專利名稱：可旋轉(zhuǎn)刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及刀具，尤其是具有至少一個切削件的可旋轉(zhuǎn)刀具，該切削件相對于刀具的位置可以通過遠程控制調(diào)整裝置來調(diào)整。更特別地，本發(fā)明涉及改進的致動器，用來遠程控制調(diào)整可旋轉(zhuǎn)刀具切削件的相對位置。
背景技術(shù)：
己知的包括可調(diào)整切削件位置的可旋轉(zhuǎn)刀具使用不同的裝置來有效改變切削元件位置。使用機械致動裝置的這種可旋轉(zhuǎn)的刀具的例子是在專利申請EP1123766中闡釋的。使用需要液壓液體的液壓致動裝置的可旋轉(zhuǎn)刀具的一個例子是在日本實用新型申請62—201231中闡釋的。這種類型的刀具具有固有的缺陷，需要供給液壓液體通過刀具驅(qū)動裝置的連接。美國專利US4941782闡釋了一種刀具，其中氣動壓力從外部來源供給到可旋轉(zhuǎn)刀具，以控制在刀具主體內(nèi)的液壓操作裝置的操作。這種已知的刀具具有缺陷，它需要在內(nèi)部活塞和容納液壓液體的空腔之間的滑動密封。這種密封，如果不是定期替換和修理，那么就是常見的液壓液體的泄漏源，對調(diào)整裝置的操作造成損害。按照已知的具有用來調(diào)整切削元件位置的遠程可控液壓操作調(diào)整裝置的可旋轉(zhuǎn)刀具，存在改進這種刀具致動器的需要，從而克服與已知液壓裝置有關(guān)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種可旋轉(zhuǎn)刀具，具有安裝在一個內(nèi)部空腔內(nèi)的一個完全封閉的液壓力增效器，所述液壓增效器對一個控制力做出反應(yīng)，以實現(xiàn)對安裝在所述刀具上的一個切削件的位置控制。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可旋轉(zhuǎn)刀具，具有安裝在支撐件上的一個切削件，安裝在所述刀具的內(nèi)部空腔內(nèi)的一個完全封閉的液壓力增效器，該液壓增效器對控制力做出反應(yīng)，一個推桿對該力增效器施加的力做出反應(yīng)，從而沿著第一向量移動，以及一個設(shè)置在推桿和支撐件之間的傳動件，用于將沿著第一向量的運動轉(zhuǎn)化成沿著與第一向量相交的第二向量的運動。
本發(fā)明的其他的目的和優(yōu)點將通過后面的附圖和描述變得清楚。
根據(jù)前述目的，本發(fā)明提供了一種可旋轉(zhuǎn)刀具，具有一個柄部和一個切削部，該柄部用于安裝到一個刀具驅(qū)動裝置上，該切削部與至少一個用來保持可替換切削件的支撐件相連。該支撐件如此設(shè)置，使得允許至少其保持切削件的部分的發(fā)生位移，因此切削件相對于刀具主體的位置可以通過這個位移來改變。一個完全封閉的液壓力增效器安裝在所述刀具的內(nèi)部空腔內(nèi)。液壓力增效器對一個控制力做出反應(yīng)，以實現(xiàn)支撐件的位移，所述控制力最好由氣動力施加。


圖1是具有一個可重新定位的切削件卡頭的刀具的三維視圖。
圖2是圖1的刀具的切削部分的部分截面圖。
圖3是示出另一種切削件卡頭的刀具部分的放大視圖卡頭。
圖4a是圖2中刀具的示出向前的推桿部分的放大視圖。
圖4b是圖2中刀具的示出向后的推桿部分的放大視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明將參考附圖所示的優(yōu)選實施例來描述。同時優(yōu)選實施例解釋了本發(fā)明的特征。本申請的目的不是使本發(fā)明限于優(yōu)選實施例的特殊細節(jié)。
