CN1308107C - 具有可调刀片的去切屑加工工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于去切屑的工具，具有一个调整机构，用于可固定在工具刀片座(10)中的切削刀片(未显示)。调整机构包括，一个定位螺钉上圆锥头(17)形状的楔元件，以及可安装在工具基体(2)中的套管(14)。套管包括第一和第二钳夹(29，30)，第一钳夹(29)比第二钳夹(30)宽，具有朝后方向的第一压力表面(32)用以与基体(2)的两个次要支撑面(40)配合。第一钳夹(29)上的前表面(30)总是压在切削刀片的后表面上，由此，切削刀片保持在基本位置。当切削刀片被微调时，通过拉紧定位螺钉(15)启动第二钳夹，由此，第二钳夹自身支撑在基体上，然后，第一钳夹(29)调节为向前运动使得按微步，例如1/1000mm，轴向推出切削刀片。

Description

具有可调刀片的去切屑加工工具

技术领域

本发明涉及一种用于去切屑以及切削成形加工的工具，包括：基体；用于可替换的切削刀片的刀片座，通过刀片座邻近的调整机构可进行调节，该调整机构包括两个钳夹，第一钳夹能将前表面压到切削刀片的后表面上，而第二钳夹能将向后的压力表面压到基体上的至少一个固定支撑面上，在两个钳夹之间有个楔元件作用，其目的是分离两个钳夹，如果需要，通过在两个钳夹之间驱动楔元件，使得第二钳夹压到支撑面上，同时第一钳夹向前压出切削刀片。

背景技术

从WO/9843766中可先前获知以上通常提及类型的具有调整机构的切削工具。在所述已知工具中，调整机构包括：内侧套管，具有用于定位螺钉的凹螺纹；以及外侧套管，由轴向、径向相对的槽形成，槽分离外侧套管上部中的弹性可偏移弧段。所述弧段中，形成两个钳夹，即，基本为块状的第一钳夹，其宽度与外侧套管的外径相同，并具有一个挤压切削刀片后表面的平的前表面，而第二钳夹由半环形加厚壁面部分组成，其宽度同样与外侧套管的外径相对应。所述加厚壁面部分的外侧或者包络面压到凹入基体上的同样是半环形的固定支撑面上。机构的定位螺钉的圆锥头做为楔元件，用于分离与切削刀片位置精密调整相连接的钳夹。所述圆锥螺钉头与在外侧套管的上部内形成的同样的圆锥空间配合，该空间由弧段内侧上的两个圆锥形局部表面所限定。通过将定位螺钉旋进内侧套管的凹螺纹不同的距离，引起钳夹相互分离不同的距离，据此，支撑调整机构块状的钳夹的切削刀片达到不同的定位。通过合适地选择不同参数，主要是螺钉头的锥度和螺纹节距，切削刀片的调整可达到相当高的尺寸精度，比如小于1/100mm。

然而，按照WO 98/43766的工具中包含的调整机构的一个缺点是，施加到切削刀片的力按照力的连续连接被传递到单独的支撑面上，起初通过块状的第一钳夹，然后是定位螺钉头，最后是通过其包络面与基体的支撑面邻接第二钳夹。这意味着，在其它部件中，所有所述的部件连续地承受变动应力，可使得调整精度降低。另一有害的结果是，因为切削刀片的位置总是取决于定位螺钉轴向拉紧的状态，每一所需的切削刀片不得不通过定位螺钉单独调整。在不同工具的许多实际应用中，比如铣刀，为达到满意的加工结果，将工具的不同切削刀片调整在基本位置(例如按照1-2/100mm的精度)就足够了，但是对接下来的其它应用，需要能按照更接近的精度(例如1-2/1000)来调整切削刀片。如WO 98/43766所要求，需要通过操作定位螺钉来单独调整铣刀上的所有切削刀片，这是一项复杂而费时的工作。

