專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有可調(diào)鑲齒夾的凹座的平面銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于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(yīng)槽中。
對(duì)于其上機(jī)械連接有切削鑲齒的銑刀來(lái)說(shuō)，為了在工件上銑制出光滑表面且刀具壽命長(zhǎng)，困難之處在于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盡可能精確。若該軸向定位不夠精確，就會(huì)造成軸向跳動(dòng)，轉(zhuǎn)而造成表面光潔度下降。
例如在汽車(chē)工業(yè)中使用短節(jié)距銑刀來(lái)銑制汽缸體等部件。在此類(lèi)應(yīng)用中，對(duì)于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(duì)達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論是切削刃的絕對(duì)位置還是切削刃相對(duì)于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(guò)幾微米。一般來(lái)說(shuō)，所有切削刃的軸向容差都應(yīng)在4μm以?xún)?nèi)，且越小越好。具有較厚涂層的切削鑲齒實(shí)際上是無(wú)法達(dá)到這一容差的，它們的涂層厚度可高達(dá)20μm。因此，由于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(dāng)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(fā)生移動(dòng)。當(dāng)然，切削刃的徑向和切向定位也必須精確，且經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用仍能保持這些精確定位。
已知有若干結(jié)構(gòu)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(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)，例如因部件眾多而顯得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者軸向定位精度低。下面敘述某些現(xiàn)有解決方案。
SE—C—189159公開(kāi)了一種具有軸向可調(diào)刀夾的銑刀，該刀夾用兩個(gè)楔件進(jìn)行定位。用手，比方說(shuō)用大姆指把刀夾壓到所需位置進(jìn)行軸向定位后用兩個(gè)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(jī)構(gòu)包括至少四個(gè)部件，從而操作復(fù)雜。
DE—A—3530745示出一種用差動(dòng)螺釘5在銑刀中進(jìn)行軸向定位的刀夾，但是，這一結(jié)構(gòu)的軸向定位精度也不高，而且由于刀夾凹座并不穿透銑刀盤(pán)的整個(gè)寬度，因此銑刀盤(pán)的加工困難，而且由于差動(dòng)螺釘5的頭部對(duì)著軸向后方，而非對(duì)著銑刀盤(pán)的容易達(dá)到的外表面，因此其通路受到阻擋。
DE—A—3327478的一個(gè)缺點(diǎn)也是刀夾凹座并不穿透。而且，由于可調(diào)螺釘26的頭部的自由伸長(zhǎng)長(zhǎng)度太長(zhǎng)而造成螺釘?shù)膹椥宰冃螐亩骨邢魅械奈恢镁认陆?，因此軸向定位精度也不高。
因此，本發(fā)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(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種組成元件盡可能少的多齒銑刀。
本發(fā)明的再一個(gè)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(wú)間隙。
通過(guò)構(gòu)成一具有權(quán)利要求1特征部分所限定的特征的銑刀刀具，以極其簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)了這些目的和其它目的。
下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的例示性而非限制性的一優(yōu)選實(shí)施例，附圖中

圖1為本發(fā)明銑刀的立體圖，以分解圖示出一刀夾；圖2為本發(fā)明刀夾的側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明刀夾的正視圖；圖4為本發(fā)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(pán)的下部有一整體相連的圓柱形夾持部9，使刀體盤(pán)與轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置連接。銑刀刀體盤(pán)上開(kāi)有凹座或凹槽3供刀夾4裝入。兩相鄰刀夾之間、在刀體盤(pán)的頂面上為切屑留出空間10。為便于加工，刀夾槽3最好從刀體盤(pán)的頂面穿透到底面，盡管并非必須這么做。若該槽穿透，則比較容易鉸制或銑制。槽或凹座3的后面17與兩側(cè)面16大致垂直。后面17用作刀夾3的抵靠面，而兩側(cè)面16用作同一刀夾3的支撐面，刀體盤(pán)中凹槽數(shù)決定于刀體盤(pán)的直徑及所需節(jié)距。所示銑刀實(shí)施例的直徑為103mm，有10個(gè)槽。當(dāng)然，并非所有槽都得裝有刀夾。因此，為了避免振動(dòng)，有時(shí)刀夾可呈非對(duì)稱(chēng)的分布。
