刀片夾具以及平面銑刀的製作方法

2023-08-07 16:53:46

專利名稱：刀片夾具以及平面銑刀的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於緊固在平面銑刀上的一種刀片夾具，包括一個杆狀軸銷以及帶有焊入的刀片的一個頭部，該刀片具有由一個前刀面和一個側刀面形成的 一個二級切削刃。
本發明還涉及一種平面銑刀，該平面銑刀用於以偏心的刀具安裝進行正交旋轉銑削，特別是用於 一個曲軸或凸輪軸的支承面的精密銑削，該平面銑刀具有至少兩個，優選三個，偏心安排的上述類型的刀片夾具。
背景技術：
從DE 40 03 862中原則上已知所述類型的平面銑刀。在那裡所說明的平面銑刀中，用於刀片夾具的凹陷從其母體的一個端面平行於其旋轉軸線並且從圓周以 一定距離延伸，其中所使用的切削刃片的切削刃僅稍微地伸出超過該母體的端面。此外，用作限制的多個圓形楔件
排。最後，每種情況下還為每個切削刃片的軸向安裝提供了具有一個不同的螺釘的另 一個的圓形楔件，並且該楔件被安排在從該母體的圓周徑向地向內延伸的一個凹陷之中。幾何形狀相同的多個圓形楔件被用於軸向安裝並且用於徑向向外指向的限制。它強調了這種平面銑刀的一個優點，即鑑於容納這些切削刃片夾具的凹陷的定位平行於母體的旋轉軸線，所以僅發生了徑向定向的離心力而沒有軸向分力。因為雖然這些凹陷不直接位於母體的圓周處，而是徑向向內地位於距圓周一個距離，所以這些力可以容易地被吸收。因此，該平面銑刀也適合於非常高的旋轉速度以及因此產生的離心力。這些切削元件不與徑向部件重疊在軸向方向的良好的安裝有利地是可能的。
然而，根據現有技術的用於轎車的曲軸已經經受了磨削或砂帶磨削的最終機加工操作，由於與工藝有關的原因在磨削中已經使用了冷卻劑，隨著適當的銑削刀具的研發已經有可能使曲軸的磨削被銑削工藝代替。考慮到曲軸的設計，使用了帶有偏心刀具安裝而沒有軸向進給的正交旋轉銑削。在這種情況下，刀具進行了一種全面進刀運動，在此基礎上這些軸承座是單獨地由刀具的二級切削刃形成的。在該過程中，刀具相對於工件必須安裝為確保在該二級切削刃的接合過程中覆蓋了軸承座的全部頂線。所要生產的軸承座的直徑是通過這個頂線產生的。因為與工藝有關的原因，該二級切削刃的中央區域比其他區域接合了更長的 一段時間。這樣作的結果是在中央區域的切削刃比外部區域經受了更大的磨損。
例如，在DE 10 2004 022 360 Al中說明了關於正交旋轉銑削的更多細節。然而，帶有偏心刀具安裝而沒有軸向進給的正交旋轉銑削具有一個決定性的缺點。由於事實上刀具的二級切削刃在這個過程中進行了一種全面進刀操作，最小的切削刃誤差或刀具磨損對於有待完成的形狀和表面質量都具有一種不利的影響。特別是，變化的刀具磨損導致了過早地形狀的不規則性。
考慮到缺少軸向進給運動，所發生的刀具磨損的修正可以通過刀具進給(如通過在其他方法中有可能的刀具的軌跡運動中的變化)同樣不是更有可能的。

發明內容
本發明的一個目的是避免上述缺點，特別是發現一種刀片的設計，該設計確保了幾何形狀精確的工件的機加工以及儘可能長的刀具壽命。
此外，本發明的一個目的是為此目限定一種適當的平面銑刀。第一提到的目的通過如權利要求1所述的一種刀片夾具來實現的，根據本發明，該刀片的二級切削刃具有倒圓，該倒圓的半徑從一個二級切削刃末端連續地增加到至少至該切削刃中央或至該二級切削
