CN112439948B - 轻型切削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了轻型切削工具。一种例如铰孔器的轻型切削工具包含前切削主体、前切削环、中心管、后切削环和后机器连接部件。前切削头和后切削头的臂组合件包含一个或多个前导臂、一个或多个拖尾臂以及由所述前导臂和拖尾臂支撑的切削头。所述前导臂和所述拖尾臂在相反方向上弯曲。为了减少所述铰孔器的重量和惯性力矩,所述前导臂和所述拖尾臂的横截面积在接近套筒部件处最大且在接近所述切削头处最小。另外,所述前切削主体、所述前切削环和后切削环以及所述中心管可以通过增材制造来制作。流体可完全通过所述铰孔器输送到切削刀片/工件接合部和导引衬垫/工件接合部。

Description

轻型切削工具
技术领域
一般来说,本发明涉及切削工具,且更具体地说,涉及轻型切削工具,例如铰孔器及类似物,其使用增材制造(即,3D打印)由包含钢、碳纤维及类似物的复合材料制成以优化材料的形状和分布。
背景技术
当试图使用铰孔器来完成例如大的孔时,工具会变得很重。重工具对于必须搬运工具的操作者是成问题的。另外,将工具加速和减速到其所需速度的时间随着工具重量和惯性力矩的减少而减小。此外,具有自动工具更换器的许多机器对于机器可更换的工具也具有重量限制。因此,需要使大的工具固持器的重量最小以允许更容易的搬运和减少的操作成本。
发明内容
减少例如铰孔器及类似物等大切削工具的重量的问题是通过使用增材制造连同包含但不限于钢、碳纤维及类似物的复合材料来解决的,以允许大幅度减少大切削工具的总重量,同时优化材料的形状和分布且维持切削工具的强度、刚度和功能性。
在一个方面中,切削工具包括后机器连接部件;具有前端和后端的中心管。紧固到中心管的至少一个切削环且包含套筒部件和一个或多个臂组合件。每一臂组合件包含从套筒部件径向向外延伸的一个或多个前导臂,从套筒部件径向向外延伸的一个或多个拖尾臂。切削头由所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂支撑。所述一个或多个前导臂的横截面积在接近套筒部件处最大且在接近切削头处最小以减少切削工具的重量和惯性力矩,且所述一个或多个拖尾臂的横截面积在接近套筒部件处最大且在接近切削头处最小以减少切削工具的重量和惯性力矩。
在另一方面中,切削工具包括后机器连接部件;具有前端和后端的中心管。紧固到中心管的至少一个切削环且包含套筒部件和一个或多个臂组合件。每一臂组合件包含从套筒部件径向向外延伸的一个或多个前导臂、从套筒部件径向向外延伸的一个或多个拖尾臂,以及由所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂支撑的切削头。所述一个或多个前导臂以曲率半径RL从套筒部件径向向外延伸,且所述一个或多个拖尾臂以曲率半径RT从套筒部件径向向外延伸。所述一个或多个前导臂在与所述一个或多个拖尾臂相反的竖直和水平方向上弯曲。
附图说明
虽然示出本发明的各种实施例,但示出的具体实施例不应被解释为限制权利要求。预期在不脱离本发明范围的情况下可以进行各种改变和修改。
图1是根据本发明的实施例的例如轻型铰孔器的切削工具的前透视图;
图2是沿铰孔器的中心旋转轴线RA截取的图1的铰孔器的横截面图;
图3是根据本发明的实施例的铰孔器的前切削主体的前透视图;
图4是当附接到铰孔器时图3的前切削主体的局部放大视图;
图5是根据本发明的另一个实施例的通过增材制造形成的铰孔器的前切削主体的前透视图;
图6是图5的前切削主体的前视图;
图7是根据本发明的实施例的铰孔器的前切削环的侧视图,后切削环基本上等同于前切削环,不同之处在于前切削环具有凸缘且后切削环可以具有稍微更大的切削直径;
图8是图7的前切削环的俯视图;
图9是根据本发明的实施例的铰孔器的臂组合件的局部放大俯视图,所述臂组合件包括上部和下部前导臂、上部和下部拖尾臂以及切削头;
图10是根据本发明的实施例的图9的臂组合件的局部放大透视图,其示出流体通过两个拖尾臂输送到切削刀片/工件接合部和导引衬垫/工件接合部;
图11是沿图8的线11-11截取的上部和下部前导臂以及上部和下部拖尾臂的横截面图;
图12是沿图8的线12-12截取的上部和下部前导臂以及上部和下部拖尾臂的横截面图;
图13是根据本发明的实施例的图9的臂组合件的局部放大俯视图,其示出流体通过一个前导臂和一个拖尾臂输送到切削刀片/工件接合部和导引衬垫/工件接合部;
图14是根据本发明的实施例的图9的臂组合件的局部放大透视图,其示出流体通过一个前导臂和一个拖尾臂输送到切削刀片/工件接合部和导引衬垫/工件接合部;
图15是根据本发明的实施例的铰孔器的中心管的侧视图;
图16是根据本发明的实施例的图15的中心管的端视图,其示出用于输送流体通过中心管的腔;以及
图17是图15的中心管的侧视图,其示出能够通过中心管输送的流体(以虚线)。
具体实施方式
