专利名称：用于工件机加工的刀具和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于尤其在万能机床上通过车削对工件进行机加工的刀具。该刀具具有刀夹，刀夹包括具有杆部和比杆部更厚的夹紧头的固定件，以及固定在刀夹上的切削刀片，刀片具有至少一个通常是两个刀刃、用于固定件的开孔以及至少一个与夹紧头配合使用的夹紧面。刀夹具有用于固定件的夹紧装置。
背景技术：
在德国专利DE 3632296A和DE 4214355A中已知了这种刀具。在后一专利的刀具中，固定件包括夹紧螺钉，其通过三角形或梯形切削刀片中的具有圆锥棱面的圆形孔而伸出。
尤其是在用于加工非常小的精密机械工件如钟表等的心轴的万能或自动机床的情况下，切削刀片和刀夹都非常小。由于这种万能机床具有其中刀具以非常紧密的并列方式而安装的直线式或转塔式换刀架，并且这种机床通常在三班中连续地操作且只有受过训练的人员才监控机床的其它自动操作，因此，如果例如因刀具损坏而必须要更换刀具，那么就会产生问题。在这种情况下，通常需要等待安装人员即合格的装配工来更换刀具。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种上述类型的刀具、切削刀片和用于安装切削刀片的方法，其中可由不是太熟练的人员来更换刀具而不会损坏加工质量，从而简化了换刀。
本发明包括具有切削刀片的刀具，刀具设有将开孔与切削刀片的外边缘相连的槽，该槽具有不小于固定件的杆部厚度的宽度。
这样，在松开固定件之后，可以沿与刀夹的纵向延伸方向垂直的方向、即通常向上地抽出切削刀片，无须从刀夹中完全地取出或拧开固定件，固定件在大多数情况下为固定螺钉。特别是在较小和很难接近的刀夹中，这构成了一项重要的优点。固定件最好以被套住的方式处于刀夹中，因此它不会掉到切屑箱中，掉到切屑箱中的固定件通常都无法再使用。这一方法还使得能够选择螺钉以外的固定件，例如凸轮夹紧固定件。
如果可从刀夹上的与切削刀片相反的一侧、最好是可从两侧操作固定件以实现夹紧和松开的目的，那么可得到另一重要优点。因此，可以从后部松开切削刀片，尤其是例如在螺钉杆部设有内夹紧面(六边形凹腔、六边形套筒头等)时。这些内键合面使得可从后部来施加相应的刀具，这是因为在刀夹上固定有切削刀片的一侧，通常因机床卡盘而降低了可接近性。
夹紧头和相关的夹紧面可以是大致锥形。由于槽的宽度最好小于夹紧头的横向尺寸，因此无论槽的大小如何，在拧紧固定件时切削刀片均可形成自对中。
切削刀片最好具有至少一个支脚，其形成了间隙并朝向间隙而倾斜。如果切削刀片具有对称的结构，那么形成了间隙的两个支脚就形成了一个楔形定位面，其可与刀夹上的对应倾斜面相配合，产生了切削刀片相对于刀夹的精密定位。这种结构还保证了无论该间隙是多大，即使在很大的力作用在切削刀片上时，这两个叉形支脚也不会具有变宽的趋势。它们被刀夹上的对应止动面夹持在一起，其方式与夹子或夹钳一样。切削刀片最好为可翻转或可倒转的板片，并因此具有两个相对的刀刃，通过在刀夹上翻转切削刀片来使用这两个刀刃。因此，在其开孔的两侧，切削刀片具有对应的锥面。
为了保证切削刀片被以一定的预张力压在刀夹的相应止动面上，固定件的中心轴线和开孔或设于其上的夹紧面的相关轴线应当使得它们与止动面或定位面的距离或间距能够使在夹紧固定件时切削刀片可产生作用在止动面方向上的力。为此，夹紧头的中心轴线与止动面的间距应比相应夹紧面的中心轴线与定位面之间的间距小一些。然而，这只是几分之一毫米，但仍能保证自动地拧紧。
本发明还提供了一种用于机加工刀具的切削刀片，其中切削刀片具有将开孔与切削刀片的外边缘相连的槽，其宽度不小于杆部的宽度。刀片最好为三角形结构，具有处于大致中心位置的孔和设于一个角部处的槽，并最好在另两个角部处设有刀刃。
