CN102046311B - 多夹座切削刀具以及火车轮镗孔组件 - Google Patents

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Abstract

一种多夹座切削刀具(10)包括具有多个接收夹座的凹穴(14)的一个本体(12)、以及被安装在对应的凹穴上的多个接收镶片的夹座(30)。一个圆形的切削镶片(38)被安装在每个夹座上。这些凹穴(14)是在离该本体(12)的一条中央纵向轴线(18)的多个预定距离处形成的，以形成一个第一组和一个第二组的切削镶片，这样使得该第一组切削镶片的切削刃(42)和该第二组切削镶片的切削刃被定位在距离该本体的中央纵向轴线的不同的轴向距离(a1-a4)和径向距离(r1-r4)处，以完成不同的机加工操作。对于具有奇数个切削镶片的切削刀具可以存在一个第三组的一个或多个切削镶片。在此还披露了一种火车轮镗孔组件(60)。

Description

多夹座切削刀具以及火车轮镗孔组件
本申请是2008年4月11日提交的申请序列号12/101,172的部分继续申请，其全部内容通过引用结合在此。
发明背景
具有圆形切削镶片的切削刀具，如铣刀、镗杆及类似刀具通常可以完成从精机加工到粗机加工的多种仿形操作。通常，圆形切削镶片以一个特定的进给速率产生光洁表面，因为圆形刃起了擦拭器的作用。目前，切削刀具包括安装在刀具本体上的四个圆形切削镶片，其中两个切削镶片完成粗切削操作，而另两个切削镶片完成精切削操作。然而，对于具有四个圆形切削镶片的切削刀具已经发现，这些切削镶片的进给速率和寿命对于某些机加工应用和某些有待机加工的特定材料而言是不足的。因此，存在一种需要来提供一种切削刀具，这种切削刀具在使切削镶片的寿命最长的同时能够进行更高速的进给。
发明概述
简言之，根据本发明的一个方面，在此提供了一种多夹座切削刀具，这种切削刀具包括一个本体，该本体包括至少五个接收夹座的凹穴，每个接收夹座的凹穴包括一对侧壁、一个底壁以及一个后壁。这些接收夹座的凹穴的后壁位于多个不同的径向距离处，并且这些接收夹座的凹穴的底壁位于多个不同的轴向距离处。一个接收镶片的夹座被适配为安装在一个对应的接收夹座的凹穴上。一个切削镶片被适配为安装在一个对应的接收镶片的夹座上，每个切削镶片具有一个切削刃，其中多个切削镶片被定位在距离该本体的一条中央纵向轴线的不同轴向距离以及不同径向距离处以完成多种机加工操作。
根据本发明的另一个方面，提供了一种火车轮镗孔组件，该组件包括一个火车轮支撑台、由该火车轮支撑台支撑的多个轮对齐夹具、以及一个多夹座切削刀具。该多夹座切削刀具包括一个本体，该本体包括至少五个接收夹座的凹穴，每个接收夹座的凹穴包括一对侧壁、一个底壁以及一个后壁。这些接收夹座的凹穴的后壁位于多个不同的径向距离处，并且这些接收夹座的凹穴的底壁位于多个不同的轴向距离处。一个接收镶片的夹座被适配为安装在一个对应的接收夹座的凹穴上。一个切削镶片被适配为安装在一个对应的接收镶片的夹座上，每个切削镶片具有一个切削刃，其中该多个切削镶片被定位在距离该本体的一条中央纵向轴线的不同轴向距离以及不同径向距离处以完成多种机加工操作。
根据本发明的又一个方面，一种从工件上去除材料的方法包括以下步骤：
提供一个多夹座切削刀具，该切削刀具具有一个本体，该本体包括至少五个接收夹座的凹穴，每个接收夹座的凹穴包括一对侧壁、一个底壁以及一个后壁，这些接收夹座的凹穴的后壁被定位在多个不同的径向距离处，并且这些接收夹座的凹穴的底壁被定位在多个不同的轴向距离处；一个接收镶片的夹座，该接收镶片的夹座被适配为被安装在一个对应的接收夹座的凹穴上；以及一个切削镶片，该切削镶片被适配为被安装在一个对应的接收镶片的夹座上，每个切削镶片具有一个切削刃，多个切削镶片被定位在距离该本体的一条中央纵向轴线的不同轴向距离以及不同径向距离处以完成多种机加工操作；并且
