由具有最終加工余量的現(xiàn)有孔切削制造精確配合的柱狀孔的方法和刀具的制作方法
【專利摘要】所述方法和切削刀具用于由現(xiàn)有的具有最終加工余量的孔制造具有高表面質量和一長度的精確配合的柱狀孔，所述長度可以是直徑的多倍。為了借助于鉸刀縮短最終加工的持續(xù)時間，建議使用形式為刀頭(10)的刀具，所述刀頭在前端部設計具有圓形的或基本上圓形的切削刃14，所述切削刃的直徑相當于待制造的孔的額定直徑，且所述刀頭直接從切削刃(14)后開始或者在預定長度的前部區(qū)域(16)之后開始收縮。
【專利說明】由具有最終加工余量的現(xiàn)有孔切削制造精確配合的柱狀孔的方法和刀具

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于由現(xiàn)有的、具有與半徑相關的最終加工余量的孔切削制造具有高表面質量和長度的、精確配合的柱狀孔的方法和刀具，其中，所述長度可以是直徑的多倍。

【背景技術】
[0002]為了制造非圓形的(例如具有四邊形橫截面、楔形槽或花鍵剖面的)孔，使用拉刀和沖頭(Raeumdorne)，所述拉刀和沖頭通常從前向后按等級地具有多個階梯狀遞進地向外突出的切削齒。拉削刀具典型地用于成型，而不是最終加工和精加工具有高的表面質量的柱狀孔。
[0003]當要在最后的加工步驟中對柱狀孔進行精加工時，使用鉸刀，借助于鉸刀把仍具有十分之幾毫米的鉸孔余量的現(xiàn)有的孔擴大。鉸孔是個相對緩慢的過程，其中鉸刀在軸向被沿著孔軸驅動且同時轉動地被驅動。當軸向進給例如為每轉0.1mm(即鉸制38mm長的孔要380轉)且以800轉/分進行加工時，加工過程例如持續(xù)約半分鐘。當大批量生產工件，例如發(fā)動機時，長加工時間尤其具有非常重要的意義，所述工件分別具有多個需要極精確地加工的且具有高表面質量的孔，所述孔例如用于引導四缸或六缸發(fā)動機的氣缸的進氣門和排氣門。


【發(fā)明內容】

[0004]因此，本發(fā)明的任務在于，提供前述類型的方法和刀具供使用，所述方法和刀具在待制造的柱狀孔的精度和表面質量無損失的情況下實現(xiàn)與傳統(tǒng)的鉸孔過程相比明顯縮短的加工持續(xù)時間。
[0005]上述任務在方法方面根據(jù)本發(fā)明基本上如此完成，即，最終加工余量在刀頭的軸向工作行程期間通過該刀頭的前端部上的圓形或基本上圓形的切削刃被切削至完成的孔的額定直徑。
[0006]本發(fā)明尤其涉及一種用于由現(xiàn)有的具有最終加工余量的孔切削制造具有高表面質量和一長度的、精確配合的柱狀孔的方法，該長度可以是直徑的多倍，所述方法的特征在于，最終加工余量在刀頭的軸向工作行程期間通過該刀頭的前端部上的圓形或基本上圓形的切削刃被切削至完成的孔的額定直徑，其中，軸向工作行程被旋轉運動疊加，其中，工作行程和轉速的比例是恒定或者變化的。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，建議了一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的刀具，所述刀具具有刀頭形狀，所述刀頭在前端部上設計具有圓形或基本上圓形的切削刃，其直徑相當于待制造的孔的額定直徑。所述刀頭優(yōu)選直接從切削刃后開始或者在預定長度的前部區(qū)域之后開始收縮。在此，基本上圓形的切削刃可理解為這樣一種切削刃，其制造了基本上柱狀的孔用于精確配合地容納和引導圓柱狀的軸，其中，不考慮用于產生孔的表面中的淺的凹陷部(Zug)的小的突出部，所述凹陷部僅局部影響潤滑膜。
