CN213701812U - 用于切削刀具的刀夹和切削刀具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于切削刀具的刀夹和切削刀具。一种适合于被安装在用于去屑加工的切削刀具的刀座中的刀夹(200)，该刀夹包括：上侧，下侧，该下侧包括底部支撑表面(205)，该底部支撑表面被构造成由所述刀座的主要接触表面支撑，周边侧表面，该周边侧表面在上侧和下侧之间延伸，包括至少一个侧支撑表面，所述至少一个侧支撑表面被构造成由所述刀座的至少一个辅助接触表面支撑，以及刀片座，该刀片座被构造用以在刀夹中支撑切削刀片(300)，其中所述刀片座在上侧和周边侧表面之间的过渡部中形成，其中，下侧包括盲孔(210)，该盲孔适合于接纳用于在切削刀具的所述刀座中紧固所述刀夹的紧固构件(400)。

Description

用于切削刀具的刀夹和切削刀具

技术领域

本实用新型涉及一种用于去屑加工的切削刀具的刀夹，并且涉及一种包含这种刀夹的切削刀具。特别地是，本实用新型涉及一种意图用于金属工件的去屑加工的刀夹和切削刀具。

背景技术

在去屑加工期间，特别是在金属工件的重型加工期间，通常使用具有可更换切削刀片的切削刀具。切削刀片严重磨损并且切削刀片的损坏很常见，诸如切削刀片断裂。当切削刀片被安装在切削刀具的刀片座中时，切削刀具或者更准确地说是切削刀片被安装在其中的切削刀具的刀具本体在切屑断裂时有被损坏的危险。此外，在重型加工期间生成大量的热量，其也可能导致刀具本体上的损坏。

为了保护切削刀具的刀具本体，可以使用刀夹(通常也被称为刀盒)来支撑切削刀片。刀夹又被安装在刀具本体的刀座中。在切削刀片断裂时，刀夹保护刀具本体免受断裂的切削刀片损坏。刀夹还能够耗散加工期间生成的一些热量。因此，刀夹提高了刀具本体的刀具寿命。通过使用具有相似外部尺寸但是适合于接纳不同的切削刀片的内部尺寸的刀夹，能够进一步使得使用具有不同切削刀片的相同刀具本体成为可能。因此，刀夹的使用通常可以提高加工经济性。

DE102009027153公开了一种车削刀具形式的切削刀具，在该切削刀具中，刀夹被用于支撑切削刀具的刀具本体中的切削刀片。刀夹借助于经由刀夹的刀片座接合的螺钉而被安装在刀具本体中，并使用夹具将切削刀片保持在刀片座中。

然而，在重型加工期间生成的热量可能导致螺钉卡住，从而使得当需要时更换刀夹是困难的。这增加了加工期间的停机时间，并且从而对加工经济性具有负面影响。

发明内容

期望的是提供至少在某一方面改进的刀夹和切削刀具，其能够更好地进一步改进加工经济性。特别地是，期望的是提供能够在难以加工的材料(诸如高合金钢合金、锰合金，即含锰、镍、钴和钛合金约 11-14重量％(重量百分比)的钢合金)的重型加工中提高加工经济性的刀夹和切削刀具。

为了更好地解决这些问题，提供了刀夹和切削刀具。

根据本实用新型的刀夹适合于被安装在用于去屑加工的切削刀具的刀座中。所述刀夹包括：

上侧，该上侧包括至少一个顶表面，

下侧，该下侧包括底部支撑表面，所述底部支撑表面被构造成由刀座的主要接触表面支撑，

周边侧表面，该周边侧表面在上侧和下侧之间延伸，其中周边侧表面包括被构造成由刀座的两个辅助接触表面支撑的两个侧支撑表面，其中所述两个侧支撑表面关于彼此以角度α形成，并且其中，所述周边侧表面进一步包括在所述两个侧支撑表面之间延伸的连接表面，其中，在俯视图中看时，连接表面关于所述两个侧支撑表面中的每一个侧支撑表面以内角β＝3α/2延伸，以及

