CN113195136A

CN113195136A - 镗孔刀具

Info

Publication number: CN113195136A
Application number: CN201980084377.0A
Authority: CN
Inventors: 彼得·弗兰克; 克里斯汀·利鲍
Original assignee: Sandvik Coromant AB
Current assignee: Sandvik Coromant AB
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2039-12-19
Also published as: EP3898046A1; EP3898046B1; JP2022515145A; CN113195136B; US11872637B2; EP3898046C0; BR112021011098A2; US20220072626A1; EP3670044A1; WO2020127717A1

Abstract

一种镗孔刀具具有滑块构件(5)，所述滑块构件(5)连接到切削刀片座(9)，所述滑块构件(5)以能够在所述镗孔刀具的刀具主体(2)内沿着横向于所述镗孔刀具的旋转轴线(C)延伸的路径(P)移动的方式布置，用于调节所述切削刀片座(9)相对于所述旋转轴线的距离。楔形夹持构件(14)连接到驱动单元(12)并布置在所述刀具主体(2)内。所述楔形夹持构件(14)与所述滑块构件(5)接触，以用于将所述滑块构件(5)夹持到锁定位置，在该锁定位置中，所述楔形夹持构件(14)被预加载，以便以被动方式锁定所述滑块构件(5)。所述驱动单元(12)是可控的，使得在调节所述切削刀片座(9)的距离时，所述楔形夹持构件(14)能够以主动方式释放。

Description

镗孔刀具

技术领域

本发明总体上涉及一种镗孔刀具，特别是涉及这样一种镗孔刀具，在该镗孔刀具中，用于保持切削刀片的刀座能够相对于镗孔刀具的旋转轴线移动，使得可以调节镗孔刀具的切削直径。

背景技术

镗孔刀具通常用于借助于使设有一个或多个切削刀片的刀具主体旋转来扩大已经存在的孔。通常执行该工艺以便实现精确尺寸、严格公差或特定表面光洁度。典型镗孔刀具主体通常配备有可径向调节的切削刃，该切削刃能够实现可变切削直径以及补偿切削刀片磨损的可能性。

传统上，切削直径的调节由机床操作员手动完成，例如通过转动刀具主体上的调节螺钉来完成。在对生产率有很高要求的环境中，手动调节镗孔刀具被认为是耗时的，因此是非常不期望的。手动调节要求操作员在物理上(physically)停止加工操作并在物理上接触到镗孔刀具。

近年来，镗孔刀具的调节已经更加自动化。在EP 3222375中公开了这种自动化镗孔刀具的一个示例，在该示例中，镗孔刀具包括滑块构件，该滑块构件被布置为能够在刀具主体内沿着横向于镗孔刀具的旋转轴线延伸的路径移动。马达连接到滑块构件，并且是可控的，以使得滑块构件能够横向于旋转轴线移动，用于改变切削刀片的切削刃的距离，并且从而调节镗孔刀具主体的切削直径。这种镗孔刀具还包括控制单元，该控制单元被配置用以控制马达，以调节滑块构件。为镗孔刀具设置这种马达和控制单元使得不需要操作员在物理上触及到机床或从机床移除镗孔刀具以调节刀具直径。这意味着镗孔刀具的调节程序明显更快、更强固且更安全。

US 9,999,928公开了一种用于镗孔刀具的设定系统，其中，致动设备包括电动致动器，该电动致动器在承载刀片的调节销上施加力，以用于调节刀片的径向位置。致动器和所有其它部件被集成在镗孔刀具中。还公开了一种用于夹持调节销的夹持单元。所述夹持单元被实现为压电元件，该压电元件被布置用以当没有电压被供应给压电元件时夹持调节销。当压电元件通电时，它释放调节销，使得可以调节径向位置。压电元件带来的问题在于它们昂贵、复杂且不太可靠。

鉴于上述情况，需要进一步研制镗孔刀具，且特别是有效地保持和固定用于调节切削直径的装置的位置的方式，使得切削直径在加工工艺期间将保持恒定。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在引言中限定的类型的镗孔刀具，其关于已知的这种镗孔刀具至少在某一方面得到了改进。

