CN117680723A - 用于机床的刀架 - Google Patents

Abstract

一种用于机床的刀架，其具有可绕旋转轴(R)旋转的保持组件(3)，切削工具(5)可拆卸地固定或可固定至所述保持组件，其中所述保持组件(3)具有至少两个沿周向围绕所述旋转轴(R)错开布置的插孔(4)，所述插孔用于容置具有长条形插入杆(6)和切削区段(8)的切削工具(5)，其中每个切削工具(5)均通过独立的保持构件(19)固定或能够固定在所述插孔(4)中，且其中所述切削工具(5)在其间界定用于待由所述切削工具(5)共同加工的工件的容置空间(9)并且以其切削区段(8)朝向所述容置空间(9)。

Description

用于机床的刀架

技术领域

本发明涉及一种用于机床的刀架，其具有能够绕旋转轴旋转的保持组件，切削工具可拆卸地固定或能够固定至所述保持组件。

背景技术

刀架用于不同的机床。刀架通常可以在其安装位置围绕旋转轴而旋转，为此，刀架在机床侧与驱动构件耦合，该驱动构件绕旋转轴而旋转，刀架也围绕该旋转轴而旋转。一方面，刀架具有保持组件，刀架通过该保持组件与机床或其旋转驱动器耦合，其中为此设有不同的接口，如HSK接口(HSK＝空心锥柄)或SK接口(SK＝大锥度刀柄)。用于对工件进行加工的切削工具固定在保持组件上。这种刀架或可通过这种刀架进行的加工的一个应用示例是通过切削式车削对长条形的圆柱状金属物体进行表面加工。通过车削，一方面可以将长条形金属物体调节至期望的直径，另一方面还可以通过此切削式车削来调节期望的表面光洁度或表面质量。这类长条形工件或金属部件的一个示例是用于电气插式连接的插头或触针。这些插头或触针有时非常薄，直径通常仅有几毫米。为了实现车削，迄今为止均在车床上对长条形金属部件进行加工。夹紧的金属部件旋转，借助侧向接近金属部件且沿该金属部件移动的切削工具进行车削。在此情况下，必须格外小心，因为在通过切削工具而产生的侧向压力过大的情况下，金属零件存在侧向弯曲的风险。金属物体越薄，上述问题就越严重。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于加工工件的刀架，所述刀架相比之下有所改进并且特别是能够简单且安全地对长条形工件进行车削。

就开篇所述及的类型的刀架而言，本发明用以达成上述目的的解决方案在于，保持组件具有至少两个沿周向围绕旋转轴错开布置的插孔，所述插孔用于容置具有长条形插入杆和切削区段的切削工具，其中每个切削工具均通过独立的保持构件固定或能够固定在所述插孔中，且其中所述切削工具在其间界定用于待由切削工具共同加工的工件的容置空间并且以其切削区段朝向所述容置空间。

根据本发明的刀架的特征在于保持组件，可将两个独立的切削工具位置精确地固定在所述保持组件上，借助所述切削工具可以同时共同加工容置在其间的长条形工件，例如对其进行车削。为此，所述保持组件具有两个独立的插孔，其中可以借助设置在切削工具处的长条形插入杆将切削工具插入每个插孔中。通过适用的保持构件将所述插入杆牢固地固定在所述保持组件上，使得每个切削工具均位置固定并且在工件加工期间不会离开其工作位置。在此情况下，至少两个位于同一节圆上的插孔沿周向围绕旋转轴优选地等距错开布置，刀架围绕该旋转轴而旋转。在采用两个插孔的情况下，这两个插孔彼此径向相对，并且由于切削工具优选地以相同的方式实施，这两个插孔也以相同的方式实施。因此，两个工具围绕旋转轴对称地旋转，但沿周向相应地错开。

