CN103212752B - 制孔刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制孔刀具，包括具有由切向支撑面、轴向支撑面和径向支撑面界定的刀座的基体，且包括使用例如螺钉而固定于刀座中的可更换切削刀片。一对能协作配合的阴型和阳型紧固装置布置于刀座的切向支撑面和切削刀片的下侧之间的交界面中，阴型紧固装置包括伸长引导面，其相对于径向支撑面以锐角延伸同时沿从轴向支撑面的方向接近径向支撑面。只要切削刀片被切削作用力保持压靠于轴向和径向支撑面，阳型紧固装置便在于两个紧固装置之间形成间隙的同时与引导面隔开。如果刀具的进给方向将需要被反转，则切削刀片可受将其从刀座拆离的力。然而，紧固装置接着被激活且朝径向支撑面向内引导刀片。以此方式，避免了切削刀片的周边部分刮擦所产生的孔壁。

Description

制孔刀具

技术领域

本发明涉及一种如下类型的制孔刀具，该制孔刀具在一方面包括具有由切向支撑表面、轴向支撑表面和最靠近刀具的中心轴线定位的径向支撑表面界定的刀座的基体，并且在另一方面包括可更换切削刀片，该切削刀片除了上侧和下侧还包括多个侧接触表面，该切削刀片利用拧紧构件而被固定于刀座中，该拧紧构件保持切削刀片的下侧压靠于刀座的切向支撑表面并且保持两个侧接触表面压靠于该切削刀片的轴向和径向支撑表面。

背景技术

制孔或者钻孔通常包括用于利用切削刀具或者去屑刀具在工件中做出柱形孔的所有的方法。除了整体钻削，诸如短孔钻削和长孔钻削，目前的技术还包括随后的加工，诸如铰孔、沉孔和不同形式的精加工。对于本发明能够被应用的不同的制孔刀具而言，共同之处在于，旋转运动被与线性或者直线进给运动组合。例如，钻能够在静止的工件的加工期间被同时地旋转和线性地进给。还可以以另一种方式提供在刀具和工件之间必需的相对运动，例如，在与工件旋转同时地纵向地进给刀具，或者反过来。在某些操作例如铰孔中，使刀具穿过预先钻削的孔铰削而不旨在使刀具从预先钻削的孔中返回。在其它操作中，刀具旨在被带入孔中以及被从该孔取出。然而，在第一种情况下，也可能出现通过已加工的孔缩回刀具的需要，例如，如果一个或者多个切削刀片变得损坏或者从刀具松脱，或者驱动机器设备停机。无论是有意的还是无意地使刀具从孔缩回，就此可能发生的问题是，围绕的孔表面存在被周边定位的切削刀片损坏的风险。有时还出现了将刀具从孔取回的困难。孔表面的损坏通常不是所期望的。在最坏的情况下，所述损坏可能致使昂贵的组件的报废。

现有技术

在SE1051377-8和SE1051378-6（在2010年12月28日提交，但是尚未公开）中，公开了形式为铰孔刀具的两种制孔刀具，所述制孔刀具的基体和切削刀片形成有一对可协作配合的阳型和阴型紧固装置，只要切削刀片被轴向作用的切削作用力保持成以紧密接触的方式压靠于刀具的基体中的附属刀座中的轴向支撑表面，所述阳型和阴型紧固装置便不存在相互接触，但是一旦和刀具运动的轴向方向的反转有关的切削刀片被从轴向支撑表面隔开，所述阳型和阴型紧固装置便被激活。更加精确地，紧固装置被以如下方式形成，即，使得只要切削刀片被可靠地固定于刀座中，便在所述紧固装置之间维持0.1–0.2mm的间隙或者游隙。如果在不利的情况已经发生之后刀具将需要从已加工的孔缩回，则在切削刀片轴向地移动0.1–0.2mm的极短时间期间，紧固装置被激活，其中，紧固装置将具有在刀座中夹持切削刀片的目的的拧紧构件例如螺钉放松。然而，所公开的刀具的紧固装置仅仅旨在抵制切削刀片在刀座中的轴向移位，而不防止切削刀片沿着刀座中的径向方向移动。即便紧固装置通常保证了切削刀片保留于刀座中，紧固装置也不防止或者抵制切削刀片径向向外的移动；这种情况可能在所产生的孔表面中引起刮擦或者其它损坏。

