CN1872462B - 多复磨式可转位刀具 - Google Patents
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Abstract
一种多复磨式可转位刀具，涉及应用于车床、镗床和刨床等的金属切削刀具。其刀体头部的前刀面后部有与刀体刀尖角等分线平行或与刀体主刀刃垂直的键槽，键槽内有用于装配可转位刀片的定位键，定位键有用于与其装配的可转位刀片周边两个侧面贴合的V型开口，定位键后端有可推动定位键进而推动可转位刀片平行前移的调节件。本发明的调节件和压紧机构包括两种形式。本发明的可转位刀片受力于其周边的二个侧面与定位键的V型开口及键槽精密配合，可使定位键沿着键槽前后纵向移动，完成可转位刀片在主刀刃和副刀刃方向的正确复位，可以有条件成倍提高可转位刀片的周边复磨量，从而达到可转位刀片再生刃口数倍增、节约刀片、降低刀具耗费的目的。
Description
所属技术领域
本发明属于金属加工领域，涉及一种金属切削刀具，具体说是一种可应用于车床、镗床和刨床等的可转位刀具。
背景技术
早在20世纪70年代初，我国就开始重点推广应用可转位刀具。可转位刀具在结构上的主要特征是外形为三角形、四方形或其它多边形的硬质合金刀片，每一个边上的刀刃，可以在其刀体上转位使用。对于可转位刀具的夹紧形式以可转位内、外表面车刀为例，国际标准化组织(ISO)主要有C(压板式)、M(复合式)、P(杆杠式)、S(螺钉式)四种，其中除C(压板式)可以用不带孔的可转位刀片外，其余三种均必须采用带孔的可转位刀片，其夹紧形式均是以可转位刀片上的内孔孔壁为支点，夹紧件将刀片向刀杆后部退，直到可转位刀片的两个侧面与固定在刀体上的二个定位刀片侧面接触。实现将可转位刀片夹紧的目的。但是受结构限制，可转位刀片向后部的位移量很小，几乎不允许可转位刀片的周边复磨，而且拉紧零件的刚性较差，受切削热和切削力的影响后易产生变形和易损坏。现有可转位刀具中可转位刀片的周边在磨损后几乎不允许复磨，只能将刀片捨弃。因此有些国家和地区称它为捨弃式刀具。
20世纪80年代，可转位刀具在工业发达国家的普及率已占硬质合金刀具总产量的80％左右，但在我国经过三十年的推广应用进展仍很缓慢，特别是占车床总数绝大多数的普通车床上，至今所选用的车刀几乎还停留在传统的焊接式硬质合金车刀的落后水平上，其主要原因应该与现有的可转位车刀上应用的可转位刀片利用率低，刀片几乎不允许复磨，导致刀片耗费过高，用户难以承受有重要关系。
中国发明专利申请公开说明书公开号CN1038606于1990.01.10公开了一种无孔型刀片机夹车刀，由刀体、刀片、丁字形定位键、调节螺钉、压板、偏心轴双头螺栓等组成，其结构特征是采用丁字形定位键与压紧机构中的带有大偏心凸轮的双头螺栓的锁紧装置来作为克服刀片在水平面内偏转的定位面，达到较大幅度调整刀片主刀刃位置的目的。但上述无孔型刀片机夹车刀只适用于专用特殊形状的异形刀片，并必须从刀片的二个方向分别调整刀片的主刀刃和副刀刃方向的复位，且不能控制刀片复位的精度，更无法完成刀片的主刀刃和副刀刃方向的同步同时正确复位和定位的要求，因此无法在可转位刀具上使用。
发明内容
本发明的发明目的在于克服现有技术的不足而提供一种可准确完成可转位刀片在主刀刃和副刀刃方向的同步复位和定位、并能使可转位刀片的周边利用率成倍提高的多复磨式可转位刀具。
本发明的技术方案是这样实现的：包括刀片，刀体，可转位刀片装于刀体头部，刀体上有用于压紧可转位刀片的压紧机构，其特征在于：刀体头部的前刀面后部有与刀体刀尖角εrg等分线平行或与刀体垫片槽内安装可转位刀片的副刀刃平行、或与刀体主刀刃垂直的键槽，键槽内有用于装配可转位刀片的定位键，定位键有用于与其装配的可转位刀片周边两个侧面贴合的V型开口，定位键后端有可推动定位键进而推动可转位刀片平行前移的调节件.
