CN107206511A - 包含虚设芯片的刀具 - Google Patents

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Abstract

一种用于旋转刀具的刀具,包括:刀具主体(21),刀具主体具有旋转轴线(A);和第一凹部(27),第一凹部(27)用于接纳ID芯片,ID芯片具有第一质量和第一外部几何形状。该刀具包括虚设芯片(31),虚设芯片(31)可接纳在第一凹部(27)中,并且刀具通过第一凹部(27)中的虚设芯片(31)而在旋转上平衡。

Description

包含虚设芯片的刀具
技术领域
本发明涉及包含ID芯片的类型的刀具。特别地,本发明涉及旋转刀具,例如钻具、铣刀或镗刀或适于保持这种刀具以用于金属切削操作中的CNC机床的扩展刀具。
背景技术
美国专利申请公开US2006/0127197A1描述了具有安装在其上的ID(识别)芯片的类型的刀具。这种ID芯片有用于诸如刀具库、维护等的各种目的,并且允许识别刀具,而无需与识别装置的视觉或物理接触。ID芯片也称为ID标签,并且包括数据或信息载体和无线传输装置,更具体地,ID芯片布置用以电子方式地存储数据,并且该数据能够在外部单元上无线读取。ID芯片的常见形式是RFID芯片,其中RFID代表射频识别。
当在金属切削操作中使用例如铣刀或钻具或镗刀的这种旋转刀具时,刀具绕旋转轴线旋转,该旋转轴线是刀具的中心轴线。重要的是,刀具适当地在旋转上平衡,以避免振荡力,该振荡力可能导致振动、所加工的表面上的表面光洁度差、噪声和较短的刀具寿命。用于使刀具在旋转上平衡的技术是本发明所属领域的技术人员所众所周知的。这样的技术包括刀具的质量分布的考虑,例如通过在刀具中添加孔或切口来补偿不平衡,以便设计刀具,使得刀具的重心定位得尽可能靠近旋转轴线。这样的技术通常被称为“按设计平衡”、“预平衡”或“反平衡”。
通常,ID芯片由最终用户通过将ID芯片放置在位于离旋转轴线一定距离的空腔中而设置于在旋转上平衡的刀具上。虽然ID芯片具有小的质量,但是本发明人已经认识到,当ID芯片放置在空腔中时,能够足以使在没有ID芯片在空腔中的情况下旋转上平衡的刀具变得在旋转上不平衡。因此,期望的是提供用于确保在安装ID芯片时带有ID芯片的刀具在旋转上平衡的装置。
此外,ID芯片是昂贵的,因为它包括通常呈集成电路或微芯片的形式的数据或信息载体以及诸如天线的无线传输装置。刀具的所有用户可能不通过ID芯片使用识别选项,因此不期望在所有刀具中安装ID芯片。
发明内容
US2006/0127197A1中的可旋转刀具在没有ID芯片安装在钻孔中一个钻孔中时在旋转上是平衡的。然而,它具有的缺点是,当ID芯片安装在钻孔中的一个钻孔中时,其在旋转上不是平衡的。该缺点通过根据权利要求1所述的可旋转刀具、即通过包括刀具主体和第一凹部的可旋转刀具来解决或至少减少,所述刀具主体具有旋转轴线(A),所述第一凹部具有第一几何形状、适合用于接纳ID芯片,所述ID芯片具有第一质量,其中所述刀具包括虚设芯片,虚设芯片位于所述第一凹部中,其中所述刀具通过所述第一凹部中的虚设芯片而在旋转上平衡。
所述刀具通过所述第一凹部中的虚设芯片而在旋转上平衡。换言之,在虚设芯片在第一凹部中的情况下,刀具的重心或质心与刀具主体的旋转轴线对准或者在该旋转轴线上。优选地,刀具主体的质量惯性轴线与刀具主体的旋转轴线重合。
所述刀具能够以各种方式布置,例如通过包括形成在刀具主体的外表面中的一个或多个空腔,以在虚设芯片位于第一凹部中时使所述刀具在旋转上平衡。
在虚设芯片位于第一凹部中的情况下,虚设芯片布置成离刀具主体的旋转轴线恒定或永久不变(permanent)的距离。这样,刀具能够通过第一凹部中的虚设芯片来在旋转上平衡。
