帶有可調鑲齒夾的凹座的平面銑刀的製作方法

2023-12-01 05:39:36

專利名稱：帶有可調鑲齒夾的凹座的平面銑刀的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於斷屑加工的銑刀刀具和要裝到所述刀具上的刀夾，該刀夾裝入該銑刀刀具的相應槽中。
對於其上機械連接有切削鑲齒的銑刀來說，為了在工件上銑制出光滑表面且刀具壽命長，困難之處在於切削鑲齒的定位必須精確。為了獲得所需光滑表面，切削鑲齒的定位、尤其是軸向定位必須儘可能精確。若該軸向定位不夠精確，就會造成軸向跳動，轉而造成表面光潔度下降。
例如在汽車工業中使用短節距銑刀來銑制汽缸體等部件。在此類應用中，對於表面光潔度的要求是非常高的，常常要求Ra值最大為1.5μm、Rz值在10—15μm之間、Rmax值為10μm以及WT值在5—8μm之間，為了絕對達到這些標準，無論是切削刃的絕對位置還是切削刃相對於銑刀主體上其它切削刃的位置都必須非常精確。因此，兩切削刃之間的軸向高度差不得超過幾微米。一般來說，所有切削刃的軸向容差都應在4μm以內，且越小越好。具有較厚塗層的切削鑲齒實際上是無法達到這一容差的，它們的塗層厚度可高達20μm。因此，由於各切削鑲齒之間存在著這一厚度差，因此各切削件的軸向定位就必須非常精確。而且，切削刃當然必須保持精確的軸向定位，不因與工件接觸造成的軸向力而發生移動。當然，切削刃的徑向和切向定位也必須精確，且經長時間使用仍能保持這些精確定位。
已知有若干結構用作切削鑲齒及其切削刃的精確軸向定位。但它們都有一個或多個缺點，例如因部件眾多而顯得結構複雜，或者軸向定位精度低。下面敘述某些現有解決方案。
SE—C—189159公開了一種具有軸向可調刀夾的銑刀，該刀夾用兩個楔件進行定位。用手，比方說用大姆指把刀夾壓到所需位置進行軸向定位後用兩個楔件把刀夾固定。顯然可知，這種定位不可能精確。而且這種固定機構包括至少四個部件，從而操作複雜。
DE—A—3530745示出一種用差動螺釘5在銑刀中進行軸向定位的刀夾，但是，這一結構的軸向定位精度也不高，而且由於刀夾凹座並不穿透銑刀盤的整個寬度，因此銑刀盤的加工困難，而且由於差動螺釘5的頭部對著軸向後方，而非對著銑刀盤的容易達到的外表面，因此其通路受到阻擋。
DE—A—3327478的一個缺點也是刀夾凹座並不穿透。而且，由於可調螺釘26的頭部的自由伸長長度太長而造成螺釘的彈性變形從而使切削刃的位置精度下降，因此軸向定位精度也不高。
因此，本發明的首要目的是提供一種能使切削刃的軸向定位極其精確的多齒銑刀。
本發明的另一個目的是提供一種組成元件儘可能少的多齒銑刀。
本發明的再一個目的是使承裝鑲齒的刀夾在刀夾槽中的徑向、軸向和切向連接絕無間隙。
通過構成一具有權利要求1特徵部分所限定的特徵的銑刀刀具，以極其簡單的方式實現了這些目的和其它目的。
下面結合附圖詳述本發明的例示性而非限制性的一優選實施例，附圖中

圖1為本發明銑刀的立體圖，以分解圖示出一刀夾；圖2為本發明刀夾的側視圖；圖3為本發明刀夾的正視圖；圖4為本發明刀夾的俯視圖；圖5為一半銑刀的俯視圖；在圖1中，一大體為圓錐形的銑刀用1表示，其直徑一般可為50—700mm，70—500mm較為合適，特別可在80—400mm。銑刀刀體盤的下部有一整體相連的圓柱形夾持部9，使刀體盤與轉動驅動裝置連接。銑刀刀體盤上開有凹座或凹槽3供刀夾4裝入。兩相鄰刀夾之間、在刀體盤的頂面上為切屑留出空間10。為便於加工，刀夾槽3最好從刀體盤的頂面穿透到底面，儘管並非必須這麼做。若該槽穿透，則比較容易鉸制或銑制。槽或凹座3的後面17與兩側面16大致垂直。後面17用作刀夾3的抵靠面，而兩側面16用作同一刀夾3的支撐面，刀體盤中凹槽數決定於刀體盤的直徑及所需節距。所示銑刀實施例的直徑為103mm，有10個槽。當然，並非所有槽都得裝有刀夾。因此，為了避免振動，有時刀夾可呈非對稱的分布。
