CN1404425A - 机用铰刀和用于机用铰刀的铰刀头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有一个杆状基体(10)和一个铰刀头(12)的机用铰刀，该铰刀头在基体端部沿轴向凸出。为了在尽管低的材料和结构要求下获得高的同轴精度，依照本发明，铰刀头设计成整体式的可调整的切削刀片(12)，该切削刀片能够以同轴自动定心的方式被夹紧到基体(10)端部的刀座(14)中。

Description

机用铰刀和用于机用铰刀的铰刀头
技术领域
本发明涉及一种具有一个杆状基体和一个在基体端部沿轴向凸出的铰刀头的机用铰刀。
背景技术
这种类型的机用铰刀被用于高尺寸精度与形状精度的圆柱面的孔的精加工。在锥形的切削锥部分的端侧的主切削刃完成切削操作，而在轴向邻接的导向部分的副切削刃用作刀具导向。这种机用铰刀的一个重要特性是铰刀头相对于回转轴的同轴性。在所谓的整块铰刀中切削刃被直接焊在基体上。在磨损后整块铰刀具有基体在内必须被整体地换掉。因此在机床中使用多切削刃的整块铰刀费用是极其高的。为了避免这个缺点以及取得可接受的耐用度目前使用增强的可调整的铰刀。然而小的调整行程也限制了能够取得的成本优点。
发明内容
因此在这里本发明的任务在于，降低铰刀的材料费用和制造费用，而且获得好的加工质量。
为了解决这个任务提出了在权利要求在1和16中给出的特征。优选的构造和发明的进一步发展在从属权利要求中给出。
依照发明的解决方案思想在于，铰刀头采用整体式的替换刀片的结构，替换刀片能够无间隙地并且同轴自动定心地安装在端面、沿径向可扩张的基体的刀座中。为了达到这个目的，提出了依照本发明的第一个实施例：替换刀片具有一个在后面的平面上沿轴向凸出的台阶，这个台阶具有至少三个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、与一个轴中心的角锥台互补的倾斜面，以及刀座具有至少三个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、与向刀片方面的角锥台的倾斜面互补的倾斜面，这个互补的倾斜面以一个端部的平面为界，在预过盈状态下沿轴向固定到替换刀片后面的平面上。通过这些措施保证在基体与替换刀片之间无间隙的旋转同步。
本发明的一个优选构造是，刀座具有至少三个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、以沿轴向和/或径向开口的分隔缝隙相互隔开的、每个倾斜面具有的夹紧板，它们的端面均与形成端部平面的平面共面。夹紧板的尺寸依照目标设计成，使它在夹紧过程中预过盈的作用下相对于基体轴线可按弯曲梁的形式弹性地被张开。在这方面的一个改进是这样实现的：基体在刀座内部具有至少三个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、沿轴向和/或沿径向开口的延伸缝，其中延伸缝依照目标布置在每个夹紧板的根部区域。为了夹紧板能够张开，优点是，如果基体侧面的倾斜面的偏角小于刀片方面的倾斜面的偏角。此外可以选择的是基体侧面的倾斜面的偏角与板侧面的倾斜面的偏角可以选取相同的角度。为了在这种情况下能够被张开，基体侧面和刀片方面的平面必须在无预过盈时在连接体的接合位置相互间具有在一个确定的间距。倾斜面和/或倾斜面相对于基体轴线的偏角依照目标为5度到10度。
本发明的第二个优选实施例是，自动定心的刀座具有一个布置在基体中的、向外与一个端部的平面为界的内锥面和一个布置在内锥面与端部的平面之间的内多边形，而铰刀头具有一个后面的同轴凸出的、以一个端部的平面为界的和可***内锥面的外锥面以及一个在外锥面与环形平面之间造型好的、与内多边形互补的外多边形。在这种情况下铰刀头也在预过盈状态下以它的环形平面固定在基体端部的平面上。这个发明实施例的优选结构是，存在有至少两个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、以布置在内多边形区域的、沿轴向和/或径向开口的分隔缝隙相互隔开的夹紧板，它们的端面均与形成端部平面的平面共面以及它们可以在预过盈的作用下相对于基体轴线弹性地被张开。
