TW202310955A - 具有含兩個質量的抗震裝置的刀把、及具有刀把的切削刀具 - Google Patents

具有含兩個質量的抗震裝置的刀把、及具有刀把的切削刀具 Download PDF

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拉非 雷布
丹尼爾 漢
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Abstract

本發明揭示一種細長刀把，其具有構成具有一圍封內腔之一質量外殼部分之一刀具抗震組件及佔據該圍封內腔之一抗震裝置。該抗震裝置包含兩個減震質量，其等安置於該刀把腔內且藉由接觸一向內腔壁面之至少三個彈性懸吊部件來彈性懸吊於該刀把腔內。該兩個減震質量由不同材料製成且具有不同長度。一切削刀具具有該刀把。

Description

具有含兩個質量的抗震裝置的刀把、及具有刀把的切削刀具
本申請案之標的大體上係關於刀把，且特定言之，係關於具有一抗震裝置之此等刀把，且更特定言之，係關於具有兩個減震質量之此一抗震裝置。
刀把可具有用於在金屬切削操作期間抑制刀把震動之一抗震裝置。通常，抗震裝置係一彈簧質量系統，其包含一腔及藉由彈性支撐部件懸吊於腔內之一減震質量。
在一些此等抗震裝置中，該彈簧質量系統可包含兩個減震質量。此等刀具夾持系統之實例揭示於(例如) US 3,559,512、US 3,690,414、US 4,050,665、US 4,130,185及US 4,903,785中。
本申請案之標的之一目的係提供一種新及改良抗震裝置。
根據本申請案之標的之一第一態樣，提供一種刀把，其沿其之一刀把縱向軸線伸長，該刀把縱向軸線界定相反向前及向後方向，該刀把經構形以固定於其之一後端處，該刀把包括： 一質量外殼部分，其包括具有一向內腔壁面之一內部刀把腔；及 一抗震裝置，其包括： 兩個減震質量，其等包含具有一長質量中心軸線之一長減震質量及具有一短質量中心軸線之一短減震質量，該長及短減震質量之各者具有軸向對置向前及向後質量端；及 至少三個彈性懸吊部件；其中： 該長減震質量沿該長質量中心軸線延伸一長質量軸向長度且包括一長質量材料； 該短減震質量沿該短質量中心軸線延伸一短質量軸向長度且包括一短質量材料； 該短質量軸向長度小於該長質量軸向長度且該長及短減震質量由不同材料製成；且 該刀把可在一未組裝狀態與一組裝狀態之間調整，且在該組裝狀態中： 該兩個減震質量安置於該內部刀把腔中且藉由接觸該向內腔壁面之該至少三個懸吊部件彈性懸吊於該內部刀把腔內。
根據本申請案之標的之一第二態樣，提供一種切削刀具，其包括： 上述類型之一刀把；及 一切削部分，其位於該刀把之一前端處，該切削部分(24)包括至少一個切削刀片。
應理解，上述內容係一概述，且下文描述之特徵可依任何組合應用於本申請案之標的，例如，以下特徵之任何者可應用於該刀把或切削刀具：
該長及短減震質量可沿該刀把縱向軸線軸向偏移，使得該長及短減震質量之一者比另一者更靠近該刀把之該前端。
該短減震質量比該長減震質量更靠近該刀把之該前端定位。
該長及短減震質量中更靠近該刀把之該前端之一者可具有大於該長及短減震質量之另一者之一密度之一密度。
該長質量材料可比該短質量材料更剛性。
該至少三個懸吊部件可包括至少一個中心懸吊部件。該長及短減震質量可由該至少一個中心懸吊部件間隔開。
該抗震裝置可包括四個懸吊部件，其等包含位於該兩個減震質量之一軸向向前者之該向前質量端處之一個懸吊部件、位於該兩個減震質量之一軸向向後者之該向後質量端處之另一懸吊部件及使該兩個減震質量間隔開之兩個中心懸吊部件。
