CN104704260A - 振动衰减的刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工工件并具有刀体的刀具(1)。为了提供一种在操作期间仅表现出非常小的振动的刀具(1)，根据本发明提出：刀体具有空腔(9；11；12)，在空腔中容纳有具有封闭外壳的多个空心结构元件(10)，在空心结构元件(10)内以可自由移动的方式布置至少一个固体颗粒或空心体。

Description

振动衰减的刀具

技术领域

本发明涉及一种具有刀体的用于加工工件的刀具。

背景技术

这样的刀具早已被知晓。通常刀体具有：驱动部，驱动部提供与驱动器的连接；和加工部，该加工部具有用于加工材料的至少一个切削元件。这样的刀具的示例如WO 2004/087354中所示。该钻削刀具具有加工部，该加工部具有用于切削板的一系列接纳部，该切削板设置用以加工工件。此外，钻削刀具在其背对用于切削刀片的接纳部的一侧处具有呈轴的形式的驱动部，且具有对应地形成的联接元件。

刀体通常由金属材料例如钢生产，并且因此是坚固的。原则上，期望使用尽可能少的材料来生产这些刀体，因为这降低生产刀具的成本并且降低刀具的能耗。

另一方面，在加工期间，这些刀具具有被施加在它们上的不可忽视的力，这些力将导致刀体的振动，这些振动继而降低刀具的切削质量。

往往，这将限制刀体在纵向方向上的长度，也就是说，限制了从驱动部到加工部的长度，这是因为，刀体越长，可能产生的振动越强。

已经进行了个别尝试以将被动的振动衰减器集成到刀具中，该振动衰减器能够在刀具内执行衰减的运动。然而，这样的被动的振动衰减器延伸了相当大的长度，并且通常也增加了刀具的重量。然而，较大的刀具重量继而导致振动增大，这是因为刀具的自然频率降低。由此，当生产这些刀具时，通常使用比所需材料更多的材料以用于吸收加工期间的力。该额外的质量仅仅用于使振动能够被更好地衰减。

发明内容

从这些现有技术的描述开始，因此本发明的目的是提供一种刀具，在操作时，该刀具能够实现非常低的振动和/或该刀具的在纵向方向上的长度能够比传统刀具的纵向方向上的长度大。

根据本发明，实现了该目的，这在于：刀体具有空腔，在空腔中接纳有具有封闭外壳的多个空心结构元件，在所述多个空心结构元件内，至少一个固体颗粒或者空心体布置成能够自由移动。这样的结构元件例如从DE 10 2004 003 507 B4获知，该专利的有关空心结构元件的结构的内容通过引用被并入。这里所描述的所有的空心结构元件原则上均适合用于刀体的空腔中的布置。

这些空心结构元件通常被用于吸收声音和用作例如天花板的中间填充层，以便降低脚步声。

然而，已经看出，被接纳在空心结构元件内的颗粒或空心体具有非常好的振动衰减特性。尤其是在突然发生振动的情况下，可自由移动的颗粒或者空心体由于其惯性而最初保持在适当位置，并且由此提供振动衰减。如果刀体振动，则在可自由移动的颗粒或空心体中也被刺激振动。但是，由于可自由移动的颗粒或者空心体中的自然振动频率明显与刀具的自然频率不同，因此这导致振动的有效衰减。

根据本发明，空腔现在被引入到刀体中，这样可以节省材料且因此减轻重量。简单地通过减重，刀具的自然频率增大，因此振动的敏感度降低。

然后，多个所述空心结构元件被布置在该空腔中。然后，空腔被封闭或者结构元件被固定在空腔中。也就是说，结构元件不但能够吸收声音还能够导致可观地减轻振动。作为根据本发明的措施的结果，因此在已知的刀具中能够通过引入空腔并将空腔填充所述空心结构元件来既节省材料又减轻刀具振动。空心结构元件自身重量非常轻。

在优选实施例中，刀具是具有旋转轴线的钻削刀具或者铣削刀具，并且具有：轴部，该轴部用于将刀具连接到驱动器；和刀具部，该刀具部具有用于加工工件的切削刃，或者具有这样的切削刃的切削刀片能够被固定到该刀具部。

