专利名称：切削工具、工具架以及组装切削工具的方法
切削工具、工具架以及组装切削工具的方法技术领域
本发明主要涉及金属切削工具。具体地，本发明涉及可更换的切削刀片，其具有可准确固定在切削工具内的狭长并且大致圆柱形的柄。
背景技术：
在本领域内已知有若干种将大致圆柱形的柄夹持到切削工具夹持部分内的方法。 一种方法利用锥形夹头和围绕夹头旋转螺接以缩小其直径的套管，由此夹紧切削刀片的柄。这种夹持方法具有的缺点是在更换切削刀片之后难以将新切削刀片以旧切削刀片的精确原有方位定位。切削刀片方位的再现性对机械加工例如小的内孔而言是一个非常重要的因素。柄端方位或位置的极细微的偏差都会反映在切削部分一端，很可能会导致有缺陷的表面加工。
在EP 0385280中，一种膛口凿被描述为具有可夹紧到位于凿的夹盘部分中凹口内的端部弯钩型工具。在这种夹持方法中，夹持螺杆被拧入夹盘内，压向位于凹口内的端部弯钩型工具的柄部。因此，柄部相对于夹紧螺杆被压向夹盘的另一侧。尽管这种方法在再现性方面要好于夹头的方法，但仍然具有一些缺点。例如，夹紧螺杆是向位于端部弯钩型工具一端的单个点施加作用力。因此，作用力相对于工具的纵向轴线被不平衡地施加。这种方法另一方面的缺点是与绝大部分类型的螺杆一样，螺杆能够承受并且因此在柄上施加的扭矩量都受到限制。因此，在不使用特殊的扭矩限制工具时，就可能会在螺杆或者螺孔的螺纹内引起塑性变形。这也可以证明在再现性方面有问题。还有涉及大多数夹持方法的另一方面的缺点是需要使用螺杆。拧螺杆的过程耗时，并且对于绝大部分部件都需要用到施加扭矩的工具(例如螺丝刀)。例如将螺丝刀定位在螺杆头上，沿一个方向转动螺丝刀，更换工具然后再沿另一个方向转动螺杆。
因此本发明的目标是提供一种有效减少或者克服上述缺点的新型夹持机构。 发明内容
根据本发明提供了一种包括切削刀片和工具架的切削工具，工具架具有工具架纵向轴线H。
工具架包括工具架柄和夹持部分。夹持部分包括夹持套管和位于夹持套管内的支撑架。夹持套管具有确定释放方向D的套管纵向轴线S，支撑架包括其中容纳有负载元件的至少一个负载元件槽。支撑架具有支撑架内表面和支撑架外表面，支撑架内表面包括连接至副邻接壁的主邻接壁，主邻接壁与和副邻接壁相切的平面T形成的角度α <90度。支撑架内表面进一步包括垂直于副邻接壁和主邻接壁的止挡壁，副邻接壁和主邻接壁平行于工具架轴线H。夹持套管具有套管内表面和套管外表面，套管内表面包括平行于套管轴线S 在指定长度上延伸且在垂直于套管轴线S截取的横截面内由点P1和P2确定的第一和第二内部部分。与点P1和P2相比更加远离套管轴线S的点P3将第二内部部分分为第一和第二部分。
切削刀片具有刀片轴线B并且包括刀片柄和切削部分，刀片柄具有包括圆柱形部分和非圆柱形部分的外周面，切削部分具有包括至少一个切削刃的割尖。
夹持套管可以在切削工具的固定位置和释放位置之间旋转。在释放位置，负载元件位于第二部分和工具架轴线H之间。在固定位置，负载元件位于第一部分和工具架轴线H 之间，非圆柱形部分邻接主邻接壁，圆柱形部分邻接副邻接壁和负载元件，并且负载元件邻接第一部分。
根据本发明，负载元件槽包括限定邻接面，并且在固定位置负载元件邻接限定邻接面和夹持套管的第一部分。
根据本发明的某些实施例，负载元件具有圆柱形的形状。
根据本发明，支撑架轴向向前并且穿过负载元件槽张开。
根据本发明的某些实施例，支撑架外表面具有基本为圆柱形的形状。
根据本发明，部分支撑架内表面包括形状与刀片柄的圆柱形部分基本互补的表
根据本发明的某些实施例，副邻接壁是平坦的并且垂直于主邻接壁。
根据本发明的某些实施例，夹持套管的第一内部部分是圆柱形的形状。
根据本发明的某些实施例，夹持套管的第一内部部分大于第二内部部分。
根据本发明的某些实施例，第一和第二部分具有在垂直于套管轴线S的横截面内获得的指定弧长，第一部分的弧长大于第二部分的弧长。
根据本发明的某些实施例，在将切削工具从释放位置转移至固定位置时，点P3越过负载元件的距离工具架轴线H最远的部分。
