專利名稱：具有可拆卸夾緊刀塊的刀具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前述部分的刀具。
背景技術：
配備刀片(例如轉位式刀片)的刀具通常被使用，用具有最大精度的工作面進行加工，同時最大限度地提高該刀具的使用期限，將成本相對昂貴的刀具的經濟性提高到盡可能高的程度。已知有不同的附件可用來構成這樣的刀具。例如，DE3037576 Al提出的一種刀具，其中為了進行刀塊(特別是轉位式刀片) 的固定而將夾緊螺釘對著承載體壓緊，并用突出的端板將刀塊夾緊，從而使刀塊平對著承載體上的第一支承面壓緊。承載體的支承面相對于承載體的第二支承面成銳角，從而在夾緊夾爪時刀片受到朝向承載體的第二支承面的分力。在與兩個支承面平行的方向上，刀塊相對于承載體的位置通過也是在承載體上形成的第三支承面來確定。刀塊相對于承載體的位置因此通過承載體上的三個支承面而唯一地確定。不提供刀塊(例如)在徑向的精細調整。擰緊夾緊螺釘時夾爪會跟隨扭轉，這通過固定于承載體的銷釘來防止，該銷釘接合于夾爪的溝槽中。然而，銷釘必須以側向游隙(盡管微小)在夾爪的溝槽中通過，允許夾爪和防轉銷釘之間的相對移動。因此不能完全排除夾爪的跟隨扭轉以及刀塊相對于承載體滑動。EP1293280 Bl披露并描述了一種刀具，其中一個刀塊也借助于夾爪壓緊而平對著承載體的支承面壓緊。與DE3037576 Al相比，其刀塊被容納在夾爪中的袋內，并且該夾爪與容納在袋內的刀塊可相對于承載體精細定位。如前已提及，當要求具有經濟性地加工出高品質的工作表面和緊密公差時，通用刀具得到了使用。為了保持該刀具的設置時間或盡可能短的更換時間，要求這樣的刀具滿足能夠在很短的時間內將刀塊的切削刃相對于承載體精確設置，例如設置在承載體的旋轉軸前或設置在另一個由承載體攜帶的刀具前。因此，重要的是將刀具設計成，使刀塊(尤其是轉位式刀片的形式)不僅由承載體穩定地夾持，而且還能用簡單的手動操作快速精細調整到后續的基本位置，并加以夾緊。
發明內容
本發明的課題在于提供如上描述的這樣一種刀具，該刀具具有簡單的設計，總是能夠將刀塊(尤其是根據DIN的轉位式刀片)穩定且位置精確地固定。這個課題通過權利要求1所述的特征得到解決，而本發明的一些有利改進則成為從屬權利要求的主題。在本發明的刀具中，夾爪與承載體一體地形成并且經由材料接合部與承載體相連。夾爪因此從刀具或承載體坯件中形成。由于朝向刀塊突出的夾爪經由材料接合部與承載體的緊固連接，便不可能發生夾爪相對于承載體的不可取的相對運動。因此，從一開始就排除了所不希望有的夾爪夾緊時相對于刀塊的相對運動。由于夾爪與承載體的穩固連接還可將構件數降至最低，從而還使得刀塊的切削刃到承載體的力線得到優化。由于夾爪與承載體形成一體，所需的空間很小，從而使本發明的夾緊原理可應用于各類刀具，即也適用于小工作直徑的刀具和刀具材料。由于刀塊(可與承載體一樣由全部通用的工件制成)在承載體上的緊固方式不是直接的，而是通過夾爪(即使裝入最小的刀塊也如此)來固定；如果不是這樣，則會由于接納夾緊螺釘的中央開口而使刀塊過多地削弱。刀塊因此可以大面積地靠貼在承載體上。根據本發明，夾爪在其突出的端部具有前端支承面，該支承面在材料接合部方向上支撐刀塊。承載體上限定的支承面相對于夾爪上限定的前端支承面成銳角(例如在 75° 85°之間，優選地約80° )，并且朝向材料接合部。