具有增強(qiáng)的冷卻劑遞送的帶有切削刀片的切削組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于從工件移除材料的切削組件。更具體地講，本發(fā)明涉及這樣一種包括刀架的切削組件，該刀架攜帶一個(gè)切削刀片，其中該刀架提供了向該切削刀片供應(yīng)冷卻劑的能力。
【背景技術(shù)】
[0002]在切削操作(諸如切槽操作)中，切槽或切削刀片接合工件以便從該工件移除材料。在一些切削組件中，上部支座和下部支座保持切削刀片。在其中上部支座和下部支座保持切削刀片的示例性切削組件在美國(guó)專利N0.6，261，032和PCT專利申請(qǐng)公開(kāi)TO2009/141815 A1 中示出。
[0003]材料移除操作可在切削刀片與工件之間的界面處生成熱量。通常，有利的是將冷卻劑提供到切削刀片與工件之間的界面附近。以下專利文獻(xiàn)是將冷卻劑遞送到切削刀片附近的示例性布置:美國(guó)專利N0.5，439，327 ;美國(guó)專利N0.5，775，854 ;美國(guó)專利N0.6，705，805 ；以及美國(guó)專利 N0.7，641，422。
[0004]雖然一些上述專利文獻(xiàn)中公開(kāi)的布置遞送了冷卻劑，但仍非常希望提供以高效方式將冷卻劑遞送到切削刀片與工件之間的界面的切削組件。這對(duì)于其中切削刀片出于切削凹槽的目的而在外徑(即，外工件表面)處接合工件表面的切削操作尤其如此。在切削操作期間，隨著凹槽深度的增加，將冷卻劑遞送到切削刀片-工件界面的相關(guān)難度增大?？梢岳斫獾氖?，提供即使隨著切削操作過(guò)程中凹槽深度的增加仍將冷卻劑遞送到切削刀片-工件界面上的切削組件(并且尤其是刀架)將是非常有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明人已經(jīng)通過(guò)提供一個(gè)切削區(qū)解決了將冷卻劑遞送到切削刀片-工件界面的問(wèn)題，所述切削區(qū)包括一對(duì)切肩偏轉(zhuǎn)器和多個(gè)冷卻劑引導(dǎo)元件，這些冷卻劑引導(dǎo)元件用于在至少一個(gè)“輪轂與輪輻”布置中引導(dǎo)冷卻劑，從而將冷卻劑遞送到切削刀片的整個(gè)切削刃。
[0006]在一個(gè)方面，切削刀片包括頂部表面，該頂部表面包括沿著中心縱向軸線A的冷卻劑導(dǎo)管，該冷卻劑導(dǎo)管將冷卻劑從入口區(qū)引導(dǎo)到切削區(qū)，該切削區(qū)包括一對(duì)切肩偏轉(zhuǎn)器和分離至少一個(gè)輪轂與輪輻布置中構(gòu)造的多個(gè)冷卻劑通道的多個(gè)冷卻劑引導(dǎo)元件，該輪轂與輪輻布置將冷卻劑從中心縱向軸線A徑向向外引導(dǎo)到切削刀片的整個(gè)切削刃。
[0007]在另一方面，本發(fā)明是包括刀架和切削刀片的切削組件。刀架具有軸向向前端部和軸向向后端部，刀架具有位于軸向向前端部處的頭部部分和位于軸向向后端部處的柄部分。頭部部分包括狹槽，該狹槽將頭部部分分離成下部區(qū)段和上部區(qū)段，該下部區(qū)段限定下部支座并且該上部區(qū)段適于將切削刀片保持在兩者間。頭部部分包括冷卻劑遞送通道，該冷卻劑遞送通道具有適于將冷卻劑引導(dǎo)到切削刀片的出口。切削刀片包括頂部表面，該頂部表面包括沿著中心縱向軸線A的冷卻劑導(dǎo)管，該冷卻劑導(dǎo)管將冷卻劑從入口區(qū)引導(dǎo)到切削區(qū)，該切削區(qū)包括一對(duì)切肩偏轉(zhuǎn)器和分離至少一個(gè)輪轂與輪輻布置中構(gòu)造的多個(gè)冷卻劑通道的多個(gè)冷卻劑引導(dǎo)元件，該輪轂與輪輻布置將冷卻劑從中心縱向軸線A徑向向外引導(dǎo)到切削刀片的整個(gè)切削刃。
【附圖說(shuō)明】
[0008]雖然示出了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，但不應(yīng)將所示出的具體實(shí)施例解釋為限制權(quán)利要求。預(yù)期可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)行多種改變和修改。
[0009]圖1是切削組件的等軸視圖，該切削組件具有刀架和由刀架保持的切削刀片；
[0010]圖2是圖1的刀架的頭部部分的俯視圖；
[0011]圖3是沿圖2的線3-3截取的圖1的刀架的頭部部分的剖視圖；
[0012]圖4是沿圖2的線4-4截取的圖1的刀架的頭部部分的剖視圖；
[0013]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的切削刀片的等軸視圖；
