CN1195308A - 粗加工和精加工工件用的刀夹 - Google Patents

Abstract

一种用于从一工件(18)上去除材料的刀夹(10),其中工件和刀夹可彼此相对地转动。该刀夹包括一有多个凹座(14,16)的主体(12)。粗加工镶刃(28)装入主体的一个凹座中,粗加工镶刃有一个粗切刀刃。粗加工镶刃用第一等级的材料制造。精加工镶刃(30)装入主体的另一凹座中并有一个精切刀刃。该精加工镶刃用等级不同于粗加工镶刃的材料制造。

Description

粗加工和精加工工件用的刀夹

本发明涉及一种用于粗加工和精加工工件的刀夹，以及一种使用该刀夹的方法。更具体而言，本发明涉及一种用于粗加工和精加工工件的刀夹和一种使用该刀夹的方法，上述的刀夹和方法在刀夹相对于工件仅运行一次之后便可提供合格的工件表面光洁度。

在常见的去除材料的加工中，工件和切削镶刃彼此相对地移动和转动，在此加工过程中共有三个基本部分。这三个部分包括切削镶刃，装有切削镶刃的刀夹和工件材料。本发明适用的常规的材料去除操作包括车削，车螺纹，钻削，镗削和刨削。在某些上述类型的去除材料的操作中，刀夹以这样一种方式装载一个或一个以上的切削镶刃，即在任一个给定时刻仅有一种切削镶刃与工件接合。

虽然具体的方法根据工件材料和所要求的最终结果有所不同，但是许多机加工操作包括至少两次对工件进行切削  或相对于工件经过。在通常的第一道(或粗加工)切削中，粗加工镶刃与工件接合，以便从工件上去除预定体积的材料，从而达到所要求的工件尺寸和表面光洁度。在完成粗加工之后，或者用精加工镶刃替换粗加工镶刃，或者粗加工镶刃移出切削位置，而精加工镶刃进入切削位置，在此，精加工镶刃与已经用粗加工镶刃加工过的工件的表面接合，以便将工件加工至所需的最终尺寸和表面光洁度。

尽管以前所采用的粗加工镶刃和精加工镶刃顺序地切削工件的刀夹布置可达到满意的结果，但是仍有改进的余地。特别是在与粗加工镶刃和精加工镶刃顺序地切削工件的先有技术方法相关的工作效率方面。

就此而言，可能希望提供一种既装有一粗加工镶刃又装有一精加工镶刃的刀夹，以便仅在一次切削而不是多次切削中进行工件的粗加工和精加工。由于减少了将工件加工至最终的正确尺寸和最终的表面光洁度所必须的切削次数，提高了整个机加工方法的效率。

本发明的一个目的是提供一种既装有一粗加工镶刃又装有一精加工镶刃的刀夹，以便仅在一次切削而不是多次切削中进行工件的粗加工和精加工。

在本发明的一种形式中，本发明的刀夹是一种用于从工件上去除材料的刀夹，此处刀夹和工件可彼此相对地旋转。该刀夹包括一个具有多个凹座的主体，其中在主体的凹座之一中装有一个粗加工镶刃。该粗加工镶刃具有一个粗切刀刃，粗加工镶刃用第一等级的材料制造。精加工镶刃装入主体的另一凹座内，该精加工镶刃具有一个精切刀刃。精加工镶刃有不同于上述粗加工镶刃的材料等级。

在另一种形式中，本发明是一种用于从工件上去除材料的刀夹，在此，工件和刀夹可彼此相对地转动。该刀夹包括一个具有多个凹座的主体。粗加工镶刃由该主体支承。该粗加工镶刃有一个粗切刀刃。精加工镶刃由该主体支承，该精加工镶刃有一个精切刀刃。精加工镶刃的精切刀刃比上述粗加工镶刃的粗切刀刃更加锐利。

