专利名称：具有可更换切削刀片的铣齿工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及铣齿工具，更具体地，涉及具有可更换切削刀片的铣齿 工具。
背景技术：
为了制造齿轮如具有弯曲的齿面线的螺旋锥齿轮，已开发了铣齿工 具组件。例如，很多端铣刀组件包括连接于铣床的盘形刀头和联接于该 刀头的多个切削刃。切削刃绕刀头的中心点布置在不同的径向位置处。 切削刃成组地布置，通常是两个或三个切削刃一组。在两个切削刃的组 中，切削刃对包括内切削刃和外切削刃。在三个切削刃的组中，除内、 外切削刃外还包括"底部"切削刃。通常，切削组件每次插入会在工件 中形成一个齿槽，然后刀具组件退出，并且工件转位至下一个齿槽位置， 以形成下一个齿槽，这在本领域是^^知的。
在通常的端面滚齿工艺中，刀具和工件以定时的关系相互独立地旋 转，从而允许对工件连续转位并连续形成齿轮的每个齿槽。每个相继的 切削刃组穿过相继的齿槽，使该组中每个切削刃完全沿齿槽的纵向部分 形成切口。因此，在大多数端面滚齿工艺中，切削工具的单次插入产生 要形成的工件的所有齿槽。
在很多现有技术铣齿工具组件中，切削刃是设置在盘形刀头中的槽
中的细长杆式构件。切削刃通常由棒料高速钢(HSS)制成。为了在高 公差内形成齿轮，如果每个切削刃都一样则是优选的。然而，这种铣齿 工具組件在长时间使用后， 一个或多个切削刃会磨损，并且切削刃通常 需要磨尖。然而，磨尖切削刃不但耗时而且成本高。
弗兰西斯(Francis )等人的美国专利No.6，609，858公开了 一种具有容 纳多个保持块(即保持器)的刀头体的滚齿切刀系统。每个保持器包括容 纳切削刀片的凹部。切削刀片可转位到至少两个切削刃。当一个切削刃磨 损时，切削刀片可被转位，以使用较锋利的切削刃，从而能够节省成本。然而，弗兰西斯等人的'858专利的"i更备的一个缺点在于，切削刀片不 能充分地支撑在相应保持器的凹部内。形成齿轮的过程中产生的力可能使 切削刀片相对于支撑块移动，从而导致工件超出 ^差外。例如，保持器的 凹部在一側一面对紧固件头部的 一侧一基本上是敞开的。由于该側敞开， 所以切削刀片不能充分地支撑并且切削刀片可能移出/>差外，特别是考虑 到齿轮制造过程中切削刀片上的高载时。
因此，仍然需要一种具有容纳切削刀片的保持器的改进的铣齿工具 组件。更具体地，仍然需要一种改进的铣齿工具，其中切削刀片由保持 器更好地支撑。
发明内容
上述需要在本发明的切削工具组件中得到满足。所述切削工具组件 适于连接至用于制造齿轮的刀头。所述切削工具组件包括切削刀片和适 于将该切削刀片联接至刀头的保持器。该保持器包括由背表面和至少一 个唇构件限定的凹部，该唇构件提供朝向所述背表面的针对切削刀片的 力，从而在切削操作过程中将切削刀片保持在凹部内。
另一方面，本发明是一种适于联接至刀头的用于制造齿轮的切削工 具组件。所述切削工具组件包括切削刀片，该切削刀片具有背表面和与 该背表面以锐角相交的至少一个有角度的表面。所述切削工具组件还包 括适于将切削刀片联接至刀头的保持器并包括凹部，该凹部由背表面和 与该背表面以锐角相交的至少一个有角度的表面限定。所述凹部的背表 面支撑切削刀片的背表面。通过提供朝向所述背表面的针对切削刀片的 力支撑切削刀片的有角度的表面，从而在切削操作中将切削刀片保持在 凹部内，所述凹部的有角度的表面支撑切削刀片的有角度的表面。
另一方面，本发明是一种包括刀头和多个切削刀片的铣齿工具组 件。每个切削刀片包括背表面和与该背表面以锐角相交的至少一个有角 度的表面。所述铣齿工具还包括多个保持器，每个保持器具有凹部，所 述凹部由背表面和与所述凹部的背表面以锐角相交的至少一个有角度
