CN114025901A - 包括振动阻尼构件的金属切削刀具 - Google Patents

Abstract

一种用于金属切削的切削刀具(1)，包括刀具本体(2)，其中所述刀具本体(2)包括刀片座(11)，其中凹部(9)形成在所述刀具本体(2)中，其中刀具本体(2)包括振动阻尼装置(4)，其中所述振动阻尼装置(4)包括悬臂构件(12)，其中所述悬臂构件(12)邻近所述凹部(9)，其中所述悬臂构件(12)包括悬臂梁(5)和端部质量块(8)，其中所述悬臂构件(12)在固定端(6)和自由端(7)之间延伸，其中所述固定端(6)永久连接到所述刀具本体(2)，其中所述悬臂梁(5)从所述固定端(6)延伸，并且其中所述端部质量块(8)从所述自由端(7)延伸。

Description

包括振动阻尼构件的金属切削刀具

技术领域

本发明属于金属切削技术领域。更具体地是，本发明属于包括振动阻尼装置的切削刀具的领域。

背景技术

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的车削刀具。换句话说，本发明涉及一种用于金属切削的切削刀具，包括刀具本体，其中刀具本体包括刀片座，其中凹部形成在刀具本体中，其中刀具本体包括振动阻尼装置。

在金属切削行业的激烈竞争下，提高生产率以降低金属切削操作的制造成本至关重要。更快的加工和更短的周期时间不断被作为目标，以提高生产率。为了满足这些要求，需要增加工艺参数，例如切削速度、进刀速度和切削深度。随着工艺参数的提高，较长且较细的切削刀具通常易于产生再生振动，即颤振。这些振动通常会导致切削工艺噪音大、表面光洁度差以及刀具寿命缩短。在极端情况下，颤振可能会损坏切削刀具，甚至损伤机床。

常见的切削刀具包括由钢制成的刀具本体和由硬质合金制成的切削刀片。

为了减少上述问题，即抑制颤振，已经提出了不同的解决方案。WO2017109771A1公开了一种切削刀具夹持器，其包括夹持器本体和配重组件，该配重组件包括位于配重孔内的配重部分。配重部分由比夹持器本体的材料密度更大的材料形成。

尽管在WO2017109771A1中公开的切削刀具夹持器宣称提高了振动阻尼，但是发明人已经发现需要一种改进的切削刀具。

发明内容

发明人已经发现，随着刀具的宽度变小，上述切削刀具夹持器的设计越来越难以设计和/或制造。换句话说，由于几何限制，特别是在窄和/或深的开槽和切断应用中，特别是当刀具的宽度为10mm或更小时，很难设计和/或制造这种刀具。此外，这种具有高密度质量的刀具具有缺点，例如当在例如切削刀具旋转的切削工艺中使用时，例如对于槽铣刀来说，功率消耗较高。换句话说，提供重量更轻的切削刀具是有好处的。此外，发明人已经发现，上述切削刀具制造起来相对昂贵，因为它包括若干个元件，其包括高密度元件。此外，需要一种具有改进的减振性能的切削刀具。

本发明的目的是减少至少一个上述问题。

这通过最初限定的切削刀具来实现，其中振动阻尼装置包括悬臂构件，其中悬臂构件邻近凹部，其中悬臂构件包括悬臂梁和端部质量块，其中悬臂构件在固定端和自由端之间延伸，其中固定端永久连接到刀具本体，其中悬臂梁从固定端延伸，并且其中端部质量块从自由端延伸。

为了克服上述障碍，已经研制了一种切削刀具，其使用来自刀具本体本身的材料来产生经调谐的质量阻尼器的效果。该阻尼器可以通过从原始刀具本体上切下材料来成形。经再成形的刀板(blade)将不会有额外的材料，也不会有复杂的额外特征。

