專利名稱：刀架組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及金屬切削裝置和方法，且特別涉及一種刀架(tool holder)組件， 該刀架組件用于將鑲刀(cutting insert)支承并夾持在機床內(nèi)的機加工位置中。
背景技術(shù)：
帶有可替換構(gòu)件的切削及開槽系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，并常用在車床及其它 車削裝置上。可替換構(gòu)件的使用通過替換成本較低的支承及夾持元件而不是替換全部的刀 架，從而降低了開槽或切削系統(tǒng)的總成本。某些現(xiàn)有系統(tǒng)能夠單獨替換支承元件或夾持元 件。其它系統(tǒng)出于簡化存貨清單的目的，將這兩種構(gòu)件結(jié)合成了一種元件。一般而言，這些現(xiàn)有的系統(tǒng)雖然更為經(jīng)濟，但由于每個構(gòu)件必須單獨固定至刀架 且與刀架相匹配并以最佳方式支承且夾持鑲刀，因此與它們的一體式柄等效結(jié)構(gòu)比起來， 性能受到了損失。對于具有較小柄高度的系統(tǒng)尤其是這樣的，在這種系統(tǒng)中，有效支承構(gòu)件 的能力隨著整個刀架高度的減小而大幅降低。一種現(xiàn)有的使可替換的構(gòu)件與刀架相匹配的方法是利用在刀架和構(gòu)件的兩個鄰 接表面上分別設(shè)置的鋸齒。當與具有“可替換頭”的內(nèi)機加工刀架結(jié)合使用時，這種方法已 經(jīng)被證實是令人滿意的。具有專有柄結(jié)構(gòu)的刀架也被證實是有用的，這種專有柄結(jié)構(gòu)的特 征是多個不同的執(zhí)行多種金屬切削功能的“頭”。以鋸齒形匹配表面為特點的現(xiàn)有構(gòu)件型切 削及開槽系統(tǒng)是上述內(nèi)機加工刀架的適配方案，這種系統(tǒng)是龐大的，且難以在具有轉(zhuǎn)架的 機床上使用，該轉(zhuǎn)架接納具有較小柄高度的刀具。出于構(gòu)件定位的目的，它們還需要一種圓 柱體形的定心元件，這增加了系統(tǒng)的成本及復雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新型改進的刀架組件，該組件能夠相對于旋轉(zhuǎn)工件將鑲刀支承 且夾持在操作機加工位置中。本發(fā)明的一個目的是，提供一種構(gòu)件型鑲刀支承/夾持系統(tǒng)，其性能盡可能地接 近一體式系統(tǒng)，同時仍能夠獲得構(gòu)件型系統(tǒng)的成本效益。根據(jù)本發(fā)明，公開了一種支架/夾持器，它用于將鑲刀夾持并支承在機床內(nèi)部的 操作位置中。該支架/夾持器包括能夠朝向以及遠離支承基座彈性地移動的夾持臂。用于 接收夾持力的結(jié)構(gòu)被連接到該夾持臂上，并適于接收螺紋夾持元件所施加的夾持力。根據(jù)一個特征，該夾持元件限定了位于第一平面中的力施加表面。該夾持力接收 結(jié)構(gòu)限定了位于第二平面中的力接收表面。第二平面優(yōu)選地相對于第一平面以偏斜的角度 定位，以使得該夾持元件的力施加表面只有一部分最初與力接收表面接合。由于這種結(jié)構(gòu)， 在夾持元件施加到夾持力接收結(jié)構(gòu)上的力矢量與夾持臂之間限定了力矩臂，該力矩臂比夾持臂與夾持元件的軸線之間的距離短。由于這種結(jié)構(gòu)，增大了夾持臂施加到被支架/夾持 器所保持的鑲刀上的力。