CN102000845B - 平衡可调的切削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平衡可调的切削刀具，包括刀体、刀夹、切削刀片和刀夹紧固件，所述刀体上设有至少一组刀槽和平衡件，所述切削刀片固定于刀夹上并与刀夹一同置于刀槽内，所述刀夹上设有平衡螺纹孔，所述刀体上设有与平衡螺纹孔对应的刀体螺纹孔，所述平衡件穿过刀体螺纹孔与平衡螺纹孔螺纹连接。该平衡可调的切削刀具具有结构简单紧凑、可防止平衡件在高速切削过程中飞出的优点。

Description

平衡可调的切削刀具

技术领域

本发明涉及金属切削加工领域，尤其涉及平衡可调的切削刀具。

背景技术

人们发现，旋转类切削刀具切削过程中，高速切削（尤其是线速度V≥5000m/min时）可以极大的提高加工效率、改善加工表面质量。在高速切削过程中，偏心质量产生较大的不平衡离心力，使切削刀具容易产生振动从而降低加工表面质量。此类现有刀具一般采用如图1和图2所示的结构，为了降低不平衡离心力，需要降低切削刀具相对回转中心的偏心质量，因此刀体1采用一种密度小的材料（一般为铝合金），较普通切削刀具材料（一般为钢材）而言，该类材料具有密度小、强度低、硬度低、不耐磨的特点，为了减小紧固件和刀体1的摩擦、延长切削刀具的使用寿命，同时又不降低紧固件对切削刀片3的夹紧力，一般紧固件不直接作用在刀体1上，而是将切削刀片3直接连在强度较好的刀夹2上后，用刀夹紧固件5穿过刀体1上的一个柱孔36连接一钢套37，该钢套37外表面上有若干锥孔38，正交于钢套轴线39的螺钉40通过和刀体1上的螺纹孔配合压入锥孔38，使钢套37和刀体1固定连接，刀夹紧固件5通过和钢套37内螺纹面作用，将刀夹2和切削刀片3夹紧在刀体1上。刀夹紧固件5通过钢套37和刀体1间接相连，加大了刀夹紧固件5的夹紧力，能有效避免刀夹紧固件5和刀体1直接相连时因刀体1上的螺纹面不耐磨而降低切削刀具的寿命。虽然，采用这种密度小的材料来制作刀体1可以有效降低切削刀具的偏心质量，但无法完全消除。为了保证加工表面质量，此类刀具一般都有动平衡调整结构，为了实现动平衡切削，通常在切削刀具的非切削端附近处的外周面上，分布有与切削刀片3具有同等数量的平衡件6，该平衡件6均布于与切削刀具中心轴正交的圆上，通过平衡件6在该圆的径向方向上移动，可以调整切削刀具的偏心质量。这种具有动平衡可调的结构，能有效的避免不平衡离心力给切削带来的影响。

但是，在刀体1中镶有一钢套37，使切削刀具结构过于复杂，对刀体1的装配精度要求较高，极大地提高了切削刀具的制作和使用成本；同时，高速切削过程中，随着切削速度的增大，平衡件6所受的离心力逐渐增大，由于刀体1强度不足，所能提供的向心力有限，平衡件6易飞出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、可防止平衡件在高速切削过程中飞出的平衡可调的切削刀具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种平衡可调的切削刀具，包括刀体、刀夹、切削刀片和刀夹紧固件，所述刀体上设有至少一组刀槽和平衡件，所述切削刀片固定于刀夹上并与刀夹一同置于刀槽内，所述刀夹上设有平衡螺纹孔，所述刀体上设有与平衡螺纹孔对应的刀体螺纹孔，所述平衡件穿过刀体螺纹孔与平衡螺纹孔螺纹连接。

所述刀体螺纹孔的中心轴线与所述刀体的回转中心轴线共面。

所述刀夹上设有凸台，所述平衡螺纹孔设于凸台上，所述切削刀片遮挡于刀夹的平衡螺纹孔处，所述刀体螺纹孔一端与所述平衡螺纹孔相接，另一端与所述刀体中心的安装孔相通。

所述刀体上设有与刀槽相通的沉头孔，所述刀夹上设有与所述沉头孔对应的紧固螺纹孔，所述刀夹紧固件装设于沉头孔内并与所述紧固螺纹孔螺纹连接，所述刀夹通过刀夹紧固件压紧固定。

