CN1612789B - 刀具和夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于进行除屑加工的刀具和夹具。该刀具(10)包括一夹具(11)和至少两个切削嵌入件(12A-12D)。该夹具(11)包括多个用于容纳切削嵌入件(12A-12D)的嵌入件凹槽(17)。这些切削嵌入件如此安装在夹具(11)中，从而其相对于夹具的中心轴线(CL)的最外面部分基本上位于一圆圈(C)中。该圆圈(C)构成刀具(10)的直径。该刀具(10)另外还包括至少一个第二切削嵌入件(13-16，36)，设置用来进行与第一切削嵌入件不同的机加工，所述第二切削嵌入件在径向上设在圆圈(C)里面。

Description

刀具和夹具
技术领域
本发明涉及一种用于进行除屑加工的切削刀具和夹具。
背景技术
许多数控车床装配有不同的用于进行各种机加工操作的刀具并且需要在刀具旋转体中将新的刀具向前转换或者从与车床连接的刀具库中选择出新的刀具。更换刀具所需的时间在很大程度上取决于机器型号，但是一般为1至10秒。在用短加工时间以高转速完成复杂的工作时，使用了许多刀具并且该机器的非生产时间变长。对于某些作业而言，其非生产时间超过50％。
已经研制出沿着x方向将铣床主轴设置在现代NC车床上，但是该主轴原则上可以在工作区域中***并且通过所谓的B主轴在具有多功能的机器中从所有方向到达工件。目前的问题在于，刀具对于用在这些新机床中而言不是最优的。
GB-A-2122124显示出一种设有与刀头连接的刀柄的切削刀具。刀盘带有三个轴向引导的刀刃，这些刀刃在前面的刀刃磨坏时转换到工作位置。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种克服了上述缺陷的用于金属加工的刀具和夹具。
本发明的一个目的在于提供一种能够替代许多普通刀具的刀具。
本发明还有一个目的在于提供一种稳定的夹具。
本发明提供了一种用于进行除屑加工的切削刀具，所述切削刀具(10)包括一夹具(11)和至少两个第一切削嵌入件(12A-12D)，所述夹具(11)包括多个用于容纳切削嵌入件(12A-12D)的嵌入件凹槽(17)，所述切削嵌入件如此安装在夹具(11)中，从而其相对于夹具的中心轴线(CL)的最外面部分基本上位于一圆圈(C)中，所述圆圈(C)构成刀具(10)的直径，其特征在于，所述刀具(10)另外还包括至少一个第二切削嵌入件(13-16，36)，设置成用来进行与第一切削嵌入件不同的机加工，所述第二切削嵌入件在径向上设在圆圈(C)里面，并且第二切削嵌入件(13-16，36)设置成在通过第一切削嵌入件(12A-12D)对工件进行机加工期间不起作用。
优选地，所述第二切削嵌入件(13-16，36)设置成在通过第一切削嵌入件(12A-12D)对工件进行铣削期间不起作用，并且第一切削嵌入件(12A-12D)设置成在通过第二切削嵌入件(13-16，36)对工件进行车削或铣削期间不起作用。
优选地，所述第二切削嵌入件(13-16，36)具有适用于进行纵向车削、开槽、螺纹车削、仿形车削、端面车削、内部机加工或螺纹铣削的几何形状。
优选地，第一切削嵌入件(12C)和第二切削嵌入件(14)的至少一个在夹具(11)中与一共同排屑槽(25C，27)连接。
优选地，所述第一切削嵌入件(12A-12D)设置成用于在至少该刀具绕着中心轴线(CL)旋转期间对工件进行铣削，并且第二切削嵌入件(13-16，36)设置成用于在该刀具相对于中心轴线(CL)处于固定位置期间对工件进行车削或者用于对固定工件进行铣削。
优选地，用于螺纹铣削的切削嵌入件(36A-36C)在刀具(10)中围绕着中央孔(37)设置以便对棒材进行外部机加工。
本发明还提供了一种用于进行除屑加工的切削刀具的夹具，所述夹具(11)包括许多第一嵌入件凹槽(17)以便容纳至少两个第一切削嵌入件，所述嵌入件凹槽如此设置在夹具(11)中，从而其相对于夹具的中心轴线(CL)的最外面部分基本上位于一圆圈(C1)中，所述圆圈(C1)构成了该夹具(11)的直径，其特征在于，所述夹具(11)另外还包括至少一个第二嵌入件凹槽(18-21，38)，用来容纳用于进行与第一切削嵌入件不同的机加工的第二切削嵌入件，所述第二嵌入件凹槽(18-21，38)在径向上设在圆圈(C1)内部，并且第二切削嵌入件(13-16，36)设置成在通过第一切削嵌入件(12A-12D)对工件进行机加工期间不起作用。
