CN102649179A - 刀夹具以及带有一个刀夹具和一个刀具的刀具系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及刀夹具以及带有一个刀夹具和一个刀具的刀具系统。在此实现了一种用于紧固到机床上并且用于可逆地接收一个径向刀具(4)、具体是用于接收铣刀的刀夹具(2)。刀夹具是以三个部分实现的，具有后部机器部分(6)，该部分由易延展的弹性工具钢制成、用于可逆地紧固到该机床上；并且具有前部夹紧部分(10)，该部分由工具钢制成、用于可逆地接收该刀具；并且具有中间部分(8)，该部分由一种重金属、具体是实心硬质合金制成、被置于该机器部分与该夹紧部分之间。由于这种重金属与工具钢相比密度更大，刀夹具(2)能够更好地吸收在铣削操作过程中出现的力，由此实现了一种少用该切削刀具的铣削操作、并且因此实现了长的使用寿命。

Description

刀夹具以及带有一个刀夹具和一个刀具的刀具系统

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述的特征的刀夹具，并且涉及包括一个刀夹具以及一个刀具的一种刀具系统。

背景技术

这样一种刀夹具(特别地用于接收球柄铣刀)是从例如WO2008/116446A1中已知的。铣刀，特别是球柄铣刀，通常用于生产槽型座圈，这在球柄铣刀的情况下是用于生产所谓的滚珠座圈。一种特殊的应用是在汽车的车轮悬架领域中发现的，以能够实现一种铰接车轮紧固。在此类情况下滚珠座圈被制造在一个圆柱形部件的一个圆周侧面上，横过了后者。由于在此情况下大量的工件，因此寻求一种具有高质量的高加工速度。

具体在铣削操作的情况下，其中引起了一种径向前进运动，出现了大的力，这些力必须被刀夹具吸收。刀夹具对刀具的不充分引导导致了不令人满意的机加工结果或者导致该刀具的过早磨损。

从WO 2008/116446已知的刀夹具包括用于可逆地紧固到机床上的一个后部连接部分。在其前端，该刀夹具具有一个用于接收实际刀具的夹紧部分，该实际刀具通过一种销钉连接而被连接到该刀夹具的剩余部分上。这个夹紧部分由工具钢构成，并且用于接收由实心硬质合金构成的一个球柄铣刀。在一个替代变体中，该夹紧部分本身同样是由实心硬质合金制成的。

发明内容

由此，本发明是基于以下目的：指定一种具体地用于铣刀的刀夹具，该刀夹具展现了吸收力的改进能力并且使得该刀具能够以更加节省的方式进行操作并且由此在使该刀具具有更长的使用寿命方面是起作用的。

根据本发明，该目的是通过具有权利要求1的这些特征的一种刀夹具实现的。在此情况下的刀夹具总体上在一个轴向方向上延伸、并且被实现为具有一个用于紧固到机床转轴上的后部连接部分。在其前端，该刀夹具被实现为用于可逆地接收一个旋转刀具，具体是用于可逆地接收铣刀，特别是球头铣刀。在此情况下对应的旋转刀具具有一个圆形夹紧柄，该夹紧柄以一种高度精确的方式被夹紧在该刀夹具中。该刀夹具本身是以三个部分实现的，具有一个后部机器部分，该后部机器部分具体地由一种易延展的弹性工具钢制成；并且具有一个前部夹紧部分，该前部夹紧部分优选地同样由易延展的弹性工具钢制成；并且具有一个中间部分，该中间部分由一种重金属制成、被置于该机器部分与该夹紧部分之间。该机器部分包括用于可逆地紧固到机床上的后部连接部分，并且该夹紧部分用于将该刀具的夹紧柄可逆地紧固在该刀夹具中。在此情况下的重金属被总体上理解为是指该中间部分是由具有比用于机器部分和用于夹紧部分的工具钢更大的密度的一种金属制成的。