該兩個中心懸吊部件可彼此彈性接觸。
該抗震裝置可包括正好兩個減震質量。
該長減震質量可在該長減震質量之該等質量端遠端處垂直於該長質量中心軸線定向之一平面中具有一恆定長質量橫截面積。該短減震質量可在該短減震質量之該等質量端遠端處垂直於該短質量中心軸線定向之一平面中具有一恆定短質量橫截面積。該長質量橫截面積可相同於該短質量橫截面積。
兩個減震質量可具有含相同直徑之圓柱形形狀。在該組裝狀態中，該長質量中心軸線及該短質量中心軸線可對準且共用平行於該刀把縱向軸線之一質量共同中心軸線。
該切削部分可釋放地附接至該刀把。
在以下描述中，將描述本申請案之標的之各個態樣。為了解釋，足夠詳細地闡述特定構形及細節以提供本申請案之標的之一透徹理解。然而，熟習技術者亦將明白，可在沒有本文所呈現之特定構形及細節之情況下實踐本申請案之標的。
首先關注圖1，其展示描繪本申請案之一態樣的用於切屑移除之一切削刀具20。切削刀具20具有一刀具縱向軸線A。根據本申請案之標的之一些實施例，切削刀具20可為一固定切削刀具。即，切削刀具20未設計成圍繞一旋轉軸線旋轉。在圖式中展示之此非限制性實例中，切削刀具20係一搪桿。然而，本申請案之標的不僅限於搪桿，而是一般亦可應用於(例如但不限於)車削刀具。本申請案之標的亦可應用於旋轉切削刀具，諸如銑刀及鑽頭。針對此等旋轉切削刀具，切削刀具20經設計成可在圍繞刀具縱向軸線A之一旋轉方向上旋轉。
切削刀具20包含一刀把22。切削刀具20亦包含一切削部分24，其可包含至少一個切削刀片26。至少一個切削刀片26經設計以執行金屬切削操作且具有一切削刃用於該目的。根據本申請案之標的之一些實施例，至少一個切削刀片26可釋放地附接至切削部分24。切削部分24可與刀把22一體成型。替代地，如圖式中展示之非限制性實例中所見，切削部分24可釋放地附接至刀把22。切削部分24可安置於刀把22之一前端處。刀把22之後端經構形以由一固持器件固定。
現參考圖2，其展示描繪本申請案之另一態樣的刀把22之一分解圖。刀把22具有一刀把縱向軸線B，其界定相反向前及向後方向D F、D R。刀把22沿刀把縱向軸線B伸長。根據本申請案之標的之一些實施例，切削刀具20及刀把22可彼此同軸。應注意，兩個元件(例如本例中之切削刀具20及刀把22)在其縱向軸線重合(彼此對準)時彼此同軸。
進一步應注意，整個描述及申請專利範圍中使用之術語「向前」及「向後」係指在刀把縱向軸線B之一方向上分別朝向圖3中之左側及右側之一相對位置。一般而言，向前方向係朝向切削部分24之方向。
根據本申請案之標的之一些實施例，刀把22可分別包含兩個對置向前及向後刀把端面30F、30R及在其等之間延伸之一刀把周邊面32。刀把周邊面32可圍繞刀把縱向軸線B延伸。在圖式中展示之此非限制性實例中，刀把端面30之一者(例如向前刀把端面30F)呈鋸齒狀以與切削部分24之一對應表面接合。
刀把22包含一質量外殼部分40及一抗震裝置34。刀具抗震裝置34經設計以在切削刀具20執行一金屬切削操作時減少或消除切削刀具20之震動。根據本申請案之標的之一些實施例，抗震裝置34可安置於切削刀具20之一前端處。
質量外殼部分40內形成有一內部刀把腔36。即，內部刀把腔36圍封於質量外殼部分40內。刀把腔36至少部分由一向內腔壁面38形成。腔壁面38自質量外殼部分40定界刀把腔36。質量外殼部分40包圍刀把腔36。刀把腔36具有一腔中心軸線D。根據本申請案之標的之一些實施例，刀把腔36可沿一腔中心軸線D伸長。刀把腔36可在相同於刀把22之方向上伸長。特定言之，刀把腔36可與刀把22同軸。腔壁面38可包含兩個對置腔壁端面42及在其等之間延伸之一腔壁周邊面44。腔壁周邊面44可圍繞腔中心軸線D延伸。