[0008]為了最終加工例如長度為38mm的預加工的孔，刀頭僅需要唯一一個前進行程和后退行程和例如約0.6秒的加工持續(xù)時間。這僅是示例提到的借助于鉸刀的鉸孔加工的持續(xù)時間的1/50。在前進行程期間，刀頭的切削刃把孔壁的鉸孔-或最終加工余量切除，從而把其擴寬至額定直徑。在后退行程中，孔壁的材料通過刀頭被壓實且平整。其得到了高的接觸面積比(Traganteil)。只要執(zhí)行純粹的軸向沖擊運動，則刀具在前進行程和后退行程中在孔壁上留下的痕跡和表面結構軸向延伸，即沿著的氣門桿的運動方向延伸。相反，在借助于鉸刀的加工之后，痕跡和表面結構橫向于氣門桿的運動方向延伸，從而在發(fā)動機磨合運行時由于氣門桿橫向于表面結構的摩擦已經出現(xiàn)了首次磨損。
[0009]在借助于刀頭對孔進行最終加工時，切削速度可以輕易地為5米/分至150米/分，優(yōu)選30至60米/分或更大。
[0010]鉸孔-或最終加工余量的厚度取決于孔的直徑和材料。其必須可以借助于唯一的行程，即沖擊切削，且隨后切面必須具有預定的表面質量。在直至20mm的孔直徑的情況下，與半徑相關的最終加工余量通常為0.0lmm至0.5_，然而也可以選擇更小或更大的最終加工余量。為了使刀頭能把從孔壁切削的切屑本身從孔推出，刀頭優(yōu)選略長于待制造的孔。切屑形成發(fā)生在刀頭的前端部處的切削刃上。
[0011]直接從切削刃之后開始或者在預定長度(例如0.1-0.4mm)的前部圓柱狀區(qū)域之后開始，刀頭/沖頭(StoiBstempel)相對于其在切削刃處的橫截面收縮。收縮部的大小一方面應該足夠使其在預定長度的前部區(qū)域之后在孔壁上不發(fā)生摩擦，然而另一方面保持剛性，以便可靠地引導切削刃。
[0012]也在孔壁上引導刀頭，更確切地說在刀頭的前部部分，在那里直徑和切削刃的直徑一樣大或僅比其略小。因此，刀頭的前部部分也可以承擔所述功能，即在后退行程時向外擠壓以及同時加固和平整所述材料，所述材料在切削過程期間被徑向向外擠壓且隨后被后推至孔中。這不僅適用于其刀頭在預定長度的前部區(qū)域之后才收縮的刀具，而且也適用于那些其收縮部直接從切削刃后已經開始的刀具，然而在那里仍非常不顯著。
[0013]用于相對較長、窄的孔的刀具具有特殊性。在此被證明有利的是，刀頭的外周面縮減至若干相對較窄的軸向肋片，在所述肋片的長度上在孔的區(qū)域內沒有或僅進行極小的徑向的收縮，從而在整個長度上或大部分長度上可以實現(xiàn)在孔壁上支承和引導刀頭。在肋片之間的周向區(qū)域中，優(yōu)選可以加工(例如研磨)出深度為百分之幾直至十分之幾毫米的凹部。在本發(fā)明的優(yōu)選設計方案中，冷卻潤滑劑通道通入到凹部的前部區(qū)域中，可選地或附加地，在另一個實施方案中，也通入到刀頭的前部的端面中。
[0014]為了促進對孔中氣門桿的潤滑，可以如下地進一步改進根據(jù)本發(fā)明的刀具:在刀頭的前部區(qū)域中在形成在前端部上的切削刃之后以在周向上分布的方式設置多個徑向突出部，所述突出部例如徑向突伸出切削刃百分之一至三毫米且在柱狀孔壁中切割或壓出相應的凹陷部，所述凹陷部可以保持少量的油。所述突出部可以以成型的方式設置在刀頭上或者借助于激光由存在于切削刃的徑向外部的材料加工出來。
[0015]當形成在刀頭的前端部處的切削刃整體是近似于圓形的多邊形時，得到類似結果，其中，多邊形的角部區(qū)域中的半徑例如比角部區(qū)域之間的中間周向區(qū)域中的半徑大約百分之二至三毫米。
[0016]在一種優(yōu)選的實施方案中，基本上整體為圓形的多邊形切削刃的角部區(qū)域或前述徑向突出部在刀頭的周向上具有螺紋狀的軸向延長部，并且刀頭在制造孔時不僅軸向而且同時也相應于螺紋的導程沿旋轉方向被驅動。通過這種方式在孔壁中產生具有螺旋線的凹陷部/膛線/刻槽，所述凹陷部能夠導致，在每個行程中使氣門略微旋轉并由此在周向上受到更均勻的載荷。
