具有可更換的適配器的切削工具組件的製作方法
2023-09-27 05:30:00 1
專利名稱：具有可更換的適配器的切削工具組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及到由工具刀柄和可更換的適配器組成的切削工具組件，用於夾住可替換的切削刀具，可分離地固定在那裡。
這樣的切削工具被用於不同的切削加工，尤其用於內車削、車螺紋、開槽、退刀槽切削操作，其中，切削刀具從適配器向外面突出，這樣的突出部分的大小決定加工深度。
在已知的在特定類型的切削工具組件中，例如，在WO94/21408，US4,332,513和US4,938,641中，適配器基本是平的。並且具有一個用於夾住切削刀具的帶有一個刀具接納槽的刀具夾持部分，以及一個用於與工具刀柄偶合的適配器安裝部分，以及一個用於與工具刀的偶合的適配器安裝部分。適配器安裝部分和工具刀柄具有分別由凹口和突出部分形成的操作面，突出部分與凹口配合成對，而且正好被放置在裡面。通過二個或多個緊固螺釘裝置，適配器被固定於工具刀柄，對於適配器的安裝部分，緊固調整需要足夠的橫向尺寸。這樣的設計不適合於機加工具有小的直徑的深入的凹槽。另外，這些組件的操作面相交的方式需要小的加工公差，有時，還需要預定的緊固刀具的工序，因此，其操作是很不簡單的。
在具有小的直徑的工件裡，當需要進行深而且窄的凹槽的徑向的裡面的機械加工時，上述類型的切削工具組件的設計更被這樣的事實限制適配器必須被固定到橫向於軸線的工具刀柄的端面。由於這樣的安排，鑑於實際的工具刀柄的小的直徑，用於固定適配器的區域實際上受到限制，因此，很顯然，就需要減少用在組件中的緊固螺釘的數量。
僅使用一個緊固螺釘的切削工具組件的例子是由Zinner GhbH生產的Stechsystem 2000。然而，為了牢固地把這一工具組件固定於工具刀柄的端面，後者被形成具有定位銷，定位銷被容納在適配器的對應的通孔中。這樣的安排需要高的加工精度，並且仍然需要足夠的工具刀柄的端面區域，因此，對於具有小的直徑的切削工具，使用這樣的布置，實際上受到限止。
本發明的目的是要提供一種切削工具，其中，通過單個的夾持螺釘實現把可更換的適配器牢固可靠地固定於工具刀柄，按照這種方式，允許切削工具有效的微型化，因此，在具有小的直徑的工件裡的深而窄的凹槽的裡面的機械加工被變得容易。
按照本發明，它提供一種切削工具組件，組件包含有具有刀柄夾住部分的工具刀柄，和具有適配器安裝部分的可更換的適配器，使用夾持裝置，適配器的安裝部分被固定到刀柄的夾住部分，以及用地夾持可替換的切削刀具的刀具夾持部分，刀具夾持部分從適配器安裝部分向外面突出；所述適配器安裝部分具有由突出部分形成的側壁，它具有一個實際上與側壁平行的鄰接於表面的突出部分，並且，相對的上面和下面的突出部分夾持表面橫向於突出部分的鄰接表面；具有一個表面的所述刀柄夾住部分通常平行於適配器安裝部分的側壁，並且，形成一個與適配器安裝部分的突出部分相配合併可容納適配器安裝部分的突出部分的凹口，凹口具有凹口鄰接表面和相對的上面和下面凹口夾持表面，適合於與突出部分的對應的表面相交。
所述夾持裝置包括一個與適配器的後端相鄰的並穿過突出部分的適配器的通孔，螺紋孔在刀柄夾住部形成，並且與適配器通孔對正，夾持螺釘具有一個可容納在適配器通孔中的螺釘頭部，螺釘的螺紋部分適合於被擰入螺紋孔中；其特徵在於所述適配器的後端被形成有一個與適配器通孔匯合的橫向切口，並且至少所述通孔的一個部分被布置在突出部分中，在朝著與適配器安裝部分的突出部分鄰接表面的方向上呈錐形，所述螺釘頭部能夠承受該通孔的錐形部分。
