專利名稱：刀具和夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行除屑加工的切削刀具和夾具。
背景技術(shù)：
許多數(shù)控車床裝配有不同的用于進(jìn)行各種機(jī)加工操作的刀具并且需要在刀具旋轉(zhuǎn)體中將新的刀具向前轉(zhuǎn)換或者從與車床連接的刀具庫中選擇出新的刀具。更換刀具所需的時間在很大程度上取決于機(jī)器型號，但是一般為1至10秒。在用短加工時間以高轉(zhuǎn)速完成復(fù)雜的工作時，使用了許多刀具并且該機(jī)器的非生產(chǎn)時間變長。對于某些作業(yè)而言，其非生產(chǎn)時間超過50％。
已經(jīng)研制出沿著x方向?qū)姶仓鬏S設(shè)置在現(xiàn)代NC車床上，但是該主軸原則上可以在工作區(qū)域中自由運動并且通過所謂的B主軸在具有多功能的機(jī)器中從所有方向到達(dá)工件。目前的問題在于，刀具對于用在這些新機(jī)床中而言不是最優(yōu)的。
GB-A-2122124顯示出一種設(shè)有與刀頭連接的刀柄的切削刀具。刀盤帶有三個軸向引導(dǎo)的刀刃，這些刀刃在前面的刀刃磨壞時轉(zhuǎn)換到工作位置。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的在于提供一種克服了上述缺陷的用于金屬加工的刀具和夾具。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種能夠替代許多普通刀具的刀具。
本發(fā)明還有一個目的在于提供一種穩(wěn)定的夾具。
附圖的簡要說明從根據(jù)本發(fā)明的刀具和夾具的優(yōu)選實施方案的以下詳細(xì)說明中并且結(jié)合附圖將了解本發(fā)明的這些目的和優(yōu)點，其中

圖1A為根據(jù)本發(fā)明的刀具的實施方案的底視圖；圖1B為按照圖1A中的I-I線剖開的刀具的剖視圖；圖1C為該刀具的透視圖；圖2A-2C分別為在對工件進(jìn)行車圓銑削時刀具的頂視圖、透視圖和側(cè)視圖；圖3顯示出在對工件進(jìn)行倒角銑削時刀具的透視圖；圖4為在對工件進(jìn)行縱向車削時刀具的側(cè)視圖；圖5A為在對工件進(jìn)行端面車削時刀具的透視圖；圖5B以與圖5A相同的透視圖顯示出根據(jù)本發(fā)明的夾具；圖6為在對工件開槽時刀具的透視圖；并且圖7為在對工件進(jìn)行車螺紋時刀具的透視圖。
優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明在圖1A-7中顯示出在銑刀的基本形狀中開發(fā)出的根據(jù)本發(fā)明的刀具10。該刀具10包括優(yōu)選由鋼制成的剛性刀具主體或夾具11以及多個優(yōu)選由燒結(jié)硬質(zhì)合金制成的切削嵌入件12、13、14、15、16和36。刀具主體11包括多個嵌入件凹槽17、18、19、20、21和38以便容納這些切削嵌入件12-16和36。每個切削嵌入件凹槽17-21和38與切削嵌入件的幾何形狀相配，并且包括主要為平面的底面22和至少一個臺肩23、24(圖5B)。例如在圖1-7中所示的刀具10中的切削嵌入件12-16用于進(jìn)行銑削(切削嵌入件12A-12D)、車削(切削嵌入件13和14)、車螺紋(切削嵌入件15)、開槽(切削嵌入件16)和銑螺紋(切削嵌入件36、36A、36B)。在現(xiàn)代機(jī)床中的刀具10的目的在于能夠基本上在一個裝配中加工工件34以獲得最終零件。還可以將鉆刃連接在可選的刀具上或者在刀具中圍繞著中央孔37設(shè)置其它切削刃以便對桿進(jìn)行外部加工。
臺肩23、24用來鄰接著刃表面或鄰接著切削嵌入件的每個刃表面。在夾具中設(shè)有貫通的優(yōu)選帶有螺紋的孔，以便容納緊固螺釘33，從而按照已知的方式將切削嵌入件固定在夾具11中?；蛘?，可以將一個或多個切削嵌入件安裝在固定在夾具上的一個或多個匣子上。
