CN1054325C - 精铣镶刀 - Google Patents

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Abstract

一种双面铣削镶刀，具有两个面平行的相同的切削或主表面(2)，二者相互转过90°的位置。每个主表面包含四个工作切削刀尖。两个相对于主表面的平面倾斜的斜切表面与每一个切削刀尖相连。四个侧表面(3)都是两两倾斜的以便确保确定的切削几何形状。通过两个斜切表面(5、6)，在工件上的边缘剥落的出现已被减少了。

Description

精铣镶刀
本发明涉及一种用于精密机加工的双面铣削镶刀，其通过能够形成镶刀的材料的粉末的加压成型和烧结而制成，并且包含两个实质上相似的、彼此相互转过90°的位置的主表面，和四个在这些主表面之间延伸的实质上相似的侧表面。
这种铣削镶刀以本来是已知的方式安装于旋转的铣削工具上。通常，该安装是在镶刀容置盒上进行，例如在瑞典专利申请9300889-4及DE-A-4013717中所述的那样。为了获得要求的表面光洁度，必须使切削镶刀尽可能精确地定位于要求的位置上，特别是在轴向方向上。假如轴向位置未得到满足，就会产生所谓的轴向间隙，而这会引起不良的表面光洁度。
例如在汽车工业中，近间距的铣刀被用来铣削发动机缸体，气缸体或类似部件。对于这些应用，要求有很高的表面光洁度，经常要求最大为1.5μm的Ra值，10至15μm间的Rz值以及5和8μm间的WT值。通过采用上面提到的瑞典专利申请所述的结构，已经成功地获得了这些配合公差。
在精密铣削应用中经常出现的问题是所谓的边缘剥落(edge chipping)，即当进行机加工时，碎屑从产生的表面的周边脱落。当然，边缘剥落也可能出现在机加工表面的凹陷的边缘附近，例如在镗孔的边缘的周围。
另一个经常出现的问题是薄壁工件的铣削加工。如已知的，为了节省材料和重量起见，工件的一定的部位可是相对薄壁的，如在3和5mm之间。这些部位受到来自铣削工具的压力后就要某种程度地弯曲变形，这又会导致加工表面的一定的波纹。
市场上的几种精密铣削镶刀的另一问题是：它们要求非常昂贵且精密的磨削加工以便获得十分严格的配合公差要求。当然，这将非常显著地增加制造成本。作为这种例子，将再提到DE-A-4013717以及图4中再现的已知的切削镶刀。在DE-A-4013717中公开的切削镶刀的另一麻烦是它们是略呈菱形的。其必然是每侧的四个刀尖中的仅两个是有效的。因而，这一缺点使每个刀尖的已经相当大的加工成本又成倍增加。
因此，本发明的第一目的是提供一种减小尺寸且使边缘剥落的数目降至最低的铣削镶刀。
本发明的第二目的是也可在薄壁工件上获得精细光滑的表面。
本发明的另一目的是减小铣削工具在工件上的轴向压力。
本发明的再一目的是降低铣削镶刀的制造成本。
本发明的这些和其它目的通过形成一种实质上为方形基本形状的双面铣削镶刀来实现的，该铣削镶刀包含两个实质上相似的主表面和四个实质上相似的、在两个主表面之间延伸的侧表面，两个相对的侧表面与一个主表面形成锐角，另两个相对的侧表面与同一主表面形成钝角，与所述主表面形成锐角的两侧表面与另一主表面形成钝角，与所述主表面形成钝角的两侧表面与另一主表面形成锐角，两个主表面中的每一个包含支撑表面和四个工作切削刀尖，两个相对于主表面的平面倾斜的斜切表面与每一切削刀尖相连，位于最靠近切削刀尖的第一斜切表面沿着与侧表面的相交线形成第二切削刃，该侧表面与相关的主表面形成锐角，邻近于所述第一斜切表面的第二斜切表面与所述侧表面形成主切削刃。
为了示意但并不限定的目的，下面将参照表示最佳实施例的附图对本发明进行更详细的描述。
图1是表示根据本发明的切削镶刀的从上方倾斜地看的立体图。
图2是表示根据图1的切削镶刀的俯视图。
图3是表示根据图1的切削镶刀的侧视图。
