CN107790759B - 用于在孔的圆筒表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽的切削元件、切削工具和切削方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在孔的圆筒形表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽(52)的切削元件(34)。切削元件(34)优选为配置成切削刀片，并因此而具有多个槽切削齿(54‑2到54‑8)，用于产生具有对称横截面形状的凹槽(52)。槽切削齿(54‑2到54‑8)的分布间距配合所要产生的凹槽(52)的间距。槽切削齿(54‑2到54‑8)包括至少一个预加工齿(54‑2至54‑4)，用以产生并加工底槽，以及跟随所述至少一个预加工齿(54‑2至54‑4)之后的多个梯形齿(54‑5至54‑8)，其齿头部轮廓的横截面形状在所述齿的垂直方向上呈梯形扩展，而以两个侧面(54‑5F；54‑6F)限定一个侧面角。梯形齿(54‑5至54‑8)用于进一步加工所述底槽，以产生一个最终横截面为梯形的底切槽。根据本发明，所述梯形齿头部轮廓中被两个侧面(54‑5F；54‑6F)限定的侧面角在由至少一个梯形齿(54‑5)向排列其后的槽切削齿(54‑6)增大，以达到最终尺寸。

Description

用于在孔的圆筒表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽的切削 元件、切削工具和切削方法

技术领域

本发明涉及一种用于在孔的圆筒形表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽的切削元件、切削工具和切削方法。

背景技术

众所周知，在受到高水平摩擦学应力的金属工件的表面，例如气缸套筒或气缸曲轴箱中的气缸孔的活塞运动表面，都会以机械方式粗糙化，目的是要为表面涂层准备良好的粘合剂基础，特别是通过热喷涂方法施用的表面涂层。

例如WO 2010/015229 A1就提出使用连续型工具对铝铸件的圆筒形表面进行加工，其方式是以连续加工，以连续接合的机械齿加工形成槽形横截面的方式，直到得到所需的最终尺寸。为此目的所指定的工具是配置为一种连续型工具，而包括：称为钻出齿的第一齿，以将圆筒形表面钻出预先定义的公称直径；以及多个切削齿，以在该钻出齿加工之后产生并加工出一个凹槽；以及一个非切削成形齿，也称为移位齿。切削齿是配置成梳状的序列，其间的间距对应于要产生的螺旋状延伸凹槽的间距，并包括多个预加工齿，用于创建和连续加工一个底槽，以及多个梯形齿，以在预加工齿加工之后进一步将所述底槽连续加工，形成最终横截面为梯形的底切槽。该梯形齿在其横截面上具有不对称的形状，可以连续加宽之前由该预加工齿形成的底槽，其方式是先在该底槽的一个侧面上切削，之后再在另一个侧面上切削，从而获得具有所需的最终横截面的梯形底切槽。最终横截面为梯形的底切槽可以确保使用热喷涂方法施加到气缸表面的涂层，与呈现圆筒形表面的铝铸件之间维持机械的灌填。而使用上述横截面为形状不对称的梯形齿进行连续的、单侧的凹槽侧面加工方法，目的是确保在工具上不会发生所谓的拖尾现象，因为拖尾现象在相对较软的材料如铝材加工时，会导致所形成的凹槽形状不精确。

DE 10 2014 119 514 A1指出，在如上方式所形成的凹槽中，在槽侧表面延伸的边缘具有相对较薄的结构，结果会使施加在这些位置的涂层形成裂纹，并且由于该边缘会限定刀具的几何形状，使切削齿会有至少部分发生断裂脱离。为了避免这些问题，DE 10 2014119 514 A1提出了一种方法，使用一种加工工具，包括具有不同对称性的横截面的多个切削齿进行最初加工，以在工件的圆筒形表面中产生螺旋状延伸的底槽，再对该底槽连续加工，以产生具有梯形横截面的底切槽。具体而言，该专利提出的方法是使用至少一个第一切削齿来形成该底槽，其边界表面的延伸方向相对于从表面延伸的法线倾斜，以形成深度比槽的最终几何形状较浅的第一对称临时凹槽；使用至少一个第二切削齿来加工所述底槽，使该边界表面增大，直到达到或大约达到该凹槽的最终凹槽几何形状所定义的底部为止，以此产生第二临时凹槽几何形状；使用至少一个第三切削齿以同时移除多个区段，以形成第三临时凹槽几何形状。所述区段各自从所述凹槽的底部延伸，或从穿过凹槽底部的直线延伸，或从在一点与边界表面交叉的法线延伸，并定义该倒角的所需长度；以及使用至少一个第四切削齿同时形成所述凹槽的底部，以及所述凹槽的底切槽的侧面，使其具有该凹槽的最终几何形状。