该目的通过一种镗孔刀具实现，该镗孔刀具包括刀具主体，该刀具主体包括前端和后端，中心旋转轴线在前端与后端之间延伸，刀具主体围绕该中心旋转轴线在旋转方向上可旋转。镗孔刀具包括滑块构件，该滑块构件连接到切削刀片座并且被布置成能够在刀具主体内沿着横向于所述旋转轴线延伸的路径移动，以用于调节切削刀片座相对于旋转轴线的距离。镗孔刀具还包括楔形夹持构件，该楔形夹持构件连接到驱动单元并布置在刀具主体内。并与滑块构件接触，以用于将滑块构件夹持到锁定位置，在该锁定位置中，楔形夹持构件被预加载，以便以被动方式锁定滑块构件，并且驱动单元是可控的，使得在调节切削刀片座的距离时，楔形夹持构件可以主动方式释放。

由于楔形夹持构件朝向锁定位置被预加载，所以驱动单元的功能主要是将夹持构件置于期望位置，同时借助于预加载力获得夹持力。利用本发明的刀具，在锁定位置中，夹持力无需由驱动单元提供。由此，有利地是，驱动单元可以操作用以使夹持构件移动，并且在锁定位置中，可以确保同样在没有来自驱动单元的力的情况下存在期望夹持力。

在示例性实施例中，楔形夹持构件沿着基本平行于中心旋转轴线延伸的延伸轴线布置并能够沿着所述延伸轴线移动。在另一示例性实施例中，楔形夹持构件可以替代地是沿着基本平行于滑块构件的横向延伸路径延伸的延伸轴线布置并能够沿着所述延伸轴线移动。在这样的示例性实施例中，滑块构件在从连接到刀片座的外端到内端的路径的方向上具有延伸部。夹持构件以能够在滑块构件的内端处朝向和远离滑块构件移动的方式布置。在另一示例性实施例中，夹持构件可以替代地是沿着基本垂直于中心旋转轴线且垂直于所述路径的方向的延伸轴线布置。

在示例性实施例中，楔形夹持构件借助于偏压弹簧被预加载。此外，楔形夹持构件可以在楔形夹持构件的腔体中设有螺纹凹部，该腔体沿着楔形夹持构件的延伸轴线延伸，并且在该腔体中接纳有螺纹螺栓，其中，该螺纹螺栓当在第一方向上旋转时通过使楔形夹持构件抵抗偏压弹簧的偏压力移动而使偏压弹簧压缩，以释放楔形夹持构件的锁定位置，并且该螺纹螺栓当在第二方向上旋转时迫使楔形夹持构件与滑块构件夹持接合。

因此，当驱动单元被操作用以使夹持构件朝向锁定位置移动时，弹簧起作用，以将螺纹的第一组牙侧(即，螺栓螺纹的面向弹簧的牙侧和凹部螺纹的背对弹簧的牙侧)压在一起。如果在夹持构件已经到达锁定位置之后，驱动单元被允许继续操作并转动凹部螺纹中的螺栓螺纹，则螺纹的第二组牙侧将彼此接合并压靠。该第二组牙侧包括螺栓螺纹的背对弹簧的牙侧和凹部螺纹的面向弹簧的牙侧。其中，第二组牙侧之间的力最终可以与夹持构件与滑块构件之间的期望夹持力相对应。然而，有利地是，当夹持构件已经到达锁定位置时，驱动单元不必向螺栓提供力以使夹持构件保持在锁定位置并确保限定的夹持力。换句话说，螺栓螺纹的牙侧不必压靠在凹部螺纹的对应牙侧上以便将夹持力施加到滑块构件。相反，来自弹簧的偏压力是足够的。因此，在锁定位置中，夹持力由来自弹簧的偏压力提供并且驱动单元可以关闭。在螺纹的牙侧之间存在游隙的实施例中，牙侧可以在锁定位置脱离接合。

