CN108025374B - 用于切槽操作的刀具本体和车削刀具 - Google Patents

Abstract

用于切槽操作的刀具本体(100)和车削刀具，包括：装配构件(103)，其沿着纵向第一轴线(L1)延伸，用于将所述刀具本体固定到机器；上夹紧构件和下夹紧构件(105、106)，它们中的每一个具有面向彼此并由中间间隙分离开来的相应的内安置表面，切削刀片(200)能够***到所述中间间隙中。下侧内安置表面的主要部分沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线(L2)延伸。所述夹紧构件能够借助于紧固装置朝向彼此移动，以便将所述切削刀片(200)固定在所述中间间隙中。所述刀具本体一体形成为整体件，并且在所述夹紧构件之间形成铰链接合部(110)，使得所述夹紧构件能够通过绕垂直于所述第二轴线延伸的该铰链接合部的旋转轴线转动而相对于彼此移动。

Description

用于切槽操作的刀具本体和车削刀具

技术领域

本发明涉及根据本发明所述的旨在用于金属切削切槽操作的车削刀具的刀具本体以及根据本发明所述的车削刀具。特别是但非排它地是，本发明涉及适合于在表面切槽操作中使用的这种刀具本体和刀具。

背景技术

在切槽操作中使用的车削刀具通常包括刀具本体和通过使用紧固装置夹紧在刀具本体中的可拆卸的切削刀片。这样的刀具本体包括装配构件，比如刀轴，用于将刀具固定到诸如计算机数字控制(CNC)机器或车床等的机器上。这样的刀具本体还包括上夹紧构件和下夹紧构件，内安置表面被设置在该上夹紧构件和下夹紧构件上，从而限定出中间间隙。切削刀片被***到处于安置表面之间的中间间隙中并且之后紧固装置被用于将切削刀片固定在该间隙中，其中前刀面指向上。对于一些切槽刀具，包括一些表面切槽刀具，刀具本体通常使每个内安置表面的主要部分横向于装配构件的主要延伸部延伸，使得切削刀片的主要切削刃由此平行于装配构件的长轴线延伸。这样的表面切槽刀具通常具有下夹紧构件，该下夹紧构件具有对应于预定的凹槽直径范围的曲率。切削刀片由此被构造用以在旋转工件的前端中切削圆形凹槽，该凹槽在平行于工件的主要延伸部的平面中延伸，或者平行于工件的旋转轴线延伸。这样的具有刀柄的形式的装配构件的刀具被称为90°型刀柄的刀具。用于表面切槽的90°型刀柄的刀具在外部表面切槽中使用，其中固定构件被固定在其中的机器被构造成使得90°型刀柄的刀具是最合适的。例如，机器中的刀具旋转器可以被构造成使得刀具可以仅垂直于将在其中加工出凹槽的工件的旋转轴线进行固定。

紧固装置可以例如为螺钉的形式。通过紧固该螺钉，夹紧构件的内安置表面朝向彼此压紧并且由此将切削刀片保持在内安置表面之间的固定位置中。为了能够使夹紧构件的内安置表面朝向彼此移动，以将切削刀片固定在处于内安置表面之间的中间间隙中，通常设置铰链接合部，夹紧构件能够绕该铰链接合部转动。

刀具本体可以有利地以整体件一体形成，包括装配构件和两个夹紧构件两者。这种类型的刀具本体与包括分离的部分的刀具本体(比如，具有包括夹紧构件的分离的头端和包括装配构件的后端的刀具本体)相比具有增加的刚性。此外，加工出来的凹槽的尺寸精度被提高。在这种类型的刀具本体中，铰链接合部为能够弹性地偏转的弹性材料部分的形式。此外，以整体件一体形成的刀具本体可以被有效地使用，例如，具有减小的泄漏或压力减小，其中冷却剂流体从装配构件供应到夹紧构件中的一个或两者，使得一个或多个冷却剂出口被形成得尽可能靠近起作用的切削刃，以便有效地减小切削刀片的温度并改进断屑。

