專利名稱：帶有減振裝置的旋轉(zhuǎn)切削刀具的制作方法
帶有減振裝置的旋轉(zhuǎn)切削刀具
背景技術(shù)：
在常規(guī)的旋轉(zhuǎn)切削刀具中，外周切削刃被設(shè)計(jì)成是等間距的，以便允許整個(gè)刀具本體上的負(fù)載是均勻的。為此，常規(guī)切削刀具的這些槽的大小及形狀是相同的，這就允許在這些切削刃之間實(shí)現(xiàn)相等的負(fù)載分布。一般而言，旋轉(zhuǎn)切削刀具被設(shè)計(jì)成帶有多個(gè)圍繞該刀具的外周對(duì)稱地間隔開的多個(gè)槽，其中這些槽沿著該刀具的部分長(zhǎng)度延伸而在刀柄處終止。刀柄是刀具上被安裝在機(jī)床中的整個(gè)部分，而帶槽的部分是刀具上與工件接合的部分。槽的總數(shù)可以改變，并且這些槽可以被形成為平行于刀具的縱向旋轉(zhuǎn)軸線延伸亦或更尋常地作為一條螺旋線而圍繞該旋轉(zhuǎn)軸線延伸。在一種螺旋安排中，由這些槽限定的切削刃各自用一個(gè)“螺旋角”來描述，該螺旋角是由與該螺旋線相切的一條線以及平行于該刀具的旋轉(zhuǎn)軸線的一條線所形成的角度。
常規(guī)的旋轉(zhuǎn)切削刀具在常規(guī)的速度(RPM)和進(jìn)給量下表現(xiàn)得足夠好，但是，在高于常規(guī)的速度和進(jìn)給量(這是生產(chǎn)率所希望的)下，經(jīng)歷了可觀的性能衰退。當(dāng)切削力增大時(shí)，這種性能衰退直接歸咎于振動(dòng)(確切地是共振)的存在及幅度。在增加的速度和/或進(jìn)給量下，常規(guī)的帶有螺旋槽和直槽的刀具引發(fā)了共振，由此當(dāng)振蕩頻率與系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率(其共振頻率)或其諧波相符時(shí)，刀具切削工件的動(dòng)作具有一種增強(qiáng)潛在振蕩能量的趨勢(shì)。不受控共振的出現(xiàn)不可避免地導(dǎo)致了通常被稱為“震顫”的狀況，這種震顫導(dǎo)致了在預(yù)期壽命及工件品質(zhì)意義上的差的工具性能。這是不希望出現(xiàn)的。解決這種震顫問題的若干途徑試圖使共振頻率振動(dòng)的出現(xiàn)及產(chǎn)生的效果最小化。這總體上是通過在這些槽的前導(dǎo)邊緣之上或之中創(chuàng)造一種不規(guī)則形式而由此中斷該系統(tǒng)產(chǎn)生不受控振蕩的趨勢(shì)來實(shí)現(xiàn)的。此外，這些途徑還可以包括這些槽圍繞該刀具周邊(環(huán)圓周的分度)的一種不對(duì)稱安排以便進(jìn)一步中斷共振頻率振動(dòng)。這個(gè)活動(dòng)的最終目標(biāo)是通過在高于常規(guī)的速度和進(jìn)給量下限制振動(dòng)的破壞特性來延長(zhǎng)刀具壽命。不希望的是改變機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及切削刀具的前進(jìn)速度，因?yàn)檫@樣的步驟會(huì)影響最佳的生產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
在旋轉(zhuǎn)切削刀具(例如螺旋立銑刀)中的過度震顫問題是通過將具有多個(gè)外直徑變化的重物元件的一個(gè)減振裝置布置在該旋轉(zhuǎn)切削刀具的一個(gè)空腔內(nèi)來解決的。在一個(gè)方面，一種旋轉(zhuǎn)切削刀具包括一個(gè)刀具本體，該刀具本體具有一個(gè)向前端和一個(gè)向后端。該刀具本體包括一個(gè)頭部、一個(gè)柄，以及沿著該刀具本體的一條中央縱向軸線從該向后端朝向該向前端延伸的一個(gè)空腔。該空腔在其一端處具有螺紋。該頭部包括從該向前端向后延伸的至少一個(gè)切屑凹槽。該頭部進(jìn)一步包括沿著該至少一個(gè)切屑凹槽被安裝在一個(gè)凹座內(nèi)的至少一個(gè)切削鑲片。該旋轉(zhuǎn)切削刀具進(jìn)一步包括被布置在該空腔內(nèi)的一個(gè)減振裝置。