[0017]為了避免或減小靜摩擦，即基本上實現(xiàn)滑動摩擦，設計為，為通過刀頭的行程產生的沖擊運動增加旋轉運動。旋轉運動可以與沖擊運動同步或不同步。同步意味著，沖擊運動與旋轉運動疊加，其中，行程和轉速的比例是恒定的。在不同步的行程中，沖擊速度和轉速沒有關系，也就是說不存在恒定的比例。轉速可以相當于I至22000轉/分之間的常見的機器轉速。30000轉/分或更大的轉速也會是可能的。行程速度/進給速度尤其為5米/分至60米/分或更多。
[0018]在本發(fā)明的另一個優(yōu)選設計方案中，刀頭的具有切削刃的前端部以及必要時具有相同或僅略小的直徑的、不具有或具有徑向突出部的前部區(qū)域由硬質合金、多晶金剛石(PKD)、立方氮化硼(CBN)或者以CVD (化學氣相沉積Chemical Vapor Deposit1n)方法制造的金剛石層。金剛石層作為固體材料供使用且尤其在真空中被焊接在副支架上或直接焊接在刀頭上。在CVD方法中制造的層的厚度可以為0.5mm。
[0019]通過切削材料有助于提高建議的刀具的、適合批量生產的壽命/耐用度。
[0020]尤其設計為，刀頭完全由硬質合金制造或者在端側具有形成切削刃的、硬質金屬制成的圓柱狀盤，或者由刀具材料，如PKD或CBN或以CVD方法制造的金剛石層制成的圓柱狀盤。至少所述刀具材料PKD和CBN施加在(如焊接在)硬質金屬制成的支架上，所述支架又與刀頭，例如通過釬焊材料接合地連接。在此，連接區(qū)域，如釬焊區(qū)域應該以距端面至少3mm,尤其是3mm至8mm之間的距離延伸,所述端面由刀具材料制成。刀頭至少在連接區(qū)域，如釬焊區(qū)域內具有相對于支架更小的直徑，從而連接區(qū)域，如釬焊區(qū)域位于緊貼區(qū)域之夕卜，在該貼靠區(qū)域中，待制造孔的材料能緊貼所述刀具。
[0021]如果在CVD方法中制造的金剛石層用作刀具材料，則該金剛石層要么與硬質金屬制成的支架連接且然后焊接在刀頭上，要么尤其在真空中直接焊接在刀頭上。連接區(qū)域，如釬焊區(qū)域同樣應該在緊貼區(qū)域外部延伸。
[0022]此外，在本發(fā)明的設計方案中規(guī)定，刀具材料的厚度，即作為刀具材料的硬質金屬或PKD、CBN或在CVD方法中制造的金剛石層的層厚度在0.1mm至3mm或更大之間，其中，厚度應該基于工件的彈性貼靠性確定，應該通過該工件沖出孔。由此應該確保，在不考慮在刀頭處材料的貼靠性的情況下，刀頭可以在刀具材料的區(qū)域內沒有問題地回拉或后退。
[0023]如果切削刃是由刀具材料制成的平整平面(該平整平面是刀頭的端面)的周圍區(qū)域，則也可以使用由刀具材料制成的環(huán)，所述環(huán)在刀具的端側上延伸。
[0024]所有上文提到的實施例允許如下地通過刀頭的前部端面的適當?shù)脑O計影響切削條件和切屑形成，即其在切削刃處選擇性地形成正的或負的切削前角。同樣與相應實施例無關地，刀具可以單部件式地例如由硬質合金或經調質的工具鋼制成或者雙部件式地例如由鋼質的后部夾緊柄和硬質金屬質的前部刀頭組成，該刀頭焊接在夾緊桿的匹配的孔中且必要時通過釬焊在前端部處與在硬質金屬質的支承層上的、例如由PKD制成的刀片連接。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]本發(fā)明的其它細節(jié)、優(yōu)點和特征不僅由權利要求、可從權利要求得到的特征(本身和/或組合地)得到，而且也由以下對附圖描述得出的優(yōu)選實施例得到。
[0026]附圖中示出:
[0027]圖1A示出用于最終加工機動車氣門的導向孔的切削刀具的中央縱剖視圖；
[0028]圖1B以較大比例尺示出刀具的切削刃的區(qū)域中的、圖1A的局部截面圖；
[0029]圖1C是根據(jù)圖1A的刀具的透視圖；
[0030]圖1D以較大比例尺示出刀具的前端部的區(qū)域中的、圖1C的局部截面圖；
[0031]圖2A示出相對于圖1被如下地改變的刀具的中央縱剖視圖:所述刀具的刀頭具有軸向肋片和在肋片之間的凹部，冷卻潤滑劑通道通入所述凹部中；
