CN1322158A - 刀盘和刀柄连接器 - Google Patents

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Abstract

一种用于以自动夹紧的方式沿着一条连接轴线(A,A′)与刀柄(2,102)同轴地相连接的可置换的刀盘(1,100)。刀盘和刀柄都具有一个包括一个定位部分(10,112)的安装部分(6,106)和一个定心部分(12,110)。定心部分(12,110)形成有一个周边定心表面(26,111),该定心表面相对于连接轴线(A,A′)沿周向延伸并且在其至少两个部分处具有一个大致的圆锥形形状。该定位部分(10,112)具有至少两个彼此间隔一定距离地沿圆周配置并且沿周边延伸的定位表面(16,116),该定位表面适用于提供一个刀盘(1,100)对刀柄(2,102)的轴向支承。每个定位表面(16,116)相对于所述连接轴线(A,A′)是倾斜的,使得从该面到周边定心表面(26,111)的一个大端(13,118)之间的轴向距离沿着一个与切削工序期间作用在所述切削刃(8,108)上的切削力的方向大体上相一致的方向增加。定位和定心部分中的一个部分形成有至少两个沿周向彼此间隔一定距离的固定翼(24,115),该固定翼相应地具有所述定位表面(16,116)和/或定心表面(26,111)的若干部分。

Description

刀盘和刀柄连接器
发明领域
本发明涉及一种包括一可置换刀盘和一刀柄的刀具组件，该刀盘以一种基本上自动夹紧的方式可拆地和同轴地安装在刀柄上。
发明背景
本发明特别涉及一种用于转动切削操作如铣削的上述规定种类的刀具组件，其中一转矩从刀柄传递到安装于其上的刀盘上。
当上述种类的转动式刀具工作在小切削直径情况下时，常常希望其刀盘安装在以自动夹紧方式的刀柄中，通常这种要求可以通过在刀盘和刀柄上形成锁紧部分来达到，例如在EP 0 118 806中所公开的锁紧部分。
EP 0 118 806公开了一种同轴地连接在一起的可置换的刀盘和刀柄，并且在刀盘中具有采取在中心配置并且沿轴向延伸的燕尾形突起形状的锁紧部分，而在刀柄中则有一个相应形状的凹槽，该突起和凹槽以公母结合的方式同轴地互相配合。该突起和凹槽都具有多个沿周向彼此间隔一定距离的固定翼，以便在装配时突起的固定翼一开始就插入在凹槽的固定翼之间，当刀盘相对于刀柄转动时，它们到达其最后位置，在该位置上，凹槽的固定翼叠置在突起的对应的固定翼上。该刀盘和刀柄还可以设置有定位部分，该定位部分相对于锁紧部分沿周向设置并且互相靠紧，这样，当刀盘相对于刀柄转动时，将导致锁紧部分在其最后位置互相锁紧，由此形成了刀盘在刀柄上的自动夹紧。
为了使上述在刀盘和刀柄的锁紧部分的固定翼之间的互相配合成为可能，这些固定翼的接触面之间必须具有最低限度的小轴向和径向间隙，而这将导致必须提供具有用来使锁紧部分互相精确定位的附加装置的刀具组件。这种附加装置可以采取在刀柄中形成的弹性隙缝的形式，如在WO 96/11079中所说明的那样。
本发明的目的是提供一种新的刀盘和用于该刀盘的一种新的刀柄，除了别的以外，它们具有上述的各种优点。
发明概述
根据本发明的一个方面，提供了一种用于以自动夹紧的方式沿着一连接轴线与刀柄同轴地相连接的可置换的刀盘，该刀盘具有一切削部分和一安装部分，该切削部分在邻近其前端处形成有至少一条切削刃，该安装部分在所述切削部分与刀盘的后端之间延伸，并且与刀柄的安装部分相配合；该刀盘的所述安装部分包括：
一具有一周边定心表面的定心部分，该周边定心表面相对于所述连接轴线沿周向延伸并且至少在其两个部分上具有一大体圆锥形，该两部分沿着所述轴线朝向该周边定心表面的大端扩大；
一定位部分，具有至少两个沿周边配置并且沿周向延伸且隔开的定位表面，该定位表面适用于保证刀盘在刀柄上的轴向支承，每个定位表面相对于所述连接轴线是倾斜的，使得从该表面到所述周边定心表面的所述大端之间的轴向距离沿着一个与在切削操作期间作用在所述切削刃上的切削力的方向大体上相应的方向增加；