在旨在用于表面切槽操作的一体形成的刀具本体中，为了制造方便，铰链接合部通常被形成为使得该铰链接合部平行于内安置表面的主要延伸部延伸。当切削刀片被安装在刀具本体中时，切削刀片的主要切削刃因此具有垂直于所述铰链接合部的延伸部。当被安置表面夹紧时，本发明的发明人已经发现切削刀片具有绕平行于铰链接合部延伸的切削刀片的长轴线轻微旋转的趋势。这导致利用刀具产生的凹槽的尺寸不正确并且还导致那些凹槽的有缺陷的侧表面。例如，凹槽宽度可以具有比切槽刀片的主要切削刃的宽度小的宽度。为了克服该问题，通常使用平衡螺钉来平衡力，或者用以减小切削刀片的旋转。然而，平衡螺钉很难调节，因为其需要相对于切削刀片处在正确的水平高度上。如果不是的话，则切削刀片上的载荷将被不均匀地分布。在加工时，这在铰链接合部中产生应力集中并且可能最终导致断裂。而且，平衡螺钉和用于这种平衡螺钉的孔引起刀具的更高的制造成本。

发明内容

本发明的主要目的是提供刀具本体和车削刀具，借助于该刀具本体和车削刀具可以克服上面提到的问题。特别地是，目的是提供在不使用平衡螺钉的情况下可以实现切削刀片的稳定和刚性夹紧的刀具本体和车削刀具。

根据本发明的第一方面，至少主要目的借助于开始提到的刀具本体实现，其特征在于，铰链接合部的旋转轴线垂直于或大体上垂直于所述第二轴线延伸，所述下侧内安置表面的主要部分沿着所述第二轴线延伸。通过形成具有该定向的铰链接合部，与切削刀片绕其长轴线旋转有关的问题被避免或减少。这意味着加工出具有更好的精度和更好的表面光洁度的凹槽是可能的。切削刀片上的载荷分布也由于铰链接合部的定向而被改进，并且从而减小了铰链接合部中断裂的危险。

因此，刀具本体由具有固有弹性的材料(比如钢)形成，并且具有允许夹紧构件中的至少一个(优选地是，上夹紧构件)能够通过绕铰链接合部的旋转轴线或枢转轴线转动而相对于彼此移动。换句话说，夹紧构件中的至少一个(优选地是，上夹紧构件)能够绕铰链接合部转动或枢转。

装配构件适合于将刀具直接地或间接地(例如，通过中间转接器)固定到机器。装配构件可以具有正方形形状或矩形形状的横截面。装配构件还可包括连接或对接部分，比如ISO/DIS标准26623，其包括多边形锥和凸缘接触表面。

为了定义，上夹紧构件包括上侧内安置表面，所述上侧内安置表面被构造成靠着切削刀片的上侧，所述切削刀片的上侧包括切削刃和前刀面。下夹紧构件包括下侧内安置表面，所述下侧内安置表面被构造成靠着切削刀片的底侧，所述切削刀片的底侧在加工操作中不起作用。

“大体上垂直于”此处指为90°±3°的角度。“大体上平行于”指0°±3°的角度。

每一个内安置表面的主要部分此处被理解为内安置表面的具有最大长度的那一部分。关于铰链接合部，下夹紧构件优选地比上夹紧构件延伸更大的距离。

根据一个实施例，铰链接合部的旋转轴线平行于或大体上平行于纵向第一轴线延伸。这样，铰链接合部也在平行于或大体上平行于安装在内安置表面之间的切削刀片的主要切削刃的方向上延伸。这改进在加工操作期间切削刀片上的载荷分布。

根据一个实施例，中间间隙包括定位在所述内安置表面之间的前部部分和位于铰链接合部和所述前部部分之间的后部部分。因此，铰链接合部被定位在安置表面的后方大于零的距离处。这样，可以增加将切削刀片保持在内安置表面之间的适当位置的夹紧力。中间间隙优选地从中间间隙的前开口延伸到铰链接合部。中间间隙因此具有从邻近铰链接合部的后端到前端的延伸部。

