用于以非常规高度定位切割刀片的刀夹和刀夹组件的制作方法

专利名称：用于以非常规高度定位切割刀片的刀夹和刀夹组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属加工操作，且特别涉及一种适合将一切割刀片固定在刀夹内非常规位置的刀夹和刀夹组件。
背景技术：
在许多金属加工操作期间，希望且有时必须使用冷却液冲洗切割 刀具和工件之间的接触面，以避免由于在此接触面处生成的高温和混杂在此接触面处的碎片损坏切割刀具和工件。然而，根据这种切割刀片抵靠着工件的配置，在不明显改变刀夹外套的情况下，冷却液向该接触面的有效分散即使可能也是很困难的。
在金属切割工业中，在车削操作期间夹持切割刀片的最通常部件是常规的方形柄刀夹。这种刀夹具有一主体，其通常夹在机床内，该被夹紧的部分具有一确定四个等长边的横截面。最普通的常规方形柄刀夹体具有长度小于或等于1.25英寸的边，下文将参照常规的方形柄刀夹体主要对这种被夹紧的部分具有小于或等于1.25英寸的各边的方形柄刀夹体进行说明。其不仅尺寸紧凑，而且允许刀具进入很多位置， 许多机床不能容纳具有较大柄的刀夹体。 一些常规的方形柄刀夹具有超过要被夹紧部分的前端，该前端比要夹紧的部分更大。
标准的刀夹允许安装在刀头上的切割刀具快速插入和/或取出。然而，由于与标准刀具相连的内部部件，用于标准刀具的刀夹体必须比 常规方形柄刀夹体大。特别是，标准刀夹体的最小的柄尺寸大约是1.5 英寸。因此，标准刀夹体占据了额外的空间，必须以不同方式固定到机床。
美国专利No.6299388公开了 一种具有从刀夹向上延伸的塔状物的常规方形柄刀夹，通过该塔状物将冷却液向下引入切割刀片。加入了这样一塔状物，装置明显变得比仅仅是方形柄刀夹的外套更大，因此，这种配置在很多应用中都是不合适的，因为刀夹外套不能超过常 规方形柄刀夹的外套。
美国专利No.6443672涉及一种切割刀具，其使用标准刀夹，例如 刀夹2，如前所述该刀夹必须比常规方形柄刀夹大，以容纳附加的部 件使其可操作。由此，用于标准刀夹的柄的宽度可能是常规方形柄刀 夹的两倍。
通常对于使用常规方形柄切割刀具的机床，夹持在这种刀具中的 切割刀片的刀刃设置为与方形柄的顶面对齐。例如，图l示出了方形 柄刀夹1,其具有顶面3和安装在方形柄刀夹1的凹口 7内的切割刀 片5。图1是具有更大前端的常规方形柄刀夹的实例，其中要被夹紧 的部分是方形的。图1中示出的刀具5是可转向的，因此在四边上都 有可使用的刀刃。为了在本申请中进行说明，所参考的将是刀夹内定 向成准备与加工件接合的刀刃。刀刃8就是这样一个实例。刀刃尖端 9设置在刀夹1内，使得在金属加工操作期间，该尖端9是刀刃8最 先与加工件接合的部分。切割刀片5的活动刀刃8沿线L设置，线L 与从刀夹1的顶面3延伸的线Ll重叠。将切割刀片5的刀刃尖端9 与方形柄刀夹1的顶面3对齐是工业中的惯例，因此，如果冷却液必 须在切割刀片5和加工件之间的接触面处引入，那么一种例如前面所 述的塔状物的设置是必要的。然而，如上所述，连接到方形柄刀夹1 的塔状物将形成一个比许多应用所允许的外套更大的外套。而且，方 形柄上的塔状物给刀具增加了额外的钢材和悬垂长度。
已经设计了用于类似操作的标准刀夹配置，其中可以通过刀夹凹 口中的壁引入冷却液。然而，这些是中心线系统，如图2所示，刀夹 10固定到法兰12，法兰12安装到机床上(图中未示)。切割刀片15 安装在刀夹10内的凹口 17中，其中切割刀片15具有刀刃19。切割 刀片15的刀刃19位于通过连接接头的中心线L4的平面L3内，在此 实例中，该连接接头是法兰12。刀夹10具有适合于容纳一孔的后壁 20,通过该孔冷却液可以引向切割刀片15。尽管这种系统的一个优点 是使用于ID和OD机械作业的刀夹10的切割刀片旋转和用其钻孔的互换能力，但是这种结构的缺点在于尺寸的限制使得这种中心线系统 不适合于小的方形柄刀具外套。大多数标准刀夹需要两倍宽度的凹槽， 以便应用到机床。也就是，标准刀夹体的宽度是可比的常规方形柄刀 夹体宽度的两倍。
