CN1665627A - 去屑加工刀具的连接件、刀具、刀头和刀夹 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种去屑加工用第一部件(301)和第二部件(315)间的连接件，该连接件包括两个相互作用的表面(303、317)和将该表面(303、317)挤压在一起的构件(21)，该表面(303、317)分别成形为凸件和凹件(分别为319A、319B和307A、307B)，从而相互之间形成锁定，所述连接件具有纵向中心线(CL)，而第一部件(301)和第二部件(315)均具有用以将部件(301、315)相互夹紧的中心孔(305、314)，本发明还分别涉及一种刀具、一种刀头和一种刀夹。根据本发明的连接件的特征在于：凸件和凹件(分别为319A、319B和307A、307B)如此形成，使得部件(301、315)相互只能安装在一个位置。

Description

去屑加工刀具的连接件、刀具、刀头和刀夹
技术领域
本发明涉及一种去屑加工用第一部件和第二部件间的连接件，该连接件包括两个相互作用的表面和将该表面挤压在一起的构件，该表面分别成形为凸件和凹件，从而相互之间形成锁定，所述连接件具有纵向中心线，而第一部件和第二部件上具有用以将两个部件相互夹紧的中心孔。本发明还分别涉及一种刀具、一种刀头和一种刀夹。
背景技术
成屑加工用刀具的一种连接件之前已经在US6146060A中公开，其中该连接件包括两个相互作用的表面和将该表面挤压在一起的构件。所述相互作用的表面轮廓为凹槽，从而相互形成锁定。根据US6146060A的连接件的特征在于相互作用的表面设置成包括至少四个相互分开的定位位置。
一种内部车削用刀具之前已经在DE3448086C2中公开，其中刀头和刀夹之间的连接件包括具有三个径向延伸杆的表面和具有三个径向延伸凹槽的相互作用表面。这意味着，相互作用表面可以相对于彼此采取三个独立的定位位置。还有一篇相关文献是US5863162A。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两个刀具部件之间的连接件，该连接件可以传递较大的扭矩，同时刀具部件相对于彼此仅占据一个位置。
本发明的目的通过特征限定在各个独立权利要求中的一种连接件、一种刀具、一种刀头和一种刀夹来实现。本发明的最佳实施例限定在从属权利要求中。
附图说明
以下参照附图说明本发明的最佳实施例，其中：
图1为根据本发明的具有连接表面的刀夹的部分透视图；
图2根据本发明的刀头的透视图；
图3为根据本发明的刀具的分解透视图；
图4为根据本发明的刀具在不同于图3的另一角度的分解透视图；
图5为根据本发明的刀具的透视图，其中刀具的各个部件相互连接在一起；
图6为根据本发明的刀头的替换实施例的透视图；
图7为根据本发明的刀夹的替换实施例的透视图，其中该刀夹具有连接表面；
图8为图7所示的刀夹的前视图；
图9为刀头的端视图；该刀头将连接在图7和图8所示的刀夹上；
图10为根据本发明的刀具的另一个可替换实施例从斜后方看去的分解视图；
图11为包括在图10所示的刀具中的刀头的端视图；
图12为根据图10所示刀具从斜前方看去的分解图；
图13为包括在图10所示刀具中的刀夹的端视图；
图14为包括在根据本发明的刀具中的刀夹的另一实施例的透视图；
图15为根据图14所示的刀夹的端视图；
图16为安装在图14和图15所示的刀夹上的刀头的端视图；
图17为图14-16所示刀具的透视图，其中观察者直接看向冷却介质通道。
具体实施方式
举例来说，图1所示的刀夹由钢或者硬质合金制造。图1所示刀夹1的自由端具有前表面3和螺纹孔5。前表面3基本为圆形并具有两组凹槽7A和7B。每组凹槽7A和7B分别基本上覆盖前表面3的一半，且分别具有相互间隔开的相同的沟槽或者凹槽7A和7B。第一凹槽7A具有第一主方向S1，而第二凹槽7B具有第二主方向S2，其中第一主方向S1和第二主方向S2相互垂直。两组凹槽7A和7B相互邻接并相互重叠。第一组的每个第一凹槽7A与刀夹1包络面相交于两点。而第二组的每个第二凹槽7B与刀夹1包络面相交于一点。每个凹槽7A和7B具有最大宽度W，并且在绝对测量值中凹槽具有0.2-2mm的宽度，优选约为1.5mm。每个凹槽具有两个侧面，该侧面通过一个尖锐的或者圆化的过渡段连接凹槽底部。该凹槽角度在40°-80°范围内，优选在55°-60°。关于凹槽截面几何形状的更为细化的设计可以参照US6146060说明中的相关部分。
