CN102105251A - 具有支承元件的旋转式刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转式刀具、尤其是扩孔工具，其用于应用在机床中。该旋转式刀具包含至少一个优选构造为转位式刀片的刀片(16′)，所述刀片包含设置在刀片的刀片角(25)区域中的主动的主切削刃(26)，该主切削刃在旋转应用时在其最外侧的端部(28)上定义刀刃轨迹半径(R)并且在预制的圆孔(30)的区域中以预定的切削深度(t)侵入工件(32)中。此外设置逆着进给方向(34)与主切削刃(26)的所述最外侧的端部(28)邻接的副切削刃(36)，该副切削刃在其整个长度上设置在相对于主切削刃(26)的刀刃轨迹半径(R)较小的半径上，副切削刃切削表面(38)逆着旋转方向(37)与副切削刃邻接。本发明的特别之处在于，所述副切削刃切削表面(38)具有与副切削刃(36)隔开距离地设置的支承部(40)，该支承部的旋转半径比所述主动的主切削刃(26)的刀刃轨迹半径R大出一个超出量(Y)。

Description

具有支承元件的旋转式刀具
技术领域
本发明涉及一种旋转式刀具、尤其是扩孔工具，其用于应用在机床中，该旋转式刀具包含：至少一个优选构造为转位式刀片的刀片；设置在刀片的刀片角区域中的主动的主切削刃，该主切削刃在旋转应用时在其最外侧的端部上定义刀刃轨迹半径(Flugkreisradius)并且在预制的圆孔的区域中与该圆孔同心地以预定的切削深度侵入工件中；逆着进给方向与主切削刃的所述最外侧的端部邻接的副切削刃，该副切削刃在其整个长度上设置在相对于主切削刃的刀刃轨迹半径较小的半径上；逆着旋转方向与副切削刃邻接的副切削刃切削表面；以及至少一个逆着进给方向与主切削刃隔开距离地设置的支承元件。
本发明的刀具在扩孔过程中相对于在预制的圆孔的区域中待扩孔的工件旋转。在此，重要的仅仅是刀具和工件之间的相对转动。因此当下面提到的“旋转式刀具”时始终指的是相对旋转。
背景技术
支承元件的目的在于将刀具在孔中径向支承在孔壁上。这种支承板条或球形支承元件形式的支承元件是已知的。通常这种支承元件与转位式刀片隔开距离地设置在刀具的基体上(EP 0586423B1)。在那里支承元件的旋转半径略小于主动的主切削刃的刀刃轨迹半径，使得支承元件只有在钻通孔时当主切削刃在钻孔过程中从钻孔中伸出并且失去其导向功能的时候才起作用。
发明内容
本发明的任务是改进开头所述类型的旋转式刀具，使得支承部件在钻孔过程中就已经在钻孔中起支承作用。
为了解决该任务提出了权利要求1中所述的特征组合。从属权利要求给出本发明的有利的方案和进一步构型。
本发明的解决方案的思想在于，支承元件并非如迄今那样设置在基体上，而是设置在刀片上并且在钻孔运行时具有相对于刀刃轨迹半径更大的旋转半径。由此应可在钻孔过程中就已经支承工件，由此同时对在孔壁区域中的工件表面进行平整和因此精制。为了实现这些，本发明建议：副切削刃切削表面具有逆着旋转方向与副切削刃隔开距离地设置的、构成其中一个支承元件的支承部，其旋转半径比主动的主切削刃的刀刃轨迹半径大出一个超出量。
本发明的一种优选的方案规定：副切削刃切削表面通过逆着旋转方向与副切削刃隔开距离地设置的倒圆部分被分为初级和次级副切削刃切削表面，支承部设置在倒圆部分区域中。有利的是，支承面被构造得在进给方向上是细长的。合乎目的得是，支承部具有在进给方向上细长的矩形轮廓形状或细长的三角形轮廓形状。不同的轮廓形状首先可以通过支承部相对于旋转轴线的不同倾斜度产生。因此，细长的三角形可以在进给方向上或逆着进给方向变尖。有利的是，选择＜20μm、优选＜5μm的支承部超出量，而支承部与主切削刃的轴向距离优选选择为0.01R至0.04R，R表示主切削刃的刀刃轨迹半径。
本发明的另一种优选的方案规定：设置至少两个以相同的圆周距离彼此隔开地设置的刀片。此外，有利的是构造为转位式刀片的刀片具有至少两个具有所属的支承部的主切削刃。转位式刀片借助紧固或夹紧元件固定在基体上。合乎目的是，紧固元件在此构造为紧固螺钉。
本发明的措施可以在沿径向水平地、沿径向竖立地或沿切向竖立地设置在基体上的转位式刀片上实现。
附图说明
接下来，借助在附图中以示意方式示出的实施例来进一步说明本发明。如图如下：
图1a  具有四个沿径向水平地装入的转位式刀片的扩孔工具的简图；
图1b  根据图1a的扩孔工具在钻孔过程中的侧视图；
图1c  根据图1a的沿径向水平地或沿切向竖立地装入基体中的双刃转位式刀片；
图1d  根据图1a的钻孔工具的具有示出的孔壁和三角形轮廓形状的支承部的转位式刀片的简图；
