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CN1204976A - 用于切削加工的刀具 - Google Patents

用于切削加工的刀具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于切削加工的刀具和切削部分。这种刀具在操作中最好沿其纵向中心轴线旋转。这种刀具包括导向部分(12)和切削部分(11)。导向部分有一前端面(24),切削部分有一支撑面(16),二表面以可分式互相抵靠。前端面和支撑面包括配合凸块(60)和凹口(50)。二者通过卡口式连接以传递加工过程中产生的切削力。本发明也涉及一导向部分和一切削部分,以及将切削部分安装在导向部分上的方法。

Description

用于切削加工的刀具
技术领域
本发明涉及一种用于旋转切削加工的刀具，其中包括刀具的导向部分和切削部分。导向部分有一个前端面，切削部分有一个支撑面，在一个基本上为径向的平面里，前端面与支撑面以可分离的方式相互抵靠。导向部分和切削部分包括彼此配合而将二者固定的装置。本发明还涉及切削部分和导向部分，以及将切削部分安装在导向部分上的一种方法。
现有技术
大家已经知道，在各种不同的加工切削刀具中，尤其是在切削金属工件的切削加工的刀具中使用可互换刀刃。但是，这项技术在运用到绕纵轴旋转的铣刀和钻刀时，由于操作的原因使其实际应用受到限制。
通过DE-PS-367,010和US-A-2,259,611，大家已经知道在钻床中使用可锁固钻头，其中钻头分别以燕尾型和压配合来紧固。但是，由于其扭矩传递能力差和安装拆卸不方便等缺点，削弱了这种已知刀具的使用。
本发明的目的之一是为可互换刀刃的铣刀和钻刀提供一种设计，其中该设计消除了已有技术中的问题。
本发明的另一个目的是提供一种刚性连接的刀具，尤其是钻刀和铣刀，其中，切削部分与导向部分通过卡口式连接而配合。
本发明的再一个目的是提供一种刚性连接的刀具，尤其是钻刀和铣刀，其中，切削部分能够用来容易地更换，从而避免了费时的拧紧或焊接。
本发明的再一个目的是提供一种切削部分自动对中的刀具。
以上这些目的和其它目的已经由一种刀具和钻头来实现，比如参考附图在后附的权利要求书中所限定的刀具和钻头就是如此。
附图说明
图1是根据本发明的一种钻刀的分解图。
图2是根据本发明的切削部分的底视图。
图3为图2中沿Ⅲ-Ⅲ线的剖面的切削部分的侧视图。
图3 A为切削部分的仰视立体图。
图4为根据本发明的导向部分的前端面的俯视图。
图5为沿图4中Ⅵ-Ⅵ线所取的剖面的钻杆的侧视图。
图6、7和图8为这种刀具的一种卡口式配合的剖面图。
图9是根据图1的刀具的部分放大图。
本发明的详细描述
根据本发明的刀具10的实施例，如图1中所示，又称为螺旋钻刀，它包含切削部分或钻头11和导向部分12，该钻刀有一个旋转方向R。
在钻头11的远离导向部分12的前端至少有一个刀刃19，根据不同的应用领域，刀头的设计也不同。
钻头11由硬质材料制成，优选为硬质合金，而且最好是注入成型的硬质合金，钻头11上有两个主后刀面15、一个支撑面16以及连接二者的第一弯曲表面41和第二弯曲表面13。所有这些表面和与之相关联的刀刃都与钻头成为一体，因而以同一种材料制成，就是说，优选为注入成型的硬质合金。第二弯曲表面或排屑面18与主后刀面15的交线形成第一切削刃19，其上最好有强化槽，这一点图中没有显示。第一弯曲表面41和排屑面18的交线形成第二切削刃。对于具有直的排屑面的导向部分，钻头的排屑面可以相应调整。排屑面之间的径向外表部分由突出的棱面41组成，每个棱面的周向尺寸为G。钻头的最大直径是第二切削刃刃径向极点之间的距离。钻头的高度基本上等于钻头的最大直径，以便使钻头与导向部分的结合面由于切屑所导致的磨损量最小。冲洗孔23基本上平行于转轴线22，从支撑面16穿过钻头到达相应的主后刀面15的孔口处。