在图1所示的实施例中，第一组凹槽7A经由阔面铣削或者磨削制造，给进方向平行于第一主方向S1。然后在平行于第二主方向S2的方向上用相同刀具加工第二组凹槽7B。为了使第二组凹槽7B中每个凹槽7B具有足够的深度，最好将刀具进入第一组凹槽7A一定距离。因此从图1可以看出，刀具还将加工第一组凹槽7A中的材料，其中在第一凹槽7A中的第二组凹槽7B的终端形成完整的或者局部的金字塔状第一尖端10。在图1所示的实施例中，第一组凹槽包括三个凹槽7A，而第二组凹槽包括四个凹槽7B。第一组和第二组凹槽7A和7B在前表面3中的布置导致比在该表面为平面的情况明显更大的比表面。
根据图1刀夹1还包括冷却介质通道11，其中该通道11刀夹1的包络面中的埋头孔12退出。关于刀夹1中的冷却介质通道11位置的意义将在下文说明。
图2示出的根据本发明的刀头15最好用于内部车削。比如刀头15由硬质合金、金属陶瓷或者高速钢制造。刀头15通常为带刀刃部16的圆柱体，刀刃部16从刀头15的其余部分径向伸出。刀刃部16以常规方式具有前刀面和刀具侧面。刀头15上还具有贯穿的中心孔14，从以下可见该孔将与固定螺栓相互作用。
刀头15上具有支撑表面17，该支撑表面17通常为圆形，并具有第三和第四组凹槽。第三组凹槽包括多个具有第三主方向S3的第三凹槽18A，而第四组凹槽包括多个具有第四主方向S4的第四凹槽18B，其中第三主方向S3和第四主方向S4相互垂直。在所示实施例的刀头15中，布置了三个(3)第三凹槽18A和三个(3)第四凹槽18B。因为第三和第四主方向S3和S4基本上相互交叉，就形成了完整的或者局部的金字塔状第二尖端19，但是根据本发明的原则可以有例外，这将在下文进行详尽说明。对于第三和第四凹槽18A和18B的横截面几何形状，参照上述有关第一和第二凹槽7A和7B的说明。第三和第四凹槽18A和18B在支撑表面17上的布置导致比在该表面为平面的情况中明显更大的比表面。根据图2所示的刀头15，在支撑表面17上具有第三组和第四组凹槽，刀头15比如可以经由直接压制或者注模及随后的烧结制造。至于凹槽组，也可以通过磨削制造。
在所示实施例的刀头15中，刀头15的部件的彼此定位是这样的，一个假想平面在轴向延伸，贯穿孔14的中心，并在第四主方向S4上与刀刃部16、凹槽18B以及伸长的隆起部20相交。
刀头15的凹槽设计的不寻常的重要特征在于：在第四主方向S4中，中间凹槽18B仅贯穿支撑表面17的一部分，更一般的说，凹槽组18B中的至少一个凹槽仅贯穿支撑表面17的一部分。这要求形成伸长的隆起部20，该伸长的隆起部20不被具有第四主方向S4的凹槽组中的中间凹槽18B穿透。隆起部20构成凹槽18B中的止动件(stop)。隆起部的假想延伸线偏离或与刀具的纵向中心轴线相间隔的延伸。伸长的隆起部20在第三主方向S3上具有最大的延伸尺寸，伸长的隆起部20的形成使刀头15只能在刀夹1中以一种方式安装，这需要研究刀夹1的前表面3的凹槽设计才能实现。
为了说明刀夹1的前表面3上的刀头15的装配，需要参照附图3-5。从这些图中可以看到，刀头15通过固定螺栓21固定于刀夹1中，其中螺栓21贯穿刀头15的贯穿孔14，进入刀夹1的螺纹孔15。从图4可见，刀头15上具有与贯穿孔14相关的台阶或类似物，该台阶与固定螺栓21的螺栓头相互配合。
当刀头15的支撑表面17接触刀夹1的前表面3时，刀头15的伸长的隆起部20就容纳在沿着第一主方向S1延伸的向外设置得最远的第一凹槽7A中。通过观察前表面3和支撑表面17的凹槽结构，可以知道可以容纳伸长的隆起部20的唯一位置为在第一凹槽组中向外设置得最远的第一凹槽7A中。这样就避免了刀头15安装在错误位置的风险。在这一点上，需要提出的是，如果刀头15相对于刀夹1的安装位置不正确，刀头15就会相对于刀夹1倾斜，倾斜之大使固定螺栓21不能进入刀夹1的螺纹孔5中。
在图5中，示出刀头15安装在刀夹1中的状态。因为刀头15只能安装在刀夹1中的一个预定位置，所以就可以以这样的方式布置冷却通道11，从而使从冷却通道中出来的冷却介质被导引朝向刀头15的刀刃部16的方向。由此，提高了在切削刀刃对工件进行除屑加工时对切削刀刃进行令人满意的冷却的可能性。