发明内容

本发明的目的和特征

本发明旨在提供一种制孔刀具，该制孔刀具在其能力方面得到改进以允许在不破坏孔表面或者不使得缩回更加困难的情况下将刀具从孔反向或者缩回。因此，本发明的主要目的在于提供一种具有一个或者多个周边安装的切削刀片的制孔刀具，该制孔刀具以可靠的方式抵制在刀具运动方向的反向方面旨在使得切削刀片轴向地离开刀座这样的作用力，和旨在从刀座的径向支撑表面隔开切削刀片这样的作用力。还有一个目的在于提供一种制造简单并且廉价的制孔刀具。在具体方面中，本发明旨在提供一种即便不仅切削刀片而且附属刀座将受到损坏也具有长的使用寿命的制孔刀具。换言之，如果用于切削刀片的刀座将被毁坏，则应该不需要将刀具整体废弃。

根据本发明，至少利用在刀座的切向支撑表面和切削刀片的下侧之间的形成有一对阴型和阳型紧固装置的交界面实现了该主要目的，所述紧固装置中的阴型紧固装置包括伸长引导表面，该伸长引导表面相对于径向支撑表面以锐角延伸同时沿着从轴向支撑表面的方向接近径向支撑表面，只要切削刀片被切削作用力保持压靠于轴向和径向支撑表面，阳型紧固装置便在于两个紧固装置之间形成游隙的同时被从引导表面隔开。

利用上述构造，保证了切削刀片，在刀具进给方向的可能的反向方面，并不趋向于被从径向支撑表面隔开以及刮擦或者以另一种方式损坏已产生的孔表面。

在本申请中，术语“阳型”和“阴型紧固装置”涉及具有阴阳类型的或者换言之与适合于它的凹部、孔等配合的凸出特征的紧固装置。一对阳型和阴型紧固装置可以包括与单个阴型构件配合的单个阳型构件，但是每一个阳型紧固装置包括与一个或者多个阴型特征配合的几个阳型特征也是可能的。

在一个实施例中，阴型紧固装置在切削刀片的下侧中形成，而阳型紧固装置被包括在刀座的切向支撑表面中。这个实施例的优点在于，便于切削刀片以及用于切削刀片的刀座的制造。由于压制技术的原因，如果切削刀片形成有阴型沉孔而非阳型突起，则切削刀片变得更强。

在一个实施例中，阳型紧固装置可以是伸长突脊。以此方式，在刀具进给方向的可能的反向时为切削刀片提供了坚固耐用的止挡表面。

在一个实施例中，紧固装置可以是从切向支撑表面突出并且与引导表面线接触而非面接触的立柱。以此方式，影响紧固装置的功能的不足的公差的风险得以消除。

此外，以嵌件的形式与这是突脊还是立柱无关地形成阳型紧固装置是可行的，该嵌件能够被安装于在切向支撑表面中开口的沉孔中。以此方式，便于在基体中制造刀座，同时该方案提供在阳型紧固装置和基体中分别地使用不同材料，特别地不同钢等级的可能性。例如，可以由比基体的钢更加坚硬的钢制造阳型紧固装置。

在本发明的优选实施例中，形成并且在游隙的情况下放置可协作配合的紧固装置，当切削刀片压靠于刀座的轴向和径向支撑表面时，该游隙至多等于0.25mm。有利地，该游隙处于0.03–0.2mm的范围中。以此方式，保证了在用于切削刀片的拧紧装置由于刀具进给方向反向而已经经受干扰性弯曲载荷之后，使紧固装置的潜在紧固功能非常快速地被激活。

根据另一个实施例，在阴型紧固装置的引导表面和刀座的径向支撑表面之间的角度被选择为至少20°并且至多70°的值。以此方式，保证了在一方面，切削刀片在紧固装置的可能的被激活之后被相当大的作用力压靠于径向支撑表面，并且在另一方面，紧固装置的被激活以最佳速度发生。

在本发明的一个实施例中，在切削刀片的下侧和刀座的切向支撑表面之间的交界面不仅形成有第一对可协作配合的阴型和阳型紧固装置，而且还形成有位于径向支撑表面和该第一对紧固装置之间的第二对紧固装置。以此方式，不仅保证了切削刀片被可靠地压靠于径向支撑表面，而且还有效率地防止了切削刀片沿着从轴向支撑表面的方向的轴向移位。

