CN111683773B - 用于cnc车床的车削方法及车削刀具 - Google Patents

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Abstract

一种用于计算机数控车床的车削方法，包括以下步骤：提供包括切削部(2)的车削刀具(1)，该切削部(2)包括第一刀尖部(10)，该第一刀尖部(10)包括第一切削刃(11)、第二切削刃(12)和连接该第一切削刃(11)和第二切削刃(12)的凸刀尖切削刃(13)，其中所述第一切削刃(11)和第二切削刃(12)在俯视图中是直的或基本上直的；提供金属工件(31)；使所述金属工件(31)绕工件旋转轴线(R2)旋转；进行第一走刀(36)，使得所述第一切削刃(11)起作用，并且使得所述第二切削刃(12)不起作用，使得由所述凸刀尖切削刃(13)生成第一加工表面(38)，并且使得在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，进入角(K)和所述第一切削刃(11)相对于所述工件旋转轴线(R2)形成的角度(β)同时变化。

Description

用于CNC车床的车削方法及车削刀具
技术领域
本发明属于金属切削技术领域。更具体地是，本发明属于通过使用计算机或计算机数控机床(即CNC机床)对金属工件进行车削的领域。更具体地是，本发明涉及车削方法、自动化的计算机实施的方法和车削刀具。
背景技术
在使用CNC车床进行金属工件的车削中，已知许多车削方法。传统上，车削刀具相对于工件的定向在加工期间是恒定的，并且在两个线性轴线上执行车削操作。通常，除了通过更换车削刀具外，不能通过其它手段选择进入角，该进入角也称为设定角。
US 6,715,386 B2描述了一种方法，其中能够执行切削刀片的各种设定角度。如图10中所示，在第一加工序列和第二加工序列之间进行切削刀片的转动(即，旋转)。
发明人已经发现，能够进一步改进车削方法。特别地是，发明人已经发现需要提高刀具寿命和/或切屑控制。
发明内容
发明人已经发现，需要一种改进的方法来提高刀具寿命和/或切屑控制。特别地是，发明人已经发现，当加工具有复杂形状的预定特征(特别是外部沟槽)时，需要一种改进的方法。在这种情况下，发明人已经发现有利的是使进入角变化，以降低车削刀具的不起作用部分与金属工件之间的干涉风险，并且/或者改进切屑控制和/或刀具寿命。发明人还已经发现，需要一种降低振动风险的车削方法。发明人还已经发现，需要一种使CNC车床的切削时间最大化的车削方法，从而降低制造成本。通过这种车削方法，能够增加刀具寿命，这是因为可以降低例如由于切削深度的快速改变而导致的切削力的快速改变的风险。通过这种车削方法，能够使用单个车削刀具来加工具有复杂形状的部件或部件的特征(例如，沟槽)，从而减少了加工时间。
该目的至少在某种程度上通过一种用于计算机数控车床的车削方法来实现，该车削方法包括以下步骤：提供包括切削部的车削刀具，该切削部包括第一刀尖部，该第一刀尖部包括第一切削刃、第二切削刃和连接所述第一切削刃和第二切削刃的凸刀尖切削刃，其中在俯视图中，第一切削刃和第二切削刃是直的或基本上是直的；提供金属工件；使金属工件绕工件旋转轴线旋转；进行第一走刀，使得第一切削刃起作用，并且使得第二切削刃不起作用，使得由凸刀尖切削刃生成第一加工表面，并且使得在第一走刀的至少一部分期间，进入角和第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度同时变化。
因此，所述方法是车削方法，优选是外部车削方法，其中形成旋转对称的表面。所述方法用于计算机数控(CNC)车床。提供了一种车削刀具。该车削刀具包括切削部，该切削部优选呈切削刀片的形式，该切削刀片呈车削刀片的形式。切削部包括第一刀尖部。优选地是，切削部包括第二刀尖部。第一刀尖部包括第一切削刃、第二切削刃和连接第一切削刃和第二切削刃的凸刀尖切削刃，其中第一切削刃、第二切削刃和刀尖切削刃连接顶表面和侧表面。所述顶表面被布置用以用作前刀面。所述顶表面优选包括断屑装置，优选是一个或多个突起和/或凹陷的形式。第一切削刃和第二切削刃在俯视图中是直的或基本上是直的或线性的。提供金属工件，其优选是旋转对称的或基本上旋转对称的。金属工件通过诸如夹紧钳的夹紧装置被夹紧到CNC车床。金属工件可以在一端处或相反的两端处被夹紧。
金属工件绕其工件旋转轴线旋转。优选地是，金属工件绕工件旋转轴线在正好一个方向上旋转。
第一切削刃优选地是在第一走刀的整个切削时间期间起作用，即，在切削中。
走刀能够理解为车削序列，该车削序列能够按时间顺序定义为进入切削和离开切削之间的时间，即，期间从金属工件上去除切屑的时间跨度。所述走刀能够进一步在几何上或在空间上被定义为：从进入切削直到离开切削，车削(更具体地是车削刀具的切削部)是如何相对于金属工件移动的。
表述“第一切削刃起作用并且使得第二切削刃不起作用”可替代地是被表述为“在第一走刀期间，第一切削刃处在第二切削刃的前方”。
在第一走刀期间，或着至少在第一走刀的一部分期间，第一切削刃起作用(即，切削金属)，而第二切削刃不起作用(即，不切削金属)。由凸刀尖切削刃生成第一加工表面。在第一走刀的至少一部分期间，进入角和第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度同时(即，同步地)变化或改变。
换句话说，进入角变化或改变，并且第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度变化或改变。
进入角被定义为第一切削刃与刀尖切削刃的表面生成点的移动方向之间的角度。
进入角优选为5°至140°，甚至更优选为20°至110°。
在第一走刀期间，进入角可以在一个或多个部分处是恒定的。
第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度优选地是随着进入角在第一走刀期间变化而同时变化。换句话说，所述角度优选地是在第一走刀期间同步变化。
所述角度的变化或改变可以通过工件旋转轴线的旋转或移动来实现。替代地是并且优选地是，所述角度的变化通过车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转或移动来实现。所述刀具旋转轴线优选地是正交于或基本上正交于包括切削部的顶表面或前刀面的平面。所述顶表面或前刀面优选不是平面的，然而可以限定基本上包括顶表面或前刀面的平面。
