用于移除材料的机械加工的刀具的、具体用于纵向车刀的刀架

摘要

本发明涉及用于机械加工工件的刀具(10)的刀架(12)，其中，刀架(12)包括切削刀片插座(20)和夹紧部(30)，其中，切削刀片插座(20)在刀架(12)的前端部(18)的区域中，用于接收切削刀片(14)，夹紧部(30)在刀架(12)相对的后端部(26)的区域中，用于将刀架(12)夹紧在机床中，其中，切削刀片插座(20)由上夹爪(24)和下夹爪(22)限定，其中，刀架(12)包括上部(34)和下部(36)，其中，上夹爪(24)布置在上部(34)上，下夹爪(22)布置在下部(36)上，其中，上部(34)和下部(36)仅借助于腹板(42)连接在一起，腹板(42)在第一分离狭缝(38)与第二分离狭缝(40)之间延伸，其中，第一分离狭缝(38)和第二分离狭缝(40)在刀架(12)的上部(34)与下部(36)之间延伸，并且布置在腹板(42)的相对的侧部上，使得上部(34)能够以摇杆的方式经由腹板(42)相对于下部(36)枢转，其中，第一分离狭缝(38)在前刀架区域中在切削刀片插座(20)与腹板(42)之间延伸，以及其中，第二分离狭缝(40)在中央刀架区域中在腹板(42)与夹紧部(30)之间延伸，其中，刀架(12)还包括致动器件(44)，该致动器件(44)在中央刀架区域中与上部(34)协作，并且配置成扩展第二分离狭缝(40)，以便使上夹爪(22)朝向下夹爪移动，以在上夹爪(24)与下夹爪(22)之间夹紧切削刀片(14)。

说明书

技术领域

本发明涉及用于机械加工工件的刀具的刀架。本发明还涉及具有这种刀架和切削刀片的刀具，其中，切削刀片可更换地固定在刀架上。具体地，根据本发明的刀具涉及车刀，优选地涉及称作纵向车刀的刀具。

背景技术

根据本发明的刀架包括切削刀片插座和夹紧部，其中，切削刀片插座在刀架前端部的区域中，用于接收切削刀片，夹紧部在刀架相对的后端部的区域中，用于将刀架夹紧在机床中。切削刀片插座由上夹爪和下夹爪限定。刀架还包括上部，上夹爪布置在上部上。另外，刀架包括下部，下夹爪布置在下部上。

从EP2282859B1已知这种类型的通用刀具刀架。

上述类型的车刀主要包括大致条形刀架和切削刀片，其中，大致条形刀架由钢制成，切削刀片由硬质合金制成，固定在大致条形刀架上，以便可更换。在大多数情况下，切削刀片借助于螺钉或另一固定器件固定在刀架上。作为磨损部件的切削刀片必须相对频繁地进行更换，因此，能够以相对简单的方式从刀架释放切削刀片，以及更换新的切削刀片。

当车削旋转对称的部件时，经常必须非常接近主轴地进行机械加工。对于称作纵向车床的车床尤其如此，因为纵向车床的进给运动从主轴开始。为此，刀具(称作纵向车刀)在所述车床中通常直接地布置在主轴上。在大多数情况下，各种类型的这种刀具多数同时布置在主轴上，以便能够根据期望的转动，以可变的方式从一个刀具转换至下一刀具。出于对空间的考虑，纵向转动车床中的刀具经常夹紧在称作线性单元的单元中，在线性单元中，多个刀具或刀具刀架直接一个在另一个上方地布置。当所述刀具刀架由可更换的切削刀片占据时，在绝大多数情况下，更换切削刀片通常很困难，因为接近待释放的固定器件(主要为螺钉)非常受限制。因此，通常必须将刀具刀架作为整体从线性单元移除，以便能够更换切削刀片。这很费力，并导致设置时间过长。

目前已提出许多不同的解决方案来解决上述问题。EP 2282859B1公开了多种解决方案，其中，用作固定器件的螺钉可从很多侧部插入刀具的刀架，使得根据安装情况，能够选择具有有利螺钉位置的相应方案。