[0032]圖2B是根據(jù)圖2C的剖面線C-C的刀具的刀頭的剖視圖；
[0033]圖2C是根據(jù)圖2A的刀具的側視圖；
[0034]圖2D是根據(jù)圖2A-C的刀具的透視圖；
[0035]圖3A示出相對于圖2A被如下地改變的實施例的中央縱剖視圖:所述刀頭的前端部由PKD制成；
[0036]圖3B是根據(jù)圖3C的剖面線C-C的刀頭的剖視圖；
[0037]圖3C是根據(jù)圖3A的刀具的側視圖；
[0038]圖3D是根據(jù)圖3A-C的刀具的透視圖；
[0039]圖4A示出相對于圖3A被如下地改變的刀具的中央縱剖視圖:在切削刃之后存在徑向突出部，所述突出部在孔壁中產生凹陷部；
[0040]圖4B是根據(jù)圖4A的刀具的側視圖；
[0041]圖4C是根據(jù)圖4B的剖面線C-C的刀頭的剖視圖；
[0042]圖4D示出根據(jù)圖4B的剖面線E-E的刀頭的剖面的放大的局部截面圖；
[0043]圖4E以較大比例尺示出圖4B的局部截面圖；
[0044]圖4F以較大比例尺示出刀頭的端面視圖的部分；
[0045]圖4G是根據(jù)圖4A-F的刀具的透視圖；
[0046]圖4H以較大比例尺示出根據(jù)圖4G的刀頭的前端部；
[0047]圖5A示出相對于圖1A被如下地改變的刀具的中央縱剖視圖:刀頭具有近似圓形的、多邊形的切削刃且在刀頭的前部區(qū)域中冷卻潤滑劑通道通入到周面中；
[0048]圖5B是根據(jù)圖5A的刀具的側視圖；
[0049]圖5C以較大比例尺示出根據(jù)圖5B的剖面線C-C的、刀頭的前部、多邊形區(qū)域的部分剖視圖；
[0050]圖是根據(jù)圖5A-C的刀具的透視圖；
[0051]圖5E以較大比例尺示出根據(jù)圖的刀頭的前端部；
[0052]圖6A示出相對于圖1A被如下地改變的刀具的中央縱剖視圖:軸向在形成在刀頭的前端部處的切削刃之前設置或形成具有較小直徑的銑刀頭以用于平面銑削借助于刀頭加工的盲孔的底部；
[0053]圖6B是根據(jù)圖6A的刀具的銑刀頭的端面視圖；
[0054]圖6C、D是代替根據(jù)圖6A、B的銑刀頭使用的鉆頭的側視圖和端面視圖；
[0055]圖6E、F是直接設置或形成在刀頭之前的、用于平面銑削盲孔的底部的銑刀頭的側視圖和端面視圖；以及
[0056]圖6G、H是代替根據(jù)圖6E、F的銑刀頭使用的鉆頭的側視圖和端面視圖。

【具體實施方式】
[0057]在圖1A中示出的刀具包括硬質金屬制成的、橫截面為圓形的刀頭10，該刀頭以其后部端部焊接在夾緊柄部12中的匹配的孔中。夾緊柄部12例如由經調質的工具鋼制成。借助于刀具應該在例如由黃銅-或青銅鋼(Stahlbronze)制成的工件中通過切削去除例如0.1至0.5mm厚度的鉸孔余量把預鉆出的孔擴寬至制成的孔的額定直徑且同時實現(xiàn)如在借助于鉸刀的加工中一樣的表面質量。例如，對在內燃機中用于氣門導引的孔提出這種質量要求。
[0058]根據(jù)圖1A的刀頭在其前端部處設計具有基本上圓形的切削刃14，其直徑相當于待制造的孔的額定直徑。如在圖1B中示出的，具有例如0.1-0.2mm的軸向長度的最前部區(qū)域或部段16連接在切削刃14上，在所述區(qū)域或部段中刀頭10設計為圓柱狀并具有和切削刃14 一樣的直徑。在圓柱狀區(qū)域16之后，橫截面仍為圓形的刀頭10呈錐形收縮，其中，在縱剖面中在周面中的直線和相對于中央縱軸線的平行線之間的傾斜角a例如為0.5°。圓錐形收縮部延伸經過比待制造的孔的長度更長的長度，例如在孔長度為38mm時延伸經過40.5mm。通過收縮部實現(xiàn)了，刀頭不以其后部端部在孔壁上摩擦。
[0059]和前述不同，刀頭的收縮部也可以直接在切削刃14處就已經開始。然而可以選擇明顯較小的收縮部的錐度，例如在20mm的長度部段上僅為I至2 μ。在這種情況下，直接在切削刃之后開始的收縮部僅極小地起作用，從而由此可以得出，根據(jù)圖1B最前部的部段16實際上始終具有和圓形切削刃14 一樣的直徑。因此，在這種方案中刀頭10的最前部區(qū)域16保持其引導和平整的功能。