该切削刀具适用于金属切削，并且优选地是切断和开槽刀具或槽铣刀具。切削刀具包括刀具本体，例如优选为切断和开槽刀板或槽铣刀本体。刀具本体优选由钢制成。

刀具本体包括用于一个或多个切削刀片的一个或多个刀片座。

切削刀具优选地是包括定位在刀片座中的切削刀片，其中切削刀片包括切削刃，其中切削刃限定刀片宽度。

所述刀片能够可拆卸地夹紧在刀片座中。刀具本体包括夹紧装置，诸如例如呈一个或多个螺钉、顶部夹具或弹性夹紧指状件的形式。

凹部形成在刀具本体中，优选呈通孔或狭槽的形式。可替代地是，凹部可以呈空腔的形式。凹部与刀片座间隔开。

刀具本体包括振动阻尼装置，即振动阻尼设备或振动阻尼构件。换句话说，刀具本体包括降低切削期间振动的风险的设备。振动阻尼装置与刀片座间隔开。

振动阻尼装置包括由凹部包围(除了固定端之外)的悬臂构件。

悬臂构件包括悬臂梁(即，悬臂梁构件)和端部质量块(即，端部质量块构件)。换句话说，悬臂构件包括杆部分和头部部分。

悬臂构件可以相对于刀具本体的包围部分振荡，以便抵消振动。

悬臂构件的横截面面积优选在距离固定端一距离处比在固定端处更大。更准确地说，悬臂构件的横截面面积优选在悬臂梁的中段处比在端部质量块的中段处更大，其中所述横截面面积垂直于悬臂梁的纵向轴线。

悬臂构件的质心不在自由端和固定端之间的中间。而是，从自由端到质心的距离比从固定端到质心的距离短。

悬臂构件和凹部被布置成使得悬臂构件能够振荡，以减小振动。

悬臂构件优选地是从固定端到自由端具有恒定的宽度。

悬臂梁优选地是具有0.5-30mm的长度，更优选地是具有1.0-20mm的长度，甚至更优选地是具有1.5-10mm的长度。悬臂梁优选地是具有均匀或大体上均匀的横截面。悬臂梁优选地具是有矩形或正方形的横截面。悬臂梁优选为矩形长方体形状或立方体形状。

端部质量块优选为柱体形状，优选为圆柱体形状。

换句话说，悬臂构件优选包括实心矩形长方体和实心柱体，其中矩形长方体的一端连接到实心柱体，并且矩形长方体的相对端连接到刀具本体，即：矩形长方体的所述相对端限定悬臂构件的固定端。

根据实施例，刀具本体包括第一侧表面和相对的第二侧表面，其中所述凹部通入(opens into)第一侧表面和第二侧表面中，其中悬臂构件在第一侧表面和第二侧表面之间延伸。

通过这种切削刀具，可以以更经济的方式制造切削刀具。

悬臂构件被包括在第一侧表面和第二侧表面中。悬臂构件的宽度等于第一侧表面和第二侧表面之间的距离。凹部是在第一侧表面和第二侧表面之间延伸的通孔。换句话说，凹部是通入第一侧表面和第二侧表面中的通孔。凹部在侧视图中的轮廓或形状限定了悬臂构件在侧视图中的轮廓或形状。第一侧表面和第二侧表面是刀具本体的外表面，即外周表面。凹部在侧视图中的轮廓或形状优选包括由圆弧连接的两个平行的笔直部分。所述圆弧的半径大于所述两个平行的笔直部分之间的距离。所述圆弧的角度小于360°且大于180°。优选地是，所述角度大于240°。

根据实施例，第一侧表面和第二侧表面之间的距离为0.5-20mm，优选为0.5-8mm。

通过这种切削刀具，可以加工出窄的沟槽。

第一侧表面和第二侧表面之间的距离是宽度。刀具本体可以具有恒定的或大体上恒定的宽度。例如，刀具本体可以呈具有恒定的或大体上恒定的宽度的切断刀板或槽铣刀本体的形式。可替代地是，刀具本体可以包括刀板部分或前部部分和后部部分或联接部分。在这种情况下，刀板部分包括所述第一侧表面和第二侧表面、刀片座、凹部和振动阻尼装置。后部部分优选比刀板部分宽。后部部分优选地包括适于连接到机器接口的联接部分。

刀板部分可以具有恒定的宽度。可替代地是，刀板部分可以包括第一侧表面和第二侧表面，它们在前视图中是弧形的，并且第一侧表面和第二侧表面之间的距离是变化的。

刀部板分的长度限定切削刀具的最大开槽深度。

根据实施例，第一侧表面和第二侧表面平行或大体上平行。

通过这种切削刀具，可以在车削和铣削中均以有效的方式进行径向开槽。

换句话说，第一侧表面和第二侧表面在平行平面中延伸。换句话说，第一侧表面和第二侧表面之间的距离是恒定的。

根据实施例，切削刀具包括定位于刀片座中的切削刀片，其中切削刀片包括切削刃，其中切削刃限定刀片宽度，其中刀片宽度大于第一侧表面和第二侧表面之间的距离。

通过这种切削刀具，可以在沟槽宽度等于刀片宽度的情况下进行开槽操作。

切削刀片优选包括顶表面、相对的底表面和前端表面。切削刃连接前端表面和顶表面。前端表面是间隙表面或离隙表面。切削刀片的顶表面优选包括断屑装置，优选呈一个或多个突起和/或凹陷的形式。顶表面适合用作前刀面。