刃的另一個末端。因此，這個實施方案既包括具有一個二級切削刃的多種刀片夾具，該二級切削刃的二級切削刃半徑從一個最小值連續地增加到在該二級切削刃的另一末端處的最大值，也包括了多個實施方案，其中的半徑從 一 個切削刃拐角連續地增加到該切削刃中央並且然後進而向該二級切削刃的末端連續地減小。在第一提到的情況下，獲得了一種單一的楔形倒圓部分，並且在第二種情況下獲得了兩個楔形，
它們各自從一個切削刃末端延伸直到該切削刃的中央。
在根據現有技術已知的直的-研磨的切削刃的情況下，已經發現在切削刃中央以及位於所述中央周圍的區域的兩側上觀察到了高初始磨損，即，相當大的側面磨損。因為與工藝有關的原因，這種磨損形成在刀片與工件接觸最長時間的一點處。在與工件(具體是與一個曲軸)接觸較短時間的鄰近區域中，在側面的磨損較低。進一步的研究已經表明，在直切削刃的情況下，首先連續增加的側面磨損發生在一段相當長的時間內。在這種遞減的磨損過程已經終止之後，在一個逐漸上升的區域內發生使刀具完全無用的磨損的一種顯著的增加之前，該側面磨損在一段相當長的時間內恆定地保持在一個"線性磨損區域"內。
根據本發明的切削刃倒圓的類型允許切削刃在最大的磨損區域內以 一個小半徑進行倒圓並且在較低磨損的區域內以 一個大半徑進行倒圓。作為刀片磨損的結果而發生的刀片偏置被這種幾何構型有效地抵消。
實際上，可以通過刷光產生切削刃倒圓，其中要生成具有一個大的倒圓半徑的切削刃倒圓的區域要比倒圓半徑小的那些區域以更高的壓力刷更長的時間。
在從屬權利要求2至10中說明了所述刀片夾具的多個優選實施方案。
一個切削刃上的最小半徑與最大倒圓半徑相差最多6|um，優選最多5 )Lim。
如垂直於該切削刃輪廓所見，倒圓的寬度(即，該倒圓的刃的寬度)在該切削刃的一個末端減少至Omm是最佳的。
根據本發明的另 一個構造，具有該倒圓的一個倒角被安排在側面上，即，該倒角在這些外部二級切削刃末端處具有的倒角的倒圓半徑小於該二級切削刃的中央處或另 一末端處的倒角的倒圓半徑，這取決於所要產生的是否為一個簡單的楔形圓錐倒角設計或是一個雙圓錐形
倒角。在一個二級切削刃末端處的倒角的寬度優選向外延伸至0 mm，並且還優選是連續地減小。該最大倒角寬度是IO nm，優選為最大4pm。如從該二級切削刃中央所見，具體地該倒角寬度特別在兩側上連續地減小至0 mm。該切削刃或該倒角優選地通過一個毛刷拋光枳4皮倒圓，並且特別是被凸起地研磨成具有相對於該刀夾具的旋轉軸線成89.5。至90。的一個彎曲角。
根據本發明的另 一個構造，該凸起地研磨的側面或切削刃區域的最小半徑是800mm。后角優選地是大約10。 ± 2°。
此外，為了達到此目的，提出了如在權利要求11或12中所要求的一種平面銑刀。根據本發明，在具有多個上述類型刀片夾具的平面銑刀中，在該平面銑刀旋轉時描繪出一個較小的節距圓的切削刃末端處的切削刃倒圓的半徑是小於描繪出 一個大的節距圓處的切削刃倒圓的半徑。可替代地，使用具有一個倒圓的倒角的一種對應的刀片夾具，該倒角具有向外減小至O mm的一個倒角寬度，其中該倒角寬度在每種情況下從該二級切削刃的末端朝向該切削刃中央增加至一個最大值。該倒角倒圓的半徑在這些外部二級切削刃拐角處是處於最小值並且朝向該切削刃中央增加至一個更大的圓錐形倒角半徑。具有以這種方式製備的刀刃的 一種刀片在最大磨損的區域具有刀刃穩定性，並且這種刀刃穩定性有效地抵消了作為磨損的結果在其他情況下正常的切削刃偏置。


以下參見附圖討論了進一步的示例性實施方式和優點，在附圖中
圖1示出了具有三個刀片夾具的一種平面銑刀的透視圖，
圖2示出了根據圖1的像一個線框架模型的平面銑刀的圖示，
圖3示出了不帶有刀片夾具的一種平面銑刀的縱向截面，
圖4示出了一個刀片夾具的側視圖，
