专利名称：可旋转刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及刀具，尤其是具有至少一个切削件的可旋转刀具，该切削件相对于刀具的位置可以通过远程控制调整装置来调整。更特别地，本发明涉及改进的致动器，用来远程控制调整可旋转刀具切削件的相对位置。
背景技术：
己知的包括可调整切削件位置的可旋转刀具使用不同的装置来有效改变切削元件位置。使用机械致动装置的这种可旋转的刀具的例子是在专利申请EP1123766中阐释的。使用需要液压液体的液压致动装置的可旋转刀具的一个例子是在日本实用新型申请62—201231中阐释的。这种类型的刀具具有固有的缺陷，需要供给液压液体通过刀具驱动装置的连接。美国专利US4941782阐释了一种刀具，其中气动压力从外部来源供给到可旋转刀具，以控制在刀具主体内的液压操作装置的操作。这种已知的刀具具有缺陷，它需要在内部活塞和容纳液压液体的空腔之间的滑动密封。这种密封，如果不是定期替换和修理，那么就是常见的液压液体的泄漏源，对调整装置的操作造成损害。按照已知的具有用来调整切削元件位置的远程可控液压操作调整装置的可旋转刀具，存在改进这种刀具致动器的需要，从而克服与已知液压装置有关的缺陷。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可旋转刀具，具有安装在一个内部空腔内的一个完全封闭的液压力增效器，所述液压增效器对一个控制力做出反应，以实现对安装在所述刀具上的一个切削件的位置控制。
本发明的另一个目的是提供一种可旋转刀具，具有安装在支撑件上的一个切削件，安装在所述刀具的内部空腔内的一个完全封闭的液压力增效器，该液压增效器对控制力做出反应，一个推杆对该力增效器施加的力做出反应，从而沿着第一向量移动，以及一个设置在推杆和支撑件之间的传动件，用于将沿着第一向量的运动转化成沿着与第一向量相交的第二向量的运动。
本发明的其他的目的和优点将通过后面的附图和描述变得清楚。
根据前述目的，本发明提供了一种可旋转刀具，具有一个柄部和一个切削部，该柄部用于安装到一个刀具驱动装置上，该切削部与至少一个用来保持可替换切削件的支撑件相连。该支撑件如此设置，使得允许至少其保持切削件的部分的发生位移，因此切削件相对于刀具主体的位置可以通过这个位移来改变。一个完全封闭的液压力增效器安装在所述刀具的内部空腔内。液压力增效器对一个控制力做出反应，以实现支撑件的位移，所述控制力最好由气动力施加。
图1是具有一个可重新定位的切削件卡头的刀具的三维视图。
图2是图1的刀具的切削部分的部分截面图。
图3是示出另一种切削件卡头的刀具部分的放大视图卡头。
图4a是图2中刀具的示出向前的推杆部分的放大视图。
图4b是图2中刀具的示出向后的推杆部分的放大视图。
具体实施例方式
本发明将参考附图所示的优选实施例来描述。同时优选实施例解释了本发明的特征。本申请的目的不是使本发明限于优选实施例的特殊细节。
图1中所示的一个可旋转刀具10包括一个刀柄部分12和一个切削部分14。刀柄部分12适合于安装在一个接头16上，从而与诸如机床的可旋转心轴的刀具驱动装置相连接。接头16可以适合于缺少自动换刀机构的机床的刀具驱动心轴。而且，接头16最好与标准一致，以确保同标准的自动换刀设备兼容，比如这种接头的著名标准HSK；德国工业标准(DIN)国际标准化组织(ISO)/国际标准草案(DIS)12164-1&-2；美国国家标准化组织(ANSI)7/24锥度；以及日本BT7/24锥度。切削部分14通常是圆柱形，并且包括一个刀体22，切削元件安装在刀体中。如图1所示，一个切削件18安装在与刀体22相连的支撑件20上。
