具有外装式可调吸振器块的刀夹的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种刀夹，所述刀夹包括从外部安装到所述刀夹的主体部分上的吸振器块。垫片设置在一个或多个形成于所述吸振器块的底壁中的凹陷部内。一个或多个弹性构件设置在所述主体部分与所述吸振器块之间，并且一个或多个弹性构件设置在所述吸振器块与所述垫片之间。紧固螺栓穿过每个垫片，穿过所述吸振器块并且旋入所述刀夹的主体部分中。能够通过所述紧固螺栓选择性地调整所述一个或多个弹性构件的刚度，以便调节所述吸振器块以用于最佳阻尼所述刀夹的振动。
【专利说明】具有外装式可调吸振器块的刀夹
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属切削工具领域。更具体地讲，本发明涉及刀夹，诸如车削工具等等，其具有外装式吸振器块，以抑制金属切削操作过程中的振动。
【背景技术】
[0002]在金属切削操作过程中，切削工具与工件之间的任何振动均可导致不期望的切削性能，诸如较差的表面光洁度和超过公差范围的已加工工件。此外，此类振动可能使切削工具或相关的加工工具被损坏。
[0003]要减少这种振动，可以降低切削速度。然而，该方法降低了金属移除速率，从而对生产率造成负面影响。
【发明内容】
[0004]通过以允许吸振器块被调成最佳阻尼振动的方式将吸振器块从外部安装到刀夹的主体部分上来解决刀夹中的阻尼振动的问题。
[0005]在一个方面，刀夹包括刀具主轴、用于支承切削工具的切割头部分，以及设置在刀具主轴与切割头部分之间的主体部分。主体部分包括顶壁、底壁和一对相对的侧壁。将吸振器块从外部安装到刀夹的主体部分上。吸振器块包括顶壁和底壁。底壁具有一个或多个在其中形成的凹陷部。垫片设置在形成于吸振器块的底壁中的每个凹陷部内。一个或多个弹性构件设置在主体部分与吸振器块之间。一个或多个弹性构件设置在吸振器块与垫片之间。紧固螺栓穿过每个垫片、穿过吸振器块并且旋入刀夹的主体部分中。能够通过紧固螺栓选择性地调整第一对和第二对弹性构件的刚度，以便调节吸振器块以用于最佳阻尼刀夹的振动。
[0006]在本发明的另一个方面，刀夹包括刀具主轴、用于支承切削工具的切割头部分，以及设置在刀具主轴与切割头部分之间的主体部分。主体部分包括顶壁、底壁和一对相对的侧壁。底壁具有一个或多个用于接纳一个或多个弹性构件的凹槽。吸振器块从外部安装到刀夹的主体部分的底壁上。吸振器块包括顶壁和底壁。吸振器块的底壁包括多个凹陷部。每个凹陷部具有底面，该底面具有用于接纳一个或多个弹性构件的凹槽。垫片设置在吸振器块的每个凹陷部内。紧固螺栓穿过每个垫片、穿过吸振器块并且旋入刀夹的主体部分中。能够通过紧固螺栓选择性地调整一个或多个弹性构件的刚度，以便调节吸振器块以用于最佳阻尼刀夹的振动。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]虽然示出了本发明的各种实施例，但示出的具体实施例不应被解释为限制权利要求书。可以预想到，可以在不脱离本发明范围的情况下进行各种改变和修改。
[0008]图1为根据本发明实施例的具有外装式吸振器块的刀夹的立体图；
[0009]图2为图1刀夹的顶视图，其示出了工件的切削操作；
[0010]图3为沿图2的线3-3截取的刀夹的剖视图；
[0011]图4为根据本发明实施例的吸振器块的侧视图；
[0012]图5为图4的吸振器块的顶视图；
[0013]图6为图4的吸振器块的底视图；以及
[0014]图7为根据本发明实施例的垫片的侧视图。
【具体实施方式】