根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，夾持力接收結(jié)構(gòu)包括可由與夾持臂間隔開的支座接合 的區(qū)域。由于這種結(jié)構(gòu)，對于夾持元件進行的給定調(diào)整，夾持臂施加到被支架/夾持器元件 所保持的鑲刀上的力增大。在階形結(jié)構(gòu)中利用鋸齒狀配合表面而不利用圓柱體形元件的一種較簡單的系統(tǒng) 成本較低，且由于沿著鋸齒狀表面在刀架和配合構(gòu)件之間增大了接觸面積，因此，與現(xiàn)有系 統(tǒng)相比，該系統(tǒng)傳遞了更大的支承。通過在刀架和構(gòu)件配合處提供較大的接觸面積，該鋸齒 狀結(jié)構(gòu)還使這種設(shè)計可更有效地在短柄夾持器上進行工作。所公開的系統(tǒng)還優(yōu)選地使夾持 力定向，以便降低在夾持鑲刀的過程中可能會出現(xiàn)的過大的翻轉(zhuǎn)力矩。本發(fā)明提出通過多種裝置來解決這些問題。所公開的鑲刀支架/夾持器為開槽或 切削鑲刀提供了支承和夾持。該刀支架/夾持器的特征是，在支承部分的斷面高度中存在 臺階，這使鋸齒狀配合表面的面積最大化。緊固孔同樣是階梯狀的，以維持構(gòu)件的強度和完 整性。構(gòu)件的減少的斷面高度部分與它可能安裝于其中的最小刀架系統(tǒng)的高度相等。所關(guān)注的夾持力的方向通過多個特征的結(jié)合來實現(xiàn)。其一是鑲刀架的夾持力接收 表面的結(jié)構(gòu)。它相對于夾緊螺栓的力施加表面在兩個方向上傾斜。由于所公開的斜度，夾緊 螺栓優(yōu)選地接觸夾持表面上的更接近夾持爪的區(qū)域。這導致夾持力以受控的方式被定向， 例如沿著鑲刀夾持器的質(zhì)心。夾持表面和夾緊螺栓力施加表面之間的成角度平面性的主要目的是，在支承部分 的斷面高度中存在臺階，這使鋸齒狀配合表面的面積最大化。緊固孔同樣是階梯狀的，以維 持構(gòu)件的強度和完整性。構(gòu)件的減少的斷面高度部分與它可能安裝于其中的最小刀架系統(tǒng) 的高度相等。所關(guān)注的夾持力的方向通過多個特征的結(jié)合來實現(xiàn)。其一是鑲刀架的夾持力接收 表面的結(jié)構(gòu)。它相對于夾緊螺栓的力施加表面在兩個方向上傾斜。由于所公開的斜度，夾緊 螺栓優(yōu)選地接觸夾持表面上的更接近夾持爪的區(qū)域。這導致夾持力以受控的方式被定向， 例如沿著鑲刀夾持器的質(zhì)心。夾持表面和夾緊螺栓力施加表面之間的成角度平面性的主要目的是，確保它只在 一個平面中移動接合鑲刀的夾持元件或爪的部分。由于這樣定向的夾持力，夾持作用將使 得夾持部分的本體不會易于翻轉(zhuǎn)，而將會在鑲刀上施加大致垂直的力。第二，夾持部分將利 用比在當前現(xiàn)有工具中更寬的部分，該更寬的部分對抗在切削和開槽應用中通常遇到的翻 轉(zhuǎn)力矩。夾持區(qū)域利用了外部定位墊，從而在緊固件擰緊的過程中，防止夾持部分發(fā)生翻 轉(zhuǎn)。這確保了不會引入額外的會增加整個構(gòu)件的翻轉(zhuǎn)的力分量。最后，利用了第二夾持區(qū) 墊，該墊在夾持器夾緊的最后階段過程中與刀架相接觸。這進一步確保在貫穿全部夾持過 程的過程中防止夾持區(qū)域出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。