继续参考图1，切削件18最好是安装在一个支撑件的凹口上的可替换体，比如卡头20(图2)，并且通过螺钉、夹子、垫片等来保持在其上，以获得切削件预期的定位，此时切削件具有足够刚度来抵抗由于切削力而产生的切削件位错。切削件18可以包括一个或多个切削刃并且保持在卡头20上，以将至少一个切削刃暴露出来，用于在刀具10旋转的时候使切削刃与工件接触。如此布置的切削刃被称为“主动切削刃”。切削件18相对于刀具10的位置的调整是通过调整至少卡头20的某个部分的位置来实现的，切削件18通过在刀具10内部的传动件被固定到卡头该部分上。
众所周知，切削件18最好包括由诸如高速钢、碳化钨硬质合金、陶瓷材料等的硬材料制成的可替换插入部。可替换插入部最好被制成具有特殊的几何特征以增强切削性能，特别是增加使用性能，包括退刀面、断屑特性、切屑控制槽以及众所周知的类似特征。而且，众所周知，随着插入部被安装在刀体上，可替换插入部可以被形成以实现切削刃相对于刀具旋转轴线的特殊定位。在本发明中可以使用的可替换插入部可以为了已知的所有特殊类型的机床而选择宽泛的多种形状和尺寸。
参考图2，卡头20通过枢转销24枢转地装在刀体22上。卡头20通过诸如从动件26(见图3)的传动件的径向位移来围绕销24转动。有利地，为了实现传动件的径向位移，并且因此改变切削件18的径向位置，在没有横向安装制动件的情况下，一个推杆40设置在从动件26和制动件之间。从动件26的头28与推杆40的传动区域42相啮合，平行于刀具10的纵轴线的推杆40的往复运动被转换成从动件26的径向运动。因此，推杆40和从动件26有效地将制动件沿着第一向量的运动转换成传动件沿着与第一向量相交的第二向量的运动。偏压件30(图2中的虚线表示)提供了与从动件26的位移相对的一个恢复力。有利地，偏压件30作用在与推杆40的恢复区域44相啮合的从动件32上，因此恢复力可以在从动件26的位移范围内变化。因此，偏压件30包括一个弹簧或者其他弹性件，其中恢复力是弹性件的有效长度的一个函数，恢复力可以在从动件26的整个行程中大体保持恒定。
参考图3，在一个放大的部分截面中示出切削件卡头21的另一种设置。切削件卡头21通过使用安装螺钉50和52的固定安装从而与刀体22连接，使得切削件卡头21的一部分与刀体22分离，从动件32与切削件卡头21的自由部分相啮合。从动件32远离推杆40的位移使切削件卡头21弹性变形，从而径向调整切削件18相对于刀体22的位置。切削件卡头21的弹性变形在没有使用诸如图2所示的偏压件30的附加元件的情况下提供了一个恢复力。
不论切削件卡头是否枢转地装于如图2所示的刀体22上还是如图3所示通过固定安装连接，推杆40在刀体22内的往复运动使传动区域42相对于从动件26发生位移。如图4a的放大的部分截面视图所示，通过推杆40前进，传动区域42的斜面46(图4b)与头28的斜面48相啮合，以使从动件26发生远离推杆40的位移。如图4b的放大的部分截面视图所示，通过推杆40后退，传动区域42的斜面46(图4b)与头28的斜面48脱离，以允许偏压件30的恢复力将从动件26发生推向推杆40的位移。从动件26的径向位移实现了卡头20围绕枢转销24的旋转，改变了切削件18相对于刀体22的位置。
继续参考图2，推杆40的往复运动通过在刀体22内部的液压力增效器70以及装配在推杆40的端面58和刀体22中的空腔62的座60之间的复位弹簧56来实现。力增效器70对通过可变气压有利提供的一个控制力的施加做出反应，以产生足够的力来克服弹簧56的恢复力，以使推杆40前进来压缩弹簧56。推杆40和力增效器70可以通过推杆40与力增效器70的活塞74的结合来有利地机械连接。在图2中，在推杆40和活塞74的界面处的虚线示出内配合连接，例如，虚线代表了螺纹连接，因此推杆40与活塞74的距离可以调节。图2中没有示出，将提供传统的装置用来在建立了推杆40与活塞74之间预期的距离的情况下锁定它们的连接。通过推杆40和活塞74的机械连接，作为单独一个弹簧56作用于推杆40的另一种布置，可以布置一个或多个弹簧来直接作用在活塞74上。