所述刀夹上设有连接螺纹孔，所述切削刀片通过与所述连接螺纹孔连接的连接紧固件固定于刀夹上，所述紧固螺纹孔与所述连接螺纹孔沿刀体径向方向上的夹角为α，所述紧固螺纹孔与所述连接螺纹孔沿刀体轴向方向上的夹角为β，0°≤α≤45°，0°≤β≤25°。

所述刀槽由槽底面、定位面和光顺面围成，所述槽底面上设有与所述连接螺纹孔同轴布置的浅孔，所述定位面与浅孔中心轴线的夹角为γ，所述刀夹外侧设有与所述槽底面接触的下底面以及与所述光顺面接触的接触面，所述刀夹的凸台外侧设有与所述定位面接触的外周面，所述外周面与所述连接螺纹孔中心轴线的夹角为λ，0.25°≤λ－γ≤3°。

所述刀槽的定位面与槽底面之间设有一斜面，所述刀夹的外周面与下底面之间设有余隙面，所述斜面与所述余隙面之间设有预紧间隙。

所述斜面与所述余隙面平行。

所述光顺面与所述槽底面正交，所述接触面与所述下底面正交。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的平衡可调的切削刀具，将平衡件穿过刀体上的刀体螺纹孔与刀夹上所设平衡螺纹孔螺纹连接，不但可以调整切削动平衡，还可以将刀体和刀夹连接在一起，使刀夹和刀体形成一种过定位结构，从而使切削刀具具有较强的耐冲击能力。在高速切削过程中，当切削速度达到刀体的刀体螺纹孔不足克服平衡件的离心力时，可由强度较好的刀夹上的平衡螺纹孔帮助平衡件克服离心力，为提高切削速度上限提高了有利条件。切削刀片遮挡于刀夹的平衡螺纹孔处，当刀体的刀体螺纹孔和刀夹上的平衡螺纹孔两者都不足以克服平衡件的离心力时，由切削刀片抑止平衡件飞出，可保护操作人员的安全。通过在刀体上开设沉头孔，用装入沉头孔的刀夹紧固件和刀夹直接连接，不仅取消了现有钢套连接方式的复杂结构，使得结构大大简化、降低生产成本，而且可以更加稳固的将刀夹和切削刀片夹紧在刀体上，从而提高切削刀具在高速切削中的切削精度。通过对刀夹上紧固螺纹孔与连接螺纹孔沿刀体径向方向和轴向方向上的夹角进行合理设置，可有效防止刀夹紧固件在随刀体高速旋转时受离心力影响飞出，同时可使刀夹对刀槽产生法向、径向和轴向的压力，有效的减小刀体与刀夹之间的接触间隙。通过在刀槽的定位面与刀夹上凸台的外周面之间设置一定的夹角，在固定刀夹时可使凸台产生弹性形变，使刀夹与刀槽的连接更加紧密、稳固。在刀夹的下底面和外周面间设有余隙面，该余隙面在减小刀夹质量的同时可减小凸台的弹性壁厚，使凸台更容易发生弹性形变，在刀夹的余隙面和刀体的一斜面之间设有预紧间隙，通过凸台的弹性形变可使刀体和刀夹在刀体的径向方向上完全接触，在消除预紧间隙、提高连接稳定性的同时还提高了切削刀具在径向进给时的稳定性。

附图说明

图1是现有技术中切削刀具的第一立体结构示意图； 

图2是现有技术中切削刀具的第二立体结构示意图；

图3是本发明切削刀具的立体结构示意图；

图4是本发明切削刀具中刀槽的放大示意图；

图5是本发明切削刀具中刀槽的主视结构示意图；

图6是本发明切削刀具中刀夹的立体结构示意图； 

图7是本发明切削刀具中刀夹的主视结构示意图；

图8是本发明切削刀具中切削刀片的立体结构示意图；

图9是图5的A－A剖视图；

图10是图7的B－B剖视图；

图11是图7的C－C剖视图。

图中各标号表示： 

1、刀体；2、刀夹；3、切削刀片；4、连接紧固件；5、刀夹紧固件；6、平衡件；7、容屑槽；8、刀槽；9、光顺面；10、定位面；11、刀体螺纹孔；12、浅孔；13、沉头孔；14、槽底面；15、斜面；16、接触面；17、外周面；18、安装孔；19、平衡螺纹孔；20、连接螺纹孔；21、下底面；22、紧固螺纹孔；23、内周面；24、径向面；25、余隙面；26、预紧间隙；27、上底面；28、凸台；30、端面；31、侧面；32、基面；36、柱孔；37、钢套；38、锥孔；39、钢套轴线；40、螺钉。

