CN101626858B - 刀片夹具以及平面铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于紧固在一个刀具头部上的一种刀具支架(11)，包括一个杆状轴销(11)以及一个头部，该头部具有一个焊入的刀具(12)，该刀具带有由一个面(27)与一个自由表面(28)形成的一个小切削刃。根据本发明，该小切削刃具有一个倒圆的区域(25)，该倒圆的区域的半径从一个小切削刃末端(25a)连续地增加到至少到达该切削刃中央、或到较小的切削刃的另一个末端(25b)。

Description

刀片夹具以及平面铣刀

技术领域

本发明涉及用于紧固在平面铣刀上的一种刀片夹具，包括一个杆状轴销以及带有焊入的刀片的一个头部，该刀片具有由一个前刀面和一个侧刀面形成的一个二级切削刃。

本发明还涉及一种平面铣刀，该平面铣刀用于以偏心的刀具安装进行正交旋转铣削，特别是用于一个曲轴或凸轮轴的支承面的精密铣削，该平面铣刀具有至少两个，优选三个，偏心安排的上述类型的刀片夹具。

背景技术

从DE 40 03 862中原则上已知所述类型的平面铣刀。在那里所说明的平面铣刀中，用于刀片夹具的凹陷从其母体的一个端面平行于其旋转轴线并且从圆周以一定距离延伸，其中所使用的切削刃片的切削刃仅稍微地伸出超过该母体的端面。此外，用作限制的多个圆形楔件的轴线各自相对于支撑切削刀片的切削刃片夹具的轴线而歪斜地安排。最后，每种情况下还为每个切削刃片的轴向安装提供了具有一个不同的螺钉的另一个的圆形楔件，并且该楔件被安排在从该母体的圆周径向地向内延伸的一个凹陷之中。几何形状相同的多个圆形楔件被用于轴向安装并且用于径向向外指向的限制。它强调了这种平面铣刀的一个优点，即鉴于容纳这些切削刃片夹具的凹陷的定位平行于母体的旋转轴线，所以仅发生了径向定向的离心力而没有轴向分力。因为虽然这些凹陷不直接位于母体的圆周处，而是径向向内地位于距圆周一个距离，所以这些力可以容易地被吸收。因此，该平面铣刀也适合于非常高的旋转速度以及因此产生的离心力。这些切削元件不与径向部件重叠在轴向方向的良好的安装有利地是可能的。

然而，根据现有技术的用于轿车的曲轴已经经受了磨削或砂带磨削的最终机加工操作，由于与工艺有关的原因在磨削中已经使用了冷却剂，随着适当的铣削刀具的研发已经有可能使曲轴的磨削被铣削工艺代替。考虑到曲轴的设计，使用了带有偏心刀具安装而没有轴向进给的正交旋转铣削。在这种情况下，刀具进行了一种全面进刀运动，在此基础上这些轴承座是单独地由刀具的二级切削刃形成的。在该过程中，刀具相对于工件必须安装为确保在该二级切削刃的接合过程中覆盖了轴承座的全部顶线。所要生产的轴承座的直径是通过这个顶线产生的。因为与工艺有关的原因，该二级切削刃的中央区域比其他区域接合了更长的一段时间。这样作的结果是在中央区域的切削刃比外部区域经受了更大的磨损。

例如，在DE 10 2004 022 360 A1中说明了关于正交旋转铣削的更多细节。然而，带有偏心刀具安装而没有轴向进给的正交旋转铣削具有一个决定性的缺点。由于事实上刀具的二级切削刃在这个过程中进行了一种全面进刀操作，最小的切削刃误差或刀具磨损对于有待完成的形状和表面质量都具有一种不利的影响。特别是，变化的刀具磨损导致了过早地形状的不规则性。

