切削镶片组件及其部件的制作方法

切削镶片组件及其部件的制作方法
【专利摘要】一种切削组件包括一个夹持器以及一个锁销，该夹持器包含一个冷却剂递送通道并且该锁销具有与该冷却剂递送通道连通的一个纵向锁销孔。一个夹紧组件附接到该夹持器上并且与一个切削镶片相接合。该夹紧组件具有一个换向器板，该换向器板带有一个一体式凸台以及一个内部通道，该一体式凸台具有一个中央凸台孔，其中该中央凸台孔是与该内部通道连通的。该纵向锁销孔朝向该中央凸台孔开放，由此冷却剂流入该中央凸台孔中并且到达该内部通道、离开该内部通道而朝向该切削镶片。
【专利说明】切削镶片组件及其部件
[0001]在先专利申请的交叉引用
[0002]本专利申请是由陈(Chen)等人于2010年9月2日提交的关于“切削镶片组件及其部件(CUTTING INSERT ASSEMBLY AND COMPONENTS THEREOF)”的未决美国专利申请序列号12/874，591的部分继续申请。诸位 申请人:特此基于由陈(Chen)等人于2010年9月2日提交的关于“切削镶片组件及其部件(CUTTING INSERT ASSEMBLY AND COMPONENTS THEREOF)”的所述美国专利申请序列号12/874，591要求优先权。进一步，诸位 申请人:特此将由陈(Chen)等人于2010年9月2日提交的关于“切削镶片组件及其部件(⑶TTING INSERT ASSEMBLYAND COMPONENTS THEREOF)”的所述美国专利申请序列号12/874，591以其全部内容结合在此。
[0003]发明背景
[0004]本发明是针对一种金属切削系统并且特别地涉及被适配为在从工件上形成切屑的材料去除过程中帮助增强在切削镶片与工件之间的界面(即，镶片-切屑界面)附近的冷却剂递送以便降低在该镶片-切屑界面处的过度热量的一种金属切削系统。本发明进一步针对此类金属切削系统的部件。此类部件包括例如:锁销、夹紧组件、夹持器、垫片、以及切削镶片。
[0005]用于执行金属切削操作的金属切削刀具通常包括:一个切削镶片，该切削镶片具有终止于一个切削刃处的一个表面；以及一个刀具夹持器，该刀具夹持器被形成为带有被适配为用于容纳该镶片的一个座。该切削镶片与工件相接合以便去除材料、并且在该过程中形成该材料的切屑。在镶片-切屑界面处过度的热量可能对切削镶片的有效刀具寿命具有负面影响(即，减小或缩短)。
[0006]例如，从该工件上产生的切屑有时会粘(例如，通过焊接)到该切削镶片的表面上。切屑材料以这种方式在切削镶片上的累积是不希望发生的，这会对切削镶片的性能、并且因此对整个材料去除操作具有负面影响。冷却剂流动到镶片-切屑界面上将会减少此种焊接的可能性。因此往往希望减少该镶片-切屑界面上的过度热量以便消除或减少切屑材料的累积。
[0007]作为另一个实例，在一个形成切屑的材料去除操作中，可能发生当切屑粘在切削镶片上时这些切屑不离开镶片-切屑界面的区域的情况。当切屑不离开镶片-切屑界面的区域时，存在着切屑可能被再切削的可能性。人们不希望车削镶片对已经从工件上去除的切屑进行再次切削。冷却剂流动到镶片-切屑界面上将有助于镶片-切屑界面上的切屑的排出，由此使切屑被再次切削的可能性最小化。
[0008]存在这样一种认识，S卩，较短的有效刀具寿命增加了操作成本并且降低了总生产效率。在镶片-切屑界面上的过度热量促进了切屑材料的焊接以及切屑的再切削，这两者是不利于生产效率的。存在着与减少该镶片-切屑界面上的热量相关联的多个容易明白的优点，其中降低温度的一种方式是供应冷却剂到该镶片-切屑界面上。
[0009]迄今为止，多个系统运行以降低在切削过程中该切削镶片的温度。例如，一些系统使用了外部喷嘴以便将冷却剂引导在该镶片的切削刃处。冷却剂不仅用来降低镶片的温度而且还用来从切削区域中移除切屑。这些喷嘴通常距离切削刃一至十二英寸的距离。这对于有效冷却是一个太远的距离。冷却剂必须行进的距离越远，将与空气混合的冷却剂就更多并且它将接触刀具-切屑界面的可能性就越小。
[0010]授予拉格尔伯格(Lagerberg)的关于“带有内部冷却的切屑形成式切削镶片(CHIPFORMING CUTTING INSERT WITH INTERNAL COOLING)”的美国专利号6，053，669讨论了减少镶片-切屑界面上的热量的重要性。拉格尔伯格提到，当由烧结碳化物制成的切削镶片达到一定温度时，其对塑性变形的耐受力减小。塑性变形耐受力的减小增大了切削镶片破裂的风险。授予沃特海姆(Wertheim)的关于“金属切削刀具(METAL CUTTING TOOL)”的美国专利号5，775，854指出了工作温度的升高导致了切削镶片硬度的降低。后果是切削镶片的磨损增大。
[0011]其他专利文献披露了用于向镶片-切屑界面递送冷却剂的不同的方式或系统。例如，授予普里查德(Prichard)等人的关于“带有冷却剂递送的铣刀和铣削镶片(MILLINGCUTTER AND MILLING INSERT WITH COOLANT DELIVERY)” 的美国专利号 7，625，157 涉及一种包括带有中央冷却剂入口的切削本体的切削镶片。该切削镶片进一步包括一种可定位的换向器。该换向器具有一个冷却剂沟槽，该冷却剂沟槽使冷却剂转向至特定的切削位置。
