CN103842119B - 刀头更换式切削工具 - Google Patents

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Abstract

提供一种刀头更换式切削工具，其具有能够将作用于切削刀片上的旋转力矩稳定地支承的构造，所述切削刀片被钳夹在主体的刀片安装面上。所述刀头更换式切削工具具有：切削刀片（10）；主体（20），所述主体（20）具备拆装自如地安装切削刀片（10）的刀片安装部（21）；承接机构，承接旋转力矩，所述旋转力矩作用在安装在刀片安装部（21）上的切削刀片（10）上，以使该切削刀片（10）在基础面（21A）上旋转；承接机构包括：第1卡合部（14），形成在切削刀片（10）的下表面上；和第2卡合部（25），形成在刀片安装部（21）的基础面（21A）上；第2卡合部（25）形成为，与划定第1卡合部（14）的面中的特定部分（15）卡合，承接旋转力矩。

Description

刀头更换式切削工具
技术领域
本发明涉及能够拆装切削刀片的刀头更换式切削工具。
背景技术
在将切削刀片钳夹到主体上的刀头更换式切削工具中，在切削加工中稳定地钳夹以使切削刀片不运动是决定精加工面的面粗糙度的较大的因素。因此，在以往的刀头更换式切削工具的领域中，提出了将切削刀片稳定地钳夹的各种各样的方法。例如，专利文献1公开了下述构造：在切削刀片的下表面侧形成规定形状的凹部，在主体的安装切削刀片的刀片安装面上形成与该凹部的轮廓形状对应的突起，使它们相互嵌合。该构造通过凹部与突起的嵌合来限制刀片安装面上的切削刀片的旋转。
专利文献1：特表2003－533357号公报。
发明内容
但是，在专利文献1所公开的构造中，存在以下这样的问题。为了将形成在刀片安装面上的突起平顺地插入到切削刀片的凹部中，将突起的尺寸设计得比凹部的尺寸稍小。因此，在突起与凹部之间形成稍稍的间隙。此外，各种制造上的尺寸误差也累积。因此，突起与凹部的接触部位根据间隙及尺寸误差等而变化。结果，不能稳定地支承由作用在切削刀片上的切削阻力带来的旋转力矩。即，如果突起与凹部的接触部位各式各样，则不能将作用在切削刀片上的旋转力矩以相同的条件承接，精加工面的面粗糙度有可能不稳定。
本发明的目的之一，是提供一种刀头更换式切削工具，其具有能够将作用于切削刀片上的旋转力矩稳定地支承的构造，所述切削刀片被钳夹在主体的刀片安装面上。
本发明的刀头更换式切削工具（1）的特征在于，具有：板状的切削刀片（10），所述切削刀片（10）具有对置的上下表面（11、13）和在该上下表面之间延伸的侧面（12）；主体（20），所述主体（20）具备刀片安装部（21），所述刀片安装部（21）具有基础面（21A）和侧壁面（21B、21C），且拆装自如地安装上述切削刀片（10），所述基础面（21A）支承上述切削刀片（10）的下表面（13），所述侧壁面（21B、21C）支承上述切削刀片（10）的侧面（12）；和承接机构，承接旋转力矩，所述旋转力矩作用在安装在上述刀片安装部（21）上的切削刀片（10）上，以使该切削刀片（10）在上述基础面（21A）上旋转；上述承接机构包括：第1卡合部（14），形成在上述切削刀片（10）的下表面上；和第2卡合部（25），形成在上述刀片安装部（21）的基础面（21A）上；上述第2卡合部（25）形成为，与划定上述第1卡合部（14）的面中的特定部分（15）卡合，承接上述旋转力矩。
优选的是，上述刀片安装部（21）具有安装孔（23），所述安装孔（23）形成在上述基础面（21A）上，用来安装上述切削刀片（10）；上述刀片安装部（21）的侧壁面包括第1侧壁面（21B）和第2侧壁面（21C），所述第1侧壁面（21B）朝向上述刀头更换式切削工具（1）的外周侧，所述第2侧壁面（21C）朝向上述刀头更换式切削工具（1）的前端侧；上述第2卡合部（25）在上述第1侧壁面（21B）朝向的方向（D1）上，相对于上述安装孔（23）的中心轴线（AX1），形成在与该第1侧壁面（21B）侧相反侧。
更优选的是，上述第2卡合部（25）中的与上述第1卡合部（14）抵接的抵接部分在上述第2侧壁面（21C）朝向的方向（D2）上，相对于上述安装孔（23）的中心轴线，形成在该第2侧壁面（21C）侧。
根据本发明，承接机构由于第2卡合部与第1卡合部的特定部分卡合而承接旋转力矩，所以能够稳定地支承由作用在切削刀片上的切削阻力带来的旋转力矩，结果能够改善精加工面粗糙度。
