CN1453088A - 扩埋头孔、去毛刺及/或制出轴孔用的工具 - Google Patents

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CN1453088A
CN1453088A CN03128477.9A CN03128477A CN1453088A CN 1453088 A CN1453088 A CN 1453088A CN 03128477 A CN03128477 A CN 03128477A CN 1453088 A CN1453088 A CN 1453088A
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海因里希·胡勒
罗兰德·施密特
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Abstract

一种用来扩埋头孔、去毛刺和制出轴孔的工具，具有一个可环绕其纵长轴线被驱动旋转的刀片夹，其内设有至少一个与其纵长轴线成角度的凹槽，在该凹槽内可更换地及/或可位移而传递载荷地夹持着一个或多个切割刀片或其夹持器。为了保证在刀片夹凹槽内的切割刀片能较好地防止倾侧和破裂，凹槽由基本上混合在一起的半径构成。

Description

扩埋头孔、去毛刺及/或 制出轴孔用的工具
技术领域
本发明涉及一种如同在权利要求1的前序部分所说的扩埋头孔、去毛刺及/或制出轴孔用的工具。
背景技术
公知的扩埋头孔、去毛刺及/或制出轴孔的工具内使用一个环绕其纵轴线被驱动旋转的刀片夹。在该刀片夹体周围的至少一部分上至少开有一个与刀片夹纵轴线成一角度的凹槽，在该凹槽内配置着切割、扩埋头孔或去毛刺用的刀片。
但本发明不仅涉及引导刀片夹内的切割刀片以资进行扩埋头孔、去毛刺和制出轴孔，而且还涉及一种能在工具内更换切割刀片的刀片夹。
虽然公知可使用这种在凹槽内引导切割刀片的刀片夹，但人们只知道将凹槽制成具有锐边大致成角度的形状而使切割刀片匹配这个成角度的形状，以资完成切割刀片在这凹槽内滑动或位移的引导。
使切割刀片和匹配的凹槽具有成角度的形状的缺点是难于制造。迄今为止凹槽只能用加工费用昂贵的腐蚀方法来制造，而要使切割刀片制造得与凹槽匹配也是比较费钱的。
这种成角度形状的凹槽和形状匹配的切割刀片的构造还有一个缺点是，在加工工件去除切屑时存在着切割刀片在凹槽区内倾侧的危险。这会导致凹槽内引导边的过早磨损或切割刀片在刀片夹的这个纵向引导中发生挤塞。
当机床心轴上的、在刀片夹凹槽的纵向引导中楔入的切割刀片被拉出时，切割刀片能冲击在工件的孔边上以致破裂，另外，由于切割刀片的破裂，刀片夹能被损坏。
如果在引导切割刀片的凹槽内制有锐边，那么就会形成多个削弱的破裂点，从而损害刀片夹的整体稳定性。
发明内容
因此本发明的目的是要进一步研制一种本文开始时提到的工具，该工具具有至少一个凹槽和一个在其内被引导的切割刀片，或者说是一种这样的切割刀片夹，其切割刀片的尺寸仍然保持不变，但显著比较高的切割能量能被吸收，并且在刀片夹内的切割刀片或其夹持器的传递载荷的引导可得到改进。
为了达到这个设定的目的，本发明以权利要求1中的技术原则作为特征。
本发明的一个重大特点为，在刀片夹内不是采用成角度的凹槽而是提供一种基本上由混合在一起的多个半径及/或直线及/或截面构成的凹槽。
这时最好将两个半径大致互相对称地布置、互相反对地定位、互相混合在一起而过渡区用较小的半径构成。
为了简单起见，在下列说明中只是参照一个(而不是数个)刀片，并且不再参照一个或多个切割刀片用的夹持器。但本发明既涉及一个(或多个)切割刀片，也涉及切割刀片用的一个(或多个)夹持器，因为按照本发明，这两个部件都是在这种凹槽内(或在刀片夹的数个凹槽内)可位移地被引导。
术语“可位移地被引导”在本发明的范围内应被广义地理解。一方面，在去毛刺的工具中，切割刀片被夹持在刀片夹的凹槽内可相应地位移而被驱动。这时切割刀片在凹槽内被滑动引导的小窜动所引导。