由於這樣的設計，當夾持螺釘被擰入該螺紋孔中時，它的頭部(其優選的形狀是圓錐形的)承受該通孔的錐形部分，因此，強制使得適配器安裝部分的上面部分向著離開在刀柄夾住部分的凹口裡的下面部分向方向偏離，直到上面和下面突出部分的夾持表面，在接觸區域處，承受對應的上面和下面的凹口夾持表面，接觸區域安裝在上面和下面的夾持螺釘的頭部。同樣，該適配器在施加力矩的方向上被轉動，該力矩使得下面的突出部分夾持表面，在遠離螺釘的接觸區域處，承受下面凹口夾持表面。同時，適配器安裝部分的突出部分的鄰接表面鄰接於刀柄夾住部分的凹口的鄰接部分表面。
在本發明的優選的實施例中，適配器通孔的錐形部分實際上具有圓形的截面形狀。然而，錐形部分的截面形狀可以不是圓形，例如，它可以是細長的，並且，在沿著適配器長度方向上有最大的尺寸，因此，使得適配器安裝部分的上面部分，在鄰接刀具夾持部分區域處的柔性增加，並且，在橫向有最小的尺寸，因此，保證了夾持螺釘頭部和通孔的錐形部分之間有預定的接觸位置。
突出部分和凹口的上面夾持表面，在沿著離開通孔的適配器的長度方向上，最好比各自的下面的夾持表面短。在鄰接於刀具夾持部分，該突出部分則最好作成有一個中凹的切口。
夾持螺釘被擰入的方向最好是這樣的提供一個在同一方向上的轉動適配器的力矩，作為由作用在適配器的刀具夾持部分中夾持的切削刀具上的切削力量生成的力矩。
至少，凹口和突出部分的鄰接部分或鄰接表面之一，形成一個相對淺的分界凹口，確保在這些表面之間的接觸發生在上面區域，最好是在這種情況適配器安裝部分的側壁和刀柄夾住部分的表面具有一個附加的接觸區域，即一個附加的鄰接區域，分隔開該凹口和突出部分。
接觸的附加區域實質上平行於凹口的鄰接部分和突出部分的鄰接表面，並且被建立刀柄夾住部分的表面的最低部分和適配器安裝部分的側壁之間。
在本發明的優選的實施例中，工具刀柄，至少是鄰接於引導端部處，是圓柱形，並且，適配器具有與之適應的圓周，並且與工具刀柄呈橫向。另外，工具刀柄可以不是圓形截面，並且具有一個比深度更大的高度。
工具刀柄的表面最好作成有兩個相對安置的上下面側邊突緣部分，側邊突緣部分，側邊突緣確定所謂的凹口。
工具刀柄的引導端部最好作成有一個切口，在鄰接刀具夾持部分處，為切削流提供一個空間。
工具刀柄最好有一個內部的冷卻劑液體輸送管，輸送管上有一個液體出口，液體出口位於在工具刀柄的引導端部中形成的切口中。
附
圖1是按照本發明的金屬切削工具組件的等比例的部件分解圖；附圖2是附圖1所表示的切削工具組件的的等比例的視圖。
附圖3是附圖2表示的切削工具組件的側視圖；附圖4和5用示意圖說明在裡面開槽操作操作，在一個工件裡，由附圖2所示的切削工具組件的安排；附圖6是由附圖1和2所示的切削工具組件的達配器的表面視圖；附圖6a是按照本發明的、具有一個替換設計的切削工具組件的適配器的表面視圖；附圖7是附圖6所示的適配器的後視圖；附圖8是沿附圖6所示的適配器的線VIII-VIII的截面視圖；附圖9是附圖1和2所示的切削工具組件的工具刀柄的側視圖；附圖10是附圖9所示的工具刀柄的表面視圖；附圖11是切削工具的表面視圖，它示意性地說明在附圖2中所示的切削工具組件的夾持機構；附圖12是沿在附圖11中所示的切削工具組件的階梯線XII-XII的截面視圖；按照本發明的金屬切削工具組件被表示在附圖1、2和3中。附圖4和5說明把這種金屬切削工具用於在裡面的機械加工，尤其是用於具有小的直徑D的工件W中的窄的開槽G的徑向機械加工，它繞軸線A、相對於工具旋轉。
如附圖1和2中所示，金屬切削工具組件包含一個細長的圓柱形工具刀柄1；和一個可更換的實際上是平的適配器2，適配器2部分為圓形，相對於工具刀柄1呈橫向，以及通過具有一個錐形頭部5和一個螺紋部分6的夾持螺釘4夾持引導端部3的螺釘。
如附圖1和2以及說明適配器2的附圖6和7所示，後者具有一個片狀的刀具夾持部分7，用它的從適配器2的引導端部9向外突出的操作切削部分以及適配器安裝部分10，夾住可替換的刀削刀具9。由刀具接收槽11形成適配器2的刀具夾持部分7，切削刀具8被夾持在刀具接收槽11中，以致於在切削操作期間(附圖5)，切削邊緣12和上面提到的軸線A實際上被安置在一個平面裡。適配器安裝部分10具有一個面向工具刀柄1的側壁13，並且橫向於切削刀具8的切削邊緣12。