在其中形成刀座的基体可以是被以可拆离方式安装在刀具头部上的独立的刀夹。如果刀座与切削刀片一起地将被损坏，则并不需要整体更换刀具头部，而是仅仅需要更换刀夹。

附图说明

在图中：

图1是呈具有仅仅一个周边切削刀片的铰刀形式的制孔刀具的透视图；

图2是从根据图1的刀具前侧的端视图；

图3是包括在刀具中并且呈具有用于刀具的切削刀片的刀座的刀夹形式的基体的透视分解视图，不仅在鸟瞰图中而且还在仰视图中示出被拆离的切削刀片；

图4是从上方的局部平面视图，示出被安装在附属刀座中的切削刀片；

图5是仅仅刀座的平面图，

图6是示出在鸟瞰图中的刀座和在仰视图中的切削刀片的放大分解视图；

图7是通过图5中的平面XII–XII中的刀座和切削刀片之间的交界面的放大截面，示出在初始位置中的相互分离的两个紧固装置；

图8是对应于图7的截面，示出相互接触的紧固装置，并且

图9是对应于图6的分解视图，示出本发明的可替换实施例。

具体实施方式

本发明的实施例的详细描述

在图1和2中，以铰刀的形式示出制孔刀具，该制孔刀具包括头部1和可更换的切削刀片2。头部1包括前端和后端3、4，中心轴线C1在前端和后端3、4之间延伸，旋转对称的包络面5与前端和后端3、4同心，并且如果要求的话，能够在前端和后端3、4上旋转头部。在其中形成用于切削刀片2的刀座7的刀夹6被以可拆离方式连接到头部1。该嵌件6被安装于在包络面5中沉孔并且在头部的前端中开口的凹口8中。利用螺栓9保持该嵌件被固定于凹口中。在图1和2中，看到的是一对支撑和引导垫片10、11被切向地从单独的切削刀片2隔开，从而在图2中的利用点划圆线示意的（预先钻削）孔的铰孔期间与切削刀片2一起地，为刀具提供三点支撑。在图1中，F1和F2分别地标示刀具的向前和向后的进给方向。

在例示的实施例中，刀夹6形成在其中形成用于切削刀片2的刀座7的基体。然而，免除刀夹并且直接地在头部1中形成刀座也是可行的，其中头部1将形成用于刀座的基体。

现在对图3–6进行参考，其中看到的是在该实例中的切削刀片2具有六边形基本形状并且包括上侧12、下侧13和六个侧表面14、15，该六个侧表面中的三个即表面14形成接触表面。切削刀片是可转位的并且通过仅仅沿着上侧的周边包括切削刃而是单面的。更加精确地，切削刀片2包括在上侧和侧表面14之间的过渡部中形成的三个能够交替地使用的切削刃16。在操作中，所述侧表面形成间隙表面。在相应的切削刃16之间延伸的标为17的边缘部分在去屑期间是不起作用的。更加精确地，在图4中标为17a的边缘部分从由在那时起作用的切削刃16a产生的柱形孔表面避开。在起作用切削刃16a和不起作用边缘部分之间的角部18中，可以有利地形成微小的辅助刃或者擦拭刃（未予标示），这具有擦拭所产生的表面的意图，其目的在于给予所产生的表面最佳光滑度。为了完整起见，应该指出，由于以下事实，切削刀片具有正的切削几何形状，即，在上侧和各个间隙表面14之间的角度是锐角（最经常地在80–83°的范围内）。

切削刀片的刀座7（见图6）由三个支撑表面，即切向支撑表面19、轴向支撑表面20和径向支撑表面21界定。如根据这些名称看到的那样，表面19的目的在于承受在加工期间作用于切削刀片上的切向切削作用力，表面20承受轴向切削作用力，并且表面21承受径向切削作用力。切向支撑表面19是平面的并且在刀座中形成底部，而表面20、21被包括在刀座的侧面中。在该实例中，轴向和径向支撑表面中的每一个包括被沉孔22、23分开的两个部分表面。在切向支撑表面19中，孔24开口具有阴螺纹25。

