TW201805096A - 具有含應力消除表面的嵌件收納袋的刀具夾持器 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種刀具夾持器,其具有含用於收納至少一個切割嵌件之至少一個袋之一刀具主體。該至少一個袋具有一支撐表面,及橫向於該支撐表面之一鄰接表面,及經定位於該支撐表面與該鄰接表面之間之一第一應力消除表面。該第一應力消除表面沿一第一軸朝向一第一袋周邊表面延伸。一第二應力消除表面係形成於該第一應力消除表面與該第一袋周邊表面之間。該第二應力消除表面在含有該第一軸之一第二平面中取得之一橫截面視圖中具有一凸形狀。該凸形狀可具有大於0.3 mm之一半徑。
Description
本發明係關於具有一般言之用於金屬切割程序且尤其用於旋轉加工操作之嵌件收納袋的刀具夾持器。
在用於旋轉加工操作之切割刀具之領域內,存在許多具有含應力消除表面之嵌件收納袋之刀具夾持器的實例。應力消除表面通常定位於嵌件收納袋之一支撐表面與一鄰接表面之間以在加工操作期間經由一可移除地固定之切割嵌件來減小施加於刀具夾持器上之拉伸應力力及壓縮應力。 可參考US 6,929,427之圖8至圖10及US 8,506,208之圖1及圖7,此係因為刀具夾持器之先前技術實例具有含應力消除表面之嵌件收納袋。 施加至具有應力消除表面之嵌件收納袋上之拉伸應力的有限元素分析(FEA)已展示,在應力消除表面及鄰近袋周邊表面之隅角交叉處或附近發生峰值應力值,且當在橫截面中觀察時,此亦適用於經構形含具有一倒角或一凹形狀之隅角交叉表面之嵌件收納袋。 圖1至圖3展示根據先前技術之一嵌件收納袋124,其在一第一應力消除表面130與一鄰近袋周邊表面132之間經構形含一隅角交叉表面134。如圖4中所見,當在橫截面中觀看時,基本上充當一第二消除表面之隅角交叉表面134具有一凹形狀。 亦如圖4中所見,在橫截面中,隅角交叉表面134在一第一端點136與第二端點138之間延伸。在其第一端點136處,隅角交叉表面134與鄰接第一應力消除表面130形成一第一間斷,且在其第二端點138處,隅角交叉表面134與鄰接袋周邊表面132形成一第二間斷。 圖5係展示在切割操作期間經由一可移除地固定之切割嵌件(未展示)施加於嵌件收納袋124上之拉伸應力之一FEA圖,其中緊鄰隅角交叉表面134發生37 Kgf/mm2
之一峰值拉伸應力值。 本發明之一目標係提供一種在加工操作期間減小嵌件收納袋處之應力之改良刀具夾持器。 本發明之又一目標係提供一種可高效製造之改良刀具夾持器。
根據本發明,提供一種刀具夾持器,其包括:一刀具主體,該刀具主體具有用於收納至少一個切割嵌件之至少一個袋, 該至少一個袋包括一支撐表面及橫向於該支撐表面之一鄰接表面,及 一第一應力消除表面,其定位於該支撐表面與該鄰接表面之間,該第一應力消除表面沿一第一軸朝向一袋周邊表面延伸, 其中一第二應力消除表面形成於該第一應力消除表面與該袋周邊表面之間,及 其中該第二應力消除表面在含有該第一軸之一第一平面中取得之一橫截面視圖中具有一凸形狀。 又,根據本發明,提供一種製造上文所描述之該刀具夾持器之方法,其中該第二應力消除表面係由非研磨加工形成。
如圖6中所展示,本發明係關於一種刀具夾持器20,其包括具有用於收納至少一個切割嵌件(未展示)之至少一個袋24之一刀具主體22。 在本發明之一些實施例中,可由經加工鋼來製造刀具主體22。 又,在本發明之一些實施例中,至少一個切割嵌件經可移除地固定於其相關聯袋24中。 根據本發明,如圖7至圖10中所展示,至少一個袋24具有一支撐表面26,及橫向於其之一鄰接表面28,及經定位於支撐表面26與鄰接表面28之間之一第一應力消除表面30。 在本發明之一些實施例中,第一應力消除表面30可與支撐表面26及鄰接表面28交叉。 又,在本發明之一些實施例中,刀具主體22可具有複數個袋24。 如圖6中所展示,刀具主體22可具有一旋轉軸AR