图2a  具有四个沿切向竖立地装入的转位式刀片的扩孔工具的简图；
图2b  根据图2a的扩孔工具在钻孔过程中的侧视图；
图3a  具有四个沿径向竖立装入的转位式刀片的扩孔工具的简图；
图3b  根据图3a的钻孔工具在钻孔过程中的侧视图；
图3c  根据图3a和3b的钻孔工具的转位式刀片的简图；
图3d  根据图3a的、具有示出的孔壁和细长轮廓的矩形的支承部的转位式刀片的简图；
图3e  与图3d对应的具有三角形轮廓的支承部的示图；
图4a  具有三个沿径向竖立装入的、三角形轮廓形状的转位式刀片的扩孔工具的简图；
图4b  根据图4a的钻孔工具在扩孔过程中的侧视图；
图4c  根据图4a和4b的、三角形轮廓形状的转位式刀片的简图；
图5副切削刃和副切削刃切削表面区域中的截面几何形状的示意图，以用于显示扩孔过程中的几何关系。
具体实施方式
附图中所示的刀具全部构造为扩孔工具，其用于在工件的预制的圆孔的区域中扩孔。刀具基本上包括柄10、设置在柄前部的基体12和设置在柄10的后端部上的耦合元件14，借助该耦合元件刀具可拆卸地与机床的刀具轴连接。在基体12上设置多个在圆周方向上隔开距离的、构造为转位式刀片的刀片16′、16″、16′″、16IV，这些刀片在其主动的主切削刃区域中沿轴向和径向突出于基体12。邻接主动的主切削刃的、在基体中成形的容屑槽18确保可以接收扩孔过程中产生的碎屑并且逆着进给方向34将碎屑排出。
刀片在所示的实施例中分别借助紧固螺钉22固定在基体12上。在此根据图1至4的实施方式的不同之处在于刀片16′、16″、16′″，16IV的形状和在基体12上的布置和安装方式，但在其功能上没有不同。
在根据图1a至d的实施例中，设置四个轮廓为矩形的刀片16′，其沿径向水平地插入刀片座20中并且借助多个轴线平行地定向的紧固螺钉22固定在基体12上。此外，在每个刀片座20上都设有调节机构24用于对刀片16′在其刀片座20中进行径向精调。
在根据图2a和b的实施例中，轮廓为矩形的刀片16″沿切向竖立地插入其刀片座中并且借助径向定向的紧固螺钉22固定在基体12上。
在根据图3a至e的实施例中，四个刀片16′″沿径向竖立地插入其刀片座20中并且借助切向定向的紧固螺钉22固定在基体12上。
在根据图4a的实施例中，设置四个轮廓为三角形的刀片16IV，其沿径向竖立地插入所属的刀片座20中并且借助切向定向的紧固螺钉22固定在基体上。
对根据图1至4的所有实施例来说，在刀片16′、16″、16′″、16IV的安装状态下位于刀片角25区域中的主动的主切削刃26的设置是相同的，主切削刃在其最外侧的端部28上在钻孔过程中定义刀刃轨迹半径R并且以预定的切削深度t在预制的圆孔30的区域中进入待加工的工件32中。此外，在刀片上设置逆着进给方向(箭头34)邻接主动的主切削刃的最外侧端部28的副切削刃36，该副切削刃在其整个长度上设置在相对于主切削刃的刀刃轨迹半径R较小的半径上的。逆着刀具的旋转方向37，副切削刃切削表面38邻接副切削刃36，副切削刃切削表面具有逆着旋转方向37与切削刃36隔开距离X设置的支承部40，其旋转半径比主动的主切削刃的刀刃轨迹半径大出一个超出量Y(图5)。副切削刃切削表面38通过与副切削刃36隔开距离X设置的倒圆部分40′分为初级副切削刃切削表面38′和次级副切削刃切削表面38″，倒圆部分40′具有曲率半径r，支承部40设置在倒圆部分40′的区域中。合乎目的是，倒圆部分的曲率半径r在0.01至3mm的范围中选择。
图5中示出了在副切削刃36和副切削刃切削表面38区域中的上述截面几何形状几何关系。图5中，刀刃轨迹的几何位置42′也被标记以半径R，其在待扩孔的工件32中相当于半径为R的钻孔42。图5中可见，支承部40以超出量Y超出刀刃轨迹42′并且因此在钻孔42中的扩孔过程中促成之前由主切削刃制造的孔壁44的支承和平整。
根据图1b、2b、3b和4b可以看出，刀具在扩孔过程中如何以刀片16′、16″、16′″、16IV的主动的主切削刃在预制的圆孔30的区域中以预定的切削深度t侵入工件32中并且在此如何将圆孔30以切削深度值扩宽到半径R。
此外，图1d以及图3d和e中显示了所涉及的刀具的刀片16′、16′″如何以支承部40支承在孔内表面上并且在该区域中促成孔壁44的弹性变形和平整。根据所涉及的刀片16′、16′″相对于旋转轴线的设定，突出于刀刃轨迹半径R的支承部40具有在进给方向上细长的矩形(图3d)或三角形的轮廓形状(图1d和图3e)。在图1d的情况下细长的三角形在进给方向34上变尖并且在图3e的情况下逆着进给方向变尖。这样地选择支承部的超出量Y，使得摩擦保持较小并且能够在不形成沟槽的情况下平整孔壁44。这在超出量Y小于5μm时实现。