这种重金属优选的是一种由粉末冶金法生产的(烧结的)材料，具体地是一种实心硬质合金。

这种设计是基于以下考虑：具体是在铣削操作的情况下，出现了大的力(具体地还有力脉冲)，它们必须是被该刀夹具吸收。这得以实现是在于一个中间件是由一种重金属制成的，因为与常规设计的刀夹具相比，由于其更大的密度，使得这样的力(具体是力的峰值)被更好地吸收了。具体地，该由重金属制成的中间件的布置更好地防止了系统作为一个整体的振动，这样使得总体上实现了改进的同心度，这对于实现更少的刀具磨损并且因此实现更长的使用寿命而言是明显起作用的。

对于通过去除金属并同时以高的切削速率进行的高精度工件机加工，优选的是因其耐磨损性而使用由实心硬质合金制成的刀具。

因为该夹紧部分是由比该重金属具有更大弹性(更小的脆性)的一种工具钢、具体是热工钢制成的，所以可以同时实现和确保该刀具本身的夹紧柄部以一种节省的方式被夹紧。由于实现该夹紧部分的易延展的弹性性质，因此在刀夹具与刀具之间的直接连接点本身，具体在力的峰值意义上在某种程度上是可容忍的，这样使得总体上确保了对该刀具的一种比较节省的夹紧。同时，由于由重金属制成的中间件，力的峰值被该刀夹紧可靠地并且安全地吸收了。

在此情况下这种重金属的密度是例如在12与18g/cm³之间的范围内，而用于该夹紧部分和用于机器部分的工具钢的密度典型地是仅在高达10g/cm³的范围内。该机器部分和夹紧部分的材料优选的是一种所谓的热作钢，例如像高速钢(HS钢)。

根据一种优选的设计，该中间部分的材料体积大于该夹紧部分的材料体积，具体地大出至少两倍以上，或者对应于该夹紧部分的体积的约1.5至3倍。因此该中间部分具有较大的材料体积，这样使得可以可靠地吸收力、振动等等。

在一种有利的设计中，该中间部分被不可逆地连接到该机器部分上，优选的是通过一种材料粘合紧固，具体是通过一种焊接连接。在此情况下一种不可逆的连接应理解为是指该连接不能使其不损坏的情况下被再次分离。

作为对焊接连接的一种替代或补充，该中间部分有利的是通过一个紧固柄被拧入该机器部分中。为了补充固定而免于损失、或者为了防止螺纹连接变得松开，此外在该螺纹区域内提供了一种粘合剂粘合的连接。

有利地，该中间部分被实现为具有该紧固柄和一个头部区域，该头部区域在其下方配备有一个环形表面，该环形表面具体地被实现为是锥形的并且通过该环形表面，该中间部分平坦地并且以精确的配合而支承在该中间部分的一个对应的端面上。由于这种锥形设计，实现了一种定中心的功能。

该夹紧部分优选地被实现为一个可替换的(磨损性)部分并且因此被可逆地紧固在该中间部分中。这使得能够在对该夹紧部分造成损害的情况下以一种简单且便宜的方式将该刀夹具全部功能恢复，而不需要对于用于整个刀夹具的一种新的替换件。

为此目的，有利地，该夹紧部分是被螺纹连接到该中间部分上，特别是被拧入后者中。为此目的，有利地，该夹紧部分具有一种用于紧固到该中间部分上的刀具接合装置。具体地，为此目的，该夹紧部分的圆周侧面被实现为具有多个接合表面，这些接合表面是用于一个具有限定的键销宽度的刀具键销。

补充地说，在一种有利的发展中，该夹紧部分是额外地被粘合剂粘合到该中间部分上以便固定以免于损失。这防止了这种螺纹连接因出现的振动而变得逐渐松开。然而，在此情况下对这种粘合剂连接进行选择的方式是使得该夹紧部分可以在不使其损坏的情况下从该中间部分中拧开。

为了确保以一种可靠的方式将力引入该中间部分中，将该中间部分至少在其多个区域内具体地是通过一种紧固支脚紧固在该中间部分的一个壶型接收件中。因此该夹紧部分至少在其支脚区域(紧固支脚)内被其整个圆周周围的重金属所包围。在此情况下该支脚区域优选地在轴向方向上延伸经过该夹紧部分的总长度的至少50％。

该夹紧部分通过其头部区域，优选地通过一个圆周的、具体是锥形渐缩的另外的环形表面，以精确的配合而支承在该中间部分的一个另外的端面上，该端面被实现为对应于所述环形表面。

