CN109789495B - 用于去除钻孔毛刺的切削加工工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切削加工工具(10)，带有一个柱身(20)，用于去除钻孔(1)毛刺，例如从侧面打入一个圆柱形空隙(2)的钻孔；带有一个切削头(30)，其在圆形面至少有一个切削楔，切削楔有一个容屑槽并有一个刀口(31)逐段地轴向延伸，通过工具和工件之间的相对运动来进行切削加工，位于一个假定的圆柱形旋转面(40)上，其直径相当于切削加工工具的额定直径，并且至少包含一个无切削楔和无容屑槽的面积区域(32)；至少带有一个在切削头一端封闭的液体通道(21)，其穿过整个柱身(20)延伸到切削头(30)中；至少带有一个从液体通道(20)延伸出来的支沟(50)，其至少有一个设在无切削楔和无容屑槽的面积区域(32)中的分支开口(51)。本发明中所述的切削加工工具(10)有一个和切削头(30)假定旋转面(40)相对的径向缩回的动压头作用面(60,160,260)，其面积要大于分支开口(51)上至少一个支沟(50)的流动截面面积。

Description

用于去除钻孔毛刺的切削加工工具

技术领域

本发明涉及一种切削加工工具，主要是用于去除钻孔毛刺的旋转驱动的切削加工工具，例如从侧面打入一个圆柱形空隙的钻孔。

背景技术

钻孔，例如从侧面打入一个圆柱形空隙的钻孔，其去毛刺处理是一个很大的问题。例如在机动车技术(当径向钻孔伸入一个凸轮轴或曲轴的中央轴向钻孔中时)和汽车液压技术领域中，如果涉及到的是通过径向通道形式的控制接头来控制一个容纳在中央钻孔中的阀门活塞，那么这类钻孔则很不好处理。由于这些径向通道通常都必须在钻镗加工过程中制作，所以在设计特殊钻孔工具时无法在径向通道伸入中央钻孔孔隙的一块区域内有效避免毛刺或切屑。

不考虑这种碎屑对流动情况的影响和因此对相应液压控制系统的调整及功能造成的影响，这种问题的主要原因在于，这类碎屑如果不在调试前清除，在一段时间后会碎掉并在系统中造成很严重的后果。

由于控制技术变得越来越敏感，所以人们花费越来越多的精力来尝试尽量从径向通道口中清除这些残余碎屑。其中需要专门设计的工具，以便能够将柱身上的切削头尽量精准地引到需要清除的碎屑上。而要达到必要的精度，也会使生产过程的成本明显增加。

例如DE 103 21 670 A1中就提出了一种用于去除这类钻孔中毛刺的切削加工工具，它的作用是以相对较低的成本来完成该任务。文件中列出并说明了一种旋转驱动的工具，用于去除落料模孔中的毛刺，例如钻孔。这种工具有一个位于柱身上且至少带有一个切削边的切削头，其中切削边至少会沿轴向逐段延伸。工具中整合了一套径向力生成装置，切削头在旋转运动时可通过该装置进行受控的径向移动。径向力生成装置有一个位于内部的流动液体通道，至少从一个支沟中伸出，在切削头的范围内伸到工具的外圆周表面。从至少一个支沟的分支开口中流出的流动液体会在对面的空隙内壁上被阻断，由此在工具和空隙内壁之间形成一个动压头来径向灵活地推动切削头。

上述文件中提出的工具可以在钻孔上(例如从侧面打入一个圆柱形空隙的钻孔)可靠无误地执行除毛刺操作。然而要在切削头范围内形成至少一个支沟，则需要执行一项精确且相对复杂的处理，以避免损坏切削头的切削边。此外，在该工具上还需要有相对较高的流动液体输送压力，以生成一个足够大的动压头并由此产生一个足够大的径向力来径向推动切削头。

DE 10 2008 056 782 A1中还提出了另一种用于除去上述钻孔中毛刺的切削加工工具。与DE 103 21 670 A1不同的是，DE 10 2008 056782 A1中工具的切削头由一个切削子区域和一个无切削且截面呈圆形的子区域构成，在该子区域的外部圆周表面上至少有两条从中央流动液体通道径向伸出的支沟。和DE 103 21 670 A1中提出的工具一样，在DE 102008 056 782 A1中提出的工具上也需要有相对较高的流动液体输送压力，以生成一个足够大的动压头并由此产生一个足够大的径向力来径向推动切削头。