图4表示根据本发明的切削镶刀的另一实施例。
图5表示根据图4的切削镶刀的俯视图。
图6表示根据图4的切削镶刀的侧视图。
图7表示公知镶刀的从下面看的立体图。
图8表示根据本发明的切削镶刀如何安装于根据瑞典专利申请第9300889-4号的铣刀体上的视图。
在图1至3和4至6示中示出了方形基本形状的可转换角度的切削镶刀，其整体由标号1表示。该镶刀是双面的，具有两个相似的主表面2，该两个主表面实质上是相互平行的，彼此的方位相互转过90°。四个实质上相同的侧面3在镶刀的两个主表面2之间延伸。当镶刀安装于铣刀体时(参见图8)，为了使切削镶刀具有确定的切削几何形状，彼此相对的两个侧面3以这样的方式倾斜，即它们与相关的主表面2形成了锐角。适当地，该角可以在60°至85°的范围内，最好在70°至80°间。
每个主表面主要包含抵靠表面4，该表面4是整体的平面，起着与铣刀体的镶嵌槽中的相应支撑表面相靠的抵靠表面的作用。本发明基本特点是：有两个斜切表面5和6与每个切削刀尖相连，其实质上沿着相邻的侧表面3延伸，并且与相应的主表面形成钝角。斜切表面5可以如图1和2所示从一个刀尖12向另一刀尖12延伸；然而，也可以通过支撑表面4整体延伸至两个侧表面3而与侧表面形成钝角的方式，使斜切表面5被断开成两个单独的刀棱面。而且，与斜切表面6直接相接的斜切表面5的每个刀尖部分可被分为三个小平面以便当镶刀安装于铣刀体中时增加间隙。这样，所述部分可被分为两个平面的小表面13和14，二者通过凹形倒圆15而彼此相连。小表面13相对于支撑表面4的平面占有恒定不变的高度范围，而小表面14是向着所述平面向上地倾斜，其宽度向着镶刀侧边的中间部分的方向减小。小表面14的窄端通过凸形倒圆16转换成平面部17，该平面部17实质上平行于支撑表面4并位于支撑表面的向下一点的水平面上。当支撑表面4延伸至很靠边的表面3时，该部分16和17当然被降低了。
以和斜切表面5同样的方式，斜切表面6也被分成两个小表面18和19，二者通过凹形倒圆过渡20相连。在此情况下，这种分成两个小表面的原因是为了增加位于靠近切削刀的斜切表面的部分的间隙。以和小表面13同样的方式，小平面18从支撑表面4的平面倾斜恒定的距离，而小平面19向着所述平面向上地倾斜，沿着折线21与所述支撑表面相连。
位于切削刀尖的斜切表面5与侧缘表面3相邻，该侧缘表面3沿着第二切削刃7与相关的主表面形成锐角，其主要功能是阻止边缘剥落。为了实现这一功能，小平面13和支撑表面4的平面之间的角度应在5°和45°之间，适当地在10°和40°之间，最好在25°和25°之间。
如上所述，斜切表面6位于与斜切表面5相邻。其小表面18相对于支撑表面4的角度在1和20°之间，适合地在3和17°之间，最好在5和15°之间。斜切表面6沿着主切削刃8与相邻的侧缘表面3相连。
现在参见图4至6，两个平行的刀棱面9′在两个靠近的斜切表面6之间延伸，该刀棱面也连接着其各自平行刀棱面的切削刃10′，以及与位于所述平行刀棱面9′之间的中间部26相连。通常该平行的刀棱面9′和中间部26位于比支撑表面4略向下，而过渡表面27和28设置在平行刀棱面和中间部的一侧与支撑表面4的另一侧之间。每个平行刀棱面9′具有与支撑表面4垂直的轻微的弯曲或弯曲部分。
根据图1至图3所示的实施例，一个平行的刀棱面9在两个靠近的斜切表面6之间延伸，该刀棱面9也连接着平行刀棱面切削刃10和支撑表面4。平行刀棱面9具有与支撑表面4垂直的略弯曲部分。该弯曲部分的半径是很大的，根据图1至3所示的实施例，其适当地介于500和1200mm之间，最好在600和1000mm之间。根据图4至6所示的实施例，平行刀棱面9的相应弯曲部分半径可适当地介于20和600mm之间，最好在70和400mm之间。弯曲的平行刀棱面9′的最高点位于中间部26之上，然而，最好在支撑表面4之下，以便简化铣刀体中的镶刀座的制造。