至少一个刀片座，所述至少一个刀片座被构造用以在刀夹中支撑切削刀片，其中所述至少一个刀片座被形成在所述至少一个顶表面和周边侧表面之间的过渡部中，

其中下侧包括盲孔，该盲孔适合于接纳用于将刀夹紧固在切削刀具的刀座的紧固构件。

根据本实用新型的用于去屑加工的切削刀具包括刀具本体、被安装在刀具本体的刀座中的至少一个根据本实用新型所述的刀夹以及被安装在所述至少一个刀夹的所述至少一个刀片座中的至少一个切削刀片。该刀夹借助在盲孔中接纳的紧固构件而被紧固在刀具本体上。

通过在刀夹的下侧提供用于接纳紧固构件的盲孔，该紧固构件能够与刀具本体的侧面接合和与其脱离接合，该侧面在沿关于工件的相对旋转的方向看时位于在切削刀片的后面。这使得更容易够到和操作用于紧固和释放刀夹的紧固构件。当紧固构件是螺钉时，螺钉头与刀片座间隔开，并且因此受加工期间产生的热量影响较小。此外，由于用于接纳紧固构件的孔是盲孔，因此该紧固构件不会伸入到刀片座中，并且刀夹由此保护紧固构件免于直接暴露于在加工期间生成的热量中，特别是当使用诸如立方氮化硼切削刀片的高导热的切削刀片时。刀夹耗散所生成的热量，并且紧固构件和刀具本体中设置的用于接纳该紧固构件的孔不太可能因热量而变形。因此，该紧固构件也不太可能在刀夹和/或刀具本体中卡住。因此，能够减少停机时间以及与刀夹更换有关的刀具本体的损坏的风险。因此，提供了提高加工经济的条件，特别是对于难以加工的材料的重型加工，其中在加工期间产生大量的热量。

刀夹能够适合于各种不同的切削刀片，并且因此对于各种不同的切削刀片使用相同的刀具本体，而能够仅改变刀夹。因此，能够减少刀具本体的储存量。

切削刀具优选地是可以是被构造用于诸如车削刀具的对旋转工件进行去屑加工的切削刀具。

根据一个实施例，刀夹由具有在42-67的范围内的洛氏C硬度 (HRC)的材料制成。取决于硬度，刀夹适合于加工不同类型的材料。

根据一个实施例，刀夹由具有在47-65的范围内的洛氏C硬度的材料制成。因此，刀夹可以适合于加工相对较难加工的材料，并且在材料的加工中产生相对较高的切削力。高于65HRC时，对于要求苛刻的应用，存在材料变得太脆的风险，并且低于47HRC时，在重型加工期间，存在材料太容易变形的风险。通过使刀夹的硬度在上述范围内，能够提高刀夹的刀具寿命。

根据一个实施例，刀夹由具有在50-65，优选是55-63，并且更优选是58-60的范围内的洛氏C硬度的材料制成。在这些范围内，刀夹可以特别适合于使用诸如立方氮化硼(CBN)切削刀片的相对较硬的切削刀片来加工难以加工的例如锰合金和其它合金。

根据一个实施例，刀夹由硬化钢合金制成。硬化钢合金可以例如是硬化不锈钢合金。

根据一个实施例，硬化钢合金包含0.85-0.95重量％的C、17-19重量％的Cr、0.9-1.3重量％的Mo和0.07-0.12重量％的V，余量为铁和杂质。该钢合金能够被硬化到58-60的洛氏C硬度，其已经被发现对已知难以加工的例如锰合金和诸如高合金钢、镍合金、钴和钛合金的其它合金的重型加工是有益的，特别是当使用CBN切削刀片时。

根据一个实施例，刀夹包括内芯和外表面层，其中内芯与外表面层相比相对较柔软。内芯可以由诸如软钢合金的芯材料制成，并且外表面层可以是硬涂层或诸如渗碳层或类似物的硬化表面层的形式。通过具有较软的内芯和较硬的外表面层，与具有均匀硬度的材料相比，能够提高刀夹的韧性。

根据一个实施例，所述刀片座包括平坦底部接触表面，该平坦底部接触表面被构造用以支撑切削刀片的底表面。在这种情况下，切削刀片的底表面也可以是平坦的。这对重型加工应用是有益的，其中平坦表面确保切削刀片和刀夹之间沿着表面的交大的接触交界面，并且从而减少加工期间对刀夹的磨损。这也有利于耗散在加工期间生成的热量，因为大的接触交界面改善了经由刀夹的热量耗散的条件。优选地是，切削刀片的至少大部分的底表面与刀片座的底部接触表面接触。当然，平坦底部接触表面可能具有例如由制造引起的表面粗糙度。