[0012]授予安东(Antoun)的关于“带有整体性的冷却剂通道和可更换喷嘴的刀具夹持器(TOOL HOLDER WITH INTEGRAL COOLANT PASSAGE AND REPLACEABLE NOZZLE)”的美国专利号6，045，300披露了使用高压以及高体积的冷却剂递送来解决镶片-切屑界面处的热量问题。授予克雷默(Kraemer)的关于“带有冷却剂系统的刀具夹持器(TOOL HOLDER WITHCOOLANT SYSTEM)”的美国专利号6，652，200披露了在切削镶片与一个顶板之间的多个凹槽。冷却剂流经这些凹槽以解决镶片-切屑界面处的热量问题。授予洪(Hong)的关于“低温机加工(CRYOGENIC MACHINING)”的美国专利号5，901，623披露了用于将液氮施加到镶片-切屑界面上的冷却剂递送系统。
[0013]发明概述
[0014]诸位发明人已经认识到了与常规的冷却装置相关的这些问题，并且已经开发出一种镶片组件，该镶片组件与一种常规的冷却剂系统一起工作以便将冷却剂递送到一个切削镶片上，这解决了现有的这些问题。
[0015]本发明在其一种形式中是一种用在从工件上形成切屑的去除材料操作中的切削组件。该切削组件包括一个夹持器，该夹持器具有一个座并且该夹持器包含一个冷却剂递送通道。该切削组件进一步包括一个锁销(它具有一个纵向锁销孔)，其中该锁销被附接到该座上，这样该纵向锁销孔是与该冷却剂递送通道相连通的。存在一个切削镶片，该切削镶片具有一个切削镶片中央开口。该锁销的至少一部分是位于该切削镶片中央开口中的。存在一个夹紧组件，该夹紧组件被附接到该夹持器上并且与该切削镶片相接合。该夹紧组件具有一个换向器板，其中，该换向器板具有一个底表面，而一个一体式凸台从该换向器板的底表面垂下。该一体式凸台包含一个中央凸台孔。该换向器板包含一个内部通道，其中该中央凸台孔是与该内部通道连通的。该纵向锁销孔朝向该中央凸台孔开放，由此冷却剂流入该中央凸台孔中并且到达该内部通道、离开该内部通道而朝向该切削镶片。
[0016]本发明在其另一种形式中是用于具有冷却剂递送通道、切削镶片以及夹具的一个夹持器的一种锁销-换向器板组件。该锁销-换向器板组件包括一个锁销，该锁销包含一个纵向锁销孔，该纵向锁销孔具有一个冷却剂入口以及一个冷却剂出口。该纵向锁销孔具有由上部内壁所限定的一个上部。存在一个换向器板，该换向器板具有一个底表面，而一个一体式凸台从该换向器板的底表面垂下。该一体式凸台具有一个中央凸台孔。该换向器板包含与该中央凸台孔连通的一个内部通道。该纵向锁销孔朝向该换向器板开放，由此冷却剂流入该中央凸台孔中并且到达该内部通道、离开该内部通道而朝向该切削镶片。
[0017]本发明在其又一种形式中是一种用在从工件上形成切屑的材料去除操作中的切削组件。该切削组件包括一个夹持器，该夹持器具有一个座并且包含一个冷却剂递送通道。存在一个锁销，该锁销具有与该冷却剂递送通道连通的一个纵向锁销孔。存在一个切削镶片。一个夹紧组件附接到了该夹持器上并且与该切削镶片相接合。该夹紧组件具有一个换向器板，该换向器板带有一个包含中央凸台孔的一体式凸台。该换向器板包含一个内部通道，其中该中央凸台孔是与该内部通道连通的。该一体式凸台延伸进入该纵向锁销孔的至少一部分中。该一体式凸台携带了一个弹性密封件并且该弹性密封件在该换向器板与该锁销之间提供了一种不漏流体的密封。该纵向锁销孔朝向该中央凸台孔开放，由此冷却剂流入该中央凸台孔中并且到达该内部通道、离开该内部通道而朝向该切削镶片。
[0018]附图的简要说明
[0019]以下是对附图的简要说明，这些附图形成本专利申请的一部分:
[0020]图1是切削组件的一个具体实施例的等距视图，该切削组件包括一个夹持器和一个切削镶片组件
[0021]图2是图1的具体实施例的侧视图；
[0022]图3是图1的具体实施例的顶视图，但是切削镶片组件没有附接到该夹持器上，并且该夹持器本体的一部分被去除以便显示该内部冷却剂通道；
[0023]图4是沿图3的剖面线4-4截取的图3的具体实施例的截面视图，它不具有切削键片组件；
[0024]图5是图1的具体实施例的顶视图，其中该切削镶片组件附接到该夹持器上；
[0025]图6是沿着图5的剖面线6-6截取的图5的具体实施例的截面示意图,显示了冷却剂的行进、连同该工件与该切削镶片的接合以便产生切屑；
[0026]图7是在图6的圆7中的图6区域的放大视图；
[0027]图8是锁销的一个具体实施例的等距视图；
[0028]图9是沿图8的剖面线9-9截取的图8的锁销的截面视图；
[0029]图10是图8的锁销的顶视图；
[0030]图11是图9的圆11中的锁销区域的放大视图；
[0031]图12是换向器板的一个具体实施例的等距视图；
[0032]图13是图12的换向器板的等距底视图；
[0033]图14是图12的换向器板的顶视图；
[0034]图15是图12的换向器板的侧视图
[0035]图16是图12的换向器板的后视图；
[0036]图17是沿图14的截面线17-17截取的图12的换向器板的截面视图；
