CN101003095A - 用于内部车削的镗杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预计用于内部车削的镗杆，该镗杆具有由架状表面(8)和斜坡表面(9)定界的前部槽(7)；刀片座(20)，该刀片座为架表面(8)中的埋头孔并且相对于中心轴线(C)侧向地移动；容屑槽(6)，所述容屑槽(6)是镗杆外部中的埋头孔，在斜坡表面(9)中开口并且与刀片座位于中心轴线的相同侧面上；以及用于向镗杆前部供给流体的内部通道。依照本发明，流体通道结束于出口嘴(36)，出口嘴(36)位于镗杆上与刀片座(20)相对的侧面上，从而导引液流经过刀片座朝向容屑槽(6)的前部开口。

Description

用于内部车削的镗杆

技术领域

本发明涉及用于内部车削的镗杆，所述镗杆具有中心轴线并且包括前部，该前部结束于前端面并且具有由架状表面和斜坡表面定界的槽，且该斜坡表面从架表面向上/向后延伸；用于接收车削刀片的刀片座，该刀片座为架表面中的埋头孔并且相对于中心轴线朝一侧移动；以及容屑槽，该容屑槽是镗杆外部中的埋头孔，在斜坡表面中开口并且与刀片座位于中心轴线的相同侧面上。

背景技术

除了铸造、挤压成型或以其它方式制造的所有金属的胚件之外，内部车削还在预钻孔或预成型的孔中执行。开口孔贯穿进入，即在相对端开口，而封闭的孔仅仅具有一个开口并且结束于底部。该方法最先用在其中尺寸公差和表面抛光的要求很高的应用中。与外部车削相比，内部车削涉及某些特定困难，其中之一是镗杆必须形成为有限的长度，因为过长而细的镗杆将会受到不能接受的强烈振动。为此，该方法的应用主要限于那些深度达到镗杆直径的至多3至6倍的孔。另一个困难是切屑排除。因为期望的孔必须具有良好的表面抛光，所以不允许分离的最常见的锋利的切屑以主动方式接触所生成的孔表面。换句话说，切屑必须从孔中快捷而高效地排除。实际上，只要孔打开和/或具有足够大以允许接收具有相当小直径的镗杆的直径就可以实现这一点，因为按照这种方式，就可以在镗杆的包络面和孔表面之间提供充分的空间，切屑可以通过该空间相当自由地穿过。然而，在期望车削小的封闭孔即具有底部并且直径降低至12至6毫米的孔时，就会强调切屑排除问题。为了能够形成稳定的镗杆，使之尽可能无振动并且具有支承可更换车削刀片的能力，镗杆必须形成有略小于孔的直径的直径。其结果是镗杆的包络面和孔表面之间的环形空间减小至最小(大小为1毫米或更小)。在这种情况下，为了能够从封闭孔中完全排除切屑，镗杆必须形成有凹槽形式的外部容屑槽，该外部容屑槽为镗杆包络面中的埋头孔并且从其中安装了车削刀片的前部容屑槽向后延伸一段距离。

通过US5156503，车刀是此前已知的，该车刀具有镗杆，镗杆形成有位于前部车削刀片的轴向后面的容屑槽。然而，该刀具的缺点是切屑会在容屑槽中以不受控制的方式移动，即，没有任何可以导引切屑稳定地朝向容屑槽的装置的操作。

发明内容

本发明目的旨在排除此前已知的车刀的上述缺点并且提供一种新颖独特的镗杆，该镗杆与车削刀片一起形成了改进的完整的车刀。因此，本发明的主要目的是提供一种镗杆，镗杆与车削刀片一起形成一种刀具，该刀具具有生成在表面光洁度和尺寸公差方面优良性能的孔的能力，更精确地说是通过保证高效和稳定地控制的切屑排除，而同时由于镗杆非常坚固，所以避免了不利的振动。换句话说，镗杆应该以小孔的横截面积的更大部分被利用来赋予镗杆刚度，由于该原因，不会出现切屑堵塞或危害孔的表面光洁度的其它风险。另一个目的是提供一种镗杆，该镗杆可以保证高效的切屑排除而制造不会变得复杂和昂贵。又一个目的是提供一种镗杆，该镗杆具有接收特别小的车削刀片的能力，而车削刀片在刀片座中的稳定性不会变差。另外，镗杆应该以下列方式制造，即配合的车削刀片应该以快捷和简易的方式安装和拆卸，而没有切削尖端相对于镗杆的精确空间位置在连续的刀片交换之间改变的风险。