本发明的调节件和压紧机构包括两种形式。
本发明的调节件和压紧机构为：刀体的前刀面后有和键槽尾部相连的螺孔，螺孔内装调节件为第一种调节件偏心凸轮双头螺栓，偏心凸轮双头螺栓的偏心凸轮与安装在键槽内的定位键后端面相顶，并通过旋转偏心凸轮双头螺栓来推动定位键进而此推动可转位刀片平行前移，达到使可转位刀片同步复位和定位的目的。用于此调节件上的压紧机构包括偏心凸轮双头螺栓、压板、压板螺帽。
所述的偏心凸轮双头螺栓在拧入刀体一端的螺纹中部设有一宽空刀槽，刀体上有可与此宽空刀槽对应的螺孔，螺孔内装有头部可与偏心凸轮双头螺栓宽空刀槽相顶的制动螺钉。
本发明的另一种形式的调节件和压紧机构为：刀体的前刀面后有和键槽相隔的螺孔，安装在键槽内的定位键上的螺孔内有第二种调节件端面纵向调节螺钉，只要旋转此件使端面纵向调节螺钉的头部顶住键槽的后端面，即可推动定位键进而此推动可转位刀片平行前移，达到使可转位刀片同步复位和定位的目的。用于此调节件上的压紧机构包括压板、压板螺钉。
本发明的定位键的V型开口为与正三边形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构，与凸三边形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构，与正四边形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构，与菱形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构，或与正五边形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构。
本发明所述的可转位刀片为可转位内、外表面车刀刀片、可转位刨刀刀片或可转位镗孔刀刀片。
本发明的刀体头部设有一用于安装可转位刀片之垫片的垫片槽，垫片经其定位销孔装于刀体头部的前刀面的垫片槽，垫片槽的形状与其上安装的可转位刀片对应，可为三边形、四边形或其它多边形等，垫片槽的安装位置应根据所需刀具的主偏角的大小设计。
本发明的多复磨式可转位刀具中夹紧可转位刀片的形式采用对可转位刀片边推边压的复合式，可转位刀片受力于其周边的二个侧面与定位键的V型开口及键槽精密配合，可使定位键沿着键槽前后纵向移动，同步完成可转位刀片在主刀刃和副刀刃方向的正确复位和定位。本发明不以可转位刀片的孔壁作为受力支点，因此可转位刀片向刀尖前端的位移量将不受夹紧结构的限制，可以有条件成倍提高可转位刀片的周边复磨量，从而达到可转位刀片再生刃口数倍增、节约可转位刀片、降低刀具耗费的目的。
与现有技术相比，本发明还具有如下优点：1、本发明的结构可以使可转位刀片的周边复磨量成倍提高，达到节约资源、大幅度降低刀具耗费的目的。2、由于本发明夹紧结构与可转位刀片上的孔无关，因此在修磨已经磨损的各刀刃时，可以根据各刀刃的磨损程度灵活修磨，不但省工，还省刀片。3、本发明结构虽然不适合在可转位铣刀上应用，但却可将大量可转位铣刀上应用过的报废可转位刀片在本发明的可转位车刀上再次充分利用。本发明大幅度提高了可转位刀片的利用率，对加速我国推广应用可转位刀具可起到积极的促进作用。