切削刀片优选为切断和/或开槽刀片。该切削刀具适用于加工其沟槽宽度等于刀片宽度的沟槽。刀具本体优选为适用于径向切断和/或在径向开槽方向上开槽的切断刀板。切削刀片的前端表面优选大体上(即在15°以内)面向径向开槽方向。

刀片宽度优选为0.6-20mm，甚至更优选为1.0-8.0mm。刀片宽度优选比第一侧表面和第二侧表面之间的距离大2-40％。

从切削刀片的底表面到悬臂构件的距离优选短于从切削刀片的顶表面到悬臂构件的距离。

悬臂梁的纵向轴线优选平行于或大体上平行于径向开槽方向。

根据实施例，刀具本体包括前端表面，其中刀片座通入前端表面，其中切削刃部分地或完全地在公共平面中延伸，其中悬臂梁的纵向轴线在平行于或大体上平行于所述公共平面的平面中延伸。

通过这种切削刀具，进一步降低了振动的风险。

刀具本体包括前端表面(即面向前的表面)和相对的后表面。后表面可以包括适合用于连接或联接到机器接口的联接部分。前端表面面向或大体上面向切削刀具的径向开槽方向。

切削刃部分地或完全地或大体上在公共平面中延伸。切削刃可以优选地包括主切削刃部分、两个拐角切削刃部分和两个离隙切削刃部分或辅助切削刃部分。每个所述拐角切削刃部分连接主切削刃部分和一个离隙切削刃部分。

所述拐角切削刃部分在顶视图中可以优选为弧形，并且可以优选在所述公共平面中延伸。

可替代地是，在顶视图中，切削刃可以成形为圆弧。所述弧的角度优选大于180°，并且弧的角度优选小于300°。

悬臂梁的纵向轴线在平行于或大体上平行于所述公共平面的平面中延伸。

所述纵向轴线优选与固定端和自由端相交。纵向轴线平行于或大体上平行于切削刀具的径向开槽方向。

根据实施例，刀具本体包括前端表面，其中从前端表面到悬臂构件的自由端的距离比从前端表面到悬臂构件的固定端的距离长。

通过这种切削刀具，进一步降低了振动的风险。

根据实施例，刀具本体和悬臂构件由相同的材料制成。

这种切削刀具可以以更经济的方式制造。

包括悬臂梁和端部质量块的刀具本体由相同的材料制成。材料优选为钢。悬臂梁和端部质量块永久连接。悬臂梁和刀具本体永久连接。刀具本体优选由单个坯料制成。

根据实施例，凹部和悬臂构件具有对应的或大体上对应的形状，其中悬臂构件和刀具本体的包围部分之间的间隙宽度是恒定的或大体上恒定的。

通过这种切削刀具，可以降低制造成本。

在侧视图中，悬臂构件的轮廓对应于凹部的轮廓。凹部限定了邻近悬臂构件的间隙。悬臂构件和刀具本体(由与悬臂构件相同的材料制成)的包围部分之间的间隙宽度是恒定的或大体上恒定的。

根据实施例，间隙宽度为0.2-5.0mm，优选为0.5-2.5mm。

通过这种切削刀具，稳定性进一步得到提高，因为去除的材料量保持在最小。

根据实施例，振动阻尼装置包括动能吸收元件，其中动能吸收元件定位在凹部中。

通过这种切削刀具，进一步降低了振动的风险。

动能吸收元件定位在凹部的至少一部分中。

优选地是，动能吸收元件毗邻端部质量的至少一部分。

凹部可以完全或大体上填充了动能吸收元件。

根据实施例，动能吸收元件包括聚合物、弹性体或橡胶。

通过这种切削刀具，进一步降低了振动的风险。

优选地，动能吸收元件包括聚合物，优选为硅树脂。优选地是，包围端部质量块的凹部至少部分地填充了动能吸收元件。

根据实施例，根据ASTM D2240 A型等级，动能吸收元件具有40-80的硬度，优选为35-65的硬度。

通过这种切削刀具，甚至进一步降低了振动的风险。

所述硬度被称为肖氏硬度。根据ASTM D2240-00测试标准A型，动能吸收元件因此具有40-80的硬度，优选为35-65的硬度。

根据实施例，从悬臂构件的自由端到质心的距离比从悬臂构件的固定端到质心的距离短。

通过这种切削刀具，进一步降低了振动的风险。

优选地是，从悬臂构件的自由端到质心的距离是从悬臂构件的固定端到质心的距离的1-75％，甚至更优选为20-50％。

根据实施例，切削刀具是开槽刀板，其中开槽刀板包括前端表面、顶表面和底表面，其中刀片座通入前端表面。

切削刀具是车削刀具。开槽刀板或切断刀板或用于开槽和/或切断的车削刀具优选由钢制成。切削刀具优选地是包括定位在刀片座中的切削刀片，其中切削刀片包括切削刃，其中切削刃限定刀片宽度。切削刀片优选为切断和/或开槽刀片。