优选地，所述第一嵌入件凹槽(17)用来容纳铣削嵌入件(12A-12D)，并且第二嵌入件凹槽(18-21，38)用来容纳车削嵌入件(13-16)或铣削嵌入件(36A-36C)。
优选地，第一嵌入件凹槽(17C)和第二嵌入件凹槽(19)的至少一个在夹具中与一共同排屑槽(25C，27)连接。
优选地，用于螺纹铣削嵌入件(36)的至少一个第二嵌入件凹槽(38)在夹具(11)中围绕着中央孔(37)设置。
附图说明
从根据本发明的刀具和夹具的优选实施方案的以下详细说明中并且结合附图将了解本发明的这些目的和优点，其中：
图1A为根据本发明的刀具的实施方案的底视图；
图1B为按照图1A中的I-I线剖开的刀具的剖视图；
图1C为该刀具的透视图；
图2A-2C分别为在对工件进行车圆铣削时刀具的顶视图、透视图和侧视图；
图3显示出在对工件进行倒角铣削时刀具的透视图；
图4为在对工件进行纵向车削时刀具的侧视图；
图5A为在对工件进行端面车削时刀具的透视图；
图5B以与图5A相同的透视图显示出根据本发明的夹具；
图6为在对工件开槽时刀具的透视图；并且
图7为在对工件进行车螺纹时刀具的透视图。
具体实施方式
在图1A-7中显示出在铣刀的基本形状中开发出的根据本发明的刀具10。该刀具10包括优选由钢制成的刚性刀具主体或夹具11以及多个优选由烧结硬质合金制成的切削嵌入件12、13、14、15、16和36。刀具主体11包括多个嵌入件凹槽17、18、19、20、21和38以便容纳这些切削嵌入件12-16和36。每个切削嵌入件凹槽17-21和38与切削嵌入件的几何形状相配，并且包括主要为平面的底面22和至少一个台肩23、24(图5B)。例如在图1-7中所示的刀具10中的切削嵌入件12-16用于进行铣削(切削嵌入件12A-12D)、车削(切削嵌入件13和14)、车螺纹(切削嵌入件15)、开槽(切削嵌入件16)和铣螺纹(切削嵌入件36、36A、36B)。在现代机床中的刀具10的目的在于能够基本上在一个装配中加工工件34以获得最终零件。还可以将钻刃连接在可选的刀具上或者在刀具中围绕着中央孔37设置其它切削刃以便对杆进行外部加工。
台肩23、24用来邻接着刃表面或邻接着切削嵌入件的每个刃表面。在夹具中设有贯通的优选带有螺纹的孔，以便容纳紧固螺钉43，从而按照已知的方式将切削嵌入件固定在夹具11中。或者，可以将一个或多个切削嵌入件安装在固定在夹具上的一个或多个匣子上。
刀具11因此包括多个第一嵌入件凹槽17A、17B、17C和17D，用来接收四个第一铣削嵌入件12A、12B、12C以及12D。这些嵌入件凹槽如此设在夹具11中，从而其相对于夹具的中心轴线CL的最外面的部分位于一圆C1处(图1)。圆圈C1构成了夹具11的最大或有效半径。该夹具11还包括至少一个第二嵌入件凹槽18-21和38，用来保持除了第一切削嵌入件之外的用于进行其它机加工的第二切削嵌入件，所述第二嵌入件凹槽18-21和38径向设置在圆圈C1里面。用于铣削嵌入件12A-12D的第一嵌入件凹槽17A-17D的数量优选为4至10个。与用于铣削嵌入件12的每个切削嵌入件凹槽相连地设有排屑槽25A、25B、25C、25D。第二嵌入件凹槽18-21每个都用来保持一个车削嵌入件13-16。与用于这些车削嵌入件18-21的每个切削嵌入件凹槽相连地设有排屑槽26、27、28和29。至少一个第一嵌入件凹槽17和至少一个第二嵌入件凹槽在夹具中与一共同排屑槽25C和27连接，即由切削嵌入件12C在铣削期间和由切削嵌入件14在车削期间切出的切屑使用相同的容纳空间以便从机加工区域中排出，但是不是在相同的情况下。