依照本发明，至少主要目的是通过权利要求1的特征子句中限定的特征实现的。依照本发明的镗杆的优选实施例另外限定在从属权利要求中。

本发明的总体构思的概述

本发明基于的想法是将用于液体或流体的内部通道的出口嘴定位在镗杆上前面的远处和镗杆前部中与车削刀片和容屑槽相对的侧面上。按照这种方式，在封闭孔的机械加工中，通常为冷却液的流体将沿车削刀片的顶侧容屑槽的前部开口经过，其中，流体将冲洗切屑并且在其上施加压力，这样它们就会被迫与液流一起朝容屑槽移动。

现有技术的进一步说明

用于外部车削的传统车刀本身通常形成有用于向车削刀片供给冷却液的内部通道。然而，在这种情形下，冷却液通道的嘴将大约在容屑槽的斜坡表面的中间并且沿其向上布置，从而从后面沿向前的方向朝车削刀片即不是向后朝斜坡表面中的任意容屑槽开口的方向冲洗冷却液。

附图说明

附图中：

图1是依照本发明的镗杆的部分透视图，镗杆显示为包括安装的车削刀片，车削刀片与镗杆一起形成用于内部车削的完整的车刀，

图2是略微放大的透视分解图，显示了车削刀片从镗杆的前部中的刀片座移除，以及从车削刀片移除的拧紧构件，拧紧构件的形式为螺钉，

图3是进一步的放大透视图，仅仅显示了镗杆的前部，更精确地说是从前方/上方倾斜地观察时的情形，

图4是端视图，显示了在从前部直接观看时镗杆的前部，

图5是从镗杆的前部上方看的部分平面图，

图6是镗杆前部的部分侧视图，并且

图7是显示由完整的刀具对旋转工件机械加工的端视图。

具体实施方式

在图1和图2中，镗杆标示为1，镗杆1与车削刀片2和紧固螺钉3一起形成用于内部车削的完整的刀具。在实例中，镗杆1为具有圆柱形基本形状的狭长主体的形状，该圆柱形基本形状结束于前部，该前部总体上以4标示。在镗杆的圆柱形包络面5中形成埋头孔容屑槽6。中心轴线C与包络面5同心。

在镗杆的前部4中形成了整体上标示为7的槽，槽7是由架状表面8和斜坡状表面9定界，且斜坡状表面9由架表面8向上/向后延伸。在实例中，架表面8是平面的，而斜坡表面9为凹拱形并且从前面的直边界线10(还参见图3)朝后拱形的边界线11延伸。边界线10(并因此整个斜坡表面9)相对于中心轴线C以锐角α(参见图5)倾斜。在实例中，α大约为57°。在前面，斜坡表面9还由边界线12定界，且边界线12从边界线10的前端13延伸到边界线11的前端14。边界线10的后端15与后边界线16相连，后边界线16延伸至邻接附加边界线18的点17处，边界线18界定了位于容屑槽6和斜坡表面9之间的新月状部分表面19。

整体标示为20的刀片座是架表面8中的埋头孔并且由底面21和两个分叉的侧支撑表面22、23定界。在底面21中，孔24张口，孔24在这种情形下形成有用于与紧固螺钉3的外螺纹25配合工作的内螺纹。

前杆部4结束于标示为26的前端面，在该实例中前端面26由两个部分表面26a、26b组成。所述部分表面由转折线27分开并且相对于彼此以钝角倾斜。具体地说，部分表面26a大约垂直于中心轴线C延伸并且在该实例中与部分表面26b形成125°的角度。

为了便于进一步说明本发明，现在参见图4，该图以端视图显示了镗杆，并且其中画出了两个参考面HP和VP，这两个参考面自此之后分别命名为“水平面”和“垂直面”。所述参考面彼此形成直角并且彼此沿着中心轴线C相交，参考面限定了四个类似的象限Q1、Q2、Q3和Q4。这些象限中，当在图4中观看时，象限Q1和Q2位于垂直面VP的右侧，而象限Q3和Q4位于相对的左侧。同时，象限Q2和Q3位于水平面HP下方并且象限Q1和Q4位于其上方。在图4中，镗杆的直径标示为D。

重新参见图1，应当指出，容屑槽6由凹拱形表面28定界，凹拱形表面28在平行于中心轴线C的两个相互平行的直界线29、30之间延伸。容屑槽的前部开口由边界线31限定，边界线31形成为到表面19的过渡，表面19朝边界线18变宽以形成进入容屑槽的漏斗状入口。容屑槽的相对端是后端表面32。容屑槽的长度L是由边界线31和端面32的拱形边界线33之间的轴向距离确定的。该长度应该达到镗杆直径(D)的至少2至3倍但是不应大于大约5×D。通过将容屑槽的长度限定为至多5×D，可以保证镗杆的最佳刚度，因为用于容屑槽的材料的减少被限于从刀具将在其中操作的孔中排出切屑绝对所需的程度。如果允许容屑槽一直延伸到镗杆的后端(未显示)，就会浪费很多不必要的镗杆材料。