[0037]图18是图17的圆18中的换向器板区域的放大视图；
[0038]图19是一个夹紧螺钉的等距视图，其中分解出了换向器板；[0039]图20是垫片的顶视图；
[0040]图21是沿图20的剖面线21-21截取的图20的垫片的截面视图；
[0041]图22是一个粗加工切削镶片的具体实施例的等距视图；
[0042]图23是图22的粗加工切削镶片的顶视图；
[0043]图24是图22的粗加工切削镶片的侧视图；
[0044]图25是沿图23的剖面线25_25截取的图23的粗加工切削镶片的截面视图；
[0045]图26是沿图23的剖面线26_26截取的图23的粗加工切削镶片的截面视图；
[0046]图27是显示将切削镶片组件组装到夹持器本体上的一个等距视图；
[0047]图28是换向器板的第二具体实施例的等距视图；
[0048]图29是图28的换向器板的等距底视图；
[0049]图30是图28的换向器板的顶视图；
[0050]图31是图28的换向器板的侧视图；
[0051]图32是图28的换向器板的后视图；
[0052]图33是沿图30的截面线33-33截取的图30的换向器板的截面视图；
[0053]图34是沿图31的截面线34-34截取的图31的换向器板的一部分的截面视图；
[0054]图35是图33的圆35中所示的换向器板区域的放大视图；
[0055]图36是适合于接收该切削镶片组件的夹持器的另一个实施例的等距视图；
[0056]图36A是类似于图36的一个夹持器的等距视图，其中内部冷却剂通道从后面进入该夹持器中并且沿着该长形柄延伸；
[0057]图36B是类似于图36的一个夹持器的等距视图，其中内部冷却剂通道从侧面进入该夹持器中并且在该夹持器的头部中延伸；并且
[0058]图36C是类似于图36的一个夹持器的等距视图，其中内部冷却剂通道从底部进入该夹持器中并且在该夹持器的头部中延伸。
[0059]详细说明
[0060]本发明涉及一种对于形成切削的材料去除操作有用的切削镶片组件。在一种形成切屑的材料去除操作中，该切削镶片接合一个工件以便从工件上典型地以切屑的形式去除材料。一种典型地以切屑的形式从工件上去除材料的材料去除操作被本领域普通技术人员称为形成切屑的材料去除操作。Moltrecht的书《机械工厂实践》(Machine Shop Practice)[纽约工业出版社有限公司，纽约(1981)]在199至204页尤其提供了对于切屑形成、以及不同种类的切屑(即，连续的切屑、不连续的切屑、片段式切屑)的描述。Moltrecht在199至200页的[部分]中说到:“当 切削刀具与金属第一次接触时，它在切削刃的前方挤压金属。当刀具前进时，切削刃前方的金属被压到它将被内部剪切的点上，从而引起该金属的晶粒变形并且沿着一个称为剪切平面的平面塑性地流动……当被切削的金属类型为易延
展的时候(如钢)，切屑将以连续的带状物掉落......”。Moltrecht继续说明了一种不连续的
切屑以及一种片段式切屑的形成。作为另一个实例，在ASTE工具工程师手册(ASTE ToolEngineers Handbook),纽约州纽约市麦克劳希尔图书公司(McGraw Hill Book C0., NewYork, New York) (1949)的第302至315页找到的内容提供了对于金属切削过程中的切屑形成的冗长说明。这个ASTE手册在第303页展示了在切屑形成与机加工操作(如车削、铣削以及钻孔)之间的清楚的关系。以下专利文件讨论了在材料去除操作中的切屑形成:授予巴塔利亚(Battaglia)等人(转让给肯纳金属公司(Kennametal Inc.))的美国专利号5, 709, 907、授予巴塔利亚(Battaglia)等人(转让给肯纳金属公司(Kennametal Inc.))的美国专利号5，722, 803、以及授予欧乐斯(Oles)等人(转让给肯纳金属公司(KennametalInc.))的美国专利号6，161，990。
[0061]在优选实施例中，所有冷却剂通道的总流量应该不小于来自一个不受限制的泛流喷嘴的可能流量的80%。应该认识到，多种不同流体或冷却剂中的任何一种都适合用于该切削镶片中。广义地说，存在两种基本类别的流体或冷却剂，即，基于油的流体，包括纯矿物油(straight oil)和可溶性油；以及化学流体,包括合成的冷却剂和半合成的冷却剂。纯矿物油是由一种基础矿物油或石油构成并且经常包含极性润滑剂，诸如脂肪、植物油、以及酯，连同氯、硫、以及磷的极压添加剂。可溶性油(还被称为乳状流体)是由石油或矿物油为基础与乳化剂和掺混剂组合而构成的。组合了乳化剂和掺混剂的石油和矿物油是可溶性油的基础组分(还被称为可乳化的油)。所列出的组分在其水混合物中的浓度通常是在30%-85%之间。通常皂、润湿剂、以及偶联剂被用作乳化剂，并且它们的基本作用是减小表面张力。其结果是，它们可以产生流体的发泡趋势。另外，可溶性油可以包含油性剂(诸如酯)、极压添加剂类、提供“储备碱度”的烷醇胺类、杀生物剂(诸如，三嗪或噁唑烷酮)、消泡剂(诸如长链有机脂肪醇或盐)、腐蚀抑制剂、抗氧化剂等等。合成流体(化学流体)可以进一步分类为两个子组:真溶液和表面活性流体。真溶液流体主要由碱性无机和有机化合物构成、并且被配制为对水赋予腐蚀保护。化学的表面活性流体是由碱性无机和有机的腐蚀抑制剂构成，这些腐蚀抑制剂组合了阴离子、非离子型润湿剂以便提供润滑并且改进润湿能力。基于氯、硫、和磷的极压润滑剂连同更近期研发的聚合物物理极压试剂中的一些可以另外被结合在这种流体中。半合成流体(还被成为半化学品)在其浓缩物中包含了更低量的精炼基础油(5%-30%)。它们另外与乳化剂、连同30%-50%的水进行混合。因为它们包括合成油和可溶性油两种组分，所以展现了合成油和水可溶性油二者常见的特征特性。