,且刀具夾持器20可用於旋轉加工操作中,例如,銑削操作。 根據本發明,如圖7至圖10中所展示,第一應力消除表面30沿一第一軸A1朝向一第一袋周邊表面32延伸。一第二應力消除表面34係形成於第一應力消除表面30與第一袋周邊表面32之間。第二應力消除表面34可毗連第一應力消除表面30及第一袋周邊表面32兩者。 在本發明之一些實施例中,支撐表面26及鄰接表面28可與第一袋周邊表面32交叉。 又,在本發明之一些實施例中,鄰接表面28可係平坦的,且第一軸A1可係平行於鄰接表面28。 如圖6及圖7中所展示,第一袋周邊表面32可係刀具主體22之一前端表面36。 在本發明之一些實施例中,第一袋周邊表面32可係實質上平坦的。 又,在本發明之一些實施例中,第一袋周邊表面32可係垂直於旋轉軸AR
。 如圖11中所展示,第一應力消除表面30可在垂直於第一軸A1之一第一平面P1中取得之一橫截面視圖中具有一凹形狀。 又,如圖11中所展示,在第一平面P1中取得之橫截面視圖中,第一應力消除表面30可係弧形、具有一恆定第一消除表面半徑R1,及大於90度之一角度範圍。 在本發明之一些實施例中,第一平面P1可與底部支撐表面26及鄰接表面28交叉。 又,在本發明之一些實施例中,支撐表面26可與一第二袋周邊表面38交叉。 此外,在本發明之一些實施例中,支撐表面26可係平坦的。 如圖6中所展示,第二袋周邊表面38可係刀具主體22之一圓柱形外表面40。 根據本發明,如圖12中所展示,第二應力消除表面34在含有第一軸A1之一第二平面P2中取得之一橫截面視圖中具有一凸形狀。 在本發明之一些實施例中,第二應力消除表面34可係非搪磨的,即不是藉由邊緣搪磨來形成。邊緣搪磨係一種其中自一切割刀具之邊緣移除材料以達成具有在0.01 mm與0.20 mm之間之一半徑之一圓形形狀之研磨加工程序,其之實例包含振動搪磨、媒體搪磨,及刷子搪磨。 又,在本發明之一些實施例中,如圖10中所展示,支撐表面26可界定一第三平面P3,且第三平面P3可垂直於第二平面P2。 圖13係展示在切割操作期間經由其相關聯切割嵌件(未展示)施加於本發明之袋24上之拉伸應力之一詳細FEA圖,其中在第二應力消除表面34處發生23 Kgf/mm2
之一峰值拉伸應力值。 圖13中展示之在本發明之第二應力消除表面34處發生之23 Kgf/mm2
的峰值拉伸應力值顯著低於圖5中展示之緊鄰先前技術實例嵌件收納袋124之隅角交叉表面134發生之37 Kgf/mm2
的峰值拉伸應力值。 提供具有一凸形橫截面形狀之第二應力消除表面34確保與鄰接表面(即,第一應力消除表面30及第一袋周邊表面32)之一平滑轉變,從而有利地減小施加於袋24上之峰值拉伸應力值。 在本發明之一些實施例中,如圖14中所展示,第二應力消除表面34可在含有第一軸A1,且垂直於第二平面P2之一第四平面P4中取得之一橫截面視圖中具有一凸形狀。 又,在本發明之一些實施例中,第二應力消除表面34可在沿第二平面P2與第四平面P4之間之其緯圈取得之橫截面視圖(未展示)中具有一凸形狀。 如圖15中所展示,在垂直於第一袋周邊表面32之一第五平面P5中取得之一橫截面視圖中,第二應力消除表面34可具有一第二消除表面半徑R2。 在本發明之一些實施例中,第二消除表面半徑R2可係大於0.3 mm。 又,在本發明之一些實施例中,第二消除表面半徑R2可等於或小於第一消除表面半徑R1。 