在示例性实施例中，驱动单元经由传动装置连接到楔形夹持构件。螺纹螺栓可以连接到传动装置的第一齿轮并且可与第一齿轮一起旋转，并且驱动单元可以连接到第二齿轮，该第二齿轮可以连接到第一齿轮。第一齿轮与第二齿轮之间的传动比可以在2:1至10:1之间，优选地为3:1。

在示例性实施例中，楔形夹持构件的楔角可以在2至10度之间，优选地在5至6度之间。楔形夹持构件的与滑块构件接触的那一侧的表面粗糙度在5至20μm之间，优选地是在10至12μm之间。

在示例性实施例中，镗孔刀具还包括配置用以控制驱动单元(诸如电动机)的控制单元。在实施例中，驱动单元布置在刀具主体中。

附图说明

现在参考附图通过示例的方式描述本发明，在附图中：

图1是镗孔刀具的简化透视图。

图2a和图2b是镗孔刀具的横截面侧视图。

图3a和图3b是楔形夹持构件与滑块构件相互作用的简化侧视图。

图4是楔形夹持构件的上部的放大图。

具体实施方式

在下文中，将详细描述根据本发明的镗孔刀具。在本公开的上下文中，镗孔刀具将被广义地解释为可以用于金属切削、用于去屑加工和用于扩大已有孔的加工工艺。当描述镗孔刀具时，现在将同步参考图1、图2a和图2b以及图3a和图3b。在所有图中，将使用相同的附图标记来表示相同的特征。镗孔刀具具有刀具主体2，该刀具主体2包括前端3和后端4，中心旋转轴线C在该前端与该后端之间延伸，刀具主体2能够围绕该中心旋转轴线C在旋转方向R上旋转。镗孔刀具还包括滑块构件5、切削刀片座9、驱动单元12、楔形夹持设备14、偏压弹簧16、包括第一齿轮17和第二齿轮18的传动装置以及螺纹螺栓19。

滑块构件5被布置为能够在刀具主体2内沿着横向于旋转轴线C延伸的路径P(参见图2b中的虚线)移动。移动滑块构件5可以借助于电动机(图中未示出)来完成。在本公开的上下文中，“横向地”不应被解释为“垂直地”，但是在大多数情况下它可能是优选的。当涉及到滑块构件5的可移动性时，重要的是它在调节切削刀片座9相对于旋转轴线C的距离的方向上是可移动的。切削刀片座9适于并被构造用以接纳切削刀片10。因此，通过调节切削刀片座9的距离，也将调节切削刀片。切削刀片10具有切削刃，并横向于刀具主体的旋转轴线C从刀具主体突出，以便在刀具主体围绕旋转轴线C旋转时在工件中的孔壁上执行镗孔动作。

在图2a中可以看出，楔形夹持构件14布置在刀具主体2内，使得楔形夹持设备14与滑块构件5接触。楔形夹持构件14的目的是用于在滑块构件5被调节以设定镗孔刀具的半径之后将滑块构件5夹持并锁定到固定位置。楔形夹持构件14可以布置在镗孔刀具中的不同位置处，只要它与滑块构件5接触并且能够在楔形夹持构件夹持滑块构件5的锁定位置与滑块构件5被释放的打开位置之间移动即可，在该打开位置中，该滑块构件是可调节的。在示例性实施例中，楔形夹持构件14沿着基本平行于中心旋转轴线C延伸的延伸轴线E布置并且能够沿着所述延伸轴线E移动。在图2a和图2b中示出了这种情况。在替代实施例中，楔形夹持构件14替代地是沿着基本平行于滑块构件的横向延伸路径P延伸的延伸轴线E布置并且能够沿着所述延伸轴线E移动。因此，楔形夹持构件14可以布置在多个不同的位置，只要它能够相对于滑块构件5在一个位置完成夹持动作并在另一个位置完成释放动作即可。

