切削刀具 【发明领域】
本发明涉及一种具有可更换的切削刀片的切削刀具。
【发明背景】
这种切削刀具是众所周知的，尤其是在切削刀片可通过切削刀具的刀片槽中的夹紧螺钉来可更换地固定住的情况中。通常对于这种切削刀具来说，当取下或更换切削刀片时会遇到操作困难，其原因是需要在很难或无法接近夹紧螺钉的情况下对夹紧螺钉进行拧松、取出和拧紧操作。例如，在单轴自动机床中，切削刀具具有通常由截面宽度在7到12mm之间的矩形杆所制成的刀杆。切削刀片通过螺钉或夹紧件夹在刀片槽中。在美国专利No.5779400和DE3114460 A1中公开了螺钉夹紧。夹紧件形成了夹紧机构的一部分，该机构体积庞大，不适于截面非常小的刀杆。另一方面，在具有细长刀杆的切削刀具中的螺钉夹紧式切削刀片中会遇到的一个问题是，螺钉头位于刀杆的一侧。这意味着为了松开、取下或拧入螺钉，操作人员必须能接触到刀杆上的螺钉头所处地一侧，这并不总是可以做到的。
本发明的目的是提供一种具有可更换的切削刀片的切削刀具，其中切削刀片以能够克服上述缺点的方式固定在刀片槽中。
发明概要
根据本发明，提供了一种切削刀具，包括刀具主体和通过紧固件固定在刀具主体的刀片槽中的切削刀片；
刀片槽包括底壁、从底壁中大致直立地延伸出来的第一和第二侧壁，以及从底壁延伸到刀具主体的周边壁上的槽通孔；
切削刀片包括至少一个设有切削刃的切削部分和设有刀片通孔的支撑部分，刀片通孔具有圆柱形的刀片通孔壁和至少两个周向隔开的支撑翼，其从刀片通孔壁中径向向内地伸出，各支撑翼均具有给定形状的倾斜支撑面，支撑翼被支撑翼间隙分隔开；
紧固件具有前部、后部以及位于它们之间的圆柱形中间部分，并具有延伸穿过后部和前部的纵向轴线，前部设有至少两个周向间隔开的夹紧翼，各夹紧翼具有倾斜的大致向后的夹紧面，其形状与支撑面的给定形状相对应，夹紧翼被夹紧翼间隙分隔开，紧固件可围绕纵向轴线在夹紧位置和非夹紧位置之间旋转，其中在夹紧位置中，紧固件的前部位于刀片通孔中，并且各夹紧面重叠于相应的支撑面上。
根据本发明，各夹紧翼的夹紧面为处于外螺纹的给定螺旋线上的螺旋形状，各支撑翼的支撑面为处于相啮合的内螺纹的螺旋线上的螺旋形状。
另外，根据本发明，在非夹紧位置中，紧固件的前部位于刀片通孔中，各夹紧面定位成与给定支撑翼间隙相对，而各支撑面定位成与给定夹紧翼间隙相对。
根据本发明的第一实施例，紧固件可在槽通孔中从非夹紧位置直线地运动到取出位置，此时紧固件的前部位于槽通孔内而不是位于刀片通孔内，并且可将切削刀片从刀片槽中取出。
根据本发明的第一实施例，槽通孔优选设有阻挡件，其可防止紧固件从槽通孔中完全脱离。
另外，根据本发明的第一实施例，中间圆柱形部分优选设有纵向延伸的具有前端和后端的凹部，凹部在前端处由凸缘限定，并在后端处通到颈部中，中间圆柱形部分具有第一直径，颈部具有第二直径，其中第二直径小于第一直径，阻挡件处于该凹部内，从而允许紧固件在槽通孔中来回运动，可通过与阻挡件相接合的凸缘来防止紧固件从通孔中完全脱离。
根据第一实施例，该阻挡件是位于销孔中的销，销的一部分伸入到槽通孔中。
另外，根据第一实施例，在夹紧和非夹紧位置中，销的伸入到槽通孔中的部分处于紧固件的颈部中。
另外，根据第一实施例，在取出位置中，销的伸入到槽通孔中的部分处于凹部中。
根据本发明的第二实施例，在非夹紧位置中，可将切削刀片从刀片槽中取出。
根据第二实施例，紧固件优选设有O形环，其从圆柱形部分中的环形槽内部分地伸出来。
紧固件的后部优选设有向前变尖的锥形头部，其可容纳在槽通孔中的相配的锥形沉孔中。
一般来说，紧固件的头部设有可容纳扳手的插孔，以便使紧固件在夹紧和非夹紧位置之间来回旋转。
如果需要的话，插孔可以是用于艾伦内六角扳手的插孔，而扳手是艾伦内六角扳手。
另外，如果需要的话，可以提供具有至少两个可插入到夹紧翼间隙中的尖头的扳手，用于使紧固件在夹紧和非夹紧位置之间来回旋转。
附图简介
为了更好地进行理解，下面将参考附图并仅通过示例来介绍本发明，在图中：
图1是根据本发明第一实施例的带有紧固件的切削刀具的正上方分解透视图，其中紧固件显示为艾伦内六角扳手；
图2是根据本发明第一实施例的切削刀具的透视图，其中切削刀片被取出来且紧固件处于取出位置；
