CN115889830A - 夹紧刀具保持器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹紧刀具保持器，所述夹紧刀具保持器包括刀具保持器主体和用于夹紧切削镶片的夹具。所述夹具使得所述切削镶片压靠在所述刀具保持器主体的镶片接纳槽的底部和侧壁上。所述刀具保持器主体具有在背离所述镶片接纳槽的方向上向内倾斜的倾斜表面。所述夹具具有倾斜表面，所述倾斜表面与所述刀具保持器主体的所述倾斜表面一起用作斜坡。当夹紧螺钉被拧紧时，所述夹具的小块以面接触的方式接合所述镶片的安装孔的内部后表面，并且接触垫接合所述切削镶片的顶表面。因此，所述夹具在所述镶片上施加向下的力和向后的力。在一个方面，所述小块具有多边形截面形状。

Description

夹紧刀具保持器

相关申请的交叉引用

本申请涉及2007年7月16日提交的名称为“Clamping Tool Holder”的申请序列号11/879,189，现为美国专利号7,547,163，以及2009年1月17日提交的名称为“ClampingTool Holder”的申请序列号12/355,778，现为美国专利号8,057,131，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种夹紧刀具保持器。更具体地讲，本发明涉及一种用于将镶片可释放地固定到夹紧刀具保持器上的夹紧刀具保持器。

背景技术

通常，刀具保持器机构利用其轴线偏离锁定销接纳孔的螺纹部分的圆锥孔，以使锁定销倾斜成与切削镶片邻接。这些设计难以加工，因为如果要实现锁定销的期望倾斜，圆锥孔的位置必须保持在相对严格的公差范围内。

一种解决方案是使用夹紧小块夹紧镶片。不幸的是，已经发现在这种解决方案中，夹紧小块通常与镶片的安装孔单点接触。单点接触生成高的局部压应力，这导致夹紧小块的塑性变形。随着镶片的每次分度，夹紧小块经受更多的局部压应力和更多的变形。变形持续到夹紧小块的接触表面硬化到足以承受应力。每次夹紧块变形时，夹具被扭转到稍微不同的位置，这影响镶片夹紧/保持。因此，需要提供一种用于夹紧镶片的刀具保持器，该刀具保持器减小应力、减小变形并增加夹紧一致性。

发明内容

与在小块与镶片的安装孔之间仅提供线接触的传统小块相比，通过提供具有至少两个接触区域的小块解决了夹具的过度应力和变形的问题，所述至少两个接触区域提供了更大的面接触区域。

在本发明的一个方面，用于可释放地夹紧镶片的刀具保持器包括刀具保持器主体，所述刀具保持器主体包括形成在其前端处并且具有底部和用于接纳所述镶片的至少一个侧壁的镶片接纳槽。所述刀具保持器主体还包括夹具固定孔，所述夹具固定孔具有相对于所述刀具保持器主体的平面形成一定角度的中心轴线。夹具布置在刀具保持器主体上。所述夹具包括带有向下延伸的小块的前鼻部分。所述夹具还包括顶表面部分、底表面部分和穿过其中形成的孔口。所述夹紧螺钉能够插入穿过所述夹具的所述孔口，并且至少部分地接纳在所述刀具保持器主体的所述夹具固定孔中，以使所述夹具与所述镶片压接配合。所述小块的截面形状为大致多边形，包括第一接触表面和第二接触表面。所述小块的所述第一接触表面和所述第二接触表面形成有半径R，所述半径R大致等于镶片的安装孔的半径，从而当所述夹具与所述镶片压接配合时，在所述镶片的所述安装孔与所述夹具之间提供面接触。

在本发明的另一方面，用于刀具保持器的夹具包括鼻部分，所述鼻部分具有向下延伸的小块；以及接触垫，所述接触垫从底表面部分向外延伸，用于当所述刀具保持器被放置在夹紧位置时接合镶片的顶表面。所述接触垫围绕所述小块。所述小块的截面形状为大致多边形，包括第一接触表面和第二接触表面。所述小块的所述第一接触表面和所述第二接触表面形成有半径R，所述半径R大致等于镶片的安装孔的半径，从而当所述夹具与所述镶片压接配合时，在所述镶片的安装孔与所述夹具之间提供面接触。