EP 2379260B1还公开了刀具，其中，用于固定切削刀片的夹紧螺钉能够从两个不同侧部插入刀架，使得根据安装情况，从一侧或另一侧将夹紧螺钉固定在刀架中。

发明内容

本发明的目的在于提供用于上述类型刀具的刀架，其中，即使在牢固安装情况下，也能够以尽可能简单的方式将切削刀片固定在刀架上。具体地，与上述已公开的解决方案相比，用于紧固和释放切削刀片的结构设计将以替代方式进行设计。

根据本发明，从介绍中提到的类型的刀架开始来实现所述目的，其中，刀架的上部和下部仅借助于腹板连接在一起，其中，腹板在第一分离狭缝与第二分离狭缝之间延伸，其中，两个分离狭缝在刀架的上部与下部之间延伸，并且布置在腹板的相对的侧部上，使得上部能够以摇杆的方式经由腹板相对于下部枢转，其中，第一分离狭缝在切削刀片插座与腹板之间在前刀架区域中延伸，以及其中，第二分离狭缝在腹板与夹紧部之间在中央刀架区域中延伸，其中，刀架还包括致动元件，该致动元件在中央刀架区域中与上部协作，并且配置成扩展第二分离狭缝，以便使上夹爪朝向下夹爪移动，并且夹紧上夹爪与下夹爪之间的切削刀片。

因而，根据本发明的刀架设计成使得上部与下部之间仅存在一个单一机械连接，即借助于上述腹板进行连接，其中，上夹爪布置在上部上，下夹爪布置在下部上。这导致一种类型的摇杆，其中在上部与下部之间的连接腹板作为所述摇杆的接头。然而，显而易见的是，这不是实际的接头或轴承，而是上部与下部之间的稳定机械连接，该稳定机械连接由于宽度小，使得上部能够至少部分地弹性枢转。为了确保所述枢转性，使下部与上部分离的分离狭缝连接在腹板的两个侧部上。因此，所述分离狭缝在腹板的两个侧部上，在上部与下部之间，生成一种空间，该空间不进行填充，以及该空间中设置空气。

优选地，致动元件是螺钉，与上部协作，以便在上部的后部区域中向上压上部，上部的后部区域布置在第二分离狭缝的上方。由于根据本发明的上部的摇杆机构，上部的后部部分向上运动，由于上部的后部部分向上运动，第二分离狭缝扩展分开，使得上夹爪朝向下夹爪运动。因此，切削刀片插座的高度减小，使得切削刀片夹紧在所述切削刀片插座中。

释放致动元件引起反向运动，即上部枢转返回，其中，上夹爪远离下夹爪移动，以及切削刀片插座扩展。然后，切削刀片可优选地通过手来移除。

因而，完全实现了上述目标。

根据本发明的改进，刀架包括柄，该柄大致沿着纵向轴线延伸，形成夹紧部，并且整体地连接至下部，其中，致动器件是螺钉，该螺钉接合在螺纹中，该螺纹设置在下部中，并且沿着螺纹轴线延伸，该螺纹轴线大致与刀架的纵向轴线垂直地对齐。在这种情况下，螺纹轴线优选地与第一分离狭缝和/或第二分离狭缝平行地延伸，分离狭缝优选地在刀架的整个宽度上延伸，并且因而在上部与下部之间形成一种平面。换言之，螺纹轴线优选与腹板平行地延伸，该腹板从刀架的第一纵向侧部延伸至刀架的相对地布置的第二纵向侧部。

因此，用作致动器件的螺钉在刀架的侧部处拧入刀架。这样提供的优点是，与螺钉在刀架的端面上从前部或与前部成角度地拧入相比，接近非常简单，尤其是在自动纵向车床中。

在本发明的其他改进中，螺钉包括圆锥形的螺钉头部，该圆锥形的螺钉头部与上部协作，以用于扩展第二分离狭缝。更确切地说，螺钉头部的圆锥形形状周向面与刀架的上部协作，以便扩展第二分离狭缝。

当螺钉拧入后部部分时，刀架的上部由于圆锥形的螺钉头部自动地向上移动，由于刀架的上部向上移动，第二分离狭缝扩展分开，其中，该后部部分布置在第二分离狭缝上方。如以上已提到的是，第二分离狭缝的扩展导致第一分离狭缝和连接至所述第一分离狭缝的切削刀片插座的尺寸减小，或由于摇杆机构而在腹板的另一侧部上压缩。螺钉越拧入刀架，上夹爪越朝向下夹爪移动，以及切削刀片夹紧在两个夹爪之间。