如附圖7中所示，由布置在側壁13的上面部分和從適配器2的後端部21伸向適配器的引導端部9的突出部分20，形成適配器安裝部分10的側壁13。如附圖8中所示，突出部分20具有鄰接表面22和上面及下面夾持部分23和24，夾持表面23和24實際上與鄰接表面22垂直。如附圖7所示，突出部分20的上面表面23，在刀具夾持部分7的方向上具有的尺寸，實際上小於下面表面24。這樣的設計能夠使得突出部分形成一個鄰接刀具夾持部分7的中凹的切口20』，由於較大的空間被提供，在切削操作期間，可用於切削流過和冷卻劑通過。側壁13的下面部分構成附加的鄰接表面25。
如附圖6和7所示，適配器安裝部分10被形成一個通孔26，通孔26安置在鄰接適配器2的後端部21處。如在附圖8中所示通孔26最好是階梯形的配置，並且具有一個其直徑大於夾持螺釘4的頭部5的圓柱形部27，而錐形部分28實際上對應於圓錐形頭部5的形狀，通孔的錐形部分28的大部分或全部由突出部分20的區域調整。通孔26和螺釘頭部5的錐形部分的夾角最好是在30°到80°的範圍中，例如50°。
請特別注意適配器通孔的錐形部分的橫截面形狀可以不是圓形的。例如，它可以是細長的，使得在沿著適配器長度方向上有最大的尺寸，在實際的與上面和下面的夾持表面垂直的方向上有最小的尺寸。因此，如在附圖6a中所示的例子，錐形的通孔可以有實際上是橢圓形的橫截面。沿軸向的通孔的錐形，部分的外形沒有必要一定是圓錐形，可以有任何其它合適的形狀，確保夾持螺釘的頭部，在沿著通孔軸線方向的預先確的位置處，承受錐形部分的表面。例如，錐形部分的外形可以是弧形的，其方式類似於在ISO/DIS6987中定義的，與分度刀具的固定孔連接。另外，可以用夾持螺釘的頭部的合適的形狀獲得所有上面的形狀。
如在附圖6和7中所示，適配器2的後端部21形成槽向切口29，切口29與通孔26匯合，並且沿著通孔26延伸。這樣的與實際上的大直徑的通孔26相結合的設計，被安置在突出部分20的中凹的切口20』附近，並且鄰接於刀具接收槽11的一個區域，形成一個相對窄的柔性區域29』，柔性區域29』通常被安置在對著切口29處，並且允許適配器安裝部分10的上面部分10』被柔性地相對於下面部分移動。
如在附圖1中所示，在引導端部3處，工具刀柄1具有一個與適配器安裝部分的側表面13匹配的帶相對表面15的刀柄部14，並且以凸-凹形式相配合。
如附圖9和10所示，刀柄夾住部分14形成二個布置在側面的上面和下面的突緣部分30和31，它配合突出部分20的形狀，確定凹口32在其之間，並且合適地容納後者。因此，凹口32具有一個實質上中心布置的有階梯形配置的鄰接部分表面33，以及刀柄夾住部分14的各自的上面和下面的凸緣部分30和31的上面和下面的夾持表面34和35。由於鄰接部分表面33的階梯配置，它確保它與適配器安裝部分10的鄰接表面22的接觸發生在預定的位置，尤其是在上面部分36。下面的凸緣部分31的平的端面37平行於鄰接部分表面33，並且構成刀柄夾持部分的附加鄰接部分的表面。
如在附圖10中所示，刀柄夾持部分14形成一個螺紋孔38，它通常與適配器通孔26對正，並且與夾持螺釘4的螺紋部分6相配合。
如附圖10中所示，而最好參考附圖1和2，工具刀柄的引導端部3形成一個切口40，它鄰接於刀具夾持部分7，有切削流提供一個空間。工具刀柄1具有一個帶有液體出口41的內部冷卻劑液體輸送管(圖中沒有表示)，液體出口位於切口40裡。這樣的結構能夠提供冷卻液體到切削區域，由於能夠對切削刀具進行有效的冷卻和從切削區域排出金屬切削碎片，它對在小直徑的孔裡的深的凹槽和/或凹口進行機械加工是特別有利的。
