具有多个用于铣削的切削刀具的切削组件的制作方法

本发明涉及用于铣削的切削组件以及用于这种组件的刀夹、切削刀具柄和切削刀具。

背景技术：

在铣削的领域中，使用具有布置在铣削刀具本体的周边处的多个可转位的刀片的铣削刀具是已知的。在这种类型的刀具中使用的刀片通常具有用于例如使用螺钉将刀片安装到铣削刀具本体的通孔。

文献ep2818268显示了这种刀具，其中多个切削刀片围绕刀夹的周边安装，并且用作其中的可转位的刀片。在ep2818268中描述的刀具适合于铣削狭槽，而将不适合于其它种类的铣削操作，特别是不适合于高速、高进刀量以及大深度切削的铣削操作。

在许多铣削操作中，比如使用高进刀量、高速以及大深度切削的高要求操作，根据现有技术的切削刀具未提供满意的结果。

技术实现要素：

本发明的目的是减轻现有技术的缺点，并且提供用于有效的高质量加工的装置，并且特别是提供适合于高速和大深度切削的铣削操作的切削组件。

因而，根据第一方面，本发明涉及切削组件，其包括：刀夹，该刀夹包括刀夹本体，该刀夹本体具有后联接端、前端、刀夹能够围绕着旋转的刀夹中心轴线，以及至少第一刀具安装凹部和第二刀具安装凹部，其中刀夹中心轴线在前端和后联接端之间延伸穿过刀夹本体，并且其中每一个刀具安装凹部包括至少部分地定位在前端的表面中的开口，该开口与刀夹中心轴线间隔开。此外，该组件包括用于铣削的至少第一切削刀具和第二切削刀具，每一个切削刀具包括：切削刀具本体，该切削刀具本体具有在后端处的柄、包括一个或多个周边切削刃的、在前端处的切削部分，以及延伸穿过柄和切削部分的切削刀具轴线，其中第一切削刀具的柄布置在第一刀具安装凹部中，并且第二切削刀具的柄布置在第二刀具安装凹部中，使得每一个切削刀具的切削部分的至少一部分从刀夹延伸，其中每一个切削刀具的切削部分的操作区域主要地从刀夹中心轴线在径向方向上面向外。

因此，获得了能够在不具有或具有小的振动或震颤的高要求的铣削操作中使用的坚固耐用的、刚性的切削刀具组件，从而产生高质量加工表面。此外，该组件提供了良好的排屑。在该组件中使用的切削刀具可以容易地被研磨到优选的几何形状，并且它们也可以在其它刀夹(比如，例如具有单个中心布置的刀具安装凹部的常规刀夹)中使用。这给予使用者更大的灵活性，因为他或她可以根据情况不同地使用可利用的切削刀具。

每一个切削刀具的切削部分包括一个或多个周边切削刃，即，沿着切削刀具的周边(通常主要是在轴向方向上)延伸的切削刃。此外，切削部分可以包括在切削部分的前端处在径向方向上延伸的端部切削刃。

每一个切削刀具的切削部分的操作区域可以包括单个周边切削刃，或者如果螺旋角较大，则可以包括多个周边切削刃的不同部分。切削部分的操作区域应被理解为切削刃的将在加工期间接合工件的部分。切削刀具的操作区域通常对应于刀具的几个可转位安装位置中的一个位置。

刀具安装凹部的开口可以整个地定位在刀夹的前端的表面中。然而，也可以设想的是，开口被部分地定位在刀夹本体的周边表面中。每一个切削刀具的切削部分的至少一部分可以在刀夹的轴向方向上定位于前端的表面的前方。优选地是，切削部分从前端的表面在刀夹的轴向方向上向前延伸。然而，也可能的是，每一个切削刀具的切削部分从刀夹仅在径向方向上延伸(如果刀具安装凹部开口被部分地定位在刀夹本体的周边表面中，则是可能的)或者从刀夹在径向方向和轴向方向上延伸。因而，每一个切削刀具的切削部分的操作区域可以相对于刀夹中心轴线整个地或部分地定位在刀夹本体的周边表面的径向外侧或径向内侧。

用于铣削的所述至少第一切削刀具和第二切削刀具是长圆形的、在切削刀具轴向方向上伸长，并且可以是实心圆形刀具，例如实心立铣刀。

每一个切削刀具的柄是长圆形的、在切削刀具轴向方向上伸长，并且可以是实心的，即，不是空的或者不包含任何内部空腔或通孔。每一个切削刀具的柄可以包括邻接端表面，并且每一个刀具安装凹部可以包括位于前端和后联接端之间的底部支撑表面，其中第一切削刀具的邻接端表面邻接第一刀具安装凹部的底部支撑表面，并且第二切削刀具的邻接端表面邻接第二刀具安装凹部的底部支撑表面，使得切削刀具布置在相对于刀夹本体的预定轴向位置。