图6示出的根据本发明的可替换实施例的刀头115与根据上面所述的刀头15的基本区别在于，布置在刀头支撑表面117中的每组凹槽的凹槽数量不同。因此刀头115的每组凹槽118A和118B与刀头15相比包括附加的凹槽。按照与刀头15对应的方式，凹槽组118A和118B分别具有主方向S3和S4，这两个主方向相互垂直。因为凹槽118A和118B相互交叉，就形成了完整的或者局部的金字塔状尖端119，但是根据本发明的原则可以有例外。沿着第四方向S4的两个中间凹槽118B仅贯穿支撑表面117的一部分。这要求形成伸长的隆起部120，使具有第四主方向S4的凹槽组的中间凹槽118B没有穿透伸长的隆起部120。伸长的隆起部120沿第三主方向S3具有最大的延伸尺寸，其形成使刀头115只能在附属刀夹中以一种方式安装，该刀夹具有与刀夹1相同原理的凹槽设计，但可安装在刀头115上。伸长的隆起部120的假想延伸线偏离或与刀头的纵向中心轴线相间隔的延伸。从图6可见，设置得离孔114最近的金字塔状尖端119和设置得离孔114最近的隆起部120的部分设有沟槽122，由于在孔114周围需要一定量余隙，所以为了制造技术原因所以要布置这些沟槽。
图7和图8示出的可替换实施例的刀夹201包括前表面203和螺纹孔205。前表面203具有基本为圆形的横截面和凹槽207，凹槽207相对于刀夹201的纵向中心线CL不对称设置。在图7和图8所示的实施例中，凹槽207基本置于前表面203一半的位置。
图9示出将安装在刀夹201上的刀头215。通常，刀头215的基本形状对应于刀头15、115的形状，并具有用于开槽和分割的刀刃部216。刀刃部的刀刃基本平行于中心线CL。刀头215还具有支撑表面217，当将刀头215安装在刀夹201上时，支撑表面217抵靠在前表面203上。刀头215具有连在支撑表面217上的隆起部219，隆起部219基本位于支撑表面217两半中的一半上。隆起部219具有大致与凹槽207互补的形状。通过研究刀夹201和刀头215，就会明白刀头215借助凹槽207和隆起部219的对准定位只能在刀夹201中以一种方式安装。这样固定螺栓(未示出)就分别贯穿刀夹201和刀头215上的孔205、214。
在图10-13示出的根据本发明的刀具部件的可替换实施例中，刀夹301大体具有对应于刀夹201的凹槽207的凹槽307B。但是刀夹301具有附加第二凹槽307A，其中凹槽307A的主方向指定为S301并且凹槽307B的主方向指定为S302。如图12和13所示，主方向S301和S302位于一个共同的平面内，且相互之间没有形成直角。刀头315的结构通常对应于刀头15、115、215。固定螺栓21贯穿刀头315的孔314，并深入刀夹301的螺纹孔305，其中固定螺栓21在刀头315和刀夹301之间提供连接。刀头315具有第一隆起部319A和第二隆起部319B，二者分别具有主方向S303和S304。对应地，主方向S303和S304位于一个相同的平面内，且相互之间没有形成直角。当将刀头315安装在刀夹301中时，隆起部319A和319B分别容纳在凹槽307A和307B中。
在图14-17示出的根据本发明的刀具部件的可替换实施例中，刀夹401上具有两个主方向分别指定为S401和S402的凹槽407A和407B。所述主方向S401和S402位于一个相同的平面内，并相互之间形成直角。刀头415的结构通常对应于刀头315，但是隆起部419A和419B的主方向S403和S404相互之间形成直角。将刀头415安装在刀夹401上时，隆起部419A和419B分别容纳在凹槽407A和凹槽407B中。
上述所有实施例的共同点在于，刀夹1、201、301、401上具有一个用于安装在加工装置上的轴。
上述所有实施例的共同点在于，前表面3、203、303、403和支撑表面17、117、217、317、417优选具有垂直于刀具的纵向中心线CL的延伸部。
上述所有实施例的共同点在于，刀头15、115、215、315、415只能借助凹槽和隆起部的对准定位在刀夹1、201、301、401中以一种方式安装。这对于刀具的刀头15、115、215、315、415的冷却操作非常重要。由于刀头15、115、215、315、415和刀夹1、201、301、401之间只能在一个位置定位，冷却介质通道11、211、311、411中流出的冷却介质被导向刀头15、115、215、315、415的刀刃部16、116、216、316、416。这一点从图17所示的刀夹401和刀头415可以看到，其中冷却通道411的假想延长线与刀刃部416相交。对于上述所有实施例基本上都可使用相同的设计。
这里需要理解的是词组“形成锁定(form locking)”指的是凸件和凹件(隆起部和凹槽)具有相互的侧面邻接(线性邻接)而并非凸件和凹件的形状完全对应。除了以上举例说明的凸件和凹件，即隆起部和凹槽，比如一般的与具有一定形状的凹槽相互作用从而在相互作用的部件间形成锁定的突出部在本发明的范围内也是可行的。这样，分别在凸件和凹件上相互作用的最大和最小点都距离中心孔的中心线一定的距离。