[0060]與圖1A不同，在根據(jù)圖2Α的實施方案中，刀頭10的橫截面不是圓形，而是具有縮減為多個軸向延伸的肋片18 (參見圖2B-D)的外部周面。在肋片之間存在深度為例如0.05至0.5mm的凹部20，該凹部必要時也可以更淺或更深，其中，優(yōu)選分別一個冷卻潤滑劑通道22通入到其前部區(qū)域中。該冷卻潤滑劑通道22連接在居中地延伸通過刀頭的主輸入通道24上。適用于根據(jù)圖1A的刀頭10的周向的情況同樣適用于肋片18的徑向外表面。沿著肋片18，尤其是在切削刃14處開始也從前向后出現(xiàn)徑向收縮部，然而該收縮部的尺寸優(yōu)選很小，例如在20mm長度上僅具有I至2μ。借助于該實施方案人們追求的是，尤其在具有相對較小的直徑的長的孔中，在孔壁的大部分長度上引導沖孔刀頭。在此出現(xiàn)的摩擦通過肋片18之間被供給了冷卻潤滑劑的凹部20減小。
[0061]刀頭10的周向應該相應于根據(jù)圖1A-D的圖示在端側的切削刃外部是無切削刃的。
[0062]根據(jù)圖3Α的實施例和根據(jù)圖2Α的設計類似，然而其優(yōu)點在于，刀頭10的前端部(切削刃14位于該端部)由層或板15形成，該層或板由多晶金剛石(PKD)或另一種極其堅硬的刀具材料，如立方氮化硼(CBN)或者以CVD方法制造的金剛石層制成。PKD或CBN也固定在支架上，所述支架尤其由硬質金屬制成且具有圓柱盤的幾何形狀。其在圖3Α中以15’表不。
[0063]由PKD或CBN制成的層或以CVD方法制造的金剛石層的厚度應該在0.1至3mm之間，然而不由此限制本發(fā)明。層的厚度取決于孔應該構造在哪種材料中，即取決于其彈性，使得在刀頭10后退時材料的彈性貼靠基本上作用于刀具材料。此外，連接區(qū)域，如釬焊區(qū)域15”和硬質材料支架15’ (該硬質材料支架與刀頭10材料接合地連接)之間的距離應該在3和8mm之間的距離中從硬質金屬層15的端面延伸，以便在回拉/后退時避免通過材料(孔構造在材料中)的彈性復位導致不期望的力作用。該距離尤其應該至少為3.2_或更大。連接區(qū)域，如釬焊區(qū)域15”在刀頭10的柄部的區(qū)域中延伸，在該區(qū)域中該刀頭相對于切削刃具有較小的直徑。
[0064]當在個別情況中證明，刀頭的最前面的部段在直徑仍基本上和切削刃14的直徑一樣大的區(qū)域中由于收縮部實際上隨后才能察覺而磨損時，應該有利地由極其堅硬的刀具材料制造刀頭的所有承受強大負荷的前部區(qū)域。
[0065]在圖4A-F中示出的刀具(其很大程度上與根據(jù)圖3A-D的刀具一致)由此獲得，即，刀頭在其前端部處在焊接在那里的由PKD制成的板15之后在硬質金屬底板上在例如4mm長的部段17上首先具有比PKD制成的切削刃(例如6mm)略微更大的直徑(例如6.05mm)。隨后，在周向上均勻分布地在所述周向部段17上在周向上并排地借助于激光加工出例如20個軸向延伸的缺口 26(這些缺口分別在其中間區(qū)域中在切削刃14的直徑以下)，而在缺口 26之間保留徑向的突出部27，該突出部例如徑向越過切削刃14的直徑0.01至0.5mm(參見圖4D、F、H)。因此，在刀具的工作行程中，這些突出部在孔壁中產生淺的凹陷部，該凹陷部對氣門桿的潤滑是有利的。根據(jù)圖4D、F的刀頭10的前部部段17上激光加工出的缺口 26之間的徑向突出部27不必一定要軸向直線延伸，而是可以根據(jù)圖4H螺紋狀延伸。當?shù)毒咴谇斑M行程和后退行程中相應地旋轉時，在孔壁中產生具有螺旋線的凹陷部，這可以有利地影響在產生的孔中引導的氣門的運動。