另外參考圖3，其展示穿過腔壁周邊面44之刀把腔36之一軸向橫截面圖(在含有腔中心軸線D之一平面中截取)，刀把腔36具有一腔橫向橫截面。根據本申請案之標的之一些實施例，該腔橫向橫截面可沿腔中心軸線D均勻。腔壁周邊面44可具有一大體圓柱形形狀。腔壁周邊面44在兩個腔壁端面42附近可具有一圓柱形形狀(其中腔壁周邊面44鄰接一懸吊部件62，如本描述中稍後描述)。兩個腔壁端面42可為平坦的且橫向於腔中心軸線D定向。兩個腔壁端面42可垂直於腔中心軸線D定向。
回至圖1及圖2，本發明刀把22亦包含一抗震裝置34，其包括複數個減震質量54a、54b。較佳地，抗震裝置34可包含正好兩個減震質量54a、54b。
兩個減震質量54a、54b包含一長減震質量54a，其包括一長質量材料。長減震質量54a沿長質量中心軸線E1延伸一長質量軸向長度LL。兩個減震質量54a、54b亦包含一短減震質量54b，其包括一短質量材料。短減震質量54b沿短質量中心軸線E2延伸一短質量軸向長度LS。短質量軸向長度LS小於長質量軸向長度LL。長及短質量材料係不同的。即，長及短減震質量54a、54b由不同材料製成。較佳地，兩個質量材料係非磁性的。例如，短質量材料可為鎢且長質量材料可為碳化鎢。根據本申請案之標的之一些實施例，長質量材料可比短質量材料更剛性(即，長質量材料具有大於短質量材料之一楊氏模數(Young’s Modulus))。此降低長減震質量54a (其構成彈簧質量系統之大部分軸向長度)彎曲且可能撞擊腔壁周邊面44之可能性。
參考圖2至圖3，兩個減震質量54a、54b之各者具有一對應質量中心軸線E1、E2。在組裝刀把22中，質量中心軸線E1、E2可同軸，其中質量54a、54b共用相同質量共同中心軸線E。兩個減震質量54a、54b之各者包含兩個軸向對置質量端60a、60b：一向前質量端60a及一向後質量端60b，向前質量端60a在向後質量端60b之前方。兩個軸向對置質量端60a、60b沿對應質量中心軸線E1、E2彼此間隔開。根據本申請案之標的之一些實施例，各減震質量54a、54b可包含兩個對置質量端面56及在其等之間延伸之一質量周邊面58。質量周邊面58可圍繞對應質量中心軸線E1、E2延伸。兩個質量端面56分別位於兩個質量端60a、60b處。各減震質量54a、54b可沿對應質量中心軸線E1、E2伸長。應注意，長及短質量軸向長度LL、LS在對應質量中心軸線E1、E2之方向上量測於各自質量端面56之間。
參考圖4，其展示穿過短減震質量54b之一中心部分(即，遠離各自質量端60a、60b)之垂直於刀把縱向軸線B之一平面中之刀把之一橫截面圖，短減震質量54b在垂直於短質量中心軸線E2定向之一平面中可具有一恆定短質量橫截面積CS。參考圖5，其展示穿過長減震質量54a之一中心部分(即，遠離各自質量端60a、60b)之垂直於刀把縱向軸線B之一平面中之刀把之一橫截面圖，在質量端面56之間，長減震質量54a在垂直於長質量中心軸線E1定向之一平面中可具有一恆定長質量橫截面積CL。長質量橫截面積CL可相同於短質量橫截面積CS。因此，在其中兩個質量54a、54b具有圓柱形形狀之實施例中，其等可具有相同直徑。
參考圖3，根據本申請案之標的之一些實施例，質量端面56可呈圓錐形以在遠離減震質量54a、54b之一中心部分之一方向上向內漸縮。質量周邊面58可具有一圓柱形形狀。
