专利名称：刀具、该刀具的部件以及制造该刀具的方法
技术领域：
在一个方面，本发明涉及一种类型为包括有两个部件的刀具，这两个部件通过彼此可机械啮合的锯齿面可松开地互连。
背景技术：
在切削加工或去屑加工的现代技术领域内的所有三个主要学科中的占压倒多数份额的刀具是由两个或更多个可彼此松开的部件装配而成。例如，对于旋转式刀具，例如对于铣刀和钻头，镶入式截坯刀和其它类型的硬质加工元件安装在各种基体或联结部件上。对于车刀，通常包括有一个联结部件或适配器，该联结部件或适配器可松开地接合有插入承载或边缘承载加工部件，例如带有用于分离或开槽操作的插刀的刀片部件。对于所有种类的由两个或多个部件组成的刀具的一个总体要求是，在保持所述部件之间(例如在基体和夹持在夹具中的镶入式截坯刀之间)良好准确度的同时，部件可以重复性地安装或卸下，以使得不管是否一个部件经常被卸下或更换，一个或多个去屑切削刃的各自空间位置能一直保持不变。对于位置准确度的这种要求在部件之间接合的硬度和形状稳定性方面也很高。因此，接合应当能经受预定的力负载而不能让切削刃从其预定的几何准确位置上发生位移。
还是上述背景技术，最近越来越通行的是通过在各个部件上所谓的锯齿面实现可松开接合的刀具部件之间的接合。对本领域的技术人员来说，这里所用的锯齿面(有时只是“锯齿”)的概念是广泛的、不定的，因此其包括很多不同的实施例。然而，在其最简单的形式中，一个锯齿面包括多个相互平行的直脊，这些脊由中间的刻槽或凹槽分开，并且用于与在相匹配的第二个锯齿面中相似的脊之间出现的刻槽相啮合。老式锯齿面的脊具有原本梯形横截面的形状，以致于各个脊的外形形成有完全平面的或光滑的侧面，这些侧面彼此呈约60°的角。然而，最近还开发出了很多锯齿面，这些锯齿面具有局部弯曲的形状，其目的是改进侧面之间的接触(参见专利文献SE 0100052-0)。而且，所述种类的锯齿面或接合面的特点在于脊的顶端或冠部没有达到附属刻槽的底部。这样，保证了只有脊的侧面彼此压紧，并且脊彼此稳定地楔入。只是利用相互平行的直脊的锯齿面在(除了旋转运动之外)只是防止各个部件之间在一个方向上(也就是，在一个垂直于脊长度延伸的方向上)的相对直线运动这个意义上说是单向作用的。然而，并没有防止在平行于脊的方向上的相对直线运动。因此，上述提及类型的防止相对运动的目的需要用另一种方式来解决，例如，通过利用不同类型的夹紧元件进行固定，例如螺栓、夹具等，或者通过各个部件上气顶和台肩的配合。对于各种单向作用锯齿面，经常也使用这样的在一个刀具部件中只包括一个直脊而在第二个部件中只包括一个互补的刻槽的基本实施例。
除了单向作用锯齿面以外，还发现有双向作用的锯齿面，其可以在两个相互垂直的方向上防止两个联结的部件之间的相对运动。一种类型的这种锯齿面由所谓的交错锯齿构成，其利用一个或多个与同一表面上的一个或多个其它脊/刻槽呈一个角度(例如直角)延伸的脊/刻槽。一个具体子组的这种表面形成有蜂巢图案，其由一个第一组脊和刻槽中的多个平行刻槽与一个第二组脊和刻槽中的脊相交而形成，第二组脊和刻槽与第一组刻槽/脊成直角或其它角度延伸。
在SE 0200867-0中还描述了一种最近开发出的锯齿面，其中脊和刻槽通常为弯曲形状，而不是直的。这些也属于双向作用锯齿面的类型，因为它们在相互垂直的两个方向上防止了平移运动。
当锯齿面例如位于压模(以及烧结)的硬质合金插入物上时，这样的设计通常不会引起任何值得注意的问题。然而，当一个对应的锯齿面应当在另一个相配合的部件(例如基体、联结部件、适配器)上形成时，有时会出现难以控制的问题。这些部件主要由钢制成，锯齿面由钢材料适当地加工而形成，例如铣削、磨削、滚铣、放电等。由于各个刀具部件的物理形状，有时其形状会相当复杂，然而，形成一个正好在需要锯齿的表面区域具有所需形状的锯齿面是很困难的，有时甚至是不可能的。一个难以形成锯齿面的刀具的例子是插刀，其在附图中示出，其在附图中示出的目的是示出本发明。不过，除了车刀之外，还有很多旋转式刀具的例子，例如钻头和铣刀，在这些刀具中，例如铣刀也很难接近所述的表面区域从而铣出一个锯齿面。在这一点上，还应当指出的是，在一个基体等上的所述表面区域可以实现一个单向作用的锯齿面，也就是一个包括多个脊的表面，这些脊都在一个相同的方向上延伸，但是不能形成双向作用锯齿面，因为铣刀只能在一个方向上移动。常常，也有一个很普通的折衷办法是采取，例如，包括将锯齿面置于比所需位置更远离铣刀的障碍物的位置；而这样会使刀具变得比所必要的更长或者更不利。
