CN101460273A - 适合于插入到刀架内的容器、刀架及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有容器和刀架(20)的系统，刀架(20)具有两个末端(21，22)。刀架(20)的一个末端适合于固定到机床，而另一末端适合于连接切削刃或切削刃承载部件。刀架(20)包括由腔壁包围的内腔(23)。腔(23)容纳容器(1)。腔(23)的一个末端(21)适合于连接到冷却介质的供给源，而另一末端(22)连接到冷却介质的出口。腔(23)另外包括用于安装容器(1)的开口(25)。用于引导冷却介质的至少一个间隙形成在容器(1)和腔壁之间。另外，描述了用于安装在机床内的容器(1)，以及用于容纳用于测量参数的一个或多个传感器或用于接纳减振系统的容器的使用。

Description

适合于插入到刀架内的容器、刀架及系统
本发明涉及一种特别适合于装入机床和刀架的容器/套筒(cartridge)。容器对机床提供稳定而牢固的连接，且同时用于输送冷却介质，通常为切削液的通道保持打开。本发明还涉及一种适合于安装上述容器的刀架以及用于容纳传感器或减振系统的容器的使用。
机加工过程中，可能需要将各种元件装入机床/刀架内。元件可包括用于监测例如温度、振动、力或类似性质的传感器、或对机床施加特殊性质的元件。减振是典型的这样一个性质。当机床的固有频率与机加工中的力变化在相同的频域时，会出现这样的振动。振动也可在机加工参数不利时出现，且在不连续切削(典型为铣削)时尤其常见。
在减振过程中，常常将减振系统(damping system)安装在机床内部。有几项专利，每一项都展示了这种减振系统。对大多数的这些减振系统来说，被直接安装在机床中的腔中很常见。结果是冷却介质不能被向前引导，或者必须用专用管或特殊设计的装置来引导通过减振系统。
刀架通常由固体材料制成，具有固定切削刃以及用于固定到机器或卡紧部件的外部几何形状。通常，机床具有内部管道，用于向前引导冷却介质。为能够进行机加工，冷却介质(切削液)往往是必要的。
在US 4.061.438中展示了安装有减振装置的刀架的实施例。刀架包括放置在刀架前端处的盒件(capsule)内的减振元件。然而，盒件的连接会很复杂，且冷却介质不能被引导通过刀架。
本发明涉及一种具有容器和刀架的系统。该系统设计用于切片加工(chip cutting machining)及减振装置的方便接合、放置和连接及传感器的定位方面的使用，同时冷却介质可被向前引导。刀架具有两个末端。一个末端适合于固定在机床中，而另一末端适合于连接切削刃。刀架包括由腔壁包围的内腔。腔容纳容器。腔的一个末端适合于连接到冷却介质的供给源，而另一末端连接到冷却介质的出口。出口通常与用于向切削刃引导冷却介质的喷嘴相连，而入口通常与冷却介质源和泵相连。腔包括用于安装容器的开口。容器和腔壁之间制造有用于引导冷却介质的至少一个凹槽。
凹槽可制造为容器中的至少一个切口。
凹槽可制造为腔壁中的至少一个切口。
凹槽可制造在腔壁中以及容器中。
另外，描述了插入到刀架中具有腔壁的腔内的容器、套筒或套管。容器包括至少一个中心部分和末端部分。末端部分中的至少一个可拆卸地连接到中心部分。中心部分包括外表面，该外表面具有在带有容器的刀架正在使用时适合于与刀架的腔壁接触的至少一个区域和适合于与冷却液接触的至少一个区域。适合于与冷却介质接触的区域适合于邻接中心部分的外表面和机床的腔之间的一个空隙。空隙的用途是向前引导冷却介质，例如气体，或典型地为切削液。空隙的尺寸通常受必须通过容器的冷却介质的量影响。
容器可包括平滑的表面，且可适合于插入到腔壁中具有凹槽的腔中。
容器的适合于与冷却液接触的至少一个区域可适合于提供中心部分的外表面和刀架的腔壁之间的一个空隙。
中心部分可包括具有沿圆柱形部分设置的多个脊的外部圆柱形部分，这些脊提供用于与刀架的腔接触的区域，且脊之间的区域适合于产生用于在容器和刀架之间向前引导冷却介质的空隙。
圆柱形部分不一定必须沿着容器的全长延伸。核心因素是在流体可以通过容器的同时，容器可在腔中获得稳定的定位。
