CN105710400B - 用于切削刀片的刀架以及用于制造刀架的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于切削刀片(18)的刀架(10)，所述刀架(10)包括刀架体(12)、用于切削刀片(18)的凹陷部(16)、夹紧元件(20)，所述夹紧元件(20)可牢固地将切削刀片(18)夹紧在所述凹陷部(16)中，以及至少一个冷却通道(40、42、44、50、70、72)，通过所述冷却通道可将冷却剂传送至所述切削刀片(18)，其特征在于所述冷却通道(40、42、44、50、70、72)的横截面面积和/或横截面形状沿着其长度变化。本发明还涉及用于制造这种刀架(10)的方法，其中采用加层方法连同所述刀架体(12)的至少一个部分制造所述夹紧元件(20)。

Description

用于切削刀片的刀架以及用于制造刀架的方法

技术领域

本发明涉及用于切削刀片的刀架，所述刀架包括刀架体、用于切削刀片的凹陷部、夹紧元件，所述夹紧元件可牢固地将切削刀片夹紧在凹陷部中，以及至少一个冷却通道，通过所述冷却通道可将冷却剂传送至切削刀片。

背景技术

此类刀架在多个实施例中是已知的。切削刀片可用于加工工件，例如在车削或铣削时。

冷却剂用于改善切削刀片的切削性能。然而，根据刀架的具体几何形状，可能非常难以在不损害刀架属性的情况下将用于冷却剂的冷却通道定位于刀架中。例如，对于其中夹紧元件被设计为连同刀架体为单件的刀架，必须引导冷却通道穿过材料横截面，具有所述刀架体的所述夹紧元件连接到所述材料横截面。

发明内容

本发明的目标是进一步开发在开始提及的刀架类型，使得向切削刀片的冷却剂进给得到改善。

根据本发明，该目标通过使冷却通道的横截面面积和/或横截面形状沿着其长度更改来实现。通过该方式可更为简单地监控有多少冷却剂抵达切削刀片的哪个部分。

根据优选的实施例，冷却通道为弯曲的。这使其可最优地适应刀架，例如夹紧元件的几何形状。

根据本发明的实施例，冷却通道的横截面面积从连接部至出口减小。因此，可控制冷却剂的分布，尤其是存在多个出口时。

冷却通道的每个部分可具有至少一个多边形横截面形状或椭圆横截面形状。适当选择横截面形状可影响冷却通道对在其中布置所述冷却通道的刀架部分的强度的作用。

根据优选的实施例，冷却通道具有主通道和至少一个分支。这使其可将冷却剂传送至不同位置。

根据本发明的实施例，分支延伸至夹紧元件并且该分支以相对于刀架体的纵向轴线成约45°的角度延伸。这对材料部分的强度作用相对较小，具有刀架体的夹紧元件连接到所述材料部分。

夹紧元件优选地设置有夹紧元件通道，所述夹紧元件通道通向面向凹陷部的夹紧元件的一侧上的至少一个出口。因此，可直接将冷却剂引导至切削刀片的表面，所述切削刀片在凹陷部中被夹紧。

也可使侧通道从夹紧元件通道分支并通向夹紧元件的一个面上的至少一个出口。由此，可以以定向的方式将冷却剂引导至在轴向方向上向前布置的切削刀片的切割刃。

根据本发明的实施例，可在刀架体中提供板座通道，通过所述板座通道可将板座通道冷却剂引导至切削刀片，所述切削刀片布置在凹陷部中。这也可将冷却剂引导至切削刀片的开放区域。

根据实施例，板座通道具有分支，所述分支通向凹陷部下方的刀架体的侧表面上的至少一个出口。板座通道也可具有分支，所述分支通向凹陷部下方的刀架体的一个面上的至少一个出口。通过这些出口，可以以定向的方式将冷却剂引导至切削刀片的侧向或向前开放空间。

根据需求，出口可具有椭圆或多边形横截面形状。因此，可优化冷却剂流。

多个出口也可并排布置以最优地并且精确地将冷却剂导向至所需位置。出口也可形成蜂窝结构。

刀架体和/或夹紧元件优选地包括彼此融合的金属颗粒。

根据本发明，上述目标也通过制造刀架的方法实现，其中通过加层方法连同刀架体的至少一个部分制造夹紧元件。在这种方法中，与快速原型相似，从多个材料层制造刀架，材料层中的每一者施加到基础材料层并与其牢固地粘结。例如，这可通过激光烧结来完成。可以方便地将这种方法用于制造其中冷却通道具有非常复杂的轮廓的刀架，具体地讲是无法使用传统方法制造的轮廓。

要最小化生产成本，可将刀架制造为混合体，即实心轴部分以及附接的头部部分，所述实心轴部分例如为铣削和钻削的，所述头部部分通过加层方法制造，并且包含具有复杂几何形状的冷却通道。