此外,在本發明之一些實施例中,第五平面P5可與第二平面P2交叉,以形成具有小於或等於60度之一值之一銳角第一袋角度α1。 本發明亦係關於一種製造刀具夾持器20之方法,其中第二應力消除表面34可係藉由一非研磨加工程序來形成,且因此不同於邊緣搪磨。 在本發明之一些實施例中,可使用一旋轉切割刀具42 (例如,一銑削切割機)來加工第二應力消除表面34。 如圖16中所展示,旋轉切割刀具42可在其一側視圖中具有一向外凹形切割刃44。 在本發明之一些實施例中,旋轉切割刀具42之凹形切割刃44在其一側視圖中可具有大於0.3 mm之一半徑。 如圖12中所展示,在第二平面P2中取得之橫截面視圖中,第一應力消除表面30可在第二應力消除表面34之一第一端點N1處與第二應力消除表面34相切。 將第一應力消除表面30構形成與第二應力消除表面34相切確保此等表面之間之一平滑轉變(例如,缺乏一間斷),因此導致改良之應力減小。 在本發明之其他實施例(未展示)中,第二平面P2及第五平面P5可共面,且第一袋周邊表面32可在第二應力消除表面34之一第二端點處與第二應力消除表面34相切。 如圖11中所展示,在第一平面P1中取得之橫截面視圖中,分別與在支撐表面26上之第一表面點S1及鄰接表面28上之第二表面點S2相切之第一虛擬直線L1及第二虛擬直線L2彼此交叉以形成一第二袋角度α2。 在本發明之一些實施例中,第二袋角度α2可具有在20度與120度之間之一值。 又,在本發明之一些實施例中,第一應力消除表面30之一凹形表面部分46可相對於以下之至少一者底切: 一第一方向D1,其平行於第一虛擬直線L1,及 一第二方向D2,其平行於第二虛擬直線L2。 如圖11中所展示,凹形表面部分46相對於第一方向D1底切。 應瞭解,貫穿描述及申請專利範圍使用之術語「底切」係指一凹槽或通道,其中在遠離該凹槽或通道之一給定子表面之一特定方向上延伸的一直線與該相同凹槽或通道之另一子表面交叉。 儘管已以一特定程度之特殊性描述本發明,然應瞭解可在不脫離如下文主張之本發明之精神或範疇之情況下作出各種替代及修改。
20‧‧‧刀具夾持器
22‧‧‧刀具主體
24‧‧‧袋
26‧‧‧支撐表面
28‧‧‧鄰接表面
30‧‧‧第一應力消除表面
32‧‧‧第一袋周邊表面
34‧‧‧第二應力消除表面
36‧‧‧前端表面
38‧‧‧第二袋周邊表面
40‧‧‧圓柱形外表面
42‧‧‧旋轉切割刀具
44‧‧‧凹形切割刃
46‧‧‧凹形表面部分
124‧‧‧嵌件收納袋
130‧‧‧第一應力消除表面
132‧‧‧袋周邊表面
134‧‧‧隅角交叉表面
136‧‧‧第一端點
138‧‧‧第二端點
A1‧‧‧第一軸
AR‧‧‧旋轉軸
α1‧‧‧第一袋角度
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
IV-IV‧‧‧線
L1‧‧‧第一虛擬直線
L2‧‧‧第二虛擬直線
N1‧‧‧第一端點
P1‧‧‧第一平面
P2‧‧‧第二平面
P3‧‧‧第三平面
P4‧‧‧第四平面
P5‧‧‧第五平面
R1‧‧‧第一消除表面半徑
R2‧‧‧第二消除表面半徑
S1‧‧‧第一表面點
S2‧‧‧第二表面點
XI-XI‧‧‧線
XII-XII‧‧‧線
XIV-XIV‧‧‧線
XV-XV‧‧‧線
22‧‧‧刀具主體
24‧‧‧袋
26‧‧‧支撐表面
28‧‧‧鄰接表面
30‧‧‧第一應力消除表面
32‧‧‧第一袋周邊表面
34‧‧‧第二應力消除表面
36‧‧‧前端表面
38‧‧‧第二袋周邊表面
40‧‧‧圓柱形外表面
42‧‧‧旋轉切割刀具
44‧‧‧凹形切割刃
46‧‧‧凹形表面部分
124‧‧‧嵌件收納袋
130‧‧‧第一應力消除表面
132‧‧‧袋周邊表面
