CN104245198A - 镗铣工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有工具杆(3)的镗铣工具(1)，该镗铣工具具有中心轴线(5)、至少一个限定几何形状的粗加工切削刃(7)以及至少一个限定几何形状的精加工切削刃(13)，其中，所述至少一个粗加工切削刃(7)和所述至少一个精加工切削刃(13)分别具有容屑槽(9；15)。镗铣工具(1)的特征在于，所述至少一个精加工切削刃(13)的容屑槽(15)具有与所述至少一个粗加工切削刃(7)的容屑槽(9)相比反向的螺旋。

Description

镗铣工具
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的镗铣工具。本发明还涉及一种具有如权利要求11的前序部分所述特征的方法。
背景技术
在轨道铣刀(也称为轨道镗刀)中使用镗铣工具的优点在于：孔的直径能够与工具直径无关地在限定的范围内实现。也就是说，可以利用相同的工具获得不同的孔直径，这将降低用于提供工具的成本并省去更换工具的成本。轨道铣刀的另一优点在于：其与镗刀相比只需要很小的进给力，因此轨道铣刀非常适用于加工脆弱、纤薄的工件。另一方面其缺点在于：处理时间相对较长，并且难以在工具的整个使用寿命期间获取较小的孔径公差。另一个缺点在于：特别是对于直径较小的镗铣工具，在加工孔时会出现严重的偏移。因此必须维持相对较小的进给量，这使得加工时间非常长并由此产生相对较高的生产成本。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种能够避免上述缺点的镗铣工具。
本发明的目的通过一种上述类型的镗铣工具来实现，该镗铣工具具有如权利要求1所述的特征，即，具有工具杆和至少一个限定几何形状的粗加工切削刃和至少一个限定几何形状的精加工切削刃，粗加工切削刃和精加工切削刃分别具有容屑槽(Spannut，刃沟)。这种镗铣工具的特征在于：粗加工切削刃的容屑槽和精加工切削刃的容屑槽具有反向的螺旋。因此，在粗加工和精加工期间均可提供正的轴向切削角，从而能够获得良好的排屑流并且切削力较小。由此可以减小镗铣工具在加工工件过程中的偏移，从而能够获得较小的孔径公差。此外还将缩短加工时间并降低制造成本。
在镗铣工具的一种优选的实施方式中，使至少一个粗加工切削刃和至少一个精加工切削刃彼此以一轴向间距(距离)设置，该间距大于或等于螺旋轨迹的螺距，镗铣工具在加工工件时将以该螺旋轨迹移动。在轨道铣刀中，镗铣工具为了加工工件而旋转地移动并附加地以螺旋轨迹运动。因此将粗加工切削刃和精加工切削刃之间的轴向间距选择为：大于或等于螺旋轨迹的螺距，也就是每次螺旋转动时镗铣工具的轴向进给量。
在镗铣工具的一种优选的实施方式中，至少一个粗加工切削刃和至少一个精加工切削刃彼此以一轴向间距设置，该间距大于或等于利用镗铣工具所加工的工件的厚度。也就是说，镗铣工具可以在待加工的工件上运动并进入已形成或被加工的钻孔中，在此，至少一个粗加工切削刃与工件相咬合(in Eingriff tritt)。在精加工切削刃与工件相咬合之前，粗加工切削刃已经对工件进行了加工。即，其可以限定利用精加工切削刃对工件的加工，而粗加工切削刃不与工件相咬合。
镗铣工具的其它实施方式由从属权利要求给出。
本发明的目的还通过一种具有如权利要求11所述特征的方法来实现。该方法的特征在于：在镗铣工具进入时利用至少一个粗加工切削刃加工工件，在回退时利用至少一个精加工切削刃加工工件。通过粗加工切削刃所具有的容屑槽和精加工切削刃所具有的容屑槽的相反的螺旋，可以确保无论是粗加工还是精加工，在粗加工切削刃和精加工切削刃中都能提供正的轴向切削角。这将使得切削力降低并形成良好的排屑流；镗铣工具更易于切削，并且比常规工具更“锋利”。
该方法的实施方式由从属权利要求给出。
附图说明
下面参照附图对本发明作详细说明。附图包括一张视图，其中以侧视图示出了镗铣工具的前部。
具体实施方式