具体实施方式

图3至图11示出了本发明的一种平衡可调的切削刀具实施例，该切削刀具包括刀体1、刀夹2、切削刀片3和刀夹紧固件5，刀体1上设有至少一组刀槽8和平衡件6，刀夹2具有由径向面24、内周面23和上底面27组成的三内侧定位面，切削刀片3的端面30与径向面24配合，切削刀片3的侧面31与内周面23配合，切削刀片3的基面32与上底面27配合，刀夹2上设有平衡螺纹孔19，刀体1上设有与平衡螺纹孔19对应的刀体螺纹孔11，平衡件6穿过刀体螺纹孔11与平衡螺纹孔19螺纹连接。平衡件6沿刀体螺纹孔11和平衡螺纹孔19轴向移动可以调整切削动平衡，平衡件6还起到了将刀体1和刀夹2连接在一起的作用，使刀夹2和刀体1形成一种过定位结构，从而使切削刀具具有较强的耐冲击能力。在高速切削过程中，当切削速度达到刀体1的刀体螺纹孔11不足克服平衡件6的离心力时，可由强度较好的刀夹2上的平衡螺纹孔19帮助平衡件6克服离心力，为提高切削速度上限提高了有利条件。

本实施例中，刀夹2上设有凸台28，平衡螺纹孔19设于凸台28上，刀体螺纹孔11的中心轴线与刀体1的回转中心轴线共面，刀体螺纹孔11一端与平衡螺纹孔19相接，另一端与刀体1中心的安装孔18相通，切削刀片3遮挡于刀夹2的平衡螺纹孔19处，当刀体1的刀体螺纹孔11和刀夹2上的平衡螺纹孔19两者都不足以克服平衡件6的离心力时，由切削刀片3抑止平衡件6飞出，可保护操作人员的安全。

本实施例中，刀夹2上设有连接螺纹孔20，切削刀片3通过与连接螺纹孔20连接的连接紧固件4固定于刀夹2上，各刀槽8内安装一组切削刀片3和刀夹2，本实施例仅设有一组刀槽8和平衡件6以及一组与之对应的切削刀片3和刀夹2，刀槽8旁设有排屑槽7，刀槽8、平衡件6、切削刀片3和刀夹2的数量可根据具体切削情况的需要而定，刀体1上设有与刀槽8相通的沉头孔13，刀夹2上设有与沉头孔13对应的紧固螺纹孔22，刀夹紧固件5装设于沉头孔13内并与紧固螺纹孔22螺纹连接，刀夹2通过刀夹紧固件5压紧固定。本发明的平衡可调的切削刀具，通过在刀体1上开设沉头孔13，用装入沉头孔13的刀夹紧固件5和刀夹2直接连接，不仅取消了现有钢套连接方式的复杂结构，使得结构大大简化、降低生产成本，而且可以更加稳固的将刀夹2和切削刀片3夹紧在刀体1上，从而提高切削刀具在高速切削中的切削精度。紧固螺纹孔22与连接螺纹孔20沿刀体1径向方向上的夹角为α，紧固螺纹孔22与连接螺纹孔20沿刀体1轴向方向上的夹角为β，0°≤α≤45°，0°≤β≤25°，本实施例中，α为10°，β为15°。通过对刀夹2上紧固螺纹孔22与连接螺纹孔20沿刀体1径向方向和轴向方向上的夹角进行合理设置，可有效防止刀夹紧固件5在随刀体1高速旋转时受离心力影响飞出，同时可使刀夹2对刀槽8产生法向、径向和轴向的压力，有效的减小刀体1与刀夹2之间的接触间隙。刀槽8由槽底面14、定位面10和光顺面9围成，光顺面9与槽底面14正交，槽底面14上设有与连接螺纹孔20同轴布置的浅孔12，定位面10与浅孔12中心轴线的夹角为γ，刀夹2外侧设有下底面21和接触面16，接触面16与下底面21正交，刀夹2的凸台28外侧设有外周面17，外周面17与连接螺纹孔20中心轴线的夹角为λ，0.25°≤λ－γ≤3°，本实施例中，λ－γ为0.75°，该差值使刀槽8的定位面10与刀夹2上凸台28的外周面17之间形成一定的夹角，通过刀夹紧固件5固定刀夹2时凸台28产生弹性形变，使下底面21与槽底面14紧密接触、接触面16与光顺面9紧密接触、外周面17与定位面10紧密接触，确保刀夹2与刀槽8的连接更加紧密、稳固。在刀槽8的定位面10与槽底面14之间设有一斜面15，刀夹2的外周面17与下底面21之间设有余隙面25，该余隙面25在减小刀夹2质量的同时可减小凸台28的弹性壁厚，使凸台28更容易发生弹性形变，斜面15与余隙面25之间设有预紧间隙26，斜面15与余隙面25平行，通过凸台28的弹性形变可使刀体1和刀夹2在刀体1的径向方向上完全接触，在消除预紧间隙26、提高连接稳定性的同时还提高了切削刀具在径向进给时的稳定性。

