专利名称：切削工具和用于将切削部件附接于刀具本体的系统的制作方法
技术领域：
01本发明涉及一种用于切削工具、将切削部件诸如切削刀片或
卡头附接于刀具本体和销上的系统.本发明还涉及一种对应地适配的切削 刀片、卡头和刀具以及一种形成它们的方法.本发明尤其涉及用于铣削工 件的这种元件。
背景技术：
02使用带有卡头(cartridge)或卡匣(cassette)的刀片的刀 具是公知的. 一些涉及这种刀具的专利的例子有US5567092、 EP0624415、 US6254319、 4547100。
03US4， 592， 680涉及一种用于保持可更换切削刀片的旋转式刀 具.该刀具包括具有大致径向设置的轴线的圃柱形孔，该轴线与刀片的切 削面形成锐角，从而在保持器中在刀片支撑面和孔的轴线之间形成楔形部 分.孔中接收有圃柱形锁定部件.保持刀片的锁定螺钉的螺紋与锁定部件 接合.在刀具以高旋转速度旋转期间，由于施加在切削刀片和圃柱形锁定 部件上的离心力，使得保持器的楔形部分在锁定螺钉中引起增大的拉伸 力。
04对应于US5， 160， 228的EP0449253涉及一种包括具有多个形成 在其一端上的安装凹部的工具本体的切削工具.每个安装凹部都分别具有 形成在其底部上的安装面.安装面具有形成在其中的第一螺紋孔口.多个 刀片的每个都分别设置在安装面上并通过拧入第一螺紋孔口中的夹紧螺 钉而在压力下固定到安装面上.该切削工具的特征在于，在工具本体内具
有多个分别形成在安装面下方的减小了硬度的区域，每个减小了硬度的区 域都具有形成于其中的笫一螺紋孔口和小于工具本体的硬度的硬度.在一 个实施例中，减小了硬度的区域通过将直圃柱形柱嵌入到形成在工具本体 的每个安装面下方的具有圆形横截面的直孔口中而形成.
发明内容
05本发明的目的是提供一种用于切削工具的附接系统，该切削工具包括切削部件、销和刀具本体，以及提供一种形成这些元件的方法.06本发明尤其涉及一种用于将切削部件附接到刀具本体上的系 统，其中刀具本体可选地为旋转式刀具本体，或者可替代地为非旋转式刀 具本体.优选地提供具有纵轴线的销，该销至少包括第一附接孔和第二附 接孔.通常这两个孔都以大致径向的方式延伸并且至少大体上彼此平行. 此外提供了夹紧螺栓，其具有尤其形成以用于将切削部件可松开地固定到 刀具本体上的夹紧部.夹紧螺栓具有形成以被可松开地固定在销的笫 一附 接孔中的第一附接部.提供了调节螺栓，其具有形成以用于调节切削部件 相对于刀具本体的位置的调节部.调节螺栓具有形成以被可松开地固定在 销的第二附接孔中的第二附接部.07可替代地或附加地，本发明还涉及一种用于将由具有笫一硬 度的第一材料制成的部件附接到由笫二材料制成的本体上的系统，其中第 二材料的硬度小于第一硬度.该系统包括具有纵轴线的销，该销至少包括 第一附接孔并且由第三材料制成，其中第三材料的硬度大于本体的笫二材 料的硬度.夹紧螺栓具有形成以用于将部件可靠地附接到本体上的夹紧 部，并且具有形成以被可靠地附接在销的笫一附接孔中的第一附接部.优 选地，所述部件为切削部件，所述本体为刀具本体，刀具本体可为旋转式 刀具本体，或者可替代地为非旋转式刀具本体.08销中的附接孔可为螺紋孔，夹紧螺栓和调节螺栓的附接部可 为螺紋部.在另一个实施例中，夹紧螺栓和调节螺栓可通过卡口连接或者 在又一个实施例中通过挂钩连接可松开地固定.09销可选地具有大致圆柱形的外形.但是，也可以提供椭圆形、多边形或任何其它合适的形状，10销优选地分成至少两段，它们可靠地或者可松开地，可选地 弹性地连接于彼此，或者可选地与彼此分开.在销的若干段分开的一个实 施例中，可选地提供用于该两段旋转接合的接合装置.这种接合装置可沿 轴向松开，例如爪式连接器.鍵槽接合也是可以的.这允许在旋转了外部 段的情况下的旋转接合，从而内部段也可以旋转以使设置在这两段中的孔 对齐。11销可在附接孔之间具有至少一个凹陷或至少一个凹槽.可替 代地，销可在两段之间具有由另一种材料制成的连接元件，该另一种材料 比制成销的材料更有弹性.这样的弹性中间元件可为能够附着在两段之间的任何合适的塑料或橡胶材料。12可选地，销还具有设置在端面上的至少一个转矩传递部，用 于转动该销并使附接孔与刀具本体对齐.可选地，该端面还可包括用于指 示销的夹紧孔和调节孔的方向的指示器.13夹紧螺栓的夹紧部可选地为夹紧螺钉，可以为倾斜头部，该 倾斜头部与切削部件中具有对应形状的夹紧孔口接合，以将切削部件夹紧 到刀具本体上.14进一步可选地，调节螺栓的调节部可选地为调节螺钉，可以 为倾斜头部，该倾斜头部与切削部件的调节部中具有对应形状的倾斜部分 接合，以将切削部件调节到相对于刀具本体的限定位置上.15如果需要，该系统还可包括摩擦螺栓，该摩擦螺栓可以是摩 擦螺钉，销还包括笫三孔或摩擦孔.