现在参看图1和2,示出根据本发明的实施例的切削工具10。在所说明的实施例中,切削工具包括在操作期间围绕中心旋转轴线RA在方向R上旋转的铰孔器。虽然在所说明的实施例中大切削工具10包括铰孔器,但应了解本发明的原理可应用于用于金属切削操作的任何大切削工具,例如铣刀及类似物。另外,本文中对特定应用的描述不应限制使用切削工具的范围和程度。
本文所使用的方向性短语,例如,左、右、前、后、顶部、底部及其派生词与附图中所示的元件的方向有关,并且不限制权利要求,除非其中明确陈述。在所有附图中,相同的部件具有相同的附图标记。
如本文在整个说明书和权利要求中所使用的,近似语言可以被用来修改可以允许变化的任何定量表示,而不引起它所涉及的基本功能的变化。因此,由例如“约”、“近似”和“基本上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下,近似语言可以对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书和权利要求书中,范围限制可以是组合和/或互换的,除非上下文或语言另外指示,否则此类范围得以确定并且包含其中所含的所有子范围。
在整个文本和权利要求中,关于值的范围(例如,“约22wt%到35wt%”)使用词“约”旨在修饰所列举的高值和低值两者,并反映与测量值、有效数字和互换性相关联的变化的模糊程度,这些全是如本发明所属领域的普通技术人员应当理解的。
出于本说明书的目的(除在操作实例中之外),除非另有说明,否则表示成分的数量和范围、工艺条件等的所有数值在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此,除非相反地指示,否则本说明书和所附权利要求中所阐述的数字参数都是可以取决于本发明将获得的期望结果而变化的近似值。最低限度,并且不试图将等同原则的应用限制在权利要求的范围,每个数值参数应至少根据所报告的有效数字的数值并通过采用一般的舍入技术进行解释。此外,如本说明书和所附权利要求中所用,除非明确且不含糊地限于一个指代,否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在包括复数指代。
尽管列出本发明的广泛范围的数值范围和参数均为近似值,但是在具体实例中列出的数值被尽可能精确地报告。然而,任何数值都固有地包含某些误差,这些误差必定是由它们各自的测试测量中发现的标准偏差(包括测量仪器中发现的标准偏差)引起的。同样,应当理解,本文列举的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。例如,范围“1到10”旨在包括在所列举的最小值1与所列举的最大值10之间的所有子范围,即,具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值的范围。因为公开的数值范围是连续的,所以它们包括最小值和最大值之间的每个值。除非另有明确说明,否则本申请中指定的多种数值范围均为近似值。
在以下说明书和权利要求中,引用了具有以下含义的多个术语。
除非上下文另有明确说明,否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代。
“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生,并且所述描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。
如本文所使用,术语“细长”被定义为长于其宽的东西。换句话说,宽度小于其长度。
如本文所使用,术语“圆形”被定义为具有圆的形状的物体,即,具有简单封闭形状的物体。它是在平面中距给定点、中心的给定距离处的点的集合;等效地,它是由在平面中移动使得其距给定点的距离是恒定的点描绘出的曲线。任一个点与中心之间的距离称为半径。
如本文所使用,术语“流体”被定义为无固定形状且容易屈服于外部压力的物质,例如气体或液体。
如本文所使用,术语“3D打印”是各种过程中的任何一种,在这种过程中,材料在计算机控制下被接合或固化以创建三维物体,材料被结合到一起,例如液体分子或粉末颗粒被融合在一起,通常一层一层地进行。在1990年代,人们认为3D打印技术仅适用于功能性或美学原型的生产,而那时,更广泛的3D打印术语是快速成型。如今,精度、可重复性和材料范围已增大到3D打印被视为工业生产技术的地步,正式术语为“增材制造”。
如本文所使用,术语“孔”被定义为开口槽的事物;间隙;空腔或可具有任何横截面形状的孔口。
如本文所使用,术语“大”被定义为具有至少150mm的切削直径的切削工具。
现在参看图1和2,轻型铰孔器10具有五个基本组件:
1)前切削主体12;
2)前切削环14;
3)中心管16;
4)后切削环18;以及
5)后机器连接部件20。