的表面限定。每个保持器将切削刀片中的一个联接至刀头。每个凹部的 背表面支撑切削刀片相应的一个背表面。通过提供朝向所述背表面的针 对相应的切削刀片的力支撑切削刀片的有角度的表面中相应的一个表面，从而在切削操作中将切削刀片回复到凹部内。通过下面提供的详细说明，本发明的更多应用领域将变得显而易 见。应当理解的是，表示本发明的优选实施方式的详细说明和特定的示 例仅出于说明性的目的，而不是为了限制本发明的范围。
从详细的说明和附图将更充分地理解本发明，其中图l是本发明的铣齿工具的分解视图；图2是用于图1的铣齿工具的保持器的侧视图；图3是用于图1的铣齿工具的保持器的俯视图；图4是用于图1的铣齿工具的切削刀片的侧视图；图5A是正在与保持器相联接的切削刀片的剖视图；图5B是已联接至保持器的切削刀片的剖视图；图6是本发明的切削刀片的另一个实施方式的前视图；图7是图6的切削刀片的俯视图；图8是本发明的保持器的另一个实施方式的前视图；图9是图8的保持器的俯视图；图IO是本发明的切削刀片的另一个实施方式的前视图； 图11是图10的切削刀片的俯视图；图12是本发明的保持器的另一个实施方式的前视图；以及 图13是图12的保持器的俯视图。
具体实施方式
以下对优选实施方式的说明在本质上仅仅是示例性的，并且绝不意在限制本发明、本发明的应用或使用。现在参照附图，尤其是图l,本发明的铣齿工具组件总体以IO表示。 铣齿工具10总体包括具有上表面13的刀头12和总体以14表示的多个 切削工具组件。刀头12包括绕刀头12的上表面13上的中心点布置在 不同的径向位置处的多个槽16。每个槽16容纳一个切削工具组件14。 刀头12适于连接到用于形成齿轮的铣床或其它适合的机器(未示出)。 切削工具组件14以双刀刃的组布置，每组均具有用于分别切削齿轮齿 的内侧和外侧的"内刃"和"外刃"。如本领域通常公知的，铣床使刀 头12旋转并将切削工具组件14移动到工件(未示出)内以形成齿轮。 本领域的普通技术人员应理解，铣齿工具组件10可具有以任何适当的 方式布置在刀头12上的任何数目的切削工具组件14而不偏离本发明的 范围。如图所示，每个切削工具组件14均包括切削刀片18和保持器20。 保持器20以将在后面更为详细地说明的方式将切削刀片18联接到具有 上表面13的刀头12。切削刀片18优选地以可拆卸的方式连接到保持器 20。本领域的普通技术人员应理解，能够从保持器20拆卸切削刀片18 以进行磨尖。可将切削刀片18与保持器20分别进行磨尖。在一个实施 方式中，切削刀片18可从保持器20拆下而保持器20保持联接于刀头 12。切削刀片18可被取下并且可将新磨尖的切削刀片18连接到保持器 20。切削工具组件14的一些方面使得切削刀片18能够由保持器20更 好地支撑，这将在下文中更详细地进行说明。图1-图3、图5A以及图5B详细地示出了保持器20的一个实施方 式。保持器20总体是细长的，以便限定出第一端22和第二端24。保持 器20的第一端22总体包括前表面26、背表面28、相反的侧表面30a、 30b以及底表面31。可对前表面26、背表面28、侧表面30以及底表面 31相交处的边缘进行倒角。第一端22适于插入刀头12的一个槽16内， 以联接至刀头12。背表面28和侧表面30a、 30b —直延续到保持器20 的第二端24，但是前表面26被垂直于保持器20的第一端22的前表面 26切开的突出物(ledge) 32中断。保持器20的第二端24还包括有角 度的前表面34。如图3所示，保持器20的第二端24的前表面34相对 于保持器20的第一端22的前表面26以锐角设置。保持器20的第二端24还包括顶脊36。在所示的实施方式中，锥形脊36具有与侧表面30a、 30b都相交的倒V形。这样，顶脊36限定出两个有角度的顶表面38a、 38b。