通常第三孔至少大体上平行于笫二附 接孔.16本发明还涉及一种用于尤其如上所述的系统的切削部件.该 切削部件包括夹紧孔口，用于允许夹紧螺栓延伸穿过切削部件并允许夹紧 螺栓的头部的接合，该切削部件还具有至少一个倾斜部分，用于允许调节 螺栓的接合以便相对于刀具本体适当地调节切削部件.17此外，前述倾斜部分优选地i殳置在凹入凹陷部分中，该凹入 凹陷部分位于切削部件的切削部的相对端.18进一步优选地，切削部件为切削刀片、切削板或者用于切削 刀片或切削板的卡头，19优选地，卡头具有用于切削刀片或切削板的卡头容腔.20进一步优选地，本发明涉及一种尤其用于如上所述的系统和/ 或切削部件的切削工具.刀具本体可由轻质合金制成，例如铝合金，进一 步优选地为高强度铝合金.在刀具本体中，在刀具本体的前刀面处设有至 少一个销孔，用于允许上述销被从该前刀面引入到销孔中.该至少一个销 孔中的每一个都与一个刀具容腔相关联，用于允许切削部件附接到刀具本 体上，此外，每个容腔都设有从容腔到销孔的容腔夹紧开口，21通常，刀具本体还设有从容腔设置到销孔的容腔调节孔.22如果需要，容腔夹紧开口为夹紧孔.23可选地，刀具本体还设有从大致圃柱形状的刀具外周表面设 置到销孔的摩擦孔.24本发明还涉及一种形成根据上述实施例中的任一个的附接系 统、切削部件和/或刀具本体的方法.本发明也包含根据说明书的上述部 分中任何部分的附接系统、切削部件和/或刀具本体在高速铣削中的应用.25本发明对于特高速铣削操作尤其有利，作为对精磨搮作的替 代，特高速铣削操作优选地作为精加工步骤在铝发动机机体的顶表面和铝 汽缸盖的底表面上进行，以获得非常高的表面质量的成品以及汽缸盖和发 动机机体之间的完美配合.26切削工具优选地包括大致圃柱形且优选地由铝制成的刀具本 体，以及多个可轴向调节的切削部件，切削部件可选为卡头，每个卡头位 于形成在刀具本体中的对应的容腔内，其中容腔向着刀具面沿轴向向前且 向着工具外周表面沿径向向外敞开.在穿过卡头和容腔垂直截取的轴向截 面中，卡头和容腔优选地具有相对应的梯形横截面，该梯形横截面向外渐 窄并大致平行于切削工具的旋转纵轴线沿轴向延伸，从而形成燕尾形状.27每个卡头可选地由钢制成，进一步优选地包括前切削部分、 和从前切削部分向后延伸且与前切削部分整体形成的卡头本体.28卡头具有延伸穿过其中的夹紧孔，夹紧螺栓在该夹紧孔中延 伸以便螺紋接合到形成于销中的螺紋夹紧孔中.29本发明具有这样的优选优势，即提供一种铝工具本体，无需地固定在:铝工具本;;.卡头通过拧到钢销中的螺栓被固定，而^是拧 到软的铝材料中.销将由螺栓施加的栽荷分散在比螺栓螺紋所能获得的面 积大得多的面积上，从而将局部夹紧应力减小到铝本体能够经受的水平.30销具有额外的最优选的功能，即其可以绕平行于纵向工具轴 线的纵向销轴线旋转，使得将其固定于工具本体的夹紧螺栓将与作用在其 上的力的方向自动对齐，从而确保夹紧螺栓将主要(优选地，仅仅)承受 拉伸栽荷，而不是承受倘若这样的旋转(或对齐)运动被阻止时会发生的 拉伸、剪切和弯曲栽荷.由于该工具用在非常高的旋转速度中，因此将夹 紧螺栓上的栽荷最小化非常有助于切削工具的坚固性、准确性和安全性、 以及提高的容许旋转速度，从而提高了生产率和完工产品的质量.31卡头的切削部分可具有铜焊于其上的切削板或者可去除地固定于其中的切削刀片.切削部分可为铜焊的板或可更换的刀片，该板或刀 片可由任何合适的材料制成.该板或刀片也可以以各种公知的方法附接或固定到卡头上，刀片或板的切削刃可以以任何常规的方式形成、设计形状 或工作，32刀具的本体优选地由轻质合金或铝制成，更优选地拟用于可 高达50， 000-60， OOOrpm的非常高的旋转速度.本发明优选地考虑到带有刀 片的卡头或刀片自身可靠地附接于在切削工具工作期间经受施加在其上 的大离心力的刀具本体上.33本发明具有这样的优选优势，即在刀具本体中没有螺紋表面， 而螺紋表面会限制切削工具的寿命，在刀具本体是由轻质合金制成的情况 下尤为如此，34在销和销孔之间以及在卡头和容腔之间存在面与面的接触. 所有的螺紋表面都在螺栓和销上，这优选地导致更加简单的布置，且切削 工具也具有显著更长的使用寿命.35销和卡头对刀具本体施加压缩力，而螺栓承受复合应力.这 种设计考虑到刀具本体由轻质合金制成，这种设计进一步考虑到刀具容腔 彼此更加靠近从而更紧密地排布在刀具本体的周界附近，这允许切削工具 对于给定的直径具有更小的间距.