力增效器70包括小活塞72和大活塞74。大活塞74可滑动地支撑在刀体22内部的空腔80内。力增效器70进一步包括围绕着小活塞72的小伸缩管76以及围绕着一个空间的大伸缩管78，小活塞72在这个空间内可以被移动。小伸缩管76和大伸缩管78有利地是由允许在没有发生由于伸缩管褶皱的变形而产生穿孔的情况下沿着其各自纵向轴线反复压缩和膨胀的材料制成。申请人为小伸缩管76和大伸缩管78都选择金属伸缩管。安装法兰82的向后延伸部分紧密围绕着小伸缩管76的一部分，大伸缩管78围绕着安装法兰82的围绕小伸缩管76的向后延伸部分，并且安装法兰82刚性地固定在刀体22内部。可以看出，在大伸缩管78放松状态下，也就是说既不膨胀也不压缩的情况下，推杆40与大活塞74距离的调整允许对从安装法兰82的固定表面到大活塞74的距离的制造误差进行补偿。安装法兰82围绕着小伸缩管76的那部分用于在小伸缩管76被压缩和膨胀的时候保持小伸缩管76沿着空腔80的纵轴线对齐。大活塞74的向后延伸部分可滑动地容纳在小活塞72的一个孔(图2中的虚线所示)中，这个滑动啮合保持了小活塞72和大活塞74对齐。小伸缩管76的前端固定在小活塞72的后部，以形成与之的密封，而且小伸缩管76的后端固定在法兰82的后端的前表面，以形成与之的密封。大伸缩管78的前端固定在法兰82的前端的后部，以形成与之的密封，而且大伸缩管78的一个后端固定在大活塞74的前表面，以形成与之的密封。
如上所述，由于大伸缩管78和小伸缩管76的前端和后端的密封连接，由大伸缩管78和小伸缩管76所围绕的空间内具有一个容积，因此，液压力增效器70构成了一个完全封闭的力增效器。完全封闭的容积填充有基本上不可压缩的液体。随着小活塞72沿着大活塞74的方向上移动，小伸缩管76折叠，移动的液体向大活塞74的前表面施加力。因此随着施加到大活塞74上的足够的力来克服弹簧56的恢复力时，大活塞74远离小活塞74移动，使大伸缩管78膨胀。由于大活塞74和小活塞72的有效区域比，作用于小活塞72的相对较小的力被增大成作用于推杆40的相对较大的力。而且，由于小伸缩管76相对较小的直径与大伸缩管78相对较大的直径的比，小活塞72的相对较大的平移被转换成大活塞76的相对较小的平移。因此，切削件18相对于刀具10的位置的精确改变，也正是精确地改变刀具10的有效机械尺寸，可以在由大活塞76的行程范围所允许的调整范围内实现。在力增效器70中使用围绕伸缩管克服了已知液压力增效器的慢性泄漏，这些已知的液压力增效器具有通过滑动密封在固定的容积空腔内利用活塞进行密封。
继续参考图2，小活塞72的前表面84与圆头86邻接。圆头86与外周固定于刀体22的滚动隔膜88邻接，以便形成与之的密封，形成密封的空腔90的容积。借助经由贯通刀体22的管道92的气动力，一个控制力施加于滚动隔膜88上。滚动隔膜88对空腔90的密封容积内的压力与通过管道92施加的力之间的差异产生反应而变形。滚动隔膜88变形以改变相对较大的凸出中心部分与相对较窄的环形凹陷部分之间的偏移，同时改变环形凹陷部分与隔膜88的外周被固定于其上的表面之间的距离。小活塞72对由于滚动隔膜88的变形而施加的力以及通过力增效器70转移来的弹簧56的恢复力做出反应而移动。一个复位弹簧94设置在圆头86内部和安装法兰82的前端的前表面之间，并且围绕着小伸缩管76向前凸出远离安装法兰82的部分。复位弹簧94提供了一个恢复力来使滚动隔膜88返回到其平衡形状。因此，通过控制经管道92施加的气动力，滚动隔膜88的变形可以被控制，并且小活塞72在其移动范围内的位置可以被控制。因为小活塞72的相对较大的位置改变实现了大活塞74的相对较小的位置改变，通过对施加的气动力进行调节就可以获得对切削件18相对于刀具10的精确位置调整。因此，刀具10的有效机械尺寸的精确调节可以通过控制施加的气动力而在切削件18的整个位移范围实现。
虽然已经参考优选实施例来描述本发明，并且优选实施例已经相当详细地被描述了，但是申请人的目的并不是使本发明被优选实施例所限制。申请人的意图是本发明由所附的权利要求及其等价物来限定。
权利要求