相对于该工件移动该切削刀具以完成该多种机加工操作。
根据本发明的再又一个方面，一种对火车轮轮毂进行镗孔的方法包括以下步骤：
提供一个支撑台用于支撑一个火车轮；
提供一个镗杆，该镗杆具有一个本体，该本体包括至少五个接收夹座的凹穴，每个接收夹座的凹穴包括一对侧壁、一个底壁以及一个后壁，这些接收夹座的凹穴的后壁被定位在多个不同的径向距离处，并且这些接收夹座的凹穴的底壁被定位在多个不同的轴向距离处；一个接收镶片的夹座，该接收镶片的夹座被适配为被安装在一个对应的接收夹座的凹穴上；以及一个切削镶片，该切削镶片被适配为被安装在一个对应的接收镶片的夹座上，每个切削镶片具有一个切削刃，多个切削镶片被定位在离该本体的一条中央纵向轴线的不同轴向距离以及不同径向距离处以完成多种机加工操作；并且
相对于该火车轮移动该镗杆以完成该多种机加工操作，由此对该火车轮进行镗孔。
附图简要说明
当参考附图阅读以下详细的说明时将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面、以及优点，其中贯穿这些附图类似的字符表示类似的部件，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方案的一种多夹座切削刀具的侧视图，该切削刀具具有多个接收夹座的凹穴以及对应数目的接收镶片的夹座，这些夹座上安装有切削镶片；
图2是图1的多夹座切削刀具的正视图；
图3是图1的多夹座切削刀具的一个本体的侧视图，不带有在其上安装的切削镶片；
图4是图3的多夹座切削刀具本体的正视图；
图5是图3的多夹座切削刀具的本体的后视图；
图6是根据本发明的一个实施方案的图1的接收镶片的夹座的侧视图；
图7是图1的接收镶片的夹座的侧面透视图；
图8是图1的接收镶片的夹座的俯视图；
图9是图1的接收镶片的夹座的端视图；
图10是根据本发明的一个实施方案的被安装在接收镶片的夹座上的一个切削镶片沿图8的线10-10截取的截面视图；
图11是根据本发明的一个实施方案的一个火车轮镗孔组件的透视图；并且
图12是沿图11的线12-12截取的火车轮镗孔组件的部分截面视图。
发明详细说明
根据本发明的原理，一个切削刀具包括一个本体，该本体具有多于四个凹穴的偶数个接收夹座的凹穴，例如，六个、八个、十个、十二个以及类似数量，邻近该本体的一个切削端。有可能的是该切削刀具可以具有比四个凹穴多的奇数个凹穴，如五个、七个、九个、十一个以及类似数量。这些凹穴是彼此相对环圆周地等距离间隔开的。每个接收夹座的凹穴包括一对侧壁、一个底壁以及一个后壁。这些接收夹座的凹穴的后壁位于多个不同的径向距离处，并且这些接收夹座的凹穴的底壁位于多个不同的轴向距离处。一个接收镶片的夹座被适配为安装在一个对应的接收夹座的凹穴上。一个切削镶片被适配为安装在一个对应的接收镶片的夹座上。一个第一组切削镶片包括这些切削镶片中彼此相邻的的二分之一，并且一个第二组切削镶片包括这些切削镶片中的另外二分之一，这另外二分之一切削镶片与该第一组对角相对地定位。对于具有奇数个切削镶片的切削刀具，包括一个单独的切削镶片的一个第三组将被定位在该第一组与第二组之间。第一组和第二组的切削刃位于距离该本体的一条中央纵向轴线的不同轴向和不同径向距离处以便完成不同的机加工操作，如精机加工操作、半精机加工操作、半粗机加工操作、粗机加工操作以及类似操作。对于具有奇数个切削镶片的切削刀具，该第三组可以完成与该第一和第二组的切削镶片中的一个的机加工操作相同的机加工操作、或一种不同的机加工操作。
