專利名稱：為改善與刀夾接合而成形的切削刀具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種切削刀具，更具體地說，涉及一種切削刀具與刀夾的協同操作式接合。更具體地說，本發明涉及一種改進的切削刀具結構，所述切削刀具結構與一刀夾協同操作，以便減少在銑削操作期間產生震顫的振動。
背景技術：
金屬加工機床是眾所周知的。一種常規的金屬加工機床通常包括一種動力傳動裝置，如電動機，液壓電動機，或氣動機；一種合適的切削刀具，如鉆頭，鏜孔刀具，探頭或類似物；及一個刀夾，所述刀夾用于將切削刀具連接到動力傳動裝置上。刀夾通常包括一個管套或套筒件，上述套筒件直接安裝到動力傳動裝置上，并適合于支承切削刀具，以便把切削刀具連接到動力傳動裝置上。
一種典型的切削刀具具有一個圓柱形刀柄，所述圓柱形刀柄具有一個特定的直徑，該特定直徑的刀柄裝配在刀夾套筒件中的緊公差內。刀柄可以具有一個平面，或者具有多個，通常是兩個，軸向對準的平面，上述平面通常是沿著刀柄的圓周表面進行機加工。這類刀柄通常稱之為“Weldon刀柄”。套筒件對每個平面支承一個定位螺釘。各定位螺釘適合于頂著各平面緊固。每個定位螺釘的力傳送到刀柄上，同時使與平面相對的(亦即相差180°)一部分刀柄接觸或接合套筒件的內表面，以便將切削刀具固定在套筒件中。
上述切削刀具與刀夾配置理論上在切削刀具與刀夾之間產生兩個接觸點或一條與刀夾平行的接觸線。這兩個接觸點能使切削刀具相對于刀夾移動或振動，同時在某些條件下產生震顫。這是由于動力傳動裝置、切削刀具、及刀夾的組合式自然頻率、及當切削機床在各種參數下運行時這些元件的諧波性質造成的。當震顫發生時，將材料的微小粒子從刀柄或者套筒件中除去。這些粒子通常變得埋置在刀柄或者套筒件相對配合面的其中之一中，通常是在刀柄中，因為刀柄比套筒件軟，上述情況通常也通稱為微震磨損。
上述切削刀具和刀夾配置具有另一個缺點。當頂著各平面緊固定位螺釘時，刀柄或者切削刀具的中心常常偏離套筒件或者刀夾的中心。
所需要的是一種切削刀具與刀夾的配置，上述切削刀具和刀夾的配置消除或者減少了產生震顫的振動，并且上述配置在切削刀具的中心與刀夾的中心之間產生較小的偏移。
發明內容
一般說來，本發明針對一種切削刀具，所述切削刀具具有一個刀柄，該刀柄具有一個圓柱形部分，上述圓柱形部分適合于與刀夾相等裝配或者更緊密裝配在刀夾內。刀柄適合于用刀夾的一個定位螺釘接合在一第一接觸點處。間隙表面相對于所述第一接觸點設置。間隙表面鄰近兩個在圓周上間隔開的點終止，上述兩個在圓周上間隔開的點在緊固定位螺釘時與刀夾接觸。這些接觸點與第一接觸點在圓周上間隔開的角距離大于90°而小于270°。
本發明的另一些缺點，以及由這些特點所得到的優點，從下面參照附圖所作的詳細說明，將變得顯而易見，其中圖1是按照本發明一個實施例所述一種切削刀具刀柄和一種刀夾套筒件的部件分解局部透視圖；圖2是沿著圖1中線2-2所取的切削刀具刀柄剖視圖；圖3是夾持在刀夾套筒件內的刀柄剖視圖；圖4是按照本發明另一個實施例所述的切削刀具刀柄剖視圖；及圖5是圖4中所示的刀柄夾持在刀夾套筒件內的剖視圖。
具體實施例方式
現在參見附圖，其中本文所有附圖中同樣的標號表示同樣的部件，在圖1中示出了按照本發明一個實施例所述的一種切削刀具10。切削刀具10具有一個刀柄12，所述柄12具有一個或多個基本上是圓柱形部分，或者具有一個主要是圓柱形的圓周表面20。刀柄12具有一個特定的直徑，所述特定的直徑與一刀夾16的基本上是筒形適配部或套筒件14的緊公差(比如，約0.001-約0.005英寸)配合，緊配合在上述緊公差內，或者裝配在上述緊公差內。刀夾16安裝在一個動力傳動裝置(未示出)的主軸上，并適合于支承切削刀具10，以便將切削刀具10連接到動力傳動裝置上。