开槽刀板的宽度优选是恒定的。可替代地是，开槽刀板宽度部分地小于刀片宽度，并且部分地大于刀片宽度。更准确地说，开槽刀板的包括前端表面的前部部分的宽度小于刀片宽度，而开槽刀板的包括后表面的后部部分的宽度大于刀片宽度。

顶表面和底表面优选为夹紧表面，其适合用于将开槽刀板夹紧在呈刀具块形式的刀具适配器中。

底表面优选不垂直于第一侧表面和第二侧表面。底表面优选为V形，即锥形。底表面优选包括第一表面和第二表面，其中第一表面和第二表面相对于彼此形成100-170°的角度，甚至更优选为形成110-150°的角度。优选地是，被定义为顶表面和底表面之间的距离的开槽刀板的高度在第一侧表面和第二侧表面之间的中间比在第一或第二侧表面处或沿着第一或第二侧表面的高度更大。

顶表面优选以与底表面对应的方式布置。

悬臂构件与前端表面、顶表面和底表面间隔开。

后表面与前端表面相对。

开槽刀板优选是伸长的。优选地是，从后表面到前端表面的距离比顶表面和底表面之间的距离大，更优选地是2-10倍大，甚至更优选地是3-8倍大。

优选地是，刀片座将顶表面和前端表面分开。

优选地是，从前端表面到凹部的距离为1-20mm，甚至更优选地为2-10mm。

优选地是，从底表面到凹部的距离为1-20mm，甚至更优选地为2-10mm。

凹部和悬臂构件优选至少部分地位于刀片座和切削刀具的底表面之间。

优选地是，开槽刀板包括至少一个但不超过两个悬臂梁。

根据实施例，顶表面和底表面平行或大体上平行，并且悬臂梁平行于或大体上平行于顶表面和底表面布置。

优选地是，在侧视图上看，悬臂梁的纵向轴线平行于或大体上平行于顶表面和底表面。在本文中，大体上平行是指+/-20°范围内。

根据实施例，从前端表面到自由端的距离比从前端表面到固定端的距离长。

根据实施例，从前端表面到自由端的距离比从前端表面到固定端的距离短。

通过这种刀具，进一步降低了振动的风险。

根据实施例，从底表面到悬臂构件的距离比从顶表面到悬臂构件的距离短，其中从刀片座到顶表面的距离比从刀片座到底表面的距离短。

通过这种切削刀具，进一步降低了振动的风险。

根据实施例，切削刀具是槽铣刀，其中槽铣刀能够围绕旋转轴线旋转，其中悬臂梁相对于旋转轴线径向或大体上径向布置，其中固定端面向旋转轴线。

悬臂构件与旋转轴线间隔开。从旋转轴线到自由端的距离大于从旋转轴线到固定端的距离。悬臂梁的纵向轴线与槽铣刀的旋转轴线相交或大体上相交。换句话说，悬臂梁的假想延长部与槽铣刀的旋转轴线相交或大体上相交。

槽铣刀优选地是包括2-30个刀片座。优选地是，槽铣刀包括2-30个振动阻尼装置。优选地是，振动阻尼装置的数量等于或大体上等于刀片座的数量。

根据实施例，一种减少金属切削操作期间的振动的方法，包括以下步骤：

提供金属工件，

提供上述的切削刀具，

使金属工件围绕其旋转轴线旋转，

布置切削刀具，使得悬臂梁相对于旋转轴线径向或大体上径向布置，以及

通过朝向旋转轴线移动切削刀具来切削金属工件。

该方法是金属切削方法，更具体地说是车削方法。优选提供CNC车床。CNC车床优选地是包括机器接口。CNC车床优选地是包括包含夹紧装置的可旋转主轴。提供了一种金属工件。金属工件优选地是旋转对称的或大体上旋转对称的。金属工件优选地是通过可旋转主轴可旋转。提供了一种切削刀具。切削刀具优选地是连接到机器接口。