在又一种形式中，本发明是一种用于从工件上去除材料的刀夹，在此，刀件和工件可彼此相对地旋转。该刀夹包括一个具有多个凹座的主体。粗加工镶刃由该主体支承并有一个粗切刀刃。精加工镶刃由主体支承并有一个精切刀刃。该主体包括一个前表面，精加工镶刃的精切刀刃从主体的前面伸出的距离大于上述粗加工镶刃的粗切刀刃从主体的前面伸出的距离。

在本发明的再一种形式中，本发明是一种用于从一工件上去除材料的方法，该方法包括以下步骤：提供一个带有一个表面的刀夹，该表面包括一个前凹座和一个后凹座；提供一个固定在前凹座内的粗加工镶刃，其中所述粗加工镶刃是一个材料等级；提供一个固定在后凹座内的精加工镶刃，其中精加工镶刃用与每个上述粗加工镶刃的材质不同的材料等级制成；使刀夹和工件彼此相对地移动，以便使粗加工镶刃先与工件接合，然后使精加工镶刃再接合已经由粗加工镶刃加工过的工件表面。

以下是对构成本专利申请的一部分的附图的简述：

图1是本发明的刀夹的一个具体实施例的侧视图，示出了刀夹与围绕其纵向中心轴线旋转的工件接合；

图2是图1所示实施例的有金刚石薄膜的粗加工镶刃的透视图；

图3是图2所示粗加工镶刃的顶视图；

图4是图2所示粗加工镶刃的侧视图；

图5是图1所示实施例的精加工镶刃的透视图，该镶刃有一个用多晶金刚石复合材料做的刀尖；

图6是图5所示精加工镶刃的顶视图；

图7是图5所示精加工镶刃的侧视图。

参见附图，图1表示本发明刀夹的一个具体的实施例，该刀夹总的用序号10标注。刀夹10包括一个主体12以及凹座14和16。

图1还示出了一个总的用序号18标注的工件，该工件围绕其纵向中心轴线A-A旋转。工件18有三种表面状态，即机加工前的表面22，粗加工后的表面24和精加工后的表面26。

机加工前的表面22是对工件开始任何机加工操作前工件的表面状态。

粗加工后的表面24是用粗加工镶刃28加工工件18的结果。如图1所示，粗加工镶刃28装在刀夹主体12的凹座14中。

精加工后的表面26是用精加工镶刃30加工工件的结果。如图1所示，精加工镶刃30固定在凹座16中。

刀夹主体12包括两个基本部分，即前部32和后部36。所述部分32和36可彼此相对地移动，以便当刀夹10随粗加工镶刃28走到切削的末端时，刀夹主体12的前部32从工件缩回，而后部36则保持不动，这样，刀夹10可以继续相对于工件移动，由此使精加工镶刃可以完成精加工。

在如附图所示的具体实施例中，粗加工镶刃28是一种SPGN-422型镶刃(“用于切削刀具的美国国家标准-可换位镶刃识别系统”，ANSI标准B212.4-1986)，该镶刃是一种双刀尖的圆角切镶刃。如图2至图4所示，粗加工镶刃28包括一个顶面32，一个底面34和四个侧面36，38，40和42。相邻侧面36，38，40，42的结合处形成四个半径为“R1”拐角44，46，48，50(见图3)。侧面36，38，40，42相对于一个垂直于顶面32的平面以夹角“β”设置(见图4)，β角为11°。

粗加工镶刃28上有一金刚石的薄膜。该粗加工镶刃28可从市场上买到，如美国宾夕法尼亚州，Latrob的Kenna金属公司的KCD25镶刃。薄金刚石膜型的粗加工镶刃是正在审理中的美国专利申请08/159，272的主题，该申请的申请日为1993年11月30日，题目为“金刚石涂层刀具及其制造方法”并已转让给本申请的受让人。该专利申请的技术内容在此引用为参考文献。由于将薄的金刚石膜镀敷在镶刃的基材上的方法的特点，粗加工镶刃28的切削刃(或粗切刀刃)不如原本希望的那样锐利。这是因为事实上在进行金刚石的镀敷之前，对镶刃的基材要进行珩磨。虽然，本实施例的粗加工镶刃上有一薄的金刚石膜，但该特定类型的粗加工镶刃并不意味着对本发明的范围的限制。

