专利名称：切削加工用刀具和刀头的制作方法
发明的技术背景本发明涉及一种如独立权利要求的前序部分所述的刀具和刀头。
已有技术在美国专利US—A—5,947,660中已经知道一种上述类型的刀具。该刀具尺寸小，在刀头和刀具主体之间的接合处并不具有足够的强度或稳定性。
发明目的本发明的一个目的在于提供一种在两个刀具部件间的接合，由此能够传递相当大的承载重量。
本发明的另一个目的在于提供一种连续平稳的刀具。
本发明的另一个目的在于提供一种具有很好精度的刀具。
本发明的上述以及其它目的已经通过一种例如利用所附权利要求并结合附图所限定的刀具及刀头得以实现。
图1A示出本发明刀头的一个硬质合金部位根据图1B中I-I面的纵向截面图。图1B示出该部位的端视图。图2示出一个与上述部位相配合的插入物。图3A示出本发明刀头的透视图。图4示出本发明刀具的一个前端表面，其中部分显示为纵向截面。图5示出上述刀具的分解视图。
图6A示出本发明刀头在一个选择性实施例中的硬质合金部位的纵向横截面。图6B示出该部位的端视图。图7示出一个与上述部位相配合的插入物。图8示出本发明一个刀头的纵向截面图。
图9A示出本发明刀头在另一选择性实施例中的硬质合金部位的纵向横截面。图9B示出该部位的端视图。图10示出一个与上述部位相配合的插入物。图11示出本发明一个刀头的纵向截面图。
最佳实施例的详细说明图1A和图1B示出本发明的一个最好是注塑而成的硬质合金部位10。该硬质合金部位10具有圆柱体的基本形状并包括一个基体部或支承部11，该基体部11与一个柄部或一个中间部件12相连，而该柄部或中间部件12随后又与一个设在上述部位10自由端的切削刃部位13相连。上述基体部11直径D1基本大于中间部件12的直径D2以及切削刃部位13的直径D3。其中直径D3略微大于直径D2，以便在钻孔和铣削时为碎屑留下空间。在该实施例中，部位13的形状为旋转锉并具有许多弯曲切削刃，但也可以选择性地采用仅具有两个向着旋转轴CL延伸的切削刃的钻刀结构。如果为钻刀，那么上述部件12同样有利地具有容屑槽。基体部11通过一柔软的圆形肩部14与中间部件12相连。该肩部14与切削刃部位13之间的轴向距离X限定出最大的机加工深度。
在基体部11内的中部设有一个对称地围绕着旋转轴CL的盲孔15。该盲孔15以一个支承表面16为其末端并具有一个轴向深度d。该盲孔15具有一个燕尾状横截面，即最大直径大于孔口的直径，以便使盲孔15的一个底部17以一个锐角与该盲孔的一个壁18相连。该盲孔和切削刃与上述硬质合金部位结合在一起。
支承表面16基本为一个环形形状，并具有两个沟槽部件。每个沟槽部件基本覆盖住整个支承表面16，并且包括许多相互分隔的相同凹槽或沟槽19A，19B。这些在沟槽部件中的沟槽具有两个相互垂直的主要方向。基本上两个沟槽部件中的每个沟槽19a，19b均与基体部11的外表面20相交于两个地方。每个沟槽19A，19B均为细长形并且其横截面基本为V形。每个沟槽具有两个通过一锐角转弯或圆形转弯而与底面相连的侧面。这两个侧面相互形成一个锐角。该角度的范围在40度到80度之间，最好在55度到60度之间。每个沟槽部件中的沟槽数目依据刀柄前端表面的形状而定，该沟槽数目在5到30之间进行选择。上述沟槽部件的设计与设计成平面部件相比，其表面更加特定化。这些沟槽部件覆盖住支承表面16至少80％，最好是90％到100％的可到达区域。最近在PCT/SE98/01146中已经对支承表面16的功能进行了公开，其中支承表面16与一个如下所述柄部的正面之间的接合包括两个配合表面和使该表面结合的装置，这些描述将结合在本说明书有关对上述接合的描述中。上述配合表面被成型为具有沟槽，以便使其通过形状相互锁定。
图2示出的一个衬管或插入物21由一种比压力铸造硬质合金要软的材料制成。该衬管最好由钢制成，具有圆柱形的基本形状，并在轴心方向上具有一个确定的尺寸h。该衬管的外表面包括许多沿圆周伸展的沟槽或断片22。该衬管还包括一第一端面23和第二端面24。上述端面23和24最好相互平行并且与旋转轴CL垂直。除了最靠近第一端面23的一个圆柱形断片外，所有的断片都包括被截去顶部的圆锥部分，这些圆锥部分的虚构顶部会向外指向端面23。每个断片的底部具有大于相连接断片的最窄部分的直径，由此形成一个圆周形的尖凸缘。上述端面23限定了上述衬管的最大直径，使其要小于上述孔15的最小直径。上述衬管具有一个穿透中心的细螺纹钻孔。这里“细螺纹”是指螺距要小于ISO标准下的粗螺纹或标准螺纹的螺距，也就是说例如M5的标准螺距根据标准为0.8mm，而细螺纹螺距为0.5mm。