根据本发明，还提供了一种工具架，其具有工具架纵向轴线H并包括工具架柄和夹持部分，夹持部分包括夹持套管和位于夹持套管内的支撑架，夹持套管具有确定释放方向D的套管纵向轴线S，支撑架包括其中容纳有负载元件的至少一个负载元件槽，支撑架具有支撑架内表面和支撑架外表面，支撑架内表面包括连接至副邻接壁的主邻接壁，主邻接壁与和副邻接壁相切的平面T形成的角度α <90度；以及垂直于副邻接壁和主邻接壁的止挡壁，副邻接壁和主邻接壁平行于工具架轴线H;夹持套管具有套管内表面和套管外表面，套管内表面包括平行于套管轴线S在指定长度上延伸并且在垂直于套管轴线S截取的横截面内由点P1和P2确定的第一和第二内部部分；与点P1和P2相比更加远离套管轴线S的点P3将第二内部部分分为第一和第二部分。
根据本发明还进一步提供了一种用于组装切削工具的方法，包括以下步骤 将夹持套管旋转到切削工具的释放位置；将刀片柄引入支撑架内，直到切削刀片的后面邻接支撑架的止挡壁为止；以及沿与释放方向D相反的方向旋转夹持套管，直到切削工具处于固定位置为止。
为了更好地理解本发明并示出如何才能在实践中实现本发明，现参照附图进行说明，在附图中图1是根据本发明实施例的切削工具的等距视图； 图2是图1中切削工具的分解等距视图；图3是根据本发明实施例在图2中可见的支撑架的等距视图； 图4是在由图2中的IV-IV线所示平面内获得的夹持套管的截面图； 图5是在由图1中的V-V线所示平面内获得的处于释放位置的切削工具的截面图； 图6是与图5中所示的截面图相类似但是切削工具处于固定位置时的截面图； 图7是与图6中所示的截面图相类似但是用于切削工具另一实施例的截面图；以及图8是将切削刀片移除后沿图5中VIII-VIII线截取的工具架的截面图。
应该意识到为了图示的简单和清楚起见，附图中所示元件并非一定是按比例绘制。例如，某些元件的尺寸可能为了清楚起见而相对于其他元件有所放大，或者几个物理部件可能被包含在一个功能块或元件中。而且，在认为合适时，附图标记可以在各附图中重复出现以表示相应或类似的元件。
具体实施方式
在以下的说明内容中将介绍本发明的各方面。为了进行说明，阐述具体结构和细节的目的在于提供对本发明的全面了解。但对于本领域技术人员来说显而易见的是无需本文中给出的特定细节即可实践本发明。而且，为了不使本发明含糊不清，公知的特征可以被省略或简化。
首先参照图1和图2进行说明，图1和图2示出了根据本发明实施例的切削工具 10相应的等距组装视图和分解视图。切削工具10包括工具架12以及可释放地固定在工具架12内的切削刀片14。
切削刀片14具有确定切削刀片14前后方向的刀片纵向轴线C、位于切削刀片14 前端的切削部分16以及位于切削刀片14后端的刀片柄18。切削部分16具有包括至少一个切削刃22的割尖20。刀片柄18具有后面M以及从后面M向前伸出的纵向延伸外周面 26。外周面沈具有圆柱形部分观和非圆柱形优选为平坦的部分30。
工具架12具有确定工具架12前后方向的工具架轴线H、位于工具架12前端的夹持部分32以及位于工具架12后端的工具架柄34。夹持部分32包括0形环36、支撑架40 以及能够弹性变形的夹持套管42。0形环36首先用作避免冷却液流体从夹持部分32中泄漏的密封件。其次，0形环36提供摩擦支撑，以避免夹持套管32意外从夹持部分32移出。
现参照图3至图8进行说明。图3示出了支撑架40的放大视图。支撑架40具有支撑架内表面44和支撑架外表面46以及分别通过内开口 50、外开口 52开向支撑架内表面44和支撑架外表面46的负载元件槽48。支撑架内表面44的一部分包括形状与刀片柄 18的圆柱形部分观基本互补的表面。支撑架40在支撑架前开口 M处轴向向前开放，由此可以插入和取出切削刀片14。支撑架40在支撑架纵向开口 56处沿支撑架40的长度径向向外开放，允许简单地操作用于支撑架内表面44的机械加工。支撑架还设有由穿过工具架柄34的冷却剂通道(未示出)形成的后孔57用于向切削刀片14提供冷却剂流体。支撑架内表面44具有副邻接壁58以及优选为平坦的主邻接壁60。副邻接壁58和主邻接壁60 沿着工具架轴线H并且优选地平行于工具架轴线H延伸。