通過閱讀下面結(jié)合附圖進行的詳細說明，將獲得本發(fā)明的其它特征，以及對于本 發(fā)明的更充分的理解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例所構(gòu)造的刀架組件的立體圖2是圖1所示刀架組件的分解圖；圖3是從圖2所示位置旋轉(zhuǎn)90度得到的刀架組件的另一分解圖；圖4是該刀架組件的側(cè)視圖；圖5是該刀架組件的局部側(cè)視圖；圖6是從圖4中的線6-6所示平面看到的該刀架組件的端面圖；圖7是刀架組件的俯視圖。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例所構(gòu)造的刀架組件10的整體結(jié)構(gòu)。該 刀架組件10用于將鑲刀12相對于工件(未示出)支承在機加工位置中。該刀架組件包括 被適當安裝或連接到機床上的桿形刀架10a。典型地，該刀架IOa被緊固到構(gòu)成機床部分的 轉(zhuǎn)架的“凹穴”中。這使刀架組件10進而使連帶的鑲刀12移動到不同的位置上，以便在旋 轉(zhuǎn)工件例如桿或管坯(未示出)上執(zhí)行切削操作。根據(jù)本發(fā)明，總體標以附圖標記IOb的鑲刀支架/夾持器通過一對內(nèi)螺栓(socket bolt) 16可拆卸地緊固到刀架IOa上。同樣參照圖2和3，鑲刀支架/夾持器IOb為片型， 并包括側(cè)向延伸的片狀基座20，該基座20從支架/夾持器IOb的安裝部分22側(cè)向延伸。 在優(yōu)選實施例中，基片20限定有V形槽M，該V形槽M適于接收限定在鑲刀12底部的V 形表面Ua。鑲刀支架/夾持器IOb還限定了可彈性地移動的上部爪或夾持臂沈，該上部爪或 夾持臂26相對于支承基座20位于與其對準以及相面對的位置上。間隙g(最佳示于圖4 中)限定在上部爪沈和支承片20之間，并且其尺寸和構(gòu)造適于用來接收鑲刀12。優(yōu)選地， 上部爪包括呈倒V形凹槽觀形式的夾持表面，該表面適于與限定在鑲刀12的上部12b上 的倒V形表面互補地接合。此處應該注意到，支承片20和夾爪沈可具有V形表面或倒V 形凹槽，而根據(jù)爪沈上的夾持表面觀的結(jié)構(gòu)，鑲刀包括互補地形成的V形凹槽或倒V形表 面。第D502，473號美國外觀設(shè)計專利描述了一種帶有表面的鑲刀，這些表面被構(gòu)造成被支 承片夾持表面M及爪夾持表面觀所夾持，該專利在此引入作為參考。在所示的實施例中，鑲刀支架/夾持器IOb還限定了鄰近的平坦鄰接表面30、32， 其中一個表面可與由鑲刀12所限定的端面12c接合。這些平面30、32的結(jié)構(gòu)以及這些表 面與鑲刀的接合更全面地描述在于2004年4月四日公開的WO 2004/0352557 A2號國際 公開文本中，該文本的內(nèi)容在此引入作為參考。所示的鄰接表面30、32，及在這些表面與鑲 刀12之間形成接合所借助的裝置并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。同樣參照圖4，支承片20及夾持臂或爪沈由一塊材料整體形成。如最佳在圖4中 所示，槽36被限定在鑲刀支架/夾持器IOb中，它在一端通向間隙g，并止于孔38。這種結(jié) 構(gòu)限定了彈性鉸鏈狀區(qū)域40，該區(qū)域?qū)A持臂沈與鑲刀支架/夾持器IOb的安裝部分22 互連。所公開的結(jié)構(gòu)使夾持臂26能夠朝向以及遠離基片20彈性地移動。夾持力通過螺紋緊固件50施加到位于間隙中的鑲刀12上，該螺紋緊固件50可以 是凹頭螺栓，它穿過整體形成于鑲刀支架/夾持器IOb中的力接收塊狀元件52延伸。如最 佳在圖6中所示，塊52位置鄰近上部夾持臂或爪沈，并部分限定了槽36。塊52的位于槽 36上方并標以附圖標記5 的部分與上部夾持臂沈整體成形，并隨著上部夾持臂沈移動。