金属工件围绕其旋转轴线旋转。切削刀具被布置或定向成使得悬臂梁相对于旋转轴线径向或大体上径向布置。在本上下文中，大体上径向包括悬臂梁平行于相对于旋转轴线的径向定向。

该方法包括通过在径向开槽方向上朝向旋转轴线移动切削刀具来切削金属工件的步骤。

悬臂梁的纵向轴线平行于或大体上平行于径向开槽方向布置。

附图说明

现在将通过描述本发明的实施例并参考附图来更详细地解释本发明。

图1是根据第一实施例的刀具适配器和切削刀具的透视图。

图2是图1中的刀具适配器和切削刀具以及金属工件的侧视图。

图3是图1中的切削刀具的侧视图。

图4是图1中的切削刀具的顶视图。

图5是根据第二实施例的刀具适配器和切削刀具的透视图。

图6是图5中的切削刀具的侧视图。

图7是图5中的切削刀具的前视图。

图8是根据第三实施例的切削刀具的透视图。

图9是根据第四实施例的切削刀具的透视图。

图10是图9中的切削刀具的前视图。

图11是图9中的切削刀具的侧视图。

图12是根据第五实施例的刀具适配器和切削刀具的透视图。

图13是图12中的切削刀具的侧视图。

图14是图3中的切削刀具的右下部分的放大图，示出了振动阻尼装置的第一示例。

图15是沿着图14的线A-A的横截面图。

图16是沿着图14的线B-B的横截面图。

图17是振动阻尼装置的第二示例的侧视图。

图18是振动阻尼装置的第三示例的侧视图。

图19是振动阻尼装置的第四示例的侧视图。

图20是根据第六实施例的切削刀具的侧视图。

图21是图20中的切削刀具的右下部分的放大图，示出了振动阻尼装置的第五示例。

图22是沿着图21的线A-A的横截面图。

图23是沿着图21的线B-B的横截面图。

具体实施方式

参考图1至图4，其示出了根据第一实施例的切削刀具1。

切削刀具1包括呈伸长的切断和开槽刀板形式的刀具本体2和切削刀片18。刀具本体2包括两个对角相对的刀片座11。切削刀片18安装在一个刀片座11中。

两个凹部9形成在刀具本体2中。在图14至图16中更详细地描述了一个凹部9。刀具本体2包括振动阻尼装置4，其中振动阻尼装置4包括邻近凹部9的悬臂构件12。

切削刀片3包括顶表面29、相对的底表面30和前端表面40。切削刃19连接前端表面40和顶表面29。切削刃19限定了刀片宽度20。前端表面是间隙表面或离隙表面。切削刀片的顶表面29包括呈一个或多个突起和/或凹陷形式的断屑装置。顶表面29适合于用作前刀面。顶表面29和底表面30包括用于与形成在刀片座11中的座置表面相接触的座置表面。

刀具本体2包括前端表面21、相对的后表面33、顶表面22、相对的底表面23、第一侧表面15和相对的第二侧表面16。刀具本体2是伸长的，即：从前端表面21到后表面的距离大于从顶表面22到底表面23的距离。

底表面为V形，即锥形。底表面23包括第一表面31和第二表面32，其中第一表面和第二表面相对于彼此形成100°至170°的角度，甚至更优选为110°至150°的角度。定义为顶表面22和底表面23之间的距离的开槽刀板的高度在第一侧表面15和第二侧表面16之间的中间比在第一侧表面15或第二侧表面16处或沿着第一侧表面15或第二侧表面16的高度更大。顶表面22以与底表面23对应的方式布置。

刀片座11通入前端表面21。

在例如图3中所示的侧视图中看，悬臂梁的纵向轴线A1平行于或大体上平行于顶表面22和底表面23。

第一侧表面15和第二侧表面16之间的距离17是恒定的，并且小于刀片宽度20。

如图1和图2中所示，切削刀具1通过包括螺钉的夹紧装置26安装在刀具适配器25中。刀具适配器包括适合用于连接到机床(未示出)(诸如例如CNC车床)的机器接口27的联接部分24。

图2示出了在切断或径向开槽操作中加工金属工件28时如何使用切削刀具1的示例。金属工件28围绕其旋转轴线R2旋转。金属工件28的旋转方向在图2中是逆时针的。切削刀具1在径向开槽方向34上被带向金属工件28或向金属工件28移动。更准确地说，切削刀片1的切削刃19线性地朝向金属工件28的旋转轴线R2。悬臂梁的纵向轴线A1平行于或大体上平行于径向开槽方向34。