刀夾用1到4個(gè)、但最好是2個(gè)連接螺釘6和7固定在凹槽3中，每個(gè)加接螺釘?shù)念^部有一六角形孔，以便用對(duì)應(yīng)形狀的擰桿旋緊它們。每一刀夾4有穿孔12供連接螺釘6和7插入。而且每一個(gè)孔12有一其直徑比該孔的其余部分大的部分13供螺釘?shù)念^部沉入。
從圖5中可看得最清楚，本實(shí)施例的切削刃具有負(fù)徑向角λ。它們?cè)冢?到-20°之間，合適的值為-3至-17°，最好為-7至-13°，所有的該負(fù)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(dāng)?shù)孬@得切削刃的該負(fù)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(zhǎng)線(xiàn)所成角度對(duì)刀夾在銑刀刀體盤(pán)中的連接穩(wěn)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(xiàn)與連接螺釘?shù)妮S向之間的夾角。由于該角度的存在，刀夾朝轉(zhuǎn)角H方向緊靠。相應(yīng)地，刀夾中的孔12、13也鉆制成與刀夾的側(cè)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(zhuǎn)角H處的角度做成稍稍大于直角。而且，按照附圖這一轉(zhuǎn)角做有倒角。但是刀夾槽3的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角大致做成直角。由于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(zhǎng)楔形間隙，該楔的最寬部分位于轉(zhuǎn)角H處，然后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(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)說(shuō)其后邊緣，在銑刀的包絡(luò)面和刀夾槽的后側(cè)面16(從轉(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)說(shuō))處形成線(xiàn)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(luò)面部位則有上述線(xiàn)抵靠。當(dāng)然，“線(xiàn)”抵靠實(shí)際上有一定寬度，但可大致看作是“線(xiàn)”。線(xiàn)抵靠的寬度通常不超過(guò)0.5mm。刀夾在轉(zhuǎn)角H處的轉(zhuǎn)角角度為＞90(比方說(shuō)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(zhuǎn)角與現(xiàn)有技術(shù)一樣為精確的直角，就會(huì)形成一間隙而位置不定。
孔部12和13并非為正圓，而是在刀夾的軸向上的直徑稍大于垂直于軸向方向上的直徑。該孔做成細(xì)長(zhǎng)形當(dāng)然是為了使刀夾能作軸向移動(dòng)，可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心旋塞使刀夾作軸向移動(dòng)。該旋塞包括一光滑圓柱部22和一相對(duì)該圓柱部22偏心的頭部23。裝好后，該偏心頭部23位于刀夾背部上的一細(xì)長(zhǎng)形凹座或穿透凹槽14中。該凹槽的寬度大致等于偏心頭部23的直徑。而且，刀夾中有一穿孔15，該孔終止在凹槽14正對(duì)偏心頭部23之處。為了防止偏心旋塞從孔15脫落，孔15的直徑小于偏心頭部的直徑。因而該偏心旋塞有效且安全地被置于刀體盤(pán)的對(duì)應(yīng)孔中，同時(shí)用一六角形擰桿插入孔15中而很容易旋動(dòng)。
先旋松連接螺釘6和7，然后轉(zhuǎn)動(dòng)偏心旋塞8直到切削刃達(dá)到所需高度，即可實(shí)現(xiàn)刀夾的軸向定位。這一高度可用“千分規(guī)”測(cè)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(dá)到預(yù)定軸向高度后，重新旋緊連接螺釘6和7。以這一簡(jiǎn)單方式，切削刃在軸向上可在小至2μm的范圍內(nèi)調(diào)整。這就可銑制出非常光滑的表面。因此，當(dāng)切削深度約為0.5mm，每個(gè)刀齒的進(jìn)刀量為0.05—0.25mm時(shí)，可獲得0.6μm的Ra值。否則，這么低的Ra值只有用磨制才可獲得。
在刀夾的頂面上有一用來(lái)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(gè)抵靠面18、19、19。從附圖中可見(jiàn)，切削鑲齒最好沿軸向安裝。由于螺釘11的頭部面對(duì)銑刀刀體盤(pán)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并不是本發(fā)明的關(guān)鍵特征。但是，為了減小切削力，前角應(yīng)該取正值并應(yīng)該確保有足夠的留隙。使鑲齒凹座的底面向一通過(guò)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，盡管切削0 鑲齒的頂面和底面為平面且互相平行，同時(shí)前角為5—20°，最好約為8°從而，從上述可知，盡管也可以是負(fù)前角，但最好為正向切削幾何結(jié)構(gòu)。這有若干優(yōu)點(diǎn)，例如減小刀刃損壞、切削力小、發(fā)熱少并能銑制薄壁工件。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是夾具尺寸不必過(guò)大，從而機(jī)器設(shè)備的成本降低。
