CN102307691A - 具有长形座垫的刀夹具及刀夹具组件 - Google Patents

Abstract

一种刀夹具(10)具有一个凹座(20)，该凹座被适配为接收一个双侧式在刃式切削镶片(25)，其中该镶片每侧(37a至37d)的这些拐角(39a至39d)彼此相对是径向偏移的，并且该刀夹具具有优选关于该切削镶片的这些侧面安装的多个安装垫(78，80)。用于该镶片(25)的这些拐角(39a至39d)的缓冲区被选择性制造为使在刀夹具(10)的凹座(20)内的这些支持垫(78，80)的长度最大。

Description

具有长形座垫的刀夹具及刀夹具组件

发明背景

发明领域

本发明涉及用于金属加工操作的刀夹具，并且更确切地说涉及一种刀夹具，该刀夹具具有多个长形座垫的用于容纳安装在该凹座内的一个切削镶片的多个匹配的座垫的。

相关技术的说明

大多数金属加工操作的一个目标是在最小的时间量内并且以一种不会导致过早的工具失效的方式来执行一个给定的机加工任务。具体地讲，在一种铣削操作中在一个铣刀的多个凹座内使用在刃式的多个切削镶片，必要的是将这些镶片牢固地安装在这些凹座之内。典型地，此类在刃式镶片包括多个侧表面，这些侧表面接触该凹座内的多个座垫用于支持。然而，如在美国专利No.3,490,117中所展示的，该专利展示了安装在一个刀夹具的凹座内的多个在刃式切削镶片，一个独特的问题发生了。为了提供具有多个切削刃一个可逆切削镶片，对于一个单个的拐角该镶片一侧上的这些切削刃相对于另一侧上的那些切削刃是成角度偏移的。这产生了具有偏置的切削刃的多个拐角并且该刀夹具的凹座必须形成为对这些拐角提供间隙。尽管这为切削镶片的这些拐角提供了适当的间隙，但这样的代价是在刀夹具凹座内缩短了这些支座表面，由此为该切削镶片提供了较少的支持，这种支持原本是可获得的。

需要一种设计来容纳此类在刃式镶片而无需牺牲该刀夹具凹座内的这些支座表面的长度。

发明概述

本发明的一个实施方案是针对一种用于金属加工操作的刀夹具，其中该刀夹具被适配为夹持一个在刃式切削镶片，该在刃式切削镶片具有一个深度并且关于一个中央面具有第一以及第二相对区段并且具有穿过其中的一条中央轴线。该镶片的每个区段具有至少三个侧面以及限定多个末端切削刃的相关联的多个拐角，并且其中每个区段相对于另一个区段是径向偏置的。该刀夹具具有一个本体，该本体沿着一条纵向轴线延伸并且具有一个第一末端以及延伸进入该第一末端中的一个凹座，其中该凹座具有至少两个侧面以及有待夹持在其中的切削镶片的大体形状和深度，并且其中该至少两个侧面相交以限定一个凹座拐角。该凹座具有一个主要的深缓冲区，该主要的深缓冲区位于该凹座拐角之内并且与该第一区段的一个区段拐角相关联，并且其中该主要的深缓冲区实质上延伸到有待夹持在该凹座内的切削镶片的深度。该凹座还具有一个主要的浅缓冲区，该主要的浅缓冲区位于同一凹座拐角之内并且与该第二区段的一个区段拐角相关联，并且其中该主要的浅缓冲区被适配为仅容纳该第二区段的区段拐角，并且其中该主要的浅缓冲区仅延伸到该第二区段的深度。多个支持垫自该凹座的至少两个侧面中的每一个延伸，从而限定了在该第一区段与第二区段之间的一个第三区段。