圖1中所示的一個可旋轉(zhuǎn)刀具10包括一個刀柄部分12和一個切削部分14。刀柄部分12適合于安裝在一個接頭16上，從而與諸如機床的可旋轉(zhuǎn)心軸的刀具驅(qū)動裝置相連接。接頭16可以適合于缺少自動換刀機構(gòu)的機床的刀具驅(qū)動心軸。而且，接頭16最好與標(biāo)準(zhǔn)一致，以確保同標(biāo)準(zhǔn)的自動換刀設(shè)備兼容，比如這種接頭的著名標(biāo)準(zhǔn)HSK；德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)/國際標(biāo)準(zhǔn)草案(DIS)12164-1&-2；美國國家標(biāo)準(zhǔn)化組織(ANSI)7/24錐度；以及日本BT7/24錐度。切削部分14通常是圓柱形，并且包括一個刀體22，切削元件安裝在刀體中。如圖1所示，一個切削件18安裝在與刀體22相連的支撐件20上。
繼續(xù)參考圖1，切削件18最好是安裝在一個支撐件的凹口上的可替換體，比如卡頭20(圖2)，并且通過螺釘、夾子、墊片等來保持在其上，以獲得切削件預(yù)期的定位，此時切削件具有足夠剛度來抵抗由于切削力而產(chǎn)生的切削件位錯。切削件18可以包括一個或多個切削刃并且保持在卡頭20上，以將至少一個切削刃暴露出來，用于在刀具10旋轉(zhuǎn)的時候使切削刃與工件接觸。如此布置的切削刃被稱為“主動切削刃”。切削件18相對于刀具10的位置的調(diào)整是通過調(diào)整至少卡頭20的某個部分的位置來實現(xiàn)的，切削件18通過在刀具10內(nèi)部的傳動件被固定到卡頭該部分上。
眾所周知，切削件18最好包括由諸如高速鋼、碳化鎢硬質(zhì)合金、陶瓷材料等的硬材料制成的可替換插入部?？商鎿Q插入部最好被制成具有特殊的幾何特征以增強切削性能，特別是增加使用性能，包括退刀面、斷屑特性、切屑控制槽以及眾所周知的類似特征。而且，眾所周知，隨著插入部被安裝在刀體上，可替換插入部可以被形成以實現(xiàn)切削刃相對于刀具旋轉(zhuǎn)軸線的特殊定位。在本發(fā)明中可以使用的可替換插入部可以為了已知的所有特殊類型的機床而選擇寬泛的多種形狀和尺寸。
參考圖2，卡頭20通過樞轉(zhuǎn)銷24樞轉(zhuǎn)地裝在刀體22上。卡頭20通過諸如從動件26(見圖3)的傳動件的徑向位移來圍繞銷24轉(zhuǎn)動。有利地，為了實現(xiàn)傳動件的徑向位移，并且因此改變切削件18的徑向位置，在沒有橫向安裝制動件的情況下，一個推桿40設(shè)置在從動件26和制動件之間。從動件26的頭28與推桿40的傳動區(qū)域42相嚙合，平行于刀具10的縱軸線的推桿40的往復(fù)運動被轉(zhuǎn)換成從動件26的徑向運動。因此，推桿40和從動件26有效地將制動件沿著第一向量的運動轉(zhuǎn)換成傳動件沿著與第一向量相交的第二向量的運動。偏壓件30(圖2中的虛線表示)提供了與從動件26的位移相對的一個恢復(fù)力。有利地，偏壓件30作用在與推桿40的恢復(fù)區(qū)域44相嚙合的從動件32上，因此恢復(fù)力可以在從動件26的位移范圍內(nèi)變化。因此，偏壓件30包括一個彈簧或者其他彈性件，其中恢復(fù)力是彈性件的有效長度的一個函數(shù)，恢復(fù)力可以在從動件26的整個行程中大體保持恒定。
參考圖3，在一個放大的部分截面中示出切削件卡頭21的另一種設(shè)置。切削件卡頭21通過使用安裝螺釘50和52的固定安裝從而與刀體22連接，使得切削件卡頭21的一部分與刀體22分離，從動件32與切削件卡頭21的自由部分相嚙合。從動件32遠離推桿40的位移使切削件卡頭21彈性變形，從而徑向調(diào)整切削件18相對于刀體22的位置。切削件卡頭21的彈性變形在沒有使用諸如圖2所示的偏壓件30的附加元件的情況下提供了一個恢復(fù)力。
不論切削件卡頭是否樞轉(zhuǎn)地裝于如圖2所示的刀體22上還是如圖3所示通過固定安裝連接，推桿40在刀體22內(nèi)的往復(fù)運動使傳動區(qū)域42相對于從動件26發(fā)生位移。如圖4a的放大的部分截面視圖所示，通過推桿40前進，傳動區(qū)域42的斜面46(圖4b)與頭28的斜面48相嚙合，以使從動件26發(fā)生遠離推桿40的位移。如圖4b的放大的部分截面視圖所示，通過推桿40后退，傳動區(qū)域42的斜面46(圖4b)與頭28的斜面48脫離，以允許偏壓件30的恢復(fù)力將從動件26發(fā)生推向推桿40的位移。從動件26的徑向位移實現(xiàn)了卡頭20圍繞樞轉(zhuǎn)銷24的旋轉(zhuǎn)，改變了切削件18相對于刀體22的位置。