附图说明
图1是有关本发明的第1实施方式的刀头更换式切削工具的立体图。
图2是将图1的切削刀片从下方观察的立体图。
图3是图1的切削工具的切削刀片的后视图。
图4是图1的切削工具的切削刀片的俯视图。
图5是图1的切削工具的主体的立体图。
图6是图1的切削工具的主体的前端图。
图7是图1的切削工具的主体的刀片安装部的放大图。
图8是表示第1卡合部与第2卡合部的位置关系的示意图。
图9A是表示在有关本实施方式的切削工具中对切削刀片施加的旋转力矩的示意图。
图9B是表示在与本实施方式不同的位置上形成有第2卡合部的情况下的、对切削刀片施加的旋转力矩的示意图。
图10A是表示有关本发明的第2实施方式的切削工具的主体的立体图。
图10B是图10A的圆内的放大图。
图11是表示本发明能够应用的刀头更换式切削工具的另一例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图说明有关本发明的实施方式。
（第1实施方式）
如图1所示，本实施方式的刀头更换式切削工具1（以下称作切削工具1）具备切削刀片10、拆装自如地安装切削刀片10的主体20、和将切削刀片10向主体20固定的螺栓30。另外，关于以下的说明中的“主体”的定义依据JIS中的定义。切削工具1是一边以旋转轴线C为中心旋转一边将工件切削的旋削工具。
如图2～图4所示，切削刀片10的上表面11的外形为圆形。对于侧面12赋予后角，切削刀片10成为正型的切削刀片。下表面13的外形也与上表面11同样是圆形，所以切削刀片10具有关于穿过其重心的轴线即中心轴线J旋转对称的形状。在切削刀片10上，形成有将上表面11及下表面13贯通的安装孔18，在这里插通螺栓30。安装孔18的中心轴线与切削刀片10的中心轴线J一致。另外，形成在上表面11上的图案成为进行刀尖更换时的位置的基准。
在切削刀片10的下表面13上，形成有由凹处划定的第1卡合部14。第1卡合部14由将安装孔18包围的底面部17、和从底面部17的外周部立起的侧壁面划定。该侧壁面具有在以中心轴线J为中心的圆周方向上规则（等间隔）地配置的6个弯曲为凹状的卡合凹部15、和配置在相邻的卡合凹部15之间的6个弯曲为凸状的弯曲凸部16。另外，在多个卡合凹部15中，仅特定的卡合凹部15与后述的第2卡合部25的卡合凸部25A卡合（抵接）。更具体地讲，第1卡合部14具有下述轮廓形状：关于切削刀片10的中心轴线J有6次对称的旋转对称性。通过将多个卡合凹部15绕中心轴线J规则地配置，能够进行将磨损而不能使用的切削刃更换为别的切削刃的所谓的刀尖更换。即，能够进行切削刀片10的分度。
如图5及图6所示，主体20具备用来拆装自如地安装切削刀片10的刀片安装部21，刀片安装部21将主体20的前端部的一部分切掉而形成，由基础面21A、朝向外周方向D1侧的第1侧壁面21B、和在与第1侧壁面21B大致正交的方向上形成的朝向前端方向D2侧的第2侧壁面21C划定。在第1侧壁面21B及第2侧壁面21C上，形成有用来支承切削刀片的侧面12的凹状的弯曲面。在基础面21A上形成有螺孔（安装孔）23，插通在切削刀片10中的螺栓30与螺孔23拧合，将切削刀片10钳夹到刀片安装部21上。
此外，在基础面21A上形成有第2卡合部25。该第2卡合部25由从基础面21A突出的突起划定，当将切削刀片10安装在刀片安装部21上时被收容到上述第1卡合部14内。该第2卡合部25如图7所示，在其一端部具备卡合凸部25A，所述卡合凸部25A具有弯曲为凸状的侧壁面。卡合凸部25A通过嵌入卡合到上述多个卡合凹部15的预先特定的一个卡合凹部15中而发挥功能，以承接旋转力矩，所述旋转力矩作用在该切削刀片10上以使安装在刀片安装部21上的切削刀片10在基础面21A上旋转。在第2卡合部25的侧壁面中的不与第1卡合部14的卡合凹部15抵接的部分上，形成有用来将第2卡合部25加强的加强部25B。加强部25B具有避让部，所述避让部弯曲为凹状以防止与第1卡合部14的弯曲凸部16的干涉。
这里，对卡合凸部25A的形成位置进行说明。