而在另一方面，对于硬性地配置在凹槽内的带有切割刀片的工具，它在操作状态下被引导时在纵向上是不能位移的。这种切割刀片(或相关的夹持器)于是只能固定在凹槽内；它也可在调节后(例如通过一个心轴驱动机构或通过一个调节螺杆)被固定。但在操作时，这种切割刀片总是固定地被夹持在凹槽内。
在第一实施例中，本发明所提供的切割刀片的形状(外部轮廓)与工具夹持器内凹槽的轮廓匹配。在切割刀片的外周和凹槽的内周之间只有很小的调节余地。
而在第二实施例中，所提供的工具夹持器内凹槽的轮廓并不与切割刀片的轮廓形状对应。在该实施例中，切割刀片的外周只是用来将载荷传递到工具夹持器内凹槽内周的一定区带上。该实施例的优点在于不传递载荷的区域具有大而开阔的空间，在工件加工时产生的切屑能够容易地被接纳并移走。
在这两个实施例中，由数个混合在一起的半径构成的刀片夹凹槽内刀片的切割力和倾侧力造成的载荷显然能被更好地传递。
曾被证实，布置在刀片夹内由直角互相邻接构成的、尺寸完全相同的凹槽在抗柜破裂方面显然较差。
按照现有技术的锐边具有许多不希望有但却预先注定的破裂点，为了满足对破裂抗力的同样要求，与按照本发明由多个半径混合构成的凹槽相比，必需将凹槽制造得大一些。这样按照现有技术的刀片夹由于必需有较大的凹槽就被削弱，只能传递较小的倾侧力和旋转力。
自然本发明并不限于将简单的“8”字形作为刀片用的凹槽，而是能够采用由数个(比一个“8”字形所需要的还要多)半径构成的凹槽，包括例如双8字形或其他形状，其中主要点只是须将连续弯曲的曲线线段互相混合构成，不要在它们之间形成能招致麻烦的边就可以了。
自然本发明还可这样，如果是由多个半径互相混合构成(特别是用位置相对的两个较小的半径将两个大半径连接时)那么两个半径的曲线线线段可用直线互相连接。
另外本发明并不限于用来接纳垂直于刀片夹纵长轴线的刀片的凹槽的纵长轴线。凹槽的纵长轴线也可被构造成与刀片夹的纵长轴线成横向。
同样在刀片夹内数个凹槽的位置可上下互相重叠或前后依次排列，还可将数个凹槽设在相同的半径上，然后将它们组合在一起。
同样刀片可被布置在刀片夹的下前侧，使通过凹槽的纵长轴线被构造得与刀片夹的纵长轴线一致。
同样本发明并不限于只设置一个切割刀片或其夹持器。在刀片夹上一个前切割刀片和一个后切割刀片可被布置在同一个凹槽内或者不同的切割刀片可被设置在不同的凹槽内。
在本发明的一个较优的设计中，大致成马蹄形的凹槽的纵长延伸部被布置得与刀片夹的纵长轴线平行。
在本发明另一个设计中，马蹄形凹槽的纵长延伸部被构造成与刀片夹的纵长轴线垂直(或成为不是90度的角度)。
附图说明
本发明将在下面用只是示出实施例一种方法的附图来较详细地阐明。本发明的另外一些特点和优点可从附图及其说明中看到。
图1为在拆开状态下刀片夹的侧向透视图。
图2示出在装配状态下的图1中的刀片夹。
图3示出图1和2中的刀片夹不带驱动杆和刀片时的情况。
图4示出图1到3中的刀片夹使用的刀片的一个实施例。
图5示出在装配状态下的图1到4中的刀片夹。
图6示出图5中的A-A线剖面。
图7示出切割刀片用凹槽的放大图。
图8为图7中切割刀片用凹槽的一个变型，在两个大半径之间没有倒圆的过渡区。
图9为图8中切割刀片用凹槽的一个变型，两个大半径具有不同的尺寸。
图10为图9中切割刀片用凹槽的一个变型，在两个大半径之间用直线连接。
图11为切割刀片用凹槽的一个变型，系在图9中用直线将两个大半径连接，或在图10中使两个大半径具有不同的尺寸。
图12为图10中切割刀片用凹槽的一个变型，两个大半径的中点各向侧边偏移。
图13为切割刀片用凹槽的另一个变型，系在图11中使两个大半径的中点各向侧边偏移，或在图12中使两个大半径具有不同的尺寸。
图14为图8中切割刀片用凹槽的另一个变型，两个大半径的中点各向侧边偏移。
图15为切割刀片用凹槽的另一个变型，系在图9中使两个大半径的中点各向侧边偏移，或在图14中使两个大半径具有不同的尺寸。
图16为图8中切割刀片用凹槽的另一个变型，两个大半径被数个面切割。
