CN1198698C - 用于切削机加工的刀具 - Google Patents

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Abstract

一种用于切削机加工的旋转刀具，包括一轴(1)和一切削体(2)，利用拉杆(4)，将所述切削体(2)可拆卸地安装在轴(1)上，在拉杆前端具有一用于和切削体机械结合的锁紧装置(23)。利用距离所述锁紧装置一段距离的上紧元件(6)，拉杆可以轴向运动。在切削体(2)内具有槽(15)，所述槽通过一开口通向该切削体的后部，所述开口的宽度比所述槽的宽度小，锁紧装置的宽度比所述开口更宽，以便在插入到所述槽后，所述锁紧装置压靠在所述切削体的所述后部的内侧上。

Description

用于切削机加工的刀具
发明领域
本发明涉及一种用于切削机加工的刀具，该种类型刀具包括一轴，在该轴前端具有由硬质材料通过压制成型和烧结而制成的切削体，利用被设置在轴内部的孔中的拉杆，该切削体被可拆卸地连接到该轴上，通过上紧元件，所述拉杆能在前进位置和后缩位置之间运动，在该拉杆前端具有一锁紧装置，所述锁紧装置可以插入一槽，该槽通过该切削体后部的一槽敞开。
背景技术
在实践中，使用在轴上可拆卸的切削体的切削刀具类型可以是铣刀，特别是柄型刀具，可以是钻头铣刀或螺纹刀具，该轴通常具有长窄圆柱形状。在现代机加工刀具中，所述轴非常复杂和昂贵，由于经济原因，它们不能和刀具的磨损部分即切削体一体制成，切削体应该被制成一个单独的刀具，当使用后可以被丢弃。换句话说，最好使切削体成为一可分开的单元，使它能够被更换，同时昂贵的轴可以长期使用。一些类型的这种刀具(参考美国专利5607263和德国专利3448086C2)利用短螺钉将切削体固定在轴前端，所述螺钉通过切削体上的通孔拧入轴前端的螺纹孔内。然而这种类型刀具恼人的缺点是，切削刃不能形成在切削体的前端区域上，因而切削体仅能用于铣加工(例如铣T型槽)，不能用于钻孔。
本发明涉及的另一种刀具使用初始提及的拉杆，以便可拆卸地将切削体连接到轴上。可以从切削体后侧将拉杆前端插入切削体，并通过一个锁紧装置使拉杆与切削体机械连接。用此方式，切削体前端没有任何孔，因此，用于钻孔的切削刃或用于铣加工的满半径切削刃可以被形成在切削体前端上。欧洲专利EP 0911101 A1介绍了一种使用拉杆的刀具。在这种众所周知的刀具中，拉杆延伸穿过刀具轴上的通孔并在后端和一螺母连接，利用该螺母，拉杆可以在伸出位置和缩回位置之间在轴内进行轴向运动，在所述伸出位置，切削体可以被连接到拉杆的前端，在所述缩回位置，更准确地说利用拉杆前端的锁紧装置，切削体被夹持抵靠在轴的前端。然而在这种众所周知的刀具中，切削体和轴之间的锁紧是不可靠的。因而锁紧装置包括形成在拉杆前端的环形凸起，该凸起和从轴突出的颈状部分上的内锥形表面相互配合，该颈状部分又插入切削体内的一个向后敞开的圆柱形空间内，当拉杆的环形凸起被拉入时，所述颈状部分膨胀。上述所有因素都用于在所述圆柱形空间内部和所述颈状部分外侧之间实现摩擦锁紧。如果这种类型刀具受到相当大的切削力作用，则在切削头和轴之间可能出现松动或切削头相对于轴而偏离中央位置。
发明概述
本发明目的在于解决现有技术的上述缺陷，并提供一种初始提及类型的改进的刀具。因此本发明的主要目的是提供一种刀具，该刀具的切削体可以以一种准确和可靠的方式被连接到附属的轴上。本发明的另一个目的是设计一种刀具，它能够以快速和简单的方式装配和拆卸切削体，同时确保切削体相对于轴准确的对中或准确的位置关系。本发明的另一个目的是提供一种刀具，其结构简单，能够利用普通的制造方法制造。
