CN101861223A - 切削刀具和用于切削刀具的刀片 - Google Patents

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Abstract

一种切削刀具，该切削刀具包括切削刀片和刀架，该刀架包括至少一个刀片支撑表面。第一夹具适于在第一方向上施加夹紧力，以将刀片夹紧到刀片支撑表面，而第二夹具适于限制刀片围绕基本上在所述第一方向上延伸的轴线旋转。所述刀架包括第二刀片支撑表面。所述第二夹具在第二方向上将夹紧力施加到刀片，以将刀片夹紧到第二刀片支撑表面。所述第二刀片支撑表面设置在刀片的与第二夹具相对的一侧上。

Description

切削刀具和用于切削刀具的刀片
技术领域
本发明涉及一种具有可更换刀片的切削刀具，并且更具体地涉及一种具有用于相对于切削刀具夹紧可更换刀片的多个夹具的切削刀具。
背景技术
通常使用具有截头锥形头部的螺钉将切削刀片固定到刀架。螺钉延伸穿过刀片的孔并被拧入例如刀架的本体内。螺钉的截头锥形头部邻接刀片的孔的对应的截头锥形表面，使得当螺钉拧入刀架的本体内时，来自螺钉的力在螺钉的方向上施加到刀片上，以便将刀片的底表面夹紧到刀架的表面上，刀架的这一表面一般与螺钉的方向垂直。力的施加导致螺钉上的拉伸应力。
通常螺钉所拧入的刀架的本体中的孔相对于用于刀片的刀架的凹陷部构造，使得刀片上的螺钉的力具有横向于螺钉的方向延伸并且推动刀片以顶着凹陷部的壁移动的分量，该壁通常平行于螺钉的方向以便更牢固地支撑刀片。力导致螺钉上的剪切应力。在这种夹紧装置中，大的力施加到螺钉，并且螺钉断裂是常见的。
发明内容
期望提供一种具有夹紧装置和刀片的切削刀具，其中刀片能相对于刀架牢固地且精确地夹紧，减小了由于剪切力引起夹紧装置断裂的危险。
根据本发明的一方面，切削刀具包括：切削刀片；刀架，该刀架包括至少一个刀片支撑表面；第一夹具，该第一夹具适于在第一方向上施加夹紧力，以将刀片夹紧到刀片支撑表面；以及第二夹具，该第二夹具适于限制刀片围绕基本上在第一方向上延伸的轴线旋转，其中，刀架包括第二刀片支撑表面，第二夹具在第二方向上将夹紧力施加到刀片，以将刀片夹紧到第二刀片支撑表面，且第二刀片支撑表面设置在刀片的与第二夹具相对的一侧上。
根据本发明的另一方面，切削刀片包括：刀片本体，该刀片本体包含底表面、顶表面以及在底表面与顶表面之间的多个边缘表面；第一夹紧表面，该第一夹紧表面布置成在从顶表面到底表面的方向上接受夹紧力；第二夹紧表面，该第二夹紧表面处于第一边缘表面上；以及邻接表面，邻接表面位于刀片的与第二夹紧表面相对的一侧上的第二边缘表面上，第二夹紧表面布置成在第二夹紧力施加到第二夹紧表面时接受相反的力。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细说明能更好地理解本发明的特征及优点，在附图中，类似的附图标记表示类似的元件，且在附图中：
图1是根据本发明的实施例的切削刀具的顶部透视图；
图2是图1的切削刀具的一部分的顶部透视图，示出从切削刀具移除了切削刀片；
图3是图1的切削刀具的一部分的顶部透视图，示出从切削刀片移除了第一夹具；
图4是根据本发明的实施例的切削刀片以及第一和第二夹具的顶部透视图；
图5是根据本发明的另一实施例的切削刀具的顶部透视图；
图6是根据本发明的又一实施例的切削刀具的顶部透视图；
图7是根据本发明的另一实施例的切削刀具的顶部透视图；
图8是图7的切削刀具的一部分的顶部透视图，示出从刀架移除了刀片；以及