所述五个基本组件可通过使用此项技术中的任何众所周知的方式紧固到彼此,例如收缩配合、钎焊、软焊、焊接、胶水、环氧树脂及类似物。替代地,所有五个基本组件可使用增材制造(即,3D打印)一体成型。
现在参看图3和4,前切削主体12包含前切削部分21和后柄部分23。通过将后柄部分23插入到中心管16中,前切削主体12可安装到中心管16。然而,本发明不受前切削主体12附接到铰孔器10的其余部分的紧固方法限制,且可使用将前切削主体12附接到铰孔器10的其余部分的任何合适的紧固方法来实践本发明。举例来说,可省略前切削主体12的柄部分23,且凸缘25可通过螺栓连接、铆接及类似方法将前切削主体12直接附接到铰孔器10的其余部分。在另一实例中,前切削主体12可与中心管16制作成一体。
在所说明的实施例中,前切削部分21通过凸缘25与后柄部分23分离,所述凸缘与前切削环14上的凸缘30协作以将前切削环14附接到前切削主体12,如图2和3中所示。切削头具有安装于相应刀片槽26中的多个切削刀片22以及安装于相应衬垫槽28中的多个导引衬垫24。在所说明的实施例中,铰孔器10的前切削主体12具有总共四个切削刀片22和四个任选的导引衬垫24。然而,将了解,本发明不受切削刀片22和导引衬垫24的数目限制,且可以任何合意数目的切削刀片22和导引衬垫24实践本发明,例如两个、三个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个及类似数目。另外,导引衬垫24是任选的并且可被消除。前切削主体12还包含用于将流体提供到切削刀片22的端口27和用于将流体提供到导引衬垫24的端口29。
图3和4中示出的前切削主体12可使用常规机械加工过程由工具钢制成。为了进一步减小铰孔器10的重量,可通过增材制造(即,3D打印)制作前切削主体120,如图5和6中所示。在此实施例中,前切削主体120类似于前切削主体20,不同之处在于前切削主体120不具有后柄部分23,从而与前切削主体20相比进一步减少前切削主体120的重量。此外,前切削主体120包含多个切屑凹槽122,所述凹槽通过肋状物124分隔以帮助排空在切削操作期间生成的切屑。
将了解,本发明不受前切削主体12、120的配置限制,且可以用使铰孔器10能够加工任何合意材料的任何合意配置来实践本发明。举例来说,可以包含通过沟槽(未示出)分隔的多个刀刃而不是切削刀片22和导引衬垫24的前切削主体来实践本发明。
现在参看图7和8,示出根据本发明的实施例的前切削环14。应注意,前切削环14基本上等同于后切削环18,不同之处在于后切削环18不包含凸缘30且后切削环18可以具有较大切削直径。因此,为简洁起见本文将仅描述前切削环14。因此,将了解,本文对前切削环14的任何描述还适用于后切削环18。还应注意,本发明不受切削环数目的限制,且可以用仅单个切削环或多于两个切削环来实践本发明。
通常,前切削环14包含套筒部件32、从套筒部件32径向向外延伸的一个或多个前导臂34,以及从套筒部件32径向向外延伸的一个或多个拖尾臂36。在所说明的实施例中,前切削环14具有上部前导臂34a、下部前导臂34b、上部拖尾臂36a和下部拖尾臂36b。因此,所说明的实施例具有总共两个前导臂34a、34b和总共两个拖尾臂36a、36b。
在所说明的实施例中,套筒部件32的凸缘30与前切削主体12的凸缘25协作以将前切削环14紧固到前切削主体12。然而,将了解,可消除前切削主体12,且前切削环14紧固到中心管16,类似于后切削环18,如图2所示。
如图7和8中所示,每一前导臂34a、34b不以线性方式,而是以具有曲率半径RL的弯曲方式在径向方向上从套筒部件32延伸。类似地,每一拖尾臂36a、36b以具有曲率半径RT的弯曲方式从套筒部件32延伸。曲率半径RL可以是与曲率半径RT相同或不同的量值。另外,每一前导臂34a、34b相对于每一拖尾臂36a、36b在相反方向上弯曲。具体地,拖尾臂36在与铰孔器10的旋转方向R(由箭头指示)相同的方向上弯曲,且前导臂34在与铰孔器10的旋转方向R相反的方向上弯曲。
另外,每一前导臂34a、34b和每一拖尾臂36a、36b沿着相对于中心旋转轴线RA界定螺旋角HA的螺旋形弧线掠过,如图7所示。螺旋角HA可以是恒定或可变的。螺旋角HA可介于约0度与约60度之间的范围内。举例来说,螺旋角HA可以是约35度。
应注意前导臂34的螺旋角HA可以是与拖尾臂36的螺旋角HA相同的量值或不同的量值。举例来说,前导臂34可以具有比拖尾臂36小的螺旋角HA。并且,应注意拖尾臂36在与前导臂34相反的方向上螺旋,如图7所示。因此,前导臂34和拖尾臂36均相对于水平轴线(即,X方向或Y方向)和竖直轴线(即,Z方向)在相反方向上弯曲。下部前导臂34b在切削头38下方连接到套筒部件32。相反地,上部拖尾臂36a在切削头38上方连接到套筒部件32,如图7所示。因此,前导臂34在与拖尾臂36相反的竖直和水平方向上弯曲。