附图简要说明

图1是根据本主题发明的具有多个切削镶片安装在其中的一个刀夹具的透视图；

图2是一个切削镶片的侧视图，该切削镶片可以安装在该刀夹具的凹座中；

图2B是在图2中有标号60所圈出区域的放大图；

图3是一个分解视图，示出了可以将切削镶片安装在一个刀夹具凹座内的方式；

图4是该刀夹具的一部分，展示了沿着垂直于该凹座底面的一条轴线所看到的刀夹具凹座；

图5是当沿着图4中的线5观察时该刀夹具凹座的视图；

图6是与图4中所展示的相类似的一个视图，但是其中安装在该凹座内的一个切削镶片的截面部分用来展示在该镶片下半部分上的间隙；

图7是与图4相类似的视图，然而现在包括了在该凹座之内的一个完整的镶片，再次展示了围绕这些切削镶片的拐角的间隙；

图8是根据本发明的另一个实施方案的一个铣刀，由此一个凹座内的座垫的表面沿其长度具有一个空隙；并且

图9是与图3中所展示的切削镶片相同的切削镶片的透视图，除了分开的安装表面之外。

优选实施方案的说明

图1展示了一个刀夹具10，该刀夹具具有一个本体12，该本体沿着一条纵向轴线15延伸并且具有一个第一末端17。多个凹座20围绕刀夹具本体12的周长延伸，并且一个切削镶片25被安装在这些凹座20的每一个之内。切削镶片25是一个在刃式切削镶片，由此使这些主切削刃位于这些末端27上与切削镶片25的这些侧面30相对。对于在刃式切削镶片，每侧的表面积是显著大于这些末端27中的任何一个的表面积。

尽管一些铣刀可以具有不同类型的安装在不同凹座内的切削镶片，但为了讨论并且作为在此展示的目的，所有这些切削镶片25是相同的并且这些凹座20是相同的，这样将仅讨论一个单个的切削镶片25和单个的凹座20并理解其他的是完全相同的。

请注意图3，一个典型的可以用在主题刀夹具10中使用的在刃式切削镶片25具有深度D并且具有一个第一区段35以及围绕一个中央面55的一个第二相对区段45，其中一条中央轴线57经过其中延伸。具体地讲，如果镶片25沿着中央面55被切成一半并且区段45被翻动并且紧靠区段35放置，那么这两个区段将会显现出完全相同。为了讨论，公用的拐角A已经在图1至图3中标记出。如在图2和图3中所展示的，可以想象为下部区段的第一区段35具有四个侧面37a、37b、37c、37d(图2)以及限定端切削刃40a、40b、40c、40d的相关联的多个拐角39a、39b、39c、39d。为了协助标识这些表面，用于每侧的这些参考号已使用在两个位置中。因此，可以想象为上部区段的第二区段45具有四个侧面47a、47b、47c、47d以及限定端切削刃50a、50b、50c、50d的相关联的多个拐角49a、49b、49c、49d。

如在图2中可见，第一区段35关于中央轴线57相对于第二区段45径向偏置了一个角度X。X可以是在1度至4度的范围内，并且如在此所展示的近似为2.5度。

请注意在图2B中标识为60并且被放大的圈出的区域，本主题发明的一个关键特征是以下方式，通过该方式刀夹具容纳了第一区段35的拐角39a以及第二区段45的拐角49a，它们是彼此偏置的。

如图3中所展示的，切削镶片25的第一区段35具有深度D/2，该深度是整个深度D的一半。第二区段45同样具有深度D/2，该深度是整个深度D的一半。

镶片25是在凹座20内的三个位置处得到支撑。这个第一表面是一个平的表面，该表面与平的表面64相同，但是在该镶片的相反侧上，它停放在凹座20的底面70上。另外，在切削镶片25上存在四个安装表面75a、75b、75c、75d，这些安装表面适合用于安装抵靠支持垫78、80，这些支持垫从凹座20的第一侧82以及第二侧84延伸以提供其他的两个表面。支持垫80也可以称为轴向支持垫，因为它支撑了沿着铣刀10的纵向轴线15的负荷。另外，支持垫78可以被称为正切支持垫，因为它支撑与纵向轴线15正切的负荷。切削镶片25的安装表面75a、75b、75c、75d限定了一个位于第一区段35与第二区段45之间的第三区段76。

凹座70具有这个有待夹持在其中的切削镶片25的大体形状和深度，并且两个侧面78、80相交以限定一个凹座拐角86。如所讨论的，凹座20中用于镶片25的这些支持表面是凹座底面70、支持垫78、以及支持垫80。当该刀夹具是如在图1所展示的铣刀时，在一种机加工操作过程中所产生的大部分的力通过拐角49c被传递到支持垫78上，并且次要部分的力被传递到支持垫80上。