发明内容

本发明的目的是，通过提供一种具有改进调整机构的工具，消除上述先前已知切削工具及其调整机构的缺点。因此，本发明的首要目的是，提供一种具有调整机构的工具，通常仅承受来自切削刀片的最小应力，并且如果需要，能够将切削刀片微调到特别细微的尺寸精度。还有一个目的是，提供一种具有由很少部件构成的调整机构的工具，这些部件结构上不复杂且制造简单。

按照本发明，提供一种用于去切屑加工的工具，包括：基体)；用于可替换切削刀片的刀片座，通过刀片座附近的调整机构可对其进行调节，该调整机构包括两个钳夹，其中第一钳夹能将前表面压到切削刀片的后表面上，而第二钳夹能将向后的第二压力表面压到基体上的一个首要支撑面上，在两个钳夹之间有个楔元件作用，其目的是如果需要，通过在两个钳夹之间驱动楔元件来分离两个钳夹，使得第二钳夹压到首要支撑面上，同时第一钳夹向前压出切削刀片。其中，除了首要支撑面之外，基体上形成一个用于第一钳夹的次要支撑面，第一钳夹上朝后方向的第一压力表面能够压在次要支撑面上，由此，当切削刀片安装在刀片座中时，调整机构可在两种不同的功能状态之间重复调整，该两种不同的功能状态为：第一状态，通过钳夹的前表面压在切削刀片上同时其第一压力表面压在次要支撑面上，第一钳夹在基本位置夹持切削刀片，由此，第二钳夹由于未有效压到首要支撑面上而不起作用；第二状态，在所述第一和第二钳夹之间最初楔入楔元件之后，第二钳夹压到首要支撑面上，在切削刀片置换期间，第一钳夹通过楔元件额外的楔入，可从次要支撑面在基本位置向前的方向上移动，由此，不管调整机构的状态如何，切削刀片及其后表面总受压成与第一钳夹的前表面密切接触。

附图说明

图中：

图1是铣刀形式的切削工具的透视图，按照简化的方式显示，仅具有一个切削刀片及其调整机构；

图2是按照图1中大致相同视图的切削刀片及相关调整机构的放大透视图；

图3是显示套管以及螺钉的分解透视图，两个一起形成调整机构，按可插入的方式邻接于刀片座，由此，在与后面稍微有点倾斜的方向上显示刀片座和套管。

图4是在前面倾斜的方向上显示刀片座及其相关调整机构的类似分解图；

图5是通过调整机构的剖面，螺钉拉紧在套筒中；

图6类似图5，但是显示螺钉从套管分离的分解剖面；

图7是安装状态下调整机构的上面的平视图；

图8是图7的A-A剖面；

图9是图8中D的详细放大图。

具体实施方式

图1中，数字1通常表示按照铣刀形式的可旋转的切削工具，优选地(尽管不是必需地)用于金属工件的去切屑加工。该工具包括，基体2，具有一个旋转对称的基础形状，以及多个可替换的切削刀片3，图1仅显示其中的一个。基体可绕中心轴线C旋转，更精确地，是在R方向旋转。切削刀片3置于在基体的周边打开的容屑槽内。

图2详细放大图显示，切削刀片3如何包括前端面5，后端面6以及两个侧面7。切削刃8、9形成于所述表面附近，其中前切削刃8在基体2的平的、前端面之前伸出一个距离，而两个侧切削刃9之一从基体的包络面伸出一个距离。

图3中，数字10通常表示刀片座，在所示实施例示例中显示所谓锯齿面或者连接面的形式，与切削刀片下面相应的连接面配合。这种连接的特征是，其包括由槽隔开的直脊，具有横截面方向的(cross-section-wise)锥形，由此，一个连接面中的各个脊与其它连接面中的槽相配合，反之亦然。适合于螺钉12(见图2)的螺纹孔11开孔于(ports)插入槽10中，切削刀片3可通过所述螺钉固定，例如沿连接面的脊和槽轴向锁定。尽管优选地是通过仅仅一个螺钉夹紧切削刀片，可能使用诸如卡钉这样的其它锁定或夹紧装置也在本发明的范围之内。