图9是根据本发明的另一实施例的切削刀片以及第一和第二夹具的顶部透视图。
具体实施方式
图1示出根据本发朋的实施例的切削刀具21。切削刀具21包括切削刀片23，且通常如所示那样包括多个这样的刀片。切削刀具21还包括刀架25，刀架25包括至少一个刀片支撑表面27，如图2所示。图1-3示出的切削刀具21为拉刀，但是应理解，本发明适用于具有可更换切削刀片的各种各样的切削刀具，例如车刀和回转刀具，诸如铣刀、钻孔刀具和镗孔刀具。
如图1所示，切削刀具21还包括第一夹具29，第一夹具29适于在第一方向D1上施加夹紧力，以将刀片23夹紧到刀片支撑表面27。第一夹具29能为任何合适的形式，例如悬臂形式的夹具，其邻接刀片23的顶表面31，以将底表面33压到刀片支撑表面27上。第一夹具29的目前优选的形式包括具有头部37的螺钉35，头部37具有大致截头锥形外表面39，如图2所示。如图3所见，刀片23中设置有具有大致截头锥形内表面43的孔41，螺钉35的截头锥形外表面39适于在螺钉的螺纹45完全被接纳在刀架25的内螺纹孔47(由图2中的螺钉隐藏)时邻接大致截头锥形内表面43。由螺钉35的头部37的大致截头锥形外表面39施加到刀片23的孔41的大致截头锥形内表面43上的力将底表面33推靠到刀片支撑表面27上。
设置有第二夹具49，并且其适于限制刀片23围绕基本上在第一方向D1延伸的轴线的旋转。通常，刀架25包括第二刀片支撑表面51，且第二夹具49在第二方向D2上施加夹紧力，以将刀片23夹紧到第二刀片支撑表面。通过设置第二夹具49，减少了使用第一夹具29将刀片23夹紧到第一刀片支撑表面27和第二刀片支撑表面51上的需要，且能降低第一夹具的切应变。此外，过去由单个夹具承担的夹紧力能由两个夹具承担。
在图1-3所示的实施例中，在方向D2施加的力能将刀片23的边缘53、55和57(图4)推靠到刀架25的三个刀片支撑表面51、59和61(图2)上。图4示出在与图1-3所示的实施例不同的刀片23的一侧上的第二夹具49，且仅示出本发明能包括各种构型。
图1-3所示的第二夹具49的实施例包括螺钉63，螺钉63拧入刀架25的内螺纹孔65(由图2的螺钉隐藏)。内螺纹孔65基本上在第一方向D1上延伸。第二夹具49包括刀片邻接表面部分67和外螺纹部分69，如图4所示。刀片邻接表面部分67通常为圆柱形的。可以想到，在刀片邻接表面部分67的高度和刀片边缘57上通常存在基本上的线接触。螺钉63的头部71能包括在刀片邻接表面部分67下面的倾斜或大致截头锥形外表面73，以在刀片23由第一夹具29安装到刀架25时辅助将螺钉拧入内螺纹孔65。
在图1-4所示的实施例中，螺钉35和63所拧入的孔47和65一般在相同的方向D1上延伸。在图5-9所示的实施例中，形成第一夹具和第二夹具的部分的螺钉在不同方向延伸。
在图5所示的刀具121的实施例中，该刀具121可用作盘形铣刀，用于形成第一夹具的部分的螺钉135的内螺纹孔在第一方向D1延伸(方向性箭头示出为“+”，以表示基本直着延伸进入图5的图片的箭头)，而用于螺钉63的内螺纹孔在不与第一方向平行的方向D3延伸(尽管夹具49施加力的方向D2与方向D3不同)。由图5的方向D1和D3限定的角度可为任何合适的角度，通常为90°或更小，且一些刀片23可被夹紧到刀架的刀片支撑表面27(以刀片23下面的虚线显示)，刀片支撑表面27相对于刀架25处于与用于另一刀片123的刀片支撑表面127(以刀片123下面的虚线部分地显示)不同的方位，且刀架125中的用于夹具129和149的孔可在与D1和D3方向不同的方向上延伸，且可在与D1和D2不同的方向上对刀片施加力D1′和D2′。第一和第二夹具29和49以及129和149的构型能另外地与图1-4所示的实施例相同。