本发明所提出的在刀夹上固定或从中取下切削刀片的方法可用于在固定件处于松开位置时从固定件的杆部上沿与延伸方向垂直的方向移出或取下切削刀片。固定件可通过螺纹拧动而在松开位置和夹紧位置之间运动，还可防止固定件在松开位置被进一步地松开，从而使固定件被套住。
这些和其它特征可从权利要求、说明书和各个附图中汇集到，单独的或组合形式的单项特征可在本发明的实施例和其它领域中实现，并可代表权利要求所保护的有利的具有独立保护性的结构。将本申请分成几个单独的部分和小标题也不会限制下述介绍的通用效用。
下面将参考附图来更详细地介绍本发明的实施例，在附图中图1是具有固定住的切削刀片的根据本发明的刀夹的侧视图。
图2是具有从刀夹上松开的切削刀片的刀夹的相应侧视图。
图3是具有已安装但未夹紧的切削刀片的刀夹的局部剖视图。
图4是与图3相对应的具有夹紧的切削刀片的图示。
图5是具有带显著突出的刀刃的单面切削刀片的刀夹的视图。
图6是切削刀片的透视图。
图7是切削刀片的平面图。
图8是切削刀片的侧视图。
图9是图6所示切削刀片的刀刃的正视图。
图10是带有夹紧的切削刀片的刀具的局部剖开的平面图。
图11是带有未夹紧的切削刀片的刀具的局部剖开的平面图。
具体实施例方式
图1到4以显著放大的形式显示了刀具11。该刀具可用于万能机床或自动车床中，在这种机床中可在一次安装下完成较小和通常较精密的机械零件。这涉及到外圆车削和内圆车削、开槽、加工螺纹和其它操作，其终止于从被自动卡盘所夹持的棒料上切下工件。所有这些操作在机床上以自动控制的方式进行，因此机床完全自动地运转。为此，机床具有用于不同切削刀具的完整定位器(register)，它可设置成可动直线式定位器或转塔头的形式。这些刀具均具有刀刃，刀刃具有特定的轮廓以便以加工的方式与工件接合。根据刀具所预期用于的机床类型，这些刀具也称为“瑞士刀具”。
刀具11具有刀夹12和切削刀片13。刀夹由钢制成，但在用于夹紧到机床上的柄部14中设有孔，其中填充了硬质合金棒15。硬质合金棒15以在上述DE 4214355A中所述的方式起减振的作用，这归因于其材料结构，尤其是硬质合金的高弹性模量。
在刀夹的另一端设有凹腔16，其形成了切削刀片13的安装座。在所述凹腔中设有两个止动面17，其倾斜成朝向凹腔中心敞开。形式为螺钉的固定件19的轴线18与刀夹垂直，固定件穿过凹腔并拧入到刀夹的螺纹20中。
在刀夹上的安装有切削刀片的区域中设有侧向伸出的突出部21，其中螺钉杆部22容纳于较深的凹座23中，并也可处于夹紧状态(图4)。
固定件19具有夹紧头24，其具有锥形的夹紧头表面25和用于锁紧键27的内键合面26。键合面构造成六边形凹腔或六边形套筒头的夹紧面。夹紧头朝向杆部一定程度地收缩，但其外径大于包括设在其上的螺纹在内的螺钉杆部。
开口簧环28在螺钉杆部22的末端处插入到槽中，在如图3所示的固定件19处于松开位置中，开口簧环28可防止所述固定件从螺纹20中完全转出来，这是因为开口簧环28压在凹座23的底面29上。
切削刀片13为相对较厚、梯形的小硬质合金板片的形式。在其中心设有开孔30，开孔30以圆形的方式围绕着中心轴线31穿过。在任一情况下此开口均设有朝向切削刀片的两侧32为对称的锥形凹座，这样就形成了夹紧面33，夹紧面33构造成具有与固定件的夹紧头表面25相配合的角度和直径。在两个锥形夹紧面33之间设有狭窄的圆柱形开口部分34。
槽36从切削刀片的短梯形面35通到开孔中，其宽度制成为使其总是可套在螺钉杆部上。槽的直径比螺钉杆部的直径稍大，即比螺钉杆部宽十分之几毫米到一或两个毫米。然而，它比夹紧面33的外径更窄，使得可与夹紧头24配合操作。因此，在夹紧状态下夹紧头可在锥形夹紧面上对中，不会进入到槽中。