根据本发明，使用权利要求1特征部分所确定的特征，至少能够实现本发明的主要目的。本发明的最佳实施例在从属权利要求中被进一步确定。
利用至少两个单元制造该切削体，所述两个单元作为单独的单元被初始压制成型，随后通过烧结而被形成为一个整体。根据本发明，能够设计具有内槽的切削体，所述槽比开口大，通过该开口，拉杆的锁紧装置可以插入。
背景技术的其它信息
根据专利文献CH446 013、US2,379,984和US4,836,706，轴和切削体之间为卡口连接的刀具变得众所周知。然而在这些情况下，不能采用本发明所述方式利用硬质合金或其它抗磨损材料制造切削体。
附图说明
图1是一个部分剖开的透视图，显示了符合本发明的用于铣削的刀具；
图2是一个通过图1所示刀具纵向的断面图；
图3是通过图2中A-A线的断面图；
图4是一个包含在刀具内的采用切割头方式的切削体的端视图；
图5是沿图4中B-B线所做的断面图；
图6是一个包括在图4所示切割头内的壁板的端视图；
图7是沿图6中C-C线所做的断面图；
图8是一个放大的纵向断面图，显示了切割头和刀具的轴的前端；
图9是沿图8中D-D线的断面图，此时切割头处于相对于轴的第一转动角度位置，拉杆位于轴内；
图10是一个对应于图9的横截面视图，此时切割头相对于图9所示位置转动90°；
图11是另一个实施例的刀具的切割头的侧视图；
图12是图11所示切割头的端视图；
图13是沿图12中E-E线所做的横截面视图；
图14是一个侧视图，显示了另一种用于钻孔的切削体的实施例；
图15是一个俯视图，显示了图14所示切削体；
图16是切削体的侧视图，该切削体相对于图14转动90°；
图17是一个侧视图，显示了另一种用于钻孔的和附属轴在一起的切削体的实施例；
图18是一个侧视图，该视图相对于图17转动90°；
图19是一个部分纵向断面图，显示了另一种用于车床的刀具，此时刀具的切削体处于所示的锁紧位置；
图20是一个对应于图19的纵向断面图，显示处于松开状态的切削体；
图21是一个平面视图，显示了包含在图19和20所示刀具内的切削体；
图22是一个部分纵向断面图，显示了另一种用于车床的刀具。
优选实施例介绍
在图1～10中，显示了一种柄型切削刀具类型的刀具，它包括轴1和切割头2形式的切削体，所述切削体可拆卸地安装在轴的前端。一轴向中心通孔3在轴内侧延伸，它容纳拉杆4。孔3在后部加宽成能够容纳螺母6的圆柱形槽5，螺母6具有阴螺纹，和拉杆4后部上的阳螺纹7啮合。在孔3和较宽的圆柱形槽5之间的过渡部分，具有一环形邻接表面8，螺母6的前端压在该表面上。在轴1的前端，邻近孔3的位置，具有多个轴向槽9，拉杆4上的腔(chamber)10和该槽9结合，使拉杆4不能相对于轴转动。换句话说，拉杆4能够相对于该轴轴向运动，但是不能相对于该轴转动。如图1所示，具有平底表面11的埋头孔被形成在轴1的包络面上，它确保轴和一相互作用的夹具之间的刚性连接。应该指出的是，在此情况下，轴1的后部比安装切割头2的前部更厚。切割头的直径至少比轴1的薄部分前端的直径大。在所示实施例中，刀具采用柄型刀具，头2具有一些齿型凸起12，每个凸起具有切削刃13。在该示例中，凸起12的数量是6个，每个凸起分别从中心体14径向突出。中心体14和凸起12可以由通用的硬质合金制成一个整体，通过压力成型和烧结而制成。在生产实践中，通常将粉末钨碳化物和一种或多种金属粘结剂例如钴混合并进行压力成型，压制后的产品被烧结。然而也可以用其它适合于加工的硬质材料制造切割头。