刀夾用1到4個、但最好是2個連接螺釘6和7固定在凹槽3中，每個加接螺釘的頭部有一六角形孔，以便用對應形狀的擰杆旋緊它們。每一刀夾4有穿孔12供連接螺釘6和7插入。而且每一個孔12有一其直徑比該孔的其餘部分大的部分13供螺釘的頭部沉入。
從圖5中可看得最清楚，本實施例的切削刃具有負徑向角λ。它們在＜0到-20°之間，合適的值為-3至-17°，最好為-7至-13°，所有的該負徑向角最好相同。把刀夾槽3做成有一定的徑向偏斜，即可適當地獲得切削刃的該負徑向角，切削鑲齒5的刃邊與刀夾4的邊緣面大致平行。
連接螺釘6、7的徑向位置與刀夾和刀夾槽的徑向延長線所成角度對刀夾在銑刀刀體盤中的連接穩定性有很大影響。這一角度在圖5中用a表示。它也可表示為底面17的法線與連接螺釘的軸向之間的夾角。由於該角度的存在，刀夾朝轉角H方向緊靠。相應地，刀夾中的孔12、13也鑽製成與刀夾的側面成同一角度，角度α可為1—13°、合適的值為2—10°，最好為4—8°。
為了使刀夾、從而刀刃的位置合適，刀夾在轉角H處的角度做成稍稍大於直角。而且，按照附圖這一轉角做有倒角。但是刀夾槽3的對應轉角大致做成直角。由於刀夾的背面抵靠刀夾槽的底面17，因此在刀夾槽與刀夾之間形成一窄長楔形間隙，該楔的最寬部分位於轉角H處，然後沿徑向向外逐漸傾斜而最終消失。從而沿著刀夾的徑向外邊緣且從轉動方向來說其後邊緣，在銑刀的包絡面和刀夾槽的後側面16(從轉動方向來說)處形成線接靠。這樣就獲得了刀夾的固定且合適的定位，也即用螺釘連接一方面使它以其從偏心旋塞頭部23插入的凹座上方和下方的接靠面抵靠槽3的底面17，另一方面在銑刀的包絡面部位則有上述線抵靠。當然，「線」抵靠實際上有一定寬度，但可大致看作是「線」。線抵靠的寬度通常不超過0.5mm。刀夾在轉角H處的轉角角度為＞90(比方說90.05)至92.5°，合適的值為90.1—91.5°，最好為90.1—90.5°，若刀夾的該轉角與現有技術一樣為精確的直角，就會形成一間隙而位置不定。
孔部12和13並非為正圓，而是在刀夾的軸向上的直徑稍大於垂直於軸向方向上的直徑。該孔做成細長形當然是為了使刀夾能作軸向移動，可通過轉動偏心旋塞使刀夾作軸向移動。該旋塞包括一光滑圓柱部22和一相對該圓柱部22偏心的頭部23。裝好後，該偏心頭部23位於刀夾背部上的一細長形凹座或穿透凹槽14中。該凹槽的寬度大致等於偏心頭部23的直徑。而且，刀夾中有一穿孔15，該孔終止在凹槽14正對偏心頭部23之處。為了防止偏心旋塞從孔15脫落，孔15的直徑小於偏心頭部的直徑。因而該偏心旋塞有效且安全地被置於刀體盤的對應孔中，同時用一六角形擰杆插入孔15中而很容易旋動。
先旋鬆連接螺釘6和7，然後轉動偏心旋塞8直到切削刃達到所需高度，即可實現刀夾的軸向定位。這一高度可用「千分規」測定。按照偏心頭部23的偏心度，刀夾原則上可位移0—5mm，0.05—3mm為合適，0.05—1mm特別好。在達到預定軸向高度後，重新旋緊連接螺釘6和7。以這一簡單方式，切削刃在軸向上可在小至2μm的範圍內調整。這就可銑制出非常光滑的表面。因此，當切削深度約為0.5mm，每個刀齒的進刀量為0.05—0.25mm時，可獲得0.6μm的Ra值。否則，這麼低的Ra值只有用磨製才可獲得。
在刀夾的頂面上有一用來裝入切削鑲齒5的切削鑲齒凹座，切削鑲齒5可用螺釘11固定。為了給切削鑲齒提供合適的固定位置，該凹座最好有三個抵靠面18、19、19。從附圖中可見，切削鑲齒最好沿軸向安裝。由於螺釘11的頭部面對銑刀刀體盤的自由頂面，因此這使鑲齒的安裝方便。
切削鑲齒的幾何形狀並不是本發明的關鍵特徵。但是，為了減小切削力，前角應該取正值並應該確保有足夠的留隙。使鑲齒凹座的底面向一通過銑刀的徑向平面傾斜，通常即可獲得足夠的留隙。如圖3所示，這樣即可獲得一5—15°、最好為7°的留隙角，儘管切削0 鑲齒的頂面和底面為平面且互相平行，同時前角為5—20°，最好約為8°從而，從上述可知，儘管也可以是負前角，但最好為正向切削幾何結構。這有若干優點，例如減小刀刃損壞、切削力小、發熱少並能銑制薄壁工件。另一個優點是夾具尺寸不必過大，從而機器設備的成本降低。