該減振裝置包括在一端處的一個(gè)停止構(gòu)件，在一個(gè)相反端處的一個(gè)帶螺紋的緊固件，布置在這個(gè)停止構(gòu)件與這個(gè)帶螺紋的緊固件之間的多個(gè)重物元件、以及布置在這個(gè)停止構(gòu)件與該多個(gè)重物元件之間的一個(gè)偏置構(gòu)件。該多個(gè)重物元件中的至少一個(gè)具有的外直徑與該多個(gè)重物元件中的另一個(gè)的外直徑不相同以便致使該多個(gè)重物元件在該空腔內(nèi)以多個(gè)不同的頻率振動(dòng)，其中該多個(gè)頻率中的至少一些是不同于該切削刀具的基本震顫頻率的，由此減弱該旋轉(zhuǎn)切削刀具在機(jī)加工操作過程中的振動(dòng)。在另一方面，一種螺旋立銑刀包括具有一個(gè)向前端、一個(gè)向后端的一個(gè)刀具本體，該刀具本體包括一個(gè)頭部、一個(gè)柄、以及沿著該刀具本體的一條中央縱向軸線從該向后端朝向該向前端延伸的一個(gè)空腔。該頭部進(jìn)一步包括安裝在一個(gè)螺旋切屑凹槽附近的凹座上的至少一個(gè)切削鑲片。在該空腔之內(nèi)布置了一個(gè)減振裝置。該減振裝置包括在一端處的一個(gè)停止構(gòu)件，在一個(gè)相反端處、能夠被螺紋式接收在該空腔內(nèi)的一個(gè)帶螺紋的緊固件，布置在這個(gè)停止構(gòu)件與這個(gè)帶螺紋的緊固件之間的多個(gè)重物元件，以及布置在這個(gè)停止構(gòu)件與該多個(gè)重物元件之間、用于偏置該多個(gè)重物元件的一根彈簧。該多個(gè)重物元件的形狀是圓柱形的并且具有彼此不同的外直徑以便致使該多個(gè)重物元件在該空腔內(nèi)以多個(gè)不同的頻率振動(dòng)，其中該多個(gè)重物元件的多個(gè)頻率中的至少一些是不同于該切削刀具的基本震顫頻率的，由此減弱了該旋轉(zhuǎn)切削刀具在機(jī)加工操作過程中的振動(dòng)。


雖然展示了本發(fā)明的不同實(shí)施方案，但是不應(yīng)認(rèn)為所示的具體實(shí)施方案限制了權(quán)利要求。在此預(yù)期可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行各種變化和修改。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案、帶有一個(gè)減振裝置的旋轉(zhuǎn)切削刀具的透視圖；圖2是圖I的旋轉(zhuǎn)切削刀具的透視圖，其中為了更加清楚地顯示出布置在該切削刀具的一個(gè)空腔內(nèi)的這個(gè)減振裝置，已將柄和頭部移除；圖3是圖I的旋轉(zhuǎn)切削刀具的一個(gè)側(cè)視圖；圖4是沿圖3的線4-4截取的該旋轉(zhuǎn)切削刀具的一個(gè)截面圖；而且圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的減振裝置的一個(gè)側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式下面是對(duì)一種形式的螺旋立銑刀及其使用的切削鑲片的展示和解釋。但是，應(yīng)注意的是，這種螺旋立銑刀以及切削鑲片可以被配置成適合特定的應(yīng)用并且不僅僅局限于圖示中的實(shí)例?，F(xiàn)在參見圖I至圖3，一個(gè)總體上以10示出的旋轉(zhuǎn)切削刀具包括一個(gè)刀具本體12，該刀具本體被實(shí)施為用于斜坡切削、圓弧插補(bǔ)、刮削和立銑削的、帶有多個(gè)可轉(zhuǎn)位切削鑲片的14螺旋立銑刀。雖然這些切削鑲片14是在一個(gè)螺旋立銑刀實(shí)施方案中示出的，但是這些切削鑲片14是設(shè)計(jì)成用于任何類型的銑削中，例如套式立銑削、面銑削、快速切削以及類似操作中。刀具本體12具有一種長(zhǎng)形的且總體上圓柱形的形狀。刀具本體12包括一個(gè)柄16以及一個(gè)頭部18。柄16被配置成能夠插入并固定在銑床(未示出)的轉(zhuǎn)軸之內(nèi)，如本領(lǐng)域所公知的。柄16可以具有任何形狀或設(shè)計(jì)以便能夠進(jìn)行這種插入和固定。這樣的設(shè)計(jì)包括但不限于V形凸緣式、楔形、套式銑刀安裝件以及威達(dá)(Weldon)柄。頭部18是一個(gè)總體上圓柱形的本體，該本體從柄16軸向延伸到一個(gè)向前端20，由此在其間限定一個(gè)外表面22。