现在参考图4～7，它们显示如何在中心体14内形成槽15。所述槽15在一端即前端是封闭的，更准确地说，利用图5中附图标记16所示的体14的部分封闭所述槽15的前端。在相反端即后端，槽15通过形成在后横壁18上的开口17敞开，当切割头制成后，该横壁构成切割头不可分割的一部分。图5清楚地显示，槽15的宽度比开口17的宽度更宽。为了能够制造具有比所述开口宽的内槽的切削头，利用一单独的图6和7所示的大致环形的板18’，制造壁18和位于该壁上的开口17。该板18’作为一个单独元件被压制，但没有被烧结，体14和附属的凸起作为另一单独的单元被压制成型，同样也没有被烧结。然后将这两个单元压在一起，进行烧结。当烧结之后，板18和切割头2成为一个整体。
在图6中可以清楚地看到，压力成型板18’具有两个相反的弧形包络面19和两个相反的平面包络面20。接收板18’的槽15的后端具有相同的轮廓，也就是包括两个相反的平面表面。利用这些平面表面，开口17相对于中心体14具有准确的定位。从图6中还可以看到，开口17通常不具有圆轮廓，更准确地说，开口是细长的，由两个平坦的长侧面21和两个曲线型端面22限定。对于槽15，应该指出的是，最好利用三个不同的部分表面也就是最靠近壁18的圆柱形表面、部分平截头圆锥形表面和槽前端的锥形顶部表面进行限定。利用锥形表面，保证切割头前端的结构强度。
在前端(图2)，拉杆4具有锁紧装置23，和开口17相同，它也是非圆形。最好锁紧装置的轮廓和开口17的轮廓相同，虽然锁紧装置稍小。用此方式，更准确地说，在一种转动角位置时，即锁紧装置23和开口彼此对齐时，锁紧装置23可以轴向插入开口17。当锁紧装置23已经插入槽15时，切割头可以转动，从而锁紧装置23处于另一个相反的转动角位置，即锁紧装置23的两个相反端可以压靠在壁18的内部24。如图8～10所示，两个肩部形式的止动元件25被形成在槽15的内限制表面上，这种元件被这样设置，从而切割头可以从图9所示的转动角位置即锁紧装置23可以插入开口17的位置准确地转动90°，转动到图10所示的转动锁紧角位置。
如图1～4所示，一些更准确地说是三个阳元件27被形成在切割头2的后端表面26上，每个阳元件和轴1前端表面29上的埋头孔28形式的对应的阴元件相互作用(如图3)。阳元件27和埋头孔28最好具有楔形形状，埋头孔比阳元件稍深，从而阳元件不能接触埋头孔的底部。当阳元件和埋头孔啮合时，能够确保切割头和轴之间坚固的、刚性的连接。应该指出的，三个阳元件27和埋头孔28一样被等间距分布，当切割头被转动到如图10所示的锁紧装置23被压靠在止动元件25上的转动位置时，三个阳元件27位于埋头孔的相反端。
本发明刀具的功能
当要将切割头2装配到轴1上时，拉杆4从轴表面29的前端突出一段适当距离。通过沿拉杆向后转动螺母6几圈可以获得上述效果。在后续步骤中，将切割头拧入拉杆的自由端上，更准确地说，如图9所示，通过推锁紧装置23通过细长开口17而实现这个目的。此后，切割头转动90°，转动到图10所示位置，此时，锁紧装置23已经被压靠在止动元件25上，同时三个阳元件27位于轴表面前端附属的埋头孔的相反端。当完成上述步骤后，通过沿拉杆4向前拧螺母6，将拉杆4拉入轴内。当拧紧螺母时，阳元件27楔入附属的埋头孔内，因而实现切割头和轴之间坚固的、刚性的连接。
在拆卸时，步骤和上述安装步骤相反。
在这一点上，应该指出的是，最好使拉杆承受弹簧力，以便当向后拧螺母6时它自动地从轴前端突出。一弹性环例如O型圈可以被安置在螺母6之后的区域，该环用于向螺母施加弹力，从而拉杆承受一个向前的力。