容器通常是圆柱形的，具有铣入圆柱体内的凹槽，但也可使用其他的形状。举例来说，容器可以成形为矩形杆或方形杆、具有椭圆形截面等等。例如，如果容器是椭圆形，而腔是圆柱形，则将既提供接触面，又提供凹槽。这同样可运用到圆柱形腔内的方形容器的情况。
用于与机床内的腔接触的至少一个区域可形成按圆形结构设置的接触部位，以适合于与机床内的圆柱形腔接触。接触部位可以不沿着容器的全长延伸，但可由容器外面任何形状的不连续的隆起(elevation)形成。末端部分或盖子(lid)也可形成朝向腔壁的接触部位，且可包括用于向前引导冷却介质的凹槽。
中心部分可包括具有中心轴线的一个或多个圆柱形部分，而隆起可以制造为平行于该中心轴线延伸的脊。隆起可以是弧形、直线、曲线或包括任何其他合适的形状。
中心部分可包括具有中心轴线的一个或多个圆柱形部分，而隆起可成形为绕中心轴线螺旋形或螺旋状延伸的脊。
中心部分可包括一个基本圆柱形的腔，而末端部分之一可结合到中心部分。
中心部分可包括基本圆柱形的腔，而两个末端部分可以可拆卸地连接到中心部分。
末端部分或可拆卸地连接的末端部分可适合于压配合到中心部分，使得末端部分在中心部分中的安装将导致中心部分扩张。可供选择地，可以使用用于安装的其他设计，例如螺纹、螺钉、插销节等。
容器的一个末端可包括用于与机床的腔接触的凹进部分。
另外，本发明涉及一种具有两个末端的刀架，其中两个末端中的一个末端适合于固定在机床中，而另一末端适合于固定到至少一个切削刃。所述切削刃或多个切削刃不必直接固定到刀架，但可以固定在另一部分或固定所述刃或多个刃的切削刃固定部件(cut edge holding unit)中。刀架可包括具有腔壁的内腔。腔适合于接纳如上所述的容器，腔的一个末端连接到冷却介质的供给源，而另一末端连接到冷却介质的出口。腔包括用于安装容器的开口。
容器、容器的可拆卸的末端部分以及刀架内腔的最大尺寸可以相互适合，使得当容器的可拆卸的末端部分被压在容器的中心部分中的适当位置时，容器固定地压向刀架的内腔的腔壁。
代替或除了容器中的凹槽或切口外，腔壁可包括用于引导冷却液的凹槽。
刀架的内腔可以被倒角，用于与容器的倒角部分相互配合接触(mutualinterfitting contact)。
另外，本发明涉及一种具有两个末端和内腔的刀架，其中一个末端适合于固定到机床，而另一末端适合于固定切削刃。腔适合于接纳如上所述的容器，腔的一个末端连接到冷却介质的供给源，而另一末端连接到冷却介质的出口。腔包括用于安装容器的开口。
用于安装容器的开口可指向机床。
用于安装容器的开口可以可供选择地指向至少一个切削刃或指向用于固定一个或多个切削刃的元件所在的末端。
腔可包括用于与容器的至少一个区域接触的至少一个圆柱形部分，所述容器的至少一个区域用于与腔壁接触。
容器、容器的可拆卸的末端部分以及刀架的内腔的最大尺寸可相互配合的适合，使得当容器的可拆卸的末端部分被压入容器的中心部分内时，容器被压向腔壁，并由此固定在刀架的内腔中。
刀架的内腔可以被倒角，用于与容器的倒角部分相互配合接触。
本发明还涉及如上所述的容器的使用，其用于容纳一个或多个传感器以测量与机床相关的参数，及/或用于容纳减振系统。
根据本发明，切削液可被向前引导到容器的外面。由此没有必要使用穿过减振系统的管。减振系统可以被隔离在套筒(cartridge sleeve)内。在外面被引导通过套筒的切削液或空气有助于冷却套筒及其容纳物。因此，与其中切削液不能在减振系统外面引导的类似的减振系统相比，所述减振系统的功能受到切削过程提供的热的影响较小。
将依据本发明的刀架与依据本发明的容器相结合，还可以实现机床的很简易安装。需要很少的零件，且可避免使用粘合剂、密封剂等。另外，冷却介质可以被有效地向前引导。容器获得了冷却效果，容器被很好地固定在刀架中，且容器的容纳物获得了好的保护。容器的空隙区域或凹槽可以是圆柱形外部凹槽。另外，凹槽可以呈螺旋状。容器也可在两端具有活盖(loose lid)，且容器的长度、直径以及保持的几何形状可与要求的需求相适合。另外，端面的几何形状可与腔相适合。如果需要，可通过普通的发送器/接收器技术(sender/receiver technology)、收发器技术使容器的元件与周围环境通信，数据可录入到可按频繁间隔读取的容器的集成存储部件(integrated memory unit)，数据可由刀架上的滑环直接传输，等。