按照图2、3和图3A，支撑面16基本上是一个平面，但包含一个凹口50，凹口位于支撑面16与每个棱面41的套面之间的转折处。每个凹口50包括与套面垂直相连的第一自由表面51，它与第二自由表面52垂直相连，第二自由表面52又与图6中的第一导引表面53形成锐角α，见图6，第一导引表面53与平行于回转轴线22的第二导引表面54相接，第二导引表面54通过一个倒圆或导入斜面55与支撑面16相连。图3A中的凹口50有一个止推面56，它平行于回转轴线22，并且恰当地处在与该回转轴线相交的轴向平面内。凹口50沿切线方向从排屑面18延伸至相关的棱面41的切线长度L的大约一半的位置。
这种刀具的导向部分由杨氏模量低于硬质合金的材料制成。导向部分有螺旋形的排屑面18或者直的排屑面，这些排屑面能够延长至整个导向部分或其中的一部分。导向部分12在面向钻头11的一端有一个前端面24，该前端面24可与钻头11的支撑面16相抵靠，支撑面的最大直径大于前端面的最大直径，以便使钻头与导向部分之间的结合面由于切屑所致的磨损量最小。前端面24基本上是一个平面，但包含一个突块60，其位置处在前端面与每个棱面41的套面之间的过渡处。凸块高度比凹口50的深度略小。每个凸块60包含与该套面垂直相连的第一自由表面61，该表面与第二自由表面62垂直相连，第二自由表示62又与第一导引表面63形成尖角π，第一导引表面63与平行于回转轴线22的第二导引表面64相连，第二导引表面64通过一个倒圆65与前端面相连。凸块60有一个止推面66，如图9所示，它平行于轴线22，且适当地处在与该轴线相交的轴向平面里。前端面的最小直径小于钻头的最大直径，但大于钻头的最小直径。凸块60沿切线方向从排屑槽18延伸至相关棱面41切线长度G的大约一半的位置。
止推面56和66各自应尽可能远离回转轴线以获得最佳的动量传递，也就是说，它们沿直径方向相对设置。钻头必须对称成型，以便在应力变化的条件下保持刀具对中，也就是说，以便保持钻头相对于导向部分对中。凸块60和凹口50沿刀具的旋转方向R与相联的刀刃19保持一定距离，并且基本上处在相联刀刃19的后部。
钻头11安装在导向部分12上的方法如下：钻头11向着导向部分12的方向引入，以便每个凸块60进入相关的排屑槽，并且支撑面16与前端面24相抵靠；然后，在小于360°、最好是小于60°的角度φ以内，沿方向R相对于导向部分旋转钻头，以便使凸块以滑动配合进入凹口，直到止推面56和66相互抵靠为止。现在，钻头11以令人满意的方式固定在导向部分12上面。这样，预制的排屑槽18的空间用来作为这种卡口式配合的进口和出口。
当更换钻头11时，安装步骤反过来即可。然后从导向部分12上取出钻头11并进行更换，最好借助于一种与钻头上的排屑槽啮合的适当的键，在安装时，最好也使用该键与键的夹具。
在钻削过程中必须啮合的表面是53和63以及支撑面16和前端面24。表面53和63相配合以保持钻头沿进给方向不松动，比如在退刀时不松动。表面53和63最好设计成这样，使它们的配合由于滑动装配让凸块60产生某种挠变。表面54和64可允许存在有限的接触，这种接触意味着在倒圆65处力矩增加。钻头在导向部分中自动对中，也就是说，如果在加工操作中发生错位，钻头将移动使其轴线与回转轴线22重合。表面55将允许导向部分有一个相对大的倒圆角65。表面52和62在切削操作中不应相互接触，这一点是通过使表面53延伸来实现的。间隙表面51和61在切削操作中不应接触，这样在二表面之间经常存在一个间隔P，间隔P为0.1mm-1.0mm。支撑面16在切削操作中由于进给力的作用压迫前端面24，这意味着凸块的塑性挠变趋于某些减少，但是由于进给口压迫前端面24使凸块沿径向向内弯曲，因而又抵消了凸块的塑性挠变的减小程度。
本发明也可用于铣刀，最好在其钻头上形成一层比如Al2O3、TiN和/或TiCN的层。在某些应用场合，人们往往在其刀刃上形成一层超硬质材料如CBN或PCD。另外，陶瓷材料可用在注入成型的钻头上。
本发明绝不限于上述实施例，而可在所附的权利要求的范围内作出任意变化。

