專利名稱：切削加工用的刀具的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)切削加工用的刀具，其包括刀體、刀頭和保持裝置。刀體的前表面和刀頭的端面設(shè)計成以可拆卸方式彼此相對的形式。刀體上具有刀柄部分。本發(fā)明還涉及一種可分離的刀頭和刀體。
現(xiàn)有技術(shù)在不同類型的切削加工刀具上使用可更換的切削刃是公知技術(shù)。然而由于繞縱軸轉(zhuǎn)動的切削和鉆孔刀具的強(qiáng)度原因使這種技術(shù)在實(shí)踐中受到了限制。
DE-A1950718中公開了一種帶有可拆卸刀頭的刀具，所述刀頭通過中心螺釘緊固在刀體中。在這種公知的刀具中通過刀頭把在鉆孔時產(chǎn)生的扭矩轉(zhuǎn)遞到刀具主體上。這種刀具存在很多缺點(diǎn)，例如由于螺釘占居了中部并迫使刀頭包含少量硬質(zhì)合金以便容納螺釘，所以刀頭不可能具有中心切削刃而且增加了出現(xiàn)裂縫的傾向。此外，由于在相互作用的刀刃和切槽之間必須留出切向間隙，從而在開始進(jìn)行加工操作時刀頭將相對于刀體產(chǎn)生稍許轉(zhuǎn)動，所以公知的刀具存在與公差有關(guān)的問題。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是提供一種銑削和鉆孔刀具的設(shè)計，所述刀具帶有可更換的切削刃，所述設(shè)計消除了公知技術(shù)中的問題。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種尤其適合于鉆孔或銑削的剛性刀具，其中刀頭與刀體以楔入方式結(jié)合，從而使夾緊力隨著進(jìn)給力的增加而增加。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種尤其適合于鉆孔或銑削的剛性刀具，該刀具能夠容易地更換刀頭。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用注模硬質(zhì)合金制造的刀具和刀頭。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種刀具和刀頭，其中即使在刀體磨損后刀頭也不會相對于刀體產(chǎn)生運(yùn)動。
通過權(quán)利要求并參照附圖定義的刀具、刀體和刀頭可以達(dá)到這些和其它目的。
附圖簡述

圖1表示按照本發(fā)明所述鉆孔刀具的側(cè)視圖。
圖2表示按照本發(fā)明所述刀頭的透視圖。
圖3A表示刀頭的側(cè)視圖。
圖3B表示圖3A中所示刀頭的局部放大圖。
圖4表示刀頭的頂視圖。
圖5表示刀頭的底視圖。
圖6表示沿圖4中線Ⅵ-Ⅵ處得到的剖面圖。
圖7A表示按照本發(fā)明所述刀體的透視圖。
圖7B表示刀體的局部剖面圖。
發(fā)明詳述圖1中示出的按照本發(fā)明所述刀具的實(shí)施例是一個稱之為螺旋鉆頭的刀具，其包括刀頭10、拉桿(未示出)、鉆頭體12和螺母(未示出)。
刀頭10在其遠(yuǎn)離鉆頭體12的一端上設(shè)有至少一個切削刃19，根據(jù)使用區(qū)域的不同，切削刃可以具有不同的設(shè)計。在這種方式下，當(dāng)其為一端銑時，一個或多個切削刃可基本上呈直線狀且平行于刀頭的縱向中心軸線，而當(dāng)其為一球端銑時，切削刃可以是圓形的。圖中顯示在刀頭10的前端具有用于鉆孔的切削刃。可以用多種方式來改變刀具的外觀和使用區(qū)域。