图中示出了镗铣工具1的前端，该镗铣工具1具有可以直接或通过在此未示出的保持杆与驱动装置相联接的工具杆3，驱动装置使镗铣工具1围绕其中心轴线5旋转移动并以螺旋轨迹运动，以便在工件中加工孔，也可以根据需要在此构成孔。
镗铣工具1具有至少一个、在此为两个优选相对置的粗加工切削刃7和7′，它们分别具有容屑槽9、9′。此外，镗铣工具1还具有至少一个、优选为两个、优选成对对置的粗加工切削刃，在此只能看见粗加工切削刃7″。粗加工切削刃具有相应的容屑槽9″。优选沿直径对置的粗加工切削刃同样具有容屑槽。
此外，在镗铣工具1中还设有至少一个沿着中心轴线5的方向测量相对于尖端11以一轴向间距设置的精加工切削刃13。在此处示出的实施方式中，优选与精加工切削刃13相对置地设有精加工切削刃13′。此外，在该实施方式还设有另外两个优选相对置的精加工切削刃，在此可以看到面向观察者的精加工切削刃13″。相应的沿直径对置的另一精加工切削刃近乎于设置在镗铣工具的背侧，在此是看不到的。
也就是说，在此示出的镗铣工具1中设有粗加工切削刃和精加工切削刃。在此设定：与传统的做法相同，粗加工切削刃用于工件的粗加工或预加工，精加工切削刃用于精加工或最后加工。
精加工切削刃13、13′和13″以及在图中未示出的精加工切削刃分别具有自己的容屑槽，在此可以看到精加工切削刃13″所具有的容屑槽15″和精加工切削刃13′所具有的容屑槽15′。精加工切削刃具有切削面，其中，切削面16′在图中面向观察者。精加工切削刃13″的切削面16″正好被挡住，而精加工切削刃13所具有的切削面背对观察者。
如图所示，在此示出的工具在端部11的俯视图中逆时针转动；即，在镗铣工具1转动时，在图中位于中心轴线15右侧的粗加工切削刃7′从投影面(Bildebene)向外朝向观察者运动，而对置的粗加工切削刃7则运动进入投影面内。这对于精加工切削刃13′和13也是一样的。因此当镗铣工具1旋转移动时，精加工切削刃13″从右向左运动。
如图所示，粗加工切削刃7、7′、7″所具有的容屑槽9、9′、9″以及在图中看不见的粗加工切削刃的容屑槽具有右旋螺旋，而精加工切削刃所具有的容屑槽(在此可以看到的为容屑槽15和15′)具有相反的螺旋方向。将粗加工切削刃以及精加工切削刃13、13′和13″设计为具有正的径向切削角，在精加工切削刃13″中可以特别清晰的看到：所配属的切削面16″相对于精加工切削刃13″回退
此外，所有的精加工切削刃(其中的精加工切削刃13、13′和13″在图中是可见的)都具有由于所配属的容屑槽的左旋螺旋而产生的正的轴向切削角α，其在图中根据精加工切削刃13″被明显示出：精加工切削刃13″随辅助线HL一起下降；该辅助线相对于中心轴线5逆时针偏转，并与中心轴线5围成轴向切削角α。由于精加工切削刃13″相对于中心轴线逆时针偏转，因此将在精加工中给出的轴向切削角称为正的。
由于所有粗加工切削刃所具有的容屑槽具有右旋螺旋，因此粗加工切削刃(其中，粗加工切削刃7、7′、7″在图中是可见的)的轴向切削角在粗加工中是正的。
与其它粗加工切削刃7′、7″和在图中不可见的相对置的粗加工切削刃一样，粗加工切削刃7具有刀刃区域17a，该区域设置在镗铣工具1的端部11上的端面区域中，此外粗加工切削刃7还具有刀刃区域17b，该区域指向镗铣工具1的周向方向。
精加工切削刃具有背向镗铣工具1的端部11的刀刃区域19a以及指向轴向方向的刀刃区域19b。
接下来特别是借助于在此所述类型的镗铣工具1对镗铣工具1的功能和切削加工工件的方法作详细说明：
在加工在此未示出的工件时，镗铣工具1围绕其中心轴线5旋转地移动。在观察图中位于下面的端面时，镗铣工具逆时针转动；因此为向右转动。相应地，至少一个粗加工切削刃9的容屑槽9具有右旋螺纹。向左转动的镗铣工具1相应地具有配属于至少一个粗加工切削刃7的、带有左旋螺旋的容屑槽。
在加工工件时，镗铣工具1同时以螺旋轨迹移动。为了利用至少一个粗加工切削刃7对工件进行预加工，镗铣工具1在其中心轴线的方向上移动，这在图中用箭头V来表示。镗铣工具1通过这种被称为沿箭头V方向的进给运动的移动向孔中运动。在此可以将镗铣工具1设计为钻孔工具(Aufbohrwerkzeug，扩孔工具)。在位于端部11区域中的刀刃的相应设计方案中，也可以借助镗铣工具1完整地作业。