有利地，该夹紧部分总体上被实现为一个(空心的)圆柱形套管，该套管除了该紧固支脚之外，具有一个用于该刀具的接收件。这种空心圆柱形设计提供了冷却剂的中央供应。

在一种优选的设计中，因此还提供的是该中间部分具有一个通入该夹紧部分中的连续的冷却剂通道。在该夹紧部分中实现了一个适当的连接点，用于将冷却剂引入该刀具中的目的。

该夹紧部分的、在该中间部分上突起的区域优选的是与该中间部分的外壁对齐，即，该中间部分和该夹紧部分在它们的分离点处具有相同的外部直径。

在此情况下该中间部分本身被实现为朝该夹紧部分圆柱形地或锥形地渐缩。

这样的刀夹具是有利地用于铣削操作，即优选的是配备有一个铣刀。

根据本发明，该目的进一步通过具有权利要求13所述的这些特征的一种刀具系统而被实现。根据后者，在一种优选设计中提供的是，该刀夹具与一个两件式刀具结合使用，该刀具具有一个由工具钢制成的夹紧柄并且具有一个由实心硬质合金制成的切削部分，该切削部分被连接到该夹紧柄上。

具体地，将这种特殊实现的刀夹具与这样一种特殊实现的刀具、具体是铣削刀具、优选是滚珠座圈铣刀相结合，致使机加工效果显著提高，特别是使用寿命更长而且工件质量改进。

该刀具优选地具有根据权利要求14所述的这些特征。使用的刀具，具体是诸如标题为“铣刀，具体是球柄铣刀(

insbesondere

)”的德国专利申请中描述的一种刀具，该申请已经由申请人在与本申请相同的时间提交。在此程度上，对这个并列申请的内容的全部范围进行了引用。

附图说明

在下文中，参考附图更加全面地解释了本发明的一个示例性实施方案，其中：

图1示出了带有已插入的球柄铣刀的一种刀夹具的侧面图；

图2示出了根据图1的刀夹具的截面图，不带有这个被插入的球柄铣刀；

图3示出了插入该刀夹具中的球柄铣刀的一个透视图。

在这些图中，等效的部分用相同的参考号表示。

具体实施方式

将图1和2中所示的刀夹具2、具体地与图3中所示的特殊球柄铣刀相结合地使用，用于进行去除金属的机加工，具体是在汽车领域中用于生产滚珠座圈以便能够实现一种铰接的车轮悬架。因此刀夹具2和球铣刀4构成了一个刀具系统，其中一个与另一个是相匹配的。

在此情况下产品是大规模生产的产品，并且要求在短的加工时间下良好的机加工质量。在机加工过程中，出现高的荷载，这可能造成会导致永久的刀具磨损还以及更低的机加工质量的振动。下文中描述的刀夹具2、具体地与图3中所示的球柄铣刀4相结合，使之有可能以比目前正使用的系统更长的使用寿命来实现高的加工质量。

在此情况下刀夹具2是以三个部分实现的，并且具有一个后部机器部分6、一个中间部分8以及一个被实现为夹紧部分10的前部件。机器部分6在其后部具有一个连接部分12，该连接部分在该示例性实施方案中是一种HSK连接，通过这种连接刀夹具2可以可逆地紧固到机床的转轴上。

整个刀夹具2在纵向轴线14的方向上延伸，该纵向轴线同时限定了刀夹具2在机加工过程中围绕其旋转的一条旋转轴线。刀夹具2和这些单独的部件被实现为相对于纵向轴线14是旋转对称的并且具有一个圆形截面。

机器部分6和夹紧部分10是由一种工具钢制成的，而中间件8是由一种重金属、具体是一种硬质合金构成的。因此中间件8具有与其他两个部分6、10相比更大的密度。在机加工过程中出现的力和振动以一种有效的方式被吸收，具体是由于中间件8的密度较大。

中间件8具有一个紧固柄16，通过该紧固柄将该中间件紧固在机器部分6上的一个对应的接收件中。在本示例性实施方案中，为此目的提供了一种螺纹连接。因此紧固柄16具有一种外螺纹，并且机器部分6的相关接收件具有一种内螺纹。为了进行固定而免于损失，额外提供的是中间件8在紧固柄16的区域内(即在带螺纹的区域内)被粘合剂粘合到机器部分6上。作为这种连接类型的替代或补充，中间件8被不可逆地并且不可拆卸地连接到机器部分6上，它是通过一种材料粘合式紧固，具体是通过焊接在该机器部分上的。

