CN106170357B - 铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及类型的铣刀包括本体(1)，所述本体(1)具有中心轴线(C1)和外侧面，本体(1)在所述中心轴线(C1)上能够旋转，所述外侧面包括一对相反的正面和背面(3、4)以及外周包络面(5)，并且所述外侧面装有多个可更换切削刀片(2)。根据本发明，所述本体(1)包括内部的中空空间(36)，该中空空间(36)具有内部限制表面(37)，多个钻孔(11)共同地在所述内部限制表面(37)中开口以及还在所述外侧面中开口，每个切削刀片(2)安装在弹射器(29)的外端上，所述弹射器在各自钻孔(11)中能够直线移动并且具有从所述中空空间(36)能够触及的内端(25)，并且所述弹射器与可压缩的力发生器(14)相互作用，该力发生器始终用以将所述弹射器拉入到所述钻孔(11)中。通过将切削刀片(2)安装在弹射器(29)上其中能够同时地从公共的中空空间触及所述弹射器，能够快速且容易地更换所述切削刀片(2)，并且还能够使切削刀片转位。

Description

铣刀
技术领域
本发明涉及一种用于切屑去除加工的铣刀，该类型的铣刀包括本体，所述本体具有：中心轴线，本体在中心轴线上可旋转；和外侧面，该外侧面包括一对相反的正面和背面以及外周包络面，并且装有多个可更换的切削刀片。
所述类型的刀具用于加工金属或类似材料的工件，诸如复合物材料。
背景技术
本发明的出发点在于与铣刀的切削刀片的安装和拆卸相关联的问题，尤其是当有多个切削刀片时。通常，铣刀的切削刀片可通过形成有多个交替单独可使用的切削刃而是可转位的。特别常见的铣削切削刀片是单面的，并具有四个交替可使用的切削刃以及中心孔，中心孔开口于切屑面中并用于螺钉，切削刀片可以利用该螺钉而被固定在本体中的附属刀座中。在大多数情况下，这种切削刀片径向安装，即：使得它们的主表面沿着本体的旋转方向向前面对，或换言之，使得它们的主平面相对于铣刀的本体沿径向定向。
更换完全磨损的切削刀片或者转位至新的切削刃的工作是费时的并且有时是繁琐的，这是因为必需将每个切削刀片的固定螺钉完全拧松，以允许切削刀片从刀座中移除，或者至少被稍微松开，以允许切削刀片转动到刀座中的新的转位位置。通常，切削刀片设置在有限容积的切屑通道中，并且由此难以触及螺钉的键槽(key)。这里应当提及的是，大型铣刀，诸如具有500mm或以上的直径的面铣刀，可包括几十个可转位切削刀片，这些切削刀片在转位及更换时必须一个一个地松开。
通过US 4541165已知一种用于铣刀的装置，该装置使用机械装置用以一方面夹紧在操作状态下的可转位切削刀片，而在另一方面，如果需要的话，允许切削刀片的无接触转位。在该文献中，公开了一种铣刀，该铣刀的本体的外侧面上装有多个切向间隔开的切削刀片，这些刀片中的每一个与切削刃更换装置相互作用。更确切地说，切削刀片布置在一个滑动元件的(切向)前端上，滑动元件的后端与操纵杆以铰接方式连接，该操纵杆从本体的包络面径向突出，以能够由可触发的(如果需要的话)冲击构件致动。在切削刀片的操作状态中，切削刀片由机械弹簧保持到位，该机械弹簧被保持为压靠于切削刀片的切屑面。
由于若干原因，US 4541165中公开的铣刀及其切削刃更换装置不是非常适合于实际铣削。原因之一在于：所述操纵杆从本体的外周径向突出。另一原因在于：夹紧切削刀片的弹簧开放，暴露于锤击的热切屑。然而，特别严重的缺点是，这些切削刀片仅可以一个一个地转位或更换。即使夹紧切削刀片的螺钉不必因转位而手动松开，但转位工作仍是费时的，这是因为用于全部切削刀片的切削刃交换机构必须通过本体的步进式转动而进入到各个操纵杆接触冲击构件且可由冲击构件致动的位置。此外，因为在可取下切削刀片之前必须去除夹紧弹簧，所以磨损的切削刀片的更换将可能是繁琐且费时的。
发明内容
本发明旨在消除通过US 4541165已知的铣刀的上述缺点，并且提供改进的铣刀。因此，本发明的主要目的是提供具有多个切削刀片的铣刀，这些多个切削刀片可同时变得容易触及，以用于更换，由此降低了这一工作的时间消耗。另一目的是提供一种装有可转位切削刀片的铣刀，其切削刀片可以以快速、简单且可靠的方式转位。
