CN1620350A - 在支承件和镶齿之间具有曲线形状的隆脊和沟槽的连接表面的用于去除切屑机加工的工具和切削镶齿 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于去除切屑机加工的刀具，该刀具包括两个部件，基体(1)和切削镶齿(2)，该基体和切削镶齿具有布置成相互接合的连接表面(12，13)。根据本发明，隆脊(15)形成在其中一个连接表面(12)上并具有横截面渐缩形状，在第二连接表面(13)中具有类似的横截面渐缩形沟槽(17)，沟槽容纳隆脊，它们均为曲线形状。曲线形状例如可以是圆形，椭圆，多边形或类似形状。

Description

在支承件和镶齿之间具有曲线形状的隆脊和 沟槽的连接表面的用于去除切屑机加工的工具和切削镶齿
技术领域
在第一方面，本发明涉及一种打算用于去除切屑机加工的工具，该类型的工具包括两个部件，例如基体和切削镶齿，该两个部件具有布置成相互接合的连接表面。
背景技术
通常，上述种类的工具一般用于对金属工件进行机加工，该金属例如是钢，铝，钛等。工具的基体可以例如为车削目的而固定安装，或者为铣削或钻孔目的而可以移动例如可旋转。切削主体由具有比基体显著低的使用寿命的可延展材料构成，因此，以可分离的方式与基体连接，以便能够更换。根据用途，切削镶齿可以是高度变化的形状。切削镶齿的频繁出现的形状可以是由平展和多边形或圆形体组成，该形状镶齿具有一个顶面，至少一个侧表面或圆周表面，和一个底面，因此，在顶面和圆周表面之间的过渡区域内形成了一个或多个切削刃。其它切削镶齿可由可旋转体组成，该可旋转体具有旋转对称的包络面，其上形成有切削刃。这种切削镶齿例如在钻具，立铣刀等中出现。
人们一直企望以尽可能稳定和可靠的方式将切削镶齿和基体连接。以前，传统上，平展的切削镶齿无例外的设有平滑的底面，因此，切削镶齿安装在底座或所谓的镶齿支座上，该底座一方面具有一个平底面，切削镶齿的底面压靠在该平底面上，另一方面，具有一个或多个侧壁，切削镶齿的侧表面压靠在该侧壁上。然而，最近，在刀具行业发现常使用相互作用的设有隆脊的连接表面或所谓的隆脊齿。
在专利文献中大量描述了相互作用的设有隆脊的连接表面的不同的实施例。例如参见US 6 102 630(Tool Flo Manufacturing Inc)，WO99/19104(Sandvik AB)，WO 99/19105(Sandvik AB)，WO 97/16276(Sandvik AB)，SE 9702500-1(509 540)(SECO Tools AB)，AU 213 925(Stanislas Kryszek)和US 5 810 518(Sandvik AB)。在这些专利公开文件公开的刀具中，两个相互作用的连接表面中的任一个包括若干长且窄的隆脊，由沟槽分隔，沟槽是直的和平行的，并通常是梯形横截面形状。最普通类型的隆脊设有相互形成约60°角的平面或平滑侧面。而且，所述类型的连接表面或交界面的特点在于隆脊的峰尖或顶点不与附属沟槽中的底面接触。以这种方式，保证仅隆脊的侧表面相互压靠住，这样隆脊相互楔抵住。
上述类型的连接表面相对于以一定角度作用在隆脊上的力对切削镶齿提供良好的抓握或良好的夹固。然而，由于其直线的基本形状，隆脊不会响应平行于隆脊作用的力提供任何夹固效应。这意味着在平行于隆脊的方向固定切削镶齿取决于其它支撑表面，例如在镶齿支座内形成的这种支撑表面，切削镶齿的侧表面压靠住该镶齿支座。实际上，这可能导致相对于切削镶齿的准确位置来说差的精度，且切削镶齿危险去除。
发明内容
在第一方面，本发明的目的是克服在先公开的切削刀具存在的上述缺陷，并提供一种改进的切削刀具。因此，本发明的一个主要目的是提供一种刀具，其中基体和切削镶齿的连接表面确保切削镶齿以简单和有效的方式可靠的固定在期望的位置。更精确的，连接表面应已经确保切削镶齿在构想的坐标***中在全部三个方向的精确定位，切削镶齿仅在其中一个所述坐标方向受压而非在其它量度上。换句话说，通过单独在y方向夹固，应有可能将切削镶齿紧紧固定在x方向以及z方向，这都是为了使指向切削镶齿的一个或多个侧表面上的各种形式的单独支撑成为不必要。