DE 10 2014 119 514 A1中提出的方法与WO 2010/015229 A1中提出的用于加工圆筒形表面的方法或工具，特别适用于铝铸件的加工方法或工具。然而，在上述专利中所提出的方法并无法用来加工其他材料。气缸套筒和气缸曲轴箱通常是由其他铸铁材料制成，如灰口铸铁制成。铸铁，例如灰口铸铁在其切削性和切屑成形方面的特性与铝不同。例如，在加工诸如灰口铁的铸铁时，会形成从工件削下的撕裂碎片（不连续的碎屑）。由于碎片的撕裂，工件的表面会具有未定义的粗糙度。然而，用于加工铝铸件的工具和方法，例如上述文献中所述的方法，却仅以有限程度的适用于或根本不适用于加工铸铁材料。反而是，在加工铸铁，例如灰口铸铁时需要使用特殊的切削工具轮廓。

发明内容

本发明的目的是提供一种切削元件、切削工具和切削方法，用于在铸铁工件，特别是灰口铸铁工件，或在铝外壳中的铸铁套筒中，特别是在孔的圆筒表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽，使其具有限定的微观和宏观结构。该底切槽在被涂覆后，可以在灰口铸铁制成的气缸套上提供活塞运行表面，或在内燃机的灰口铸铁缸筒曲轴箱中提供气缸孔。

上述目的可通过具有本发明的特征的切削元件，具有本发明的特征的工具和根据本发明的方法实现。所述切削元件的有利实施例则是根据本发明的方面的主题。

根据本发明用于在铸铁工件，特别是灰口铸铁工件，特别是在圆筒表面上的孔的圆筒表面中加工的切削元件，该圆筒表面在被涂覆后，可以在灰口铸铁制成的气缸套上提供活塞运行表面，或在内燃机的灰口铸铁缸筒曲轴箱中提供气缸孔。该切削元件具有多个槽切削齿，用以产生螺旋状延伸且具有对称横截面的梯形底切槽。因此，所述槽切削齿配置成序列，其间的间隔配合所要产生的凹槽的间距，亦即其间的间隔是所述凹槽间距的两倍（或所述凹槽间距的任意整数倍）。因此可以利用连续的接合加工用槽切削齿或非加工（冗余）用槽切削齿，产生所需的凹槽横截面形状，并且加工成其最终尺寸。所述槽切削齿包括：至少一个预加工齿，用以产生并加工底槽；以及多个梯形齿，配置在该至少一个预加工齿之后，所述预加工齿具有横截面形状对称的齿头部轮廓，该齿头部轮廓在该齿的垂直方向上呈梯形扩展，并具有两个侧面，以限定一个侧面角。所述至少一个预加工齿用于将该底槽进一步加工成所需的最终横截面的梯形底切槽。根据本发明，由该梯形轮廓的两个侧面限定的侧面角，角度值从至少一个梯形齿向一个随后的梯形齿增大，以达到一个最终尺寸。