在沿箭头V方向的进给运动中，至少一个粗加工切削刃7的刀刃区域17a与工件咬合。此外，沿周向方向取向的刀刃区域17b用于加工工件、即孔的内壁。由粗加工切削刃切下的切屑通过至少一个粗加工切削刃7、7′、7″的至少一个容屑槽9、9′、9″从加工区域清除出去，从而使切屑不会损伤工件的表面或发生会导致镗铣工具1断裂的切屑堵塞。
镗铣工具1在中心轴线的方向上按照箭头V向前移动轴向距离A，该距离与沿中心轴线5的方向所测得的至少一个粗加工切削刃7和至少一个精加工切削刃13之间的间距相符。在镗铣工具的优选的第一实施例中，距离A大约与利用镗铣工具1所加工的工件的厚度相符。
在该第一实施例的第一实施方式中，至少一个粗加工切削刃7与中心轴线5具有一径向间距，该间距等于至少一个精加工切削刃13的径向间距。当为了加工工件而将这种方式设置的镗铣工具1抽出时，镗铣工具1在其中心轴线5的方向上沿箭头V的方向以螺旋轨迹移动一定长度，直至至少一个粗加工切削刃7优选完整地从被加工的工件中移出。当利用该至少一个粗加工切削刃7完成粗加工时，通过大约与工件厚度相符的间距A，至少一个精加工切削刃13才与在工件中所产生的孔的内壁相咬合。在至少一个精加工切削刃7离开(Austritt)之后，镗铣工具1将进一步沿箭头V的方向向前移动，直至至少一个精加工切削刃13也从工件离开。由于在镗铣工具1的这种实施方式中，至少一个粗加工切削刃7和至少一个精加工切削刃13的径向间距是相等的，因此在该沿箭头V方向的进一步的进给运动中，该至少一个精加工切削刃13在理想情况下不会切削出切屑。由于镗铣工具1在粗加工中通过作用在至少一个粗加工切削刃7上的切削力而相对于被加工的钻孔向内移动，因此在该至少一个粗加工切削刃7从工件中离开时，镗铣工具1将稍微向外回弹，由此使得所述至少一个精加工切削刃13在进一步的进给运动中从孔壁上切下非常细小的切屑。该细小切屑的厚度与镗铣工具1的向外运动有关，因此该厚度通常不能被精确地预见。为此，在至少一个精加工切削刃13沿箭头V的方向从工件中离开之后，镗铣工具1沿其移动的螺旋轨迹的半径稍微地扩大，随后，镗铣工具1在相反的方向上沿其中心轴线5、即沿箭头R移动。在该返回运动中，至少一个精加工切削刃13将与形成的孔表面相咬合。在此，无论是在刀刃区域19a还是在刀刃区域19b中都将从孔壁上切削下切屑。在采用第一实施方式开始对孔表面进行精加工之前，螺旋轨迹的半径相对于粗加工的半径仅扩大了十分之几毫米，优选为2/10毫米至5/10毫米。因此在镗铣工具1沿箭头R方向的返回运动中，从孔壁上切削下的切屑是非常薄的，其只能引起镗铣工具1的非常小的偏移。由此可以获得非常高的钻孔质量。此外，通过配属于至少一个精加工切削刃13的容屑槽15的相反螺旋方向，能够获得正的轴向切削角和仅仅很小的切削力，这同样用于在加工工件时减小镗铣工具1的偏移力。
在镗铣工具1的上述第一实施例的一种修改的实施方式中，至少一个精加工切削刃关于中心轴线5的径向间距略微大于至少一个粗加工切削刃7关于中心轴线5的径向间距。在此设计为，至少一个精加工切削刃的径向间距比至少一个粗加工切削刃7的径向间距大十分之几毫米，优选大9/10毫米到5/10毫米。
在采用这种实施方式时，镗铣工具1在对工件进行粗加工期间将沿箭头V的方向向前移动，并在开始加工工件之后向前移动距离A，该距离与沿轴向方向测得的至少一个粗加工切削刃和至少一个精加工切削刃之间的间距相符。在粗切加工完成并使粗加工切削刃7沿箭头V的方向从工件中离开之后，在至少一个精加工切削刃13与工件咬合之前，螺旋轨迹的半径将大大减小，使得镗铣工具1可以沿箭头V的方向穿过预加工工件中的孔，直至该至少一个精加工切削刃13从工件中离开，在此，该至少一个精加工切削刃13不接触工件。然后螺旋轨迹的半径将再次扩大至其初始值。随后，镗铣工具1沿相反的方向、即箭头R的方向沿其中心轴线5从所加工的孔中向外移出，从而使该至少一个精加工切削刃13与孔壁相咬合。与利用镗铣工具1的第一实施方式加工工件一样，由至少一个精加工切削刃13切削下的薄切屑将通过配属于至少一个精加工切削刃13的容屑槽15从加工区域中被清除出去。