抗震裝置34進一步包含至少三個彈性懸吊部件62。至少三個懸吊部件62可彈性變形。根據本申請案之標的之一些實施例，至少三個懸吊部件62可由不同於兩個減震質量54a、54b之材料之一材料形成。在一些實施例中，懸吊部件62由橡膠製成，具有60A至95A之間的一硬度計硬度。至少三個懸吊部件62可為o形環。
刀把22可在一未組裝狀態與一組裝狀態之間調整。在刀把22之未組裝狀態中，兩個減震質量54a、54b安置於內部刀把腔36外部。
根據本申請案之標的之一些實施例，參考圖3，刀把22包含一腔軸向密封部件67，其在向後方向D R上界定(定界)刀把腔36且密封刀把腔36。即，腔軸向密封部件67形成腔壁端面38之一者。當刀把腔36由腔軸向密封部件67開封時(即，當刀把22處於一未組裝位置中時)，兩個減震質量54a、54b可插入至刀把腔36中。在刀把22之組裝狀態中，刀把腔36由腔軸向密封部件67密封。
在刀把22之組裝狀態中，兩個減震質量54a、54b安置於刀把腔36內。此外，其各自中心軸線E1、E2可對準，藉此共用質量共同中心軸線E。
根據本申請案之標的之一些實施例，長及短減震質量54a、54b可沿刀把縱向軸線B軸向偏移。因此，長及短減震質量54a、54b之一者比另一者更靠近刀把22之前端。較佳地，短減震質量54b可比長減震質量54a更靠近刀把22之前端定位。測試表明，使最短質量更靠近切削區域改良阻尼效應。
根據本申請案之標的之一些實施例，長及短減震質量54a、54b中更靠近刀把22之前端之一者構成具有一第一密度之一第一材料，第一密度大於構成長及短減震質量54a、54b之另一者之一第二材料之一第二密度。因此，在其中短減震質量54b更靠近刀把22之前端之構形中，短質量材料比長質量材料更緻密，且當長減震質量54a更靠近刀把22之前端時，長質量材料更緻密。已發現使最緻密質量更靠近切削區域改良阻尼效應。
在刀把22之組裝位置中，根據本申請案之標的之一些實施例，兩個減震質量54a、54b可在相同於刀把22之方向上伸長。即，質量共同中心軸線E可平行於刀把縱向軸線B，其中軸線B、E建立刀把22之最長主尺寸且亦分別建立減震質量54a、54b之最長主尺寸。特定言之，質量共同中心軸線E可與刀把縱向軸線B重合(即，兩個減震質量54a、54b可與刀把22同軸)。
在刀把22之組裝位置中，兩個減震質量54a、54b經由至少三個懸吊部件62連接至質量外殼部分40。因此，兩個減震質量54a、54b藉由接觸向內腔壁面38之至少三個懸吊部件62彈性懸吊於刀把腔36中。各懸吊部件62可鄰接一各自質量端面56。應注意，質量周邊面58之任何部分不與向內腔壁面38直接接觸。根據本申請案之標的之一些實施例，至少三個懸吊部件62之各者可因與向內腔壁面38及質量端面56之一者接觸而經受壓縮彈性變形。
根據本申請案之標的之一些實施例，至少三個懸吊部件可包含由元件符號63指示之至少一個中心懸吊部件。長及短減震質量54a、54b可由至少一個中心懸吊部件63間隔開且與其接觸。在圖式中展示之此非限制性實例中，抗震裝置34可包含總共四個懸吊部件：一個懸吊部件62位於減震質量之一軸向向前者之向前質量端60a處，另一懸吊部件62位於減震質量之一軸向向後者之向後質量端60b處，且兩個中心懸吊部件63使兩個減震質量54a、54b間隔開。兩個中心懸吊部件63可彼此彈性接觸。兩個中心懸吊部件63之各者可僅與兩個減震質量54a、54b之一者接觸。