从相应插入区段延伸出优选为长条形的工具区段，在该工具区段上设有切削区段，通过该切削区段对工件进行切削加工。两个工件沿周向彼此隔开并与旋转轴径向隔开，因此，在这两个工件之间产生容置空间，将待加工的工件容置在该容置空间中以进行加工，即该工件浸入两个切削工具或其切削区段之间。因为这些切削区段朝向其界定的容置空间。因此，在加工过程中，由至少两个旋转切削工具或切削区段同时对位置固定的工件进行切削加工，这当然有利于提高加工速度。此外，至少两个切削工具或切削区段也共同支撑在工件上，如果采用两个切削工具的情况，则彼此径向相对，如果采用多个切削工具，则取决于切削工具的数量并且优选地采用等距的角分度。也就是说，在加工期间，不会对工件施加因切削工具对称地支撑在工件上而产生的侧向力，有利地避免工件的弯曲负荷。

为了定位至少两个工具，简单地将所述至少两个工具借助其插入杆插入相应插孔中，其中所述插孔底部封闭，使得插入杆抵靠容器底部。随后，仅需通过保持构件相应地对切削工具进行固定。也就是说，一方面可以简单地进行装配，但一方面也可以简单地更换切削工具。

至少设有两个插孔和切削工具，其优选地以沿周向错开180°的方式布置。但优选地设有三个插孔，优选地以沿周向等距地错开120°的方式布置，或四个插孔，优选地以沿周向等距地错开90°的方式布置，当然还设有相应的切削工具。也就是说，可以与此相应地同时借助三个或四个切削工具对工件进行切削，在对称分度的情况下，这些切削工具全都对称地或以对称的力分布支撑在容置在其间的工件上。除了例如120°或90°的对称分度外，也可以设置非对称分度。原则上也可以构建四个以上的插孔，从而布置四个以上的切削工具，但这需要相应增大布置切削工具的节圆直径，这当然也需要相应增大容置空间以加工直径较大的工件。

在本发明的改进方案中，每个插孔可以通过至少一个夹紧区段界定，相应切削工具的插入杆通过所述保持构件夹紧或能够夹紧到所述至少一个夹紧区段上。该插孔配备有至少一个特殊的夹紧区段或者形成这种夹紧区段，将插入杆相对于旋转轴准径向地夹紧到该夹紧区段上，即通过保持构件将该插入杆固定在该夹紧区段上。通过相应夹紧区段来限定相应的最终切削工具位置，使得每个切削工具均借助每个插入杆在夹紧区段上的夹紧接触自动精确地进行定位，因此，相应的切削区段也会自动精确地进行定位，无需附加的调整或定位。特别是，通过借助相应保持构件实现的每个插入杆的最初径向夹紧自动进行定位。

根据本发明的一种有利的改进方案，可以设定，所述插孔朝向旋转轴而彼此衔接以形成共用的凹部。每个插孔都必须以保持组件上相应凹槽的形式实施，该凹槽引入保持组件的端侧中。根据本发明的技术方案，两个或多个插孔与共用的凹部衔接，这些插孔朝向彼此而开设，从而形成中心凹部或凹槽。该凹槽最终针对每个插孔而径向扩展，其中相应插入杆卡入相应插孔中。因此，该凹部朝向保持组件的外侧而配设有径向扩展部以形成相应插孔。

在此情况下，扩展部的横截面优选地与切削工具或插入杆的横截面形状相容。也就是说，用于至少部分地形成插孔的扩展部的横截面与插入杆的横截面区段形状相容，即与插入杆的横截面区段形状相同，即二者具有形状相容的几何形状。插入杆与插孔或扩展部之间的最小间隙优选地为几百分之一毫米，从而实现插入杆在插孔中的紧密配合。此紧密配合或最小间隙仅允许最小程度的径向运动，通过该径向运动借助保持构件将相应插入杆径向夹紧至支撑区段上。也就是说，在将插入杆插入相应插孔中时，基于与最小间隙的形状相容性，几乎已完全实现了位置调整，通过借助保持构件进行的张紧来完成位置调整，方式在于，将插入杆以桥接最小间隙的方式夹紧到夹紧区段上。