根据一个实施例，刀片座包括至少一个平坦侧接触表面，所述至少一个平坦侧接触表面被构造用以支撑切削刀片的平坦侧表面。在该实施例中，刀夹被构造用于接纳例如菱形、多边形或方形切削刀片，并且特别是CBN切削刀片。优选地是，提供两个平坦侧接触表面，以支撑关于彼此以一定角度形成的切削刀片的不同的侧表面。对于重型加工而言，平坦表面导致切削刀片和刀夹之间沿着表面的相对较大的接触交界面，并且从而减少刀夹在加工期间的磨损。

根据一个实施例，刀片座包括至少一个被构造用以支撑切削刀片的弯曲侧表面的弯曲的侧接触表面，其中，在俯视图中看时，弯曲的侧接触表面沿着圆弧。在俯视图中看时，弯曲的侧接触表面因此具有单一的曲率半径，并且在切削刀片的弯曲侧表面和刀片座的弯曲的侧接触表面之间提供单一“接触点”。然而，当通过加工期间产生的切削力将切削刀片压入到刀片座中时，该单一接触点变得相对较大。对于重型加工应用而言，与提供例如三个接触点相比，这是有益的，因为在三个接触点的情况下，刀夹在加工期间更容易变得变形或被损坏。

根据一个实施例，所述至少一个切削刀片的硬度大于刀夹的硬度。刀夹因此非常适合于吸收在加工期间，特别是在重型加工期间产生的切削力的变化。

根据一个实施例，所述至少一个切削刀片是立方氮化硼(CBN) 切削刀片、硬质合金切削刀片、金属陶瓷切削刀片和陶瓷切削刀片中的至少一种切削刀片。特别地是，CBN切削刀片相对较硬并且适合于例如锰合金的加工。切削刀片还可以包括多晶金刚石(PCD)。

根据一个实施例，所述至少一个刀夹的硬度大于刀具本体的硬度。通过使用较硬的材料的刀夹，刀夹能够适合于经受和耗散在使用硬切削刀片的重型加工期间产生的表面和温度载荷以及力的变化，而不会牺牲对于刀具本体使用贯通横截面通常较软材料带来的好处。相对较硬的刀夹在加工期间有效地保护较软的刀具本体，特别是在切削刀片断裂的情况下。