如圖2-6所示，刀頭10是用硬質(zhì)材料制成的，優(yōu)選的是硬質(zhì)合金，而且最優(yōu)選的是注模的硬質(zhì)合金，刀頭10包括兩個上留隙表面15、端表面16以及把它們組合在一起的第一和第二彎曲表面17、18。所有這些表面和相關(guān)的刀刃都是用相同的材料制成的，即，優(yōu)選為注模硬質(zhì)合金。第二彎曲表面或切削槽18與留隙表面15之間的相交線優(yōu)選通過加強(qiáng)的削角面形成主切削刃19。切削刃從刀具周邊向刀具轉(zhuǎn)動軸線22的區(qū)域延伸。第一彎曲表面17和切削槽18之間的相交線形成第二切削刃20。對鉆頭體來說切削槽還可以采用直的切削槽。優(yōu)選的是刀頭還可以包括去心表面21，如圖6所示，其延伸到刀頭的中心并與刀具的轉(zhuǎn)動軸線22形成一定角度。第二切削刃20的徑向極點(diǎn)之間的直徑距離確定了刀具的最大直徑。刀頭的高度實(shí)際上與所述最大直徑相等，由此可減小刀頭和鉆頭體之間接點(diǎn)上的切屑磨損。優(yōu)選使端面16的最大直徑小于刀具的最大直徑，以便在加工時形成間隙。與轉(zhuǎn)動軸線22基本上平行的液孔23通過刀頭從端表面16沿伸到每個上留隙表面15的孔中。把液孔23設(shè)置在直線L上，所述直線L穿過轉(zhuǎn)動軸線22并在該軸線22的兩側(cè)。
端面16上設(shè)有多個彼此獨(dú)立且大體上相同的凸唇30。如圖5所示，凸唇30優(yōu)選為4個而且兩組凸唇30A和30B大致上構(gòu)成X形，其中每一對凸唇分別設(shè)在與軸線22垂直的直線L1和L2上。假想的線L1和L2與軸線22相交且在線L的兩側(cè)延伸。線L1與線L形成銳角α而線L2與線L1形成銳角β。
每個凸唇30包括一個為平面的軸向外表面31，該表面與兩個突起的側(cè)面32A、32B相連。從圖3B的剖面上看，每個側(cè)面由半徑R1確定，優(yōu)選將其中心徑向和軸向地設(shè)在凸唇之外。半徑R1約為1-1.5mm。凸唇30A為長方形并且從第一彎曲表面或外表面17徑向向內(nèi)朝著中心凹槽或盲孔14延伸一定距離。側(cè)面32A、32B之間的距離朝著軸向外表面31的方向逐漸減小。凸唇的高度為h而最大寬度為w。高度h的最大值是1mm而寬度w的值為0.6-2mm。凸唇30的數(shù)量間接取決于刀頭的直徑，所說數(shù)量在2-6個凸唇之間變化。
如圖6所示，在朝向鉆頭體12的端面上，所述刀頭設(shè)有端表面16，表面16上設(shè)有盲孔14，在圖中所示的實(shí)施例中，盲孔中帶有螺紋槽34以及入口表面35。
與刀頭相結(jié)合的拉桿上帶有螺紋部分36，其端面抵在刀頭上，螺紋部分將與盲孔14相互作用。在工作位置上，螺紋槽34與拉桿上的螺紋部分36相結(jié)合。在拉桿的另一端上設(shè)置了另一個外螺紋部分，該部分與帶有板手夾頭的柱形螺母(未示出)相互作用。
按照圖7A所示的鉆頭體設(shè)有液體通道23A，其在離轉(zhuǎn)動軸線22基本上不變的距離處沿一螺旋路徑隨鉆頭的突起刃帶而起伏。鉆頭體上帶有螺旋形切削槽18A或是直線形切削槽而且這些切削槽沿著鉆頭整體或沿其局部伸展。
鉆頭體12在其朝向刀頭10的端部上設(shè)有前表面24，在安裝時該表面靠近刀頭10的端面，但最好不與其接觸。前表面的最大直徑小于刀頭的最大直徑，但優(yōu)選與刀頭的最小直徑相等。在鉆頭體12上設(shè)有中心通道37。通道37穿過鉆頭體的整體延伸并居中地終止在鉆頭體的前表面24上。