[0066]替代在圖4D、F中示出的、借助于激光加工的缺口 26也可以通過對刀頭10的周向的切削加工在所述區(qū)域17中獲得徑向超出切削刃的直徑的突出部的類似成型結構。
[0067]在根據(jù)圖5A-E的實施方案中，已經如此打磨切削刃14，使得切削刃獲得一接近具有額定直徑Dn的圓形形狀的、由接觸額定直徑(例如6mm)的、具有較大直徑(例如1mm)的圓形部段26’和角部區(qū)域27’組成的、多邊形形狀。這如此實現(xiàn)，即刀具10、12在打磨切削刃14時相繼地例如可以圍繞12個偏心的旋轉軸轉動，這些旋轉軸例如在圍繞刀具10的中央軸線的2mm直徑的圓上，從而在運轉期間分別改變砂輪的中心點和刀頭10的中央縱軸線之間的距離并通過12次打磨操作整體產生具有12個凸出的側邊棱26’的多邊形和略微在額定直徑Dn外部的角部27’。
[0068]切削刃的多邊形形狀能最佳地由圖5C看出且在圖5E中明確表達出來。刀具的該形狀同樣適合于，在待制造的孔壁中通過把角部27’設計為具有軸向直線的或螺紋狀的延長部來制造不具有或具有螺旋線的凹陷部。僅示例性提到的多邊形的12個凸出的側邊棱的數(shù)量也可以選擇為更少或更多。
[0069]之前說明了，為了制造精確配合的孔，具有切削刃14的刀頭10基本上僅執(zhí)行軸向行程，該行程必要時由在孔的內壁中形成的螺旋線的旋轉運動如此疊加，即得到在孔的內壁中螺旋狀延伸的溝槽或凹陷部，其中導程角應該在1°和75°之間，優(yōu)選在10°和15°之間。
[0070]除了往復直線運動之外，也應該尤其以高的轉速執(zhí)行旋轉運動。旋轉運動可以伴隨著沖擊運動同步或不同步進行。同步表示，沖擊運動如此被旋轉運動疊加，即行程速度和轉速的比例恒定。在不同步的行程中，沖擊速度和轉速的比例是變化的。由此可以便于進給和后退。避免了靜摩擦或減小在周向中的靜摩擦，因此僅出現(xiàn)滑動摩擦。因此在沖擊期間刀頭10能夠以例如2000轉/分或更大或更小的轉速，尤其是30000轉/分或更大的轉速旋轉。行程速度應該在5米/分或更大，尤其是直至150米/分的區(qū)域內。然而不由數(shù)值限制根據(jù)本發(fā)明的教導。
[0071]在個別情況下可以有利地或必須，借助于刀頭待完成加工的孔形成為盲孔。對這種使用情況來說，建議了根據(jù)圖6A-H的刀具。其具有根據(jù)圖1A-D、圖2A-D或圖3A-D的刀頭10，該刀頭具有前述的特性、變型和功能。刀頭10僅和用于平面銑削盲孔的底部的銑刀頭50和鉆頭32組合，其切削刃形成例如90°或120°的對頂角或其它合適的銳角或鈍角。其也可以如此被倒圓打磨，即由此產生的盲孔的底部不是中空錐體的形狀而是截球形。
[0072]銑刀頭30或鉆頭32可以設計為單部件式具有刀頭10或單獨地制造且固定地設置，例如焊接在刀頭10的前端部處。其直徑應該不大于，優(yōu)選略微小于切削刃14的直徑。在根據(jù)圖6A-D的實施例中，在切削刃14和銑刀頭30或鉆頭32之間設置了環(huán)形下沉的過渡區(qū)域33，在根據(jù)圖6E、F和6G、H的實施方案中，銑刀頭30或鉆頭32直接位于刀頭10之前。當然，盲孔僅以沖擊方式且精確配合地最終加工，如刀頭10軸向向前行進一樣。在沒有該精加工的情況下，直至其底部保留了孔壁的確定的部段。試驗證明，具有銑刀頭30或鉆頭32的刀頭10也可以在沖擊行程期間被轉動地驅動，優(yōu)選以較低的轉速驅動。
[0073]因為盲孔的底部的表面通過旋轉驅動裝置借助于刀具的軸向進給加工，所以可以僅在孔的長度部段上實現(xiàn)結合圖4A-H和圖5A-E提到的孔壁中的凹陷部以用于影響潤滑和必要時用于獲得螺旋線，在刀頭10的沖擊行程期間，徑向超出額定直徑的突出部27或多邊形的角部區(qū)域27’穿過所述孔。
【權利要求】