附图说明
下面结合附图提供的实施例对本实用新型进一步详述。
图1为本发明实施例1的结构图；图2为图1的俯视图；图3为图2的ABCD剖视图；图4为图1的E-E剖视图；图5为实施例1的刀体结构图；图6为图5的ABCDE剖视图；图7为本发明实施例1中可转位刀片另一种安装方式的刀体结构图；，图8为图7的A-A剖视图；
图9为本发明实施例2的结构图；图10为图9的俯视图；图11为图10的ABCD剖视图；图12为图9的E-E剖视图；图13为实施例2之刀体结构图；图14为图13的ABCD剖视图；
图15为本发明实施例3的结构图；图16为图15的俯视图；图17为图16的ABCD剖视图；图18为图15的E-E剖视图；图19为实施例3之刀体结构图；图20为图19的俯视图ABCD剖视图；
图21为本发明实施例4的结构图；图22为图21的俯视图；图23为图22的ABCD剖视图；图24为实施例4之刀体结构图；图25为图23的俯视图ABCD剖视图；
图26为实施例1的定位键结构图；图27为图26的主视图；图28为实施例2、实施例3的定位键结构图；图29为图28的主视图；图30为实施例4的定位键结构图；图31为图30的主视图；图32为实施例1、实施例2、实施例3的偏心凸轮双头螺栓结构图；图33为图32的俯视图；图34为实施例1的可转位刀片之垫片结构图；图35为图34的侧视图；图36为实施例2、实施例3、实施例4的可转位刀片之垫片结构图；图37为图36的侧视图。
具体实施方式
图1至图8所示是适合于安装正三边形可转位刀片的外表面可转位车刀。
图1中，正三边形的可转位刀片2装于刀体1头部垫片7的上面，刀体1上有用于压紧可转位刀片2的外露压紧机构中的压板5、压板螺帽6。
图2中，在刀体1头部的前刀面后部有与刀体1刀尖角εrg等分线平行的键槽，键槽内有用于装配可转位刀片2的定位键3，定位键3有用于与其装配的可转位刀片周边两个侧面贴合的V型开口，刀体1头部安装的正三边形可转位刀片2的周边两个侧面与定位键3的V型开口两个侧面相贴，定位键3后端有偏心凸轮双头螺栓4的偏心凸轮。安装定位键3的键槽和推动定位键进而推动可转位刀片平行前移的调节件偏心凸轮双头螺栓4被压板5覆盖，但可见偏心凸轮双头螺栓4顶面上的一螺丝刀槽，调节偏心凸轮是通过螺丝刀槽旋转双头螺栓来完成的，拧在偏心凸轮双头螺栓4顶端的是压板螺帽6
图3中，刀体头部设有一用于安装可转位刀片2之垫片7的垫片槽，垫片7经其定位销8孔装于刀体1头部的前刀面的垫片槽，垫片槽的形状与其上安装可转位刀片2对应，为三边形。键槽内有用于装配可转位刀片2的定位键3，定位键3有用于与其装配的可转位刀片2周边两个侧面贴合的V型开口，定位键3后端面相顶于可推动定位键进而推动可转位刀片平行前移的调节件，调节件为偏心凸轮双头螺栓4的偏心凸轮。压板螺帽6是通过压板5夹紧可转位刀片2的紧固件。
图4中，偏心凸轮双头螺栓4在拧入刀体1一端的螺纹中部设有一宽空刀槽，刀体1上有可与此宽空刀槽对应的螺孔，螺孔内装有头部可与偏心凸轮双头螺栓4宽空刀槽相顶的制动螺钉9.
