銑削刀具的製作方法

2023-06-10 05:04:26 7

專利名稱：銑削刀具的製作方法
發明技術背景本發明涉及一種銑削刀具，該刀具包括一個可繞一條中心幾何軸線旋轉的刀具體，該刀具體包括一個延伸在兩個相對端面之間的外周表面，其中加工有數個向外張開的外表面凹槽，每一個外表面凹槽由一個前壁、一個後壁和一個底壁所限定，用於容納一個切削元件，該切削元件帶有一個鑲裝刀片以及至少一個夾緊楔塊，該夾緊楔塊被布置在凹槽內，用於固定切削元件，該夾緊楔塊可以通過一個夾緊螺釘進行固定，該夾緊螺釘與一個開入刀具體的底壁內部的螺紋孔相配合，凹槽的後壁上加工有一個第一鋸齒面，該第一鋸齒面與一個加工在切削元件的後側上的類似的第二鋸齒面相配合，而前壁則是平滑的，這是為了與夾緊楔塊上的一個類似的平滑前表面相配合，並且夾緊楔塊上的一個後接觸表面和切削元件上的一個前接觸表面也都是平滑的，這是為了允許夾緊楔塊能夠相對於與該夾緊楔塊相連接的切削元件大體沿徑向移動。
現有技術上述類型的銑削刀具已經被專利SE9103724-2公開。在該專利中，鑲嵌式的單個切削元件包括一個可拆卸的鑲裝刀片，該切削元件可以從刀具體側或刀具頭側被插入相應的凹槽中，在夾緊楔塊被夾緊之前，可以通過手動精細調節確定該鑲裝體的理想位置。我們可以在該鑲裝體的內側上使用一個定位銷，使之與凹槽內壁內部的一個埋頭孔相配合，但是由於該埋頭孔的直徑大於定位銷的直徑，所以當將該鑲裝體安裝在凹槽中時，就不能使該鑲裝體獲得一個確定的、被準確限定的軸向起始位置。對該鑲裝體以及該組件的精細的手工調節工作既困難又耗時。現有刀具的設計方案的另外一個不便之處在於，當該鑲裝體及鑲裝刀片受到瞬時的衝擊或振動載荷時容易出現輕微的損壞，該刀具抵抗這種損壞的能力受到了一定的限制。因此，即使整體損壞可以被避免，但是如果該鑲裝體如此頻繁地被損傷，也將不得不被棄置和更換。另外，每一個單個的鑲裝刀片通過一個螺釘被連接在了相應的鑲裝體上，該螺釘包括一個螺釘頭，所述螺釘延伸穿過鑲裝刀片上的一個通孔並被固定在鑲裝體中的一個螺紋孔內。該方案不僅包括一個用於固定該鑲裝體的夾緊楔塊，而且在每一個鑲裝體中還包括一個用於將鑲裝刀片固定在鑲裝體中的專用夾緊螺釘，在實施中，這意味著一方面，刀具體連同旋轉軸線與，另一方面，數個鑲裝刀片中的每一個之間的公差鏈被加長了。除此之外，鑲裝刀片相對刀具體的調整精度(實施中應該小於1/100mm)可能很容易失控或變得不能滿足要求，例如，當鑲裝刀片需要被更換或被轉換角度時，或者當該鑲裝體由於某種原因需要被拆下或重新安裝時。
本發明的目的和特徵本發明的目的是排除現有銑削刀具的上述缺點，並且提供一種改進的銑削刀具。因此，本發明的一個主要目的是提供一種銑削刀具，其中的切削元件，特別是帶有可拆卸的鑲裝刀片的鑲裝體的鑲嵌式切削元件，能夠連同該組件通過簡單的方式被置於一個相對刀具體精確限定的工作位置。換句話說，我們可以迅速地安裝該切削元件，而不必對之進行精細的手工調節。本發明的另一個目的是提供一種能夠很好地抵抗至少輕微故障的銑削刀具，這種故障可能會因為瞬時的衝擊或振動載荷而導致損傷刀具。具體來講，切削元件或鑲裝體應該能夠抵抗這種載荷，同時能夠不被嚴重損壞或不明顯偏離其基準位置。本發明的另一個目的是提供一種適合於在很高的轉速下工作的銑削刀具，例如，始終工作在接近20,000-30,000轉/分的轉速下。