本发明的目的和特点本发明旨在解决上述提及的问题，以及提高在有关形成具有与类型、形状及其在刀具上的位置无关的有利锯齿面的刀具的可能性方面的灵活性。因此，本发明的一个主要目的是提供一种刀具，其可以由多个不需要铣削等加工的部件形成，其目的是将一个所需的锯齿面结合在部件中。另一个目的是提供一种刀具，至少在该刀具的一个部件上形成有锯齿面，如果需要其还可以赋予除了由适当的刀具部件的材料所决定的性质之外的其它性质，例如在硬度、强度和耐磨性方面。
根据本发明，通过在独立权利要求1的特征语句所限定的特点至少可以实现其主要目的。根据本发明的刀具的优选实施例在从属权利要求2-9中进一步限定。
在另一个方面，本发明还涉及属于该刀具的一种部件，该刀具的类型为包括有一个与另一个刀具部件上的相似锯齿面相啮合的锯齿面。这种刀具部件的特点在权利要求10中可以看到。
在又一个方面，本发明还旨在提供一个用于制造所述类型刀具的方法。这种方法的特点在独立权利要求11中可以看到。
发明概述本发明基于由第一本体和第二附属本体装配刀具的一个部件或多个部件的思想，该刀具应当带有一个锯齿面，在第二附属本体上形成该锯齿面并且该第二附属本体通过永久接合刚性地结合至第一本体。带有锯齿面的附属本体可以，例如，表现为一个相当薄的板，其一侧完全或部分地由锯齿面占据，相对侧永久地接合至第一本体或主体，该第一本体或主体形成刀具部件的主要部件并且通常由钢制成。刀具部件的两个本体之间的永久接合可以以很多不同的方式实现并且还可以包括很多不同类型的部件接合。为了从总体上将锯齿面承载体保持在主体上，相应地可以利用焊接接合或胶接接合。然而，同时永久接合还可以包括防止或抵消本体之间的旋转以及平移运动的机构(除了焊接接合或胶接接合之外)。
在这一点上，应当指出的是，在刀具中，以前已知的是使用至少在两个相对侧面的一面上(有时两面都有)具有锯齿面的板状垫片。这样的垫片尤其通常位于镶入式截坯刀和基体之间。然而，在这些情况下，垫片并不是永久结合至附属的基体，而是与镶入式截坯刀一样，是可松开的。
在附图中图1是一种刀具的视图，其以一个车刀的形式举例示出，该车刀用于分离或开槽并且其包括有两个彼此可松开地接合在一起的部件，也就是，一个适配器和一个刀片部件，在刀片部件中使用了一个插刀，
图2是一个分解图，其示出了同适配器分开的刀片部件以及形成有一个与实际适配器本体分开的锯齿面的板。
图3是一个分解图，其示出了适配器本体、锯齿板以及这两者间的一个垫片，图4是一个分解图，其示出了锯齿板和垫片的背面。
图5是一个平面图，其示出了锯齿板的一个可选实施例，以及图6是一个分解图，其示出了本发明在一个多功能刀具上的应用。
具体实施例方式
图1和2中所示的刀具包括有两个部件1、2，它们通过锯齿面3、4彼此可松开地联接或者也可能是结合。当所述锯齿面3、4彼此啮合时，它们包括在部件1和2之间的一个标记为5(参见图1)的交界面中。在所选实施例的示例中，该刀具包括一个车刀，更准确地一个所谓的插刀，该插刀的类型为用于分离或开槽操作。因此，部件1由一个适配器或联结部件构成，其包括一个后部的联结件6和一个前部的粗头部7。
而部件2包括有一个加工部件，其通常称为刀片部件，并且除了一个相当坚固的本体8之外还包括有一个叶状部件9，在叶状部件9中可以夹持一个薄的可更换的插刀或镶入式截坯刀10。在刀具处于使用状态时，锯齿面3与适配器1为一体，同时锯齿面4包括在可松开的插刀承载加工部件2中。在这一点上，参考图2，应当指出的是镶入式截坯刀10通过一个鼻部11被夹持在附属的底座里，鼻部包括在本体8的一个上端弹性部分12中，并且其可以通过一个紧固螺栓13相对于本体的下部进行夹持。而且，部件2包括有三个侧面伸出螺栓14，这些螺栓可以紧固在适配器1的螺纹孔15中，并且具有将部件1和2相对于彼此进行固定的作用。
