[发明专利]带有镶刃夹紧机构的切削工具

说明书

本发明总的涉及一种切削工具，它带有一用于弹性地夹持一可更换的切削镶刃的夹紧机构，本发明尤其涉及这样一种能进行切割、开槽、插削和仿形加工操作的工具，其中切削镶刃和夹紧机构具有互补的支座和凹陷部分，用来增强夹紧的稳定性。

在现有技术中已经众所周知，带有一个切削镶刃的切削工具是可拆卸地固定在一刀夹上的。这种工具可以用在工件相对于切削镶刃旋转以便进行开槽、插削、仿形加工等机加工操作中，甚至可用在通过迫使镶刃的切削刃与旋转的工件接合而切断工件的场合。为了在这类机加工操作中保持高水平的精度，必须在安装过程中将镶刃可靠地定位于刀夹内，而且在机加工操作中将镶刃牢固地保持在其应有的位置上。为此，有时会采用一种穿过镶刃上的一个孔的固定螺钉。另外，也可以采用一种用螺钉操纵的夹紧机构，该机构借助于一个钳形结构来紧固镶刃。

尽管这些螺钉和夹紧机构肯定能将镶刃适当地紧固于一刀夹上，但其会妨碍某些切削加工，比如开深槽时，必须在切削中将镶刃的主体伸入在工件上形成的切口中。在这种操作中，紧固螺钉或夹紧机构超出了镶刃的切削刃的宽度，由于该螺钉或夹紧机构不能进入到正在加工的工件的切槽中，会出现机械干涉。此外，这种紧固螺钉和夹紧机构的采用使得难于快速地给刀夹更换另一个切削镶刃。这是一个显著的缺点，因为由于磨损的原因镶刃必须定期地更换。

由于这些缺点，开发了采用夹紧机构的刀夹组件。这类刀夹组件通常包括一个宽度小于镶刃的切削刃的刀片状刀夹，以允许镶刃深入到旋转的工件中而不发生干涉。一对整体形成的夹紧爪弹性地夹持镶刃的上、下边缘而无需螺钉。在这种装置中，切削镶刃可通过用人工将镶刃插入夹紧机构的夹紧爪之间或从其间取出而快速地安装在夹紧机构内或从其上拆下。在某一机加工操作中，镶刃和夹爪之间的紧固力由通过工件施加在镶刃上的可将镶刃进一步向下推入夹紧机构的夹爪中的压力而得以加强。

尽管这类夹紧的切削工具已经证实了其在增大切削深度和很好地加快更换刀夹机构内的切削镶刃的过程中的效用，但是本发明人已认识到在这种先有技术的装置中至少有两点局限性限制了该装置充分发挥其所有的潜力。第一，尽管此类装置必须有某种措施来切实地防止镶刃在其已经在夹爪之间滑动了所需要的程度之后还在夹紧爪之间进行任何进一步的滑动，本发明人已观察到用于此目的的镶刃和夹爪之间的止动面的相对尺寸通常小于镶刃和夹爪之间的整个接触面。使用这种小的止动面又可损害夹紧机构将镶刃固定在沿其插入轨迹的一个理想位置上的能力，而这又能降低在工件中所得到的切口的质量和精度。

第二，本发明人已经认识到这种先有技术的夹紧机构在有大的横向力作用于镶刃上时，有时不会适当地将镶刃固定在夹紧爪之间，例如在仿形加工的情况下难免出现大的横向力。一些先有技术的设计试图通过采用夹紧爪和镶刃的凹陷表面之间的相互配合的V形槽和轨道得到所需要的横向稳定性。但是，相互配合的V形槽和轨道的总长度在进行某些切削加工时不足以保持所需要的横向稳定性。其它的先有技术设计试图通过采用在镶刃背面和夹爪后表面之间的相互配合的V形槽和轨道来增加横向稳定性(或者在本领域中公知的“侧载刚度”)。尽管这种设计确实增加了镶刃在夹紧机构中的侧载刚度，但由于后表面此时必须接触镶刃的背面，通常出现在夹爪根部的“C”形凹槽会被消失，而且降低了上、下夹爪的弹性。该降低的弹性使得难以用人工在夹爪间装入或拆下镶刃，并且额外增加了实现镶刃更换所必需的时间。更糟的是，夹紧机构内由镶刃的更换操作而产生的应力能导致将上、下夹爪固定在一起的金属发生开裂和损坏。

题为“金属切削镶刃”的美国专利No.5,085,541涉及一种安装在一刀夹内的切削镶刃，其中刀夹夹紧部的底面是倾斜的，从而施加在切削镶刃尖端上的力将镶刃推靠在刀夹的后壁上。尽管这种结构设有一个位于镶刃和夹紧爪之间的强制止动面，然而一旦接触强制止动面就作用在切削镶刃上的切削刀不会给镶刃提供任何额外的夹紧力。

显然，需要有一种改进的夹紧式切削工具，它在镶刃和夹爪之间具有一可靠的止动面，以便防止损害所得到的切口的精度。理想的情形是，这种改进的切削工具应给位于夹爪之间的镶刃提供足够的侧载刚度，以使其不会相对于夹爪移动，即使在镶刃经受特别大的横向力的仿形加工过程中也能如此。最后，该侧载刚度的获得应不减小夹紧机构的上、下夹爪之间的弹性，以使镶刃能人工地安装或拆卸而不致于对夹紧机构产生潜在的有害应力。