为了在刀座中固定切削刀片，使用了形式为具有头部27和阳螺纹28的螺钉26（见图3）的拧紧装置。这个螺钉能够穿过切削刀片中的中央孔29并且在孔24中被拧紧。通过弹簧偏压该螺钉，该螺钉不仅能够将切削刀片的下侧压靠于切向支撑表面19，而且能够将两个间隙表面14压靠于轴向和径向支撑表面20、21。

当沿着箭头F1（见图1）的方向纵向地向前进给刀具时，切削刀片2经受切削作用力，该切削作用力朝着刀座7中的所有的支撑表面19、20、21夹持切削刀片2。在这种状态下，螺钉26的保持效果是可以忽略的。事实上，螺钉的任务被还原为在刀座中保持切削刀片。

然而，如果刀具需要沿着箭头F2的方向从孔缩回，则如果切削刀片碰巧抵靠着孔壁（例如，由于摩擦或者捕捉）卡住，则切削刀片可能经受如下作用力，即：所述作用力旨在一方面使切削刀片轴向地脱离刀座，而且还旨在抵抗螺钉26的作用而使切削刀片沿着径向脱离刀座。在这种状态下，仅仅螺钉确保切削刀片处于刀座中，但是因为螺钉具有适度的弯曲刚度，特别地在切削刀片和螺钉具有小的尺寸时，所以切削刀片可能被从刀座移动。只是径向运动便引起切削刃可能刮擦或者以另一种方式损坏所产生的表面。

根据本发明，为了克服上述问题，在切削刀片的下侧和刀座的切向支撑表面之间的交界面中布置了一对可协作配合的紧固装置，所述紧固装置中的一个是基本阴型的，并且另一个是阳型的。在下面更加详细地描述这些紧固装置。

如在图6中可以最好地看到的那样，在切削刀片的下侧13中形成三个从公共孔29延伸到切削刀片的周边的凹槽30，在所述周边处各个凹槽在每一个间隙表面14中开口。因此，凹槽的数目对应于可用的切削刃的数目。还应该指出，每一个单独的凹槽30与附属的间隙表面14垂直地延伸。最好地在图7和8中看到各个凹槽的截面形状。因此，凹槽由相互成钝角地定向并且经由拱形表面32转换到彼此的、两个基本上平面的侧翼表面31a、31b界定。根据切削刀片的转位位置，每一个凹槽30能够与突脊33配合，突脊33在刀座中形成，从切向支撑表面19突出，并且垂直于轴向支撑表面20延伸。所述突脊33形成旨在能够与形式为某个凹槽30的阴型紧固装置协作配合的阳型紧固装置。突脊33包括两个平行侧表面34、35，所述平行侧表面中的最后述及的侧表面与切向支撑表面19形成90°的角度，而首先述及的侧表面以与凹槽的侧翼表面31a、31b朝向切削刀片的下侧13倾斜的角度大致相同的角度朝向切向支撑表面倾斜。应该指出，突脊的宽度显著地小于凹槽的宽度。

在图5中，看到在此情况下位于轴向和径向支撑表面20、21之间的角度α等于60°，因为在切削刀片的可用切削刃16之间的角度精确地为60°。由于突脊33垂直于轴向支撑表面20延伸，所以突脊33将与径向支撑表面21形成30°的角度β。在这方面，应该指出径向支撑表面21并不确切地平行于刀具的中心轴线C1延伸。因此，径向支撑表面21沿着向后/向内方向形成小的角度（某个分值或者秒值），从而在刀片的周边边缘17和所产生的孔表面之间提供间隙。

在图5和6中，进而看到刀座7，刀座7除了首先述及的突脊33之外包括第二突脊36，第二突脊36垂直于径向支撑表面21延伸，并且类似突脊33，其能够与切削刀片的三个凹槽30之一协作配合。

在沿着箭头F1的方向进给刀具方面，只要保持切削刀片被抵靠刀座的所有的支撑表面固定，突脊33和突脊36这两者便都不与附属凹槽30中的侧翼表面接触。更加精确地，突脊33的侧表面34经由微小间隙G被从凹槽的一个侧翼表面31a分离。这个间隙的尺寸可以改变，但是应该在0.03–0.2mm的范围内并且至多等于0.25mm。换言之，当刀具被向前进给时，各个突脊和附属凹槽不相互接合。