在图1至图5中展示的一个实施方案中，切削刀具10包括一个镗杆，该镗杆具有一个本体12，该本体具有八个接收夹座的凹穴14，这些凹穴彼此相对大约四十五度(360/8＝45)等距离地被间隔开并且邻近本体12的一个切削端12a。每个接收夹座的凹穴14包括一对相对的侧壁14a和14b、一个底壁14c、以及一个后壁14d。如图3所示，每个凹穴14的一条纵向轴线28与本体12的一条中央纵向轴线18实质上是平行的。形成一对螺纹孔16以便从每个凹穴14的后壁14d朝向本体12的中央纵向轴线18径向延伸。在所展示的实施方案中，这些螺纹孔16沿着接收夹座的凹穴14的纵向轴线28是对齐的。形成了与每个接收夹座的凹穴14相邻的一个纵向延伸的槽20，以提供有效的切屑控制。在所展示的实施方案中，每个槽20具有相对于本体12的外表面的一种凹形或盘形轮廓。本体12包括一个凸缘构件22和一个圆柱形状的电动机连接件23，该连接件远离切削端12a以便将切削刀具10安装在一个驱动电动机上，例如，一个火车轮镗孔组件的一个主电动机部分(图11)。凸缘构件22包括多个安装孔24，用于使切削刀具10能够被安装在该驱动电动机上。在所展示的实施方案中，切削刀具10总共具有十个安装孔24。然而，本发明不限于该安装孔的数目，并且可以通过足以将切削刀具10安装在机床上的任何希望的安装孔数目来实施本发明。
如图4所示，形成一个第一组的这八个凹穴14中的四个邻近的接收夹座的凹穴14的后壁14d对应地被定位为离本体12的中央纵向轴线18的径向距离为d1、d2、d3和d4。在所展示的实施方案中，径向距离d1大于径向距离d2，径向距离d2大于径向距离d3，并且径向距离d3大于径向距离d4。形成一个第二组的其他四个邻近的接收夹座的凹穴14的后壁14d也对应地定位在四个不同的径向距离d1、d2、d3和d4处。其结果是，该第一和第二组中彼此直接相对定位的两个接收夹座的凹穴14的后壁14d是在离本体12的中央纵向轴线18大致相同的径向距离处。应指出，每个凹穴14的侧壁14a和14b具有离本体12的外表面26不同的深度，因为每个接收夹座的凹穴14都不是与本体12的中央纵向轴线18径向地排齐的。
除了该第一组的接收夹座的凹穴14的后壁14d定位在相对于本体12的中央纵向轴线18的四个不同径向距离d1、d2、d3和d4处之外，并且该第一组的接收夹座的凹穴14的底壁14c也是定位在离本体12的凸缘构件22的一个端面22a四个不同的轴向距离a1、a2、a3和a4处。确切地说，该第一组中的四个邻近的接收夹座的凹穴14的底壁14c定位在相对于本体12的凸缘构件22的一个端面22a的四个不同距离a1、a2、a3和a4处，如图3所示。相似地，该第二组中的其他四个邻近的接收夹座的凹穴14也定位在四个不同的轴向距离a1、a2、a3和a4处。其结果是，该第一和第二组的彼此直接相对定位的两个接收夹座的凹穴14的底壁14c是在离本体12的凸缘构件22的端面22a的大致相同的轴向距离处。
现在参见图6至图9，切削刀具10还包括多个接收镶片的夹座30，这些夹座被适配为被接收在本体12的这些接收夹座的凹穴14中。在所展示的实施方案中，每个夹座30是彼此基本上完全相同的。每个夹座30都通过一对安装螺钉33(图1)被安装在其对应凹穴14上，这些安装螺钉被插入穿过夹座30中的多个孔34并且被螺纹地接收在本体12的多个螺纹孔16中。在所展示的实施方案中，与本体12的螺纹孔16类似，这些孔34沿着接收夹座的凹穴14的纵向轴线28基本上是对齐的。每个夹座30包括一对基本上平行的侧壁30a和30b、一个底壁30c、以及一个后壁30d。当被安装在本体12的接收夹座的凹穴14中时，夹座30的这些侧壁30a、30b接触凹穴14的侧壁14a、14b，夹座30的底壁30c接触凹穴14的底壁14c，并且夹座30的后壁30d接触该凹穴的后壁14d以将夹座30牢固地保持在位。