图3是根据本发明第一实施例的带有紧固件的切削刀具的后上方分解透视图，其中紧固件显示为具有两个尖头的扳手；
图4是根据本发明第一实施例的切削刀片的侧视图；
图5是根据本发明第一实施例的紧固件的透视图；
图6是根据本发明第一实施例的紧固件的第一侧视图；
图7是根据本发明第一实施例的紧固件的第二侧视图；
图8是根据本发明第二实施例的改进的紧固件的侧视图；
图9是根据本发明第一实施例的切削刀具的正视图；
图10是根据本发明第二实施例的改进的切削刀具的正视图；
图11是图2所示切削刀具沿线XI-XI的局部剖视图，显示了处于取出位置的紧固件；
图12是与图11所示类似的视图，但紧固件处于非夹紧位置；
图13是与图12所示类似的视图，但紧固件处于夹紧位置；
图14是根据本发明第一实施例的切削刀具的局部侧视图，其中紧固件处于非夹紧位置；
图15是根据本发明第一实施例的切削刀具的局部侧视图，其中紧固件处于夹紧位置；
图16是与图12类似的视图，显示了用于根据本发明第二实施例的切削刀具的处于非夹紧位置的改进的紧固件；和
图17是与图16类似的视图，但改进的紧固件处于夹紧位置。
发明的详细描述
在下述描述中，将针对通常用于单轴自动车床中的那类切削刀具来说明本发明。然而，本发明涉及用于将切削刀片可靠地夹持在切削刀具的刀片槽中。更准确地说，本发明涉及紧固件和切削刀片之间的连接设置，因此可以理解，本发明决不受限于用于单轴自动车床中的那类切削刀具，而是可适用于切削刀片通过紧固件固定在刀片槽中的许多类型的切削刀具。
首先来看图1到3，图中显示了根据本发明第一实施例的切削刀具20。切削刀具20包括刀具主体22，以及通过紧固件26固定在刀具主体22的刀片槽28中的切削刀片24。刀片槽28包括底壁30，以及从底壁30中大致直立地延伸出来的第一侧壁32和第二侧壁34。刀具主体22具有周边壁36，其在刀具主体22的前端38和后端40之间延伸。周边壁36包括四个长壁，即上壁42、下壁44以及在上壁42和下壁44之间延伸的前侧壁46和后侧壁48。刀片槽28在刀具主体22的前端38处设于前侧壁46中。槽通孔50从底壁30延伸到刀具主体22的周边壁36的后侧壁48中。槽通孔50设有通到后壁48中的锥形沉孔52。刀具主体设有位于销孔56中的销54。销孔56垂直于槽通孔50而定向，且定位成使得销54的一部分伸入到槽通孔50中。
再来看图4。切削刀片24包括基本上平坦的第一侧面58、大致平行于第一侧面58且与之相对的基本上平坦的第二侧面60，以及在它们之间延伸的周边表面62。切削刀片24具有两个切削部分64，各切削部分设有切削刃66，其中一个切削刃是工作切削刃68，另一个是非工作切削刃70。工作切削刃68形成在工作后刀面72与工作前刀面74的相交处，而非工作切削刃70形成在非工作后刀面76与非工作前刀面78的相交处。支撑部分80在切削部分64之间延伸。支撑部分设有刀片通孔82，其在第一侧面58和第二侧面60之间延伸。刀片通孔82具有圆柱形的刀片通孔壁86和两个从刀片通孔壁86上径向向内地伸出的周向间隔开的支撑翼88，这两个支撑翼被支撑翼间隙90分隔开。各支撑翼88均具有倾斜的支撑面92。支撑面92优选为处于内螺纹的普通螺旋线上的螺旋形状。切削刀片24具有四个对接面，即位于支撑部分80的下周边上的第一对接面94、位于周边表面62上的两个第二对接面96，以及由第一侧面58形成的第三对接面，其中工作用的第二对接面98相邻于非工作后刀面76，而非工作用的第二对接面100相邻于工作后刀面72。当切削刀片24夹持在刀片槽28(也见于图9，14和15)中时，第一对接面94与刀片槽28的第一侧壁32相接，工作用的第二对接面98与刀片槽28的第二侧壁34相接，而切削刀片24的第一侧面58与刀片槽28的底壁30相接。
