CN108472735B

CN108472735B - 切削刀具

Info

Publication number: CN108472735B
Application number: CN201780005010.6A
Authority: CN
Inventors: 安德烈亚斯·J·拉松; 吉米·特林; 马茨·强森
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2037-01-12
Also published as: KR102613108B1; EP3408048B1; CN108472736B; CN108472735A; KR20180109885A; US20190030613A1; CN108472736A; EP3408048A1; KR20180109886A; US20190030612A1; WO2017129414A1; WO2017129413A1; KR102614838B1

Abstract

本发明涉及一种切削刀具，所述切削刀具包括具有柄部(12；12′)和头部(13；13′)的刀架本体(14；14′)。所述头部具有刀片座(15；15′)，其中切削刀片(20；20′)通过锁定构件(18；18′)能够拆卸地安装。所述座包括至少一个底表面(16；16′)，所述切削刀片安置在所述至少一个底表面上。冷却剂输送构件(29；29′)与所述刀架本体形成一体。所述至少一个底表面(16；16′)的法线(N；N′)与所述冷却剂输送构件相交，使得所述冷却剂输送构件至少部分地覆盖所述切削刀片。当在侧视图中观察时，所述冷却剂输送构件(29；29′)与所述锁定构件(18；18′)和所述切削刀片(20；20′)间隔开。

Description

切削刀具

技术领域

本发明涉及一种用于金属切屑去除加工的切削刀具，更具体地是，涉及具有冷却剂流动通道的这种切削刀具。

背景技术

将冷却剂紧密地递送到切削区域是有利的，在该切削区域中，切削刃和工件之间发生相互作用。通过使用具有冷却剂供应源的切削刀具，冷却剂可被引导到切削刀片的切削刃，以最小化由于切削刀片与所加工的工件的相互作用而积聚的热量。用于向切削刀片的切削刃提供润滑和/或冷却剂的常规技术通常涉及经由切削刀片的刀架中的开口或经由指向切削刃的喷嘴引入冷却剂，例如在WO 2010/095124 A1中那样，其中喷嘴能够相对于构件主体在第一延伸位置和第二缩回位置之间移动。冷却剂输送构件通常包括喷嘴，该喷嘴从冷却剂输送构件的主体向外突出，在切削刀片的上方延伸或覆盖在切削刀片上面，例如突出到切削刃附近，以便在通过喷嘴引导并喷射出冷却剂流体，通常是直接且精确地喷射在切削区域上。通过这样的冷却剂输送构件提供冷却剂流体例如有助于有效地排出在切削区域中积聚的大量热量，并且另外获得在切削操作期间形成的工件切屑的期望断裂，从而改善被加工的工件的表面质量。通过在切削刀片的上方延伸，喷嘴阻挡到将切削刀片固定就位的夹紧部件的通路，并阻止夹紧部件的释放，因此使切削刀片的转位或更换复杂化。EP1495821 A1公开了一种具有冷却剂供应源的切削刀具，该冷却剂供应源包括坚固的冷却剂输送构件。

希望的是提供一种坚固且可靠的切削刀具，该切削刀具有助于将冷却剂引入到切削刀片的切削刃。

希望的是提供一种最小化喷嘴和切削区域之间的距离的切削刀具，该切削刀具有助于将冷却剂引入到切削刀片的切削刃。

希望的是提供一种最小化制造复杂度的切削刀具，该切削刀具有助于将冷却剂引入到切削刀片的切削刃。

还希望的是提供一种切削刀具，该切削刀具有助于将冷却剂引入到切削刃，而基本上不影响切削刀片位置的公差。

还希望的是提供一种用户友好的切削刀具。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种切削刀具包括具有柄部和头部的刀架本体，头部具有刀片座，其中切削刀片借助于锁定构件能够拆卸地安装，所述座包括底表面，切削刀片安置在所述底表面上，并且其中冷却剂输送构件与刀架本体形成一体，并且其中所述至少一个底表面的法线与冷却剂输送构件相交，使得冷却剂输送构件至少部分地覆盖在切削刀片上面，由此提供稳固的冷却剂解决方案。