根据一个实施例，所述后部部分完全地或至少部分地形成在装配构件的上表面的上方，使得铰链接合部位于所述上表面的上方。换句话说，装配构件从下夹紧构件延伸，而上夹紧构件被定位在比装配构件的最靠近夹紧构件的那一部分的上表面的延伸部高的水平高度上。这使得具有铰链接合部的刀具本体更容易制造，因为需要相对较薄的材料部分来形成铰链接合部。这样，铰链接合部可以被形成，而不必在靠近铰链接合部的装配构件的上表面中制作出任何凹槽或凹陷，以便实现该薄的材料部分。优选地是，所述后部部分被完全地形成或定位在装配构件的上表面的延伸部的上方。优选地是，下侧刀片安置表面被完全地形成或定位在装配构件的上表面的延伸部的下方。

根据一个实施例，所述后部部分至少部分地在所述前部部分的上方延伸并且相对于第二轴线朝向铰链接合部向上倾斜，所述下侧内安置表面的主要部分就沿着所述第二轴线延伸。这样，中间间隙可以在铣削操作中形成，而不会破坏装配构件，特别是当装配构件具有沿纵向第一轴线延伸的平坦的上表面时。

根据一个实施例，所述后部部分至少部分地在所述前部部分的上方延伸并且相对于纵向第一轴线从中间间隙的侧面开口向上并朝向装配构件倾斜。这在中间间隙将要通过铣削形成时是有利的并防止装配构件的不期望的加工。

根据一个实施例，圆柱形腔形成在所述间隙的后端处并且沿着铰链接合部的旋转轴线延伸。因此，圆柱形腔具有平行于所述铰链接合部的旋转轴线延伸的旋转轴线。圆柱形腔减轻铰链接合部中的应力并且因此防止断裂。圆柱形腔是中空腔，即，没有元件处在圆柱形腔内。

根据一个实施例，所述上夹紧构件包括夹紧指状部或夹紧爪，上夹紧构件的内安置表面设置在该夹紧指状部或夹紧爪上。夹紧指状部从刀具本体延伸并且使得能够形成深凹槽。

根据一个实施例，下夹紧构件包括在所述下夹紧构件的内安置表面的下方延伸的弯曲支撑区段。这使得刀具本体在表面切槽刀具中使用是有用的。期望的是，支撑区段具有类似于待切削的表面凹槽的曲率半径的曲率半径。这样，支撑区段可以突出，使得切削刀片进入到正切削的凹槽中。借助于弯曲的支撑区段，因此，与例如具有在下侧内安置表面的下方的薄的支撑区段的刀具本体相比，可以实现优异的机械强度。优选地是，上夹紧构件也形成有相同的曲率半径。弯曲的支撑区段优选地具有大于25.0毫米且小于300.0毫米的曲率半径。

根据一个实施例，刀具本体包括头部部分，该头部部分包括上夹紧构件和下夹紧构件以及铰链接合部，该头部部分具有平行于纵向第一轴线的延伸部，所述延伸部小于该头部部分的平行于所述第二轴线的延伸部，所述下侧内安置表面的主要部分就沿着所述第二轴线延伸。这使得刀具本体在加工期间更稳定并且不太易于振动。

根据一个实施例，装配构件为刀柄的形式。优选地是，装配构件具有平坦的上表面。刀柄可以例如具有穿过纵向第一轴线截取的矩形横截面，比如方形横截面。装配构件可以具有方形形状的横截面或矩形形状的横截面，或者可以包括连接或对接部分，比如ISO/DIS标准26623，其包括多边形锥和凸缘接触表面。此外，在此情形中，装配构件沿纵向第一轴线延伸。

根据本发明的第二方面，至少上述提到的主要目的借助于开始限定的车削刀具实现，其特征在于，其包括所提出的刀具本体、紧固装置和借助于紧固装置定位在内安置表面之间的切削刀片。这样的车削刀具的优点和有利实施例与关于所提出的刀具本体讨论的那些一致。车削刀具优选地包括处在中间间隙的后端处的圆柱形腔，该圆柱形腔是中空腔，即，没有元件处在圆柱形腔内。

根据一个实施例，朝向刀片具有平行于或大体上平行于装配构件的纵向第一轴线延伸的主要切削刃。主要切削刃优选地具有2.0-10.0毫米的宽度。

根据一个实施例，紧固装置被布置在沿所述纵向第一轴线定位在切削刀片和装配构件之间的区域中。紧固装置因此被定位在切削刀片旁边，并且不是沿第二轴线处在切削刀片的后方，比如在切削刀片和铰链接合部之间。这使得能够制造较短的夹紧指状部，并且此外，紧固装置不与可能设置在夹紧指状部中的冷却剂通道干涉。优选地是，紧固装置被定位在距内安置表面大于零的距离处。