[0062]参见图1连同其他合适的图，图1是显示总体上指定为100的切削组件的一个具体实施例的等距视图。这是一种可用于从工件118上形成切屑的材料去除操作的切削组件。材料以切屑120的形式从该工件118上被去除。切削组件100包括总体上表示为102的一个夹持器的基础部件，该夹持器是一种由美国宾夕法尼亚州拉筹伯市的肯纳金属有限公司(15650) (Kennametal Inc., Latrobe, Pennsylvania U.S.A.15650)在商标 KM 下出售的样式的夹持器。应该认识到，不同样式的夹持器是适合使用的。该夹持器102应该具有一个内部冷却剂递送通道，该通道与一种冷却剂源、和一个入座区域相连通。该入座区域在该座中具有一个开口，其中该开口是与该内部冷却剂通道是处于流体连通的。
[0063]该切削组件100进一步包括一个垫片104、一个锁销106 (图1中未展示，但是在图6及其他附图中示出)、一个切削镶片108、以及一个夹紧组件(括号)110。这些部件各自将在下文更详细地加以描述。该夹紧组件110包括一个直立螺钉112和一个臂114，该臂离开该螺钉112伸出。一个换向器板116可拆开地连接到臂114上，其中该换向器板116的至少一部分离开该臂114伸出、并且覆盖了该切削镶片108的至少一部分。
[0064]图1中的箭头CF代表从该切削组件喷出或离开的冷却剂流动。该冷却剂喷向该切削镶片与工件相接合之处的这个分立的切削位置。如将在下文中更详细描述的，该冷却剂喷雾沿着该切削镶片的前刀面中的径向冷却剂沟槽移动。该径向冷却剂沟槽的几何形状使得该冷却剂在离开该前刀面的向上方向上且在离开该中央镶片开口的向外方向上移动。该冷却剂在一个向上且向外的方向上离开该径向冷却剂沟槽。该冷却剂喷雾撞击了从该工件上形成的切屑的下表面，其中该冷却剂的向上且向外的移动有助于在切屑的下表面上撞击切屑。
[0065]参见图2到图4连同其他合适的图，该夹持器102具有一个夹持器本体124，该夹持器本体具有一个前端(或工作端)128和一个后端126。该夹持器本体124具有一个与该后端126相邻的柄部区域(括号130)以及一个与该前端128相连的头部区域(括号132)。该头部区域132包括一个座，总体上指定为136，该座具有一个入座表面138和一个直立的支撑表面140。如在下文中将变得清楚的是，该直立的支撑表面140在该夹持器本体124被固定到座136上时为垫片104和切削镶片108提供支撑作用。
[0066]该夹持器本体124包含一个冷却剂递送通道142,该通道具有一个末端144以及一个相反的末端146。该相反的末端146是位于入座表面138之中。该冷却剂递送通道142具有与该入座表面138相邻的一个平滑的截头圆锥形区段147 (参见图4)。如图4所示，该冷却剂递送通道142进一步具有与该平滑的截头圆锥形区段147相邻的一个螺纹区段148。关于冷却剂递送通道142，该冷却剂递送通道142的大部分包括一个总体上圆柱形的管道150，该管道从该一个末端144移动到一个点151，在这个点处该通道142改变了方向。然后该冷却剂递送通道142的一个较短部分152延伸到该入座表面138。如图3所示，冷却剂穿过该一个末端144而进入该冷却剂递送通道142。该夹持器本体124进一步包含一个夹紧孔153，该夹紧孔包括一个螺纹夹紧孔区段155。
[0067]参见图8-11连同其他合适的图，该锁销(总体上表示为106)具有一个长形的锁销本体170，该锁销本体具有一个轴向顶端172以及一个轴向底端174。锁销本体170包括一个中央纵向锁销孔176，该孔一直延伸穿过该锁销本体170。该中央纵向锁销孔176具有一个冷却剂入口 178以及一个冷却剂出口 180。如在下文中将变得清楚的是，冷却剂在该冷却剂入口 178进入、行进穿过孔176、并且在冷却剂出口 180处离开。
[0068]锁销本体170的外表面具有一个介于轴向顶端172与轴向底端174之间的环形肩台182。环状肩台182的后面是一个环状凹槽183。该锁销本体170具有一个与该顶端172相邻的头部区域(括号184)并且包括该环状肩台182。该锁销本体170进一步具有一个与该底端174相邻的柄部区域(括号186)。该锁销本体170中的环状凹槽183携带了一个弹性的O形环密封件188。该锁销本体170的外表面包含一个与其底端174相邻的螺纹区域200。
