CN101237955A - 刀具装置 - Google Patents

Abstract

一种刀具装置(10)，其中刀具(12)可拆卸地固定到夹具(16)上。刀具的套筒(42)首先安装到夹具的轴(50)上，然后，通过对称地径向扩展该轴(50)，刀具(12)固定到夹具(16)上。

Description

刀具装置

技术领域

本发明涉及一种刀具装置，其包括夹具和用于金属切削操作的切削刀具，该刀具装置为这样一种类型，其中该刀具的套筒安装在夹具的轴上并且机械地固定在该轴上。

背景技术

在这种刀具装置中，在刀具的套筒和夹具的轴之间设置有间隙，从而使得在刀具最后固定在轴上之前，该刀具可滑动到该轴上。机械地固定刀具到夹具的许多方法会导致非对称的固定，从而产生切削刀具相对于夹具的错位，从而产生径向跳动。众所周知，跳动会降低精度并且增加切削刀具的磨损，而且会降低工件的表面质量。

本发明的一个目的在于提供一种刀具装置，其显著降低或者克服上述不利之处。

本发明的目的可采用根据对应权利要求的主题实现。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种刀具装置，其包括具有夹具轴线的夹具和切削刀具。

该夹具包括夹具体和滑动装置。该夹具体包括在前端的轴和夹具腔，该轴具有与夹具轴线同轴的外周轴表面，夹具腔具有与夹具轴线同轴的夹具壁，夹具壁的至少一个部分包括第一前向锥形表面。该滑动装置具有前端和后端，并且滑动装置的至少一个外周部分包括第二前向锥形表面。该切削刀具具有定义从前到后方向的刀具轴线，并且包括具有与刀具轴线同轴的刀具壁的刀具腔。该刀具装置在未装配位置和锁定位置之间是可调节的，其中在未装配位置中，夹具和切削刀具彼此分离。在锁定位置，切削刀具可拆卸地固定到夹具的前端；该滑动装置通过第一前向锥形表面靠在第二前向锥形表面上而可释放地保持在夹具体中；并且轴表面的至少一部分靠接刀具壁的至少一部分。

该滑动装置包括凸缘和衬套；第二前向锥形表面与该凸缘相关；并且该衬套设置有内螺纹。

该夹具腔可通过孔径为Da的孔朝向轴的前端开口；该凸缘可具有最大直径dL，其中dL＞Da。在锁定位置中，凸缘保持在夹具腔中，其中夹具壁的第一前向锥形表面与凸缘的第二前向锥形表面靠接。

该凸缘和衬套可以为单独的元件。可选择的，该凸缘和衬套可以为整体的单块元件。

该刀具装置还可包括具有夹紧面和远离夹紧面延伸的螺纹部分的夹紧螺栓。该滑动装置包括具有装置壁的装置腔，该装置壁的至少一部分形成内螺纹，同时切削刀具包括延伸到面向前的套筒表面的轴向定向套筒。在锁定位置中，该装置壁与夹具轴线同轴；夹紧螺栓的螺纹部分螺纹接合内螺纹；并且夹紧螺栓的夹紧面靠接切削刀具的套筒表面。

该夹具包括螺纹接合于内螺纹的紧固螺钉，并且夹具腔在它的后端具有后部表面。在锁定位置中，紧固螺钉的后端靠接夹具腔的后部表面。

该装置腔可开口到滑动装置的前端和后端。

该切削刀具可具有面向后的刀具面和延伸到面向前的衬套表面的轴向定向套筒，并且套筒在与面向后的刀具面远离的方向上延伸。该刀具可具有面向前的夹具表面并且夹具的轴向前延伸并且远离夹具表面。在锁定位置中，面向后的刀具面至少部分靠接面向前的夹具表面。

该轴表面和刀具壁每个位于圆柱体的外周表面上，同时第一和第二锥形表面每个位于截头锥体的外周表面上。

该切削刀具可具有延伸到面向前的套筒表面的轴向定向套筒；并且夹具腔可开口到夹具体的前端；并且刀具腔可向外到面向前的套筒表面和面向后的刀具表面。

该轴表面的至少一部分可对称地靠接刀具壁的至少一部分。

在另一方面，本发明涉及一种装配上述类型刀具装置的方法。这种方法包括：提供这种具有夹具体和滑动装置的夹具；提供这种切削刀具，其具有定义出从前到后方向的刀具轴线并且包括刀具腔，该刀具腔具有与刀具轴线同轴的刀具壁；插入夹具的轴到刀具的刀具腔中；并且推动滑动装置向前，使得第一锥形表面承靠在第二锥形表面上，并且使得轴表面向外变形直到轴表面的一部分靠接刀具壁。

