专利名称：用于夹紧带有凹口的切削镶片的带有凸起的刀具夹持器的制作方法
技术领域：
本发明关于一种用夹紧切削镶片的刀具夹持器。更特别地，本发明涉及一种刀具夹持器，该刀具夹持器用于将“狗骨形”切削镶片牢固地夹紧到该刀具夹持器上。
背景技术：
典型地，刀具夹持器机构使用一个圆锥形的孔，该孔的轴线与锁定销钉接收孔的螺纹部分偏离，以便使该锁定销钉倾斜而与该切削镶片进行对接。这些设计是难以机加工的，因为如果要实现该锁定销钉的所希望的倾斜，则必须将该圆锥孔的位置保持在一个相对紧密的公差之内。因此，需要提供一种用于夹紧镶片的刀具夹持器，该刀具夹持器制造简单并且具有改进的制造公差。在美国专利号6，457，914和7，547，163中示出了一种夹紧用刀夹的多个实例。
发明内容
夹紧一种更成本有效的镶片的问题是通过在该切削镶片的相反侧面上提供一对凹口并且在一个夹具上提供一对相应的凸起来解决的，这对凸起接合这些凹口以便将该镶片牢固地保持在位。在本发明的一个方面，用于可释放地夹紧具有一对凹口的一个镶片的刀具夹持器包括:一个刀具夹持器本体，该刀具夹持器本体包括在其前端处形成的一个接收镶片的凹座并且具有用于接收该镶片的一个底部以及至少一个侧壁，该刀具夹持器本体进一步包括一个夹具紧固孔，该夹具紧固孔具有相对于该刀具夹持器本体的平面形成一个角度的一条中心轴线；安排在该刀具夹持器本体上的一个夹具，该夹具包括一个顶表面、一个前部下面和一个后部下面、以及穿过其中形成的一个开口，该夹具包括一个鼻状部分，该鼻状部分具有一对向下延伸的凸起；以及一个夹紧螺钉，该夹紧螺钉能够被插入穿过该夹具的开口并且被至少部分地被接收在该 刀具夹紧器本体的夹具紧固孔中，以使该夹具与该镶片进入压力接合中，其中，当该夹具与该镶片进入压力接合时，该夹具的这一对凸起接合了该切削镶片中的这一对凹口，由此将该切削镶片牢固地夹紧在该刀具夹持器的接收镶片的凹座中。在本发明的另一个方面，一种用于刀具夹持器的切削镶片包括形成于该镶片中的一对凹口，每个凹口具有一个前表面、一个后表面以及在其之间的根部,该根部具有一个最小半径。在本发明的另一个方面，一种将切削镶片夹紧到刀具夹紧器上的方法，其中该镶片包括一对凹口，该刀具夹持器包括一个夹具，该夹具具有从一个鼻状部分向下延伸的一对凸起，该方法包括以下方法:将该切削镶片放置在该刀具夹持器的一个接收镶片的凹座之中；使该夹具的一个开口与该刀具夹持器的一个夹具紧固孔对齐；并且将一个夹紧螺钉插入该夹具的开口之中这样使得该夹紧螺钉被至少部分地接收在该刀具夹持器的夹具紧固孔中，以使该夹具与该镶片进入压力接合中，
其中，当该夹具与该镶片进入压力接合中时，该夹具的这一对凸起接合了该切削镶片上的这一对凹口，由此将该切削镶片牢固地夹紧在该刀具夹持器的接收镶片的凹座中。
虽然展示了本发明的不同实施例，但是不应认为所示的具体实施例限制了权利要求。在此预期可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变化和修改。图1是根据本发明的一个实施例的一种刀具夹持器与切削镶片的分解的侧面等距视图；图2是图1的刀具夹持器以及切削镶片 被组装时的等距视图；图3是该刀具夹持器的夹具与该切削镶片的放大的俯视图；图4是沿图3的线4-4截取的处于未夹紧位置中的刀具夹持器的一个局部切除的截面视图；图5是根据本发明具有向下延伸的凸起的夹具以及具有凹口的切削镶片的一个放大的等距视图；图6是根据本发明处于夹紧位置中的刀具夹持器的一个放大的局部侧视图；图7是根据本发明该夹具与该切削镶片处于未夹紧位置中时的一个放大的等距视图；并且图8是根据本发明该夹具与该切削镶片处于夹紧位置中时的一个放大的等距视图。