如果使用根据本发明的切削元件，并借助于几何确定的切削齿，可以对深入到圆筒形表面内的底槽的两个侧面同时加工。以这种方式加工会使包围在两侧翼之间的侧面角连续的增大，亦即以至少两个切削步骤连续的增大，达到规定的最终尺寸。利用该几何定义的切削齿对由铸铁（特别是灰口铸铁）制成的工件中的圆筒形表面进行连续的加工，可使从两个槽侧面位置移除的材料量保持在低水平。因此只会产生小尺寸的撕裂碎片。达成的效果是比起对两个凹槽侧面都以单一步骤切削形成的作法，本发明所会产生的粗糙加工表面会减少。这种作法可以确保凹槽横截面具有高度的再现性。

所述梯形齿具有一个齿头部轮廓，该齿头部轮廓在齿的垂直方向上呈梯形扩展。齿的高度定义成从该切削元件的一个基准水平的轴线所量得的高度，该轴线平行于所要产生的凹槽，例如为切削齿的共同基部水平。因此，“在齿的垂直方向上呈梯形扩展”是指该梯形齿的横截面轮廓以反方向逐渐变细，即朝向该切削元件的基部水平的方向，或从齿头部到齿基部的方向逐渐变细。由于齿头部轮廓在齿的垂直方向上呈梯形扩展，所以可在圆筒形表面上产生具有正底切角的梯形底切槽横截面。

基于上述设计，根据本发明的切削元件与WO 2010/015229 A1和DE 10 2014 119514 A1提出的工具中的切削元件不同。底槽的两个侧面是以上述方式连续加工或者同时加工，以使两个侧面角在单一的切削步骤中就可加工成其最终尺寸。此外，与WO 2010/015229A1已知的切削元件不同，根据本发明的切削元件也仅具有切削齿，即用于加工的齿，其中至少所述梯形齿，但优选也包括所述预加工齿，呈现几何形状对称的横截面轮廓。因此，所有的槽切削齿的齿头部轮廓都可能具有对称的横截面形状。

由于梯形齿的侧面角的角度是依次增大，其增大量相当于使梯形齿的横截面的加宽量，因此可以有效地控制在圆筒形表面加工期间冲击到切削齿上的力，藉此可使所期望的凹槽横截面能实现高度的再现性。

经由初步的试验已经可以证明使用根据本发明的切削元件，可以通过加工形成螺旋状延伸且精确配置的凹槽，达成粗糙化铸铁工件，特别是灰口铸铁工件中的圆筒形表面，获得令人满意且具有成本效益的结果。所述凹槽的尺寸（深度，间距）可在μm范围内，即例如在30至150 μm的范围内。

所述多个梯形齿包括：至少一个第一梯形齿，具有例如12°的第一侧面角；以及至少一个第二梯形齿，具有例如24°的第二侧面角。因此，在最简单的设计中，提供一个第一梯形齿，其后是一个第二梯形齿。在优选实施例中，则是提供例如一个第一梯形齿，其次是3个第二梯形齿。因此，与最简单的设计相比，该优选实施例包括几个冗余的第二梯形齿。冗余的齿有助于确保在不磨损工具的情况下，可以创建一致的凹槽几何形状，并且冗余齿也具有清洁已经创建或已加工的凹槽的作用。

在上述设计下，所述切削元件也可以包括至少一个额外的第三（第四等）梯形齿，使其侧面角大于所述至少一个第一梯形齿和至少一个第二梯形齿的侧面角。在这种设计下，所述梯形齿的侧面角角度即可逐一增大，例如以至少两个级次增大，例如从12°增大至18°，或从18°增大至24°。如在前面括号中所记载，其后还可提供具有更大的侧面角（例如32°）的第四梯形齿等等。

所有槽切削齿，或者至少是用来产生凹槽的最终横截面的梯形齿，优选为呈现圆角，例如由指定的半径定义的圆角。使用圆角可以提高工具的成本效益比。由于在两个凹槽侧部产生底切，在施加到粗糙化的圆筒形表面的涂层和工件之间，即可实现良好的机械性灌填。