本发明的第三个优选实施例是，自动定心的刀座具有一个布置在基体中的、向外以一个端部的平面为界的配合圆柱面和一个布置在配合圆柱面与端部的平面之间的内多边形，而铰刀头具有一个后面的同轴凸出的、以一个环形平面为界的和可***配合圆柱面的、相对于配合圆柱面过盈的圆柱形装配销以及一个在装配销与环形平面之间造型好的、与内多边形互补的外多边形。在这种情况下铰刀头也在预过盈状态下以它的环形平面沿轴向固定在基体端部的平面上。优选地，在刀座中在配合圆柱面与内多边形之间布置一个通向配合圆柱面的导向锥面。出于相同的原因铰刀头可以设有一个布置在它的装配销的端部的末端附近的导向锥面。
本发明的第四个优选实施例是，自动定心的刀座具有一个布置在基体中的、向外以一个端部的平面为界的内锥面，而铰刀头具有一个后面的同轴凸出的、以一个环形平面为界的和可***内锥面的外锥面。另外在这种情况下铰刀头具有至少两个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、以沿轴向和/或径向开口的分隔缝隙相互隔开的夹紧板，它们的端面均与形成端部平面的平面共面。借此铰刀头能够在张紧的状态下以它的环形平面固定到基体端部的平面上以及夹紧板能够在预过盈的作用下相对于基体轴线弹性地被张开。
优选地替换刀片借助于一个在端面轴中心的有头螺钉固定到刀座中。此外可选择的是替换刀片借助于一个穿过基体轴中心的杆柱固定到刀座中。此外杆柱可以设有一个用作冷却润滑剂通道的中心孔。
本发明的一个优选构造是，替换刀片由一种硬质的、尤其是烧结的切削材料制成。在这里优选的切削材料是指HSS(提高耐用度的高速钢)、硬质合金、CBN(立方氮化硼)、PKD(多晶金刚石)或者陶瓷。替换刀片如果需要的话镀有一层减小摩擦的涂层。为了能够用大的进给量加工，替换刀片依照目标设计成多切削刃的形式，其中为了改善加工质量采用不相等的齿距。
借助于依照发明的措施可以使用相对小的替换刀片，它的导向部分依照目标选取比刀片半径短。
本发明一个根本的优点在于，在磨损后只需要更换铰刀头。相对贵的基体不用变动。依照发明的措施保证了替换刀片的同轴度。对此起决定性作用的是：替换刀片的自动定心的倾斜装置及替换刀片的平面设置位于刀座中。
附图说明
下面借助于附图中示意表示的实施例进一步说明本发明。附图中：
图1a              一个带有替换刀片的机用铰刀的透视图；
图1b              根据图1a的机用铰刀的端部的透视图；
图2               一个机用铰刀基体的透视图；
图3a              图2所示基体的纵向剖视图；
图3b              图2所示基体的端面视图；
图4a和4b          设计成替换刀片的铰刀头的透视图和顶视图；
图5a和5b          沿着图4b中截线A-A和B-B所剖的两个剖视图；
图6a至6c          根据图1a和1b的机用铰刀的紧固螺栓的透视图、侧视图和纵向剖视图；
图7a至7c          根据图1a和1b的机用铰刀的夹紧螺母的透视图、侧视图和纵向剖视图；
图8a和8b          相对于图1至7所示改变的机用铰刀的局部剖视图和顶视图；
图9a和9b          一个用于在刀座内产生自动定心预过盈的实施例；
图10a和10b        一个相对于图9a和9b所示改变的用于在刀座内产生自动定心预过盈的实施例；
图11a至11c        对应图2所示的机用铰刀的基体的三个其它实施例。
具体实施方式