參考附圖11和12，把適配器2偶接到工具刀柄1的夾持機構現在被說明。由於適配器突出部分20被引入工具刀柄的凹口22中，通過被插入適配器安裝部分的通孔26並擰入刀柄夾住部分的螺紋孔38中的夾持螺釘4，用它的螺紋部分6，來實現夾持功能。由於用力矩M擰緊螺釘，因此，施加的張力T確保適配器安裝部的鄰接表面22和25與刀柄夾持部分的鄰接表面33和37接觸(附圖12)。由於承受通孔26的錐形部分28的結果，張力T也使得圓錐形螺釘頭部5向裡偏斜，這導致適配器安裝部分的突出部分20在凹口20中被張開，使得突出部分的上面和下面的夾持表面23和24(附圖11)承受凹口的上面和下面的夾持表面34和35。在切削力作用期間，這就除去在這些共同操作表面之間的任何間隙，並引起相互摩擦。當適配被固定到工具刀柄時施加的力矩M，以及在操作期間施加的切削力趨向於轉動適配器安裝部分(附圖11)，直到在區域47處，以相對於切削邊緣最裡面的位置，突出部分的下面的夾持表面24接觸凹口的下面的夾持表面35。
因此，由於按照本發明的工具切削組件的特殊設計，通過使用單個的夾持螺釘4，上述夾持機構被實現。這一單獨的夾持螺釘4提供夾持所需要的主要力量，即如附圖11中所示的力F1和F2，它是由在其接觸區域48和49處各自的上面和下面夾持表面的成對的23-34以及24-35的共同的鄰接部分引起的反作用力；在附圖11中所示的力F3，它是在接觸區域47處，在突出部分和凹口的下面的夾持表面24和35之間發出的直接的反作用力；在附圖12中所示的F4和F5，它是由適配器安裝部分和刀柄夾住部分的各自的鄰接部分和鄰接表面的成對的22-33和25-37之間的接觸引起的直接的反作用力。
一方面，組件僅需一個夾持螺釘的事實允許相對大直徑的螺釘和適配器通孔，另一方面，它特別有利於使用所需要的夾持力，特別有利於考慮最小化的工具，這對於在附圖4和5中說明的那樣的切削操作特別重要。按照本發明產生的在適配器和工具刀柄之間的連接是足夠穩定和可靠，由於其結構簡單，與用戶友好，並且只有有益的有限數量的元件，它不需要特殊的高要求的公差配合。
應該注意切削工具組件可以被設計成具有不同於上面描述的和在附圖中所示的特徵。因此，為了保證在突出部分和凹的鄰接部分和鄰接表面之間的預先確定的接觸位置，突出部分的鄰接表面(而不是凹口的鄰接表面)可以有一個合適的配置，例如階梯形的配置。適配器可以被附接於工具刀柄的一側，被沿著工具的縱向軸線布置，而不是橫向布置。工具刀柄可以有矩形的形狀，而不是圓柱形的。按照切削工具的應用，工具刀柄的後面部分可以有不同的設計。因此，例如，它可以被設計成用在自動換刀系統(ATC)。
雖然，本發明夾持機構特別有利於切削工具組件，其中，適配器的刀具夾持部分是片狀的，它具有一個呈條狀的刀具容納槽，切削刀具被具有刀具夾持部分的整體的柔性彈簧元件夾持，例如在附圖中所示的那樣，本發明不限於這樣的應用，並且能夠被使用在切削刀具以另一種方式被固定(例如楔形的夾持)的切削工具中。
權利要求
1.一種切削工具組件，包括一個具有刀柄夾住部分(14)的工具刀柄(1)和一個具有適配器安裝部分(10)的可更換的適配器(2)，使用夾持裝置，適配器安裝部分(10)被固定到刀柄夾住部分(14)，一個用於夾持可替換的切削刀具的刀具夾持部分(7)，具有夾持部分(7)從適配器安裝部分(10)向外突出；所述適配器安裝部分(10)具有一個由突出部分(20)形成的側壁(13)，側壁有一個大體與側邊(13)平行的突出部分的鄰接表面(22)，並且，相對著的上面和下面突出部分夾持表面(23，24)橫向於突出部分鄰接表面(22)；所述刀柄夾住部分(14)具有一個通常與適配器安裝部分(10)的側壁平行的表面(15)，並且形成一個凹口(32)，凹口(32)與適配器安裝部分(10)的突出部分(20)配合，並能夠容納適配器安裝部分(10)的突出部分，凹口(32)具有凹口鄰接表面(33)和相對著的上面和下面的凹口夾持表面(34，35)，適合於與突出部分(20)的相對應表面相互配合；所述夾持裝置包