根据本发明，至少主要目的是由权利要求1的特征部分限定的特征实现。根据本发明的刀具的优选实施例进一步由从属权利要求2-13限定。
在第二方面，本发明的目的还在于提供一种切削镶齿，它以稳定的方式固定在附属基体或垫板上。根据本发明的切削镶齿的特征参见独立权利要求14。切削镶齿的优选实施例进一步由从属权利要求15-24限定。
根据本发明的总体假想的概述
根据本发明，通过分别在基体和切削镶齿的连接表面内形成相互作用的弯曲形式隆脊和沟槽，其优点在于，一旦借助作用在y方向的张力将切削镶齿固定就位，切削镶齿将不能在假想的坐标***的x方向或者z方向移动。
附图说明
在附图中：
图1是表示根据本发明的并设有连接表面的可旋转基体和与其分离的切削镶齿的分解透视图，
图2具有安装的切削镶齿的基体的侧视图，
图3是图2的A-A部分放大的剖面详图，
图4是对应于图3的剖面，它表示出切削镶齿以及与基体的镶齿支座保持一定距离的夹固螺钉，
图5是表示将切削镶齿夹固在镶齿支座内的替代方式的详细剖面图，
图6是对应图5的剖面，它表示切削镶齿处于与镶齿支座保持一定距离的状态，
图7是仅经过根据本发明的一个切削镶齿的横截面图，和
图8-11是在切削镶齿的底部上的连接表面的四个不同的实施例的从下面看去的平面图(图7的B-B)。
具体实施方式
在图1-4中，表示了一种打算用于形成切屑或去除切屑机加工的刀具，它包括基体1和可分离的切削镶齿2。在实例中，假定基体可旋转，并由铣头组成。在基体的周围形成底座或所谓的镶齿支座3，图1仅表示了其中一个支座。在选定的实施例中，切削镶齿2为圆形。更精确的，切削镶齿由顶面4，底面5以及具有可旋转对称形状的环形侧表面6限定。然而，现在已经指出切削镶齿可具有任意基本形状，特别是多边形，例如三角形，方形，矩形，长斜方形或类似形状。切削镶齿2中的材料应较硬，并耐磨。例如，切削镶齿可以由传统的硬质合金，陶瓷或类似物形成。然而，基体1可以由更具弹性或柔性的材料例如钢或类似物制成。
切削镶齿可以以不同方式安装和紧固在镶齿支座3内。在实例中表示了切削镶齿如何通过传统的夹紧螺钉7安装，该夹紧螺钉7可经过切削镶齿内的中心孔8***，并且其外螺纹9紧固在中心孔11内的内螺纹10中，在中心孔一部分中形成有从基体突出的镶齿支座3。
第一连接表面12在切削镶齿2的底面5上形成，它布置成与镶齿支座3内的第二连接表面13相互作用。在实例中，第一连接表面12包括若干隆脊15，隆脊由沟槽14分隔，隆脊以公知方式分别具有横截面呈锥形的基本形状。更精确的，各个隆脊在从切削镶齿向下的方向渐缩，同时周围的沟槽14在向上的方向渐缩。以类似的方式，第二连接表面13包括若干隆脊16，隆脊由沟槽17分隔，各个隆脊16在向上的方向渐缩，同时各个沟槽17在向下的方向横截面渐缩。
在图1中，C代表穿过孔8，11的几何中心轴线。
直到所示的刀具已经在此描述，同样基本上在先已公开该刀具。在在先公开的刀具中，在两个相互作用的连接表面中，上述隆脊和沟槽分别具有直线形状。与此相反，在根据本发明的刀具中的连接表面的隆脊和沟槽通常成几何弯曲曲线形状。从下面的说明可见，所述曲线或者可以是封闭的，即环形的，或者可以是有限长的。
在图1-4的实例中(也可参见图7和8)，两个连接表面12，13包括若干隆脊，隆脊由沟槽分隔。更精确的，连接表面12，13中的每一个分别包括三个隆脊15和16，它们具有封闭的旋转对称或圆曲线形状。所述圆具有不同的尺寸范围，以致各个圆具有比布置在外面的每个圆小的直径。切削镶齿2的最内的隆脊具有与镶齿支座的连接表面内的最内的沟槽相同的直径，然后，镶齿支座的连接表面内的外隆脊具有与切削镶齿的连接表面内的外沟槽相同的直径。
有利的但非必须的是，每个单独的连接表面12和13分别为平面，以致隆脊15和16的峰尖分别定位在同一个平面内。每个单独的隆脊可以沿其整个纵向伸展部分连续伸展，尽管形成同样的一个和多个断开处在本质上这也是可行的。这样，在本发明的范围内，可行的是形成适合与彼此相互接随并且它们之间存在空间的若干双头螺栓或突起的沟槽相接合的隆脊。然而，隆脊最适合具有均匀厚度，是连续的，并沿其整个纵向延伸部分具有一个相同的横截面形状。以类似方式，各个沟槽沿其整个纵向伸展部分有利的具有一个相同的深度和一个相同的横截面形状。