特别应该指出，由于锯齿表面，切削刀片不需要任何径向支撑面来支撑朝中心翻转的切削刀片的内侧面7。

整体用13表示的调整机构置于切削刀片和刀片座之后的区域，以下参考图3-9详述该机构。

所示优选实施例中，调整机构13包括两个部件，即，完整表示的套管14以及定位螺钉15。所述定位螺钉包括，轴，具有凸螺纹16；以及螺钉头17，具有朝下锥度的包络面18，其具有锥形或者旋转对称的基础形状。键孔20，例如星形夹(grip)或六边形孔夹开孔于平的上端面19中。

套管14的上半部上形成两个槽21，分离两个弹性可偏移弧段22、23(见图5和图6)。所述弧段中的偏转能力基于套管的材料，材料可包括钢，具有一定固有弹性和柔性。每一单独槽被两个相互平行的边缘面24所限定，在底部变为通孔25，具有比槽宽更大的直径。图6中清楚可见，每个槽21关于套管的纵轴线倾斜。倾斜角度在5-10度的范围之内。

在套管14下部圆柱部分中，形成凹螺纹26，螺钉的凸螺纹16可旋入。凹螺纹26通过环形邻接面27后变成具有比凹螺纹更大内径的上钻孔或空腔28。意味着，螺钉15的一部分未旋进凹螺纹并且自邻接面27向上的延伸，可能会被弹性偏转(按弧段22、23相同的方式)。

两个可偏部分22、23具有加厚材料部分，加厚材料部分在定位螺钉两侧形成的项圈或钳夹，该项圈或钳夹通常分别表示为29、30，并且两个可偏部分22、23形成在其上端。首先提及的项圈或第一钳夹29通常是拱形并具有平前表面31，以及两个平的、向后指向的第一压力表面32，通过基本半环形的第一座33间隔开来，以接受螺钉头17的一部分。局部圆柱形的包络面34在钳夹29的前表面31和每一个朝后指向的第一压力表面32之间延伸。如图5所示，第一钳夹29的前表面31关于套管的纵轴线倾斜，更精确地是朝上/朝后方向以保证与同样是倾斜的切削刀片的后面6的完全表面邻接。

另外，如图3和4所示，第二钳夹和项圈30通常是拱形。图5所示的中心平面(平行于刀片座10的脊齿延伸)中，第二钳夹30比第一钳夹更加坚固。更准确地，钳夹30由锥形曲包络面形状的第二压力表面35所界定，在前面变为基本平的侧面36，依次变为平的更薄的边缘面37。所述边缘面37由中心的第二座38分离，位于第二压力表面35的对面并向内打开。第一座33、第二座38二者都部分是锥形的，以适应定位螺钉的锥形包络面18。

图3、图4以及图7中均清楚可见，第二钳夹30比第一钳夹29薄许多，意味着两个压力表面的大部分侧向伸出钳夹30外侧面36的外边。

套管14安装在基体2上凹入的圆柱形套管孔45中(见图4、8和9)，该开孔与具有曲线形状的刀片座10后面的凹槽39相邻。在后面，所述凹槽变为两个平面形式的次要支撑面40，形成第一钳夹29的第一压力表面32可压在次要支撑面上。此外，在套管孔45之上的一个区域中，在基体2中形成由平底面42所限定的空间41，底面42具有月牙形轮廓形状以及一个凹曲面43。钳夹30朝后指向的第二压力表面35可压在所述凹曲面43上。实际中，第二压力表面35和凹曲面43之间的接触可通过不同方式实现。例如，第二压力表面35和凹曲面43可以是真实的曲面，具有不同的半径，按照这种方式第二压力表面35的半径小于凹曲面43的半径。形成与第二压力表面35压靠的凹曲面43特殊的接触面(见图4)也是合适的。例中，该特殊的接触面形成首要支撑面44，可以是下背面(low back)上的一个平面。如图9中所见，钳夹30的下表面46与空间41的底面42按间隔分离。

