技术领域
[0003] 总的来说，本发明涉及切割工具，并且更具体地，涉及旋转切割工具，例如，铰刀、铣刀、槽铣刀等，其具有互连臂以增加旋转切割工具的刚度重量比。
相关背景技术
[0004] 在切割操作期间，防止切割工具不希望的移动是很重要的。已经观察到，旋转切割工具，例如铰刀、槽铣刀等，可能不具有期望的刚度来防止在切割操作期间不希望的移动。另外，某些应用需要基于机器和应用限制的轻质工装解决方案。某些结构和设计可用于保持刚度，同时减少重量。
具体实施方式
[0022] 现在参看图1和2，示出根据本发明的实施例的切割工具10。在所说明的实施例中，切割工具包括在操作期间围绕中心旋转轴线RA在方向R上旋转的铰刀。尽管在所示实施例中切割工具10包括铰刀，但应了解，本发明的原理可应用于用于金属切割操作的任何切割工具，例如铣刀等。另外，本文中对特定应用的描述不应限制使用切割工具的范围和程度。
[0023] 本文所使用的方向性短语，例如，左、右、前、后、顶部、底部及其派生词与附图中所示的元件的方向有关，并且不限制权利要求，除非其中明确陈述。在所有附图中，相同的部件具有相同的附图标记。
[0024] 如本文在整个说明书以及权利要求书中所使用的近似语言可以应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”、“大约”和“大体上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似用语可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或用语另外指示，否则此类范围确定包含其中含有的所有子范围。
[0025] 在整个文本和权利要求中，关于值的范围(例如，“约22wt％到35wt％”)使用词“约”旨在修饰所列举的高值和低值两者，并反映与测量值、有效数字和互换性相关联的变化的模糊程度，这些全是如本发明所属领域的普通技术人员应当理解的。
[0026] 出于本说明书的目的(除在操作实例中之外)，除非另有指示，否则表示成分的数量和范围、工艺条件等的所有数值在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非指示为相反情况，否则本说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可以根据本发明寻求获得的期望结果而变化。最低限度地，并且不试图将等同原则的应用限于权利要求书的范围，至少应根据所报告的有效数字的数目并且通过应用一般舍入技术来解释每个数值参数。此外，如本说明书和所附权利要求中所使用，除非明确且不含糊地限于一个指示物，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在包含复数指示物。
[0027] 尽管阐述本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体示例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量中发现的标准偏差(包括测量仪器中发现的标准偏差)引起的。同样，应当理解，本文列举的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。例如，范围“1至10”旨在包含在所列举的最小值1与所列举的最大值10之间并且包含所述最小值和最大值的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值的范围。因为公开的数值范围是连续的，所以它们包含最小值和最大值之间的每个值。除非另有明确指示，否则本申请中指定的多种数值范围均为近似值。
[0028] 在以下说明书和权利要求中，引用了具有以下含义的多个术语。
[0029] 除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包含复数指代。
[0030] “任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且所述描述包含事件发生的实例和事件不发生的实例。