在本发明一个优选实施例中，所述多个梯形齿的突出尺寸，亦即高于所述切削元件上平行于所要产生的凹槽的参考水平轴线（例如槽切削齿的共同基部水平）以上的尺寸，设为相同，使得第一梯形齿即可以确定要产生的凹槽的梯形横截面的最终深度，且随后的一个梯形齿或多个梯形齿只能用来将侧面角增大到规定的最终尺寸。在该凹槽的深度由于预加工齿的作用而一次次接近最终深度时，用来产生凹槽底切的梯形齿的侧面上的负载，可以保持在低水平。

使用多个预加工齿特别能够实现对工件表面良好的预加工。每个预加工齿都呈现或组合出相同或不同的横截面轮廓。与所述梯形齿相同，所述预加工齿也可以包括一个或多个冗余预加工齿，以便能够在不磨损刀具的情况下仍能产生一致的凹槽横截面，并且在一个或多个预加工齿发生故障的情况下，仍然能够将该底槽加工到期望的最终横截面。

如上所述，所述预加工齿可以呈现出例如一个或多个圆形齿，各具有球形，特别是圆形的齿头部轮廓。如果有多个圆形齿，所述至少一个圆形齿高于上述参考水平以上的突出尺寸，与一个后续圆形齿的突出尺寸，两者可为相同，或为后者大于前者，使得底槽的横截面可因而加工成越来越深。在本发明一个优选实施例中，提供一个圆形齿。尽管如此，但如果提供多个圆形齿，则其横截面轮廓可以为相同，或者在尺寸（超过上述参考水平以上的突出尺寸）和/或半径有增大。由于本发明使用这种方式实现横截面的扩大，故可以有效地控制作用在圆形齿上的力。

作为圆形齿的替代，或在圆形齿之外，可以使所述预加工齿呈现至少一个矩形齿，矩形齿的齿头部轮廓的横截面形状可对应到具有圆角的矩形。与在圆形齿的说明中相同，所述至少一个矩形齿的横截面可以在宽度和/或高度（超过上述参考水平以上的突出尺寸）上有变化。

不过，所述梯形齿的最大突出尺寸（高于上述参考水平的尺寸）可以小于所述至少一个预加工齿的最大突出尺寸（高于上述参考水平的尺寸）。以这种方式，使凹槽的横截面可以包括例如以预加工齿在完成加工的凹槽底部形成的圆形凹部。

此外，切削元件可以在槽切削齿之前包括一个钻出齿，以将所述孔钻出到指定的公称直径。在这种情况下，所述钻出齿可以所述切削元件上的上述参考水平作为基点。

所述切削元件的切削齿，以及如有需要可选用提供的钻出齿，都可以配置成切削刀片，例如可转位的刀片，优选是由碳化物制成，且以具有抗磨损涂层为有利。

不过，替代的做法是使该切削齿，以及如有需要可选用提供的钻出齿，都可以是例如基于WO 2010/015229 A1的设计，形成由硬质材料，例如PCD，CBN或金属陶瓷制成的棱柱形或长方形切削体，并安装在由碳化物制成的载具上。以上述载具以及切削体所组成的切削元件，也可以如上所述设计由碳化物制成的切削元件，形成为切削刀片，例如可转位的刀片的形状。

该切削元件可以固定到具有旋转驱动能力的工具的基座单元上，以便在径向和/或轴向上调节其位置。

附图说明

以下将根据示意图更详细说明本发明的优选实施例。在图中：

图1示出具有根据本发明的切削元件的工具（组件）的侧视图。所述切削元件的形式为切削刀片。所述工具用来形成圆筒形表面，该圆筒形表面的几何形状由制备用于以热喷涂方法施用材料的表面结构所确定。