中间件8本身具有与其紧固柄16相邻的一个锥形倾斜的环形表面18，通过该表面中间件8平坦地支承在机器部分6的一个相关端面20上。这种设计确保了中间件8以高度精确的配合被紧固在机器部分6上，并且具体地，由此确保机器部分6以及中间件8的相应中央轴线被彼此高度精确地对齐，这样使得确保高度精确的同心度。

在纵向轴线14的方向上邻近紧固柄16有一个头部区域22，该头部区域在其前部区域中具有一个壶型接收件24，夹紧部分10被紧固在其中。头部区域22本身以其外周表面一侧是与机器部分6的相关外表面对齐的。头部区域22朝夹紧部分10锥形地渐缩。

夹紧部分10本身与中间件8以类似方式实现并且具有一个携带了外螺纹的紧固支脚26。夹紧部分10通过紧固支脚26而被拧入该壶型接收件24中。补充地说，该螺纹被粘合剂粘合以固定而免于损失。而且，与紧固支脚26邻接，夹紧部分10具有一个头部分28，在其下方实现了一个另外的环形部分30，该环形部分同样被实现为是锥形的。借助这个另外的环形表面30，夹紧部分10平坦地支承在中间部分8的一个对应的另外端面32上。头部分28的外周表面进而与中间件8的外周表面对齐。

在此情况下另外的端面32优选地取向为相对于一个横向平面成一个在25°至40°范围内、具体在约30°区域内的角度。一个横向平面应理解为是指纵向轴线14相对于其垂直的一个平面。

在这个示例性实施方案中，头部分28在其圆周表面上具有一个刀具接合装置34，即，具有限定的键销宽度的多个平坦表面。

此外，穿过该中间件8有一个中央冷却通道36，该冷却通道沿着纵向轴线14延伸并且在夹紧部分10中继续。夹紧部分10对应地作为整体以一种套管的方式实现。为了确保冷却剂至刀具4的一种安全且可靠的供应，提供了对应的连接接口。

夹紧部分10总体上用于接收刀具4的一个夹紧柄40，具体的是接收一个圆柱形夹紧柄40。后者优选地是以夹紧的方式被夹持在夹紧部分10中。夹紧部分10在此程度上限定了一个用于夹紧柄40的所谓夹头。在该示例性实施方案中，刀具4被设计为被螺纹紧固在夹紧部分10中。作为这个方案的一个替代方案，夹紧部分10也可以被实现用于其他类型的紧固作用，例如用于通过夹紧来紧固。

刀夹具2具体地与一个特殊刀具4相结合地使用，这种特殊刀具以一种两件式设计而著称。作为举例，由图3中所示的球柄铣刀4示出了这种特殊结构。这种球柄铣刀4总体上包括实心硬质合金的一个切削部分42，该切削部分通过一种材料粘合而被连接在夹紧柄40上，具体地是通过焊接并且是以一种不可逆的方式。夹紧柄40由一种工具钢、具体是热作钢制成的，这种钢具有比较脆的实心硬质合金大得多的易延展弹性。

具体地，在此情况下提供的是刀具4具有一个刀架44，该刀架邻接夹紧柄40并且包括一个承载件部分46以及被紧固到其上的切削部分42。承载件部分46和夹紧柄40一起构成了一个单一结构单元，该单元是例如通过进行从常规工具钢的单件式工件上去除材料的机加工而实现的。切削部分42通过焊接而被紧固在承载件部分46上。由夹紧柄40和承载件部分46组成的单件式部件是以大致T形的形式而实现的(如在侧视图中所观察的)。切削部分42平坦地搁放在承载件部分46的前端侧面上、并且可以具有一个用于定中心目的的定心销。

切削部分42具有多个切削齿48，在各个切削齿之间实现了包括切屑槽50的多个间隙。在其末端，切屑槽50继续延伸进入承载件部分46中。通入承载件部分46中的这些切屑槽50的是冷却剂通道的孔口52，在此没有更加详细地示出。切削部分42本身(由实心硬质合金构成)不具有任何种类的冷却剂通道等等。

