专利名称：具有可更换的适配器的切削工具组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及到由工具刀柄和可更换的适配器组成的切削工具组件，用于夹住可替换的切削刀具，可分离地固定在那里。
这样的切削工具被用于不同的切削加工，尤其用于内车削、车螺纹、开槽、退刀槽切削操作，其中，切削刀具从适配器向外面突出，这样的突出部分的大小决定加工深度。
在已知的在特定类型的切削工具组件中，例如，在WO94/21408，US4,332,513和US4,938,641中，适配器基本是平的。并且具有一个用于夹住切削刀具的带有一个刀具接纳槽的刀具夹持部分，以及一个用于与工具刀柄偶合的适配器安装部分，以及一个用于与工具刀的偶合的适配器安装部分。适配器安装部分和工具刀柄具有分别由凹口和突出部分形成的操作面，突出部分与凹口配合成对，而且正好被放置在里面。通过二个或多个紧固螺钉装置，适配器被固定于工具刀柄，对于适配器的安装部分，紧固调整需要足够的横向尺寸。这样的设计不适合于机加工具有小的直径的深入的凹槽。另外，这些组件的操作面相交的方式需要小的加工公差，有时，还需要预定的紧固刀具的工序，因此，其操作是很不简单的。
在具有小的直径的工件里，当需要进行深而且窄的凹槽的径向的里面的机械加工时，上述类型的切削工具组件的设计更被这样的事实限制适配器必须被固定到横向于轴线的工具刀柄的端面。由于这样的安排，鉴于实际的工具刀柄的小的直径，用于固定适配器的区域实际上受到限制，因此，很显然，就需要减少用在组件中的紧固螺钉的数量。
仅使用一个紧固螺钉的切削工具组件的例子是由Zinner GhbH生产的Stechsystem 2000。然而，为了牢固地把这一工具组件固定于工具刀柄的端面，后者被形成具有定位销，定位销被容纳在适配器的对应的通孔中。这样的安排需要高的加工精度，并且仍然需要足够的工具刀柄的端面区域，因此，对于具有小的直径的切削工具，使用这样的布置，实际上受到限止。
本发明的目的是要提供一种切削工具，其中，通过单个的夹持螺钉实现把可更换的适配器牢固可靠地固定于工具刀柄，按照这种方式，允许切削工具有效的微型化，因此，在具有小的直径的工件里的深而窄的凹槽的里面的机械加工被变得容易。
按照本发明，它提供一种切削工具组件，组件包含有具有刀柄夹住部分的工具刀柄，和具有适配器安装部分的可更换的适配器，使用夹持装置，适配器的安装部分被固定到刀柄的夹住部分，以及用地夹持可替换的切削刀具的刀具夹持部分，刀具夹持部分从适配器安装部分向外面突出；所述适配器安装部分具有由突出部分形成的侧壁，它具有一个实际上与侧壁平行的邻接于表面的突出部分，并且，相对的上面和下面的突出部分夹持表面横向于突出部分的邻接表面；具有一个表面的所述刀柄夹住部分通常平行于适配器安装部分的侧壁，并且，形成一个与适配器安装部分的突出部分相配合并可容纳适配器安装部分的突出部分的凹口，凹口具有凹口邻接表面和相对的上面和下面凹口夹持表面，适合于与突出部分的对应的表面相交。
所述夹持装置包括一个与适配器的后端相邻的并穿过突出部分的适配器的通孔，螺纹孔在刀柄夹住部形成，并且与适配器通孔对正，夹持螺钉具有一个可容纳在适配器通孔中的螺钉头部，螺钉的螺纹部分适合于被拧入螺纹孔中；其特征在于所述适配器的后端被形成有一个与适配器通孔汇合的横向切口，并且至少所述通孔的一个部分被布置在突出部分中，在朝着与适配器安装部分的突出部分邻接表面的方向上呈锥形，所述螺钉头部能够承受该通孔的锥形部分。
由于这样的设计，当夹持螺钉被拧入该螺纹孔中时，它的头部(其优选的形状是圆锥形的)承受该通孔的锥形部分，因此，强制使得适配器安装部分的上面部分向着离开在刀柄夹住部分的凹口里的下面部分向方向偏离，直到上面和下面突出部分的夹持表面，在接触区域处，承受对应的上面和下面的凹口夹持表面，接触区域安装在上面和下面的夹持螺钉的头部。同样，该适配器在施加力矩的方向上被转动，该力矩使得下面的突出部分夹持表面，在远离螺钉的接触区域处，承受下面凹口夹持表面。同时，适配器安装部分的突出部分的邻接表面邻接于刀柄夹住部分的凹口的邻接部分表面。