出于解釋的目的，可被稱為夾緊螺栓的螺紋夾持緊固件50延伸通過形成在塊52中的孔56， 并被限定在刀架IOa中的螺紋孔58(最佳示于圖2和3)以螺紋接收。如最佳在圖5中所 示，隨著夾緊螺栓50下降，它接觸到傾斜的夾持表面60。夾緊螺栓50的進一步旋轉(zhuǎn)向下推 動夾緊塊52，由于它與上部夾持臂沈是整體形成的，因此它同時在夾持臂中產(chǎn)生向下的移 動。當鑲刀12安裝在間隙g中時，夾緊螺栓50施加在夾緊塊52上的夾持力被傳送到夾持 臂沈上，并產(chǎn)生施加在鑲刀12上的夾持力，由此將鑲刀夾持在上部爪沈和基座20之間。 根據(jù)本發(fā)明的一個特征，塊夾持表面60的平面60a相對于夾緊螺栓50的下表面62所位于 的平面50a在兩個方向上略有傾斜。換句話說，夾緊螺栓50的下表面62并不平行于夾緊 塊52的夾持表面60。這些表面60，62之間的角在圖5中標以角度“a”，在圖6中標以角度 “b”。在優(yōu)選實施例中，這些角度優(yōu)選地為2度左右。由于這種結(jié)構(gòu)，夾緊螺栓50的頭50a 所施加的夾持力首先施加在夾持表面的偏離夾緊螺栓50的中心線的區(qū)域中。參照圖6和7，最初接觸傾斜夾持表面60的夾緊螺栓50的下表面62的段或部分 70a在圖7中以弧70表示。在優(yōu)選實施例中，該弧約為50°。當擰緊夾緊螺栓50時，弧70 所標示的螺栓頭50a的下表面62的一部分首先接觸夾持表面60，并施加偏離夾緊螺栓50 的中心線的夾持力。夾緊螺栓50所施加的力的位置在圖6中以力箭頭71標示。力矢量71 在其本身與上部爪/夾持臂26的中心面之間限定了力矩臂MA。注意，該力矩臂MA比夾持 表面60平行于夾緊螺栓50的下表面62時將形成的力矩臂短，即該力矩臂將在夾緊螺栓50 的中心線和夾持臂沈的中心面之間延伸。該力矩臂MA的縮短減小了鑲刀12在鑲刀支架 /夾持器IOb內(nèi)縱向扭轉(zhuǎn)或“翻轉(zhuǎn)”的傾向。根據(jù)該特征的另一方面，刀架IOa包括階形面，這進一步減小了“翻轉(zhuǎn)”的傾向。特 別參照圖2，3，6和7，刀架IOa限定了第一凹進面76和鄰近的高出的階形面78。特別參照 圖7，隨著夾緊塊52由于夾緊螺栓50的下降而向下移動，底緣52c的一部分與高出的階形 面78鄰接地接合。位于階形面78和夾緊塊52的底緣52c之間的接觸區(qū)域標以附圖標記 79。如圖6所示，這在底緣52c的其它部分與凹進面76之間產(chǎn)生間隙81。在階形面78和 底緣部分79最初接觸后，夾緊螺栓50的進一步擰緊進一步有助于改變夾緊螺栓50所施加 力的位置，以使該力更靠近夾持臂26。這種力位置的改變進一步降低了保持在支承基座20 和夾持臂26之間的鑲刀出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)或“翻轉(zhuǎn)”的機率。所公開的結(jié)構(gòu)使得由夾緊螺栓50施加 的夾持力向右移動(如圖5中所看到的那樣)，并如圖6所看到的那樣相對于夾緊螺栓50 的軸線向右移動。可以相信，如以上詳細描述的那樣移動力矢量將縮短力矩臂MA的長度， 并由此降低鑲刀12在鑲刀支架/夾持器IOb內(nèi)部的縱向扭轉(zhuǎn)或“翻轉(zhuǎn)”。再次參照圖2和3，示出了本發(fā)明的另一個特征。根據(jù)該特征，鑲刀支架/夾持器 IOb是可獨立于刀架IOa而進行替換的。在多種現(xiàn)有技術(shù)所述的結(jié)構(gòu)中，該刀架具有整體式 結(jié)構(gòu)。如果在刀架的安裝鑲刀的部分發(fā)生損壞，就必須更換整個刀架。在所示實施例中，只 有損壞的部分需要進行更換。