根据某些实施例，主邻接壁60与在刀片柄18的外周面沈和副邻接壁58之间的接触区域获得的和副邻接壁58相切的平面T形成的角度α < 90度(参见图7)。根据某些实施例，副邻接壁58是平坦的并且主邻接壁60与副邻接壁58形成的角度α <90度(参见图6)。支撑架内表面44具有位于支撑架40后端的止挡壁59。止挡壁59可以垂直于副邻接壁58和主邻接壁60。止挡壁59作为用于切削刀片14的轴向定位装置并且副邻接壁 58和主邻接壁60在垂直于工具架轴线H的平面内作为用于切削刀片14的定位装置，由此提供用于切削刀片14和因此用于割尖20的准确定位。负载元件槽48容纳具有长度L1的负载元件62并且具有约束负载元件62切向移动的限定面64和限定邻接面66。根据某些实施例，负载元件62是圆柱形的形状。每一个保持面64，66都从内部开口 50延伸至外部开口 52并且纵向贯穿负载元件槽48的长度延伸。负载元件槽48的内部开口 50的宽度要窄于负载元件62的直径，这样即可阻止负载元件62穿过内部开口 50。根据某些实施例，负载元件槽48的内部开口 50的长度要短于负载元件62的长度，这样也可以阻止负载元件62穿过内部开口 50。参照图4进行说明，图4示出了垂直于确定释放方向D的套管纵向轴线S截取的夹持套管42的横截面。夹持套管42具有平行于套管轴线S延伸的套管内表面68和套管外表面70。套管外表面70具有成形用于帮助传输扭矩的周边凹口 72 (参见图2)。套管内表面68具有在指定长度L2SL1上纵向延伸的第一和第二内部部分74，76。 第一和第二内部部分74，76在垂直于套管轴线S截取的横截面内由点P1和P2确定。第一内部部分74大于第二内部部分76。第二内部部分包含点P3,点P3与点P1和P2相比更加远离套管轴线S定位并且将第二内部部分76分为第一和第二部分78，80。第一部分78具有弧长P3-P1且第二部分80具有弧长P2-P3。弧长是沿释放方向D在垂直于套管轴线S截取的横截面内测量。在垂直于套管轴线S截取的横截面内，第一部分78的弧长大于第二部分 80的弧长。因此，从上述内容可以看出第一内部部分74遵循圆柱形轮廓并且在周向相对的第一位置和第二位置(在图4的截面图中用AP1和&表示)被连接至第二内部部分76， 并且第二内部部分76沿径向向外的方向凸出并在夹持套管42内确定出套管内部凹口 86， 套管内部凹口 86具有变化的径向尺寸并且包括在内表面上的第三位置(在图4的截面图中用点P3表示)处相交的第一和第二部分78，80，第三位置比在其连接第一和第二内部部分的周向相对间隔开的第一和第二位置更加远离套管轴线(S)。通过将夹持套管42从切削工具10的释放位置(如图5所示)旋转到切削工具10 的固定位置(如图6和图7所示)而完成将切削刀片14固定在工具架12内。在将夹持套管42从释放位置向固定位置旋转时，通过夹持套管42在负载元件62上施加作用力，负载元件62相应地在切削刀片14的圆柱形部分观上向切削刀片14施加作用力，从而将切削刀片14压向副邻接壁58和主邻接壁60。当切削工具10到达固定位置时，负载元件62就处于与三个表面夹紧邻接第二保持面66、夹持套管42的第一部分78和切削刀片14的圆柱形部分观。在该位置，切削刀片 14与另外两个表面夹紧邻接非圆柱形部分30与主邻接壁60邻接且圆柱形部分观与副邻接壁58邻接。这种邻接设置允许在用新切削刀片替换磨损的切削刀片时将其准确定位在工具架12内。因此，新切削刀片14的割尖20也相对于旧切削刀片14的磨损割尖20的位置被准确定位。
刀片柄18 (以及因此割尖20)在垂直于工具架轴线H的平面内的位置通常由副邻接壁58和主邻接壁60确定。对割尖20位置更准确的确定通过刀片柄18的圆柱形部分观和非圆柱形部分30的表面加工质量来实现。但是，由于切削工具10是沿着垂直于主邻接壁60的大致方向切削，因此割尖20沿该方向的位置准确度并不重要。所以就没有必要在柄18的非圆柱形部分30的高质量表面加工上进行投资。确定割尖20准确定位的另一种方式是总将割尖20定位在穿过工具架轴线H并且垂直于主邻接壁60的平面内。当切削工具10处于释放位置以使刀片柄18能够被插入支撑架40内时，刀片柄18 只有一种可能的方位以使其能够装入支撑架40的支撑架内表面44内。只有在刀片柄18 的非圆柱形部分30面对主邻接壁60时，刀片柄18才能装入支撑架内表面44内。