前导臂34中的每一个和拖尾臂36中的每一个可由横跨于每一前导臂34a、34b与每一拖尾臂36a、36b之间的至少一个支撑部件46支撑。支撑部件46帮助维持每一前导臂34a、34b与每一拖尾臂36a、36b之间的空间关系。另外,支撑部件46增加臂组合件44的轴向和切向刚度。在所说明的实施例中,支撑部件46位于套筒部件32与切削头38之间的近似半途位置。然而,将了解,支撑部件46可位于合适地维持臂34、36之间的空间关系的任何适当位置。
如图7和8中所示,所述一个或多个前导臂34、所述一个或多个拖尾臂36和切削头38构成臂组合件44。在所说明的实施例中,铰孔器10具有围绕套筒部件32的周界彼此间隔开的总共六个臂组合件44。在所说明的实施例中,臂组合件44围绕套筒部件32的周界大体上相等间隔。然而,应了解臂组合件44可以围绕套筒部件32的周界不相等地间隔。另外,本发明不受臂组合件44的数目限制,且可以任何合意数目的臂组合件44实践本发明,例如二、三、四、五、七、八、九、十、十一、十二及类似数目。
前切削环14可使用增材制造(即,3D打印)过程由例如工具钢等钢材料制成。在一个实施例中,前切削环14由单一构造制成,其中套筒部件32和所述多个臂组合件44彼此一体形成。在替代实施例中,前切削环14包括多个臂组合件44,其中每一臂组合件44单独地附接到套筒部件32。应了解,本发明不限于单独地附接到套筒部件32的臂组合件44的数目,且可以附接到套筒部件32的任何合意数目的单独臂组合件44实践本发明,例如二、三、四、五、六、七、八及类似数目。
现在参看图9和10,前切削环14还包含切削头38,其具有用于在其中安装切削刀片40的刀片槽39和用于在其中安装导引衬垫42的导引衬垫槽41。切削头38还包含邻近于刀片槽39的平坦外壁38a、邻近于导引衬垫槽41的弯曲外壁38b、第一平坦内壁38c、第二平坦内壁38d以及在第一内壁38c和第二内壁38d之间的弓状中心部分38e。第一平坦内壁38c相对于第二平坦内壁38d以角度PA形成,以使切削头38能够由两个前导臂34a、34b和两个拖尾臂36a、36b支撑。具体地,两个前导臂34a、34b邻近于刀片槽39和切削刀片40可操作地连接到第一平坦内壁38c,且两个拖尾臂36a、36b邻近于导引衬垫槽41和导引衬垫42可操作地连接到第二平坦内壁38d。
如图9和10中所示,每一前导臂34a、34b和每一拖尾臂36a、36b具有延伸每一臂34a、34b、36a、36b的全长以帮助减少铰孔器10的重量的中空内部。臂34、36的中空内部部分使得能够将流体从套筒部件32输送到切削刀片/工件接合部和导引衬垫/工件接合部。具体地,前导臂34a的中空内部部分界定流体通道48a,前导臂34b的中空内部部分界定流体通道48b,拖尾臂36a的中空内部部分界定流体通道50a,且拖尾臂36b的中空内部部分界定流体通道50b。应注意,两个前切削环14和后切削环18的所有流体通道48a、48b、50a、50b能够在其中输送流体,且可以用在两个前切削环14和后切削头18中输送流体的任何数目的流体通道48a、48b、50a、50b来实践本发明。在一个实施例中,举例来说,上部前导臂34a中的流体通道48a和上部拖尾臂36a中的流体通道50a可用于在前切削环14中输送流体,而仅拖尾臂36a、36b中的流体通道50a、50b可用于在后切削环18中输送流体。应了解用以在前切削环14和后切削环18内输送流体的流体通道48a、48b、50a、50b的其它组合在本发明的范围内。
流体通道48a、48b、50a、50b与形成于套筒部件32的中空内部中的流体通道32a成流体连通,如图9所示。如图10所示,拖尾臂36a的流体通道50a将流体从套筒部件32的流体通道32a输送到接近导引衬垫42的一个或多个流体开口49。在所说明的实施例中,拖尾臂36a具有成例如直线等预定图案的多个流体开口49。替代地,拖尾臂36a可具有接近导引衬垫42的单个细长开口49。将了解,本发明不受流体开口49的数目、大小和/或形状限制,且可以具有任何合意的大小和形状的一个或多个流体开口49实践本发明,只要将足够流体提供到导引衬垫/工件接合部即可。
类似地,拖尾臂36b的流体通道50b用以将流体从套筒部件32的流体通道32a输送到接近切削刀片40的一个或多个流体开口51。在所说明的实施例中,接近切削刀片40形成仅一个流体开口51。然而,将了解,本发明不受流体开口51的数目、大小和/或形状限制,且可以具有任何合意的数目、大小和/或形状的一个或多个流体开口51实践本发明,只要将足够流体提供到切削刀片/工件接合部即可。
现在参看图11和12,前导臂34和拖尾臂36具有非圆形横截面形状。在所说明的实施例中,前导臂34和拖尾臂36是基本上肾形的横截面。具体地,前导臂34中的每一个和拖尾臂36中的每一个的横截面积接近套筒部件32最大且接近切削头38最小,以帮助减少铰孔器10的重量和惯性力矩。另外,前导臂34的流体通道48a、48b的横截面积和拖尾臂36的流体通道50a、50b的横截面积可以沿着臂34、36的长度变化。