图6-8示出切削刀具的实施例221和321，其中用于接纳第二夹具249和349的螺钉263和363的内螺纹孔265和365(虚线显示)在基本上与第一方向D1垂直的方向D4上延伸，第一夹具229和329在第一方向D1上施加力，且第一夹具的螺钉235和335以及用于接纳这些螺钉的孔在该第一方向D1上延伸。夹具249和349设置成使得它们在方向D2上施加力。在图6所示的实施例中，刀架325中形成的孔265以相对于刀架225不同的角度延伸，因为这些孔的轴线一般地全都在圆形刀具的中心点的方向上延伸。方向D2和D4的参考被理解为是所示刀片的每一个所特有的。相比之下，在图1-3和7-8所示的实施例中，每个实施例中的孔65和365一般在与具体实施例中的所有其他孔相同的方向D4上延伸，且夹具49和349在与所有其他夹具相同的方向D2上施加力。
图6-9示出与图1-5所示的夹具49略微不同形式的第二夹具549。第二夹具549包括刀片邻接表面部分567(图8)和外螺纹部分569(图9)。刀片邻接表面部分567为基本上平坦的，且如图9所见，设置在具有通孔577的构件575上，螺钉563延伸穿过通孔577，在螺钉563上设置有外螺纹部分569。
构件575能至少部分地被设置在刀架的凹陷部579(图8)中。这能有助于避免构件575相对于切削刀片旋转，刀片邻接表面部分567邻接于切削刀片。构件575和凹陷部579能为非圆形的，以有助于防止构件相对于凹陷部旋转。
螺钉563能为具有截头锥形头部573的螺钉(图9中虚线所示)，且能邻接于孔577中的截头锥形表面581(图9中虚线所示)。可选地，螺钉563能为美国专利No.4,993,889中描述的类型的具有带螺纹的头部部分和带螺纹的尾部部分的复合式螺钉，该专利通过引用并入，螺钉的头部部分和尾部部分在相反方向上攻螺纹。在通孔577和刀架的孔365中设置互补的内螺纹。头部部分和尾部部分设置有用于接纳适当的驱动装置，例如螺丝刀或六角扳手的槽(未显示)。当螺钉被向下拧入孔577和365中时，构件575的楔形被引入刀片和刀架的凹陷部579的壁之间的空间中，从而迫使刀片邻接表面部分567对刀片的相应的面施加压力并将刀片压紧于刀架的刀片接纳凹陷部的相对壁。
在特定刀架上的不同位置处，切削刀片23可以相同或不同。图4所示的切削刀片23包括刀片本体91，刀片本体91包括底表面33、顶表面31以及在顶表面和底表面之间的多个边缘表面53、55、57和93。通常，根据刀片23预期的使用，切削刃由边缘表面中的一个或多个以及顶表面31之间的交叉限定，和/或位于边缘表面的交叉处。
刀片23具有设置成在从顶表面31到底表面33的方向上接受夹紧力的第一夹紧表面。在图4的实施例中，第一夹紧表面为孔41的截头锥形内表面43(图3)，螺钉35的头部的截头锥形外表面邻接孔41的截头锥形内表面43。
刀片23还具有在边缘表面57上的第二夹紧表面95。第二夹紧表面95为边缘表面57上的螺钉63的刀片邻接表面部分67邻接的区域(虚线所示的大致位置)。第一和第二夹紧表面的形状和相对位置被仔细地确定，且形成刀片的精确性是重要的，以确保刀片23的切削刃位于相对于刀架25的预定位置。大于一般尺寸或小于一般尺寸的刀片或者是具有尺寸不精确的夹紧表面的刀片可能损坏工件。