附图中所示的机用铰刀具有一个设计成杆状的基体10和一个在基体端部沿轴向凸出的铰刀头。铰刀头设计成在轴向预过盈作用下无间隙并同轴自动定心地安装在基体10端部的刀座14中的整体式替换刀片12。由烧结的切削材料尤其是硬质合金制造的替换刀片12具有多个在周向相互间隔布置的齿距不同的切削齿16。切削齿16各自包含有一个倾斜的在切削过程中承受主要的切削工作的切削锥部分18。在给出的实施例中的切削锥夹角为45度到60度。在待加工的孔内尤其是具有导向功能的导向部分20沿轴向向后连接到切削锥部分18。尤其如图1a，1b和4a可见，导向部分20的长度在给出的实施例中被减少到最小值。导向部分20的后端以一个平面22为界。此外替换刀片12具有一个沿轴向凸出于平面22的具有三个相互间按相同的角度间隔布置的、与一个轴向的角锥台作互补的倾斜面26的台阶24。借此替换刀片能够在刀座14中无间隙地被固定住。
为了这个目标，刀座14具有三个相互间按相同的角度间隔布置的、与刀片方面的角锥台的倾斜面26互补的倾斜面28，该倾斜面28以端部平面30为界。替换刀片12以它的平面22在预过盈状态下沿轴向压在刀座14的平面30上。倾斜面28分别设置在形成刀座14的夹紧板32上，而夹紧板32通过沿轴向开口的分隔缝隙34相互间按相同的角度间隔布置在基体10上。夹紧板32的端面均与形成端部的平面30的平面共面。夹紧板32的尺寸设计成，使它在夹紧过程中预过盈作用下相对于基体轴线可按弯曲梁的形式被弹性地张开。在这方面的一个改进是这样实现的，基体10具有在刀座内部的在每个夹紧板32的根部区域相互间按相同的角度间隔布置的、沿轴向向端面开口的延伸缝36(参看图8a)。替换刀片12为固定在基体10上具有一个轴向孔38。在图8a和8b所示的实施例中，替换刀片12借助于一个从端侧有头螺栓40固定在刀座中。
在根据图1至7的实施例中替换刀片12能够借助于一个穿过基体10的轴向孔42的紧固螺栓44被固定在刀座14中。为此紧固螺栓44以它的头部46靠在替换刀片12的端面上。紧固螺栓44在远离头部46的末端有一个外螺纹48，在图7a至7c中的夹紧螺母50可以拧到它上面。夹紧作用通过夹紧螺母50的头部52拧紧在基体10的后面的末端产生(图1a)。紧固螺栓44和夹紧螺母50设有一个在紧固螺栓头部46区域通向径向孔56的轴向孔54。经过轴向孔54和径向孔56将冷却润滑剂输送给切削刃16。
替换刀片12自动定心地接合到刀座14中是这样实现的：这两个接合部分在两个平面22和30的接触前无预过盈地接触，从而在进一步装夹过程的进程中张紧板32产生弹性地张开。这首先是这样实现的，在倾斜面26和倾斜面28相互平行的情况下两个平面22和30在两个接合部分已接触但还未压紧的状态下相互间有间距(图9a)。相同的目标还能够这样实现：基体端侧的倾斜面28相对于基体轴线的偏角比倾斜面26的偏角大(图10a)。在对应的连接部分的尺寸设计中在两种情况下由于张紧板32弹性的弯曲产生如箭头58所指示的表面挤压和预过盈以及与此同时在平面22、30区域产生接触。为了保证一个确定的张开，在张紧板32的接合区域开出沿径向和/或沿轴向开口的延伸缝36。通过这些保证措施在替换刀片12与基体10之间取得高的同轴度。
在图11a至11c中透视图所示的基体与根据图2的实施例在端部的刀座14的构造方面有区别。
根据图11a的刀座14具有一个向外以端部的平面30为界的内锥面60。在此，刀座通过总共6个相互间按相同的角度间隔布置的、由沿轴向开口的分隔缝隙34相互分开的张紧板32构成，它们的端面均与形成端部平面30的平面共面。如果在这个刀座中安装一个带有一个同轴凸出的以一个环形的平面为界的外锥面的铰刀头，张紧板32在相对于基体10的预过盈作用下弹性地被扩张。在此实现了替换刀片12在基体10上的自动定心。
在图11b中所示的实施例中除内锥面60外附加地还有一个内六边形62。如果在这种情况下替换刀片12的台阶24具有一个与内六边形62互补的外六边形，这样实现了无间隙的旋转同步。张紧板32通过分隔缝隙34被相互分开，分隔缝隙34，在这种情况下布置在内六边形62的棱角区域。
在图11c中所示的实施例中除内锥面60和内六边形62外附加地还有一个配合圆柱面64。在这里内锥面对于替换刀片设有一个对应的配合圆柱面的台阶具有导向锥面的功能。另外在这里没有分隔缝隙34，因此在替换刀片夹紧时只会在内锥面60和配合圆柱面64上产生一个相对小的径向扩张。
一个高的替换精度能够这样实现：所有替换刀片的磨削加工在一个或同一个主基体上完成。