朝向材料接合部的承載體的支承面和夾爪上的前端支承面之間的銳角，確保刀塊夾緊在承載體支承面上時，同時有一個朝向材料接合部的分力。優選地，這個方向與刀具進給方向相反，因此就鉆孔、擴孔或絞孔刀具而言對應于軸向，對于磨削刀具則根據設計規格對應于的軸向或徑向。無論是夾爪的前端支承面還是與之成銳角的承載體的支承面，優選地與材料接合部的“轉向軸”平行。在任何情況下，無論對于在承載體上限定的支承面還是在夾爪上限定的前端支承面，本發明的構造被唯一地確定，并以此確保刀塊的可靠和穩定的結構。在平行于承載體上限定的支承面和夾爪上限定的前端支承面的方向上的刀塊的附加支承，優選地不是通過在承載體上另外剛性設置的支承面，而是通過設于承載體內的調整元件來實現，這可確保刀塊在平行于在承載體上限定的支承面以及在夾爪上限定的前端支承面的方向上的精細調整。在承載體上限定的支承面、在夾爪上限定的前端支承面以及調整元件，為刀塊限定了一個接納處或座位，刀塊被固定在其中，并在平行于在承載體上限定的支承面和在夾爪上限定的前端支承面的方向上位置可調地受到支撐。在一個優選實施例中，在軸向支撐夾爪上限定的前端支承面時，刀塊另外被可徑向調整地支撐在承載體上限定的支承面上。刀塊在與承載體上限定的支承面和夾爪上限定的前端支承面平行的方向上的附加支承，優選地通過可調地保持在承載體上的錐形螺釘來實現，該螺釘可從刀具前端調整。這種借助于錐形螺釘的徑向精細調整已經在實際使用中得到驗證。夾爪從承載體隔開優選地通過一個從材料接合部軸向外伸的L形狹縫來實現。在這一改型中，懸臂式夾爪在軸向伸出，材料接合部的“轉向軸”垂直于刀具的旋轉軸。特別是具有圓柱形截面的轉動刀具，可以通過對承載體坯件的加工，例如用銑刀在兩個相互成90 度的平面上簡單地加工出L形狹縫，該狹縫將夾爪從承載體隔開。為了在承載體的夾爪截面上保持均勻的力線，在軸向觀看時，至少在與材料接合部鄰接的長條部分最好具有基本為矩形的截面。該夾爪可以因此具有非常簡單的幾何形狀。一種結構簡單且已實踐證明的夾爪對刀塊的夾緊方法，可以通過將夾緊螺釘置入在夾爪的通孔并擰入承載體中來實現。優選地，刀塊形成為長形的刀片，最好形成為具有直徑上相對的刀刃，其中沿一條縱向邊具有凹槽，夾爪的前端部可形狀相配地進入在該凹槽。為了便于制造，凹槽由兩個相互垂直的面限定。由于夾爪的前端部與凹槽形狀相配，該前端部可置入凹槽，在形狀上互補。夾爪的形狀相配地置入刀塊，保證了夾爪在刀塊上的唯一且穩定的設置，并簡化了安裝和升級。基于簡化刀塊制造的考慮，在刀塊的整個長度上連續形成凹槽，即凹槽從刀塊的兩端開始。為了裝配刀具，操作工只需將刀塊這樣放置在承載體上限定的支承面上，使得夾爪進入凹槽，并且大體上在與承載體上限定的支承面和夾爪上限定的前端支承面平行的方向上移動，直到刀塊抵達附加支承面。優選地，進入刀塊凹槽中的夾爪的前端部，基本上在刀塊的總長度上進入凹槽。因此獲得夾爪在刀塊上的大面積接觸，從而使夾緊力均勻傳遞到刀塊上。由于上述特點，刀塊的使用(特別是轉位式刀片的使用)產生這樣的效果，刀塊各以大面積一邊接觸夾爪，一邊靠貼在承載體的支承面上。接觸壓力可以因此而最小化，這在使用極硬的切割材料(如硬質合金、陶瓷材料或金屬陶瓷材料)時特別有利。而且還可提高作用在刀塊上的夾緊力。此外，由于刀塊不僅與承載體的支承面而且與夾爪上的前端支承面有面接觸，因此容易控制夾爪壓緊時刀塊的應力。