1.一種用于由現(xiàn)有的孔切削制造精確配合的柱狀孔的方法，所述柱狀孔具有高表面質量和一長度，其中，現(xiàn)有的孔具有最終加工余量，所述長度能夠是直徑的多倍，其特征在于，該最終加工余量在刀頭(10)的軸向工作行程期間通過在該刀頭的前端部上的、圓形或基本上圓形的切削刃(14)被切削至完成的孔的額定直徑。
2.一種用于由現(xiàn)有的孔切削制造具有高表面質量和一長度的精確配合的柱狀孔的方法，其中，現(xiàn)有的孔具有最終加工余量，所述長度能夠是直徑的多倍，其特征在于，所述最終加工余量在刀頭(10)的軸向工作行程期間通過在該刀頭的前端部上的圓形或基本上圓形的切削刃(14)被切削至完成的孔的額定直徑，其中，軸向工作行程被旋轉運動疊加，其中，工作行程和轉速的比例是恒定的或者變化的。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在5米/分至150米/分，尤其是30米/分至90米/分的工作行程期間，在至20mm的孔直徑中，切削速度優(yōu)選為50米/分至80米/分。
4.根據(jù)權利要求1至3中至少一項所述的方法，其特征在于，在工作行程期間，刀頭(10)的前端部(16)在切削刃(14)之后在孔壁上被引導。
5.根據(jù)權利要求1至4中至少一項所述的方法，其特征在于，在刀頭(10)的在工作行程之后的后退行程期間，孔壁的表面通過刀頭的、軸向與切削刃(14)鄰接的、直徑尺寸和孔的額定直徑一樣大或者僅以最小程度小于該額定直徑的部段(16)壓實和/或平整。
6.根據(jù)權利要求1至5中至少一項所述的方法，其特征在于，在工作行程和后退行程期間，由于刀頭的收縮部而使孔壁和刀頭(10)之間的摩擦限制在刀頭的前端部(16)上。
7.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，通過在周向上分布的、在切削刃(14)后方布置在刀頭(10)上的、徑向突出于所述切削刃僅百分之幾毫米的突出部(27)在孔壁中產生影響制成的孔中的潤滑膜的凹陷部。
8.根據(jù)權利要求1至7中至少一項所述的方法，其特征在于，通過在周向上分布的、在切削刃(14)上形成的、徑向超過額定直徑僅百分之幾毫米的突出部(27’)產生影響制成的孔中的潤滑膜的凹陷部。
9.根據(jù)權利要求1至8中至少一項所述的方法，其特征在于，在工作行程和后退行程期間，通過刀頭(10)的旋轉產生孔壁中具有螺旋線的凹陷部，尤其制造具有例如為1°至75°，尤其是10°至15°斜度的凹陷部。
10.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，在刀頭(10)的工作行程期間，通過其前部端面在外周區(qū)域中作為錐面或中空錐形面的構型影響切屑形成。
11.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，為了制造盲孔，使用具有軸向設置在切削刃(14)之前的銑刀頭或鉆頭(30、32)的、被選擇性轉動驅動的刀頭(10)，通過所述銑刀頭或鉆頭切削加工盲孔的底部。
12.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，將軸向工作行程與在I轉/分和10000轉/分或更大之間的旋轉運動疊加。
13.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，在工作行程期間使刀頭(10)處于旋轉中，其中，轉速優(yōu)選至少為2000轉/分，優(yōu)選至少30000轉/分。
14.切削加工刀具，尤其用于執(zhí)行根據(jù)權利要求1至13中至少一項所述的方法，所述方法用于由現(xiàn)有的孔制造具有高表面質量和一長度的精確配合的柱狀孔，其中，現(xiàn)有的孔具有最終加工余量，所述長度能夠是直徑的多倍，其特征在于，所述刀具具有刀頭(10)的形狀，所述刀頭設計為在前端部處具有圓形或基本上圓形的切削刃(14)，所述切削刃的直徑相當于待制造的孔的額定直徑，以及所述刀頭直接從切削刃(14)之后開始收縮或者在預定長度的前部區(qū)域(16)之后開始收縮。
