CN104439475A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是在机械加工工具的刀夹中使用的切削工具(2)，其包括具有中心纵向轴线(18)的刀轴(4)和刀头(8)，其中所述刀头(8)通过形锁合连接与所述刀轴(4)连接，所述形锁合连接锁止在所述中心纵向轴线(18)方向上的可移动性，并且所述形锁合连接通过材料锁合的连接、特别是钎焊连接加以补强。

Description

切削工具

背景技术

本发明涉及一种特别用于机床的刀夹的切削工具，其包括具有中心纵向轴线的刀轴和刀头。

切削或机械加工工具，例如铣刀或车刀，在一些情况下由多个部件构成，并且通常包括刀轴和与之连接的刀头。在这种情况下的刀头用于工件的实际加工(即切除材料)并且相应地具有至少一个切削刃或一个切削刀片。另一方面，刀轴通常形成为适合在机械加工工具的刀夹中使用并且还经常用作延伸件以使得刀头可定位在所需位置中，例如，定位在凹槽或镗孔中。

因此，切削工具通常具有细长形状并且在准备工作时另外在一侧夹持。因此，在工件被加工时，其表现类似于一侧被夹持的悬臂或弯曲波纹管，其自由端受到弯曲和扭转力。

在选择用于切削工具的适合材料时，必须注意确保该材料能够承受最大可能的弯曲力和扭转力并且还要尽可能对冲击力不敏感。这(例如)适合于所谓的高速钢，因此高速钢被频繁使用。然而，此类高速钢类型的材料的硬度不足以适应全系列的应用，在此类情况下优选使用所谓的硬质合金。与高速钢相比，硬质合金具有更大的硬度，因此用硬质合金制成的切削工具使得也可以加工较硬材料制成的工件成为可能。此外，相应的硬质合金使得因摩擦产生的磨损减少。然而，随着硬度增大，材料的脆性通常也会增大，这意味着合适的硬质合金对于冲击力或振动相对敏感。

此外，脆性材料还会有应力效应问题，因为当到达弹性极限时，它们并不发生塑性变形，而可以说是立即断裂。对于由硬质合金制成的所谓切削系统工具来说，这尤为明显。对于相应的系统工具而言，将由硬质合金制成的工具交换头(例如可替换的铣削头)在预应力条件下拧入刀轴中。由于应力作用，硬质合金-硬质合金的连接是危险的。

为了随后获得尽可能耐磨并且也尽可能对冲击力、振动和弯曲力不敏感的切削工具，不同的材料彼此组合，并且可以说相应的切削工具由多个部件设计而成。因此，例如，WO 00/33994 A1描述了一种在机械加工工具的刀夹中使用的切削工具，该工具包括刀轴和刀头，其中使用具有不同硬度因而也具有不同脆性的不同金属来制备刀头和刀轴。在制备切削工具时，刀头和刀轴例如通过焊接彼此连接，其中焊接在一起的刀轴和刀头的端部具有形状互补的V形剖面。

该设计也用于类似形式的切削系统工具，其中由工具钢制成的联接构件或连接构件插入在由密实硬质合金制成的工具交换头与同样由密实硬质合金制成的刀轴之间。在这种情况下，刀轴和联接构件通过焊接结合在一起，其中焊接在一起的刀轴和联接构件的端部具有形状互补的V形剖面。工具交换头随后被拧入联接构件中，并且不再位于刀轴中。

然而，以此方式设计的切削工具的问题是相应的钎焊连接将在较高负载下断裂。

本发明的目的

由此点开始，本发明的目的是提供一种有利设计的切削工具。

实现本发明目的的方法

此目的根据本发明通过具有权利要求1的结构的切削工具而实现。关于此目的的更多的优选实施例包含在权利要求书中。

在这种情况下，相应的切削工具形成为适合在机械加工工具的刀夹中使用，包括具有中心纵向轴线的刀轴和刀头。刀头用于工件的实际加工(即切除材料)并且相应地具有至少一个切削刃或一个切削刀片。刀头和刀轴经由形锁合连接进行连接，所述形锁合连接在一侧锁止在所述中心纵向轴线方向上的可移动性，并且该形锁合连接通过材料锁合的连接、特别是钎焊连接加以补强。以此方式，在刀头与刀轴之间实现了特别稳定且具有扭转刚性的连接，这意味着切削工具也可承受相对较大的弯曲力和/或扭转力。因此，这还可特别防止刀头与刀轴之间的连接由于作用力而断裂。