刀塊可以據此在精細調整(例如，向前調整刀塊的徑向位置)前先由承載體的支承面以足夠大的力壓緊。顯然，當刀具是旋轉驅動的轉動刀具(例如像平底擴孔鉆孔之類的孔加工刀具) 時本發明關于刀塊應力的構思特別有利。在這種情況下，簡單的設計結構特別適合于承受負載，因為減少的安裝空間對于刀具的振動情況有附帶的積極作用。附加的優點是，排屑對于刀塊的受力結構的影響只是輕微的，即使刀塊的切削刃口位于小直徑上。旋轉驅動時，轉動刀具可在平行于刀具旋轉軸的方向上外伸并與材料接合部的“轉向軸”垂直，例如相對于旋轉軸成徑向。在這種情況下，夾爪的前端支承面在刀具的軸向起支撐作用。作為另一種選擇，夾爪可以例如在垂直于旋轉軸的方向上伸出，例如在徑向上，材料接合部的“轉向軸” 的走向平行于旋轉軸。在這種選擇的情況下，夾爪的前端支承面在垂直于旋轉軸的方向上支撐刀塊。假如是固定刀具，例如車刀，夾爪可以例如在進刀方向伸出，材料接合部的“轉向軸”在垂直于進給的方向上。本發明的刀具因此不應被局限在一個特定類型的刀具。在權利要求書中提及并在上文作了評價的關于刀塊作用于承載體的概念，也可應用于(只要技術上是可行的)各種刀具類型和用以支撐軸向和/或徑向應力的刀具。本發明以旋轉刀具(例如平底擴孔刀具)為例進行說明，其中轉位式刀片裝在承載體的與旋轉軸成徑向關系的刀片座上，并且在軸向上由軸向外伸的夾爪支撐。
圖1為本發明的刀具的前端切削部分的透視圖2為圖1所示的本發明的刀具的切削部分的軸向視圖3為圖1所示的本發明的刀具的切削部分的局部側視圖4為圖1所示的本發明的刀具的切削部分的側視圖，圍繞本發明的刀具的旋轉軸相對于圖3轉過90° ；
圖5為圖1所示的本發明的刀具的承載體的透視圖6為圖1所示的本發明的刀具的刀塊的側視圖7為圖6所示的刀塊的俯視圖8為圖1所示的本發明的刀具的徑向調整螺釘的側視圖；以及
圖9為圖1所示的本發明的刀具的夾緊螺釘的側視圖。
具體實施例方式圖1示出了形式為具有轉軸3的平底擴孔刀的本發明的刀具1。該刀具1包括承載體10 ；在承載體10上可拆卸且位置可調的刀塊30 ；與承載體10 —體地形成的夾爪20， 用以位置精確地將刀塊30固定在承載體10上；夾緊螺釘40，用以將夾爪20相對于刀塊30 夾緊；以及調整元件50，用以在垂直于轉軸3的方向上調整刀塊30。刀具1的承載體10具有未作圖示的通常的夾緊刀柄，用以將刀具1夾緊在適用的刀架上。如圖2所示，承載體10由圓柱形坯件制成，該坯件的前部與軸向平行地扁平延伸至刀具1的前端。從圖1至圖5可以看出，承載體10具有一個可從正面和周邊進入的角形下陷部 11，其中坐落刀塊30，此外，夾爪20與承載體10 —體地形成。與承載體10 —體形成的夾爪20，通過截面為L形狹縫12與承載體10隔開。L形狹縫12與軸線平行地從材料接合部13朝刀具前端方向延伸。通過L形狹縫12與承載體 10隔開的夾爪20因此在軸向伸出。而L形狹縫12例如可用銑刀在承載體坯件上加工出相互成90°的面來形成。材料接合部13限定與旋轉軸3垂直的“轉向軸”，以使夾爪20可以在材料接合部13的彈性變形作用下相對于承載體10彎轉。由于上述的承載體10的扁平化，在軸向觀看，夾爪20在幾乎整個長度上具有大致矩形的截面，至少在與材料接合部13 共同形成的長度部分內。在其外伸的端部21夾爪20包括前端支承面22，刀塊30在材料接合部13的方向即圖示刀具的軸線和進刀方向被支撐。前端支承面22與轉軸3垂直，并與材料接合部13 的“轉向軸”平行。