附图说明

虽然示出了本发明的各种实施方案，但是所示出的特定实施方案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方案的夹紧刀具保持器的分解侧透视图；

图2是根据本发明的实施方案的夹紧刀具保持器的俯视图；

图3是沿图2的线A-A截取的处于未夹紧位置的夹紧刀具保持器的局部剖视图；

图4是沿图2的线A-A截取的处于夹紧位置的夹紧刀具保持器的局部剖视图；

图5是根据本发明的替代实施方案的夹具的侧视图；

图6是根据本发明的实施方案的夹具的鼻部分和小块的放大侧视图；

图7是图5的夹具的仰视图；并且

图8是图7的夹具的小块的放大仰视图。

具体实施方式

现在参考图1至图8，示出了根据本发明的实施方案的夹紧刀具保持器10。夹紧刀具保持器10包括刀具保持器主体12，该刀具保持器主体在其前端部的拐角处具有形成在其上表面16中的镶片接纳槽14。镶片接纳槽14具有底部18和成角度设置的侧壁20，在侧壁20之间的相交处形成顶点21。具有穿过其形成的安装孔24的镶片22设置在槽14的底部18上，其间具有座构件26。尽管镶片22可以是任何形状，但是所示的镶片22通常是具有顶表面22a的菱形形状(图2)。内螺纹孔28形成在槽14的底部18中，并且具有向下逐渐变细的上部部分的孔30形成为穿过座构件26。借助于插入穿过孔30并拧入螺纹孔28中的埋头螺钉32将座构件26牢固地固定到镶片接纳槽14上。在替代实施方案中，镶片22可以设置在槽14的底部18上，而不使用座构件26和有头螺钉32。在该替代实施方案中，不必在刀具保持器主体12中包括螺纹孔28。

如图3和图4所示，在背离镶片接纳槽14的方向上向内倾斜的倾斜表面34形成在刀具主体12的上表面16的相对于槽14向刀具主体12后方移位的那部分上。内螺纹夹具固定孔36形成在刀具保持器10中，并且位于倾斜表面34与镶片接纳槽14之间。倾斜表面34相对于夹具固定孔36的中心轴线66以规定角度35形成。在一个实施方案中，角度35为约24度。在该实施方案中，夹具固定孔36的中心轴线66形成不垂直于主体12的平面70的角度68。

刀具保持器10还包括形成在刀具保持器10的主体12中的销接纳孔38。当夹具40向下和向后按压在镶片22上时，销接纳孔38保持夹具40和刀具主体12的对准。在所示的实施方案中，倾斜表面34位于销接纳孔38与夹具固定孔36之间。替代地，销接纳孔38可以位于倾斜表面34与夹具固定孔36之间。在该实施方案中，销接纳孔38的中心轴线72基本平行于夹具固定孔36的中心轴线66。因此，销接纳孔38的中心轴线72形成不垂直于主体12的平面70的角度68，如图3和图4所示。

夹具40布置在刀具保持器主体12的上表面16上。如图3和图5所示，夹具40在侧视图中为大致C形的，具有渐缩前部42和渐缩侧部42a、42b，以提供低轮廓设计。低轮廓设计便于在切削过程中去除切屑。如图3和图4所示，大致圆形的孔口44形成在夹具40的中心。替代地，孔口44可以是非圆形或椭圆形的，沿主体12的纵向轴线具有更大的尺寸，只要能够实现夹紧螺钉的充分密封。如图3和图4所示，孔口44形成为使得其中心轴线与刀具主体12的夹具固定孔36的中心轴线66基本同心。夹具40还包括基本平坦的顶表面部分40a和基本平坦的底表面部分40b。如图5所示，夹具40的前端42还包括从下表面部分40b向外(即，当在侧视图中观察夹具40时在向下的方向上)延伸的基本平坦的接触垫41，该接触垫用作当刀具保持器10被置于夹紧位置时用于接合镶片22的顶表面22a的支持表面。因为夹具40的底表面40b形成为在高度上高于接触垫41，所以当接触垫41与镶片22的顶表面22a接合时，底表面40b不与镶片22接合。

