[发明专利]卡块式高速铣刀

说明书

本发明总体上涉及采用可更换的刀具卡块的铣刀，具体涉及一种可更有效地承受高速切削离心力的刀具卡块的固定装置。

切削工件(如金属、聚合物、木材、陶瓷和上述材料组合的复合材料)用的铣刀，在现有技术中是已知的。这类铣刀通常包括一个柱形刀体，在其一侧有一个与旋转动力源相固定的主轴，围绕刀体的外周装有切削工件用的许多刀片。刀片通常是卡紧或用螺钉固定在围绕刀体外周面的凹槽中。由干凹槽务必局部与刀片形状适配，以便在切削时，将其妥善固定，所以，这种铣刀则受其所能适用的刀片类型的数量所限。

为克服上述弊端，已开发研制了采用可更换刀具卡块的铣刀。在这类铣刀中，刀片固定在刀具卡块前面的凹槽，而该卡块则可拆卸地装入刀体的凹槽中。采用刀具卡块可使一把铣刀利于适配许多不同形状的刀片。通常，许多此类卡块式刀具的设计能使机床操作工在最易接近之处将卡块装入刀体内侧，或从刀体内侧拆出。采用此类卡块还考虑采用在刀体相应凹槽内调节刀具卡块高度用的定位螺钉组成的调节装置，以便使刀片的刀刃可固定在同一平面上。该调节装置的正确使用将确保各刀片将切削作业均匀分担，其结果使最终铣削工件上刀痕较少。良好设计的高度调节装置的具体实例可从由Robert.N.Mitchell发明的Kennametal公司为受让人的美国专利US5,102,268中获悉，在此通过引证将其整个说明书综合在内。

虽然，卡块式铣刀在机床刀具领域中是一大进展；但本申请人已察觉，将卡块固定在刀体上的固定装置与高速运转的铣刀不相匹配。这是一个很大的缺陷，由于速度高不仅可提高生产率，而且还获得平滑、优质的切削。上述的现有技术的固定装置，通常包括一个径向槽或凹槽，刀具卡块和在相应凹槽中固定卡块用的径向调节螺钉装在其中。上述装置设有一个侧口，使切削工人很容易快速更换卡块。而且，在中速运转时，该装置足以完全承受刀具卡块上所作用的离心力，以及因切削产生的由刀片作用在卡块上的扭力。但，上述刀具以相当高的速度运行时，作用在固定螺钉上的拉力和剪切力以及因刀具卡块重量产生的作用于上述螺钉的很大的离心力可能使其断裂。上述的卡块式铣刀不能以极高的速度运行，不仅限制其生产率，而且还影响最终切削的表面光洁度和精度。

显而易见，即使当铣刀以高速动转时，固定装置务必将刀具卡块可靠地固定在铣刀的相应凹槽中。理想的是，该固定装置能使机床操作工在最易接近之处(方便地从刀体两侧)，随时装入和拆出不同的刀具卡块。此外，此类固定装置应使刀体周边的加工不增加难度。最后，如果上述固定装置与其相应凹槽内调节卡块高度用的装置相适配，从而各刀片的所有刀刃可以很方便地在同一平面定位，则更为理想。

总体而言，本发明是一种克服现有技术缺陷的、特别适于高速运转的铣刀。为此，本发明的铣刀主要包括或包括将刀具卡块可拆卸地固定在刀体上的一种固定装置和至少一个受压的固定螺钉。上述刀体包括一个放置具有径向斜壁的卡块的凹槽，以便对作用于夹头的离心力提供燕尾槽式的阻力。上述的固定螺钉用于与卡块的前面咬合。斜壁和固定螺钉的组合将使卡块装入凹槽并保持固定，并承受高速运行时作用于卡块的大部分离心力。上述的固定装置还可包括一个径向任意调节的螺钉，作为高速运行时，防止刀具卡块脱开的附加安全装置。该螺钉穿过刀具卡块上的通孔，以便使卡块的内侧紧贴凹槽相配的壁。不过，虽然高速运行时，可沿径向随意调节的螺钉有可能分担作用在刀具卡块上的部分离心力，但其余或大部分载荷是由径向斜壁和承压的固定螺钉共同承担。

虽然，嵌入卡块用的凹槽的径向斜壁可在一个很大的角度范围内倾斜，但相对于柱形刀体半径的最佳角度范围约为5°至15°之间，最好是10°。已知该角度将对作用在刀具卡块上的离心力提供足够的燕尾槽式的阻力，并且对于上述刀具卡块围绕刀体侧面安装无明显障碍。

在最佳实施例中，固定装置包括至少一个附加的承压固定螺钉，而且，因此沿轴向至少有一对相间隔的承压固定螺钉，从而，切削期间，这些固定的螺钉在分担作用在上述卡块的离心力的同时，可承受作用在刀具卡块上的扭力。为进一步增加固定装置的稳定性，刀具卡块的前面可包括若干轴向缩坑，以便容纳至少一对固定螺钉的末端。

固定装置还包括如上述美国专利US 5,102,268中公开的和权利要求所述一种高度调节装置。如果有这种高度调节装置，首先旋拧各高度调节螺钉，使刀具卡块在固定装置凹槽内滑至所需的高度。然后，可再拧紧承压的固定螺钉，以便将卡块和与其相联的刀片固定在所需的高度。最后，可再拧紧可径向调节的定位螺钉。