发明内容

因此，本发明的任务是在DE 10 2008 056 782 A1中所提出工具的基础上提供一种工具，可以在切削头上轻松地产生较大的径向力并由此能够非常高效而精准、经济、可靠无误地执行去毛刺工作。

该任务是通过一种带有独立权利要求1中所述特征的切削加工工具来实现。相关权利要求中列出了优选改进设计。

一种本发明所述的切削加工工具，尤其是一种旋转驱动的切削加工工具，例如一种铰刀，用于去除钻孔毛刺，例如从侧面打入一个圆柱形空隙的钻孔，有一个柱身；带有一个切削头，其在圆形面至少有一个切削楔，切削楔有一个容屑槽并有一个刀口逐段地轴向延伸，通过工具和工件之间的相对运动来进行切削加工，位于一个可能存在的圆柱形旋转面上，其直径相当于切削加工工具的额定直径，并且至少包含一个无切削楔和无容屑槽的面积区域；至少带有一个在切削头一端封闭的液体通道；至少带有一个从液体通道延伸出来的支沟，其至少有一个设在无切削楔和无容屑槽的面积区域中的分支开口。与开头所述技术水平不同的是，本发明所述的切削加工工具将位于无切削楔和无容屑槽面积区域中的分支开口放在了一个和切削头假定旋转面相对的径向缩回的动压头作用面，该作用面的面积要大于分支开口上至少一个支沟的流动截面面积。

切削头可以在切线方向上分为一个切削楔子区域和一个无切削楔和无容屑槽的面积区域。切削楔子区域中至少有一个切削楔，其定义了一个刀口和一个常规情况下的碎屑及自由区域，并有一个容屑槽。无切削楔和无容屑槽的面积区域中则既没有切削楔也没有容屑槽。

含有一个动压头作用面的无切削楔和无容屑槽的面积区域能够在工具和待处理空隙内壁之间的区域或空间中对从至少一个支沟的分支开口中流出的液体进行分配。在该区域或空间中，从至少一个支沟的分支开口流出的液体所形成的动压头会作用在动压头作用面上，由此产生一个径向力，该径向力会朝至少一个切削头的方向推动切削头。

动压头作用面是一个任意平整或不平整(例如凸出或凹陷)的表面，位于切削头无切削楔和无容屑槽的面积区域中并相对于切削头的假定旋转面有径向缩回，即径向位于假定旋转面内部，这里该旋转面定义了工具的额定内径。因此动压头作用面是一块区域，在钻孔除毛刺和工具供应液体的过程中，切削头和相对的空隙内壁之间形成的动压头会作用在该区域上。动压头作用面与至少一个切削楔相对而立，最好是正对切削楔。在有多个切削楔时，动压头作用面与存在多个切削楔的分段式切削楔子区域的截面中心相对，最好是正对。

因为动压头作用面相对于切削头的假定旋转面有径向缩回，所以负责对工具产生径向力的动压头作用面的面积大于至少一个支沟的分支开口上的流动截面。在仅通过机床技术向工具中输入足量液体的前提下，工具切削头和其所面对的空隙内壁之间形成的液体动压头会根据动压头作用面的大小生成一个径向力，朝至少一个切削楔的方向径向推动切削头。

在径向推力的作用下，工具切削楔上至少一个切削楔会在一个圆形轨道上主要绕工具的纵向中心轴或转轴做摇晃运动。已经证明的是，通过这种方式能够以经济实惠可靠且可重复的方式去除毛刺或可能存在的碎屑残余物，同时也不会在其他按位置上产生额外的残余碎屑。也可以考虑在切削头上安装说个切削楔来减少工具的必要加工时间。