图9显示定位螺钉头上的锥形包络面18如何具有比类似的、分别在第二和第一钳夹30和29中的内锥形的第一座33和第二座38的锥面更大的锥角。

图8通过47显示套管14如何通过套管的下端由压配合压入套管孔45中，使其固定在套管孔45中。

说明书和权利要求书中使用的各个“前”、“后”“上”、“下”的概念与所示附图中的工具相联系。然而，在实际中，工具可以在空间中按任意方式定位，因此，应该懂得，所使用的这些概念仅仅为了达到概念上的简单。

按照本发明工具的功能和优点

在切削刀片安装到刀片座10之前，所述调整机构13最终(once andfor all)安装到基体2中。通过合适的工具将具有压配合47的套管14压入套管孔45中来进行装配，使其固定到位。在套管轴向地压入套管孔45的过程中，第一钳夹29的两个进行支撑的第一压力表面32，由于槽21的倾斜也关于套管的中心轴倾斜，将施加一定的预应力到基体2的两个次要支撑面40上。实际中，意味着钳夹29已初步地与次要支撑面40保持密切邻接。由此，钳夹的前表面31将对于切削刀片3提供一个不可移动的后支撑面。

当套管安装到基体中时，定位螺钉15可能拉紧，更准确地，至此螺钉留在套管中，但是第二钳夹30的第二压力表面35未与首要支撑面44相接触(见图9)。在该状态下，形成调整机构的第一功能状态，切削刀片3可安装在刀片座10上。通过将切削刀片置于刀片座上并向后推而产生以上情况，使得其中的后表面6压在钳夹29的前表面31上。此后，螺钉12固定在螺纹孔11中，由此，螺纹本身按照已知的方式，带动切削刀片弹压在钳夹29上。此处需要指出，已处于安装阶段的螺钉12被完全的扭矩拉紧。

在第一功能状态中，切削刀片处于基本位置，作用在切削刀片上的推力负荷仅通过第一钳夹29传递到基体上，在切削刀片与前表面31密切接触的同时第一钳夹29与前表面31密切接触。就前表面31和两个朝后指向的压力表面之间的距离而言，通过以良好的尺寸精度制造套管的第一钳夹29，切削刀片的前切削刃8在所述基本位置中可“粗调”到相当好的精度，例如在1-2/100mm的范围之内，可完全满足许多实际加工状况。在第一功能状态中，第二钳夹30至今不起作用，其朝后翻转的第二压力表面35未有效地压到首要支撑面44上。意味着，除此以外，没有推力负荷传递到第二钳夹30或定位螺钉15上，其通过第一钳夹29直接传递到基体上。在图9放大显示的该状态下，钳夹30的第二压力表面35和首要支撑面44之间的间隙达到0.01-0.1mm左右。

如果有要求要微调切削刀片和切削刃，应遵循以下额外的步骤。定位螺钉15的圆锥头充当钳夹29、30之间的楔元件，额外地旋入套管中。所述定位螺钉额外拉紧的第一步中，钳夹29完全保持上述状态，即，前表面31与切削刀片邻接，朝后指向的第一压力表面32在与次要支撑面40紧密接触中与之邻接。然而，第二钳夹30将继续在首要支撑面44的方向随着第二压力表面35移动，更精确地，通过螺钉头对于钳夹30的锥形内部的第二座38的楔入动作，连续地在套管中心朝外的方向上偏转弧段23。当第二压力表面35与首要支撑面44接触并以其为支撑时，定位螺钉的连续拉紧也将带动第一钳夹29从螺钉中心朝外径向移动。造成这种可能是由于来自定位螺钉头楔入力克服了螺钉12用以保持刀片座中的切削刀片的力。在定位螺钉拉紧的第一步期间，第二钳夹30的第二压力表面35和首要支撑面44有效的配合，通过螺钉的螺纹轴部分完成，该螺纹部分位于在螺钉同时转动期间有点侧向偏转的邻接面27之上。按照相似的方式，当第二压力表面35按运行方式压到首要支撑面44上并且第一钳夹29在螺钉连续拉紧期间与次要支撑面40分离时，也允许螺钉上部的弹性偏转。通过以合适的方式调整许多不同因素，首先是螺钉头17的锥度和定位螺钉的螺距，钳夹29和切削刀片从支撑面朝外的轴向上的所述运动可按微步发生。因此，已做测试表明调整可达到大约1/1000mm的精度。