通过具有在每一个刀具安装凹部中的底部支撑表面以用于支撑切削刀具的邻接表面，每一个切削刀具被稳定地定位在预定的轴向位置中，例如，具有从刀夹的前端的表面的预定的轴向延伸。

每一个刀具安装凹部可以具有伸长形状，并且在基本平行于刀夹中心轴线的方向上至少部分地延伸到刀夹本体内，使得每一个切削刀具的切削刀具轴线基本平行于刀夹中心轴线。每一个切削刀具可以从前端的表面在刀夹的轴向方向上延伸轴向距离a，其中该距离a与切削刀具的直径d的关系为a≤1.5d。切削刀具的直径和轴向延伸之间的这种关系有益于获得具有低的振动和震颤趋势的坚固耐用的切削组件。

在其它实施方式中，如果距离a小于刀夹本体在前端表面处的直径的1.5倍，则可能是足够的。

所有的切削刀具可以具有从前端的表面在刀夹的轴向方向上基本相等的延伸。

切削组件可以包括偶数个切削刀具，该偶数个切削刀具成对布置，使得一对中的切削刀具在刀夹中对称地布置在刀夹中心轴线的相对侧上，并且与刀夹中心轴线等距地间隔开。

切削组件的所有的切削刀具可以在径向方向上从刀夹中心轴线同样远地间隔开。可替代地是，第一对中的切削刀具可以与刀夹中心轴线间隔开第一径向距离，并且第二对中的切削刀具可以与刀夹中心轴线间隔开第二径向距离，其中第二径向距离不同于第一径向距离。在这种构造中，第一对中的切削刀具可以从前端的表面在刀夹的轴向方向上延伸第一轴向距离，并且第二对中的切削刀具可以从前端的表面在刀夹的轴向方向上延伸第二轴向距离，其中第二轴向距离不同于第一轴向距离。

借此，可以在单个操作中加工出复杂的几何形状，例如，其中的凹穴(沿着该凹穴的延伸的中心部分具有更大的深度)通过较靠近刀夹中心轴线定位但是从刀夹在轴向方向上延伸得更远的切削刀具加工而成。这种构造关于切削组件的平衡方面也是有利的。

第一刀具安装凹部和第二刀具安装凹部中的每一个刀具安装凹部可以包括刀具对齐装置，并且第一切削刀具和第二切削刀具的每一个柄可以包括用于每一个周边切削刃的一个互锁特征，所述互锁特征用于与刀具对齐装置互锁，使得第一切削刀具和第二切削刀具中的每一个切削刀具不可旋转地布置在它们各自的刀具安装凹部中，其中对应的周边切削刃处在相对于刀夹本体的预定位置中。

借此，每一个切削刀具可以容易地定位在用于加工的正确位置，即如下的位置中，在该位置中，特定的周边切削刃被正确地定位，以形成切削部分的操作区域或成为切削部分的操作区域的一部分。例如，这种位置可以是如下位置，在该位置中，周边切削刃的最靠前定位的点(即，周边切削刃转变成端部切削刃所处的点)定位成与位于切削刀具的相同轴向位置处的切削部分的任何其它部分相比距离刀夹中心轴线更大的径向距离。如果切削部分包括多于一个周边切削刃，则切削刀具可以重新布置在刀具安装凹部内，使得切削部分的另一个区域(包括周边切削刃的另一个部分和/或另一个周边切削刃)将定位为从刀夹中心轴线主要地在径向方向上面向外的操作区域。切削刃的这种“转位”在原理上类似于具有多个切削刃的切削刀片如何重新布置在常规的可转位的铣削刀具中。

互锁特征可以包括处在柄中的基本平坦区域。

刀具对齐装置可以包括从刀具安装凹部延伸到刀夹本体的周边表面的螺纹孔，和延伸穿过螺纹孔并接合柄的互锁特征的螺钉。

借此，切削刀具不仅不可旋转地对齐在安装凹部内，而且相对于刀夹的轴向方向被夹紧在固定位置。

螺纹孔优选地是从刀具安装凹部沿着与在刀夹中心轴线和刀具安装凹部的中心之间的假想的直的径向线不平行的方向延伸到刀夹的周边表面。借此，与沿着假想线延伸的径向螺纹孔相比，该螺纹孔的长度可以增加。这在刀具安装凹部靠近刀夹本体的周边时(即，当刀具安装凹部和刀夹的周边表面之间的壁部分在径向方向上较薄时)是特别有利的。为了将切削刀具牢固地夹紧在刀具安装凹部内，螺纹孔应尽可能长，以给予螺纹足够的空间。因而，如果让孔不平行于径向方向延伸，则螺纹孔的长度可以增加。优选地是，不平行的方向基本垂直于假想线。而且，通过利用这种构造，在较大的切削速度下也将夹紧力保持在较高程度。