附图简述
图1显示了根据本发明一个实施方式的容器的侧视图；
图2显示了图1中显示的容器的截面；
图3显示了根据本发明另外的实施方式的容器的截面；
图4显示了根据本发明另外的实施方式的容器的截面；
图5显示了根据本发明另外的实施方式的容器的截面；
图6显示了根据本发明又一实施方式的容器的截面；
图7显示了根据本发明另外的实施方式的容器的截面；
图8显示了根据本发明的刀架的截面；
图9详细显示了图8中显示的截面的一部分；
图10是本发明实施方式的透视图；
图11是如图1和图2中显示的本发明的透视图；以及
图12是本发明又一实施方式的切断透视图。
参考附图的本发明实施方式的详述
图1显示了具有中心部分2、结合部分3以及可拆卸的末端部分或盖子4的容器1。从图1来看，另外还显示了用于与机床中的腔接触的接触区域5，以及在机床的腔中产生空隙的空隙区域6。空隙6在容器1中显示为凹槽，且这些空隙包括螺旋或螺孔构型(helical spiral or screwconfiguration)。这些空隙适合于引导冷却介质，例如引导切削液或空气。为增加通道或空隙6的长度，螺旋形构型或螺旋状构型是优选的，使得冷却介质绕容器留存的时间增加。
结合到中心部分的末端部分3显示为具有凹槽7，凹槽7用于与容器1所要放入的腔内的适合的凹槽接触。
凹槽之一显示为圆锥形凹槽7，以保证容器1位于中心，且被给定固定位置，而容器1不可相对于其所要放置的腔移动。
图2以截面形式显示了在图1中显示的容器。图2的容器包括减振系统8或减振体。从图2来看，还显示了盖子或末端部分4的截面，以及其是如何适合于中心部分2的。盖子4与中心部分2末端处的几何形状10使得盖子4被给定适合于中心部分2的内径10的直径9，使得一个操作就可以将盖子4固定到主部分或中心部分2，并同时卡紧主部分2的壁，且从而将整个容器1卡紧到容器1所要放置的腔的内壁。这样设计使容器能够在径向上和轴向上获得朝向容器1所要放置的腔的刚性卡紧力。主部分或中心部分2的另一末端3被给定与卡紧力相对的几何形状或凹槽7，且同时包括用于向前引导冷却介质的通道。另外，显示了逐渐缩减或倒角(chamfering)11，其可适合于腔的内部几何形状，及/或可有助于改善末端周围的流动状态或可改善容器末端的弹性，以适应容器1和腔的末端部分之间的公差，腔的末端部分也被倒角，以邻接容器。
图2中显示了盖子4，以及盖子的内部几何形状9如何适合于容器2的内部几何形状10。减振系统示意性地显示为8。图2中清楚地显示了接触区域5和空隙区域、通道或凹槽6。
在将容器1组装到机床的腔内时，首先将盖子4放置在容器2中，但不全部按压到盖子的最终位置。随后将容器1安装到机床的腔内，且放置成使得具有几何形状7的末端部分3邻接腔的末端壁。之后，用合适的工具将盖子4按压到其最终位置。这引起盖子4和主部分2之间的弹性变形，这再次引起朝向腔的卡紧力。
图3中显示了容器的可选择的实施方式，其中显示容器为具有两个结合的末端件3，且其中适合于放置在减振液中的减振体8显示为具有横向来复线(transversal rifle)，以增加减振液对减振体8的影响。
图4中显示了容器1的可选择的实施方式，容器1显示为具有结合的末端件4、可拆卸的盖子以及具有适合于放置在减振液中的微粒的特殊减振体8。结合到中心部分中的末端部分3显示为具有倒角7，用于与容器1所要放置的腔内的适合的倒角接触。接触区域5用于与机床内的腔接触，而空隙区域6对机床内的腔产生空隙。
图5中显示了容器的可选择的实施方式，其中显示容器具有两个可拆卸的末端件4以及减振体8。在此实施方式中，末端件之一显示为具有倒角7、用于冷却介质的额外的通道12以及适合于中心部分的外形9。