在图9和10中示出的所说明的实施例中,来自套筒部件32的流体仅通过拖尾臂36a、36b输送到切削刀片/工件接合部和导引衬垫/工件接合部。然而,将了解,流体通道48a、48b、50a、50b中的任一个可用以将流体从套筒部件32输送到切削刀片/工件接合部和导引衬垫/工件接合部。如图13和14中所示,举例来说,前导臂34中的一个或两个的流体通道48a、48b可用以将流体输送到切削刀片/工件接合部,且拖尾臂36中的一个或两个可用以将流体输送到导引衬垫/工件接合部。
现在参看图15-17,中心管16具有包括外壁52和内壁54的双壁构造,双壁之间形成腔56。腔56有助于进一步减少铰孔器10的重量。中心管16具有第一前端58和第二后端60。第一前端58和第二后端60可以具有稍微小于中心管16的其余部分的直径的直径,以允许前切削环14和后切削环18的安装。中心管16还可包含在外壁52与内壁54之间延伸的一个或多个肋状物62以增加中心管16的刚性。在所说明的实施例中,中心管16具有总共十二个肋状物62,其遵循螺旋形或螺旋图案以界定通过中心管16的螺旋形冷却剂通道68,如图17所示。然而,将了解,本发明不受肋状物62的数目限制,且可以任何合意数目的肋状物62实践本发明,只要中心管16具有足够刚性即可。
中心管16的中心部分64可以包含安置于螺旋形冷却剂通道68之间的一个或多个开口66以帮助减少中心管16的重量。在所说明的实施例中,开口66是多边形形状,类似于平行四边形。然而,将了解,本发明不受开口66的形状限制,且可以具有任何合意形状的开口实践本发明,例如圆形、非圆形和其它多边形形状。
腔56和螺旋形冷却剂通道68使中心管16能够将加压流体从第二后端60输送到第一前端58。具体地,通过第一前端58与第二后端60之间的腔56内的螺旋形冷却剂通道68输送流体,如图17所示。
在所说明的实施例中,中心管16由钢制成且使用增材制造(即,3D打印)制造以减少铰孔器10的重量。在替代实施例中,中心管16可由任何合适材料制成,例如碳纤维、碳纤维增强塑料(CFRP)及类似物。在此替代实施例中,可省略开口66,且整个腔56可用以贯穿中心管16输送流体。在此替代实施例中,可以使用增材制造(即,3D打印)或任何其它合适的制造工艺制作中心管16,例如烧结、等离子体溅镀及类似方法。
应注意,前切削环14接近中心管16的第一前端58附接,且后切削环18接近中心管16的第二后端60附接(图1和2)。在一个实施例中,前切削环14和后切削环18胶合到中心管16,且中心管16在每一末端58、60包含凹槽70以促进胶合过程。凹槽70可以是螺旋形或螺旋的,以进一步促进切削环14、18到中心管16的胶合。一旦恰当地附接到中心管16,前切削环14和后切削环16中的每一个就与中心管16成流体连通。具体地,前切削环14和后切削环16中的每一个的套筒部件32与中心管16成流体连通。
中心管16连接到后机器连接部件20(图1和2)。一旦恰当地连接到中心管16,后机器连接部件20就与中心管16成流体连通。继而,后机器连接部件20可联接到主轴组合件(未示出)以用于使铰孔器10围绕中心旋转轴线RA旋转,且联接到流体源(未示出)以用于将加压流体提供到后机器连接部件20。
一旦后机器连接部件20与流体源成流体连通,就可贯穿本发明的铰孔器10提供流体。具体地,进入后机器连接部件20的流体可行进进入中心管16,并且接着通过后切削环18的套筒部件32,进入臂组合件44且接近每一臂组合件44的切削刀片40和导引衬垫42退出。另外,流体可行进经过后切削环18,部分地通过中心管16并进入前切削环14的套筒部件32,进入臂组合件44且接近每一臂组合件44的切削刀片40和导引衬垫42退出。此外,流体可行进通过前切削环14并进入前切削主体12,且分别接近切削刀片40中的每一个和导引衬垫42中的每一个退出端口27、29(图3和4)。
如上文所描述,本发明的铰孔器10以高效方式将流体递送到切削工具与工件之间的接合部,而与常规铰孔器相比无需显著改变铰孔器10的性能和性质,例如扭转刚度等。
本文提及的专利和公开案特此通过引用并入。
尽管已经描述了当前的优选实施方案,但是本发明可以在所附权利要求的范围内以其它方式实施。

Claims (27)

1.一种切削工具,其包括:
后机器连接部件;
中心管,其具有前端和后端;
至少一个切削环,其紧固到所述中心管,所述至少一个切削环包含套筒部件和一个或多个臂组合件,每一臂组合件包含从所述套筒部件径向向外延伸的一个或多个前导臂、从所述套筒部件径向向外延伸的一个或多个拖尾臂,以及由所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂支撑的切削头,
其中所述一个或多个前导臂的横截面积在接近所述套筒部件处最大且在接近所述切削头处最小,以减少所述切削工具的重量和惯性力矩,且