在进一步优选的实施例中，空腔被设计为具有在与旋转轴线垂直的截面中的2重或多重旋转对称性。作为替换，还可以设置若干空腔，在每个空腔中接纳具有封闭外壳的多个空心结构元件，在所述多个空心结构元件内，至少一个固体颗粒或者空心体布置成可自由移动，这些空腔布置成使得它们被设计为具有在与旋转轴线垂直的截面中的2重或多重旋转对称性。

2重旋转对称的意思是：绕旋转轴线的180°的旋转将空腔转变成空腔本身。在n重旋转对称的情况下，绕旋转轴线的360°/n的旋转将空腔再次转变成空腔本身。

该布置的优点是：空腔的存在不会导致刀具经受任何另外的非平衡，否则将必须通过相对应的措施补偿该另外的非平衡。

在优选实施例中，空腔形成为大体环形。优选的，环形的平面布置为垂直于刀具的旋转轴线，其中旋转轴线延伸通过环形的中心点。

在替代的实施例中，刀具是非旋转刀具，例如用于车削或切断的刀具。

在进一步优选的实施例中，刀具由两个部分组成，其中，两个刀具部分限定了空腔。因此，当生产或组装刀具时，被形成为在一个刀具部分中的敞开的钻孔或者凹部的空腔首先由空心结构元件填充。其次，第二刀具部分被连接到第一刀具部分，其中，两个刀具部分形成为使得第二刀具部分封闭敞开的钻孔或者敞开的凹部，其结果是形成了封闭的空腔，在该封闭的空腔中布置所述多个空心结构元件。

在优选实施例中，两个刀具部分可以经由螺钉而彼此连接，其中，在旋转刀具的情况下，螺钉优选位于旋转轴线上，并且螺钉的外表面至少部分地限定空腔。也就是说，空腔环绕螺钉的外表面延伸并且可优选地形成为环形或空心圆柱形。

空心结构元件应当大体完全填充空腔，以便防止在刀具操作期间结构元件在空腔中移动以及相关联的刀具的非平衡。

作为替代或者与之组合，空心结构元件能够通过烧结、通过粘合或者通过例如填充树脂的固化物质而在空腔内彼此相连。由于这个措施，空腔现在就无需严格地由空心结构元件完全填充，这是因为在操作期间，空心结构元件不再个别地移动。此外，尤其是如果结构元件连接到空腔壁的话，则使结构元件连接起来具有另外的优点，即：结构元件能够吸收力，由此，由刀体产生的机械需求或者刀体必须吸收的力甚至进一步得到减小，从而能够节省甚至更多的材料。

在进一步优选的实施例中，空腔被布置成接近轴线，也就是，在从旋转轴线径向向外延伸了长度a的区域内，其中长度a小于0.8*r，优选小于0.65*r，且理想地小于0.5*r，其中r是刀具直径的一半。

在进一步优选的实施例中，空腔布置成离刀具部这侧上的刀具端部比离轴部这侧上的刀具端部近。

在进一步优选的实施例中，提出：空腔形成为沿着旋转轴线从驱动部在刀具部的方向上呈阶梯形或圆锥形，结果，与空腔的旋转轴线垂直的横截面面积在第一轴向位置处比在第二轴向位置处小，其中，第一轴向位置被布置成比第二轴向位置接近轴部。

作为一种替换，也可以将空心结构体布置在分离的容器中，并将该容器引入到空腔中。

附图说明

本发明的进一步的优点、特征和可能的使用将从优选实施例的下列说明和从所关联的附图中变得清晰。在附图中：

图1是根据本发明的刀具的第一实施例的侧视图；

图2沿是图1中的线C-C的截面图；

图3是本发明的第二实施例的截面图；和

图4是本发明的第三实施例的截面图，

具体实施方式

根据本发明的刀具1具有轴部2，该轴部2能够被附接到驱动器。此外，刀具1具有刀具部3，在刀具部3上布置有具有切削刃的切削板4。当加工时，刀具代表绕旋转轴线5旋转的钻头。