刀柄12可以具有一個或多個平面18，所述一個或多個平面18可以沿著刀柄12圓周表面20的一側進行機加工，或者用別的方法提供。按照本發明的一個優選實施例，兩個平面18沿著刀柄12的圓周表面20安排成軸向對準，如圖1中所示。
套筒件14對每個平面18支承一個定位螺釘22。定位螺釘22適合于頂著平面18緊固，上述定位螺釘22沿著刀柄12的一側協同操作式限定一個第一接觸點。每個定位螺釘22的力都傳送到刀柄12上。這個力使刀柄12的若干部分24(亦即當觀察圖1時刀柄12的下面部分)接觸或接合套筒件14的內表面26，以便將刀柄12固定在套筒件14中。這些部分24限定第二和第三接觸點，所述第二和第三接觸點每個都優選的是在圓周上與各平面18，或第一接觸點間隔開一角距離。在本發明的一個優選實施例中，第二和第三接觸點與各平面18或第一接觸點間隔開的角距離為大于90°而小于270°。第二和第三接觸點最優選的是與第一接觸點間隔開120°。
現在，參見圖2和3，刀柄12的圓周表面20具有一半徑R1，上述半徑R1具有一個焦點，所述焦點與刀柄12或者切削刀具10的縱向軸線A1一致。各平面18沿著刀柄12圓周表面20的一側或一部分設置。按照本發明的一個優選實施例，刀柄12沿著其整個長度與各平面18相對的一部分28(比如，一個離隙或間隙表面)，或者沿著圓周表面20的另一側(亦即，當從圖2看時的刀柄12底部部分)，具有一放大的半徑R2。放大的半徑R2具有一個焦點A2，所述焦點A2相對于刀柄12的縱向軸線A1偏置。放大的半徑R2的焦點A2顯示比刀柄12的軸線A1更靠近平面18。放大的半徑R2的尺寸及其焦點A2的位置提供了一個間隙，所述間隙用距離D1表示，所述距離D1是刀柄12圓周表面20的半徑R1與放大的半徑R2之間的距離。放大的半徑部分28接近或鄰近刀柄12接合或接觸套筒件14內表面26的各部分24而終止。因此，放大的半徑R2尺寸及其焦點A2的位置還在刀柄12接合或接觸套筒件14內表面26的各部分24之間限定一個角距離，所述角距離用角度e表示。這個角度θ大于0°但小于180°，而最優選的是約為120°。這樣產生三個接觸點，所述三個接觸點優選的是等距離間隔開(亦即分開約120°)，其中一個接觸點是在定位螺釘22接合平面18的地方，而另兩個接觸點是在刀柄12的部分24接合套筒件14內表面26的地方。
上述切削刀具10當與上述套筒件14協同操作使用時，消除或減少了造成震顫的振動。而且，離隙或間隙表面(亦即，部分28)使刀柄12能加工成一定尺寸，以便比常規的或已知的刀柄更緊密地裝配在套筒件14內。因此，本發明在切削刀具10的中心與刀夾16的中心之間產生較小的偏心或偏移。
按照本發明一個可供選擇的實施例所述的一種切削刀具30在圖4和5中示出。這種切削刀具30與上述切削刀具10類似，具有一個刀柄32，所述刀柄32具有一個或多個基本上是圓柱形部分，或者一個主要是圓柱形的圓周表面40。刀柄32具有一個特定的直徑，所述特定的直徑與一刀夾16套筒件14的緊公差(比如，約0.001-約0.005英寸)配合，緊配合在緊公差內，或者裝配在一緊公差內。刀夾16安裝到一個動力傳動裝置(未示出)的主軸上，并適合于支承切削刀具30，以便將切削刀具30連接到動力傳動裝置上。
刀柄32可以具有一個或多個平面38，所述一個或多個平面38可以沿著刀柄32圓周表面40的一側進行機加工，或者用別的方法提供。按照本發明的一個優選實施例，兩個平面38與上述刀柄12的兩個平面18類似，沿著刀柄32的圓周表面40安排成軸向對準。