根据本发明，至少主要目的通过以下实现：本体形成有具有内部限制表面的内部中空空间，多个钻孔共同开口在该中空空间中且也开口在本体的外侧面中；以及每个切削刀片安装在弹射器的外端上，该弹射器在各自的钻孔中可直线移动并且具有从中空空间可触及的内端，并且该弹射器与旨在将其拉入到钻孔中的压缩弹簧(或另一可压缩的力发生器)相互作用。
本发明基于这样的构思，即：将包含在铣刀中的多个切削刀片中的每个切削刀片安装在弹簧加载的弹射器的一端上，该弹性器的内端从刀具的本体中的内部中空空间可触及和致动。由于可从中空空间触及弹射器的内端，例如心轴的合适附件可插入到中空空间中，并使所有弹射器经受力，该力克服力发生器的力并执行将切削刀片弹出到与其刀座分离开的位置。
本发明可适用于数种不同类型的铣刀，其中之一是将其切削刀片设置在位于正面和旋转对称包络面之间的环形过渡部分中的面铣刀或端铣刀的类型。另一类型的铣刀是用于滚齿的并且在US 7736099 B2中例示的这种铣刀。在最后提及的情形中，弹射器可从靠近本体的正面的可操作状态沿着轴向方向而不是径向方向移动到从正面伸出的位置，在该位置，所有切削刀片将是方便可用的。在这种应用中，切削刀片可以是单刃的，或者形成有可连续转位的两个或更多个切削刃。
在一个实施例中，刀具的切削刀片通过包含多个交替单独可使用的切削刃而可转位，弹射器被包含在切削刃交换机构中，该切削刃交换机构包括转动装置，以用于将各自的弹射器通过附属钻孔的直线伸出运动转换成各自的弹射器的同时的转动。通过这个实施例，切削刀片的转位可与这些切削刀片被从附属刀座中推出同时进行。这个解决方案的多个优点之一是，转位工作以简单且可靠的方式变成切实可行，这是因为能够在同一个集中受控的操作中将所有切削刀片均匀转位，即没有个别切削刀片被遗忘的风险。
在一个实施例中，中空空间居中地位于本体中，并具有旋转对称形状的限制表面，钻孔在中空空间与被包含在本体的外侧面中的包络面之间径向延伸。在该实施例中，旋转对称形状的本体可装有具有交替可使用的切削刃的大量切向安装的切削刀片，这些切削刃靠近切屑通道布置，相比于形成在本体中并意图用于径向安装切削刀片的切屑通道，这些切屑通道被形成在适当的切削刀片中。
在最后提到的实施例中，钻孔可相对于与本体的正面平行的参考平面以锐角的倾角倾斜，并且将它们的径向外部开口布置在位于本体的包络面与本体的正面之间的过渡部分中。
在一个实施例中，力发生器是压缩弹簧，诸如，例如螺旋弹簧。有利地，这是简单且可靠的部件。
在一个实施例中，切削刃交换机构包括：可固定锚固的止挡圈，弹射器可通过该止挡圈来回移动；以及被包含在弹射器的后部中的支架，力发生器布置在该支架和止挡圈之间。这是切削刃交换机构的一种可靠且简单的设计。
在一个实施例中，止挡圈以及支架被包含在一对套筒中，该套筒还包括与弹射器径向分离开的筒壁，力发生器设置在弹射器和筒壁之间，并且转动工具被包含在套筒的筒壁中。以这样的方式，弹射器转动所需的转动工具与筒壁形成一体，该筒壁易于制造并且以可靠的方式将弹簧保持在所需位置。
在上述实施例中，转动工具可由两组指向彼此的尖齿构成，该两组尖齿形成在筒壁中并且其中的每个尖齿包括在齿尖和齿隙底部之间延伸的斜切边缘表面。以这样的方式，便于切削刃交换机构的制造。
在另一实施例中，被包含在切削刃交换机构中的止挡圈包括刀座，该刀座用于接纳切削刀片、呈具有切向间隔开的嵌齿的齿圈的形式，嵌齿包括浅度倾斜的齿侧面以及陡峭倾斜的齿侧面，所述浅度倾斜的齿侧面以及陡峭倾斜的齿侧面一起界定各自的齿槽(gash)，此外，切削刀片还包括第二齿圈，该第二齿圈具有布置用以与第一齿圈的齿槽啮合的类似嵌齿。以这样的方式，以简单方式实现了完成由齿提供的转动运动的有效装置，使得齿被置于齿尖定位成彼此交叠的位置，以能够开始新的转动运动。
附图说明
在图中：
图1是示出根据本发明的刀具的局部分解仰视图，