繼續(xù)參考圖2，推桿40的往復(fù)運動通過在刀體22內(nèi)部的液壓力增效器70以及裝配在推桿40的端面58和刀體22中的空腔62的座60之間的復(fù)位彈簧56來實現(xiàn)。力增效器70對通過可變氣壓有利提供的一個控制力的施加做出反應(yīng)，以產(chǎn)生足夠的力來克服彈簧56的恢復(fù)力，以使推桿40前進來壓縮彈簧56。推桿40和力增效器70可以通過推桿40與力增效器70的活塞74的結(jié)合來有利地機械連接。在圖2中，在推桿40和活塞74的界面處的虛線示出內(nèi)配合連接，例如，虛線代表了螺紋連接，因此推桿40與活塞74的距離可以調(diào)節(jié)。圖2中沒有示出，將提供傳統(tǒng)的裝置用來在建立了推桿40與活塞74之間預(yù)期的距離的情況下鎖定它們的連接。通過推桿40和活塞74的機械連接，作為單獨一個彈簧56作用于推桿40的另一種布置，可以布置一個或多個彈簧來直接作用在活塞74上。
力增效器70包括小活塞72和大活塞74。大活塞74可滑動地支撐在刀體22內(nèi)部的空腔80內(nèi)。力增效器70進一步包括圍繞著小活塞72的小伸縮管76以及圍繞著一個空間的大伸縮管78，小活塞72在這個空間內(nèi)可以被移動。小伸縮管76和大伸縮管78有利地是由允許在沒有發(fā)生由于伸縮管褶皺的變形而產(chǎn)生穿孔的情況下沿著其各自縱向軸線反復(fù)壓縮和膨脹的材料制成。申請人為小伸縮管76和大伸縮管78都選擇金屬伸縮管。安裝法蘭82的向后延伸部分緊密圍繞著小伸縮管76的一部分，大伸縮管78圍繞著安裝法蘭82的圍繞小伸縮管76的向后延伸部分，并且安裝法蘭82剛性地固定在刀體22內(nèi)部。可以看出，在大伸縮管78放松狀態(tài)下，也就是說既不膨脹也不壓縮的情況下，推桿40與大活塞74距離的調(diào)整允許對從安裝法蘭82的固定表面到大活塞74的距離的制造誤差進行補償。安裝法蘭82圍繞著小伸縮管76的那部分用于在小伸縮管76被壓縮和膨脹的時候保持小伸縮管76沿著空腔80的縱軸線對齊。大活塞74的向后延伸部分可滑動地容納在小活塞72的一個孔(圖2中的虛線所示)中，這個滑動嚙合保持了小活塞72和大活塞74對齊。小伸縮管76的前端固定在小活塞72的后部，以形成與之的密封，而且小伸縮管76的后端固定在法蘭82的后端的前表面，以形成與之的密封。大伸縮管78的前端固定在法蘭82的前端的后部，以形成與之的密封，而且大伸縮管78的一個后端固定在大活塞74的前表面，以形成與之的密封。
如上所述，由于大伸縮管78和小伸縮管76的前端和后端的密封連接，由大伸縮管78和小伸縮管76所圍繞的空間內(nèi)具有一個容積，因此，液壓力增效器70構(gòu)成了一個完全封閉的力增效器。完全封閉的容積填充有基本上不可壓縮的液體。隨著小活塞72沿著大活塞74的方向上移動，小伸縮管76折疊，移動的液體向大活塞74的前表面施加力。因此隨著施加到大活塞74上的足夠的力來克服彈簧56的恢復(fù)力時，大活塞74遠離小活塞74移動，使大伸縮管78膨脹。由于大活塞74和小活塞72的有效區(qū)域比，作用于小活塞72的相對較小的力被增大成作用于推桿40的相對較大的力。而且，由于小伸縮管76相對較小的直徑與大伸縮管78相對較大的直徑的比，小活塞72的相對較大的平移被轉(zhuǎn)換成大活塞76的相對較小的平移。因此，切削件18相對于刀具10的位置的精確改變，也正是精確地改變刀具10的有效機械尺寸，可以在由大活塞76的行程范圍所允許的調(diào)整范圍內(nèi)實現(xiàn)。在力增效器70中使用圍繞伸縮管克服了已知液壓力增效器的慢性泄漏，這些已知的液壓力增效器具有通過滑動密封在固定的容積空腔內(nèi)利用活塞進行密封。