由于在上述微调期间插入螺钉12仍完全拉紧，刀片座10上的锯齿面和切削刀片的底边分别相互配合，二者之间的摩擦力相当大。构成本发明基础的理论提出，切削刀片在其微调以及在轴向朝前方向运动期间，使得刀片座10的表面区域的材料承受名为“弹性剪效应”的作用，其本身表明，如果定位螺钉带到旋转的反方向上转动，即松开，切削刀片遭受返回前述基本位置的一定趋势。优点是，不管通过插入螺钉12有其牢固的夹紧，如果在微调操作同样无意地推出的关于期望的微调位置有点太远时，切削刀片具有一定能力可朝后移动一个距离(例如1/1000mm或更大)。

按照本发明的工具及其调整机构的重要优点是，工具中的所有切削刀片可调整到一个可接受的基本位置，而不用必须细微地操作对于所有切削刀片的定位螺钉。因为手动微调操作总是费时的，对于与包括许多切削刀片也要求频繁的刀片调换的工具而言，以上优点特别有利。首先，当需要或者如果需要发生微调，调整机构启动，更精确地，通过以上述方式拉紧定位螺钉。另一优点是，通常情形下从单独切削刀片到基体的应力连接仅穿过几何上简单的第一钳夹。亦即，定位螺钉和第二螺钉除了当调整机构为了切削刀片微调而启动时，均不承受来自切削刀片的推力负荷。这包括，此外，增加工具以及其调整机构的使用寿命的优点。

可行的修改

本发明不止局限于上述实施例和所示附图。因此，使用定位螺钉圆锥头之外的其它楔元件是可行的。从而，为了完成具有不同宽度的两个钳夹的所需分离，可使用仅能通过合适的夹具轴向运动的横截面为四边形的楔。亦即，楔元件不需象螺钉具有的特征那样可以旋转。楔元件两侧的两个钳夹也不需要集中在一个普通套管等等之中。从而，钳夹可包括分离构件，保持固定在楔元件两侧上的基体中。此外，应该指出，本发明无需使调整机构仅仅应包括一个楔元件和布置在相同(the same)切削刀片之间的钳夹，如上所述，切削刀片具有两个压力表面，用于与较薄钳夹的两侧上的两个次要支撑面配合。从而，使得第一钳夹具有仅仅一个压力表面用于基体内的次要支撑面配合是可行的，由此，基体具有一个或更多首要支撑面用于与第二钳夹上相等的许多压力表面配合。也可能在调整机构中使用不止一个楔元件。尽管第一座33、第二座38一同形成空腔，具有旋转对称的、更精确锥形的基础形状，用以接受定位螺钉圆锥头，但是形成的形状使得空腔具有椭圆形横截面形状而不是真实的环形是可行的。

参考标注列表

1＝切削工具                                  36＝侧面

2＝基体                                      37＝边缘表面

3＝切削刀片                                  38＝第二座

4＝容屑槽                                    39＝槽

5＝前切削刀片端面                            40＝次要支撑面

6＝后切削刀片端面                            41＝钳夹空间

7＝切削刀片侧面                              43＝凹曲面

8＝前切削刃                                  44＝首要支撑面

9＝侧切削刃                                  45＝套管孔

10＝刀片座                                   46＝钳夹底部

12＝切削刀片螺钉                             47＝压配合区域

13＝调整机构                                 11＝螺纹孔

14＝套管

15＝定位螺钉

16＝凸螺纹

17＝螺钉头

18＝包络面

19＝端面

20＝键孔

21＝槽

22＝第一弧段

23＝第二弧段

24＝槽的边缘面

25＝凹槽孔

26＝凹螺纹

27＝邻接面

28＝空腔

29＝第一钳夹

30＝第二钳夹

31＝前表面

32＝第一压力表面

33＝第一座

34＝包络面部分

35＝第二压力表面

Claims (4)