圖5示出了 一個刀夾具相對於用於軸向安裝的一個夾緊件和一個楔體的位置的示意圖，
圖6示出了該刀片夾具的另一側視圖，
圖7示出了區域"B"的放大的細節，
圖8示出了該刀片夾具的另一側視圖，
圖9示出了區域"A"的放大的細節，
圖IO示出了根據圖9的刀片頭部的平面視圖，
圖ll示出了示意性磨損曲線，並且
圖12示出了倒角或切削刃倒圓的另一的實施方案的示意性圖示。
具體實施例方式
圖1至3中所示的平面銑刀基本上包括一個母體10，在該母體中具有被焊接在適當的位置上的三個刀片夾具11，它們具有對應地焊接上的刀片12。刀片夾具ll被插入平行於縱向軸線13安排的對應的孔22 (見圖3)中。在母體IO中在大致徑向的方向上或與其成一個小角度的方向上提供了多個另外的孔，並且在所述孔中安排了多個楔體14，這些楔體通過一個調節螺釘15 (優選一個雙螺紋螺釘)在徑向方向上是可移位的。
如從圖5可見，這些楔體14具有相對於該母體的徑向平面傾斜地延伸的楔形表面16，這樣，在楔體14的徑向移動過程中，刀片夾具11能夠沿著其縱向軸線即在軸向方向上被移位。用來夾緊這些刀片夾具的是夾緊件18，該夾緊件是在中央安排的並且具有三個夾緊表面19，這些夾緊表面抵靠在對應的刀片夾具11的夾緊表面上。夾緊件18能夠通過一個螺釘21被固定，該螺釘優選地被設計為一個雙螺紋螺釘。在所示情況中，夾緊件18用來固定三個刀片夾具11，它們各自具有一個平的表面20。彼此成120°角(見圖1)的這些刀片12和這些刀片夾具11的正確定向是通過夾緊件18的設計並且通過在一個三角形中的這些夾緊表面19的安排來實現的。每個刀片夾具11能夠通過一個圓形的楔件以及相關聯的螺釘15被軸向的調節。這些孔22用作這些刀片夾具(並且因此作為這些刀片)的軸向平行定位。表面23用來確保在刀片夾具11與刀片22之間沒有發生線性接觸。如圖4所示，刀片夾具11還具有一個傾斜的表面24,該表面的傾斜度對應於該夾緊件的一個表面19的傾斜度。
可替代地是，有可能使用一個外部緊固環，而不用多個尺寸正確的孔，該外部緊固環與一個在軸向上中央安排的夾緊件相結合，在它們之間可以固定這些刀片夾具11。然後將該緊固環擰到或收縮在母體10上。
從圖7可見，它示出了焊上的刀片12的區域B的一個放大詳圖，以10。的后角安排側面28。由29表示的預磨損倒角是一個經過倒圓的倒角，當考慮到必要的刀片彎度的時候，該倒角的任務是模擬作為該方法的特徵的磨損形式。通過這種措施，由根據現有技術已知的切削鑲片中產生並且通過圖11中的曲線30示出的遞減的磨損特徵d明顯地被降低了 一個相當大的程度，而有利於根據虛線表示的線性區域1。上升的磨損區域由p表示。
如從圖8和10可見，圓錐形的經過倒圓的倒角25 (已經通過由毛刷進行倒圓而生成)被提供在該側面的頂部區域。以0。的前角安排前刀面27(見圖10)。圓錐形的、經過倒圓的倒角25具有在第一切削刃末端25a處的一個小半徑以及在相反的末端25b處的一個大半徑。根據圖6至10的刀片夾具被插入該平面銑刀之中的方式為使具有一個小半徑的末端25a指向該刀具軸線，而具有一個大半徑的相反末端25b被安排在朝向該刀具外徑的一側。
相比之下，圖12示出了具有雙圓錐形倒角的一個實施方案變體，其中為與該倒角倒圓的一個內部大半徑33相反的倒角倒圓選擇了對應的外部的較小半徑32。由此獲得了與它們的底面相重疊的兩個^圓錐形平截頭體。
採用本發明的措施，已經有可能顯著地降低這些切削刃的碎刃。
權利要求