图6中显示了容器的可选择的实施方式，其中显示容器具有两个可拆卸的末端件4，以及用于安装例如不同的测量装置和传感器等的空腔。
图7中显示了容器1的可选择的实施方式，其中显示容器放置在刀架20中的腔25内，其中容器1具有可拆卸的末端件4以及结合的末端件3。减振体8显示为固定到放置在容器1内的两个弹性体13。减振体8显示为具有进入弹性体13内的两个销14。可供选择地，减振体8可具有平面末端，所述平面末端用胶接固定或者以其他方式固定到容器1的末端3、4，使得力被施加到弹性元件13上，作为剪切力施加到弹性体13上，而不是如在图中所显示的压缩。
显示在图2中的减振系统8可以是普通的减振系统，且有几项专利显示了这样的减振系统。对所有这些减振系统来说，被直接组装到机床的腔内是很常见的。
减振系统8可包括在减振液中的自由减振体、悬在弹簧系统中的减振块、悬在弹性材料中的减振块等。减振系统还可包括根据用于减振的预定频域调整的有源减振系统等。
图8显示了根据发明的刀架20的实例。刀架20包括两个末端21、22，两个末端中的一个末端21适合于固定到机床，而另一末端22适合于固定到切削刃。除此之外，刀架20包括对于刀架来说常见的任何外部几何形状。刀架包括用于将冷却液引向切削刃的通道24。清楚地显示了根据本发明的用于容纳容器1的腔23。因为钻孔25还形成了用于供给冷却介质的通道，所以腔适合于容纳容器1。钻孔25的直径与如前所述的容器1的外径相适合。另外，显示另一末端适合于冷却介质的出口24。图8中显示的实施方式中，用于安装容器1的开口2指向机床。然而，开口25指向用于固定切削刃的末端22也行。
图9显示了图8的细部，其中清楚地显示了容器1的盖子4，且其中减振系统8显示为放置在容器1中。也清楚地显示了容器1和机床20之间定义为6的空隙区域。类似地，显示了用于在容器1和机床20内的腔之间接触的区域5。图9还显示了容器1的末端3如何包括与机床20内的腔的几何形状相适合的几何形状7。末端部分3中的切口12有助于将来自空隙区域6的冷却液引导到冷却液的出口24。
在图10和11中，显示了形成空隙区域6的凹槽以及用于与腔接触的接触区域5，其平行于容器1的中心轴线。清楚地显示了接触区域5和凹槽6。另外，显示了可拆卸的末端盖子4、容器1末端的几何形状7以及另一个末端的凹槽12。图10显示了平行于容器的中心轴线的凹槽。
图11是在图1和图2中显示的容器1的透视图。容器1显示为具有中心部分2，该中心部分2具有接触区域5和空隙区域6，接触区域5用于与机床的内腔接触，而空隙区域6与容器1和机床的腔形成空隙。图11显示了绕容器的中心轴线成形为螺旋状的凹槽。
图12显示了具有容器和刀架20的系统，其中刀架的腔23显示为具有用于向前引导冷却介质的凹槽6，且其中容器具有平滑的外表面。另外，显示了减振体8、盖子4、用于将冷却介质向前引至切削刃的通道24以及用于固定切削刃的末端22。

Claims (23)

1.一种系统，其具有容器和刀架(20)，所述刀架(20)具有两个末端(21，22)，其中所述刀架(20)的一个末端适合于固定到机床，而另一末端适合于连接切削刃，且其中所述刀架(20)包括由腔壁包围的内腔(23)，所述系统的特征在于：所述腔(23)容纳所述容器(1)，且其中所述腔(23)的一个末端(21)适合于连接到冷却介质的供给源，而另一末端(22)连接到冷却介质的出口，其中所述腔(23)包括用于安装所述容器(1)的开口(25)，且其中在所述容器(1)和腔壁之间形成有用于引导冷却介质的至少一个间隙。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述间隙成形为所述容器(1)中的至少一个凹槽。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述间隙形成为所述腔壁中的至少一个凹槽。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述间隙形成在所述腔壁和所述容器中。