在此情况下，每个径向扩展部优选地由一个钻孔区段构成，其中每个钻孔区段优选地延伸超过180°，每个钻孔的端缘形成夹紧区段，可以通过保持构件将横截面形状与钻孔区段相容的相应插入杆夹紧到这些夹紧区段上。因此，该共用的凹部通过数量与待固定的切削工具的数量相当的钻孔构成，这些钻孔彼此重叠。如果应固定两个切削工具，则引入两个钻孔，这两个钻孔彼此重叠，从而形成横截面形状为“8”字形的共用凹部。如果引入三个钻孔，则这些钻孔也会重叠以形成相应的具有三个圆形扩展部的凹部几何形状，在采用四个钻孔的情况下，会形成具有四个圆形扩展部的几何形状，以此类推。在此情况下，这些钻孔可以定位成，使得从凹部的横截面来看，这些钻孔具有插入杆的大于180°的包角。因此，横截面区段同样呈圆形或呈部分圆柱形插入杆包围式地容置在部分圆形的钻孔中。在此情况下，超出180°的钻孔区段，即相应钻孔区段的端缘，形成夹紧区段，将相应插入杆夹紧到这些夹紧区段上。借此确保在两个位置上对称地张紧每个应插入杆。

作为构建>180°的包角并形成由此产生的夹紧区段的替代方案，可以在每个插入杆上设置一个或两个互成角度的支撑面，这些插入杆通过这些支撑面在安装位置相对于彼此径向张紧或支撑。因此，插入杆通过平面支撑面直接彼此贴靠，其中在采用两个以上待夹紧的切削工具的情况下，应始终设有两个这样的支撑面，其相对于彼此形成相同的夹角(在采用三个切削工具的情况下，夹角为120°，在采用四个切削工具的情况下，夹角为90°，以此类推，以便产生相同的分度)。借此在安装或张紧过程中，特别是在如上所述每个插入杆的间隙仅最小时，大致实现自动定心或定向。

如上所述，通过独立的保持构件对每个切削工具或每个插入杆进行固定。为此，在本发明的改进方案中，可以在保持组件上设置数量与插孔数量相当的螺纹孔，所述螺纹孔与所述保持组件的外表面和插孔连通，并且形式为抵靠插入杆的保持螺钉的保持构件拧入或可拧入所述螺纹孔中。每个插入杆的张紧均通过相应保持螺钉来实现，从而能够非常简单地进行固定，尤其是如上所述，插入杆仅以几百分之一或几十分之一毫米的最小间隙在插孔中可动，因此，也仅需要最小的保持螺钉运动来进行张紧。

在此情况下，每个螺纹孔优选地与旋转轴形成<90°的角。也就是说，螺纹孔的中心轴倾斜于插孔或共用凹部的底部而延伸。这使得插入杆和切削工具通过保持螺钉来承受因倾斜拧紧而产生的轴向力，该轴向力将插入杆压向插孔或共用凹部的底部。也就是说，借此不仅将插入杆和切削工具径向地夹紧到插孔的夹紧区段上或者替代性地夹紧到相邻的插入杆或支撑面上，而且轴向地将插入杆和切削工具夹紧到插孔的底部上。

在此情况下，可以在每个插入杆上设置一个平面推力面，保持螺钉垂直地碰撞到所述推力面上。如果螺纹孔垂直于旋转轴，则该推力面也可平行于旋转轴。然而，该螺纹孔优选地如上所述与旋转轴形成<90°的角，使得该推力面也与此相应地形成相应的角度。如果将相应保持螺钉垂直地拧到推力面上，则可以借此通过产生的轴向应力避免任何的轴向位置移动，因为该保持螺钉通过倾斜的推力面进行支撑。

此外，每个螺纹孔在外表面上均可以与平面拧入面连通。此举有助于将螺纹孔引入保持组件中。每个螺纹孔优选地为沉头孔，以便可以将相应螺钉头埋置。

如上所述，根据本发明的刀架或其中所设置的切削工具可以适于进行不同类型的切削工作。然而，特别优选地，这些切削工具的切削区段适于车削针状工件以形成圆柱形工件表面。为此，每个切削区段都可以具有实际切削区域以及连接至所述切削区段上的与旋转轴成较小角度的导出区段，也就是说，从进料来看，相应切削刃首先具有实际切削区域，该切削区域随后在边缘处以0.2°-1°、优选地约0.5°的角度在导出区段扩展，由此避免切削工具或多个切削工具卡在工件上。

除刀架自身外，本发明还涉及一种机床，所述机床包括具有可绕旋转轴旋转的容置构件的驱动装置以及容置或可容置在所述容置构件中的上述类型的刀架，所述刀架的旋转轴与所述容置构件的旋转轴重合。该容置构件可以具有任一接口，如HSK或SK接口，保持组件当然也具有相容的相应接口几何形状。