每个接收镶片的夹座30包括一个接收镶片的凹穴36，该凹穴被适配为具有安装到其上的一个切削镶片38。如图10所示，切削镶片38是一种常规的圆形切削镶片，该切削镶片具有终止于一个圆形的切削刃42的一个上表面40、以及当镶片38被安装在凹穴36上时与凹穴36的一个底壁36a(图7)相结合的一个底表面44。镶片38还包括与上表面40和底表面44互相连接的一个截头圆锥形的侧壁46。一个螺钉孔48(以虚线示出)被中央地安置为穿过镶片38的本体，用于接收一个螺纹夹紧螺钉50(图1)。一个任选的垫片52可以被放置在凹穴36的底壁36a与切削镶片38之间。在一个实施方案中，当切削镶片38被安装在接收镶片的凹穴36上时，该切削镶片提供了一个负的前角。然而，本发明可以通过使切削镶片38安装在接收镶片的凹穴36上时具有一个正的前角的切削镶片来实现。应理解，本发明并不受该切削镶片的形状的限制，并且本发明可以通过其他希望的镶片形状(如正方形、长方形、三角形、以及类似形状)来实现。
现在参见图1，当接收镶片的夹座30被安装在接收夹座的凹穴14中时，离中央纵向轴线18的四个不同径向距离d1、d2、d3和d4(在此处形成每组中的接收夹座的凹穴14的后壁14d)、以及相对于该本体的端面22a的四个不同轴向距离a1、a2、a3和a4(在此处形成每组中的接收夹座的凹穴14的底壁14c)将每个切削镶片38的切削刃放置在相对于本体12的中央纵向轴线18的一个预定的径向和轴向位置处。
确切地说，安装在处于轴向距离a1和径向距离d1的该第一和第二组中的两个相对的接收夹座的凹穴14上的切削镶片38的切削刃42具有距离彼此的最大径向距离r1，用于完成工件(未示出)的精机加工。安装在处于轴向距离a2和径向距离d2的该第一和第二组中的两个相对的接收夹座的凹穴14上的切削镶片38的切削刃42具有距离彼此第二最大的径向距离r2，用于完成工件的半精机加工。安装在处于轴向距离a3和径向距离d3的该第一和第二组中的两个相对的接收夹座的凹穴14上的切削镶片38的切削刃42具有距离彼此第三最大的径向距离r3，用于完成工件的半粗切削。安装在处于轴向距离a4和径向距离d4的该第一和第二组中的两个相对的接收夹座的凹穴14上的切削镶片38的切削刃42具有距离彼此最小的径向距离r4，用于完成工件的粗机加工。其结果是，本发明所展示的实施方案的切削刀具10提供了两个用于完成精机加工的切削刃42、两个用于完成半精机加工的切削刃42、两个用于完成半粗机加工的切削刃42、以及两个用于完成粗机加工的切削刃42。
在工作中，切削刀具10相对于一个工件(未示出)移动。例如，切削刀具10可以在工件转动时沿着工件的一条中心轴线进行线性移动，或者切削刀具10可以在工件沿着其中央轴线进行线性移动时围绕中央纵向轴线18转动。
在不同的机加工操作过程中，工件呈现出多种不同的表面情况。一种表面情况是在其上的任何机加工操作开始之前的一个预机加工的表面。其他表面情况包括但不限于一个粗糙的表面、一个半粗糙的表面、一个半精机加工的表面、以及一个精机加工的表面。
在一个实施方案中，切削刀具10包括一个镗杆，而工件包括一个火车轮70。火车轮70包括一个中央轮毂部分72、从轮毂部分72延伸至一个凸缘76的一个板74、以及一个轮面78。火车轮70典型地由铸钢构成，但是也可以由锻钢构成。火车轮70可以具有大约28英寸至大约42英寸的直径，并且重量可以在大约400磅与大约900磅之间。