总结如下，本发明涉及一种具有一个杆状基体10和一个在基体端部沿轴向凸出的铰刀头12的机用铰刀。为了在尽管低的材料费用和制造费用下取得高的同轴精度，依照本发明的提议，铰刀头设计成整体式的可转位刀片12，它能够同轴自动定心地被安装在基体10的端部的刀座14中。

Claims (33)

1.一种机用铰刀，它具有一个杆状基体(10)和一个在基体端部沿轴向凸出的铰刀头，其特征为，铰刀头设计成可以自动定心地安装在基体端部的可沿径向扩张的刀座(14)中的整体式的替换刀片(12)。
2.根据权利要求1所述的机用铰刀，其特征为，替换刀片(12)具有一个在后面的平面(22)上沿轴向凸出的具有至少三个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、与轴中心的角锥台互补的倾斜面(26)的台阶(24)，以及刀座(14)具有至少三个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、与刀片端部的角锥台的倾斜面(26)互补的倾斜面(28)，它以一个端部的平面(30)为界，在预过盈的状态下沿轴向固定到替换刀片(12)的后面的平面(22)上。
3.根据权利要求2所述的机用铰刀，其特征为，刀座(14)具有至少三个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、通过沿轴向和/或沿径向开口的分隔缝隙(34)相互隔开的、每个倾斜面(28)具有的张紧板(32)，它们的端面均与形成端部平面(30)的平面共面。
4.根据权利要求3所述的机用铰刀，其特征为，张紧板(32)在预过盈的作用下相对于基体轴线能够被弹性地张开。
5.根据权利要求1至4之一所述的机用铰刀，其特征为，基体(10)在刀座(14)内部具有至少三个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、沿轴向和/或沿径向向端面开口的延伸缝(36)。
6.根据权利要求5所述的机用铰刀，其特征为，延伸缝(36)布置在每个张紧板(32)的根部区域。
7.根据权利要求2至6之一所述的机用铰刀，其特征为，倾斜面(26)相对于基体轴线的偏角为5度到10度。
8.根据权利要求2至7之一所述的机用铰刀，其特征为，基体端部的倾斜面(28)的偏角比相应的刀片端部的倾斜面(26)的偏角小。
9.根据权利要求2至7之一所述的机用铰刀，其特征为，基体端部的倾斜面(28)的偏角和刀片端部的倾斜面(26)的偏角相同以及基体端部的与刀片端部的平面(22，30)相互间在无预过盈时在连接部分的接合位置具有一个确定的间距。
10.根据权利要求1所述的机用铰刀，其特征为，自动定心的刀座(14)具有一个布置在基体中的、向外以一个端部的平面(30)为界的内锥面(60)和一个布置在内锥面与端部的平面(30)之间的内多边形，替换刀片(12)具有一个在后面的平面(22)上沿轴向凸出的、以一个环形的平面为界的并可***到内锥面(60)的外锥面以及一个在外锥面与后面的平面之间造型好的、与内多边形(62)互补的外多边形，以及替换刀片(12)在预过盈的状态下以它的后面的平面(22)固定到基体(10)的端部的平面(30)上。
11.根据权利要求10所述的机用铰刀，其特征为，刀座(14)具有至少两个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、通过在布置在内多边形(62)的棱角区域的分隔缝隙(34)隔开的张紧板(32)，它们的端面均与形成端部平面(30)的平面共面以及它们在预过盈的作用下相对于基体轴线能够被弹性地张开。
12.根据权利要求1所述的机用铰刀，其特征为，自动定心的刀座(14)具有一个布置在基体(10)中的、向外以一个端部的平面(30)为界的内锥面(60)，替换刀片(12)具有一个在后面的平面(22)上沿轴向凸出的、可***到内锥面(60)中的外锥面，刀座(14)具有至少两个相互间尤其是按相同的角度间隔布置的、通过沿轴向和/或沿径向开口的分隔缝隙(34)相互隔开的张紧板(32)，它们的端面均与形成端部平面(30)的平面共面，替换刀片(12)在预过盈状态下以它的后面的平面(22)靠在基体(10)的端部的平面(30)上以及张紧板(32)在预过盈的作用下相对于基体轴线能够被弹性地张开。