应该指出，在凹座20的底面70内存在一个螺纹孔88(图3)以接受一个保持镶片的螺钉(未示出)，该螺钉穿过镶片25的中央孔90。总体上讲，该镶片螺钉旨在将镶片25定位在凹座20之内而不是旨在吸收由金属加工操作所引起的大量的力。其结果是，在该切削操作过程中所产生的这些力的大多数被施加到这些支持垫78、80上，并且非常重要的是这些支持垫78、80各自以尽可能大的表面积来接触镶片25上的相关联的安装表面75a、75b。换言之，重要的是使这两个支持垫78、80尽可能的长，而同时为切削镶片35的这些镶片拐角(如，拐角39a以及49a)提供必要的间隙。

请注意图3，为使切削镶片25安装在该凹座之内并且为使支持垫78和支持垫80接合切削镶片25的适当的安装表面75a、75b，对于凹座20而言必要的是包括用于切削镶片25的这些拐角(50a所示)的多个缓冲区。已经标识出了一个拐角86。图2B展示了切削镶片25的一个部分，该部分将会停放在凹座20的拐角86内。

因为第一区段35的拐角39a仅存在于该切削镶片的下半部分中，而第二区段45的拐角49a仅存在于切削镶片25的上半部分中，如在图3中所展示的，然后刀夹具20的拐角86可以被雕刻为符合该镶片的这种独特的拐角轮廓，使得对于支持垫80的长度具有最小的撞击。具体地讲，一个主要的深缓冲区100是位于凹座拐角86内并且与第一区段35的区段拐角39a(图2B)相关联，并且基本上延伸到切削镶片25的深度D。这同样在图6中展示出。有意义的是，不是将主要的深缓冲区100扩大以容纳区段45的拐角49a(图2B)，而是将一个主要的浅缓冲区110定位在同一个凹座拐角86内并且与拐角49a相关联。这同样在图7中展示出。这个主要的浅缓冲区110被雕刻为仅容纳第二区段45的拐角49a并且仅紧延伸至拐角49a的深度，这如图3中所展示的是整个镶片25的深度的一半。

以这样一种形式，第二支持垫80的长度被最大化，而同时缓冲区110被提供用于拐角49a。应该认识到，主要的浅缓冲区110的深度仅延伸到支持垫80以使支持垫80的长度最大化。若没有此种容纳，主要的浅缓冲区110将延伸凹座20的整个深度并且要去除直接在主要的浅缓冲区110之下的支持垫的一个部分。

其结果是，拐角86具有一个双重缓冲区，该双重缓冲区具有一个主要的深缓冲区100以及一个主要的浅缓冲区110，该主要的深缓冲区基本上延伸至镶片25的整个深度并且该主要的浅缓冲区与主要的深缓冲区100相邻、延伸至镶片25的部分深度。

请注意图3，支持垫78、80各自沿该长度延伸并且从凹座20的对应侧82、84凸出以限定与这些垫78、80相邻的凹陷104a、104b、106a、106b以便给切削镶片25提供额外的间隙。

请注意图4，主要的浅缓冲区110以一个距离N与支持垫80重叠，该距离是支持垫80的长度L的约百分之10至百分之20。在一个优选的实施方案中，主要的浅缓冲区110在支持垫80的大约百分之15的长度L上与支持垫80重叠。

如图4所展示的，支持垫80的长度L延伸超过主要的浅缓冲区110到达主要的深缓冲区100。主要的深缓冲区100是延伸进入刀夹具10的本体12中的一个总体上圆柱形的孔102并且是可以利用一个钻头而简单地制造出。另一方面，主要的浅缓冲区110具有一个延伸的形状并且可以使用一个端铣刀来制造。

暂时回到图2，第一区段35和第二区段45彼此相对是成角度偏置的，但此外是相对于第三区段76成角度偏置的，如从一个相关联的安装表面75c测量的一个角度X/2。

如在此所展示的，凹座20具有两个壁78、80以容纳具有四个壁的一个切削镶片25。应该认识到，本主题发明不限于一种具有四个侧面的切削镶片但还可以容纳具有适当变体的具有至少三个侧面的镶片。