在这两种实施方式中，优选镗铣工具1配置有至少两个成对设置并优选相对放置的粗加工切削刃和/或精加工切削刃。特别是如图所示地分别配置四个成对的、彼此对置的粗加工切削刃7和精加工切削刃13，在此将四个粗加工切削刃和四个精加工切削刃设置为，以在中心轴线5的方向上测得的一轴向间距A进行设置，该间距与待加工工件的厚度相符。
镗铣工具1的这两种实施方式的共同之处在于：通过配属于至少一个粗加工切削刃和配属于至少一个精加工切削刃的方向相反的容屑槽，在精加工过程中能够明显地降低所产生的、作用于镗铣工具1上的偏移力。
在镗铣工具1的第二实施例中，沿轴向方向、即中心轴线5的方向看，至少一个精加工切削刃13以一定的间距滞后于设置在镗铣工具1的尖端11区域中的至少一个粗加工切削刃7，该间距可与待加工的工件的厚度无关。该间距也可以小于如图中所示的间距A。优选将至少一个精加工切削刃13设置在沿中心轴线5的方向观察至少一个粗加工切削刃的后端上。
特别优选使粗加工切削刃和精加工切削刃之间的轴向间距A大于或等于螺旋轨迹的螺距，镗铣工具1在加工工件时沿着该轨迹移动，在此，术语螺距是指每次螺旋转动时沿轴向方向的进给量。
因此在这里也可以如同在第一实施例和上述两种实施方式中一样地设置为：至少一个精加工切削刃13在从由至少一个粗加工切削刃7制造或加工的钻孔中移出时，将从孔壁上切削下薄的切屑，并以前述的措施来完成对孔的加工。
设置于镗铣工具1的顶端11区域中的至少一个粗加工切削刃7可以被设计为，通过加工完整地在工件中制成钻孔。这样设计的镗铣工具1可以取代实心钻。但也可以考虑将至少一个粗加工切削刃7设计为只是能够扩大已存在的孔。
为了能够根据镗铣工具1的第二实施例制成或加工钻孔，首先使镗铣工具沿图中所示的箭头V的方向移动到工件上并进入工件中，从而在该进给运动期间利用至少一个粗加工切削刃7实现粗加工。因为至少一个精加工切削刃13有利地直接紧跟该至少一个粗加工切削刃7，因此在沿箭头V方向的进给运动中，在理想情况下该至少一个精加工切削刃不会从孔壁上切削下切屑。被加工的材料在粗加工之后能够略微地回弹，然后利用至少一个精加工切削刃11进行加工。
在至少一个粗加工切削刃7和至少一个精加工切削刃13沿箭头V的方向从工件中离开之后，镗铣工具1的进给运动反转并沿箭头R的方向回移。
在此可以使镗铣工具以相同的螺旋轨迹运动。在这种情况下，至少一个精加工切削刃13将会从孔壁上切削下切屑，因为在粗加工期间，镗铣工具1在孔中被向内挤压，并能够在至少一个粗加工切削刃7从被加工的孔中离开之后回弹。在沿箭头R方向的移回运动或后退运动中，利用至少一个精加工切削刃13完成对孔的最终加工和精加工：从孔壁上切削下细小、薄的切屑，在此所发生的切削力很小，使得镗铣工具1只出现非常小的偏移，并达到期望的钻孔质量和预定的钻孔直径。
在至少一个粗加工切削刃7和至少一个精加工切削刃13在进给运动期间沿箭头V的方向移出之后，还可以将螺旋轨迹的半径略微扩大，优选扩大2/10毫米至5/10毫米，用以在镗铣工具1沿中心轴线5按照箭头R的方向反向移动时，利用至少一个精加工切削刃13对已形成的孔表面进行精加工。
根据对镗铣工具1的结构和用于在粗加工进程和精加工进程中对工件进行切削加工的方法的说明，在所述两种实施例和所有的实施方式中很明显的是：至少一个粗加工切削刃7具有容屑槽9，至少一个精加工切削刃13具有容屑槽15，容屑槽15的螺旋与容屑槽9的螺旋方向相反。通过这种相反的螺纹，可以确保在工件的粗加工过程中，至少一个粗加工切削刃7具有正的轴向切削角，这对于在工件的精加工期间的精加工切削刃13也是符合的，精加工切削刃13与镗铣工具1的中心轴线5围成正的轴向切削角α，如在图中关于精加工切削刃13″所示出的那样。由此证明：当镗铣工具1具有多个粗加工切削刃7和多个精加工切削刃13时，所有刀刃具有正的轴向切削角。