夹具11包括具有通过中间部分32与刀头31连接的柄部30的紧固部件。中间部分在柄部30伸出的中央部分中具有平端面33。柄部为三角形形状，并且在US-A-4,834,597、US-A-4,934,883和US-A-5,026,224中更详细地披露了该紧固部件的特征，这些文献结合在当前的说明书中。该紧固部件也被称为“Coromant Capto”。该柄部30具有轴向长度L1，并且除了切削嵌入件之外的中间部分32和刀头31具有长度L2。长度L2与长度L1的优选关系为1.5-3，以便获得非常刚性的刀具，这对于尤其在车削时获得正确的公差而言是必要的。该紧固部件可以为另一种类型例如圆柱形柄部、ISO锥体、Morse锥体等。
在US-A-6,142,716中更详细地披露了这些铣削嵌入件12A-12D，该文献由此被结合在当前的说明书中。切削嵌入件12A包括两个基本上平行的长边和作为上下侧面的连接短边。在上边和该切削嵌入件的长边和短边之间的过渡部分处设有至少一个切削刃对。上侧面构成前刀面，并且长边以及短边构成余隙面。每个切削刃对由位于长边处的主刀刃和在短边处的副刀刃制成，它们在切削角部的区域处汇合。切削角部设在短边主要部分的假想延伸线内侧。该主切削刃设置用来在铣削时产生出工件34的表面。主刀刃如此倾斜，从而它与下侧面形成锐角。每个切削刃对沿着朝着下边的方向与相对于其中具有长短边的主要部分的平面伸出的第一余隙面连接。要理解的是，在该刀具10中可以使用具有其它几何形状的铣削嵌入件12A-12D和嵌入件凹槽。铣削嵌入件12A-12D如此位于夹具11中，从而其相对于夹具的中心轴线CL的最外面部分位于一圆圈C中。该圆圈C也构成该刀具10的最大或有效直径。这些铣削嵌入件12A-12D的轴向最前面的部分位于一平面P中(图2C)。
用于车削的第二切削嵌入件13-16在径向上设在圆圈C里面。第二切削嵌入件13-16的最外面部分优选在径向上设在夹具的最大或有效直径C1的外面。车削嵌入件13-16还在轴向上设置在平面P里面。后者意味着用于这些车削嵌入件的嵌入件凹槽也优选在轴向上位于与平面P平行的平面里面。
切削嵌入件13或14具有四个角部并且具有一正几何基本形状。该切削嵌入件具有一平前刀面，但是可选的是可以形成有一些类型的断屑器。在切削嵌入件14或13切削工件34的期间，该刀具不应与例如在图4和5A中所示的纵向车削或端面车削相关地转动。车螺纹嵌入件15为三角形，并且具有至少一个设有用于车螺纹的切削刃的切削角部，例如在US-A-6,138,540中所述一样(图7)。开槽嵌入件16具有一矩形形状，并且具有至少一个伸出部分，以便在工件34中切出沟槽35(图6)。
在所有车削期间，铣削嵌入件具有避免与工件34接触的位置。第一切削嵌入件12A-12D因此设置用来在至少刀具绕着中心轴向CL转动期间铣削工件，并且第二切削嵌入件13-16设置用来在该刀具相对于中心轴向CL处于固定位置期间对工件34进行车削。另外，第二切削嵌入件13-16设置用来在对工件进行铣削期间是不起作用的，而第一切削嵌入件12A-12D在对工件进行车削期间设置成不起作用。
切削嵌入件36A、36B和36C在刀具10中设在其围绕着中央孔37设置的嵌入件凹槽38中，用来对棒材进行外部车螺纹。在WO0100362中更详细地披露了该车螺纹嵌入件36，该文献由此在切削嵌入件方面被结合在当前说明书中。切削嵌入件36具有大体上平行的椭圆形基本形状，并且具有除屑部分以及固定部分。铣螺纹嵌入件36优选由硬质合金制成。该除屑部分配有两个切削刃，每个切削刃由许多齿构成。这使得该车螺纹嵌入件36可以转换，即在根据本发明的刀具中可以使用两个切削刃。正前刀面在相应切削刃内侧并且与之相连地形成在切削嵌入件上。从图1A-1C可以看出，每个车螺纹嵌入件36A、36B、36C通过在三个螺纹孔39中的三个螺钉固定在细长切削嵌入件凹槽38中，这些螺钉38与在每个切削嵌入件中的沟槽部分合作并且与刀头31中的孔39部分协作。通过键(未示出)从外部径向控制这些螺钉38。这些切削嵌入件36用来在圆弧内插中进行铣削。切削嵌入件36的轴向最前面部分在轴向上设在平面P内部。切削嵌入件36在径向上设在圆圈C和C1内部。