而且，只有在切削工具10处于释放位置时，负载元件62才有足够的空间用于沿着远离工具架轴线H 的大致方向朝着套管内表面68向外移动，以允许将刀片柄18装在支撑架内表面44内。当切削工具10处于释放位置时，负载元件62位于第一部分78的区域内并且没有通过夹持套管42在负载元件62上施加任何作用力。第一部分78被成形为部分容纳负载元件62并且用作限制扭矩的止挡件以在夹持套管42沿释放方向D旋转时避免P2点越过或者翻过负载元件62。在释放位置，负载元件62处于释放状态并且不必同时与所有三个表面都邻接第二保持面66、夹持套管42的第二部分80和切削刀片14的圆柱形部分观。当切削刀片42沿着与释放方向D相反的方向转动时，由于第二内部部分76能够弹性变形，因此P3点就能够越过负载元件62相对于工具架轴线H的最远点。由于P3点与 P1点相比位置更加远离工具架轴线H，因此第一部分78和工具架轴线H之间的距离逐渐减小。这随后就会导致在负载元件62上形成与夹持套管42的转动量成正比的压力。本发明允许有一种快速且简易地将切削刀片14插入工具架柄34内并将其固定在其中的方法，以及一种相应快速且简易的用于更换切削刀片14的方法。面对安装切削刀片 14任务的操作人员需要做的就是确保夹持套管42位于释放位置，将刀片柄18引入支撑架 40内，直到切削刀片14的后面M邻接支撑架40的止挡壁59为止；以及沿与释放方向D相反的方向旋转夹持套管42，直到切削工具10处于固定位置为止。夹持套管42的旋转可以手动完成，也可以利用扭矩传输工具例如专用扳手完成。当操作人员需要更换磨损的切削刀片14时，所用方法非常类似于插入方法。操作人员需沿释放方向D转动夹持套管42，直到切削工具10处于释放位置为止，从支撑架40上移除磨损的切削刀片14并随后如上所述插入新的切削刀片即可。尽管已经参照一个或多个具体实施例介绍了本发明，但是说明书应该整体被理解为示意性的而不应被解读成将本发明限制为所示的实施例。应该意识到本领域技术人员可以得到并未在本文中明确示出但却仍在本发明保护范围内的各种变形。
权利要求
1.一种包括切削刀片(14)和工具架(1 的切削工具(10)，工具架(1 具有工具架纵向轴线H并且包括工具架柄(34)和夹持部分(32)，夹持部分(3 包括夹持套管0 和位于夹持套管 (42)内的支撑架(40)，夹持套管0 具有确定释放方向D的套管纵向轴线S，支撑架00) 包括其中容纳有负载元件(6 的至少一个负载元件槽(48)，支撑架00)具有支撑架内表面G4)和支撑架外表面(46)，支撑架内表面04)包括连接至副邻接壁(58)的主邻接壁 (60)，主邻接壁(60)与和副邻接壁(58)相切的平面T形成的角度α <90度；以及垂直于副邻接壁(58)和主邻接壁(60)的止挡壁，副邻接壁(58)和主邻接壁(60)平行于工具架轴线H;夹持套管02)具有套管内表面(68)和套管外表面(70)，套管内表面(68)包括平行于套管轴线S在指定长度上延伸并且在垂直于套管轴线S截取的横截面内由点P1和P2确定的第一内部部分(74)和第二内部部分(76)；与点P1和P2相比更加远离套管轴线S的点 P3将第二内部部分(76)分为第一部分(78)和第二部分(80)；切削刀片(14)具有刀片轴线B并且包括刀片柄(18)和切削部分(16)，刀片柄(18)具有包括圆柱形部分08)和非圆柱形部分(30)的外周面( )，切削部分(16)具有包括至少一个切削刃(22)的割尖(20)；其特征在于夹持套管0 能在切削工具(10)的固定位置和释放位置之间旋转；在释放位置，负载元件(6 位于第二部分(80)和工具架轴线H之间；在固定位置，负载元件(6 位于第一部分(78)和工具架轴线H之间，非圆柱形部分 (30)邻接主邻接壁(60)，圆柱形部分(28)邻接副邻接壁(58)和负载元件(62)，并且负载元件(62)邻接第一部分(78)。
2.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中负载元件槽08)包括限定邻接面(66)，并且在固定位置负载元件(6 邻接限定邻接面(66)和夹持套管0 的第一部分(78)。