顶脊36还被截平，以限定出顶表面40。在所示的实施方式中， 有角度的顶表面38a、 38b和顶表面40都朝保持器20的背表面28向下 逐渐变细，如图2所示。保持器20可由长方形和/或正方形硬金属如高 速钢棒料制成。保持器20的第二端24还包括总体以42表示的凹部。在所示的实 施方式中，凹部42由与有角度的前表面34大致平行的背表面44限定。 凹部42进一步由总体以46表示的至少一个唇构件限定。在所示的实施 方式中，唇构件46包括第一有角度的表面48和第二有角度的表面50。 图5A和5B示意性地以剖视图示出了第一有角度的表面48。应当注意， 第二有角度的表面50在剖视图上与第一有角度的表面48相同。第一和 第二有角度的表面48、 50均以图5A和5B所示的锐角ot，与凹部42的 背表面44相交，从而限定出唇构件46。这样，第一和第二有角度的表面 48、 50提供朝向背表面44的针对切削刀片18的力F (见图5B)，从而在 切削操作过程中将切削刀片18保持在凹部42内，下面将更详细地进4亍i兌 明。应当注意，唇构件46可以具有与第一和第二有角度的表面48、 50不 同的任何适合的形状而不偏离本发明的范围。如图1、 2和3所示，第二有角度的表面50相对于第一有角度的表 面48以正角设置。这样，第一和第二有角度的表面48、 50设置成V形。 这样，第一和第二有角度的表面48、 50提供了相对于凹部42的背表面 44横向指向的横向保持力F'(见图1)，以进一步将切削刀片18保持在 凹部42内，下面将更详细地进行说明。图1、 4、 5A和5B示出切削刀片18的一个实施方式。在所示的实 施方式中，切削刀片18相对较平直，以便限定出前表面52和背表面44。 切削刀片18还包括两个相反的侧表面56a、 56b。前表面52大体与背 表面54平行，并且侧表面56a、 56b与前表面和背表面52、 54垂直。 切削刀片18还包括与前表面和背表面52、54都垂直的底表面58。另外， 切削刀片18包括顶表面63。在所示的实施方式中，顶表面63限定为具 有截顶表面62的倒V形。同样，顶表面63如图4所示从前表面52向 背表面54向下逐渐变细，使得在顶表面63与前表面52的相交处形成切削刃60。切削刀片18可由硬金属如高速钢制成。切削刀片18还包括第一有角度的表面64和第二有角度的表面66。 图5A和5B示意性地以剖视图示出第一有角度的表面64。应当注意， 第二有角度的表面在剖视图上与第一有角度的表面64相同。第一有角度的表面64以图5A和5B所示的锐角oc"与背表面54相交。同样，第 二有角度的表面66如图5A和5B所示与切削刀片18的背表面54相交。当切削刀片联接至保持器20时，凹部42的背表面44支撑并接靠 切削刀片18的背表面54。另外，第一有角度的表面64接靠保持器20 的凹部42的第一有角度的表面48并被其支撑。类似地，切削刀片18 的第二有角度的表面66接靠保持器20的凹部42的第二有角度的表面 50并被其支撑。在一个实施方式中，角度a'与角度a"互补，使得第一 和第二有角度的表面64、 66分别齐平地坐靠在凹部42的第一和第二有角 度的表面48、 50上。本领域的普通技术人员要理解的是，切削刀片18在铣齿操作过程 中可能由于切削力而有移动的倾向。然而，切削刀片18可被充分地支 撑在保持器20的凹部42内，以充分限制切削刀片18相对于保持器20 的移动。更具体地，如果切削力作用在切削刀片18上并试图将切削刀 片18从凹部42的背表面44垂直地移开，第一和第二有角度的表面48、 50将如图5B所示对切削刀片18的第一和第二有角度的表面64、 66提供 反作用力F，以将切削刀片18保持靠在保持器20的背表面44上。