本实用新型的进一步的有利特征和优点将从下面的详细描述中显现。

附图说明

本实用新型的实施例将在下文中参考附图、借助于示例来描述，在附图中：

图1是示意性地示出根据本实用新型实施例的包括根据第一实施例的刀夹的切削工具的透视图，

图2是图1中的切削刀具的分解图，

图3是图1中的切削刀具的侧视图，

图4是沿着图3中的线IV-IV截取的截面图，

图5是示出根据第二实施例的刀夹连同切削刀片一起的透视图，

图6是图5中的刀夹和切削刀片的透视图，

图7是图5中的刀夹和切削刀片的下端视图，

图8是图5中的刀夹的上端视图，

图9是沿着图8中的线IX-IX截取的截面图，

图10是示出根据第三实施例的刀夹连同切削刀片一起的透视图，

图11是图10中的刀夹和切削刀片的下端视图，

图12是图10中的刀夹和切削刀片的上端视图，

图13是沿着图12中的线XIII-XIII截取的截面图，

图14是示出根据第四实施例的刀夹连同切削刀片一起的透视图，以及

图15是图14中的刀夹和切削刀片的透视图。

具体实施方式

图1至图4中示出了根据本实用新型实施例的用于去屑加工的切削刀具1。切削刀具1是被构造用于旋转工件的加工的车削刀具的形式。切削刀具1包括刀具本体100、根据第一实施例的被安装在刀具本体的刀座101中的刀夹200和被安装在刀夹200的刀片座201中的切削刀片300。刀座101形成在刀具本体100的前端102和刀具本体100的周边表面103之间的过渡部中。周边表面103在前端102和后端104之间延伸，该后端104适合于在加工期间将切削刀具1附接到保持架(未示出)。刀夹200借助于螺钉形式的紧固构件400被安装在刀座101 中。切削刀片300借助于夹持装置500被安装在刀夹200的刀片座201 中，其中夹持装置压靠在切削刀片300的上侧301上，并使用螺钉501 被紧固到刀具本体100。在所示的实施例中，切削刀片300具有菱形的基本形状，并且该切削刀片300是可转位的且是双面的，并且具有围绕切削刀片300的上侧301延伸的第一切削刃302和围绕切削刀片300 的下侧304延伸的第二切削刃303。当被安装在切削刀具1中时，切削刀片300的下侧304被压靠在刀夹200的刀片座201上，并且切削刀片100的上侧101包括前刀面。

图5至图9中更详细地示出了根据本实用新型第二实施例的刀夹 200。根据第二实施例的刀夹200与在图1至图4中所示的根据第一实施例的被包括在切削刀具1中的刀夹200相似，但是根据第二实施例的刀夹200适合于接纳较厚的切削刀片300。图10至13中示出了根据第三实施例的适合于接纳相对较厚并且双面圆形切削刀片300的刀夹 200。图14至15中示出了根据第四实施例的适合于接纳较薄的圆形切削刀片300的刀夹200。在所有实施例中，刀夹200的外部形状适合于装配在刀具本体100的刀座101中，并且刀夹200的内部形状被设计成使得具有特定形状的切削刀片300装配在刀片座201中。

在图1至4和5至9中分别示出的第一实施例和第二实施例中，刀夹200包括具有两个平坦或基本平坦的顶表面203a、203b的上侧202 和具有与顶表面203a、203b平行的平坦或基本平坦的底部支撑表面205 的相反的下侧204。在图10至13和14至15中分别示出的第三实施例和第四实施例中，上侧202包括单个平坦或基本平坦的顶表面203，其中下侧204的平坦或基本平坦的底部支撑表面205与顶表面203平行。

在所有四个实施例中，底部支撑表面205被构造用以由刀座101 的主要接触表面105支撑。周边侧表面206在上侧202和下侧204之间延伸。周边侧表面206包括：两个侧支撑表面207、208，其被构造成由刀座101的两个辅助接触表面107、108支撑；以及连接所述两个侧支撑表面207、208的间隙表面209，其中，当切削刀片300被安装在刀片座201中时，间隙表面209在切削刀片300的间隙表面309下方延伸。在上述一个或多个顶表面203、203a、203b和周边侧表面206 之间的过渡部中形成的刀片座201被构造用以支撑刀夹200中的切削刀片300，并且刀片座201的形状因此被特制，用以接纳具有特定形状的切削刀片300。需要注意的是，根据所有四个所示实施例的刀夹200 可以被安装在图1至图4中所示的刀具本体100的刀座101中，即由于刀夹200的刀片座201的不同的设计，故相同的刀具本体100能够与不同的切削刀片300一起使用。

在所有实施例中，刀夹200的下侧204包括盲孔210，该盲孔210 适合于接纳用于将刀夹200紧固在刀具本体100的刀座101中的紧固构件400。在所示的实施例中，盲孔210是适合于接纳螺钉形式的紧固构件400的螺纹盲孔。盲孔210沿着轴线C₁延伸，该轴线C₁关于底部支撑表面205形成直角。刀夹200关于包括轴线C₁的对称平面P1是镜像对称的，其中所述两个侧支撑表面207、208在对称平面P1的相反两侧延伸。盲孔210形成在刀夹200的刀片座201下面。如图4、9 和13中所示的沿着对称平面P1的截面图中清晰可见的那样，盲孔210 的深度因此小于刀片座201的底部支撑表面205和底部接触表面211 之间的最短距离。

用于将刀夹200附接到刀具本体100的紧固构件400延伸穿过设置在刀具本体中的通孔110。通孔110在刀座101的主要接触表面105 中具有一个开口，并且在刀座101后面、与主要接触表面105相反的表面109中具有另一个开口，使得紧固构件400能够从刀座101的后面紧固/释放。

刀片座201的底部接触表面211是平坦表面，该平坦表面被构造用以支撑形成在切削刀片300的下侧304上的底表面311。底部接触表面211与刀夹200的底部支撑表面205平行地延伸。平坦表面在本文中被理解为没有任何有意形成的表面图案的平面表面。然而，平坦表面当然可以具有一定的表面粗糙度，诸如由制造引起的表面粗糙度。