通过这种正的轴向切削角可以在工件的粗加工和精加工中减小切削力，并确保由刀刃切削下来的切屑在各个容屑槽中具有良好的切削流。因此，镗铣工具1显示出非常好的切削性，其与传统的工具相比更易于切削。这也有助于：在利用在此所述类型的镗铣工具1加工纤维复合材料时最优地切削纤维，并且不需要伸入被加工的孔的内部。
在此所述类型的镗铣工具的良好切削性不仅体现在对由金属、合成材料等制成的工件的加工中，还特别体现在对纤维合成材料的加工中。
通过使用在此所述的镗铣工具1，在两个实施例中都是在沿箭头V方向的进给运动中实现工具的粗加工，在沿箭头R方向的回移运动中实现精加工。基于在此所述的镗铣工具1的几何形状，与使用传统工具相比能够明显提高钻孔质量。此外还实现了更高的进给量，因为在粗加工期间的工具偏移最终将在精加工期间得以补偿。

Claims (13)

1.一种镗铣工具，具有：
工具杆(3)，
中心轴线(5)，
至少一个限定几何形状的粗加工切削刃(7，7′，7″)，和
至少一个限定几何形状的精加工切削刃(13，13′，13″)，
其中，所述至少一个粗加工切削刃(7，7′，7″)和所述至少一个精加工切削刃(13，13′，13″)分别具有容屑槽(9，9′，9″；15，15′，15″)，
其特征在于，
所述至少一个精加工切削刃(13)的容屑槽(15)具有与所述至少一个粗加工切削刃(7)的容屑槽(9)相比反向的螺旋。
2.根据权利要求1所述的镗铣工具，其特征在于，所述至少一个粗加工切削刃(7)具有位于所述镗铣工具(1)的周向区域中的刀刃部(17b)。
3.根据权利要求1或2所述的镗铣工具，其特征在于，所述至少一个粗加工切削刃(7)和所述至少一个精加工切削刃(13)以沿所述中心轴线(5)的方向测得的一轴向间距(A)设置，该间距大于或等于螺旋轨迹的螺距，所述镗铣工具(1)在加工工件时以所述螺旋轨迹移动。
4.根据权利要求1或2所述的镗铣工具，其特征在于，所述至少一个粗加工切削刃(7)和所述至少一个精加工切削刃(13)以沿所述中心轴线(5)的方向测得的一轴向间距(A)设置，该间距大于或等于利用所述镗铣工具(1)所加工的工件的厚度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的镗铣工具，其特征在于，所述至少一个精加工切削刃(13)相对于所述中心轴线(5)的径向间距大于所述至少一个粗加工切削刃(7)的径向间距。
6.根据前述权利要求中任一项所述的镗铣工具，其特征在于，所述粗加工切削刃(7)和/或所述精加工切削刃(13)被成对地、优选相对置地设置。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的镗铣工具，其特征在于，所述粗加工切削刃(7)和所述精加工切削刃(13)被设置为每两个成对地对置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的镗铣工具，其特征在于，所述至少一个粗加工切削刃(7，7′，7″)具有正的轴向切削角。
9.根据前述权利要求中任一项所述的镗铣工具，其特征在于，所述至少一个精加工切削刃(13，13′，13″)具有正的轴向切削角。
10.根据前述权利要求中任一项所述的镗铣工具，其特征在于，所述镗铣工具被设计为钻孔工具。
11.一种特别是借助如权利要求1至9中任一项所述的镗铣工具切削加工工件的方法，具有以下步骤：
使得旋转的并以螺旋轨迹运动的所述镗铣工具进入优选被固定住的工件中，并利用至少一个粗加工切削刃加工所述工件，
使得旋转的并以螺旋轨迹运动的所述镗铣工具从被加工的孔中回移，并利用至少一个精加工切削刃加工所述工件。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述镗铣工具进入和回移过程中，所述螺旋轨迹的半径一样大。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述镗铣工具进入时的螺旋轨迹的半径小于所述镗铣工具从孔中回移时的所述螺旋轨迹的半径。
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