附图说明

本发明的其他优点和细节参见下文所描述的实施例和附图。其中：

图1为根据本发明的刀架的透视图，其包括保持组件和固定在保持组件上的切削工具，

图2为保持组件的侧视图，

图3为沿图2所示箭头III的方向的正视图，

图4为沿图3所示线IV-IV的方向的剖视图，

图5为具有插入的切削工具的保持组件沿图2所示线V-V的方向的剖视图，

图6为切削工具的侧视图，

图7为图6所示切削工具沿箭头VII的方向的视图，

图8为处于插入位置的不具有保持组件的三个切削工具的俯视图，

图9为三个切削工具在示出保持螺钉的情况下的局部透视图，

图10为两个切削工具相对于其插入杆的布局的原理图，

图11为四个切削工具相对于其插入杆的原理图，以及

图12为五个切削工具相对于其插入杆的原理图。

具体实施方式

图1示出根据本发明设计的刀架1，该刀架可以通过相应设计的固定接口2(例如HSK或SK联接件)以已知的方式与机床的驱动单元的支架插口联接。刀架1包括保持组件3，在该保持组件上设有安装接口2。在所示示例中，在可在安装位置围绕中心旋转轴R旋转(见图3)的保持组件3上总共设有四个独立的插孔4，切削工具5借助插入杆6(为此另见图5、6和9)插入这些插孔中并且通过适用的保持构件进行固定。保持插口4沿周向位于同一节圆上并且在所示示例中围绕旋转轴R等距分布，因此，分度为120°。在此情况下，每个切削工具5都具有连接至插入区段上的切削延长部7，在其上分别构建有形式为切削边的切削区段8。切削区段8(即切削边)彼此间隔开并且在其间界定容置空间9，将待加工的钉状或销状工件插入该容置空间中，以便可以通过切削区段8(即切削边)对该工件进行切削加工，特别是车削。

如图2和图3所示，保持组件3在其端侧处配设有相应的凹部10，其中凹部10由三个独立的钻孔构成，其中这些围绕旋转轴R等距地错开120°的钻孔发生重叠，从而形成图3所示凹部形状。在此情况下，插孔4分段地由相应的径向扩展部构成，其横截面因相应钻孔而必然呈圆形。将关于径向扩展部的圆形形状相应地以形状相容的方式实施的插入杆6插入每个圆形插孔4中，从而形成一种形状配合。如下文所述，朝共用凹部10的中心的方向，插入区段相应地以平面的方式实施，以便在该处也大致实现形状配合。

每个插孔4均与一个螺纹孔11连通，该螺纹孔与保持组件3的外侧连通并且在该处与平面的拧入面12连通。在此情况下，每个螺纹孔11(特别是见图4)与仅在图4中示出的旋转轴R形成角度α，其中α<90°。也就是说，每个螺纹孔11的纵轴略微倾斜并且分别朝向每个插孔4的底部13，使得每个插入杆6以及每个切削工具5均通过拧入下文将加以描述的保持螺钉而相对于相应插孔4的相应底部13而轴向张紧。

图5为保持组件3沿图2所示V-V线的方向的剖视图，其中在此示出插入的切削工具5或插入杆6。一方面，示出共用的凹部10以及相应的插孔4，其分别由相应的径向扩展部限定。如图所示，插孔4由轴向延伸的独立钻孔构成，这些钻孔彼此重叠以形成共用的凹部10。还示出三个所容置的切削工具5的相应插入杆6，其中如图所示，相对于圆形扩展部分别形成形状配合几何形状。如图5所示，每个插入杆6朝旋转轴R的方向均具有两个相应的表面14，这两个表面之间的夹角β为120°。