图2示出图1的工具从图1中的方向“II”所见的前视图。

图3示出图1和图2中的切削刀片的俯视放大图。

图4示出图3中的切削刀片沿“IV-IV”线的横截面图。

图5示出该切削刀片的切削段的俯视放大图。

图6示出使用根据图1的工具所产生的梯形底切槽的形状的横截面图。

附图标记说明

12 工具

14 接口

16 基座单元

18 轴线

20 口袋

22 工具盒

26 偏心销

32 前表面

34 切削刀片

36 中心附接螺钉

38 切削刀片34的侧边

40 连锁件

52 凹槽、底切槽

54-1至54-8 槽切削齿

54-1 钻出齿

54-2至54-4 预加工齿

54-5至54-8 梯形齿

68 平衡螺钉

具体实施方式

以下将首先说明一种工具（组件），该工具用来加工一个工件中的孔的圆筒形内表面。该工件的孔例如为气缸套中的活塞运动表面，或为气缸曲轴箱中的气缸孔。该工件是由铸铁，特别是灰口铸铁制成。加工后可以使用热喷涂方法连续产生涂层。

为了使以热喷涂施加的材料能有效粘附到工件上，需要使工件粗糙化，即给予其特定的表面，使得整个工件表面上，在利用热喷涂施加的材料层与该工件之间能够实现互锁，且该互锁具有再现性，质量一致。例如，在加工圆筒套筒时，如果是汽车部件，所述圆筒形内表面的轴向长度约为130 mm；如果是商用车辆，则其轴向长度大于400 mm。在这种极窄的圆筒形状下，形状公差和表面粗糙度就成为重要的问题。根据本发明的切削元件提供用以在已经非常精确地预加工的圆筒形工件表面中，制造具有预定几何形状、以螺旋状延伸的凹槽，将如以下所详细描述。

图1示出具有旋转驱动能力的工具，元件符号标示为12。在所示实施例中，工具12在机床侧具有配备中空柄锥（HSK）的接口14。基座单元16连接到接口14。工具12的轴线以元件符号18表示。图1示出工具12是高度刚性且尺寸稳定的工具，这些特性是对由铸铁制成，特别是灰口铸铁制成的工件的圆筒形内表面加工，使其具备预定的圆筒形精度时所必须的特性。

基座单元16有一个口袋20，内部放置工具盒22，可以在图1和图2中看到。工具盒22基本上具有立方体的形状，并且可以通过张紧螺钉24张紧，而抵靠口袋20的两个内表面，该两个内表面彼此形成一个角度。锥形销26可以使用合适的工具，例如使用六角扳手来调节，以使工具盒22相对于轴线18对齐。显而易见，基于上述原因，张紧螺钉24以与口袋的两个接触表面成一定角度的方式穿过工具盒22中相应的孔，以便能够对工具盒22进行上述的微调。

还可以通过图中未详细示出的调节螺栓将工具盒22可调节地、优选为可微调地保持在轴向方向上。该调节螺栓与工具盒22的前表面32接触，并基本上被按压或径向螺入基座单元16中。工具盒22本身保持根据本发明的切削元件，在所示的实施例中所述切削元件是切削刀片34。切削刀片34通过中心附接螺钉36可移除地附接到工具盒22。中心附接螺钉36与切削刀片34中的开口35相互作用。

在所示的实施例中，切削刀片34由碳化物制成，并具有抗磨损涂层。从图1和图2的描绘可以看出，位于侧边38处的切削刀片34可以平行对准于工具轴线18，即平行于要产生的螺旋状延伸凹槽的轴线，因此对于圆筒形工件表面，沿着切削刀片34的整个长度基本上具有非常精确的齿结构，才能够在圆筒形工件表面中形成具有精确的预定几何形状的凹槽结构。如上所述，工具20是用来形成沿着圆筒形工件表面的整个轴向长度以螺纹状或螺旋状延伸的凹槽。并且在该实施例中，凹槽具有0.12 mm的深度D（见图6），总宽W为0.3 mm。在本实施例中，凹槽52的高度或间距S为0.6 mm。而在下述的槽切削齿中，切削齿分配到切削刀片34的精确连锁时，齿的间隔是凹槽52的间距S的两倍，使得在加工孔壁期间，会有一个凹槽路径一直保持空白。