在这些连接中，应指出连接表面可以设有相对于基体将切削镶齿旋转锁定的装置。这种装置由突起构成，突起在隆脊上形成，隆脊具有均匀的厚度，突起可以与在沟槽的底部形成的相同形状的埋头孔接合。当突起与埋头孔接合时，切削镶齿不可能相对于镶齿支座转动。
在图3和4中表示了切削镶齿2如何借助夹紧螺钉7可以夹固在镶齿支座内。当螺钉紧固时，单独的压力作用在切削镶齿上，该力在假想的三维坐标***中沿***的y轴作用，因此，固定状态的切削镶齿相对于沿着坐标***的x轴和z轴作用的力以不可移动的方式被锁定。换句话说，由于切削镶齿仅仅在一个单独的轴向上借助螺钉受压，从而强迫切削镶齿直线向下到镶齿支座上，同时楔住附属沟槽的连接表面的隆脊，因此，切削镶齿和基体之间的交界面保证了切削镶齿三维上精确定位。这样，切削镶齿与镶齿支座之间的交界面仅受压力作用，并因此抵抗很高的载荷。
在图5和6中，示例表示了将切削镶齿固定在镶齿支座内的另一种方式。代替螺钉的是，在这种情况下采用夹18，通过材料固有的弹性，夹18具有将切削镶齿夹固在镶齿支座内的能力，这如图5所示。夹18可以借助键(未图示)与镶齿支座保持一定距离，键***基体内的孔19中，并分别夹固，以便使夹在图6的箭头方向向上转向，从而能够分别安装和拆卸切削镶齿。
在图9中，图示了本发明的替代的实施例。在这种情况下，切削镶齿包括一个单独的曲线形隆脊20，在两端21之间伸展。所述曲线的形状可以是任意的，只要其不是圆形的或线形即可。隆脊布置成接合在沟槽内，该沟槽在镶齿支座内形成，沟槽形成镶齿支座的连接表面，并与隆脊20的形状相同。有利的，隆脊和沟槽基本上具有相等长度，尽管形成具有比隆脊大的长度的沟槽也是可行的。
在图10中，表示了另一个替代的实施例，根据该实施例，切削镶齿具有两个有限长的曲线形状的隆脊20’。而且，在这种情况下，曲线形状可以是非圆形的。在这种情况下曲线局部为圆形也是可行的。只要圆形不与切削镶齿的中心同心即可。以这种方式，保证了切削镶齿不能相对于镶齿支座扭曲。
在图11中，图示了具有封闭的曲线形状的隆脊15’的一个附加的实例。在这种情况下，隆脊具有多边形的形状，更精确的，多边形由三个弧形侧边22限定，该侧边22借助圆角23(具有比侧边22更小的弧半径)相互转换。
发明的优点
本发明的一个主要优点是切削镶齿(或刀具的其它部分)可以借助在一个单一的方向(沿坐标***的y轴)在切削镶齿上施加压力的简单措施，与基体连接在一起，并从而相对于基体固定，因此，切削镶齿在坐标***的给定点可获得很精确的位置。换句话说，根据本发明的连接表面无需借助任何朝向切削镶齿侧表面的支撑表面，即可在坐标***的原点提供切削镶齿的中心自动定位。实际上，这意味着在镶齿支座内的这种支撑表面可以省却；某种程度上便于在更大范围内制造刀具。除此之外，在切削镶齿和基体之间由两个连接表面形成的交界面在任意载荷方向抵抗很高的载荷。
本发明的可行的修改
本发明不仅限于上述实施例和附图示例所示。这样，本发明不仅可用于铣刀，而且可用于其它任意的切削刀具，例如车刀，钻具，等。而且，连接表面不一定需要精确设置在切削镶齿和基体上。这样，连接表面可以包含在两个或多个部件上，例如一起形成基体的延伸部件上。还可行的是在垫板上形成所述类型的连接表面，该垫板可设在切削镶齿和基体之间。还应指出，隆脊和沟槽的曲线形状分别可以显著的改变。例如它们可具有比圆形和多边形更精确的其它封闭的曲线形状，例如椭圆形。而且，本发明可以借助不同于螺钉和夹的其它方式将切削镶齿紧固在镶齿支座内。例如，切削镶齿可以以磁性方式例如借助磁铁紧固，该磁铁烧结在切削镶齿的底部，通过靠近基体内的镶齿支座的电磁铁致动。还可行的是借助真空紧固切削镶齿，例如借助置于镶齿支座内的装置通过在切削镶齿底部内的小空间产生的负压，该装置从空间抽出空气形成真空，例如具有紧密螺纹的螺钉。如前所指出，切削镶齿可具有与前面的圆形不同的其它形状，这在图示的实施例中表示。例如，切削镶齿可以是方形，矩形，长斜方形，三角形等。
参考标号列表
1   ＝基体
