專利名稱：用于高壓冷卻劑的刀架連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于金屬加工操作的刀架與刀架支撐構(gòu)件之間的一種連接。具體而言，本發(fā)明是針對(duì)在適合于高壓應(yīng)用的這兩個(gè)部件之間的一種冷卻劑連接。
背景技術(shù)：
圖I至圖3展示了現(xiàn)有技術(shù)并且示出了用于安裝在一個(gè)夾緊單元或刀架支撐構(gòu)件15中的一個(gè)刀架10。該刀架10由一個(gè)本體12構(gòu)成，該本體具有用于保持一個(gè)切削刀具 (如一個(gè)切削鑲片25)的一個(gè)前端20。雖然圖I至圖3中所示刀架10是用于非旋轉(zhuǎn)工具加工(如一臺(tái)車床)的一種典型的刀架10，但應(yīng)該理解的是這種刀架10可以具有附接到其上的多種能夠與非旋轉(zhuǎn)亦或旋轉(zhuǎn)應(yīng)用相關(guān)的刀具之一。刀架本體12還具有一個(gè)用于將本體12支撐在刀架支撐構(gòu)件15中的后端30。該后端30具有一個(gè)朝向前部的肩臺(tái)32以及一個(gè)可以從該肩臺(tái)延伸的截頭圓錐形的管狀柄35。該柄35是空心的，由此限定了一個(gè)柄腔37并且該柄具有一個(gè)柄壁40，該柄壁具有一個(gè)外部42并且具有徑向延伸的多個(gè)穿孔45，這些穿孔具有多個(gè)有角度的朝向前部的表面50，這些朝向前部的表面被適配為與刀架支撐構(gòu)件15相關(guān)的多個(gè)徑向移位的球55相接合。刀架支撐構(gòu)件15具有一個(gè)朝向后方的表面60以及從該表面向前延伸的一個(gè)孔65。請(qǐng)注意圖4，孔65的大小被確定為使一個(gè)第一彈性過(guò)盈配合區(qū)段67與朝向后方的表面60相鄰接并且并且與其縱向間隔開(kāi)的是一個(gè)分離的第二彈性過(guò)盈配合區(qū)段69。圖4的特征是現(xiàn)有技術(shù)。返回圖2，該第一彈性過(guò)盈配合區(qū)段67是出現(xiàn)在刀架柄35 (由圍繞該柄35的圓周的一個(gè)連續(xù)的材料帶構(gòu)成)的區(qū)域中，而該分離的第二彈性過(guò)盈配合區(qū)段69是出現(xiàn)在這些徑向移位的球55作用在柄35的這些有角度的朝向前部的表面50上以迫使柄壁40抵靠在刀架支撐構(gòu)件15的球壁66上的區(qū)域中。請(qǐng)注意圖I和圖2，在操作中，鎖定桿70沿一條縱向軸線72往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如圖I所展示的，該鎖定桿在未連接的狀態(tài)下包括多個(gè)凹陷74和多個(gè)斜坡76。如圖I所展示的，這些鎖定球55在鎖定桿70的凹陷74中是被凹進(jìn)的并且柄35在孔65中是自由地來(lái)回移動(dòng)的。當(dāng)鎖定桿70被向右(圖2)移動(dòng)時(shí)，這些鎖定球65從這些凹陷74被徑向移位并且沿斜坡76向外移動(dòng)以與柄35的這些穿孔45的有角度的朝向前部的表面50相接合。通過(guò)這樣做，刀架10被拉入到刀架支撐構(gòu)件15中以便在柄35與孔65之間提供了彈性過(guò)盈配合，而同時(shí)，朝向前部的肩臺(tái)32與刀架支撐構(gòu)件15的朝向后方的表面相抵靠。柄35可以包括一個(gè)槽縫以便在刀架支撐構(gòu)件15中將刀架柄35徑向地定向。刀架10與刀架支撐構(gòu)件15以及它們的關(guān)系的額外細(xì)節(jié)可以在美國(guó)專利號(hào)4，723,877以及美國(guó)專利號(hào)4，747, 735中找到，這兩個(gè)專利均受讓給本申請(qǐng)的受讓方Kennametal Inc.(肯納金屬公司)并且將它們中的每一個(gè)通過(guò)引用結(jié)合在此。刀架10以及刀架支撐構(gòu)件15是由高強(qiáng)度合金鋼制成。