定位和定心部分中的之一形成有至少两个沿周向隔开的固定翼，所述定位表面和/或定心表面的所述部分分别属于该固定翼。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于以自动夹紧方式沿一连接轴线与一具有至少一个切削刃的可置换刀盘同轴连接的刀柄，该刀柄具有一安装部分，该安装部分与在邻近刀盘的后端处形成的刀盘安装部分相配合，该刀柄的安装部分从刀柄的一前面向后延伸，并包括：
一具有一周边定心表面的定心部分，该周边定心表面相对于所述连接轴线沿周向延伸，并且至少在其两个部分上具有一大体圆锥形，该两部分沿着所述轴线朝向该周边定心表面的一大端扩大；
一定位部分，具有至少两个沿周边配置并且沿周向延伸且隔开的定位表面，每个定位表面相对于所述连接轴线是倾斜的，使得从该表面到周边定心表面的所述大端的轴向距离沿着一个与作用在所述切削刃上的切削力的方向大体上相应的方向增加；
定位和定心部分之一形成有至少两个沿周向隔开的固定翼，相应地或是所述定位表面或是定心表面的所述部分属于该固定翼。
最好是，刀盘的安装部分是刀盘本体的一整体部分，该安装部分的定位和定心部分之一配置在邻近切削部分处以及另一个配置在邻近刀盘的后端处并在其上形成有所述的固定翼；刀柄的安装部分被相应地设计并且至少其形成有所述固定翼的部分呈一开口空腔的形式。
在把本发明的刀盘和刀柄装配成一个刀具时，将刀盘的安装部分的固定翼插入到刀柄的安装部分的固定翼之间，当刀盘相对于刀柄围绕连接轴线转动时，它们中的一个的安装部分的定位表面将爬升到并靠紧在另一个的安装部分的定位表面上，由此使得刀盘的安装部分的定心表面与刀柄的安装部分的相应的定心表面对接并形成一个紧配合，从而刀盘与刀柄的安装部分形成了以公母结合的方式的互相锁紧。因此，使刀盘和刀柄实现了自动夹紧。
刀盘和刀柄的安装部分的倾斜的定位表面可以具有适合确保刀盘逐渐地螺旋状连接于刀柄的的任何形状。最好是，这些表面形成为一个螺旋面的一部分，该螺旋面具有一个限定它们相对于连接轴线的倾斜角的螺旋角。
根据本发明的一个实施例，固定翼在配置在刀盘的后端附近的刀盘的安装部分的定心部分上形成，定心表面则由固定翼的周边表面所限定。在这种情况下，定位部分配置在刀盘的切削部分与其安装部分的定心部分之间，并且该定位表面属于在定位部分的底面上形成的楔状突起。
在本发明的另一个实施例中，定心部分配置在邻近切削部分处，并且最好采取一种长锥形体的形式，固定翼属于刀盘的安装部分的定位部分，每个固定翼具有配置在邻近定心部分处的定位表面，以及一个沿轴向在定位表面与刀盘的后端之间延伸周边表面。
最好是，刀盘和刀柄设计成可以在一个用于转动操作的刀具组件内相连接，其中，连接轴线与刀具组件的转动轴线重合。
借助于本发明的刀盘和刀柄的安装部分的结构，在刀具装配时，它们的倾斜的定位表面的相互配合，以一种精确地建立的共同的轴向和径向位置的方式，在其定心表面之间提供了一种紧配合。因此，刀盘就以自动夹紧的方式精确地对中并且固定在刀柄中。
附图简介
为了更好的理解本发明，并且示出如何将本发明付诸实施，可参考下面的附图，附图中：
图1是本发明的第一实施例的刀盘的等角投影图；
图2是图1中所示的刀盘的底视平面图；
图3是本发明的第一实施例的刀柄的等角投影图；
图4是一个包括图1中示出的刀盘和图3中示出的刀柄的刀具组件的分解的等角图；
图5是装配后的示于图4中的刀具组件的等角图；
图6是本发明的第二实施例的刀盘的等角投影图；
图7是本发明的第二实施例的刀柄的剖去一部分的等角图；
图8是一个包括图6中示出的刀盘和图7中示出的刀柄的刀具组件的分解的等角图；
图9是装配后的示于图8中的刀具组件的等角图。
最佳实施例详述
图1和2示出了本发明的第一实施例的可置换的刀盘1，该刀盘设计成与图3中所示的刀柄2同轴地相连接，以便形成一个可供插削工序中使用的示于图4和5中的刀具组件。
如图1中所见，刀盘1具有一个前端3和一个后端4，并且构形成具有一个前切削部分5和一个由该部分向后延伸的后安装部分6。