第一走刀被定义为从进入切削直到离开切削，优选被定义为从刀尖切削刃进入切削所处的位置直到刀尖切削刃离开切削所处的位置。金属工件上的用于进入切削的位置与用于离开切削的位置间隔开。
在第一走刀期间的切削深度可以是恒定的。替代地是，在第一走刀期间的切削深度可以变化。
在第一走刀期间，切削速度优选是恒定的或基本上恒定的。所述切削速度优选为40米/分钟至1500米/分钟，甚至更优选为50米/分钟至300米/分钟。
第一走刀优选以增加的切削深度开始，并且优选以减少的切削深度结束。优选地是，在第一走刀的中间部处的切削深度优选是恒定的，优选为0.2毫米至15毫米，甚至更优选为0.4毫米至4毫米。优选地是，所述中间部按时间顺序为第一走刀的50％至99％。
根据一个实施例，第一走刀是非线性第一走刀。
通过这种方法，能够在更短的时间内加工出具有形状复杂的特征。
该方法还包括以下步骤：进行非线性第一走刀或形成刀具路径。非线性意味着从第一走刀生成的加工表面不是完全的圆柱形、圆锥形或平坦的。
第一走刀是非线性的意味着生成的表面是非圆柱形和/或非圆锥形和/或非平面的。生成的表面例如可以包括多个子表面的组合或组，所述子表面例如为圆柱面和/或平面表面和/或凹表面和/或凸表面。优选地是，生成的表面包括与金属工件的旋转轴线同心的圆柱面和凹表面。换句话说，非线性第一走刀优选地是包括线性部分(例如生成圆柱面的部分)，和弯曲部分(例如生成凹表面的部分)。
第一切削刃优选在非线性第一走刀的整个切削时间期间起作用，即在切削中。
根据一个实施例，该方法还包括以下另一步骤：在第一走刀的至少一部分期间，增加进入角并减小表面生成进刀速率。
通过这种车削方法，降低了干涉或碰撞的风险。换句话说，降低了车削刀具的非切削部与金属工件之间接触的风险。通过这种车削方法，可以加工更复杂的形状。
通过这种车削方法，由于在切削的相对较早阶段下的相对较小的进入角给出了这样的切屑方向，该切屑方向相对更加远离金属工件的旋转轴线指向，因此可以进一步改进切屑控制，这在加工复杂形状(例如外部沟槽)时可以是一个优势。
通过这种车削方法，能够提高刀具寿命。这是因为最大切屑厚度的变化小于表面生成进刀恒定时的最大切屑厚度的变化。另一方面，发明人已经发现，相对较小的进入角对于刀具寿命是有利的，并且通常至少在降低碰撞风险方面，大的进入角是有利的，并且随着走刀的进行，碰撞风险通常会增加。因此，通过这种车削方法，降低了干涉或碰撞的风险。换句话说，降低了车削刀具的非切削部与金属工件之间接触的风险。通过这种车削方法，可以加工更复杂的形状。
表面生成进刀速率是速度。表面生成进刀速率优选为每转0.05毫米至1.2毫米。刀尖切削刃的表面生成点优选是沿着刀尖切削刃移动。然而，这种效果通常很小。
当进入角变化时，刀尖切削刃的表面生成点每转移动的距离能够被指定为表面生成进刀速率，并且能够发现其为刀尖切削刃的表面生成点在金属工件的每转中移动的距离。
加工表面具有波形的形状和/或结构。相邻顶部或尖头部(cusps)之间的距离等于表面生成进刀速率。
这种方法的结果能够例如在加工出来的部件上看到，其中进刀标记(例如尖头部)之间的距离在走刀结束时较小，或者朝向走刀结束逐渐减小。
在第一走刀的至少一部分期间，随着刀尖切削刃的速度或更准确地说是刀尖切削刃的表面生成点的速度的减小，进入角优选地是同时(即，同步地)增大。换句话说，优选地是，随着表面生成进刀速率的减小，进入角同时增大。
替代地是，进入角可以增量式地增加，例如以具有固定值的步长增加，例如随着进刀速率增量式地减少，进入角以1°或2°的步长同时增量式地增加，该进刀速率例如以具有固定值的步长或以具有固定值的倍数的步长减小，例如进刀速率以每转0.001毫米或0.005毫米的步长减小。
根据一个实施例，进入角和第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度连续变化。
通过所述角度的这种平滑的或无级的或无缝的变化，发明人已经发现加工表面质量得到改进。
进入角连续地变化或改变，即不间断地或逐渐地变化或改变。
第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度连续地变化或改变，即不间断地或逐渐地变化或改变。
根据一个实施例，进入角和第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度通过车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转而变化，其中，刀具旋转轴线垂直于或基本上垂直于工件旋转轴线。
通过这种车削方法，其中刀具旋转轴线垂直于工件旋转轴线，所述角度的变化可以通过所述车削刀具所连接到的机床主轴的相同量的变化来实现。
表述“基本上垂直”是指刀具旋转轴线距垂直于工件旋转轴线在15°以内。
优选地是，车削刀具沿着刀具旋转轴线是伸长的。换句话说，车削刀具沿着刀具旋转轴线比沿着垂直于刀具旋转轴线的轴线更加伸长。
优选地是，切削部的顶表面(该顶表面连接到第一切削刃、第二切削刃和刀尖切削刃)布置在垂直于或基本上垂直于刀具旋转轴线的平面中。所述顶表面背对车削刀具的联接部。
通过这种方法，降低了振动的风险。
优选地是，在第一走刀期间，车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转仅在一个方向上，即仅在顺时针方向上或仅在逆时针方向上。
如果车削方法包括第二走刀(例如非线性第二走刀)，则车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转优选地是在与第一走刀期间的旋转方向的相反方向上。
关于金属工件，在第一走刀和第二走刀两者期间，金属工件绕所述工件旋转轴线的旋转方向是相同的。
优选地是，在第一走刀期间，车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转是50°至200°，甚至更优选是70°至160°。
根据一个实施例，该方法还包括以下另一步骤：在第一走刀的至少一部分期间，使刀具旋转轴线相对于工件旋转轴线移动。
通过这种车削方法，与刀具旋转轴线和/或金属工件正在移动相比，能够以更容易的方式执行该车削方法。
换句话说，车削刀具相对于金属工件的移动包括刀具旋转轴线相对于工件旋转轴线的移动。刀具旋转轴线的所述移动优选是平行移动。所述移动优选地是包括非线性移动。工件旋转轴线不移动。
根据一个实施例，该方法还包括以下另一步骤：在第一走刀的至少一部分期间，使车削刀具朝向工件旋转轴线移动。
通过这种车削方法，第一加工表面是外部表面，该外部表面可以包括内角部和/或沟槽和/或凹座和/或凹腔。