典型的是，在金屬加工操作中，一種液體冷卻劑在切削刀具(例如，切削鑲片25)與工件之間的界面處被引入從而不僅冷卻了該界面而且額外地協(xié)助將材料從這個(gè)界面中移除。過(guò)去，對(duì)于圖I和圖2所展示的安排而言，冷卻劑經(jīng)過(guò)一個(gè)延伸穿過(guò)鎖定桿70的通路被引入并且在冷卻劑通路延伸穿過(guò)刀架10的前端20的一個(gè)點(diǎn)處被引入該柄腔37中并且是按照希望來(lái)引導(dǎo)的。隨著切削應(yīng)用和材料變得愈加復(fù)雜，所以存在一種提供冷卻劑壓力的需要而且目前還存在一種在非常高的壓力下提供冷卻劑的需要。在這些現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方案中，冷卻劑是通過(guò)使用多個(gè)策略性定位的橡膠密封件而被密封在刀架10以及刀架支撐構(gòu)件15中的。然而，這類密封件對(duì)于高壓冷卻劑而言是不太有效的，因此要求的是適應(yīng)高壓冷卻劑的另一種設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施方案中，用于安裝在刀架支撐構(gòu)件中的一個(gè)刀架具有一個(gè)本體，該本體具有用于夾持一個(gè)切削刀具的一個(gè)前端以及用于將該本體支撐在刀架支撐構(gòu)件中的一個(gè)后端。該后端具有一個(gè)朝向前部的肩臺(tái)以及由該肩臺(tái)延伸的一個(gè)管狀柄。該柄是空心的從而限定了一個(gè)柄腔并且具有一個(gè)柄壁，該柄壁具有多個(gè)徑向延伸的穿孔，這些穿孔具有被適配為與徑向移位的球相接合的多個(gè)有角度的朝向前部的表面。至少一個(gè)內(nèi)部通路延伸穿過(guò)該切削刀具并且至少一個(gè)接收通路從該內(nèi)部通路穿過(guò)該柄壁延伸至該柄的外部從而限定一個(gè)柄的孔口，其中該通路與該柄腔不相交。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一種冷卻劑連接系統(tǒng)由一個(gè)刀架以及一個(gè)后端構(gòu)成，該刀架具有用于夾持一種切削刀具的一個(gè)前端并且該后端用于將該本體支撐在一個(gè)刀架支撐構(gòu)件中。該后端具有一個(gè)朝向后方的肩臺(tái)以及一個(gè)從該肩臺(tái)延伸的截頭圓錐形柄。該柄是空心的從而限定一個(gè)柄腔并且具有一個(gè)柄壁，該柄壁具有多個(gè)徑向延伸的穿孔，這些穿孔具有被適配為與多個(gè)徑向移位的球相接合多個(gè)有角度的朝向前部的表面。延伸穿過(guò)該切削刀具的至少一個(gè)內(nèi)部通路以及從該內(nèi)部通路穿過(guò)該柄壁延伸至該柄的外部從而限定一個(gè)柄的孔口的至少一個(gè)接收通路。該通路與該柄腔不相交。另外，一個(gè)刀架支撐構(gòu)件具有一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)朝向后方的表面以及從該表面向前延伸的一個(gè)孔。該孔的大小被確定為使得該柄的一個(gè)第一彈性過(guò)盈配合區(qū)段與朝向后方的表面相鄰接并且與其縱向間隔開(kāi)的是一個(gè)分離的第二彈性過(guò)盈配合區(qū)段，該第二彈性過(guò)盈配合區(qū)段是通過(guò)作用在該柄的這些有角度的朝向前部的表面上的這些徑向移位的球而形成的。至少一個(gè)內(nèi)部通路延伸穿過(guò)該刀架支撐構(gòu)件的本體并且至少一個(gè)排出通路從該內(nèi)部通路延伸至該孔的內(nèi)部從而限定一個(gè)孔的孔口。該孔的孔口與該柄的孔口對(duì)齊以便在鄰近該刀架支撐構(gòu)件本體的朝向后方的表面的一個(gè)第一過(guò)盈配合區(qū)段中在該刀架與該刀架支撐構(gòu)件之間提供一種冷卻劑連接。