从硬质合金部位和衬管中生产出本发明刀头26的操作如下。衬管21插入盲孔15，这样端面23紧靠住底部17，然后，熔化的钎料会沿径向插入到上述衬管的外部。随后该钎料会被冷却以便上述衬管能如图3A所示地被固定在盲孔15内的中心。应当知道由于上述衬管的高度小于上述盲孔的深度，因此在端面24和支承表面16的平面之间会留有一个间隙。
图4和图5中示出一个根据本发明的刀具27。该钻孔用刀具27包括一个基本为圆柱形的刀柄28、多刃刀头26和一个螺杆或其它紧固装置29。
上述刀柄28可以由钢、硬质合金或高速钢制成。该刀柄28的一个自由端用来被固定在一个机器的旋转轴(未示出)内，而另一自由端的表面包括一前端表面30和一个无螺纹的孔31。上述前端表面30具有一个圆形的基本形状并包括两个沟槽部件32a，32b。每个沟槽部件基本覆盖住半个支承表面16，并且包括许多相互分隔的相同凹槽或沟槽。这些在沟槽部件中的沟槽具有两个相互垂直的主要方向。第二沟槽部件32A以第一沟槽部件32B为界。基本上第一沟槽部件32B中的每个沟槽均与刀柄的外表面相交于两处，而基本上第二沟槽部件32A中的每个沟槽均与刀柄的外表面相交于一处。每个沟槽均为细长形并且其横截面基本为V形。
衬管的细螺纹孔25用来接纳螺杆29。该螺杆形成为一具有螺纹自由端的内部拉杆。由此就有可能提供指向旋转轴CL且用于钻孔和铣削的切削刃。在所述的实施例中，沟槽部件19、32已经通过直接压制然后烧结或者是通过研磨而被制成。
通过用手将刀头26的支承表面16推压到刀柄28的前端表面30，从而将刀具27安装在四个可能位置中的一个位置内。由此，上述沟槽19、32可以相互对齐。而螺杆29抵靠住螺纹孔25。当上述螺杆29通过一个与刀柄轴向后部的扳手把手相结合的扳手而旋转时，上述刀头将与上述前端表面紧密地接合在一起，也就是实现如图4所示的位置。上述刀头26现在以一个令人满意的方式被锚定在刀柄28上。在上述螺杆的额外紧固作用下，上述衬管端面24和前端表面30之间的间隙不会阻止上述衬管的弹性运动。因此上述衬管被更坚固地固定在上述燕尾孔内。与螺杆29的细螺纹结合在一起的细螺纹25会容许接合处内相对较大的牵引力。
仅有一个表面在其整个面积内应当具有华夫饼干花纹图案的原因在于，与两个表面都具有华夫饼干花纹图案相比，刀具能获得一个更加显著的锁定效应。在本发明的范围内，同样可能使用平坦的配合表面，而不是上述的成型表面。
当刀头26被更换时，其安装过程正好相反，随后该刀头能从刀柄28上移走并被更换。由此，刀头的结构也能更换成其它能适合同一刀柄的所有实施类型。例如可以使用一个具有圆柱形末端的分屑铣头或是螺纹铣刀；一个例如在端面铣削或铰孔中使用的不分屑的圆柱形切削头；开槽用头部和端面铣削燕尾槽的截锥形刀头。所有这些刀具的共同之处在于在经常需要小尺寸(直径为2到15mm)的铣刀时，它们可取代传统的的高速钢端面铣刀。
图6A—8示出一个包括刀头硬质合金部位10’，一个与该部位相配合的衬管21’以及一个本发明刀头26’的替代实施例。上述硬质合金部位10’的外部同上所述。相对以上实施例的区别在于衬管21’和盲孔15’分别通过一个外螺纹22’和一个内螺纹18’相配合。这意味着在生产刀头26’时，钎料会被插入螺纹中，同时上述衬管通过螺纹升高到抵靠住盲孔15’的底部，随后钎料被加热和冷却。
图9A—11示出一个包括刀头硬质合金部位10”，与该部位相配合的一衬管21”以及一本发明刀头26”的替代实施例。上述硬质合金部位10”的外部同上所述。相对以上实施例的区别在于衬管21”被楔入盲孔15”中。这是通过使上述盲孔具有一个圆锥形中央突出部17”而实现的，其中该中央突出部的顶部指向盲孔15”的孔口。该突出部用来与衬管的一个相应圆锥形中央凹进部相配合。由此，上述衬管被沿径向向外推进盲孔15”中，抵靠着壁18”并成为可塑体。
上述实施例中的衬管21—21”被固定在盲孔15—15”内，以便使插入物在上述螺杆的作用下被压紧在孔壁18—18”上。很显然，因为螺杆的螺纹和插入物在轴向应力作用下使衬管分开，所以该衬管随后会被更紧密地推紧在上述孔壁上。
这样，本发明涉及一种用在两个刀具部件之间的接合，以便能将相当大的承载重量从上述螺杆传递给上述刀头，还涉及一种刀具，该刀具体特别在尺寸较小时，在使用时具有连续刚性，同时能维持很好的安装精度。
权利要求