根据另外的改进，刀架包括第一凹部，第一凹部位于第一纵向侧部上，用于接收螺钉头部，其中，螺纹和第二分离狭缝通向第一凹部，以及其中，第一凹部至少部分地由接触面界定，该接触面布置在上部上，并且与螺钉头部协作。优选地，在刀架的上部上的所述接触面也成形为与螺钉头部相似的圆锥形形状。

在最后提到的改进中，特别优选的是，设置在刀架的上部上的圆锥形形状接触面与螺纹轴线围成第一角度，该第一角度小于或等于第二角度，该第二角度是由螺钉头部的圆锥形周向面与螺钉的纵向轴线围成。在尤其优选的方式中，所提到的两个角度大小相同。

另外，在最后提到的改进中，优选的是，第一凹部至少部分地由下界定表面界定，该下界定表面布置在下部上，其中，在螺纹轴线与布置在上部上的圆锥形形状接触面之间的第一距离比在螺纹轴线与下界定表面之间的第二距离小，以及其中，螺钉头部直径的一半比第二距离小，而等于或大于第一距离。

上述尺寸的优点在于，当拧紧螺钉时，第一凹部的下界定表面自由地运行，使得螺钉的螺钉头部与布置在刀架的上部上的圆锥形形状接触面简单地协作，然而，不接触凹部的下界定表面。

根据优选的改进，上夹爪和下夹爪邻接刀架的第二纵向侧部，该第二纵向侧部与布置有第一凹部的第一纵向侧部相对布置。

因此，螺钉优选地从与切削刀片插座相对布置的侧部拧入刀架，即，从与上夹爪和下夹爪相对的侧部拧入刀架。所述类型的布置提高了刀片座的机械稳定性，或切削刀片在刀架中的夹紧。

根据本发明另外的改进，刀架包括位于第二纵向侧部上的用于接收螺钉头部的第二凹部，其中，螺纹和第二分离狭缝通向第二凹部，使得螺钉可插入螺纹，作为从第一纵向侧部或第一凹部以及第二纵向侧部或第二凹部的两个中的选项。

布置在刀架的相对侧部上的两个相等凹部使得可根据刀具在机床中的要求和安装情况，将螺钉从一个侧部或从相对的另一侧部拧入刀架，以便将切削刀片固定在刀架上。

根据另外的改进，第二分离狭缝包括两个部分。第二分离狭缝的第一部分邻接腹板。第二分离狭缝的第二部分邻接第二分离狭缝的自由端部。优选地，第一部分和第二部分相对于彼此成锐角。

由于所述锐角，刀架柄的部突出超过上部的后部部分。第二分离狭缝的第二部分在刀架柄的所述突出部与刀架上部的后部部分之间延伸。这样的优点在于，如果第二分离狭缝的第一部分扩展过大，则因为上部碰撞抵靠刀架柄的突出部，因而防止刀架上部进一步倾斜，从而防止摇杆机构过度旋转或过度倾斜。

优选地，第一分离狭缝通向在上夹爪与下夹爪之间的切削刀片插座。与邻接刀架的第二纵向侧部并且仅布置在刀架的所述侧部上的上夹爪和下夹爪对比，第一分离狭缝(以及第二分离狭缝同样)在刀架的整个宽度上延伸。

根据本发明的另外改进，刀架包括内冷却液通道，其中，冷却液通道的冷却液输出部布置在上夹爪上，以及其中，冷却液通道的部分在腹板的内部中、从下部引导进入刀架的上部。

以这种方式，尽管刀架上部和刀架下部仅借助于腹板连接在一起，但可将冷却液直接引导至切削刀片或切削刀片的刀片。优选地，因为腹板在上刀架的整个宽度延伸，因而，由于冷却液通道的部分整合，腹板不会受到任何过度的机械削弱。