所述内角部小于180°，优选为90°+/-10°。90°的内角部包括圆柱形或圆锥形的第一表面和平坦的或圆锥形的第二表面，其中第二表面是径向外部表面，并且其中第一表面和第二表面被连接起来。径向外部意味着相对于工件旋转轴线在径向外部，即距工件旋转轴线更大的距离处。所述第一表面和第二表面优选地通过凹表面连接起来。优选地是，所述内角部包括圆柱形的第一表面和平坦的第二表面，其中所述第一表面和第二表面通过凹表面连接起来，并且其中所述第二表面是径向外部表面。
根据一个实施例，进入角和第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度在非线性第一走刀的非线性部分期间变化。
换句话说，两个所述角度均在非线性第一走刀的非线性部分(例如弯曲段)的至少一部分期间变化。
根据一个实施例，该方法还包括以下另一步骤：在第一走刀的至少一部分期间，将最大切屑厚度设定为恒定的预定值或将最大切屑厚度设定在预定范围内。
通过这种车削方法，进一步提高了刀具寿命和/或切屑控制。
这种方法的结果能够例如在加工出来的部件上看到，其中进刀标记(例如尖头部)之间的距离在走刀结束处较小，或者朝向走刀结束逐渐减小。
最大切屑厚度hx(也称为未变形切屑厚度，有时也称为“hex”)是在第二切削刃不起作用时，在垂直于生成切屑的第一切削刃的方向上测量得到的最大切屑厚度。如果第二切削刃起作用并且第一切削刃不起作用，则最大切屑厚度是在垂直于生成切屑的第二切削刃的方向上测量得到的。在车削中，其中进入角和进刀速率恒定且切削深度大于刀尖切削刃的情况下，切屑厚度hx恒定，并且被定义为f×sinK，其中f是每转进刀速率，并且K是进入角。例如，在90°进入角下，切屑厚度或最大切屑厚度等于进刀速率。但是，在该当前情况下，进入角可以变化，并且进刀速率可以沿着第一切削刃变化。
当进入角K变化时，最大切屑厚度hx是沿着垂直于第一切削刃的线测量得到的最大切屑厚度。
当进入角K变化时，能够将刀尖切削刃的表面生成点在每转中移动的距离指定为每转进刀速率。在这种情况下，当进入角K变化时，所述每转进刀速率能够被指定为表面生成进刀速率，并且能够被定义为刀尖切削刃的表面生成点在金属工件的每转中移动的距离。
“基本上恒定的最大切屑厚度”意味着最大切屑厚度hx在第一走刀和/或第二走刀的至少90％期间在+/-25％内变化。进入角K被定义为在表面生成进刀方向与起作用的主切削刃(即，第一切削刃或第二切削刃)之间的角度。在第一走刀期间，第一切削刃是起作用的主切削刃。在第二走刀中，第二切削刃是主切削刃。所述进入角K优选地是小于或等于130°，优选是5°至110°。
所述预定值或预定范围可以优选地从电子数据库或电子库中自动选择。优选地是，所述预定值或预定范围等于或基本上等于切削部的制造商的推荐进刀，优选是在考虑了金属工件的材料的情况下。
优选地是，最大切屑厚度hx为0.01毫米至3毫米，更优选为0.03毫米至2毫米，甚至更优选为0.04毫米至1.2毫米。
根据一个实施例，第一非线性走刀包括加工外部沟槽的底表面，
其中，该沟槽由第一侧壁、第二侧壁、底表面、第一角部表面和第二角部表面限制，
其中，第一角部表面连接底表面和第一侧壁，
其中，第二角部表面连接底表面和第二侧壁，
其中，该方法包括以下步骤：将刀尖切削刃朝向第一角部表面移动；和
当车削刀具的与第一切削刀片间隔开的一部分到达距第一侧壁预定距离时，增大车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转速度。
因此，第一非线性走刀包括加工外部沟槽的底表面，以及优选是外部沟槽的第一角部表面。底表面优选是与工件旋转轴线同心的圆柱面。
换句话说，第一加工表面包括沟槽的底表面。
沟槽或凹座是外部沟槽。沟槽优选地在远离工件旋转轴线的方向上开口。替代地是，沟槽在平行于或大致平行于工件旋转轴线的方向上开口。
沟槽由第一侧壁(即，第一侧壁表面)和第二侧壁(即，第二侧壁表面)限制，第一侧壁和第二侧壁各自优选垂直于或基本上垂直于工件旋转轴线。第一侧壁面对第二侧壁。
沟槽进一步由第一角部表面和第二角部表面限制，其中所述角部表面是凹表面。
该方法包括以下步骤：通过将生成表面的刀尖切削刃朝向第一角部表面移动，来生成第一加工表面的一部分，即，底表面的至少一部分；以及当车削刀具的一部分到达距第一侧壁的、平行于工件旋转轴线测量得到的预定距离时，增加车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转速度，其中所述部分处在沟槽内部并与第一切削刀片间隔开。
替代地是，增大车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转速度能够被理解为增加进入角增加的速度。换句话说，当车削刀具的所述部分到达距第一侧壁的所述预定距离时，进入角的增加率不是恒定的。
换句话说，车削刀具的所述部分在生成表面的刀尖切削刃之前到达距第一侧壁的所述预定距离处。
预定距离优选为1毫米至30毫米，甚至更优选为2毫米至15毫米。
车削刀具的所述部分优选是刀具本体的前端，或者是连接到刀具本体的所述前端的第二切削刀片。
根据一个实施例，该方法还包括以下另一步骤：在第一走刀的至少一部分期间，将切屑面积设定为低于预定值或设定在预定范围内。
通过这种车削方法，可以提高刀具寿命。
切屑面积的通常定义是切削的深度(也称为切削深度)×每转进刀。回转(revolution)与工件有关。换句话说，切屑面积是每转移除的材料的面积。更具体地说，每转进刀被定义为刀尖切削刃的表面生成点每转行进的距离。
根据一个实施例，该方法还包括以下另一步骤：在第一走刀的至少一部分期间，将最大切屑宽度设定为预定值或预定范围。
通过这种车削方法，可以提高刀具寿命。
术语设定最大切屑宽度意味着选择沿着第一切削刃的在第一走刀期间起作用的预定点或范围。换句话说，第一切削刃的一部分不起作用。最大切屑宽度优选小于或等于12毫米，甚至更优选小于或等于6毫米，甚至更优选小于或等于3毫米。最大切屑宽度优选大于或等于0.2毫米，更优选大于或等于0.5毫米。
优选地是，最大宽度在预定值的+/-40％以内，甚至更优选在+/-20％以内变化。
替代地是，换句话说，该方法还包括以下步骤：将切削深度设定为预定值或设定在预定范围内。
根据一个实施例，该方法还包括进行第二走刀的另一步骤，使得第二切削刃起作用，并且使得第一切削刃不起作用，
其中，第一加工表面的至少一部分在第二走刀期间被加工，从而通过凸刀尖切削刃生成第二加工表面。
通过这种车削方法，能够减少加工时间，特别是在例如要加工凹座或沟槽时，以及在需要移除较大深度的材料的情况下。