本发明所述切削加工工具的特征在于，动压头作用面的设计使得切削头和空隙内壁之间动压头作用面范围内所产生动压头作用力的总大小能够朝至少一个切削楔的方向推动柱身。如前文所述，这里的前提是要输入足量液体并在切削头(尤其是无切削楔和无容屑槽的面积区域中动压头作用面)和与其相对的空隙内壁之间的区域或空间内能够形成一个静止流动状态。这里仅通过设在机床端的液体供应装置做相应的控制便可实现该前提条件。

和现有技术相比，带有一个动压头作用面的切削加工工具在相同的液体压力下会产生一个更大的径向力并且去毛刺过程也会非常有效。另一项优势是，用本发明所述的切削加工工具可以更轻松地得到一个很大的径向力，从而可通过一台用于去毛刺的切削加工工具来应付不同的钻孔直径。

其中可以以任意方式在切削头上产生动压头作用面。例如在DE 103 21 670 A1提出的工具上，可以直接在一个存在至少一个支沟分支开口的区域内的切削头上例如用一个或多个切削楔进行至少部分磨平或类似操作来形成一块面积区域，该面积区域中在轴向和/或切线方向上移除了一个或多个切削楔的受限部分，从而来轻松形成一个无切削楔和无容屑槽的面积区域或一个动压头作用面。通过这种方式得到的无切削楔和无容屑槽的面积区域便有了一个动压头作用面，在该区域中有至少一个支沟的分支开口，并且面积大于至少一个支沟的流动截面面积。

同样的，在DE 10 2008 056 782 A1提出的工具上，可以在切削头的无切削子区域中通过磨平或类似操作来得到一个(无切削楔和无容屑槽的)面积区域，该区域面对切削头的假定旋转区域(切削头的切削边位于其中)有径向缩回并且至少一个支沟的分支开口位于其中，从而来轻松形成一个无切削楔和无容屑槽的面积区域或一个动压头作用面。这样得到的(无切削楔和无容屑槽的)面积区域便形成了一个本发明所述的动压头作用面。

至少一个液体通道建议沿切削加工工具的纵向中心轴或转轴分布并从一个柱身的夹紧区域中延伸至切削头中。在这种情况下液体通道可以直接作为一个中心钻孔(例如盲孔)来构建到工具之中。切削头在其工具推移方向上的末端处封闭，这样便不会有任何液体从液体通道中渗出。取而代之的是，液体通过至少一个分支开口位于无切削楔和无容屑槽面积区域中的支沟来从切削加工工具中流出。本发明所述的切削加工工具也可以(例如在柱身中)有多个液体通道，例如平行分布的液体通道。

至少一个支沟主要分布在径向方向上，最好与液体通道呈直角分布。在这种情况下，至少一个支沟直接形成一个径向钻孔。该切削加工工具还可以在无切削楔和无容屑槽的面积区域内有多条支沟，其分支开口位于无切削楔和无容屑槽的面积区域内。通过多条支沟来使输入工具的液体更快地分布在动压头作用面上，从而能够更快更有效地进行加工。从液体通道分布至无切削楔和无容屑槽面积区域中分支开口的支沟原则上可以采用任意设计。

已经得到证实的是，液体本身可以是某中气体介质，例如空气或气溶胶，优选使用切削加工常用的液体冷却润滑剂。

试验表明，动压头作用面积和分支开口上至少一个支沟的流动截面面积相比显得越大，则动压头产生的径向力越大。这里动压头作用面积可以与切削加工工具的纵向中心轴呈轴向平行或保持一定角度。动压头作用面在这里可以是凹陷、突出或平整的表面，但也可以呈凹陷槽状，例如轴向槽。平整表面可以采用磨平或平面铣削的方式来制作。也可以在无切削楔和无容屑槽的面积区域内布置多个不同朝向的动压头作用面。

动压头作用面可以和切削头有相同的轴向长度，即在轴向方向上于整个切削头长度上延伸。切削加工工具的动压头作用面还可以有一个较短的轴向长度来作为切削头。在这种情况下，动压头作用面可以在切削头端部和/或柱身侧末端以一个轴向间距终止。尤其是，动压头作用面可以在切削头前后端以一个规定间距终止。由此在切削头和待处理空隙内壁之间得到一个口袋形状的空间。液体沿无切削楔和无容屑槽的面积区域或切削加工工具动压头作用面的轴向流动由此受到阻碍，动压头升高。