虚设芯片优选地是实心金属体、实心塑料体或者其组合。
虚设芯片能以非破坏性的方式从第一凹部移除。
根据本发明的这个方面的刀具有助于在ID芯片在以后的阶段或者由最终用户安装之前使刀具平衡,使得刀具在ID芯片的安装之后会是平衡的。通过这种刀具,刀具的制造商或用户能够具有成本有效的单一种类的刀具主体,而不会对平衡性能损害。虚设芯片可附接到第一凹部中并可从第一凹部移除。这种可旋转刀具对于制造比较便宜,因为它不包括ID芯片。不仅当ID芯片安装在可旋转刀具中的第一凹部中时,并且当虚设芯片安装在第一凹部中时,这种可旋转刀具在旋转上是平衡的,或至少已经改善了平衡性能。第一凹部优选地呈盲孔的形式。第一凹部优选地位于离旋转轴线一定距离。虚设芯片不包括任何电子信息存储介质,并且它不包括任何无线传输装置。换言之,虚设芯片是无电子信息存储介质的,并且其没有无线传输装置。其优选地由一件或两件塑料和钢制成。其优选地不包括半导体。其没有任何电子存储设备。
根据另一实施例,所述刀具包括第二凹部,第二凹部用于在虚设芯片位于第一凹部中的同时使刀具在旋转上平衡。即使虚设芯片和/或ID芯片的密度(即每单位体积的质量)低于刀具主体的密度,这种可旋转刀具也已经改善了平衡性能。
根据另一实施例,第二凹部设置在刀具的与第一凹部几何上相反的一侧上。这种可旋转刀具已经改善了平衡性能。因为如果两个凹部例如以绕旋转轴线彼此相距180度的角度放置成彼此几何上相反,则仅需要两个凹部,所以这种刀具也能够以更成本有效的方式制造。优选地,第一凹部和第二凹部位于离旋转轴线一定距离。
根据另一实施例,第二凹部具有与第一凹部不同的几何形状。优选地,第二凹部具有比第一凹部小的体积。通过这种凹部,较少体积需要从可旋转刀具去除。
根据另一实施例,虚设芯片具有与第一质量,即ID芯片的质量相同的质量。这种可旋转刀具已经改善了平衡性能。虚设芯片的质量小于ID芯片的质量的110%且多于ID芯片的质量的90%。优选地,虚设芯片的质量小于ID芯片的质量的105%且多于ID芯片的质量的95%。虚设芯片和ID芯片中的每一个的合适质量为0.4-1.0g,甚至更优选地为0.6-0.8g,甚至更优选地为0.7g。
根据另一实施例,虚设芯片具有与第一几何形状基本相同的几何形状。这给予了来自使用可旋转刀具的切屑或污垢粘附在刀具的这一部分中的降低的风险。优选地,虚设芯片和第一凹部(优选地盲孔)的几何形状是圆柱形的。优选地,第一凹部和虚设芯片具有9.0-11.0mm的直径。优选地,第一凹部和虚设芯片具有4.0-6.0mm的深度或高度。
根据另一实施例,虚设芯片通过用于抵抗至少1200N的离心力的装置而被固定在第一凹部中。这种可旋转刀具能够在虚设芯片保持在第一凹部中的同时以相对较高的每时间单位的转数使用。用于将虚设芯片固定在第一凹部中的替代合适装置包括螺纹连接、卡口连接、压配合、形状锁定和/或粘合剂结合。
根据另一实施例,虚设芯片通过与设置在刀具主体中的阴型紧固件配合的阳型紧固件而被固定在第一凹部中,其中虚设芯片包括阴型螺纹部和阳型螺纹部,阳型螺纹部与阴型螺纹部配合并且使虚设芯片的一部分径向向外扩张,并且其中虚设芯片的径向可扩张的这一部分是弹性的。这种可旋转刀具以有利的方式抵抗离心力。虚设芯片的径向可扩张部分给出第一凹部被覆盖和/或密封的优点,因此存在较小的损害第一凹部的风险或者较小的碎屑卡在该凹部中的风险。
根据另一实施例,虚设芯片包括外部环,外部环围绕虚设芯片的一部分,该部分可充分压缩,以允许外部环经由卡扣配合而被接纳在第一凹部中的内凹槽中。这种可旋转刀具能够在没有螺钉和螺纹孔的情况下制造。这种可旋转刀具具有的优点是,虚设芯片能够以快速且容易的方式从第一凹部移除。
根据另一实施例,虚设芯片经由过盈配合接纳在第一凹部中。这种可旋转刀具能够在没有螺钉和螺纹孔的情况下制造。这种可旋转刀具具有的优点是,虚设芯片能够以快速且容易的方式从第一凹部移除。