参照图5至图7，这些图示出了精加工镶刃30的一个实施例。该精加工镶刃30的具体几何形状为一三刀尖的圆角切削形镶刃。该镶刃在本实施例中用作精加工镶刃30。采用三刀尖的圆角切镶刃并不意味着限制本发明的范围。

精加工镶刃30包括一个顶面54，一个底面56和四个侧面58，60，62和64。相邻侧面的结合处构成四个半径为“R2”的拐角66，68，70和72(见图6)。如图7所示，侧面相对于一个垂直于顶面54的平面以角“θ”设置，角θ为11°。

参照图5和图6，精加工镶刃30有一个多晶金刚石刀头76，该刀头构成其的上切削刃(或精加工刃)77。采用多晶金刚石刀头76将使精加工镶刃30具有一个极锐利的切削刃77。精加工镶刃30的切削刃77比粗加工镶刃28的切削刃更加锋利。

本发明的说明书介绍了刀夹的一个具体实施例，其中在粗加工镶刃和精加工镶刃之间具有三项显著的差别。第一项差别在于镶刃的材质，即精加工镶刃采用了与粗加工镶刃不同的材质。第二项差别在于镶刃切削刃所加工的表面粗糙度，即精加工镶刃的刀刃更为锐利，加工后的工件表面光洁度高于粗加工镶刃的切削刃所加工的光洁度。第三项差别在于从刀夹头的前面伸出的外露切削刃的距离，更具体而言，精加工镶刃的切削刃从前面伸出的距离大于粗加工镶刃的切削刃从前面伸出的距离。

在工作时，工件18围绕其纵向轴线A-A沿箭头“B”所示的方向旋转。然后，刀夹10沿方向“C”相对于工件移动。方向“C”通常与工件的纵向中心轴线A-A平行。

正如可以认识到的那样，首先与工件的表面接合的第一切削镶刃是粗加工镶刃28。该粗加工镶刃28从工件上切除规定深度为“D”的材料，其结果是导致工件的那部分(粗切后的表面24)具有特定的表面粗糙度。随后，精加工镶刃30与粗切后的表面24接合，以便从粗切后的表面上切除深度为“E”的材料，从而形成精切后的表面26。精切后的表面26具有规定的表面粗糙度。上述操作的最终结果是在刀夹相对于工件的一次切削中加工出具有规定的表面粗糙度和尺寸的精加工成品。

需要特别考虑的是，除了图1中所示的车削刀具之外，本发明的刀夹还可以是例如其上具有至少一个粗加工镶刃和至少一个精加工镶刃的钻杆或镗杆。

在本文中所涉及的所有文件在此引入作为参考。

对本领域中的技术人员而言，根据此文中所公开的本发明的实施例或实践经验显然可以得到本发明的其它实施例。本发明的实施例和说明书仅以例证为目的，并将由下述的权利要求确定本发明的实际保护范围和精髓。

Claims (20)

1.一种用于从工件上去除材料的刀夹，其中刀夹和工件可彼此相对地旋转，所述刀夹包括：

一具有多个凹座的主体；

一个装入主体的一个凹座中的粗加工镶刃，该粗加工镶刃有一个粗切刀刃，所述粗加工镶刃用第一等级的材料制造；

一个装入主体的另一凹座中的粗加工镶刃，该精加工镶刃有一个精切刀刃，所述精加工镶刃采用与上述粗加工镶刃不同的第二材料等级制造；以及

其中所述的主体是从车削、钻削和镗削的刀具主体中选出的。

2.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，粗加工镶刃的粗切刀刃从刀夹的前面伸出一个第一距离；精加工镶刃的精切刀刃从刀夹的前面伸出一个第二距离；并且该第一距离小于第二距离。