抗震裝置34包含形成於刀把腔36中之一振盪空間68。振盪空間68位於兩個減震質量54a、54b與質量外殼部分40之間(且更特定言之，在兩個減震質量54a、54b與向內腔壁面38之間)。換言之，質量外殼部分40及兩個減震質量54a、54b由振盪空間68間隔開。根據本申請案之標的之一些實施例，振盪空間68完全周向包圍兩個減震質量54a、54b。即，振盪空間68可圍繞腔中心軸線D之全(360°)角範圍延伸。因此，振盪空間68可被視為包圍兩個減震質量54a、54b之一軸向範圍之一環形振盪空間。
兩個減震質量54a、54b經構形以在至少三個懸吊部件62彈性變形之後在振盪空間68內振盪。換言之，當至少三個懸吊部件62經歷彈性變形時，兩個減震質量54a、54b可在振盪空間68內振盪位移。
當切削刀具20遇到一工件時，其容易震動。通常，針對車削或銑削操作，震動係橫向震動。通常，針對鑽削操作，震動係扭轉震動。兩個減震質量54a、54b依一震動頻率振盪。抗震裝置34經設計以依接近(若非等於)切削刀具20之固有頻率之一震動頻率提供兩個減震質量54a、54b，藉此減少或消除切削刀具20之震動。
根據本申請案之標的之一些實施例，振盪空間68可為空的。例如，振盪空間68可沒有黏性流體。
儘管本申請案之標的已在某種特殊程度上描述，但應理解，可在不背離下文主張之本發明之精神或範疇之情況下進行各種改動及修改。
20:切削刀具 22:刀把 24:切削部分 26:切削刀片 30F:刀把端面 30F:向前刀把端面 30R:向後刀把端面 32:刀把周邊面 34:抗震裝置 36:刀把腔 38:腔壁面 40:質量外殼部分 42:腔壁端面 44:腔壁周邊面 54a:長減震質量 54b:短減震質量 56:質量端面 58:質量周邊面 60a:向前質量端 60b:向後質量端 62:懸吊部件 63:中心懸吊部件 67:腔軸向密封部件 68:振盪空間 A:刀具縱向軸線 B:刀把縱向軸線 CL:長質量橫截面積 CS:短質量橫截面積 D:腔中心軸線 D F:向前方向 D R:向後方向 E:質量共同中心軸線 E1:長質量中心軸線 E2:短質量中心軸線 LL:長質量軸向長度 LS:短質量軸向長度
為較佳理解本申請案且展示如何在實踐中實施本申請案，現將參考附圖，其中：
圖1係根據本申請案之一切削刀具之一透視圖，其展示一抗震裝置；
圖2係根據本申請案之圖1中之切削刀具之一分解透視圖；
圖3係圖1中之切削刀具之一軸向橫截面圖；
圖4係沿圖3中之線IV-IV截取之圖1中之切削刀具之一徑向橫截面圖；及
圖5係沿圖3中之線V-V截取之圖1中之切削刀具之一徑向橫截面圖。
應瞭解，為繪示簡單及清楚，圖中展示之元件未必按比例繪製。例如，為清楚起見，一些元件之尺寸可相對於其他元件放大，或若干實體組件可包含於一個功能區塊或元件中。此外，元件符號可在圖之間適當重複以指示對應或類似元件。
20:切削刀具
22:刀把
24:切削部分
26:切削刀片
34:抗震裝置
36:刀把腔
40:質量外殼部分
54a:長減震質量
54b:短減震質量
62:懸吊部件
63:中心懸吊部件
67:腔軸向密封部件
A:刀具縱向軸線
B:刀把縱向軸線
D:腔中心軸線
DF:向前方向
DR:向後方向
E:質量共同中心軸線
E1:長質量中心軸線
E2:短質量中心軸線

Claims (13)