根据另一实施例,虚设芯片包括呈盲孔的形式的凹部和位于凹部中的配重构件。这样,具有期望质量同时能够以快速且容易的方式安装和移除而不需要螺钉的虚设芯片能够被制造出来。优选地,虚设芯片的凹部的盲孔在与第一凹部的开口相反的方向上具有开口。
根据另一实施例,虚设芯片由包括凹部的塑料或橡胶体和和金属的配重构件构成。换言之,用于虚设芯片的材料只是塑料和金属。这种虚设芯片具有的优点是,对于制造便宜,特别是如果使用的金属是诸如例如钢的相对便宜材料。此外,这给出的优点是,虚设芯片能够通过选择塑料和金属的比例而制造成具有在一定范围内的质量。在这种情况下,金属的密度应该高于塑料的密度。
根据另一实施例,所述刀具包括外锥形表面、用于切削刀片的刀座以及外凸缘,其中该凸缘在轴向上位于锥形表面与刀片的刀座之间,并且其中第一凹部位于凸缘中。这种可旋转刀具适合用于连接到机床主轴。
根据另一实施例,可旋转刀具是进一步包括ID芯片的刀具套件的组成部分,其中ID芯片和虚设芯片具有相同的质量。这样,平衡性能得到进一步改善。
根据另一实施例,调节或适配可旋转刀具的方法包括步骤:提供根据本发明的可旋转刀具和具有第一质量的ID芯片;从第一凹部移除虚设芯片;以及将ID芯片固定在第一凹部中。虚设芯片和ID芯片具有相同质量。ID芯片通过诸如螺纹连接、卡口连接、压配合、形状锁定和/或粘合剂结合的装置固定。
将ID芯片固定在第一凹部中能够替代地表达(formulate)为将ID芯片紧固在离刀具主体的旋转轴线恒定或永久不变的距离上。
附图说明
本发明的特征和优点通过结合附图阅读以下详细说明而被很好地理解,在附图中相同的附图标记表示相似的元件,并且在附图中:
图1是根据本发明的方面的刀具的部分横截面透视图,刀具包括虚设芯片;
图2是包括ID芯片的刀具的部分横截面透视图;
图3是根据本发明的另一方面的包括虚设芯片的刀具的部分横截面视图;
图4是根据本发明的方面的虚设芯片的部分横截面透视图;
图5是根据本发明的另一方面的虚设芯片的部分横截面透视图;
图6是根据本发明的另一方面的包括虚设芯片的刀具的部分横截面透视图;
图7是根据本发明的另一方面的包括虚设芯片的刀具的部分横截面视图;并且
图8是根据本发明的另一方面的包括虚设芯片的刀具的部分横截面视图。
具体实施方式
在图1中的可旋转刀具21包括:刀具主体25,刀具主体25具有旋转轴线A;以及第一凹部27,第一凹部27具有第一外部几何形状,虚设芯片31能够固定在第一凹部27中。虚设芯片31包括配重构件37。配重构件37位于虚设芯片37中的凹部中。配重构件37由钢制成。虚设芯片31包括具有凸脊的可径向压缩的塑料体,其允许虚设芯片31接纳在第一凹部27中并且固定在第一凹部27中的内部径向凹槽中。虚设芯片31不能电子地存储数据。它能够具有呈印刷文本或符号的形式的数据。刀具21包括第二凹部33,第二凹部33用于在虚设芯片31位于第一凹部27中时使刀具在旋转上平衡。第二凹部33设置在刀具21的与第一凹部27几何上相反的一侧上,以沿轴线A的同一位置为中心。第二凹部33具有比第一凹部27小的体积。通常,第二凹部33的尺寸和几何形状将进行选择,以尽可能精确地抵消由在第一凹部中的虚设芯片31和更后的ID芯片29产生的不平衡。为了实现这个,第二凹部33的直径可以不同于第一凹部27的直径,并且可以包括多个不同的直径,并且第二凹部可以比第一凹部更深或更浅。虽然将参考第一凹部27和第二凹部33的直径,但是应该理解,尽管目前认为圆形凹部通常将是在其中形成凹部的最方便形状,但第一凹部和第二凹部不必需是圆形的。第一凹部27和第二凹部33具有开口,该开口垂直于轴线A且远离轴线A。可旋转刀具21包括在后端处的外锥形表面和外凸缘。