具体实施例方式现在参见图1至图6，示出了根据本发明的一个实施例的一种夹紧式刀具夹持器
10。夹紧式刀具夹持器10包括一个刀具夹持器本体12，该本体具有一个在其前端部分的一个拐角处在其上表面16中形成的一个接收镶片的凹座14。该接收镶片的凹座14具有一个底部18以及多个成角度安置的侧壁20a、20b，在这些侧壁20之间的相交处形成了一个顶点21。在所展示的实施例中，切削镶片22总体上是菱形形状并且具有在镶片22的两个相对侧面中形成的一对凹口 24、25，由此给予该切削镶片22 —种“狗骨形(dogbone)”的形状。换言之，所展示的切削镶片具有四个侧面，这些凹口 24、25是在这些相邻侧面的相反拐角中形成的。然而，将应该认识到，该切削镶片可以具有多边形形状，如三角形、矩形、五边形、以及类似形状。例如，该切削镶片22在形状上可以是三角形的，在该形状中一个凹口可以位于三角形的一个边或多个边上。换言之，这些凹口可以沿着这些侧面定位，例如，对于具有奇数个侧面的切削镶片是在中间，并且对于具有偶数个侧面的切削镶片是位于相邻侧面的拐角上。每个凹口 24、25具有一个前表面24a、25a (即，更接近该刀具夹持器10的前端)、后表面24b、25b (即，更接近该刀具夹持器10的后端)、以及在这些表面24a、24b与25a、25b之间具有约0.002英寸(0.05毫米)的最小半径的一个根部24c、25c (图3)。这些根部24c,25c的半径对于减小该切削镶片10上的应力是有效的。如图3所示，在所展示的切削镶片22中，这些根部24c、25c是沿着总体上平行于Y轴(即，垂直于X轴)的一个平面27定位的。将应该认识到，该切削镶片不限于两个凹口，而是还可以具有更多凹口，只要额外数目的凹口不影响该切削镶片22的结构完整性。一个任选的座构件26可以被置于该切削镶片22与该凹座14的底部18之间，以便当该该切削镶片22被安装在该凹座14中时用于支撑该切削镶片。在凹座14的底部18中形成了一个内螺纹孔28，并且穿过该座构件26形成了一个孔30。座构件26通过一个螺钉32被牢固地紧固到该接收镶片的凹座14上，该螺钉被插入穿过孔30并且被拧入螺纹孔28中。在一个替代实施例中，可以将镶片22安置在凹座14的底部18上而无需使用座构件26以及头部螺钉32。在这个替代实施例中，不必在刀具夹持器本体12中包括螺纹孔28。如图3和图4所示，该刀具夹持器10包括在刀具本体12的上表面16的、相对于凹座14向刀具本体12后部移位的这个部分上形成的一个倾斜表面34，该倾斜表面在离开接收镶片的凹座14的方向上向内倾斜。一个有内部螺纹的夹具紧固孔36形成在刀具夹持器10中并且位于倾斜表面34与接收镶片的凹座14之间。倾斜表面34是相对于夹具紧固孔36的中心轴线66以一个规定的角度35形成的。在一个实施例中，角度35约为二十四度。在这个实施例中，夹具紧固孔36的中心轴线66形成一个角度68，该角度不与由本体12的上表面16所形成的一个平面70垂直。刀具夹持器10进一步包括一个销钉接收孔38，该销钉接收孔是形成在刀具夹持器10的本体12中。当夹具40向下以及向后压在镶片22上时，销钉接收孔38维持了夹具40与刀具本体12的对齐。在所展示的实施例中，倾斜表面34位于一个销钉接收孔38与该夹具紧固孔36之间。可替代地，销钉接收孔38可以位于倾斜表面34与夹具紧固孔36之间。