CN103930229B - 铰刀及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铰刀，带有可旋转驱动的基体(16)和至少一个固定在该基体处的切割体(18)，该切割体在前刀面(28)的边缘处至少具有一个铰刀切削部(26)。根据本发明提出，在前刀面(28)中形成有切削形成阶形部(32)和/或断屑元件(34)，并且铰刀切削部(26)具有磨削的切削棱边(40,42,44)。

Description

铰刀及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种铰刀，其带有可旋转驱动或被旋转驱动的基体和至少一个固定在基体处的切割体，该切割体在前刀面(Spanfläche)的边缘处具有至少一个铰刀切削部(Reibschneide)。本发明还涉及一种用于制造这种类型的铰刀的方法。
背景技术
铰孔是一种以几何形状一定的切削工具进行切削加工方法，其中与钻孔或镗孔不同，仅仅以小的切削横截面在始终预加工的孔中进行工作。待切除的余量典型地在0.1至0.5mm的范围中，其中进给典型地为0.05至0.3mm。在构件加工方面对铰刀的要求是在多个构件上产生高的尺寸精度和尺寸恒定性，实现高的表面质量，保持精确的几何孔形状(例如柱形、锥形)以及通过无阻碍的加工过程实现高的经济性，因为例如为了清除不期望地成形的妨碍整个过程的切屑而进行的机器停机时间极为不利影响构件经济性核算。
为了将孔的尺寸精度保持在几微米的范围中，使铰刀单独地与加工目的相匹配。该精度通常可通过对固定地与刀具基体相连接的切割体所进行的精确限定的磨削实现。在实际的材料去除和与其相关的切屑形成方面的其它任务基本上与在切入部区域(Anschnittbereich)中邻接到切削棱边(也称为切削刃)处的前刀面相关。
在开头所述的类型的铰刀中，所有功能面都通过切除的加工方法制造，前刀面也是一样。这引起可能的形状的几何限制，这尤其地在前刀面区域中特别重要，因为在此几乎不可实现有效的切屑断裂性能。在此所使用的制造刀具的几何结构和可能的行驶路径涉及到预装配在基体处的切割体而受到限制。
发明内容
基于此，本发明的目标是，进一步改进在现有技术中已知的铰刀及其制造方法，并且在实现加工结果的高质量同时实现优化的切屑形成。
为了实现该目标，提出在独立权利要求中给出的特征组合。从从属权利要求中得到本发明的有利的设计方案和改进方案。
本发明基于这样的想法，即，前刀面表面特征(Spanflächentopologie)和铰刀切削部通过不同的成型步骤产生。相应地，根据本发明提出，在前刀面中形成有作为原型元件(Urformelement)的切削形成阶形部(Spanformstufe，也称为断屑槽)和/或断屑元件，并且铰刀切削部至少部分区段地具有磨削的切削棱边。通过原型制造可在形成切削形成阶形部或断屑部的情况下尤其地在切入部区域中如此有利地设计前刀面，即切屑形成受控地进行并且使断裂地尽可能短的切屑转向到合适的方向，在该方向上切屑能够可靠地从被制造的构件表面处运走。这在对钢、铝和不锈钢以及所有其它倾向于塑性变形并且由此形成长形的切屑的材料进行的铰孔操作中是尤其重要的。由此在可自由成型而模制的前刀面表面特征(Spantopographien)结合在去除材料的情况下磨削的切削部几何结构(倒角(Fase)、多重倒角、圆角、倒角和圆角等)的情况下可最优地满足对铰刀切削部或铰刀的所有要求并且实现在切屑形状控制方面中的显著改进。
有利地，切割体构造成原型件、尤其地构造成烧结的压制件，以实现在可制造的前刀面表面特征方面高的几何自由度。
为了有效地影响切屑形成、成形和断裂有利的是，在前刀面上尤其地在铰刀切削部的切入部区域中布置突出的断屑元件。
在此，该断屑元件可具有几何体的尽可能任意形状，尤其地作为椭圆体、球体、筒形体、柱形体、立方体、棱柱形、棱锥体、圆锥体和其平截体。