考虑到缺少轴向进给运动，所发生的刀具磨损的修正可以通过刀具进给(如通过在其他方法中有可能的刀具的轨迹运动中的变化)同样不是更有可能的。

发明内容

本发明的一个目的是避免上述缺点，特别是发现一种刀片的设计，该设计确保了几何形状精确的工件的机加工以及尽可能长的刀具寿命。

此外，本发明的一个目的是为此目限定一种适当的平面铣刀。

第一提到的目的通过如技术方案1所述的一种刀片夹具来实现的，根据本发明，该刀片的二级切削刃具有倒圆，该倒圆的半径从一个二级切削刃末端连续地增加到至少至该切削刃中央或至该二级切削刃的另一个末端。因此，这个实施方案既包括具有一个二级切削刃的多种刀片夹具，该二级切削刃的二级切削刃半径从一个最小值连续地增加到在该二级切削刃的另一末端处的最大值，也包括了多个实施方案，其中的半径从一个切削刃拐角连续地增加到该切削刃中央并且然后进而向该二级切削刃的末端连续地减小。在第一提到的情况下，获得了一种单一的楔形倒圆部分，并且在第二种情况下获得了两个楔形，它们各自从一个切削刃末端延伸直到该切削刃的中央。

在根据现有技术已知的直的-研磨的切削刃的情况下，已经发现在切削刃中央以及位于所述中央周围的区域的两侧上观察到了高初始磨损，即，相当大的侧面磨损。因为与工艺有关的原因，这种磨损形成在刀片与工件接触最长时间的一点处。在与工件(具体是与一个曲轴)接触较短时间的邻近区域中，在侧面的磨损较低。进一步的研究已经表明，在直切削刃的情况下，首先连续增加的侧面磨损发生在一段相当长的时间内。在这种递减的磨损过程已经终止之后，在一个逐渐上升的区域内发生使刀具完全无用的磨损的一种显著的增加之前，该侧面磨损在一段相当长的时间内恒定地保持在一个“线性磨损区域”内。

根据本发明的切削刃倒圆的类型允许切削刃在最大的磨损区域内以一个小半径进行倒圆并且在较低磨损的区域内以一个大半径进行倒圆。作为刀片磨损的结果而发生的刀片偏置被这种几何构型有效地抵消。

实际上，可以通过刷光产生切削刃倒圆，其中要生成具有一个大的倒圆半径的切削刃倒圆的区域要比倒圆半径小的那些区域以更高的压力刷更长的时间。

在技术方案2至10中说明了所述刀片夹具的多个优选实施方案。

一个切削刃上的最小半径与最大倒圆半径相差最多6μm，优选最多5μm。

如垂直于该切削刃轮廓所见，倒圆的宽度(即，该倒圆的刃的宽度)在该切削刃的一个末端减少至0mm是最佳的。

根据本发明的另一个构造，具有该倒圆的一个倒角被安排在侧面上，即，该倒角在这些外部二级切削刃末端处具有的倒角的倒圆半径小于该二级切削刃的中央处或另一末端处的倒角的倒圆半径，这取决于所要产生的是否为一个简单的楔形圆锥倒角设计或是一个双圆锥形倒角。在一个二级切削刃末端处的倒角的宽度优选向外延伸至0mm，并且还优选是连续地减小。该最大倒角宽度是10μm，优选为最大4μm。如从该二级切削刃中央所见，具体地该倒角宽度特别在两侧上连续地减小至0mm。该切削刃或该倒角优选地通过一个毛刷抛光机被倒圆，并且特别是被凸起地研磨成具有相对于该刀夹具的旋转轴线成89.5°至90°的一个弯曲角。

根据本发明的另一个构造，该凸起地研磨的侧面或切削刃区域的最小半径是800mm。后角优选地是大约10°±2°。

此外，为了达到此目的，提出了如在技术方案11或12中所要求的一种平面铣刀。根据本发明，在具有多个上述类型刀片夹具的平面铣刀中，在该平面铣刀旋转时描绘出一个较小的节距圆的切削刃末端处的切削刃倒圆的半径是小于描绘出一个大的节距圆处的切削刃倒圆的半径。可替代地，使用具有一个倒圆的倒角的一种对应的刀片夹具，该倒角具有向外减小至0mm的一个倒角宽度，其中该倒角宽度在每种情况下从该二级切削刃的末端朝向该切削刃中央增加至一个最大值。该倒角倒圆的半径在这些外部二级切削刃拐角处是处于最小值并且朝向该切削刃中央增加至一个更大的圆锥形倒角半径。具有以这种方式制备的刀刃的一种刀片在最大磨损的区域具有刀刃稳定性，并且这种刀刃稳定性有效地抵消了作为磨损的结果在其他情况下正常的切削刃偏置。