[0069]锁销106在完全紧固到该冷却剂递送通道142的螺纹区段148中的时候提供了一个“拉回”特征。锁销106通过螺纹区域200的纵向轴线与锁销本体170的剩余部分的纵向轴线相比的取向差异实现了这个特征。该螺纹区域200的中央纵向轴线和该锁销的剩余部分的纵向轴线被布置成以一个角度分开。“拉回”是指在锁销106完全紧固时，该锁销106将垫片104和切削镶片108推向该直立的支撑表面140。这个特征提高了将该切削镶片108和垫片104保持在该夹持器的座中的完整性。这种“拉回”特征被展示并且被描述在由陈(Chen)等人于2010年9月2日提交的关于“切削镶片组件及其部件(⑶TTING INSERTASSEMBLY AND COMPONENTS THEREOF)”的共同未决美国专利申请序列号12/874,591中，该申请通过引用结合在此。[0070]参照图12至18，展示了 一个换向器板116，该换向器板具有一个换向器板主体210。该换向器板主体210具有一个顶表面212和一个底表面214。该顶表面212具有一个水平部分215，其中具有一个轴向凹槽216。该换向器板主体210进一步包含在该水平部分215与一个倾斜部分之间的连接处的一个横向凹槽218，该倾斜部分具有一个中央倾斜表面220以及两个侧向倾斜表面226、228。该换向器板主体210包含一个凹口 222和一个内部通道224。
[0071]该换向器板116进一步具有一个一体式凸台234，该一体式凸台从该换向器板主体210的底表面214垂下。该凸台234具有一个远端236，在该远端处具有一个截头圆锥形表面248。该凸台234进一步包含一个中央凸台孔238，该中央凸台孔具有一个底端240和一个上端242。该一体式凸台234的外表面包含一个环状凹槽244，该环状凹槽携带了一个O形环密封件246。
[0072]该换向器主体210进一步具有多个侧表面(256，258)，这些侧表面分别从其对应的侧向倾斜表面(226，228)延伸至该换向器主体210的后端表面260。每个侧表面256、258分别包含一个侧向凹槽264、266。侧向凹槽264部分地被一个楔形壁268和一个直壁270限定。侧向凹槽266部分地被一个楔形壁272和一个直壁274限定。
[0073]如图17所示，该中央凸台孔238是在其上端242处与该内部通道224处于流体连通的。虽然将在下文中描述冷却剂递送，但是冷却剂是从该底端240行进(流动)穿过该中央凸台孔238并且通过其上端242离开该中央凸台孔238而进入该内部通道224。该内部通道224在凹口 222处开放，由此冷却剂从该内部通道224中喷出并且穿过凹口 222而朝向该切削镶片。如将在下文中更详细描述的是，冷却剂沿着该切削镶片的表面前行以便喷洒在该切削镶片-工件界面上。
[0074]参见图20和图21连同其他合适的图，垫片104具有总体上多边形的几何形状，带有一个顶表面154、一个底表面156、以及一个侧表面158。该垫片104包含一个完全穿过该垫片104的中央开口 160。该中央开口 160具有一个介于顶表面154与底表面156之间的环形唇缘162，其中该环形唇缘162伸入该中央开口 160的体积中。环形唇缘162的截面具有一个总体上截头圆锥形的表面。
[0075]如在下文中将更详细说明的，环形唇缘162提供了这样一个表面:一个弹性的O形环密封件188在压力下抵靠在该表面上变形从而在该垫片104与该锁销106之间产生一种不漏流体的密封。应该认识到该垫片104可以包含其他结构或者与其他结构相合作，这起到了密封作用。诸位 申请人:并未考虑弹性O形环密封件188是在该垫片104与该锁销106之间产生不漏流体的密封的唯一方式。
[0076]参见图19连同其他合适的图，该夹紧组件110包括螺钉112，该螺钉具有一个上端280以及一个下端282。该螺钉112具有一个头部部分284以及一个螺纹区段286。该夹紧组件110进一步包括臂114。臂114具有一个近端300以及一个远端302。臂114还具有一个基础区段304，该基础区段包含一个与近端300相邻的开口 306。该基础区段304还具有一个圆柱形区段305。该螺钉112在该基础区段304的开口 306内是可转动的。该夹紧组件110 (附接到了该夹持器上并且与该切削镶片相接合)进一步具有一个换向器板116。该头部部分284具有一对间隔开的叉状物288，当这些部件处于组装状态下时这些叉状物朝向该切削镶片向外延伸。这些叉状物288具有总体上向内的偏斜。这些叉状物288与该换向器板116相接合以便将该换向器板116固位到该夹紧臂114上。
[0077]图22-26展示了粗加工切削镶片420。参见图22至图26，粗加工镶片420具有一个带有菱形几何形状的粗加工切削镶片本体430，该粗加工切削镶片本体具有八个分立的拐角切削区域432。该粗加工镶片本体430具有一对相反的前刀面434、436以及一个侧面438，该侧面围绕该粗加工镶片本体430的外围延伸。该侧面438与这些前刀面434、436相交而在这些拐角切削区域432处形成切削刃440。一对相对的拐角切削区域432 (图23中所见，右上侧拐角和左下侧拐角)具有一个等于约80°的夹角“AAA”。另一对相对的拐角切削区域432 (图23中所见，左上侧拐角和右下侧拐角)具有一个等于约100°的夹角“BBB”。包括这些表面在内的结构特征对于每个拐角切削区域432是基本上相同的。