通过以下方式可实现其它改进，即多个断屑元件沿着铰刀切削部的至少一个区段优选地与其平行地布置在一行或多行中，其中如有可能行与行之间的高度不同。
优选地，断屑元件布置在与铰刀切削部相距优选地0至2mm之间的侧向距离中。
通过根据本发明的成型方法的组合也可实现，前刀面至少局部区段地具有优选地在5°至10°的范围中的正的前角(Spanwinkel)，并且铰刀切削部和切削形成阶形部具有彼此不同的高度水平，并且前刀面具有凸的和/或凹的和/或不连续地伸延的表面区域。
在方法方面，开头提及的目的通过以下方式实现，即在前刀面上作为原型元件预成型切削形成阶形部和/或断屑元件，并且紧接着至少部分区段地通过材料去除尤其地磨削、研磨、抛光、腐蚀和激光切割形成铰刀切削部。由此，以相同的方式对于方法产品实现以上描述的优点。
有利地，尤其地在切入部区域中通过对后刀面(Freifläche)或通过原型制造方法(Urformverfahren)预制的切割体的圆磨倒角进行的精磨形成铰刀切削部。
在原型制造过程中，切割体优选地通过压制设有功能部分以用于卡紧、引导或固定在基体处。
另一有利的设计方案设置成，使预制的切割体在被施加到基体上之前设有覆层。
在有利的方法变型方案中，切割体作为预成型件固定地被施加到基体上并且之后在刀具处精磨铰刀切削部。
备选地也可行的是，在切割体与基体分离的情况下精磨铰刀切削部。在这种情况中适宜的是，紧接着将切割体以在其定向方面可调整的方式装配在基体处。
附图说明
以下根据在图纸中示意性地示出的实施例详细解释本发明。其中：
图1以透视图显示了带有基体和固定在该基体处的切割体的铰刀；
图2以透视图显示了铰刀的切割体；
图3显示了在铰刀的铰刀切削部的区域中的根据图2的放大的局部；
图4以截断的透视图显示了铰刀的另一实施例；
图5显示了在图4的区域V中的放大的局部。
具体实施方式
在图纸中示出的铰刀确定为在机床处的旋转地驱动的模块化刀具用于再加工预制的孔以产生高质量的具有柱形的、锥形的或阶梯形形状的内面。为了该目的，铰刀10具有通过联接部12可松开地联接到机器主轴处的可绕其纵轴线旋转的柄14、布置在柄14的前端部处的基体16和多个在周向上分布地固定在基体16处的切割体18。
在图1中显示的实施形式中，板形的切割体18分别利用紧固螺钉20径向站立地固定于在基体16处的板座22中。在每个板座22处此外存在用于微调切割体18的调整机构24。由此，切割体18可如此定向，即其利用其铰刀切削部26相应于孔形状和待切削的尺寸(典型地0.1至0.5mm)的轴向地和/或径向地伸出超过基体16。切割体18的邻接铰刀切削部26的前刀面28用于，以期望的方式使在铰孔过程中产生的切屑形成或切断，并且可通过在基体16中的切屑腔30排出切屑。为此，在前刀面28中成形有带有断屑元件34的切削形成阶形部32。
如也可从图2和3看出的那样，在侧向地邻接的后刀面36,38处磨出的铰刀切削部26具有前侧切削棱边40、延伸经过角部的切入部(Anschnitt)42以及副切削棱边44。切入部42用于，最优地使铰刀10对中到预加工的孔中并且可靠地开始切割(anschneiden)。在切入部42的区域中并且如有可能在前侧切削棱边40的区域中也进行实际的切削加工。邻接的副切削棱边44基本上负责用于在孔中的可靠的引导和产生良好的表面质量。在此引导和平整可归因于带有向后变小的修圆半径(Flugkreisradius)的副切削棱边44的非常小的轴向斜置(典型地在10mm长度上0至100μm的同心度)。也可通过空间上与铰刀切削部26分离的、被引入基体16或切割体18中的引导面承担该引导目的。
通过铰刀切削部26限制的切削形成阶形部32以空槽形的轮廓成型到切割体18中。在前侧切削棱边40和切入部42的区域中模制有以球冠形的形式的在切削形成阶形部32中突出的断屑元件34。断屑元件34与铰刀切削部26侧向成间距地在多行中以每行不同高度的方式伸延。在此，该间距在0至约2mm之间变化。作为其它功能部分，在前刀面28的中心构造有用于紧固螺钉20的缺口46。