在可替代实施例(未示出)中，当切削刀具1围绕金属工件28的旋转轴线R2旋转时，金属工件28可以是静止的。

现在参考图5至图7，其示出了根据第二实施例的切削刀具1。切削刀具1包括刀具本体2和切削刀片18。切削刀片18与图1至图4中的切削刀片18相同。切削刀具1安装在刀具适配器25中，该刀具适配器25与图1和图2中的刀具适配器相同。刀具本体2与图1至图4所示的刀具本体2的不同之处在于，刀片座被定向成使得切削刀片18的前端40和底表面23面向相同的方向或大体上相同的方向。悬臂梁的纵向轴线A1垂直于顶表面22和底表面23。

现在参考图8，图8示出了根据第三实施例的切削刀具1。切削刀具1与图5至图7所示的切削刀具的不同之处在于，刀具本体2包括刀板部分41或前部部分和后部部分42。刀板部分41包括第一侧表面和第二侧表面16。第一侧表面和第二侧表面之间的距离是恒定的，并且小于刀片宽度。刀板部分41包括悬臂构件12。后部部分42包括联接部分24。

现在参考图9至图11，图9至图11示出了根据第四实施例的切削刀具1。刀具本体2包括刀板部分41或前部部分和后部部分42。刀板部分41包括第一侧表面15和第二侧表面16。第一侧表面15和第二侧表面16之间的距离17小于刀片宽度20。如图10所示，第一侧表面15和第二侧表面16在前视图中是弯曲的或弧形的。

现在参考图12和图13，图12和图13示出了根据第五实施例的切削刀具1。切削刀具1是槽铣刀或开槽铣刀，该切削刀具能够绕其旋转轴线R1旋转。切削刀具1适合用于在金属工件(未示出)中加工沟槽。

如图12所示，切削刀具1能够通过包括螺钉的夹紧装置26安装在刀具适配器25中。刀具适配器25包括适合用于连接到机床(未示出)的机器接口27的联接部分24，所述机床诸如例如是加工中心或多任务机器或任何具有使铣削刀具旋转的能力的CNC机床。

如图13所示，悬臂构件12布置成使得悬臂梁相对于旋转轴线R1径向或大体上径向布置，使得悬臂梁的纵向轴线A1与槽铣刀的旋转轴线A1相交或大体上相交。悬臂构件12与旋转轴线R1间隔开。

当在如图13的侧视图中看时，槽铣刀1包括围绕旋转轴线R1均匀或大体上均匀布置的15个刀片座。每个刀片座中恰好定位一个切削刀片18。振动阻尼装置的数量等于刀片座的数量。

槽铣刀1包括15个切削刀片18和15个刀片座。然而，切削刀片的数量可以更少或更多。

现在参考图14至图16，图14至图16更详细地示出了在图3中的切削刀具的右下部分中找到的振动阻尼装置的第一示例。图15是沿着图14的线A-A的横截面图。图16是沿着图14的线B-B的横截面图。振动阻尼装置4包括悬臂构件12。

悬臂构件12邻近凹部9。凹部9通入第一侧表面15和相对的第二侧表面16中。悬臂构件12包括矩形长方体形状的悬臂梁5和柱体形状的端部质量块8。悬臂构件12在固定端6和自由端7之间延伸。固定端6永久地连接到刀具本体2。悬臂梁5从固定端6延伸。端部质量块8从自由端7延伸。

悬臂梁5的纵向轴线A1或中心轴线与固定端6和自由端7相交。纵向轴线A1平行于刀具本体23的底表面23。纵向轴线A1垂直于前端表面21。

悬臂构件12的横截面面积在悬臂梁5(如图15所示)的中段处比在端部质量块8(如图16所示)的中段处大。

从前端表面21到悬臂构件12的自由端7的距离比从前端表面21到悬臂构件12的固定端6的距离短。悬臂构件12和由与悬臂构件12相同的材料制成的刀具本体2的包围部分之间的间隙宽度13或凹部宽度是恒定的或大体上恒定的。悬臂梁5的高度35是恒定的，并且是垂直于悬臂梁5的纵向轴线A1测量的，如图14所示。悬臂梁5的长度36和端部质量块8的长度37都是沿着悬臂梁5的纵向轴线A1测量的。如图14所示，端部质量块8的高度38是垂直于悬臂梁5的纵向轴线A1测量的。悬臂构件12的长度39等于悬臂梁5和端部质量块8的组合长度36、37。悬臂构件12的宽度是恒定的，并且等于第一侧表面15和第二侧表面16之间的距离17。