根據本發明，至少所述主要目的可以通過權利要求1中的特徵描述語句所述的特徵來達到。從屬的各權利要求對本發明的優選實施例作了進一步的闡述。
對附圖的簡要說明附圖包括

圖1是一個透視零件分解圖，表示了根據本發明的銑削刀具的一部分，其中附屬於該刀具的數個鑲裝體和鑲裝刀片與該刀具的刀具體處於分離狀態，圖2是被包括在該刀具中的一個單個鑲裝刀片的透視圖，圖3是另外一個透視圖，表示了鑲裝刀片的另外一個實施例，圖4表示了一個鑲裝體的部分側視示意圖，其中一個鑲裝刀片和一個夾緊楔塊處於第一功能狀態，圖5表示了相應於圖4的側視圖，其中所述各組件處於第二功能狀態，圖6是表示了第三功能狀態的第三個側視圖，圖7是相應於圖1的一個透視零件分解圖，表示了本發明的另外一個實施例，圖8是一個用於對鑲裝體的精細調節裝置的放大詳細視圖，更嚴格地說，該鑲裝體處於一個第一位置，和圖9是相應於圖8的一個詳細視圖，表示了處於第二功能狀態的調節機構。
對本發明的優選實施例的詳細說明在圖1中，數字1概括表示了一個刀具頭形式的刀具體，刀具體1可以繞一條中心幾何軸線(未示出)旋轉。在該實施例中，刀具體1由一個延伸在兩個相對端面3,4之間的外殼狀的外周表面2所限定，在端面3,4中，前者由一個前側面構成，其附近安裝有刀具的鑲裝刀片，而後者由一個後側面構成，一個旋轉軸或類似件(未示出)通過合適的方式被連接在了該後側面上。
外周表面2上加工有數個向外張開的凹槽5，加工這些凹槽5的目的是為了容納鑲裝體6，以及至少一個夾緊楔塊7。每一個凹槽5(同樣見圖4-6)由一個前壁8、一個後壁9和一個由數字10概括表示的底壁所限定。夾緊楔塊7可以與一個螺釘11相配合併通過該螺釘11進行固定，螺釘11與一個開入凹槽5的底壁10內部的螺紋孔12相配合。更確切地講，螺釘11既包括一段右旋螺紋又包括一段左旋螺紋，二者被一個細腰部分所分開。這兩段螺紋中，一段與刀具體內的孔12相配合，而另一段與夾緊楔塊7內的螺紋通孔13相配合。螺釘11上的兩段陽螺紋與孔12,13的陰螺紋之間具有一定的間隙。螺釘11上雙螺紋的存在使該機構可以獲得一種實質上早已存在的功能，通過這種功能，與螺釘上只簡單地加工有單一旋向的螺紋的情況相比，夾緊楔塊7相對刀具體的移動速度可以被提高，例如可被提高一倍。
凹槽5的後壁9上加工有一個如數字14概括所示的第一鋸齒面，該第一鋸齒面與一個加工在鑲裝體6後側上的類似的第二鋸齒面15相配合。在這種連接中，應該指出的是，此處分別定義的「前」和「後」壁是相對於該刀具的旋轉方向而言的，該旋轉方向如箭頭A所示。這樣，沿刀具的旋轉方向觀察，鋸齒面15被加工在了鑲裝體的後側面上，該後側面的背面是一個前側面，該前側面上加工有用於安裝鑲裝刀片17的刀片座16。
每一個凹槽5的前壁8是一個(至少部分)平滑的配合平面，這是為了與夾緊楔塊7上的一個類似的平滑前表面18相配合。夾緊楔塊7上的一個後接觸表面19(同樣見圖4-6)也是平滑的，從而可以與鑲裝體6上的一個平滑的前接觸表面20相配合。由於所述表面8,18,19,20都是平滑的，所以夾緊楔塊就可以不受任何阻礙地大體沿徑向相對刀具體和鑲裝體移動，從而將後者楔住。