頭部18的外表面22優(yōu)選地包括在其中形成的多個(gè)螺旋切屑凹槽或槽24。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不受螺旋切屑凹槽24的數(shù)量的限制。在所展示的實(shí)施方案中，圖I中示出了總共三個(gè)凹槽中的兩個(gè)凹槽，但是本發(fā)明考慮到了任何數(shù)量的螺旋凹槽。每個(gè)切屑凹槽24優(yōu)選地以一種從向前端20基本上延伸到柄16的螺旋或盤旋的方式被切入外表面22中。多個(gè)凹座26不布置在每個(gè)螺旋切屑凹槽24附近。每個(gè)凹座26能夠接收一個(gè)安裝在其上的對(duì)應(yīng)的切削鑲片14。切削刀具10具有一條中央縱向軸線28 (在z軸方向上)。現(xiàn)在參見圖2、圖4和圖5，本發(fā)明的一方面在于，切削刀具10包括一個(gè)布置在圓柱形空腔40 (該空腔從切削本體12的一個(gè)向后端21延伸)中的、用于減弱振動(dòng)的減振裝置，總體上以30示出。減振裝置30包括在一端處的一個(gè)停止構(gòu)件32、一個(gè)偏置構(gòu)件34(例如壓縮彈簧)、多個(gè)重物元件36、以及在另一端處的一個(gè)帶螺紋的構(gòu)件38 (例如一顆緊定螺釘)。帶螺紋的構(gòu)件38的一端38a可以是無螺紋且圓柱形狀的，以便具有與這些重物元件36大致相等的直徑(即略小于空腔40的內(nèi)直徑)。帶螺紋的構(gòu)件38的相反端38b可以具有一個(gè)六角形形狀的凹陷38b用于接收一個(gè)工具(未示出)，例如一個(gè)六角扳手以及類似物。·在所展示的實(shí)施方案中，空腔40沿著刀具本體12的中央縱向軸線完全延伸穿過軸16并且部分進(jìn)入刀具本體12的頭部18。但是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不受空腔40延伸進(jìn)入刀具本體12中的量的限制。例如，空腔40可能僅以這樣的長(zhǎng)度延伸進(jìn)入刀具本體12的軸16中使得在帶螺紋的構(gòu)件38被擰入空腔40中時(shí)這些重物元件36有充分的接合。空腔40的一端具有螺紋42 (圖4)，用于螺紋式接收該減振裝置30的帶螺紋的構(gòu)件38。在所展示的實(shí)施方案中，這些重物元件36是圓柱形形狀的、處于帶有一個(gè)外直徑的盤或環(huán)形式，所有這些重物元件的直徑都是至少略小于空腔40的內(nèi)部直徑。同樣，這些重物元件36中的一些(如果不是全部)的外直徑是彼此略微不同的。這些重物元件36是相對(duì)于它們的外直徑以一種無規(guī)則方式被布置在空腔40內(nèi)的。典型地，彼此相差千分之幾的三至五個(gè)不同的直徑就足以使這些單獨(dú)的重物元件36在直徑上比空腔40的內(nèi)部直徑小千分之二至四英寸或差不多。 這些重物元件36是由極高密度的金屬制成的，用于此目的的一種適合的組分是由約百分九十的鎢以及百分之十的鎳銅合金的一種合金組成。這種組分的比重是約十七，由此提供了對(duì)于其體積而言極重的重物元件36。此外，這些重物元件36的組分是相當(dāng)硬的，并且刀具本體12是由硬質(zhì)材料制成的，這樣使得這些重物元件36在空腔40內(nèi)的橫向運(yùn)動(dòng)將向空腔40傳輸沖擊。這些重物元件36通過偏置構(gòu)件34而保持是面對(duì)面接合的，這樣使得這些重物元件36針對(duì)空腔40內(nèi)的絕對(duì)的自由橫向運(yùn)動(dòng)(即在相對(duì)于縱向軸線28的徑向方向上)是輕微地在摩擦上受限的。要將減振裝置30組裝在空腔40之內(nèi)，將停止構(gòu)件32插入空腔40中。接下來，將偏置構(gòu)件34插入空腔40中而與停止構(gòu)件32相鄰。偏置構(gòu)件34可以是部分地接收在停止構(gòu)件32中以便防止該偏置構(gòu)件34在空腔40內(nèi)的不想要的移動(dòng)。然后，將具有變化的外直徑的這些重物元件36無規(guī)則地插入空腔40內(nèi)。最后，將帶螺紋的構(gòu)件38擰入空腔40中直到這些重物元件36針對(duì)空腔40內(nèi)的絕對(duì)的自由橫向運(yùn)動(dòng)是輕微地在摩擦上受限的。