[0078]该粗加工镶片本体430包含一个穿过该粗加工镶片本体430的中央开口 444，其中该中央开口 444与两个前刀面(434，436)相交。该中央开口 444在与前刀面(434，436)的每一个相交处具有一个口缘(446，448 )。存在一个外围边缘450，它围绕该拐角切削区域432而延伸。该外围边缘450是位于该前刀面平面之下的并且与其相平行。图26显示了，该外围边缘450是位于该前刀面平面(即，沿着该前刀面延伸的一个平面)之下一个距离“D”处的。该外围边缘450具有一个外围边缘中央区域452和一对外围边缘横向区域454、456,这一对外围边缘横向区域离开该外围边缘中央区域452而延伸。该拐角切削区域432可以包括该外围边缘450的全部或一部分，这取决于具体的切削操作。该拐角切削区域432典型地包括该外围边缘中央区域452。
[0079]在每个拐角切削区域432处有一个径向冷却剂沟槽460。该径向冷却剂沟槽460具有一个开放进入该中央开口 444中的径向内端462。径向冷却剂沟槽460具有一个弧形底表面464以及分别在横向侧边缘470、472处终止的横向扁平侧表面466，468。该径向冷却剂沟槽460具有一个径向外端478，该径向外端在径向冷却剂沟槽460与中央外围边缘452之间的中央凹口 484处终止。有一个横向形貌区域(lateral topographic region)沿着该径向冷却剂沟槽的每个横向侧边缘。
[0080]有一对外围凹口 480、482沿着横向外围边缘454、456延伸并且位于其内部，但这些外围凹口 480，482是在它们与该径向冷却剂沟槽460的相交处终止。这些外围凹口 480、482是与该前刀面的平面相平行的。对于这个切削镶片，清楚的是，该径向冷却剂沟槽具有一个与该切削镶片中央开口邻近的起点以及一个与该拐角切削刃区域邻近并且径向向内间隔开的终点。该径向冷却剂沟槽具有一个从该起点到终点逐渐减小的深度。该冷却剂当离开该径向冷却剂沟槽时在离开该前刀面的向上方向上前行。
[0081]更确切地说，为了将该换向器板116组装到该夹紧臂114上，该换向器板116被定位成与这些叉状物288相对齐。与后端260相邻的这些楔形壁(268，272)与这些叉状物288相接合以便在该换向器板116朝向该圆柱形构件305移动时使它们展开。这些叉状物288朝向该换向器板116向内偏斜并且位于这些侧向凹槽(264，266)之内。这些叉状物288的向内偏斜牢固地将该换向器板116固定在该夹紧臂114上。如人们可以认识到的，可以通过将该换向器板116拉离该基础304而使换向器板116与该夹紧臂114分开。
[0082]通过提供一个容易附接到该夹紧组件的剩余部分上的换向器板，制造该换向器板的材料可以根据切削应用而改变。例如，取决于具体的应用，换向器板116可以由钢或碳化物制成。仅改变该换向器板的材料而不改变该夹紧组件的其余部分的能力提供了一种优势。与换向器板(容易附接到该夹紧组件的剩余部分上)相关的另一个优点是，该换向器板的结构或几何形状可以改变以适应具体的情况或应用。
[0083]参照图28至35，展示了换向器板500的第二具体实施例。该换向器板500具有一个换向器板主体502。该换向器板主体502具有一个顶表面504和一个底表面506。该顶表面504具有一个水平部分508，其中具有一个轴向凹槽510。该换向器板主体502进一步包含在该水平部分508与一个倾斜部分之间的连接处的一个横向凹槽512，该倾斜部分具有一个中央倾斜平坦表面516以及两个侧向倾斜表面518、520。该换向器板主体502进一步具有一个弧形前表面522，其中两个会聚通道528、530在该弧形前表面522处开放。会聚通道528具有一个入口 534和一个出口 536。会聚通道530具有一个入口 538和一个出口540。
[0084]该换向器板500进一步具有一个一体式凸台542，该一体式凸台从该换向器板主体502的底表面506垂下。该凸台542具有一个远端544，在该远端处具有一个截头圆锥形表面546。该凸台542进一步包含一个中央凸台孔548，该中央凸台孔具有一个底端550和一个上端552。该一体式凸台542的外表面包含一个环状凹槽554，该环状凹槽携带了一个O形环密封件556。该换向器主体502进一步具有多个侧表面(558，560)，这些侧表面分别从其对应的侧向倾斜表面(518，520)延伸至该换向器板主体502的后端表面562。每个侧表面558、560分别包含一个侧向凹槽564、566。侧向凹槽564部分地被一个模形壁568和一个直壁570限定。侧向凹槽566部分地被一个楔形壁572和一个直壁574限定。
[0085]尤其在如图31和图34中所示，该中央凸台孔548是在其上端552处与这些会聚通道528、530处于流体连通的。关于冷却剂递送，冷却剂是从该底端550行进(流动)穿过该中央凸台孔548并且通过上端552而进入这些会聚通道528、530。会聚通道528、530在其对应的出口(536，540)处开放，由此冷却剂从这些会聚通道528、530朝向该切削镶片喷出，其中冷却剂沿着该切削镶片的表面流动而喷洒在该切削镶片-工件界面处。