切削刀片形成了三角形的架，其通向开孔两侧的支脚37在其外表面上具有定位面38，定位面38的角度和尺寸与止动面17相配。
梯形架的两个外边缘形成了切削刀片的刀刃39，刀刃根据其预定用途而被磨削或形成一定的轮廓。作为完全对称的结构的结果，切削刀片可作为小的可翻转板片来使用，因此在各种情况下两个刀刃39中的一个均可与工件40相接合。
刀夹中的凹腔16具有内止动面41，其与切削刀片13相接合。
图5显示了刀具11，其构造成用于具有较长和较窄刀刃39的切削刀片13，这种刀刃例如可适用于切下较大直径的工件。这种切削刀片只具有一个刀片，因此是不可转位的。另外还设有上述刀具的所有特征，例外之处是定位面38和止动面17的设计有些不同。固定件19以剖面示出。
图6到9清楚地显示出根据本发明的切削刀片的设计。对于精确的设计来说应参考这些附图。可以看出，切削刀片较小、紧凑但仍十分稳固。相对作用在其上的切削力的大小和力臂来说，夹紧面和固定面均非常大，并且接近于刀刃。可从硬质合金的烧结型材或烧结件中容易地生产该刀具，唯一要求是进行磨削加工。这与设有两个螺钉的传统切削刀片相比具有明显的优势。在这种情况下除了安装上存在缺陷之外，切削刀片较长，不太稳固，因而会导致振动。
图10和11显示了以与图5大致相同的方式装有刀夹12和切削刀片13的刀具11的平面图。应当注意的是，在固定件19的夹紧头24和相关的锥形夹紧面33之间设有锥形的环状片50，其形状和宽度适应于夹紧头表面，因此也适应于切削刀片13的相应夹紧面33。它起垫片的作用，并保护夹紧头表面25不会受到使夹紧面33断开的槽36的边缘的损伤。如图11所示，环状片50是松开的并可与夹紧头24一起取下，因此可朝上取下切削刀片。
在图10和11所示的固定件19(有头螺钉)和锁紧键37的实施例中，不需要在螺钉杆部22设置如图3所示形式的开口簧环28。锁紧键的成形部分42，43为处于一侧的六边形套筒头的成形部分，其与螺钉杆部22中的内键合面44相关，在与成形部分43的端部为预定距离a的位置处固定了形成为止动件51的圆片，其足够大，从而可在松开螺钉19时压在刀夹12的后部48上。除了安装在锁紧键27上的环的形式之外，止动件51也可由锁紧键杆部上的套筒或相应的增厚部分来形成，其与成形部分43的端部的距离为a。
方法从图1到4中可以看出将切削刀片13安装在刀夹上或从刀夹上取下来的方法。
可通过锁紧键27来操作固定件。如图3所示，锁紧键27在其一侧具有六边形套筒头似的成形部分42，其可与夹紧头24中的较大的内键合面26相配合，在锁紧键27的L形弯曲柄部的另一侧具有相同类型的键合面43，但其尺寸更小并可与螺钉杆部22的端面45中的内键合面44相配合。
图3显示了处于其松开位置的固定件19，此时夹紧头24从开孔30中伸出来，并且夹紧面25，33相互间不接合。固定件19从刀夹14上拧松到使得开口簧环28压在底面29上并因此可防止螺钉丢失的程度。
切削刀片可以图2所示的方式从此位置中向上抽出来，即沿与刀夹14的纵向延伸方向垂直的方向抽出来，以便用另一刀片来替换，或者在将刀片旋转180度之后再插入以使用另一刀刃39。
在插入刀片后通过拧紧(从夹紧头一侧)来使固定件回到夹紧位置，这显示于图1和4中。在此位置时夹紧面32与夹紧头表面25相接合，并用其一个侧面32将切削刀片压在止动面41上。作为锥形夹紧面33所带来的结果，切削刀片自对中，并通过固定件和开孔的轴线18和31之间的轴向偏差的帮助而以定位面38压在止动面17上。因此，切削刀片就沿其纵向位置和方位以及其横向方位固定在刀夹上。
处于止动面17的相应楔形安装座中的楔形定位面38的夹紧还保证了由夹紧头24所施加在支脚37上的力不会使槽36变宽。因此，可以翻转相应的精密磨削过的切削刀片或用另一相对应的刀片进行替换，不会损害刀刃相对于工件40的精确定位。因此，可由未受训的人员来更换切削刀片，无须测量或安装工序，尤其是不需要从机床上拆下刀夹14。这本身使得固定件19容易接近，并可通过将锁紧键27插入到键合面44中而从刀夹上的与夹紧头和切削刀片13相反的后部48来进行操作。