附图说明

以下参见附图讨论了进一步的示例性实施方式和优点，在附图中：

图1示出了具有三个刀片夹具的一种平面铣刀的透视图，

图2示出了根据图1的像一个线框架模型的平面铣刀的图示，

图3示出了不带有刀片夹具的一种平面铣刀的纵向截面，

图4示出了一个刀片夹具的侧视图，

图5示出了一个刀夹具相对于用于轴向安装的一个夹紧件和一个楔体的位置的示意图，

图6示出了该刀片夹具的另一侧视图，

图7示出了区域“B”的放大的细节，

图8示出了该刀片夹具的另一侧视图，

图9示出了区域“A”的放大的细节，

图10示出了根据图9的刀片头部的平面视图，

图11示出了示意性磨损曲线，并且

图12示出了倒角或切削刃倒圆的另一的实施方案的示意性图示。

具体实施方式

图1至3中所示的平面铣刀基本上包括一个母体10，在该母体中具有被焊接在适当的位置上的三个刀片夹具11，它们具有对应地焊接上的刀片12。刀片夹具11被插入平行于纵向轴线13安排的对应的孔22(见图3)中。在母体10中在大致径向的方向上或与其成一个小角度的方向上提供了多个另外的孔，并且在所述孔中安排了多个楔体14，这些楔体通过一个调节螺钉15(优选一个双螺纹螺钉)在径向方向上是可移位的。

如从图5可见，这些楔体14具有相对于该母体的径向平面倾斜地延伸的楔形表面16，这样，在楔体14的径向移动过程中，刀片夹具11能够沿着其纵向轴线即在轴向方向上被移位。用来夹紧这些刀片夹具的是夹紧件18，该夹紧件是在中央安排的并且具有三个夹紧表面19，这些夹紧表面抵靠在对应的刀片夹具11的夹紧表面上。夹紧件18能够通过一个螺钉21被固定，该螺钉优选地被设计为一个双螺纹螺钉。在所示情况中，夹紧件18用来固定三个刀片夹具11，它们各自具有一个平的表面20。彼此成120°角(见图1)的这些刀片12和这些刀片夹具11的正确定向是通过夹紧件18的设计并且通过在一个三角形中的这些夹紧表面19的安排来实现的。每个刀片夹具11能够通过一个圆形的楔件以及相关联的螺钉15被轴向的调节。这些孔22用作这些刀片夹具(并且因此作为这些刀片)的轴向平行定位。表面23用来确保在刀片夹具11与刀片22之间没有发生线性接触。如图4所示，刀片夹具11还具有一个倾斜的表面24，该表面的倾斜度对应于该夹紧件的一个表面19的倾斜度。

可替代地是，有可能使用一个外部紧固环，而不用多个尺寸正确的孔，该外部紧固环与一个在轴向上中央安排的夹紧件相结合，在它们之间可以固定这些刀片夹具11。然后将该紧固环拧到或收缩在母体10上。

从图7可见，它示出了焊上的刀片12的区域B的一个放大详图，以10°的后角安排侧面28。由29表示的预磨损倒角是一个经过倒圆的倒角，当考虑到必要的刀片弯度的时候，该倒角的任务是模拟作为该方法的特征的磨损形式。通过这种措施，由根据现有技术已知的切削镶片中产生并且通过图11中的曲线30示出的递减的磨损特征d明显地被降低了一个相当大的程度，而有利于根据虚线表示的线性区域1。上升的磨损区域由p表示。

如从图8和10可见，圆锥形的经过倒圆的倒角25(已经通过由毛刷进行倒圆而生成)被提供在该侧面的顶部区域。以0°的前角安排前刀面27(见图10)。圆锥形的、经过倒圆的倒角25具有在第一切削刃末端25a处的一个小半径以及在相反的末端25b处的一个大半径。根据图6至10的刀片夹具被插入该平面铣刀之中的方式为使具有一个小半径的末端25a指向该刀具轴线，而具有一个大半径的相反末端25b被安排在朝向该刀具外径的一侧。