13.根据权利要求1所述的机用铰刀，其特征为，自动定心的刀座(14)具有一个布置在基体(10)中的、向外以一个端部的平面(30)为界的配合圆柱面(64)和一个布置在配合圆柱面(64)与端部的平面(30)之间的内多边形(62)，替换刀片(12)具有一个在一个后面的平面上凸出的、可***到配合圆柱面(64)中相对于配合圆柱面过盈的圆柱形装配销以及一个在装配销与环形平面之间造型好的、与内多边形(62)互补的外多边形，以及替换刀片(12)在预过盈的状态下以它的后面的平面固定到基体(10)的端部的平面(30)上。
14.根据权利要求13所述的机用铰刀，其特征为，一个通入配合圆柱面中的导向锥面(60)布置在配合圆柱面(64)与内多边形(62)之间的刀座(14)中。
15.根据权利要求13或14所述的机用铰刀，其特征为，替换刀片(12)具有一个布置在它的装配销的端部的末端附近的导向锥面。
16.根据权利要求1至15之一所述的机用铰刀，其特征为，替换刀片(12)具有多个相互间隔布置的切削齿(16)。
17.根据权利要求16所述的机用铰刀，其特征为，多切削刃的替换刀片具有一个不相等的齿距。
18.根据权利要求1至17之一所述的机用铰刀，其特征为，替换刀片(12)能够借助于一个在端面轴中心的顶螺钉被固定到刀座中(14)。
19.根据权利要求1至17之一所述的机用铰刀，其特征为，替换刀片(12)能够借助于一个沿轴中心穿过基体(10)的紧固螺栓(44)被固定到刀座(14)中。
20.根据权利要求19所述的机用铰刀，其特征为，紧固螺栓(44)具有一个可用于供给冷却润滑剂的轴向孔(54)。
21.根据权利要求1至20之一所述的机用铰刀，其特征为，替换刀片(12)由硬质的，尤其是烧结的切削材料制成并且需要的话镀有降低摩擦的涂层。
22.根据权利要求21所述的机用铰刀，其特征为，替换刀片(12)由HSS、硬质合金、CBN、PKD和陶瓷组成的材料组合中的一种切削材料制成。
23.根据权利要求10至20之一所述的机用铰刀，其特征为，内多边形设计成内六边形以及外多边形设计成外六边形。
24.用于机用铰刀的铰刀头，其特征为，它设计成具有一个在后面的平面(22)上沿轴向凸出的台阶(24)的整体式的替换刀片(12)，这个台阶具有至少三个相互间按相同的角度间隔布置的倾斜面(26)，该倾斜面的平面与一个轴中心的尤其是等边的角锥体互补。
25.用于机用铰刀的铰刀头，其特征为，它设计成具有一个在后面的平面(22)上沿轴向凸出的台阶(24)的整体式的替换刀片(12)，这个台阶具有一个外锥面和一个布置在外锥面与平面(22)之间的外多边形。
26.用于机用铰刀的铰刀头，其特征为，它设计成具有一个在后面的平面(22)上沿轴向凸出的台阶(24)的整体式的替换刀片(12)，这个台阶具有一个圆柱形的配合部分和一个布置在配合部分与平面(22)之间的外多边形。
27.根据权利要求26所述的铰刀头，其特征为，台阶具有一个穿入圆柱形的配合部分的导向锥面。
28.根据权利要求25至27之一所述的铰刀头，其特征为，外多边形设计成外六边形。
29.根据权利要求24至28之一所述的铰刀头，其特征为，它由硬质的、尤其是烧结的切削材料制成。
30.根据权利要求29所述的铰刀头，其特征为，替换刀片(12)由HSS、硬质合金、CBN、PKD和陶瓷组成的材料组合中的一种切削材料制成。
31.根据权利要求24至30所述的铰刀头，其特征为，替换刀片(12)是多切削刃的。
32.根据权利要求24至31之一所述的铰刀头，其特征为，替换刀片具有一个沿轴向连接到切削锥部分(18)上的、圆柱形的、球形的或者锥形的比刀片半径短的导向部分(20)。
33.根据权利要求24至32之一所述的铰刀头，其特征为，替换刀片具有一个中心的通孔(42)。
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