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)并且是刀架相對(duì)于一個(gè)刀架支撐構(gòu)件的脫開(kāi)位置的一個(gè)截面圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)并且是圖I展示的這種安排處于接合位置中截面圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)并且是一個(gè)刀架的透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明處于脫開(kāi)位置的一個(gè)刀架以及刀架支撐構(gòu)件的截面圖；圖4A是在圖4中由標(biāo)號(hào)“4A”所圈出的區(qū)域的放大視圖4B是在圖4中被標(biāo)識(shí)為“4B”的圈出區(qū)域的放大視圖；圖5是圖4中這種安排處于接合位置中的截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)刀架的后端的透視圖；圖6A是圖6的透視圖的變體，其中該孔口被改變?yōu)槿菁{一個(gè)刀架支撐構(gòu)件通路而不直接與該刀架通路對(duì)齊；并且圖7是一個(gè)刀架支撐構(gòu)件的示意圖，展示了冷卻劑經(jīng)過(guò)其中的流動(dòng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的特征是針對(duì)一種方式，冷卻劑通過(guò)這種方式被引導(dǎo)穿過(guò)刀架10以及刀架支撐構(gòu)件15。為此原因，與圖I至圖3所使用的那些相同的參考號(hào)將被用于現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)部件。 請(qǐng)注意圖4，應(yīng)該注意的是刀架10不包括圖I所展示的前端20的這些細(xì)節(jié)，而是展示為被機(jī)加工成具有用來(lái)引導(dǎo)冷卻劑流動(dòng)的多個(gè)通路的坯件。具體而言，前端20具有至少一個(gè)內(nèi)部通路100，該內(nèi)部通路延伸穿過(guò)本體20并且對(duì)于圖I而言可以被引導(dǎo)至切削刀具25上。此外，至少一個(gè)接收通路105從內(nèi)部通路100穿過(guò)柄壁40延伸至該柄的外部，由此限定一個(gè)柄的孔口 110。接收通路105與柄腔37不相交。接收孔口 110是沿柄35軸向地定位在距該朝向前部的肩臺(tái)32不超過(guò)柄35的錐形長(zhǎng)度L的1/3的一個(gè)位置Y處。此外，接收通路105與刀架支撐構(gòu)件15的縱向軸線72形成一個(gè)角X。角X可以是在15度與75度之間，然而，優(yōu)選的是45度。接收孔口 110具有的直徑D2大于接收通路105的直徑Dl從而提供一個(gè)大尺寸的空腔115。這個(gè)大尺寸的空腔115可以具有一個(gè)球面曲率。一般而言，空腔115的截面面積應(yīng)大于接收通路105的截面面積。該冷卻劑連接系統(tǒng)是由帶有內(nèi)部通路100的刀架10以及接收通路105連同刀架支撐構(gòu)件15構(gòu)成的。請(qǐng)注意圖4和圖4B，刀架支撐構(gòu)件15包括了延伸穿過(guò)該刀架支撐構(gòu)件本體的至少一個(gè)內(nèi)部通路120，并且包括了從內(nèi)部通路120延伸至孔65的內(nèi)部127從而限定一個(gè)孔的孔口 130的至少一個(gè)排出通路125。如圖5所展示的，該孔的孔口 130與該柄的孔口 110是對(duì)齊的以便在鄰近刀架支撐構(gòu)件本體62的朝向后方的表面60的一個(gè)第一彈性過(guò)盈配合區(qū)段67中在刀架10與在刀架支撐構(gòu)件15之間提供一種冷卻劑連接。孔65進(jìn)一步包括在該第一彈性過(guò)盈配合區(qū)段67與該第二彈性過(guò)盈配合區(qū)段69之間的一個(gè)釋放區(qū)域68。正因?yàn)榫哂薪邮胀?05，刀架支撐構(gòu)件15的排出孔口 130具有的直徑D3大于該排出通路125的直徑以提供一個(gè)尺寸放大的空腔135。