在通常的方式中，在刀具中还包括有一个喷嘴或出口16以冷却液等喷射在镶入式截坯刀10上。冷却液在适配器1的内部通过通道向前供给，更准确地，从联结件6固定于其中的夹具(未示出)中供给。在示例中，喷嘴16包括在一个横向套筒17中，该套筒17通过一个夹紧设备19可松开地安装在一个孔18中。
至于到此为止所描述的刀具，实质上都是已知的。
在以前已知的刀具中，锯齿面3直接形成于通常由钢构成并形成适配器1的本体中，更准确地，形成于在图1和2中标记为20的侧面上。当这个设计通过铣削而实现时，必须将该表面置于足够远离从侧面20的后界伸出的横壁的位置，以使得铣刀可以自由地从该横壁处离开。
本发明的特点在于，刀具部件1由第一本体21以及其上形成有锯齿面3的第二附属本体22组成，并且所述两个本体通过一个接合彼此永久地接合，这个接合可以以各种方式实现，不过此后称为永久接合。关于本体21、22，通常可以认为第一本体21形成一个主体，实际上其比第二本体或附属本体22要大。
现在参考图3和4，它们更详细地示出了锯齿承载附属本体22的性质。在所示优选实施例中，所述的本体为板状，其厚度是可变的。然而，板22的厚度应当在所有情况下都比所述锯齿面3的最小伸展还要小。以绝对数表示，板的厚度应当在1-6毫米范围内，适当地为2-4毫米。板的两个相对的侧面或主面23、24优选地—尽管不是必须的—为平面的并且相互平行。在示例中，锯齿面3为单向作用型，也就是，其包括有多个相互平行的直脊，在脊之间将刻槽限定为具有相似的形状。在这种情况下，布满锯齿的表面区域为环形，而板在整体上的轮廓形状是不同的。更准确地，板具有一个部分圆形和部分三角形的形状，以使得其由一个部分圆柱形的边缘面25所限定，该边缘面转变为两个平直的边缘面26，边缘面26彼此呈锐角延伸并且终止于一个共同的后部边缘面27，该后部边缘面27是直的并形成一个虚拟三角形的底边。
如上所提及的，板22和本体21之间的永久接合可以以各种方式实现。一个可行的方式是将板的背面24粘结在本体的平侧面20上。然而，在所示实施例中，所述的部件之间的焊接接合是优选的。更准确地，焊接可以通过最近已经开发出来的并且在申请人同时提交的名称为“刀具及其制造方法”的专利申请中进行详细描述的激光焊接技术实现。简要地说，这种技术基于在两个应当焊接在一起的刀具部件之间的缝隙中放置一个垫片的想法，该垫片在冷却状态下沿着其周边通过至少一个激光束进行焊接，该激光束沿着垫片的周边以很高的速度移动。在其相对于垫片和刀具部件的周围部分移动期间，激光束在非常有限的几乎点状区域内将垫片和刀具部件的金属分别熔化，点状区域的尺寸由激光束的直径所决定。通过这种方式，焊接和随后的热释放非常局部地在一个沿着垫片快速移动的点区域发生。这保证了在垫片和刀具部件之间的交界面或接触面上不会出现热变形、热脆等现象。
在图3和4中示出了这样的一个焊接垫片28，其大致上为环形并且其轮廓形状基本上对应于板22的轮廓形状。而且，垫片薄且平，并且其由两个用来压在表面24和20上的平表面29、30所分别界定。在实际中，垫片的厚度在0.5-1.0毫米范围内。垫片中标记为31的孔具有与板22内侧的圆柱状台肩32基本相等的直径。所述台肩的一个平表面33压在表面20上。台肩具有与垫片28基本相同的厚度，由此可以得出垫片基本上完全填入环形缝隙，该缝隙在本体21、22装配时形成于表面20、24之间。
实际上，所示适配器的主体21可以由碳钢制成，例如THG 2000型号的钢，其为铬-钼-钒合金钢并且碳含量在0.35-0.42％范围内。而且在附属本体或板22中可以使用具有一定碳含量的钢，例如332541或332230。在这种情况下，垫片28优选地是由奥氏体钢制成，尤其是奥氏体不锈钢，也就是一种合金化有适量铬和镍的材料。