套筒件14對每個平面38支承一個定位螺釘22。定位螺釘22適合于頂著平面38緊固，上述平面38沿著刀柄32的一側協同操作式限定一第一接觸點。每個定位螺釘22的力都傳送到刀柄32上。這個力使刀柄32與各平面38相對的部分44(亦即，當從圖4和5中看時刀柄32的下面部分)接觸或接合套筒件14的內表面26，以便將刀柄32固定在套筒件14中。這些部分44限定第二和第三接觸點，所述第二和第三接觸點每個都優選的是在圓周上與各平面38，或第一接觸點間隔開角距離。在本發明的一個優選實施例中，第二和第三接觸點與各平面38或第一接觸點間隔開的角距離大于90°而小于270°。第二和第三接觸點最優選的是與第一接觸點間隔開120°。
按照本發明的這個實施例，各平面38沿著刀柄32圓周表面40的一側或一部分設置。刀柄32與各平面38相對的一部分(比如，一個離隙或間隙表面)，或者沿著圓周表面40的另一側或部分(亦即，當從圖4中看時刀柄32的底部部分)，沿著刀柄的整個長度具有一個或多個小平面48(只示出一個)。小平面48的深度和位置提供小平面48與套筒件14內表面26之間的間隙，所述間隙由一個距離D2量度。小平面48接近或鄰近刀柄32接合或接觸套筒件14內表面26的部分44而終止。因此，小平面48的尺寸和位置限定刀柄32接合套筒件14內表面26的各部分44之間的角距離，所述角距離用角度Φ表示。這個角度Φ大于0°但小于180°，而最優選的是約為120°。這樣產生三個接觸點，所述三個接觸點優選的是等距離間隔開(亦即間隔開約120°)，其中一個接觸點是在定位螺釘22接合平面38的地方，而另兩個接觸點是在刀柄32的部分44接合套筒件14內表面26的地方。
上述切削刀具30當與上述套筒件14協同操作使用時，消除或減少了產生震顫的振動。而且，離隙(relief)或間隙表面(亦即部分48)能將刀柄32加工成一定尺寸，以便與常規的或已知的刀柄同等或者比其更緊密裝配在套筒件14內。因此，本發明將在切削刀具30的中心與刀夾16的中心之間產生較小的偏心或偏置。
應該理解，在上述兩個實施例中，離隙或間隙表面的深度如此減小，以便不損害刀柄12，32的整體性。
盡管已經根據幾個優選實施例說明了本發明，但對該技術的技術人員來說，顯然可進行各種修改和添加。所有這些修改和添加預定都包括在本專利的范圍內，所述本專利的范圍僅受其所附權利要求書限制。
權利要求
1.一種切削刀具，包括一個刀柄，所述刀柄具有一個適合于裝配在一個刀夾內的圓柱形部分，一個平面，所述平面適合于通過刀夾的一個定位螺釘接合，及一個間隙表面，所述間隙表面與所述平面相對，其中間隙表面在把定位螺釘緊固在至少兩個接觸點處時這樣接觸刀夾，以使至少兩個接觸點在圓周上與平面間隔開的角距離大于90°且小于270°。
2.如權利要求1所述的切削刀具，其中刀柄具有一個縱向軸線和一個圓周表面，所述圓周表面具有一個半徑，所述半徑具有一個與刀柄縱向軸線一致的焦點，而刀柄與平面相對的部分具有一個放大的半徑，所述放大的半徑具有一個相對于刀柄的縱向軸線偏離的焦點，以便提供間隙表面。
3.如權利要求1所述的切削刀具，其中各接觸點在圓周上與平面間隔開相等的角距離約120°。
4.如權利要求1所述的切削刀具，其中間隙表面由刀柄上與所述平面相對的一個或多個小平面提供。
5.一種切削刀具，包括一個刀柄，所述刀柄具有一個主要是圓柱形的圓周表面；一個或多個平面，所述一個或多個平面沿著刀柄的一側限定一第一接觸點；及一個或多個小平面，所述一個或多個小平面沿著與一個或多個平面相對的圓周表面的另一側設置，上述小平面鄰近第二和第三接觸點終止，第二和第三接觸點在圓周上與第一接觸點間隔開的角距離大于90°而小于270°。
6.如權利要求5所述的切削刀具，其中接觸點在圓周上與平面間隔開相等的角距離約120°。