根据本发明的另一方面，当在侧视图中观察时，冷却剂输送构件与锁定构件和切削刀片间隔开，以便在切削刀具的组装期间不干涉。

根据本发明的另一方面，切削刀具具有冷却剂导管，并且其中冷却剂输送构件包括与冷却剂导管流动连通的至少一个冷却剂通道，所述至少一个冷却剂通道在一体的冷却剂输送构件的前面中出口，以确保出口定位成靠近起作用的切削区域。

根据本发明的另一方面，前面位于与底表面和/或切削刀片相交的平面中，以提供冷却剂出口与起作用的切削区域的紧密度。

根据本发明的另一方面，底表面具有孔，该孔具有使得夹紧切削刀片成为可能的半径。

根据本发明的另一方面，该平面在距孔的半径中心的距离小于半径的3倍的距离处与底表面相交，由此进一步限定开向起作用的切削区域的冷却剂通道的紧密度。

根据本发明的另一方面，至少一个冷却剂通道设置在底表面的下方，用于将冷却剂朝向切削刀片的间隙面引导，以增加冷却剂的流动。

根据本发明的另一方面，冷却剂输送构件具有指向切削刀片的起作用的切削角部的两个冷却剂通道，以增加冷却剂的流动。

根据本发明的另一方面，所述座包括第一凸壁和第二凸壁，以限定相对于切削刀片的固定且明确限定的接触线。

根据本发明的另一方面，第一凸壁和第二凸壁形成110°或更小的角度，以能够保持多种切削刀片形状。

根据本发明的另一方面，凸壁中的至少一个凸壁位于销上，以便于制造刀片座。

根据本发明的另一方面，凸壁位于分开的第一销和第二销上，当在侧视图中观察时，所述第一销和第二销彼此垂直或基本上垂直，以进一步最小化刀片座的制造复杂度。

根据本发明的另一方面，每个销被固定地安装到柄部，并且由比柄部的材料硬的材料形成，以获得最佳耐久性。

根据本发明的另一方面，相比第二销的突出于底表面的上方的暴露部分的高度，第二销更深地延伸到头部中，以改善座的稳定性。

根据本发明的另一方面，底表面在第二销周围到处是平坦的，以进一步促进座精度。

根据本发明的另一方面，冷却剂输送构件悬置在切削刀片上，并且在法线N的方向上与切削刀片的上表面间隔开在0.2毫米至3毫米的范围中的距离A，以便允许在组装时插入切削刀片。

附图说明

通过结合附图阅读下面的详细描述将很好地理解本发明的特征和优点，在附图中相似的标记表示类似的元件，其中：

图1A是根据本发明的一方面的切削刀具的透视图；

图1B是在没有切削刀片的情况下形成图1A中的切削刀具的一部分的整体的前视图；

图1C是整体的俯视图；

图1D是没有切削刀片的切削刀具的侧视图；

图1E是整体的局部剖视的俯视图；

图2A是根据本发明的另一方面的切削刀具的透视图；

图2B是图2A中所示切削刀具的刀架本体的透视图；

图2C是图2A中所示切削刀具的放大透视图；

图2D是图2A中的切削刀具的前视图；

图2E是没有切削刀片的切削刀具的俯视图；

图2F是切削刀具的侧视图，并且

图2G是形成切削刀具的一部分的整体的局部剖视的俯视图。

附图中的每个图都是按比例绘制的。然而，切削刀具或其部件的尺寸可以减小或增大一定量。

具体实施方式

参照图1A-1E，其示出了根据本发明的一个方面的具有冷却剂导管11的切削刀具10。所示的切削刀具10可以是用于外部金属加工，优选的是用于瑞士型车床的车削刀具。瑞士型车床是一种通过导向衬套进给坯料的车床。这意味着无论工件有多长，车削刀具总是能够在衬套附近，并且由此靠近支撑点切削坯料。车床将工件从主轴送出并在刀具移动时经过刀具。这使得CNC瑞士型车床对于细长车削零件特别有效。典型地是，在瑞士型车床上，车削刀具是固定的并且工件前进。通常，用于瑞士型车床的切削刀具相对较小，例如从一端到另一端小于20厘米且高度小于3厘米。