在这一点上，应当指出的是，本发明通过在分离的附属本体中形成锯齿面，提供了由性质完全不同于本体21中材料性质的材料形成附属本体的优点。尤其，提供了由比本体中材料明显坚硬并且更耐冲击、耐热和耐磨损的材料制造附属本体的可能性。这个方面的一个特别优点是可以以与本体不同的方式制造附属本体，例如利用压力铸造以代替钢加工。
从台肩32的中心，一个凸状元件34以插头的形式伸出，其用于与本体21中的凹状底座35相配合。所述凸状插头34具有一个圆柱状或旋转对称的包络面36，其直径比限定底座35的圆柱状面的内径稍大(0.01-0.03毫米)。当将插头插入底座时，于是在接触面之间形成一个压配合。
尽管所述焊接接合(或可选地一个胶接接合)本身抵消了本体21、22之间的偏移或相对移动，由插头34和底座35形成的凸凹接合也在很大程度上有助于将本体相对于彼此固定。不管作用在板22上的力的朝向是否与锯齿面3中的脊或刻槽平行或垂直，然而凸凹接合保证了板相对于本体22稳定地固定。然而，凸凹接合无助于防止板绕着由插头和底座构成的几何中心轴C的旋转。而且，焊接或胶接接合抵消了板发生角位移的倾向，但是为了在扭转应力方面另外地增强该接合，本发明设想了一个特别的、另外的机械特性的部件接合。因而，本体21形成有一个台肩面37，其相对于表面20以一个角度伸出，适当地为直角，并且具有与板22上的直的后部边缘面27相配合的作用。如果表面20和27之间的角为直角，则板22的平的后部边缘面27垂直于板的平面伸出。此外，边缘面27和插头34的几何中心轴之间的半径或者径向距离至少与底座35的同一几何中心轴与横向面37之间的距离一样大。如果在先提及的距离比在后提及的距离大百分之几个毫米，当插头34压入底座35时，表面27、37以一定的压配合彼此压紧。以这种方式，提供了板相对于本体21的独特的机械锁闭；这在实际中消除了板相对于本体旋转的危险。
在图5中，示出了锯齿承载附属本体22的一个可选的并且在实际中优选的实施例。在该情况中，附属本体的后部边缘形成有两个在轴向上分开的突起38，该突起具有紧靠着本体21上台肩面37的平状支承面27｀。通过以这样的方式减小支承面27｀的面积以及它们彼此间的距离，提供了一个两点式支承，这提高了附属本体相对于台肩面37的牢固压紧的状况。还可以通过台肩面37中的一个中心埋头孔来提供一个两点式支承，与此同时一个直的后部边缘面27保持在附属本体22上。
在图6中，示出了可应用本发明的另一种刀具的示例。这种刀具由最近开发出的所谓多刀工具构成，该多刀工具具有可以在夹具中夹持的联结部件1｀，该联结部件包括有一个其上可放置多个加工部件2｀并且能够通过锯齿面3、4的配合对进行固定的头部39。根据本发明，所述锯齿面形成于附属刀具部件中分离的带埋头孔的附加本体或板上，主要是在联结部件的头部39中。
对在刀具部件的本体中形成有一个锯齿面的附加板或本体钻埋头孔的可能性本身提供了将板旋转锁闭的有趣的可能性。也就是，如果板以及容纳它的埋头孔给定为非圆形，例如多角形，以简单的机械方式使得板和本体之间不可能有各种旋转运动。
本发明可行的改进本发明并不是唯一地限于上述以及附图中所示的实施例。因此，本发明决不限于在图1和6中分别示出的车刀和多刀工具的类型，而是可以应用于任何其它的刀具，例如其它的车刀和旋转式刀具，分别地，其形式为铣刀和钻头。在这一点上，一起形成一个联合装置的本体和锯齿承载附属本体的物理形状就不再非常重要了。尽管所述刀具的两个部件体之间所需的永久接合优选地是通过激光技术形成的焊接接合，但是也可以使用其它接合，例如胶接接合。而且，优选地—尽管不是必须地—可以包括在永久接合中并且具有分别抵消本体之间的旋转和平移运动作用的机械锁闭方法可以以所示例之外的其它方式实现。尤其，避免旋转的方法可以在本发明的总体思想范围内以多种方式变化。这对于所述锯齿面的设计也是有效的。代替只有一种直锯齿(＝脊和刻槽)的单向作用的锯齿面，所述表面或联结机构可以具有任意形状。唯一的要点就是两个配合面包括有可以彼此机械啮合以抵消两个联结的刀具部件之间相对移动的凸状和凹状元件。换句话说，本发明的应用也可以假定为可与将来开发出来的锯齿面相结合。