繼續(xù)參考圖2，小活塞72的前表面84與圓頭86鄰接。圓頭86與外周固定于刀體22的滾動隔膜88鄰接，以便形成與之的密封，形成密封的空腔90的容積。借助經(jīng)由貫通刀體22的管道92的氣動力，一個控制力施加于滾動隔膜88上。滾動隔膜88對空腔90的密封容積內(nèi)的壓力與通過管道92施加的力之間的差異產(chǎn)生反應(yīng)而變形。滾動隔膜88變形以改變相對較大的凸出中心部分與相對較窄的環(huán)形凹陷部分之間的偏移，同時改變環(huán)形凹陷部分與隔膜88的外周被固定于其上的表面之間的距離。小活塞72對由于滾動隔膜88的變形而施加的力以及通過力增效器70轉(zhuǎn)移來的彈簧56的恢復(fù)力做出反應(yīng)而移動。一個復(fù)位彈簧94設(shè)置在圓頭86內(nèi)部和安裝法蘭82的前端的前表面之間，并且圍繞著小伸縮管76向前凸出遠離安裝法蘭82的部分。復(fù)位彈簧94提供了一個恢復(fù)力來使?jié)L動隔膜88返回到其平衡形狀。因此，通過控制經(jīng)管道92施加的氣動力，滾動隔膜88的變形可以被控制，并且小活塞72在其移動范圍內(nèi)的位置可以被控制。因為小活塞72的相對較大的位置改變實現(xiàn)了大活塞74的相對較小的位置改變，通過對施加的氣動力進行調(diào)節(jié)就可以獲得對切削件18相對于刀具10的精確位置調(diào)整。因此，刀具10的有效機械尺寸的精確調(diào)節(jié)可以通過控制施加的氣動力而在切削件18的整個位移范圍實現(xiàn)。
雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例來描述本發(fā)明，并且優(yōu)選實施例已經(jīng)相當(dāng)詳細地被描述了，但是申請人的目的并不是使本發(fā)明被優(yōu)選實施例所限制。申請人的意圖是本發(fā)明由所附的權(quán)利要求及其等價物來限定。
權(quán)利要求
1.一種可旋轉(zhuǎn)刀具，具有柄部和切削部，切削部包括刀體，該刀體上安裝有用來支撐切削件的支撐件，傳動件可在刀體內(nèi)移動并且與支撐件嚙合，完全封閉的液壓力增效器安裝在刀體的空腔內(nèi)部，所述力增效器對控制力做出反應(yīng)，以改變切削件相對于刀體的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，進一步包括設(shè)置在傳動件和力增效器之間的推桿，該推桿將推桿沿著第一向量的運動轉(zhuǎn)化成傳動件沿著與第一向量相交的第二向量的運動。
3.如權(quán)利要求2所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，推桿機械地連接于力增效器，以允許推桿與力增效器之間距離的調(diào)整。
4.如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，支撐件樞轉(zhuǎn)地裝在刀體上，并且傳動件使支撐件樞轉(zhuǎn)，以改變切削件相對于刀體的位置，而且刀具進一步包括作用于支撐件的偏壓件，以抵抗傳動件的位移。
5.如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，支撐件固定安裝到刀體上，使得支撐件的一部分自由，切削件安裝于支撐件的自由部分，并且傳動件使支撐件彈性扭曲，以改變切削件相對于刀體的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，施加的力由氣動力提供。
7.如權(quán)利要求5所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，進一步包括密封空腔的滾動隔膜，從而該空腔的內(nèi)部壓力與所施加的力之間的差異造成滾動隔膜變形，并且完全封閉的液壓力增效器對通過滾動隔膜施加的力做出反應(yīng)。