刀具11因此包括多個第一嵌入件凹槽17A、17B、17C和17D，用來接收四個第一銑削嵌入件12A、12B、12C以及12D。這些嵌入件凹槽如此設(shè)在夾具11中，從而其相對于夾具的中心軸線CL的最外面的部分位于一圓C1處(圖1)。圓圈C1構(gòu)成了夾具11的最大或有效半徑。該夾具11還包括至少一個第二嵌入件凹槽18-21和38，用來保持除了第一切削嵌入件之外的用于進(jìn)行其它機(jī)加工的第二切削嵌入件，所述第二嵌入件凹槽18-21和38徑向設(shè)置在圓圈C1里面。用于銑削嵌入件12A-12D的第一嵌入件凹槽17A-17D的數(shù)量優(yōu)選為4至10個。與用于銑削嵌入件12的每個切削嵌入件凹槽相連地設(shè)有排屑槽25A、25B、25C、25D。第二嵌入件凹槽18-21每個都用來保持一個車削嵌入件13-16。與用于這些車削嵌入件18-21的每個切削嵌入件凹槽相連地設(shè)有排屑槽26、27、28和29。至少一個第一嵌入件凹槽17和至少一個第二嵌入件凹槽在夾具中與一共同排屑槽25C和27連接，即由切削嵌入件12C在銑削期間和由切削嵌入件14在車削期間切出的切屑使用相同的容納空間以便從機(jī)加工區(qū)域中排出，但是不是在相同的情況下。
夾具11包括具有通過中間部分32與刀頭31連接的柄部30的緊固部件。中間部分在柄部30伸出的中央部分中具有平端面33。柄部為三角形形狀，并且在US-A-4,834,597、US-A-4,934,883和US-A-5,026,224中更詳細(xì)地披露了該緊固部件的特征，這些文獻(xiàn)結(jié)合在當(dāng)前的說明書中。該緊固部件也被稱為“Coromant Capto”。該柄部30具有軸向長度L1，并且除了切削嵌入件之外的中間部分32和刀頭31具有長度L2。長度L2與長度L1的優(yōu)選關(guān)系為1.5-3，以便獲得非常剛性的刀具，這對于尤其在車削時獲得正確的公差而言是必要的。該緊固部件可以為另一種類型例如圓柱形柄部、ISO錐體、Morse錐體等。
在US-A-6,142,716中更詳細(xì)地披露了這些銑削嵌入件12A-12D，該文獻(xiàn)由此被結(jié)合在當(dāng)前的說明書中。切削嵌入件12A包括兩個基本上平行的長邊和作為上下側(cè)面的連接短邊。在上邊和該切削嵌入件的長邊和短邊之間的過渡部分處設(shè)有至少一個切削刃對。上側(cè)面構(gòu)成前刀面，并且長邊以及短邊構(gòu)成余隙面。每個切削刃對由位于長邊處的主刀刃和在短邊處的副刀刃制成，它們在切削角部的區(qū)域處匯合。切削角部設(shè)在短邊主要部分的假想延伸線內(nèi)側(cè)。該主切削刃設(shè)置用來在銑削時產(chǎn)生出工件34的表面。主刀刃如此傾斜，從而它與下側(cè)面形成銳角。每個切削刃對沿著朝著下邊的方向與相對于其中具有長短邊的主要部分的平面伸出的第一余隙面連接。要理解的是，在該刀具10中可以使用具有其它幾何形狀的銑削嵌入件12A-12D和嵌入件凹槽。銑削嵌入件12A-12D如此位于夾具11中，從而其相對于夾具的中心軸線CL的最外面部分位于一圓圈C中。該圓圈C也構(gòu)成該刀具10的最大或有效直徑。這些銑削嵌入件12A-12D的軸向最前面的部分位于一平面P中(圖2C)。
用于車削的第二切削嵌入件13-16在徑向上設(shè)在圓圈C里面。第二切削嵌入件13-16的最外面部分優(yōu)選在徑向上設(shè)在夾具的最大或有效直徑C1的外面。車削嵌入件13-16還在軸向上設(shè)置在平面P里面。后者意味著用于這些車削嵌入件的嵌入件凹槽也優(yōu)選在軸向上位于與平面P平行的平面里面。