刀盘1的前切削部分5具有多个本体部分7，这些本体部分加工有切削刃8并且通过排屑槽9互相分开。切削刃8的方向基本上与一条刀盘1围绕其转动的轴线A相平行。前切削部分5的切削几何形状不构成本发明的主题，因而此处就不作详细说明。
刀盘1的后安装部分6包括一个配置在邻近切削部分5处并且具有一个与切削部分5内接的圆周I(图2)的圆柱形的定位部分10，以及一个在刀盘1的定位部分10与后端4之间延伸的定心部分12，该定心部分通常向着其配置在邻近刀盘1的后端4处的大端13扩大。
定位部分10具有一个基本上垂直于A取向的底面14，该底面形成有多个沿圆周配置的楔形突起15，这些突起大体上沿着周向延伸并且彼此间隔一定距离。突起15具有多个定位表面16，每个定位表面形成为相对于轴线A倾斜的螺旋面的一部分，并且这样地延伸，使得从该面到定心部分12的大端13之间的轴向距离沿着一个与在切削工序进行时作用在切削刃上的切削力的方向大体上相一致的方向增加。每个定位表面16在突起15的前端18处连续地与底面14相汇合，并且在其后端20处相对于底面14形成一个台阶。
定心部分12大体上沿着轴向延伸并且形成有多个沿周向互相间隔一定距离的固定翼24。参看图2，如该平面图中所见到的，每个固定翼24和定位部分10的一个相应的定位表面16都配置在定位部分10的圆周I的一个相同的扇形区S内。固定翼24形成有周边定心表面26，每个周边定心表面是一个假想的共同锥形面的一部分，该锥形面通常沿着离开定位部分10向着定心部分12的大端13扩大的方向限定了一个定心部分12的周边定心表面。在所述的实施例中，定心表面26的轴向延伸部分比定心部分12的轴向延伸部分短，但是，它们也可以是共同延伸的。
图3示出了适合用来与上述刀盘1相连接的刀柄2。如图所示，刀柄2具有一个安装部分30，该安装部分包括一个配置在刀柄的前面34上的定位部分32和一个呈开口的空腔形状并从刀柄2的前面34沿着轴线A延伸到其后端37的定心部分36，刀柄2设计成能在一个切削工序中围绕该轴线转动。
刀柄2的前面34大体上垂直于轴线A取向并且适合与刀盘1的定位部分10的底面14互相配合。前面34形成有沿圆周配置的多个楔状突起40，该突起大体上沿着刀柄2的周边方向延伸。突起40包括具有一个与刀盘的楔状突起15的定位表面16的形状相适应的形状的定位表面42，并且相对于轴线A倾斜一个相应的倾角。如图3中所见，定位部分42应这样取向，使得从它到定心部分36的后端37之间的轴向距离沿着一个与在切削工序时作用在切削刃上的切削力的方向大体上相一致的方向增加。每个定位表面42与前面34的非突起部分46在突起40的前端48处连续地相汇合，并且在其后端50处相对于前面34的一个相邻的非突起部分46形成一个台阶。
刀柄2的安装部分30的定心部分36具有一个与刀盘1的安装部分6的定心部分12的形状相匹配的形状。因此，定心部分36大体上沿着轴向延伸，并且形成有由能够把刀盘1的定心部分12的固定翼24容纳于其中的凹槽部分54所分开的多个固定翼52。固定翼52形成有多个周边定心表面56(只能在图3中见到)，每个定心表面形成一个假想的共同锥形面的一部分，该锥形面通常限定一个其大端位于定心部分36的后端37处的定心部分36的周边定心表面。
参看图4，刀盘1通过把刀盘1的安装部分6的定心部分12插入到刀柄2的安装部分30的定心部分36中，并使定心部分12的固定翼24容纳到凹槽部分54中以及使刀盘的定位部分的楔状突起15放在刀柄2的前面34的非突起部分46上而与刀柄2相连接。当刀盘1相对于刀柄2围绕轴线A以一个与切削工序时的转动方向相反的方向转动时，楔状突起15的定位表面16(在图1中可见)就爬升到楔状突起40的定位表面42上。这样将使刀盘1的定心部分12的固定翼24开始在刀柄2的定心部分36的固定翼52的下面通过，以便当定位表面16靠紧在定位表面42上时，固定翼24的定心表面26将紧紧地配合和靠紧在固定翼52的相应的定心表面56上。因此，刀盘1和刀柄2的相应的安装部分6和30的定心部分12和36就以公母结合的方式紧密连接。并且随后就使刀盘1自动夹紧在刀柄2上。