如圖7B所示，前表面上設(shè)有多個彼此獨(dú)立的相同凹槽或槽26A,26B，其截面大體上為V形或梯形的通路。這些槽為長方形而且除了與通道37相交之外，其基本上沿整個前表面延伸。每個槽均與一條穿過液孔23A中心的假想線形成銳角。槽26A、26B在前表面24上大體上形成X形，其中包含的最小銳角β約為50-70度。每個槽26A,26B分別與假想的線L1和L2相重合，且基本上垂直于軸線22。假想線L1和L2在軸線22上交叉并確定了銳角β。每個槽26具有兩個側(cè)面28A、28B，兩側(cè)面通過一個急劇或圓滑的過渡段與底部27相連。側(cè)面間彼此形成銳角ε。角度ε處于40度-80度的間隔內(nèi)。前表面24設(shè)置在槽26的每一側(cè)上。前表面通過圓滑的內(nèi)部緩變或劇變的過渡段與相關(guān)的側(cè)面相連。與刀頭端面形成方式有關(guān)的槽26的數(shù)量必然與端面上具有的凸唇對的數(shù)量相對應(yīng)，因此可以按2-6個槽的間隔來選擇該數(shù)量。槽的深度為d1而最大寬度為z。
凸唇的高度是槽26深度的50％-95％而凸唇的最大寬度w大于槽的最大寬度z。這意味著在安裝過程中當(dāng)把刀頭安裝到刀體中時在外表面31和底部27之間會出現(xiàn)間隙。該間隙能確保側(cè)面間相互配合而且底部不支承切削頭，這樣便可以避免產(chǎn)生傾斜。在上述前表面24上同樣會出現(xiàn)相應(yīng)的間隙。安裝時，切削刃和槽以多個楔形連接的形式形成連接，這種連接形成隨進(jìn)給力的增加而增大的摩擦力。采用所說楔形作用的另一個優(yōu)點(diǎn)是在開始安裝時允許凸唇和槽之間在位置上存在一定的傾斜，隨后這些傾斜將在連續(xù)壓縮的過程中通過它們的幾何形狀得以修正。設(shè)計這種連接方式主要是為了在鉆孔期間使刀具保持在鉆孔中。切削刃對或槽的端部應(yīng)相距得盡可能遠(yuǎn)以便能最好地傳遞扭矩。
把刀頭10安裝到鉆頭體12上的過程如下。把拉桿放入鉆頭體12的中心孔37中并使其穿過中心孔一直到達(dá)與拉桿后端軸向連接的螺母并靠在接觸面上。由此使拉桿的前部從前表面24上對中地伸出。然后把螺旋部分36放到盲孔14中并轉(zhuǎn)動刀頭將其擰到拉桿上。隨后用手操作刀頭的凸唇30A,30B使之與前表面24的槽相接觸。在轉(zhuǎn)動螺母期間，把刀頭10相對于前表面用力地拉出，即達(dá)到圖1所示的位置。在此位置上，由于在兩個面之間形成間隙L3所以端面16將不靠在前表面24上。使間隙L3的尺寸為1/100-10/100mm以防止刀頭相對于刀體傾斜。至此，便可以用令人滿意的方式把刀頭10緊固在鉆頭體12中。在這個位置上拉桿的主要作用是在把刀具從加工的孔中拔出的過程中用于保持刀頭，而凸唇和槽接受切削加工時產(chǎn)生的力和扭矩作用。然而，來自拉桿的力要大到足以防止拔出時在刀頭和刀體之間接點(diǎn)處產(chǎn)生配合松動。凸唇和槽不與切削槽18、18A相交。
與此相關(guān)，應(yīng)注意到凸唇/槽的結(jié)合和刀頭與拉桿之間的螺旋連接起到三個作用，即，在安裝時使刀頭10在鉆頭體中處于居中的位置(真實(shí)尺寸的誤差小于0.02mm)；傳遞扭矩和確保在使用切削刀具時使刀頭10總是保持在其固定的位置上。
按照本發(fā)明所述的鉆頭可包含很多硬質(zhì)合金而且可以在徑向和軸向上卸下拉桿。
凸唇30和槽26裝好之后將形成直線形的接觸表面。凸唇和槽的接觸表面大體上位于同一平面內(nèi)。外形的高度最大為刀頭高度的20％。由于前表面24和端面16的主要部分基本上是平面，所以它們的安裝位置彼此相隔距離L3?？梢园训额^10可拆卸地連接到前表面24上或是當(dāng)不旋緊拉桿的端部36，即當(dāng)使端部從第一軸向向前的位置移向第二軸向向后的位置時，使刀頭10與前表面24脫離。