当将可旋转刀具21夹紧在机床主轴(未示出)中时,外锥形表面和与轴线A垂直并面向锥形表面的凸缘的表面是接触表面。与后端相反的是前端(未示出),至少一个刀片刀座(未示出)位于该前端处。第一凹部27和第二凹部33位于凸缘中。即使可旋转刀具21被夹紧在机床主轴中,第一凹部27的这种定位也给予可能性,用以以简单的方式移除虚设芯片31并以ID芯片29更换它。当虚设芯片31安装在第一凹部27中时,可旋转刀具21的重心位于轴线A处。第一凹部27的开口的直径是9.5-10.5mm。第一凹部27的深度是4-5mm。
在图2中的可旋转刀具21中,ID芯片29位于第一凹部27中。在所有其它方面中,可旋转刀具21与图1中的可旋转刀具相同。ID芯片29呈RFID芯片的形式,其能够允许读取关于例如刀具的信息而不需要与芯片进行视觉或物理接触。一种类型的RFID芯片使用待发射的高频率的波作为电源而节省了集成电路芯片中的电力。其在节省的电力的情况下作为电源运行。因此,这种类型的RFID芯片能够有效地运行而不需要诸如电池的本地电源。ID芯片29包括呈微芯片的形式的数据或信息载体和呈天线的形式的无线传输装置。
在安装ID芯片29之前,刀具21包括可接纳在第一凹部27中的虚设芯片31,如在图1中所看见。刀具21能够通过第一凹部27中的虚设芯片31来在旋转上平衡。这样,刀具制造商能够在安装可能由最终用户可选地安装在第一凹部27中的ID芯片29之前使刀具平衡,使得当移除虚设芯片31并安装ID芯片时,刀具将是平衡的。虚设芯片31能够具有允许其模拟ID芯片29的物理特性的物理特性,使得当移除虚设芯片并安装ID芯片时,刀具21的平衡将是相同的。虚设芯片31能够具有与ID芯片29的第一质量相同的质量,与第一外部几何形状相同的几何形状,并且/或能够与ID芯片29物理上基本上不可区别。然而,虚设芯片31可以与ID芯片29物理上不同,但是具有质量分布,使得当设置在第一凹部27中时,刀具21与如果ID芯片29处于第一凹部中基本上一样地平衡。例如,虚设芯片31可以具有比ID芯片29更小的质量,但是可以具有从ID芯片的质心径向向外设置的质心,使得虚设芯片将基本上模拟对在ID芯片处于第一凹部中时ID芯片具有的在刀具的旋转期间的平衡的影响。虚设芯片31能够包括凹部35(图6),凹部35用于接纳配重构件37(图6)、诸如具有可以包含在ID芯片29中的RFID芯片29的形状和质量的圆盘。圆盘优选地由一个单件的一种金属或其它合适的材料制成。
虚设芯片31通常将通过任何合适的装置而被固定在第一凹部27中,该装置用于抵抗虚设芯片在刀具21的旋转期间将经受的离心力。通常,虚设芯片31通过能够抵抗至少1200N的离心力的装置而被固定在第一凹部27中。用于将虚设芯片31固定在第一凹部27中的装置可以包括过盈配合,即,虚设芯片足够紧密地配合到第一凹部中,使得紧密配合抵抗虚设芯片的移除。
用于将虚设芯片31a固定在第一凹部27中的装置能够包括阳型紧固件39,阳型紧固件39延伸穿过虚设芯片中的孔40,并与设置在刀具主体25中的阴型紧固件41配合,如在图3中所看见的那样。阳型/阴型紧固件布置能够是如在图3中所看见的螺纹联接器的形式或卡口联接器的形式或任何其它合适的装置,这允许虚设芯片31以快速和简单的方式固定在第一凹部27中和从第一凹部27移除,同时在刀具21的旋转期间抵抗离心力(即虚设芯片31被保持在第一凹部27中)。
如在图4中所看见的那样,虚设芯片31b能够通过包括虚设芯片中的阴型螺纹部43和与该阴型螺纹部配合并使虚设芯片的部分47径向向外扩张的阳型螺纹部45的装置而被固定在第一凹部27中。阳型螺纹部45还可以以图2中所示的阳型紧固件41的方式与刀具主体25中的阴型螺纹部(未示出)配合。虚设芯片的可径向扩张部分47能够是弹性的,例如具有比阳型螺纹部的直径小的直径开口49并且随着阳型螺纹部进入开口而径向向外扩张的橡胶环或圆柱体。较小直径开口49可以是攻螺纹的的和/或可变形的,使得当阳型螺纹部45的螺纹进入较小直径开口时,螺纹压下可变形材料。