如果在刀具沿着箭头F2的方向缩回方面，切削刀片将会抵靠孔壁卡住，则切削刀片经受旨在从轴向支撑表面20以及径向支撑表面21隔开切削刀片的作用力。这些作用力起初由螺钉26承载。然而，如果螺钉趋向于弯曲并且屈服于所述作用力，则至少第一对协作配合的紧固装置，即，突脊33和凹槽30被激活。因此，如在图8中所示的那样，凹槽的侧翼表面31a将与突脊的侧表面34形成接触。这样，侧翼表面31a将用作能够沿着突脊移位的引导表面。由于凹槽30与将被压靠于径向支撑表面21的间隙表面14形成30°的角度β的事实，当表面14和21相互接触时，移位将停止。换言之，在图8所示状态下，在表面31a、34之间的相互作用将朝向径向支撑表面21压紧切削刀片。这继而意味着切削刀片将被从轴向支撑表面20隔开的趋势也被停止。

作为额外的预防性措施，除了倾斜的突脊33，已经布置了第二突脊36，第二突脊36的止挡侧表面34面向后，从而与凹槽的侧翼表面31b协作配合。然而，在第二突脊36的止挡表面和凹槽的侧表面之间的间隙稍稍大于突脊33和与突脊33协作配合的凹槽之间的间隙G。以此方式，保证了稍稍地在突脊33的止挡功能已经建立之后，突脊36的止挡功能才被激活。换言之，突脊33首先朝着径向支撑表面压紧切削刀片，由此突脊36针对切削刀片的轴向运动提供额外的安全性。至少利用首先描述的紧固装置，拧紧螺钉26被从正在发生的弯曲载荷放松，由此只要螺钉能够将切削刀片压靠于切向支撑表面19，切削刀片便被保持在它在刀座中的固定位置中。由于以下事实，即，切削刀片被保持压靠于径向支撑表面21，所以切削刀片的周边角部18刮擦或者以另一种方式破坏所产生的孔壁的风险得以消除或者抵消。

现在对图9进行参考，图9示意本发明的可替换实施例，其中阳型紧固装置是替代突脊的立柱33。通过被夹持在孔24旁边，更加精确地说是在孔24和轴向支撑表面20之间的区域中放置的孔37中，这个立柱被固定于刀座中。与在前描述的实施例类似，切削刀片2包括三个凹槽30，其中之一经由伸长引导表面31a与立柱33协作配合。

根据图9的实施例的一个优点在于，刀座7的形成是方便的并且使其是更加有效的。替代在以前的实施例中的在保留两个凸出突脊33、36时铣削切向支撑表面19，该表面可以通过简单的端面铣削提供，由此利用快速钻削操作提供孔37。另外，作为独立的嵌件制成的立柱33可以由不同于基体6的材料的另一种材料制造。例如，可以由两种不同的钢等级制造基体6和立柱33，在立柱中使用的钢等级比基体的钢等级更加坚硬。在这方面，为了完整起见，应该指出切削刀片2是由比基体的材料显著地坚硬并且更加耐磨的材料制造的。特别地，在切削刀片中，硬质合金是优选的，并且在基体中钢是优选的。

在例示的实施例中，引导表面在与阳型部件协作配合的凹槽中延伸，其目的在于与径向支撑表面成30°角度地朝着径向支撑表面保持切削刀片。然而，在图5中被标为β的这个角度可以向上以及向下改变。在实践中，β应该等于至少20°和至多70°。如果切削刀片是三刃或者四刃的，则β可以适当地分别等于30°和45°。