當(dāng)要更換刀頭10時，其程序與安裝過程相反，由此，可把刀頭10從鉆頭體12上卸下并進(jìn)行更換。
就上述實(shí)施例而言，其采用了使刀頭與刀體形成楔形結(jié)合的方式從而使夾緊力或摩擦力即防止該部件相對于刀體產(chǎn)生徑向運(yùn)動的阻力隨進(jìn)給力的增加而增大。此外還設(shè)置了保持裝置以便在與鉆孔期間的進(jìn)給力相同的方向上對刀頭施加影響，即，拉桿在與進(jìn)給力作用方向基本相同的方向上徑向向后拉動刀頭。
很顯然，在不脫離權(quán)利要求范圍的情況下，可以在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)改變凸唇和槽相互作用的幾何形狀。而且可以假設(shè)所述幾何形狀大多數(shù)為傳統(tǒng)的螺旋形截面(然而覆蓋范圍最大為95％)，例如兩個相互作用的表面為梯形。本發(fā)明還適用于銑刀。優(yōu)選用例如AL2O3,TiN和/或TiCN層涂覆刀頭。在某些情況下，還需要用超硬材料例如PCD來涂覆切削刃。
還可以采用除中心拉桿之外的其它夾緊裝置。例如，可以通過能垂直于轉(zhuǎn)動軸線運(yùn)動的楔形物來保持刀頭和對拉桿施加影響。
此外，應(yīng)該注意到，上述實(shí)施例涉及能相對于其縱向軸線或工件的中心軸線轉(zhuǎn)動的刀具以及保持刀具轉(zhuǎn)動的裝置。還可以用該實(shí)施例作為靜止件但其與轉(zhuǎn)動的工件相結(jié)合。
本發(fā)明并不受上述實(shí)施例的限制而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)自由更改。
權(quán)利要求
1．對一工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工用的刀具，包括刀體(12)、刀頭(10)和保持裝置(36)，所說刀體具有一個前表面(24)而刀頭具有一個端面(16)，所說表面在安裝位置上彼此相對，所說刀體具有刀柄部分(40)和轉(zhuǎn)動軸線(22)，其特征在于，刀頭(10)由注模硬質(zhì)合金構(gòu)成并且包括與保持裝置(36)相結(jié)合的中心盲孔(14)，和至少一個切削刃(19)，所說盲孔和所說切削刃與刀頭(10)形成一體，所說切削刃從刀具的周邊延伸到刀具的轉(zhuǎn)動軸線區(qū)(22)，而且其中前表面(24)和端面(16)包括相互作用的突起(30)和凹槽(26)，所設(shè)置的突起和凹槽在加工期間單獨(dú)向刀柄部分傳遞切削力，而且突起(30)和凹槽(26)設(shè)置在彼此成銳角(β)的假想線(L1,L2)上。
2．按照權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，相互作用的突起(30)和凹槽(26)包括至少兩對凸唇(30A,30B)和至少兩個槽(26A,26B)，它們徑向設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸線(22)的外側(cè)以便進(jìn)行多重楔形結(jié)合。
3．按照權(quán)利要求2或3所述的刀具，其特征在于，凸唇(30A,30B)和槽(26A,26B)形成直線形接觸表面而且其中前表面(24)和端面(16)的主要部分為平面，并在安裝位置上彼此相隔一定距離(L3)。
4．按照權(quán)利要求1、2或3所述的刀具，其特征在于，刀具是細(xì)長的而且刀頭(10)設(shè)計成可拆卸地與前表面(24)相連或者當(dāng)該保持裝置從第一軸向位置轉(zhuǎn)入第二軸向位置時，刀頭(10)從前表面(24)上拆下。