在所显示的实施方案中，通过在铰刀切削部26处的磨削倒角(Schlifffase)48确定后角(Freiwinkel)。在切入部42的区域中磨出带有半径的倒角48。也可设想，倾斜地在角部处使切入部42倒角。
图4显示了带有柄14、基体16和固定在该处的切割体18的模块化的铰刀10的另一实施形式。在此，切割体18固定地被焊接到板座22中，从而在切割体18的安装状态中才可进行用于制造与期望的孔几何结构相匹配的铰刀26的精磨削。
图5显示了在图4中的切割体18的切入部区域的放大的局部。在此，相同或相似的部件设有与在以上描述的实施例中相同的参考标号。在此，仅仅设置切入部42用于实际的切削加工，从而也仅仅在切削形成阶形部32的邻接的区域中布置用于影响切屑形成的断屑元件34。
为了制造所描述的铰刀10，首先通过原型制造方法作为原型件切割体18制成。由此例如与切断方法相比得到可能的几何形状的高的设计自由度，这尤其地在前刀面表面特征中为重要的，因为在此通过切削形成阶形部32或断屑元件34可实现有效的切屑切断性能。尤其优选地，通过压制和烧结以粉末冶金的方式制造切割体18的坯件。该坯件在前刀面28的区域中已经具有最终的几何结构，而在铰刀切削部26或后刀面36,38的区域中提供一定的余量用于随后的磨削加工。
在例如根据图4和5的实施方案中的第一变型方案中，如有可能在中间加工步骤(预磨削、涂覆)之后通过焊接、粘接等将带有被压制的前刀面表面特征的坯件不可松开地施加到安装在柄14处的基体16上。可以预备的方式精加工在基体16处的板座22，以便仅仅需要对固定在其上的切割体18进行非常少的再加工以实现精确的几何结构匹配并且表面特征保持在近似原型的状态中。
紧接着，在相对于基体16的固定的定向中，通过对后刀面36,38或引导面进行精确地限定的精磨(圆磨倒角)产生铰刀切削部26。在此，重要的是一方面高精度地保持期望的直径并且另一方面磨削面的极高的表面质量，因为由此不仅确定切削棱边的锋利性而且确定在引导面上的摩擦性能。这直接影响加工结果的质量。仅仅由切入部几何结构和带有匹配的同心度的引导部形成的特殊的组合伴随合适的切割材料和如有可能的覆层保证了实现所需的质量。
在另一变型方案中，以粉末冶金制造的带有前刀面表面特征的切割体18的坯件与基体16分离地进行精磨。紧接着，完成的切割体16例如借助于紧固螺钉20装配在基体16处。在这种情况中，需要可在直径和同心度方面调整的调整机构24，其示例性地在图1中示出。从该变型方案中，附加地例如产生以下用于模块化地接合的铰刀的可能性：
- CVD-覆层(也称为金刚石)，这在接合的刀具的区域中在其它情况下由于涂覆温度而排除；
- 由不可/不佳地/以高成本焊接的切割材料制成的切割元件(金属陶瓷、陶瓷、CVD-金刚石等)。
通常，可通过压制的前刀面表面特征结合通过磨削匹配的铰刀切削部在铰刀处实现以下特别的特征：
- 沿着整个切削棱边或切入部几何结构的正的前角；
- 在前刀面上的凸的和凹的形状和几何元素；
- 在其走向中不连续的形状例如凸肩部、棱边和凹入部；
- 切削棱边和切削形成阶形部(凸起部)不同的高度水平；
- 0°至25°(优选地5°至10°)的前角；
- 与切割体的上覆盖面同样高、比其更低或更高的切削棱边；
- 带有在相继的行中或一行之内不同高度的一行或多行断屑元件(优选地在前侧切削部加工时)；
- 彼此错位的断屑元件行和彼此不错位的断屑元件行的组合；
- 断屑元件相对于切屑排出方向的精确定位；
- 断屑元件的进入部和离开部相对于前角的限定的角度；
- 断屑元件相对于切削棱边限定的距离(例如在0至2mm的范围中)；
- 通过压制成型的几何结构用于卡紧、引导、固定切割体，例如紧固螺钉孔几何结构、引导部、齿部、夹紧钳作用部；
