專利名稱：具有刀柄和可拆卸的鑲齒刀身的刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開槽和切割用金屬切削刀具。該刀具包括承裝切割鑲齒的刀身部和可拆卸地連接其上的刀柄(或稱刀桿)。刀身部和刀柄上都有相互配合的連接部。
已知有若干開槽和切割用刀具，它們都包括刀柄以及以合適方式連接其上的具有切割刃的刀身部。因此，SE—B—417066公開了一種刀具，它包括裝有切割鑲齒的刀身部，該刀身部用螺釘緊固在刀柄的一側(cè)。該螺釘插入一筆直伸展在刀身部上的凹座中，然后它旋入刀柄上的一螺紋孔中。為了獲得良好的定位和良好的穩(wěn)定性，刀身部的一側(cè)面上還有一楔形部，用來插入刀柄上相應(yīng)的楔形凹槽中。但這種結(jié)構(gòu)在加工韌性或中等韌性材料時的穩(wěn)定性并不符合要求。因此，楔形部和楔表槽的加工精度必須很高，而且仍會出現(xiàn)一定松動，特別是經(jīng)長時間使用后。
EP—A—300544敘述了一種刀具，其中，刀柄相鄰兩邊都有一突起部，用來夾住并穩(wěn)定裝有切割鑲齒的刀身部。這種結(jié)構(gòu)的尺寸容差也必須很小，因此需要精磨。盡管如此，經(jīng)一段時間使用后仍容易出現(xiàn)游隙。這一游隙主要由于主要發(fā)生在下部楔形件前部的變形所致，因?yàn)橄虏啃ㄐ渭瑫r受徑向力和切向力的作用。此外，這種結(jié)構(gòu)削弱了刀身部的連接部，因?yàn)榈侗o扣刀身部的兩邊而必須比刀身部寬。由于這些原因，這一結(jié)構(gòu)無法用來開出較大的凹槽或作深度較深的切割。
我們的瑞典專利申請9102263—4也涉及開槽和切割用刀具，它包括一裝有切割鑲齒的連接體和一可拆卸地連接其上的刀柄。該連接體包括裝有切割鑲齒的刀身部和與該第一部分垂直的第二突起部。刀身部和第二突起部4都有用來把連接體固定到刀柄上的螺紋孔。這種互相垂直的雙重連接在分別鉆制連接體和刀柄中的螺紋孔時也必須有很高的尺寸精度。而且經(jīng)較長時間使用后連接體與刀柄之間仍會漸漸出現(xiàn)一定量的間隙。
因此本發(fā)明的第一個目的是構(gòu)造一開槽和切割用刀具，其中，刀柄與可拆卸地連接其上的刀身部之間的間隙減至最小，甚或完全消除。
本發(fā)明的第二個目的是使刀柄與刀身之間的連接穩(wěn)定而無間隙，但無需比方說用精磨獲得很高的尺寸精度。
本發(fā)明的又一個目的提供一種刀具，其刀身與刀柄間的連接穩(wěn)定而無間隙，但生產(chǎn)成本盡可能低。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種刀具，其刀身與刀柄之間有一連接部，該連接部的各接靠面的相對尺寸與作用到這些面上的力的大小有關(guān)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種刀具，其刀身部和刀柄之間的連接部允許有一長的外伸部分，并維持最佳加工條件。
這些和其它目的由具有權(quán)利要求1特征部分限定的特征的刀具來實(shí)現(xiàn)。
下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的一些例示性而非限制性的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中


圖1為本發(fā)明刀柄的立體圖，包括一螺釘和一楔形件；圖2為本發(fā)明刀身部的主體圖；圖3為圖1和圖2所示刀柄與刀身部裝配在一起的主體圖；圖4表示大體與圖1刀柄相同的刀柄立體圖，其中連接部與刀柄縱軸線平行；圖5表示連接部與刀柄縱軸線垂直的刀柄；圖6為圖4所示刀柄的端面圖；圖7為沿圖4中VII—VII線剖取的剖面圖；以及圖8和圖9表示切割鑲齒在刀身部上的兩種連接方法。