5．按照權(quán)利要求4所述的刀具，其特征在于，該突起通過沿端面(16)上的部分直徑延伸的楔形凸唇(30)形成，該凹槽由沿刀體整個橫向延伸的楔形槽(26)構(gòu)成，而且在中心孔(14,37)的徑向外側(cè)設(shè)有液體通道(23,23A)。
6．按照前述任一權(quán)利要求所述的刀具，其特征在于，在凸唇的外表面(31)和槽底部(27)之間形成一間隙(p)，而且每個凸唇的截面呈截頭的彈道形，而槽的截面為一梯形通路，并且凸唇的高度(h)是槽深度(d)的50％-95％，且相互作用的槽和凸唇對的數(shù)量相等，即為2-6個。
7．旋轉(zhuǎn)切削加工用的刀頭，其中刀頭(10)具有圓形基本形狀并具有至少一個與刀頭(10)形成一體的切削刃(19)，在遠(yuǎn)離切削刃的端面上設(shè)有包含突起(30A,30B)的端面(16)，所說刀頭具有轉(zhuǎn)動軸線(22)，其特征在于，刀頭由注模硬質(zhì)合金構(gòu)成并且包括與一保持裝置相互作用的中心盲孔(14)，和至少一個切削刃(19)，所說盲孔和所說切削刃與刀頭(10)形成一體，所說切削刃從刀具的周邊延伸到刀具的轉(zhuǎn)動軸線區(qū)(22)，而且刀頭的端面(16)包括突起(30)，該突起的側(cè)面(32A,32B)用來構(gòu)成切削刃下部抵靠表面，把突起(30)設(shè)置在彼此成銳角(β)的假想線(L1,L2)上。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的刀頭，其特征在于，該突起加工成凸唇(30)的形式，該突起的側(cè)面(32A,32B)為凸面，所說凸唇沿一部分端面延伸并且將其布置成與盲孔(14)相距一定距離，盲孔與刀具的轉(zhuǎn)動軸線同心，而且盲孔包括一螺紋區(qū)(34)。
9．用于旋轉(zhuǎn)切削加工刀具的刀體，包括刀柄部分(40)、沖洗切屑的通道(23,23A)、前表面(24)以及保持裝置，所說刀體具有中心軸線(22)，其特征在于，前表面(24)具有凹槽(26A,26B)，所說凹槽設(shè)置成構(gòu)成刀體的唯一抵靠裝置，前表面(24)具有中心凹槽，在此保持裝置的自由端設(shè)置成呈突起狀，而且保持裝置的自由突起端面具有螺紋，凹槽(26)設(shè)置在彼此成銳角(β)的假想線(L1,L2)上。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的刀體，其特征在于，凹槽包括槽(26A,26B)，其截面呈V形或梯形通路。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)切削加工工件的刀具,包括刀體、刀頭和保持裝置,刀體具有一個前表面,刀頭具有一個端面,它們在安裝位置上彼此相對,刀體具有刀柄部和轉(zhuǎn)動軸線,刀頭由注模硬質(zhì)合金構(gòu)成且包括中心盲孔和至少一個切削刃,盲孔和切削刃與刀頭形成一體,切削刃從刀具的周邊延伸到刀具的轉(zhuǎn)動軸線區(qū),前表面和端面包括相互作用的突起和凹槽,突起和凹槽在加工期間單獨(dú)向刀柄部分傳遞切削力突起和凹槽設(shè)置在彼此成銳角的假想線上。
文檔編號B23B51/00GK1235568SQ9719943
公開日1999年11月17日 申請日期1997年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月4日
發(fā)明者龍尼·卡爾松, 奧勒·瓦格納 申請人:塞科機(jī)床公司