[0015]现在参见图1-3，根据本发明实施例示出了刀夹10。一般来讲，刀夹10包括刀具主轴12，其用于将刀夹10保持在刀架(未示出)中。刀夹10包括设置在主轴12与切割头部分16之间的主体部分14。主体部分14包括顶壁14a、与顶壁14a相对的底壁14b，以及一对相对的侧壁14c、14d。切割头部分16支承切削工具18,诸如切削刀片(cutting insert)等等，其通过本领域熟知的装置，诸如紧固螺钉20等等，牢固地保持在切削部分16中。在图示实施例中，刀夹10包括用于车削操作的切削工具。然而，应当理解，本发明的原理可应用于其他类型的切削工具，诸如铣削工具等等。
[0016]如图2所示，主体部分14的侧壁14c相对于中心纵向轴线24或刀夹10的中心线成角度22而形成。角度22可以(例如)在约零(O)度至约五(5)度之间。在一个实施例中，角度22为约两(2)度。换句话讲，主体部分14从主轴12至切割头部分16略微变窄，这样，使得主体部分14的厚度在接近主轴处较大，而在接近切割头部分16处较小。
[0017]另外，切割头部分16相对于与中心纵向轴线24垂直的平面28成角度26而形成。角度26可以(例如)在约三十(30)度至约六十(60)度之间。在一个实施例中，角度26为约四十五(45)度。类似于主体部分14，切割头部分16可以是锥形的，这样，使得切割头部分16的厚度在接近主体部分14处较大，在接近切削工具18处较小。在图示实施例中，切削工具18包括用于切削在29处大致示出的工件的圆形切削刀片。然而，应当理解，本发明并不限于切削刀片的该形状，并且本发明的原理适用于其他形状的切削刀片，诸如多边形形状的切削刀片等等。
[0018]如图3所示，底壁14b包括一个或多个圆形凹槽31、33。在图示实施例中，底壁14b包括由一对侧壁31a、31b、33a、33b限定的一对V形凹槽31、33，所述侧壁相对于彼此成角度35形成。凹槽31、33的形状可以彼此相同。在图示实施例中，由侧壁31a、31b、33a、33b形成的角度35为约九十(90)度。然而，应当理解，角度35可以是足以允许将弹性构件设置在其中的任何所需的角度。
[0019]本发明的一个方面在于，刀夹10包括在30处大致示出的可调吸振器块，其从外部安装到刀夹10的主体部分14上。从外部安装吸振器块30的方式使得其由弹性构件悬挂，如下面所讨论。与没有吸振器块30的刀夹10的重量相比，吸振器块30具有相对较重的重量。在一个实施例中，吸振器块30的相对重量为没有吸振器块30的刀夹10的重量的约二分之一(1/2)至约六分之一(1/6)。在一个实施例中，吸振器块30的重量为没有吸振器块30的刀夹10的重量的约四分之一(1/4)。例如，吸振器块30可具有约2.0磅的重量，而没有吸振器块30的刀夹30可具有约8.0磅的重量。吸振器块30可由与刀夹10相同的材料制成，或由具有与刀夹10不同密度的不同材料制成，该密度优选地可为高于刀夹10的密度。
[0020]现在参见图4-6，吸振器块30为大致矩形形状，并且包括顶壁30a、与顶壁30a相对的底壁30b，以及第一对侧壁30c、30d和第二对侧壁30e、30f。如图5和图6所示，顶壁30a包括一个或多个圆形凹槽32、34。在图示实施例中，顶壁30a包括由一对侧壁32a、32b、34a,34b限定的一对V形凹槽32、34，所述侧壁相对于彼此成角度36形成。凹槽32、34的形状可以彼此相同。在图示实施例中，由侧壁32a、32b、34a、34b形成的角度36为约九十(90)度。然而，应当理解，角度36可以是足以允许将弹性构件设置在其中的任何所需的角度。
[0021]在图示实施例中，顶壁30a与底壁30b之间的距离沿着在侧壁30c、30d之间的吸振器块30的整个长度保持基本上恒定。然而，本领域的技术人员将理解，本发明并不受吸振器块30的形状的限制。例如，在替代实施例中，吸振器块30可以具有锥形形状，使得顶壁30a与底壁30b之间的距离从侧壁30d朝侧壁30c减小。在该替代实施例中，吸振器块30将具有更靠近切削刀片18的质心，与图1中所示的吸振器块30相比，该吸振器块30具有改善的阻尼能力。