图2是用以执行刀具的切削刀片的弹射的、呈心轴的形式的用点划线示出的附件，
图3是示出切削刀片以及多个部件的立体分解图，该多个部件被包含在用于刀片的同时弹射和转位的机构中，
图4是示出了被包含在所述机构中的一对套筒以及在该一对套筒之间作用的压缩弹簧的放大分解图，
图5是示出套筒之一以及切削刀片的立体分解图，
图6是示出了切削刀片以及组合后的弹射和转位机构的立体图；
图7是通过被包含在机构中的内套筒的纵向剖面，
图8是通过机构的外套筒的类似的纵向剖面，
图9是通过刀具的本体的一半的局部剖面，示出了弹射机构的(空)钻孔的设计，
图10是示出与钻孔分离开的附属切削刀片以及弹射机构的立体分解图，
图11是本体的局部剖面侧视图，示出切削刀片处在它们的操作状态中，以及
图12是对应于图11的侧视图，示出处于弹射状态下的切削刀片以及用于执行弹射的心轴。
具体实施方式
在附图中，示出了呈面铣刀或端铣刀的形式的根据本发明制成的切削刀具。在刀具中，包含了总的标注为1的本体或刀体，该本体或刀体装有多个可更换切削刀片2。本体1包括一对相反的正面3和背面4(参见图1和9)以及位于正面3和背面4之间并具有环形旋转对称形状的包络面5。正面3、包络面5和背面4被包含在本体的外侧面中。背面4是平坦环状表面。正面3也是平坦环状表面，在该示例中，其垂直于中心轴线C1延伸，本体可在中心轴线C1上旋转。表面3和4相互平行并且也平行于参考平面RP，这在图9中示出。应当另外指出，形成包络面5的旋转表面在中心轴线C1上生成，并且具有母线，其轮廓形状在图9中最佳示出。在包络面和正面4之间的过渡部分中，包含有略圆锥形的外周部分表面7。
在该示例中，切削刀片2的数量等于十。切削刀片之间的间距是均匀的并且等于为36°。还应当指出，凹槽8埋设在本体的背面4中。通过该凹槽，所需扭矩可以从驱动源传递到本体。
在图1中，切削刀片2之一连同总的标注为9的弹射机构以及螺钉10示出与本体或刀体1分解开。其它九个切削刀片采取它们可操作并且与附属刀座接合的位置。
多个钻孔11开口于本体1的包络面5中，并且具有容纳弹射机构9以及切削刀片2的作用。所述钻孔的中心轴线标注为C2并且相对于本体的中心轴线C1基本径向定向，更确切地说，使得它们相对于中心轴线C1等角度地辐射。
根据本发明，具有内部限制表面37的中空空间36形成在本体1的内部中。在该示例中，中空空间36呈通孔的形式，该通孔在正面3和背面4之间延伸。中空空间36的形状是大致旋转对称的，而限制表面37是圆柱形的。
在图2，示出了呈心轴38的形式的刀具附件，除了圆柱形包络面39外，心轴38包括圆锥形表面40，该圆锥形表面40向心轴的前端渐缩。沿包络面39的心轴的直径仅略小于中空空间36的内径。
现参照图3-8，图3-8示出了一个单独弹射机构9的结构。该机构的部件包括一对大致圆筒形套筒，其中的第一套筒标注为12而第二套筒标注为13。呈简单机械压缩弹簧、更确切地说是螺旋压缩弹簧的形式的、可压缩的力发生器14作用在这些套筒12、13之间。两个套筒中的套筒12形成在本体中的径向外套筒，而套筒13形成径向内套筒。
外套筒12(参见图4和8)包括筒壁15以及具有通孔的止挡圈16，该通孔的内径小于筒壁15的内径。以这样的方式，得到周向台肩表面17，弹簧14的外端可以邻靠于周向台肩表面17。在筒壁15中，包含有具有倾斜的边缘表面19的多个齿18，倾斜的边缘表面19向齿尖20延伸。
内套筒13还包括具有一组尖齿22的筒壁21，该组尖齿22包括从齿尖24延伸的斜切的边缘表面23。在套筒13中，还包含有环状后部25，即具有包含内螺纹27的孔26的部分。孔26的直径小于筒壁21的内径。以这样的方式，形成环状台肩表面28，弹簧14的内端可以邻靠于环状台肩表面28。
套筒13的后部25连同杆29(参见图3)被包含在弹射器中，杆29在后端中包括外螺纹30而在前端包括内螺纹31，在该示例中，内螺纹31形成在头部32中。
在所示的铣刀实施例中，切削刀片2是双面的并且沿两个相反面中的每面形成有六个交替单独可使用的切削刃33，切削刃33可相对于本体向外或向内转动。为此，套筒12、13的齿18、22的数量为恰好六个。