在各附圖中，刀柄一般用1表示，刀身部用2表示。刀身部的前端3裝有開槽和切割用切割鑲齒4。按照圖2和圖3所示實(shí)施例，切剖鑲齒4固定在前端3的前頂角的凹座5中，從而所需夾緊力由材料固有的彈性提供。當(dāng)然，也可使用其它固定結(jié)構(gòu)，如圖8和圖9所示。因此，按照圖8，所需的夾緊力由螺釘夾緊裝置提供。該裝置包括一上部夾緊臂6，它由刀身部4的一切口7形成。旋緊一向下穿過該切口而旋入切口下方刀身部中的夾緊螺釘8，即可帶動夾緊臂6。切割鑲齒所需夾緊力也可由圖9所示鉸鏈?zhǔn)綂A緊裝置提供，其詳情可參考作為本文參考資料的我們的歐洲專利申請EP—A—491669。按照這一結(jié)構(gòu)，供切割鑲齒嵌入的凹座與一切口10之間的部分9作為上部12的鉸鏈。夾緊螺釘11旋入在上部12中并抵靠切口10的下表面。向下轉(zhuǎn)動螺釘11，上部12就會擺動而緊抵切割鑲齒4。由此從鉸鏈9到夾緊螺釘11的距離大于從鉸鏈9到緊抵切割鑲齒的接靠面的距離，因此根據(jù)杠桿原理，夾緊螺釘造成的夾緊力會增大。
刀身部的對切割位置而言的后部由連接部構(gòu)成。為了確保獲得足夠的穩(wěn)定性并容納楔形槽13，刀身部的這一部分的厚度做成比前部3厚。楔形槽13下方表面上有一凹座。因此，該楔形槽中形成一下部接靠面29，該接靠面29比上部接靠面30窄。此外還形成一支撐面15，它在切割鑲齒加工工件時作為徑向力的接靠面。此外，刀身部的連接部中有三個光孔16a—16b和16c，供三個連接螺釘插入。每一個孔的一部分可做成更大直徑，以便連接螺釘?shù)念^部沉入其中，此外有一穿孔17供一鑰匙穿過，以便旋動雙頭螺釘或差動螺釘28。
請參看圖4，刀柄前部的兩垂直側(cè)面之一用作連接部。該連接部包括一可插入刀身部楔形槽13中的楔形部18。為了確保獲得良好的楔形尺度，該楔形部的高度與上部寬度的關(guān)系應(yīng)為2∶1左右。從前方看去，有一起自該楔形部下表面的凹座19用來裝入一可移動楔塊20。凹座19有一螺紋孔21，而楔塊20有一螺紋孔22，用雙頭螺釘28即可把楔塊20連接到凹座19上。雙頭螺釘28有兩個各與孔21與22相配的螺紋方向相反的螺紋部。因此比方說，螺紋部23和楔塊上的孔22為左旋螺紋，而螺紋部24和孔21為右旋螺紋。該楔塊的弧形外表面應(yīng)與凹座19的弧形面大致對應(yīng)。在該楔塊因轉(zhuǎn)動雙頭螺釘而沿該雙頭螺釘縱軸線移動時，為了確保該楔塊與該凹座的表面之間始終緊密接靠，該楔塊和該凹座的接靠面應(yīng)與雙頭螺釘?shù)妮S線大致平行并互相保持緊密的滑動接觸，在某種程度上，也可利用螺紋中的游隙。
從圖1中可看到，楔塊20和凹座19具有弧形接靠面。這有兩個優(yōu)點(diǎn)一方面，刀身部作用在該楔塊表面B上的壓力可沿著該弧形抵靠面均勻分布；另一方面，若楔形槽13的上下抵靠面不完全平行，可圍繞雙頭螺釘28的軸線稍稍轉(zhuǎn)動楔塊20而進(jìn)行微小矯正。但是，需要時，楔塊20和凹座19也可制成為其它基本的幾何形狀。因此，圖4示出方形的楔塊和凹座。