邻接区域或表面97设置在第二边缘53上，且设置成当第二夹紧力施加到第二夹紧表面95、即在D2方向上时接受相反的力。图4所示的实施例中显示的邻接表面97邻接图2所示的表面51上的刀片支撑表面。刀片23可具有在边缘55和57上的额外的邻接表面99和101，当第二夹具49在D2方向上施加趋向于围绕螺钉35的轴线旋转刀片的力时，额外的邻接表面99和101将邻接刀架25的用于刀片的凹陷部的刀片支撑表面59和61。由于刀片可以在凹陷部的多个不同位置转位，因此应理解，边缘上的夹紧表面和邻接表面的位置可以根据刀片相对于刀架的方位而不同。
在例如图4所示的实施例中，第二夹紧表面95比用于夹具549的刀片邻接表面567的夹紧表面限定了更大的相对于螺钉35的轴线的力矩臂，用于夹具549的刀片邻接表面567的夹紧表面在图9中显示为定位成引导基本上与螺钉35的轴线相交的力。目前可以考虑到，一般地期望设置第二夹具以使其对刀片的刀片邻接表面施加力，使得该力基本上不与螺钉的轴线相交。目前可以想到，来自第二夹具的力具有较大的力矩臂的布置相对于来自第二夹具的力具有较小的力矩臂的布置是优选的。利用前一种的布置，刀片相对于刀架的定位一般是更可预测的，并且主要因为第二夹具，更有效地保持刀片处于适当位置的相对于刀片的夹紧作用将正常推动刀片，使之移动贴着切削刀具的凹陷部的固定表面。
应理解，在上述实施例中，延伸穿过刀片的中心孔的螺钉的力能够主要地导致拉伸应力，但是，螺钉的力也可引起剪切应力，如在已知的夹紧装置中，其中螺钉的紧固将刀片夹紧到与螺钉的方向大致垂直的表面上以及与螺钉的方向大致平行的表面上。
在本申请中，诸如“包含”的术语的使用是开放式的，且意图具有与诸如“包括”的术语相同的意思，且不排除存在其他结构、材料或作用。类似地，尽管诸如“能”或“可以”的术语的使用意图是开放式的且反映了结构、材料或作用不是必需的，但是不使用这样的术语并不表明反映结构、材料或作用是必不可少的。在结构、材料或作用目前考虑是必不可少的程度上，它们会被那样地确定。
尽管根据优选实施例示出并描述了本发明，但是应认识到，可在不偏离权利要求所阐述的本发明的情况下进行改变和变化。

Claims (19)

1.一种切削刀具(21，121，221，321)，包括：
切削刀片(23)；
刀架(25)，所述刀架(25)包括至少一个刀片支撑表面(27)；
第一夹具(29)，所述第一夹具(29)适于在第一方向(D1)上施加夹紧力，以将所述刀片(23)夹紧到所述刀片支撑表面(27)；以及
第二夹具(49)，所述第二夹具(49)适于限制所述刀片围绕基本上在所述第一方向上延伸的轴线旋转，
其中，所述刀架(25)包括第二刀片支撑表面(51)，所述第二夹具(49)在第二方向(D2)上将夹紧力施加到所述刀片，以将所述刀片(23)夹紧到所述第二刀片支撑表面，且所述第二刀片支撑表面设置在所述刀片的与所述第二夹具相对的一侧上。
2.如权利要求1所述的切削刀具(21，121，221，321)，其中，所述第二夹具(49，149，549)包括螺钉(63，563)，所述螺钉(63，563)拧入到所述刀架中的内螺纹孔(65)内。
3.如权利要求2所述的切削刀具(21)，其中，所述内螺纹孔(65)基本上在所述第一方向(D1)上延伸。
4.如权利要求3所述的切削刀具(21)，其中，所述第二夹具(49)包括刀片邻接表面部分(67)和外螺纹部分(69)。
5.如权利要求4所述的切削刀具(21)，其中，所述刀片邻接表面部分(67)为圆柱形的。