作为使用接合互锁特征的螺钉以用于对齐刀具且同时夹紧刀具的替代，刀具对齐装置和互锁特征可以包括彼此互锁的几何形状上互补的区域。因此，可以通过刀具对齐装置来获得正确的定位，该刀具对齐装置由与切削刀具的柄中的类似的互补的几何偏离部相匹配的刀具安装凹部的几何偏离部组成，使得柄仅可以在多个可能的定向中的一个定向上插入刀夹安装凹部内。因而，如果互锁特征包括在不同方式圆柱形柄上的平坦表面，则刀具对齐装置将包括在不同方式圆柱形刀具安装凹部中的对应的平坦表面。如果切削刀具的柄包括多于一个与对齐装置在几何形状上互补的这种区域，则切削刀具可以在对应的多个位置中定位在刀具安装凹部内。几何形状上互补的区域可以基于其它形式，比如，例如以与柄和刀具安装凹部的整体几何形状偏离的方式弯曲或成拱形的表面。为了将切削刀具夹紧在刀具安装凹部内，为了减轻刀具在刀具安装凹部内的轴向移动，可以使用穿过螺纹孔接合柄的螺钉。

根据另一个方面，本发明涉及一种在切削组件中使用的刀夹，其中刀夹包括：刀夹本体，该刀夹本体具有后联接端、前端、刀夹能够围绕着旋转的刀夹中心轴线，以及至少第一刀具安装凹部和第二刀具安装凹部，在第一刀具安装凹部和第二刀具安装凹部中的每一个刀具安装凹部中能够布置用于铣削的切削刀具的柄，其中刀夹中心轴线在前端和后联接端之间延伸穿过刀夹本体，并且其中每一个刀具安装凹部包括至少部分地定位在前端的表面中的开口，所述开口与刀夹中心轴线间隔开，并且其中每一个刀具安装凹部沿着其纵向延伸的大部分在垂直于刀夹中心轴线的所有方向上由刀夹本体定界。

每一个刀具安装凹部优选地是包括刀具对齐装置，该刀具对齐装置包括从刀具安装凹部延伸到刀夹本体的周边表面的螺纹孔。

优选地是，螺纹孔从刀具安装凹部沿着与刀夹中心轴线和刀具安装凹部的中心之间的假想的直的径向线不平行的方向延伸到刀夹本体的周边表面。

刀夹还可以具有中心刀具安装凹部，用于铣削的切削刀具的柄能够布置在该中心刀具安装凹部中，其中所述中心刀具安装凹部从前端的表面中的开口沿着刀夹中心轴线朝向后联接端至少部分地延伸穿过刀夹本体。

中心刀具安装孔的存在增加了灵活性，因为同一个刀夹也可以用于仅具有中心布置的切削刀具的常规加工。

刀夹可以包括延伸穿过刀夹本体的一个或多个冷却剂通道，用于供应冷却剂或其它切削流体。

刀夹可以适合于模块化切削组件，其中后联接端能够安装到能够布置到机床主轴的基础刀夹。因此，切削组件可以适合于某一类型的模块化快速更换系统，比如例如coromant

根据另一个方面，本发明涉及在切削组件中使用的切削刀具柄。切削刀具柄的特征在于，具有整体圆柱形形状并且包括至少两个互锁特征，其中每一个互锁特征包括在几何形状上与整体圆柱形形状偏离的区域。

为了与具有多于一个周边切削刃(并且因此切削部分的多于一个区域，其可以作为根据本发明的切削组件中的操作区域)的切削刀具一起使用，切削刀具柄的这种构造允许以精确的方式进行切削刃的“转位”。几何形状上偏离的区域可以是基本平坦的。例如，区域可以仅仅是加工到柄的表面内的平坦区域。区域可以凹进到柄中，例如，形成为柄中的凹陷。每一个区域将明显地具有沿着柄的周围的有限延伸，但是可以沿着柄的整个轴向延伸或仅一部分轴向延伸来延伸。区域不必然包括平坦区域，而是可以具有其它形状。例如，区域可以形成为柄中的圆形的、凹形的(例如半球形的)的凹陷。优选地是，所述至少两个互锁特征在柄的基本相同的轴向位置上围绕柄的周围定位，即，每一个互锁特征在纵向方向上与整体圆柱形的柄的端表面间隔开相同的距离。