7.一種切削刀具，包括一個刀柄，所述刀柄具有一個縱向軸線；一個圓柱形部分，所述圓柱形部分具有一第一半徑，該第一半徑具有一與縱向軸線一致的焦點；一個第一接觸點，所述第一接觸點在刀柄的一個圓周表面中；及一個放大的半徑，所述放大的半徑在圓周上與第一接觸點相對，放大的半徑具有一個焦點，所述焦點偏置在柄的縱向軸線前面，以便在刀柄上提供一個間隙表面，所述間隙表面鄰近圓周上間隔開的第二和第三接觸點終止，上述第二和第三接觸點還在圓周上與第一接觸點間隔開的角距離大于90°而小于270°。
8.如權利要求7所述的切削刀具，其中接觸點在圓周上與平面間隔開相等的角距離約120°。
9.一種適合于用一刀夾支承的切削刀具，上述刀夾直接連接到切削機床的動力驅動裝置上，刀夾具有一套筒件，所述套筒件具有一基本上是圓柱形的內表面，并支承至少一個定位螺釘，切削刀具包括一個刀柄，所述刀柄具有一個基本上是圓柱形的部分，所述圓柱形部分適合于裝配在刀夾套筒件中，刀柄還具有一個第一接觸點，所述第一接觸點適合于通過定位螺釘和一個與第一接觸點相對的離隙接合，離隙鄰近第二和第三接觸點終止，上述第二和第三接觸點在通過定位螺釘頂著第一接觸點施加力時接合套筒件基本上是圓柱形的內表面，第二和第三接觸點與第一接觸點間隔開的角距離為小于270°而大于90°。
10.如權利要求9所述的切削刀具，其中刀柄具有一個縱向軸線和一個圓周表面，所述圓周表面具有一個半徑，所述半徑具有一個與刀柄的縱向軸線一致的焦點，而刀柄與平面相對的部分具有一個放大的半徑，所述放大的半徑具有一個焦點，該焦點相對于柄的縱向軸線偏置，以便提供間隙表面。
11.如權利要求9所述的切削刀具，其中接觸點在圓周上與平面間隔開相等角距離約120°。
12.如權利要求9所述的切削刀具，其中間隙表面由刀柄上與平面相對的一個或多個小平面提供。
13.在組合中一個刀夾安裝在一個切削機床動力驅動裝置上，刀夾具有支承一個或多個定位螺釘的套筒件，所述套筒件具有一圓柱形內表面；及一個切削刀具，所述切削刀具由刀夾支承，切削刀具具有一個刀柄，所述刀柄具有一特定的直徑，所述特定的直徑適合于裝配在刀夾套筒件中的緊公差內，刀柄沿著其圓周表面還具有一個或多個平面，定位螺釘適合于頂著所述平面緊固，以使刀柄與各平面相對的部分接合套筒件的內表面，將刀柄固定在套筒件中，刀柄在各部分之間還具有一個間隙表面，所述部分與第一接觸點間隔開的角距離小于270°而大于90°。
14.如權利要求13所述的切割刀具，其中刀柄具有一個縱向軸線和一個圓周表面，所述圓周表面有一半徑，該半徑具有一與刀柄縱向軸線一致的焦點，而刀柄與所述平面相對的一部分具有一放大的半徑，所述放大的半徑相對于刀柄的縱向軸線偏置，以便提供間隙表面。
15.如權利要求13所述的切削刀具，其中所述接觸點在圓周上與平面間隔開相等的角距離約120°。
16.如權利要求13所述的切削刀具，其中間隙表面由刀柄上與平面相對的一個或多個小平面提供。
全文摘要
一種切削刀具(10)具有一個刀柄(12)，所述刀柄(12)具有一個適合于緊配合在一個刀架(16)內的圓柱形部分。刀柄(12)適合于通過刀夾的一個定位螺釘(22)接合在一第一接觸點處。一個間隙表面(28)與第一接觸點(38)相對設置。間隙表面(28)鄰近圓周上兩個間隔開的點終止，上述兩個間隔開的點在緊固定位螺釘(22)時與刀夾(16)接觸。這些接觸點(44)在圓周上與第一接觸點(38)間隔開的角距離為大于90°而小于270°。
文檔編號B23BGK1805813SQ200480016173
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月1日 優先權日2003年6月10日
發明者G·W·謝弗勒, 小R·弗羅塔德索薩 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司