本发明的可行修改

本发明不仅限于上述的并且在图中示出的实施例。因此，本发明可以被应用于其它制孔刀具而非只是铰刀，只要刀具包括被周向地安装在刀具上的可更换的切削刀片。例如，本发明能够被应用于可转位刀片钻具的周边切削刀片。切削刀片也不需要具有多边形基本形状，因为圆化切削刀片和附属刀座也可以形成有一对或者更多对分别协作配合的阴型和阳型的所描述的种类的紧固装置。虽然在例示刀具中，在刀座中包括阳型紧固装置而在切削刀片中包括阴型紧固装置，但是相反的关系也是可能的，即，阳型紧固装置形成在切削刀片的下侧上，而包括倾斜引导表面的阴型紧固装置形成在刀座的切向支撑表面中。应该提到的是，除了确切的立柱之外的其它阳型紧固装置也可以被形成为能够在刀座的切向支撑表面中的沉孔中锚固的独立嵌件。换言之，所示出的突脊并不需要被与基体一体地制成。为了完整起见，还应该提到的是，刀具的刀座或者多个刀座能够直接地在刀具头部中形成，刀具头部用作刀具的基体。此外，本发明可以被应用于包括用于保持切削刀片的除了确切的螺钉之外的其它拧紧装置的这种刀具。例如，可以使用夹具等夹持切削刀片。

总之，应该指出，在所附的权利要求书中，刀具是在它的组装状态下，即，在切削刀片被固定在刀座中的情况下限定的。

Claims (9)

1.制孔刀具，所述制孔刀具在一方面包括具有刀座(7)的基体(6)，所述刀座(7)由切向支撑表面(19)、轴向支撑表面(20)和最靠近所述刀具的中心轴线(C1)定位的径向支撑表面(21)界定，并且所述制孔刀具在另一方面包括可更换的切削刀片(2)，所述切削刀片(2)除了上侧(12)和下侧(13)之外还包括多个侧接触表面(14)，所述切削刀片利用拧紧构件(26)而被固定在所述刀座中，所述拧紧构件(26)保持所述切削刀片的所述下侧(13)被压靠于所述刀座的所述切向支撑表面(19)，并且保持两个侧接触表面(14)被压靠于所述刀座的所述轴向和径向支撑表面(20、21)，其特征在于，所述刀座的所述切向支撑表面(19)和所述切削刀片的所述下侧(13)之间的交界面包括一对阳型和阴型的紧固装置，所述紧固装置中的阴型紧固装置包括伸长引导表面(31)，所述伸长引导表面(31)相对于所述径向支撑表面(21)以锐角(β)延伸同时沿着从所述轴向支撑表面(20)的方向接近所述径向支撑表面(21)，并且只要所述切削刀片被切削作用力保持被压靠于所述轴向和径向支撑表面(20、21)，所述阳型紧固装置(33)便在于两个所述紧固装置之间形成间隙(G)时与所述引导表面(31)隔开。

2.根据权利要求1所述的制孔刀具，其特征在于，所述阴型紧固装置(30)在所述切削刀片(2)的所述下侧(13)中形成，而所述阳型紧固装置(33)被包括在所述刀座(7)的所述切向支撑表面(19)中。

3.根据权利要求2所述的制孔刀具，其特征在于，所述阳型紧固装置是从所述刀座的所述切向支撑表面(19)突出的伸长突脊(33)。

4.根据权利要求2所述的制孔刀具，其特征在于，所述阳型紧固装置是从所述切向支撑表面(19)凸出的立柱(33)。

5.根据权利要求3或者4所述的制孔刀具，其特征在于，所述阳型紧固装置(33)是被安装在沉孔(37)中的嵌件，所述沉孔(37)在所述切向支撑表面(19)中开口。

6.根据权利要求1-4中的任一项所述的制孔刀具，其特征在于，当所述切削刀片被压靠于所述刀座的所述轴向和径向支撑表面(20、21)时，在所述紧固装置(30、33)之间的所述间隙(G)等于至多0.25mm。

7.根据权利要求1-4中的任一项所述的制孔刀具，其特征在于，所述阴型紧固装置的所述引导表面(31)和所述刀座的所述径向支撑表面(21)之间的角度(β)等于至少20°并且至多70°。

8.根据权利要求1-4中的任一项所述的制孔刀具，其特征在于，所述切削刀片(2)的所述下侧(13)和所述刀座(7)的所述切向支撑表面(19)之间的所述交界面不仅包括第一对能够协作配合的阴型和阳型紧固装置(30、33)，还包括位于所述径向支撑表面(21)和第一对紧固装置(30、33)之间的第二对紧固装置(30、36)。

9.根据权利要求1-4中的任一项所述的制孔刀具，其特征在于，所述基体是被以可拆离方式安装在刀具头部(1)上的刀夹(6)。