该方法还要求转动夹紧螺栓，该夹紧螺栓具有与形成在滑动装置的装置壁中的内螺纹接合的螺纹部分，从而促使该滑动装置向前。

附图说明

为了更好的理解本发明的并且示出实际上本发明是如何实施，现在将参照附图，其中：

图1是刀具装置的透视图，其示出了刀具和从夹具中移出的夹紧螺栓。

图2是图1中所示刀具装置的分解的透视图；

图3是沿着图1所示的平面III-III所取的夹具的部分横剖面视图；

图4是滑动装置的单件式实施例的透视图；

图5是在图3中所示的，其中刀具设置在夹具上并且移去了夹紧螺栓的部分横剖面视图；

图6类似于图5，但是为处于向前位置的滑动装置的双件式实施例；和

图7类似于图6，但是其中夹紧螺栓螺纹接合于双件式滑动装置的内螺纹中。

具体实施方式

首先参见图1和2，其中示出了刀具装置10，其具有与夹具16处于分离位置的刀具12和夹紧螺栓14。该夹具16具有夹具体18，抗旋转螺钉20，紧固螺钉22和由衬套26和凸缘28组成的滑动装置24。该夹具体18容纳抗旋转螺钉20，紧固螺钉22和滑动装置24，以形成可拆卸地安装刀具12的夹具16。

应该注意到在整个说明书和权利要求中出现的方向性术语，例如″前面″，″后面″，″前″，″背部″等(以及它们的派生词)用作为方便的术语，以当元件出现在刀具装置10中时区分部件的不同元件的位置。这些方向性术语仅仅用于示例，而并不意图限制所附的权利要求的范围。

该刀具12，其可用作旋转面或者端铣操作，具有定义从前到后方向的刀具轴线A。该刀具12具有刀具体29(该刀具体29在它的周围设置有切削嵌入件30)，连接到刀具体29上的大体上圆柱形基底31，紧邻刀具的前端形成的中空套筒32和紧邻刀具的后端形成的刀具腔34。该刀具体29具有位于刀具12后端的面向后的刀具表面36，和面向前的刀具体表面38。该套筒32(其具有大体上圆柱形内表面)轴向远离在刀具的前端处的刀具体表面38地延伸到面向前的套筒表面40，该套筒表面40形成在刀具体表面38和刀具表面36中间。该刀具腔34开口到套筒表面40和刀具表面36，并且具有与刀具轴线A同轴并且具有刀具直径Dt的圆柱形刀具壁42。因此，刀具腔34与套筒32连通。刀具12的基底31具有两个相同的键槽44，它们围绕刀具轴线A以180度对称分布。

现在另外参见图3。该夹具体18，抗旋转螺钉20，紧固螺钉22和滑动装置24每个相关于在夹具16中的它们各自位置和相关于夹具16的夹具轴线B在此进行描述。该夹具轴线B定义从前到后的方向。该夹具体18具有面向前的夹具表面46，两个相同的驱动键48，轴50，夹具腔52和横向定向的螺纹孔64。该驱动键48围绕夹具轴线B以180度对称分布，并且在刀具装置10中是位于刀具12的键槽44内部以传送扭矩到其中。

该轴50具有与夹具轴线B同轴并且远离夹具表面46延伸的圆柱形外周轴表面54。该轴表面54具有轴径Dc。该夹具腔52通过具有孔径Da的孔56开口到轴50的前端。该夹具腔52具有轴向延伸的夹具壁58并且在它的后端具有面向前的后部表面60。夹具壁58的前段处于第一锥形表面62上，该第一锥形表面62向前到孔56中逐渐变细。第一锥形表面62形成假想的截头锥体的外周表面。该螺纹孔64具有纵向的孔轴线C(其垂直于夹具轴线B)，开口到与轴50相邻的夹具体18的外周表面并且与夹具腔52连通。

该滑动装置24沿着夹具轴线B从它的后端延伸到它的前端。该滑动装置24具有装置腔66。该装置腔66(见图3)具有与夹具轴线B同轴的装置壁68，该装置腔66贯穿凸缘28和衬套26并且开口到滑动装置24的前端和后端。该凸缘28具有外周表面，该外周表面包括两个锥形部分70和两个平面部分72(在图2中仅仅可以看到一个平面部分72)。该锥形部分70是相同的并且围绕夹具轴线B以180度对称分布。每个平面部分72在凸缘28的外周表面的相对侧上沿圆周方向设置在锥形部分70之间。该平面部分72彼此平行并且间隔第一距离dl。该锥形部分70从最大直径dL到滑动装置24的前端向前逐渐变细，并且处于第二锥形表面74上，该第二锥形表面74形成假想的截头锥体的外表面。