类似 地，如果切削力试图使切削刀片18相对于凹部42的背表面44在横向方向 上移动，保持器20的第一和第二有角度的表面48、 50将如图1所示对切 削刀片18的第一和第二有角度的表面64、66提供横向于背表面44的反作 用力F'上，以限制切削刀片18在该方向上移动。因此，切削刀片18被更 好地保持在保持器20内，并且铣齿工具组件10更有可能保持在公差内。切削刀片18可以任何适合的方式联接至保持器20。在所示的实施 方式中，每个切削工具组件14包括如图5A和5B所示的紧固件68。所 示的实施方式中，紧固件68延伸穿过切削刀片19的孔70和保持器20 的孔72。在一个实施方式中，孔70垂直于背表面54和前表面52延伸 穿过切削刀片18。同样，在一个实施方式中，孔72刻有螺紋并且垂直 于凹部42的背表面44向保持器20的背表面28延伸。在图l所示的实施方式中，当切削工具组件14联接至刀头12时，如图l所示，每个紧 固件68都设置在刀头12的上表面13上方和相应的槽16外部。这样， 即使在保持器20联接至刀头12时也可够到紧固件68,以便于更换切削 刀片18。在所示的实施方式中，在前表面52上对切削刀片18的孔70进行 锥形扩孔，以限定出锥形孔表面74。如图5A和5B所示，为了将切削 刀片18联接至保持器20，将切削刀片18的孔70与保持器20的螺紋孔 72充分偏离，使得第一和第二有角度的表面64、 66能够朝凹部42的背 表面44移动经过第一和第二有角度的表面48、 50。如图所示，尽管孔 70、 72之间存在偏离，但紧固件68仍能够容纳在切削刀片18的孔70 和保持器20的孔72中。 一旦切削刀片18已经经过保持器20的第一和 第二有角度的表面48、 50,则紧固件68偏压在(cam against)锥形孔 表面74上，以将切削刀片18向下移动到凹部42中。换言之，随着紧 固件68进一步拧入孔72中，第一和第二有角度的表面64、 66向下偏 压保持器20的第一和第二有角度的表面48、 50。这种偏压作用确保切 削刀片18正确地座靠在保持器20的凹部42内，以便更好地保持在其 中。现在转到图6-图9，图6-图9示出切削刀片18和保持器120的第二 实施方式，其中增加100的相似数字代表与图1-图4所示的实施方式相 似的结构。保持器120和切削刀片118与上述保持器20和切削刀片18 基本相似。然而，在图6-图9所示的实施方式中，切削刀片118和保持 器120中的一个包括公突出构件176并且另 一个包括容纳该公突出构件 176的母容纳构件178。例如，在所示的实施方式中，切削刀片118包 括呈凹槽形式的母容纳构件178,所述凹槽基本沿背表面154的全部长 度延伸。同样，在所示的实施方式中，保持器120包括呈舌构件形式的 公突出构件176，所述舌构件从凹部42的背表面144向外延伸并从孔 172延伸至顶表面140。本领域的普通技术人员要理解的是，公突出构合的形状而不会偏离本发明的范围。因此，当切削刀片118联接至保持器120时，保持器120的舌构件 被切削刀片118的凹槽容纳。这样，如果切削力F，试图使切削刀片118相对于凹部142的背表面144在横向方向上移动，则公突出构件176将接 靠切削刀片118的母容纳构件178上，以阻挡这种移动。本领域的普通技 术人员要理解的是，切削刀片U8可包括公突出构件176并且保持器120 可包##容纳构件178而不会偏离本发明的范围。现在转到图10-图13，图10-图13示出切削刀片218和保持器220 的第三实施方式，其中增加200的类似数字代表与图1-图4所示的实施 方式相似的结构。在所示的实施方式中，保持器220包括由背表面244 和唇构件246限定的凹部242。在所示的实施方式中，唇构件246是与 背表面244以图5A所示的锐角ot'相交的有角度的底表面280。