在这个实施例中，销钉接收孔38的中心轴线72实质上是与夹具紧固孔36的中心轴线66平行的。因此，销钉接收孔38的中心轴线72形成一个角度68，该角度相对于本体12的平面70不是垂直的。此外，刀具夹持·器10中的销钉接收孔38的中心轴线72实质上平行于夹具紧固孔36的中心轴线66。换言之，角度74是大致等于角度68的。其结果是，夹具紧固孔36以及销钉接收孔38的中心轴线66、72彼此不相交。然而，在另一个实施例中，角度74可以不同于角度68而使得中心轴线66、72将彼此相交。如图5所示，刀具夹持器10包括一个用于将该切削镶片22牢固地夹紧在凹座14中的夹具40。夹具40在侧面正视图中具有总体上C形形状，该夹具具有一个楔形的前部部分42以及多个楔形的侧面部分42a、42b，以提供一种低轮廓的设计。这种低轮廓的设计有助于在切削过程中移除切屑。在夹具40的中心内形成了一个非圆形的或椭圆形的开口44，该开口沿其纵向轴线具有一个更大的尺寸。非圆形的开口 44允许夹具40沿其纵向轴线的少许移动，但不允许垂直于夹具40的纵向轴线的同样多的移动。如图1所示，开口 44被形成为使得其中心轴线实质上与刀具本体12的夹具紧固孔36的中心轴线66是同心的。如图5所示,夹具40还包括一个顶表面40a、一个实质上平面的前部下面40b以及一个实质上平面的后部下面40c。夹具40的前端包括一个弯曲的鼻状部分46，该鼻状部分具有一个有待与镶片22的顶表面23 (即，当该切削镶片被安装在该凹座中时，面朝上的表面)保持接合的一个下面46a。鼻状部分46的前部下面46a帮助将夹具40的向下的以及向后的力分配在镶片22的顶表面23上。夹具40的前部下面40b被形成为在高度上高于鼻状部分46的前部下面46a，以便在鼻状部分46的前部下面46a与镶片22的顶表面23接合时不与镶片22接合。如图6所示，本发明的另一个方面是，当使夹具40与镶片22进入压力接合时，仅有夹具40的鼻状部分46的前部下面46a接触镶片22的顶表面23。换言之，在使夹具40与镶片22进入压力接合时,前部下面46a相对于镶片22的顶表面23形成一个角度80。本发明的又一个方面是，仅有夹紧螺钉52的前部下面53a接合该夹具40的顶表面40a以进一步使夹具40的这些凸起48、49以及前部下部部分46a与镶片22进入压力接合。换言之，在使夹具40与镶片22进入压力接合时，前部下面53a相对于夹具40的顶表面40a形成一个角度82。在另一方面，夹具40的鼻状部分46包括一对向下延伸的凸起48、49，当刀具夹持器10进入夹紧位置时，这一对凸起接合了该镶片22的凹口 24、25。凸起48、49各自包括一个前表面48a、49a以及一个后表面48b、49b。夹具紧固孔36以及销钉接收孔38的中心轴线66、72相对于这些凸起48、49 (图5)的竖直轴线76 (即，平行于Z轴)成角度62、64 (图4)。在一个实施例中，这些角度62、64大致为20度，这个角度使得这些凸起48、49的后表面48b、49b接合这些凹口 24、25的后表面24b、25b并且在镶片22上施加一个向下且向后的力，由此使得镶片22被牢固地夹紧在凹座14中。这个向下且向后的力可以与凹座14的顶点21对齐或不对齐。夹具40具有在其近端处形成的一个倾斜表面50，从而相对于夹具接收孔36向下并且向后伸出。当刀具夹持器10从一个未夹紧的位置移动到一个夹紧的位置时，倾斜表面
34、50起到斜坡表面的作用，并且反之亦然。然而，倾斜表面50被形成为相对于夹具接收孔36的中心轴线66成一个角度37， 该角度略微不同于刀具夹持器10的倾斜表面34的角度