在第一实施例和第二实施例中，刀片座201进一步包括两个平坦的侧接触表面212、213，所述平坦的侧接触表面212、213被构造用以支撑切削刀片的平坦侧表面312、313。平坦的侧接触表面212、213关于平坦底部接触表面211以直角延伸。在俯视图中看时，在平坦侧接触表面212、213之间形成的角度对应于在切削刀片300的所述两个支撑侧表面312、313之间形成的角度。在所述两个平坦的侧接触表面212、 213之间形成间隙，以接纳切削刀片300的未起作用的角部305。在平坦的侧接触表面212、213和平坦底部接触表面211之间形成缺口，以保护未起作用的第二切削刃303。

在第三实施例和第四实施例中，刀片座210包括弯曲的侧接触表面214，该弯曲的侧接触表面214被构造用以支撑圆形切削刀片300的弯曲侧面314。在俯视图中看时，弯曲的侧接触表面214遵循具有单一曲率半径的圆弧，使得在切削刀片300的弯曲侧表面314和刀夹200 的弯曲的侧接触表面214之间提供单一接触点。接触“点”在这种情况下是表面214、314之间的接触交界面。由于切削刀片300朝向弯曲的侧接触表面214被压入到刀片座201中，因此在加工期间，表面214、 314的相当大的部分是接触的。在弯曲的侧接触表面214和平坦的底部接触表面211之间形成缺口，以保护未起作用的切削刃303。

所述两个侧支撑表面207、208在所示的实施例中关于彼此以α＝90 °的角度形成。刀夹200的周边侧表面206进一步包括连接表面215，该连接表面215在所述两个侧支撑表面207、208之间延伸。在俯视图中看时，连接表面215关于所述两个侧支撑表面207、208中的每一个侧支撑表面以内角β＝3α/2延伸，即连接表面215“切断”原本已经由所述两个侧支撑表面207、208形成的90°的角部。

在图1至图4中所示的切削刀具1中，切削刀片300的硬度大于刀夹200的硬度。刀夹200的硬度又高于刀具本体100的硬度。

刀夹200的洛氏C硬度可以例如在42-67、或47-65、或50-65、、 55-63或58-60的范围内。按照国际标准ISO 6508-1:2016的定义测量洛氏C硬度。例如，刀夹200可以由根据AISI 440B的硬化钢合金制成，所述硬化钢合金包括0.85-0.95重量％的C、17-19重量％的Cr、0.9-1.3 重量％的Mo和0.07-0.12重量％的V，余量为铁和杂质。在替代实施例中，刀夹可以由例如硬化不锈钢或其它钢合金制成。

对于某些已知难以加工的合金(诸如镍合金、钛合金和钴合金、高合金钢、锰合金和铬镍铁超合金)的加工而言，已经发现，由根据 AISI440B的钢合金制成的、具有58-60的洛氏C硬度的刀夹具有理想的性能，以能够经受使用CBN切削刀片在车削期间产生的高切削力。

在加工期间，切削刀片300被压靠在刀夹200的刀片座201上，并且刀夹200则被压靠在刀具本体100的刀座101上。在加工期间生成的热量由刀夹200耗散，使得不与切削刀片300或刀片座201接触的紧固构件400被保护，以免于过热。另外，在刀具本体100中设置的通孔110被保护，以免于过热，其中紧固构件与该通孔110接合。

取决于应用，切削刀片300可以是立方氮化硼切削刀片、硬质合金切削刀片、金属陶瓷切削刀片或陶瓷切削刀片。

本实用新型当然不限于所公开的实施例，而是可以在所附权利要求书的范围内改变和修改。例如，切削刀具可以是用于镗孔的刀具，并且所述刀具本体和刀夹可以设置有多于一个的用于接纳刀夹/切削刀片的刀座/刀片座。此外，刀夹可以适合于接纳具有各种形状和尺寸的切削刀片。在某些实施例中(未示出)，可在切削刀片的底表面和刀片座的底部接触表面之间插入垫片，例如用以使该切削刀片倾斜。在这种情况下，尽管切削刀片的底表面与刀夹的底部接触表面不直接接触，但是刀片座的底部接触表面经由垫片间接地支撑切削刀片的底表面。