[0031] 如本文所使用，术语“伸长的”被定义为比其宽度更长的某物。换句话说，宽度小于其长度。
[0032] 如本文所使用，术语“圆形”被定义为具有圆的形状的物体，即，具有简单封闭形状的物体。它是在平面中距给定点、中心的给定距离处的点的集合；等效地，它是由在平面中移动使得其距给定点的距离是恒定的点描绘出的曲线。任一个点与中心之间的距离称为半径。
[0033] 如本文所使用，术语“3D打印”是各种过程中的任何一种，在这种过程中，材料在计算机控制下被接合或固化以创建三维物体，材料被结合到一起，例如液体分子或粉末颗粒被融合在一起，通常一层一层地进行。在1990年代，人们认为3D打印技术仅适用于功能性或美学原型的生产，而那时，更广泛的3D打印术语是快速成型。如今，精度、可重复性和材料范围已增大到3D打印被视为工业生产技术的地步，正式术语为“增材制造”。
[0034] 如本文所使用，术语“孔”被定义为开口槽的事物；间隙；空腔或可具有任何横截面形状的孔口。
[0035] 参考图1和2，本发明的切割工具10具有五个基本部件：
[0036] 1)前切割主体12；
[0037] 2)前切割环14；
[0038] 3)中心管16；
[0039] 4)后切割环18；以及
[0040] 5)后机器连接构件20。
[0041] 这五个基本部件可以通过使用本领域中任何公知的方式诸如机械紧固件、冷缩配合、铜焊、软焊、焊接、胶水、环氧树脂等来相互紧固。替代地，五个基本部件中的一个或多个可以使用增材制造(即，3D打印)整体地形成。任选的冷却剂导管(未示)可使切割工具10能够将例如冷却剂等流体从后机器连接构件20提供到前切割环14，并且最终提供到切割刀片/工件界面。
[0042] 现在参考图3‑8，示出根据本发明的实施例的前切割环14。应注意，本发明不受切割环数目的限制，并且本发明可仅用单个切割环或多于两个切割环来实践。
[0043] 应注意，前切割环14基本上等同于后切割环18，不同之处在于后切割环18可具有略微更大的切割直径并且可省略导向垫组件26。因此，为了简洁起见，本文将仅描述前切割环14，并且应了解，本文关于前切割环14的任何描述也适用于后切割环18。
[0044] 总的来说，前切割环14围绕中心旋转轴线RA旋转，并且包含套筒构件22、多个切割头组件24和多个导向垫组件26。在所示实施例中，前切割环14总共具有六个切割头组件24和六个导向垫组件26，其中每个切割头组件24通过导向垫组件26分开。应了解，本发明不受切割头组件24和导向垫组件26的数目限制，并且本发明可用任何所需数目的切割头组件24和导向垫组件26来实践，这取决于切割工具10的物理大小。另外，可消除导向垫组件26，并且前切割环14可仅包括切割头组件24。
[0045] 如图4中所示，例如，切割头组件24围绕套筒构件22的周边彼此间隔开。在所示实施例中，切割头组件24围绕套筒构件22的周边大体上不等距地间隔开。然而，应了解，切割头组件24可围绕套筒构件22的周边等距地间隔开。
[0046] 前切割环14可使用增材制造(即，3D打印)过程由例如工具钢等钢材料制成。在一个实施例中，前切割环14具有整体构造，其中多个切割头组件24和多个导向垫组件26与套筒构件22一体地形成。在替代实施例中，切割头组件24和导向垫组件26中的一者或全部可单独地附接到套筒构件22。
[0047] 前切割环14还包含中心毂28，所述中心毂具有从中心毂28向外径向延伸到套筒构件22的多个辐条30。每个辐条30可具有流体动态设计，例如，翼型件、涡轮叶片等，以在从切割工具10的后部到切割工具10的前部的轴向前向方向上产生气流。
[0048] 每个切割头组件24包含从中心旋转轴线RA向外径向延伸的前臂34、从中心旋转轴线RA向外径向延伸的后臂36，以及由前臂34和后臂36支撑的切割头38。在所示实施例中，切割头38分别包含切割刀片槽40和导向垫槽42，如图3中所示。
[0049] 在所示实施例中，套筒构件22包含向内径向延伸的凸缘32。凸缘32和套筒构件22将前切割环14轴向地和径向地固定并定位到中心管16。应注意，前切割主体12固定到前切割环14的中心毂28。然而，取决于前切割主体12的尺寸，前切割主体12可固定到套筒构件22。
