进,并且通过在第二阻力矩下沿相反方向转动而撤去,其中所述第二阻力矩比所述第一阻力矩大。
6.如权利要求3所述的刀头,其特征在于,所述调节螺钉包括右旋螺纹,且所述弹簧左旋卷绕。
7.如权利要求3所述的刀头,其特征在于,所述调节螺钉包括左旋螺纹,且所述弹簧右旋卷绕。
8.如权利要求1所述的刀头,其特征在于,中空圆筒形状的区域位于所述开口的所述内部部分与所述至少一个调节螺钉的所述头部之间,并且其中所述弹簧位于所述区域中。
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