现在参见图11和图12，根据本发明的一个实施方案总体上以60示出了一个火车轮镗孔组件。火车轮镗孔组件60包括一个主电动机部分62以及镗杆10，该镗杆能够被安装在主电动机部分62上。镗杆10可以相对于火车轮70被转动，例如，镗杆10可以通过主电动机部分62在一个逆时针方向上被转动。火车轮镗孔组件60还包括一个支撑台64，用于支撑火车轮70，如图11所示。支撑台肋66和多个支撑对齐夹具68被可移动地支撑在支撑台64上。这些支撑对齐夹具68向内移动以接合轮面78并且将火车轮70定中心并且在机加工操作过程中将其紧固地保持在支撑台64上。
切削刀具10在被主电动机部分62转动时向下移动以带着切削镶片38与火车轮70的轮毂部分72相接触。轮毂部分72被切削刀具10镗孔，这样使得在切削刀具10降低进入并且穿过火车轮70时由切削刀具10形成一个开口80，由此将切削镶片38置于同轮毂部分72的整个长度进行接触。
在所展示的实施方案中，在具有八个切削镶片38(两组，其中每组是四个切削镶片)的切削刀具10中，接合火车轮70表面的第一切削镶片是在轴向距离a4和径向距离d4处安装在接收夹座的凹穴14中的切削镶片38，以完成火车轮70的粗机加工。这个切削镶片38去除从火车轮70至基于轴向距离a4的一个第一特定深度的材料，这还导致火车轮70的这部分具有粗机加工的表面，该粗机加工的表面具有一个特定的表面粗糙度。
接合火车轮70的表面的下一个切削镶片38是在轴向距离a3和径向距离d3处安装在接收夹座的凹穴14中的切削镶片38，并且完成火车轮70的半粗机加工。这个切削镶片38去除从火车轮70至基于轴向距离a3的一个第二特定深度的材料，这还导致火车轮70的这部分具有半粗机加工的表面，该半粗机加工的表面具有一个特定的表面粗糙度。
接合火车轮70的表面的下一个切削镶片38是在轴向距离a2和径向距离d2处安装在接收夹座的凹穴14中的切削镶片38，并且完成火车轮70的半精机加工。这个切削镶片38去除从火车轮70至基于轴向距离a2的一个第三特定深度的材料，这还导致火车轮70的这部分具有半精机加工的表面，该半精机加工的表面具有一个特定的表面粗糙度。
接合火车轮70的表面的最后一个切削镶片38是在轴向距离a1和径向距离d1处安装在接收夹座的凹穴14中的切削镶片38，并且完成火车轮70的精机加工。这个切削镶片38去除从火车轮70至基于轴向距离a1的一个第四特定深度的材料，这还导致火车轮70的这部分具有精加工的表面。于是该第二组中的四个切削镶片38结合火车轮70以生产具有一个特定的表面粗糙度和尺寸的最终产品。
在火车轮70上进行切削刀具10的测试，并且切削刀具10提供了出乎意料的结果。确切地说，使用八个切削镶片的切削刀具10与使用四个切削镶片的常规的切削刀具相比以更快的进给速率和更小的力进行切削。此外，使用八个切削镶片的切削刀具10与使用四个切削镶片的常规的切削刀具相比表现出改进的切屑控制以及排出。另外，切削刀具10的这些切削镶片38的预计寿命超出用在一个常规切削刀具中的切削镶片的预计寿命的十倍，该常规的切削刀具是诸如仅具有四个切削镶片(两个粗机加工和两个精机加工)的常规的镗杆。
应该认识到，本发明的原理可以被应用于具有不同数目的接收镶片的夹座的一种切削刀具上。例如，本发明的原理可以通过使用总共六个接收镶片的夹座、或多于八个接收镶片的夹座的一种切削刀具来实现。
还应该认识到，除了图1所示的镗杆之外，本发明的切削刀具还可以是一种车刀以及类似刀具。
在此所提及的这些文件、专利和专利申请通过引用结合在此。
虽然已经结合本发明的某些特定实施方案对本发明予以确切的说明，应当理解这是通过解说而非限制的方式来进行的，并且所附权利要求的范围应当以现有技术所允许的程度而尽可能广泛地解释。