[0050] 如图3和4中所示，前臂34不是以线性方式而是以具有曲率半径RL的弯曲方式在径向方向上从套筒构件22延伸。类似地，后臂36以具有曲率半径RT的弯曲方式从套筒构件22延伸。曲率半径RL可以是与曲率半径RT相同或不同的量值。另外，前臂34相对于后臂36在相反方向上弯曲。具体地，后臂36在与切割工具10的旋转方向R(由箭头指示)相同的方向上弯曲，并且前臂34在与切割工具10的旋转方向R相反的方向上弯曲。
[0051] 另外，前臂34和后臂36沿着螺旋弧扫掠。具体地，前臂34和后臂36中的每一者的横截面的扭转量沿着前臂34和后臂36中的每一者的长度变化。螺旋弧可以是恒定的或可变的。应注意，前臂34的螺旋弧可以是与后臂36的螺旋弧相同的量值或不同的量值。举例来说，前臂34可具有比后臂36小的螺旋弧。另外，应注意，后臂36在与前臂34相反的方向上螺旋，如图7所示。因此，前臂34和后臂36两者相对于旋转方向R在相反方向上向下弯曲。
[0052] 前臂34和后臂36均连接到套筒构件22。另外，前臂34和后臂36均以向下斜率连接到切割头38。
[0053] 在所示实施例中，前臂34和后臂36直接附接到套筒构件22。然而，应理解，在一个实施例中，前臂34和后臂36可直接附接到中心管16，并且可去除套筒构件22。
[0054] 如图4中所示，类似于切割头组件24，每个导向垫组件26包含前臂44、后臂46和能够在其上接收导向垫(未示)的导向垫头48。如图5到8中所示，切割头组件24的后臂36与邻近导向垫组件26的前臂44互连。应注意，导向垫组件26的前臂44不直接连接到前切割环14的套筒构件22。相反，切割头组件24的前臂34与不同邻近导向垫组件26的后臂46互连。切割头组件24与导向垫组件26之间的这种互锁关系增加了切割工具10的轴向、径向和切向刚度重量比，由此使切割头组件24的偏转减少。
[0055] 本发明的原理可应用于不同类型的切割工具。例如，本发明的原理可应用于槽铣刀100，如图9‑12中所示。
[0056] 总的来说，槽铣刀100包含套筒构件122和多个切割头组件124。在所示实施例中，槽铣刀100总共具有十二个切割头组件124。应了解，本发明不受切割头组件124的数目限制，并且本发明可用任何所需数目的切割头组件124来实践，这取决于槽铣刀100的物理大小。
[0057] 如图10中所示，例如，切割头组件124围绕套筒构件122的周边彼此间隔开。在所示实施例中，切割头组件124围绕套筒构件122的周边大体上不等距地间隔开。然而，应了解，切割头组件124可围绕套筒构件122的周边等距地间隔开。
[0058] 槽铣刀100可使用增材制造(即，3D打印)过程由例如工具钢等钢材料制成。在一个实施例中，槽铣刀100具有整体构造，其中多个切割头组件124与套筒构件122一体地形成。在替代实施例中，一个或全部切割头组件124可单独地附接到套筒构件122。
[0059] 每个切割头组件124包含从旋转轴线RA向外径向延伸的前臂134和后臂136。具体地，第一切割头组件124的前臂134从第二邻近切割头组件124的后臂136向外径向延伸，并且具体地，从上游切割头组件124的后臂136向外径向延伸。每个切割头组件124包含能够接收切割刀片(未示)的切割头138，如图9中所示。
[0060] 如图9、10和12中所示，槽铣刀100另外包含支撑构件150，所述支撑构件互连切割头组件124的后臂136和邻近切割头组件124的后臂136。具体地，支撑构件150在切割头组件124的后臂136与上游(即，前导)切割头组件124的后臂136之间延伸。在所示实施例中，支撑构件150围绕槽铣刀100的旋转轴线RA基本上同心。切割头组件124之间的这种互锁关系增加了槽铣刀100的轴向、径向和切向刚度重量比，由此使切割头组件124的偏转减少。
[0061] 本文提及的专利和公开文件据此通过引用并入。
[0062] 尽管已经描述了当前的优选实施例，但是本发明可以在所附权利要求的范围内以其他方式实施。