3.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中负载元件(62)具有圆柱形的形状。
4.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中支撑架00)轴向向前并且穿过负载元件槽(48)张开。
5.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中支撑架外表面06)具有基本为圆柱形的形状。
6.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中部分支撑架内表面04)包括形状与刀片柄(18)的圆柱形部分08)基本互补的表面。
7.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中副邻接壁(58)是平坦的并且垂直于主邻接壁(60)。
8.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中夹持套管02)的第一内部部分(74)是圆柱形的形状。
9.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中夹持套管02)的第一内部部分(74)大于第二内部部分(76)。
10.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中第一部分(78))和第二部分(80)具有在垂直于套管轴线S的横截面内获得的指定弧长，第一部分(78)的弧长大于第二部分(80) 的弧长。
11.如权利要求1所述的切削工具(10)，其中在将切削工具(10)从释放位置转移至固定位置时，点P3越过负载元件(6 的距离工具架轴线H最远的部分。
12.—种工具架(12)，具有工具架纵向轴线H并且包括工具架柄(34)和夹持部分(32)，夹持部分(3 包括夹持套管0 和位于夹持套管 (42)内的支撑架(40)，夹持套管0 具有确定释放方向D的套管纵向轴线S，支撑架00) 包括其中容纳有负载元件(6 的至少一个负载元件槽(48)，支撑架00)具有支撑架内表面G4)和支撑架外表面(46)，支撑架内表面04)包括连接至副邻接壁(58)的主邻接壁 (60)，主邻接壁(60)与和副邻接壁(58)相切的平面T形成的角度α <90度；以及垂直于副邻接壁(58)和主邻接壁(60)的止挡壁，副邻接壁(58)和主邻接壁(60)平行于工具架轴线H;夹持套管02)具有套管内表面(68)和套管外表面(70)，套管内表面(68)包括平行于套管轴线S在指定长度上延伸并且在垂直于套管轴线S截取的横截面内由点P1和P2 确定的第一内部部分(74)和第二内部部分(76)；与点P1和P2相比更加远离套管轴线S的点P3将第二内部部分(76)分为第一 (78)和第二部分(80)。
13.一种用于组装如权利要求1所述的切削工具的方法，包括以下步骤 将夹持套管0 旋转到切削工具(10)的释放位置；将刀片柄(18)引入支撑架(40)内，直到切削刀片(14)的后面(24)邻接支撑架(40) 的止挡壁(59)为止；以及沿与释放方向D相反的方向旋转夹持套管(42)，直到切削工具(10)处于固定位置为止。
全文摘要
一种切削工具(10)具有切削刀片(12)和工具架(12)。切削刀片(14)具有切削部分(16)和刀片柄(16)，刀片柄具有圆柱形部分和非圆柱形部分(30)。工具架(12)具有夹持部分，夹持部分具有夹持套管(42)和位于其中的支撑架(40)。支撑架包括装有负载元件(62)的负载元件槽(48)。支撑架具有连接至副邻接壁的主邻接壁。夹持套管(42)具有由P1和P2点确定的第一内部部分和第二内部部分。点P3将第二内部部分分为第一部分和第二部分。夹持套管(42)可以在切削工具的固定和释放位置之间旋转。在固定位置，非圆柱形部分邻接主邻接壁，圆柱形部分邻接副邻接壁和负载元件，并且负载元件邻接第一部分。
文档编号B23B31/22GK102497949SQ201080041103
公开日2012年6月13日 申请日期2010年7月20日 优先权日2009年9月16日
发明者H·古伊 申请人:伊斯卡有限公司