如在图5中所看见的那样,虚设芯片31c能够通过包括虚设芯片中的阴型螺纹部43和与该阴型螺纹部配合并使虚设芯片的多个分段部分47’径向向外扩张的阳型螺纹部45的装置而被固定在第一凹部27中。分段部分47'能够是弹性的或非弹性的,但是与虚设芯片31b类似,通常将限定比阳型螺纹部的直径小的直径开口49',使得分段部分47'随着阳型螺纹部进入开口而径向向外扩张。
如在图6中所看见的那样,虚设芯片31d能够包括外部环51,外部环51围绕虚设芯片的一部分53,该部分53可充分压缩,以允许外部环经由卡扣配合而被接纳在第一凹部27中的内凹槽55中。虚设芯片31d的可压缩部分53能够由诸如橡胶的弹性材料或诸如金属的更刚性材料制成,该材料足够薄且柔性,使得其能够向内挠曲,以允许较宽直径环51在扩展到凹槽55中之前穿过第一凹部27的较窄直径部分。可压缩部分53可以是呈具有环51的实心圆柱体的形式,或者可以是呈多个单独可压缩分段的形式,在分段上具有突起。虚设芯片31d可以由包括凹部35的单片或单件塑料体制成,单片或单件钢配重构件37位于凹部35中。
如在图7中所看见的那样,虚设芯片31e能够通过粘合剂57而被至少部分地固定在第一凹部27中。虚设芯片31e能够通过破坏或溶解固化的粘合剂来移除。
如在图8中所看见的那样,虚设芯片31f能够诸如以塑料铸件的形式部分地或如所图示的那样完全铸造在第一凹部27中,但是可以使用其它合适的材料。
应当理解,使用一种形式的固定装置不一定排除并行使用其它装置。因此,虚设芯片例如能够是可径向扩张的、和/或具有诸如环或突起以用于扩展到凹槽中的部分、和/或通过紧固件和/或粘合剂而被附接到刀具、和/或部分地铸造在第一凹部中。
上述可旋转刀具21的包括锥形外表面的后端能够是诸如Coromant(ISO/DIS 26623标准)或HSK的已知刀具联接器的形式,该刀具联接器还包括外凸缘。第一凹部27优选地放置成离轴线A一定距离,使得第一凹部27具有开口,即使可旋转刀具21安装在机床主轴中,该开口也允许虚设芯片31的移除。第一凹部27优选地位于可旋转刀具21的凸缘中。
在制造用于旋转刀具的刀具21的方法中,刀具通过将虚设芯片31固定在第一凹部27中来在旋转上平衡。之后,虚设芯片31能够被移除,并且指定用于刀具的ID芯片29能够安装在第一凹部27中。
在本申请中,诸如“包含”的术语的使用是开放的并旨在具有与诸如“包括”的术语一样的意思且不排除存在其它结构、材料或动作。类似地,虽然诸如“能够”或“可以”的术语的使用旨在是开放的且反映结构、材料或动作不是必要的,但是不使用这些术语不旨在反映结构、材料或动作是必需的。就目前被认为是必需的结构、材料或动作来说,它们被这样确定。
虽然已根据优选实施例说明和描述了本发明,但应认识到,可以在不偏离如权利要求书所述的本发明的情况下在其中做出变型和更改。

Claims (15)

1.一种可旋转刀具(21),包括:
刀具(21)主体,所述刀具(21)主体具有旋转轴线(A);以及第一凹部(27),所述第一凹部(27)具有第一几何形状、适合用于接纳ID芯片,所述ID芯片具有第一质量,
其特征在于,所述刀具(21)包括虚设芯片(31、31a、31b、31c、31d、31e、31f),所述虚设芯片(31、31a、31b、31c、31d、31e、31f)位于所述第一凹部(27)中,其中所述刀具(21)通过所述第一凹部(27)中的所述虚设芯片(31、31a、31b、31c、31d、31e、31f)而在旋转上平衡。