外套筒12相对于本体1被固定锚固，而形成弹射器的内套筒13和杆29可共同地在各自的钻孔11中来回移动。
参照图6，应当指出，套筒13的后部25包括圆锥形表面34和形成键柄(key grip)的两个相反的平坦表面35。
现参照图9，图9示出了钻孔11如何包括三个不同的圆筒形段41、42和43。内段41通过开口44开口于中空空间36的圆筒形限制表面37中并具有最小直径。中间段42具有稍微大一点的直径。以这样的方式，环状台肩45形成在段41和42之间。外段43具有比中间段42大得多的直径，并且因此相对较宽的台肩表面46形成在段42和43之间。段43形成钻孔11的外部开口，且段43具有足够大半径以及足够大深度，以能够包围并保护在本例中具有圆形基本形状的切削刀片2的大部分。
现参照图10，其中，外套筒12通过两个螺钉47相对于本体1固定锚固，两个螺钉47可固定到开口于台肩表面46中的螺纹孔48中。套筒12的旋转固定通过一对平坦外表面49进行，该一对平坦外表面49与钻孔11中的一对平坦内表面50相互作用。
内套筒13通过已经拧进套筒的内螺纹27中的杆29的外螺纹30与杆29固定连接。
切削刀片2通过螺钉10延伸穿过切削刀片中的中心孔并拧进杆的内螺纹31中的事实而附接到杆29的第二端。
在图5中，示出了固定的外套筒12如何包括用于切削刀片2的刀座51。在这一示例中，刀座由分别呈嵌齿52和齿槽53的形式的阳型构件和阴型构件的齿圈组成。交替的嵌齿55和齿槽53形成的类似的齿圈54也形成在切削刀片2的两个相反面的每个面中。
本发明的功能和优点
在其工作状态下，每个单独切削刀片2位于钻孔11的外段43中并与刀座51接合，更确切地说，使得齿圈54的嵌齿55啮合刀座的齿槽53。以这样的方式，切削刀片相对于本体旋转固定。通过压缩弹簧14支承于固定外套筒12中的止挡圈16并压靠于可移动的内套筒13中的台肩表面28而使得内套筒在本体中被朝向本体1的中心轴线C1推动以及为此承载着杆29和附接到杆29的切削刀片2而使得切削刀片2被保持为被固定地压在刀座中的事实，切削刀片沿轴向固定。内套筒13的后部25由此执行支架25的功能。在这种状态下，弹射器的内端向内突出到中空空间36的限制壁37内一段距离，如图11所示。在这方面，齿18、22彼此径向分离开，并且使它们的齿尖转向至交叠位置。
当切削刀片应转位或者应更换时，心轴38被置于本体1的中空空间36中。在这方面，心轴的圆锥形表面40将会克服弹簧14的弹簧力而连续地将所有弹射器29通过钻孔11径向向外压出。当心轴到达中空空间36中的内端位置时，各个切削刀片2已被向外推到径向外端位置，在该径向外端位置，各个切削刀片2已经离开钻孔的较宽的外段43(参见12)。
如果切削刀片2仅要转位，则因齿18、22的彼此协作，在弹射器的伸出过程中执行这一操作。更确切地说，齿的斜切的边缘表面19、23将会被推压并抵靠彼此滑动，以强制地使可移动的套筒13相对于固定的套筒12转动，由此将弹射器的轴向移动转换成同时的转动运动。通过使套筒12、13形成有与切削刀片的切削刃33的数量相同的多个齿，切削刀片将可步进式地转动与切削刃的数量相对应的多个步进。因此，在该示例中，切削刀片可以六个步进转位，每一步进的转动角度等于为60°。
为此，应当指出，适当齿18、22仅可以使套筒13转动大约55°，而用以完成60°转动的剩余5°转动通过在嵌齿52和56中的每个嵌齿上的浅度倾斜的齿侧面来提供。通过切削刀片到新的转位端部位置的这一最终转动，这些齿尖将再次彼此交叠，从而可开始下一个转位操作。
当所有切削刃已经消耗后而必须更换切削刀片时，允许切削刀片保持在图12所示的弹射位置。在该位置上，固定螺钉从螺孔31旋出，由此切削刀片可以在其外周易于被手的手指(或拾取机械手)触及的状态下被取出。