與前端支承面22成直角，外伸的端部21還包括一個底部夾緊面23，該夾緊面平壓在刀塊30上，在與下陷部11 一起形成的底側支承面14的方向上將夾緊力傳遞給承載體10。為了將夾爪20相對于承載體20壓緊，在夾爪20中設置了通孔25，其中置入夾緊螺釘40，該螺釘可擰入承載體20中的相應的螺紋孔。夾緊螺釘40見圖9所示。為了取出夾緊螺釘40的圓錐面41，設置有例如內六角凹孔，在承載體20的扁平部所在的長段部分的通孔25具有錐形沉孔沈，其中置入夾緊螺釘40的圓錐面41。如圖2所示，夾緊螺釘40的旋轉軸(從刀具前端軸向看過去)與直徑平面E成銳角β例如15°。直徑平面E與夾爪20的前端支承面22和承載體10上的底側支承面14 成直角關系。通過夾緊螺釘40，夾爪20因此可在刀塊30位于中間的狀態對著承載體20壓緊。如圖1和圖3所示，前端支承面22在軸向終止于離刀具前端預定的距離，使得刀塊30的主切削刃31以所需的量伸出于承載體20的前端。如圖1和圖3所示，刀塊30落在承載體10的下陷部11上。刀塊30在底側由支承面14支持，該支承面與前端支承面22成銳角關系，該銳角約為80°，將刀塊推向材料接合部13。由于與夾爪20上的前端支承面22的銳角α，向材料接合部13推壓的承載體10 的支承面14起到楔形面的作用，刀塊30在沿著該楔形面推向承載體10的支承面14的同時，有一個朝向材料接合部13的分力，由此，圖示的刀具受到軸向或者說與進刀方向相對的力。在與承載體10上限定的支承面14和夾爪20上限定的前端支承面22平行的方向上，在位于下陷部11上的刀塊30近旁有設于承載體10內的錐形螺釘51形式的調整元件 50。如圖8所示，該錐形螺釘50具有圓錐面51，靠貼在刀塊30上。如圖1所示，錐形螺釘 50偏離中心而設置，承載體10中包括平行于軸線延長的螺紋孔16。刀塊30由附著在的錐形螺釘50的圓錐面51在徑向支撐，使其可通過將錐形螺釘50旋入螺紋孔16徑向可調。通過在承載體10上限定的支承面14、在夾爪20上限定的前端支承面22和錐形螺釘50，確定了刀塊30相對于承載體20在軸向和徑向的位置。刀塊30形成為具有兩個直徑上相對的切削刃31、32的長條轉位式刀片，在它們之間形成有沿縱向棱邊延伸的凹槽33，其中可形狀相配地置入夾爪20的前端支承面。這在圖 1和圖3有最好的圖示。凹槽33與前端支承面22相對應，對此成直角布置的夾緊面23由兩個相互成直角關系的面34、35限定，如圖7所示，通常在轉位式刀片30的總長度上形成。轉位式刀片30的兩個主切削刃31、32之間的轉換因此成為這樣將轉位式刀片 30(在取下的狀態)圍繞縱軸轉過90°左右，然后再繞垂直軸旋轉180°。在轉位式刀片 30轉換的情況下，凹槽33所相對的縱向棱邊36以及凹槽33相對于承載體20始終處于相同的位置。對于夾爪20的前端支承面22和刀塊側夾緊面30的支架的軸向支撐，則根據轉位式刀片30的位置而通過對兩個表面34、35中的一個或另一個夾緊來實現。形成凹槽33的刀塊30的表面34、35在材料接合部13的方向上，即圖示的刀具在軸向上這樣設計尺寸，使其以一個預定量小于夾爪20的底側夾緊面23。這將確保(在刀塊 30的組裝狀態下)只是由夾爪20的前端支承面22在軸向支撐著刀塊30。圖1還示出，置入在刀塊30的凹槽33內的夾爪20的前端部21的徑向尺寸，基本上在刀塊30的總長度上平直地進入凹槽33。