优选地是，从凹部9到前端表面21的距离为2-6mm。

现在参考图17，图17示出了振动阻尼装置4的第二示例。与振动阻尼装置的第一示例相比，唯一的不同之处是动能吸收元件14定位在凹部9的一部分中。更准确地说，包围端部质量块8的凹部9至少部分地填充了动能吸收元件14。动能吸收元件14是硅树脂。动能吸收元件在第一侧表面和第二侧表面之间或大体上在第一侧表面和第二侧表面之间延伸。

现在参考图18，图18示出了振动阻尼装置4的第三示例。与振动阻尼装置的第一示例相比，主要不同之处在于间隙宽度13变化，并且凹部9的形状使得端部质量块8在侧视图中为椭圆形。

现在参考图19，图19示出了振动阻尼装置4的第四示例。与振动阻尼装置的第一示例相比，主要不同之处在于间隙宽度13变化，并且凹部9的形状不同。更具体地是，悬臂梁5的高度35随着距离固定端6的距离增加而增加，并且悬臂梁无缝地过渡到端部质量块8中。

现在参考图20，图20示出了包括振动阻尼装置4的第五示例的切削刀具的第六实施例，振动阻尼装置4的第五示例在图21至图23中详细示出。与振动阻尼装置的第一示例相比，主要不同之处在于悬臂构件12的定向在侧视图中旋转了180°，如图22所示。从前端表面21到悬臂构件12的自由端7的距离大于从前端表面21到悬臂构件12的固定端6的距离。进一步的不同之处在于悬臂梁5的长度36比端部质量块8的长度37短，并且其中间隙宽度13更大。

悬臂梁12的纵向轴线A1平行于刀具本体2的顶表面22和底表面23。凹部优选地是被定位成使得从凹部9到底表面23、前端表面21和刀片座11的距离分别大体上相等，即：所述距离中没有一个距离比任何其它所述距离大100％，优选50％。这可以从例如图21中理解，其中所述距离大体上相等。优选地是，从凹部9到底表面的距离为2-6mm。优选地是，从凹部9到前端表面21的距离为2-6mm。优选地是，从凹部9到刀片座11的距离为2-6mm。

振动阻尼装置的所有上述示例均可以包括动能吸收元件14，优选地是包括硅树脂，动能吸收元件14定位在凹部9的至少一部分中，优选地是使得包围端部质量块8的凹部9至少部分地填充了动能吸收元件14。

振动阻尼装置的所有上述示例均可以包括连接到端部质量块的高密度材料，即比钢更高密度的材料，优选为硬质合金。

任何上述振动阻尼装置均可用于任何上述切削刀具。

在上述实施例中示出的切削刀片可以具有其它形状，例如在侧视图中大体上为L形或三角形。刀片的夹紧可以通过弹簧夹具，即通过夹爪、刀片螺钉、顶部夹具或任何其它合适的夹紧装置的固有弹性来实现。

上述切削刀具中的凹部可以通过任何合适的金属去除操作(例如铣削、钻孔、放电加工(EDM)或激光)形成。

切削刀具的其它示例(未示出)可以包括呈空腔形式的凹部，该凹部与第一侧表面和第二侧表面间隔开。这种切削刀具可以优选完全地或部分地通过增材制造形成。

Claims (21)

1.一种用于金属切削的切削刀具(1)，包括刀具本体(2)，

其中所述刀具本体(2)包括刀片座(11)，

其中凹部(9)形成在所述刀具本体(2)中，

其中所述刀具本体(2)包括振动阻尼装置(4)，

其特征在于，

所述振动阻尼装置(4)包括悬臂构件(12)，

其中所述悬臂构件(12)邻近所述凹部(9)，

其中所述悬臂构件(12)包括悬臂梁(5)和端部质量块(8)，

其中所述悬臂构件(12)在固定端(6)和自由端(7)之间延伸，

其中所述固定端(6)永久地连接到所述刀具本体(2)，

其中所述悬臂梁(5)从所述固定端(6)延伸，并且

其中所述端部质量块(8)从所述自由端(7)延伸。

2.根据权利要求1所述的切削刀具(1)，

其中所述刀具本体(2)包括第一侧表面(15)和相对的第二侧表面(16)，

其中所述凹部(9)通入所述第一侧表面(15)和所述第二侧表面(16)内，

其中所述悬臂构件(12)在所述第一侧表面(15)和所述第二侧表面(16)之间延伸。

3.根据权利要求2所述的切削刀具(1)，其中所述第一侧表面(15)和所述第二侧表面(16)之间的距离(17)为0.5-20mm，优选为0.5-8mm。

4.根据权利要求2或3所述的切削刀具(1)，其中所述第一侧表面(15)和所述第二侧表面(16)平行或大体上平行。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的切削刀具(1)，