其中所述一个或多个拖尾臂的横截面积在接近所述套筒部件处最大且在接近所述切削头处最小,以减少所述切削工具的重量和惯性力矩。
2.根据权利要求1所述的切削工具,还包括接近所述中心管的所述前端的前切削环和接近所述中心管的所述后端的后切削环。
3.根据权利要求1所述的切削工具,其中所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂中的每一个具有非圆形横截面形状。
4.根据权利要求3所述的切削工具,其中所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂中的每一个具有肾形横截面。
5.根据权利要求1所述的切削工具,其中所述一个或多个前导臂中的每一个和所述一个或多个拖尾臂中的每一个具有界定流体通道的中空内部部分,所述流体通道能够将流体从所述套筒部件输送到切削刀片/工件接合部。
6.根据权利要求5所述的切削工具,其中所述流体通道具有沿着所述一个或多个前导臂中的每一个和所述一个或多个拖尾臂中的每一个的长度变化的横截面形状。
7.根据权利要求1所述的切削工具,其中所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂相对于所述切削工具的中心旋转轴线RA以螺旋角HA形成。
8.根据权利要求1所述的切削工具,其中所述一个或多个前导臂以曲率半径RL从所述套筒部件径向向外延伸,且其中所述一个或多个拖尾臂以曲率半径RT从所述套筒部件径向向外延伸。
9.根据权利要求8所述的切削工具,其中所述拖尾臂在与所述切削工具的旋转方向R相同的方向上弯曲,且所述一个或多个前导臂在与所述切削工具的旋转方向R相反的方向上弯曲。
10.根据权利要求1所述的切削工具,其中所述切削头包括用于在其中安装切削刀片的刀片槽。
11.根据权利要求1所述的切削工具,其中所述切削头包括用于在其中安装导引衬垫的导引衬垫槽。
12.根据权利要求1所述的切削工具,其中所述中心管包括在其间形成腔的外壁和内壁。
13.根据权利要求12所述的切削工具,还包括在所述外壁与所述内壁之间延伸的一个或多个肋状物。
14.根据权利要求13所述的切削工具,其中所述一个或多个肋状物界定所述腔内的螺旋形冷却剂通道。
15.根据权利要求1所述的切削工具,还包括用于支撑所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂中的一个的至少一个支撑部件。
16.根据权利要求1所述的切削工具,其中所述切削工具包括铰孔器。
17.一种切削工具,其包括:
后机器连接部件;
中心管,其具有前端和后端;
前切削环和后切削环,所述前切削环接近所述中心管的前端紧固,所述后切削环环接近所述中心管的后端紧固,每个切削环包含套筒部件和一个或多个臂组合件,每一臂组合件包含从所述套筒部件径向向外延伸的一个或多个前导臂、从所述套筒部件径向向外延伸的一个或多个拖尾臂,以及由所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂支撑的切削头,
其中所述一个或多个前导臂以曲率半径RL从所述套筒部件径向向外延伸,
其中所述一个或多个拖尾臂以曲率半径RT从所述套筒部件径向向外延伸,
其中所述一个或多个前导臂在与所述一个或多个拖尾臂相反的竖直和水平方向上弯曲,
其中所述一个或多个前导臂的横截面积在接近所述套筒部件处最大且在接近所述切削头处最小,以减少所述切削工具的重量和惯性力矩,且
其中所述一个或多个拖尾臂的横截面积在接近所述套筒部件处最大且在接近所述切削头处最小,以减少所述切削工具的重量和惯性力矩。
18.根据权利要求17所述的切削工具,其中所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂中的每一个具有非圆形横截面形状。
19.根据权利要求18所述的切削工具,其中所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂中的每一个具有肾形横截面。
20.根据权利要求17所述的切削工具,其中所述一个或多个前导臂中的每一个和所述一个或多个拖尾臂中的每一个具有界定流体通道的中空内部部分,所述流体通道能够将流体从所述套筒部件输送到切削刀片/工件接合部。
21.根据权利要求20所述的切削工具,其中所述流体通道具有沿着所述一个或多个前导臂中的每一个和所述一个或多个拖尾臂中的每一个的长度变化的横截面形状。
22.根据权利要求17所述的切削工具,其中所述切削头包括用于在其中安装切削刀片的刀片槽。
23.根据权利要求17所述的切削工具,其中所述中心管包括在其间形成腔的外壁和内壁。
24.根据权利要求23所述的切削工具,还包括在所述外壁与所述内壁之间延伸的一个或多个肋状物。
25.根据权利要求24所述的切削工具,其中所述一个或多个肋状物界定所述腔内的螺旋形冷却剂通道。