尽管到目前为止已经讨论的是容纳在凹座20内的第一区段35的拐角37a以及第二区段45的拐角49a，但本主题刀夹具设计还可以容纳额外两对镶片拐角。具体地并且集中于图3和图4，一个次级的深缓冲区120在凹座20内延伸、与支持垫80相邻、与凹座拐角86相反。次级的深缓冲区120基本上延伸了有待保持在凹座20内的切削镶片25的整个深度D。

另外，一个次级的浅缓冲区130在刀夹具10内延伸、与支持垫78相邻、与凹座拐角86相反。次级的浅缓冲区130仅延伸到第二区段45的D/2深度。

次级的浅缓冲区130与支持垫78重叠一个距离N′，该距离是支持垫78的长度L′的约百分之10至百分之20。优选地，次级的浅缓冲区130与支持垫78重叠约百分之15。

图5是铣刀10的一个部分的端视图，是从第一末端17向上看进入一个凹座20中，如图1所展示的。支持垫80被展示为总体上垂直于支持垫82并且凹座底面20具有延伸穿过其中的螺纹孔88。凹陷104a和凹陷104b连同凹陷106a以及凹陷106b是可见的。从这个视图中可以更好地理解主要的深缓冲区100的深度相对于主要的浅缓冲区110的深度。

图6展示了与图4相类似的一个视图，但其中切削镶片25被安装在凹座20之内。图6还展示了切削镶片25沿着图3所示的平面55的一个截面。其结果是，仅展示了切削镶片25的第一区段35。特别有意义的，主要的深缓冲区100给切削镶片25的区段35的拐角39a提供了适当的间隙。

请注意图7，整个切削镶片25被展示为在凹座20之内并且这里变得明显的是侧面47a的拐角49a无法仅被主要的深缓冲区100容纳而是要求额外的缓冲区。为了这个原因，存在着这个主要的浅缓冲区110，并且此外，主要的浅缓冲区110的深度向下延伸至支持垫80的一侧，如在图3中所展示的。

已经关于一个铣刀讨论了刀夹具10，然而，应该理解，在此所讨论的设计可以容易地适配为用于车削应用的一个静止刀夹具的凹座。

到目前为止所讨论的，总体上平面的这些安装表面75a、75b、75c、75d已经被设计为接触这些对应的支持垫78、80，而平表面64(相反侧)已经被设计为接触凹座20的底面70。由于制造公差，在这些对应的安装表面75a、75b、75c、75d与这些支持垫78、80之间的完全接触是难以实现的。因此，本主题发明的另一个实施方案是针对一种设计，该设计将在这些支持垫78、80与镶片25上的这些侧面47a、47b、47c、47d上的这些对应的安装表面75a、75b、75c、75d之间提供三点式接触。具体而言并且请注意图8，垂直于纵向轴线15的一个支持垫180在支持垫180的两端184、185之间具有一个凹口182。凹口182的位置可以是中央定位在这两端184、185之间。然而，凹口182的主要目的是迫使在现在由凹口182所限定的这些支持垫部分187、189处的接触。通过这样做，切削镶片25的相关联的安装表面75a、75b、75c、75d(图3)将在支持垫180上的两个预定的位置处得到支持。另外，平行于纵向轴线15的支持垫190具有一个凹口192，该凹口沿着垫190的一个显著部分延伸超过保持抬高的单个支持垫部分197。以这样一种形式，支持垫180和支持垫190给切削镶片25的这些安装表面75a、75b、75c、75d提供了一种三点式接触。

图9展示了一个不同实施方案的切削镶片225，其中这些安装表面275a、275b、275c、275d是分开的。具体地讲，相对于安装表面275c，该安装表面是所有这些安装表面275a、275b、275c、275d的代表，存在一个安装表面部分277c、另一个安装表面部分279c以及在其间的一个凹口281c。通过在这些安装表面277c、279c之间提供一个凹口281c，在切削镶片225的安装表面275c与凹座20的相关联的支持垫78、80(图3)之间的接触将会在这些安装表面277c、279c处发生。注意，实际上，安装表面275a和275b将会接触支持垫78、80，然而讨论安装表面275c是因为它是可见的。这使在切削镶片225与凹座20之间的不均匀的表面接触的可能性最小化，该可能性可以引起切削镶片225在凹座20内摆动。