36为了更好的理解，现在将仅以举例的方式参照附图描述本发 明，其中图l 示出了根据本发明一个优选实施例的切削工具的立体图；图2 示出了图l所示切削工具的側视图；图3 示出了图l所示切削工具的视图；图4 示出了困3所示切削工具的容腔的视图；图5 示出了图l所示切削工具的容腔与可去除地固定的销、切削部 件、夹紧螺栓以及调节螺栓在一起的立体图； 图6 示出了图5所示容腔的分解立体图； 图7 示出了沿图2中VII-VII线所取的容腔的剖面側视图；图8 示出了沿图7中vni-vin线所取的剖视困；图9 示出了沿图7中IX-IX线所取的剖视图； 图10示出了图6所示销的立体图； 图ll示出了困10所示销的侧视图；图12示出了沿图11中XII-XII线所取的图10所示销的剖视图；图13示出了图6所示切削部件和切削刀片的立体图；图14示出了图13所示切削部件和切削刀片的视图；图15示出了图13所示切削部件和切削刀片的側视图；图16示出了沿图15中XVI-XVI线所取的图13所示切削部件的剖视图；图17示出了图6所示容腔的立体图；图18示出了图17所示容腔的视图；图19示出了图18所示容腔与隐藏夹紧螺栓在一起的视图； 图20示出了图17所示容腔的側视图；图21示出了沿图19中XXI-Xn线所取的图17所示容腔的径向剖视图；图22示出了沿图2i中xxn-xxn线所取的在夹紧螺栓孔处的容腔的轴向剖视图；图23示出了沿图21中XXIII-XXIII线所取的在调节螺栓孔处的容腔 的轴向剖视图；图24示出了根据本发明另一个实施例的分体式销的立体图； 图25示出了图24所示分体式销的側视图；图26示出了根据本发明另一个实施例的切削工具的容腔的立体图； 图27示出了根据本发明另一个实施例的切削工具的容腔的立体图； 图28示出了图26或图27所示切削工具的容腔与可去除地固定的销、切削部件、夹紧螺栓以及调节螺栓在一起的立体图；图29示出了根据本发明另 一个实施例的切削工具的容腔与可松开地固定的销、切削部件、夹紧螺栓、调节螺栓以及摩擦螺栓在一起的立体图；图30示出了图29所示容腔与销和摩擦螺栓在一起的立体图；图31示出了图30所示销和摩擦螺栓的立体图；图32示出了图31所示销的立体图；以及图33示出了根据本发明另一个实施例的切削工具.具体实施方式
37图l、图2和图3示出了根据本发明一个优选实施例的用于高速 铣削或更优选地用于特高速铣削操作的切削工具IO的结构.更具体而言， 切削工具10具有刀具本体13，该刀具本体13由具有第三硬度的材料形成. 通常，当用于特高速铣削时，刀具本体13可由铝制成.刀具本体13具有大致圆柱形的刀具外周表面ll，该外周表面与旋转纵轴线A同轴地从刀具前 刀面12向后延伸.优选地，在刀具前刀面12的外周设置多个刀具容腔14, 刀具容腔14可选地沿径向向外并沿轴向向前敞开.每个刀具容腔优选地容 纳由具有第一硬度的材料形成的切削部件30.切削部件30可由钢制成.切 削部件30具有切削部分31,该切削部分31带有至少一个形成于其中的切削 刃32.刀具容腔14设有一对沿轴向延伸且沿径向向外收敛的容腔切向抵接 表面21。切削部件30设有一对沿轴向延伸且沿径向向外收敛的部件切向抵 接表面22，该部件切向抵接表面22在大小和形状上与容腔切向抵接表面21 相匹配.因此，如在图4和图8中最佳示出的，刀具容腔14和每个相应的切 削部件30优选地为相对应的燕尾形或楔形，这样它们可以沿着刀具本体13 的径向向外方向进行确实的接合.这样的布置可在特高速铣削操作期间为 切削部件30提供抵抗作用在其上的径向向外方向离心力的支撑.因此，切 削部件30由刀具本体13沿径向进一步支撑，从而减小夹紧螺栓60中由于作 用在切削部件30上的离心力而引起的应力.这提供了更加稳定的机加工搮 作、更加可靠的切削工具IO，并且使在特高机加工速度下能够安全地使用 切削工具IO,在一些实施例中，部件切向抵接表面22可被部件离隙面 (relief surface)23中断(见图15).切削部分31的具体形状、形式和布 置，以及其是与切削部件30整体形成还是可分离地固定于切削部件30,可 以是不同实施例的主题.切削部件30也可以是切削刀片或者是带有铜焊或 以其它方式附接的切削板或带有可更换切削刀片的卡头.在这种情况下， 卡头包括用于保持切削刀片或切削板28的卡头容腔27.用于将这样的切削 部件30附接到铣削刀具本体13上的附接系统在图l-图3中具有标号20,并 在图4-图9中进一步详细地示出，而这种附接系统的具体部件在图10-图16 中示出.38每个刀具容腔14关联有从刀具前刀面12延伸的销孔40,该销 孔40的销孔轴线P可选地大致平行于旋转纵轴线A延伸。但是，销孔轴线P 也可以向旋转纵轴线A倾斜.每个销孔40容纳销50，销50具有销轴线N和大 致圆柱形的外形(见图IO)，在形状和尺寸上与销孔40相符.销50由具有 第二硬度的材料形成.通常销50由钢制成。清楚的是，为了便于销50插入 到销孔40中，销50优选地比销孔40小.39在图1和图2中，也出现了用于将切削部件30夹紧到刀具本体 13上的夹紧螺栓60,以及用于相对于刀具本体13调节切削部件30的调节螺栓70.
40图4-图7示出了附接系统20.在图4中，示出了附接系统20的 视图，包括销50的端面55以及可选地设置于其端面55中的螺丝刀或转矩传 递部51.转矩传递部51可选地为槽缝，或者在其它实施例中它可以具有其 他公知的构造，例如交叉点、星形、六边形或方形.图4也更详细地示出 了设置在刀具本体13中的刀具容腔14以及带有切削板或切削刀片33和相 应的切削刃32的切削部件30.图5以立体图示出了这些元件.根据本发明 的切削工具10的优点在于，避免了在刀具本体13中的任何螺紋，这是因为 刀具本体13是由铝制成的，而铝是相对软的金属且更易弯曲和磨损.因此， 切削工具10在较高机加工速度下能经受较高载荷，而不受到负面影响.切 削部件30的第一硬度和销50的笫二硬度都大于刀具本体13的第三硬度.