参考图3，夹具40具有形成在其近侧端部的倾斜表面50，以便相对于夹具固定孔36向下和向后突出。当刀具保持器10从未夹紧位置移动到夹紧位置时，倾斜表面34、50用作斜坡表面，反之亦然。然而，倾斜表面50相对于夹具固定孔36的中心轴线66以角度37形成，该角度稍微不同于刀具保持器10的倾斜表面34的角度35。

应当注意，夹具固定孔36与倾斜表面34、50之间的相对角度可以被“调整”以在镶片22上提供期望的向下的力和/或向后的力。在一个实施方案中，倾斜表面34、50的夹具固定孔36相对于夹具固定孔36的中心轴线66的角度大约为24度，以在镶片22上提供比向后的力稍大的向下的力。然而，应当了解，夹具固定孔36和倾斜表面34、50之间的相对角度可以是任何期望的角度，以在镶片22上提供期望的向下的力与向后的力的比率。

夹具40还包括定位在倾斜表面50与夹具40的后表面40d之间的销接纳孔63。如图3和图4所示，夹具40的销接纳孔63形成为使得其轴线与刀具保持器10的主体12的销接纳孔38的轴线基本同心。导向销60设置在销接纳孔38、63内，以防止当转动夹紧螺钉52以松开或拧紧夹具40时，夹具40在轴向方向(垂直于夹紧螺钉52行进方向的方向)上旋转或扭曲。尽管导向销60可以由实心销形成，但是导向销60优选地由开槽弹簧销形成，该开槽弹簧销可以弯曲、扩张或压缩，以允许刀具保持器10的设计和磨损的变化。导向销60可以压配合到刀具保持器主体12的销接纳孔38中。导向销60的长度被选择成允许夹具40背离镶片22移动，同时防止夹具40在轴向方向上旋转或扭曲。

应当了解，销接纳孔63的直径可以略大于导向销60的直径，以允许导向销60在销接纳孔63内自由移动。应当了解，通过形成具有凸形、凹形或轮廓互补形状的表面的倾斜表面34、50，可以去除销接纳孔63和导向销60。相反地，倾斜表面34、50可以被去除并与导向销60制成一体，或者在改装传统刀具保持器时作为单独的部件附接。

现在回到图1至图4，夹具40借助于具有头部部分53、肩部54和螺纹部分56的夹紧螺钉52固定到刀具保持器主体12上。头部部分53包括基本上垂直于夹具固定孔36的中心轴线66的下表面53a，如图1所示。

在刀具保持器10的组装过程中，螺纹部分56插入穿过孔口44并拧入螺纹夹具固定孔36中。应当了解，孔36的螺纹可以略大于夹紧螺钉52的螺纹，以允许设计上的变化，即刀具保持器10的制造公差。

在一个实施方案中，如图3和图4所示，当刀具保持器10从夹紧位置移动到未夹紧位置时，环58可以压配合到肩部54上，以帮助提升夹具40。环58接合夹具40的表面44a，以将夹具40从夹紧位置提升到未夹紧位置。然而，环58对于从刀具保持器10提升夹具40不是必需的。在一个替代实施方案中，环58被省略并用弹簧(未示出)代替，以帮助提升夹具40。在该实施方案中，渐缩弹簧的底部邻接夹紧螺钉52的肩部54。应当了解，本发明不限于使用弹簧，并且本发明可以使用用于提供偏压力的任何装置来实施，以在刀具保持器10从夹紧位置移动到未夹紧位置时帮助提升夹具。