图5、图6中，在刀体1头部的前刀面11后部有与刀体1刀尖角εrg等分线平行的键槽13，用于安装偏心凸轮双头螺栓的螺孔14与和键槽13尾部相连通，12为垫片定位销孔，15为键槽13的上平面，10为压板安装于刀体1时的后支承面，16为安装制动螺钉的螺孔。
图7、图8中，是实施例1中正三边形可转位刀片在刀体1上的另一种安装方式的刀体结构图，在刀体1头部的前刀面11后部的键槽13在与刀体主刀刃垂直线或垂直线平行的位置上。用于安装偏心凸轮双头螺栓的螺孔14与和键槽13尾部相连通，12为垫片定位销孔，15为键槽13的上平面，10为压板安装于刀体1时的后支承面，16为安装制动螺钉的螺孔。
图9至图14所示是适合于安装正四边形可转位刀片的外表面可转位车刀。
图9至图14中，正四边形的可转位刀片2装于刀体1头部的前刀面11上，刀体1上有用于压紧可转位刀片2的压紧机构，压紧机构包括压板5、偏心凸轮双头螺栓4，刀体1头部的前刀面11后部有与刀体刀尖角εrg等分线平行的键槽13，键槽13内有用于装配可转位刀片2的定位键3，定位键3有用于与其装配的可转位刀片2周边两个侧面贴合的V型开口，定位键3后端有可推动定位键进而推动可转位刀片平行前移的调节件，用于安装偏心凸轮双头螺栓4的螺孔14与和键槽13尾部相连通，偏心凸轮双头螺栓的偏心凸轮与定位键3的后端面相顶，压板螺帽6是通过压板5夹紧可转位刀片2的紧固件。垫片7经其定位销8孔装于刀体1头部的前刀面的垫片槽，垫片槽的形状与其上安装可转位刀片2对应，为正四边形。9为制动螺钉，12为垫片定位销孔，15为键槽13的上平面，10为压板安装于刀体1时的后支承面，16为安装制动螺钉的螺孔。
图15至图20所示是适合于安装四边形可转位刀片的外表面可转位刨刀。
图15至图20中，正四边形的可转位刀片2装于刀体1头部的前刀面11上，刀体1上有用于压紧可转位刀片2的压紧机构，压紧机构包括压板5、偏心凸轮双头螺栓4和压板螺帽6，刀体1头部的前刀面11后部有与刀体刀尖角εrg等分线平行的键槽13，键槽13内有用于装配可转位刀片2的定位键3，定位键3有用于与其装配的可转位刀片2周边两个侧面贴合的V型开口，定位键3后端有可推动定位键进而推动可转位刀片平行前移的调节件偏心凸轮双头螺栓4，用于安装偏心凸轮双头螺栓4的螺孔14与和键槽13尾部相连通，偏心凸轮双头螺栓的偏心凸轮与定位键3的后端面相顶，压板螺帽6是通过压板5夹紧可转位刀片2的紧固件。垫片7经其定位销8之孔装于刀体1头部前刀面的垫片槽，垫片槽的形状与其上安装可转位刀片2对应，为正四边形。9为制动螺钉，12为垫片定位销孔，15为键槽13的上平面，10为压板安装于刀体1时的后支承面，16为安装制动螺钉的螺孔。
图21至图25所示是可推动定位键进而推动可转位刀片平行前移的调节件为另一种结构形式的可转位刀具。
图21至图25中，可转位刀片2装于刀体1头部的前刀面11上，刀体1上有用于压紧可转位刀片2的压紧机构，压紧机构包括压板5、压板螺钉6-B，刀体1头部的前刀面11后部有与刀体刀尖角εrg等分线平行的键槽13，键槽13内有用于装配可转位刀片2的定位键3，定位键3有用于与其装配的可转位刀片2周边两个侧面贴合的V型开口，定位键3后端有可推动定位键进而推动可转位刀片平行前移的调节件，用于安装压板螺钉6-B的螺孔14与和键槽13相隔，螺孔14与和键槽13尾部之间的刀体壁17为调节件的后支承面，调节件为安装于定位键3键部分螺孔19内的端面纵向调节螺钉20，端面纵向调节螺钉20经键槽13尾部的刀体壁17装于定位键3的键部后端.垫片7经其定位销8之孔装于刀体1头部前刀面的垫片槽，垫片槽的形状与其上安装可转位刀片2对应，12为垫片定位销孔，15为键槽13的上平面，10为压板安装于刀体1时的后支承面.