切削刀片 218包括与切削刀片218的背表面254以锐角oc "相交的有角度的底表面 282。有角度的底表面282大体与切削刀片218的侧表面256a、 256b垂直。 有角度的底表面218大体与保持器220的有角度的底表面280互补，使得 当切削刀片218联接至保持器220时，有角度的底表面280、282相互接靠。 同样，切削刀片218包括呈凹槽形式的母容纳构件278，并且保持器220 包括呈舌构件形式的公突出构件276，所述舌构件容纳在切削刀片218 的母容纳构件178内。与以上公布的实施方式相似，切削刀片218被牢 固地支撑并保持在保持器220的凹部242内，使得切削工具组件214更 有可能保持在公差内。本发明的说明本质上仅仅是示例性的，因此不偏离本发明主旨的变型 将落在本发明的范围内。不认为这种变型与本发明的精神和范围偏离。
权利要求
1.一种适于联接到刀头的用于制造齿轮的切削工具组件，该切削工具组件包括切削刀片；以及保持器，该保持器适于将所述切削刀片联接到所述刀头并包括由背表面和至少一个唇构件限定的凹部，所述至少一个唇构件提供朝向所述背表面的针对所述切削刀片的力，从而在切削操作过程中将所述切削刀片保持在所述凹部内。
2. 如权利要求l所述的切削工具組件，其中，所述唇构件包括至 少一个有角度的表面，所述有角度的表面与所述保持器的背表面以锐角 相交，使得所述有角度的表面提供朝向所述背表面的针对所述切削刀片 的力，从而将所述切削刀片保持在所述凹部内。
3. 如权利要求2所述的切削工具组件，其中，所述保持器包括第 一有角度的表面和第二有角度的表面，所述第二有角度的表面相对于所 述第 一有角度的表面以正角设置，以限制所述切削刀片在基本横向于所 述背表面的方向上的移动。
4. 如权利要求2所述的切削工具组件，其中，所述保持器包括有 角度的底表面，并且所述切削刀片具有互补的有角度的底表面，该互补 的有角度的底表面接靠所述保持器的有角度的底表面。
5. 如权利要求l所述的切削工具组件，其中，所述切削刀片包括 孔，所述保持器包括孔，并且所述工具组件进一步包括紧固件，所述紧 固件延伸穿过所述切削刀片的孔和所述保持器的孔，从而将所述切削刀 片和保持器联接起来，所述切削刀片的孔包括锥形孔表面，并且所述紧 固件在联接所述切削刀片和保持器时偏压在所述锥形孔表面上，以将所 述切削刀片移动到所述凹部内。
6. 如权利要求l所述切削工具组件，其中，所述切削刀片和保持 器中的一个包括公突出构件，并且所述切削刀片和保持器中的另 一个包 括容纳所述^^突出构件的母容纳构件。
7. 如权利要求l所述的切削工具组件，其中，所述保持器包括第 一端和第二端，所述第一端适于联接到所述刀头并包括前表面，所述第 二端包括所述凹部，所述凹部的背表面相对于所述第一端的前表面以锐 角设置。
8. —种适于联接到刀头的用于制造齿轮的切削工具组件，所述切 削工具组件包括切削刀片，该切削刀片具有背表面和与该背表面以锐角相交的至少 一个有角度的表面；以及保持器，该保持器适于将所述切削刀片联接到所述刀头并包括凹 部，所述凹部由背表面和与该背表面以锐角相交的至少一个有角度的表 面限定；其中，所述凹部的背表面支撑所述切削刀片的背表面，并且所述凹片的力来支撑所述切削刀片的有角度的表面，从而在切削操作过程中将 所述切削刀片保持在所述凹部内。
9. 如权利要求8所述的切削工具组件，其中，所述保持器包括第 一有角度的表面和相对于该第一有角度的表面以正角设置的第二有角 度的表面，以限制所述切削刀片在基本横向于所述凹部的背表面的方向 上的移动。
10. 如权利要求8所述的切削工具组件，其中，所述保持器包括有 角度的底表面，并且所述切削刀片具有互补的有角度的底表面，该互补 的有角度的底表面接靠所述保持器的有角度的底表面。