一般而言，空腔135的截面面積應(yīng)該大于排出通路125的截面面積。然而，應(yīng)該指出，使刀架空腔115以及刀架支撐構(gòu)件空腔135各自大于它們對(duì)應(yīng)的通路可能不是必要的。一個(gè)大尺寸的空腔115、135能夠足以提供在刀架10與刀架支撐構(gòu)件15之間的流體連接。圖6展示了這個(gè)大尺寸的空腔115。還有可能的是，如在圖6A中展示的，擴(kuò)展空腔115或者刀架支撐構(gòu)件15的空腔135，從而使得一個(gè)通道116形成在柄35的表面上以適應(yīng)任何另外的未對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)接收通路105不與排出通路125共軸或者這些通路105、125不直接彼此相交時(shí)，這可能是特別有益的。圖6A是圖6的變體，其中孔口 110被改變?yōu)槿菁{一個(gè)不與刀架通路105直接對(duì)齊的刀架支撐構(gòu)件通道125之中。在這種安排中，孔口 110可能總體上起到一個(gè)通道的作用。為了形成該第一彈性過(guò)盈配合區(qū)段67，柄35在該過(guò)盈區(qū)域中的規(guī)格直徑(也就是最大直徑)應(yīng)該比該位置處的孔的直徑大出O. 5%到I. 2%。在ISO 26622中對(duì)這種過(guò)盈配合進(jìn)行了更全面地說(shuō)明。如之前關(guān)于圖4所提到的，刀架10的接收孔口 110是沿柄35軸向地定位在距該朝向前部的肩臺(tái)32不超過(guò)柄35的錐形長(zhǎng)度L的1/3的一個(gè)Y位置處。如關(guān)于圖4和圖5所看到的，當(dāng)?shù)都?0被完全插入刀架支撐構(gòu)件15中時(shí)，不僅該柄的孔口 110與該孔的孔口130對(duì)齊，而且這種對(duì)齊發(fā)生在第一彈性過(guò)盈配合區(qū)段67中。根據(jù)設(shè)計(jì)，此位置處的彈性過(guò)盈配合在柄35與孔65之間產(chǎn)生了更大的過(guò)盈接觸壓力，并且其結(jié)果是在該柄的孔口 110與該孔的孔口 130之間的密封是最大的。這種安排提供了一種設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)消除了對(duì)于橡膠密封件的需要并且提供了用于在刀架支撐構(gòu)件15與刀架10之間傳輸具有超過(guò)5000psi的壓力的冷卻劑的能力。刀架支撐構(gòu)件15的排出通路125可以與縱向軸線72形成一個(gè)在15度與75度之間并且優(yōu)選為45度的角Z。如圖4和圖5中所展示的，接收通路105和一個(gè)排出通路125可以是彼此共軸的。如在圖4和圖5中進(jìn)一步展示的，刀架支撐構(gòu)件15包括兩個(gè)在直徑上彼此相反的排出通路125、125’，其中刀架10的接收通路105能以180度的間隔被弓丨入到該刀架支撐構(gòu)件15之中，而同時(shí)仍在該刀架10與該刀架支撐構(gòu)件15之間提供冷卻劑流，因?yàn)榇藭r(shí)，例如，接收通路105將與排出通路125’對(duì)齊。圖7展示了刀架支撐構(gòu)件15以及從安裝刀架支撐構(gòu)件15的塊140中穿過(guò)的這些冷卻劑供給管線的示意圖。冷卻劑行進(jìn)到一個(gè)歧管142中，該歧管具有徑向向外延伸的歧管通道144、144’以便與傳輸通道150、150’相交。這些傳輸通道將冷卻劑提供至刀架支撐構(gòu)件15的排出通路125、125’。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這些排出通路125、125’中的每一個(gè)可以被供能并且如果柄35僅包括一個(gè)接收通路105，該接收通路例如與排出通路125對(duì)齊，于是余下的排出通路125’將被刀架10的柄35阻擋。