[0014]圖6是圖5的切削刀片的俯視圖；
[0015]圖7是沿圖6的線8-8截取的圖5的切削刀片的剖視圖；
[0016]圖8是切削刀片的另一個(gè)俯視圖；
[0017]圖9是沿圖8的剖面線10-10截取的圖5的切削刀片的剖視圖；
[0018]圖10是沿圖8的剖面線11-11截取的圖5的切削刀片的剖視圖；
[0019]圖11是沿圖8的剖面線12-12截取的圖5的切削刀片的剖視圖；
[0020]圖12是沿圖8的剖面線13-13截取的圖5的切削刀片的剖視圖；和
[0021]圖13是沿圖8的剖面線13-13截取的圖5的切削刀片的剖視圖；和
[0022]圖14是沿圖3的剖面線14-14截取的圖5的切削刀片的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參見(jiàn)附圖，其中類似的參考標(biāo)號(hào)指示類似的元件，示出了總體上指定為20的切削組件。所示出的切削組件20的具體種類是切槽組件。對(duì)切槽組件的舉例說(shuō)明并非意圖限制本發(fā)明的范圍。另外，將切削組件和切削刀片作為切槽組件和切槽刀片提及并非意圖限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明所涉及的切削組件的種類包括但不限于車削組件、切斷工具組件和端面切槽組件。本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神由其權(quán)利要求書指明。
[0024]切削(或切槽)組件20包括刀架22和切削刀片(或切槽刀片)24。如圖7所示，切削刀片24具有中心縱向切削刀片軸線A-A。切削刀片24被固定在刀架22中，使得中心縱向切削刀片軸線A-Α總體上垂直于工件表面(未示出)。刀架22具有軸向向前端部28和軸向向后端部30。刀架22具有位于軸向向后端部30處的柄部分32以及位于軸向向前端部28處的頭部部分34。
[0025]頭部部分34包括狹槽36。狹槽36將頭部部分34劃分為上部區(qū)段(見(jiàn)括號(hào)40)和下部區(qū)段(見(jiàn)括號(hào)42)。頭部部分34具有窄(或薄)的軸向向前延伸部44，該軸向向前延伸部具有中心縱向延伸軸線B-B (見(jiàn)圖1)。窄的軸向向前延伸部44形成下部軸向向前延伸部44A和上部軸向向前延伸部44B。狹槽36將下部軸向向前延伸部44A與上部軸向向前延伸部44B分離，使得它們相對(duì)于彼此是可移動(dòng)的。上部區(qū)段40(呈上部軸向向前延伸部44B的形式)在軸向向前延伸部44附近具有上部支座46。下部區(qū)段42 (呈下部軸向向前延伸部44A的形式)在軸向向前延伸部44附近具有下部支座48。上部支座46和下部支座48構(gòu)成總體上被指定為50的座置區(qū)。
[0026]如下文將描述的，通過(guò)從頭部部分34的窄的軸向向前延伸部44中的開(kāi)口排放冷卻劑而將冷卻劑遞送到切削刀片-工件界面的附近。在整個(gè)切削操作過(guò)程中將冷卻劑直接排放在切削刀片-工件界面處產(chǎn)生多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
[0027]參見(jiàn)圖4，頭部部分34的上部區(qū)段40包括冷卻劑遞送通道90，該冷卻劑遞送通道在排放開(kāi)口(或出口)92處終止。冷卻劑遞送通道90與本領(lǐng)域中熟知類型的冷卻劑供應(yīng)源(未示出)流體連通，該冷卻劑供應(yīng)源在壓力下將冷卻劑提供到冷卻劑遞送通道90。冷卻劑從切削刀片-工件界面上方的定位(或位置)從排放開(kāi)口 92朝向切削刀片-工件界面排放。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，冷卻劑在直接朝向切削刀片24的方向上從排放開(kāi)口 92排出。請(qǐng)記住切削刀片24是細(xì)長(zhǎng)的并且具有中心縱向軸線A，在整個(gè)切削操作過(guò)程中冷卻劑在總體上與該細(xì)長(zhǎng)切削刀片24的中心縱向軸線A對(duì)齊的方向上從排放開(kāi)口 92排出。如下文將討論的，在整個(gè)切削操作過(guò)程中將冷卻劑直接排放到切削刀片-工件界面附近產(chǎn)生某些優(yōu)點(diǎn)。
[0029]參見(jiàn)圖5至圖14，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了用于安裝在刀架22上的切削刀片