- 用于冷却润滑介质的引导和转向的轮廓。

Claims (15)

1.一种铰刀，带有可旋转驱动的基体(16)和至少一个固定在所述基体处的切割体(18)，所述切割体构造成原型件并且在前刀面(28)的边缘处具有至少一个铰刀切削部(26)，其中所述铰刀切削部(26)具有磨削的切削棱边(40,42,44)，其特征在于，所述前刀面(28)具有在5°至10°的范围中的正的前角，并且在所述前刀面(28)中作为原型元件形成有突出的断屑元件(34)。
2.根据权利要求1所述的铰刀，其特征在于，所述切割体(18)构造成烧结的压制件。
3.根据权利要求1所述的铰刀，其特征在于，在所述前刀面(28)上在所述铰刀切削部(26)的切入部区域(42)中布置突出的断屑元件(34)。
4.根据权利要求1所述的铰刀，其特征在于，所述断屑元件(34)具有几何体的形状。
5.根据权利要求4所述的铰刀，其特征在于，所述几何体的形状为椭圆体、球体、筒形体、柱形体、立方体、棱柱形、棱锥体、圆锥体或其平截体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的铰刀，其特征在于，多个断屑元件(34)沿着所述铰刀切削部(26)的至少一个区段布置在一行或多行。
7.根据权利要求6所述的铰刀，其特征在于，所述多个断屑元件(34)沿着所述铰刀切削部(26)的至少一个区段布置成使得行与行之间的高度不同。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的铰刀，其特征在于，所述断屑元件(34)布置在与所述铰刀切削部(26)相距0至2mm之间的侧向距离中。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的铰刀，其特征在于，所述前刀面(28)具有凸的和/或凹的和/或不连续地伸延的表面区域。
10.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的铰刀(10)的方法，在其中，在可旋转驱动的基体(16)处安置至少一个切割体(18)，并且在所述切割体(18)的前刀面(28)的边缘处形成至少一个铰刀切削部(26)，其特征在于，在具有在5°至10°的范围中的正的切削角的所述前刀面(28)上作为原型元件预成型有突出的断屑元件(34)，并且紧接着至少部分区段地通过材料去除形成所述铰刀切削部(26)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在切入部区域(42)中通过对后刀面(36,38)或通过原型制造方法预制的切割体(18)的圆磨倒角进行精磨形成所述铰刀切削部(26)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述切割体(18)通过压制而设有功能部分(46)以用于卡紧、引导或固定在所述基体(16)处。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使所述预制的切割体(18)在施加到所述基体(16)上之前设有覆层。
14.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述切割体(18)作为预成型件固定地施加到所述基体(16)上并且之后精磨所述铰刀切削部(26)。
15.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在所述切割体(18)与所述基体(16)分离的情况下精磨所述铰刀切削部(26)，并且紧接着将所述切割体(18)以在其定向方面可调整的方式装配在所述基体(16)处。
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