切削刀具和锁定销 技术背景
本发明涉及切削刀具，包括一刀架和一具有一穿孔的切削镶刃，该切削镶刃抵靠该刀架的一镶刃槽的一底面和两支撑面，所述刀架有一供一插入该镶刃孔的带螺纹锁定销旋入其中的孔，所述锁定销包括一头部、一腰部、一圆锥部和一螺纹部，所述锁定销为快速作用型，锁定销的所述各部分在未受荷载时有一共同中心轴线，刀架中的所述孔中有一锥形凹座，该凹座在把锁定销紧紧旋入该孔中与锁定销配合而把该切削镶刃推向两支撑面。
上述那类切削刀具可见US-A-3,341,920。该切削刀具包括一具有一圆柱形镶刃孔的负切削镶刃。锁定销在旋紧时倾斜，从而把切削镶刃推向刀架中的支撑面。但是这些支撑面与镶刃槽的底面之间的角度最多为90°，以便把切削镶刃锁定在正确位置上。在要定位所谓的正切削镶刃时，需要另一种锁定销。这种锁定销比方说可见US-A-3,341,923，该专利中的锁定销包括一锥形头部，该头部在切削镶刃压靠与底面成钝角的支撑面的同时使切削镶刃向下压靠底面。
在US-A-4,869,624公开的一种切削刀具中，用一弹性倾斜锁定螺丝固定一可转位地切削镶刃。在更换切削镶刃时必须卸下该锁定螺丝。
本发明的目的
本发明的一个目的是提供一种具有一快速作用的锁定销的切削刀具，该锁定销可固定具有圆柱形孔的切削镶刃和具有异形孔的切削镶刃。
本发明的另一个目的是提供一种具有一快速作用的锁定销的切削刀具，该锁定销可迅速、安全地固定切削镶刃。
附图的简要说明
上述和其他目的结合附图用按后附权利要求所述的本发明切削刀具和锁定销实现。附图中：
图1为本发明锁定销的立体图；
图2A和2B为本发明切削刀具的侧视剖面图；
图3为本发明切削刀具另一实施例的侧视剖面图；
图4为该切削刀具的俯视图；
图5A、5B和5C为示出图2A和2B所示切削刀具的安装过程的侧视剖面图；
图6A和6B为示出图3所示切削刀具的安装过程的侧视剖面图；
图7示出图6A和6B的安装的一可能的最终位置；
图8为一具有双异形孔的切削镶刃的剖面图。
本发明的详细说明
本发明切削刀具在图2A和2B中用标号10表示。该切削刀具10包括一刀架11和一具有一穿孔19A的切削镶刃12A，该切削镶刃直接或经一垫片13间接抵靠刀架11的一切削镶刃槽的一底面14以及两支撑面15,16。用螺纹旋入在该刀架的一孔17中的快速作用的锁定销18穿过镶刃孔19A。换句话说，该切削刀具包括：一刀架11，该刀架包括一镶刃槽，该镶刃槽包括一底面14和从所述底面向上伸展的两支撑面15、16(图3)；以及一从所述底面最好垂直地向下伸展的孔17；一座落在所述槽中的切削镶刃12，该切削镶刃包括一抵靠所述底面14的主面、受所述两支撑面支撑的两侧面，和一具有至少一刀刃的主面，一穿孔从一主面伸展到另一主面；一带螺纹的锁定销18，该锁定销可插入并固定在所述穿孔中、以便把所述镶刃可卸下地固定在所述刀架上以及无需把所述锁定销整个从所述穿孔中卸下即可在所述镶刃槽上拆装所述镶刃。
从图1和2B可看得最清楚，锁定销18包括一头部20、一腰部21、第一锥形部22和一螺纹部23。这些部分在未受荷载时有一共同中心轴线CL1。头部20稍呈锥形，经半径为R1的圆弧与第二锥形部24连接。第二锥形部24的锥顶角为40-70°、最好为60°的一锐角α。另一锥形部24经半径为R2的圆弧与腰部21连接。R2大于R1，其大小为0.2mm。出于强度考虑R2选择成大于R1，而R1选择小尺寸是为了尽可能加大头部的包络面。腰部21的横截面向一径向凸缘25方向递增，该凸缘如所公知，用来防止垫片13松动。该锁定销在凸缘25处直径最大。该腰部与该凸缘之间的过渡区为一凹形部，其半径R3为R2的至少4倍，因为使用时锁定销的这一区域的应力较大。该凸缘还与一与第一锥形部22连接的圆柱形部26连接。第一锥形部22的锥顶角为40-70°、最好为60°的一锐角β，以便在安装镶刃时使得锁定销迅速倾斜。第一锥形部经第二腰部27与螺纹部23连接。螺纹部23为一球的一部分，从而即使与螺纹孔17啮合也可倾斜。锁定销的自由顶面和底面上最好有扳手槽。锁定销总长L，头部20的高度h为总长L的约8-12％、最好约为10％；锥形部24的轴向尺寸c约为4％；而腰部21到凸缘25的长度w占总长L的24-32％、最好约为28％。所述尺寸L、h、c和w与中心轴线CL1平行。