图5还示出，每个插孔4借助其圆形扩展部以>180°的角度环绕相应插入杆6。也就是说，每个插入杆6都被相应插孔4的孔壁包围了180°以上。因此，通过相应的钻孔区段15(对应于扩展部)形成的每个插孔4都具有两个端缘16，这些端缘用作夹紧区段，通过相应保持螺钉将每个插入杆6相对于这些端缘而径向夹紧。这也就是说，端缘16由于超过180°的环绕而形成相应的夹紧区段，通过此环绕可以简单地实现径向的夹紧区段。每个插入杆6均以优选为几百分之一毫米的最小间隙容置在相应插孔4中，以便可以基于较小的间隙进行简单的轴向插入，但同时也可以通过相应保持螺钉以非常简单的方式实现完全位置固定的张紧，因为仅需对相对于相应端缘16(即夹紧区段)的最小间隙进行桥接以进行张紧。

图6和图7分别为切削工具5的侧视图和正视图。一方面，示出相应插入杆6以及与其连接的相应切削延长部7。如图所示，每个插入杆6一方面均实施有相应的部分圆柱形杆面17，其与插孔4的钻孔区段15的几何形状对应。两个平面杆面14与相应的部分圆柱形杆面17连接，如图5所述，这两个平面杆面在其间形成角β。

图8为根据图5所示实施例的三个切削工具的布局的俯视图。还示出形式为相应切削边的相应切削区段8，这些切削区段在其间界定容置空间9。

图9为处于安装位置的三个刀具5及其插入杆6的局部视图，其中为清楚起见，未示出保持组件。每个插入杆6均具有平面推力面18，在插入位置，相应螺纹孔11以与该推力面相邻的方式连通。还示出相应保持螺钉19，其被拧入相应螺纹孔11中并且与推力面18相抵。推力面18也与旋转轴R成一定角度，其中该相应角度最终相当于螺纹孔11的倾斜角度α，因此，每个保持螺钉19均竖直碰撞到相应推力面18上。一方面，借此实现沿轴向的锁定，即完全避免因所插入的保持螺钉19而发生轴向移动。此外，通过螺纹孔11和推力面18的倾斜位置产生朝插孔4的相应底部13的方向的轴向分力以及朝端缘16的方向的径向分力，使得插入杆6通过螺接在轴向上相对于底部区域13而被夹紧并且在径向上相对于端缘16而被夹紧。

为了装配保持组件3，三个切削工具5仅需借助其插入杆6插入相应的插孔4中。由于插入杆6的横截面与插孔4的横截面的给定的形状相容性，不会发生错误定位。然后，张紧以最小间隙容置在插孔4中的插入杆6，方式在于，简单地将相应保持螺钉19拧入螺纹孔11中并将其拧紧到插入杆6上，由此同时实现朝旋转轴的方向相对于插孔4或钻孔区段15的端缘16的径向张紧以及相对于插孔4的相应底部13的轴向张紧。由于所有插孔4及其几何形状都是旋转对称的并且优选地相对于旋转轴等距分布，因此，随着切削工具5的张紧，切削区段8，即切削式作用于工件的相应切削边，会自动相对于彼此进行精确定位。在此情况下，插入杆6的平面14不会彼此接触，因为插入杆6如上所述径向支撑在端缘16处，即径向支撑在每个插孔4或每个钻孔区段15的相应夹紧区段处。留下仅几百分之一毫米的最小间隙。

在所示示例中，在保持组件3上设有三个插孔4，其用于保持三个切削工具5。图10、图11和图12示出若干实施方式，这些实施方式示出不同数量的插孔4和切削工具5的原理。分别示出了插入杆6及其横截面几何形状，其中该横截面几何形状与相应所对应的插孔4的横截面几何形状相同。

在图10所示示例中，两个插孔4和两个切削工具5可以定位在保持组件3上。插孔4以围绕旋转轴R错开180°的方式位于同一节圆上。每个插入杆6基本上均呈圆柱形，其朝向彼此的表面在此也均为平面。在此，插孔4或钻孔区段15的包角也大于180°，使得相应钻孔区段15的相应端缘16又形成夹紧区段，插入杆6相对于这些夹紧区段而被夹紧。

在图11所示示例中，示出了用于四个切削工具5的四个插孔4。插入杆6又具有相应的形状相容的部分圆柱形杆面，这些杆面分别与两个相对于彼此成90°角的支撑面衔接，在所示示例中，插入杆6借助这两个支撑面相互支撑，因为在此给定小于180°的包角。在此，插入杆6直接相互支撑。在此情况下，基于仅几百分之一毫米的极小间隙，所有切削工具5都可以毫不费力地相对于彼此精确地定位。