优选地是，在第一走刀和第二走刀两者期间，金属工件绕所述工件旋转轴线的旋转方向是相同的。
优选地是，第二走刀的方向与第一走刀的方向相反或基本上相反。
根据一个实施例，切削部呈切削刀片的形式，
其中，切削刀片包括顶表面，
其中，在俯视图中，第一切削刃和第二切削刃之间的角度小于90°，
并且其中，在俯视图中，凸刀尖切削刃的曲率半径为0.15毫米至1.3毫米，
其中，车削刀具包括刀具本体，
其中，刀具本体包括联接部、中间部和刀片座，
其中，中间部沿着其纵向中心轴线延伸，
其中，切削刀片被安装在刀片座中，
其中，刀具本体在联接部和刀具本体的前端之间延伸，
其中，刀具本体的前端包括刀片座，
其中，切削刀片的顶表面背对联接部，
其中，联接部的纵向中心轴线限定刀具旋转轴线，
其中，进入角和第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度在第一走刀期间随着车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转而变化。
通过这种方法，由于切削力在更大程度上被导向联接力，因此进一步降低了振动的风险。
第一切削刃和第二切削刃之间的角度优选为10°至80°，甚至更优选为10°至65°。通过这种车削刀具，与所述角度大于80°时相比，能够加工出更复杂的形状。
在俯视图中，切削刀片优选地是完全处在联接部的外周边表面内侧。
根据一个实施例，在俯视图中，中间部沿着在第一切削刃和第二切削刃之间形成的等分线比沿着垂直于该等分线并与中间部的纵向中心轴线相交的线更加伸长至少50％。
换句话说，刀具本体的前端沿着在第一切削刃和第二切削刃之间形成的等分线比沿着垂直于该等分线并与中间部的纵向中心轴线相交的线更加伸长至少50％。
根据一个实施例，计算机程序具有指令，该指令在由计算机数控车床运行时使计算机数控车床执行上述方法。
因此，所述计算机程序或计算机程序产品控制车削刀具的刀具路径、切削数据和金属工件的旋转。
通过这种计算机程序，所述车削方法能够容易地在许多CNC车床或CNC机床上实施。
所述计算机程序具有用于控制车削刀具的移动和旋转的指令，以及用于金属工件的旋转的指令，以通过根据上述方法的车削操作来移除坯料。
所述指令可以包括诸如切削速度、进刀速率、刀具路径和切削深度的切削数据。
计算机可读介质可以已经在其上存储了所述计算机程序。
数据流可以代表所述计算机程序。
根据本发明的一个方面，一种自动化的计算机实现方法，该方法用于生成命令以控制计算机数控机床，从而通过上述车削刀具中的任一个车削刀具来在能够绕金属工件的工件旋转轴线旋转的所述金属工件上制造特征，
其中，该方法还包括以下步骤：根据上述第一走刀中的任一个来配置第一走刀。
根据本发明的一个方面，一种自动化的计算机实现方法，该方法用于生成命令以控制计算机数控机床，从而通过车削刀具来在能够绕金属工件的工件旋转轴线旋转的所述金属工件上制造特征，
其中，车削刀具包括切削部，该切削部包括第一刀尖部，该第一刀尖部包括第一切削刃、第二切削刃和连接第一切削刃和第二切削刃的凸刀尖切削刃，其中在俯视图中，第一切削刃和第二切削刃是直的或基本上直的，
其中，该方法包括以下步骤：
配置第一走刀，使得第一切削刃起作用，并且使得第二走刀切削刃不起作用，使得由凸刀尖切削刃生成第一加工表面，并且使得在第一走刀的至少一部分期间，进入角和第一切削刃相对于工件旋转轴线形成的角度同时变化。
优选地是，刀具路径设计员使用自动化的计算机实现方法来生成用于控制计算机数控机床的命令，以访问标准CAD格式的特征的CAD图。刀具路径设计员从菜单中选择用于制造特征的车削刀具。刀具路径设计员限定车削刀具的属性，例如通过从电子刀具库或通过其它方式收集车削刀具的特性。所述刀具特性包括车削刀具的几何形状或外边界线以及切削数据推荐。为了简单起见，将图示的特征选择为能够通过单个加工功能来制造的特征，例如外部沟槽。应当理解的是，本发明的适用性不限于能够通过单个加工功能来制造的特征。
然后，刀具路径设计员限定要在特征的制造中使用的金属工件的几何形状。这可以由本发明的自动化的计算机实现设备自动完成，或者由刀具路径设计员手动完成。然后，刀具路径设计员指定金属工件的具体金属材料。可以递归地计算出一组加工步骤或走刀，由此优选地是首先为工件的初始区域计算出第一走刀，然后类似地是为工件的其余区域计算出随后的第二走刀。所述第一走刀和第二走刀优选是非线性的。可以类似地计算出附加的、后续的一序列加工步骤或走刀，直到已经计算出用于加工所期望特征的刀具路径为止。
该自动化的计算机实现方法可以优选地是用于计算机辅助制造中。该方法优选地是考虑了诸如特征的形状和车削刀具的形状的约束条件。该方法优选地是包括使金属工件和车削刀具之间的碰撞风险最小化的约束条件。该自动化的计算机实现方法能够优选地是用于上述车削方法实施例中的任一个或其一部分。
该自动化的计算机实现方法优选地是还包括以下另一步骤：在第一走刀的至少一部分期间，增加进入角并且减小表面生成进刀速率，优选是同时地增加和减小。
根据一个实施例，该自动化的计算机实现方法还包括以下另一步骤：在第一走刀的至少一部分期间，将最大切屑厚度设定为恒定的预定值或设定在预定范围内。
优选地是，最大切屑厚度的所述值或范围选自电子刀具库或电子加工数据库，该电子刀具库或电子加工数据库优选地是包括切削部(优选是切削刀片的形式)的材料和形状和用于这种切削部的针对至少一种特定类型的金属的推荐的切削数据。换句话说，最大切屑厚度是至少根据金属工件材料和/或切削部的材料和/或形状而选择的。
刀具路径设计员优选地设定与第一走刀的第一点有关的第一进入角，和与第一走刀的第二点有关的第二进入角，由此自动化的计算机实现方法优选地是还包括以下另外的步骤：针对第一点和第二点，根据公式f＝最大切屑厚度/sinK计算进刀速率的表面生成进刀速率；对于沿着加工表面在所述第一点和所述第二点之间的每个点，线性插值计算进刀速率(或表面生成进刀速率)和进入角。
根据一个实施例，该特征呈外部沟槽的形式，该外部沟槽由底表面、第一侧壁和第二侧壁以及第一角部表面和第二角部表面限制，
其中，第一角部表面连接底表面和第一侧壁，
其中，第二角部表面连接底表面和第二侧壁，
其中，第一走刀包括加工底表面和第二角部表面，
其中，该方法还包括以下另外的步骤：设定角部进入角、角部离开进入角和纵向离开进入角，
并且无级地或增量地使进入角在角部进入角与角部离开进入角之间变化，以及在角部进入角与纵向离开进入角之间变化。
底表面优选是与金属工件的旋转轴线同心的圆柱面。第一侧壁和第二侧壁优选是平坦的或基本上平坦的，并且垂直于金属工件的旋转轴线。第一角部表面和第二角部表面优选是弯曲的，优选具有恒定的曲率半径。
