用于圆形镶片的抗转动式安装机构 |
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| 申请号 | CN201210478606.7 | 申请日 | 2012-11-22 | 公开(公告)号 | CN103170668B | 公开(公告)日 | 2016-12-21 |
| 申请人 | 钴碳化钨硬质合金公司; | 发明人 | B·D·霍弗; | ||||
| 摘要 | 在一个可分度镶片与一个机床如 铣刀 的本体中的镶片接收凹座之间提供了一种抗转动式安装机构。该机构包括：多个弯曲的停止表面，这些停止表面均匀地布置在该镶片的侧表面周围，其一部分是相对于该镶片的侧表面是倾斜取向的；以及在该刀具本体的凹座中的一个抗转动式特征，该特征具有一对接合部分，这些接合部分在形状上是与这些停止表面基本上互补的，以便在该凹座与该镶片之间形成一种过盈连接。该抗转动式特征进一步包括并不接合这些停止表面的一个中央平坦部分。该机构有效防止了该镶片与凹座之间的转动而没有形成会使该镶片碎裂或破裂的点型的局部应 力 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种位于一个圆形切削镶片与一个刀具本体的镶片接收凹座之间的抗转动式安装机构，所述镶片包括一个在切削刃中终止的上表面、一个下表面、以及一个位于所述上表面与下表面之间的侧表面，该机构包括： |
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| 说明书全文 | 用于圆形镶片的抗转动式安装机构技术领域背景技术[0002] 在刀具(例如铣刀)中使用的这些镶片是安装在围绕刀具本体周边间隔开的多个互补形状的凹座中。镶片典型地是通过从设置在镶片中心内的孔中插入穿过的夹紧螺钉来固定在其对应的凹座中。在切削操作过程中，这类镶片经常不仅经受压缩力和振动力，而且还经受着因这些镶片的切削刃与工件之间的夹角所引起的某一量值的扭矩。对于具有非圆形形状的切削镶片而言，由于在这类镶片的成角度的侧壁与接收这类镶片的凹座的这些互补形状的壁之间的过盈式配合使得这种扭矩不会导致镶片转动。相比之下，圆形镶片可以在其对应的凹座中转动，因为在圆形镶片的圆柱形或截头锥形的侧壁与接收这些圆形镶片的凹座的环形壁之间不会自然产生这种机械过盈。所引起的转动能够使得将镶片固定在其对应凹座中的夹紧螺钉变松。如果该夹紧螺钉变得足够松，它会在环绕的凹座内产生剧烈振动而足以变得碎裂或开裂，这不仅使镶片毁坏而且还会危及工件上的切削质量。 [0003] 为了防止这种不希望的转动，在现有技术中已经开发了若干个抗转动式机构。在一个这样的机构中，在该镶片的侧壁周围提供了多个深的半圆形凹陷。在该刀具本体中的镶片接收凹座的侧壁附近提供了一个销，该销与该镶片周围的凹陷是形状上互补的。在操作中，将该镶片安装在铣刀或其他刀具的凹座上，其中该凹座的销被插入该镶片的这些半圆形凹陷之一中。在使用过程中，该镶片被分度成使其切削刃上的磨损均匀化，这是通过将其从该凹座中周期性地取出、部分地转动并且将它重新安装而使得该销被一个不同的凹陷接收。在另一个类型的抗转动式机构中，在该镶片的环形侧壁周围提供了一个多边形的小面图案。在美国专利号5,346,336中披露了这样的一种机构。该镶片接收凹座配备有多边形壁的互补形状的图案，用于接收该镶片的这些小面。该镶片的分度总体上是按与第一机构中所述的相同方式进行的。 [0004] 不幸的是，已经注意到与每个设计相关联的多个缺陷。例如，诸位申请人已经观察到，相对于该第一设计，在镶片的硬质碳化物材料中形成的这些完整半径、半圆形凹陷的边缘会缓慢切削该凹座中的钢销，这是由于该销与该凹陷的边缘之间的振动，该凹陷相对于该销的轴线是基本上垂直定向的。另外地，在该镶片本体的底部周围提供此类深凹陷导致该镶片本体的一种不希望的削弱，这是由于要形成这些凹陷就必需去除材料。在'336专利中披露的停止件机构同样有缺陷，尽管并不相同。例如，在该镶片的本体周围提供的这些小面是成角度的，所处的角度比提供在该镶片接收凹座周围的这些扁平壁的略微更锐利，以便避免该凹座的这些壁与该镶片的较弱的底部之间的接触。