[0022]底壁30b包括一个或多个具有底面38a、40a的凹陷部38、40，所述底面在距底壁30b的深度41处形成。类似于顶壁30a，底面38a、40a包括一个或多个圆形凹槽42、44。在图示实施例中，顶壁30a包括由一对侧壁42a、42b、44a、44b限定的一对V形凹槽42、44，其中所述侧壁相对于彼此成角度46形成。凹陷部42、44的形状可以彼此相同。在图示实施例中，由侧壁42a、42b、44a、44b形成的角度46为约九十(90)度。然而，应当理解，角度46可以是足以允许将弹性构件设置在其中的任何所需的角度。
[0023]吸振器块30还包括一个或多个穿过顶壁30a和底壁30b的孔48、50。通过一个或多个紧固螺栓52、54，插入相应的凹陷部38、40中的垫片56、58，以及定位在相应的V形凹槽32、34、42、44中的多个弹性构件60、62、64、66将吸振器块30从外部安装到刀夹10的主体部分14上。当从外部安装到刀夹10的主体部分14上时，弹性构件60、64提供主体部分14与吸振器块30之间的间隙67以及吸振器块30与垫片56、58之间的间隙69，以便从刀夹10的主体部分14悬挂吸振器块30。可将紧固螺栓52、54旋入在主体部分14的底壁14b中形成的螺纹孔68、70中。紧固螺栓52、54具有无螺纹部分，该部分的直径略微小于孔48,50的直径，从而得到紧固螺栓52、54与吸振器块30之间的间隙。在一个实施例中，弹性构件60、62、64、66包括由本领域已知类型的弹性材料制成的O形环。例如，O形环60、62、64,66可以具有约50和约70之间的肖氏硬度。
[0024]现在参见图7，垫片56、58可以彼此相同，并且因此为简便起见本文仅讨论垫片56。垫片56为大致圆形形状，其具有顶壁56a、底壁56b和侧壁56c。斜面56d连接顶壁56a和侧壁56c，并且相对于垫片56的中心纵向轴线74成角度72而形成。在一个实施例中，角度72为约四十五(45)度。斜面56d用于接合设置在吸振器块30与垫片56、58之间的弹性构件64、66。底壁56b包括能够接纳紧固螺栓52、54的头部的凹陷部76。垫片56还包括穿过顶壁56a的孔78，以及在底壁56b中形成的凹陷部76，该凹陷部76允许紧固螺栓52、54从其中穿过。垫片56的直径80小于在主体部分14的底壁14b中形成的凹陷部38,40的直径，以允许将垫片56放设置在其中。垫片56的高度82略微小于凹陷部38、40的深度42，以允许将垫片56设置在凹陷部38、40内，而不从其向外突出。
[0025]再参见图1-3，可以通过将弹性构件60、64放置在形成于吸振器块30的顶面30a中的凹槽32、34中来将吸振器块30组装到刀夹10上。然后将吸振器块30定位成使得弹性构件60、64接触主体部分14的底壁14b。然后，可以将弹性构件62、64放置在形成于凹陷部38、40的底面38a、40a中的凹槽38、40中，所述凹陷部形成于吸振器块30的底壁30b中。接下来，可将垫片56、58放置在凹陷部38、40内，然后可将紧固螺栓52、54插入穿过垫片56、58和吸振器块30并且旋入刀夹10的主体部分14中。
[0026]能够通过紧固螺栓52、54选择性地调整弹性构件60、62、64、66的刚度，以便调节吸振器块30以用于最佳阻尼刀夹10的振动。具体地讲，可以通过将紧固螺栓52、54以较大的距离旋入主体部分14中来增加弹性构件60、62、64、66的刚度。相反，可以通过将紧固螺栓52、54以较小的距离旋入主体部分14中来减小弹性构件60、62、64、66的刚度。
[0027]使用MORI SEIKI NL2500车床测试具有本发明吸振器块30的刀夹10，其中速度为143m/min,旋转速度在583至593rpm之间,进料速率为167mm/min,并且毛还直径(stockdiameter)为0.15mm和0.50mm。测试显示出意想不到的结果，即由于没有振动而获得近乎完美的平滑表面。对没有吸振器块30的刀夹进行类似的测试，由于振动而产生了严重受损的表面。