切削刃的徑向角可正可負(fù)，但最好為負(fù)，負(fù)的徑向角有利于除去切屑，因?yàn)榇藭r(shí)切屑被向外摔出。若徑向角為正，則切屑被朝里推而造成切屑堆積而有礙于切削過(guò)程，并可能損壞工作表面。
從附圖可見(jiàn)，切削鑲齒5為雙面可分度切削鑲齒，每一面上有兩個(gè)切削刃20。同一面上的兩切削刃位于兩相對(duì)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(zhuǎn)位到其工作位置，該切削鑲齒在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)必須轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一圈。所示實(shí)施例的鑲齒也做有轉(zhuǎn)角面21。該切削鑲齒的一個(gè)重大優(yōu)點(diǎn)是它包括四個(gè)工作切削刃，從而大大提高了切削的經(jīng)濟(jì)性。
由于各工作切削刃的軸向定位精度高，因此本發(fā)明極適合于使用具有不同厚度的切削鑲齒，從而本發(fā)明可用于具有厚涂層和/或物理氣相沉積(PVD)涂層的鑲齒，其中涂層厚度的變動(dòng)范圍可達(dá)20—30μm。本發(fā)明也可采用重磨鑲齒、涂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(fā)明以最少組成元件實(shí)現(xiàn)了切削鑲齒的極其精確的軸向定位。若不算所有現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中都有的不可缺少的螺釘和切削鑲齒的話(huà)，只需要一個(gè)組件即刀夾本身。盡管結(jié)構(gòu)如此簡(jiǎn)單，但以良好的可重復(fù)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(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是切削鑲齒的軸向定位對(duì)其徑向定位毫無(wú)影響，從而刀體盤(pán)圓周上的所有切削刃可同等有效地工作并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(quán)利要求
1.用于斷屑加工的銑刀刀具，它包括可在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)的一銑刀刀體盤(pán)(1)和多個(gè)承裝切削鑲齒的刀夾(4)，各刀夾(4)裝在銑刀刀體盤(pán)圓周上的槽(3)中并用一個(gè)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(zhǎng)，以便使刀夾在槽中可有一定軸向位移，其特征在于刀夾(4)的面向銑刀刀具的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動(dòng)方向看位于后面的徑向內(nèi)轉(zhuǎn)角(H)。
2.按權(quán)利權(quán)利所述的銑刀刀具，其特征在于，用來(lái)裝入刀夾的凹座或槽(3)大致為軸向并從銑刀刀體盤(pán)的頂面穿透到其底面。
3.按權(quán)利要求1或2所述的銑刀刀具，其特征在于，刀夾中通向凹座或凹槽(14)的孔(15)的直徑小于偏心旋塞頭部(23)的直徑，從而防止偏心旋塞脫落。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的銑刀刀具，其特征在于，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(duì)于工件的正前角。
5.按上述任一權(quán)利要求所述的銑刀刀具，其特征在于，每一刀夾(4)用偏心旋塞(8)兩邊的兩個(gè)連接螺釘(6、7)固定。
6.按上述任一權(quán)利要求所述的銑刀刀具，其特征在于，刀夾中用來(lái)插入連接螺釘(6＜7)的每一個(gè)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；并且，每一孔(12)與徑向成一角度。
7.按上述任一權(quán)利要求所述的銑刀刀具，其特征在于，每一個(gè)刀夾的(3)從轉(zhuǎn)動(dòng)方向看位于后面的徑向內(nèi)轉(zhuǎn)角(H)的角度為90.05—92.5°。
全文摘要
一種用于斷屑加工的銑刀刀具，包括一可轉(zhuǎn)動(dòng)的銑刀刀體盤(pán)(1)和多個(gè)用螺釘(6、7)連接在該刀體盤(pán)上的承裝切削鑲齒的刀夾(4)。刀夾的螺釘孔稍稍呈細(xì)長(zhǎng)形，從而使切削刃可作軸向微調(diào)。轉(zhuǎn)動(dòng)一偏心旋塞(8)即可進(jìn)行這一微調(diào)，此轉(zhuǎn)動(dòng)例如可用一穿過(guò)該刀夾中一孔的六角形擰桿來(lái)實(shí)現(xiàn)，該孔通向該旋塞的頭部。
文檔編號(hào)B23C5/16GK1119420SQ9419149
公開(kāi)日1996年3月27日 申請(qǐng)日期1994年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月18日
發(fā)明者英格馬·海斯曼, 艾克·阿爾默桑德 申請(qǐng)人:桑德維克公司