括一個鄰接於適配器(2)的後端部(21)形成的並且通過突出部分(20)的適配器通孔(26)，一個在刀柄夾住部分(14)中形成的並且與適配器通孔(26)對正的螺紋孔(38)，和一個夾持螺釘(4)，夾持螺釘(4)有一個可容納在適配器通孔(26)裡的螺釘頭部(5)以及適合於被擰入螺紋孔(38)的螺釘螺紋部分(6)；其特徵在於所述適配器(21)的後端部形成一個與適配器通孔(26)匯合的橫向切口(29)，至少，安排在該突出部分(20)中的通孔(26)的一部分(28)，在朝著適配器安裝部分(10)的該突出部分鄰接表面(22)的方向上呈錐形，該螺釘頭部(5)能夠承受通孔(26)的錐形部分(28)。
2.一種如權利要求1的切削工具組件，其特徵為其中該夾持螺釘(4)被擰入的方法是這樣的提供在同一方向上轉動適配器(2)的力矩作為由作用在適配器(2)的刀具夾持部分(7)中夾持的切削刀具上的切削力生成的力矩。
3.一種按照權利要求1的切削工具組件，其特徵為其中在沿著離開通孔(26)的適配器長度方向上，該突出部分(20)和凹口(32)的上面的夾持表面(23，24)比各自下面的夾持表面(24，35)短。
4.一種按照權利要求3的切削工具，其特徵為其中該突出部分(20)具有一個鄰接於刀具夾持部分(7)的中凹的開口(20』)
5.一種按照權利要求1的切削工具組件，其特徵為，其中，至少凹口和突出部分的鄰接部分和鄰接表面(33，32)中之一被作成具有一個相對窄的分界凹口，確保在所述表面之間的接觸發生在上面區域，適配器安裝部分的所述側壁(13)和刀柄夾住部分表面具有一個附加的接觸區域(25，37)，分隔所謂的凹口(32)和突出部分(20)。
6.一種按照權利要求5的切削工具組件，其特徵為其中，所述附加的接觸區域(25，37)基本平行於凹口的鄰接部分和突出部分的鄰接表面(33，22)，並且被建立在刀柄夾住部分的表面(15)的最低部分和適配器安裝部分的側壁(13)之間。
7.一種按照權利要求1的切削工具組件，其特徵為其中該適配器通孔的錐形部分(28)具有大體為圓形的橫截面形狀。
8.一種按照權利要求1的切削工具組件其特徵為其中該錐形部分(28)的截面形狀是非圓形的。
9.一種按照權利要求8的切削工具組件，其特徵為其中該通孔(26)在大體是沿著適配器長度的方向上有最大的截面尺寸，在橫向有最小的截面尺寸。
10.一種按照權利要求1的切工具組件，其特徵為其中該工具刀柄(1)在鄰接引導端部處是圓柱形的，而適配器(2)有一部分圓的外周表面與其配合，並且，相對於工具刀柄是橫向的。
11.一種按照權利要求1的切削工具組件，其特徵為其中該工具刀柄的朝對表面(15)被形成具有二個相對著布置的上面和下面的側面突緣部分(30，31)，確定所謂的凹口(32)。
12.一種按照權利要求1的切削工具組件，其特徵為其中該工具刀柄(1)的引導端部(3)形成以一個切口(40)，在鄰接於刀具夾持部分(7)處，為切削流提供一個空間。
13.一種按照權利要求12的切削工具組件，其特徵為其中該工具刀柄(1)具有一個帶有液體出口(41)的內部冷卻劑液體導管，液體出口位於在工具刀柄的引導端部(3)中形成的該切口(40)中。
全文摘要
一種切削工具組件包括有夾部的刀柄和可更換的適配器。適配器具有適配器安裝部和從其向外突出的刀夾。適配器安裝部有突出部而刀柄夾部有與突出部配合的凹口。夾持裝置包括鄰近適配器後端形成的適配器通孔，形成在刀柄夾部並與適配器通孔對正的螺紋孔和固定螺釘。適配器後端形成一個與適配器通孔匯合的開口，至少，安置在突出部中通孔的一部分，在朝著適配器安裝部突出部鄰接面方向上呈錐形，螺釘頭部能承靠於該通孔的錐形部。
文檔編號B23B27/00GK1157765SQ9612114
公開日1997年8月27日 申請日期1996年10月5日 優先權日1995年10月6日
發明者G·巴拉贊尼 申請人:伊斯卡有限公司