進行安裝時，刀具操作工只需將刀塊30這樣放置在承載體10上限定的下陷部11 中，使得夾爪20進入凹槽33，然后將其盡量在徑向上移動，直到刀塊30觸及錐形螺釘50的圓錐面51。更換或轉動刀塊30時，先將夾緊螺釘40擰松至可以從承載體10中的下陷部11取下刀塊30。隨后，清洗下陷部11，并將新刀塊或經轉位的舊刀塊重新放入下陷部11，并在徑向壓靠在錐形螺釘50。在這種狀態下，將夾緊螺釘40固定成使刀塊30以輕微的壓力坐落在承載體20的下陷部11上。然后可以轉動錐形螺釘50，完成刀塊30的徑向調整。最后， 以所需的扭矩擰緊夾緊螺釘40。在上面描述的刀具1中，切削力可以被約束在下陷部11中，從而能夠極其安靜地運行。刀塊30被簡單、穩定地夾持在夾爪20和承載體10之間，從而延長刀具壽命并且獲得工件加工表面的優良的表面光潔度。本發明的刀具1允許刀塊30的徑向位置簡單調整成略有預應力狀態，這可以減少非生產性停機。隨后對刀塊30的夾緊不會造成刀塊30相對于承載體10的相對位置變化，因而可持續保持加工精度。以上，以轉動刀具(例如擴孔刀具)為例對本發明作了闡述，其中，在一個與旋轉軸3有關的承載體20上的徑向下陷部11中接納轉位式刀片30，在軸向上支撐于軸向外伸的夾爪20并且在徑向上支撐于錐形螺釘50。本發明的夾緊概念應用于其他刀具類型或刀具時，也可產生同樣的優點，因此，可以與以上描述的實施例有不同，這并不背離本發明的精神。因此，本發明的夾緊概念，如權利要求書或在導言部分所描述，并不局限于附圖所示的刀具，而是(正如幾個已經作了說明的)可以應用于各種(轉動或固定)用于軸向和 /或徑向或在刀具送進/進刀方向夾緊的刀具。夾爪20與承載體10的隔開，可以取代L形狹縫12而采用其他形狀的狹縫或是將夾爪20和承載體10之間留空隙的方式。在平行于夾爪的前端支承面22和承載體上的底側支承面14的方向上的刀塊30 的精細調整，可采用任何其他合適的、實踐中已知的用于精細調整的調整元件或調整系統， 以取代用于刀塊徑向調整的軸向可調錐形螺釘50。此外，夾爪20上的前端支承面22不必一定(如上面描述的實施例)與材料接合部13的“轉向軸”平行，也可以與材料接合部13的“轉向軸”以某個角度對齊，使得當夾爪 20對刀塊30夾緊時，不僅受到沿材料接合部13方向的分力而且同時受到與材料接合部13 的“轉向軸”平行方向上的分力，例如，朝向刀具1的旋轉軸3的方向。換言之，夾爪20的前端支承面22和承載體10的支承面14可以彼此相對并且相對于承載體10這樣布置和取向，使得在夾爪20夾緊期間，刀塊30可受到對于所需定位精度而言適當的分力。雖然此前描述了具有確為單個刀塊的刀具，但是本發明的夾緊概念原則上也適用于具有多個刀塊的刀具。如果一個刀具需要多個刀塊，它們可以各自由所配置的夾爪在承載體上夾緊固定。在這種情況下，刀塊可以周向和/或軸向錯開地布置。因此，本發明提供了一種刀具，特別是用于對工件進行加工、尤其是切削加工的旋轉刀具，其中一個承載體位置精確地承載至少一個刀塊、尤其是轉位式刀片。設有一個具有用承載體形成的夾爪的單體形式的夾緊裝置，借助該裝置可將刀塊在相對于承載體的確定位置定位，夾爪將刀塊平對著承載體的支承面夾緊，刀塊在夾爪的前端支承面上在夾爪與材料接合部相連接的方向上被支撐。優選地，設置在夾爪和承載體之間的刀塊可以進一步在與承載體的支承面并與夾爪的前端支承面平行的方向上相對于承載體作位置調整，并用夾爪將刀塊固定在調整位置上。