图10和11显示了具有可从两侧进行操作的锁紧键的刀具。实际上，只从一侧进行操作。图10显示了锥形环状片50处于夹紧面33和夹紧头表面25之间，并因而保护夹紧头表面25不受卡紧或切削刀片13的边缘52(参见图6和8)上的一定切削动作的损坏。环状片可快速地更换，这是因为固定件19可通过锁紧键及其六边形套筒头成形部分42与夹紧头相接合而完全地松开。
如上所述，在实际中固定件19总是从刀夹后部48拧上或拧下。为此，止动面51和锁紧键成形部分43的端部之间的间距a设置成使其比刀夹14中的螺纹20更短。因此如图10所示，锁紧键27可与相应的内键合面44相接合，并使固定螺钉19在夹紧位置(参见图10)和打开位置(参见图11)之间转动。然而，在固定螺钉19完全从螺纹20中出来之前，由于刀夹后部48上设有止动件51，锁紧键27从螺纹杆部22的夹紧面成形部分44中脱离，因此螺钉无法进一步松开，这样它就不会从螺纹20中掉出来。这就形成了防止固定件19丢失的自动保护。
权利要求
1.一种用于工件(40)的机加工的刀具，包括刀夹(12)，其具有杆部(22)和比所述杆部更厚的夹紧头(24)的固定件(19)，以及可固定到所述刀夹上的切削刀片(13)，其中，所述切削刀片具有至少一个刀刃(39)、用于所述固定件(19)的开孔(30)以及至少一个与所述夹紧头(24)配合使用的夹紧面(33)，所述刀夹(12)具有用于所述固定件(19)的张紧装置，所述切削刀片具有将所述开孔(30)与所述切削刀片(13)的外边缘(35)相连的槽(36)，所述槽具有不小于所述杆部(22)的厚度的宽度。
2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述固定件(19)以被套住的方式置于所述刀夹(12)中。
3.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，可从所述刀夹(12)上的与所述切削刀片(13)相反的后部(48)来操作所述固定件(19)，以便实现夹紧和松开的目的。
4.根据权利要求2所述的刀具，其特征在于，可从两侧来操作所述固定件。
5.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述切削刀片构造成可翻转的板片，并且在所述开孔的两侧均具有夹紧面。
6.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述固定件(19)为在两个端面均具有内键合面(26，44)的螺钉，而所述张紧装置为所述刀夹中的内螺纹。
7.根据权利要求6所述的刀具，其特征在于，所述螺钉与可旋转的锁紧键(27)相接合，所述锁紧键(27)具有与至少一个所述键合面(44)相接合的接合深度(a)，所述接合深度相对于所述刀夹受到止动件(51)的限制，使得所述锁紧键的旋转在所述固定件(19)的螺纹(20)与所述刀夹脱离之前被中断。
8.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述夹紧头(24)及相关的夹紧面(33)是大致锥形的。
9.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，在所述夹紧头(24)和相关的夹紧面(33)之间设有与之相适应的垫片(50)。
10.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述槽(36)的宽度小于所述夹紧头(24)的横向尺寸。