刀架11的孔17中有一锥形凹座28，该凹座在锁定销在该孔的螺纹部17中旋紧时与锁定销配合而把切削镶刃推向支撑面。该凹座28的中心线CL2如所公知偏心，以使锁定销的锥形面22在一侧成为抵靠面28。抵靠面28正对支撑面15和16。凹座28的锥顶角为40-70°、最好为54°的一锐角δ，以便尽可能紧抵底面14。因此角δ大于角β。
垫片13呈与对应切削镶刃大致相同的多边形，其中有一供锁定销18插入的中心孔。该孔中有一与锁定销上的凸缘25配合的肩。肩的最小直径大于凸缘25的最大直径，从而比方说在镶刃变动时垫片不致在刀架上发生松动。在图2A和2B所示实施例中切削镶刃12A为负基本形状。这就是说，切削镶刃的两主面与其侧面垂直。该切削镶刃中有一圆柱形孔19A。
图3示出一基本形状为正的切削镶刃，即该切削镶刃的顶面与其侧面成锐角。该切削镶刃的孔19B为异形孔，包括一圆柱形底部30、一锥形部31和一大直径圆柱形部32。锥形部31的圆锥角为40-70°、最好为60°，即最好与上述角α和β相同。这种异形孔也可用于负镶刃形状，如图8所示，切削镶刃12C的孔19C可为双异形孔。本锁定销与正镶刃形状组合时无法使用纯圆柱形孔，因为上紧时切削镶刃会沿支撑面15、16向上移动。
在按照图2A、2B和5A-5C把一负切削镶刃装配到刀架上时，把切削镶刃12A的孔19A套到锁定销的头部20和腰部21的主要部分上。应该看到，此时垫片13已以公知方式装好，螺纹已完全啮合，锁定销的中心轴线CL1与孔17的中心轴线CL大致重合。然后用合适扳手插入扳手槽中转动锁定销使得锥形面22与28互相抵靠。如图5B所示，锁定销继续旋紧时倾斜，从而头部20的圆柱形包络面抵靠切削镶刃的圆柱形孔壁。从而切削镶刃偏移，直到其两侧面分别抵靠支撑面15,16。为了补偿锁定销的最多为1°的倾斜角变动以及支撑面的弹性变形和锁定销的塑性变形，头部做成圆锥形，其母线与中心轴线CL1之间的夹角μ约为1-2°，锥顶角正对底面14，防止切削镶刃的前刃上抬。因此如图5B中中间位置所示，头部与孔之间在半径R1处为线接触或面接触而非点接触。图5A和5C所示位置分别为锁定销转动约3/4转，而最后的1/8转形成图5C所示线接触或面接触。
当按照图3、6A和6B装配一切削镶刃时，如上所述把该切削镶刃的孔19B/19C套在锁定销的头部20和腰部21的主要部分上。然后转动锁定销使得锥形面22与28互相抵靠。继续转动时，锁定销倾斜，角度总的改变约3°，从而另一锥形部24抵靠孔19B/19C的锥形部31。从而切削镶刃偏移，直到其两侧面抵靠两支撑面，以便符合镶刃的实际形状。进一步旋紧锁定销时，切削镶刃的位置不再变动，而锁定销发生弹性变形，如图3和6B所示。从而切削镶刃安全地固定在该位置上。
或者，各部件之间的公差也可做成使得腰部21抵靠镶刃孔，如图7所示。因此锁定销与镶刃孔之间有两个接触处，从而加强对切削镶刃的夹持力。由于腰部向头部呈约为3°的锥形，因此腰部21的包络面沿一线段抵靠切削镶刃中的圆柱形孔壁。当使用者感到锁定销的抗扭力突然增加时，表明锁定销已旋得足够紧。在图7所示位置，锁定销已转动约3/4转，其中的最后1/8转形成所述线接触。
本发明的基本想法是，无需从刀架上卸下锁定销18就可拆装切削镶刃10，即锁定销为快速作用型。事实上，在拆装切削镶刃12时只须稍稍旋松或旋紧锁定销。因此锁定销18既可夹紧具有正圆柱形孔的切削镶刃，又可夹紧具有异形孔的切削镶刃，为此，旋紧锁定销使得头部20和腰部21向离开支撑面15,16的方向倾斜，从而头部与腰部之间的过渡区与镶刃孔19A、19C的一锥形部31配合，而只有头部与圆柱形镶刃孔配合。这就是说，使用者在同一刀架上可使用各种形状的切削镶刃。