儘管鋸齒面14和15優選採用一種現有的形式，然而值得指出的是它們通常被加工為由中間凹槽分隔開的脊。結合圖1和圖4可以看出，這樣鋸齒表面就包括一系列細長的、並且相互平行的直脊，這些脊可以與第二鋸齒面上的凹槽相配合。這些脊和凹槽都具有三角形的橫截面，脊的自由頂稜被削平，從而當鋸齒面相互配合時，使這些脊不能接觸到與之相配合的凹槽的底部。這意味著其中一個鋸齒面中的每一個單獨的脊都可以被穩定地楔緊在周圍的另外一個鋸齒面上的兩個脊之間。換句話說，鑲裝體和刀具體之間的交界面上可以獲得數個楔緊連接。在實施中，每一個脊的兩個側表面之間所夾的尖角(以及相應的每一個凹槽的側表面之間的夾角)可以大約為65°。優選鋸齒面14延伸在凹槽5的整個軸向長度上，即端面3,4之間，與之類似，鋸齒面15延伸在鑲裝體6的整個長度上，但也並非必須如此。
至此，前面結合附圖所述的銑削刀具在所有的要點上都與專利SE9103724-2所述的現有刀具相同。
出於形式上的考慮，在對基於本發明的刀具的特徵進行更加詳細的說明之前，應該指出的是圖2和圖3所示的鑲裝刀片的兩種不同的實施例都在圖1中進行了表示。更確切地講，帶有一個鑲裝體6的如圖2所示的鑲裝刀片17不同於被容納在兩個鑲裝體6之間的如圖3所示的鑲裝刀片17』。在實施中，銑削刀具中只能採用同一種類型統一的鑲裝體以及鑲裝刀片，但是由於空間的原因，此處將兩種不同類型的鑲裝體以及鑲裝刀片表示在了同一個圖中。
根據本發明，每一個凹槽5的底壁10被至少分為了兩個部分壁10′，10 ″，部分壁10′,10″與刀具體的旋轉軸線之間的徑向距離彼此不同，並被一個朝向鑲裝刀片的第一鄰接表面21隔開。所述鄰接表面21沿垂直於凹槽後壁上的鋸齒面14的方向延伸，被用於與鑲裝體6上的一個類似的第二鄰接表面22相配合。它還沿垂直於部分壁10′的方向延伸。第二鄰接表面22一方面相應地沿垂直於鑲裝體的鋸齒面15(嚴格來說是垂直於脊和凹槽的軸向延伸方向)的方向延伸，並且另一方面垂直於鑲裝體內側的一個第一平滑表面23以及鑲裝體上的一個第二平滑表面24(如圖5所示)。所述第一鄰接表面21在凹槽5的底部區域上沿凹槽5的整個寬度延伸。第二鄰接表面22通過類似的方式在鑲裝體的內側沿鑲裝體的整個寬度延伸。
在如圖所示的實施例中，底部分壁10″變形為一個斜角部分壁10。該斜角部分壁10垂直於凹槽的前壁8，同時部分壁10″垂直於加工有鋸齒面14的後壁9。在實施中，前壁和後壁8,9之間的角度應介於25-35。之間。由此部分壁10"和10之間的夾角應介於145-155。之間。還應提到的是，一個螺紋孔25打開進入部分壁10中，該孔被用於與連接在第二夾緊楔塊7a上的夾緊螺釘26相配合，夾緊楔塊7a只被用於楔緊鑲裝體6，而不被用於楔緊鑲裝刀片17。