如图5到7更详细地示出，紧固件26具有前部102、后部104以及位于它们之间的大致圆柱形的中间部分106。纵向轴线A延伸穿过前部102和后部104。前部102设有两个周向间隔开的夹紧翼118，夹紧翼118被夹紧翼间隙120分隔开。各夹紧翼118均具有倾斜的大致向后的夹紧面122。夹紧面122和支撑面92具有相配的形状，使得它们能够相互间顺利地接合，且一个在另一个上相互间滑动。夹紧面122优选为处于与支撑面92的内螺纹相啮合的外螺纹的普通螺旋线上的螺旋形状。紧固件26的后部104设有向前变尖的锥形沉头124，其可与槽通孔50中的锥形沉孔52相匹配。中间圆柱形部分106设有纵向延伸的基本上平坦的凹部108，该凹部具有前端110和后端112，凹部在前端110处由凸缘114限定，并在后端112处通到颈部116中，中间圆柱形部分106具有第一直径D1，颈部116具有第二直径D2，第二直径小于第一直径D1。
图8显示了根据本发明第二实施例的改进的紧固件126。改进的紧固件126在结构上与第一实施例的紧固件26非常相似。实际上，主要差别在于，与第一实施例的紧固件26不同，改进的紧固件126不要求有颈部116或凹部108，因此在该改进的紧固件126中未设置这些特征。另一方面，根据第二实施例的改进的紧固件126优选设有O形环128，其从中间圆柱形部分106中的环形槽130中部分地伸出来。改进的紧固件126中的与第一实施例的紧固件26相同的特征由相同的标号来表示。
现在来看图9，图中显示了根据本发明的切削刀具20的第一实施例的正视图。根据第一实施例，刀片槽28的第一侧壁32从前壁46中朝向下壁44向下倾斜。切削刀片24设计成使得第一对接面94具有与第一侧壁32相配的斜面。根据本发明的第二实施例，如图10所示，提供了改进的切削刀具132。改进的切削刀具132包括改进的切削刀片134，其通过改进的紧固件126夹紧在改进的刀具主体138的改进的刀片槽1 36中。根据本发明的第二实施例，如图10所示，改进的刀片槽136的第一侧壁140垂直于底壁30。因此，改进的切削刀片134具有与其第一侧面58垂直的第一对接面142。如下文将介绍的那样，虽然对于这两个实施例来说切削刀片24，134的夹紧和非夹紧都是一种两个步骤的工艺，即将切削刀片24放入到刀片槽28中和从刀片槽28中取出切削刀片24，然而在第一实施例中需要有额外的步骤。因此，根据第一实施例，用于将切削刀片24夹紧在刀片槽28中的工艺是一项三个步骤的工艺。
现在来看图11到15，图中显示了根据本发明第一实施例的将切削刀片24夹紧到刀片槽28中和从刀片槽28中松开刀片24。图11是沿图2中线XI-XI的刀具主体的局部剖视图，其中切削刀片被取出且紧固件26的头部124处于槽通孔50中。紧固件26的紧固件前部102位于槽通孔50中的这一位置将称为紧固件26的“取出”位置。应当注意的是，紧固件未以剖开的形式示出，使得夹紧翼118的定位清晰可见。在取出位置，紧固件上没有任何一部分位于刀片槽28中，切削刀片24可自由地放入到刀片槽28中或从中取出来。这一点将在下面进一步讨论。应当注意的是，在取出位置，凸缘114和紧固件26的凹部108与销54相接，销54部分地伸入到槽通孔50中。实际上，销54构成了一个阻挡件，其可防止紧固件26从槽通孔50中完全脱离。在凸缘114与销54相接合的情况下，由于凸缘114无法越过销54的伸入到槽通孔50中的部分，因此就可以防止紧固件26脱离。然而，紧固件26必须在初始时装入到刀具主体22中。为了初始将紧固件26定位于槽通孔50中，必须将销54从销孔56中取出来。在将紧固件26设于槽通孔50中之后，将销54放入到销孔56中。显然，如果因某一原因需要将紧固件26从槽通孔50中完全抽出，那么必须将销54从销孔56中取出来。
紧固件26可在槽通孔50内从取出位置直线地运动到图12所示的位置，该位置称为“非夹紧”位置。在非夹紧位置中，沉头124的锥形区域与沉孔52的锥形区域相接，销54位于紧固件26的颈部116中。由于销54不再与平坦的凹部108接合，因此紧固件26此时便可围绕其轴线A旋转，以便进入到如图13所示的位置，其称为“夹紧”位置。