切削刀具柄是长圆形的，在柄的轴向延伸的方向上伸长，并且可以是实心的，即，不是空的或不包含任何内部空腔或通孔。

根据另一方面，本发明涉及用于铣削的切削刀具，包括切削刀具柄、包括两个或更多个周边切削刃的切削部分，和延伸穿过切削刀具柄和切削部分的切削刀具轴线，其中所述至少两个互锁特征中的每一个互锁特征分别与所述至少两个周边刃中的每个周边刃相关联。

切削刀具是长圆形的，在切削刀具轴向方向上伸长。

切削部分可以与切削刀具柄一体地形成，例如，其中柄和切削部分由单个实心刀具坯料形成。

因而，切削刀具可以是实心立铣刀，例如，由硬质合金制成。

可替代地是，切削部分可拆卸地布置到切削刀具柄，即，切削刀具可以是“可更换头”的类型。对于这种切削刀具，可拆卸的切削部分(即，可更换头)可以由硬质合金制成，而柄可以由其它材料(比如钢)制成。可拆卸的切削部分可以通过螺纹连接而连接到柄，其中切削刀具柄包括第一螺纹部分，并且切削部分包括用于与第一螺纹部分匹配的第二螺纹部分。然而，包括几何形状上互锁特征和/或摩擦互锁特征的接口也是可能的。

附图说明

图1显示了切削组件的示例。

图2显示了图1的切削组件在垂直于刀夹中心轴线的平面中的横截面图。

图3显示了图1的切削组件在平行于刀夹中心轴线的平面中的横截面图。

图4显示了用于切削组件的刀夹。

图5显示了用于切削组件的切削刀具。

图6显示了用于切削组件的切削刀具的另一个实施方式。

具体实施方式

现在将参考图1-6描述根据本发明的切削组件、刀夹和切削刀具。图1-3中示出的切削组件包括刀夹2和布置在刀夹中的四个铣削切削刀具3。刀夹具有刀夹本体4、后联接端5和前端6。刀夹中心轴线7(当安装到机床主轴时，刀夹围绕刀夹中心轴线7可旋转)在前端6和后联接端5之间延伸穿过刀夹本体4。后联接端5可直接地或者经由模块化工具系统(比如coromant)的基础刀夹布置到机床主轴(未显示)。每一个切削刀具包括切削部分8和柄10(其大部分定位在刀夹本体内，因此在图1中不可见)，切削部分8具有四个周边切削刃9(其中，一个切削刀具的最径向远侧周边切削刃在图中示出)。每一个周边切削刃9转变成端部切削刃11。每一个切削刀具的柄布置在圆柱形盲孔的形式的刀具安装凹部12(在图3中最佳地看到)中，该刀具安装凹部12具有在刀夹的前端的表面中的开口13(在图4中最佳地看到)。每一个切削刀具3具有延伸穿过切削部分和柄的切削刀具轴线14。

每一个切削刀具3从前端6的表面在刀夹的轴向方向上延伸距离a，并且在刀具安装凹部12中不可旋转地布置在距刀夹中心轴线的径向距离b处。距离a优选地是不大于切削刀具的直径d的1.5倍。距离a和直径d之间的这种关系提供了坚固耐用的切削组件。

在其它实施方式中，如果距离a小于刀夹本体在前端表面处的直径的1.5倍，可能是足够的。

通过将切削刀具布置在距刀夹中心轴线7一定距离处，当刀夹在加工期间围绕刀夹中心轴线7旋转时，主要地是，切削部分8的从刀夹中心轴线面向外的周边部分(且特别是最径向远侧的周边切削刃9)将与工件操作接触。

为了在正确位置对齐和夹紧切削刀具(其中最径向远侧的周边切削刃9在加工期间接合工件)，刀夹包括螺钉15和螺纹孔16形式的对齐装置，螺纹孔16从刀具安装凹部12延伸到刀夹本体4的周边表面。螺纹孔垂直于假想的径向线19(参见图2)延伸，该假想的径向线19从刀夹中心轴线7延伸穿过相应的刀具安装凹部12的中心轴线20(其与相对应的切削刀具3的切削刀具轴线14重合)。如图1中看到的那样，在该特定的实施方式中，刀夹本体包括在不同方式圆柱形形状的刀夹中的深凹部18，并且每一个螺纹孔16在刀夹本体的该凹进部分的周边表面中开口。