本发明的进一步有利的实施例和优点从以下详细说明将是明显的。

附图说明

下面将参考附图举例说明本发明，在附图中：

图1是示出了根据本发明的实施例的刀具本体的透视图；

图2是图1中的刀具本体的前视图；

图3是图1中刀具本体的后视图；

图4是图1中刀具本体的侧视图；

图5是示出了根据本发明的实施例的车削刀具的透视图；

图6是图5中的车削刀具的分解图；

图7是示意性地示出了在表面切槽操作期间图5中的车削刀具的透视图；以及

图8是图7中的车削刀具的俯视图。

具体实施方式

图1-4示出了根据本发明的实施例的刀具本体100。刀具本体100旨在用于在表面切槽操作中使用的车削刀具。刀具本体100具有头端101和后端102，纵向第一轴线L1在头端101和后端102之间延伸。刀具本体100包括刀柄103的形式的装配构件，该装配构件沿纵向第一轴线L1延伸，用于将刀具本体100固定到处在刀具本体的后端102处的机器(未示出)。刀柄103具有矩形横截面，带有平坦的上表面116。在刀具本体100的头端101处，设置有被构造用以保持切削刀片的头部部分104。头部部分104包括上夹紧构件105和下夹紧构件106。整个刀具本体100(包括刀柄103和夹紧构件105、106)形成为整体件。刀具本体由具有固有弹性的钢或其它材料制造。

在上夹紧构件105上，设置有夹紧指状部111。上侧内安置表面108位于夹紧指状部111上。在下夹紧构件106上，设置有面向上侧内安置表面108的下侧内安置表面109。弯曲支撑区段112在下侧内安置表面109的下方延伸。弯曲支撑区段112绕平行于第二轴线L2的轴线弯曲。曲率取决于刀具本体旨在用于的凹槽直径范围。如所示出的那样，弯曲支撑区段112可以远离刀具本体的后端102指向，或者可替代地是朝向刀具本体的后端指向。

内安置表面108、109由中间间隙107间隔开，伸长的切削刀片能够***到中间间隙107中。下侧内安置表面109主要沿第二轴线L2延伸，即，沿第二轴线L2具有其最长的延伸部，第二轴线L2垂直于或大体上垂直于纵向第一轴线L1，刀柄103沿着所述纵向第一轴线L1延伸。夹紧构件105、106被构造成能够借助于紧固装置朝向彼此移动，以便将切削刀片固定在处于内安置表面108、109之间的中间间隙107中。铰链接合部110在中间间隙107的后端处形成在夹紧构件105、106之间。铰链接合部110是头部部分104的将夹紧构件105、106保持在一起的唯一的部分。由于刀具本体100的材料的固有弹性，铰链接合部110可以弹性地偏转。夹紧构件105、106由此能够通过绕铰链接合部110的旋转轴线(未示出)转动而相对于彼此移动。铰链接合部110的旋转轴线垂直于或大体上垂直于所述第二轴线L2延伸，所述下侧内安置表面109沿着所述第二轴线L2延伸。

在所示的实施例中的中间间隙107包括位于内安置表面108、109之间的前部部分113和位于前部部分113与铰链接合部110之间的后部部分114。在中间间隙107的正后端处，形成有圆柱形腔115，该圆柱形腔115以纵向轴线L3平行于纵向第一轴线L1和铰链接合部110的旋转轴线延伸。圆柱形腔115和后部部分114在侧向上位于刀柄103的上表面116的上方并且一直穿过刀具本体的头部部分104。

中间间隙107的后部部分114比前部部分113窄，即：夹紧构件105、106之间的距离在后部部分114处较小。后部部分114相对于第二轴线L2以角度α向上朝向铰链接合部110和圆柱形腔115倾斜，所述下侧内安置表面109沿所述第二轴线L2延伸，如在图2中示出的平面侧视图中看到的那样。在所示的实施例中，角度α约为6°，但是只要角度α允许在铣削操作中形成中间间隙107而不破坏刀柄103，则角度α可以改变。后部部分114还相对于纵向第一轴线L1以角度β以这样的方式倾斜，即：使得后部部分114的靠近刀具本体100的侧表面118的、处在内安置表面108、109的正后方的部分被定位在比后部部分114的较靠近刀柄103定位的部分低的水平高度。在所示的实施例中，角度β约为1.5°，但是只要角度β允许在铣削操作中形成中间间隙107而不破坏刀柄103，则角度β可以改变。