根据工艺要求，本发明的平衡可调的切削刀具中平衡螺纹孔19可以由一直径略大于平衡件6外径的通孔替代，平衡件6可以在该通孔内移动，但不受其限制，由刀体螺纹孔11克服平衡件6在高速切削过程中所受的离心力，当刀体螺纹孔11不足克服该离心力时，直接通过切削刀片3阻挡平衡件6飞出；另外，切削刀片3不仅可以如本实施例所述通过连接紧固件4固定在刀夹2上，还可以通过如焊接等方法使切削刀片3和刀夹2永久性连接。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种平衡可调的切削刀具，包括刀体（1）、刀夹（2）、切削刀片（3）和刀夹紧固件（5），所述刀体（1）上设有至少一组刀槽（8）和平衡件（6），所述切削刀片（3）固定于刀夹（2）上并与刀夹（2）一同置于刀槽（8）内，其特征在于：所述刀夹（2）上设有平衡螺纹孔（19），所述刀体（1）上设有与平衡螺纹孔（19）对应的刀体螺纹孔（11），所述平衡件（6）穿过刀体螺纹孔（11）与平衡螺纹孔（19）螺纹连接，所述刀夹（2）上设有凸台（28），所述平衡螺纹孔（19）设于凸台（28）上，所述切削刀片（3）遮挡于刀夹（2）的平衡螺纹孔（19）处，所述刀体螺纹孔（11）一端与所述平衡螺纹孔（19）相接，另一端与所述刀体（1）中心的安装孔（18）相通。

2.根据权利要求1所述的平衡可调的切削刀具，其特征在于：所述刀体螺纹孔（11）的中心轴线与所述刀体（1）的回转中心轴线共面。 

3.根据权利要求2所述的平衡可调的切削刀具，其特征在于：所述刀体（1）上设有与刀槽（8）相通的沉头孔（13），所述刀夹（2）上设有与所述沉头孔（13）对应的紧固螺纹孔（22），所述刀夹紧固件（5）装设于沉头孔（13）内并与所述紧固螺纹孔（22）螺纹连接，所述刀夹（2）通过刀夹紧固件（5）压紧固定。

4.根据权利要求3所述的平衡可调的切削刀具，其特征在于：所述刀夹（2）上设有连接螺纹孔（20），所述切削刀片（3）通过与所述连接螺纹孔（20）连接的连接紧固件（4）固定于刀夹（2）上，所述紧固螺纹孔（22）与所述连接螺纹孔（20）沿刀体（1）径向方向上的夹角为α，所述紧固螺纹孔（22）与所述连接螺纹孔（20）沿刀体（1）轴向方向上的夹角为β，0°＜α≤45°，0°＜β≤25°。

5.根据权利要求4所述的平衡可调的切削刀具，其特征在于：所述刀槽（8）由槽底面（14）、定位面（10）和光顺面（9）围成，所述槽底面（14）上设有与所述连接螺纹孔（20）同轴布置的浅孔（12），所述定位面（10）与浅孔（12）中心轴线的夹角为γ，所述刀夹（2）外侧设有与所述槽底面（14）接触的下底面（21）以及与所述光顺面（9）接触的接触面（16），所述刀夹（2）的凸台（28）外侧设有与所述定位面（10）接触的外周面（17），所述外周面（17）与所述连接螺纹孔（20）中心轴线的夹角为λ，0.25°≤λ－γ≤3°。

6.根据权利要求5所述的平衡可调的切削刀具，其特征在于：所述刀槽（8）的定位面（10）与槽底面（14）之间设有一斜面（15），所述刀夹（2）的外周面（17）与下底面（21）之间设有余隙面（25），所述斜面（15）与所述余隙面（25）之间设有预紧间隙（26）。

7.根据权利要求6所述的平衡可调的切削刀具，其特征在于：所述斜面（15）与所述余隙面（25）平行。

8.根据权利要求7所述的平衡可调的切削刀具，其特征在于：所述光顺面（9）与所述槽底面（14）正交，所述接触面（16）与所述下底面（21）正交。

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