图17为图8中切割刀片用凹槽的另一个变型，两个大半径被数个面和小半径切割。
图18为图8中切割刀片用凹槽在两个大半径的锐边过渡区的放大的细节图。
图19概略地示出切割刀片接合到刀片夹的一个形状不与切割刀片匹配的凹槽内的情况。
图注
1   片夹                   24   位置
2   凹槽                   25   位置
2′ 凹槽                   26   位置
3   切割刀片               27   载荷传递
4   切割刀片夹             27a  载荷传递
5   驱动杆                 28   载荷传递
6   凸轮                   28a  载荷传递
7   沟槽                   29   位置
8   箭头方向               30   位置
9   箭头方向               31   纵长延伸部
10  纵长孔                 32   未倒圆过渡区
11  固定边(壳体)           33   中间件
11a 固定边(壳体)           34   直线
12  本体                   35   水平偏移
13  切割边                 36   长直线五角形
14  切屑沟            37  短直线五角形
15  固定边            38  小半径
16  外露面            39  小半径
17  中点              40  垂直偏移
18  半径              41  横向轴线
19  半径              S   重心
20  半径              42  主载荷区
21  中点              43  切割边
22  半径              44  敞开空间
23  位置
具体实施方式
图1示出由旋转对称部件构成而可循箭头方向9环绕其纵长轴线被驱动旋转的、大致成圆筒形的刀片夹1。机床心轴的旋转驱动机构没有示出。刀片夹1具有图3所示的中心纵长孔10，其内可旋转地容纳着驱动杆5。
在驱动杆5的前侧偏心地设有一个凸轮6，该凸轮与切割刀片3的一条配合沟7接合，使当驱动杆5循箭头方向8旋转时，刀片可被引导在刀片夹1的凹槽2内位移。在这里凹槽2穿透刀片夹1的整个宽度。但这一点在实现本发明时并不是决定性的，也可只是使凹槽2成为“袋状凹槽”。
本例所绘工具用来扩埋头孔，切割刀片3被穿透地插入到凹槽2的孔内，然后切割刀片3从刀片夹1内被拉出，以资在邻接它的另一个孔的区域内扩埋头孔。
但本发明并不限于扩埋头孔工具这个用途。所举例子只是作为一个较优的实施例，不能被理解为对本发明有所限制。
因此由于上述理由，我们除了用标号3指出切割刀片外，还添加一个标号4，以便指出这种切割刀片所使用的未被示出的夹持器。
图3另外还示出大致成马蹄形的凹槽2并非必须使其纵长延伸部与刀片夹1的纵长轴线平行，而是如图3中的虚线所示，凹槽2′也可使其纵长延伸部与刀片夹1的纵长轴线垂直。
图4示出切割刀片3的较多细节。该刀片具有一个本体12，在其周边方向上设有沟槽7以便用来与驱动杆5的凸轮6接合。
在前边上从本体12后缩设有一条切割边13以资完成孔的去除切屑加工。切割边有一外露面16。
在切割边13之下安排有一条切屑沟14作为切割边13所去除切屑的面向下的出口。
这样切割刀片3就循着箭头方向8在凹槽2、2′内可位移地被引导，而作用在切割刀片3上的倾侧力基本上从切割刀片3的两个在直径上相对的位置29、30被传递到凹槽2内配合的引导面和支承面上。
图5和6示出装配后的状态，从该状态可看到切割刀片3或切割刀片夹4在凹槽2内可位移地被引导。
图7示出大致成马蹄形或8字形的凹槽2的另外一些细节。重要的是凹槽2的上部是由一个从中点17开始的半径18形成的，而凹槽的下部是由一个从中点21开始的半径22形成的。