切削嵌入件13或14具有四個角部并且具有一正幾何基本形狀。該切削嵌入件具有一平前刀面，但是可選的是可以形成有一些類型的斷屑器。在切削嵌入件14或13切削工件34的期間，該刀具不應(yīng)與例如在圖4和5A中所示的縱向車削或端面車削相關(guān)地轉(zhuǎn)動。車螺紋嵌入件15為三角形，并且具有至少一個設(shè)有用于車螺紋的切削刃的切削角部，例如在US-A-6,138,540中所述一樣(圖7)。開槽嵌入件16具有一矩形形狀，并且具有至少一個伸出部分，以便在工件34中切出溝槽35(圖6)。
在所有車削期間，銑削嵌入件具有避免與工件34接觸的位置。第一切削嵌入件12A-12D因此設(shè)置用來在至少刀具繞著中心軸向CL轉(zhuǎn)動期間銑削工件，并且第二切削嵌入件13-16設(shè)置用來在該刀具相對于中心軸向CL處于固定位置期間對工件34進(jìn)行車削。另外，第二切削嵌入件13-16設(shè)置用來在對工件進(jìn)行銑削期間是不起作用的，而第一切削嵌入件12A-12D在對工件進(jìn)行車削期間設(shè)置成不起作用。
切削嵌入件36A、36B和36C在刀具10中設(shè)在其圍繞著中央孔37設(shè)置的嵌入件凹槽38中，用來對棒材進(jìn)行外部車螺紋。在WO0100362中更詳細(xì)地披露了該車螺紋嵌入件36，該文獻(xiàn)由此在切削嵌入件方面被結(jié)合在當(dāng)前說明書中。切削嵌入件36具有大體上平行的橢圓形基本形狀，并且具有除屑部分以及固定部分。銑螺紋嵌入件36優(yōu)選由硬質(zhì)合金制成。該除屑部分配有兩個切削刃，每個切削刃由許多齒構(gòu)成。這使得該車螺紋嵌入件36可以轉(zhuǎn)換，即在根據(jù)本發(fā)明的刀具中可以使用兩個切削刃。正前刀面在相應(yīng)切削刃內(nèi)側(cè)并且與之相連地形成在切削嵌入件上。從圖1A-1C可以看出，每個車螺紋嵌入件36A、36B、36C通過在三個螺紋孔39中的三個螺釘固定在細(xì)長切削嵌入件凹槽38中，這些螺釘38與在每個切削嵌入件中的溝槽部分合作并且與刀頭31中的孔39部分協(xié)作。通過鍵(未示出)從外部徑向控制這些螺釘38。這些切削嵌入件36用來在圓弧內(nèi)插中進(jìn)行銑削。切削嵌入件36的軸向最前面部分在軸向上設(shè)在平面P內(nèi)部。切削嵌入件36在徑向上設(shè)在圓圈C和C1內(nèi)部。
在具有銑削主軸的數(shù)控車床的當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)中，刀具可以旋轉(zhuǎn)工作以及在固定狀態(tài)中工作，同時具有非常高的定位精確度。采用根據(jù)本發(fā)明具有多功能機(jī)加工特性的刀具，可以用最小的“切屑到切屑”時間來進(jìn)行更多的機(jī)加工操作。該刀具原則上用作一刀具旋轉(zhuǎn)體，其差別在于它總是坐在活動的工作主軸中，并且由此可以幾乎完全消除用于更換刀具的時間。該刀具根據(jù)設(shè)計可以進(jìn)行車削、銑削、車螺紋、鉆孔、鉸削、成形等。除了生產(chǎn)率提高之外，該刀具以一種廉價的方式在例如無人操作時為該機(jī)器提供了更多的切削嵌入件。
該刀具的優(yōu)點在于，這些切削嵌入件按照這樣一種方式設(shè)置，從而可以只是根據(jù)加工主軸的定位和運動用一個相同的刀具來進(jìn)行銑削、車削、仿形銑削、鉸削和縱向車削、端面車削、仿形車削、倒角和車螺紋。
該刀具同樣具有開槽銑刀或圓盤銑刀的形狀。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.用于進(jìn)行除屑加工的切削刀具，所述切削刀具(10)包括一夾具(11)和至少兩個第一切削嵌入件(12A-12D)，所述夾具(11)包括多個用于容納切削嵌入件(12A-12D)的嵌入件凹槽(17)，所述切削嵌入件如此安裝在夾具(11)中，從而其相對于夾具的中心軸線(CL)的最外面部分基本上位于一圓圈(C)中，所述圓圈(C)構(gòu)成刀具(10)的直徑，其特征在于，所述刀具(10)另外還包括至少一個第二切削嵌入件(13-16，36)，設(shè)置成用來進(jìn)行與第一切削嵌入件不同的機(jī)加工，所述第二切削嵌入件在徑向上設(shè)在圓圈(C)里面，并且第二切削嵌入件(13-16，36)設(shè)置成在通過第一切削嵌入件(12A-12D)對工件進(jìn)行機(jī)加工期間不起作用。