[0028]本文提及的专利和出版物据此以引用的方式并入。
[0029]已描述了目前优选的实施例，本发明可以其他方式在所附权利要求的范围内体现。
【权利要求】
1.一种刀夹，包括: 刀具主轴、用于支承切削工具的切割头部分，以及设置在所述刀具主轴与所述切割头部分之间的主体部分,所述主体部分包括顶壁、底壁和一对相对的侧壁； 从外部安装到所述刀夹的主体部分的吸振器块，所述吸振器块包括顶壁和底壁，所述吸振器块的底壁具有一个或多个在其中形成的凹陷部； 设置在形成于所述吸振器块的底壁中的每个凹陷部内的垫片； 设置在所述主体部分与所述吸振器块之间的一个或多个弹性构件； 设置在所述吸振器块与所述垫片之间的一个或多个弹性构件；以及 紧固螺栓，所述紧固螺栓穿过每个垫片、穿过所述吸振器块并且旋入所述刀夹的主体部分中， 其中能够通过所述紧固螺栓选择性地调整所述一个或多个弹性构件的刚度，以便调节所述吸振器块以用于最佳阻尼所述刀夹的振动。
2.根据权利要求1所述的刀夹，其中所述主体部分的底壁具有用于接纳设置在所述主体部分与所述吸振器块之间的所述一个或多个弹性构件的第一对V形凹槽，并且其中所述吸振器块的顶壁具有用于接纳设置在所述主体部分与所述吸振器块之间的所述一个或多个弹性构件的第二对V形凹槽。
3.根据权利要求1所述的刀夹，其中所述吸振器块的底壁包括一对凹陷部，每个凹陷部具有底面，所述底面具有用于接纳设置在所述吸振器块与所述垫片之间的所述一个或多个弹性构件的V形凹槽。
4.根据权利要求3所述的刀夹，其中所述垫片为大致圆形形状，其具有顶壁、底壁、侧壁和连接所述顶壁和所述侧壁的斜面，所述斜面用于接合设置在所述吸振器块与所述垫片之间的所述一个或多个弹性构件。
5.根据权利要求3所述的刀夹，其中所述一对凹陷部具有大于每个垫片高度的深度。
6.根据权利要求1所述的刀夹，其中通过将所述紧固螺栓以较大的距离旋入所述主体部分来增加所述弹性构件的刚度，并且其中通过将所述紧固螺栓以较小的距离旋入所述主体部分来减小所述弹性构件的刚度。
7.根据权利要求1所述的刀夹，其中所述吸振器块的重量在没有所述吸振器块的所述刀夹的重量的二分之一至约六分之一之间。
8.根据权利要求1所述的刀夹，其中所述切割头部分相对于与所述刀夹的中心纵向轴线垂直的平面成角度而形成。
9.根据权利要求1所述的刀夹，其中所述主体部分的侧壁之一相对于所述刀夹的中心纵向轴线成角度而形成。
10.根据权利要求1所述的刀夹，其中所述吸振器块从外部被安装到所述主体部分的底壁上。
11.一种刀夹，包括: 刀具主轴、用于支承切削工具的切割头部分，以及设置在所述刀具主轴与所述切割头部分之间的主体部分,所述主体部分包括顶壁、底壁和一对相对的侧壁,所述底壁具有一个或多个用于接纳一个或多个弹性构件的凹槽； 从外部安装到所述刀夹的主体部分的底壁上的吸振器块，所述吸振器块包括顶壁和底壁，所述吸振器块的底壁包括多个凹陷部，每个凹陷部具有底面，所述底面具有用于接纳一个或多个弹性构件的凹槽； 设置在所述吸振器块的每个凹陷部内的垫片；以及 紧固螺栓，所述紧固螺栓穿过每个垫片、穿过所述吸振器块并且旋入所述刀夹的主体部分中， 其中能够通过所述紧固螺栓选择性地调整所述一个或多个弹性构件的刚度，以便调节所述吸振器块以用于最佳阻尼所述刀夹的振动。
12.根据权利要求11所述的刀夹，其中通过将所述紧固螺栓以较大的距离旋入所述主体部分来增加所述弹性构件的刚度，并且其中通过将所述紧固螺栓以较小的距离旋入所述主体部分来减小所述弹性构件的刚度。
13.根据权利要求11所述的刀夹，其中所述吸振器块的重量在没有所述吸振器块的所述刀夹的重量的二分之一至约六分之一之间。
【文档编号】B23B27/16GK104416176SQ201410418004
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】W·郭, Z·崔, R·F·德索萨菲约 申请人:钴碳化钨硬质合金公司