1.一种用于去切屑加工的工具，包括：基体(2)；用于可替换切削刀片(3)的刀片座(10)，通过刀片座附近的调整机构(13)可对其进行调节，该调整机构包括两个钳夹(29，30)，第一钳夹(29)能将前表面(31)压到切削刀片(3)的后表面(6)上，而第二钳夹(30)能将向后的第二压力表面(35)压到基体(2)上的一个首要支撑面(44)上，在两个钳夹之间有个楔元件(17)作用，其目的是如果需要，通过在两个钳夹之间驱动楔元件来分离两个钳夹，使得第二钳夹(30)压到首要支撑面(44)上，同时第一钳夹(29)向前压出切削刀片(3)，其特征在于，除了首要支撑面(44)之外，基体(2)上至少形成一个用于第一钳夹(29)的次要支撑面(40)，第一钳夹(29)上朝后方向的第一压力表面(32)能够压在次要支撑面上，由此，当切削刀片(3)安装在刀片座(10)中时，调整机构(13)可在两种不同的功能状态之间重复调整，该两种不同的功能状态为：第一状态，通过钳夹的前表面(31)压在切削刀片上同时其第一压力表面(32)压在次要支撑面(40)上，第一钳夹(29)在基本位置夹持切削刀片，由此，第二钳夹(30)由于未有效压到首要支撑面(44)上而不起作用；第二状态，在所述第一和第二钳夹之间最初楔入楔元件(17)之后，第二钳夹(30)压到首要支撑面(44)上，在切削刀片(3)置换期间，第一钳夹(29)通过楔元件额外的楔入，可从次要支撑面(40)在基本位置向前的方向上移动，由此，不管调整机构的状态如何，切削刀片及其后表面(6)总受压成与第一钳夹(29)的前表面(31)密切接触。

2.按照权利要求1所述的工具，其特征在于，基体(2)包括空间(41)，两个侧向隔开的次要支撑面(40)形成在空间(41)两边的基体(2)中，在该空间中形成一个中间的首要支撑面(44)，第一钳夹(29)包括两个侧向隔开、朝后指向的第一压力表面(32)，用于和两个次要支撑面(40)配合，而第二钳夹(30)比第一钳夹(29)薄并嵌在所述空间(41)中，以便在第二功能状态下利用朝后指向的第二压力表面(35)压到首要支撑面(44)上。

3.按照权利要求2所述的工具，其特征在于，调整机构(13)包括套管(14)，具有分离两个弹性可偏移弧段(22，23)的槽(21)，其中包含第一钳夹(29)和第二钳夹(30)，第一钳夹包括形成在第一弧段(22)上的通常是拱形的第一项圈，该第一项圈比弧段厚，并具有一个平的前表面(31)，以及在第一座(33)的两侧上的两个平的、朝后指向的第一压力表面(32)，用于接受楔元件(17)的一部分，而第二钳夹包括在第二弧段(23)上同样地形成的拱形和加厚的第二项圈，该第二项圈具有包络面，部分地作为与首要支撑面(44)相对的第二压力表面(35)，第二座(38)与包络面相反用于嵌入楔元件(17)。

4.按照权利要求3所述的工具，其特征在于，槽(21)和第一压力表面(32)关于套管(14)的中心轴线倾斜，在将套管安装到基体的套管孔(45)中期间，使得压力表面施加一定的预应力到基体的次要支撑面(40)上。

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