图5-6中示出了根据本发明的车削刀具。车削刀具构造用以表面切槽。在图1-4中示出的刀具本体100中，切削刀片200利用紧固装置300固定，以在中间间隙107的前部部分113中将切削刀片200夹紧在刀具本体100的内安置表面108、109之间。切削刀具200具有伸长形状并且以两个转位位置可转位。换句话说，切削刀具可以旋转到两个不同的切削位置。当安装在图中示出的转位位置中的一个转位位置中时，切削刀具200具有靠着上侧内安置表面108的上侧201和靠着下侧内安置表面109的下侧202。上侧包括主要切削刃203和前刀面204。主要切削刃203平行于刀具本体100的纵向第一轴线L1延伸。切削刀片200在安装时与位于中间间隙107的前部部分113的后端处的后止档表面接触。在不起作用的切削刃的后面提供空隙。

在所示的实施例中，紧固装置300为在EP2703104中详细描述的紧固机构的形式。紧固装置300包括螺钉301，所述螺钉301被构造成在横向于纵向第一轴线L1以及第二轴线L2的方向上延伸穿过下夹紧构件106并且向上进入到上夹紧构件105中。紧固装置300还包括压缩弹簧构件302、303，螺钉301在安装时延伸穿过该压缩弹簧构件302、303。通过调节螺钉301，切削刀片200可以以期望的力被夹紧在夹紧构件105、106之间。切削刀片可以借助于释放构件容易地释放，比如***到形成在刀具本体中的凹部117中的扭矩杆(未示出)。通过转动释放构件，可以克服来自压缩弹簧构件302、303的弹簧力并且中间间隙107保持打开。这样，可以释放切削刀片200并且***新的切削刀片，而不必调节螺钉301并且由此调节保持切削刀片的夹紧力。在EP2703104中描述了适合于根据本发明的车削刀具的这种紧固机构的进一步的细节、实施例和优点。

在根据本发明的刀具中，紧固装置可以是能够用于将夹紧构件105、106夹紧在一起的任何合适的紧固装置。这样的紧固装置可以是例如螺钉机构，比如螺栓或螺钉等。优选地是，紧固装置被定位于在平行于纵向第一轴线L1的方向上位于内安置表面108、109和刀柄103之间，即处在切削刀片200和装配构件之间的区域中。

在所示的实施例中的车削刀具还包括用于冷却剂内部通道的几个连接500，冷却剂可以穿过该冷却剂内部通道。在所示的紧固装置300的情况下，螺钉301设置有允许冷却剂经由螺钉301穿过夹紧构件105、106两者的冷却剂通道(未示出)。

图7-8中示意性地示出了在旋转的工件400上的表面切槽操作中使用的根据本发明的实施例的车削刀具。可以看到，切削刀片200的主要切削刃203在工件400的前端402中形成凹槽401的底部。刀具本体100的弯曲支撑区段112在旋转凹槽401中位于切削刀片200的后方。由于铰链接合部110的定向，在切槽操作期间施加在切削刀片200上的切削力在平行于主要切削刃203延伸的铰链接合部110上均匀地分布。

本发明当然不限于所公开的实施例，而是在所附权利要求书的范围内可以进行变化和修改。

Claims (12)

1.一种用于被构造用以切槽操作的车削刀具的刀具本体(100)，包括：

-装配构件(103)，所述装配构件(103)用于将所述刀具本体(100)固定到机器，所述装配构件(103)沿着纵向第一轴线(L1)延伸，

-上夹紧构件和下夹紧构件(105、106)，所述上夹紧构件和所述下夹紧构件(105、106)中的每一个具有面向彼此并由中间间隙(107)分离开来的相应的内安置表面(108、109)，伸长的切削刀片(200)能够***到所述中间间隙(107)中，所述切削刀片(200)具有在所述切削刀片(200)的上侧(201)上的前刀面(204)并且具有面向下侧内安置表面(109)的底侧(202)，其中所述下侧内安置表面(109)的大部分沿着与所述纵向第一轴线(L1)成90°±3°的第二轴线(L2)延伸，