35。在一个实施例中，角度37约为24度。如在图6中可见，当刀具夹持器10从未夹紧的位置移动到夹紧的位置中时，角度35、37之间的差异致使夹具40围绕一个枢转点39枢转。在所展示的实施例中，枢转点39位于刀具夹持器10的上表面16与倾斜表面34之间的相交处。当使夹具40与镶片22进入压力接合时，夹具40的这种枢转动作致使夹具40进一步施加一个向下且向后的力，由此增强了本发明的“后拉”特征。应注意，可以对夹具紧固孔36与倾斜表面34、50之间的相对角度进行“调谐”，以便在镶片22上提供一个所希望的向下的和/或向后的力。在一个实施例中，倾斜表面34、50的夹具紧固孔36的角度相对于夹具接收孔36的中心轴线66大致为24度，以便在镶片22上提供比向后的力略大的向下的力。然而，应该认识到，夹具紧固孔36与倾斜表面34、50之间的相对角度可以是任何所希望的角度，以便在镶片22上提供所希望的向下与向后的力之比。夹具40还包括一个销钉接收槽63，该槽被定位在夹具40的倾斜表面50与一个后表面40d之间。如图4所示，夹具40的销钉接收槽63被形成为使其轴线实质上与刀具夹持器10的本体12的销钉接收孔38的轴线是同心的。销钉接收槽63可以是非圆形的或椭圆形的并且沿其纵向轴线具有更大的尺寸。非圆形的销钉接收槽63允许沿其纵向轴线的些许移动，但不允许垂直于纵向轴线的这样多的移动。一个引导销钉60被安置在销钉接收孔38以及销钉接收槽63之内，以便当转动该夹紧螺钉52而使夹具40松驰或紧固时来防止夹具40在圆周方向(在垂直于夹紧螺钉52的行进方向的一个方向上)上旋转或扭转。尽管引导销钉60可以由一个实心销钉形成，但引导销钉60优选地由一个有槽的弹簧销钉形成，该有槽的弹簧销钉可以弯曲、伸展或者压缩以允许刀具夹持器10的设计与磨损方面的变化。确切地说，有槽的弹簧销钉60可以弯曲，以维持开口 44、孔36、刀具本体12的销钉接收孔38以及夹具40的销钉接收槽63的相对位置，以对应地补偿这些孔36、38的轴线66、72的相对角度的变化，这些变化可能是由于制造公差以及刀具本体12和夹具40的磨损(即，对准的蠕变)所引起。引导销钉60可以被压力装配在刀具夹持器本体12的销钉接收孔38之中。引导销钉60的长度被选择为允许夹具40移动离开该镶片22而同时防止夹具40在圆周方向上旋转或扭转。应当认识到，销钉接收槽63的较小宽度可以略大于引导销钉60的直径，以允许引导销钉60在销钉接收槽63之内的自由移动。应该认识到，可以通过形成带有凸起、凹陷或外形互补形表面的倾斜表面34、50来免除销钉接收槽63以及引导销钉60。相反地，当改装一个常规的刀具夹持器时，这些倾斜表面34、50可以被免除并且与引导销钉60制作成一体或者作为一个分离的部件进行附接。如图1和图6所示，夹具40通过一个夹紧螺钉52被紧固到刀具夹持器本体12上，该夹紧螺钉具有一个头部部分53、一个肩台54以及一个有螺纹的部分56。头部部分53包括一个下面53a，该下面是实质上垂直于夹具接收孔36的中心轴线66的。然而，当刀具夹持器10被置于夹紧位置中时，夹具40的顶表面40a相对于这个下面53a形成一个角度。其结果是，当刀具夹持器10进入夹紧位置中时，仅有该下面53a的前面部分接合了夹具40的顶表面40a。在刀具夹持器10的组装过程中，有螺纹的部分56被插入穿过开口 44并且被拧入带螺纹的夹具紧固孔36之中。应该认识到，孔36的螺纹可以略大于夹紧螺钉52的螺纹，以允许设计方面的变化，即刀具夹持器10中的制造公差。参见图7和图8，现在将描述使用夹具40对该刀具夹紧器10的夹紧操作。图7示出了处于未夹紧位置中的刀具夹持器10，并且图8示出了处于夹紧位置中的刀具夹持器