26.根据权利要求17所述的切削工具,还包括用于支撑所述一个或多个前导臂和所述一个或多个拖尾臂中的一个的至少一个支撑部件。
27.根据权利要求17所述的切削工具,其中所述切削工具包括铰孔器。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11504784B2 (en) 2020-12-09 2022-11-22 Kennametal Inc. Cutting tool with interconnected arms for increased stiffness to weight ratio
US11571759B2 (en) * 2020-12-09 2023-02-07 Kennametal Inc. Cutting tool with directed fluid flow to facilitate chip evacuation
US11883894B2 (en) 2021-07-13 2024-01-30 Kennametal Inc. Composite cutting tool
US20230182212A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-15 Iscar, Ltd. Insert holder having weight-reducing voids and cutting tool
US20230256520A1 (en) * 2022-02-17 2023-08-17 Kennametal Inc. Rotary cutting tool with support structure
US11911835B2 (en) * 2022-03-23 2024-02-27 Kennametal Inc. Lightweight rotary cutting tool

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5605420A (en) * 1995-12-22 1997-02-25 Kennametal Inc. High speed rotating tool having a band of high tenacity material about the perimeter
US5934842A (en) * 1997-08-07 1999-08-10 Kennametal Inc. High-speed milling cutter with stress equilibrating arms
US6120218A (en) * 1997-08-29 2000-09-19 Bishop; Todd Planing tool
CN102089103A (zh) * 2008-07-18 2011-06-08 山特维克知识产权股份有限公司 镗孔刀具
CN205967563U (zh) * 2016-07-28 2017-02-22 东莞市希普思五金机械有限公司 一种刀盘
JP2018149656A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 三菱マテリアル株式会社 刃先交換式切削工具用ホルダおよび刃先交換式切削工具
JP2018149655A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 三菱マテリアル株式会社 刃先交換式切削工具用ホルダおよび刃先交換式切削工具
CN109070245A (zh) * 2016-04-14 2018-12-21 西波希米亚大学 带支架的铣刀
DE102020111782A1 (de) * 2019-11-05 2021-05-06 Deutsche Institute Für Textil- Und Faserforschung Denkendorf Trägerbaugruppe, insbesondere Werkzeugträgerbaugruppe und Verfahren zu deren Herstellung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0074542A3 (de) * 1981-09-14 1984-06-13 Emag Maschinenfabrik Gmbh Spannfutter, insbesondere Greiferfutter
DE19951658A1 (de) 1999-10-27 2001-05-10 Wohlhaupter Gmbh Werkzeughalter
GB2434771B (en) 2006-02-02 2011-11-30 Bencere Ltd A Cutting Insert