[0086]关于这些部件的组装，图27为这些部件的组装提供了一种视觉上的引导，并且图6和7示出了组装后的部件的截面。初始地，将垫片104定位在夹持器102中的座136的入座表面138上。该垫片104的与该直立壁140相邻的这些侧表面158与壁140的表面相接触。箭头AA代表了组装过程中的这个步骤。
[0087]作为下一个步骤，将锁销106插入该入座表面138中冷却剂递送通道142的出口146之中。锁销106的螺纹区域200与该冷却剂递送通道142的螺纹区段148螺纹式相接合。将锁销106拧入，直到它被紧密地固定在该冷却剂递送通道142之中。明显的是，锁销106的至少一部分是位于该冷却剂递送通道142之中。锁销106将垫片104紧密地固定到该座的入座表面上。箭头BB代表了组装过程中的这个步骤。
[0088]作为下一个步骤，将该切削镶片108定位在垫片104的顶部上。当处于这个位置中时，锁销106的上部分204是至少位于该切削镶片108的中央开口 109的一部分之内的。箭头CC代表了组装过程中的这个步骤。
[0089]应该认识到，一旦锁销106被牢固地固定在冷却剂递送通道142之中，则肩台182的后表面就将该O形环188压靠在垫片104的唇缘162上。该O形环188在锁销106与垫片104之间产生了一种不漏流体的密封。在操作过程中，冷却剂不能在垫片104与锁销106之间逃逸。[0090]该组装过程中的下一个步骤包括将该夹紧组件110附接到夹持器102之上。该螺钉112的螺纹区段286与该夹持器102中的螺纹夹紧孔153螺纹式地相接合。将夹紧组件110向下紧固在位，此处它将该切削镶片108在垫片104顶部固定在位。
[0091]当处于牢固的紧密位置中时，该换向器板116上的密封件246压靠在该锁销106的上部204的内壁202上。其结果是在该换向器板116与锁销106之间具有不漏流体的密封。变得清楚的是，在该锁销与该冷却剂递送通道之间具有一种不漏流体的密封，如以上所述。还将清楚的是，在该锁销与该垫片之间存在不漏流体的密封，如以上所述。还将清楚的是，在该锁销与该换向器板之间存在不漏流体的密封，如以上所述。在该组装过程中的这个阶段，这个切削组件准备好用于从工件上形成切屑的材料去除操作中。
[0092]在操作中，典型地处于压力下的冷却剂经由该一个末端144进入该冷却剂递送通道142中。冷却剂朝向该入座表面138流经该冷却剂递送通道142。锁销106被完全拧入与其另一个末端144相邻的冷却剂递送通道142中。当处于这种状态下，锁销106的轴向底端174被定位在该冷却剂递送通道142之中。冷却剂穿过入口 178进入到该锁销106的纵向孔176之中。冷却剂流动穿过纵向孔176并且经出口 180离开而进入该中央凸台孔238中并且接着进入该换向器板116的通道224中。冷却剂从通道224中喷出而进入该切削镶片的径向冷却剂沟槽中。该冷却剂喷雾从该切削镶片的前刀面中的径向冷却剂沟槽中在向上且向外的方向上行进。该冷却剂喷雾撞击到在切削操作过程中从该工件上形成的切屑的下表面。
[0093]图36是适合于接收该切削镶片组件的夹持器的另一个具体实施例的等距视图。这个夹持器390具有一个夹持器本体391，该夹持器本体具有相反的轴线前端392以及轴向后端393。一个柄396与后端393相邻，并且一个头部395与前端392相邻。在头部395的入座部分中存在一个冷却剂端口 397。图36A显示了冷却剂递送通道398，它从该夹持器本体的后端进入并且沿着其全部长度延伸。
[0094]图36B是类似于图36的夹持器的一个夹持器390A的等距视图，但是其中内部冷却剂通道398A是穿过该夹持器的底部而进入。图36C是类似于图36的夹持器的一个夹持器390B的等距视图，但是其中内部冷却剂通道398B是穿过该夹持器的底表面而进入。存在一种认识，即，该冷却剂递送通道可以在多个位置中的任何一个位置中进入到该夹持器中，例如，在后部、侧面、以及底部。
[0095]清楚的是，本发明提供了一种切削组件、连同一种切削镶片组件，用于帮助增强在切削镶片与工件之间的界面(即，镶片-切屑界面)附近的冷却剂递送。通过这样做，在从工件上形成切屑的材料去除过程中在该镶片-切屑界面处的过度热量减少。通过提供冷却剂流动，在该镶片-切屑界面处的过度热量减少从而消除或减少了切屑材料的累积。通过提供冷却剂到镶片-切屑界面上的流动，将有助于切屑从该镶片-切屑界面上的排出，由此使切屑被再次切削的可能性最小化。清楚的是，本发明提供了与减少镶片-切屑界面处的热量有关的多个优点。
[0096]在此指明的这些专利以及其他文件通过弓I用结合在此。通过考虑本说明书或通过实施在此披露的发明，本发明的其他实施例对于本领域技术人员将是清楚的。本说明书和这些实例旨在仅是说明性的而无意限制本发明的范围。本发明的真实范围和精神是由以下的权利要求表明的。
【权利要求】