Claims (13)

1.一种刀夹(200)，所述刀夹适合于被安装在用于去屑加工的切削刀具(1)的刀座(101)中，其特征在于，所述刀夹(200)包括：

-上侧(202)，所述上侧(202)包括至少一个顶表面(203、203a、203b)，

-下侧(204)，所述下侧(204)包括底部支撑表面(205)，所述底部支撑表面(205)被构造用于由所述刀座(101)的主要接触表面(105)支撑，

-周边侧表面(206)，所述周边侧表面(206)在所述上侧(202)和所述下侧(204)之间延伸，其中，所述周边侧表面(206)包括两个被构造成由所述刀座(101)的两个辅助接触表面(107、108)支撑的侧支撑表面(207、208)，其中，两个所述侧支撑表面(207、208)关于彼此以角度α形成，并且其中，所述周边侧表面(206)进一步包括在两个所述侧支撑表面(207、208)之间延伸的连接表面(215)，其中，在俯视方向上看，所述连接表面(215)关于两个所述侧支撑表面(207、208)中的每一个侧支撑表面以内角β＝3α/2延伸，以及

-至少一个刀片座(201)，所述至少一个刀片座(201)被构造用以在所述刀夹(200)中支撑切削刀片(300)，其中所述至少一个刀片座(201)在所述至少一个顶表面(203、203a、203b)和所述周边侧表面(206)之间的过渡部中形成，

其中，所述下侧(204)包括盲孔(210)，所述盲孔(210)适合于接纳用于在所述切削刀具(1)的所述刀座(101)中紧固所述刀夹(200)的紧固构件(400)。

2.根据权利要求1所述的刀夹，其中，所述刀夹(200)由具有在42-67的范围内的洛氏C硬度的材料制成。

3.根据权利要求2所述的刀夹，其中，所述刀夹(200)由具有在50-65的范围内的洛氏C硬度的材料制成。

4.根据权利要求2所述的刀夹，其中，所述刀夹(200)由具有在58-60的范围内的洛氏C硬度的材料制成。

5.根据权利要求1-4中的任何一项所述的刀夹，其中，所述刀夹(200)由硬化钢合金制成。

6.根据权利要求1所述的刀夹，其中，所述刀夹(200)包括内芯和外表面层，其中，所述内芯与所述外表面层相比相对较软。

7.根据权利要求1-4和6中的任何一项所述的刀夹，其中，所述刀片座(201)包括平坦底部接触表面(211)，所述平坦底部接触表面(211)被构造用以支撑所述切削刀片(300)的底表面(311)。

8.根据权利要求1-4和6中的任何一项所述的刀夹，其中，所述刀片座(201)包括至少一个平坦侧接触表面(212、213)，所述至少一个平坦侧接触表面(212、213)被构造用于支撑所述切削刀片(300)的平坦侧表面(312、313)。

9.根据前述权利要求1-4和6中的任何一项所述的刀夹，其中，所述刀片座(201)包括至少一个弯曲的侧接触表面(214)，所述至少一个弯曲的侧接触表面(214)被构造用以支撑所述切削刀片(300)的弯曲侧表面(314)，其中，在俯视方向上看，所述弯曲的侧接触表面(214)沿着圆弧。

10.一种用于去屑加工的切削刀具(1)，其特征在于，所述切削刀具包括：刀具本体(100)；至少一个根据权利要求1-9中的任何一项所述的刀夹(200)，所述至少一个刀夹(200)被安装在所述刀具本体(100)的刀座(101)中，以及至少一个切削刀片(300)，所述至少一个切削刀片(300)被安装在所述至少一个刀夹(200)的所述至少一个刀片座(201)中。

11.根据权利要求10所述的切削刀具，其中，所述至少一个切削刀片(300)的硬度高于所述刀夹(200)的硬度。

12.根据权利要求10或11所述的切削刀具，其中，所述至少一个切削刀片(300)是立方氮化硼切削刀片、硬质合金切削刀片、金属陶瓷切削刀片和陶瓷切削刀片中的至少一种切削刀片。

13.根据权利要求10-11中的任何一项所述的刀具，其中，所述至少一个刀夹(200)的硬度高于所述刀具本体(100)的硬度。

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