在这种情况下的切削工具被设计成在工作过程中不旋转的刀夹的工具如车刀，或优选地设计成在工作过程中旋转的刀夹的工具，例如铣刀或钻头。

形锁合连接更优选地形成为异型榫和与之互补的异型榫眼之间的卯榫连接类型，其中更优选地，刀轴具有异型榫。此外，榫眼和榫的外形经过特别设计，使得一方面在榫和榫眼之间至少对应于简单的V形剖面形成增大的接触表面，并且另一方面可靠接合可阻挡沿中心纵向轴线方向的移动。虽然增大的接触表面可以增强结合连接，例如这使得能够在较大表面上焊接，但通过特殊的形锁合连接，切削工具对拉伸力、弯曲力和扭转力的阻力也相应增大。

另外，在优选的实施例变体中，榫具有T形剖面，其顶部面向榫眼并且基部背向榫眼。在这种情况下，顶部的作用类似于后部夹持构件，其与相对于榫眼的中心纵向轴线沿横向延伸的材料突出部接合，从而在形锁合连接的中心纵向轴线方向上实现锁定效果。可较为容易地(例如通过铣削)制成任何T形剖面或T形横截面，据此榫具的形状类似榔头。

在另一个有利实施例中，在横截面上看，基部在榫眼方向上渐缩，换句话讲，基部从顶部开始随着距离增加而变宽。这使得榫具有以相对于中心纵向轴线以一定斜度定位的接触表面，该接触表面可适应弯曲力。在这种情况下，中心纵向轴线与表面法线之间的角度确定了出现的弯曲力的多大部分作为榫的所述倾斜接触表面与榫眼的邻接接触表面之间的推压力或挤压力。该部分越大，相对于表面法线垂直地作用并且相应地作用于(特别是)结合连接的剩余定向部分就越小。

作为另一种选择，榫的剖面具有呈矩形的基本几何形状或横截面并且具有相对于中心纵向轴线横向突出的齿。在这种情况下，突出的齿用作后部夹持构件，从而阻止沿中心纵向轴线方向的移动。在这种情况下，这些齿优选地设置在榫的两个相对侧，此外相对于中心纵向轴线方向上的定位成对布置。这意味着相对于在榫的两个相对侧的中心纵向轴线，在彼此相对的同一高度上始终存在两个齿。此外，这些齿有利地具有修圆的形状，因此更不易断裂，并且齿进一步相对于中心纵向轴线优选地倾斜定位以使得其略微远离榫眼。此倾斜位置实现的效果与具有T形剖面基部的倾斜接触表面相当。

根据此轻微的修改，具有此剖面的榫眼为平截头棱锥体状的基本几何形状，而不是呈矩形的基本几何形状，其齿相对于中心纵向轴线横向突出，这意味着具有此剖面或横截面中的榫具有类似于圣诞树的几何形状。

在形锁合和结合连接的共同助力下，两种不同的材料或物质彼此适当连接，其中刀轴优选由所谓的硬质合金制成，并且更优选地，相应的硬质合金经由形锁合和结合连接与工具钢连接，尤其是与高速钢连接。在这种情况下，结合连接有利地通过焊接实现，其中在这种情况下，榫和榫眼被设计成使得从整个剖面看可提供均匀的间隙作为焊料的填充或聚集空间。另外，榫优选设置在工具的硬质合金部件处(即特别是在刀轴处)，而榫眼接合在工具的工具钢部件中或设置在工具钢部件处。

根据一个实施例变体，刀头随后经由形锁合连接直接连接到刀轴，这需要相对较少的劳动量。

作为另一种选择，联接构件设置在刀头与刀轴之间，其中联接构件经由形锁合连接直接连接到刀轴。因此，刀头经由联接构件直接固定在刀轴上。在这种情况下，刀头以逆向可拆卸方式，即例如可通过螺钉或夹持连接固定在联接构件上，或经由不可拆卸连接，特别是结合连接方式与之连接。在这种情况下，刀头优选地由硬质合金制成。如果使用联接构件，则在这种情况下，刀轴和联接构件或刀轴、联接构件和刀头优选地由不同材料制成。此外，联接构件被优选地设计得尽可能短，并且工具的预期总体长度(即沿中心纵向轴线方向的延伸)由刀轴的适应长度确定。