第一走刀是非线性的，并且包括加工底表面和第二角部表面，优选还加工第一角部表面。
非线性第一走刀包括在朝向旋转轴线和朝向底表面的弯曲方向上加工第二角部表面，然后在远离第二角部表面的方向上加工底表面。
角部进入角是在第二角部表面的加工开始或进入处的进入角。角部离开进入角是在第二角部表面的结束或离开处的进入角。角部离开进入角等于纵向进入角。纵向离开进入角是在底表面的加工开始或进入处的进入角。
优选地是，角部进入角大于角部离开进入角。
优选地是，纵向离开进入角大于角部离开进入角。
优选地是，角部进入角被设定为60°至120°，甚至更优选为80°至110°。
优选地是，角部离开进入角被设定为20°至80°，甚至更优选为25°至45°。
优选地是，纵向离开进入角被设定为60°至120°，甚至更优选为80°至110°。
优选地是，非线性第一走刀包括加工第一角部表面，该加工是紧接在对底表面进行加工之后进行的。
在第一角部表面的加工的开始或进入处的进入角等于纵向离开进入角。
在第一角部表面的结束或离开处的进入角被指定为K6，并且优选地是设定为10°至80°，甚至更优选为25°至45°。
非线性第一走刀可以使得刀尖切削刃在第二角部表面之前进入切削。在这种情况下，进入处的进入角被指定为K1。
所有进入角均被定义为第一切削刃与表面生成进刀方向之间的角度。
第一切削刃至少在加工底表面期间起作用。即使在非线性第一走刀的一部分期间第一切削刃不起作用，也可以按照上述定义来定义进入角。
优选地是，在非线性第一走刀的至少一部分期间，进入角K连续地变化，即无级地变化。替代地是，进入角K增量式地变化，优选地是以小于2°的步长增量式地变化。CNC车床设定了进入角变化的极限。
优选地是，自动化的计算机实现方法包括第二非线性走刀，其中第一角部表面在底表面之前被加工，并且其中底表面在第二角部表面之前被加工。
换句话说，非线性第二走刀通常在与非线性第一走刀相反的方向上。
在第二非线性走刀期间，优选以与非线性第一走刀相对应的方式选择进入角。
优选地是，自动化的计算机实现方法包括非线性走刀交替的序列。
根据一个方面，车削刀具包括刀具本体和切削部，其中切削部包括第一切削刀片和第二切削刀片，
其中，刀具本体包括联接部、中间部、用于第一切削刀片的第一刀片座和用于第二切削刀片的第二刀片座，
其中，刀具本体在联接部和刀具本体的前端之间延伸，
其中，刀具本体的前端包括第一刀片座和第二刀片座，
其中，第一切削刀片包括与顶表面相反的底表面，其中，侧表面连接顶表面和底表面，
其中，中间平面在顶表面和底表面之间的中间延伸，
其中，第一切削刀片的顶表面背对联接部，
其中，第二切削刀片包括与顶表面相反的底表面，其中，侧表面连接顶表面和底表面，
其中，中间平面在顶表面和底表面之间的中间延伸，
其中，第二切削刀片的顶表面背对联接部，
其中，联接部的纵向中心轴线限定刀具旋转轴线，
其中，中间部沿着其纵向中心轴线延伸，
其中，在俯视图中，第一切削刀片和第二切削刀片之间的最大距离大于刀具本体的前端的宽度，其中，刀具本体的前端的所述宽度是垂直于第一切削刀片和第二切削刀片之间的所述最大距离进行测量的，
其中，中间部的沿着纵向中心轴线测量得到的长度大于第一切削刀片和第二切削刀片之间的最大距离。
通过这种车削刀具，可以进一步提高机床利用率。通过这种车削刀具，能够更有效地加工复杂的形状。
车削刀具适用于以上限定的车削方法。
第一切削刀片和第二切削刀片优选地是由适合于金属切削的耐磨材料(例如诸如硬质合金)制成的。
联接部和中间部优选永久地连接，优选地是由一块钢制成的，并共同形成刀具本体。
刀具本体在联接部和背对该联接部的前端之间延伸，该联接部被布置成直接或间接地连接到CNC车床的机床接口。
刀具本体的前端包括用于第一切削刀片的第一刀片座，和用于第二切削刀片的第二刀片座。
第一切削刀片包括被布置用以用作就座表面的底表面，和被布置为包括前刀面的相反的顶表面。第一切削刀片的顶表面背对联接部。
顶表面优选包括断屑装置，该断屑装置优选呈一个或多个突起和/或凹陷的形式。底表面优选包括一个或多个突起和/或凹陷形式的防旋转装置，以用于与第一刀片座中的防旋转装置协作。替代地是，底表面可以不具有防旋转装置。例如，底表面可以是平坦的或基本上平坦的。在这种情况下，连接顶表面和底表面的侧表面用作就座表面或接触表面，即，该侧表面与第一刀片座的表面相接触。
在顶表面和侧表面之间的相交处形成一个或多个切削刃。在俯视图中，顶表面可以具有任何形状。
第一切削刀片和第二切削刀片可包括通过相应的刀尖切削刃连接的相应的第一切削刃和第二切削刃。在俯视图中，刀具本体的前端处于与第一切削刀片和第二切削刀片的相应的第一切削刃和第二切削刃重合的线的内侧。通过这种车削刀具，能够加工更复杂的形状。
第一切削刀片包括被布置为表面生成切削刃的切削刃，该切削刃在俯视图中是凸弯曲的，例如优选为圆弧或圆的形式，曲率半径为0.15毫米至30毫米，甚至更优选0.3毫米至25毫米。
中间平面在顶表面和底表面之间的中间延伸，并且优选地是被布置成垂直于或基本上垂直于中间部的纵向中心轴线。
优选地是，用于夹紧螺钉的孔(即，通孔)优选地是在顶表面和底表面中开口。
第二切削刀片可以以与第一切削刀片相对应的方式布置，即成形。替代地是，第二切削刀片可以具有与第一切削刀片不同的形状。第二切削刀片的顶表面背对联接部。
在俯视图中，第一切削刀片和第二切削刀片优选地是完全处在联接部的外周边表面内部。
第二切削刀片被定位第二刀片座中。
第一切削刀片和第二切削刀片通过夹紧装置(优选是夹紧螺钉的形式)以可拆卸的方式夹紧或安装在相应的刀片座中。
第一刀片座和第二刀片座间隔开并且优选地是相对于中间部的纵向中心轴线位于相反的侧上。第一切削刀片和第二切削刀片各自形成车削刀具的自由端。换句话说，第一切削刀片和第二切削刀片中的每一个切削刀片都包括生成表面的凸切削刃，该凸切削刃形成车削刀具的自由端。
优选地是，在第二切削刀片的顶表面和底表面之间的中间延伸的第二切削刀片的中间平面与第一切削刀片的对应的中间平面共面。
联接部的纵向中心轴线限定刀具旋转轴线，并且优选是与中间部的纵向中心轴线共线的，替代地是，平行于中间部的纵向中心轴线。
在俯视图中，第一切削刀片和第二切削刀片之间的最大距离，更具体地是第一切削刀片和第二切削刀片的被布置用以用作表面生成部或切削刃的部分之间的最大距离大于刀具本体的前端的宽度，其中刀具本体的前端的所述宽度是垂直于第一切削刀片和第二切削刀片之间的所述最大距离而测量得到的。
换句话说，当在正视图中看时，前端和中间部是伸长的。