在本发明的优选的实施例中，适配器通孔的锥形部分实际上具有圆形的截面形状。然而，锥形部分的截面形状可以不是圆形，例如，它可以是细长的，并且，在沿着适配器长度方向上有最大的尺寸，因此，使得适配器安装部分的上面部分，在邻接刀具夹持部分区域处的柔性增加，并且，在横向有最小的尺寸，因此，保证了夹持螺钉头部和通孔的锥形部分之间有预定的接触位置。
突出部分和凹口的上面夹持表面，在沿着离开通孔的适配器的长度方向上，最好比各自的下面的夹持表面短。在邻接于刀具夹持部分，该突出部分则最好作成有一个中凹的切口。
夹持螺钉被拧入的方向最好是这样的提供一个在同一方向上的转动适配器的力矩，作为由作用在适配器的刀具夹持部分中夹持的切削刀具上的切削力量生成的力矩。
至少，凹口和突出部分的邻接部分或邻接表面之一，形成一个相对浅的分界凹口，确保在这些表面之间的接触发生在上面区域，最好是在这种情况适配器安装部分的侧壁和刀柄夹住部分的表面具有一个附加的接触区域，即一个附加的邻接区域，分隔开该凹口和突出部分。
接触的附加区域实质上平行于凹口的邻接部分和突出部分的邻接表面，并且被建立刀柄夹住部分的表面的最低部分和适配器安装部分的侧壁之间。
在本发明的优选的实施例中，工具刀柄，至少是邻接于引导端部处，是圆柱形，并且，适配器具有与之适应的圆周，并且与工具刀柄呈横向。另外，工具刀柄可以不是圆形截面，并且具有一个比深度更大的高度。
工具刀柄的表面最好作成有两个相对安置的上下面侧边突缘部分，侧边突缘部分，侧边突缘确定所谓的凹口。
工具刀柄的引导端部最好作成有一个切口，在邻接刀具夹持部分处，为切削流提供一个空间。
工具刀柄最好有一个内部的冷却剂液体输送管，输送管上有一个液体出口，液体出口位于在工具刀柄的引导端部中形成的切口中。
附
图1是按照本发明的金属切削工具组件的等比例的部件分解图；附图2是附图1所表示的切削工具组件的的等比例的视图。
附图3是附图2表示的切削工具组件的侧视图；附图4和5用示意图说明在里面开槽操作操作，在一个工件里，由附图2所示的切削工具组件的安排；附图6是由附图1和2所示的切削工具组件的达配器的表面视图；附图6a是按照本发明的、具有一个替换设计的切削工具组件的适配器的表面视图；附图7是附图6所示的适配器的后视图；附图8是沿附图6所示的适配器的线VIII-VIII的截面视图；附图9是附图1和2所示的切削工具组件的工具刀柄的侧视图；附图10是附图9所示的工具刀柄的表面视图；附图11是切削工具的表面视图，它示意性地说明在附图2中所示的切削工具组件的夹持机构；附图12是沿在附图11中所示的切削工具组件的阶梯线XII-XII的截面视图；按照本发明的金属切削工具组件被表示在附图1、2和3中。附图4和5说明把这种金属切削工具用于在里面的机械加工，尤其是用于具有小的直径D的工件W中的窄的开槽G的径向机械加工，它绕轴线A、相对于工具旋转。
如附图1和2中所示，金属切削工具组件包含一个细长的圆柱形工具刀柄1；和一个可更换的实际上是平的适配器2，适配器2部分为圆形，相对于工具刀柄1呈横向，以及通过具有一个锥形头部5和一个螺纹部分6的夹持螺钉4夹持引导端部3的螺钉。
如附图1和2以及说明适配器2的附图6和7所示，后者具有一个片状的刀具夹持部分7，用它的从适配器2的引导端部9向外突出的操作切削部分以及适配器安装部分10，夹住可替换的刀削刀具9。由刀具接收槽11形成适配器2的刀具夹持部分7，切削刀具8被夹持在刀具接收槽11中，以致于在切削操作期间(附图5)，切削边缘12和上面提到的轴线A实际上被安置在一个平面里。适配器安装部分10具有一个面向工具刀柄1的侧壁13，并且横向于切削刀具8的切削边缘12。