切削加工工具未用于夹紧工具的柱身部分可以相对于切削头在直径上逐渐变细。这样做是为了提高切削加工工具的灵活性并有助于切削头的径向推动。

切削加工工具的切削头至少可以在其背对柱身的一侧有一个已知的截面。由此进一步简化了切削加工工具的插入。如果某截面构建在了切削头的两侧上，那么切削加工工具还可以用于去除用于插入切削加工工具的钻孔内部出口上的毛刺。

切削头还可以像DE 10 2008 056 782 A1一样，在切线方向上分为一个切削楔子区域和一个无切削楔和无容屑槽的子区域，该区域构成了无切削楔和无容屑槽的面积区域。在这种情况下，本发明所述的无切削楔和无容屑槽的面积区域可以位于无切削楔和无容屑槽的子区域内。

切削加工工具可以设计成一个固定切削工具，例如车刀，或设计成一个绕纵向中心轴(作为转轴)运动的切削工具，例如铣刀、钻孔工具、尤其是深孔钻床、直槽钻床或加捻工具。

切削加工工具在材料选择方面没有任何要求。切削加工工具可以在切削头区域内整体或部分由高强度材料制作而成，例如耐磨钢、高速钢(HSS、HSSE、HSSEBM)、硬质合金、陶瓷或金属陶瓷，其中也可以使用合适的涂层。

在一种优选设计中，切削加工工具是一种铰刀，并且动压头作用面为平整区域。另外，本工具还有一个沿切削加工工具纵向中心轴分布的液体通道、一个切削头(其直径大于柱身直径)、和一个符合DE 10 2008 056 782 A1模板的切削头区域，其在直槽中有三个带直槽的切削楔。该实施范例在生产技术成本和潜在径向力方面有巨大的优势。

附图说明

下面通过随附的图纸来阐述本发明所述切削加工工具的各种实施范例。

在图纸中示出的是：

图1示出了第一种实施范例中切削加工工具的透视图；

图2示出了图1中切削加工工具的第一种侧面示意图；

图3示出了图1中切削加工工具的第二种侧面示意图；

图4示出了图1中切削加工工具切削头的截面示意图；

图5示出了图2中所示细节A的放大示意图；

图6示出了一种切削加工工具第一种实施范例中切削头的透视图；

图7示出了图6中切削头的截面示意图；

图8示出了一种切削加工工具第二种实施范例中切削头的透视图；

图9示出了图8中切削头的截面示意图；

图10示出了一种切削加工工具第三种实施范例中切削头的透视图；

图11示出了一个伸入圆柱形空隙的钻孔的截面示意图。

具体实施方式

图1到图7示出了一个本发明所述的旋转驱动切削加工工具10的第一个优选实施范例，该工具采用了铰刀设计。

工具10有一个柱身20、一个切削头30、一个液体通道21和两个支沟50。

柱身20的作用是，在一个夹盘或类似装置上夹紧工具。图1、2和3中显示的是，柱身20在在切削头30的方向上在直径上逐渐变细。柱身20上逐渐变细的纵向部分22在直径上小于切削头30的额定直径。柱身20的作用是，提高工具10的灵活度，有助于径向推动切削头30。

切削头30有一个柱身20轴向变细的纵向部分22。所示实施范例中带有直槽的切削头30有三个切削楔并带有三个刀口31，它们均在轴向方向上直线延伸，通过工具10和待加工工件之间的相对运动进行切削处理并位于假定圆柱形旋转面40上(见图4)。假定圆柱形旋转面40相当于工具10切削头30的额定直径。切削头30还有一个无切削楔和无容屑槽的面积区域32，其中没有任何切削楔和容屑槽，因此无任何切削加工步骤。

工件10还有一个置于内部、切削头一端封闭的液体通道21，其沿着纵向中间轴11穿过柱身20延伸到切削头30之重并从切削头30的区域中延伸出两条径向支沟50。支沟50的设计使得他们在位于无切削楔和无容屑槽的面积区域32中的动压头作用面60内通过一个分支开口51向外延伸，如图4所示。