为了形成该凹槽52，在切削刀片34装配到特殊的连锁件40上，将通过以下参照图3至图6更详细描述。

图3以较大的比例示出切削刀片34的俯视图。图4则示出沿图3中的“IV-IV”线所见的切削刀片的横截面。图5则再度以增大的尺度示出该切削刀片的切削段的俯视图，并示出连锁件40。最后，图6示出使用根据图1的工具所形成的梯形底切槽52的横截面形状。

所示实施例中的切削刀片34的长度和宽度均为9.525 mm。在所示的实施例中，切削刀片34的高度为3.97 cm。槽切削齿则具有如下所述的几何形状：

在切削刀片34的侧边38的轴向延伸端处，首先配置有钻出齿54-1（参见图3和图5）。选择钻出齿54-1的直径尺寸，使得当工具盒22的位置调整完成时，钻出齿54-1基本上位于工件的圆筒形表面的期望公称直径上。钻出齿的有效宽度为0.9 mm，因此大于要产生的凹槽的间距S。

在钻出齿54-1的旁边，紧接配置三个预加工齿，其间的间距等于间距S的两倍。所述三个预加工齿包括一个作为第一齿的圆形齿54-2，在高于钻出齿54-1以上的突出尺寸的区域中，具有横截面为圆形的齿头部轮廓。随后是两个矩形齿54-3和54-4，两者的齿头部轮廓对应于横截面为有圆角的矩形。圆形齿54-2以高出该钻出齿54-1，规定为0.11mm的突出尺寸，潜入已经钻出齿54-1预加工的工件表面内，并且产生一个底槽。该底槽继而由两个矩形齿54-3和54-4进一步加工，特别是在其横截面上扩大并清洁。两个矩形齿54-3和54-4表现出与圆形齿54-2相同的突出尺寸。第一矩形齿54-3将已经圆形齿切削的底槽的圆形横截面扩大到基本上为矩形的横截面。第二矩形齿54-4具有与第一矩形齿54-4相同的齿头部轮廓，因此是冗余的元件。

三个预加工齿之后跟随四个梯形齿54-5至54-8，其间隔为间距S的两倍，并包括第一梯形齿54-4。第一梯形齿54-5具有第一侧面角，为12°。此外还有三个第二梯形齿54-6至54-8，具有较大的第二侧面角，为24°。第一梯形齿54-5将已经该三个预加工齿加工产生的基槽的横截面扩大到具有12°的侧面角的梯形底切横截面。其他梯形齿54-6至54-8最终将该侧面角增大到24°。因此，第一梯形齿54-5具有由两个侧面54-5F、54-5F限定的侧面角为12°的较窄的齿头轮廓，而第二梯形齿54-6则具有较宽的齿头轮廓，其侧面角为24°，由两侧54-6F、54-6F所限定。利用第二梯形齿54-6的加工，即可形成具有如图6所示的横截面形状的梯形底切槽52；亦即，深度为0.12 mm，槽底部的总宽度为0.3 mm的梯形底切槽52。第三和第四梯形齿54-7和54-8是冗余的元件。两者与第二梯形齿54-6在齿头轮廓、深度和宽度方面都相同，但仅用于清洁由梯形齿54-5和54-6所产生的梯形底切槽52。图5示出梯形齿54-5至54-8高于钻出齿54-1的突出尺寸相同，均为0.11 mm，与三个预加工齿的情况相同。

图5和图6也示出梯形齿54-5至54-8具有圆角。因此，所有切削齿都具有圆角，特别是由特定的半径定义的圆角。

据此，在所示的实施例中，梯形齿54-5至54-8以两个级次连续的加宽经三个预加工齿在凹槽底部的区域中预先形成的底槽，以形成如图6所示的最终横截面形状。每个梯形齿同时在两个凹槽侧面上加工，亦即切削或清洁之前已经形成的凹槽。