两个半径18、22可被选择成相等的，但它们也可以是不同的。
为了完成本发明，两个半径18、22的中点17、21并不需要都互相对齐地位在凹槽2的纵长延伸部上。这两个中点17、21也可被布置得分别从纵长延伸部上向外偏离。
重要的是两个半径被这样选择使它们能够相交在中心区域内即互相混合在一起。这个中心区或过渡区是由另外两个在反对的方向上面对的、较小的半径19和20来构成的。
为了完成本发明，并不需要以弯曲的线段将两个较大的半径18和22连续地混合到两个较小的半径19、20内。在它们之间可以用短直线(或其他略微变曲的线段)将这些半径连接起来(连续地或非连续地)。
按照本发明的技术原则，从切割刀片3到凹槽2的载荷传递可以得到改进。
例如曾经发现，在凹槽2的上部(在半矩18的区域内)，载荷传递首先大约在位置23上开始并大约延伸到位置24。
但倾侧力和旋转力的绝大部分是在所示的载荷传递弧27上传递的，在那里切割刀片在半径18的区域内作传递载荷的接触，而反方向的载荷传递27a只是用来引导到位和固定在位而已。
下部半径22的情况也是如此，载荷传递大约在位置25上开始并终止在位置26上。绝大部分的载荷传递发生在弧28的区域内，而相对的区域28a只是起到引导和固定位置的作用。这样在凹槽2内便可有两个在直径上相对的、大的弧形载荷传递区域27和28，因此这种凹槽2既能引导刀片，又具有巨大的承载能力。
所说载荷传递情况适用于图6的实施例，其中刀片的切割边13被对齐可对孔反向加工。
与正向加工的方式相同，切割边13可被布置在靠近刀片夹前侧的地方，其时可得到类似的反向载荷传递情况。
在该实施例中凹槽2的纵长延伸部31是与刀片夹的纵长轴线平行。
图3示出纵长延伸部31也可布置得与刀片夹的纵长轴线垂直。
图7中的凹槽2的近似马蹄形构造的优点在半径19、20的区域内显露出来，切割刀片3用配合的固定边15作用在凹槽2的固定边11、11a上，而在这个区域基本上没有载荷传递。
由于限制固定边11、11a在刀片夹1内使用的材料，在这个区域内有较多的材料能保留下来，因此能被用来较好地进行载荷传递(承受较高的破裂载荷)。因此刀片夹能较好地防止破裂。
如果两个相对的半径19、20被制成不同的大小，那么它们的作用可如同切割刀片的钥匙孔，切割刀片只能在一定的取向下才能插入到凹槽2内。
另外为了实现本发明，凹槽2的纵长延伸部31并非必要准确地与刀片夹1的纵长轴线平行。这个纵长延伸部31也可被构造成在侧向上偏离刀片夹的纵长轴线即偏心地设置。
本发明的优点在于整个凹槽2都是由半径18、19、20、22混合在一起构成的，因此不再有任何锐边。这样凹槽可较好地防止破裂并且切割刀片3可改进纵向的引导、减少倾侧的危险。
图8到17示出凹槽2的各种横载面形状的实施例，它们都是从图7修改出来的，因此切割刀片3的本体12或夹持器也都被修改(未示出)。在附图中主载荷区用标号42指出。
图8与图7的差别只是在两个大半径18、22之间未设倒圆的过渡或小半径19、20。在两个交叉半径18、22之间的过渡是由具有不同锐利程度的边32构成的。这是一个比较经济的实施例，由于在使用刀片对在直线的锐边上有一个微小的楔入效应，其稳定性比图7差。但对于小的到一般的需求(切割力)，由于在27和28的载荷传递面是在大直径18、22的区域内，这个楔入效应可被忽略不计。在图8中的凹槽2既是对纵长延伸部31(垂直轴线)的镜象对称，也是对横向轴线41的镜象对称。
在图18内可以看到直线锐边32的放大图。
图9与图8的差别在于大半径18和22具有不同的尺寸，其中上部大半径18较小。本例只是想一般地示出上、下大半径18和22并非必要具有相同的大小。但重要的是在切割过程中承受载荷的面27、28或27a、28a在总体上对产生的应力须具有足够的抗力。取决于刀片夹1的形状，凹槽2从而刀片3或刀片夹1的半径18、22可采取不同的值。图9中的凹槽2只是对纵长延伸部31(垂直轴线)为镜象对称，对横向轴线41就不镜象对称。