134‧‧‧隅角交叉表面
136‧‧‧第一端點
138‧‧‧第二端點
A1‧‧‧第一軸
AR‧‧‧旋轉軸
α1‧‧‧第一袋角度
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
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L1‧‧‧第一虛擬直線
L2‧‧‧第二虛擬直線
N1‧‧‧第一端點
P1‧‧‧第一平面
P2‧‧‧第二平面
P3‧‧‧第三平面
P4‧‧‧第四平面
P5‧‧‧第五平面
R1‧‧‧第一消除表面半徑
R2‧‧‧第二消除表面半徑
S1‧‧‧第一表面點
S2‧‧‧第二表面點
XI-XI‧‧‧線
XII-XII‧‧‧線
XIV-XIV‧‧‧線
XV-XV‧‧‧線
為更好地理解,現將僅藉助於實例,參考附圖來描述本發明,其中點鏈線表示一構件之部分視圖的截止邊界,且其中: 圖1係根據先前技術之一嵌件收納袋之一透視圖; 圖2係圖1中展示之嵌件收納袋之一部分之一詳細透視圖; 圖3係圖1中展示之嵌件收納袋之一前視圖; 圖4係沿線IV-IV取得之圖3中展示之嵌件收納袋之一詳細橫截面視圖; 圖5係圖1中展示之嵌件收納袋之一有限元素分析圖; 圖6係根據本發明之一些實施例之一刀具夾持器之一透視圖; 圖7係圖6中展示之刀具夾持器之一嵌件收納袋之一透視圖; 圖8係圖7中展示之嵌件收納袋之一部分之一詳細透視圖; 圖9係圖7中展示之嵌件收納袋之一前視圖; 圖10係圖7中展示之嵌件收納袋之一側視圖; 圖11係沿線XI-XI取得之圖9中展示之嵌件收納袋之一詳細橫截面視圖; 圖12係沿線XII-XII取得之圖9中展示之嵌件收納袋之一詳細橫截面視圖; 圖13係圖7中展示之嵌件收納袋之一有限元素分析圖; 圖14係沿線XIV-XIV取得之圖10中展示之嵌件收納袋之一詳細橫截面視圖; 圖15係沿線XV-XV取得之圖9中展示之嵌件收納袋之一詳細橫截面視圖;及 圖16係在製造本發明之刀具夾持器中使用之一旋轉切割刀具之一側視圖。
22‧‧‧刀具主體
24‧‧‧袋
26‧‧‧支撐表面
28‧‧‧鄰接表面
30‧‧‧第一應力消除表面
32‧‧‧第一袋周邊表面
34‧‧‧第二應力消除表面
36‧‧‧前端表面
AR‧‧‧旋轉軸
Claims (20)
- 一種刀具夾持器(20),其包括: 一刀具主體(22),其具有用於收納至少一個切割嵌件之至少一個袋(24),該至少一個袋(24)包括一支撐表面(26),及橫向於該支撐表面(26)之一鄰接表面(28),及 一第一應力消除表面(30),其經定位於該支撐表面(26)與該鄰接表面(28)之間,該第一應力消除表面(30)沿一第一軸(A1)朝向一第一袋周邊表面(32)延伸, 其中一第二應力消除表面(34)係形成於該第一應力消除表面(30)與該第一袋周邊表面(32)之間,及 其中該第二應力消除表面(34)在含有該第一軸(A1)之一第二平面(P2)中取得之一橫截面視圖中具有一凸形狀。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 在垂直於該第一袋周邊表面(32)之一第五平面(P5)中取得之一橫截面視圖中,該第二應力消除表面(34)具有一第二消除表面半徑(R2),及 該第二消除表面半徑(R2)係大於0.3 mm。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 該第二應力消除表面(34)係非搪磨的。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 該第一應力消除表面(30)與該支撐表面(26)及該鄰接表面(28)相交。