當鑲裝體6被安裝在凹槽5中之後，只需簡單地使鋸齒面14,15相互滑動直至鄰接表面22被壓緊在鄰接表面21上，就可以使鑲裝體6以一種迅速、簡單的方式被定位在一個預定的基準位置上。由於刀具體(同樣對於該刀具體採用鋁作為材料的情況)上的鄰接表面21和鑲裝體(通常由鋼加工而成)上的鄰接表面22都具有很高的加工精度，所以鑲裝體可以被方便地安裝在一個精確限定的基準位置上，並且這種安裝操作可以被簡單地重複，同時對於刀具中所有的鑲裝體和凹槽而言都可以保持一致。本發明的另外一個主要優點是，如圖6所示，處於楔緊或夾緊狀態的鑲裝體具有極好的夾緊穩定性，這種穩定性不僅因為鋸齒面14,15中存在數個大表面的楔緊連接，而且因為鄰接表面21,22相對較大並且表面之間完全相互接觸。這樣，鋸齒面14,15可以以一種有效的方式抵消掉鑲裝體的任何徑向移動趨勢，同時夾緊楔塊可以抵消掉鑲裝體向上移動的趨勢，並且鄰接表面21,22可以抵消掉鑲裝體圍繞一條沿徑向方向的虛擬幾何軸線的轉動。
該銑削刀具可以配備有能夠對鑲裝體相對刀具體的位置進行精細調節的裝置。在圖1中，這種裝置體現為一個被用作一個調節元件的雙頭螺釘27，該雙頭螺釘27可以被插入鑲裝體中的一個圓柱形通孔28中。該雙頭螺釘包括一個圓柱形的軸29，該軸29的自由端變為了一個偏心體30，該偏心體30可以與底部分壁10″中的一個長埋頭孔31相配合。因此，通過轉動該雙頭螺釘，鑲裝體就可以相對刀具體產生細微的軸向運動，而兩個夾緊楔塊被適度卡緊。在當公差偏差被發現與加工有關時，以及在鑲裝體例如由于振動載荷的原因將會意外地偏離基準位置時，能夠對鑲裝體進行精細的調節是十分重要的，例如在千分之幾或百分之幾毫米的精度範圍內調節。
圖4-6表示了本發明的一個優選實施例，其中鑲裝刀片17被可拆卸式地安裝在了鑲裝體6的刀片座16上。更具體地將，鑲裝刀片17可以通過用於固定鑲裝體6的同一個夾緊楔塊7被卡緊在刀片座16上。為了做到這一點，夾緊楔塊上設有一個外側的第二接觸表面32，該表面32相對內接觸表面19向後相隔了一定距離，而內接觸表面19與鑲裝體6上相應的接觸表面20相配合。在圖4中，夾緊楔塊7處於一個外側的非工作位置上，此時鑲裝體6和鑲裝刀片17可以被從凹槽5中拆下。在圖5中，夾緊楔塊7處於一個臨時卡緊的中間位置，其中夾緊楔塊7的內接觸表面19已經接觸到了鑲裝體6的接觸表面20。在這種狀態下，鑲裝體6通過鋸齒面14,15之間的相互楔緊而被固定在了一個指定位置上。然而，此時鑲裝刀片17依舊以放鬆的狀態被插在刀片座16內。在圖6中，夾緊楔塊7處於一個最終夾緊的內端位置，其中第二接觸表面32已經被壓緊在了鑲裝刀片17的平滑的前側上。
圖3所示的鑲裝刀片17』與圖2所示的較簡單的鑲裝刀片的不同之處在於，鑲裝刀片17』的前側加工有一個V形的橫截凹槽33，該凹槽33可以與夾緊楔塊上的一個帶有第二接觸表面32的突出部分(未示出)相配合。鑲裝刀片17』的下側加工有一個截頭圓錐形的凹孔34。該凹孔34可以與一個直徑較小的突出件35(如圖1中的右上方所示)相配合。通過凹槽33和凹孔34以及與之配合的兩個突出件，鑲裝刀片17』就可以克服離心力的作用而被固定。換句話說，這樣就保證了當該銑削刀具在很高的轉速下工作時，鑲裝刀片在任何情況下都不會存在被甩出相應刀片座的危險。