动压头作用面60在图1、3、4、6和7所示的实施范例中呈一个平整的矩形表面，与纵向中间轴11平行分布并相对于切削头30的旋转面40径向缩回。因此动压头作用面60径向位于假定旋转面40的内部。纵向中间轴的动压头作用面60的径向间距r小于假定圆柱形旋转面40的半径R，其直径相当于工具10的额定直径。图1和图3示出的是，动压头作用面60在径向方向上于切削头30的整个长度上延伸，即和切削头30有相同的轴向长度。图1和图3进一步示出，该动压头作用面60大于分支开口51上支沟50流动截面面积之和。

图4示出的是，动压头作用面60主要与分段式切削楔子区域33的截面中心相对，该子区域中布置了带有刀口31的切削楔。动压头作用面60最好与分段式切削楔子区域33和无切削楔和无容屑槽面积区域32区段的截面角平分线保持垂直。

图4还示出，无切削楔和无容屑槽的面积区域32的侧表面在所示实施范例中有两个圆柱形旋转面部分32a、32b和动压头作用面60。

无切削楔和无容屑槽的面积区域32能够通过动压头作用面60在工具10和待处理空隙2内壁之间的区域或空间中对从至少一个支沟50的分支开口中流出的液体进行分配。在假设有足够液体输入液体通道21的情况下，从支沟50分支开口51中所流出液体在该区域或空间中形成的动压头会影响动压头作用面60，从而产生一个径向力，该径向力会在带有刀口31的切削楔的方向上推动切削头30。

在径向推动的作用下，切削楔的刀口31主要会在绕中向中间轴11的环形轨道上运动。已经证实的是，通过这种方式能够以经济实惠可靠且可重复的方式去除毛刺或可能存在于钻孔1(例如从侧面打入一个圆柱形空隙2的钻孔)内的碎屑残余物，同时也不会在其他按位置上产生额外的残余碎屑。

工具10的切削头30至少可以在其背对柱身20的一侧有一个已知的截面34。

本发明所述切削加工工具10的特征在于，动压头作用面60的设计使得切削头30和空隙2内壁之间动压头作用面60范围内所产生动压头作用力的总大小能够朝带有刀口31的切削楔的方向推动柱身20。如前文所述，这里的前提是要在液体通道21中输入足量液体并在切削头30(尤其是无切削楔和无容屑槽的面积区域32中动压头作用面60)和与其相对的空隙2内壁之间的区域或空间内能够形成一个静止流动状态。仅通过机床技术来实现足够大的液体输入量。

图8和图9示出了一个本发明所述切削加工工具的第二种实施范例。第二种实施范例与第一种实施范例的不同之处仅体现在动压头作用面160的形状上。动压头作用面160在第二种实施范例中采用了支沟的截面和方向和凸出轴向槽的外形。

图10示出了一个本发明所述切削加工工具的第三种实施范例。第三种实施范例与第一种实施范例的区别在于动压头作用面260的长度。动压头作用面260虽然和第一种实施范例一样，都采用了平整表面的设计，但在第三种实施范例中，动压头作用面260的轴向长度要小于切削头30的轴向长度。动压头作用面260在切削头30端部和/或柱身侧末端以一个轴向间距终止。由此在切削头30和待处理空隙2内壁之间得到一个口袋形状的空间。液体沿无切削楔和无容屑槽的面积区域或切削加工工具动压头作用面260的轴向流动由此受到阻碍，动压头升高。

在图1到图10中所示的实施范例中，动压头作用面60与切削加工工具10的纵向中间轴11保持轴向平行。其也可以与切削加工工具的纵向中心轴呈轴向平行或保持一定角度。

此外，与所示实施范例不同的是，动压头作用面还可以有一个凸出或凹陷的表面。

也可以在无切削楔和无容屑槽的面积区域内布置多个不同朝向的动压头作用面。

与图4中所示的无切削楔和无容屑槽面积区域的构造不同的是，动压头作用面可以径向缩回，从而缩小两个圆柱形旋转面分段并增大动压头作用面。动压头作用面可以在一定程度内缩回，即无切削楔和无容屑槽的面积区域的侧表面仅由动压头作用面组成。