如附图7中所示，由布置在侧壁13的上面部分和从适配器2的后端部21伸向适配器的引导端部9的突出部分20，形成适配器安装部分10的侧壁13。如附图8中所示，突出部分20具有邻接表面22和上面及下面夹持部分23和24，夹持表面23和24实际上与邻接表面22垂直。如附图7所示，突出部分20的上面表面23，在刀具夹持部分7的方向上具有的尺寸，实际上小于下面表面24。这样的设计能够使得突出部分形成一个邻接刀具夹持部分7的中凹的切口20’，由于较大的空间被提供，在切削操作期间，可用于切削流过和冷却剂通过。侧壁13的下面部分构成附加的邻接表面25。
如附图6和7所示，适配器安装部分10被形成一个通孔26，通孔26安置在邻接适配器2的后端部21处。如在附图8中所示通孔26最好是阶梯形的配置，并且具有一个其直径大于夹持螺钉4的头部5的圆柱形部27，而锥形部分28实际上对应于圆锥形头部5的形状，通孔的锥形部分28的大部分或全部由突出部分20的区域调整。通孔26和螺钉头部5的锥形部分的夹角最好是在30°到80°的范围中，例如50°。
请特别注意适配器通孔的锥形部分的横截面形状可以不是圆形的。例如，它可以是细长的，使得在沿着适配器长度方向上有最大的尺寸，在实际的与上面和下面的夹持表面垂直的方向上有最小的尺寸。因此，如在附图6a中所示的例子，锥形的通孔可以有实际上是椭圆形的横截面。沿轴向的通孔的锥形，部分的外形没有必要一定是圆锥形，可以有任何其它合适的形状，确保夹持螺钉的头部，在沿着通孔轴线方向的预先确的位置处，承受锥形部分的表面。例如，锥形部分的外形可以是弧形的，其方式类似于在ISO/DIS6987中定义的，与分度刀具的固定孔连接。另外，可以用夹持螺钉的头部的合适的形状获得所有上面的形状。
如在附图6和7中所示，适配器2的后端部21形成槽向切口29，切口29与通孔26汇合，并且沿着通孔26延伸。这样的与实际上的大直径的通孔26相结合的设计，被安置在突出部分20的中凹的切口20’附近，并且邻接于刀具接收槽11的一个区域，形成一个相对窄的柔性区域29’，柔性区域29’通常被安置在对着切口29处，并且允许适配器安装部分10的上面部分10’被柔性地相对于下面部分移动。
如在附图1中所示，在引导端部3处，工具刀柄1具有一个与适配器安装部分的侧表面13匹配的带相对表面15的刀柄部14，并且以凸-凹形式相配合。
如附图9和10所示，刀柄夹住部分14形成二个布置在侧面的上面和下面的突缘部分30和31，它配合突出部分20的形状，确定凹口32在其之间，并且合适地容纳后者。因此，凹口32具有一个实质上中心布置的有阶梯形配置的邻接部分表面33，以及刀柄夹住部分14的各自的上面和下面的凸缘部分30和31的上面和下面的夹持表面34和35。由于邻接部分表面33的阶梯配置，它确保它与适配器安装部分10的邻接表面22的接触发生在预定的位置，尤其是在上面部分36。下面的凸缘部分31的平的端面37平行于邻接部分表面33，并且构成刀柄夹持部分的附加邻接部分的表面。
如在附图10中所示，刀柄夹持部分14形成一个螺纹孔38，它通常与适配器通孔26对正，并且与夹持螺钉4的螺纹部分6相配合。
如附图10中所示，而最好参考附图1和2，工具刀柄的引导端部3形成一个切口40，它邻接于刀具夹持部分7，有切削流提供一个空间。工具刀柄1具有一个带有液体出口41的内部冷却剂液体输送管(图中没有表示)，液体出口位于切口40里。这样的结构能够提供冷却液体到切削区域，由于能够对切削刀具进行有效的冷却和从切削区域排出金属切削碎片，它对在小直径的孔里的深的凹槽和/或凹口进行机械加工是特别有利的。