現參看圖7，該圖表示了本發明的另一個實施例，其中一個鑲裝體6』在其延伸方向上與一個獨立的支撐元件36相配合。在給定了刀具頭的厚度的情況下，支撐元件36的長度大體等於前面所述的鑲裝體6與如圖7所示的較短的鑲裝體6』之間的長度差。與鑲裝體6』類似，支撐元件36具有一個用於與鋸齒面14相配合的後鋸齒面15。一個為螺釘38所開設的螺紋通孔37沿軸向延伸穿過支撐元件36。螺釘38上朝向鑲裝體6』的一端有一個平頭39。在相反的一端，有一個具有多邊形橫截面的鍵座40，用於接納一個鍵，例如一個六角形鍵。支撐元件36的內側面上有一個突出件41，該突出件41呈短圓柱形，將與部分壁10″內的一個凹孔42相配合。嚴格地說該凹孔42是一個長凹孔。
在圖8中，調節螺釘38處於一個非工作狀態，其中螺釘38的頭39被容納在一個埋頭孔43中，埋頭孔43被加工在支撐元件36的端表面44內，該端表面44與鑲裝體6』的端表面45相面對。在這種狀態下，鑲裝體的鄰接表面22被壓緊在凹槽底壁內的鄰接表面21上；即是說，鑲裝體現處於基準位置。
當需要對鑲裝體和鑲裝刀片17進行精細調節時，例如當刀具發生故障時，就可以使用螺釘38進行調節。在工作時，保證了在第二夾緊楔塊7a楔緊支撐元件36的同時，短柱41能夠明顯地緊靠凹孔座42的一端。由於第一夾緊楔塊7隻是被鬆弛地連接上，所以鑲裝體6』只是被臨時固定，從而通過轉動螺釘38，就可以使該鑲裝體沿軸向移動。在圖9中，為了清楚起見，對之進行了誇張的表示。然而在實施中，在大多數情況下只需使螺釘沿軸向移動百分之幾或十分之幾毫米，更具體地說，只需使螺釘轉動幾分之一圈。為此，螺釘38應具有較小的螺距。當鑲裝體被調節至理想的恰當位置後，夾緊楔塊7被最終重新固緊，同時將鑲裝體與附屬的鑲裝刀片固定在一起。
本發明的可實施改動本發明並不僅限於上文所述以及圖中所示的實施例。這樣，本發明同樣適用於包括鑲裝刀片17或類似的鑲裝切削零件(如金剛石刀片)的切削元件，其中的鑲裝切削零件與一個類似鑲裝體的承載件合為一體。換句話說，在這種情況下，該鑲裝切削零件與承載件通過焊接等方式被永久地加工為一體。然而很重要的一點是該切削元件包括一個切削邊。
權利要求
1．一種切削刀具，該刀具包括一個可繞一條中心幾何軸線旋轉的刀具體(1)，該刀具體(1)包括一個延伸在兩個相對端面(3,4)之間的外周表面(2)，其中加工有數個向外張開的外表面凹槽(5)，每一個外表面凹槽(5)由一個前壁(8)、一個後壁(9)和一個底壁(10)所限定，用於容納一個切削元件(6,6』)，所述切削元件(6,6』)帶有一個鑲裝刀片以及至少一個夾緊楔塊(7)，所述夾緊楔塊(7)被布置在凹槽內，用於固定所述切削元件，夾緊楔塊(7)可以通過一個夾緊螺釘(11)進行固定，夾緊螺釘(11)與一個在刀具體(1)的底壁(10)內部的螺紋孔(12)相配合，凹槽(5)的後壁(9)上加工有一個第一鋸齒面(14)，所述第一鋸齒面(14)與一個加工在切削元件的後側上的類似的第二鋸齒面(15)相配合，而前壁(8)則是平滑的，這是為了與夾緊楔塊(7)上的一個類似的平滑前表面(18)相配合，並且夾緊楔塊(7)上的一個後接觸表面(19)和切削元件上的一個前接觸表面(20)也都是平滑的，這是為了允許夾緊楔塊能夠相對於與該夾緊楔塊相連接的切削元件大體沿徑向移動，其特徵在於，每一個凹槽(5)的底壁(10)被至少分為了兩個部分壁(10′,10″)，部分壁(10′,10″)與刀具體的旋轉軸線之間的徑向距離彼此不同，並被一個朝向鑲裝刀片的第一鄰接表面(21)隔開，所述鄰接表面(21)沿垂直於凹槽(5)的後壁(9)上的鋸齒面(14)的方向延伸，被用於與切削元件上的一個類似的第二鄰接表面(22)相配合，被用於將切削元件夾緊在刀具體(1)上的一個嚴格限定的位置上。