2   ＝切削镶齿
3   ＝镶齿支座
4   ＝切削镶齿的顶面
5   ＝切削镶齿的底面
6   ＝切削镶齿的侧表面
7   ＝夹紧螺钉
8   ＝孔
9   ＝外螺纹
10  ＝内螺纹
11  ＝孔
12  ＝第一连接表面
13  ＝第二连接表面
14  ＝沟槽
15  ＝隆脊
16  ＝隆脊
17  ＝沟槽
18  ＝夹
19  ＝孔
20  ＝隆脊
21  ＝隆脊的端
22  ＝多边形的侧边
23  ＝圆角

Claims (24)

1.用于去除切屑机加工的刀具，该刀具包括两个部件，基体(1)和切削镶齿(2)，该基体和切削镶齿具有布置成相互接合的连接表面(12，13)，其特征在于，隆脊(15，15’，20，20’)具有横截面渐缩的形状并在其中一个连接表面(12)上形成，在第二连接表面(13)中具有横截面渐缩形状的沟槽(17)，沟槽容纳隆脊，所述沟槽和隆脊均为曲线形状。
2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于隆脊(15，15’，20，20’)和沟槽(17)基本上长度相同。
3.根据权利要求1或2所述的刀具，其特征在于曲线是封闭的。
4.根据权利要求3所述的刀具，其特征在于第一连接表面(12)包括若干第一隆脊(15)，该第一隆脊借助沟槽(14)分开，该隆脊具有不同的尺寸，并被布置成接合在对应数量的沟槽(17)内，所述凹槽(17)位于第二连接表面(13)内的类似的第二隆脊(16)之间。
5.根据权利要求4所述的刀具，其特征在于各个连接表面为平面，在此范围内，全部隆脊(15)的峰尖定位在同一个平面内。
6.根据权利要求3-5中任一所述的刀具，其特征在于各个封闭的曲线旋转对称。
7.根据权利要求3-5中任一所述的刀具，其特征在于各个封闭的曲线为椭圆形。
8.根据权利要求3-5中任一所述的刀具，其特征在于各个封闭的曲线成多边形的形式。
9.根据权利要求8所述的刀具，其特征在于多边形由借助圆角(23)相互转换的三个弧形侧边(22)限定而成。
10.根据权利要求3-9中任一所述的刀具，其特征在于各个隆脊(15，15’，20，20’)沿其整个纵向伸展部分连续伸展。
11.根据前述任一权利要求所述的刀具，其特征在于隆脊(15，15’，20，20’)沿其整个纵向伸展部分具有均匀的厚度。
12.根据前述任一权利要求所述的刀具，其特征在于各个沟槽(14，17)沿其整个纵向伸展部分具有一个相同的深度。
13.根据权利要求7所述的刀具，其特征在于连接表面包括锁定装置，以便相对于基体将切削镶齿的旋转锁定。
14.用于去除切屑机加工的切削镶齿，该切削镶齿包括连接表面(12)，以便与刀具部件例如基体中的类似的连接表面相互作用，其特征在于所述连接表面包括成曲线形式的横截面渐缩形隆脊(15，15’，20，20’)。
15.根据权利要求14所述的切削镶齿，其特征在于该曲线是封闭的。
16.根据权利要求14或15所述的切削镶齿，其特征在于所述连接表面(12)包括若干隆脊(15)，该隆脊具有不同的尺寸，并借助沟槽分开。
17.根据权利要求16所述的切削镶齿，其特征在于连接表面(12)为平面，在此范围内，全部隆脊的峰尖定位在同一个平面内。
18.根据权利要求15-17中任一所述的切削镶齿，其特征在于各个封闭的曲线旋转对称。
19.根据权利要求15-17中任一所述的切削镶齿，其特征在于各个封闭的曲线为椭圆形。
20.根据权利要求15-17中任一所述的切削镶齿，其特征在于各个封闭的曲线成多边形的形式。
21.根据权利要求20所述的切削镶齿，其特征在于多边形由借助圆角(23)相互转换的三个弧形侧边(22)限定而成。
22.根据权利要求15-21中任一所述的切削镶齿，其特征在于各个隆脊沿整个封闭曲线连续伸展。
23.根据权利要求16-19中任一所述的切削镶齿，其特征在于各个沟槽沿其整个纵向伸展部分具有一个相同的深度。
24.根据权利要求22或23所述的切削镶齿，其特征在于隆脊沿其整个纵向延伸部分具有均匀的厚度。
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