图5示出了已装配在刀具内的刀盘1和刀柄2。在刀具进行切削工序时，刀盘1和刀柄2的相互配合的相应的倾斜的定位表面16和42既可用作刀盘1在刀柄2上的轴向支承，还可用来传递在它们之间由于定位表面的倾斜所产生的扭矩。通过具体地选择定位表面16和42的倾斜方向，在切削工序期间作用在刀盘1的切削刃8上的切削力将使刀盘1自动夹紧在刀柄2上。
图6示出了本发明的另一个实施例的可置换的刀盘100，该刀盘设计成与图7中所示的刀柄102同轴地相连接，从而形成如图8和9中所示的一种在插削工序中使用的刀具组件。
在图6中可见，刀盘100具有一个前端103和一个后端104并且构成具有一个前切削部分105和一个由该部分向后延伸的后安装部分106。
刀盘100的前切削部分105具有多个本体部分107，这些本体部分形成有切削刃108并且通过排屑槽109互相分开。切削刃108的方向基本上与一条刀盘100在切削工序期间围绕其转动的轴线A′相平行。
刀盘1的后安装部分106包括一个配置在邻近切削部分105处的定心部分110和一个在定心部分110与刀盘100的后端104之间延伸的定位部分112。
定心部分110是一个大体上沿着轴向延伸，并且沿着朝向刀盘100的前切削部分105的方向扩大的锥形体。定心部分110具有一个周边定心表面111，该定心表面在其大端118处的直径基本上与一个切削部分105(未示出)的内接圆的直径相等。
定位部分112形成有多个固定翼115，该固定翼具有垂直于轴线A′取向的定位表面116和沿轴向延伸的圆周面117。固定翼115沿径向向外从定心部分110的一个窄端伸出，使得从轴线A′沿径向到定位表面116的最外面部分116′之间的距离显著地小于周边定心表面111在其大端118处的半径。固定翼115的定位表面116相对于轴线A′是倾斜的，使得从此面到定心部分110的大端118之间的轴向距离沿着一个与在切削工序期间作用在切削刃108上的切削力方向大体上相一致的方向增加。与刀盘1的定位表面16相类似，每个定位表面116形成为具有一个与定位表面116的倾斜角相等的螺旋面的一部分。
图7示出了适合用来与上述刀盘100相连接的刀柄102。如图所示，刀柄102具有一个采取一种沿着轴线A′延伸的长开口空腔形状的安装部分130，刀柄102设计成可围绕该  轴线转动，并且适合于把刀盘100的安装部分106容纳于其中。安装部分130包括一个配置在邻近刀柄102的前面134处的定心部分132和一个沿着刀柄102的向后的方向从定心部分132延伸的定位部分136。
刀柄102的安装部分130的定心部分132包括一个大体上为锥形的周边定心表面138，该定心表面在邻近刀柄102的前面134处具有一个大端139。周边定心表面138形成有多个长凹槽140，该长凹槽具有一个至少与固定翼115的周边延伸部分相同的周向延伸部分和一个沿着刀柄102向后的方向逐渐地增加的径向延伸部分，以便形成一个固定翼进入安装部分136中的自由通道。
定位部分136包括一个底面141和固定翼142，该固定翼位于凹槽140之间并且具有相对于轴线A′倾斜的定位表面143，使得一个在定位表面143与周边定心表面138的大端139之间的轴向距离沿着在切削工序期间作用在刀盘100的切削刃108上的切削力的方向大体上相一致的方向增加(图8)。与刀盘100的定位表面116相类似，定位表面143也构形成一个螺旋面的一部分，并且其倾斜角与定位表面116的倾斜角相同。
参看图8，刀盘100通过将刀盘的安装部分106插入到刀柄的安装部分130中，并使前安装部分的定位部分112的固定翼115通过在周边定心表面138中的凹槽140进入后安装部分的定位部分136中而与刀柄102相连接。当刀盘100相对于刀柄102围绕轴线A′以与在切削工序期间它的转动方向相反的方向转动时，刀柄102的固定翼142的定位表面143就爬升到刀盘100的固定翼115的定位表面116上。这样将使刀盘100的定心部分110被更进一步地拉进到刀柄102的定心部分132中，直到周边定心表面111与138相互紧紧地配合并靠紧为止。因此，刀盘100和刀柄102的相应的安装部分106和130就以公母结合的方式紧密连接，并且随后就使刀盘1自动夹紧在刀柄2上。