為了實現(xiàn)這種特征，在圖2中總體標以附圖標記80的多個鋸齒或棱/溝槽形成在 刀架IOa的側(cè)面上。在圖3中總體標以附圖標記82的多個互補形成的鋸齒或棱/溝槽形 成在鑲刀支架/夾持器IOb的安裝部分22的側(cè)面上。構(gòu)成鋸齒80，82的各個表面元件及 其接合最佳示于圖6中，并標以附圖標記80a，82a。鋸齒80，82被構(gòu)造成以緊密適配的方式彼此互接，以便當緊固安裝螺栓16時，鑲刀架IOb被剛性緊固到刀架IOa上。在所示實施例中，夾緊螺栓16延伸穿過形成在刀架支 架IOa中的孔90，并與形成在鑲刀支架/夾持器IOb中的螺紋孔92螺紋連接(參見圖2和 3)。此處應該注意，刀架IOa和鑲刀支架/夾持器IOb上的鋸齒80，82可被諸如脊、平行溝 槽及槽溝等其它結(jié)構(gòu)所替代，這些結(jié)構(gòu)可相互接合以便在刀架IOa和鑲刀支架/夾持器IOb 之間限定緊密適配關(guān)系。應該注意到，本發(fā)明適用于其它類型的刀架結(jié)構(gòu)以及鑲刀支架/夾持器。例如，本 發(fā)明考慮到了圓柱形的刀架。帶有內(nèi)彎或外彎曲形爪和/或曲形基片的鑲刀支架/夾持器 同樣可以使用本發(fā)明。盡管已經(jīng)在一定程度的特殊性上對本發(fā)明做出了描述，但應該明白，在不背離下 面所要求的本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可作出多種改變。
權(quán)利要求
1.一種刀架組件，包括a)刀架元件，其適于被緊固到機床上；b)鑲刀支架/夾持器，用于將鑲刀夾持并支承在所述機床內(nèi)的操作位置；c)所述支架/夾持器元件可拆卸地緊固到所述刀架元件上；d)所述鑲刀支架/夾持器包括夾持臂，所述夾持臂可朝向以及遠離支承基座彈性地移動；e)夾緊塊，其連接到所述夾持臂上，并適于接收來自螺紋夾持元件的夾持力；f)所述夾持元件限定了位于第一平面中的力施加表面；g)所述夾緊塊限定了位于第二平面中的力接收表面，所述第二平面相對于所述第一平 面以偏斜的角度定位，以使得所述夾持元件的所述力施加表面只有一部分最初與所述夾緊 塊上的所述力接收表面接合，由此，在由所述夾持元件施加到所述夾緊塊的力矢量和所述 夾持臂之間限定了力矩臂，并且所述力矩臂比所述夾持臂與所述夾持元件的軸線之間的距離短。
2.如權(quán)利要求1所述的刀架組件，其中，所述夾持元件由所述刀架通過螺紋方式接收。
3.如權(quán)利要求1所述的刀架組件，其中，所述刀架包括階形面，其中所述階形面可被所 述夾緊塊的邊緣的一部分接合，以使得在所述夾緊塊邊緣的另一部分與由所述刀架所限定 的凹進表面之間限定了間隙。
4.如權(quán)利要求1所述的刀架組件，其中，所述鑲刀支架/夾持器包括刀架接合結(jié)構(gòu)，所 述刀架接合結(jié)構(gòu)可與在所述刀架上互補形成的結(jié)構(gòu)相接合，從而在所述刀架和所述鑲刀支 架/夾持器之間實現(xiàn)緊密適配接合。
5.如權(quán)利要求4所述的刀架組件，其中，所述接合結(jié)構(gòu)是多個鋸齒。