Claims (11)

1．一种用于金属工件的旋转切削加工刀具，包括导向部分(12)和切削部分(11)，其中导向部分有一个刀柄部分(40)、一个前端面(24)和排屑槽(18)，切削部分有一个支撑面(16)，它与前端面(24)形成可分式抵靠连接，其中，导向部分和切削部分包括相互配合以将该二部分固定在一起的装置，其特征在于，这种装置包括相配合的凸块(60)和凹口(50)，在将切削部分安装在导向部分上的过程中，使凸块和凹口彼此相对旋转，以形成卡口式连接，该旋转在一个角度范围(φ)内进行，并且，排屑槽(18)的预制的空间作为卡口式连接的进口和出口。
2．根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，提供与切削部分和导向部分边缘相接的配合凸块(60)和凹口(50)，旋转角(φ)小于360°，最好小于60°。
3．根据权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，配合凸块(60)和凹口(50)包括相对于刀具的回转轴线(22)成一定角度的表面(53,63)，该表面可吸收沿刀具进给方向的向前的推力。
4．根据权利要求1、2或3所述的刀具，其特征在于，导向部分(12)的杨氏模量小于切削部分(11)的杨氏模量，以便在安装和加工过程中凸块(60)沿刀具径向能够产生塑性弯曲；凸块(60)和凹口(50)沿刀具旋转方向(R)与相关的刀刃(19)保有一定距离且基本上处在相关刀刃(19)的后部。
5．根据以上权利要求中任何一项所述的刀具，其特征在于，凸块(60)和凹口(50)沿切线方向从排屑槽(18)延伸到相关棱面(41)切线长度(G)的大约一半的位置。
6．根据以上权利要求中任何一项所述的刀具，其特征在于，在切削部分和导向部分最外缘二表面(51,61)之间设置有一间隔(P)，二表面彼此相对。
7．用于旋转排屑加工的切削部分，其中，该切削部分有一个环形的基本形状并至少有一个刀刃(19)；刀刃(19)与切削部分(11)成一体，切削部分(11)有一支撑面(16)，支撑面处在远离刀刃(19)的一端，该切削部分至少包括一个排屑槽(18)；其特征在于，切削部分的支撑面(16)包含形成卡口式连接的一部分的装置(50)，该卡口式连接能够在一定的角度范围(φ)内旋转，并且该装置从排屑槽(18)沿切线方向延伸。
8．根据权利要求7所述的切削部分，其特征在于，该装置由凸块(60)或凹口(50)组成，凸块(60)或凹口(50)与切削部分边缘相连，沿直径方向相对设置，并且，该装置从排屑槽(18)沿切线方向延伸到相关棱面(41)切线长度(G)的大约一半的位置，角度(φ)小于360°，最好小于60°。
9．用于旋转排屑加工刀具的导向部分，包括刀柄部分(40)、排屑槽(18)和前端面(24)，该导向部分有一中心轴线(22)；其特征在于，导向部分的前端面(24)包括组成一部分卡口式连接的装置(60)，以及该装置沿切线方向从相关的排屑槽(18)延伸。
10．根据权利要求9所述的导向部分，其特征在于，该装置由凸块(60)或凹口(50)组成，该凸块或凹口与导向部分的外缘相连，沿径向相对设置。
11．将切削部分装配到导向部分上以形成一个刀具的方法，该刀具用于旋转切削加工金属工件，该刀具包括一个导向部分(12)和一个切削部分(11)，其中导向部分有一个刀柄部分(40)、一个前端面(24)和排屑槽(18)；其中切削部分有一支撑面(16)，该支撑面可分离地抵靠在前端面上，其中导向部分和切削部分包括彼此配合以固定该一部分的装置，其特征在于，该方法包括下列步骤：
在切削部分(11)和导向部分(12)上设置互补的凸块(60)和凹口(50)；
沿朝向导向部分(12)的方向将切削部分(11)引入以便每个凸块(60)进入一相对的排屑槽(18)，以使支撑面(16)抵靠于前端面(24)；
相对于导向部分沿方向(R)在一定角度范围(φ)内转动切削部分(11)，以便每个凸块能够滑入相关的凹口直到每对凸块和凹口的止推面(56,66)彼此抵靠为止。
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