美国专利No.5718156说明了一种用于加工钛部件的工序，其中， 如这个专利的图l和图2所示，设有一方形或矩形柄的刀夹具有设置 在刀夹上表面内的切割刀片以在柄内形成凹槽。然而，夹具(套环2) 固定在该凹槽内以将刀片夹持在适当的位置，同时将冷却液通过夹具 引向尖端的刀刃。这种系统不但相当复杂，而且要容纳夹具所需的空 间，凹口内的凹槽必须相当;果。

发明内容
在本发明的第一实施例中，刀夹包括常规方形柄体，其中该方形 柄体具有延伸通过柄体的中心线、前端、后端和顶面。 一刀头从柄体 前端向后延伸。 一凹口从柄体的顶面向下以及从柄体的前端向后延伸 进入刀头。该凹口的至少一部分适于接收一切割刀片，并且将该刀片 的切割尖端设置在凹口内的预定深度，其中预定深度在柄体的顶面之 下。冷却液通道延伸通过柄体进入刀头，其终止于至少一个通过凹口 壁的冷却液排出口 ，该凹口壁位于切割尖端的预定深度之上的某一位 置。
第二实施例主要涉及一种刀夹架组件，其包括一分隔开以容纳多 个刀夹的安装架。至少其中一个刀夹包括常规方形柄体以及从柄体前 端向后伸出的刀头，其中该方形柄体具有延伸通过柄体的中心线、前 端、后端和顶面。 一凹口从柄体的顶面向下以及从柄体的前端向后延 伸进入刀头，其中该凹口具有从柄体的顶面向下延伸的壁。该凹口的 至少 一部分适于接收一切割刀片，并且将该刀片的切割尖端设置在凹 口内的预定深度，其中预定深度在柄体的顶面之下。冷却液通道延伸 通过柄体，且终止于至少一个通过凹口壁的冷却液排出口 ，该凹口壁 位于切割尖端的预定深度之上。


参照附图根据下文的详细说明，本发明的其它特征以及来自这些
特征的优点将变得更加明显，其中 图l是方形柄刀夹的透视图； 图2是标准刀夹组件的侧视图； 图3是根据本发明的刀夹的透视图； 图4是图3所示的刀夹的分解透视图； 图5是图3所示的刀夹旋转180度的分解透视图； 图6是图3所示的刀夹的侧视图；以及 图7是图3所示的刀夹的顶视图； 图8是图3-7中所示的刀夹的可选实施例的顶视图； 图9是根据本发明的用于多个方形柄刀夹的安装系统的透视图。
具体实施例方式
图3-7示出了根据本发明的刀夹的一个实施例的不同视图。刀夹 100包括柄体105,该柄体设有从其通过的中心线107、前端110、后 端113和顶面115。刀头120从柄体105的前端110向后延伸。凹口 125从柄体105的顶面115向下以及从柄体105的前端110向后伸入 刀头120。凹口 125具有从柄体105的顶面115向下延伸的壁128。如 图4中的横剖面图所示，刀夹IOO是一常规的方形柄刀夹，其中要在 机床内夹紧的部分是方形的。
该术语刀头可选定这样的刀头，其可从柄体或直接形成于方形柄 体内的方形柄刀夹的一部分处取下。
至少凹口 125的一部分适合于接收切割刀片130，并将刀片130 的刀刃133的尖端131以预定深度Di殳置在凹口 125内。该预定深度 D位于柄体105的顶面115之下。这是本发明的一个明显特征，这个 特征对于极小尺寸的刀夹例如具有一英寸或更小尺寸、能够在瑞士型 机器上使用的非中心线刀具是最有利的。
瑞士型的机器是这样一种机床，其具有一保持固定的关联刀夹。 旋转的工件移向该固定的刀夹，以开始金属加工操作。由于这种机床 的多功能性，不必将刀片的刀刃与刀夹的顶部共面设置。因此，切割刀片130的尖端131可以低于刀夹100的顶面115，并且可将分度 (indexing)工件抵靠着刀刃尖端131设置在适当的位置处。由于具有 这种灵活性，凹口 125的壁128可在限定范围内从刀夹100的顶面115 尽可能多地降低，所述的限定范围是指支承切割刀片130的刀夹部分 102(图6)必须具有足够的材料以承受可能施加到切割刀片130的力。