驱动单元12连接到楔形夹持设备14，以用于将楔形夹持构件14移动到释放位置。只要驱动单元12是被动的(即，被关闭)，则楔形夹持构件14就被预加载，以用于将滑块构件5夹持到锁定位置。驱动单元12通常是电动机，其可以直接连接到楔形夹持构件14或经由传动装置连接到楔形夹持构件14。通过预加载楔形夹持构件14，它以被动方式将滑块构件5锁定到固定或锁定位置。这意味着切削刀片座9也处于固定位置并且镗孔刀具可操作。被动锁定带来的优点在于它可以独立于任何电源进行锁定。主动锁定会需要例如驱动单元被供电，以用于将夹持设备保持在锁定位置，例如在镗孔刀具正在操作时。于是，电源故障可能会导致服务器损伤。

在示例性实施例中，对楔形夹持构件14预加载以便以被动方式锁定滑块构件5是借助于偏压弹簧16实现的，该偏压弹簧16推动楔形夹持构件14与滑块构件5夹持接合(参见图3a)。为了释放楔形夹持构件14与滑块构件5之间的夹持接合，驱动单元12压缩弹簧19(参见图3b)。弹簧19的压缩是通过为楔形夹持构件14在楔形夹持构件14的腔体15中设置螺纹凹部来实现的。腔体15沿着延伸轴线E延伸。螺纹螺栓19被接纳在腔体15中。当螺纹螺栓19在第一方向上旋转时，通过使楔形夹持构件14抵抗偏压弹簧16的偏压力移动，偏压弹簧16将被压缩并释放楔形夹持构件14的锁定位置。当螺纹螺栓19在相反的第二方向上旋转时，它迫使楔形夹持构件14与滑块构件5形成夹持接合。

螺纹螺栓19的旋转运动是通过驱动单元12来实现的，如上所述，该驱动单元12可以直接连接到螺纹螺栓19或如图2b所示经由传动装置连接到螺纹螺栓19。在示例性实施例中，螺纹螺栓19连接到传动装置的第一齿轮17并且可与第一齿轮17一起旋转，并且驱动单元12连接到第二齿轮18，该第二齿轮18连接到第一齿轮17。第一齿轮17与第二齿轮18之间的传动比在2:1至10:1之间，优选地为3:1。如本领域技术人员所理解的，取决于情况，传动装置可以包括两个、三个或更多个齿轮。使用传动装置连接驱动单元12带来的优点在于，通过选择合适的传动比，释放力可以适应弹簧的偏压力。

镗孔刀具还具有控制单元，其采取布置在刀具主体2内的微控制器20的形式。微控制器被配置用以控制马达构件，以移动滑块构件5和驱动单元12，以用于主动地释放楔形夹持设备14。微控制器20还可以被配置用以与外部设备(诸如笔记本电脑或智能手机)通信，以用于接收要通过刀具主体2的旋转实现的镗孔直径的设定值，并用以控制马达构件，以将滑块构件5移动到与该设定值相对应的位置。微控制器20被配置用以通过任何类型的无线通信手段(优选地为低功率通信手段)与这样的外部设备通信。电池22也布置在刀具主体2内并被连接，用以向微控制器20、用于滑块构件5的马达构件以及用于楔形夹持构件14的驱动单元12的功能提供电能。

现在转向图4，将描述楔形夹持构件14的一些特性。为了确保足够的夹持力，发明人发现：适合的是，楔形夹持构件14的楔角α在2至10度之间，优选地是在5至6度之间。此外，楔形夹持构件14的与滑块构件5接触的那一侧的表面粗糙度R_z在5至20μm之间，优选地是在10至12μm之间。

尽管上面的描述包含多个特殊性，但这些不应被解释为限制本文描述的构思的范围，而是仅提供对所述构思的一些示例性实施例的说明。应当理解，当前描述的构思的范围完全涵盖对本领域技术人员而言可能变得显而易见的其它实施例，因此，当前描述的构思的范围不受限制。除非明确说明，否则以单数形式提及的元件并不旨在表示“一个且仅一个”，而是表示“一个或多个”。本领域普通技术人员已知的与上述实施例的元件的所有结构上和功能上等同的等同元件都被明确地结合于本文中并且旨在被本文涵盖。此外，镗孔刀具不必一定要解决被涵盖在本文中的当前描述构思所要解决的每一个问题。在示例性附图中，虚线通常表示虚线内的特征是可选的。