容屑槽的深度T(参见图4)不应该超过直径D的1/4。表面28的凹形形状可以由圆线界定，圆的半径有利地大于深度T。然而，容屑槽的横截面形状可以偏离图4中所示的形状，例如表面的曲率半径沿从边界线29向边界线30的方向减小。

现在参见图5，该图以虚线显示了镗杆如何形成有主通道34并且具有支通道35，以向镗杆的前部供给例如冷却液。主通道34从镗杆的后端(不可见)延伸至前端，在该前端处它转换为倾斜的支通道35。上述支通道结束于嘴36，嘴36在所示的优选实例中位于部分表面26b中。具体地说，嘴36位于下象限Q3中(参见图4)，下象限Q3位于下象限Q2旁边，且刀片座20位于下象限Q2中。换句话说，嘴36和刀片座20位于平面VP的相对侧面并且位于不同的象限Q3、Q2中，容屑槽6的开口位于象限Q1中，而象限Q1位于象限Q2上方。

现在参见图1，该图中显示了车削刀片2通过螺钉3安装并固定在刀片座20中。在所示优选实施例中，车削刀片具有三角形基本形状并且具有三个除屑主切削刃，其中一个标示为37的主切屑刃向前转动到工作位置中，而另两个主切削刃(没有参考标志)处于非工作位置。第一余隙面38邻近各主切削刃延伸。在其一端，主切削刃37转换为尖端，该尖端从镗杆的包络面沿径向凸出。具体地说，主切削刃转换为第二余隙面40连接的副切削刃39，第二余隙面40在这种情形下具有比面38更大的余隙角。上述面38可以具有传统的7°的余隙角，而面40可以具有11-17°的余隙角。另外，刃37、39之间的角度应该为锐角，例如在85-89°的范围内。实际上，完整的车刀用于以中等的切削深度例如在0.05-0.5毫米且通常在0.1-0.3毫米的范围内操作。这意味着相当细长的切屑会在由刃37、39之间的角部限定的尖端附近分离。

本发明的功能和优点

在图7中显示了与工件41在一起的完整的车刀，工件41在这种情形下旋转，而刀具固定地锚定。在实例中，刀具用于车削封闭的孔，该封闭的孔具有相对于镗杆的直径非常小的直径。例如，完成的孔可以具有在6-12毫米范围内的直径，镗杆的直径达5-10毫米并且切削深度a_p达几十毫米。在这样做时，会生成孔表面42，孔表面42由环形间隙43与镗杆的包络面5分离，且环形间隙43的宽度为1毫米或更小。在切削刃37上方，间隙更薄一些。这意味着在切削区域即在车削刀片的伸出尖端的区域中移除的切屑将经由相当宽的容屑槽6排出，因为孔是封闭的。具体地说，所有切屑排除应该经由容屑槽6发生而不会有任何切屑接触所生成的孔表面(在切削尖端的下游)。

在封闭孔的车削过程中，冷却液经由流中的出口嘴36冲出，该流主要在从部分表面26b朝容屑槽的漏斗状入口嘴19并且还向后穿过容屑槽6的区域中冲洗车削刀片。特定量的液体还在工件42内部输送，工件42沿图7中的箭头方向旋转，从而冲洗车削刀片的尖端并且与车削刀片上的断屑器配合以助于沿倾斜向后/向内的方向带动切屑。由于斜坡表面9是凹拱形的并且朝容屑槽的入口嘴向后倾斜地指向，从嘴36朝容屑槽的入口的液体的主流将影响主要指向容屑槽6的集聚切屑流中的切屑。

依照本发明的镗杆的基本优点是它能够进行小封闭孔，更精确地说是直径小于12毫米的孔的内部精车。因此，实际上，已经成功试验了具有8至10毫米的直径D的镗杆，通过这些镗杆已经车削了具有大约9至11毫米直径的孔。由于与刀片座位于相同侧面的容屑槽的存在以及置于镗杆的对边上的冷却液嘴的存在，可以保证非常高效的切屑排除，这又会保证所生成的孔表面获得和保持非常好的表面光洁度和良好的尺寸公差。由于有限程度的需要容屑槽利用来自镗杆的材料，所以在给定外部条件下，镗杆还获得最佳刚度。该意味着作用在车削刀片和镗杆上的本身中等的力不会导致不利的振动。