图1至图25所示的四种可转位刀具的主偏角Kr、副偏角K’r的大小和所需可转位刀片的形状和型号应根据实践需要选择。另外可转位刀具中的前角γ0、主后角α0、副后角α’0及刃倾角λs都是刀体和刀片装配到一起后产生的派生角，所以在选择可转位刀片和生产上述四种与可转位刀片相适应的刀体时，其刀体上的主偏角Krg、副偏角K’rg、刀尖角εrg、前角γ0g、主后角α0g、副后角α’0g及刃倾角λsg等有关角度，均需按可转位刀具的设计原则，预先加工完成。刀体的材料可选45#钢、40Cr钢或其他合金结构钢，需经热处理调质及表面发黑处理。
图26、27中，定位键3有用于与其装配的三角形可转位刀片周边两个侧面贴合的V型开口，18为定位键3的上部分的下平面，其下部分为定位键3的键部分，当安装使用时，定位键3的键部分装于键槽中，定位键3的下平面18与键槽的上平面相贴.
图28、29中，定位键3有用于与其装配的四边形可转位刀片周边两个侧面贴合的V型开口，18为定位键3的上部分的下平面，其下部分为定位键3的键部分。
图30、31中，定位键3有用于与其装配的四边形可转位刀片周边两个侧面贴合的V型开口，18为定位键3的上部分的下平面，其下部分为定位键3的键部分，端面纵向调节螺钉20经键槽13尾部的刀体壁17装于定位键3的键部后端，19为键部后端的螺孔，当安装使用时，端面纵向调节螺钉经键槽尾部的刀体壁装于定位键3的键部后端螺孔19中。
图32、33中，另一种形式的调节件为偏心凸轮双头螺栓4，其两端螺纹均为相同旋向中间为一偏心凸轮，用于实施例1、实施例2、实施例3中。
图34、35中，7为用于安装三角形可转位刀片之垫片。
图36、37中，7为用于安装四边形可转位刀片之垫片。
本发明所述的实施例1、实施例2、实施例3中的刀体是可转位外表面车刀的右刀体，实施例4中的刀体是可转位外表面刨刀的左刀体，若将其刀体结构内外左右反向设置即可组成反向刀具。若将其刀体结构应用到加工较大孔径的内表面刀具上即可组成可转位内表面车刀和可转位镗孔刀具。
本发明所述的实施例1、实施例2、实施例3在应用时的安装程序应这样进行：刀体1上可转位刀片之垫片槽上的垫片7用销钉8按可转位刀片相同的形状分别装配到垫片槽内后，垫片7上平面一定不允许高出键槽13的上平面15，定位键3按可转位刀片相同的形状分别装到各自的键槽13内，键槽13与定位键3的配合为滑动配合，不允许左右摆动，三边形或四边形等不同形状的可转位刀片2安装到相对应形状的定位键3的V形槽内后，定位键3的下平面18即与键槽13的上平面15贴合，可转位刀片2可以与定位键3一起沿着键槽13前后移动.带有偏心凸轮双头螺栓4的下端旋入键槽13后部的螺孔14内，直到偏心凸轮的下平面距离键槽13上平面15约一个半螺距为止，然后在偏心凸轮双头螺栓4的上端螺杆上套进压板5，压板5的前端压在可转位刀片2的顶面上，后端压在刀体1的平面10上，再在压板5顶面上用压板螺帽6拧入螺杆头部即可将可转位刀片2夹紧.