如上所述，轉(zhuǎn)動雙頭螺釘28，即可使可移動楔塊20沿雙頭螺釘28的縱軸線移動。例如，若雙頭螺釘旋入孔21中一段距離δ，則楔塊20在同一方向上移動2δ。若螺釘與水平面的夾角為α，則該楔塊的下表面B垂直移動一距離28sina。實(shí)際上，這一垂直位移可達(dá)約1/2mm。這是以消除任何可能出現(xiàn)在楔形槽13與楔形部18之間的切向松動。這一在刀柄上可調(diào)節(jié)的楔高h(yuǎn)x無論在刀具的制造方面，還是在刀具在切割加工中的使用方面，都有若干優(yōu)點(diǎn)。因此，比方說，可以較大容差制造具有預(yù)定寬度的楔形部18和楔形槽13；請參看圖6中的h。這轉(zhuǎn)而又可省卻費(fèi)錢的研磨加工。此外，該刀具未必要對刀具部和刀柄部作硬化處理。由于楔形部上表面A全部受抵靠，這表面可承受很大載荷，這就可以減短連接部或連接區(qū)而使其結(jié)構(gòu)緊湊。此外，在刀柄上而非在刀身上用可移動楔塊補(bǔ)償可能出現(xiàn)的間隙更為經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榈毒呷魮p壞無需更換刀柄，而刀具損壞往往只是刀身損壞。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士都知道，開槽和切割時作用在連接部上的徑向力、軸向力和切向力的大小是不同的。這一點(diǎn)盡管眾所周知，但在現(xiàn)有技術(shù)中，連接部中用來吸收這些不同分力的不同接靠面，并不與這些不同的載荷相適合。對比之下，本發(fā)明充分利用了這一見解并以極其簡單的方式使刀柄和刀身上的有關(guān)各接靠面的尺寸與作用在其上的各種力相適合。
在圖4和圖5中，各承力表面用A、B、C、D和E表示。表面D和E上的軸向接靠壓力在很大程度上取決于固緊螺釘在孔25a、25b和25c中旋得多緊。這些螺釘最好稍稍錯開，以便在表面C上造成一定的徑向預(yù)加載荷。
表面A承受切向力以及由該切向力和根據(jù)平衡方程產(chǎn)生的力矩。
在作正常切割時，作為一種好的近似，作用在表面A與B上的力的差為橫向力的切向分力，其方程為FA≈FT＋FB其中，F(xiàn)A為作用在表面A上的力，F(xiàn)B為作用在表面B上的力，F(xiàn)T為切向切割力。
表面C主要承受徑向力。此外，由于徑向止動面C的位置低，從而從切割刃高度到表面C的桿臂長，因此徑向止動面C減小了作用在表面A和B上的力。
表面A、B和C的大小關(guān)系或其寬度a、b和c大致與作用其上的載荷成正比，若以整數(shù)表示，為6∶3∶1。但在實(shí)際中為防止刀具折斷，各表面制成其面積比例A∶B∶C或?qū)挾缺壤齛∶b∶c為6∶3∶2。各面積大小的這一最佳比例有助于獲得一短而堅固的連接部，并可減小發(fā)生變形的可能性，特別是承力表面的邊和轉(zhuǎn)角部由于過載而發(fā)生變形。
楔形部的上部接靠面A的前端為一弧形突出部26，其另一端為一向上伸展的弧形面27。表面27、突出部26下方的楔形部前端以及楔形部凹座19的半徑應(yīng)相同，以便減小加工連接部曲面所需的工具數(shù)。而且，弧形突出部26必然具有下述優(yōu)點(diǎn)楔形部上表面A的前部可承受高壓載荷而不致變形，而若為光形前緣的話就會發(fā)生變形。
與某些現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相反(例如參看上述EP—A—300544)，刀身部的連接部的高度不受刀柄的連接部的限制。這一差別使我們可把刀身部的連接部做得比刀柄寬，加上楔形部18與楔形槽13之間的無間隙接觸，再加上最佳面積的接靠面A、B和C，從而該刀具可加工長槽和作深切割。因此，對于大多數(shù)工作材料，刀身連接部的長度可為刀柄連接部的兩倍左右，并基本不發(fā)生振動。而且，本發(fā)明刀具由于刀身與刀柄連接部的結(jié)構(gòu)緊湊而可用來進(jìn)行軸向開槽，也可進(jìn)行內(nèi)部開槽。