适合用于该切削刀具的切削刀片20可以是具有高度H(图1D)的单面(正)几何形状，其中间隙表面与切削刀片的下表面形成钝角。可替代地是，用于该切削刀具的合适的切削刀片可以是双面(负)几何形状，其中间隙表面与切削刀片的下表面形成90°角。

切削刀具10包括刀架本体14，刀架本体14具有柄部12和在其自由端处的头部13。柄部是伸长的，并被假定固定在车床中的刀柱上。柄部可以具有矩形横截面，例如是正方形。柄部限定水平中平面M。

柄部和头部通常制成一件或一个整体。整体通常由钢制成。

头部13具有座15，座15具有至少一个底表面16，底表面16优选地平行于中平面M延伸。底表面可具有凹部17，以容纳锁定构件，例如螺钉18。切削刀片20可具有通孔或安装孔，并且凹部17可具有半径R1。

底表面可以设置在未示出的可移除垫片上。头部的前端可以终止于尖端部(参见图1E)。俯视图中的尖端部由侧面25和26限定。侧面25和26(或图1E中虚线所示的切削刀片侧面)限定为110°或更小的角度α。该角度由平分线B分开。通常相同的线平分切削刀片的起作用的切削角部。座15的一个侧面由第一壁19界定。

第一凸壁可以至少部分地由第一销21构成，第一销21设置在与该壁19连通或朝向切削刀片纵向开口的内孔或第一腔体22中或插入该内孔或第一腔体22中。销具有凸形弯曲的外周表面，该外周表面由许多形状中的任何形状形成，例如圆柱形。销21由诸如硬化钢或硬质合金的材料制成，该材料具有比刀架本体14的材料高的硬度。

腔体22是平行于或基本上平行于底表面16延伸的内孔。腔体22穿过壁19或与壁19相交，销21的外周边的一小部分突出穿过腔体22，并且因此在朝向切削刀片的方向上延伸经过壁19并延伸进入座中。销突出的距离最多为销直径的40％。

销21适合于相对于切削刀片20具有与底表面或中平面M平行或基本上平行的接触线。该接触线与底表面或对应于适当的切削刀片20的厚度的约一半的垫片间隔开。

销可以通过压配合和/或通过使销周围的刀架的材料变形而插入腔体22中。

座包括第二凸壁，以优选地是沿着接触线限定相对于切削刀片的固定且明确限定的接触。第二凸壁可以由插入开口于底表面16的内孔或第二腔体24中的第二销23构成。第二腔体或内孔或孔和第二销可以各自具有垂直于或基本上(≤11°)垂直于底表面延伸的中心轴线。第二腔体24并且因此销23相对于所述至少一个底表面16的法线以角度β倾斜，该角度β为0至11°，参见图1B，其中0°表示与底表面垂直的关系。

在两个实施例中，表述“或基本上垂直于所述至少一个底表面”在此都表示该角度在90°和79°的范围中，即后者为90°-11°。

相比第二销23的突出于底表面16的上方的暴露部分的高度，第二销23更深地延伸到头部13中，以增加稳定性。第二销23的延伸部延伸到冷却剂输送构件29的一侧，以能够接近，以便于进行钻孔。

底表面16在第二腔体24或第二销23周围到处可以是平坦的。

希望的是将第二销23的倾角与切削刀片的支撑表面角度对齐，以实现与之线接触。如果要使用的切削刀片是负的，则第二销中心轴线通常垂直于底表面延伸。

第二销23相对于第一销21的大部分位于平分线B的相对侧；该大部分是第一销21的至少90％。当插入第二腔体24中时，第二销将从底表面突出小于切削刀片的高度H的距离。换句话讲，第二销23(或23′或23”)的自由端与相关联的切削刃之间的垂直距离由图2D中的h描绘。这将确保销不会触及切削刃，并且由此不会损坏或不利影响切削刃。