權利要求
1.一種刀具(1)，特別是用于對工件進行加工、尤其是切削加工的旋轉刀具，具有承載體(10)、可拆卸地設置在所述承載體(10)上的刀塊(30)以及用以相對于所述承載體(10) 位置精確地固定所述刀塊(30)的夾爪(20)，其中所述刀塊(30)被平對著所述承載體(10) 的支承面(14)壓緊，其特征在于所述夾爪00)與所述承載體(10) —體地形成并通過材料接合部(1 與所述承載體 (10)連接，并且所述刀塊(30)在所述材料接合部(1 的方向上由所述夾爪00)的前端支承面02) 支撐，其中所述承載體(10)的所述支承面(14)與所述夾爪00)的所述前端支承面02) 成銳角(α)并朝向所述材料接合部(13)。
2.如權利要求1所述的刀具(1)，其特征在于所述刀塊(30)在與所述承載體(10)的所述支承面(14)和所述夾爪00)的所述前端支承面0 平行的方向上位置可調地設置。
3.如權利要求1或2所述的刀具(1)，其特征在于所述夾爪00)的所述前端支承面 (22)和所述承載體(10)的所述支承面(14)與所述材料接合部(1 的轉向軸平行。
4.如權利要求3所述的刀具(1)，其特征在于調整元件(50)由一個可從所述刀具(1) 的端面(4)軸向調整的具有圓錐面(51)的錐形螺釘構成，所述刀塊(30)靠貼在所述圓錐面(51)上。
5.如權利要求1至4中任一項所述的刀具，其特征在于所述夾爪00)通過從所述材料接合部(13)軸向平行地向外延伸的L形狹縫(12)與所述承載體00)隔開。
6.如權利要求5所述的刀具，其特征在于從軸向觀看，所述夾爪00)具有大致矩形的截面。
7.如權利要求1至6中任一項所述的刀具，其特征在于所述夾爪OO)用于置入所述夾爪的通孔中、擰入所述承載體(10)的螺釘00)對著刀塊(30)壓緊。
8.如權利要求1至7中任一項所述的刀具，其特征在于所述刀塊(30)構成為長形刀片，優選地為具有直徑上相對的切削刃(31，32)的轉位式刀片，沿著長棱邊具有凹槽(33)， 其中可形狀相配地置入所述夾爪00)。
9.如權利要求8所述的刀具，其特征在于所述凹槽(33)由兩個相互成直角的平面 (34，35)限定。
10.如權利要求8或9所述的刀具，其特征在于所述凹槽(33)在所述刀塊(30)的總長度上連續。
11.如權利要求10所述的刀具，其特征在于所述夾爪O0)基本上在所述刀塊(30)的總長度上平直地進入所述凹槽(33)。
全文摘要
本發明提供一種刀具(1)，特別是用于進行工件的加工(尤其是切削加工)的旋轉刀具，包括承載體(10)、可拆卸地設置在承載體(10)上的刀塊(30)以及相對于承載體(10)精確定位地固定刀塊(30)的夾爪(20)，其中，刀塊(30)平對著承載體(10)的支承面(14)壓緊。根據本發明，夾爪(20)與承載體(10)一體地形成，通過材料接合部(13)與承載體(10)連接。此外，刀塊(30)在材料接合部(13)的方向上靠貼在夾爪(20)的前端支承面(22)上，其中承載體(10)的支承面(14)與夾爪(20)的前端支承面(22)成銳角，并朝向材料接合部(13)。
文檔編號B23C5/22GK102333611SQ200980155846
公開日2012年1月25日 申請日期2009年12月21日 優先權日2008年12月24日
發明者G·黑克爾, H-P·霍爾菲德 申請人:鈷領無限公司