附图说明

在下文将参照在附图中描绘的优选实施例对本发明进行说明。在附图中：

-图1示出了根据本发明的刀架的侧视图，其中切削刀片布置在刀架的凹陷部中；

-图2示出了图1的刀架的平面图；

-图3示出了放大比例的图1的刀架的前端，其中没有切削刀片布置在凹陷部中；

-图4示出了图3中所示的刀架部分的平面图；

-图5示出了与图4的视图对应的视图，其中指明了剖面；

-图6示出了沿着图5中的平面VI-VI的截面；

-图7示出了沿着图6中的平面VII-VII的截面；

-图8示出了沿着图6中的平面VIII-VIII的截面；

-图9示出了沿着图6中的平面IX-IX的截面；

-图10示出了图1的刀架的透视图；

-图11示出了放大比例的图10的细节XI；

-图12示出了图10的细节XI的较大视图，其中没有切削刀片布置在凹陷部中；

-图13示出了刀架前部的示意性透视图，其中示出了内部冷却通道；

-图14示出了图13的细节XIV；以及

-图15示出了与图12的视图对应的视图，其中切削刀片布置在凹陷部中，并且指明了通向切削表面的各表面的冷却剂的流动方向。

具体实施方式

在图中，所示的刀架10具有轴12，所述轴12可用于在机床(诸如车床)中夹紧刀架。

在轴的一端处，在此处其被称为“前端”，所述轴设置有支座部分14，在其上提供了切削刀片18的凹陷部16。轴12和支座部分14一起形成刀架体。

切削刀片18为这样的类型，具体地讲，可用于车削凹槽和凹陷部的类型。然而，通过所示实施例的变体，根据本发明的概念原则上也可用于任何其他类型的刀架。

提供了用于将切削刀片18夹紧在凹陷部16中的夹紧元件20，此处的所述夹紧元件20布置在由轴12的顶侧限定的平面上方。夹紧元件20作为单件通过弯曲部分22连接至轴12。支座部分14和夹紧元件20通过弯曲部分22的侧上的间隙24分离，所述弯曲部分22背离轴12，即“在其前方”。

夹紧装置26布置在夹紧元件20上，所述夹紧装置26可用于将夹紧元件20压靠到支座部分14，即，在其中间隙24变窄的方向上。因此，夹紧元件20的前端28可牢固地将切削刀片18夹紧在凹陷部中。

此处的夹紧装置26为夹紧螺钉，其头部可在夹紧元件20的顶侧上触及，并且在支座部分14的螺纹孔中被夹紧。

具体地讲，如图2、图4和图5所示，支座部分14和夹紧元件20的前端28被设计为如剑形，即非常长而狭窄。具体地讲，支座部分14和夹紧元件20的前端28的宽度小于轴宽度的20％，具体地讲约15％。

刀架10设置有多个冷却通道以便能够将冷却剂进给到切削刀片18的区域中的各位置。

在刀架体12中提供了冷却通道40，所述冷却通道40从连接部(此处未示出)延伸到前端，所述连接部在背离凹陷部16的刀架10的端部上。

分支42从冷却通道40分支，所述分支42延伸穿过弯曲部分22。分支42以相对于刀架体12的纵向轴线成约45°的角度延伸。

分支42在夹紧元件通道44中延续，所述夹紧元件通道44沿着朝向刀架10的前端的夹紧元件运行，即朝向凹陷部16。如图3和图6所示，夹紧元件通道44以曲线延伸，并且因此从最广义的角度上遵照夹紧元件的过程，所述夹紧元件在其前端28上渐缩。

夹紧元件通道44通向面向凹陷部16的出口46。如果切削刀片安装在凹陷部16中，则从出口46逸出的冷却剂抵达切削刀片18的表面，所述冷却剂沿着所述表面作为冷却剂流48流动，所述冷却剂流48被向前导向至前切割刃(参见图15)。

夹紧元件通道44分支为多个侧通道50，使得每个侧通道具有比夹紧元件通道44小得多的横截面。侧通道50通向夹紧元件20的前端28处，即部分通向侧向布置的出口52并且部分通向在前端处布置的出口54、56、58。侧向布置的出口52确保冷却剂流60被引导至切削刀片18的副切割刃(参见图15)。在前面处布置的出口54、56、58确保冷却剂流62(另请参见图15)被引导朝向切削刀片18的主切割刃。

具体地讲，图12、图14和图15示出了出口52、54、56、58的横截面形状可不同。出口52具有圆形横截面。出口54具有矩形横截面。出口56包括多个小型单独开口，所述多个小型单独开口一起形成蜂窝状出口。另一方面，出口58为圆形。

示出的横截面形状为例子，其指明了可使用适于相应应用的不同横截面形状的事实，例如，将大量冷却剂流(例如经由出口54)或多个较小的单独流(例如经由出口56)引导至切削刀片18上的所需点，或者还引导至使用切削刀片18加工的工件。