此外，切削楔子区域中还可以布置三个左右的切削楔。

切削加工工具同样可以有两个左右的支沟。从中央液体通道分布至无切削楔和无容屑槽面积区域中分支开口的支沟原则上可以采用任意设计。

此外，切削加工工具也可以在柱身中有多个液体通道，例如平行分布的液体通道，它们各通往对应支沟。

切削加工工具还可以在其背对柱身的一侧以及在其切削头上与柱身背对的一侧上有一个截面，这样切削加工工具边还可以用于去除切削加工工具所插入的空隙内部出口上的毛刺。

此外还可以以任意方式在切削头上产生动压头作用面。例如在DE 103 21 670 A1提出的工具上，可以直接在一个存在至少一个支沟分支开口的区域内的切削头上用一个或多个切削楔进行磨平或通过其他加工来形成一块面积区域，该面积区域中在轴向和/或切线方向上移除了一个或多个切削楔的受限部分，从而来轻松形成一个无切削楔和无容屑槽的面积区域或一个动压头作用区域。通过这种方式得到的无切削楔和无容屑槽的面积区域便有了一个动压头作用区域，在该区域中有至少一个支沟的分支开口，并且面积大于至少一个支沟的流动截面面积。在这种情况下，无切削楔和无容屑槽的面积区域的侧表面与图4中所示设计的区别仅在于动压头作用面上。

切削加工工具在所示实施范例中例如可以设计成一个铰刀。切削加工工具可以设计成一个固定切削工具，例如车刀，或设计成一个绕纵向中心轴(作为转轴)运动的切削工具，例如铣刀、钻孔工具、尤其是深孔钻床、直槽钻床或加捻工具。

Claims (10)

1.铰刀，带有

一个柱身(20)，

带有一个切削头(30)，其在圆形面具有多个切削楔，切削楔分别有一个容屑槽并分别有一个刀口(31)逐段地轴向延伸，通过铰刀和工件之间的相对运动来进行切削加工，位于一个可能存在的圆柱形旋转面(40)上，其直径相当于铰刀的额定直径，并且至少包含一个无切削楔和无容屑槽的面积区域(32)，

至少带有一个在切削头一端封闭的液体通道(21)，其穿过整个柱身(20)延伸到切削头(30)中，并且

至少带有一个从液体通道(21 )延伸出来的支沟(50)，其至少有一个设在无切削楔和无容屑槽的面积区域(32)中的分支开口(51)，

其特征在于，

所述切削头(30)带有直槽并且多个切削楔分别以刀口(31)在轴向方向上直线延伸，以及

位于无切削楔和无容屑槽的面积区域(32)中的分支开口(51)位于和假定旋转面(40)相对径向缩回且与纵向中间轴(11)轴向平行分布的动压头作用面(60,160,260)中，其面积要大于分支开口(51)上至少一个支沟(50)的流动截面面积，至少一个液体通道(21)沿铰刀的纵向中间轴(11)分布。

2.根据权利要求1所述的铰刀，其特征在于，动压头作用面(60)有一个平整的表面。

3.根据权利要求1所述的铰刀，其特征在于，动压头作用面(160)有一个槽状凹陷。

4.根据权利要求1所述的铰刀，其特征在于，动压头作用面(160)在至少一个支沟(50)的方向上呈凸出或凹陷状。

5.根据权利要求1到4中任一条所述的铰刀，其特征在于，动压头作用面(260)的轴向长度小于切削头(30)。

6.根据权利要求5所述的铰刀，其特征在于，动压头作用面(260)在工具推进方向上以规定的间距终止于切削头(30)的前后端。

7.根据权利要求1到4中任一条所述的铰刀，其特征在于，铰刀有两个直线形的支沟(50)，分别带有一个在切削头一端封闭的液体通道(21)。

8.根据权利要求1到4中任一条所述的铰刀，其特征在于，切削头(30)的直径大于柱身(20)的直径。

9.根据权利要求1到4中任一条所述的铰刀，其特征在于，设有多个位于内部的液体通道(21)。

10.根据权利要求1到4中任一条所述的铰刀，其特征在于，切削头(30)至少在其背对柱身(20)的一侧有一个截面(34)。

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