通常，对于本发明的刀具和包括在刀具中的部件来说比较有利的是尺寸要小。因此刀具/刀头/刀夹的直径/对角(across corner)的尺寸通常在5-10mm的范围内。刀刃部16、116、216、316、416从刀头15、115、215、315、415的其余部分伸出的距离通常在2-5mm的范围内。
对于图7-17所示的实施例，比较有利的是凹槽207、307A、307B、407A、407B的不对称结构具有一定的弹性变形，也就是它们在与附属隆起部219、319A、319B、419A、419B作用时可以变宽一些。不对称结构对此是有利的，因为在凹槽207、307A、307B、407A、407B的一侧上具有明显少的材料。这种弹性变形使前表面3、203、303、403和支撑表面17、117、217、317、417之间的邻接更好。
本发明的变型
在上述实施例中，伸长的隆起部20、120布置在刀头15、115上。这就意味着刀头15、115与US6146060A中所述的现有技术相比较是大体上有改进的。这还意味着根据本发明的新型刀头15、115大体上与US6146060A中所述的刀夹相配合，这当然是非常有利的。
但是，在本发明的范围内，还可行的是对凹槽结构的位置进行交换，也就是在刀夹的前表面上设置有伸长的隆起部。这对于所有的上述实施例都是可行的。
在图1-6所述的实施例中，伸长的隆起部20、120在刀头15、115上尽可能远离刀刃部16、116的位置。但是，改变隆起部在刀头上的位置在本发明的范围内也是可行的。因此伸长的隆起部仍然具有沿第三主方向S3的延伸部，但是设置的更靠近刀刃部16、116。伸长的隆起部还可以在第四中方向S4上延伸。在刀头15、115上改变伸长的隆起部的位置，就必须对应改变刀夹1的前表面3上的凹槽的结构。如果伸长的隆起部位于刀夹1的前表面3上，那么对应的改变位置自然是可行的，其中在此情况下需要改变刀头支撑表面上的凹槽结构。隆起部和凹槽的替换结构在图7-17的实施例中示出。

Claims (10)

1.一种去屑加工用第一部件(1；201；301；401)和第二部件(15；115；215；315；415)间的连接件，该连接件包括两个相互作用的表面(3、17；117；203、217；303、317；403、417)和将该表面(3、17；117；203、217；303、317；403、417)挤压在一起的构件(21)，该表面(3、17；117；203、217；303、317；403、417)分别成形为凸件和凹件(分别为10、19、20；119、120；219；319A、319B；419A、419B；和7A、7B、18A、18B；118A、118B；207；307A、307B；407A、407B)，从而使得相互之间形成锁定，所述连接件具有纵向中心线(CL)，而第一部件(1；201；301；401)和第二部件(15；115；215；315；415)均具有用以将部件(1、15；115；201、215；301、315；401、415)相互夹紧的中心孔(5、14；114；205、214；305、314；405、414)，其特征在于：凸件和凹件(分别为20；120；219；319A、319B；419A、419B；和7A；207；307A、307B；407A、407B)如此形成，使得部件(1、15；115；201、215；301、315；401、415)相互之间只能安装在一个位置。
2.如权利要求1所述的连接件，其特征在于：在相互作用的凸件和凹件(20、7A；120；219、207；319A、319B、307A、307B；419A、419B、407A、407B)上的最大和最小点设置在距离中心孔(205、214；305、314；405、415)的中心线(CL)一定的距离处。
3.如权利要求1或2所述的连接件，其特征在于：第一部件(1；201；301；401)具有用于冷却介质的通道(11；211；311；411)，该通道(11；211；311；411)在第一部件(1；201；301；401)的包络面具有出口。
4.如上述任一权利要求所述的连接件，其特征在于：相互作用的表面(3、17；117；203、217；303、317；403、417)具有垂直于刀具的纵向中心线CL的延伸部。