41图6示出了铣削刀具的刀具容腔14、销50、销孔40和切削部件 30与夹紧螺栓60和调节螺栓70在一起的分解立体困.刀具容腔14包括容腔 基部15、以及形成为容腔夹紧孔16的容腔夹紧开口 ，该孔16与销孔40连通. 容腔夹紧孔16具有容腔夹紧孔轴线C,该轴线C从销孔轴线P大致沿径向向 外延伸.刀具容腔14还包括容腔调节孔17,该孔17与销孔40连通.容腔调 节孔17具有容腔调节孔轴线B，该轴线B从销孔轴线P大致沿径向向外延伸. 因此，容腔夹紧孔16和容腔调节孔17都从容腔基部15延伸到销孔40中的开 口.它们定向成使得当销50位于销孔40中时，容腔夹紧孔16与销50中的第 一附接孔对齐并且容腔调节孔17与销50中的笫二附接孔对齐，其中笫一附 接孔以下称为销夹紧孔52，笫二附接孔以下称为销调节孔53.转矩传递部 51也可以用作指示器，指示销夹紧孔52和销调节孔53相对于销孔40的方 向.可替代地，可以在销50的端面55上设置单独的指示器(未示出)，例 如刻痕.
42夹紧螺栓60具有通常为螺紋部分的第一附接部61、头部62、 以及它们之间的中间部分63.夹紧螺栓60的头部62具有倾斜圆锥形头部部 分64 (见图7)，该倾斜圃锥形头部部分64构成朝着中间部分63渐细的夹 紧部。根据可替代实施例，夹紧螺栓60的倾斜圆锥形头部部分64不必为圃 锥形，其可以以不同的方式倾斜.类似地，调节螺栓70具有通常为螺紋部 分的第二附接部71、头部72、以及它们之间的中间部分73.调节螺栓70的 头部72具有倾斜圃锥形头部部分74，该倾斜圃锥形头部部分74构成朝着中 间部分73渐细的调节部。根据可替代实施例，调节螺栓70的倾斜圆锥形头部部分74不必为圃锥形，其可以以不同的方式倾斜.
43图7示出了铣削刀具本体13、切削部件30、销50、夹紧螺栓60 和调节螺栓70的一部分的剖面側视图，夹紧螺栓60和调节螺栓70优选地带 有螺紋，且示出的是它们与设置在销50中的相应的销夹紧孔52和销调节孔 53接合时的情形。进一步优选地，销50设有弹性部分54，用于允许销夹紧 孔52相对于销调节孔53沿着销孔40有少许的轴向运动.为了弱化存在于销
之间的^截面，并且为;提高它们之间的轴向弹性，优选地设置弹性部分 54，该弹性部分54可为一般示为56的凹槽或凹陷的形式.弹性部分54不是 必须设有凹槽56.可替代地，销50的两段之间的连接可通过其它合适的装 置实施，这些装置可以与销50整体形成或与销50分开。
44图8示出了夹紧螺栓60与销夹紧孔52的接合.如图所示，夹紧 螺栓60穿过切削部件夹紧孔口 38，从而将切削部件30保持在刀具容腔14 内。图9示出了调节螺栓70与销调节孔53的接合.特别地，在这些图中， 可以看到夹紧螺栓的头部62和调节螺栓的头部72与它们的特定形状的倾 斜部分的接合.调节螺栓70的头部72的倾斜圆锥形头部部分74的锥角p可
以小于夹紧螺栓60的头部62的倾斜圆锥形头部部分64的锥角Y.尽管调节 螺栓70的头部72的端部抵接于刀具本体13的容腔调节孔17的后壁75，但优 选地在调节螺栓70的头部72和刀具本体13之间存在空隙，该空隙朝着调节 螺栓70的中间部分73远离调节螺栓70的头部72的端部.这允许调节螺栓70 被拧入销50中，用以调节切削部件30.也就是说，调节螺栓70的向内运动 允许当调节螺栓70的头部72按压于切削部件30的凹入倾斜部分36时，对切 削部件30相对于刀具本体13的位置进行精细的轴向调节.