1.一种可旋转刀具，具有柄部和切削部，切削部包括刀体，该刀体上安装有用来支撑切削件的支撑件，传动件可在刀体内移动并且与支撑件啮合，完全封闭的液压力增效器安装在刀体的空腔内部，所述力增效器对控制力做出反应，以改变切削件相对于刀体的位置。
2.如权利要求1所述的可旋转刀具，进一步包括设置在传动件和力增效器之间的推杆，该推杆将推杆沿着第一向量的运动转化成传动件沿着与第一向量相交的第二向量的运动。
3.如权利要求2所述的可旋转刀具，其中，推杆机械地连接于力增效器，以允许推杆与力增效器之间距离的调整。
4.如权利要求1所述的可旋转刀具，其中，支撑件枢转地装在刀体上，并且传动件使支撑件枢转，以改变切削件相对于刀体的位置，而且刀具进一步包括作用于支撑件的偏压件，以抵抗传动件的位移。
5.如权利要求1所述的可旋转刀具，其中，支撑件固定安装到刀体上，使得支撑件的一部分自由，切削件安装于支撑件的自由部分，并且传动件使支撑件弹性扭曲，以改变切削件相对于刀体的位置。
6.如权利要求1所述的可旋转刀具，其中，施加的力由气动力提供。
7.如权利要求5所述的可旋转刀具，进一步包括密封空腔的滚动隔膜，从而该空腔的内部压力与所施加的力之间的差异造成滚动隔膜变形，并且完全封闭的液压力增效器对通过滚动隔膜施加的力做出反应。
8.如权利要求1所述的可旋转刀具，其中，完全封闭的液压力增效器进一步包括小活塞；其前端连接于小活塞的小伸缩管；大活塞；其后端连接于大活塞的大伸缩管；用来将力增效器安装到刀体上的安装法兰，大伸缩管的前端连接于安装法兰，小伸缩管的后端连接于安装法兰，大伸缩管和小伸缩管的前端和后端的连接形成密封，并且因此产生的密封的容积填充有大体上不可压缩的液体。
9.如权利要求8所述的可旋转刀具，进一步包括设置在所述传动件和所述力增效器之间的推杆，该推杆将推杆沿着第一向量的运动转化成传动件沿着与第一向量相交的第二向量的运动。
10.如权利要求9所述的可旋转刀具，进一步包括至少一个复位弹簧，用于抵抗由完全封闭液压力增效器所施加的力。
11.如权利要求10所述的可旋转刀具，其中，复位弹簧被设置在推杆和刀体之间。
12.如权利要求10所述的可旋转刀具，其中，复位弹簧被设置在大活塞和刀体之间。
13.如权利要求9所述的可旋转刀具，其中，推杆机械地连接于大活塞，以允许推杆同大活塞之间距离的调整。
14.如权利要求8所述的可旋转刀具，其中，安装法兰的向后延伸部分紧密围绕着小伸缩管的一部分，大伸缩管围绕着安装法兰的围绕小伸缩管的向后延伸部分。
15.如权利要求8所述的可旋转刀具，其中，大活塞进一步包括一个向前延伸部分，小活塞进一步包括一个孔，该孔用于可滑动地容纳大活塞的向前延伸部分，从而大活塞和小活塞保持对齐。
16.如权利要求8所述的可旋转刀具，其中，施加的力由气动力提供。
17.如权利要求16所述的可旋转刀具，进一步包括密封空腔的滚动隔膜，因此，空腔的内部压力与所施加的力之间的差异造成滚动隔膜变形，并且完全封闭的液压力增效器对通过滚动隔膜施加的力做出反应。
18.如权利要求17所述的可旋转刀具，进一步包括在空腔内部并且与所述滚动隔膜紧邻的一个圆头，而且一个复位弹簧设置在圆头和安装法兰之间，并且围绕着小伸缩管向前凸出远离所述安装法兰的部分。
全文摘要
一种可旋转刀具，具有一个柄部和一个切削部，柄部用于安装到一个刀具驱动装置上，切削部与至少一个用来保持可替换切削件的支撑件相连。支撑件被如此设置，使得允许至少其保持切削件的部分发生位移，因此切削件相对于刀具主体的位置可以通过该位移来改变。一个完全封闭的液压力增效器安装在刀具的一个内部空腔内。液压力增效器对一个控制力做出反应，从而实现支撑件的位移，该控制力最好由气动力施加。
文档编号C12N15/38GK1675364SQ03818961
公开日2005年9月28日 申请日期2003年8月6日 优先权日2002年8月6日
发明者詹姆斯·R·布罗克, 詹姆斯·J·鲁宾逊 申请人:瓦莱尼特股份有限公司