6.如权利要求2所述的切削刀具(121，221，321)，其中，所述内螺纹孔(265，365)在与所述第一方向(D1)不平行的方向上延伸。
7.如权利要求6所述的切削刀具(121，221，321)，其中，所述内螺纹孔(265，365)在与所述第一方向(D1)基本上垂直的方向上延伸。
8.如权利要求6所述的切削刀具(121，221，321)，其中，所述第二夹具(49，149，549)包括刀片邻接表面部分(67，567)和外螺纹部分(69，569)。
9.如权利要求8所述的切削刀具(221，321)，其中，所述刀片邻接表面部分(567)为基本上平坦的。
10.如权利要求8所述的切削刀具(221，321)，其中，所述螺钉(563)延伸穿过包括所述刀片邻接表面部分(567)的构件(575)中的孔(577)。
11.如权利要求10所述的切削刀具(221，321)，其中，所述构件(575)至少部分地被设置在所述刀架中的凹陷部(579)内。
12.如权利要求11所述的切削刀具(221，321)，其中，所述构件(575)不能相对于所述凹陷部(579)旋转。
13.如权利要求10所述的切削刀具(221，321)，其中，所述螺钉(563)的头部(573)包括大致截头锥形的外表面，并且所述构件(575)中的所述孔(581)包括大致截头锥形的内表面，所述螺钉的截头锥形的外表面适于当所述螺钉完全被接纳在所述刀架的所述内螺纹孔中时邻接于所述孔(581)的截头锥形的内表面。
14.如权利要求1所述的切削刀具(121，221)，包括：第二刀片(123)，且所述刀架包括相对于所述第一刀片支撑表面(27)成角度定向的至少一个第二刀片支撑表面(127)；第三夹具(129)，所述第三夹具(129)适于在第三方向(D1′)上施加夹紧力，以将所述第二刀片(123)夹紧到所述第二刀片支撑表面(127)；和第四夹具(149)，所述第四夹具(149)适于限制所述第二刀片(123)围绕基本上在所述第三方向上延伸的轴线旋转。
15.如权利要求14所述的切削刀具(121，221)，其中，所述第二刀片支撑表面(127)以相对于所述第一刀片支撑表面(27)成基本上90°的角定向。
16.如权利要求15所述的切削刀具，其中，所述第二夹具和所述第四夹具(129)适于在基本上相同的方向(D2)上分别将力施加到所述第一刀片(23)和所述第二刀片(123)。
17.如权利要求1所述的切削刀具，其中，由所述第二夹具(29)围绕所述轴线施加到所述刀片上的力的力矩臂大于零。
18.一种切削刀片(23)，包括：
刀片本体(91)，所述刀片本体(91)包括底表面(33)、顶表面(31)以及在所述底表面与所述顶表面之间的多个边缘表面(53，55，57，93)；
第一夹紧表面(43)，所述第一夹紧表面(43)布置成在从所述顶表面到所述底表面的方向上接受夹紧力；
第二夹紧表面(95)，所述第二夹紧表面(95)位于第一边缘表面(57)上；以及
邻接表面(97)，所述邻接表面(97)位于所述刀片的与所述第二夹紧表面相对的一侧上的第二边缘表面(53)上，所述第二夹紧表面布置成当第二夹紧力施加到所述第二夹紧表面(95)时接受相反的力。
19.如权利要求18所述的切削刀片(23)，其中，所述第一夹紧表面(43)设置在从所述刀片的所述顶表面(31)延伸到所述底表面(33)的通孔(41)中。
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