然而，通过这样的设计所提供的受限制的接触可以导致这些镶片小面的边缘与该凹座的这些扁平壁之间的一点式接触。此外，因为该镶片与该凹座之间唯一的接触是沿着该镶片的上部，所以该镶片的这个相对小的面积必须吸收当该镶片切削工作件时在该镶片与该凹座之间产生的所有应力。因此，该镶片与该凹座之间的有限的并且有时为一点式的接触会随着时间的推移而导致该镶片的局部碎裂、开裂、或破裂。 [0005] 为了克服这些缺陷，美国专利6,238,133描述了一种抗转动式机构100，该抗转动式机构在该切削镶片和该镶片凹座二者上具有互补的弯曲表面。该抗转动式机构100的操作可以相对于图8、9以及10得到最好的理解。虽然该镶片103的这些停止表面135与该凹座105的抗转动式表面136之间的曲率基本上是互补的，但这两个表面有意地隔开一个距离D，该距离典型地是一英寸的千分之几(具体见图9)。这两个表面135、136之间的这样一个小的间隙在该镶片103被夹紧到该凹座105中之后允许该镶片103转过在1°与10°之间的一个角度。这样的小幅度的转动移动(即，一种同步)允许了这些停止表面135的倾斜接合部分 137a、b之一与该抗转动式表面136的接合部分158a、b之一进行接触，如图10展示的。这种相对平缓倾斜的、大的局部半径的曲线，限定了这些停止表面135和该抗转动式表面136，有利的导致该镶片103与尖端154a、b之间的宽线或透镜状(lenticular)接触。 [0006] 现在参见图11和12，这些停止表面135与尖端154a、b之间的相互作用可以通过两个圆来解释；一个圆具有内直径(I.D.)并且一个圆具有外直径(O.D)。现在，移动I.D.直到它接触O.D。如果I.D.的半径被减小了某个比例，则其位置必须被移动相同的比例，以使得它将仍接触O.D。通过这样做，增加了I.D.与O.D.之间的剩余距离(尺寸A)。不幸的是，这个增加的距离允许了该切削镶片103的更多转动移动(即，同步)。 发明内容[0007] 清楚地，所需要的是用于这些圆形镶片的抗转动式机构，当该切削镶片被安装在该镶片接收凹座上时，该抗转动式机构有效地防止此类镶片转动而同时将该切削镶片的转动运动最小化。理想地，这样一种抗转动式机构应该较容易整合到常规的镶片和凹座结构中。最后，这样的一种机构应该基本上独立于该凹座的壁与该镶片之间的主界面，该主界面在切削操作过程中支撑该镶片。 [0008] 本发明通过在该镶片接收凹座的抗转动式表面上提供一个中央平坦部分而解决了与常规的抗转动式机构相关联的问题。 [0009] 在一个方面，本发明包括一种位于一个圆形切削镶片与一个刀具本体的镶片接收凹座之间的抗转动式安装机构。该镶片包括一个在切削刃中终止的上表面、一个下表面、以及一个位于所述上表面与下表面之间的侧表面。该抗转动式机构包括布置在该侧表面周围的多个弯曲的停止表面；以及在该刀具本体的镶片接收凹座中的一个抗转动式特征，用于接合这些停止表面从而形成一种过盈连接。该抗转动式特征包括一对弯曲的接合部分，这些接合部分被一个平坦的中央部分隔开，其中这些停止表面接合了该抗转动式特征的这些接合部分以便形成一种过盈连接，并且其中这些停止表面并不接合该抗转动式特征的该平坦的中央部分。 [0010] 在另一个方面，本发明包括一种位于一个圆形切削镶片与一个刀具本体的镶片接收凹座之间的抗转动式安装机构。该镶片包括一个在切削刃中终止的上表面、一个下表面、以及一个位于所述上表面与下表面之间的侧表面。在该镶片的侧表面周围布置了多个弯曲的停止表面，每个停止表面包括一对倾斜的接合部分以及在其之间的一个中央部分。在该刀具本体的凹座的一个侧表面中形成了一个抗转动式特征，该抗转动式特征包括一对接合部分，这些接合部分被一个平坦的中央部分隔开，其中该抗转动式特征的接合部分接合了这些停止表面的倾斜接合部分以便形成一种过盈连接，并且其中该中央平坦部分并不接合该镶片的这些停止表面。 [0011] 为了防止从该镶片中除去削弱性量值的材料，这些修圆的停止表面相对于该镶片的侧表面是楔形的；即，这些停止表面的深度在该镶片的上表面与下表面之间增加，使得该镶片的侧壁似乎是圆齿形的、呈一种连续的正弦图案。