2.如權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第二切削嵌入件(13-16，36)設(shè)置成在通過第一切削嵌入件(12A-12D)對工件進(jìn)行銑削期間不起作用，并且第一切削嵌入件(12A-12D)設(shè)置成在通過第二切削嵌入件(13-16，36)對工件進(jìn)行車削或銑削期間不起作用。
3.如權(quán)利要求2所述的刀具，其特征在于，所述第二切削嵌入件(13-16，36)具有適用于進(jìn)行縱向車削、開槽、螺紋車削、仿形車削、端面車削、內(nèi)部機(jī)加工或螺紋銑削的幾何形狀。
4.如權(quán)利要求2所述的刀具，其特征在于，第一切削嵌入件(12C)和第二切削嵌入件(14)的至少一個在夾具(11)中與一共同排屑槽(25C，27)連接。
5.如權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第一切削嵌入件(12A-12D)設(shè)置成用于在至少該刀具繞著中心軸線(CL)旋轉(zhuǎn)期間對工件進(jìn)行銑削，并且第二切削嵌入件(13-16，36)設(shè)置成用于在該刀具相對于中心軸線(CL)處于固定位置期間對工件進(jìn)行車削或者用于對固定工件進(jìn)行銑削。
6.如權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，用于螺紋銑削的切削嵌入件(36A-36C)在刀具(10)中圍繞著中央孔(37)設(shè)置以便對棒材進(jìn)行外部機(jī)加工。
7.用于進(jìn)行除屑加工的切削刀具的夾具，所述夾具(11)包括許多第一嵌入件凹槽(17)以便容納至少兩個第一切削嵌入件，所述嵌入件凹槽如此設(shè)置在夾具(11)中，從而其相對于夾具的中心軸線(CL)的最外面部分基本上位于一圓圈(C1)中，所述圓圈(C1)構(gòu)成了該夾具(11)的直徑，其特征在于，所述夾具(11)另外還包括至少一個第二嵌入件凹槽(18-21，38)，用來容納用于進(jìn)行與第一切削嵌入件不同的機(jī)加工的第二切削嵌入件，所述第二嵌入件凹槽(18-21，38)在徑向上設(shè)在圓圈(C1)內(nèi)部，并且第二切削嵌入件(13-16，36)設(shè)置成在通過第一切削嵌入件(12A-12D)對工件進(jìn)行機(jī)加工期間不起作用。
8.如權(quán)利要求7所述的夾具，其特征在于所述第一嵌入件凹槽(17)用來容納銑削嵌入件(12A-12D)，并且第二嵌入件凹槽(18-21，38)用來容納車削嵌入件(13-16)或銑削嵌入件(36A-36C)。
9.如權(quán)利要求8所述的夾具，其特征在于，第一嵌入件凹槽(17C)和第二嵌入件凹槽(19)的至少一個在夾具中與一共同排屑槽(25C，27)連接。
10.如權(quán)利要求7所述的夾具，其特征在于，用于螺紋銑削嵌入件(36)的至少一個第二嵌入件凹槽(38)在夾具(11)中圍繞著中央孔(37)設(shè)置。
權(quán)利要求
1.用于進(jìn)行除屑加工的切削刀具，所述刀具(10)包括一夾具(11)和至少兩個切削嵌入件(12A-12D)，所述夾具(11)包括多個用于容納切削嵌入件(12A-12D)的嵌入件凹槽(17)，所述切削嵌入件如此安裝在夾具(11)中，從而其相對于夾具的中心軸線(CL)的最外面部分基本上位于一圓圈(C)中，所述圓圈(C)構(gòu)成刀具(10)的直徑，其特征在于，所述刀具(10)另外還包括至少一個第二切削嵌入件(13-16，36)，設(shè)置用來進(jìn)行與第一切削嵌入件不同的機(jī)加工，所述第二切削嵌入件在徑向上設(shè)在圓圈(C)里面。