冷却通道40、42、44、50也可具有不同的横截面形状。除了常规的圆形横截面形状之外，可使用椭圆形、多边形(诸如梯形、平行四边形或矩形)或其他横截面形状。这通常取决于相应的需求。例如，平坦但相对较宽的冷却通道对刀架体12或夹紧元件20的弯曲强度的作用小于具有圆形横截面并且横截面面积相同的冷却通道。

板座通道70作为分支也从冷却通道40分支，所述分支通向刀架体12的前端。提供了板座通道将冷却剂引导至切削刀片18，特别地引导至其开放空间。

板座通道70在其前端分支成通向其他出口的各个接合点72。与夹紧元件20相似，在此处提供了侧向出口74，通过所述侧向出口74冷却剂可被导向至切削刀片18的副切割刃下方的侧向开放空间(参见图15中的箭头76)。此外，提供了正面出口78，每个正面出口具有三角形横截面(具体参见图12和图14)。可从这些出口78将冷却剂流导向至切削刀片18的主切割刃下方的开放空间(参见图15中的箭头80)。

具体地讲，如图14所示，通向出口78的分支72也已具有三角形横截面。然而，分支72最初可从具有圆形横截面的板座通道70分支，所述板座通道70随后改变为朝向出口78的三角形横截面。

附图示出了具有不同横截面面积的各种冷却通道。很明显，通向出口78的分支72具有比通向出口74的分支更大的横截面面积，而板座通道70继而具有比分支72大得多的横截面面积。由此，可方便地控制多少量的冷却剂抵达哪个出口。

可至少通过已知为加层的方法逐个部分地制造所述刀架，即其中整个主体通过将多个材料层以一个材料层施加在另一个材料层顶部的方式来制造的方法。通常，该方法已知源自3D快速原型。优选地，针对刀架而言，使用了金属粉末薄层，所述金属粉末薄层可例如通过使用激光施加能量来适当地融化并彼此融合。

要减少生产成本，也可将刀架制造为混合部件，所述混合部件具有：常规的轴部分，所述轴部分包括实心的加工金属部分；以及刀架的前部，所述刀架的前部连接至所述金属部分，其中更复杂的冷却通道位于所述前部。难以使用常规的加工方法来制造具有变化的横截面面积和/或非圆形横截面的冷却通道。

Claims (16)

1.一种用于切削刀片的刀架，包括：

具有支座部分的轴；

形成在支座部分中的凹陷部，用于接收切削刀片；

夹紧元件，用于将切削刀片夹紧在所述凹陷部中，该夹紧元件具有前端；

形成在所述轴中的一个主冷却通道；以及

夹紧元件通道，形成在夹紧元件中并与主冷却通道流体连通，

其中，夹紧元件通道具有形成在夹紧元件的前端的多个侧通道，所述多个侧通道中的每个侧通道具有用于提供冷却剂流的出口，其中所述多个侧通道中的至少两个侧通道的出口具有不同的横截面形状。

2.根据权利要求1所述的刀架，其中，所述多个侧通道之一的出口具有圆形的横截面形状。

3.根据权利要求1所述的刀架，其中，所述多个侧通道之一的出口具有矩形的横截面形状。

4.根据权利要求1所述的刀架，其中，所述多个侧通道之一的出口具有多个单独开口，这些开口一起形成一簇。

5.根据权利要求1所述的刀架，其中，与夹紧元件通道的横截面面积相比，所述多个侧通道中的每个侧通道具有更小的横截面面积。

6.根据权利要求1所述的刀架，其中，所述多个侧通道中至少之一包括侧向布置的出口，用于将冷却剂提供至切削刀片的副切割刃。

7.根据权利要求1所述的刀架，还包括分支，该分支在主冷却通道与夹紧元件通道之间延伸，用于将主冷却通道流体连接到夹紧元件通道。

8.根据权利要求7所述的刀架，其中，分支相对于所述刀架体的纵向轴线以一角度延伸，其中，该角度为45度。

9.根据权利要求1所述的刀架，还包括与主冷却通道流体连通的板座通道。

10.根据权利要求9所述的刀架，其中，所述板座通道具有多个分支，所述多个分支中的每个分支具有用于从切削刀片的下方提供冷却剂流的出口。

11.根据权利要求10所述的刀架，其中，所述多个分支中的至少两个分支的出口具有不同的横截面形状。

12.根据权利要求11所述的刀架，其中，所述多个分支之一的出口具有圆形的横截面形状。

13.根据权利要求11所述的刀架，其中，所述多个分支之一的出口具有三角形的横截面形状。

14.根据权利要求11所述的刀架，其中，与板座通道的横截面面积相比，所述多个分支中的每个分支具有更小的横截面面积。

15.根据权利要求1所述的刀架，其中，所述主冷却通道的横截面形状不同于夹紧元件通道的横截面形状。

16.根据权利要求1所述的刀架，其中，来自所述前端的前面上的每个侧通道的冷却剂流被提供至切削刀片的主切割刃。