图11～13显示了本发明另一种实施例，其中具有孔的板18’并没有埋在槽15内，但是板18’的前端表面30抵靠着切割头的后端表面26。在这个实施例中，在最终通过烧结形成为一个整体之前，切割头体和板18’被分别压制成型。在这一点上，为了确定板18’相对于体14的位置，一个或多个截锥形状的凸起31可以被首先形成在板18’或切割头体上，该凸起和另一个元件上的一个或多个锥形座32啮合，然而不接触所述座的底部。由于符合图11～13所示实施例的壁成形板18’的直径可以比上述实施例中的缩进壁板18’的直径大，所以在切割头和轴之间可以获得一个更大的接触表面。此外，在烧结时也获得一个更大表面的接触区。
图14～16示意性显示了如何制造符合本发明的具有用于钻孔目的的头或切削体2的刀具。在此情况下，切削体2由在前末端区域内的切削刃33组成。在此情况下，切削体包括槽15，它通过一个非圆形的最好是细长形状的开口敞开。具有相应形状的锁紧装置23插入该槽。然而在此情况下，切削体由两个类似形状的彼此成镜象的半体34、34’组成，这两个半体在轴向平面35内被烧结。在两个半体之间的压制成型并烧结在一起的界面上，最好分别形成上述类型的相互配合的成对的凸起31和座32。
图17和18显示了另一种实施例，在该实施例中，用于钻孔的切削体2a内的槽包括一横向敞开的、第一通道15’，同时该通道通向一横向敞开的、第二通道17’，所述通道17’比通道15’窄。拉杆4上的锁紧装置23具有细长形状，其宽度比槽17’的宽度大。在此情况下，锁紧装置从侧面进入槽15’并利用锥形肩部或阳元件27对中，所述锥形肩部或阳元件27与轴1前表面上的埋头孔28啮合。在所示实施例中，通道15’和17’在两个彼此相反的端部都敞开。然而，也可以这样形成切割头，即所述通道仅仅在一端敞开。在图18～19所示示例中，槽/开口15’、17’平行于切削体的平面延伸，即从短侧到短侧延伸。然而，也可以使该通道垂直于切削体的平面延伸，即从长侧到长侧延伸。
图19～21显示了一种符合本发明的用于车削的刀具。在此情况下，切削体包括一具有平面基本形状的用于车床的切削刀片，所述切削刀片位于轴1的前端附近，更准确地说，位于轴1的两个相反侧面36、37之一上。在这个实施例中，用于拉杆4的孔3横向穿过轴1的纵向轴线，更准确地说，从第一侧面36穿透到第二侧面37。切削体2内的槽15由两个彼此分叉的锥形表面组成，在这两个表面之间可以存在一圆柱形表面。在此情况下，拉杆4的锁紧装置23包括一具有细长基本形状的头，该头包括两个相反的平面型的侧表面和平面表面之间的两个部分锥型端表面，所述平面型的侧表面沿头的纵向方向延伸。
和图1～13所示实施例相同，槽15通向具有细长形状的开口17。从而头23可以插入槽15并在锁紧切削体之前转动90°。在此情况下，拉杆4和插入孔3后端的槽5内的螺母6相互配合。为了确保切削体2和轴1之间的刚性连接，在切削体2和轴的接触表面36之间的界面上，也可以有合适数目的成对的相互配合的阳和阴元件27、28，当螺母6拉紧拉杆时，这些阴阳元件相互配合。
图22显示了另一种实施例，其中拉杆4承受弹力。更准确地说，一方面压力弹簧38被设置在槽5内端的邻接表面和邻接螺母6的垫圈39之间。在该实施例中，通过逆着弹力简单地将拉杆插入附属孔一段距离，也就是不用操纵螺母6，切削体2可以被松开。
符合本发明的刀具的主要优点是，可以利用耐磨硬质合金或类似材料制造切割头，并且在装配时，切削头可以以一种可靠的方式被刚性地连接到轴上，同时可以利用简单和快速的方式进行拆卸。
本发明的可能变型