图9示出了装配在刀具中的刀盘100和刀柄102。在刀具进行切削工序时，刀盘100和刀柄102的相互配合的相应的定心表面111和138(未示出)既可用来使刀盘100相对于刀柄102定心，还可用来传递在它们之间的扭矩。刀盘100在刀柄102上的一个轴向支承通过还可以起传递扭矩作用的互相配合的倾斜的定位表面116和143(未示出)就可以得到。通过具体地选择定位表面116和143的倾斜方向，在切削工序期间作用在刀盘100的切削刃108上的切削力将使刀盘100自动夹紧在刀柄102上。
本发明的刀盘和刀柄的这种构造，特别是其定位表面是倾斜的以及所形成的倾斜角是可以选择的，以便在把刀盘和刀柄连接在一起时，可以保证在这些表面之间的摩擦力足以把它们保持在互相靠紧的状态，并且可以为刀盘和刀柄的定心表面提供一种精确地建立的共同的轴向和径向位置的紧配合。因此，刀盘可以精确地对中并且以自动夹紧的方式固定在相应的刀柄中。
本发明的刀盘和刀柄可以具有与在这些最佳实施例中所述并且示于附图中的几何形状不相同的几何形状。它们可以在用于非插削的切削工序中的刀具组件中使用并且可以不需要使连接轴线位于刀具组件的中心。定位表面可以是平面或者曲面，并且可以具有适合于提供刀盘对刀柄的渐变的螺旋状连接的任何形状。刀盘和刀柄的定位和定心部分及它们的定位和定心表面可以具有任何适当的相互配置。
标号目录表
    1     图1中的刀盘
    2     图3中的刀柄
    3     刀盘1的前端
    4     刀盘1的后端
    5     刀盘1的前切削部分
    6     刀盘1的后安装部分
    7     切削部分5的本体部分
    8     切削刃
    9     排屑槽
    10     安装部分6的定位部分
    12     安装部分6的定心部分
    13     定心部分12的大端
    14     定位部分10的底面
    15     定位部分10的楔状突起
    16     定位表面
    18     楔状突起15的端部
    20     楔状突起15的端部
    24     固定翼
    26     固定翼24的锥形面
    30     刀柄2的安装部分
    32     安装部分30的定位部分
    34     刀柄2的前面
    36     安装部分30的前面
    37     定心部分36的后端
    40     定位部分32的楔状突起
    42     定位表面
    46     前面34的非突起部分
    48     突起40的端部
    50     突起40的端部
    52     固定翼
    54     定心部分36的凹槽部分
    56     定位表面
    100     图6中的刀盘
    102     图7中的刀柄
    103     刀盘100的前端
    104     刀盘100的后端
    105     刀盘100的前切削部分
    106     刀盘100的后切削部分
    107     切削部分105的本体部分
    108     切削刃
    109     排屑槽
    110     安装部分106的定心部分
    111     周边定心部分
    112     安装部分106的定位部分
    114     定位部分112的底面
    115     固定翼
    116     固定翼115的定位表面
    116′     定位表面116的沿径向最外部分
    117     固定翼115的周边表面
    118     周边定心表面111的大端
    130     刀柄102的安装部分
    132     安装部分130的定心部分
    134     刀柄的前面