在此描述的刀夹具2(具体地带有图3中所示的特殊实现的球柄铣刀4)构成了一种刀具系统，这种刀具系统包括一个特殊刀夹具2和一个特殊刀具4，可以具体地用来在可靠的过程中并且以高的机加工质量和高的切削速率来铣削滚珠座圈。尽管有高的切削速率，仍实现了节省刀具的铣削操作，并且因此实现长的使用寿命。

Claims (14)

1.一种刀夹具(2)，被实现为用于紧固到一个机床上并且用于可逆地接收一个旋转刀具(4)、具体是用于接收一个铣刀，其特征在于，它是以至少三个部件实现的，具有一个后部机器部分(6)，该后部机器部分由易延展的弹性工具钢制成、用于可逆地紧固到该机床上；并且具有一个前部夹紧部分(10)，该前部夹紧部分由工具钢制成、用于可逆地接收该刀具(4)；并且具有一个中间部分(8)，该中间部分由一种重金属制成、被置于该机器部分(6)与该夹紧部分(10)之间。

2.如权利要求1所述的刀夹具(2)，其特征在于，该重金属是一种由粉末冶金法生产的材料。

3.如权利要求1或2所述的刀夹具(2)，其特征在于，这种重金属的密度是在12与18g/ccm之间的范围之内。

4.如以上权利要求中任一项所述的刀夹具(2)，其特征在于，该中间部分(8)的材料体积大于该夹紧部分(10)的材料体积，具体地大出两倍以上。

5.如以上权利要求中任一项所述的刀夹具(2)，其特征在于，该中间部分(8)是通过一种螺纹连接和/或通过一种材料粘合而紧固到该机器部分(6)上，具体地是被焊接在其中。

6.如以上权利要求中任一项所述的刀夹具(2)，其特征在于，该中间部分(8)具有一个紧固柄(16)，该中间部分通过该紧固柄而位于该机器部分(6)中的一个接收件中，并且该中间部分此外优选地具有一个环形的、具体是锥形的表面(18)，通过该表面该中间部分以精确的配合而支承在该机器部分(6)的一个端面(20)上。

7.如以上权利要求中任一项所述的刀夹具(2)，其特征在于，该夹紧部分(10)是作为一个可替换的部分而实现的。

8.如权利要求7所述的刀夹具(2)，其特征在于，该夹紧部分(10)被螺纹连接到该中间部分(8)上。

9.如权利要求8所述的刀夹具(2)，其特征在于，该夹紧部分(10)另外地被粘合剂结合到该中间部分(8)上以便固定而免于损失。

10.如以上权利要求中任一项所述的刀夹具(2)，其特征在于，该夹紧部分(10)具有一个紧固支脚(26)，通过该紧固支脚将该夹紧部分置于该中间部分(8)的一个壶型接收件(24)中，并且该夹紧部分(10)此外优选地具有另外一个环形的、具体是锥形的表面(30)，通过该表面该夹紧部分以精确的配合而支承在该中间部分(8)的另外一个端面(32)上。

11.如以上权利要求中任一项所述的刀夹具(2)，其特征在于，该夹紧部分(10)是作为一个空心圆柱形套管而实现的。

12.如以上权利要求中任一项所述的刀夹具(2)，其特征在于，提供了一个冷却剂通道(36)，该冷却剂通道延伸穿过该中间部分(8)并且通入到该夹紧部分(10)中。

13.一种刀具系统，包括如以上权利要求中任一项所述的刀夹具(2)，并且包括一个刀具(4)，该刀具具有一个由工具钢制成的夹紧柄(10)、并且具有由实心硬质合金制成的、连接到其上的一个切削部分(42)。

14.如权利要求13所述的刀具系统，其中该刀具(4)具体地被实现为一个球柄铣刀并且具有一个刀架(44)，该刀架包括一个承载件部分(46)，在其上切削部分(42)优选的是平坦地并且具体是通过一种材料粘结而紧固的，并且该夹紧柄(40)与该承载件部分(46)一起构成了一个单件式部件。

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