第2卡合部的卡合凸部25A在由第1假想平面P二分割的该基础面21A的两个区域中的、与第1侧壁面21B侧相反侧的第1区域R1中形成，所述第1假想平面P正交于基础面21A，并穿过安装在刀片安装部21上的切削刀片10的重心，并且沿着主体20的长度方向。即，第2卡合部的卡合凸部25A在由第1假想平面P分割的基础面21A的两个区域中的位于主体20的外周侧的第1区域R1中形成，所述第1假想平面P与主体20的旋转轴线C平行且穿过切削刀片10的外周轮廓的重心。另外，图7没有表示在刀片安装部21上安装有切削刀片10的状态，但如果将切削刀片10安装到刀片安装部21上，则安装孔23的中心轴线AX1穿过切削刀片10的重心位置。更优选的是，第2卡合部25中的与第1卡合部14抵接的抵接部分在由第2假想平面Q二分割的第1区域R1的两个区域中的、位于第2侧壁面21C侧的第2区域R2中形成，所述第2假想平面Q与第1假想平面P正交，并穿过安装在刀片安装部21上的切削刀片10的重心。
图8表示切削刀片10被固定时的第2卡合部25与卡合凹部15的位置关系。如图8所示，第2卡合部25的卡合凸部25A抵接在特定的卡合凹部15的内壁上。卡合凸部25A为了使向卡合凹部15的嵌入变容易而形成得比卡合凹部15的尺寸稍小。此外，卡合凸部25A其一部分壁面的形状与卡合凹部15的形状一致，以便能够与卡合凹部15的内壁进行面接触。与卡合凸部25A一体形成的加强部25B完全不与第1卡合部14接触。
接着，对本实施方式的刀头更换式切削工具起到的效果进行说明。当切削刀片10受到由切削阻力带来的旋转力矩时，其旋转中心变为第2卡合部25与卡合凹部15的接触部。在本实施方式的切削工具1中，由于该接触部仅有1个部位，所以即使制造上的尺寸误差累积，该接触部的位置也只是在特定的卡合凹部15的内壁面中稍稍变化。由此，本实施方式的切削工具1的加工中的切削刀片10的旋转中心的位置大致为一定。因而，从第2卡合部25向切削刀片10作用的反作用力的朝向被保持为大致一定。
通过将第2卡合部25形成在基础面21A的第1区域R1中，能够将由切削阻力带来的旋转力矩的朝向总是保持为一定。即，在第2卡合部25形成在与第1区域R1相反的区域中的情况下，如图9B所示，由背分力T带来的旋转力矩MT和由进给分力F带来的旋转力矩MF成为相反朝向。因此，当在切削加工中背分力T和进给分力F的大小关系变化时，施加在切削刀片10上的旋转力矩在瞬间成为零，切削刀片10的钳夹状态变得很不稳定。
另一方面，在本实施方式中，由于第2卡合部25形成在第1区域R1中，所以如图9A所示，由背分力（T）和进给分力（F）带来的旋转力矩的朝向一致。因此，对于切削刀片10在切削加工中总是持续施加相同朝向的旋转力矩。因而，切削刀片10的钳夹状态稳定化。
此外，卡合凸部25A即使在第1区域R1中也特别形成在的第2区域R2中，所述第2区域R2处于距主切削刃E较远的位置，由此，由切削阻力产生的卡合凸部25A与卡合凹部15的绕接触部的旋转力矩增大。结果，卡合凸部25A稳定地承接作用在切削刀片10上的旋转力矩，钳夹力也提高。
进而，通过将切削刀片10的旋转中心向第2区域R2故意地错移，切削刀片10受到由切削阻力带来的旋转力矩而要运动的方向如图7及图8的箭头所示，成为刀片安装部21的第1及第2侧壁面21B、21C的交叉区域的方向。该方向是切削刀片10的运动被刀片安装部21的第1及第2侧壁面21B、21C有效地限制的方向。
如以上说明，在本实施方式的切削工具1中，由于精心设计了第2卡合部25的形成位置，所以能够有效地抑制切削刀片10的旋转，同时使刀片安装部21的第1及第2侧壁面21B、21C抑制切削刀片10的旋转的效果也最大化。
（第2实施方式）
图10B是有关第2实施方式的主体的刀片安装部的放大图。如图10B所示，刀片安装部121与第1实施方式不同，具备垫片122。垫片122呈与底面大致相同的形状，以将刀片安装部121的底面整体覆盖。垫片122的一个面作为支承切削刀片10的下表面13的基础面122A发挥功能，在该基础面122A上，形成有与上述第2卡合部25同样的构造的第2卡合部125。第2卡合部125的形成位置与第1实施方式同样是垫片122的基础面122A的第1区域R1，更优选的是第2区域R2。刀片安装部21通过具备垫片122，能够变更为与主体20的材质不同的材质，能够提高第2卡合部125的刚性。通过第2卡合部125的刚性提高，第2卡合部125有效且稳定地承接向切削刀片10作用的旋转力矩。此外，在第2卡合部125损坏那样的情况下，能够仅将垫片122更换，所以第2实施方式与第1实施方式相比较为经济。