虽然已详细说明了本发明的具体实施方案，但本领域的技术人员应认识到鉴于本披露的整体传授内容对这些细节可发展出不同的修改和替代。在此说明的目前优选的实施方案仅旨在是解说性的而并非限制本发明的范围，对于本发明的范围应当给予所附权利要求应及其所有的等效物的全部宽广度。

Claims (25)

1.一种用于金属加工操作的刀夹具，其中该刀夹具被适配为夹持一个在刃式切削镶片，该切削镶片具有一个深度并且具有关于一个中央面的一个第一和第二相对区段并且具有穿过其中的一条中央轴线，其中每个区段具有至少三个侧面以及限定多个端切削刃的相关联的多个拐角，并且其中每个区段相对于另一个是径向偏置的，其中该刀夹具包括：

a)一个本体，该本体沿一条纵向轴线延伸并且具有一个第一末端；

b)一个延伸进入该第一末端中的凹座，其中该凹座具有至少两个侧面以及有待夹持在其中的该切削镶片的大体形状和深度，并且其中该至少两个侧面相交以限定一个凹座拐角；

c)一个主要的深缓冲区，该主要的深缓冲区位于该凹座拐角之内并且与该第一区段的一个区段拐角相关联，并且其中该主要的深缓冲区基本上延伸到有待夹持在该凹座内的切削镶片的深度；

d)一个主要的浅缓冲区，该主要的浅缓冲区位于同一凹座拐角之内并且与该第二区段的一个区段拐角相关联，并且其中该主要的浅缓冲区被适配为仅容纳该第二区段的区段拐角，并且其中该主要的浅缓冲区仅延伸到该第二区段的深度；以及

e)多个支持垫，这些支持垫从该凹座的该至少两个侧面的每一个上延伸从而限定了在该第一区段与第二区段之间的一个第三区段。

2.根据权利要求1所述的刀夹具，每个支持垫均沿长度延伸并且从一侧凸出以限定与这些垫相邻的多个凹陷用于为这些切削镶片区段提供间隙。

3.根据权利要求1所述的刀夹具，其中该主要的浅缓冲区的深度延伸到该支持垫上。

4.根据权利要求1所述的刀夹具，其中该主要的浅缓冲区的形状被确定为与该主要的深缓冲区一起来容纳该第二区段拐角。

5.根据权利要求1所述的刀夹具，其中该主要的浅缓冲区在该支持垫大致百分之10至百分之20的长度上与该支持垫重叠。

6.根据权利要求5所述的刀夹具，其中该次级的浅缓冲区在该支持垫大致百分之15的长度上与该支持垫重叠。

7.根据权利要求1所述的刀夹具，其中该支持垫的长度延伸超过该主要的浅缓冲区到达该主要的深缓冲区。

8.根据权利要求1所述的刀夹具，其中该主要的深缓冲区是延伸进入该刀夹具本体中的一个总体上圆柱形的孔。

9.根据权利要求1所述的刀夹具，其中该第一区段和第二区段相对于该第三区段被径向偏置了在1至4度之间的一个角度。

10.根据权利要求9所述的刀夹具，其中该第一区段和第二区段相对于该第三区段被径向偏置了在2.5度之间的一个角度。

11.根据权利要求1所述的刀夹具，其中该凹座具有两个壁以容纳一种具有四个侧面的切削镶片。

12.根据权利要求1所述的刀夹具，进一步包括一个次级的深缓冲区，该次级的深缓冲区沿着与该主要的浅缓冲区相反的支持垫，其中该次级的深缓冲区基本上延伸了有待夹持在该凹座内的一个切削镶片的整个深度。

13.根据权利要求12所述的刀夹具，进一步包括一个次级的浅缓冲区，该次级的浅缓冲区沿着与该主要的深缓冲区的端部相反的支持垫，其中该次级的浅缓冲区仅延伸到该第二区段的深度上。