2.如權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第二切削嵌入件(13-16，36)設(shè)置成在通過第一切削嵌入件(12A-12D)對工件進(jìn)行銑削期間不起作用，并且第一切削嵌入件(12A-12D)設(shè)置成在通過第二切削嵌入件(13-16，36)對工件進(jìn)行車削或銑削期間不起作用。
3.如權(quán)利要求2所述的刀具，其特征在于，所述第二切削嵌入件(13-16，36)具有適用于進(jìn)行縱向車削、開槽、螺紋車削、仿形車削、端面車削、內(nèi)部機(jī)加工或螺紋銑削的幾何形狀。
4.如權(quán)利要求2所述的刀具，其特征在于，第一切削嵌入件(12C)和第二切削嵌入件(14)的至少一個在夾具(11)中與一共同排屑槽(25C，27)連接。
5.如權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第一切削嵌入件(12A-12D)設(shè)置成用于在至少該刀具繞著中心軸線(CL)旋轉(zhuǎn)期間對工件進(jìn)行銑削，并且第二切削嵌入件(13-16，36)設(shè)置成用于在該刀具相對于中心軸線(CL)處于固定位置期間對工件進(jìn)行車削或者用于對固定工件進(jìn)行銑削。
6.如權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，用于螺紋銑削的切削嵌入件(36A-36C)在刀具(10)中圍繞著中央孔(37)設(shè)置以便對棒材進(jìn)行外部機(jī)加工。
7.用于進(jìn)行除屑加工的切削刀具的夾具，所述夾具(11)包括許多第一嵌入件凹槽(17)以便容納至少兩個第一切削嵌入件，所述嵌入件凹槽如此設(shè)置在夾具(11)中，從而其相對于夾具的中心軸線(CL)的最外面部分基本上位于一圓圈(C1)中，所述圓圈(C1)構(gòu)成了該夾具(11)的直徑，其特征在于，所述夾具(11)另外還包括至少一個第二嵌入件凹槽(18-21，38)，用來容納用于進(jìn)行與第一切削嵌入件不同的機(jī)加工的第二切削嵌入件，所述第二嵌入件凹槽(18-21，38)在徑向上設(shè)在圓圈(C1)內(nèi)部。
8.如權(quán)利要求7所述的夾具，其特征在于所述第一嵌入件凹槽(17)用來容納銑削嵌入件(12A-12D)，并且第二嵌入件凹槽(18-21，38)用來容納車削嵌入件(13-16)或銑削嵌入件(36A-36C)。
9.如權(quán)利要求8所述的夾具，其特征在于，第一嵌入件凹槽(17C)和第二嵌入件凹槽(19)的至少一個在夾具中與一共同排屑槽(25C，27)連接。
10.如權(quán)利要求7所述的夾具，其特征在于，用于螺紋銑削嵌入件(36)的至少一個第二嵌入件凹槽(38)在夾具(11)中圍繞著中央孔(37)設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行除屑加工的刀具和夾具。該刀具(10)包括一夾具(11)和至少兩個切削嵌入件(12A－12D)。該夾具(11)包括多個用于容納切削嵌入件(12A－12D)的嵌入件凹槽(17)。這些切削嵌入件如此安裝在夾具(11)中，從而其相對于夾具的中心軸線(CL)的最外面部分基本上位于一圓圈(C)中。該圓圈(C)構(gòu)成刀具(10)的直徑。該刀具(10)另外還包括至少一個第二切削嵌入件(13－16，36)，設(shè)置用來進(jìn)行與第一切削嵌入件不同的機(jī)加工，所述第二切削嵌入件在徑向上設(shè)在圓圈(C)里面。
文檔編號B23C5/02GK1612789SQ03801899
公開日2005年5月4日 申請日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月22日
發(fā)明者克里斯特·呂德貝里 申請人:山高刀具公司