冷却液通道140延伸通过柄体105进入刀头120,终止于至少一 个冷却液排出口 143，该排出口 143在位于刀刃133的预定深度D之 上的某一位置处通过凹口壁128。如图3-7所示，超过刀夹100的前 端的柄体105是方形的。由此，柄体105装入外套之内，该柄体类似 于常规方形柄刀夹的柄体，例如图l中所示的刀夹l。
切割刀片130安装在凹口 125内。凹口 125的形状可设置为使切 割尖端131与柄体105的中心线107相偏移。图7中最好地示出了这 种配置。在这些情况下，柄体105具有一侧面106，凹口 125定向切 割刀片130，从而4吏得切割刀片130的尖端131与柄体105的侧面106 齐平。
在另一实施例中，如图8所示，凹口 125设置了切割刀片130， 使得当从平面图中看时，切割刀片130与柄体的中心线107对齐。
冷却液通道140在柄体105的后端113中的冷却液供给口 145处 (图6)开始。冷却液通道140沿柄体105的长度延伸并进入刀头120 到达冷却液排出口 143。刀头120可拆卸地连接到柄体105，在这种情 况下，冷却液通道140必须在刀头120和柄体105之间的过渡处对准。 通过如图6所示的柄体105的侧面106中的冷却液供给口 147引入冷 却液也是可能的。图6中的冷却液供给口 147仅仅是作为一个此处可 以设置这样一个供给口的实例示出，图中没有示出向刀头120传输流 体所必须的内部通道。
尽管图3和图4示出了单独的一个冷却液排出口 143，但是对于 刀头120来说在凹口 125的壁128内的选定位置包括多个冷却液排出 口是完全可能的。多个冷却液排出口 143可用于相对端切割装置、中 间刀具和快变型径向定向夹持装置。因此，刀夹能够容纳不同的刀刃
位置。通过将切割刀片130的尖端131设置在刀夹100的顶面115之 下，保持更短的悬垂长度，并在刀夹100内提供通过刀具的冷却液是 可能的，刀夹100装入现有的常规方形柄外套内。
在图3和图4中所示的刀头120可通过一快变接头与柄体105的 其余部分分离，例如在发明名称为"刀夹组件"且转让给本发明受让人 的美国专利No.6786119中讨论的快变接头。美国专利申请No.6786119 的内容包含在此作为参考。应当理解的是，尽管在本专利中对一个特 定型号的快速连接接头进行了说明，但是本发明并不局限于该特定的 型号，因为有很多提供不同快速连接接头的制造商，这些接头也可用 于本发明。
尽管在图3-7中所示的刀夹100具有可拆卸的刀头120,但是应 当理解的是刀夹100的柄体105可以是连续不间断的部件，凹口处于 前端，刀片设置在该凹口中。目前所讨论的实施例已经是一种常规的 方形柄刀夹100，其具有一带有刀具凹口 125的刀头120，切割刀片 130安装在该刀具凹口中。图9示出了刀夹架205，其可通过前面所述 的刀夹100以规则的间距进行组装。架205特别适合用于瑞士型的机 床，由此工件相对于其中的一个刀夹100设置。
每个刀夹100通过机械装置例如金属加工领域的人员所共知的楔 子固定到安装架205。刀夹100以规则间距彼此隔开。
冷却液排出口 343将冷却液流指向安装在凹口 325内的刀片330 的刀刃333。
通过本发明，冷却液可容易地通过具有位于实心柄前端的凹口内 的刀夹或使用具有连接接头的可拆卸连接头的刀夹传输。这种配置简 化了冷却液在组件内的密封，这个特征在小尺寸的刀夹组件中是尤其 重要的。此外，可选择刀刃平面的深度以给刀刃提供最适宜的冷却液 流。这可通过调节凹口的深度以简单直接的方式实现。通过使用本发 明所公开的特征，由于冷却液排出口与切割刀片很接近，所以冷却液 的流向得到了简化，从而允许冷却液排出口直接将冷却液引向切割刀 片，大大简化了"对准"角度。