在具有铣削主轴的数控车床的当前技术状态中，刀具可以旋转工作以及在固定状态中工作，同时具有非常高的定位精确度。采用根据本发明具有多功能机加工特性的刀具，可以用最小的“切屑到切屑”时间来进行更多的机加工操作。该刀具原则上用作一刀具旋转体，其差别在于它总是坐在活动的工作主轴中，并且由此可以几乎完全消除用于更换刀具的时间。该刀具根据设计可以进行车削、铣削、车螺纹、钻孔、铰削、成形等。除了生产率提高之外，该刀具以一种廉价的方式在例如无人操作时为该机器提供了更多的切削嵌入件。
该刀具的优点在于，这些切削嵌入件按照这样一种方式设置，从而可以只是根据加工主轴的定位和运动用一个相同的刀具来进行铣削、车削、仿形铣削、铰削和纵向车削、端面车削、仿形车削、倒角和车螺纹。
该刀具同样具有开槽铣刀或圆盘铣刀的形状。

Claims (6)

1.用于进行除屑加工的切削刀具，所述切削刀具(10)包括一夹具(11)和至少两个第一切削嵌入件(12A-12D)，所述夹具(11)包括多个用于容纳所述第一切削嵌入件(12A-12D)的嵌入件凹槽(17)，所述第一切削嵌入件如此安装在夹具(11)中，从而所述第一切削嵌入件的相对于夹具的中心轴线(CL)的最外面部分基本上位于一圆圈(C)中，所述圆圈(C)构成刀具(10)的直径，其中，所述刀具(10)另外还包括至少一个第二切削嵌入件(13-16，36)，设置成用来进行与第一切削嵌入件不同的机加工，所述第二切削嵌入件在径向上设在圆圈(C)里面，并且第二切削嵌入件(13-16，36)设置成在通过第一切削嵌入件(12A-12D)对工件进行机加工期间不起作用，其中所述第二切削嵌入件(13-16，36)设置成在通过第一切削嵌入件(12A-12D)对工件进行铣削期间不起作用，并且第一切削嵌入件(12A-12D)设置成在通过第二切削嵌入件(13-16，36)对工件进行车削或铣削期间不起作用，
其特征在于，第一切削嵌入件(12C)和第二切削嵌入件(14)的至少一个在夹具(11)中与一共同排屑槽(25C，27)连接。
2.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第二切削嵌入件(13-16，36)具有适用于进行纵向车削、开槽、螺纹车削、仿形车削、端面车削、内部机加工或螺纹铣削的几何形状。
3.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第一切削嵌入件(12A-12D)设置成用于在至少该刀具绕着中心轴线(CL)旋转期间对工件进行铣削，并且第二切削嵌入件(13-16，36)设置成用于在该刀具相对于中心轴线(CL)处于固定位置期间对工件进行车削，或者设置成用于对固定工件进行铣削。
4.如权利要求2所述的刀具，其特征在于，用于螺纹铣削的第二切削嵌入件在夹具(11)中围绕着夹具的中央孔(37)设置以便对棒材进行外部机加工。
5.用于进行除屑加工的切削刀具的夹具，所述夹具(11)包括许多第一嵌入件凹槽(17)以便容纳至少两个第一切削嵌入件，所述第一嵌入件凹槽如此设置在夹具(11)中，从而所述第一切削嵌入件的相对于夹具的中心轴线(CL)的最外面部分基本上位于一圆圈(C1)中，所述圆圈(C1)构成了该夹具(11)的直径，其中，所述夹具(11)另外还包括至少一个第二嵌入件凹槽(18-21，38)，用来容纳用于进行与第一切削嵌入件不同的机加工的第二切削嵌入件，所述第二嵌入件凹槽(18-21，38)在径向上设在圆圈(C1)内部，并且第二切削嵌入件(13-16，36)设置成在通过第一切削嵌入件(12A-12D)对工件进行机加工期间不起作用，其中所述第一嵌入件凹槽(17)用来容纳铣削嵌入件(12A-12D)，并且第二嵌入件凹槽(18-21，38)用来容纳车削嵌入件或铣削嵌入件，
其特征在于，第一嵌入件凹槽(17C)和第二嵌入件凹槽(19)的至少一个在夹具中与一共同排屑槽(25C，27)连接。
6.如权利要求5所述的夹具，其特征在于，用于铣削嵌入件的至少一个第二嵌入件凹槽(38)在夹具(11)中围绕着夹具的中央孔(37)设置。
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