15.根據(jù)至少權利要求14所述的刀具，其特征在于，刀頭(10)的收縮部在具有0.1mm至0.4mm的軸向長度的前部區(qū)域(16)之后開始。
16.根據(jù)至少權利要求14所述的刀具，其特征在于，所述收縮部是錐形的并在通過刀頭(10)的中央縱剖面中測得的、在表示周面的線和中央縱軸線之間的角度為0.3°至0.7。。
17.根據(jù)權利要求14至16中至少一項所述的刀具，其特征在于，刀頭(10)的收縮部直接在切削刃(14)之后開始且具有錐形走向，以及在20mm長度上在半徑上測得優(yōu)選I μ至10 μ。
18.根據(jù)權利要求14至17中至少一項所述的刀具，其特征在于，刀頭(10)的周面縮減至多個在周向上分布的、軸向延伸的肋片(18)，所述肋片的高度與收縮部相應地從前向后減小，且在所述肋片之間存在低于待制造的孔的額定直徑的、優(yōu)選0.05_至0.5mm的深度的凹部(20)。
19.根據(jù)至少權利要求18所述的刀具，其特征在于，用于冷卻潤滑劑的輸入通道(22)通入到所述凹部(20)的前部區(qū)域中。
20.根據(jù)權利要求14至20中至少一項所述的刀具，其特征在于，沿軸向在形成在刀頭(10)的前緣上的切削刃(14)之后以在周向上分布的方式存在多個徑向突出部(27)，所述突出部突伸出切削刃的半徑0.0lmm至0.5mm且相應地在柱狀孔壁中產生淺的凹陷部。
21.根據(jù)權利要求14至20中至少一項所述的刀具，其特征在于，形成在刀頭(10)的前端部上的切削刃(14)是近似圓形的多邊形(26’、27’)，其中，與刀頭(10)的中央縱軸相關的半徑在多邊形的角部區(qū)域(27’ )中比在角部區(qū)域(27’ )之間的中間周向區(qū)域(26’ )中大 0.01mm 至 0.5mm。
22.根據(jù)至少權利要求20或21所述的刀具，其特征在于，突出部(27)或多邊形的角部區(qū)域(27’ )設計為具有螺紋狀的軸向延長部用于在孔壁中產生具有螺旋線的凹陷部。
23.根據(jù)權利要求14至22中至少一項所述的刀具，其特征在于，刀頭(10)的前端部處的切削刃(14)和優(yōu)選還有其前部區(qū)域(16)由硬質金屬，堅硬的刀具材料，如PKD、CBN或者以CVD-方法制造的金剛石層制成。
24.根據(jù)權利要求13至23中至少一項所述的刀具，其特征在于，堅硬的刀具材料固定在優(yōu)選具有圓柱盤形式的支架(15)上，所述支架尤其通過釬焊與刀頭(10)的柄部連接，其中，連接區(qū)域如釬焊區(qū)域(15”)和切削刃(14)之間的距離尤其至少為3mm，優(yōu)選在3mm和8mm之間。
25.根據(jù)至少權利要求24所述的刀具，其特征在于，連接區(qū)域如釬焊區(qū)域(15’)的直徑小于圓形的或基本上圓形的切削刃(14)的直徑。
26.根據(jù)權利要求14至25中至少一項所述的刀具，其特征在于，刀頭(10)的前部端面在切削刃(14)處通過凹面磨削形成正的切削前角。
27.根據(jù)權利要求14至26中至少一項所述的刀具，其特征在于，刀頭(10)的前部端面在切削刃(14)處形成負的切削前角。
28.根據(jù)權利要求14至27中至少一項所述的刀具，其特征在于，為了加工盲孔的底部，在刀頭(10)的切削刃(14)之前形成或設置了銑刀頭或鉆頭(30 ;32)，其直徑最大和切削刃(14)的直徑一樣大。
【文檔編號】B23D37/22GK104302430SQ201380025488
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權日:2012年3月16日
【發(fā)明者】P·科普頓, E·莫勒 申請人:奧迪股份公司