此处参考的文件、专利和专利申请包含在此作为参考。
尽管已经联系了 一些特定的实施例对本发明进行了详细说明，但
是应当理解的是这仅仅是示例并不是限制，并且应在现有技术许可的
基础上对附属权利要求的范围进行广泛的解释。
权利要求
1、一种刀夹，包括a)常规方形柄体，其中该方形柄体具有延伸通过柄体的中心线、前端、后端和顶面；b)从柄体前端向后延伸的刀头；c)从柄体的顶面向下以及从柄体的前端向后延伸进入刀头的凹口，其中该凹口具有从柄体的顶面向下延伸的壁；d)其中该凹口的至少一部分适于接收一切割刀片，并且将该刀片的切割尖端设置在凹口内的预定深度，其中该预定深度位于柄体的顶面之下；e)延伸通过柄体进入刀头的冷却液通道，其终止于至少一个通过凹口壁的冷却液排出口，该凹口壁位于切割尖端的预定深度之上的某一位置；以及f)其中在垂直于方形柄体中心线的横剖视图中所看到的边的长度小于或等于1.25英寸。
2、 根据权利要求1所述的刀夹，还包括安装在凹口内的刀片。
3、 根据权利要求2所述的刀夹，其特征在于凹口设置该刀片的 位置使得刀片的尖端与柄体的中心线偏移。
4、 根据权利要求2所述的刀夹，其特征在于柄体具有一侧面， 并且凹口定向刀片使得刀片的尖端与柄体的侧面齐平。
5、 根据权利要求2所述的刀夹，其特征在于凹口设置刀片尖端 的位置使得刀片尖端与柄体的中心线成一直线。
6、 根据权利要求1所述的刀夹，其特征在于冷却液通道在位于 柄体后端中的冷却液供给口处开始。
7、 根据权利要求l所述的刀夹，其特征在于冷却液通道在位于 柄体侧面中的冷却液供给口处开始。
8、 根据权利要求l所述的刀夹，其特征在于至少一个冷却液排 出口指向安装在凹口内的刀片的位置。
9、 根据权利要求8所述的刀夹，其特征在于该至少一个冷却液 排出口包括多个指向安装在凹口内的刀片的冷却液口。
10、 根据权利要求1所述的刀夹，其特征在于刀头形成于柄体 的前端中。
11、 根据权利要求1所述的刀夹，其特征在于刀头可拆卸地连 接到柄体。
12、 一种机床刀具组件，包括a) 分隔开以容纳多个刀夹的安装架；和b) 安装在其上的刀夹，其中该刀夹包括1) 常规方形柄体，该方形柄体具有延伸通过柄体的中心线、 前端、后端和顶面；2) 从柄体前端向后延伸的刀头；3) 从柄体的顶面向下以及从柄体的前端向后延伸进入刀头的 凹口，其中该凹口具有从柄体的顶面向下延伸的壁；4) 其中该凹口的至少一部分适于接收一切割刀片，并且将该 刀片的切割尖端设置在凹口内的预定深度，其中该预定深度位于柄体 的顶面之下；5) 延伸通过柄体的冷却液通道，其终止于至少一个通过凹口 壁的冷却液排出口，该凹口壁位于切割尖端的预定深度之上；以及6) 其中在垂直于方形柄体中心线的横剖视图中所看到的边的 长度小于或等于1.25英寸。
13、 根据权利要求12的机床刀具组件，还包括切割刀片，其安装 在至少一个刀头的凹口内。
全文摘要
刀夹(100)具有一带有凹口(125)的常规方形柄体(105)，该凹口从柄体的顶面(115)向下延伸，使得安装在凹口内的刀片(130)的切割尖端(131)设置在方形柄体的顶面之下。这允许凹口(125)具有一后壁，冷却液通过该后壁引入并引向切割刀片(130)。通常，常规方形柄刀夹(100)的切割尖端(131)与刀夹的顶面(115)对齐。此外，所公开的刀夹组件包括多个这样的刀夹(100)。
文档编号B23B29/00GK101175592SQ200680016485
公开日2008年5月7日 申请日期2006年5月5日 优先权日2005年5月14日
发明者W·M·朗 申请人:钴碳化钨硬质合金公司