当如在图1D中观察时，第二销23将与第一销21的投影相交。当如在图1D中观察时，第一销21的中心轴线可以定位在第二销23的自由端或顶端的水平高度处。

第二销23适合于相对于切削刀片20具有与底表面或中平面M垂直或基本上垂直的接触线。

因此，凸壁包括分离的销21和23，当在如图1D中那样的侧视图中观察时，销21和23彼此垂直或基本上垂直。

第一销21适合于相对于切削刀片20具有平行于或基本上平行于底表面16的接触线，而第二销23适合于相对于切削刀片20具有垂直于或基本上垂直于底表面的接触线。销21和23可以是相同的或至少具有相同的直径，使得可以促进或加速对第一腔体22和第二腔体24的钻孔。销21和23不意味着是可调节的，即它们通常固定就位。

第一凸壁或第一销21和第二凸壁或第二销23可以接纳切削刀片的楔部，该楔部形成110°或更小的夹角，例如55°，或者不低于40°，以能够也保持较窄的切削刀片。换句话说，第一凸壁21和第二凸壁23的切线可以形成110°或更小的角度α。

第二销23可以定位成从不起作用的切削角部(由图1E中的27描绘)邻靠切削刀片的最大对角线长度的约四分之一。

头部13可以设置有一体式喷嘴或导流器或顶部或冷却剂输送构件29，即冷却剂输送构件与刀架本体形成一体，刀架本体是不能移动的或在不破坏头部的原始构造的情况下不能被移除。当在俯视图中观察时，如图1C中最佳地示出的那样，冷却剂输送构件可以完全或部分地或至少部分地覆盖在切削刀片上面或盖住切削刀片。

所述至少一个底表面16或切削刀片20的上表面的法线N与冷却剂输送构件29相交，使得冷却剂输送构件至少部分地盖住切削刀片或覆盖在切削刀片上面。

在该实施例中，冷却剂输送构件29不意味着夹紧在切削刀片上，并且因此在法线N的方向上与切削刀片的上表面28隔开在0.2毫米至3毫米范围中的距离A，使得输送构件悬置在切削刀片上。因此，冷却剂输送构件29的下侧与底表面16形成狭缝，其中该狭缝的最小宽度大于包括任何垫片在内的切削刀片20的厚度。冷却剂输送构件和刀片座之间的相对位置是恒定的。

换句话说，当在例如在图1D中的侧视图中观察时，冷却剂输送构件与诸如锁定构件18的夹紧装置和切削刀片20都间隔开。冷却剂输送构件因此可以具有非夹紧功能。

冷却剂输送构件29的前面30包含开口31，该开口31与冷却剂通道32连通，该冷却剂通道32大体上指向切削刀片的起作用的切削角部。冷却剂通道32从较高点朝向开口31倾斜，在该较高点处，冷却剂通道32连到竖直通路33，该竖直通路33又连到冷却剂导管11。冷却剂导管11与冷却剂源(未示出)连通。竖直通路33可以在下端处被塞住。

前面30可以位于与底表面16和/或切削刀片20相交的平面P中(图1C)。平面P可以平行于法线N。

平面P可以在距孔17的半径中心的距离小于半径R1的3倍的距离处与底表面16相交。

顶部或冷却剂输送构件29布置成与孔17的延伸部间隔开。

刀架可具有至少一个另外的冷却剂通道34，该冷却剂通道34设置在底表面16的下方，用于将冷却剂朝向切削刀片20的间隙面引导。该通道34经由在一端处塞住的内孔连接到竖直通路33。

在使用中，所示刀具将车削金属工件，同时冷却剂可以从冷却剂源依次流过柄部12中的冷却剂导管11、流过竖直通路33、流过冷却剂通道32并且从开口31流到至少一个起作用的切削刃。可选地是，冷却剂射流从底表面16的下方的所述至少一个另外的冷却剂通道34的第二开口排出。