中间部具有沿着纵向中心轴线的长度或距离。优选地是，中间部的截面优选地是从刀具本体的前端直到所述距离的至少50％，甚至更优选地是直到至少70％都是均匀的或基本上均匀的。
中间部的所述长度或距离比第一切削刀片和第二切削刀片之间的最大距离大，甚至更优选大50％至300％。
附图说明
现在将通过描述本发明的不同实施例并参考附图来更详细地解释本发明。
图1是作为第一车削刀具的一部分的刀具本体的透视图。
图2是第一车削刀具的透视图。
图3是图1中的刀具本体的刀片座的透视图。
图4是图2中的车削刀具的侧视图。
图5是图2中的车削刀具的另一侧视图。
图6是第二车削刀具的侧视图。
图7是图6中的车削刀具的透视图。
图8是图6中的车削刀具的俯视图。
图9是第三车削刀具的透视图。
图10是图9中的车削刀具的侧视图。
图11是图9中的刀具本体的透视图。
图12是图11中的刀具本体的刀片座的透视图。
图13是图9中的切削刀片的透视图。
图14是图13中的切削刀片的侧视图。
图15是图13中的切削刀片的俯视图。
图16是图13中的切削刀片的另一透视图。
图17是第四车削刀具的侧视图。
图18是图17中的车削刀具的另一侧视图。
图19是图17中的车削刀具的透视图。
图20是图17中的车削刀具的俯视图。
图21是使用图9中的车削刀具的第一车削方法的侧视图。
图22是使用图9中的车削刀具的改型的第一车削方法的侧视图。
图23是图21的第二侧视图。
图24是图21中所示的车削刀具和金属工件的透视图。
图25是使用图17中的车削刀具的第二车削方法的侧视图。
图26是使用图17中的车削刀具的第二车削方法的另一侧视图。
图27是使用图6中的车削刀具的第三车削方法的侧视图。
图28至图37是第四车削方法的图示。
图38示出了图29和图30相组合。
图39是图38的一部分的放大图。
图40至图49是第五车削方法的图示。
图50是第六车削方法。
图51是第七车削方法。
图52是使用第五车削刀具的第八车削方法。
图53至图58是使用第五车削刀具的第九车削方法的图示。
图59是第五车削刀具的透视图。
图60是图59中所示的车削刀具的侧视图。
图61是图59中所示的车削刀具的另一侧视图。
图62是图59中所示的车削刀具的俯视图。
所有车削刀具和切削刀片的图均已按比例绘制。
具体实施方式
现在将更详细地描述本发明，并且描述了能够用于执行根据本发明的方法的车削刀具的示例。将更详细说明五个车削刀具。已经发现这些车削刀具特别适合于执行上述车削方法。将描述9种车削方法，对其中一些方法进行大体描述，对其中一些方法进行更详细描述。所有描述的车削刀具都能够被用于所描述的车削方法中的任一种。
参考图1至图5，它们示出了包括刀具本体3和第一切削刀片2的第一车削刀具1。图1中示出了没有切削刀片2的刀具本体3。车削刀具包括刀片座6，该刀片座6在图3中示出。车削刀具1是这样的车削刀具，其包括联接部4、中间部5和切削部2。联接部4和中间部5永久地连接并共同形成由钢制成的刀具本体3。第一切削刀片2是由硬质合金制成的。第一车削刀具1仅包括一个切削刀片。联接部4适合于连接到可旋转的机床接口(未示出)，诸如机床主轴。联接部4包括根据ISO 26623-1：2014的基本上圆锥形部分或渐缩部分39和环形部分40。替代地是，也可以使用其它快速形状联接部。
刀具本体3的前端20或向前端由用于第一切削刀片2的第一刀片座6限定。第一切削刀片2通过夹紧装置14以可拆卸的方式被夹紧在第一刀片座6中，所述夹紧装置呈夹紧螺钉14的形式。
第一切削刀片2包括与顶表面7相反的底表面8。侧表面9将顶表面7和底表面8连接起来。
如图4中所示，中间平面M1在顶表面7和底表面8之间的中间延伸。
中间部5在联接部4和切削部2之间延伸。
联接部4的纵向中心轴线限定刀具旋转轴线R1。
中间部5沿着其纵向中心轴线A1延伸。
如图2、图4和图5中所示，对于第一车削刀具1，纵向中心轴线A1与刀具旋转轴线R1共线或共轴。
中间平面M1垂直于中间部5的纵向中心轴线A1，并且垂直于旋转轴线R1。
第一切削刀片2的顶表面7背对联接部4。顶表面7是非平面的，并且包括突起形式的断屑装置或断屑器。
第一切削刀片2包括第一刀尖部10和第二刀尖部10'，它们各自形成切削刀具1的自由端。
第一刀尖部10包括在俯视图中均笔直的第一切削刃11、第二切削刃12以及连接所述第一切削刃11和第二切削刃12的凸刀尖切削刃13。该凸刀尖切削刃13在俯视图中是凸出的。刀尖切削刃13在俯视图中是凸弯曲的，具有0.15毫米至1.3毫米的曲率半径。尽管未示出根据第一实施例的切削刀具的俯视图，但是在图8中示出了根据第一实施例的第一切削刀片2的俯视图，其示出了相同的切削刀片。
根据第一实施例，曲率半径为0.4毫米。
第一切削刃11和第二切削刃12形成35°的刀尖角。
在俯视图中，第一刀尖部10和第二刀尖部10′相对于彼此形成绕中间部5的纵向中心轴线A1测量得到的、180°的角度。
在俯视图和仰视图中，第一切削刀片2是180°对称的。第一切削刀片在俯视图中为平行四边形形状。
如图3中所示，第一刀片座6包括第一刀片座旋转锁定装置，该第一刀片座旋转锁定装置包括凸脊23-26，其中两个凸脊23、26是共线的，并且两个凸脊24、25是平行的。
第一切削刀片2包括沟槽形式的第一切削刀片旋转锁定装置(未示出)，该第一切削刀片旋转锁定装置被形成在底表面8中，与第一刀片座旋转锁定装置23-26协作。
第一切削刀片2包括用于夹紧螺钉14的孔。所述孔13与顶表面8和底表面9相交，并且其中心轴线限定与旋转轴线R1和纵向中心轴线A1共线的第一切削刀片中心轴线。
车削刀具1包括冷却剂通道，该冷却剂通道被形成在刀具本体3中并在联接部4和喷嘴28之间延伸。所述喷嘴28被形成在中间部5中，并且冷却剂通道和喷嘴28被布置用以将冷却剂流体导向第一刀尖部10和第二刀尖部10'。
现在参考图9至图16，它们示出了包括第一切削刀片2的第三车削刀具1。与第一车削刀具1相比的主要区别涉及第一切削刀片2和刀片座6的设计。
在如图15中所示的俯视图中，与第一切削刃11共线的第一延长线21和与第二切削刃12共线的第二延长线22相对于第一切削刀片中心轴线A2在相反侧上延伸，当将切削刀片2安装在刀片座6中时，该第一切削刀片中心轴线A2与旋转轴线R1和纵向中心轴线A1共线。对于根据第一实施例的切削刀具1，上述句子也适用。
第一切削刀片2包括三个刀尖部10、10′、10″。在俯视图和仰视图中，第一切削刀片2是120°对称的。
在如图15中所示的俯视图中，第一切削刃11和第二切削刃12形成35°的刀尖角α。