11. 如权利要求8所述的切削工具组件，其中，所述切削刀片包括 孔并且所述保持器包括孔，所述切削工具组件进一步包括紧固件，该紧 固件延伸穿过所述切削刀片的孔和所述保持器的孔，从而将所述切削刀 片和保持器联接起来，所述切削刀片的孔包括锥形孔表面，并且所述紧 固件在联接所述切削刀片和保持器时偏压在所述锥形孔表面上，以将所 述切削刀片移动到所述凹部内。
12.如权利要求8所述的切削工具组件，其中，所述切削刀片和保持器中的 一个包括公突出构件，并且所述切削刀片和所述保持器中的另 一个包括容纳所述公突出构件的母容纳构件。
13. 如权利要求8所述的切削工具组件，其中，所述保持器包括第 一端和第二端，所述第一端适于联接到所述刀头并包括前表面，所述第 二端包括所述凹部，并且所述凹部的背表面相对于所述第一端的前表面 以锐角设置。
14. 一种铣齿工具组件，包括 刀头；多个切削刀片，每个切削刀片都具有背表面和与该背表面以锐角相 交的至少一个有角度的表面；以及多个保持器，每个保持器都具有凹部，所述凹部由背表面和与所述 凹部的该背表面以锐角相交的至少一个有角度的表面限定；其中，每个所述保持器将所述切削刀片中的一个联接到所述刀头， 并且每个所述凹部的背表面支撑所述切削刀片的背表面中对应的一个 背表面，并且所述凹部的每个有角度的表面通过提供朝向所述凹部的背 表面的针对相应的切削刀片的力来支撑所述切削刀片的背表面中对应 的一个背表面，从而在切削操作过程中将所述切削刀片保持在所述凹部 内。
15. 如权利要求14所述的切削工具组件，其中，每个所述保持器包 括第一有角度的表面和相对于该第一有角度的表面以正角设置的第二 有角度的表面，以限制相应的切削刀片在基本横向于相应的背表面的方 向上的移动。
16. 如权利要求14所述的切削工具组件，其中，每个所述保持器包 括有角度的底表面，并且每个所述切削刀片具有互补的有角度的底表 面，该互补的有角度的底表面接靠相应的保持器的有角度的底表面。
17. 如权利要求14所述的铣齿工具组件，进一步包括多个紧固件， 每个紧固件都以可拆卸的方式将所述切削刀片中的一个切削刀片联接 到所述保持器中的一个保持器，其中所述刀头包括上表面和多个槽，每 个所述保持器布置在所述槽中的一个槽中，从而将所述切削刀片联接到所述刀头，并且每个所述紧固件都设置在所述刀头的上表面上方和所述 槽的外部。
18. 如权利要求14的铣齿工具组件，其中每个所述切削刀片包括孔 并且每个所述保持器包括孔，所述铣齿工具组件进一步包括多个紧固 件，所述紧固件延伸穿过所述切削刀片的孔中的一个孔和所述保持器的 孔中的一个孔，从而将所述切削刀片中的一个切削刀片和所述保持器中 的一个保持器联接起来，所述切削刀片的孔每个都包括锥形孔表面，并 且所述紧固件在联接所述切削刀片和保持器时偏压在所述锥形孔表面 上，以将相应的切削刀片移动到所述凹部内。
19. 如权利要求14所述的铣齿工具组件，其中，所述多个切削刀片 和所述多个保持器中的一个每个都包括公突出构件，并且所述多个切削 刀片和所述多个保持器中的另 一个每个都包括容纳相应的公突出构件 的母容纳构件。
全文摘要
一种适于联接到刀头的用于制造齿轮的切削工具组件。该切削工具组件包括切削刀片和适于将该切削刀片联接到刀头的保持器。该保持器包括由背表面和至少一个唇构件限定的凹部，所述至少一个唇构件提供朝向背表面的针对切削刀片的力，从而在切削操作过程中将切削刀片保持在所述凹部内。
文档编号B23F21/22GK101330999SQ200680046988
公开日2008年12月24日 申请日期2006年12月11日 优先权日2005年12月16日
发明者约翰·M·科莱, 罗伯特·D·克兰克 申请人:科莱碳化物工业有限公司