特别是，在联接构件与刀头之间有逆向可拆卸连接的实施例中，刀头根据优选的实施例变体被设计成为可替换的铣削头，特别是被设计成为由密实硬质合金制成的可替换铣削头。

根据另一个实施例变体，刀头具有基部或支承体，与刀轴和联接构件相比，其由硬度最低的材料制成，并且具有至少一个以逆向可拆卸方式固定在该基部或支承体上的切削刀片。作为此实施例的替代形式，刀头形成为单个部件或单片部件。

因此，刀头或任选的至少基部或支承体和/或联接构件优选由硬度低于刀轴且脆性也较小的材料制成，因而其对冲击力、弯曲力和振动也不太敏感。这些部件通常具有较大的弹性，因此可以相对较好地吸收产生的力、冲击力或振动，这意味着刀头和/或联接构件具有阻尼效应，因而由相对较脆的材料制成的刀轴可受到过载保护。

除了切削刃或切削刀片之外，磨损首先发生在刀头和/或切削元件处，而刀轴几乎没有磨损出现。为此，根据使用优选地制备相应的切削工具，其中融入了结合连接，例如钎焊连接。虽然解决了受磨损影响的部件(即刀头和/或联接构件)，但刀轴会因磨损或损坏而进行检查并且在最佳设计方案中可多次重复使用，即焊接新的刀头或联接构件。

根据应用目的，在这种情况下提供的切削工具还具有至少一条冷却液管线，该冷却液管线结合到切削工具中，并且在工作过程中冷却液和/或润滑剂由冷却液管线确定流过路径。

如果使用圆柱形切削工具，更优选的工具直径在8mm至32mm之间。

附图说明

在下文中使用示意图更详细地解释了本发明的示例性实施例。下面所示为：

图1示出了从组装方向上看具有刀轴、联接构件和可替换铣削头的铣刀的截面图；

图2示出了从组装方向上看可替换铣削头的侧视图；

图3示出了处于刀轴与联接构件之间的连接区域中铣刀的截面侧视图；

图4示出了的连接在刀轴与联接构件之间分离的铣刀的截面侧视图；

图5示出了沿连接被分离的联接构件的中心纵向轴线方向观看的视图；

图6示出了处于可选的刀轴与可选的联接构件之间连接区域中的可选的铣刀的截面侧视图；

图7示出了处于连接被分离状态的可选的刀轴与可选的联接构件之间连接区域中的可选的铣刀的截面侧视图；以及

图8示出了沿连接被分离的可选的联接构件的中心纵向轴线方向观看的视图。

彼此相当的部件在所有附图中具有相同的标号。

具体实施方式

使用下文中实例描述并且如图1所示的切削工具形成为多件式铣刀2，并且其具有刀轴4、联接构件6以及可替换的铣削头8。此例中，刀轴4和可替换的铣削头8均由硬质合金制成，而联接构件6则由工具钢制成。

联接构件6和可替换的铣削头8经由可反转拆卸的螺纹连接彼此连接，使得基本上各种可替换的铣削头8可均与联接构件6组合，或者即使出现磨损，可以只更换该可替换的铣削头8。此例中，如图2中所示的可替换铣削头8具有螺纹销10，该螺纹销通过反螺纹插入凹槽12以形成螺纹连接。

与之相反，形成为适合在机械加工工具中刀夹(未示出)使用的刀轴4和联接构件6经由不可拆卸的连接彼此固定在对方上。此例中，该连接代表形锁合连接与结合连接的组合，其中结合连接通过焊接形成，并且形锁合连接的形式为卯榫连接类型。

此例中，相对于铣刀2的中心纵向轴线18将异型榫14沿组装方向16横向插入到互补的异型榫眼20中而形成相应的卯榫连接。此例中，榫14和榫眼20的设计对于由形锁合和结合连接组成的组合连接的扭转刚度和负载能力尤为重要，图3至图5所示为变体。此例中，图3和图4示出了刀轴4与联接构件6之间的连接区域，其中在图4中榫14和榫眼20彼此分离，而图3中则示出了卯榫连接。