最后，图12示出具有用于五个切削工具5的五个插孔4的实施变体，其中，在插入杆6上又给定与相应插孔4形状相容的相应几何形状。这些平面支撑面在此相对于彼此形成72°的角度并且在此也相互支撑，因为基于较小的包角，未给定用作夹紧面的端缘。

Claims (16)

1.一种用于机床的刀架，其具有能够绕旋转轴(R)旋转的保持组件(3)，切削工具(5)能够拆卸地固定或可固定至所述保持组件，其特征在于，所述保持组件(3)具有至少两个沿周向围绕所述旋转轴(R)错开布置的插孔(4)，所述插孔用于容置具有长条形插入杆(6)和切削区段(8)的切削工具(5)，其中每个切削工具(5)均通过独立的保持构件(19)固定或能够固定在所述插孔(4)中，且其中所述切削工具(5)在其间界定用于待由所述切削工具(5)共同加工的工件的容置空间(9)并且以其切削区段(8)朝向所述容置空间(9)。

2.根据权利要求1所述的刀架，其特征在于，设有三个插孔(4)，优选地以沿周向等距地错开120°的方式布置，或四个插孔(4)，优选地以沿周向等距地错开90°的方式布置。

3.根据权利要求1或2所述的刀架，其特征在于，每个插孔(4)通过至少一个夹紧区段而界定，相应切削工具(5)的插入杆(6)通过所述保持构件(19)夹紧或能够夹紧到所述至少一个夹紧区段上，或者，所述插入杆(6)通过所述保持构件(19)相对于彼此而夹紧。

4.根据前述权利要求中任一项所述的刀架，其特征在于，所述插孔(4)朝向所述旋转轴(R)而彼此衔接以形成共用的凹部(10)。

5.根据权利要求4所述的刀架，其特征在于，所述凹部(10)具有朝向所述保持组件(3)的外侧的径向扩展部，用以形成相应的插孔(4)。

6.根据权利要求5所述的刀架，其特征在于，所述扩展部的横截面与所述切削工具(5)的横截面区段形状相容。

7.根据权利要求6所述的刀架，其特征在于，每个径向扩展部均由钻孔区段(15)形成。

8.根据权利要求7所述的刀架，其特征在于，每个钻孔区段(15)延伸超过180°，每个钻孔区段(15)的端缘(16)形成夹紧区段，通过所述保持构件(19)能够将横截面形状与所述钻孔区段(15)相容的相应插入杆(6)夹紧到所述夹紧区段上。

9.根据权利要求4至7中任一项所述的刀架，其特征在于，每个插入杆具有至少一个、优选地两个互成角度的支撑面，所述插入杆通过所述支撑面相对于彼此径向张紧或支撑。

10.根据前述权利要求中任一项所述的刀架，其特征在于，在所述保持组件(3)上设有数量与插孔(4)的数量相对应的螺纹孔(11)，所述螺纹孔与所述保持组件(3)的外表面和插孔(4)连通，并且形式为抵靠所述插入杆(6)的保持螺钉(19)的保持构件拧入或能够拧入所述螺纹孔中。

11.根据权利要求10所述的刀架，其特征在于，每个螺纹孔(11)以与所述旋转轴(R)形成<90°的角(α)的方式延伸。

12.根据权利要求10或11所述的刀架，其特征在于，在每个插入杆(6)上均设有平面推力面(18)，所述保持螺钉(19)垂直地碰撞到所述推力面上。

13.根据权利要求12所述的刀架，其特征在于，每个螺纹孔(11)在所述外表面上在平面拧入面(12)开设。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的刀架，其特征在于，所述螺纹孔(11)为沉头孔。

15.根据前述权利要求中任一项所述的刀架，其特征在于，所述切削工具(5)的切削区段(8)设计为用于车削针状工件以形成圆柱形工件表面。

16.一种机床，包括具有能够绕旋转轴旋转的容置构件的驱动装置以及容置或能够容置在所述容置构件中的根据前述权利要求中任一项所述的刀架(1)，所述刀架的旋转轴(R)与所述容置构件的旋转轴重合。