切削刃的徑向角可正可負，但最好為負，負的徑向角有利於除去切屑，因為此時切屑被向外摔出。若徑向角為正，則切屑被朝裡推而造成切屑堆積而有礙於切削過程，並可能損壞工作表面。
從附圖可見，切削鑲齒5為雙面可分度切削鑲齒，每一面上有兩個切削刃20。同一面上的兩切削刃位於兩相對邊上。一面上的兩切削刃與另一面上的兩切削刃偏移90°，因此為了使一新切削刃轉位到其工作位置，該切削鑲齒在轉動時必須轉動四分之一圈。所示實施例的鑲齒也做有轉角面21。該切削鑲齒的一個重大優點是它包括四個工作切削刃，從而大大提高了切削的經濟性。
由於各工作切削刃的軸向定位精度高，因此本發明極適合於使用具有不同厚度的切削鑲齒，從而本發明可用於具有厚塗層和/或物理氣相沉積(PVD)塗層的鑲齒，其中塗層厚度的變動範圍可達20—30μm。本發明也可採用重磨鑲齒、塗有金剛石的鑲齒和包含氮化硼立方晶系塊的鑲齒。
從上可知，本發明以最少組成元件實現了切削鑲齒的極其精確的軸向定位。若不算所有現有結構中都有的不可缺少的螺釘和切削鑲齒的話，只需要一個組件即刀夾本身。儘管結構如此簡單，但以良好的可重複性獲得了Ra值為0.6μm的表面光潔度，該值偶而可低至0.3μm。
本發明的另一個優點是切削鑲齒的軸向定位對其徑向定位毫無影響，從而刀體盤圓周上的所有切削刃可同等有效地工作並切削出同樣厚度的切屑，從而使磨損均勻而獲得最佳壽命。
權利要求
1.用於斷屑加工的銑刀刀具，它包括可在轉動方向上轉動的一銑刀刀體盤(1)和多個承裝切削鑲齒的刀夾(4)，各刀夾(4)裝在銑刀刀體盤圓周上的槽(3)中並用一個或若干連接螺釘(6、7)連接在該槽(3)中，每一連接螺釘(6、7)插入刀夾(4)的一穿孔(12、13)中，該孔在刀夾縱向上稍長，以便使刀夾在槽中可有一定軸向位移，其特徵在於刀夾(4)的面向銑刀刀具的轉軸的一邊有一凹槽或凹座(14)，該凹槽或凹座與銑刀刀具的轉軸大致垂直；且有一偏心旋塞(8)，其頭部(23)裝入所述凹槽或凹座(14)中；刀夾(4)上還有一穿孔(15)，該穿孔朝著偏心旋塞的頭部通入所述凹槽或凹座(14)；每一連接螺釘(6、7)與徑向成一角度，從而刀夾緊壓刀夾槽(3)的從轉動方向看位於後面的徑向內轉角(H)。
2.按權利權利所述的銑刀刀具，其特徵在於，用來裝入刀夾的凹座或槽(3)大致為軸向並從銑刀刀體盤的頂面穿透到其底面。
3.按權利要求1或2所述的銑刀刀具，其特徵在於，刀夾中通向凹座或凹槽(14)的孔(15)的直徑小於偏心旋塞頭部(23)的直徑，從而防止偏心旋塞脫落。
4.按權利要求1、2或3所述的銑刀刀具，其特徵在於，每一刀夾(4)的頂面上裝有可拆卸的切削鑲齒(5)，所述切削鑲齒最好具有相對於工件的正前角。
5.按上述任一權利要求所述的銑刀刀具，其特徵在於，每一刀夾(4)用偏心旋塞(8)兩邊的兩個連接螺釘(6、7)固定。
6.按上述任一權利要求所述的銑刀刀具，其特徵在於，刀夾中用來插入連接螺釘(6＜7)的每一個孔(12)包括一直徑較大部分(13)，以便連接螺釘(6、7)的頭部沉入其中；並且，每一孔(12)與徑向成一角度。
7.按上述任一權利要求所述的銑刀刀具，其特徵在於，每一個刀夾的(3)從轉動方向看位於後面的徑向內轉角(H)的角度為90.05—92.5°。
全文摘要
一種用於斷屑加工的銑刀刀具，包括一可轉動的銑刀刀體盤(1)和多個用螺釘(6、7)連接在該刀體盤上的承裝切削鑲齒的刀夾(4)。刀夾的螺釘孔稍稍呈細長形，從而使切削刃可作軸向微調。轉動一偏心旋塞(8)即可進行這一微調，此轉動例如可用一穿過該刀夾中一孔的六角形擰杆來實現，該孔通向該旋塞的頭部。
文檔編號B23C5/16GK1119420SQ9419149
公開日1996年3月27日 申請日期1994年3月18日 優先權日1993年3月18日
發明者英格馬·海斯曼, 艾克·阿爾默桑德 申請人:桑德維克公司