现在参考图5至图8，本发明的一个方面是夹具40的前端包括带有向下延伸的小块48的弧形鼻部分46，当刀具保持器10进入夹紧位置时，该小块以面接触的方式接合镶片22的安装孔23。如图7和图8所示，小块48被夹具40的接触垫41包围。通常，小块48具有大致多边形的截面形状。在所示的实施方案中，小块48的截面形状大致为六边形，其中六个侧面包括前壁48a、与前壁48a相对的后壁48b、第一成角度的壁48c、第二成角度的壁48d、第一接触表面48e和第二接触表面48f。小块48还具有基本平坦的底表面48g。

如图6所示，成角度的前壁48a是基本平坦的，并且相对于基本上平行于小块48的平坦的底表面48g的平面78形成一定角度76，以在将小块48插入镶片22的安装孔24中时为小块48提供间隙。例如，在一个实施方案中，角度76相对于平面78在约45度与约75度之间的范围内。例如，在另一个实施方案中，角度76在约55度至约60度之间的范围内。在所示的实施方案中，角度76为约58度。然而，应当了解，本发明不受角度76的大小的限制，并且本发明可以以任何期望的角度实施，只要为小块48提供间隙。

另外，后壁48b是基本上平坦的，并且相对于平面78以角度80形成。应当注意，后壁48b的角度80大于前壁48a的角度76。例如，在一个实施方案中，角度80相对于平面78在约75度与约85度之间的范围内。在所示的实施方案中，角度80为约80度。然而，应当了解，本发明不受角度80的大小的限制，并且本发明可以以任何期望的角度实施，只要为小块48提供间隙。

如图8所示，第一成角度的壁48c是基本上平坦的，并且相对于夹具40的中心纵向轴线84以角度82形成。在所示的实施方案中，小块40关于中心纵向轴线84镜像对称。因此，第二成角度的壁48d是基本上平坦的，并且相对于夹具40的中心纵向轴线84以同一角度82形成。在一个实施方案中，角度82在约25度与约45度之间的范围内。例如，角度82可以为约30度。因此，第一成角度的壁48c相对于第二成角度的壁48d以约60度(即，2×30度＝60度)的角度86形成。然而，应当了解，本发明不受角度82的大小的限制，并且本发明可以以任何期望的角度实施，只要为小块48提供间隙。应当注意，小块48的后壁48b以及第一成角度的壁48c和第二成角度的壁48d的大小被设置成接触内切圆IC，如图8所示。

与第一成角度的壁48c和第二成角度的壁48d不同，第一接触表面48e和第二接触表面48f形成有半径R。因此，第一表面48e和第二表面48f在形状上是圆形或弓形的。半径R的目的是提供与镶片22的安装孔24的面接触，而不是如传统夹紧装置中的线接触。为了在小块48与镶片22的安装孔24之间实现面接触而不是线接触，半径R的大小理想地等于安装孔24的半径。因此，半径R的大小取决于镶片22的安装孔24的尺寸。例如，在所示的实施方案中，半径R约为2.6mm(0.10英寸)。由于小块48与镶片22的安装孔24之间的面接触，夹紧镶片22期间的应力分布在小块48的更大区域上，从而与在小块与镶片之间具有线接触的夹紧装置相比，导致显著更小的应力(应力＝力/面积)和更小的变形。有限元分析(FEA)研究表明，在镶片与夹具之间提供面接触的本发明的夹具40与在镶片与夹具之间提供线接触的传统夹具之间的应力减少了大约83.4％。

返回参考图3和图4，夹具固定孔36和销接纳孔38的中心轴线66、72分别相对于小块48的中心轴线76成角度62、64。在一个实施方案中，角度62、64大约为20度，这使得小块48的第一接触表面48e和第二接触表面48f面接触安装孔24的向后内表面，并且在镶片22上向后施加力。另外，夹具40的向前下表面40b接合镶片22的顶表面22a，以在镶片22上施加向下的力。因此，本发明的夹具40在镶片22与夹具40之间提供了三点接触，以将镶片向下和向后拉入刀具保持器10的槽14中，如图4所示。