本发明的刀头更换式切削工具并不限定于上述实施方式。在上述实施方式中，对下述情况进行了说明：第1卡合部14由形成在切削刀片10的下表面13上的凹处划定，第2卡合部25由突起划定，所述突起形成在基础面21A上，收容到凹处中而能够与划定该凹处的侧壁面的一部分卡合。例如，也可以与上述实施方式相反，做成下述结构：第1卡合部14由形成在切削刀片10的下表面13上的突起划定，第2卡合部25由凹处划定，所述凹处形成在基础面21A上，收容突起并具有卡合部分，所述卡合部分能够与划定该突起的侧壁面的一部分卡合。
关于切削刀片的形状，不仅是正型，也可以是对侧面没有赋予后角的负型。此外，关于切削刀片整体的形状没有特别限制，能够应用到各种各样的形状的切削刀片中。例如也可以应用到由“JIS－B4120－1998”规定的C型、D型、S型、T型、W型、V型、Y型中。
关于划定设在切削刀片上的第1卡合部14的凹处的轮廓形状，也可以是圆形或四角形等简单的形状。在此情况下，只要切削刀片关于其轴线具有n次对称（n是2以上的整数）的旋转对称性、并且形成有多个卡合凹部，切削刀片的刀尖更换就变得容易。在凹处如上述实施方式那样是具有卡合凹部的形状的情况下，关于卡合凹部的数量没有特别限制。卡合凹部的数量比在上述实施方式中表示的6个多或少都可以。
关于划定形成在刀片安装部上的第2卡合部的突起，也是在上述实施方式中，突起仅具有1个卡合凸部，但卡合凸部的数量也可以是两个以上。但是，卡合凸部需要全部形成在基础面的第1区域R1内。此外，优选的是由上述实施方式表示的形状，即仅具有1个卡合凸部、并且它形成在第2区域R2中。
图11是表示本发明能够应用的刀头更换式切削工具的另一例的立体图。在上述实施方式中，以对旋削工具应用本发明的情况为例进行了说明，但并不限定于此。如图11所示，对于在主体220的前端部上拆装自如地安装切削刀片10的旋削工具也能够应用。在此情况下，第2卡合部与上述实施方式同样，在由假想平面P二分割的该基础面21A的两个区域中的、第1侧壁面21B朝向的方向D1上j第1区域R1（外周侧的区域）中形成。更优选的是，第2卡合部中的与第1卡合部抵接的抵接部分在由第1区域R1的假想平面Q分割的两个区域中的位于第2侧壁面侧的第2区域R2中，即第2侧壁面朝向的方向D2（主体220的长度方向）上第2侧壁面侧的区域中形成。
在上述实施方式中，对在刀片安装部的基础面上形成有安装孔的情况进行了说明，但本申请发明并不限定于此，关于下述情况也能够应用：切削刀片通过与用螺栓钳夹的钳夹方法不同的其他钳夹方法，钳夹到刀片安装部的基础面的安装孔中。
在上述实施方式中，对于假想平面P、Q穿过切削刀片的重心的情况进行了说明，但在切削刀片为特殊形状那样的情况下，假想平面P、Q也可以穿过切削刀片的上表面（前倾面）的重心。
此外，在上述实施方式中，对假想平面P、Q穿过切削刀片的重心的情况进行了说明，但代替它，假想平面P、Q也可以穿过内接圆的中心，所述内接圆内接于切削刀片的上表面的外形。
附图标记说明
1 刀头更换式切削工具
10 切削刀片
11 上表面
12 侧面
13 下表面
14 第1卡合部
15 卡合凹部
16 弯曲凸部
17 底面部
18 安装孔
J 中心轴线
E 主切削刃
C 旋转轴线
20 主体
21 刀片安装部
21A 基础面
21B 第1侧壁面
21C 第2侧壁面
23 螺孔
AX1 中心轴线
25 第2卡合部
25A 卡合凸部
25B 避让部
122 垫片
122A 基础面
P 第1假想平面
Q 第2假想平面。

Claims (11)

1.一种刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
具有：
板状的切削刀片（10），所述切削刀片（10）具有对置的圆形的上下表面（11、13）和在该上下表面之间延伸的侧面（12）；
具有旋转轴线（C）的主体（20），所述主体（20）具备刀片安装部（21），所述刀片安装部（21）具有基础面（21A）和侧壁面（21B、21C），且拆装自如地安装上述切削刀片（10），所述基础面（21A）支承上述切削刀片（10）的下表面（13），所述侧壁面（21B、21C）支承上述切削刀片（10）的侧面（12）；和
承接机构，承接旋转力矩，所述旋转力矩作用在安装在上述刀片安装部（21）上的切削刀片（10）上，以使该切削刀片（10）在上述基础面（21A）上旋转；
上述承接机构包括：
第1卡合部（14），形成在上述切削刀片（10）的下表面上；和
第2卡合部（25），形成在上述刀片安装部（21）的基础面（21A）上；