5.一种去屑加工用刀具，具有如权利要求1所述的在第一部件(1；201；301；401)和第二部件(15；115；215；315；415)间的连接件，该连接件包括两个相互作用的表面(3、17；117；203、217；303、317；403、417)和将该表面(3、17；117；203、217；303、317；403、417)挤压在一起的构件(21)，该表面(3、17；117；203、217；303、317；403、417)分别成形为凸件和凹件(分别为10、19；119；219；319A、319B；419A、419B；和7A、7B、18A、18B；118A、118B；207；307A、307B；407A、407B)，从而相互之间形成锁定，所述刀具具有纵向中心线(CL)，而第一部件(1；201；301；401)和第二部件(15；115；215；315；415)均具有用以将部件(1、15；115；201、215；301、315；401、415)相互夹紧的中心孔(5、14；114；205、214；305、314；405、414)，其特征在于：凸件和凹件(分别为10、19；119；219；319A、319B；419A、419B；和7A、7B、18A、18B；118A、118B；207；307A、307B；407A、407B)如此形成，使得部件(1、15；115；201、215；301、315；401、415)相互之间只能安装在一个位置。
6.如权利要求5所述的刀具，其特征在于：相互作用的凸件和凹件(207；307A、307B；407A、407B)相对于中心孔(205、214；305、314；405、414)不对称的设置。
7.如权利要求5或6所述的刀具，其特征在于：第一部件具有用于冷却介质的通道(11；211；311；411)，该通道(11；211；311；411)在第一部件(1；201；301；401)的包络面具有出口。
8.一种如权利要求5所述的去屑加工用刀具中的刀头，该刀头(15；115；215；315；415)包括有表面(17；117；217；317；417)，用以与刀具中的另一个表面相互作用，还包括将刀头的该表面(17；117；217；317；417)与第二表面挤压在一起的构件(21)，刀头(15；115；215；315；415)的该表面(17；117；217；317；417)成形为凸件或凹件(10、19；119；219；319A、319B；419A、419B)，从而压靠第二表面以形成锁定，刀头(15；115；215；315；415)具有纵向中心线(CL)，刀头(15；115；215；315；415)具有中心孔(14；114；214；314；414)，其特征在于：关于刀头(15；115；215；315；415)的该表面(17；117；217；317；417)，使得刀头(15；115；215；315；415)的该表面(17；117；217；317；417)相对于第二表面只能安装在一个位置的构件(20；120；219；319A、319B；419A、419B)相对于中心孔(14；114；214；314；414)不对称的设置。
9.一种如权利要求5所述的去屑加工用刀具中的刀夹，该刀夹(1；201；301；401)包括有表面(3；203；303；403)，用以与刀具中的另一个表面相互作用，还包括将刀夹(1；201；301；401)的该表面(3；203；303；403)与第二表面挤压在一起的构件，刀夹(1；201；301；401)的该表面(3；203；303；403)成形为凸件或凹件(7A、7B、18A、18B；118A、118B；207；307A、307B；407A、407B)，从而压靠第二表面以形成锁定，所述刀夹(1；201；301；401)具有纵向中心线(CL)，所述刀夹(1；201；301；401)上具有中心孔(5；205；305；405)，其特征在于：关于刀夹(1；201；301；401)的表面(3；203；303；403)，使得刀夹(1；201；301；401)的表面(3；203；303；403)相对于第二表面只能安装在一个位置的凸件或凹件(7A；207；307A、307B；407A、407B)相对于中心孔(5；205；305；405)不对称的设置。
10.如权利要求9所述的刀夹，其特征在于：该刀夹(1；201；301；401)具有用于冷却介质的通道(11；211；311；411)，该通道(11；211；311；411)在刀夹的包络面具有出口。
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