14.根据权利要求13所述的刀夹具，其中该次级的浅缓冲区在该支持垫大致百分之10至百分之20的长度上与该支持垫重叠。

15.根据权利要求14所述的刀夹具，其中该次级的浅缓冲区在该支持垫大致百分之15的长度上与该支持垫重叠。

16.根据权利要求1所述的刀夹具，其中垂直于该纵向轴线的该支持垫在其两端之间具有一个凹口，这样使得这两端为该切削镶片提供支持。

17.根据权利要求16所述的刀夹具，其中垂直于该纵向轴线的一个支持垫具有在其两端之间中央定位的一个凹口。

18.根据权利要求17所述的刀夹具，其中平行于该纵向轴线的一个支持垫在最靠近该凹座拐角的末端具有一个凹口，由此为固定在该凹座内的一个切削镶片提供一种三点式接触。

19.根据权利要求1所述的刀夹具，进一步包括在该凹座底面内延伸的一个螺纹孔以接收一个安装螺钉用于将该切削镶片夹持在该凹座之内。

20.根据权利要求2所述的刀夹具，其中该刀夹具是一个铣刀。

21.一种用于金属加工操作的刀夹具，其中该刀夹具包括：

a)一个具有一个第一末端的本体，其中该本体沿一条纵向轴线延伸；

b)一个延伸进入该第一末端中的凹座，其中该凹座具有有待夹持在其中的一个在刃式切削镶片的大体形状和深度，并且其中该凹座具有一个凹座底面以及从该凹座底面向上延伸的至少一个第一内壁以及一个第二内壁；

c)其中该第一内壁和第二内壁相交而形成一个拐角区域，并且其中该拐角区域具有一个延伸进入该凹座的深度中的双重缓冲区以便为安装在其中的并且具有两个径向偏移的切削刃的一个切削镶片的一个拐角提供缓冲；

d)其中该双重缓冲区具有一个第一缓冲区以及与该第一缓冲区相邻的一个第二缓冲区，该第一缓冲区基本上延伸了该镶片的整个深度并且该第二缓冲区延伸到该镶片的一部分的深度；以及

e)一个在该第一区段与第二区段之间的第三区段，其中该第三区段具有与该第一和第二区段侧对应的多个侧面，其中该第一和第二区段相对于该第三区段是径向偏置的，这样并且其中这些侧面限定了多个支持垫，这些支持垫被适配为与该切削镶片上匹配的安装表面相接合。

22.根据权利要求2所述的刀夹具，其中该刀夹具是一个铣刀。

23.一种用于金属加工操作的刀夹具组件，其中该组件包括：

a)一个在刃式切削镶片，该在刃式切削镶片具有一个深度并且具有关于一个中央面的第一和第二相对区段并且具有穿过其中的一条中央轴线，其中每个区段均具有至少三个侧面以及限定了多个切削刃的相关联的拐角，并且其中每个区段相对于另一个是径向偏置的，

b)一个本体，该本体沿一条纵轴线延伸并且具有一个第一末端；

c)一个延伸进入该第一末端中的凹座，其中该凹座具有至少两个侧面以及有待夹持在其中的切削镶片的大体形状和深度，并且其中该至少两个侧面相交以限定一个凹座拐角；

d)一个主要的深缓冲区，该主要的深缓冲区位于该凹座拐角之内并且与该第一区段的一个区段拐角相关联，并且其中该主要的深缓冲区基本上延伸到有待夹持在该凹座内的该切削镶片的深度；

e)一个主要的浅缓冲区，该主要的浅缓冲区位于同一凹座拐角之内并且与该第二区段的一个区段拐角相关联，并且其中该第二缓冲区被适配为仅容纳该第二区段的区段拐角，并且其中该第二缓冲区仅延伸到该第二区段的深度；以及

f)多个支持垫，这些支持垫从该凹座的该至少两个侧面的每个上延伸从而限定了在该第一区段与第二区段之间的一个第三区段。

24.根据权利要求23所述的刀夹具组件，其中这些刀夹具支持垫具有多个凹口以便在已知的多个位置处提供与一个切削镶片的接触。

25.根据权利要求23所述的刀夹具组件，其中这些切削镶片安装表面具有多个凹口以便在已知的位置处提供与该刀夹具凹座的接触。

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