参考附图11和12，把适配器2偶接到工具刀柄1的夹持机构现在被说明。由于适配器突出部分20被引入工具刀柄的凹口22中，通过被插入适配器安装部分的通孔26并拧入刀柄夹住部分的螺纹孔38中的夹持螺钉4，用它的螺纹部分6，来实现夹持功能。由于用力矩M拧紧螺钉，因此，施加的张力T确保适配器安装部的邻接表面22和25与刀柄夹持部分的邻接表面33和37接触(附图12)。由于承受通孔26的锥形部分28的结果，张力T也使得圆锥形螺钉头部5向里偏斜，这导致适配器安装部分的突出部分20在凹口20中被张开，使得突出部分的上面和下面的夹持表面23和24(附图11)承受凹口的上面和下面的夹持表面34和35。在切削力作用期间，这就除去在这些共同操作表面之间的任何间隙，并引起相互摩擦。当适配被固定到工具刀柄时施加的力矩M，以及在操作期间施加的切削力趋向于转动适配器安装部分(附图11)，直到在区域47处，以相对于切削边缘最里面的位置，突出部分的下面的夹持表面24接触凹口的下面的夹持表面35。
因此，由于按照本发明的工具切削组件的特殊设计，通过使用单个的夹持螺钉4，上述夹持机构被实现。这一单独的夹持螺钉4提供夹持所需要的主要力量，即如附图11中所示的力F1和F2，它是由在其接触区域48和49处各自的上面和下面夹持表面的成对的23-34以及24-35的共同的邻接部分引起的反作用力；在附图11中所示的力F3，它是在接触区域47处，在突出部分和凹口的下面的夹持表面24和35之间发出的直接的反作用力；在附图12中所示的F4和F5，它是由适配器安装部分和刀柄夹住部分的各自的邻接部分和邻接表面的成对的22-33和25-37之间的接触引起的直接的反作用力。
一方面，组件仅需一个夹持螺钉的事实允许相对大直径的螺钉和适配器通孔，另一方面，它特别有利于使用所需要的夹持力，特别有利于考虑最小化的工具，这对于在附图4和5中说明的那样的切削操作特别重要。按照本发明产生的在适配器和工具刀柄之间的连接是足够稳定和可靠，由于其结构简单，与用户友好，并且只有有益的有限数量的元件，它不需要特殊的高要求的公差配合。
应该注意切削工具组件可以被设计成具有不同于上面描述的和在附图中所示的特征。因此，为了保证在突出部分和凹的邻接部分和邻接表面之间的预先确定的接触位置，突出部分的邻接表面(而不是凹口的邻接表面)可以有一个合适的配置，例如阶梯形的配置。适配器可以被附接于工具刀柄的一侧，被沿着工具的纵向轴线布置，而不是横向布置。工具刀柄可以有矩形的形状，而不是圆柱形的。按照切削工具的应用，工具刀柄的后面部分可以有不同的设计。因此，例如，它可以被设计成用在自动换刀系统(ATC)。
虽然，本发明夹持机构特别有利于切削工具组件，其中，适配器的刀具夹持部分是片状的，它具有一个呈条状的刀具容纳槽，切削刀具被具有刀具夹持部分的整体的柔性弹簧元件夹持，例如在附图中所示的那样，本发明不限于这样的应用，并且能够被使用在切削刀具以另一种方式被固定(例如楔形的夹持)的切削工具中。
权利要求
1.一种切削工具组件，包括一个具有刀柄夹住部分(14)的工具刀柄(1)和一个具有适配器安装部分(10)的可更换的适配器(2)，使用夹持装置，适配器安装部分(10)被固定到刀柄夹住部分(14)，一个用于夹持可替换的切削刀具的刀具夹持部分(7)，具有夹持部分(7)从适配器安装部分(10)向外突出；所述适配器安装部分(10)具有一个由突出部分(20)形成的侧壁(13)，侧壁有一个大体与侧边(13)平行的突出部分的邻接表面(22)，并且，相对着的上面和下面突出部分夹持表面(23，24)横向于突出部分邻接表面(22)；所述刀柄夹住部分(14)具有一个通常与适配器安装部分(10)的侧壁平行的表面(15)，并且形成一个凹口(32)，凹口(32)与适配器安装部分(10)的突出部分(20)配合，并能够容纳适配器安装部分(10)的突出部分，凹口(32)具有凹口邻接表面(33)和相对着的上面和下面的凹口夹持表面(34，35)，适合于与突出部分(20)的相对应表面相互配合；所述夹持装置包括一个邻接于适配器