雖然已詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到鑒于本披露的整體傳授內(nèi)容可以對(duì)這些細(xì)節(jié)發(fā)展出不同的修改和替代方案。在此說(shuō)明的目前優(yōu)選的實(shí)施方案僅旨在是解說(shuō)性的而并非限制本發(fā)明的范圍，對(duì)于本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)給予所附權(quán)利要求以及其任何和所有的等效物的全部寬廣度。
權(quán)利要求
1.一種用于安裝在刀架支撐構(gòu)件中的刀架，其中該刀架包括一個(gè)本體，該本體具有 a)用于夾持一個(gè)切削刀具的一個(gè)前端； b)用于將該本體支撐在該刀架支撐構(gòu)件中的一個(gè)后端，其中該后端具有一個(gè)朝向前部的肩臺(tái)以及從該肩臺(tái)上延伸的一個(gè)管狀柄，其中該柄是空心的從而限定一個(gè)柄腔并且其中該柄具有一個(gè)柄壁，該柄壁帶有多個(gè)徑向延伸的穿孔，這些穿孔具有被適配為有待與多個(gè)徑向移位的球相接合的多個(gè)有角度的朝向前部的表面；以及 c)至少一個(gè)延伸穿過(guò)該切削刀具的內(nèi)部通路以及至少一個(gè)從該內(nèi)部通路穿過(guò)該柄壁延伸至該柄外部從 而限定一個(gè)柄孔口的接收通路；其中該通路與該柄腔不相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刀架，其中該柄進(jìn)一步包括至少一個(gè)定位槽以便在該刀架支撐構(gòu)件中將該刀架柄徑向地定向。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刀架，其中該接收孔口是沿該柄軸向地定位在距該肩臺(tái)不超過(guò)該柄長(zhǎng)度的1/3的一個(gè)位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刀架，其中該接收通路相對(duì)于該縱向軸線是有角度的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的刀架，其中該接收通路與該縱向軸線形成了一個(gè)約45度的角X0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的刀架，其中該接收孔口具有的直徑大于該接收通路的直徑以便提供一個(gè)大尺寸的空腔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的刀架，其中該大尺寸的空腔具有一個(gè)球面曲率。
8.—種冷卻劑連接系統(tǒng)，包括 a)一個(gè)刀架，該刀架具有 1)用于夾持一個(gè)切削刀具的一個(gè)前端； 2)用于將該本體支撐在一個(gè)刀架支撐構(gòu)件中的一個(gè)后端，其中該后端具有一個(gè)朝向后方的肩臺(tái)以及從該肩臺(tái)上延伸的一個(gè)截頭圓錐形的柄，其中該柄是空心的從而限定了一個(gè)柄腔并且其中該柄具有一個(gè)柄壁，該柄壁具有多個(gè)徑向延伸的穿孔，這些穿孔具有被適配為有待與多個(gè)徑向移位的球相接合的多個(gè)有角度的朝向前部的表面；以及 3)至少一個(gè)延伸穿過(guò)該切削刀具的內(nèi)部通路以及至少一個(gè)從該內(nèi)部通路穿過(guò)該柄壁延伸至該柄的外部從而限定一個(gè)柄孔口的接收通路；其中該通路與該柄腔不相交； b)一個(gè)刀架支撐構(gòu)件，該刀架支撐構(gòu)件具有 1)帶有一個(gè)朝向后方的表面的一個(gè)本體以及從該表面上向前延伸的一個(gè)孔，其中該孔的大小被確定為使得該柄的一個(gè)第一彈性過(guò)盈配合區(qū)段是與該朝向后方的表面相鄰接，并且與其縱向間隔開(kāi)的是一個(gè)分離的第二彈性過(guò)盈配合區(qū)段，該第二彈性過(guò)盈配合區(qū)段是通過(guò)作用在該柄的這些有角度的朝向前部的表面上的這些徑向移位的球而形成的； 