5.一种容器(1)，其用于安装在刀架(20)内具有腔壁的腔内，其中所述容器包括至少中心部分(2)和末端部分(3，4)，其中所述末端部分(4)连接到所述中心部分(2)，所述容器的特征在于：所述中心部分(2)包括外表面，所述外表面具有当带有容器(21)的所述刀架(20)处于使用时适合于与所述刀架(20)中的腔壁接触的至少一个区域(5)，以及适合于与冷却液接触的至少一个区域(6)。
6.如权利要求5所述的容器(1)，其中所述容器(1)包括平滑的表面，且适合于安装在所述腔壁中具有凹槽的腔(23)中。
7.如权利要求5所述的容器(1)，其中适合于与冷却液接触的所述至少一个区域适合于在所述中心部分(2)的外表面和所述刀架(20)中的腔壁之间形成空隙。
8.如权利要求7所述的容器(1)，其中所述中心部分(2)包括外部的基本圆柱形部分，所述外部的基本圆柱形部分具有沿所述圆柱形部分设置的多个隆起，其中这些隆起形成用于与所述刀架(20)的腔壁接触的区域(5)，且其中所述隆起之间的区域(6)适合于在所述容器(1)和所述刀架(20)之间形成用于向前引导冷却介质的空隙。
9.如权利要求4所述的容器(1)，其中所述中心部分包括具有中心轴线的至少一个圆柱形部分，且其中所述隆起形成为平行于该中心轴线延伸的脊。
10.如权利要求4所述的容器(1)，其中所述中心部分(2)包括具有中心轴线的至少一个圆柱形部分，且其中所述隆起形成为绕着所述中心轴线螺旋形或螺旋状延伸的脊。
11.如权利要求1所述的容器(1)，其中所述中心轴线(2)包括基本圆柱形的腔，且其中所述末端部分之一结合到所述中心部分(2)。
12.如权利要求1所述的容器(1)，其中所述中心部分(2)包括基本圆柱形的腔，且其中w在此保持打开，两个末端部分(3，4)可拆卸地连接到所述中心部分(2)。
13.如权利要求1所述的容器(1)，其中可拆卸地连接的末端部分(4)适合于压配合到所述中心部分(2)，使得所述末端部分在所述中心部分(2)中的安装导致所述中心部分(2)扩张。
14.如权利要求1所述的容器(1)，其中所述容器(1)的末端中的至少一个末端包括用于与所述刀架(20)的腔壁接触的倒角部分。
15.刀架(20)，其具有两个末端(21，22)和内腔(23)，其中一个末端适合于固定到机床，而另一末端适合于连接至少一个切削刃或切削刃承载部件，所述内腔(23)具有腔壁，所述刀架(20)的特征在于：所述腔(23)适合于容纳如权利要求1所述的容器(1)，所述腔(23)的一个末端(21)连接到冷却介质的供给源，而另一末端(22)连接到冷却介质的出口，且所述腔(23)包括用于安装所述容器(1)的开口(25)。
16.如权利要求15所述的刀架，其中用于安装所述容器的所述开口(25)指向所述机床。
17.如权利要求15所述的刀架，其中用于安装所述容器的所述开口(25)指向切削刃。
18.如权利要求15所述的刀架，其中所述腔(23)包括用于与所述容器(1)的与所述腔壁接触的至少一个区域接触的至少一个圆柱形部分。
19.如权利要求15所述的刀架，其中所述容器(1)、所述容器(1)的可拆卸的末端部分(4)以及所述刀架的所述内腔(23)的最大尺寸相互适合，使得当所述容器(1)的所述可拆卸的末端部分(4)被压在所述容器(1)的所述中心部分(2)中的适当位置时，所述容器(1)被压在朝向所述刀架的所述内腔(23)内的腔壁的固定位置。
20.如权利要求15所述的刀架，其中所述腔壁包括用于引导冷却液的凹槽。
21.如权利要求15所述的刀架，其中所述刀架的所述内腔(23)被倒角，用于与所述容器(1)的倒角部分相互配合接触。
22.如权利要求5至14中的一项权利要求所述的容器(1)的使用，其用于容纳一个或多个传感器，以用于测量与所述刀架(20)相关的参数。
23.如权利要求5至14中的一项权利要求所述的容器(1)的使用，其用于容纳减振系统(8)。
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