本发明并不受上述实施例和附图的限制。从而在权利要求书的范围内，不仅切削体而且夹持切削体的刀具元件也可以被改变。因此“轴”的概念应该在广义上进行解释，从而轴不必必须是长和窄形状。具体地说，当所述刀具用于车削时，轴的形状可以在很大的范围内变化。

Claims (11)

1、一种用于切削机加工的刀具，包括一轴(1)，在轴的前端具有一由硬质材料通过压制成型和烧结而制成的切削体(2)，利用设置在轴上的孔(3)内的拉杆(4)，将所述切削体可拆卸地安装在轴上，利用上紧元件(6)，拉杆可以在前进部位和缩回位置之间轴向运动，在拉杆前端具有一锁紧装置(23)，该锁紧装置可以插入槽(15，15’)内，所述槽通过一开口(17，17’)通向该切削体的后部(18，18’)，其特征在于：所述开口的宽度比所述槽的宽度小，锁紧装置(23)的宽度比所述开口(17，17’)更宽，以便在插入所述槽(15，15’)后，所述锁紧装置压靠在所述后部(18，18’)的内侧(24)上，切削体包括至少两个单元，这两个单元被分别初始压制成型，然后通过烧结而形成为一个整体。
2、一种根据权利要求1所述刀具，其特征在于：所述切削体(2)由体(14)和连接在其上的板(18，18’)组成，该体在前端是封闭的，并具有一个向后开口的凹槽(15)，所述板垂直于刀具的转动轴线而延伸，该板上具有非圆形开口(17)。
3、一种根据权利要求1所述刀具，其特征在于：切削体(2)由两个形状相同的镜象的半体(34，34’)组成，这两个半体在中央轴向平面内烧结在一起。
4、一种根据权利要求2或3所述刀具，其特征在于：初始时期，在两个要被烧结在一起的表面中的任一个表面上具有至少一个凸起，在烧结操作时，该凸起和另一个表面上的座(32)彼此啮合。
5、一种根据权利要求1所述刀具，其特征在于：所述槽包括一横向敞开的第一通道(15’)，同时该第一通道通向一横向敞开的第二通道(17’)，其宽度比第一通道的宽度小。
6、一种根据权利要求1所述刀具，其特征在于：当刀具用于车削时，它具有一孔(3)，该孔横向延伸穿过轴(1)，用于容纳拉杆(4)，拉杆(4)的一端具有用于固定车床的切削刀片的锁紧装置，所述切削刀片被用作切削体，它抵靠着轴的第一侧面(36)，从轴的相反的第二侧面(37)可以接触拉杆的另一端。
7、一种根据权利要求6所述刀具，其特征在于：拉杆至少承受一个弹簧(38)的弹力，所述弹簧目的在于保持切削体压靠在所述轴的第一侧面(36)上。
8、一种根据权利要求1所述刀具，其特征在于：所述开口包括一具有非圆横截面形状的中央开口(17)，所述锁紧装置(23)也是非圆形状的，以便能够在一定的转动角位置上轴向穿过所述开口，相对于锁紧装置，切削体(2)可以在这种转动角位置和第二转动角位置之间转动，在所述第二转动角位置，锁紧装置可以将切削体轴向相对地锁紧到该轴上。
9、一种根据权利要求8所述刀具，其特征在于：至少一止动元件(25)被形成在所述槽(15)内，所述锁紧装置(23)被压靠在该止动元件上，以便限定一用于锁紧的预定的端部转动角位置。
10、一种根据权利要求9所述刀具，其特征在于：所述止动元件(25)被这样设置在槽(15)内部，因而为了锁紧，切削体可以从第一转动角位置转动到第二转动角位置。
11、一种根据权利要求1所述刀具，其特征在于：至少一对阳元件和阴元件(27，28)在切削体(2)的接触表面(36)和轴的前接触表面(29)之间的界面上起作用，当通过拉紧拉杆(4)而使所述接触表面彼此压靠时，所述阳元件和阴元件在切削体和轴之间形成刚性连接。
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