45图10-图12进一步详细地示出了该优选实施例的销50的结构. 在这些图中进一步详细地示出了上文已经提到的元件，即槽缝51、销夹紧 孔52和销调节孔53以及描绘为凹陷和/或凹槽56的弹性部分54,设置了多 个交替布置的单凹槽56.每个单凹槽56优选地在销50的直径的80-9M上延 伸，进一步优选地，每个单凹槽56在销50的直径的90-95X上延伸.通常设 置2至5个凹槽56.更通常地设置3个凹槽56,
46图13-图16示出了卡头形式的切削部件30的一个实施例.如在 图13至图16中看到的，切削部件30具有两个相对端.接近笫一端处是切削 部分31,其可以形成为切削板或者切削刀片33.在切削板的情形下，切削板优选地铜焊到卡头上.在切削刀片的情形下，其优选地为可转位的并且 以可松开的方式固定到卡头上。
47切削部分31具有至少一个切削刃32.根据切削刃32的一种特 定布置，其设有4个切削刃部分.当切削部件30安装在刀具本体13的刀具 容腔14中时，第一切削刃部分41充当外周切削刃且其大致平行于旋转纵轴 线A延伸.第二切削刃部分42从第一切削刃部分41向内并且相对于第一切 削刃部分41偏斜地延伸.第三切削刃部分43从笫二切削刃部分42向内并且 相对于笫二切削部分42和相对于旋转纵轴线A偏斜地延伸.笫四切削刃部 分44从笫三切削刃部分43向内延伸并且大致垂直于旋转纵轴线A.切削部 37在切削部件30的切削部分31处或者该切削部分31附近.在与切削部37相 对的、切削部件30的笫二端，切削部件30设有调节部35，该调节部35在图 15中最佳可视.调节部35具有凹入倾斜部分36，用于允许调节螺栓70(在 图13-图16中未示出)以预先限定的方式与该凹入倾斜部分36接合，并且 用于允许在调节螺栓70进一步进入销50中时而调节切削部件30的位置.切
48优选地，凹入倾斜部分36由多个倾斜段45形成.倾斜段45的 布置使得能够限定调节螺栓70和凹入倾斜部分36之间的接触区域.因此， 以这样的方式限定该接触区域，即调节螺栓70的倾斜圃锥形头部部分74对 调节部35的凹入倾斜部分36沿着图15中箭头26所示的大致方向施加按压 力W,以使切削部件30相对于刀具本体13沿轴向运动，同时，按压方向保 证切削部件30的由部件离隙面23所隔开的、间隔开的部件切向抵接表面22 保持与对应的容腔切向抵接表面21可靠的接触，其中容腔切向抵接表面21
部件30.因此，有利的是，由调节螺栓70的倾^圃锥形头部部;74施加在
表面22，而是应该如箭头26所示那样横向地指向部件切向抵接表面;2。
49如在图15中看到的，凹入倾斜部分36与切削部件夹紧孔口38 间隔开，切削部件夹紧孔口38设有自己的倾斜表面34.在图15和图16中， 切削部件夹紧孔口38的倾斜表面34示出为用于和夹紧螺栓60的相应头部 62 (在图15和图16中未示出)接合。在图16中，进一步示出了切削部件30 的基部上的径向抵接表面39,当切削部件30安装在刀具本体13的刀具容腔14中时，切削部件30的径向抵接表面39抵接于刀具容腔14的容腔基部15.
50如图4、图14和图16所示，切削部件30可选地设有两个斜切表 面47，它们在切削部件30的部件切向抵接表面22和径向抵接表面39之间延 伸。当切削部件30安置于刀具本体13的刀具容腔14内时，斜切表面47对切 削部件30提供足够的间隙.
51切削部件30优选地由夹紧螺栓60可去除地固定在刀具本体13 的刀具容腔14中，该夹紧螺栓60穿过切削部件夹紧孔口38,穿过容腔夹紧 孔16并柠入销夹紧孔52中.调节螺栓70穿过容腔调节孔n并拧入销调节孔 53中.调节螺栓70的头部72抵接于切削部件30的凹入倾斜部分36.
52图17-图23进一步示出了销孔40和相应的刀具容腔14的设计和 对齐，其中销孔40和刀具容腔14均设置在刀具本体13中.优选地，刀具本 体13中存在不止仅一个销孔40和刀具容腔14.可选地，如例如图l所示， 可以有相对大数量的销孔40和相关联的刀具容腔14.回到图17-图23，容 腔夹紧孔16和容腔调节孔17更加明显.尤其从图21可以明显看出，优选地 这些容腔孔16、 17大致平行，以便允许调节螺栓70 (在该图中未示出)在 调节螺栓70进一步接合到销50中时以预定方式适当地调节安置在刀具容 腔14中的切削部件30 (在该图中未示出).容腔调节孔17具有优选地对应 于调节螺栓70的若干段的若千段与刀具外周表面11相邻的圃柱部18、以 及向销孔40收敛的圃锥部19.在图19中示出了尤其是夹紧螺栓60的前述元 件的接合的俯视图.在图22和图23中，进一步示出了容腔夹紧孔和调节孔 16、 17的优选取向.
53如图19所示，容腔夹紧孔轴线C相对于切削工具10的径向R以 孔轴线倾角a倾斜.容腔夹紧孔轴线C相对于切削工具10的旋转方向46向后 倾斜.孔轴线倾角a保证切削部件30将被沿切向确实地推靠在刀具本体13 的刀具容腔14上，因此，切削部件30—側的部件切向抵接表面22将可靠地 抵接于对应的容腔切向抵接表面21.此外，在机加工期间施加在切削刀片 28上的切向切削力F趋于将该同一部件切向抵接表面22推靠在其对应的容 腔切向抵接表面21上，从而有助于切削部件30可靠地夹紧在其刀具容腔14 内*
54现在将参照图1至图23描述切削工具10的装配.装配包括以下
步骤
l-将销50插入销孔40中'2- 使销夹紧孔和销调节孔52、 53与容腔夹紧孔和容腔调节孔16、 17对齐。
此步骤仅在需要的时候执行.例如，如果在将销50插入销孔40中之后，销夹紧孔和销调节孔52、 53已经与容腔夹紧孔和容腔调节孔16、 17对齐，则不执行此步躁。另外，如果销50和销孔40不是圃柱形且它们之间的相对旋转被阻止，則也不执行此步骤，
3- 将切削部件30从刀具前刀面12沿轴向向后插入到刀具本体13的刀具容腔14中，使得切削部件30的径向抵接表面39及其部件切向抵接表面22分别相对于容腔基部15和容腔切向抵接表面21滑动.
4- 将夹紧螺栓60穿过切削部件夹紧孔口 38、穿过容腔夹紧孔16而插入，并使夹紧螺栓60螺紋接合到销夹紧孔52中，而不最终拧紧它.
5- 将调节螺栓70插入到切削部件30的凹入倾斜部分36下方且穿过容腔调节孔17,并使其部分地螺紋接合到销调节孔53中.