本发明的切实可行的改进

本发明并不仅限于如上所述的和在附图中所示的实施例。因此，镗杆的前部的设计可以在后续的权利要求的范围内相当大地改变。例如，切实可行的是省去倾斜的部分表面并且使单个连续前表面近似垂直于中心轴线延伸，且冷却液通道的出口嘴位于与刀片座间隔的表面的一半处。另外切实可行的是使冷却液通道嘴位于镗杆的包络面中，假设嘴位于容屑槽的入口的区域中的假想横截面的轴向前面。甚至切实可行的是使冷却液通道的出口嘴位于倾斜/凹的斜坡表面，即与容屑槽分离的一半处(即，在图4中的象限Q4中)。然而，在上述最后一种情形中，嘴应该相对于中心轴线尽可能位于外围。在此，应该提及，切实可行的是使依照本发明的镗杆形成有超过一个的用于冷却液的支通道。因此，除了象限Q3中所示的通道嘴之外，第二支通道的嘴可以位于象限Q4中，其中液体可以经由两个通道同时冲出。另外，容屑槽不必是直的。因此，容屑槽可以从斜坡表面的前部开口沿着镗杆的包络面螺旋地延伸。另外，应该提及，可以使用除液体之外的其它流体例如空气实现切屑的导向。即，如果切削深度是中等的并且进给量浅，就可以通过空气提供冷却需求。所示的完整的刀具当然可以用于除内部车削之外的其它机械加工，例如(例如围绕所述孔的平面、环形端面的)面车削。另外，镗杆不必沿其整个长度具有相同的(圆柱形)横截面。因此，镗杆的后部可以加厚并且更加坚固(在一个或多个台阶中)。

Claims (8)

1.一种用于内部车削的镗杆，所述镗杆具有中心轴线(C)并且包括：前部(4)，所述前部结束于前端面(26)并且具有由架状表面(8)和斜坡表面(9)定界的槽(7)，所述斜坡表面(9)从所述架表面向上/向后延伸；用于接收车削刀片的刀片座(20)，该刀片座为架表面(8)中的埋头孔并且相对于中心轴线(C)朝一侧移位；以及容屑槽(6)，所述容屑槽(6)是镗杆的外部(5)中的埋头孔，开在斜坡表面(9)中并且与刀片座(20)位于中心轴线(C)的同一侧上，其特征在于，用于向镗杆前部(4)供给流体的内部通道(34，35)结束于出口嘴(36)，所述出口嘴(36)位于镗杆中与刀片座(20)相对的一侧上，以导引流体流经过刀片座朝向容屑槽(6)的前部开口(31)。

2.如权利要求1所述的镗杆，其特征在于，所述流体通道(34，35)的出口孔(36)位于所述前端面(26)中。

3.如权利要求2所述的镗杆，其特征在于，所述前表面(26)包括两个部分表面，即刀片座(20)在其中开口的第一部分表面(26a)和从第一部分表面(26a)的内端(27)倾斜地向后延伸的第二部分表面(26b)，流体通道(34，35)在第二部分表面(26b)中开口。

4.如上述权利要求中的任一项所述的镗杆，其特征在于，所述槽(7)的架表面(8)经由边界线(10)转换为斜坡表面(9)，边界线(10)与斜坡表面一起相对于中心轴线(C)以锐角(α)倾斜，并且在流体通道的嘴(36)附近的前端(13)和容屑槽(6)的前部开口(31)附近的后端(15)之间延伸。

5.如上述权利要求中的任一项所述的镗杆，其特征在于，所述架表面(8)位于假想的第一参考面(HP)下方，所述第一参考面(HP)沿着中心轴线(C)与第二参考面(VP)垂直相交，从而与之一起界定了四个象限(Q1，Q2，Q3，Q4)，其中第一象限(Q1)容纳容屑槽(6)的前部开口(31)，邻近的第二象限(Q2)容纳刀片座(20)，并且第三象限(Q3)容纳流体通道的出口嘴(36)。

6.如上述权利要求中的任一项所述的镗杆，其特征在于，所述容屑槽(6)在前部开口(31)和后端表面(32)之间延伸，并且具有长度(L)，所述长度(L)达到镗杆直径(D)的至少三倍并且至多五倍。

7.如上述权利要求中的任一项所述的镗杆，其特征在于，所述容屑槽(6)具有深度(T)，所述深度(T)达到镗杆直径(D)的至多1/4。

8.如上述权利要求中的任一项所述的镗杆，其特征在于，在容屑槽(6)的前端(31)和斜坡表面(9)之间，形成有新月状部分表面(19)，所述部分表面(19)象沿从容屑槽朝斜坡表面方向变宽的漏斗。

Images