如图12中所示，第一刀片座6包括第一刀片座旋转锁定装置，该第一刀片座旋转锁定装置包括凸脊23-25，其中所述凸脊23-25相对于用于夹紧螺钉14的并被形成在第一刀片座6中的孔32径向延伸。
第一切削刀片2包括第一切削刀片旋转锁定装置，该第一切削刀片旋转锁定装置包括沟槽16-18，这些沟槽16-18被形成在底表面8中，与第一刀片座旋转锁定装置23-26协作。
现在参考图17至图20，它们示出了第四切削刀具1。第四切削刀具1与第一切削刀具1的主要区别在于，切削刀具1包括第二切削刀片29和第三切削刀片30，它们被分别夹紧或安装在第二刀片座和第三刀片座中。所述第二刀片座和第三刀片座在刀具本体3的中间部5中纵向形成在第一切削刀片2和联接部4之间，并且与第一切削刀片2和联接部4间隔开。
与第一切削刀片2相比，第二切削刀片29和第三切削刀片30在俯视图中各自具有不同的形状。第三切削刀片30是螺纹刀片。
第二切削刀片29和第三切削刀片30各自包括刀尖部，其中每个所述刀尖部包括一组切削刃。
与第一切削刀片2相比，第二切削刀片29和第三切削刀片30被放置在距中间部5的纵向中心轴线A1更大的距离处。
在如图20中所示的俯视图中，第二切削刀片29和第三切削刀片30相对于第一刀尖部和第二刀尖部形成相等的较大角度或基本上相等的较大角度。在图20中，第一切削刀片包括两个刀尖部10、10'，所述刀尖部10、10'分别被放置在6点钟和12点钟处。第二切削刀片29被放置在9点钟处，并且第三切削刀片30被放置在9点钟处，其中时间参考涉及模拟12小时制的手表，并且涉及相对于纵向中心轴线A1的相对位置。通过这种切削刀具，进一步改进了间隙。
如图17中所示，第二切削刀片29和第三切削刀片30在纵向上被定位成在与夹紧部4的距离相等或基本上相等处。
现在参考图6至图8，它们示出了第二切削刀具1。第二切削刀具1与第一切削刀具的主要区别在于，对于第二切削刀具1，纵向中心轴线A1平行于刀具旋转轴线R1并与其间隔开，并且第一刀尖部10的凸刀尖切削刃13与刀具旋转轴线R1相交或基本上相交。换句话说，中间部5相对于刀具旋转轴线R1偏移。第一刀尖部10的凸刀尖切削刃13的中点定位于距刀具旋转轴线R1小于或等于0.5毫米的位置。
在其它方面，第二车削刀具1与第一切削刀具相同或类似于第一车削刀具。例如，在如图8中所示的俯视图中，与第一切削刃11共线的第一延长线21和与第二切削刃12共线的第二延长线22相对于中间部5的纵向中心轴线A1在相反侧上延伸。
根据第一、第三和第四实施例，在如图8中所示的俯视图中，中间部5和第一切削刀片2处在联接部4的外边界线内侧。
现在注意图21，其以侧视图示出了当执行第一车削方法时的金属工件31和第三车削刀具1的相对位置和定向。替代地是，能够使用任何其它上述车削刀具。车削刀具1包括夹紧到CNC车床(未示出)的机床接口40的联接部4、中间部5和切削刀片形式的切削部2。该CNC车床(未示出)能够通过指令而被指示执行该车削方法，所述指令存在于计算机程序、计算机可读介质或数据流中。联接部4的纵向中心轴线限定刀具旋转轴线R1。中间部5沿着其纵向中心轴线A1延伸。切削部2包括背对联接部4的顶表面。
金属工件31在图21中绕工件旋转轴线R2在顺时针方向上旋转。
刀具旋转轴线R1垂直于工件旋转轴线R2。刀具旋转轴线R1被布置成使得金属工件31的在与凸刀尖切削刃13接触的点处的切线与联接部4相交。切向切削力指向机床接口40。刀具旋转轴线R1与金属工件31的周边表面间隔开一定距离。刀具旋转轴线R1平行于所述切线。
现在注意图22，其示出了当执行第一车削方法的替代方法时的金属工件31和第三车削刀具1的相对位置和定向。图22中的布置结构与图21的区别仅在于：刀具旋转轴线R1不平行于所述切线，而是相对于所述切线形成小于或等于10°的角度。
现在注意图23，其示出了在加工外部凹座或外部沟槽52形式的预定特征的加工期间，切削刀片2(包括车削刀具1在内)的中心位置的侧视图。外部沟槽52的加工包括非线性的(即，弯曲的)第一走刀，使得第一切削刃起作用，并且使得第二切削刃不起作用，使得由凸刀尖切削刃生成第一加工表面，并且使得在第一走刀的至少一部分期间，进入角和第一切削刃相对于工件旋转轴线R2形成的角度同时变化。外部沟槽的加工包括非线性的(即，弯曲的)第二走刀，其中第二切削刃起作用，而第一切削刃不起作用，并且其中在第二走刀期间，加工第一加工表面的至少一部分，从而通过凸刀尖切削刃生成第二加工表面。在图23中，所述第一走刀大体朝向左手侧，而所述第二走刀大体朝向右手侧。
现在注意图24，其示出了图21中所示的布置结构的透视图。所示的金属工件31是圆柱形的，并且包括横向表面31(即远离工件旋转轴线R2的表面)，和基部表面42(即面向与工件旋转轴线R2平行的方向的表面)。金属工件31包括背对观察者的第二基部表面。在上述第一车削方法中，在金属工件31的横向表面41上进行加工。在图27中所示的第三车削方法中，在金属工件31的基部表面42中进行加工。
现在注意图25和图26，它们示出了使用第四车削刀具1的第二车削方法。该方法包括使用第一切削刀片2，其中第四车削刀具1相对于金属工件31处于如图25中所示的位置。第二车削方法还包括以下步骤：使用根据以上或以下描述的车削方法中的任一个方法的第一车削刀片2进行加工。第二车削方法还包括以下步骤：将车削刀具1从金属工件31撤回，并将车削刀具1在向前方向上沿着刀具旋转轴线R1移动到图26中所示的位置。该方法还包括以下步骤：使车削刀具1绕刀具旋转轴线R1旋转预定角度，使得第二切削刀片29处于起作用位置。所述预定角度在80°至100°的范围内。
现在参考图27，其示出了使用第二车削刀具1的车削方法，但是可以使用以上或以下描述的车削刀具中的任一个车削刀具。提供金属工件31，该金属工件31绕工件旋转轴线R2旋转。刀具旋转轴线R1垂直于工件旋转轴线R2。该加工或车削的方法在金属工件31的基部表面或端面处进行。
刀具旋转轴线R1垂直于工件旋转轴线R2。在该示例中，工件旋转轴线R2和刀具旋转轴线R1二者均处于水平位置。一种可能的替代方案是将工件旋转轴线R2和刀具旋转轴线R1二者都布置在竖直位置。
切削刀片2包括第一刀尖部10和第二刀尖部10'。在图27中的方法中，第二刀尖部10′处于起作用位置。该方法能够替代地是在第一刀尖部10处于起作用位置的情况下执行。在这种情况下，切削刀具1绕刀具旋转轴线R1旋转180°。
该方法包括进行第一走刀36的步骤，该步骤是通过如下实现的：移动切削刀具，使得第一切削刃11'起作用，使得第二切削刃12'不起作用，并且使得通过刀尖切削刃13'形成加工表面。