2)至少一個(gè)延伸穿過(guò)該刀架支撐構(gòu)件本體的內(nèi)部通路以及至少一個(gè)從該內(nèi)部通路延伸至該孔的內(nèi)部從而限定一個(gè)孔的孔口的排出通路；其中該孔的孔口與該柄的孔口是對(duì)齊的以便在鄰近該刀架支撐構(gòu)件本體的朝向后方的表面的一個(gè)第一過(guò)盈配合區(qū)段中在該刀架與該刀架支撐構(gòu)件之間提供一種冷卻劑連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷卻劑連接系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在該第一彈性過(guò)盈配合區(qū)段與該第二彈性過(guò)盈配合區(qū)段之間的一個(gè)釋放區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻劑連接系統(tǒng)，其中該刀架的接收孔口具有的直徑大于該接收通路的直徑以提供一個(gè)大尺寸的空腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻劑連接系統(tǒng)，其中該刀架支撐構(gòu)件的排出孔口具有的直徑大于該排出通路的直徑以提供一個(gè)大尺寸的空腔。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻劑連接系統(tǒng)，其中該柄的規(guī)格直徑比在該第一彈性過(guò)盈配合區(qū)域中的孔徑大出0. 5%到I. 2%之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷卻劑連接系統(tǒng)，其中該刀架的接收孔口是沿該柄軸向地定位在距該肩臺(tái)不超過(guò)該柄的長(zhǎng)度的1/3的一個(gè)位置處。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻劑連接系統(tǒng)，其中該排出通路與該縱向軸線形成一個(gè)約45度的角Z。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的刀架，其中該接收通路與該縱向軸線形成了一個(gè)約45度的角X，這樣使得該排出通路與該接收通路是彼此共軸的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的刀架，其中該接收通路與該排出通路不相交而是通過(guò)改變?cè)摫目卓谝约霸摰都苤螛?gòu)件孔口中的一個(gè)或二者而相連接的。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷卻劑連接系統(tǒng)，其中有兩個(gè)在直徑上彼此相反的排出通路以及至少一個(gè)接收通路，這樣使得該刀架能以180度的間隔被引入該刀架支撐構(gòu)件之中。
全文摘要
一種用于將刀架(10)連接到刀架支撐構(gòu)件(15)上的冷卻劑連接系統(tǒng)，其中該刀架(10)的柄(35)通過(guò)一種過(guò)盈配合被緊固在該刀架支撐構(gòu)件(15)的孔(65)之中，并且一個(gè)冷卻劑通道(120)延伸穿過(guò)該刀架支撐構(gòu)件(15)至該刀架(10)從而穿過(guò)這個(gè)過(guò)盈配合的區(qū)域，以便為在該刀架(10)與該刀架支撐構(gòu)件(15)之間的冷卻劑通路(105，125)提供一種高壓密封。
文檔編號(hào)B23B29/12GK102665978SQ201080048600
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者R·A·埃里克森, W·M·朗 申請(qǐng)人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司