1.用於緊固在一個平面銑刀上的一種刀片夾具，包括一個杆狀軸銷(11)以及帶有焊入的刀片(12)的一個頭部，該刀片具有由一個前刀面和一個側面形成的一個二級切削刃，其特徵在於，該二級切削刃具有倒圓(25)，該倒圓的半徑從一個二級切削刃末端(25a)連續地增加到至少直至該切削刃中央或直至二級切削刃的另一個末端(25b)。
2. 如權利要求l所述的刀片夾具，其特徵在於， 一個切削刃上的 半徑最多相差6ium，優選地最多5pm。
3. 如權利要求1或2所述的刀片夾具，其特徵在於，垂直於該切 削刃輪廓所觀察到的該倒圓的刀刃的寬度在一末端(25a)被減少至0 mm的最小值。
4. 如權利要求1至3之一所述的刀片夾具，其特徵在於，具有該 倒圓的一個倒角被安排在該側面(28)上，並且其特徵在於，該倒角 在這些外部二級切削刃末端(25a )處具有的一個倒角的倒圓半徑小於 在這些二級切削刃的中央或在該另 一末端的倒角倒圓半徑。
5. 如權利要求1至4之一所述的刀片夾具，其特徵在於，在一個 二級切削刃末端處的該倒角的寬度向外延伸至0 mm。
6. 如權利要求1至5之一所述的刀片夾具，其特徵在於，該最大 倒角的寬度是《10nm，優選《4nm。
7. 如權利要求5和6之一所述的刀片夾具，其特徵在於，該倒角 寬度在兩側上連續地減小至0 mm。
8. 如權利要求1至7之一所述的刀片夾具，其特徵在於，該切削 刃或該倒角(25)是通過一個毛刷拋光機來倒圓，並且優選地被凸起 地研磨成具有相對於該刀夾具的旋轉軸線成89.5°至90。的一個彎曲 角。
9. 如權利要求8所述的刀片夾具，其特徵在於，該凸起地研磨的 側面區域的最小半徑是至少R = 800 mm。
10. 如權利要求1至9之一所述的刀片夾具，其特徵在於，該後 角是10。土2。。
11. 一種平面銑刀，用於以偏心安裝的刀具進行正交旋轉銑削， 特別是用於一個曲軸或凸輪軸的支承面的精密銑削，具有如上述權利 要求之一所要求的至少兩個、優選三個偏心安排的刀片夾具，其中， 在當該平面銑刀旋轉時描繪出一個較小的節距圓的切削刃末端處的切 削刃倒圓的半徑是小於在描繪出 一個較大的節距圓的切削刃倒圓處的 半徑的。
12. —種平面銑刀，用於以偏心安裝的刀具進行正交旋轉銑削， 特別是用於一個曲軸或凸輪軸的支承面的精密銑削，具有至少兩個、 優選三個偏心安排的刀片夾具，這些刀片夾具包括一個杆狀軸銷以及 帶有焊入的多個刀片(12)的一個頭部，這些刀片包含一個前刀面(27) 以及一個具有一倒角(25)的側面(28)，其中，鄰近該二級切削刃並 且安排在該側面(28)上的倒角(25)具有向外減小至0 mm的一個 倒角寬度，其特徵在於，在每種情況下該倒角寬度朝向該二級切削刃 中央增加到一個最大值，並且其特徵在於， 一個倒角的倒圓半徑是在 這些二級切削刃末端處為一個最小值而在該二級切削刃中央為一個最 大值。
全文摘要
本發明涉及用於緊固在一個刀具頭部上的一種刀具支架(11)，包括一個杆狀軸銷(11)以及一個頭部，該頭部具有一個焊入的刀具(12)，該刀具帶有由一個面(27)與一個自由表面(28)形成的一個小切削刃。根據本發明，該小切削刃具有一個倒圓的區域(25)，該倒圓的區域的半徑從一個小切削刃末端(25a)連續地增加到至少到達該切削刃中央、或到較小的切削刃的另一個末端(25b)。
文檔編號B23C5/20GK101626858SQ200880007603
公開日2010年1月13日 申請日期2008年1月22日 優先權日2007年3月8日
發明者H·克萊因, M·海因洛特, R·克勒策爾 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司