6- 继续拧紧调节螺栓70，使得其头部72支撑在容腔调节孔17的圆柱部18上，同时，调节螺栓头部的倾斜圃锥形头部部分74沿轴向向前压靠在切削部件30的凹入倾斜部分36上.
7- 继续拧紧调节螺栓70，使得切削部件30相对于刀具本体13沿轴向向前运动，直到切削部件30到达其相对于刀具本体13中其它切削部件的所需轴向位置，使得所有切削部件30的切削刃32在同一高度上.
8- 最终拧紧夹紧螺栓60以将切削部件30紧紧地保持在刀具容腔14中。
9- 最终拧紧调节螺栓70.
55在需要使切削部件30沿轴向向后运动的情况下，步骤7之后可跟随这样的步骤，即松动调节螺栓70，从而允许切削部件30沿轴向向后运动.如果连接在销50的两段之间的弹性部分54处于受拉状态，那么它将缩回，因此切削部件30将沿轴向向后运动.
56图24-图25示出了可与附接系统20—起使用的第二销150的替代实施例.第二销150为包括两段的分体式销.第一段为夹紧段124，第二段为调节段125,分体式销150的夹紧段124具有销夹紧孔152，分体式销150的调节段125具有销调节孔153,分体式销150使得在将调节螺栓70 (在困24-图25中未示出)狞入销调节孔153中时，分体式销150的调节段125能够相对于分体式销150的夹紧段124进行少许的轴向运动。夹紧段124可以以任何会限制其与调节段125之间的相对旋转并使销调节孔153能够与容腔调节孔17对齐的合适方式(未示出)连接到调节段125.例如，夹紧段124可以通过雌雄榫布置、T形槽、弹簧、橡胶、燕尾布置、销等连接到调节段125'
57图28示出了根据本发明两个实施例中任一个的装配好的附接系统，即附接系统220或附接系统320，现在将对其进一步详细地描述.附接系统220和附接系统320都具有销250、切削部件230、夹紧螺栓260和调节螺栓270，所有这些都类似于上述附接系统20的相应构件.夹紧螺栓260和调节螺栓270将切削部件230可松开地固定在容腔中，并且以类似于在附接系统20中所描述的方式接合在销250中.
58图26所示的附接系统220还具有刀具容腔214和相关联的销孔240,它们大致类似于附接系统20的刀具容腔14和销孔40.类似于上述刀具容腔14，刀具容腔214可选地为燕尾形，并容纳切削部件230.刀具容腔214包括容腔调节孔217,该容腔调节孔217与销孔240连通并且大致类似于上述的容腔调节孔17.但是，容腔夹紧开口不是如上述容腔夹紧孔16那样形成为孔，而是为容腔夹紧槽216的形式.容腔夹紧槽216与销孔240连通并从容腔基部215延伸到销孔240的开口。容腔夹紧槽216也从夹紧开口基部229沿轴向向前延伸到刀具前刀面212。大致类似于上述容腔夹紧孔16和容腔调节孔17分别对夹紧螺栓60和调节螺栓70的容纳，容腔夹紧槽216和容腔调节孔217分别容纳夹紧螺栓和调节螺栓，因此，在附接系统220中，夹紧螺栓260被容纳在容腔夹紧槽216中，而调节螺栓270被容纳在容腔调节孔217中。
59图27所示的附接系统320还具有刀具容腔314和相关联的销孔340，它们大致类似于附接系统20中的刀具容腔14和销孔40.类似于上述刀具容腔14，刀具容腔314可选地为燕尾形，并容纳切削部件230.刀具容腔314没有诸如容腔调节孔17的单独的容腔调节孔.容腔夹紧开口为细长的容腔夹紧槽316的形式，其与销孔340连通并从容腔基部315延伸到销孔340的开口。容腔夹紧槽316也从夹紧开口基部375沿轴向向前延伸到刀具前刀面212。夹紧开口基部375大致类似于上述容腔调节孔17的后壁75.在附接系统320中，如在附接系统220中的夹紧螺栓260那样，夹紧螺栓260被容纳在细长的容腔夹紧槽316中。
60在图29-图30中示出了根据本发明另一个实施例的附接系统420.附接系统420具有切削部件430、夹紧螺栓460、调节螺栓470、可选地为燕尾形且容纳切削部件430的刀具容腔414、容腔夹紧孔416和容腔调节孔417，所有这些都大致类似于上述附接系统20的相应构件.如关于附接系统20所描述的那样，具有销孔轴线P4的销孔440与附接系统420的刀具容腔414相关联.附接系统420还包括摩擦螺栓480和摩擦孔478,摩擦孔478与刀具容腔414相关联，刀具容腔414与容腔调节孔417相邻且大致平行于容腔调节孔417.摩擦孔478具有摩擦孔轴线D,该轴线D从销孔轴线P4大致沿径向向外延伸.摩擦孔478从刀具外周表面411延伸到销孔"0中的开口.
61每个销孔440容纳图31中进一步详细示出的销450.销450具有销夹紧孔452、销调节孔453以及弹性部分454,它们大致类似于上述销50的相应构件。销450还包括与销调节孔453相邻的销摩擦孔457.这三个销孔都定向成使得当销450位于销孔440中时，所有的容腔孔，即容腔夹紧孔416、容腔调节孔417和摩擦孔478分别与销450中的销夹紧孔452、销调节孔453和销摩擦孔457对齐。
62夹紧螺栓460和调节螺栓470将切削部件430可松开地固定在刀具容腔414中并且以类似于针对附接系统20所描述的方式接合在销450中.摩擦螺栓480可具有三个主要部摩擦螺栓头部482、中间部分和与销摩擦孔457接合的螺紋部分，此外，摩擦螺栓480的可选形状，更具体地是摩擦螺栓头部482的可选形状可从图31中得出.摩擦螺栓480尤其是摩擦螺栓头部482的接合可在图29-图31中看到.摩擦螺栓头部482具有外周部483,当摩擦螺栓480接合在摩擦孔478和销摩擦孔457中时，外周部483邻近容腔调节孔417的圃柱部418.这样，当调节螺栓470接合在销450中以调节切削部件430时，调节螺栓头部472抵接于摩擦螺栓头部的外周部483.因此，在
情况下，该内壁不会受到与调节螺栓头部的i擦接触的影响.