2．如權利要求1所述的切削刀具，其特徵在於，所述第一鄰接表面(21)和凹槽(5)的後壁(9)內的鋸齒面(14)之間的夾角是直角，並且同樣第一鄰接表面(21)與切削元件上的第二鋸齒面(15)之間的夾角也是直角。
3．如權利要求1或2所述的切削刀具，其特徵在於，所述第一鄰接表面(21)在凹槽(5)的底部區域上沿凹槽(5)的整個寬度延伸。
4．如前述權利要求之一所述的切削刀具，其特徵在於，所述刀具包括能夠在需要的情況下對切削元件(6,6』)相對刀具體(1)的位置進行精細調節的裝置(27,38)，其可以通過使鋸齒面(14,15)相對起始位置相互沿軸向移動來實現，所述起始位置是指當兩個鄰接表面(21,22)相互接觸時切削元件(6)所處的位置。
5．如權利要求4所述的切削刀具，其特徵在於，所述裝置包括一個具有圓形橫截面的大體沿徑向延伸穿過切削元件(6)的孔(28)，以及一個位於底部分壁(10″)內的埋頭孔(31)，所述底部分壁(10″)與旋轉軸線之間具有最大的徑向距離，所述裝置還包括一個單獨的調節元件(27)，調節元件(27)包括一個可以被插入孔(28)內的圓柱形截面的軸(29)，軸(29)的自由端有一個偏心體(30)，偏心體(30)與埋頭孔(31)相配合，並且夾緊楔塊(7)只被適度卡緊，通過相對孔(28)轉動調節元件，就可以保證切削刀具相對所述起始位置產生軸向位移。
6．如權利要求4所述的切削刀具，其特徵在於，其中切削元件(6)在其軸向延伸方向設置有一個帶有鋸齒面(15)的獨立的支撐元件(36)，鋸齒面(15)與凹槽(5)的後壁(9)上的鋸齒面(14)相配合，並且一個第二夾緊楔塊(7a)被布置用於卡緊支撐元件，所述精細調節裝置包括一個螺釘(38)，螺釘(38)被布置在支撐元件(36)內的一個螺紋通孔(37)內。
7．如權利要求6所述的切削刀具，其特徵在於，支撐元件(36)通過陽件/陰件(41,42)形式的機械連接與刀具體(1)相配合，以保證與切削元件(6)的一個精細調節裝置相連接的支撐元件可以處於一個固定的端部位置，而不會受到第二夾緊楔塊(7a)的固緊程度的影響。
全文摘要
一個刀具頭(1)上裝備有鑲裝體(6)和鑲裝刀片(17),該鑲裝刀片(17)可以通過一個或多個夾緊楔塊(7,7a)被固定緊。每一個鑲裝體的後側面上都有一個與鋸齒面(14)相配合的鋸齒面(15),鋸齒面(14)位於一個用於容納鑲裝體的凹槽(5)的後壁上。凹槽的後壁(10)被分為了數個部分壁(10′,10″),部分壁(10′,10″)被一個第一鄰接表面(21)隔開,鑲裝體上的一個類似的第二鄰接表面(22)可以被壓緊在第一鄰接表面(21)上。通過採用該方案,鑲裝體就可以被迅速、方便地安裝在一個基準位置上,並且被穩定地夾緊在該位置上。
文檔編號B23C5/20GK1324281SQ99812359
公開日2001年11月28日 申請日期1999年10月14日 優先權日1998年10月27日
發明者英厄馬爾·誇斯 申請人:桑德維克公司