6.一種支架/夾持器元件，用于將鑲刀夾持并支承在機床內(nèi)的操作位置中，它包括a)夾持臂，其可朝向以及遠離支承基座彈性地移動；b)連接到所述夾持臂用于接收來自可調(diào)節(jié)夾持元件的夾持力的結(jié)構(gòu)；c)所述夾持元件限定了位于第一平面中的力施加表面；d)所述力接收結(jié)構(gòu)限定了位于第二平面中的力接收表面，所述第二平面相對于所述第 一平面以偏斜的角度定位，以使得所述夾持元件的所述力施加表面只有一部分最初與所述 結(jié)構(gòu)上的所述力接收表面接合，由此，阻止了被所述支架/夾持器所保持的鑲刀的翻轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的支架/夾持器元件，還包括位于所述力接收結(jié)構(gòu)上的一個區(qū)域， 所述區(qū)域可與同所述夾持臂間隔開的支座相接合，由此，增大了所述夾持元件施加到被所 述支架/夾持器所保持的鑲刀上的力。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述支座形成了所述支架/夾持器所緊固到的刀架 元件的部分。
9.一種刀架組件，包括a)刀架元件，其適于被緊固到機床上；b)鑲刀支架/夾持器，用于將鑲刀夾持并支承在所述機床內(nèi)的操作位置中；c)所述鑲刀支架/夾持器包括夾持臂，所述夾持臂可朝向以及遠離支承基座彈性地移動；d)夾持力接收結(jié)構(gòu)，其連接至所述夾持臂，并適于接收來自可調(diào)節(jié)夾持元件的夾持力；e)所述夾持元件限定了用于將夾持力施加到所述結(jié)構(gòu)上的力施加表面，由此，所述夾 持臂被移動成與被保持在所述夾持臂和所述支承基座之間的鑲刀形成夾持接合；f)所述結(jié)構(gòu)限定了可與形成所述刀架組件的部分的支座相接合的區(qū)域，所述支座與所 述夾持臂間隔開，這樣，增大了所述夾持元件施加到所述鑲刀上的夾持力。
10. 一種刀架組件，包括a)刀架元件，其適于被緊固到機床上；b)鑲刀支架/夾持器，用于將鑲刀夾持并支承在所述機床內(nèi)的操作位置中；c)所述支架/夾持器元件被可拆卸地緊固到所述刀架元件，所述支架/夾持器元件包 括多個鋸齒，所述鋸齒可與在所述刀架上互補形成的鋸齒相接合，由此，在所述刀架和所述 鑲刀支架/夾持器之間實現(xiàn)了緊密適配接合；d)所述鑲刀支架/夾持器包括夾持臂，所述夾持臂可朝向以及遠離支承基座彈性地移動；e)夾緊塊，其連接至所述夾持臂，并適于接收來自螺紋夾緊螺栓的夾持力；f)所述夾緊螺栓限定了位于第一平面中的力施加表面；g)所述夾緊塊限定了位于第二平面中的力接收表面，所述第二平面相對于所述第一平 面以偏斜的角度定位；h)所述夾緊塊包括可與位于所述刀架上的階形部分相接合的邊緣部分，所述階形部分 與所述夾持臂間隔開。
全文摘要
一種刀架組件，包括適于緊固到機床的刀架元件，和用于夾持及支承鑲刀的鑲刀支架/夾持器。支架/夾持器元件包括多個鋸齒，這些鋸齒可與在刀架上互補形成的鋸齒相接合，從而利用可拆卸的緊固件實現(xiàn)緊密適配接合。該支架/夾持器包括可朝向以及遠離支承基座彈性地移動的夾持臂，以及被連接到連接臂的適于接收來自螺紋夾緊螺栓的夾持力的夾緊塊。夾緊螺栓限定了位于第一平面中的力施加表面，而夾緊塊限定了位于第二平面中的力接收表面，第一和第二平面相對于彼此位于偏斜的角度上。夾緊塊包括可與刀架上的臺階相接合的邊緣部分，該臺階與夾持臂間隔開。偏斜的平面以及夾緊塊與階形部分的接合增大了對于夾緊螺栓進行的給定調(diào)節(jié)由夾持臂施加到鑲刀的力，并阻止鑲刀發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
文檔編號B23B29/14GK102049540SQ20101056957
公開日2011年5月11日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者R·尼古拉斯 申請人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司