下面将参考图11到15来介绍根据第一实施例的将切削刀片24夹紧在刀片槽28中的三步骤工艺。在步骤1中，将紧固件26移到取出位置(图11)，将切削刀片24置于刀片槽28中。在步骤2中，使紧固件26直线地运动到非夹紧位置。在非夹紧位置中，紧固件26的前部102位于刀片通孔82中，并且各夹紧翼118及其相关夹紧面122定位成与支撑翼间隙90相对，而各支撑面92定位成与夹紧翼间隙120相对(图14，也见于图12中，图中显示了紧固件26的位置以及夹紧翼118及其相关夹紧面122的定位)。最后，在步骤3中，紧固件26围绕轴线A沿顺时针方向转动到夹紧位置，其中紧固件26的夹紧翼118的各夹紧面122重叠在槽通孔50的支撑翼88的相应支撑面92上(图13和15)。
为了从刀片槽28中松开和取出切削刀片24，可以相反的顺序执行上述三个步骤。也就是说，首先围绕其轴线A沿逆时针方向旋转紧固件26，然后使紧固件26直线式运动，直到紧固件26的前部102离开刀片通孔82并位于槽通孔50中。最后将切削刀片24从刀片槽28中取出。
可以理解，根据第一实施例，紧固件26必须处于取出位置，才能将切削刀片24放入到刀片槽28中或将其从中取出来。其原因是刀片槽28具有倾斜的第一侧壁32和切削刀片24具有相应倾斜的第一对接面94。
下面将参考图14到17来介绍根据第二实施例的改进的切削刀片134的夹紧。根据该实施例，改进的紧固件126的前部102总是处于改进的刀片槽136中，改进的切削刀片134无须进行直线运动。在步骤1中应使改进的紧固件126处于非夹紧位置(图16)，除非它已经处于这一位置，改进的切削刀片134滑入到改进的刀片槽136中，并且改进的切削刀片134的第一侧面58保持为平行于改进的刀片槽136的底壁30。由于根据第二实施例，改进的刀片槽136的第一侧壁140和底壁30相互间垂直(图10)，因此这是可能的。在该位置中，改进的紧固件126的前部102处于刀片通孔82中，各夹紧翼118及其相关夹紧面122定位成与支撑翼间隙90相对，而各支撑面92定位成与夹紧翼间隙120相对，其方式与如图14所示的第一实施例的情况完全相同。在步骤2中将改进的紧固件126围绕其轴线A沿顺时针方向旋转到夹紧位置，其中改进的紧固件126的夹紧翼118的各夹紧面122重叠在槽通孔50的支撑翼88的相应支撑面92上(图17和15)。显然，为了从改进的刀片槽136中松开和取出改进的切削刀片134，可以相反的顺序执行上述两个步骤。也就是说，首先围绕其轴线A沿逆时针方向旋转改进的紧固件126，然后通过使改进的切削刀片134从改进的刀片槽136中滑出来，并且改进的切削刀片134的第一侧面58保持与改进的刀片槽136的底壁30平行，从而将改进的切削刀片134从改进的刀片槽136中取出来。
现参见图1和2，应当注意的是，紧固件124的头部设有用于容纳套筒扳手146的插孔144，该扳手可用于将紧固件124围绕其轴线A在夹紧和非夹紧位置之间来回转动。通常来说，插孔是艾伦内六角插孔，扳手是艾伦内六角扳手。同样，改进的紧固件也设有用于容纳套筒扳手146的插孔144。还提供了一种具有两个尖头150的双头扳手148。两个尖头150的大小和位置设置成使得它们可插入到夹紧翼间隙90之间，以便使紧固件124在夹紧和非夹紧位置之间来回转动。
换句话说，套筒扳手146与紧固件26或改进的紧固件126在其后部104处接合，而双头扳手与紧固件26或改进的紧固件126在其前部102处接合。这两个扳手一个用于从一端转动紧固件26或改进的紧固件126，另一个用于从另一端转动紧固件26或改进的紧固件126，它们的设置对有时候无法接触到紧固件的一端或另一端的情况来说是非常方便的。应当注意的是，与需要使用必须完全取出以转位或更换切削刀片的夹紧螺钉的切削刀具不同，根据本发明，紧固件26(或改进的紧固件126)在切削刀片24(或改进的切削刀片134)的连接和夹紧或松开和取出的所有阶段中均保持与刀具主体22(或改进的刀具主体138)相接合。
虽然在上文中以一定程度的特殊性介绍了本发明，然而应当理解，在不脱离由下述权利要求限定的本发明的精神或范围的前提下，可以进行许多种变更和修改。例如，本发明是针对具有两条切削刃的切削刀片来介绍的。然而，对于本领域的技术人员来说很明显，本发明也可容易地应用到具有超过两条切削刃的切削刀片中。同样很明显，支撑翼88的数量和夹紧翼118的相应数量优选等于切削刃的数量。