  1. 一種刀把(22)，其沿其之一刀把縱向軸線(B)伸長，該刀把縱向軸線(B)界定相反向前及向後方向(D F、D R)，該刀把(22)經構形以固定於其之一後端處，該刀把(22)包括： 一質量外殼部分(40)，其包括具有一向內腔壁面(38)之一內部刀把腔(36)；及 一抗震裝置(34)，其包括： 兩個減震質量(54a、54b)，其等包含具有一長質量中心軸線(E1)之一長減震質量(54a)及具有一短質量中心軸線(E2)之一短減震質量(54b)，該長及短減震質量(54a、54b)之各者具有軸向對置向前及向後質量端(60a、60b)；及 至少三個彈性懸吊部件(62)；其中： 該長減震質量(54a)沿該長質量中心軸線(E1)延伸一長質量軸向長度(LL)且包括一長質量材料； 該短減震質量(54b)沿該短質量中心軸線(E2)延伸一短質量軸向長度(LS)且包括一短質量材料； 該短質量軸向長度(LS)小於該長質量軸向長度(LL)且該長及短減震質量(54a、54b)由不同材料製成；且 該刀把(22)可在一未組裝狀態與一組裝狀態之間調整，且在該組裝狀態中： 該兩個減震質量(54a、54b)安置於該內部刀把腔(36)中且藉由接觸該向內腔壁面(38)之該至少三個懸吊部件(62)彈性懸吊於該內部刀把腔(36)內。
  2. 如請求項1之刀把(22)，其中該長及短減震質量(54a、54b)沿該刀把縱向軸線(B)軸向偏移，使得該長及短減震質量(54a、54b)之一者比另一者更靠近該刀把(22)之該前端。
  3. 如請求項2之刀把(22)，其中該短減震質量(54b)比該長減震質量(54a)更靠近該刀把(22)之該前端定位。
  4. 如請求項2之刀把(22)，其中該長及短減震質量(54a、54b)中更靠近該刀把(22)之該前端之一者具有大於該長及短減震質量(54a、54b)之另一者之一密度之一密度。
  5. 如請求項1之刀把(22)，其中該長質量材料比該短質量材料更剛性。
  6. 如請求項1之刀把(22)，其中： 該至少三個懸吊部件(62)包括至少一個中心懸吊部件(63)；且 該長及短減震質量(54a、54b)由該至少一個中心懸吊部件(63)間隔開。
  7. 如請求項6之刀把(22)，其中： 該抗震裝置(34)包括四個懸吊部件(62)，其等包含： 一個懸吊部件(62)，其位於該兩個減震質量(54a、54b)之一軸向向前者之該向前質量端(60a)處； 另一懸吊部件(62)，其位於該兩個減震質量(54a、54b)之一軸向向後者之該向後質量端(60b)處；及 兩個中心懸吊部件(63)，其等使該兩個減震質量(54a、54b)間隔開。
  8. 如請求項7之刀把(22)，其中該兩個中心懸吊部件(63)彼此彈性接觸。
  9. 如請求項1之刀把(22)，其中該抗震裝置(34)包括正好兩個減震質量(54a、54b)。
  10. 如請求項1之刀把(22)，其中： 該長減震質量(54a)在遠離該長減震質量(54a)之該等質量端(60a、60b)之垂直於該長質量中心軸線(E1)定向之一平面中具有一恆定長質量橫截面積(CL)； 該短減震質量(54b)在遠離該短減震質量(54b)之該等質量端(60a、60b)之垂直於該短質量中心軸線(E2)定向之一平面中具有一恆定短質量橫截面積(CS)；且 該長質量橫截面積(CL)相同於該短質量橫截面積(CS)。
  11. 如請求項1之刀把(22)，其中： 兩個減震質量(54a、54b)具有含相同直徑之圓柱形形狀；且 在該組裝狀態中，該長質量中心軸線(E1)及該短質量中心軸線(E2)對準且共用平行於該刀把縱向軸線(B)之一質量共同中心軸線(E)。
  12. 一種切削刀具(20)，其包括： 如請求項1之刀把(22)；及 一切削部分(24)，其位於該刀把(22)之一前端處，該切削部分(24)包括至少一個切削刀片(26)。
  13. 如請求項12之切削刀具(20)，其中該切削部分(24)可釋放地附接至該刀把(22)。
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