显而易见的是，上述特征和下文将进行解释的特征不仅可在不同情况下指定的组合中使用，而且可在不脱离本发明的范围的情况下以其它组合或单独使用。

附图说明

在附图中示出了本发明的示例性实施方式，并且在以下描述中进行更详细的解释。在附图中：

图1示出了根据本发明的刀具的示例性实施方式的立体图；

图2示出了当从相对侧部观察时图1中示出的根据本发明的刀具的示例性实施方式的立体图；

图3示出了根据本发明的刀具的详细侧视图；

图4示出了图3中示出的详细的侧视图，与图3相比省略了致动元件；

图5示出了当从相对的侧部观察时图3和图4中示出的详细的侧视图；

图6示出了图1中示出的根据本发明的刀具的示例性实施方式的纵向剖面；

图7示出了根据发明的刀具的另一详细纵向剖面；

图8示出了穿过根据本发明的刀具的刀架的剖面；

图9示出了根据示例性实施方式的在根据本发明的刀具中使用的致动元件的纵向剖面；以及

图10示出了图5中示出的根据本发明的刀具的刀架的另一剖视图。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的刀具的示例性实施方式的不同侧部的立体图。在图1和图2中刀具作为整体指定为附图标记10。

刀具10包括刀架12和切削刀片14，其中，刀架12还常常指定为刀具刀架12。切削刀片14可释放地固定在刀架12上，即，不是刀架12的固定部件部分。优选地，刀架12由钢制成。相比之下，切削刀片14优选地由硬质合金制成。根据图1和图2中示出的示例性实施方式，切削刀片14优选为所谓的可转位切削刀片，可转位切削刀片包括两个相同的切削头部16或切削头部16’，两个切削头部中的每个均包括一个或多个切削刃，当使用刀具10时，通过该一个或多个切削刃机械加工工件，以便移除材料。然而，明显的是，在根据本发明的刀具10中可使用具有仅一个切削头部16或具有多于切削头部16和切削头部16’两个切削头部的切削刀片。

在刀具刀架12的前端部18的区域中，刀具刀架12包括切削刀片插座20，该切削刀片插座20用作用于切削刀片14的插座。切削刀片插座20由下夹爪22和上夹爪24形成。切削刀片14在下夹爪22与上夹爪24之间夹紧。上夹爪24是可枢转夹爪，而下夹爪22是刚性夹爪。

在刀具10的后端部26的区域中，刀架12包括大致条状柄28。所述柄28形成夹紧部30，刀架12通过夹紧部30能够在机床中夹紧。柄28大致沿着纵向轴线32(参见例如图6)延伸，并且优选地具有矩形截面。

切削刀片14固定在刀架12中的类型是根据本发明的刀具10的特征。为了该目的，刀架12分成上部34和下部36。上夹爪24布置在上部34上。上部34和下部36通过两个分离狭缝-分离狭缝38和分离狭缝40彼此分离(具体参见图3至图5)。因此，当空间地观看时，分离狭缝38和分离狭缝40在刀架12的上部34与下部36之间延伸。优选地，第一分离狭缝38通向切削刀片插座20，第二分离狭缝40布置在刀架12的中央区域中，与第一分离狭缝38相比，第二分离狭缝40布置成更靠近刀架12的夹紧部30或更靠近刀架12的后端部26。优选地，第二分离狭缝40在刀架12的整个宽度上延伸。

腹板42布置在分离狭缝38与分离狭缝40之间。优选地，所述腹板42也在刀架12的整个宽度上延伸。腹板42用作在刀架12的上部34与下部36之间的连接腹板。更确切地说，上部34和下部36仅借助于所述腹板42连接在一起。在上部34与下部36之间不存在其它直接连接。因为上部34可以以摇杆的方式相对于下部36枢转，因而以该种方式生成上部34的类型的摇杆机构。在这种情况下，腹板42用作一种接头或铰链。然而，显而易见的是，由于刀架12由钢制成，上部34的枢转性相对小。

为了致动上部34的上述摇杆机构，刀架12还包括致动元件44。优选地，所述致动元件44是具有圆锥形形状的螺钉头部46的螺钉(参见图9)。螺钉44接合在螺纹48中，其中，螺纹48在刀架的横向方向上与纵向轴线32正交地延伸。优选地，螺纹48与第一分离狭缝38和/或第二分离狭缝40平行地对齐。螺纹48布置在刀架12的刚性下部36中。然而，在拧入状态中，螺钉44通过螺钉头部46与刀架12的上部34协作。由于螺钉头部46的圆锥形形状，随着螺钉44拧得越来越深，上部34的后部或刀架侧的端部被向上挤压，结果使得第二分离狭缝40逐渐扩展，越来越分开。在这种情况下，由于以上已描述的、上部34与下部36之间借助于腹板42连接，上部34的前部或工件侧的端部向下或朝向下部36枢转。因此，随着螺钉44拧得越来越深，上夹爪24逐渐越来越朝向下夹爪22枢转，使得切削刀片插座20的高度减小，以及切削刀片14夹紧在上夹爪24与下夹爪22之间。