3.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，精加工镶刃的精切刀刃加工的工件表面光洁度高于上述粗加工镶刃的粗切刀刃加工的表面光洁度。

4.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，所述的粗加工镶刃包括一其上有一金刚石膜的基材，以便覆盖上述粗加工镶刃的粗切刀刃。

5.如权利要求4所述的刀夹，其特征在于，精加工镶刃有一个多晶金刚石复合材料部分，该部分形成精切刀刃。

6.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，工件相对于刀夹旋转。

7.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，刀夹相对于工件旋转。

8.如权利要求1所述的刀夹，其特征在于，刀夹的主体包括一对部分，其中一部分装有粗加工镶刃，该部分可相对于另一部分移动。

9.一种用于从工件上去除材料的刀夹，其中工件和刀夹可彼此相对地旋转，该刀夹包括：

一个有多个凹座的主体；

一由主体支承的粗加工镶刃，该粗加工镶刃有一个粗切刀刃；

一由主体支承的精加工镶刃，该精加工镶刃有一个精切刀刃；以及精加工镶刃的精切刀刃比上述粗加工镶刃的粗切刀刃更加锐利。

10.如权利要求9所述的刀夹，其特征在于，粗加工镶刃是用一种选定等级的材料制造的，而精加工镶刃则用与粗加工镶刃不同的另一等级的材料制造。

11.如权利要求9所述的刀夹，其特征在于，所述的主体包括一个前面，精加工镶刃的精切刀刃从主体的前面伸出的距离大于上述粗加工镶刃的粗切刀刃从主体的前面伸出的距离。

12.一种用于从工件上去除材料的刀夹，其中工件和刀夹可彼此相对地旋转，该刀夹包括：

一个有多个凹座的主体；

一由主体支承的粗加工镶刃，它有一个粗切刀刃；

一由主体支承的精加工镶刃，它有一个精切刀刃；

所述主体包括一个前面，精加工镶刃的精切刀刃从主体的前面伸出的距离大于粗加工镶刃的粗切刀刃从主体的前面伸出的距离；以及

其中，上述主体是从包括车削、钻削和镗削工具主体的组中选出的。

13.如权利要求12所述的刀夹，其特征在于，粗加工镶刃是用一种选定等级的材料制造的，精加工镶刃是用等级与粗加工镶刃不同的材料制造的。

14.如权利要求12所述的刀夹，其特征在于，精加工镶刃的精切刀刃比每个上述粗加工镶刃的粗切刀刃更加锐利。

15.一种从工件上去除材料的方法，该方法包括下述步骤：

提供一个带有一表面的刀夹，该表面上包括一个前凹座和一个后凹座；

提供一个固定在前凹座内的粗加工镶刃，其中所述的精加工镶刃是用一种等级的材料制造的；

提供一个固定在后凹座内的精加工镶刃，其中精加工镶刃是用与每个上述粗加工镶刃的材质等级不同的第二等级的材料制造的；

刀夹和工件彼此相对地移动，以便粗加工镶刃首先与工件接合，然后使精加工镶刃再与已经用粗加工镶刃加工过的工件表面接合；和

其中所述的方法可从包括车削，钻销和镗削的组中选出。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，上述粗加工镶刃包括其上有一金刚石薄膜的基材，以便覆盖其粗切刀刃。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，精加工镶刃有一个多晶金刚石复合材料部分，该部分形成一个精切刀刃。

18.如权利要求15所述的一种方法，其特征在于，所述的粗加工镶刃有一粗切刀刃，精加工镶刃有一精切刀刃，并且所述粗加工镶刃的粗切刀刃从刀夹的前面伸出的距离小于精加工镶刃的精切刀刃从刀夹的前面伸出的距离。

19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在完成粗加工镶刃与工件的接合之后，使粗加工镶刃缩回，退离工件的步骤。

20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括相对于刀夹转动工件的步骤，并且移动步骤包括相对于旋转的工件移动刀夹。

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