梯形齿54-5至54-8具有在齿的垂直方向（即朝向齿头部的方向）上呈梯形扩展的齿头部轮廓。齿的高度是从一条（虚构的）基准水平测量所得，该基准水平位于切削刀片34的基座，标示成41，如图5所示。该基准水平平行于所要产生的凹槽52的轴线延伸，该轴线对应于工具12的轴线18。在所示的实施例中，该基准水平也可以解释为切削齿的共同基部水平。上述“在齿的垂直方向上呈梯形扩展”是指梯形齿的横截面轮廓以反方向逐渐变细，即朝向参考水平41的方向或从齿头部到齿基部的方向逐渐变细。由于齿头部轮廓在齿的垂直方向上呈梯形扩展，因此在圆筒形表面上形成具有正底切角的凹槽横截面，如图6所示。图6示出加工完成的凹槽52的两个凹槽侧面上具有相对于该成品凹槽52的相对的公称水平N，N（如图6的虚线所示）的正底切角。

如上所述的切削刀片34的构造使得在产生具有预定表面结构的圆筒形内表面时，可以使用以下的作用模式。

将工具12以其轴线18同轴地对准预加工的圆筒形表面，使得钻出齿54-1的齿头部的径向间隙基本上等于圆筒形工件表面的圆筒表面直径的一半。使用调节设备（偏心销26）预先对准工具盒22，使该槽切削齿的齿头部基本上平行对准于工具轴线18，使得齿的基线垂直于要创建的螺旋状延伸的凹槽52（参见图6）。之后即可将工具移动到该内孔中。然后在工具12和圆筒形工件表面之间产生相对旋转运动，同时在工具12和工件之间产生轴向相对移动运动，并适用下式：

V_R = nR × S

其中V_R是工具12和工件之间的轴向相对速度，nR是工具和工件之间的相对转速，S是间距。

为了在所示的实施例中形成螺旋状延伸的梯形底切槽52，首先使用上述工具的切削刀片34的钻出齿54-1，将公称直径施加到待粗糙化的圆筒形表面。然后，使用三个预加工齿连续的形成并加工一个底槽，使其宽度为两个凹槽侧面宽度，随后使用梯形齿54-5到54-8进一步加工该凹槽而形成横截面为梯形的底切槽。根据本发明，在对于铸铁加工，特别是对灰口铸铁加工时，对所述底槽的两个侧面同时进一步加工，使得在上述实施例中由侧面限定的侧面角角度可以连续扩大，以两个级次扩大到所要形成的凹槽52的限定的最终角度。

根据本发明第一实施例的工具12，或工具12上负载切削元件的连锁件40已经如上说明。然而，本发明并不限于上述的连锁件配置。特别是，附图中所示的尺寸仅是示例，因此不应认为可用来限制本发明的专利保护范围；本发明的范围应以权利要求所记载为准。

以上所描述的实施例当然也可能经过修改，而不脱离由权利要求所限定的本发明的基本概念。

在所示的实施例中，所述多个梯形齿包括：具有12°的第一侧面角的第一梯形齿；以及具有24°的第二侧面角的三个第二梯形齿。由这种设计可产生的变化包括：所述切削元件也可以另外包括第三（第四等）梯形齿，而具有大于所述至少一个第一梯形齿和至少一个第二梯形齿的侧面角。据此可将所述梯形齿的侧面角以例如两个以上的级次增大，例如由12°增大至18°，以及从18°增大至24°。

此外，预加工齿的轮廓也可以与实施例所示的不同。预加工齿也可以有不同的设计，例如所提供的圆形齿和矩形齿的数量和组合，也可以与上述实施例不同。唯一的决定性因素是，预加工齿通过加工而形成底槽，所述加工齿的横截面依次接近成品凹槽的横截面，而所完成的凹槽的梯形底切横截面，则是使用梯形齿依次通过至少两个切削或加工级次完成。

在所描述的实施例中，用来作为该切削元件的切削刀片设计为一次性切削刀片。然而，也可以使用不同的作法，而将切削刀片构造成可转位的刀片，而可以包括两个根据本发明的连锁件或两个切削段，彼此面对配置或成直角配置。