63在本发明的其它实施例(未示出)中，切削工具可具有至少一个这样的容腔，即具有如针对刀具容腔414所描述的摩擦孔和摩擦螺栓的容腔，以及类似于关于图26和图27所描述的容腔夹紧槽216、 316中的任
一个的容腔夹紧槽.
64图33示出了根据本发明另一个实施例示意绘出的非旋转切削工具510，其可用在车削、分割和开槽中.切削工具510具有刀具本体513,该刀具本体513具有限定了从前至后的方向的纵轴线L、以及一对相对的从刀具前刀面512向后延伸的刀具外周表面511,至少一个附接系统520位于 刀具本体513的前端处，附接系统5M的刀具容腔514向刀具外周表面511之 一和刀具前刀面512敞开，从刀具前刀面512向后延伸的销孔540与刀具容 腔514相关联.销孔540具有销孔轴线P5，该轴线可选地大致平行于纵轴线 L延伸，但是，销孔轴线P5也可以向刀具本体513的纵轴线L倾斜。附接系 统520大致类似于上述的附接系统20，包括切削部件530、夹紧螺栓560和 调节螺松570。销550可类似于关于附接系统20所描述的销50或者关于图24 和图25所描述的分体式销150.但是，在本发明的其它实施例中，可使用 上述附接系统220、 320、 420中的任何一种，
65虽然已经以一定程度的具体性描述了本发明，但应该理解， 在不偏离如所附请求保护的本发明范围的情况下，可以作出各种变更和修 改.例如，上述用于将部件附接到本体上并相对于该本体调节该部件的系 统不限于仅用在切削工具中，而是可以与其它种类的工具诸如研磨工具一 起使用.
权利要求
1.一种切削工具(10，510)，包括具有纵轴线(A，L)的刀具本体(13，513)，该刀具本体为旋转式(13)或非旋转式(513)并且包括前刀面(12，212，512)和从前刀面向后延伸的外周表面(11，411，511)；至少一个形成在刀具本体的前刀面处的销孔(40，240，340，440，540)；以及至少一个设置在刀具本体的外周表面上的刀具容腔(14，214，314，414，514)，该刀具容腔具有与该至少一个销孔连通的容腔夹紧开口(16，216，316，416)，可选地该容腔夹紧开口包括容腔夹紧孔(16，216，316，416)和容腔调节孔(17，217，417)；位于该至少一个刀具容腔中的切削部件(30，230，430，530)，该切削部件包括夹紧孔口(38)；位于该至少一个销孔中的销(50，150，250，450，550)，该销包括第一附接孔(52，152，452)和第二附接孔(53，153，453)，该第一附接孔和第二附接孔可选地带有螺纹；夹紧螺栓(60，260，460，560)，具有与销的第一附接孔接合的第一附接部(61)，该夹紧螺栓将切削部件可松开地固定到刀具本体上；以及调节螺栓(70，270，470，570)，具有与销的第二附接孔接合的第二附接部(71)，该调节螺栓抵接于所述切削部件。
2. 如权利要求1所述的切削工具(10， 510)，其中销(50， 150， 250， 450， 550 )被分成至少两段(24， 25; 124， 125).
3. 如权利要求1所述的切削工具(10, 510),其中销(50, 150， 250， 450， 550 )在第一附接孔(52， 152， 452 ) 和第二附接孔(53， 153， 453 )之间具有弹性部分(54， 454)。
4. 如权利要求3所述的切削工具(10, 540),其中 弹性部分(54, 454 )包括至少一个位于笫一附接孔(52， 152，452)和第二附接孔(53， 153， 453 )之间的凹陷或凹槽(56),
5. 如权利要求1所述的切削工具(10， 510)，其中 销的端面(55 )具有至少一个转矩传递部(51)，该至少一个转矩传递部(51)设置成用于转动销(50， 150, 250， 450， 550)并使 该销的第一附接孔和第二附接孔(52， 152, 452; 53, 153， 453 )与容腔夹紧开口对齐，该转矩传递部可选地为指示附接孔的方向的指示 器.
6. 如权利要求1所述的切削工具(10, 510)，其中 切削部件(30, 230， 430， 530 )具有至少一个与夹紧孔口 (38)间隔开的倾斜部分(36)，可选地该至少一个倾斜部分设置在切削部 件的与切削部件的切削部(37)相对的凹入调节部(35)中；调节螺栓(70， 270， 470， 570 )具有与切削部件的所迷至少一 个倾斜部分(36 )接合的倾斜头部部分(74 ),用于将切削部件调节 到相对于刀具本体(13， 513)的限定位置.
7. 如权利要求1所述的切削工具(10, 510),其中 销(450 )还包括第三孔(457 );刀具本体包括从刀具本体外周表面延伸到销孔的摩擦孔(478 );以及摩擦螺栓(480)与摩擦孔和第三孔接合，并且可选地调节螺栓 (70， 270， 470， 570 )具有与摩擦螺栓的头部(482 )的外周部(483 ) 抵接的调节螺栓头部(72).
8. 如权利要求1所述的切削工具(10， 510)，其中 切削部件(30, 230， 430, 530)包括切削刀片(28)、切削板(33),或者包括用于切削刀片或切削板的卡头(30),可选地该卡 头包括适合于保持切削刀片或切削板的卡头容腔(27).
