采用冷缩配合连接的刀夹和刀片装置制造方法及图纸

一种刀夹和刀片装置，它包括具有切削部分和位于所述切削部分的基底处的刀柄部分，还包括具有连接在一轴上的第一端部和具有刀柄安装孔的第二端部。在刀柄部分未置于刀柄安装孔中并且刀夹处于正常室温下时，刀柄安装孔小于刀柄部分，并且一旦将刀夹加热到正常室温以上且在正常工作温度以上的预定温度，则刀柄安装孔膨胀，以变得和刀柄部分一样大，并且一旦刀夹冷却到预定温度以下并且在刀柄部分插入在刀柄安装孔中之后，刀柄安装孔收缩，以大体上与刀柄部分的形状一致。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
及
技术实现思路
本专利技术涉及一种刀夹和刀片装置，更具体地说，涉及一种其中刀片是通过冷缩配合连接与刀夹连接的刀夹和刀片装置。刀夹和可替换的切削刀片一起使用是众所周知的。其中使用了刀夹和可替换切削刀片的刀具装置的实施例包括钻削、铣削、车削以及磨削操作。刀具例如球鼻形立铣刀、钻头和砂轮可以包括具有由非常硬的材料例如硬质合金制成的刀柄的切削刀片，而刀夹由更容易机加工的材料例如工具钢制成。硬质刀片比必须由适合于机加工的材料制成的类似整体工具可使用更长时间。而且，因为刀片是可替换的，所以即使定期更换刀片，刀夹也通常可以使用很长时间而不用更换。刀片通常采用某些形式的机械连接而固定在刀夹上，例如穿过刀片的螺钉或者定位螺钉或其它夹紧装置。美国专利No.4,293,253和WO96/06702披露了采用其中刀片被拧进刀夹中的机械连接方式的刀夹和刀片。这种传统刀夹和刀片装置的缺点在于，机械连接会失效并且损坏刀夹或刀片或者两个都被损坏。而且，当机械连接部件失效时，除非在备有刀夹和刀片之外还保持有机械连接部件的储备，否则该刀具必须停止运转直到能够获得新的连接部件。这会导致不必要的成本增加以及生产率的损失。此外，机械连接部件往往需要专门的工具来将切削刀片连接在刀夹上。因此，希望提供一种刀夹和刀片装置，该装置能够避免需要单独的机械连接部件来使刀片相对于刀夹固定，并且能够避免需要专门工具来使刀片相对于刀夹固定。根据本专利技术的一个方面，一种刀夹和刀片装置包括具有切削部分和位于所述切削部分的基底处的刀柄部的刀片，还包括具有连接在一轴上的第一端部和具有刀柄安装孔的第二端部。在刀柄部分未置于刀柄安装孔中且刀夹处于正常室温下时，刀柄安装孔小于刀柄部分，并且一旦将刀夹加热到正常室温以上并且在正常工作温度以上的预定温度，则刀柄安装孔膨胀，以变得和刀柄部分一样大，并且一旦刀夹冷却到预定温度以下并且在刀柄部分插入在刀柄安装孔中之后，刀柄安装孔收缩以大体上与刀柄部分的形状一致。刀夹21优选具有连接在传统轴上的第一端部31和具有刀柄安装孔35的第二端部33。当刀柄部分27未置于刀柄安装孔35中并且刀夹21处于正常室温下时，刀柄安装孔小于刀柄部分。一旦将刀夹21或者其至少一部分加热到正常室温以上并且在刀夹的正常工作温度以上的预定温度，则该刀柄安装孔35膨胀，从而变得与刀柄部分27一样大，并且允许刀柄部分插入刀柄安装孔中或允许从刀柄安装孔中拆除该刀柄部分。一旦将刀夹21冷却到低于预定温度的温度并且在将刀柄部分27插入在刀柄安装孔35中之后，该刀柄安装孔收缩成大体上与刀柄部分的形状一致。优选的是，刀柄安装孔35的内径ID相对于刀柄部分的外径OD是这样选择的，即在该刀夹处于正常室温下并且在刀柄安装孔中没有安装任何刀柄时，刀柄安装孔的内径要小于刀柄部分的外径，以及在刀夹处于正常操作温度下并且在刀柄安装孔中未安装刀柄时部分时，刀柄安装孔的内径小于刀柄部分的外径。当前人们认为，假设刀柄27的正常室温大约为20℃，则由例如工具钢制成的刀夹所可以加热到的预定温度应该大约为300℃，也可能在250℃和350℃之间。优选的是，在刀夹21处于正常室温下时，刀柄安装孔35的内径ID相对于刀柄部分27的外径OD是这样选择的，即在刀柄部分安装在刀柄安装孔中而且刀柄安装孔已经收缩成大体上与刀柄部分的形状一致并处于正常工作温度或以下时，刀夹在刀柄上所施加的力足以抵抗在刀柄上的一般操作扭力和转动力矩M。通常，直径相对较小的刀夹21和由与较小刀夹具有同样热膨胀系数的材料制成的直径相对较大的刀夹被以同样的量加热时，即使前者会与后者按照大致一样的膨胀率膨胀，由于较小刀夹中膨胀的材料更少，因此较小的刀夹的总体膨胀量会比较大的刀夹更小。