為了使連接部的結(jié)構(gòu)緊湊，連接部也可做成在刀柄的與刀柄縱軸線垂直的端面上，如圖5所示。因此，圖3所示沿刀柄縱軸線連接的刀身部也可以與這一方向垂直的方向連接。顯然，這對不同的應(yīng)用提供了很大的靈活性，原則上，刀柄的連接面與刀柄軸線之間的角度可任意選擇，例如30°、45°、60°和75°。
盡管本發(fā)明刀身與刀柄為短連接仍可作很長很深切割，但它當(dāng)然也可用于較小的切割深度。若使用短刀身和窄切割鑲齒，使用一個連接螺釘就是以把刀身牢固固定到刀柄上。
權(quán)利要求
1.用于金屬加工，特別是用于開槽和切割的刀具，它包括承裝切割鑲齒的刀身部(2)和可拆卸地連接到該刀身部上的刀柄(1)，從而該刀身部和刀柄上具有彼此相配的連接部，其特征在于刀身部的連接部包括一楔形槽(13)，而刀柄的連接部包括一插入所述楔形槽(13)的楔形部(18)；該楔形部(18)包括一可移動楔塊(20)，利用該可移動楔塊可改變楔表部(18)的寬度，以便使楔形部與楔形槽(13)的連接成為無間隙連接。
2.按權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，刀柄的連接部表面與刀柄的軸線平行或垂直。
3.按權(quán)利要求1或2所述的刀具，其特征在于，楔形部(18)包括一供可移動楔塊(20)裝入的凹座(19)，該楔塊(20)用一雙頭螺釘(28)固定在該凹座(19)中。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的刀具，其特征在于，該刀柄在楔形部(18)下方有一用來承受徑向力的接靠面(C)。
5.按上述任一權(quán)利要求所述的刀具，其特征在于，該楔形部(18)包括一上部接靠面(A)，而該可移動楔塊(20)有一下部接靠面(B)。
6.按權(quán)利要求5所述的刀具，其特征在于，各接靠面(A、B和C)的相對大小或相對寬度(a，b和c)與其上所受作用力基本成正比。
7.按上述任一權(quán)利要求所述的刀具，其特征在于，該楔形部(18)的上前頂角為弧形。
8.刀身部，其特征在于，它可連接到一刀柄上而構(gòu)成一按上述任一權(quán)利要求所述的刀具。
9.按權(quán)利要求8所述的刀身部，它包括一承裝切割鑲齒的較薄部和較厚的連接部，其特征在于，該連接部包括一楔形槽(13)和一與刀柄軸向伸長部基本垂直的徑向止動面(15)。
10.按權(quán)利要求9所述的刀身部，其特征在于，楔形槽(13)的上部接靠面(30)比其下部接靠面(29)寬。
11.按權(quán)利要求10所述的刀身部，其特征在于，各接靠面(15、29、30)的大小或?qū)挾扰c其上所受作用力基本成正比。
12.刀柄，其特征在于，它可連接到一刀身部上而構(gòu)成一按權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的刀具。
全文摘要
一種用于金屬加工、特別是用于開槽和切割的刀具，包括承裝切割鑲齒的刀身部(2)和刀柄(1)，從而刀身部和刀柄上具有相配的連接部。刀身部包括一楔形槽(13)，而刀柄包括一楔形部(18)。該楔形部(18)包括一可移動楔塊(20)，利用它可改變該楔形部的寬度，以使楔形部與刀身部的楔形槽的連接成為無間隙連接。本發(fā)明構(gòu)思包括該刀身部和該刀柄以及裝配而成的該刀具。
文檔編號B23B27/04GK1119419SQ9419149
公開日1996年3月27日 申請日期1994年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月18日
發(fā)明者托馬斯·海德倫德 申請人:桑德維克公司