在切削刀具10的運(yùn)行過程中，這些重物元件36因其外直徑與空腔40的內(nèi)部直徑之間變化的關(guān)系而在空腔40內(nèi)以多個(gè)頻率振動(dòng)。由于這些重物元件30在空腔40內(nèi)具有不同的運(yùn)動(dòng)自由度，所以這些頻率中的大多數(shù)(如果不是所有)將不同于切削刀具10的基本震顫頻率。結(jié)果是，這些重物元件30對(duì)空腔40的沖擊將處于隨機(jī)的頻率，由此減弱了切削刀具10在機(jī)加工操作過程中的振動(dòng)，而不是與該震顫頻率同步并且使其增強(qiáng)。在此提及的專利以及公開文獻(xiàn)通過引用結(jié)合在此。 盡管已對(duì)當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)以其他方式來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)切削刀具，包括 具有一個(gè)向前端、一個(gè)向后端的一個(gè)刀具本體，該刀具本體包括一個(gè)頭部、一個(gè)柄、以及沿著該刀具本體的一條中央縱向軸線從該向后端朝向該向前端延伸的一個(gè)空腔，該空腔在其一端具有多個(gè)螺紋，該頭部包括從該向前端向后延伸的至少一個(gè)切屑凹槽，該頭部進(jìn)一步包括被安裝在至少一個(gè)切屑凹槽附近的一個(gè)凹座內(nèi)的至少一個(gè)切削鑲片；以及 一個(gè)被布置在該空腔內(nèi)的減振裝置，該減振裝置包括在一端處的一個(gè)停止構(gòu)件、在一個(gè)相反端處的一個(gè)帶螺紋的緊固件、被布置在該停止構(gòu)件與該帶螺紋的緊固件之間的多個(gè)重物元件、以及被布置在該停止構(gòu)件與該多個(gè)重物元件之間的一個(gè)偏置構(gòu)件，該多個(gè)重物元件中的至少一個(gè)具有的外直徑不同于該多個(gè)重物元件中的另一個(gè)的外直徑，以致使該多個(gè)重物元件在該空腔內(nèi)以多個(gè)不同的頻率振動(dòng)， 其中該多個(gè)頻率中的至少一些是不同于該切削刀具的一個(gè)基本震顫頻率的，由此減弱了該旋轉(zhuǎn)切削刀具在機(jī)加工操作過程中的振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)切削刀具，其中該空腔完全地延伸穿過該軸并且部分地進(jìn)入該刀具本體的頭部之中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)切削刀具，其中這些重物元件通過該偏置構(gòu)件而被保持在面對(duì)面的接合中，這樣使得當(dāng)該減振裝置被組裝在該旋轉(zhuǎn)切削刀具中時(shí)這些重物元件針對(duì)該空腔內(nèi)的絕對(duì)的自由橫向運(yùn)動(dòng)是輕微地在摩擦上受限的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)切削刀具，其中這些重物元件是相對(duì)于它們的這些外直徑以一種無規(guī)則的方式被布置在該空腔內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)切削刀具，其中該偏置構(gòu)件被部分地接收在該停止構(gòu)件中以便防止該偏置構(gòu)件在該空腔內(nèi)的不想要的運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)切削刀具，其中該帶螺紋的構(gòu)件的一端是無螺紋的且圓柱形狀的、具有略小于該空腔的內(nèi)部直徑的一個(gè)外直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)切削刀具，其中該空腔的一端具有螺紋，用于螺紋式接收該減振裝置的帶螺紋的構(gòu)件。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)切削刀具，其中該旋轉(zhuǎn)切削刀具包括一種螺旋立銑刀。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)切削刀具，其中該至少一個(gè)切屑凹槽是以一種螺旋或盤旋的方式被切入該切削本體的一個(gè)外表面中的。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)切削刀具，其中該偏置構(gòu)件包括一個(gè)壓縮彈簧。