如图2中最佳看到的那样，图2是在刀具对齐装置定位的位置处的在垂直于刀夹中心轴线7的平面中的横截面图，螺钉接合柄中的呈平坦表面17的形式的互锁特征，并且将切削刀具夹紧在该特定位置。柄具有围绕柄的周边分布的四个这种平坦表面。通过将刀具对齐装置15、16的位置与柄上的平坦表面17的周围位置匹配(其中平坦表面与周边切削刃9具有已知位置关系)，当切削刀具通过接合平坦部17的螺钉15而被夹紧在刀夹内时，每一个周边切削刃9定位在相对于刀夹的预定位置。更具体地是，最径向远侧的周边切削刃9定位成使得周边切削刃9转变成端部切削刃11(其轴向地定位在距刀夹的前端的表面距离b处)所处的点与定位在距刀夹的前端的表面相同的距离b处的切削部分的任何其它部分相比，被定位在距刀夹中心轴线更大的径向距离处。在该实施方式中，刀具对齐装置15、16也提供对切削刀具的夹紧。在其它实施方式中，对齐装置仅提供切削刀具相对于刀夹的正确定位，而刀具在刀具安装凹部内的夹紧通过单独的装置获得。

平坦区域17的数量对应于切削刀具的周边切削刃9的数量。由此，新的周边切削刃可以通过释放螺钉15、旋转切削刀具3(在此情形中是90°)并且再次紧固螺钉而被容易地转位，使得螺钉15接合另一个平坦区域17。

图3是在平行于刀夹中心轴线的平面中的横截面图，显示了切削刀具3在刀具安装凹部12内的对齐和夹紧。切削刀具的柄具有在其后端处的邻接表面24，并且刀具安装凹部具有底部支撑表面25。当切削刀具安装在刀具安装凹部内时，邻接表面24邻接底部支撑表面25。

图4显示了在切削组件中使用的刀夹。在图1-3中使用的相同的参考数字用于图4中对应的特征。每一个刀具安装凹部12形成为在前端的表面中的带有开口13的圆柱形盲孔。除了被螺纹孔16相交之外，每一个刀具安装凹部沿着盲孔的纵向延伸在垂直于刀夹中心轴线的所有方向上由刀夹本体定界。图4中显示的刀夹不仅具有周边刀具安装凹部，而且还具有中心布置的刀具安装凹部21。如果切削刀具布置在该凹部中而不是布置在周边布置的刀具安装凹部中，则刀具可以用于其中切削刀具轴线与刀夹的中心(旋转)轴线重合的常规加工。当刀夹在参考图1-3描述的切削组件中使用时，切削刀具将通常不安装在中心刀具安装凹部中。然而，中心刀具安装孔的存在增加了灵活性，因为同一刀夹可以在图1中显示的切削组件中使用，或者用于具有仅中心布置的切削刀具的常规加工。当将切削刀具安装在中心布置的刀具安装凹部21中时，切削刃的确切的切向位置将是不重要的。因此，在这种组件中，互锁特征将不满足任何目的。尽管如此，根据本发明的切削刀具将仍可以布置在中心刀具安装凹部中。

图5显示了图1-3中显示的切削组件中使用的切削刀具中的一个切削刀具。图1-3中使用的相同的参考数字用于图5中对应的特征。切削刀具是由硬质合金制成的实心立铣刀。柄包括平坦表面17的形式的四个互锁特征(其中三个在图中是可见的且被指示)。

在根据本发明的切削组件中使用的切削刀具30的可替代实施方式在图6中显示。图1-3中使用的相同的参考数字用于图6中对应的特征。切削刀具30包括柄10和可拆卸的切削部分8，并被显示处于未组装状态，其中切削部分8具有内螺纹22(在该视图中仅部分地看到)，并且柄具有带有用于与切削部分的内螺纹匹配的外螺纹23的部分。当在切削组件中使用该切削刀具时，切削部分使用螺纹连接而连接到柄。此后，切削刀具的柄被插入刀夹内。

参考图5描述的刀具和参考图6描述的刀具对于柄10和切削部分8两者具有相同的直径d。在其它实施方式中，切削部分的直径大于柄的直径。然后，切削部分的操作区域(对应于图1-3中的周边切削刃9)可以定位在与刀夹本体的所有部分相比距刀夹中心轴线更大的径向距离处，即使刀具安装凹部的开口13整个地定位在刀夹的前端的表面中也是，并且刀具安装凹部的中心轴线20平行于刀夹中心轴线7。