(2)的后端部(21)形成的并且通过突出部分(20)的适配器通孔(26)，一个在刀柄夹住部分(14)中形成的并且与适配器通孔(26)对正的螺纹孔(38)，和一个夹持螺钉(4)，夹持螺钉(4)有一个可容纳在适配器通孔(26)里的螺钉头部(5)以及适合于被拧入螺纹孔(38)的螺钉螺纹部分(6)；其特征在于所述适配器(21)的后端部形成一个与适配器通孔(26)汇合的横向切口(29)，至少，安排在该突出部分(20)中的通孔(26)的一部分(28)，在朝着适配器安装部分(10)的该突出部分邻接表面(22)的方向上呈锥形，该螺钉头部(5)能够承受通孔(26)的锥形部分(28)。
2.一种如权利要求1的切削工具组件，其特征为其中该夹持螺钉(4)被拧入的方法是这样的提供在同一方向上转动适配器(2)的力矩作为由作用在适配器(2)的刀具夹持部分(7)中夹持的切削刀具上的切削力生成的力矩。
3.一种按照权利要求1的切削工具组件，其特征为其中在沿着离开通孔(26)的适配器长度方向上，该突出部分(20)和凹口(32)的上面的夹持表面(23，24)比各自下面的夹持表面(24，35)短。
4.一种按照权利要求3的切削工具，其特征为其中该突出部分(20)具有一个邻接于刀具夹持部分(7)的中凹的开口(20’)
5.一种按照权利要求1的切削工具组件，其特征为，其中，至少凹口和突出部分的邻接部分和邻接表面(33，32)中之一被作成具有一个相对窄的分界凹口，确保在所述表面之间的接触发生在上面区域，适配器安装部分的所述侧壁(13)和刀柄夹住部分表面具有一个附加的接触区域(25，37)，分隔所谓的凹口(32)和突出部分(20)。
6.一种按照权利要求5的切削工具组件，其特征为其中，所述附加的接触区域(25，37)基本平行于凹口的邻接部分和突出部分的邻接表面(33，22)，并且被建立在刀柄夹住部分的表面(15)的最低部分和适配器安装部分的侧壁(13)之间。
7.一种按照权利要求1的切削工具组件，其特征为其中该适配器通孔的锥形部分(28)具有大体为圆形的横截面形状。
8.一种按照权利要求1的切削工具组件其特征为其中该锥形部分(28)的截面形状是非圆形的。
9.一种按照权利要求8的切削工具组件，其特征为其中该通孔(26)在大体是沿着适配器长度的方向上有最大的截面尺寸，在横向有最小的截面尺寸。
10.一种按照权利要求1的切工具组件，其特征为其中该工具刀柄(1)在邻接引导端部处是圆柱形的，而适配器(2)有一部分圆的外周表面与其配合，并且，相对于工具刀柄是横向的。
11.一种按照权利要求1的切削工具组件，其特征为其中该工具刀柄的朝对表面(15)被形成具有二个相对着布置的上面和下面的侧面突缘部分(30，31)，确定所谓的凹口(32)。
12.一种按照权利要求1的切削工具组件，其特征为其中该工具刀柄(1)的引导端部(3)形成以一个切口(40)，在邻接于刀具夹持部分(7)处，为切削流提供一个空间。
13.一种按照权利要求12的切削工具组件，其特征为其中该工具刀柄(1)具有一个带有液体出口(41)的内部冷却剂液体导管，液体出口位于在工具刀柄的引导端部(3)中形成的该切口(40)中。
全文摘要
一种切削工具组件包括有夹部的刀柄和可更换的适配器。适配器具有适配器安装部和从其向外突出的刀夹。适配器安装部有突出部而刀柄夹部有与突出部配合的凹口。夹持装置包括邻近适配器后端形成的适配器通孔，形成在刀柄夹部并与适配器通孔对正的螺纹孔和固定螺钉。适配器后端形成一个与适配器通孔汇合的开口，至少，安置在突出部中通孔的一部分，在朝着适配器安装部突出部邻接面方向上呈锥形，螺钉头部能承靠于该通孔的锥形部。
文档编号B23B27/00GK1157765SQ9612114
公开日1997年8月27日 申请日期1996年10月5日 优先权日1995年10月6日
发明者G·巴拉赞尼 申请人:伊斯卡有限公司