刀具如下安装。切削刀片20抵靠座15的底表面16放置并向内推动，使得切削刀片的会聚的侧面分别邻靠凸壁21和23。螺钉18移动通过切削刀片中的孔并且牢固地拧入凹部17中。由此，切削刀片被固定到座15。通常，使螺钉18与底表面中的螺纹孔配合。螺纹孔通常形成在底表面中的如下位置中，即：使得当螺钉的螺纹轴插入穿过刀片中的安装孔并拧入螺纹孔中时，螺钉的螺纹轴的纵向轴线在朝向座的凸壁的方向上与安装孔的轴线的位置稍微偏移。然而，可以使刀片的下表面和底表面16(两者通常都是平的)抵靠彼此平放。当螺钉进一步拧入螺纹孔中时，螺钉的头部推动切削刀片20的底部和侧面与座的底部和凸壁更完全地接触。

参照图2A至2G，其示出了根据本发明的另一方面的具有冷却剂导管11′的切削刀具10′。附图用与在前述实施例中指示类似的元件的相似的标号进行标记。

如上文所讨论的，所示的切削刀具10′可以是用于外部金属加工的车削刀具，优选地是用于瑞士型车床。通常，用于瑞士型车床的切削刀具相对较小，例如从一端到另一端小于20厘米且高度小于3厘米。

与前述实施例的主要区别在于在冷却剂输送构件29′中使用两个冷却剂通道32A′和32B′。冷却剂输送构件29′的前面30′包含两个开口31′，每个开口31′与一个冷却剂通道32A′、32B′连通，冷却剂通道32A′、32B′大体指向切削刀片的起作用的切削角部。冷却剂通道32′从较高点朝向开口31′倾斜，在该较高点处，冷却剂通道32′连到竖直通路33′，该竖直通路33′又连到冷却剂导管11′。竖直通路33′通过与冷却剂通道的内端相交的水平内孔向开口31′供应流体。水平内孔由螺钉35′塞住。冷却剂导管11′与冷却剂源(未示出)连通。

前面30′中的开口31′可以位于与底表面16′和/或切削刀片20′(图1C)相交的平面P′中。平面P′可以平行于法线N′。切削刀片20′可具有通孔或安装孔，凹部17′可具有半径R1′。

冷却剂通道32A′、32B′的方向朝向切削区域会聚。

第一销21′适合于相对于切削刀片20′具有平行于或基本上平行于所述至少一个底表面16′的接触线，而第二销23′适合于相对于切削刀片20′具有垂直于或基本上垂直于(≤11°)所述至少一个底表面的接触线。

相比该第二销23′的突出于底表面的上方的暴露部分的高度，第二销23′更深地延伸到头部13′中。第二销23′的延伸部延伸到冷却剂输送构件29′的一侧。

底表面16′在第二腔体24′或第二销23′周围到处可以是平坦的。

刀具寿命通常随着冷却剂供应压力的增加而增加。这可归因于高压冷却剂抬起切屑并更接近切削交界面的能力。该动作导致咬粘(seizure)区域的减小，因此降低摩擦系数，这又导致切削温度和切削力的减小。优选地是，在所讨论的实施例中使用的压力高于30巴，优选地是高于100巴冷却剂压力。

本发明有利于座的制造，同时使冷却剂开口固定在起作用的切削区域附近。对备件的需求有限，因为冷却剂喷嘴内置于刀架设计中，并且由此便于处理小刀具。

如果使用标准的座构造，则制造成本会很高，但是在本发明解决方案中，当使用诸如销的凸壁时，可以制造出易于以低成本制造的座，同时保持高质量和精细公差。

本发明适用于例如用于车削、铣削、钻孔和镗孔的所有类型的刀片座。

在本申请中，诸如“包含”的术语的使用是开放式的，并且旨在具有与诸如“包括”的术语相同的含义，并且不排除其它结构、材料或动作的存在。类似地是，尽管诸如“可”或“可以”的术语的使用旨在是开放式的并且反映结构、材料或动作不是必需的，但是不使用这样的术语并不旨在反映结构、材料或动作是必要的。到目前认为结构、材料或动作是必要的程度，它们将会被这样确定。诸如“大部分”、“小部分”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“前方”和“后方”的术语是指如在当前附图中所示的并由本领域技术人员感知的特征。