1.一种可相对工件旋转的切削加工用刀具，其包括一个刀柄(28)、一个刀头(26—26”)和紧固装置(29)，上述刀柄具有一个前端表面(30)，上述刀头包括一个支承表面(16)，上述两个表面大致在一个径向平面内可分离地相互紧靠，上述刀头(26—26”)由压力铸造硬质合金制成，并包括至少一个切削刃和一个与紧固装置(29)相配合的中部盲孔(15—15”)，上述盲孔和切削刃与上述刀头(26—26”)成为一体，上述紧固装置(29)通过上述盲孔在指向上述前端表面的方向上作用于上述刀头，其特征在于，上述盲孔(15—15”)内固定有一个插入物(21—21”)，该插入物由一种比压力铸造硬质合金要软的材料制成，并且包括与上述紧固装置(29)相配合的装置(25)。
2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，上述插入物(21—21”)固定在上述盲孔(15—15”)内，以便使该插入物在上述紧固装置(29)的作用下，被沿径向压紧在盲孔的一个壁(18—18”)上。
3.根据权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，上述刀头(26—26”)具有一个自由端，该自由端具有一个最大直径(D3)，上述前端表面(30)和上述支承表面(16)限定出一个最大直径(D1)，该直径(D1)要大于上述自由端的最大直径(D3)。
4.根据上述权利要求1至3中任一项所述的刀具，其特征在于，上述盲孔(15—15”)具有一个最小直径，该最小直径大于上述自由端的最大直径(D3)。
5.根据上述权利要求1至4中任一项所述的刀具，其特征在于，上述插入物(21—21”)被楔进和/或被钎接进上述盲孔中。
6.根据上述权利要求1至5中任一项所述的刀具，其特征在于，上述插入物(21—21”)具有一个轴向延伸部(h)，该延伸部尺寸小于上述盲孔(18—18”)的深度(d)，这样在上述插入物和上述前端表面(30)之间会留有一个间隙。
7.根据上述权利要求1或6所述的刀具，其特征在于，上述前端表面(30)和上述支承表面(16)包括相互配合的突出部和凹进部，该突出部和凹进部用来大致单独地传递在机加工时产生的并且指向上述刀柄的切削力。
8.一种刀头，用作可相对工件旋转的切削加工用刀具的部件，其包括一个支承表面(16)，该支承表面可分离地紧靠着一个刀柄，上述刀头(26—26”)由压力铸造硬质合金制成，并包括至少一个切削刃和一个与一紧固装置相配合的中部盲孔(15—15”)，上述盲孔和切削刃与上述刀头(26—26”)结合在一起，上述紧固装置通过上述盲孔在指向上述前端表面的方向上作用于上述刀头，其特征在于，上述盲孔(15—15”)内固定有一个插入物(21—21”)，该插入物由一种比压力铸造硬质合金要软的材料制成，并且包括与上述紧固装置相配合的装置(25)。
9.根据权利要求8所述的刀头，其特征在于，上述插入物(21—21”)固定在上述盲孔(15—15”)内，以便使该插入物在上述紧固装置的作用下被沿径向压向外部。
10.根据权利要求8或9所述的刀头，其特征在于，上述刀头(26—26”)具有一个自由端，该自由端具有一个最大直径(D3)，上述支承表面(16)限定出一个最大直径(D1)，该直径(D1)要大于上述自由端的最大直径(D3)。
11.根据上述权利要求8至10中任一项所述的刀头，其特征在于，上述盲孔(18—18”)具有一个最小直径，该最小直径大于上述自由端的最大直径(D3)。
12.根据上述权利要求8至11中任一项所述的刀头，其特征在于，上述插入物(21—21”)被楔进和/或被钎接进上述盲孔中。
13.根据上述权利要求8至12中任一项所述的刀头，其特征在于，上述插入物(21一21”)具有一个轴向延伸部(h)，该延伸部的尺寸小于上述盲孔(18—18”)的深度(d)。
14.根据上述权利要求8或13所述的刀头，其特征在于，上述支承表面(16)包括突出部和凹进部。
全文摘要
本发明涉及可相对工件旋转的切削加工用刀具(27)和刀头(26),该刀具包括刀柄(28)、刀头(26)和紧固装置(29)。刀柄具有一前端表面(30),刀头包括一支承表面(16),这两个表面大致在一径向平面内可分离地相互紧靠。刀头(26)由压力铸造硬质合金制成,并包括至少一切削刃和一与紧固装置(29)相配合的中部盲孔(15)。盲孔和切削刃与刀头(26)成为一体。紧固装置(29)通过盲孔在指向前端表面的方向上作用于刀头。盲孔(15)内固定有一插入物(21),该插入物由一种比压力铸造硬质合金要软的材料制成,并设有与紧固装置(29)相配合的螺纹。
文档编号B23B31/11GK1329529SQ9981402
公开日2002年1月2日 申请日期1999年12月16日 优先权日1998年12月22日
发明者克里斯特·吕德贝里, 约尔马·科斯基宁 申请人:塞科机床公司