相比之下，图12示出了具有双圆锥形倒角的一个实施方案变体，其中为与该倒角倒圆的一个内部大半径33相反的倒角倒圆选择了对应的外部的较小半径32。由此获得了与它们的底面相重叠的两个1/4圆锥形平截头体。

采用本发明的措施，已经有可能显著地降低这些切削刃的碎刃。

Claims (16)

1.用于紧固在一个平面铣刀上的一种刀片夹具，包括一个杆状轴销(11)以及带有焊入的刀片(12)的一个头部，该刀片具有由一个前刀面和一个侧面形成的一个二级切削刃，其特征在于，该二级切削刃具有倒圆(25)，该倒圆的半径从一个二级切削刃末端(25a)连续地增加到至少直至该切削刃中央或直至二级切削刃的另一个末端(25b)，垂直于该切削刃轮廓所观察到的该倒圆的刀刃的宽度在一末端(25a)被减少至0mm的最小值。

2.如权利要求1所述的刀片夹具，其特征在于，一个切削刃上的半径最多相差6μm。

3.如权利要求1所述的刀片夹具，其特征在于，一个切削刃上的半径最多相差5μm。

4.如权利要求1所述的刀片夹具，其特征在于，具有该倒圆的一个倒角被安排在该侧面(28)上，并且其特征在于，该倒角在这些外部二级切削刃末端(25a)处具有的一个倒角的倒圆半径小于在这些二级切削刃的中央或在该另一末端的倒角倒圆半径。

5.如权利要求4所述的刀片夹具，其特征在于，在一个二级切削刃末端处的该倒角的宽度向外延伸至0mm。

6.如权利要求5所述的刀片夹具，其特征在于，该最大倒角的宽度是≤10μm。

7.如权利要求5所述的刀片夹具，其特征在于，该最大倒角的宽度是≤4μm。

8.如权利要求5至7之一所述的刀片夹具，其特征在于，该倒角宽度在两侧上连续地减小至0mm。

9.如权利要求1或4所述的刀片夹具，其特征在于，该切削刃或该倒角(25)是通过一个毛刷抛光机来倒圆。

10.如权利要求9所述的刀片夹具，其特征在于，该切削刃或该倒角(25)是被凸起地研磨成具有相对于该刀夹具的旋转轴线成89.5°至90°的一个弯曲角。

11.如权利要求10所述的刀片夹具，其特征在于，该凸起地研磨的侧面区域的最小半径是至少R＝800mm。

12.如权利要求1所述的刀片夹具，其特征在于，该后角是10°±2°。

13.一种平面铣刀，用于以偏心安装的刀具进行正交旋转铣削，具有如上述权利要求之一所要求的至少两个偏心安排的刀片夹具，其中，在当该平面铣刀旋转时描绘出一个较小的节距圆的切削刃末端处的切削刃倒圆的半径是小于在描绘出一个较大的节距圆的切削刃倒圆处的半径的。

14.如权利要求13所述的平面铣刀，其特征在于，具有三个偏心安排的上述刀片夹具。

15.一种平面铣刀，用于以偏心安装的刀具进行正交旋转铣削，具有至少两个偏心安排的刀片夹具，这些刀片夹具包括一个杆状轴销以及带有焊入的多个刀片(12)的一个头部，这些刀片包含一个前刀面(27)以及一个具有一倒角(25)的侧面(28)，其中，邻近该二级切削刃并且安排在该侧面(28)上的倒角(25)具有向外减小至0mm的一个倒角宽度，其特征在于，在每种情况下该倒角宽度朝向该二级切削刃中央增加到一个最大值，并且其特征在于，一个倒角的倒圆半径是在这些二级切削刃末端处为一个最小值而在该二级切削刃中央为一个最大值。

16.如权利要求15所述的平面铣刀，其特征在于，具有三个偏心安排的上述刀片夹具。

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