参考图3和图4，现在将描述使用本发明的夹具40的刀具保持器10的夹紧操作。通常，因为仅当用新的切削镶片替换切削镶片时才需要夹紧操作，所以通常不需要将夹具40从图4所示的夹紧位置向上移动到图3所示的未夹紧位置。因此，可以设置止动构件(未示出)来防止夹紧螺钉52从图3所示的未夹紧位置进一步松开。

从图3所示的未夹紧位置，夹紧螺钉52在顺时针方向上旋转，以将夹紧螺钉52拧入夹具固定孔36中，并使夹具40相对于镶片22向下和向后移动。当夹具40沿刀具保持器10的主体12的销接纳孔38的轴线向下和向后移动时，该夹具由导向销60引导。在一个实施方案中，夹具40的小块48在不与槽14的顶点21对准的方向上移动。在另一个实施方案中，可能期望夹具40直接拉过顶点21，以在槽14的两个侧壁20上产生相等的夹紧压力。

当通过转动夹紧螺钉52进一步拧紧夹具40时，小块48的接触表面48e、48f与镶片22的安装孔24的后内表面完全接合。应当注意，当处于夹紧位置时，夹具40的接触垫41接合镶片22的顶表面22a。当夹具40被进一步拧紧，夹紧螺钉52的下表面53a接合夹具40的顶表面40a，进一步导致夹具40的鼻部分46的接触垫41压靠在镶片22的顶表面22a上。此外，如图4所示，倾斜表面34、50用作斜坡，以进一步使夹具40向下和向后按压镶片22，以进一步将镶片22固定到槽14上。

如前所述，本发明的一个方面是当夹具40与镶片22压接配合时，在镶片22的安装孔24的内表面与小块48的接触面48e、48f之间存在面接触。本发明的另一个方面是，当夹具40与镶片22压接配合时，夹具40的下表面40b不与镶片22接合，因为下表面40b形成在比鼻部分46的接触垫41更高的高度处。本发明的另一个方面是，倾斜表面34、50相对于孔36的中心轴线66以不同的角度35、37形成，从而使得夹具40进一步使小块48的接触表面48e、48f的面接触与镶片22的安装孔24的后内表面压接配合。

应当了解，本发明不受镶片22的类型和形状的限制，并且本发明可以用任何期望的形状和类型的镶片来实施。例如，当镶片22的形状是三角形而不是正方形或矩形时，接纳槽14也可以是三角形的以适应镶片22的形状。

当从刀具保持器主体12上去除镶片22时，夹紧螺钉52在逆时针方向上旋转，以使环58接合夹具40的下表面，从而帮助提升夹具40。当夹紧螺钉52进一步旋转时，倾斜表面50与倾斜表面34分离，如图3所示。在该释放位置，夹具40的鼻部分46定位在镶片22上方，使得镶片22可以容易地被去除并被新的镶片替换。因此，夹具40被释放，从而可以有效地进行镶片22的更换操作。

本文提及的专利和公开文件据此通过引用并入。

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他方式实施。

Claims (20)

1.一种用于可释放地固定具有安装孔的镶片的刀具保持器，所述刀具保持器包括：

刀具保持器主体，所述刀具保持器主体包括形成在其前端处并且具有底部和用于接纳所述镶片的至少一个侧壁的镶片接纳槽，所述刀具保持器主体还包括夹具固定孔，所述夹具固定孔具有相对于所述刀具保持器主体的平面形成一定角度的中心轴线；

夹具，所述夹具布置在所述刀具保持器主体上，所述夹具包括带有向下延伸的小块的前鼻部分，所述夹具包括顶表面部分、底表面部分和穿过其中形成的孔口；以及

夹紧螺钉，所述夹紧螺钉能够插入穿过所述夹具的所述孔口，并且至少部分地接纳在所述刀具保持器主体的所述夹具固定孔中，以使所述夹具与所述镶片压接配合，

其中所述小块的截面形状为大致多边形，包括第一接触表面和第二接触表面，并且

其中所述小块的所述第一接触表面和所述第二接触表面形成有半径R，所述半径R大致等于镶片的安装孔的半径，从而当所述夹具与所述镶片压接配合时，在所述镶片的所述安装孔与所述夹具之间提供面接触。