上述第2卡合部（25）形成为，与划定上述第1卡合部（14）的面中的特定部分（15）卡合，承接上述旋转力矩，
上述刀片安装部（21）的上述侧壁面包括第1侧壁面（21B）和第2侧壁面（21C），所述第1侧壁面（21B）朝向上述刀头更换式切削工具（1）的外周侧，所述第2侧壁面（21C）朝向上述刀头更换式切削工具（1）的前端侧；
在确定了正交于上述基础面（21A）并且二分割该基础面（21A）并且沿着上述主体的长度方向的第1假想平面（P）、且确定了与上述第1假想平面（P）正交的第2假想平面（Q）时，
令由该第1假想平面（P）二分割的上述基础面的两个区域中与上述第1侧壁面（21B）侧相反侧的区域作为第1区域（R1），
令由上述第2假想平面（Q）二分割的上述第1区域（R1）的两个区域中位于上述第2侧壁面（21C）侧的区域为第2区域（R2）时，
上述第2卡合部（25）中的与上述第1卡合部的上述特定部分（15）卡合地抵接的抵接部分形成在上述第2区域（R2）。
2.如权利要求1所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述第1假想平面（P）穿过安装在上述刀片安装部（21）上的切削刀片（10）的上表面（11）的重心。
3.如权利要求2所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述第2假想平面（Q）穿过安装在上述刀片安装部（21）上的切削刀片（10）的上表面（11）的重心。
4.如权利要求1所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述第1假想平面（P）穿过与安装在上述刀片安装部（21）上的切削刀片（10）的上表面（11）的外形内接的内接圆的中心。
5.如权利要求4所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述第2假想平面（Q）穿过与安装在上述刀片安装部（21）上的切削刀片（10）的上表面（11）的外形内接的内接圆的中心。
6.如权利要求1所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述刀片安装部（21）具有垫片（122），所述垫片（122）夹设在上述主体（20）与上述切削刀片（10）之间，并划定上述基础面；
上述第2卡合部（25）形成在上述垫片（122）上。
7.如权利要求1所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述第1卡合部（14）由凹处划定，所述凹处形成在上述切削刀片（10）的下表面（13）上；
上述第2卡合部（25）由突起划定，所述突起形成在上述基础面（21A）上，收容到上述凹处中而能够与划定该凹处的侧壁面的一部分卡合。
8.如权利要求1所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述第1卡合部（14）由突起划定，所述突起形成在上述切削刀片（10）的下表面（13）上；
上述第2卡合部（25）的上述抵接部分由凹处划定，所述凹处形成在上述基础面（21A）上，收容上述突起并具有卡合部分，所述卡合部分能够与划定该突起的侧壁面的一部分卡合。
9.如权利要求1所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述第1卡合部（14）具有关于轴线n次对称（n是2以上的整数）的轮廓形状，所述轴线穿过上述切削刀片（10）的上表面（11）的重心或内接圆的中心。
10.如权利要求1所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述刀片安装部（21）具有安装孔（23），所述安装孔（23）形成在上述基础面（21A）上，用来安装上述切削刀片（10）；
上述第2卡合部（25）关于上述安装孔（23）的中心轴线（AX1）非旋转对称地形成。
11.如权利要求1所述的刀头更换式切削工具（1），其特征在于，
上述1卡合部（14）具有多个卡合部分（15），所述多个卡合部分（15）沿着以轴线（J）为中心的圆周等间隔地排列，能够与上述第2卡合部（25）分别卡合，所述轴线（J）穿过上述切削刀片（10）的上表面（11）的重心或内接圆的中心。
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