    136     安装部分130的定位部分
    138     周边定心表面
    139     周边定心表面138的大端
    140     在周边定心表面138中的凹槽
    141     底面
    142     固定翼
    143     定位表面
    A     刀盘1和刀柄2的轴线
    A′     刀盘100和刀柄102的轴线
    I     刀盘1的定位部分10的圆周
    S     内接圆I的扇形区

Claims (15)

1.一种用于以自动夹紧的方式沿着一连接轴线与刀柄同轴地相连接的可置换的刀盘，该刀盘具有一切削部分和一安装部分，该切削部分在邻近其前端处形成有至少一条切削刃，该安装部分在所述切削部分与刀盘的后端之间延伸，并且与刀柄的安装部分相配合；该刀盘的所述安装部分包括：
一具有一周边定心表面的定心部分，该周边定心表面相对于所述连接轴线沿周向延伸并且至少在其两个部分上具有一大体圆锥形，该两部分沿着所述轴线朝向该周边定心表面的大端扩大；
一定位部分，具有至少两个沿周边配置并且沿周向延伸且隔开的定位表面，该定位表面适用于保证刀盘在刀柄上的轴向支承，每个定位表面相对于所述连接轴线是倾斜的，使得从该表面到所述周边定心表面的所述大端之间的轴向距离沿着一个与在切削操作期间作用在所述切削刃上的切削力的方向大体上相应的方向增加；
定位和定心部分中的之一形成有至少两个沿周向隔开的固定翼，所述定位表面和/或定心表面的所述部分分别属于该固定翼。
2.权利要求1所述的刀盘，其中，所述安装部分是刀盘本体的整体部分，固定翼形成在安装部分的定位和定心部分中的一个上，该安装部分配置在邻近刀盘的后端处。
3.权利要求1所述的刀盘，其中，所述定位部分包括一大体上垂直于所述连接轴线取向的底面，以及所述定位表面属于在所述底面上形成的楔状突起。
4.权利要求1所述的刀盘，其中，所述固定翼在刀盘的安装部分的定心部分上形成。
5.权利要求4所述的刀盘，其中，该定心表面是由固定翼的周边表面所限定的。
6.权利要求1所述的刀盘，其中，该固定翼属于刀盘的安装部分的定位部分。
7.权利要求6所述的刀盘，其中，每个固定翼在所述定心部分与刀盘的所述后端之间延伸。
8.权利要求7所述的刀盘，其中，该定位表面是那些配置在邻近定心部分处的固定翼的表面。
9.前述权利要求中任一项所述的刀盘，其中，该刀盘是设计来与用于转动切削操作的刀具组件一起使用的。
10.一种用于以自动夹紧方式沿一连接轴线与一具有至少一个切削刃的可置换刀盘同轴连接的刀柄，该刀柄具有一安装部分，该安装部分与在邻近刀盘的后端处形成的刀盘安装部分相配合，该刀柄的安装部分从刀柄的一前面向后延伸，并包括：
一具有一周边定心表面的定心部分，该周边定心表面相对于所述连接轴线沿周向延伸，并且至少在其两个部分上具有一大体圆锥形，该两部分沿着所述轴线朝向该周边定心表面的一大端扩大；
一定位部分，具有至少两个沿周边配置并且沿周向延伸且隔开的定位表面，每个定位表面相对于所述连接轴线是倾斜的，使得从该表面到周边定心表面的所述大端的轴向距离沿着一个与作用在所述切削刃上的切削力的方向大体上相应的方向增加；
定位和定心部分之一形成有至少两个沿周向隔开的固定翼，相应地或是所述定位表面或是定心表面的所述部分属于该固定翼。
11.权利要求10所述的刀柄，其中，至少该安装部分中形成有所述固定翼的这部分呈一种开口空腔的形式。
12.权利要求10所述的刀柄，其中，所述定位部分在该刀柄的前面处形成，以及所述定位表面属于在所述前面上形成的楔形突起。
13.权利要求12所述的刀柄，其中，形成有固定翼的这部分是刀柄的安装部分的所述定心部分，以及所述定心表面由固定翼的周边表面所限定。
14.权利要求12所述的刀柄，其中，该固定翼属于刀柄的安装部分的定位部分。
15.前述权利要求中任一项所述的刀柄，其中，该刀柄是设计来与用于转动切削操作的切削刀具组件一起使用的。
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