用调节件调节可转位刀片位置的程序如下：两种形式调节件之一的偏心凸轮双头螺栓4的头部顶端开有一螺丝刀槽，当可转位刀片是新的时候，刀片内接圆直径最大时，应通过旋转螺丝刀槽，顺着螺栓的螺旋方向将偏心凸轮双头螺栓4上的偏心凸轮向后退到最低点，然后用制动螺钉9的头部顶住偏心凸轮双头螺栓4的下端螺杆，其目的是防止用压板螺帽6拧紧压板5时可能带动螺杆的微量转动，在这种带有偏心凸轮双头螺栓4已经被制动螺钉9锁住的情况下，当可转位刀片2的周边刀刃磨损后，只要松开压板螺帽6取出可转位刀片2，旋转一个角度，换一个新刀刃后，装入定位键3内，再用压板螺帽6压紧压板5，同时压紧可转位刀片2，即可再继续应用，如此反复，直到可转位刀片2的周边每个刀刃都磨损后，再取下可转位刀片2复磨其周边，此时，可转位刀片2的内接圆直径已经变小，所以此刀片再装入定位键3槽内后，需要松开制动螺钉9，再用螺丝刀顺螺旋方向旋转偏心凸轮双头螺栓4，将定位键3向前推移，直到可转位刀片2的刀尖复位为止，然后再用制动螺钉9锁住偏心凸轮双头螺栓4。如此反复几次，偏心凸轮双头螺栓4的偏心凸轮从最低点旋转到最高点，经180度的旋转为终点。
本发明的实施例4在应用时的安装程序的调节和夹紧部分与上述略有区别：装在刀体1键槽13内的定位键3后端面的螺孔19内安装有端面纵向调节螺钉20，当安装在此刀体1上可转位刀片2内接圆直径经过周边复磨而变小再次装入定位键3内后只要旋转端面纵向调节螺钉20，使端面纵向调节螺钉20的头部顶住键槽13的后端面17，推动定位键3向前移动，直到可转位刀片2的刀尖复位，然后盖上压板5并用压板螺钉6-B将可转位刀片2夹紧。如此反复几次，直到可转位刀片2的周边内接圆直径太小不能再用为止。
Claims (6)
1.一种多复磨式可转位刀具，包括刀片，刀体，可转位刀片(2)装于刀体(1)头部，刀体(1)上有用于压紧可转位刀片(2)的压紧机构，其特征在于：刀体(1)头部的前刀面(11)后部有与刀体刀尖角εrg等分线平行或与刀体垫片槽内安装可转位刀片的副刀刃平行、或与刀体主刀刃垂直的键槽(13)，键槽(13)内有用于装配可转位刀片的定位键(3)，定位键(3)有用于与其装配的可转位刀片(2)周边两个侧面贴合的V型开口，定位键(3)后端有可推动定位键(3)进而推动可转位刀片(2)平行前移的调节件。
2.根据权利要求1所述的多复磨式可转位刀具，其特征在于：刀体(1)的前刀面(11)后有和键槽(13)尾部相连的螺孔(14)，螺孔(14)内装调节件偏心凸轮双头螺栓(4)，偏心凸轮双头螺栓(4)的偏心凸轮与安装在键槽(13)内的定位键(3)后端面相顶，此压紧机构包括偏心凸轮双头螺栓(4)、压板(5)、压板螺帽(6)。
3.根据权利要求2所述的多复磨式可转位刀具，其特征在于：偏心凸轮双头螺栓(4)在拧入刀体一端的螺纹中部设有一宽空刀槽，刀体(1)上有可与此宽空刀槽对应的螺孔，螺孔内装有头部可与偏心凸轮双头螺栓(4)宽空刀槽相顶的制动螺钉(9)。
4.根据权利要求1所述的多复磨式可转位刀具，其特征在于：刀体(1)的前刀面(11)后有和键槽(13)相隔的螺孔(14)，安装在键槽(13)内的定位键(3)上的螺孔(19)内有调节件端面纵向调节螺钉(20)，此压紧机构包括压板(5)、压板螺钉(6-B)。
5.根据权利要求1所述的多复磨式可转位刀具，其特征在于：定位键(3)的V型开口为与正三边形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构，与凸三边形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构，与正四边形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构，与菱形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构，或与正五边形可转位刀片周边两个侧面相贴的结构。
6.根据权利要求1所述的多复磨式可转位刀具，其特征在于：所述的可转位刀片(2)为可转位内、外表面车刀刀片、可转位刨刀刀片或可转位镗孔刀刀片。
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