8.如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，完全封閉的液壓力增效器進一步包括小活塞；其前端連接于小活塞的小伸縮管；大活塞；其后端連接于大活塞的大伸縮管；用來將力增效器安裝到刀體上的安裝法蘭，大伸縮管的前端連接于安裝法蘭，小伸縮管的后端連接于安裝法蘭，大伸縮管和小伸縮管的前端和后端的連接形成密封，并且因此產(chǎn)生的密封的容積填充有大體上不可壓縮的液體。
9.如權(quán)利要求8所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，進一步包括設(shè)置在所述傳動件和所述力增效器之間的推桿，該推桿將推桿沿著第一向量的運動轉(zhuǎn)化成傳動件沿著與第一向量相交的第二向量的運動。
10.如權(quán)利要求9所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，進一步包括至少一個復(fù)位彈簧，用于抵抗由完全封閉液壓力增效器所施加的力。
11.如權(quán)利要求10所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，復(fù)位彈簧被設(shè)置在推桿和刀體之間。
12.如權(quán)利要求10所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，復(fù)位彈簧被設(shè)置在大活塞和刀體之間。
13.如權(quán)利要求9所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，推桿機械地連接于大活塞，以允許推桿同大活塞之間距離的調(diào)整。
14.如權(quán)利要求8所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，安裝法蘭的向后延伸部分緊密圍繞著小伸縮管的一部分，大伸縮管圍繞著安裝法蘭的圍繞小伸縮管的向后延伸部分。
15.如權(quán)利要求8所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，大活塞進一步包括一個向前延伸部分，小活塞進一步包括一個孔，該孔用于可滑動地容納大活塞的向前延伸部分，從而大活塞和小活塞保持對齊。
16.如權(quán)利要求8所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，其中，施加的力由氣動力提供。
17.如權(quán)利要求16所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，進一步包括密封空腔的滾動隔膜，因此，空腔的內(nèi)部壓力與所施加的力之間的差異造成滾動隔膜變形，并且完全封閉的液壓力增效器對通過滾動隔膜施加的力做出反應(yīng)。
18.如權(quán)利要求17所述的可旋轉(zhuǎn)刀具，進一步包括在空腔內(nèi)部并且與所述滾動隔膜緊鄰的一個圓頭，而且一個復(fù)位彈簧設(shè)置在圓頭和安裝法蘭之間，并且圍繞著小伸縮管向前凸出遠離所述安裝法蘭的部分。
全文摘要
一種可旋轉(zhuǎn)刀具，具有一個柄部和一個切削部，柄部用于安裝到一個刀具驅(qū)動裝置上，切削部與至少一個用來保持可替換切削件的支撐件相連。支撐件被如此設(shè)置，使得允許至少其保持切削件的部分發(fā)生位移，因此切削件相對于刀具主體的位置可以通過該位移來改變。一個完全封閉的液壓力增效器安裝在刀具的一個內(nèi)部空腔內(nèi)。液壓力增效器對一個控制力做出反應(yīng)，從而實現(xiàn)支撐件的位移，該控制力最好由氣動力施加。
文檔編號C12N15/38GK1675364SQ03818961
公開日2005年9月28日 申請日期2003年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月6日
發(fā)明者詹姆斯·R·布羅克, 詹姆斯·J·魯賓遜 申請人:瓦萊尼特股份有限公司