其中所述上夹紧构件和下夹紧构件(105、106)被构造成能够借助于紧固装置(300)朝向彼此移动，以便将所述切削刀片(200)固定在处于所述内安置表面(108、109)之间的所述中间间隙(107)中，

其中所述装配构件(103)和所述上夹紧构件和下夹紧构件(105、106)一体形成为整体件，并且其中在所述上夹紧构件和下夹紧构件(105、106)之间形成有铰链接合部(110)，所述上夹紧构件和下夹紧构件(105、106)中的至少一个能够通过绕所述铰链接合部(110)的旋转轴线转动而相对于彼此移动，

其特征在于，

所述铰链接合部(110)的旋转轴线与所述第二轴线(L2)成90°±3°延伸，所述下侧内安置表面(109)的所述大部分就沿着所述第二轴线(L2)延伸，

其中所述中间间隙(107)包括位于所述内安置表面(108、109)之间的前部部分(113)和位于所述铰链接合部(110)和所述前部部分(113)之间的后部部分(114)，其中所述后部部分(114)完全地或至少部分地形成在所述装配构件(103)的上表面(116)的上方，使得所述铰链接合部(110)位于所述上表面(116)的上方。

2.根据权利要求1所述的刀具本体，其中所述铰链接合部(110)的旋转轴线与所述纵向第一轴线(L1)成0°±3°延伸。

3.根据权利要求1所述的刀具本体，其中所述后部部分(114)至少部分地在所述前部部分(113)的上方延伸并且相对于所述下侧内安置表面(109)的所述大部分沿着延伸的所述第二轴线(L2)朝向所述铰链接合部(110)向上倾斜。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的刀具本体，其中所述后部部分(114)至少部分地在所述前部部分(113)的上方延伸并且相对于所述纵向第一轴线(L1)从所述中间间隙(107)的侧面开口向上并且朝向所述装配构件(103)倾斜。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的刀具本体，其中圆柱形腔(115)形成在所述中间间隙(107)的后端处并且沿着所述铰链接合部(110)的旋转轴线延伸。

6.根据权利要求1-3中的任一项所述的刀具本体，其中所述上夹紧构件(105)包括夹紧指状部(111)，所述上夹紧构件(105)的内安置表面(108)被设置在所述夹紧指状部(111)上。

7.根据权利要求1-3中的任一项所述的刀具本体，其中所述下夹紧构件(106)包括弯曲支撑区段(112)，所述弯曲支撑区段(112)在所述下夹紧构件(106)的所述下侧内安置表面(109)的下方延伸。

8.根据权利要求1-3中的任一项所述的刀具本体，其中所述刀具本体(100)包括头部部分(104)，所述头部部分(104)包括所述上夹紧构件和所述下夹紧构件(105、106)以及所述铰链接合部(110)，所述头部部分(104)具有平行于所述纵向第一轴线(L1)的延伸部，平行于所述纵向第一轴线(L1)的所述延伸部小于所述头部部分(104)的平行于所述下侧内安置表面(109)的所述大部分沿着延伸的所述第二轴线(L2)的延伸部。

9.根据权利要求1-3中的任一项所述的刀具本体，其中所述装配构件(103)为刀柄的形式。

10.一种被构造用以切槽操作的车削刀具，其特征在于，所述车削刀具包括：

-根据权利要求1-9中的任一项所述的刀具本体(100)，

-紧固装置(300)，以及

-切削刀片(200)，所述切削刀片(200)借助于所述紧固装置(300)定位在所述内安置表面(108、109)之间。

11.根据权利要求10所述的车削刀具，其中所述切削刀片(200)具有主要切削刃(203)，所述主要切削刃(203)与所述装配构件(103)的所述纵向第一轴线(L1)成0°±3°延伸。

12.根据权利要求10或11所述的车削刀具，其中所述紧固装置(300)被布置在沿所述纵向第一轴线(L1)定位在所述切削刀片(200)和所述装配构件(103)之间的区域中。