榫14的形状具有T形横截面，其平坦的顶部22面向榫眼和与之连接的基部24，其延伸部相对于中心纵向轴线18横向和沿刀轴4的方向相对于组装方向16横向增大，使得居中围绕中心纵向轴线18设置的基部24具有平截头棱锥体状的外形。这在榫14与榫眼20之间形成了接触表面，其表面法线相对于中心纵向轴线18平行对齐、相对于中心纵向轴线18垂直对齐以及朝中心纵向轴线18倾斜。此例中，对应的接触表面用以适应压力、扭转力和弯曲力。此外，顶部22用作后部夹持构件，其接合在榫眼20的互补材料突出部26中。这使得沿中心纵向轴线方向的移动被阻止，并且因此，顶部22和材料突出部26特别是用以适应拉伸力。形锁合连接因此被设计成可适应发生的不同类型力，以使其对结合连接施加更小的应力。

图6、图7和图8示出了榫14和榫眼20的可选的实施例，其中榫14和榫眼20仅横截面的设计不同于先前所述的示例性实施例。此处所示的横截面具有呈矩形的基本几何形状，其齿28相对于中心纵向轴线18横向突出，该横截面类似于典型的棱锥形状。此例中，齿28成对地设置在榫14的两个相对侧，使得在相对于中心纵向轴线18的同一高度上始终设置存在两个齿28。沿中心纵向轴线18的方向形成一个或多个齿28，例如2至4个齿28。齿28还具有修圆的形状，此外，齿沿中心纵向轴线18的方向略微倾斜以使其又具有接触表面，其表面法线朝中心纵向轴线18倾斜，与先前所述实例的基部24类似。

图3至图8还示出了结合到铣刀中的冷却液管线30，在铣刀2的运转过程中冷却液和/或润滑剂由冷却液管线确定流过路径。

本发明不限于先前所述的示例性实施例。在不超出本发明主题的情况下，可能存在本领域的技术人员可得出的本发明的其他变体。特别是，结合示例性实施例所述的所有单独的结构均可在不超出本发明主题的情况下以其他方式另外彼此结合。

Claims (12)

1.一种切削工具(2)，其特别用于安装在机床的刀夹中，包括具有中心纵向轴线(18)的刀轴(4)和刀头(8)，

其特征在于：

所述刀头(8)经由形锁合连接与所述刀轴(4)连接，所述形锁合连接锁止在所述中心纵向轴线(18)方向上的可移动性，并且所述形锁合连接通过材料锁合的连接、特别是钎焊连接加以补强。

2.根据权利要求1所述的切削工具(2)，

其特征在于：

所述形锁合连接形成为异型榫(14)和与之互补的异型榫眼(20)之间的卯榫连接类型。

3.根据权利要求2所述的切削工具(2)，

其特征在于：

所述榫(14)具有T形剖面，其顶部(22)面向所述榫眼(20)并且基部(24)背向所述榫眼(20)。

4.根据权利要求3所述的切削工具(2)，

其特征在于：

在横截面上看时，所述基部(24)朝所述顶部(22)的方向渐缩。

5.根据权利要求2所述的切削工具(2)，

其特征在于：

所述榫(14)的剖面具有呈矩形的基本几何形状和相对于所述中心纵向轴线(18)横向突出的齿(28)。

6.根据权利要求2或5所述的切削工具(2)，

其特征在于：

所述榫(14)具有圣诞树形几何形状的剖面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的切削工具(2)，

其特征在于：

硬质合金与工具钢或高速钢经由所述形锁合连接彼此连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的切削工具(2)，

其特征在于：

所述刀头(8)经由所述形锁合连接直接与所述刀轴(4)连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的切削工具(2)，

其特征在于：

联接构件(6)设置在所述刀头(8)与所述刀轴(4)之间，其中所述联接构件(6)经由所述形锁合与所述刀轴(4)连接。

10.根据权利要求9所述的切削工具(2)，

其特征在于：

所述刀头(8)以逆向可拆卸方式固定在所述联接构件(6)上。

11.根据权利要求10所述的切削工具(2)，

其特征在于：

所述刀头(8)形成为可替换的铣削头(8)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的切削工具(2)，

其特征在于：

所述刀头(8)包括支承体和至少一个以逆向可拆卸方式固定在该支承体上的切削刀片。