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 該刀具主體(22)具有一旋轉軸(AR ),及 該第一袋周邊表面(32)係實質上平坦的,且垂直於該旋轉軸(AR )。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 該支撐表面(26)及該鄰接表面(28)與該第一袋周邊表面(32)相交。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 該鄰接表面(28)係平坦的,及 該第一軸(A1)係平行於該鄰接表面(28)。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 在該第二平面(P2)中取得之該橫截面視圖中,該第一應力消除表面(30)係在該第二應力消除表面(34)之一第一端點(N1)處與該第二應力消除表面(34)相切。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 該第二應力消除表面(34)在含有該第一軸(A1)且垂直於該第二平面(P2)之一第四平面(P4)中取得之一橫截面視圖中具有一凸形狀。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 該支撐表面(26)界定一第三平面(P3),及 該第三平面(P3)係垂直於該第二平面(P2)。
- 如請求項1之刀具夾持器(20),其中: 該第一應力消除表面(30)在垂直於該第一軸(A1)之一第一平面(P1)中取得之一橫截面視圖中具有一凹形狀。
- 如請求項11之刀具夾持器(20),其中: 該第一平面(P1)與該支撐表面(26)與該鄰接表面(28)相交。
- 如請求項11之刀具夾持器(20),其中: 在該第一平面(P1)中取得之該橫截面視圖中,該第一應力消除表面(30)係弧形,具有一恆定第一消除表面半徑(R1)及大於90度之一角度範圍。
- 如請求項13之刀具夾持器(20),其中: 在垂直於該第一袋周邊表面(32)之一第五平面(P5)中取得之一橫截面視圖中,該第二應力消除表面(34)具有一第二消除表面半徑(R2),及 該第二消除表面半徑(R2)等於或小於該第一消除表面半徑(R1)。
- 如請求項11之刀具夾持器(20),其中: 在該第一平面(P1)中取得之該橫截面視圖中,分別與在該支撐表面(26)上之第一表面點(S1)及該鄰接表面(28)上之第二表面點(S2)相切之第一虛擬直線(L1)及第二虛擬直線(L2)彼此交叉以形成一第二袋角度(α2),及 該第二袋角度(α2)具有在20度與120度之間之一值。
- 如請求項15之刀具夾持器(20),其中該第一應力消除表面(30)之一凹形表面部分(46)係相對於以下之至少一者底切: 一第一方向(D1),其係平行於該第一虛擬直線(L1),及 一第二方向(D2),其係平行於該第二虛擬直線(L2)。
- 一種製造如請求項1之刀具夾持器(20)之方法,該方法包括: 藉由非研磨加工來形成該第二應力消除表面(34)。
- 如請求項17之方法,其包括: 使用一旋轉切割刀具(42)來加工該第二應力消除表面(34)。
- 如請求項18之方法,其中: 該旋轉切割刀具(42)在其一側視圖中具有一向外凹形切割刃(44)。
- 如請求項18之方法,其中: 該旋轉切割刀具(42)在其一側視圖中具有含大於0.3 mm之一半徑之一向外凹形切割刃(44)。
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