该衬套26具有圆柱形的外周表面(其具有衬套直径Db)，和形成在通过其中的装置壁68的一部分上的内螺纹76。形成在衬套26的外周表面上的保持凹部78开口到滑动装置24的后端。该衬套直径Db小于孔径Da，以便衬套26可经过孔56容纳在夹具腔52中。然而，锥形部分70的最大直径dL大于孔径Da。为了将凸缘28容纳在夹具腔52中，凸缘28的第一距离dl小于孔径Da，以便于当凸缘28在其侧面上以它的锥形部分70大体与夹具轴线B相交并且它的平面部分72大体与夹具轴线B平行的方式定向时，凸缘28通过孔56容纳在夹具腔52中。

该滑动装置24，包括凸缘2 8和衬套26，可形成为单件式整体构件，因此凸缘28的锥形部分70可沿着它的全部外部圆周延伸(图4)。在这种情况下，轴50将必须由两个可分离的部分组成，该两个可分离的部分在一个接合处可分离地结合，从而使得该轴的前部可与该轴的后部分离，以使得滑动装置24能设置在夹具腔52中。

该滑动装置24可滑动地保持在夹具腔52中。围绕夹具轴线B在给定方向上的衬套26的旋转在夹具16中可由抗旋转螺钉20阻止，该抗旋转螺钉20螺纹接合在夹具体18的螺纹孔64中并且突出到衬套26的保持凹部78中。该紧固螺钉22具有圆柱形状并且与衬套26的内螺纹76螺纹接合。

现在参见图5到7，其中示出了刀具12怎样安装在夹具16上。该刀具12首先放置在夹具16上，使得夹具体18的轴50位于刀具腔34中，每个驱动键48位于各自的键槽44(未显示)中并且刀具面36面对夹具表面46(图5)。该刀具直径Dt稍微大于轴径Dc，以形成一个间隙，使得轴50轻易地滑入刀具腔34中。此间隙可增加在刀具轴线A和夹具轴线B之间的刀具装置10中的错位，从而增加刀具12的切削装置的磨损并且降低所加工的工件的表面质量。该紧固螺钉22(其然后进一步旋入衬套26的内螺纹76中)以它的后端23靠接夹具腔52的后表面60，于是推动滑动装置24向前朝向前部位置，这样引起刀具装置10朝向锁定位置(图6)。因此，处于第二锥形表面74上的凸缘28的锥形部分70靠接并且承载在夹具腔52的前部，该夹具腔52的前部处于第一锥形表面62上，从而导致轴50弹性变形并且径向向外对称扩展。

此对称径向扩展将继续，直到至少邻近锥形表面62，74，在轴表面54和刀具壁42之间的间隙被消除并且轴表面54的至少一部分对称地靠接刀具壁42的至少一部分。应该注意到的是轴50的对称径向扩展帮助刀具12在夹具16上对中，从而增加在刀具轴线A和夹具轴线B之间的对齐。该夹紧螺栓14具有十字形螺栓头45(在图1和2中最佳示出)(其具有面向后的夹紧面82)和从该夹紧面82远离延伸的圆柱螺纹部分84。该螺纹部分84最后拧入衬套26的内螺纹76中，直到夹紧面82和套筒表面40靠接。借助于将螺纹部分84进一步拧入内螺纹76中，向后推动该刀具12，直到面向后的刀具表面36和面向前的夹具表面46靠接，然后滑动装置24进一步向前推动到前部位置，从而导致轴50弹性变形并且更进一步径向扩展，直到实现刀具装置10的锁定位置(图7)。

应该理解的是如果使用在图2中所示的凸缘28(具有两个平面部分72)，然后在锁定位置情况下，轴50将为椭圆形状，使得其围绕刀具轴线A以180度对称分布，然而如果使用如图4所示的凸缘28，然后在锁定位置情况下，轴50将为圆形，从而使得其围绕刀具轴线A完全对称。

在一些情形中，除夹紧螺栓14之外，不需要使用紧固螺钉22。在这些情形中，夹紧螺栓14将向前推动滑动装置24以径向扩展轴50直到它的轴表面54对称地靠接刀具壁42，并且向后推动刀具12直到刀具面36和夹具表面46靠接。

虽然本发明已经某些特征进行了描述，应该理解的是如下面所要求保护的，在不脱离本发明的范围的情况下可进行不同的变化和修改。

Claims (14)