1.一种用在从工件上形成切屑的材料去除操作中的切削组件，该切削组件包括: 一个夹持器，该夹持器具有一个座； 该夹持器包含一个冷却剂递送通道； 一个具有纵向锁销孔的锁销，该锁销被附接到该座上，这样该纵向锁销孔是与该冷却剂递送通道相连通的； 具有一个切削镶片中央开口的一个切削镶片； 该锁销的至少一部分是位于该切削镶片中央开口中的； 一个夹紧组件，该夹紧组件被附接到该夹持器上并且接合该切削镶片，并且该夹紧组件具有一个换向器板，该换向器板具有一个底表面而一个一体式凸台从该换向器板的该底表面垂下，该一体式凸台包含一个中央凸台孔，该换向器板包含一个内部通道，其中该中央凸台孔是与该内部通道连通的；并且 该纵向锁销孔朝向该中央凸台孔开放，由此冷却剂流入该中央凸台孔中并且到达该内部通道、离开该内部通道而朝向该切削镶片。
2.根据权利要求1所述的切削组件，进一步包括一个被接收在该座之内的垫片，并且该锁销与该垫片相接合以便将该垫片在该座处固定到该夹持器上。
3.根据权利要求2所述的切削组件，其中，该锁销携带了一个O形环密封件，并且该O形环密封件在该锁销与该垫片之间提供了一种不漏流体的密封。
4.根据权利要求1所述的切削组件，其中，径向冷却剂沟槽具有一个与该切削镶片中央开口邻近的起点以及一个与拐角切削刃区域邻近并且与之径向地向内间隔开的终点，该径向冷却剂沟槽具有从该起点到该终点逐渐减小的深度。
5.根据权利要求4所述的切削组件，其中，离开该径向冷却剂沟槽的冷却剂在离开该前刀面的向上方向上前行。
6.根据权利要求1所述的切削组件，其中，该纵向锁销孔具有由一个上部内壁所限定的一个上部，并且该一体式凸台携带了一个凸台密封件；并且该一体式凸台的至少一部分延伸进入该纵向锁销孔的该上部中，由此该凸台密封件密封在该上部内壁上，从而在该换向器板与该锁销之间形成了一种不漏流体的密封。
7.根据权利要求1所述的切削组件，其中，该换向器板包含与该中央凸台孔连通的一个第二内部通道，由此冷却剂流入该中央凸台孔中并且到达该第二内部通道、离开该第二内部通道而朝向该切削镶片。
8.根据权利要求7所述的切削组件，其中，该内部通道和该第二内部通道朝向彼此会聚。
9.根据权利要求7所述的切削镶片，其中，该内部通道和该第二内部通道是彼此不同的。
10.根据权利要求1所述的切削镶片组件，其中该换向器板进一步包括一个凹口，并且该内部通道在该凹口处开放。
11.根据权利要求1所述的切削镶片组件，其中，该一体式凸台延伸进入该纵向锁销孔的至少一部分内，该一体式凸台携带了一个弹性密封件，并且该弹性密封件在该换向器板与该锁销之间提供了一种不漏流体的密封。
12.—种与具有冷却剂递送通道、切削镶片以及夹具的夹持器一起使用的锁销-换向器板组件，该锁销-换向器板组件包括: 具有一个纵向锁销孔的一个锁销，该纵向锁销孔具有一个冷却剂入口和一个冷却剂出口，该纵向锁销孔具有由一个上部内壁所限定的一个上部； 一个换向器板，该换向器板具有一个底表面而一个一体式凸台从该换向器板的该底表面垂下，该一体式凸台具有一个中央凸台孔，该换向器板包含与该中央凸台孔连通的一个内部通道；并且 该纵向锁销孔朝向该换向器板开放，由此冷却剂流入该中央凸台孔中并且到达该内部通道、离开该内部通道而朝向该切削镶片。
13.根据权利要求12所述的锁销-换向器板组件，其中，该纵向锁销孔具有由一个上部内壁所限定的一个上部，并且该一体式凸台携带了一个凸台密封件；并且该一体式凸台的至少一部分延伸进入该纵向锁销孔的该上部中，由此该凸台密封件密封在该上部内壁上，从而在该换向器板与该锁销之间形成了一种不漏流体的密封。
14.根据权利要求12所述的锁销-换向器板组件，其中，该换向器板包含与该中央凸台孔连通的一个第二内部通道，由此冷却剂流入该中央凸台孔中并且到达该第二内部通道、离开该第二内部通道而朝向该切削镶片。
15.根据权利要求14所述的锁销-换向器板组件，其中，该内部通道和该第二内部通道朝向彼此会聚。
16.一种用在从工件上形成切屑的材料去除操作中的切削组件，该切削组件包括: 一个夹持器，该夹持器具有一个座并且包含一个冷却剂递送通道； 一个锁销，该锁销具有与该冷却剂递送通道连通的一个纵向锁销孔； 一个切削镶片； 一个夹紧组件，该夹紧组件被附接到该夹持器上并且接合该切削镶片，并且该夹紧组件具有一个换向器板，该换向器板具有一个一体式凸台，该一体式凸台包含一个中央凸台孔，该换向器板包含一个内部通道，其中该中央凸台孔是与该内部通道连通的；并且 该一体式凸台延伸进入该纵向锁销孔的至少一部分中，该一体式凸台携带了一个弹性密封件，并且该弹性密封件在该换向器板与该锁销之间提供了一种不漏流体的密封，该纵向锁销孔朝该中央凸台孔开放，由此冷却剂流入该中央凸台孔中并且到达该内部通道、离开该内部通道而朝向该切削镶片。
17.根据权利要求16所述的切削组件，进一步包括一个被接收在该座之内的垫片，并且该锁销与该垫片相接合以便将该垫片在该座处固定到该夹持器上。
18.根据权利要求17所述的切削组件，其中该锁销携带了一个O形环密封件，并且该O形环密封件在该锁销与该垫片之间提供了一种不漏流体的密封。
【文档编号】B23B29/04GK103785866SQ201310519888
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】N·J·亨利, 陈实, K·P·米兹加利斯基 申请人:钴碳化钨硬质合金公司