另外，为了均衡这些镶片壁与凹座壁之间的应力，该该凹座优选地包括两个抗转动式表面、用于同时结合该镶片的两个修圆的顶表面。最后，该抗转动式表面优选地位于凹座侧壁的一个下部上，并且这些侧壁的上部接合了该镶片侧壁的上部，以便在该镶片与该凹座之间提供主要的支撑。 [0012] 由这些镶片侧壁以及凹座的侧壁周围的部分半径曲线所限定的这些倾斜定向的内装表面提供了一种过盈连接，其特征为在该镶片与在该工具本体内的凹座之间的一种宽线型或透镜状表面型的接触，从而避免了可能使该镶片本体碎裂或开裂或在该镶片接收凹座的壁内产生磨损图案的局部的点型应力。该凹座的上部侧壁与该镶片之间的接触基本上隔离了过盈连接，该过盈连接是通过该停止件与抗转动式表面从由于一个切削操作而施加在该镶片与该凹座之间的荷载所产生的。附图说明 [0014] 图1是一种结合了本发明该抗转动式安装机构的铣刀的分解透视图； [0015] 图2A和2B是用于图1的铣刀中的镶片接收凹座和切削镶片二者的透视图，展示了形成本发明机构的这些互补地抗转动式表面； [0016] 图3是图2B所展示的镶片的一个侧视图，展示了整合在该镶片的侧壁周围的这些弯曲的停止表面； [0017] 图4是沿图2A中的线4-4截取的、在该镶片接收凹座中形成的抗转动式特征的截面视图； [0018] 图5是展示了该镶片的弯曲的停止表面与该凹座的抗转动式特征之间的相互作用的一个放大视图； [0019] 图6是安装在该镶片接收凹座中的镶片的底视图； [0020] 图7是根据本发明的具有一个平坦的中央部分的抗转动式特征与该镶片的弯曲停止表面之间的相互作用原理的示意图； [0021] 图8A和8B是用于常规铣刀中的镶片接收凹座和切削镶片两者的透视图； [0022] 图9是安装在图8A的凹座中的、图8B的镶片的一个放大截面侧视图，展示了该镶片的这些弯曲停止表面与该凹座的这些抗转动式表面之间有意留下的间隔距离D，以便允许它们之间的小程度的相对转动； [0023] 图10是安装在图8A中的凹座中的、图8B的镶片的底视图； [0024] 图11是图8B的弯曲的抗转动式表面与图8A的镶片的弯曲的停止表面之间的相互作用原理的一个示意图；并且 [0025] 图12是图8B的弯曲的抗转动式表面与图8A的镶片的弯曲的停止表面之间的相互作用原理的另一个示意图。 具体实施方式[0026] 现在参见图1、2以及3，其中贯穿这几个附图全部，类似的号标明类似的部件，本发明的抗转动式安装机构1用于防止一个圆形镶片3在铣刀9或其他切削刀具的本体7中存在的一个凹座5内转动。当镶片3安装在刀具9的本体7上时，镶片3具有一个在圆形切削刃15中终止的上表面13、以及一个接合了凹座5的底面19的底表面17。镶片3进一步具有与上表面13和底表面17互相连接的一个截头锥形的侧壁21。穿过镶片3的本体居中地布置了一个螺钉孔23，用于接收一个夹紧螺钉25的螺纹柄。为了将镶片3固定在该铣刀9的本体7上，将螺纹柄24拧入一个居中位于凹座5的底面19中的螺纹孔27之中。为此，该夹紧螺钉25包括如所示的具有扳手接收凹陷31的一个螺钉头29。 [0027] 现在参见图2A、2B以及3，本发明的安装机构1总体上包括多个弯曲的停止表面35，这些停止表面均匀地布置在该镶片3的截头锥形的侧壁21周围，与在镶片接收凹座5的侧壁中的一个匹配的抗转动式表面36相结合。在展示的实施方案中，这些停止表面35是凹状的，而该抗转动式表面36的接合部分是凸状的。如将在下文中更详细说明的，表面35和36的协作产生了在镶片3与凹座5之间的过盈式连接，该过盈式连接在铣削操作过程中有效地阻止了镶片3在凹座5内的转动。现在将详细地描述表面35、36的具体几何特征。 [0028] 具体参见图3，在镶片3的侧壁21中的每个弯曲的停止表面35包括一对镜像对称的倾斜接合部分37a、b，用于与该凹座5的抗转动式表面36形成一种过盈式连接。每个停止表面35的上界限和下界限被一个顶端39以及一个底端41限定。每个停止表面35的中央部分43是略微楔形的，这样使得停止表面35的深度在顶端与底端39、41之间略微增大。