10。通常，因为该夹紧操作是仅当用一个新的镶片来替换这个切削镶片时才需要的，因此正常情况下不必使夹具40从图8所示的夹紧位置向上移动到图7所示的未夹紧位置。因此，这里可以提供一个停止构件(未示出)以防止夹紧螺钉52从图7所示的状态中被进一步松脱。从图7所示的未夹紧位置，夹紧螺钉52在顺时针方向上旋转，从而将夹紧螺钉52拧入夹具紧固孔36之中并且使夹具40相对于镶片22向下且向后移动。当夹具40沿刀具夹持器10的本体12的销钉接收孔38的轴线向下和向后移动时，它由引导销钉60引导。应该指出，夹具40的这些凸起48、49在可以与凹座14的顶点21对齐或不对齐的一个方向上移动。当通过转动夹紧螺钉52而将夹具40进一步紧固时，这些凸起48、49的后表面48b,49b强制性地接合该镶片22的这些凹口 24、25的后表面24b、25b。另外，在镶片22处于夹紧位置时，仅鼻状部分46的前部下面46a与该镶片的顶表面23接合。应注意的是，夹具40的前部下面40b不与镶片22接合，这是因为下面40b在高度上高于夹具40的鼻状部分46的下面46a 。换言之，在使夹具40与镶片22进入压力接合时(图6)，前部下面46a相对于镶片22的顶表面23形成一个角度80。当夹具40被进一步紧固时，夹紧螺钉52的下面53a与夹具40的顶表面40a接合，从而进一步使夹具40的前部下面46a压靠在镶片22的顶表面23上。进一步的，倾斜表面34、50起到围绕枢转点39的一个斜坡件的作用，以便进一步使夹具40向下且向后压迫镶片22从而进一步将镶片22紧固到凹座14上。当将镶片22从刀具夹持器本体12中移除时，使夹紧螺钉52在逆时针方向上转动，以使环形件58与夹具40的一个凸缘44a接合，以协助提升夹具40，如图4中所示。当夹紧螺钉52被进一步转动时，倾斜表面50与倾斜表面34分离。在这种释放情况下，夹具40的鼻状部分46被定位在镶片22之上，从而镶片22可以容易地被移除并由一个新的镶片22所替代。因此，夹具40被释放从而可以有效地进行对镶片22的替换操作。如以上所述，刀具夹持器10由于与常规刀具夹持器相比更大的刚性而提供的优点是减少了镶片由于碰撞所引起的破裂。此外，因为这种“狗骨形”切削镶片与具有相同几何形状的常规镶片相比要求更少的材料，该切削镶片22是具有成本/价格竞争性的。也就是说，“狗骨形”的菱形镶片与具有相同尺寸的菱形镶片相比具有更少的材料。此外，当被夹紧在切削镶片的侧面以及顶部上时，刀具夹持器10与常规刀具夹持器相比提供了更好的刚性。甚至此外，这种成本/价格竞争性可以在常规刀具夹持器中实现，这是因为可以将“狗骨形”切削镶片22以及刀具夹持器10的夹具40后安装在某些常规的夹紧式刀具夹持器中，如美国专利号6，457，914和7，547，163中所描述的那些。在此提及的专利以及公开文献通过引用结合在此。尽管已对当前的优选 实施例进行了说明，但是本发明可以在所附权利要求范围内以其他方式来实施。
权利要求