11.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述切削刀片(13)具有至少一个限制了所述槽(36)的支脚(37)。
12.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述切削刀片(13)具有至少一个定位面(38)，所述刀夹(12)具有至少一个与所述定位面(38)相配合的止动面(17)。
13.根据权利要求12所述的刀具，其特征在于，在所述槽(36)的两侧上均设有定位面(17)，其处于限制了所述开孔(30)的所述支脚(37)的外部。
14.根据权利要求12所述的刀具，其特征在于，所述夹紧头(24)和夹紧面(33)为锥形且具有中心轴线(18，31)，所述轴线相对于所述至少一个定位面(38)和止动面(17)定位成使得所述夹紧头的中心轴线(18)离所述止动面(17)的间距比所述夹紧面(33)的中心轴线(31)离所述定位面(38)的间距小一些。
15.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述刀夹(12)具有柄部(14)，所述柄部(14)设有硬质合金芯体(15)。
16.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述刀具是用于车削加工的万能机床的刀具。
17.一种用于工件(40)的机加工的刀具的切削刀片，其可固定到具有包括杆部(22)和夹紧头(24)的固定件(19)的刀夹(12)上，所述切削刀片(13)包括至少一个刀刃(39)、用于所述固定件(19)的开孔(30)和用于所述夹紧头(24)的夹紧面(33)，所述切削刀片(13)具有将所述开孔(30)与所述切削刀片(13)的外边缘(35)相连的槽(36)，所述槽具有不小于所述杆部(22)的厚度的宽度。
18.根据权利要求17所述的切削刀片，其特征在于，所述切削刀片为带有三个角部的三角形，具有处于大致中心的开孔(30)和设于一个角部处的槽(36)，在另两个角部处设有刀刃(39)。
19.一种用于将具有开孔(30)的切削刀片(13)固定到刀夹(12)上或从所述刀夹上取下来的方法，其中具有杆部(22)和比所述杆部更厚的夹紧头(24)的固定件(19)可在松开位置和夹紧位置之间运动，其中，在所述固定件(19)处于松开位置时，所述切削刀片(13)可沿垂直于其延伸方向的方向从所述固定件(19)的杆部(22)上移出或取下来。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述固定件(19)可以拧动的方式在所述松开位置和夹紧位置之间运动，所述松开位置可防止进一步地松开。
全文摘要
一种用于工件机加工的刀具，其尤其可用于通过不同的车削操作来自动地加工非常小的工件的万能机床。切削刀片(13)通过固定螺钉(19)固定在刀夹(14)上。切削刀片(13)构造成可翻转的板片，并具有两个用于固定螺钉(19)的锥形夹紧头(25)的锥形安装座。该可翻转的板片具有若干用途，例如开槽、插入和车削、螺纹加工、正向车削、反向车削和截断。切削刀片上的中心孔(30)通过槽(36)而与切削刀片的较窄梯形面(35)相连，槽(36)足够宽以便安装在固定螺钉(19)的杆部上。因此，在松开固定螺钉之后，切削刀片可从侧面取出并相应地再次安装。螺钉(19)是被套住的，并且可从刀夹(14)的后部(48)来进行操作。
文档编号B23G5/18GK1616168SQ200310114390
公开日2005年5月18日 申请日期2003年11月13日 优先权日2003年11月13日
发明者D·本－穆查 申请人:瓦尔古斯有限公司