在一个实施方案中，楔角A约是15度。这样的楔形有利地减少了为形成这些停止表面35而必须从镶片3的本体中除去的材料量。最后，每个停止表面35被侧边缘45a、b所限定，这些侧边缘是由每个表面35的顶端与底端39、41之间的镜像对称的S型曲线形成的。由于停止表面35的均匀尺寸和角间距，形成了停止表面35的侧边缘45a、b的这些镜像对称的S曲线的组合在镶片3的侧壁21的圆周周围产生了连续的正弦曲线。 [0029] 现在参见图2A、4以及5，镶片接收凹座5包括一个侧表面50，该侧表面具有一个下部52、一个中间部分54、一个用于直接接触镶片3的上侧壁64的上部56、以及一个凹状离隙57。凹座侧表面50的上部56与该镶片3的上部侧壁64之间的此类支撑接触出于两个原因是很重要的。首先，凹座5的侧表面50与镶片侧壁21的上部60之间的大面积的半圆形接触吸收了在切削操作过程中被施加至镶片3上的大部分横向振动荷载，这进而使抗转动式安装机构1与此类荷载隔离。其次，这样的一种安排将大部分的此类横向振动集中到镶片3的最强部分上，即，上部侧部64上，在此处该镶片的直径最大并且在此处为提供这些弯曲停止表面 35而去除了极少的材料或没有去除材料。 [0030] 本发明的一个方面是，侧表面50的下部52包含抗转动式表面36，该抗转动式表面是与凹座5一体形成的，该凹座与镶片3的这些弯曲的停止表面35协作以防止当镶片3被安装在凹座5中时的不希望的转动。抗转动式表面36包括被中央平坦部分36c分离的一对相反的弯曲的接合部分36a、b。将弯曲的接合部分36a、b设计为接合镶片3的这些停止表面35的接合部分37a、b，而抗转动式表面36的中央平坦部分36c并不接合镶片3的这些停止表面35。 [0031] 相对于图5、6以及7可以理解该抗转动式机构1的操作。现在参见图7，现在将描述本发明的发明原理。中央平坦表面36c位于I.D.的最接近O.D.的一侧上。接着，朝O.D.移动I.D.。I.D.将在两个地方接触O.D.。这种相互作用类似于切削镶片3与本发明的抗转动式机构的镶片接收凹座5之间的相互作用。在凹座5的抗转动式表面36上的中央平坦表面36c允许凹座5的抗转动式表面36更深入地移动进入切削镶片3中，如图6所示。由于切削镶片3的转动中心不同于凹座5的抗转动式表面36的中心，因此缩短了转动的弧长，由此允许了当切削镶片3被安装在镶片接收凹座5中时选择性地调整其同步的量。 [0032] 此外，这种非常小幅度的转动移动允许这些停止表面35的倾斜接合部分37a、b与该抗转动式表面36的接合部分36a、b相接触，如图5和6所展示。然而，中央平坦部分36c不与这些停止表面35相接触。在本申请的上下文中，之前提到的“倾斜”接触是指：与接合部分36a、37a相切所绘的线C1、C2以一个与圆形切削镶片3的外圆周不正交的角度横过了圆形切削刃15的外圆周的事实。 [0033] 这种相对平缓倾斜的、大的局部半径的曲线(这些曲线限定了切削镶片3上的这些停止表面35以及凹座5上的抗转动式表面36的接合部分36a、36b)有利地致使了镶片3与凹座5之间的宽线或透镜状的接触。这种宽线或透镜状的接触趋于消散这种在切削镶片3与凹座5之间径向地朝该凹座侧表面50的下部52出现的接触力，这样使得切削镶片3的接合部分37a、b不趋于随着时间被剪切或磨损掉。在该镶片上部侧壁64与凹座侧表面50的上部60之间的接触界面62处，镶片3与凹座5之间大部分横向振动荷载的吸收与镶片3同凹座5之间宽的并且倾斜的接触相结合，产生了一种抗转动式机构1，该抗转动式机构不仅防止了由于在切削操作过程中在其中引入的点型应力所导致的镶片开裂或碎裂，而且这还进一步减小了凹座5与形成镶片3的硬质碳化物材料之间的磨损。 [0034] 在此提及的这些专利以及其他文献通过引用结合在此。通过考虑本说明书或通过实施在此披露的发明，本发明的其他实施方案对于本领域技术人员将是清楚的。本说明书和这些实例旨在仅是说明性的而无意限制本发明的范围。本发明的真实范围和精神由以下的权利要求表明。 |
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