1.一种用于夹紧具有一对凹口的切削镶片的刀具夹持器，该刀具夹持器包括 刀具夹持器本体，该刀具夹持器本体包括在其前端处形成的接收镶片的凹座并且具有用于接收该镶片的底部以及至少侧壁； 安排在该刀具夹持器本体上的夹具，该夹具包括顶表面、前部下面和后部下面、以及穿过其中形成的开口，该夹具包括鼻状部分，该鼻状部分具有一对向下延伸的凸起；以及 夹紧螺钉，该夹紧螺钉能够被插入穿过该夹具的开口并且至少部分地被接收在该刀具夹持器本体的夹具紧固孔中，以使该夹具与该镶片进入压力接合中， 其中，当该夹具与该镶片进入压力接合中时，该夹具的这一对凸起与该切削镶片中的这一对凹口接合，由此将该切削镶片牢固地夹紧在该刀具夹持器的接收镶片的凹座中。
2.根据权利要求I所述的刀具夹持器，其中该夹具的每个凸起具有前表面和后表面，并且其中该镶片的每个凹口具有前表面和后表面，并且其中当该夹具与该镶片进入压力接合中时，每个凸起的后表面与每个凹口的后表面相接合。
3.根据权利要求I所述的刀具夹持器，其中该刀具夹持器本体包括倾斜表面，该倾斜表面具有相对于该夹具紧固孔的中心轴线的规定的角度，并且其中该夹具进一步包括倾斜表面，该倾斜表面是以不同于该刀具夹持器本体的倾斜表面的规定角度的规定角度形成的，由此在该夹具与该镶片进入压力接合中时致使该夹具围绕枢转点进行枢转。
4.根据权利要求I所述的刀具夹持器，其中，该刀具夹持器本体还包括销钉接收孔，该销钉接收孔具有一条中心轴线，该中心轴线是相对于该刀具夹持器本体的平面以一个角度形成的。
5.根据权利要求4所述的刀具夹持器，其中，该销钉接收孔的中心轴线是实质上平行于该夹具紧固孔的中心轴线的。
6.根据权利要求I所述的刀具夹持器，其中，该夹具的开口是椭圆形的以允许该夹具沿其纵向轴线的移动。
7.根据权利要求I所述的刀具夹持器，其中，该夹紧螺钉进一步包括头部部分、肩台以及螺纹部分。
8.根据权利要求7所述的刀具夹持器，其中，该头部部分包括下面，当使该夹具与该镶片进入压力接合中时，该下面相对于该夹具的顶表面形成一个角度。
9.一种用于刀具夹持器的切削镶片，该切削镶片包括形成于该镶片中的一对凹口，每个凹口具有前表面、后表面、以及在其之间的根部，每个根部具有最小半径。
10.根据权利要求9所述的切削镶片，其中该最小半径是O.002英寸。
11.根据权利要求9所述的切削镶片，其中当该夹具与该镶片进入压力接合中时，每个凹口与该刀具夹持器的夹具上的对应的凸起的后表面相接合，由此将该切削镶片牢固地夹紧在该刀具夹持器的接收镶片的凹座中。
12.一种用于将切削镶片夹紧到刀具夹持器上的方法，该镶片包括一对凹口，该刀具夹持器包括夹具，该夹具具有从鼻状部分向下延伸的一对凸起，该方法包括以下步骤 将该切削镶片放置在该刀具夹持器的接收镶片的凹座之中； 使该夹具的开口与该刀具夹持器的夹具紧固孔对齐；并且 将夹紧螺钉插入该夹具的开口之中这样使得该夹紧螺钉被至少部分地接收在该刀具夹持器的夹具紧固孔中，以使该夹具与该镶片进入压力接合中，其中，当该夹具与该镶片进入压力接合中时，该夹具的这一对凸起接合了该切削镶片中 的这一对凹口，由此将该切削镶片牢固地夹紧在该刀具夹持器的接收镶片的凹座中。
全文摘要
一种刀具夹持器包括带有接收镶片的凹座的刀具夹持器本体以及用于夹紧切削镶片的夹具。该夹具包括一对向下延伸的凸起，当该夹具与该镶片进入压力接合中时，这一对凸起接合了该切削镶片中的一对凹口，由此将该切削镶片牢固地夹紧在该刀具夹持器的接收镶片的凹座中。
文档编号B23B29/04GK103252510SQ20131004890
公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月7日 优先权日2012年2月16日
发明者小J·J·巴卡, A·D·穆拉里, K·P·米兹加尔斯基 申请人:钴碳化钨硬质合金公司