24。切削刀片24可被劃分為兩個(gè)區(qū):插入?yún)^(qū)140，其用于將切削刀片安裝在切削組件20中；以及切削區(qū)142，其可用于加工待加工的工件(未示出)。在使用過(guò)程中，將切削刀片24的插入?yún)^(qū)140夾持到刀架22上，如圖1所示，該刀架定位并支撐切削區(qū)142。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受單個(gè)切削區(qū)142的限制，并且切削刀片24可具有設(shè)置在切削刀片24的每個(gè)端部上的一對(duì)切削區(qū)142，使得當(dāng)切削區(qū)142中的一個(gè)被磨損時(shí)，可在刀架22中將切削刀片24旋轉(zhuǎn)180°以便將另一個(gè)切削區(qū)142定位在加工位置處。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，切削刀片24是由相對(duì)較硬的材料(諸如碳化物、金屬陶瓷、陶瓷等等)形成的?？墒褂帽绢I(lǐng)域中已知的粉末冶金技術(shù)來(lái)模制切削刀片24。然而，本發(fā)明設(shè)想了其他用于形成和制作切削刀片的方法和技術(shù)以及除上文所提到的那些材料之外的材料。
[0031]切削刀片24的頂部表面144包括冷卻劑導(dǎo)管146，其基本上在切削刀片24的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。冷卻劑導(dǎo)管146的入口區(qū)148位于插入?yún)^(qū)140中，并且沿著并平行于切削刀片24的中心軸線A延伸。入口區(qū)148由U形導(dǎo)管壁150包圍，該U形導(dǎo)管壁朝向切削區(qū)142開(kāi)放。
[0032]切肩偏轉(zhuǎn)器151、152在切削區(qū)142內(nèi)靠近插入?yún)^(qū)140位于U形導(dǎo)管壁150的端部處。冷卻劑導(dǎo)管146在切肩偏轉(zhuǎn)器152之間的區(qū)域中成圓錐形地延伸并打開(kāi)。前刀面154形成于切削區(qū)142中靠近切削刀片24的圓周端面156。主切削刃158形成于前刀面154與圓周端面156的交匯處。在圖示實(shí)施例中，主切削刃158的形狀為圓形或環(huán)形的。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受主切削刃158的形狀限制，并且本發(fā)明可用具有任何所需形狀的主切削刃158來(lái)實(shí)踐。例如，切削刀片24可為大致矩形形狀的，其中切削區(qū)具有兩個(gè)相反的側(cè)面和兩個(gè)次切削刃，這些次切削刃形成于前刀面與相反的側(cè)面中的每一個(gè)之間的交匯處。在這個(gè)替代實(shí)施例中，主切削刃與這兩個(gè)次切削刃中的每一個(gè)形成大致直角。
[0033]本發(fā)明的一個(gè)方面是切削區(qū)142包括多個(gè)冷卻劑引導(dǎo)元件160、162、164、166、168，其分離多個(gè)冷卻劑通道153、155、161、163、165、167。在圖示實(shí)施例中，切削區(qū)142包括總共五(5)個(gè)引導(dǎo)元件和六(6)個(gè)冷卻劑通道。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受引導(dǎo)元件和冷卻劑通道的數(shù)目限制，并且本發(fā)明可用任何所需數(shù)目的引導(dǎo)元件和冷卻劑通道來(lái)實(shí)踐，只要向切削刃158提供足夠的冷卻。
[0034]—般來(lái)講，冷卻劑通道153形成在切肩偏轉(zhuǎn)器151與引導(dǎo)元件160之間，冷卻劑通道155形成在切肩偏轉(zhuǎn)器152與引導(dǎo)元件168之間，冷卻劑通道161形成在引導(dǎo)元件160、162之間，冷卻劑通道163形成在引導(dǎo)元件162、164之間，并且冷卻劑通道165形成在引導(dǎo)元件164、166之間，冷卻劑通道167形成在引導(dǎo)元件166、168之間。
[0035]冷卻劑通道153、155、161、163、165、167大體呈U形凹陷的形式。另外，冷卻劑通道153、155、161、163、165、167中的一些可具有沿著其長(zhǎng)度變化的橫截面積(S卩，錐形形狀)。在圖示實(shí)施例中，例如，冷卻劑通道161、167在靠近冷卻劑導(dǎo)管146處具有稍微較大的橫截面積，并且冷卻劑通道153、155、163、165可具有基本上一致的橫截面積。又如，冷卻劑通道163、165可具有變化的橫截面積，而冷卻劑通道1