与上述实施例不同的方式还可以想到在所述工具上安装多个切削元件，而分布在工具的周围。在这种设计下就可以以多线螺纹的方式切削出凹槽。

如果根据图1的工具装配有单个切削刀片，则可能有利的设计是将所述工具的基座单元与分布在其周围的导轨配合。这种方式可以确保所述工具连同其钻出齿可以牢固地被引导到工件孔中。

图1示出标号为68的两个平衡螺钉，用来精确地平衡该工具，以不损害气缸所需的形状精度。

Claims (11)

1.一种用于在孔的圆筒形表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽的切削元件（34），所述切削元件（34）包括：

多个槽切削齿（54-2到54-8），用于产生具有对称横截面形状的凹槽（52），所述槽切削齿（54-2到54-8）的分布间距配合所要产生的凹槽（52）的间距（S），且所述槽切削齿（54-2到54-8）包括至少一个预加工齿（54-2至54-4），用以产生并加工底槽，以及跟随所述至少一个预加工齿（54-2至54-4）之后的多个梯形齿（54-5至54-8），所述梯形齿（54-5至54-8）的齿头部轮廓的横截面形状在所述梯形齿的垂直方向上呈梯形扩展，而以两个侧面（54-5F；54-6F）限定一个侧面角，所述梯形齿（54-5至54-8）用于进一步加工所述底槽，以产生一个最终横截面形状为梯形的底切槽，其特征在于；

所述槽切削齿（54-2到54-8）的齿头部轮廓具有对称的横截面形状，且

所述梯形齿的齿头部轮廓中被两个侧面（54-5F；54-6F）限定的侧面角在所述梯形齿（54-5至54-8）中由至少一个梯形齿（54-5）向排列其后的槽切削齿（54-6）增大，以达到最终尺寸。

2.如权利要求1所述的切削元件（34），其特征在于：所述槽切削齿（54-2到54-8）排成序列，其间的间距等于所要产生的凹槽（52）的间距（S）的两倍。

3.如权利要求1或2所述的切削元件（34），其特征在于：至少一个第一梯形齿（54-5）具有第一侧面角，且至少一个第二梯形齿（54-6）具有第二侧面角，其中所述第二侧面角大于所述第一侧面角。

4.如权利要求1所述的切削元件（34），其特征在于：所述槽切削齿（54-2到54-8）呈现圆角。

5.如权利要求1所述的切削元件（34），其特征在于：所述梯形齿（54-5至54-8）的突出尺寸相同，所述突出尺寸为高于在所述切削元件（34）上，平行于所要产生的凹槽（52）的轴线的基准水平（41）以上的尺寸。

6.如权利要求1所述的切削元件（34），其特征在于：所述至少一个预加工齿（54-2到54-4）包括至少一个圆形齿（54-2），所述圆形齿（54-2）的齿头部轮廓的横截面为圆形。

7.如权利要求1所述的切削元件（34），其特征在于：所述至少一个预加工齿（54-2到54-4）包括至少一个矩形齿（54-3，54-4），所述矩形齿（54-3，54-4）的齿头部轮廓的横截面为含有圆角的矩形。

8.如权利要求1所述的切削元件（34），其特征在于：所述切削元件（34）配置成由碳化物制成的切削刀片。

9.如权利要求1所述的切削元件（34），其特征在于：还包括一个钻出齿（54-1），位于所述槽切削齿（54-2到54-8）之前，用以钻出所述孔，并加工到规定的公称直径。

10.一种工具（12），具有旋转驱动能力，在其加工工具侧具有接口（14）且在所述接口（14）具有基座单元（16），其特征在于：在所述基座单元（16）上附接根据权利要求1到9中任一项所述的切削元件（34）。

11.一种用于在孔的圆筒形表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽的方法，包括以下步骤：

首先在孔的圆筒形表面上钻出一个底槽，所述底槽的宽度由两个侧面限定，并加工到规定的公称直径；及

其后同时加工所述两个侧面，以使所述底槽形成横截面为梯形的内切槽，其特征在于：

所述底槽中由所述两个侧面所限定的侧面角以至少两个级次依次增大，以达到所要产生的凹槽（52）的规定最终角度。

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