当相对于切削刀片插座20观察时，螺钉44优选地从相对的刀架侧部拧入刀架12(参见图1和图2)。为此，在刀架12的第一纵向侧部50上设置用于接收螺钉44的螺钉头部46的第一凹部52(参见图4)。优选地，第一凹部52设计为大致壶形的凹部。螺纹48和第二分离狭缝40二者均通向所述第一凹部52。一方面，第一凹部52在径向方向上在顶部处由接触面54限定，另一方面，在底部处由界定表面56限定，其中，在目前的情况下，界定表面56指定为下界定表面56(参见图4)。接触面54布置在刀架12的上部34上。相比之下，界定表面56布置在刀架12的下部36上。接触面54和界定表面56通过第二分离狭缝彼此分离。接触面54用于接触圆锥形的周向面58，该圆锥形的周向面58设置在螺钉44的螺钉头部46上(参见图9)。图10示出了图5中标记的截面，在图10的截面中，也可看到第一凹部52。优选地，布置在刀架12的上部34上的接触面54与螺纹48的螺纹轴线60成角度α₁。优选地，所述角度α₁大小与第二角度α₂相同，其中，第二角度α₂由螺钉头部46的圆锥形形状的周向面58与螺钉44的螺钉轴线62围成。原则上，第二角度α₂也可比第一角度α₁大。然而，尤其优选的是角度α₁和角度α₂大小相同。

如还可由图10看到的是，接触面54与螺纹轴线60之间的距离比螺纹轴线60与下界定表面56之间的距离小。最后提到的、在螺纹轴线60与下界定表面56之间的距离也比螺钉44的螺钉头部46的直径的一半大。这确保当将螺钉44拧入刀架12时，螺钉44仅接触接触面54或与接触面54协作，而下界定表面56在这种情况下自由地运行，其中，接触面54布置在刀架12的上部34上，下界定表面56设置在刀架12的下部36上。

如上所述，虽然优选的是将螺钉44从所述刀架的第一纵向侧部50拧入刀架12，但是在根据这里示出的本发明的刀具10的示例性实施方式的情况下，也可将螺钉44从所述刀架的相对的第二纵向侧部64拧入刀架12。在目前的情况下示出的示例性实施方式的情况下，用于接收螺钉44的螺钉头部46的凹部66也即设置在刀架12的第二纵向侧部64上(参见图2、图5和图10)。所述凹部66与第一凹部52相等地形成，并且还包括与第一凹部52相等的接触面54’和下界定表面56’(参见图5和图10)。在目前的情况下，凹部66指定为第二凹部66。因此，根据安装情况和空间条件，螺钉44可从第一纵向侧部50插入第一凹部52，以及从第二纵向侧部64插入第二凹部66，然后与螺纹48螺纹连接。

根据本发明的刀架12还包括内冷却液通道68。冷却液可经由所述冷却液通道68传导穿过刀架12，直到切削刀片14的区域。冷却液通道68包括可在图6、图7和图8中看到的多个部分。冷却液通道68最终通向布置在上夹爪24中的冷却液出口70。冷却液可在侧部处或从后端部26被引导进入设置在柄28中的第一部分72。冷却液从第一部分72流入第二部分74。所述第二部分74将第一部分72连接至第三部分76，该第三部分76布置在上夹爪24中。第二部分74从下部36延伸穿过腹板42的内部到达刀架的上部34中。

在图6中还可看到的是，第二分离狭缝40设计成大致V-形方式并且包括两个部分：第一部分78和第二部分80。第二分离狭缝40的第一部分78和第二部分80一起围成锐角。第一部分78在腹板42与第二部分80之间延伸。第二部分80在第一部分78与第二分离狭缝40的自由端部82之间延伸。由于第二分离狭缝40的所述V形形状，因为如果第一部分78扩展得过远或上部34倾斜得过大，则上部34在第二部分80的区域中碰撞柄28，因而，当夹紧螺钉44拧紧时，防止过度拧紧上部34。