图10在两个半径18、22之间用两条平行的直线34提供一个直线的中间段33。在中点17和21之间的距离被画得比图8和9中在中点17和21之间的距离大。两个半径18、22可以在实际上不交叉如图10所示，或者在实际上交叉(未示出)而仍有这样一个直线中间段33。直线中间段33的横载面有方形、长方形、梯形和菱形，其中它们也可出现在每一个半径18、22上成为双重的镜象对称。这样大而狭长的刀片3也可被接纳在一个具有较小外直径的刀片夹1内，否则半径18、22的孔就须比外直径大或者留下来的刀片夹的壁厚将会过小，以致刀片夹过弱。图10中的凹槽2既对纵长延伸部31(垂直轴线)镜象对称，也对横向轴线41镜象对称。
图11为图10中实施例的修改，两个大半径18、22变为具有不同的大小。这里承受载荷的接触面27、28或27a、28a也在总体上被设计使它们能承受载荷。图11中的凹槽也只是对纵向轴线(垂直轴线)镜象对称，而不对横向轴线镜象对称。
图12示出两个大半径18、22除了垂直偏离(40)外，也可在侧向上水平地互相偏离，这对使用不对称的刀片或者如果材料只是在一个旋转方向上去除的情况特别有利。由于中点17、21的水平偏离，直线34的长度也随之变化，使中间段33具有不同的形状。在图12中，一条直线34与上半径18相切，而另一条直线34与下半径22相切。图12中的凹槽2对重心S为点对称。
图13为图12的变型，具有较小的上部大半径18和镜象相反的偏离，其中上部大半径18的切线(左边的直线34)延伸通过下部大半径22的中点21。
图14是图8的变化，图15是图9的变化，结果中点17、21分别有一个偏离35。图14中的凹槽2对重心S为点对称。
图16所示的凹槽2是在图8的实施例上用多个面及/或半径切割，将一个五角形分别添加在大半径18、22上，其中只有角部仍旧保留大半径18、22的载面，这些角部被三条长直线36和两条短直线37连接起来。在两条短直线37的区域内，两个五角形的圆形体镜象对称地融合在一起，致使五角形头部的顶尖不再存在。两个五角形圆形体的连接仍旧是由锐边32来完成的，该锐边32由于极少或没有传递载荷，因此不需倒圆。六条长直线的四个侧边形成理想的平腹可用来传递材料加工时发生的载荷。
图17为图8中凹槽实施例的另一个发展，其中在垂直轴线左右的中心部内一条想象的带已被抽去，从而在转折点可用两个小半径38和39使本体圆浑。图8中原来大直径的中点17和21在这里变为双份，相互隔开一个水平距离如图17所示。与图8中的凹槽2相比，具有较小的有效载荷传递表面，但也可用于狭而长的刀片3和较小的孔。
图16和17的凹槽2都是既对纵长延伸部31垂直轴线镜象对称，又对横向轴线41镜象对称。
图8到17中凹槽本体之间所有过渡区都可用半径及/或斜面连结，例如可用较小的半径19和20来替代锐边32。
图7到17中所有凹槽2的几何形状也都可用一个、两个或更多的面及/或半径切割，如图16和17所示。
应该再一次强调地指出，图7到17中凹槽2的所有横截面或内表面的几何形状当然也可适用于刀片3或刀片夹4的本体12的横载面或外表面的几何形状。凹槽2的形状大致相当于接纳在其内的刀片3或刀片夹4的本体的形状。
图19示出另一个实施例，具有型面的切割刀片3以某种方式接合在一个具有不同型面的凹槽2内，并在其内可位移地被引导。在此在切割刀片和凹槽2的配合接触面之间只有少许传递载荷的接触区带即主载荷区42。刀片切割边43的切割力F被分解为两个互相垂直的分力Fx和Fz，并通过各个主载荷区42传递到凹槽2。在这些区域42之间出现不起传递载荷作用的敞开的空间44。在凹槽内刀片可位移地被引导的条件下，切屑容易从敞开的空间内被移走。

Claims (18)

1.一种扩埋头孔、去毛刺及/或制出轴孔用的工具，具有一个刀片夹(1)，其内至少设有一个与其纵长轴线成角度的凹槽(2、2′)，在该凹槽内可更换地及/或可位移而传递载荷地夹持着一个或多个切割刀片(3)或其夹持器，其特征在于，凹槽(2、2′)由基本上混合在一起的直线及/或截面及/或半径(18、19、20、22)构成。