尤其是从图2的截面图可以看出，刀具1由两个部分组成，即下部6和上部7。下部6和上部7经由空心螺钉8彼此相连，螺钉8同时接合下部6和上部7两者。凹部或者空腔9设置在下部6中，该凹部或空腔9布置成环绕空心螺钉8。在下部6中的空腔9由上部7封闭，因此，当上部被放置在空腔9上时，产生了封闭的空间。如图所示，在空腔9中布置有多个空心结构元件10，所述多个空心结构元件10被作为松散的大块产品引入，其中在该情况下，空腔9应被尽可能完全填充或者以粘合剂或者树脂结构嵌入。如果例如通过粘合而使空心结构元件10彼此相连，并且理想上也连接到空心螺钉8和下部6，则空心结构元件不仅实现振动吸收功能而且同时还能够吸收力，这样，下部6的外壁可以形成有较小的壁厚，这代表进一步节省了材料。经由空心螺钉8，能够为需要的地方供应冷却剂和/或润滑剂。

图3是本发明第二实施例的对应的截面图。该结构与第一实施例的结构非常相似。然而，在该实施例中，空腔形成为锥形，也就是说，空腔在刀具部的方向上变宽。这样的结果是，能够在轴部的附近实现高水平的刚度，并且能够在刀具部的附近实现高水平的振动衰减。可以进一步看出，在空腔的区域中，空心螺钉的外径较小，这样的结果是：空腔在旋转轴线的方向上进一步延伸。

图4是本发明第三实施例的对应的截面图。该实施例与第二实施例的不同之处在于：两个刀具部分没有借助于空心螺钉而彼此相连，这样的结果是，在该实施例中，空腔12也不形成为环形。

由于本发明的措施，用于加工的刀具能够被设计成，在未改变直径的情况下，在旋转轴线方向上明显加长，在切削力未改变的情况下不会引起更大的振动。此外，刀具的重量也能够明显减轻。

附图标记列表

1 刀具

2 轴部

3 刀具部

4 切削板

5 旋转轴线

6 下部

7 上部

8 空心螺钉

9 空腔

10 结构元件

11 空腔

12 空腔

Claims (10)

1.一种用于加工工件的刀具，所述刀具具有刀体，其特征在于所述刀体具有空腔，在所述空腔中接纳有具有封闭外壳的多个空心结构元件，在所述多个空心结构元件内，至少一个固体颗粒或者空心体被布置成能够自由移动。

2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述刀具是具有旋转轴线的钻削刀具或者铣削刀具，并且所述刀具具有：轴部，所述轴部用于将所述刀具连接到驱动器；刀具部，所述刀具部具有切削刃，所述切削刃用于加工工件，或者能够将具有这样的切削刃的切削刀片固定到所述刀具部。

3.根据权利要求2所述的刀具，其特征在于，所述空腔具有在与所述旋转轴线垂直的截面上的2重或多重旋转对称性，或者，若干空腔具有在与所述旋转轴线垂直的截面上的2重或多重旋转对称性，在所述若干空腔中接纳有具有封闭外壳的多个空心结构元件，在所述多个空心结构元件中内，至少一个固体颗粒或者空心体被布置成能够自由移动。

4.根据权利要求2或3所述的刀具，其特征在于，所述空腔形成为大致环形。

5.根据权利要求1-5中的任一项所述的刀具，其特征在于，所述刀具由两个部分组成，其中，所述两个刀具部分限定所述空腔，其中优选地是，所述两个刀具部分中的一个具有用于将所述空心结构元件倒入的开口。

6.根据权利要求5所述的刀具，其特征在于，所述两个刀具部分经由螺钉彼此连接，其中，所述螺钉位于所述旋转轴线上，并且所述螺钉的外面至少部分地限定所述空腔。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的刀具，其特征在于，所述空心结构元件大体完全填充所述空腔。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的刀具，其特征在于，所述空心结构元件能够通过烧结、通过粘合或者通过例如填充树脂的固化物而在所述空腔内彼此连接。

9.根据权利要求2-8中的任一项所述的刀具，其特征在于，所述空腔被布置成接近所述轴线，即，处在从所述旋转轴线径向向外延伸了长度a的区域内，其中所述长度a小于0.8*r，优选小于0.65*r，且理想上小于0.5*r，其中r是所述刀具的直径的一半。

10.根据权利要求2-9中的任一项所述的刀具，其特征在于，所述空腔被形成为沿着所述旋转轴线从所述驱动部在所述刀具部的方向上呈阶梯形或圆锥形，结果，与所述空腔的所述旋转轴线垂直的横截面面积在第一轴向位置处比在第二轴向位置处小，其中，所述第一轴向位置被布置成比所述第二轴向位置接近所述轴部。