Claims

1.一种镗孔刀具，包括：

-刀具主体(2)，所述刀具主体包括前端(3)和后端(4)，中心旋转轴线(C)在所述前端与所述后端之间延伸，所述刀具主体(2)能够围绕所述中心旋转轴线(C)在旋转方向(R)上旋转,

-滑块构件(5)，所述滑块构件连接到切削刀片座(9)，所述滑块构件(5)被布置为能够在所述刀具主体(2)内沿着横向于所述旋转轴线(C)延伸的路径(P)移动，以用于调节所述切削刀片座(9)相对于所述旋转轴线(C)的距离，

其特征在于

连接到驱动单元(12)的楔形夹持构件(14)被布置在所述刀具主体(2)内并与所述滑块构件(5)接触，以用于将所述滑块构件(5)夹持到锁定位置，在所述锁定位置中，

-所述楔形夹持构件(14)被预加载，以便以被动方式锁定所述滑块构件(5)，并且

-所述驱动单元(12)是能够控制的，使得在调节所述切削刀片座(9)相对于所述旋转轴线(C)的距离时，所述楔形夹持构件(14)能够以主动方式释放。

2.根据权利要求1所述的镗孔刀具，其中，所述楔形夹持构件(14)沿着延伸轴线(E)布置并能够沿着所述延伸轴线(E)移动，所述延伸轴线(E)基本平行于所述中心旋转轴线(C)延伸。

3.根据权利要求1所述的镗孔刀具，其中，所述楔形夹持构件(14)沿着延伸轴线(E)布置并能够沿着所述延伸轴线(E)移动，所述延伸轴线(E)基本平行于所述滑块构件的横向延伸路径(P)延伸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的镗孔刀具，其中，所述楔形夹持构件(14)借助于偏压弹簧(16)被预加载到所述锁定位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的镗孔刀具，其中，所述楔形夹持构件(14)在所述楔形夹持构件(14)的腔体(15)中设有螺纹凹部，所述腔体(15)沿着所述延伸轴线(E)延伸，并且在所述腔体中接纳有螺纹螺栓(19)，所述螺纹螺栓(19)当在第一方向上旋转时通过使所述楔形夹持构件(14)抵抗所述偏压弹簧(16)的偏压力移动而使所述偏压弹簧(16)压缩，以释放所述楔形夹持构件(14)的所述锁定位置，并且所述螺纹螺栓(19)当在第二方向上旋转时迫使所述楔形夹持构件(14)与所述滑块构件(5)夹持接合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的镗孔刀具，其中，所述驱动单元(12)经由传动装置(17，18)连接到所述楔形夹持构件(14)。

7.根据权利要求5和6所述的镗孔刀具，其中，所述螺纹螺栓(19)连接到所述传动装置的第一齿轮(17)，并且能够与所述第一齿轮(17)一起旋转。

8.根据权利要求7所述的镗孔刀具，其中，所述驱动单元(12)连接到第二齿轮(18)，所述第二齿轮(18)连接到所述第一齿轮(17)。

9.根据权利要求8所述的镗孔刀具，其中，所述第一齿轮(17)与所述第二齿轮(18)之间的传动比在2:1至10:1之间，优选地为3:1。

10.根据前述权利要求中任一项所述的镗孔刀具，其中，所述楔形夹持构件(14)的楔角α在2至10度之间，优选地是在5至6度之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的镗孔刀具，其中，所述楔形夹持构件(14)的与所述滑块构件(5)接触的那一侧的表面粗糙度R_z在5至20μm之间，优选地是在10至12μm之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的镗孔刀具，其中，所述驱动单元(12)是电动机。

13.根据前述权利要求中任一项所述的镗孔刀具，还包括被配置用以控制所述驱动单元(12)的微控制器(20)。