由于平行的刀棱面切削刃10，10′与直接压出的半径相比是很短的，(切削刃10适当地介于6和8mm之间，每个刃10′适当地介于1.8和3.2mm之间)，平行刀棱面切削刃的弦高相应变小。例如，对于切削刃10′，其在3至7μm范围内，对于切削刃10，其在6至10μm范围内。平行刀棱面切削刃的最高点在其中间，而第二刀棱面9具有其最小宽度。然而，其不能完全到达支撑表面4的平面。适当地，在平行刀棱面的最高点H和支撑表面之间具有2和100μm之间台阶，最好在5和35μm之间。这些尺寸对于中间部26和支撑表面4的垂直距离也是有效的。
通过弯曲的平行刀棱面和斜切强化的切削刀尖，为了在工件上获得要求的光洁度，不必进行这些表面的磨削，为了在镶刀座中获得具有最小径向间隙的精确的定位，只有侧缘表面3可以要求后续磨削加工。主表面或间隙表面2可以整体地压制而成，“主表面”或“间隙表面”意指表面4、5、6、9、16和17(图2)和4、5、6、9′、10′、26、27、28(图5)的整体。然而，侧缘表面3很容易进行磨削，因为它们是一完整的平面，并具有完全的开口端。通过简化制造，生产成本已被降至生产根据DE-A-4013717的切削镶刀的成本的约五分之一。即使如此，仍设法将径向间隙降至0.01至0.02mm之间。这可与DE-A-4013717中的径向间隙相比较，根据图4的切削镶刀，其值约为0.1mm。
适当地，根据本发明的切削镶刀具有位于中央的透孔11。用于插入适合的安装装置，例如螺钉、锁定销或类似件，参见图8。
再看图7，该图示出了已知的切削镶刀1′。如根据本发明的镶刀那样，主表面或间隙表面2′是平面平行的并相对转过90°的位置。所述表面2′通过四个实质上相同的侧表面3′相连接，其以本发明上述的方式与表面2′形成角度。而且，所述表面3′是略向外弯曲的。斜切表面5′沿断裂线设置，在主表面2′和侧表面3′之间形成钝角。该斜切表面相对于主表面2′的平面的延伸部分成大约30°角。
图8表示根据瑞典专利申请第9300889-4号的铣刀体。根据本发明，切削镶刀1固定在盒22中，盒22又通过紧固螺钉24安装在铣刀体23中的槽中。轴向高度可通过偏心的螺塞25进行精细的调整。
虽然根据本发明的切削镶刀进行了明显的简化，但仍获得了很多令人惊奇的优点。这样，边缘剥落的出现已经很明显地减少了。这在下面的实施便中清楚地显示出来。实施例1
多个相同的零件(铸铁的发动机缸体)要进行精铣加工。精铣表面上具有多个镗孔，如80mm的缸孔和15mm的用于冷却水的孔。所用的铣刀体具有上述的瑞典专利申请所述的铣刀体的结构，具有250mm的直径，在两次测试中在30个已存在的镶刀座中全部装有30个切削镶刀。在两次测试中，使用了下列切削数据：
切削速度：157m/min，
每个镶刀的进给量：0.22mm
切削深度：0.5mm
在第一次测试中，使用了根据图4的切削镶刀，而在第二次测试中，使用了根据图1至3的切削镶刀。
                                  测试1        测试2切削1000个工件后边缘剥落的尺寸      0.8-0.9mm      0.4mm切削2189个工件后边缘剥落的尺寸      不能使用       0.8mm
这样，该实施例显示出根据本发明的切削镶刀在避免边缘剥落方面比已知的类似镶刀具有优越性。
根据图4至6的切削镶刀也作了测试，结果表明其边缘剥落比根据图7的具有其它的相同的工艺参数的镶刀的明显地少和小一些。
此外，通过全部8个工作切削镶刀的设置，该镶刀的生产成本能大大地降低。而且，根据其对称的形式，其可用在右向和左向的旋转铣刀体上。实施例2