2.根据权利要求1所述的刀具保持器，其中所述半径R为约2.6mm。

3.根据权利要求1所述的刀具保持器，其中所述小块的截面形状为六边形，其还包括前壁、与所述前壁相对的后壁、第一成角度的壁和第二成角度的壁。

4.根据权利要求3所述的刀具保持器，其中所述第一成角度的壁和所述第二成角度的壁相对于所述夹具的中心纵向轴线以一定角度形成，并且其中所述角度在约25度与约45度之间的范围内。

5.根据权利要求3所述的刀具保持器，其中所述前壁相对于基本上平行于所述小块的底表面的平面以一定角度形成，用于在将所述小块插入所述镶片的所述安装孔中时为所述小块提供间隙。

6.根据权利要求5所述的刀具保持器，其中所述角度在约55度与约60度之间的范围内。

7.根据权利要求1所述的刀具保持器，其中所述刀具保持器包括相对于所述夹具固定孔的所述中心轴线具有规定角度的倾斜表面，并且其中所述夹具还包括以与所述刀具保持器的所述倾斜表面的所述规定角度不同的规定角度形成的倾斜表面。

8.根据权利要求1所述的刀具保持器，其中所述刀具保持器主体还包括销接纳孔，所述销接纳孔具有相对于所述刀具保持器主体的所述平面以一定角度形成的中心轴线。

9.根据权利要求8所述的刀具保持器，其中所述销接纳孔的所述中心轴线基本上平行于所述夹具固定孔的所述中心轴线。

10.根据权利要求8所述的刀具保持器，其中所述销接纳孔的所述中心轴线与所述夹具固定孔的所述中心轴线以一定角度相交。

11.根据权利要求1所述的刀具保持器，其中所述夹紧螺钉还包括头部部分，所述头部部分具有基本上垂直于所述夹紧固定孔的所述中心轴线的下表面。

12.根据权利要求1所述的刀具保持器，其中由所述小块的所述中心轴线相对于所述刀具保持器主体的所述平面形成的所述角度大致等于九十度。

13.一种用于刀具保持器的夹具，所述夹具包括：

鼻部分，所述鼻部分具有向下延伸的小块；以及

接触垫，所述接触垫从底表面部分向外延伸，用于当所述刀具保持器被放置在夹紧位置时接合镶片的顶表面，所述接触垫围绕所述小块，

其中所述小块的截面形状为大致多边形，包括第一接触表面和第二接触表面，并且

其中所述小块的所述第一接触表面和所述第二接触表面形成有半径R，所述半径R大致等于镶片的安装孔的半径，从而当所述夹具与所述镶片压接配合时，在所述镶片的安装孔与所述夹具之间提供面接触。

14.根据权利要求13所述的夹具，其还包括渐缩前部和渐缩侧部，用于提供具有低轮廓设计的夹具。

15.根据权利要求13所述的夹具，其中所述接触垫围绕所述小块。

16.根据权利要求13所述的夹具，其中所述半径R为约2.6mm。

17.根据权利要求13所述的夹具，其中所述小块的截面形状为六边形，其还包括前壁、与所述前壁相对的后壁、第一成角度的壁和第二成角度的壁。

18.根据权利要求17所述的夹具，其中所述第一成角度的壁和所述第二成角度的壁相对于所述夹具的中心纵向轴线以一定角度形成，并且其中所述角度在约25度与约45度之间的范围内。

19.根据权利要求17所述的夹具，其中所述前壁相对于基本上平行于所述小块的底表面的平面以一定角度形成，用于在将所述小块插入所述镶片的所述安装孔时为所述小块提供间隙。

20.根据权利要求19所述的夹具，其中所述角度在约55度与约60度之间的范围内。

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