附图标记列表1＝刀具部件 24＝板侧面2＝刀具部件 25＝圆柱状边缘面3＝锯齿面 26＝直边缘面4＝锯齿面 27＝端部边缘面5＝交界面 28＝垫片6＝联结件 29＝平面7＝头部 30＝平面8＝本体 31＝孔9＝刀片部件 32＝台肩10＝镶入式截坯刀33＝平面11＝鼻部34＝凸状插头12＝弹簧部件35＝底座13＝紧固螺栓36＝包络面14＝插头37＝台肩面15＝孔 38＝支承突起16＝喷嘴39＝头部17＝套筒
18＝钻孔19＝夹紧设备20＝侧面21＝部件本体22＝附属本体23＝板侧面
权利要求
1.一种包括有两个部件(1，2)的刀具，该两个部件可以通过锯齿面(3，4)可松开地互连并且可以彼此机械地啮合，其特征在于，至少其中一个部件(1)由第一本体(21)以及第二附属本体(22)构成，该第二附属本体(22)上形成有该部件(1)的锯齿面(3)，并通过一个永久接合刚性地结合至第一本体(21)。
2.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，该附属本体由一个板(22)构成，该板的厚度在任何情况下都小于锯齿面(3)的最小伸展。
3.如权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，该永久接合包括在第一和第二本体(21，22)之间的交界面(5)中的焊接接合。
4.如权利要求3所述的刀具，其特征在于，在所述交界面(5)中，在两个本体中的至少一个中形成周边开口缝隙，在该缝隙中放置分离的金属垫片(28)，该垫片具有预定的并且与缝隙的形状相对应的形状，并且在形成所述焊接接合时沿着其暴露在外面的周边激光焊接在两个本体上。
5.如权利要求4所述的刀具，其特征在于，所述本体(21，22)中的至少一个由碳钢制成，并且垫片(28)由奥氏体钢构成。
6.如权利要求4或5所述的刀具，其特征在于，垫片具有无缝平环(28)的形状，其焊接在两个本体(21，22)上两个彼此面对的环形接触面(23，24)上。
7.如前述权利要求中任一项所述的刀具，其特征在于，该永久接合包括由包括在附属本体(22)里的凸状元件(34)所形成的凸凹接合，该凸状元件以压配合的方式插入所述第一本体(21)里的凹状底座(35)中，并具有抵消本体之间的直线相对运动的作用。
8.如前述权利要求中任一项所述的刀具，其特征在于，该永久接合包括有抵消附属本体(22)相对于所述第一本体(21)旋转的机构(27，37)。
9.如权利要求8所述的刀具，其特征在于，所述机构由一个边缘(27)构成，该边缘位于附属本体(22)上并具有非圆形的基本形状，其布置为压在包括在第一本体(21)中并具有相似或互补形状的台肩(37)上。
10.一种属于刀具的部件(1)，该刀具的类型为包括锯齿面(3)，该锯齿面与另一个刀具部件上的类似锯齿面相互啮合，其特征在于，该部件由第一本体(21)和第二附属本体(22)构成，该第二附属本体(22)上形成有锯齿面(3)，并通过永久接合刚性地结合至第一本体(21)。
11.一种制造包括有两个部件(1，2)的刀具的方法，该两个部件可通过能够彼此机械啮合的锯齿面(3，4)可松开地互连，其特征在于，至少其中一个部件(1)由第一本体(21)和第二附属本体(22)装配而成，该第二附属本体(22)上形成有该部件的锯齿面(3)，并通过永久接合刚性地结合至第一本体(21)。
全文摘要
在第一个方面，本发明涉及一种类型为包括两个部件(1，2)的刀具，该两个部件可以通过彼此可机械啮合的锯齿面(3，4)可松开地互连。本发明的特点在于该两个部件中的至少一个(1)由一个第一本体(21)以及一个其上形成有该部件(1)的锯齿面(3)并且其通过一个永久接合刚性地结合至第一本体(21)的第二附属本体(22)所构成。在第二个方面，本发明还涉及一种这样的单独的刀具部件。在第三个方面，本发明还涉及一种用于制造所述类型刀具的方法。
文档编号B23B29/12GK1616167SQ20041008614
公开日2005年5月18日 申请日期2004年10月18日 优先权日2003年10月16日
发明者谢尔·恩隆德 申请人:山特维克公司