1.一种刀具装置，包括：

夹具，其具有夹具轴线，并且包括：

夹具体，该夹具体包括在前端的轴和夹具腔，该轴具有与夹具轴线同轴的外周轴表面，夹具腔具有与夹具轴线同轴的夹具壁，夹具壁的至少一部分包括第一前向锥形表面；和

滑动装置，其具有前端和后端，并且滑动装置的至少一个外周部分包括第二前向锥形表面；和

切削刀具，其具有定义出从前到后方向的刀具轴线，且包括：

具有与刀具轴线同轴的刀具壁的刀具腔；

其中：

该刀具装置可在未装配位置和锁定位置之间可调节，

在未装配位置中：

夹具和切削刀具彼此分离；

在锁定位置中：

切削刀具可拆卸地固定到夹具的前端；

该滑动装置在第一前向锥形表面靠接第二面向前表面的情况下可释放地保持在夹具体中；并且

轴表面的至少一部分靠接刀具壁的至少一部分。

2.如权利要求1所述的刀具装置，其中：

该滑动装置包括凸缘和衬套；

第二前向锥形表面与该凸缘相关联；并且

该衬套设置有内螺纹。

3.如权利要求2所述的刀具装置，其中：

该夹具腔可通过孔径为Da的孔开口到轴的前端；

该凸缘可具有最大直径dL，其中dL＞Da；并且

在锁定位置中：

在夹具壁的第一前向锥形表面与凸缘的第二前向锥形表面靠接的情况下凸缘保持在夹具腔中。

4.如权利要求2所述的刀具装置，其中：

该凸缘和衬套为单独的元件。

5.如权利要求2所述的刀具装置，其中：

该凸缘和衬套为整体的单件式元件。

6.如权利要求1所述的刀具装置，还包括：

夹紧螺栓，其具有夹紧面和远离夹紧面延伸的螺纹部分；

并且其中：

该滑动装置包括具有装置壁的装置腔，该装置壁的至少一部分形成内螺纹；

该切削刀具包括延伸到面向前的套筒表面的轴向定向套筒；并且

在锁定位置中：

该装置壁与夹具轴线同轴；

夹紧螺栓的螺纹部分螺纹接合该内螺纹；并且

夹紧螺栓的夹紧面靠接切削刀具的套筒表面。

7.如权利要求6所述的刀具装置，其中：

该夹具包括螺纹接合于该内螺纹中的紧固螺钉；

该夹具腔在它的后端具有后部表面，并且

在锁定位置中：

紧固螺钉的后端靠接夹具腔的后部表面。

8.如权利要求6所述的刀具装置，其中：

该装置腔开口到滑动装置的前端和后端。

9.如权利要求1所述的刀具装置，其中：

该切削刀具具有面向后的刀具面和延伸到面向前的衬套表面的轴向定向套筒，并且套筒在与面向后的刀具面远离的方向上延伸；

该夹具具有面向前的夹具表面并且夹具的轴向前并且远离夹具表面地延伸；并且

在锁定位置中：

面向后的刀具面至少部分靠接面向前的夹具表面。

10.如权利要求1所述的刀具装置，其中：

该轴表面和刀具壁每个位于圆柱体的外周表面上；并且

第一和第二锥形表面每个都位于截头锥体的外周表面上。

11.如权利要求1所述的刀具装置，其中：

该切削刀具具有延伸到面向前的套筒表面的轴向定向套筒；

该夹具腔开口到夹具体的前端；并且

该刀具腔开口到面向前的套筒表面和面向后的刀具面。

12.如权利要求1所述的刀具装置，其中：

所述轴表面的至少一部分对称地靠接所述刀具壁的至少一部分。

13.一种装配刀具装置的方法，包括以下步骤：

提供一种夹具，该夹具具有夹具轴线并且包括：

夹具体，该夹具体包括在前端的轴和夹具腔，该轴具有与夹具轴线同轴的外周轴表面，夹具腔具有与夹具轴线同轴的夹具壁，夹具壁的至少一部分包括第一前向锥形表面；和

滑动装置，具有前端和后端，并且滑动装置的至少一个外周部分包括第二前向锥形表面；和

提供一种切削刀具，该切削刀具具有定义出从前到后方向的刀具轴线，且包括：

具有与刀具轴线同轴的刀具壁的刀具腔；

插入夹具的轴到刀具的刀具腔中；并且

推动滑动装置向前，使得第一锥形表面承靠在第二锥形表面上，并且使得轴表面向外变形直到轴表面的一部分靠接刀具壁。

14.如权利要求13所述的方法，包括：

转动夹紧螺栓，该夹紧螺栓具有与形成在滑动装置的装置壁中的内螺纹接合的螺纹部分，从而推动该滑动装置向前。

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