包括定位在所述刀片座(11)中的切削刀片(18)，

其中所述切削刀片(18)包括切削刃(19)，

其中所述切削刃(19)限定刀片宽度(20)，

其中所述刀片宽度(20)大于所述第一侧表面(15)和所述第二侧表面(16)之间的距离(17)。

6.根据权利要求5所述的切削刀具(1)，

其中所述刀具本体(2)包括前端表面(21)，

其中所述刀片座(11)通入所述前端表面(21)中，

其中所述切削刃(19)部分地或完全地在公共平面中延伸，

其中悬臂梁(5)的纵向轴线(A1)在平行于或大体上平行于所述公共平面的平面中延伸。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的切削刀具(1)，

其中所述刀具本体(2)包括前端表面(21)，

其中从所述前端表面(21)到所述悬臂构件(12)的所述自由端(7)的距离比从所述前端表面(21)到所述悬臂构件(12)的所述固定端(6)的距离长。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的切削刀具(1)，

其中所述刀具本体(2)和所述悬臂构件(12)由相同的材料制成。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的切削刀具(1)，

其中所述凹部(9)和所述悬臂构件(12)具有对应的或大体上对应的形状，

其中所述悬臂构件(12)和所述刀具本体(2)的包围部分之间的间隙宽度(13)是恒定的或大体上恒定的。

10.根据权利要求9所述的切削刀具(1)，

其中所述间隙宽度(13)为0.2-5.0mm，优选为0.5-2.5mm。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的切削刀具(1)，

其中所述振动阻尼装置(4)包括动能吸收元件(14)，其中所述动能吸收元件(14)定位在所述凹部(9)中。

12.根据权利要求11所述的切削刀具(1)，

其中所述动能吸收元件(14)包括聚合物、弹性体或橡胶。

13.根据权利要求11或12所述的切削刀具(1)，

其中所述动能吸收元件(14)根据ASTM D2240 A型等级具有40-80的硬度，优选为35-65的硬度。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的切削刀具(1)，

其中从所述自由端(7)到所述悬臂构件(12)的质心的距离比从所述固定端(6)到所述悬臂构件(12)的质心的距离短。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的切削刀具(1)，

其中所述切削刀具(1)是开槽刀板，

其中所述开槽刀板包括前端表面(21)、顶表面(22)和底表面(23)，

其中所述刀片座(11)通入所述前端表面(21)中。

16.根据权利要求15所述的切削刀具(1)，

其中所述顶表面(22)和所述底表面(23)平行或大体上平行，

其中所述悬臂梁(5)平行于或大体上平行于所述顶表面(22)和所述底表面(23)布置。

17.根据权利要求15或16所述的切削刀具(1)，其中从所述前端表面(21)到所述自由端(7)的距离比从所述前端表面(21)到所述固定端(6)的距离长。

18.根据权利要求15或16所述的切削刀具(1)，其中从所述前端表面(21)到所述自由端(7)的距离比从所述前端表面(21)到所述固定端(6)的距离短。

19.根据权利要求15-18中的任一项所述的切削刀具(1)，

其中从所述底表面(23)到所述悬臂构件(12)的距离比从所述顶表面(22)到所述悬臂构件(12)的距离短，

其中从所述刀片座(11)到所述顶表面(22)的距离比从所述刀片座(11)到所述底表面(23)的距离短。

20.根据权利要求1至14中的任一项所述的切削刀具(1)，

其中所述切削刀具(1)是槽铣刀，

其中所述槽铣刀能够围绕旋转轴线(R1)旋转，

其中所述悬臂梁(5)相对于所述旋转轴线(R1)径向或大体上径向布置，

其中所述固定端(6)面向所述旋转轴线(R1)。

21.一种减少金属切削操作期间的振动的方法，包括以下步骤：

提供金属工件(28)，

提供根据权利要求5-19中的任一项所述的切削刀具(1)，

使所述金属工件(28)围绕其旋转轴线(R2)旋转，

布置所述切削刀具(1)，使得所述悬臂梁(5)相对于所述旋转轴线(R2)径向或大体上径向布置，以及

通过使所述切削刀具(1)朝向所述旋转轴线(R2)移动来切削所述金属工件(28)。

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