虽然已经根据优选实施例说明和描述了本发明，但是应当认识到，在不脱离如权利要求书中阐述的本发明的情况下，可以在本发明中进行变型和改变。

本申请要求优先权的EP专利申请第16153283.3号和第16153286.6号中的公开内容通过引用结合于此。

Claims

1.一种切削刀具，包括：

刀架本体(14；14′)，所述刀架本体(14；14′)具有柄部(12；12′)和头部(13；13′)；

所述头部具有刀片座(15；15′)，其中切削刀片(20；20′)通过锁定构件(18；18′)能够拆卸地安装，所述刀片座包括至少一个底表面(16；16′)，所述切削刀片安置在所述至少一个底表面(16；16′)上，其中冷却剂输送构件(29；29′)与所述刀架本体形成一体，并且其中，

所述至少一个底表面(16；16′)的法线(N；N′)与所述冷却剂输送构件相交，使得所述冷却剂输送构件至少部分地覆盖所述切削刀片，其特征在于，当在侧视图中观察时，所述冷却剂输送构件(29；29′)与所述锁定构件(18；18′)和所述切削刀片(20；20′)间隔开。

2.根据权利要求1所述的刀具，其中，所述切削刀具(10；10′)具有冷却剂导管(11；11′)，并且其中，所述冷却剂输送构件(29；29′)包括与所述冷却剂导管流动连通的至少一个冷却剂通道(32；32′)，所述至少一个冷却剂通道在一体的所述冷却剂输送构件(29；29′)的前面(30；30′)中出口。

3.根据权利要求2所述的刀具，其中，所述前面(30；30′)位于与所述底表面(16；16′)和/或所述切削刀片(20；20′)相交的平面(P；P′)中。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的刀具，其中，所述底表面(16；16′)具有孔(17；17′)，所述孔(17；17′)具有半径(R1；R1′)。

5.根据权利要求3所述的刀具，其中，所述底表面(16；16′)具有孔(17；17′)，所述孔(17；17′)具有半径(R1；R1′)，并且其中，所述平面(P；P′)在距所述孔(17；17′)的半径中心的距离小于所述半径(R1；R1′)的3倍的距离处与所述底表面(16；16′)相交。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的刀具，其中，至少一个冷却剂通道(34；34′)设置在所述底表面(16；16′)的下方，以用于将冷却剂朝向所述切削刀片(20；20′)的间隙面引导。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的刀具，其中，所述冷却剂输送构件(29′)具有指向所述切削刀片的起作用的切削角部的两个冷却剂通道(32A′；32B′)。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的刀具，其中，所述刀片座(15；15′)包括第一凸壁(19；19′)和第二凸壁。

9.根据权利要求8所述的刀具，其中，所述第一凸壁(19；19′)和所述第二凸壁的切线形成110°或更小的角度(α)。

10.根据权利要求8所述的刀具，其中，所述凸壁中的至少一个凸壁位于销(21，23；21′，23′)上。

11.根据权利要求8所述的刀具，其中，所述凸壁位于分开的第一销和第二销(21，23；21′，23′)上，当在侧视图中观察时，所述第一销和所述第二销(21，23；21′，23′)彼此垂直或基本上垂直。

12.根据权利要求10所述的刀具，其中，每个销(21，23；21′，23′)被固定地安装到所述柄部上，并且由比所述柄部的材料硬的材料形成。

13.根据权利要求11所述的刀具，其中，每个销(21，23；21′，23′)被固定地安装到所述柄部上，并且由比所述柄部的材料硬的材料形成。

14.根据权利要求11所述的刀具，其中，相比所述第二销(23；23′)的突出于所述底表面(16；16′)上方的暴露部分的高度，所述第二销(23；23′)更深地延伸到所述头部(13；13′)中。

15.根据权利要求11所述的刀具，其中，所述底表面(16；16′)在所述第二销(23；23′)周围到处是平坦的。

16.根据权利要求1-3中任一项所述的刀具，其中，所述冷却剂输送构件(29；29′)悬置在所述切削刀片上并且与所述切削刀片的上表面(28；28′)在所述法线(N；N′)的方向上间隔开在0.2毫米至3毫米范围中的距离(A；A′)。