2.如权利要求1所述的刀具(21),其中,所述刀具(21)包括第二凹部(33),所述第二凹部(33)用于在所述虚设芯片(31、31a、31b、31c、31d、31e、31f)处于所述第一凹部(27)中的同时使所述刀具(21)在旋转上平衡。
3.如权利要求2所述的刀具(21),其中,所述第二凹部(33)设置在所述刀具(21)的与所述第一凹部(27)几何上相反的一侧上。
4.如权利要求2至3中的任一项所述的刀具(21),其中,所述第二凹部(33)具有与所述第一凹部(27)不同的几何形状。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的刀具(21),其中,所述虚设芯片(31、31a、31b、31c、31d、31e、31f)具有与所述第一质量相同的质量。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的刀具(21),其中,所述虚设芯片(31、31a、31b、31c、31d、31e、31f)具有与所述第一几何形状基本相同的几何形状。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的刀具(21),其中,所述虚设芯片(31、31a、31b、31c、31d、31e、31f)通过用于抵抗至少1200N的离心力的装置而被固定在所述第一凹部(27)中。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的刀具(21),其中,所述虚设芯片(31a)通过与设置在所述刀具(21)主体中的阴型紧固件配合的阳型紧固件而被固定在所述第一凹部(27)中,所述虚设芯片(31b、31c)包括阴型螺纹部和阳型螺纹部,所述阳型螺纹部与所述阴型螺纹部配合,并且使所述虚设芯片(31、31a、31b、31c、31d、31e、31f)的部分径向向外扩张,并且所述虚设芯片(31b、31c)的能够径向扩张的所述部分是弹性的。
9.如权利要求1至7中的任一项所述的刀具(21),其中,所述虚设芯片(31d)包括外部环,所述外部环围绕所述虚设芯片(31d)的一部分,所述虚设芯片(31d)的这一部分能充分压缩,以允许所述外部环经由卡扣配合而被接纳在所述第一凹部(27)中的内凹槽中。
10.如权利要求1至7中的任一项所述的刀具(21),其中,所述虚设芯片(31)经由过盈配合而被接纳在所述第一凹部(27)中。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的刀具(21),其中,所述虚设芯片(31d)包括呈盲孔的形式的凹部(35)和位于所述凹部(35)中的配重构件(37)。
12.如权利要求11所述的刀具(21),其中,所述虚设芯片(31d)由包括所述凹部(35)的塑料或橡胶体和金属的配重构件(37)构成。
13.如权利要求1至12中的任一项所述的刀具(21),其中,所述刀具(21)包括外锥形表面、用于切削刀片的刀座以及外凸缘,其中所述凸缘在轴向上位于所述锥形表面与所述刀片的刀座之间,并且其中所述第一凹部(27)位于所述凸缘中。
14.一种刀具套件,包括如权利要求1至13中的任一项所述的刀具(21)和ID芯片(29),其中,所述ID芯片(29)和所述虚设芯片(31、31a、31b、31c、31d、31e、31f)具有相同质量。
15.一种调节可旋转刀具的方法,包括步骤:提供根据权利要求1至13所述的可旋转刀具(21)和具有第一质量的ID芯片(29);将所述虚设芯片(31)从所述第一凹部(27)移除;以及将所述ID芯片(29)固定在所述第一凹部中。
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