本发明的主要优点是，刀具的所有切削刀片可同时弹射到切削刀片与本体中的附属刀座分离开的位置。以这样的方式，切削刀片可以通过对操作员而言简单且方便的方式被松开和取下。当弹射机构与在弹射时将切削刀片从一个转位位置转动到另一转位位置的装置组合时，额外获得的优点在于：所有切削刀片可通过单个中心操作来转位。这样做的具体优点是，切削刀片肯定被一致地转位，即，没有个别切削刀片被遗忘或误转位。
本发明的可行修改
本发明并不仅限于上文所述和附图所示的实施例。因此，切削刀片不必要是切向安装的，也不必要是可转位的。如上所述，切削刀片可以是单刃的或具有仅数个切削刃，并且安装在相对于刀体的正面可来回轴向移动而不是相对于包络面可来回径向移动的弹射器上。本发明的这种应用例如在US 7736099 B2所公开的滚铣刀的类型中是可行的。

Claims (9)

1.用于切屑去除加工的铣刀，所述铣刀包括本体(1)，所述本体(1)具有：
中心轴线(C1)，所述本体(1)能够在所述中心轴线(C1)上旋转，并且具有
外侧面，所述外侧面包括一对相反的正面和背面(3、4)以及外周包络面(5)，并且装有
多个可更换的切削刀片(2)，
其中：
所述本体(1)包括内部的中空空间(36)，所述中空空间(36)具有内部限制表面(37)，多个钻孔(11)共同地在所述内部限制表面(37)中开口并且也在所述外侧面中开口，其中
每个切削刀片(2)安装在弹射器(29)的外端上，其特征在于，每个弹射器(29)能够在各自的钻孔(11)中直线移动并且具有能够从所述中空空间(36)触及的内端(25)，并且所述弹射器(29)与可压缩的力发生器(14)相互作用，所述力发生器(14)用以将所述弹射器(29)拉入到所述钻孔(11)中。
2.如权利要求1所述的铣刀，其特征在于：所述切削刀片(2)通过包含多个能够交替地单独使用的切削刃(33)而是能够转位的，并且所述弹射器被包含在切削刃交换机构(9)中，所述切削刃交换机构(9)包括转动工具(19、23)，所述转动工具(19、23)用于将所述弹射器(29)通过所述钻孔的直线伸出运动转换成所述弹射器的同时的转动。
3.如权利要求1或2所述的铣刀，其特征在于，所述切削刃交换机构还包括：能够固定锚固的止挡圈(16)，和被包含在所述弹射器的后部中的支架(25)；所述弹射器(29)能够通过所述止挡圈(16)来回移动；所述力发生器(14)布置在所述支架(25)和所述止挡圈(16)之间。
4.如权利要求3所述的铣刀，其特征在于，所述止挡圈(16)以及所述支架(25)被包含在一对套筒(12、13)中，所述套筒还包括与所述弹射器(29)径向分离开的筒壁(15、21)，所述力发生器(14)放置在所述弹射器(29)和所述筒壁(15、21)之间，并且所述转动工具被包含在所述套筒(12、13)的所述筒壁(15、21)中。
5.如权利要求4所述的铣刀，其特征在于，所述转动工具由指向彼此且布置在各套筒(12、13)的所述筒壁(15、21)中的两组尖齿(18、22)构成，每个齿(18、22)包括在齿尖(20、24)和齿隙底部之间延伸的斜切的边缘表面(19、23)。
6.如权利要求5所述的铣刀，其特征在于，所述止挡圈(16)包括用于接纳所述切削刀片的刀座(51)，所述刀座(51)呈具有切向间隔开的嵌齿(52)的齿圈(54)的形式，每个嵌齿(52)包括浅度倾斜的齿侧面以及陡峭倾斜的齿侧面，所述浅度倾斜的齿侧面以及陡峭倾斜的齿侧面一起界定各自的齿槽(53)。
7.如权利要求1或2所述的铣刀，其特征在于，所述力发生器是机械压缩弹簧(14)。
8.如权利要求1或2所述的铣刀，其特征在于，所述中空空间(36)居中地位于所述本体(1)中并且具有旋转对称形状的限制表面(37)，所述钻孔(11)在所述中空空间(36)和所述包络面(5)之间径向延伸。
9.如权利要求8所述的铣刀，其特征在于，所述钻孔(11)相对于与所述本体的所述正面(3)平行的参考平面(RP)以锐角的倾角(β)倾斜，并且所述钻孔(11)的径向外部开口(43)位于所述本体的所述包络面(5)和所述本体的所述正面(3)之间的过渡部分中。
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