在根据图7的切削镶刀和根据本发明的(图4至6中所示实施例)的切削镶刀之间、在切削铸铁时关于导致的轴向力的大小的比较测试也作了试验。使用实施例1中同样的铣刀体和同样的切削深度(0.5mm)。切削速度为150m/min。每一测试中产生的轴向力被测试并且其结果表达如下：刀齿进给量        测试1(本发明)   测试2(图7)0.1mm/刀齿            35N            145N0.2mm/刀齿            100N           230N0.3mm/刀齿            135N           320N
由此看出，根据本发明的切削镶刀产生相当低的轴向力，在薄壁工件的机加工时，这是很重要的，以便避免振动和使薄壁部受力而弯曲。
根据本发明的两个实施例(即一方面根据图1至3的实施例和另一方面根据图4至6的实施例)都有助于明显减少边缘剥落。而且，根据图1至3的实施例比图4至6的实施例能够加工出更为光滑的表面，而后者更有利地影响刀具抵压工件的轴向压力的减小。由于两个实施例的这些小的差别和进一步的特点，铣刀工具上可以更有利地安装有两种类型的切削镶刀，因而，两种切削镶刀的有益作用可以同时得到发挥。为了优化两种类型镶刀的有益的特点，两者数量之间的比例可以变化。试验已经表明，根据图4至6的切削镶刀的数量最好超过根据图1至3的切削镶刀的数量。特别地，根据图4至6的切削镶刀的数量应该比根据图1至3的切削镶刀的数量多四倍。特别是对于薄壁工件而言，这一比例已经产生出很好的结果。

Claims (7)

1、一种实质上为方形基本形状的双面铣削镶刀，包含两个实质上相似的主表面和四个实质上相似的、在两个主表面之间延伸的侧表面，两个相对的侧表面(3)与一个主表面形成锐角，另两个相对的侧表面与同一主表面形成钝角，与所述主表面形成锐角的两侧表面与另一主表面形成钝角，与所述主表面形成钝角的两侧表面与另一主表面形成锐角，其特征在于，两个主表面(2)中的每一个包含支撑表面(4)和四个工作切削刀尖，两个相对于主表面的平面倾斜的斜切表面(5，6)与每一切削刀尖相连，位于最靠近切削刀尖的第一斜切表面(5)沿着与侧表面的相交线形成第二切削刃(7)，该侧表面与相关的主表面形成锐角，邻近于所述第一斜切表面(5)的第二斜切表面(6)与所述侧表面形成主切削刃(8)。
2、根据权利要求1的铣削镶刀，其特征在于，两个主表面中的每一个上具有两个平行刀棱面(9)，二者被支撑表面(4)、另两个斜切表面(6)、主表面和与该主表面形成锐角的侧表面之间的相交线所界定，所述相交线形成平行刀棱面切削刃(10)。
3、根据权利要求1中或2的铣削镶刀，其特征在于，两个平行刀棱面(9′)与在同一主表面上的两相邻的切削刀尖间延伸的切削刃相连，与两个平行刀棱面之一相连的平行刀棱面切削刃(10′)形成所述切削刃的一部分。
4、根据权利要求3的铣削镶刀，其特征在于，每个平行刀棱面(9′)在向着切削镶刀的中部的方向上可通过过渡表面(27、28)被支撑表面(4)所界定，沿着位于两个平行刀棱面(9′)间的所述切削刃线有一个中间部(26)。
5、根据权利要求3的铣削镶刀，其特征在于，每个第二刀棱面(9，9′)以这样的方式弯曲，即其在向着支撑表面(4)的平面方向上具有一个半径。
6、根据权利要求5的铣削镶刀，其特征在于，两个平行刀棱面(9′)比中间部(26)更靠近于支撑表面(4)的平面。
7、一种用于断屑机加工的铣削工具，包含在转动方向上可旋转的铣刀体(23)，多个镶刀容置盒(22)，每个盒(22)位于铣刀体周边的槽中并通过一个或多个紧固螺钉(24)固定于槽中，每个紧固螺钉被设置在盒(22)的通孔中，通孔在盒的纵长方向上被拉长了一些，以便能够使盒在槽中有一定的轴向移动，其特征在于，根据权利要求1至6的一个或多个铣削镶刀安装于盒(22)中。
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