11.一種螺旋立統(tǒng)刀,包括 具有一個(gè)向前端、一個(gè)向后端的一個(gè)刀具本體，該刀具本體包括一個(gè)頭部、一個(gè)柄、以及沿著該刀具本體的一條中央縱向軸線從該向后端朝向該向前端延伸的一個(gè)空腔，該頭部進(jìn)一步包括被安裝在一個(gè)螺旋切屑凹槽附近的凹座內(nèi)的至少一個(gè)切削鑲片；以及 布置在該空腔內(nèi)的一個(gè)減振裝置，該減振裝置包括在一端處的一個(gè)停止構(gòu)件、在一個(gè)相反端處的能夠被螺紋式接收在該空腔內(nèi)的一個(gè)帶螺紋的緊固件、布置在該停止構(gòu)件與該帶螺紋的緊固件之間的多個(gè)重物元件、以及布置在該停止構(gòu)件與該多個(gè)重物元件之間用于偏置該多個(gè)重物元件的一個(gè)彈簧，該多個(gè)帶螺紋的緊固件的形狀是圓柱形的并且具有彼此不同的外直徑，以致使該多個(gè)重物元件在該空腔內(nèi)以多個(gè)不同的頻率振動(dòng)， 其中該多個(gè)重物元件的多個(gè)頻率中的至少一些是不同于該切削刀具的一個(gè)基本震顫頻率的，由此減弱了該旋轉(zhuǎn)切削刀具在機(jī)加工操作過程中的振動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的螺旋立銑刀，其中該空腔完全地延伸穿過該軸并且部分地進(jìn)入該刀具本體的頭部之中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的螺旋立銑刀，其中這些重物元件通過該壓縮彈簧而被保持在面對(duì)面的接合中，這樣使得當(dāng)該減振裝置被組裝在該螺旋立銑刀中時(shí)這些重物元件針對(duì)該空腔內(nèi)的絕對(duì)的自由橫向運(yùn)動(dòng)是輕微地在摩擦上受限的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的螺旋立銑刀，其中這些重物元件是相對(duì)于它們的這些外直徑以一種無規(guī)則的方式被布置在該空腔內(nèi)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的螺旋立銑刀，其中該壓縮彈簧被部分地接收在該停止構(gòu)件中以防止該壓縮彈簧在該空腔之內(nèi)的不想要的運(yùn)動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的螺旋立銑刀，其中該帶螺紋的構(gòu)件的一端是無螺紋的且圓柱形狀的、具有略小于該空腔的內(nèi)部直徑的一個(gè)外直徑。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)切削刀具包括一個(gè)刀具本體，該刀具本體具有一個(gè)頭部、一個(gè)柄、以及沿著該刀具本體的一條中央縱向軸線延伸的一個(gè)空腔。該頭部包括被安裝在一個(gè)切屑凹槽附近的凹座中的至少一個(gè)切削鑲片。在該空腔之內(nèi)布置了一個(gè)減振裝置。這個(gè)減振裝置包括一個(gè)停止構(gòu)件、一個(gè)帶螺紋的緊固件、多個(gè)重物元件以及一個(gè)偏置構(gòu)件。這些重物元件中的至少一個(gè)、如果不是所有，具有不同的外直徑，以導(dǎo)致這些重物元件在該空腔中以不同的頻率振動(dòng)。這些重物元件的至少一些頻率是不同于該切削刀具的基本震顫頻率的，由此減弱了該旋轉(zhuǎn)切削刀具在機(jī)加工操作過程中的振動(dòng)。
文檔編號(hào)B23C5/10GK102848002SQ201210214799
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者K·M·甘布爾 申請(qǐng)人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司