Claims (9)

1.一种用于对火车轮轮毂进行镗孔的多夹座切削刀具(10)，包括：
一个本体(12)，该本体包括多个接收夹座的凹穴(14)，每个接收夹座的凹穴包括一对侧壁(14a，14b)、一个底壁(14c)以及一个后壁(14d)；其中形成第一组的四个邻近的接收夹座的凹穴的后壁(14d)被定位在相对于所述本体(12)的中央纵向轴线(18)的多个不同的径向距离(d1-d4)处，以及，形成第二组的其他四个邻近的接收夹座的凹穴的后壁(14d)也被定位在相对于所述本体(12)的中央纵向轴线(18)的多个不同的径向距离(d1-d4)处；并且其中该第一组的接收夹座的凹穴的底壁(14c)被定位在相对于所述本体(12)的一凸缘构件(22)的端面(22a)的多个不同轴向距离(a1-a4)处，以及，该第二组的接收夹座的凹穴的底壁(14c)也被定位在相对于所述本体(12)的一凸缘构件(22)的端面(22a)的多个不同轴向距离(a1-a4)处；
接收镶片的夹座(30)，该接受镶片的夹座安装在各个接收夹座的凹穴(14)上；以及
切削镶片(38)，该切削镶片安装在一个对应的接收镶片的夹座(30)上，每个切削镶片(38)具有一个切削刃(42)，
其中，安装在所述第一组接收夹座的凹穴(14)中的各切削镶片(38)的切削刃(42)被定位在相对于该本体(12)的中央纵向轴线(18)的所述多个不同的径向距离(d1-d4)处；并且安装在所述第二组接收夹座的凹穴(14)中的各切削镶片的切削刃(42)被定位在相对于该本体(12)的凸缘构件(22)的端面(22a)的所述多个不同轴向距离(a1-a4)处，并且
其中，安装于所述第一组和所述第二组接收夹座的凹穴(14)中的两个彼此相对定位的接收夹座的凹穴(14)的切削镶片的切削刃(42)被定位在相对于该本体(12)的中央纵向轴线(18)的相同径向距离(d1-d4)处和相对于该本体(12)的凸缘构件(22)的端面(22a)的相同轴向距离(a1-a4)处。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中该本体(12)包括偶数个接收夹座的凹穴(14)，这些接收夹座的凹穴是围绕该本体(12)的一个外表面(26)环圆周地等距离定位的。
3.根据权利要求1所述的切削刀具，其中该本体(12)进一步包括与这些接收夹座的凹穴(14)中的每一个相邻的一个槽(20)。
4.根据权利要求3所述的切削刀具，其中该槽具有基本上平行于该本体的中央纵向轴线的一种凹形轮廓。
5.根据权利要求1所述的切削刀具，其中该接收镶片的夹座(30)包括一对孔(34)，这一对孔被适配为接收用于将该接收镶片的夹座(30)安装在其对应的接收夹座的凹穴(14)上的安装螺钉(33)。
6.根据权利要求1所述的切削刀具，其中该切削镶片(38)包括一个圆形的切削镶片。
7.一种用于对火车轮轮毂(72)进行镗孔的火车轮镗孔组件(60)，包括：
一个火车轮支撑台(64)；
多个轮对齐夹具(68)，这些夹具被火车轮支撑台(64)支撑；以及
一个如权利要求1所述的多夹座切削刀具(10)。
8.一种利用如权利要求7所述的火车轮镗孔组件(60)对火车轮轮毂(72)进行镗孔的方法。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述火车轮镗孔组件(60)完成四种不同的机加工操作，包括一种粗机加工操作、一种半粗机加工操作、一种半精机加工操作、以及一种精机加工操作。
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