支承部40与副切削刃36在圆周方向上测得的间距X为大约0.01R至0.04，其中，R表示主切削刃26的刀刃轨迹半径。在根据图1至3的实施例中，刀片16′、16″、16′″分别构造为具有两个主切削刃26和所属的支承部40的转位式刀片，而在图4中三角形的转位式刀片16IV设有三个主切削刃26和所属的支承部40。底面46和非主动的切削表面用于将转位式刀片支承在所属的刀片座20或未示出的刀片盒中以固定和稳定在基体12中。
综上所述可以确定，本发明涉及一种旋转式刀具、尤其是扩孔工具，其用于应用在机床中。该旋转式刀具包含至少一个优选构造为转位式刀片的刀片16′，所述刀片包含设置在刀片的刀片角25区域中的主动的主切削刃26，该主切削刃在旋转应用时在其最外侧的端部28上定义刀刃轨迹半径R并且在预制的圆孔30的区域中以预定的切削深度t侵入工件32中。此外设置逆着进给方向34与主切削刃26的所述最外侧的端部28邻接的副切削刃36，该副切削刃在其整个长度上设置在相对于主切削刃26的刀刃轨迹半径R较小的半径上，副切削刃切削表面38逆着旋转方向37与副切削刃36邻接。本发明的特别之处在于，所述副切削刃切削表面38具有与副切削刃36隔开距离地设置的支承部40，该支承部的旋转半径比所述主动的主切削刃26的刀刃轨迹半径R大出一个超出量Y。

Claims (12)

1.旋转式刀具、尤其是扩孔工具，其用于应用在机床中，该旋转式刀具包含至少一个优选构造为转位式刀片的刀片(16′、16″、16′″、16IV)，所述刀片包含：设置在刀片的刀片角(25)区域中的主动的主切削刃(26)，该主切削刃在旋转应用时在其最外侧的端部(28)上定义刀刃轨迹半径(R)并且在预制的圆孔(30)的区域中以预定的切削深度(t)侵入工件(32)中；逆着进给方向(34)与主切削刃(26)的所述最外侧的端部(28)邻接的副切削刃(36)，该副切削刃在其整个长度上设置在相对于主切削刃(26)的刀刃轨迹半径(R)较小的半径上；逆着旋转方向(37)与副切削刃(36)邻接的副切削刃切削表面(38)；以及至少一个逆着进给方向(34)与主切削刃(26)隔开距离地设置的支承元件，其特征在于，所述副切削刃切削表面(38)具有逆着旋转方向(37)与副切削刃(36)隔开距离地设置的、构成至少一个支承元件的支承部(40)，该支承部的旋转半径比所述主动的主切削刃(26)的刀刃轨迹半径(R)大出一个超出量(Y)。
2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述副切削刃切削表面(38)通过逆着旋转方向(37)与副切削刃(36)隔开距离地设置的倒圆部分(40″)被分为初级和次级副切削刃切削表面(38′、38″)，支承部(40)设置在倒圆部分(40′)的区域中。
3.根据权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，所述支承部(40)在进给方向(34)上是细长的。
4.根据权利要求1至3之一所述的刀具，其特征在于，所述支承部(40)具有在进给方向(34)上细长的矩形或细长的三角形的轮廓形状。
5.根据权利要求4所述的刀具，其特征在于，所述细长的三角形在进给方向上或逆着进给方向(34)变尖。
6.根据权利要求1至5之一所述的刀具，其特征在于，所述支承部(40)的超出量(Y)＜20μm，优选＜5μm。
7.根据权利要求1至6之一所述的刀具，其特征在于，所述支承部(40)与副切削面在圆周方向上测得的距离(X)为0.01R至0.04R，R表示主切削刃(26)的刀刃轨迹半径。
8.根据权利要求1至7之一所述的刀具，其特征在于，设置至少两个以相同的圆周距离彼此隔开的刀片(16′、16″、16′″、16IV)。
9.根据权利要求1至8之一所述的刀具，其特征在于，所述构造为转位式刀片的刀片具有至少两个具有所属的支承部(40)的主切削刃(26)。
10.根据权利要求1至9之一所述的刀具，其特征在于，所述转位式刀片分别借助一个紧固或夹紧元件(22)固定在基体(12)中。
11.根据权利要求10所述的刀具，其特征在于，所述紧固元件构造为紧固螺钉(22)。
12.根据权利要求1至11之一所述的刀具，其特征在于，所述转位式刀片(16′、16″、16′″、16IV)沿径向水平地、沿径向竖立地或沿切向竖立地设置在基体(12)上。
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