结果是在加热后收缩时，较小的刀夹不会以和较大的刀夹同样大小的力抓紧刀柄部分。但是，因为较小刀具通常应用于需要比较大刀夹具有更少能耗的场合，这通常不应该有问题。当然必要时，如果必须用比可以通过本专利技术的冷缩配合连接实现的更大的力来将刀柄夹在刀夹的刀柄安装孔35中的话，则可以将另外公知的机械连接件例如液压连接件、压缩连接件、定位螺钉、销和销安装孔等添加在刀夹21和/或刀柄27上。在根据本专利技术的刀夹21和刀片23中，其中Dy为刀夹的外径；d为冷缩配合的标称直径(即没有公差的直径)；d/Dy＝Xy＝直径的比值(标称直径与刀夹的外径之比)；G为间隙(刀柄OD和刀夹ID的差)；Ey为刀夹的弹性模量；Ei为刀柄的弹性模量；my为刀夹的泊松比；并且mi为刀柄的泊松比，要理解的是，在安装在刀夹的刀柄安装孔中时，刀柄上的压力可以由下式表示p=Gd·11Ey(1+xy21-xy2+1my)+(1Ei)(1-1mi)]]>刀夹和刀片装置在滑动之前可以承受的最大转动惯量M被认为有下式表示Mv＝pπdlCfd/2其中Cf为刀柄和刀柄安装孔之间的摩擦系数；并且l为插入的刀柄长度。采用上述公式，在刀夹和刀柄所用的材料特性都是已知的时，可以针对特定的工作条件来适当地设定刀夹和刀柄的尺寸。图3A-11B显示出另一个优选机械机构，用于帮助转递由刀夹21和刀片23之间的收缩配合连接所单独获得的转矩之外的额外转矩。例如，图3A-3B中所示的实施例涉及提供具有啮合部分39并且远离切削部分35的刀柄部分的端部37，并且如在图4A和4B中可以看出，提供具有其中安装有啮合部分39的相应啮合部分41的刀柄安装孔35。啮合部分39和相应啮合部分41优选采用能够从刀夹21将转动力矩传递给刀柄部分27的形状，例如非圆形部分和偏置销以及销安装孔。要理解的是，可以形成各种形状来实现防止刀柄部分27相对于刀柄安装孔转动的目的。实际上，虽然整个刀柄27和刀柄安装孔35在所有实施例中被示为圆形，但是它们可以专门成形为例如非圆形，用来使整个刀柄与刀夹21中的孔啮合。但是，优选的是，过分偏离圆形是不理想的，主要是因为这种偏差会使得部件的机加工更加困难，并且因为刀夹的不同部分在受热时不会与其它部分膨胀相同的量，这会导致在将刀片23的刀柄安装进刀柄安装孔35方面出现困难。如在图3A和3B中所看出的一样，刀柄部分27的啮合部分39优选具有半圆形形状。在相应啮合部分的前面部分转动并接触刀柄27的啮合部分的后面部分时，啮合部分39的半圆形形状允许传递来自相应啮合部分41(图4A-4B)的转动力。啮合部分39的半圆形形状有利于简化制造方法。相应啮合部分的半圆形形状可以通过机加工或者例如通过例如采用硬焊、软焊、焊接、机械紧固、粘合剂等将半圆形部件安装在刀柄安装孔内进行来形成。半圆形相应啮合部分中的机加工或焊接之外，可以使用如图4A和4B中所示的销41。销41优选安装进形成在刀柄安装孔35的底壁中的销安装孔41o中。在操作中，当切削部分25上的力超过刀柄27和刀夹21之间的冷缩配合连接所用的力，并且使得刀柄27能够相对于刀夹转动时，销41接触啮合部分39的半圆形平滑壁，并且允许传递额外的力矩。如从图5A和5B中可以看出，啮合部分39’的另一个实施例可以包括一个或多个(优选为两个)半圆形部件。相应啮合部分优选成形为与这些半圆形相配。如在图6A和6B中所示一样，在具有一部分圆形的形状之外，供在图5A-5B中所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀夹和刀片，包括： 刀片，它具有切削部分和位于所述切削部分的基底处的刀柄部分； 刀夹，它具有连接在一轴上的第一端部和具有刀柄安装孔的第二端部； 其中，在刀柄部分未置于刀柄安装孔中并且刀夹处在正常室温下时，刀柄安装孔小于刀柄部分，并且一旦将刀夹加热到正常室温以上并且在正常工作温度以上的预定温度，则刀柄安装孔膨胀，以变得和刀柄部分一样大，以及一旦刀夹冷却到预定温度以下并且在刀柄部分插入在刀柄安装孔中之后，刀柄安装孔收缩，以大体上于刀柄部分的形状一致。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米卡埃尔伦德布拉德，斯文恩斯特兰德，
申请(专利权)人：桑德维克知识产权公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]