9. 如权利要求1所述的切削工具(10， 510)，其中 切削部件(30， 230, 430, 530 )具有燕尾形状.
10. 如权利要求9所述的切削工具(10， 510),其中 该至少一个刀具容腔(14， 214， 314， 414， 514)设有具有燕尾形状的容腔切向抵接表面(21)，该容腔切向抵接表面(21)与切 削部件的部件切向抵接表面(22)的燕尾形状相匹配；以及在切削工具的装配位置，切削部件的至少一个部件切向抵接表面 (22)抵接于对应的容腔切向抵接表面(21)。
11. 如权利要求l所述的切削工具(10， 510),其中 切削部件(30, 230, 430， 530 )由具有笫一硬度的材料形成； 销(50， 150, 250， 450， 550 )由具有第二硬度的材料形成；以及刀具本体(13， 513)由具有笫三硬度的材料形成； 其中第 一硬度和笫二硬度都大于第三硬度.
12. —种用于将可选地由具有第一硬度的第一材料制成的部件 (30， 230， 430, 530 )附接到可选地由具有笫二硬度的第二材料制成的本体(13, 513)上的系统，其中第二材料的第二硬度可选地小于第一材料的第一硬度，该系统包括具有纵轴线(N)的销(50， 150, 250， 450, 550),该销至少 包括第一附接孔(52， 152， 452 )和第二附接孔(53， 153, 453), 并且可选地由具有笫三硬度的笫三材料制成，其中笫三材料的第三硬 度可选地大于笫二材料的笫二硬度；夹紧螺栓(60， 260， 460， 560 ),具有形成以用于将部件可松 开地固定到本体上的夹紧部(64)并且具有形成以被可松开地固定在 销的第一附接孔中的第一附接部(61);以及调节螺栓(70， 270， 470， 570 )，具有形成以调节部件相对于 本体的位置的调节部(74)并且具有形成以被可松开地固定在销的笫 二附接孔中的第二附接部(71).
13. 如权利要求1所述的切削工具(10， 510),其中 调节螺栓(70， 270, 470, 570 )抵接于切削部件的倾斜部分(36 )，使得由该调节螺栓施加在切削部件上的力(W)横向地(26)指向部 件切向抵接表面(22).
14. 如权利要求1所述的切削工具(10， 510)，其中 容腔夹紧孔轴线(C)以孔轴线倾角(a)从切削工具的径向(R)倾斜，可选地，容腔夹紧孔轴线(C)相对于切削工具的旋转方向(46) 向后倾斜。
15. —种用于装配切削工具(10, 510)的方法，包括以下步骤 (a)将销(50， 150， 250， 450， 550 )插入销孔(40, 240，340， 440， 540 )中，其中销(50， 150, 250, 450， 550)具有销夹紧孑L( 52, 152， 452 )和销调节孔(53, 153, 453 )，销孔(40, 240， 340， 440， 540 )从刀具本体(13, 513)的刀具前刀面(12, 212， 512)沿轴向向后延伸.(b) 将切削部件(30， 230， 430， 530 )从刀具前刀面沿轴向 向后插入刀具本体的刀具容腔(14， 214， 314, 414， 514)中，其中 刀具容腔位于刀具本体的外周表面(11， 411, 511)中，使得切削部 件的径向抵接表面(39)和切削部件的部件切向抵接表面(22)分别 相对于容腔基部(15)和容腔切向抵接表面(21)滑动；(c) 将夹紧螺栓(60, 260， 460， 560 )穿过切削部件夹紧孔 口 (38)并穿过设置在刀具容腔中的容腔夹紧开口 (16， 216, 316, 416)而插入，并使夹紧螺栓螺紋接合到销夹紧孔中，而不最终拧紧 夹紧螺栓；(d) 将调节螺栓(70， 270, 470, 570 )插入切削部件的凹入 倾斜部分(36)的下方且穿过容腔夹紧开口，并使其部分地螺紋接合 到销调节孔中；(e) 继续拧紧调节螺栓，使得其头部(72， 472 )支撑于容腔夹 紧开口的圃柱部(18， 418)，同时，调节螺栓头部的倾斜头部部分(74)大致沿轴向向前地压靠于切削部件的凹入倾斜部分(36);(f) 继续拧紧调节螺栓，使得切削部件相对于刀具本体沿轴向 向前运动，直到切削部件到达其相对于刀具本体中其它切削部件的所 需轴向位置，使得所有切削部件的切削刃(32)在同一高度上；(g )最终拧紧夹紧螺栓以将切削部件紧紧地保持在容腔中；(h) 最终拧紧调节螺栓；(i) 可选地，在插入销之后，使销孔与容腔夹紧开口对齐； (j)可选地，松动调节螺栓并使切削部件沿轴向向后运动.
全文摘要
一种用于将切削部件(30，230，430，530)附接到刀具本体(13，513)上的系统，包括销(50，150，250，450，550)、夹紧螺栓(60，260，460，560)和调节螺栓(70，270，470，570)。销具有纵轴线并至少具有第一附接孔(52，152，452)和第二附接孔(53，153，453)。夹紧螺栓具有形成以用于将切削部件可松开地固定到刀具本体上的夹紧部，并且具有形成以被可松开地固定在销的第一附接孔中的第一附接部(61)。该系统可具有调节螺栓，该螺栓具有形成以用于调节切削部件相对于刀具本体的位置的调节部并且具有形成以被可松开地固定在销的第二附接孔中的第二附接部(71)。
文档编号B23C5/24GK101652216SQ200880008978
公开日2010年2月17日 申请日期2008年3月10日 优先权日2007年3月20日
发明者G·赫克特 申请人:伊斯卡有限公司