2.一种扩埋头孔、去毛刺及/或制出轴孔用的工具，具有一个刀片夹(1)，其内至少设有一个与其纵长轴线成角度的凹槽(2、2′)，在该凹槽内可更换地及/或可位移而传递载荷地夹持着一个或多个切割刀片(3)或其夹持器，其特征在于，在几何形状的主载荷区(27、27a、28、28a)内，凹槽(2、2′)及位在其内的至少一个切割刀片(3)或其夹持器(4)都是由基本上混合在一起的半径(18、19、20、22)构成的，或者由横向的直线(36)构成，其位置与载荷引入方向或凹槽(2、2′)和刀片(3)或其夹持器(4)的纵长延伸部(31)成一角度。
3.如权利要求1或2所述的工具，其特征在于，凹槽(2、2′)及位在其内的至少一个切割刀片(3)或其夹持器(4)的本体(12)被构造成对其纵长延伸部(31)及/或对其横向轴线(41)均为镜象对称，或者被构造成对其重心(S)为点对称。
4.如权利要求1或2或3所述的工具，其特征在于，凹槽(2、2′)及位在其内的至少一个切割刀片(3)或其夹持器(4)的本体(12)具有下列各种形式：近似8字形、马蹄形、骨头形、卵形、双叶形、双陀螺形、双五角形。
5.如权利要求1到4中任一项所述的工具，其特征在于，凹槽(2、2′)的两个大致互相对称布置并相对定位的较大的半径(18、22)混合在一起，过渡区由两个较小的、互相面对的小半径(19、20)、及/或锐边(32)及/或直线(34)构成。
6.如权利要求5所述的工具，其特征在于，两个较大的半径(18、22)并不交叉，过渡区由直线(34)的过渡段(33)构成。
7.如权利要求4或5所述的工具，其特征在于，两个较大的半径(18、22)具有不同的大小。
8.如权利要求5到7中任一项所述的工具，其特征在于，两个较大的半径(18、22)的中点(17、21)互相偏离一个水平距离(35)和一个垂直距离(40)。
9.如权利要求1到8中任一项所述的工具，其特征在于，凹槽(2、2′)的两个大致互相对称布置和相对定位的多角形，其周边(18、22)混合在一起，过渡区由两个互相面对的较小的直径(19、20)、及/或锐边(32)及/或直线(37)构成。
10.如权利要求1到9中任一项所述的工具，其特征在于，切割刀片(3)在凹槽(2、2′)内被引导可沿纵长方向位移。
11.如权利要求1到10中任一项所述的工具，其特征在于，切割刀片(3)可调节地被固定在凹槽(2、2′)内。
12.如权利要求1到11中任一项所述的工具，其特征在于，凹槽(2)的纵长延伸部(31)与刀片夹(1)的纵长轴线平行。
13.如权利要求1到11中任一项所述的工具，其特征在于，凹槽(2)的纵长延伸部(31)与刀片夹(1)的纵长轴线成横向。
14.如权利要求1到8和10到13中任一项所述的工具，其特征在于，两个半径(18、22)的中点(17、21)的位置在凹槽(2)的纵长延伸部(31)上互相对齐。
15.如权利要求1到8和10到13中任一项所述的工具，其特征在于，两个半径(18、22)的中点(18、22)被布置得互相从凹槽(2)的纵长延伸部(31)上偏离。
16.如权利要求1到8和10到15中任一项所述的工具，其特征在于，两个较大的半径(18和22)用弯曲线段连续地混合到两个较小的半径(19、20)内。
17.如权利要求1到8和10到15中任一项所述的工具，其特征在于，两个较大的半径(18和22)用直线载面的中间连接混合到两个较小的半径(19、20)内。
18.一种扩埋头孔、去毛刺及/或制出轴孔用的工具，具有一个可环绕其纵长轴线被驱动旋转的刀片夹(1)，其内设有至少一个与其纵长轴线成角度的凹槽(2、2′)，在该凹槽内可更换地及/或可位移而传递载荷地夹持着一个或多个切割刀片(3)或其夹持器，其特征在于，该凹槽是由基本上混合在一起的半径(18、19、20、22)构成的。
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