DE102008040562A1 (de) 2008-07-18 2010-01-21 Sandvik Intellectual Property Ab Werkzeug mit axialer Einstellbarkeit
DE102009008308A1 (de) 2008-08-21 2010-02-25 Gühring Ohg Spanabhebendes Werkzeug mit Minimalmengen-Schmierung (MMS)
SE0950110A1 (sv) * 2009-03-03 2010-05-11 Seco Tools Ab Roterande verktyg innefattande ett flertal långsträckta organ och ett stöd
DE102010018339B4 (de) * 2010-04-27 2014-05-22 Kennametal Inc. Feinbearbeitungswerkzeug
FR2960805B1 (fr) 2010-06-07 2013-04-26 Seco E P B Outil a aleser sur semelle
US9004822B2 (en) * 2012-12-12 2015-04-14 Kennametal Inc. Rotary cutting tool with effective chip evacuation
DE102014012481A1 (de) * 2014-08-27 2016-03-03 Rosswag Gmbh Scheibenfräser und Herstellverfahren
EP4098386A1 (de) * 2018-04-12 2022-12-07 Gühring KG Rotationswerkzeug
CN209139934U (zh) 2018-12-13 2019-07-23 东莞市领亿精密金属有限公司 一种槽铣刀

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5605420A (en) * 1995-12-22 1997-02-25 Kennametal Inc. High speed rotating tool having a band of high tenacity material about the perimeter
US5934842A (en) * 1997-08-07 1999-08-10 Kennametal Inc. High-speed milling cutter with stress equilibrating arms
US6120218A (en) * 1997-08-29 2000-09-19 Bishop; Todd Planing tool
CN102089103A (zh) * 2008-07-18 2011-06-08 山特维克知识产权股份有限公司 镗孔刀具
CN109070245A (zh) * 2016-04-14 2018-12-21 西波希米亚大学 带支架的铣刀
CN205967563U (zh) * 2016-07-28 2017-02-22 东莞市希普思五金机械有限公司 一种刀盘
JP2018149656A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 三菱マテリアル株式会社 刃先交換式切削工具用ホルダおよび刃先交換式切削工具
JP2018149655A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 三菱マテリアル株式会社 刃先交換式切削工具用ホルダおよび刃先交換式切削工具
DE102020111782A1 (de) * 2019-11-05 2021-05-06 Deutsche Institute Für Textil- Und Faserforschung Denkendorf Trägerbaugruppe, insbesondere Werkzeugträgerbaugruppe und Verfahren zu deren Herstellung

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Publication number Publication date
EP3785835A1 (en) 2021-03-03
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US20210060665A1 (en) 2021-03-04
CN112439948A (zh) 2021-03-05

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