该方法包括进行第二走刀37的步骤，该步骤是通过如下实现的：移动切削刀具，使得第一切削刃11'不起作用，使得第二切削刃12'起作用，并且使得从第一走刀37所得的加工表面的至少一部分被加工。
在第一走刀期间，切削刀具绕刀具旋转轴线R1在第一方向上(图34中的逆时针方向)旋转。
在第二走刀37期间，切削刀具绕刀具旋转轴线在第二方向上旋转，其中，所述第二方向(图27中的顺时针方向)与所述第一方向相反。
在第一走刀36期间，切削刀具沿着非线性路径或弯曲路径移动。第一走刀包括径向分量34，该径向分量34在图27中向下垂直于并且朝向工件旋转轴线R2。
在第二走刀37期间，切削刀具沿着非线性路径或弯曲路径移动。第二走刀包括径向分量35，该径向分量35在图27中向上垂直于并且远离工件旋转轴线R2，即与第一走刀的径向分量34相反。
分别在所述第一走刀36和所述第二走刀37的至少一部分期间，进入角和第一切削刃相对于工件旋转轴线R2形成的角度同时变化。
在第一走刀36之后但在第二走刀37之前，将车削刀具从金属工件31撤回。
现在注意图28至图37。示出了切削刀片2形式的切削部2。未示出车削刀具的其余部分。可以使用被描述为第一车削刀具、第二车削刀具、第四车削刀具或第五车削刀具的车削刀具。图28至图37示出了车削方法的序列或步骤，它们共同形成了第一走刀。这些图按时间顺序排列。切削刀片2在图28至图31中在图中向上(即，朝向工件旋转轴线R2)上移动，即，径向运动。切削刀片2在图33至图37中移动到图中的右手侧(即，基本上平行于工件旋转轴线R2)，即纵向运动。图32示出了径向运动的结束和纵向运动的开始。加工序列示出了非线性第一走刀，其中由凸刀尖切削刃13生成第一加工表面38，并且其中第一切削刃11起作用。刀具旋转轴线(未示出)朝向观察者指向或定向，换句话说，刀具旋转轴线垂直于或基本上垂直于工件旋转轴线R2。
在所述第一走刀的至少一部分期间，进入角K和第一切削刃相对于工件旋转轴线R2形成的角度β同时变化。
图38同时示出了图29和图30的组合，其中图30示出了车削刀片2在金属工件已经从图29的车削刀片2的位置绕其旋转轴线旋转一转之后的位置。能够看出，随着车削刀片2的表面生成刀尖切削刃13向前移动，进入角增大。在图29和图30之间，刀尖切削刃13的表面生成点56朝向旋转轴线R2的移动是线性的。表面生成进刀速率(每转)至少近似等于图29和图30中的刀尖切削刃13的相应的表面生成点56之间的距离。
图39示出了图38的截面。切屑面积44表示每转移除的材料的面积。切屑面积44至少在理论上能够理解为在车削工艺期间移除的切屑的横截面。能够看出，切屑面积44是不均匀的。
当进入角K变化时，最大切屑厚度hx是沿着垂直于第一切削刃11的线测量得到的最大切屑厚度。
当进入角K变化时，刀尖切削刃13的表面生成点56每转移动的距离能够被指定为每转的进刀速率。在这种情况下，当进入角K变化时，所述的每转的进刀速率能够被指定为表面生成进刀速率，并且能够被定义为刀尖切削刃的表面生成点56在金属工件的每转中移动的距离。
最大切屑厚度43优选地是在第一走刀36的至少一部分期间被设定为恒定的预定值或设定在预定范围内。
现在注意图40至图49。示出了切削刀片2形式的切削部2。车削刀具的其余部分未示出。可以使用被描述为第一车削刀具、第二车削刀具、第四车削刀具或第五车削刀具的车削刀具。图28至图37示出了车削方法的序列或序列的步骤，它们一起形成第一走刀。这些图按时间顺序排列。切削刀片2在图40至图41和图48至图49中移动到图中的右手侧(即，基本上平行于工件旋转轴线R2)，即，纵向运动。图40至图41示出了第一纵向运动，而图48至图49示出了第二纵向运动，第二纵向运动的直径小于第一纵向运动的直径。图42至图48示出了轮廓运动，其中切削刀片相对于工件旋转轴线R2以一定角度、朝向图中的右手侧并且朝向工件旋转轴线R2移动。图48示出了切削刀片2在轮廓移动中的结束位置，该结束位置也是切削刀片2在第二纵向移动中的开始位置。
在所述第一走刀的所述至少一部分期间，进入角K和第一切削刃相对于工件旋转轴线R2形成的角度β同时变化。
现在注意图50。示出了第五车削刀具1。车削刀具1包括第一切削刀片2、第二切削刀片3和刀具本体3。刀具本体3包括联接部4、中间部5以及刀片座，将第一切削刀片和第二切削刀片安装在该刀片座中。联接部4的纵向中心轴线限定刀具旋转轴线R1，车削刀具1能够绕该刀具旋转轴线R1旋转。相应的第一切削刀片2和第二切削刀片45的顶表面背对联接部4。金属工件31能够绕工件旋转轴线R2旋转。刀具旋转轴线R1垂直于工件旋转轴线R2。车削刀具1被用于加工外部沟槽52形式的预定特征。外部沟槽52在远离工件旋转轴线R2的方向上开口。沟槽52由第一侧壁48、第二侧壁49、底表面47、第一角部表面50和第二角部表面51限制。第一角部表面50连接底表面47和第一侧壁48。第二角部表面51连接底表面47和第二侧壁49。沟槽52的加工包括一系列非线性走刀，其中由第一切削刀片2的刀尖切削刃13生成一系列加工表面。该加工序列的走刀包括交替地在纵向上基本上相反的方向上进行加工，换句话说，交替地基本上朝向其中第一切削刃11起作用的右手侧，以及交替地朝向其中第二切削刃12起作用的左手侧。
所述加工序列包括第一非线性走刀36，其中由凸刀尖切削刃13生成第一加工表面38，并且其中第一切削刃11起作用。在第一非线性走刀36之后是第二非线性走刀37，其中由刀尖切削刃13生成第二加工表面39，并且其中第二切削刃12起作用。
现在注意图51。外部沟槽52由包括第一切削刀片2的车削刀具(未示出)进行加工。可以使用被描述为第一车削刀具、第二车削刀具、第四车削刀具或第五车削刀具的车削刀具。示出了第一切削刀片2在非线性第一走刀期间的多个位置，其中第一切削刀片朝向右手侧移动。沟槽52由第一侧壁48、第二侧壁49、底表面47、第一角部表面50和第二角部表面51限制。第一角部表面50连接底表面47和第一侧壁48。第二角部表面51连接底表面47和第二侧壁49。底表面47是与工件旋转轴线R2同心的圆柱表面。
在非线性第一走刀期间，第一切削刃11起作用，而第二切削刃12不起作用。由凸刀尖切削刃13生成第一加工表面38。在第一走刀36的至少一部分期间，进入角K和第一切削刃11相对于工件旋转轴线R2形成的角度β同时变化。
该车削方法包括以下步骤：设定第二角部表面51的进入角K2，设定第二角部表面51的离开进入角K3，设定底表面47的纵向离开进入角K5，以及设定在第一角部表面50的离开处的进入角K6。
非线性第一走刀可以使得刀尖切削刃13和/或第一切削刃11在第二角部表面51之前进入切削。在这种情况下，进入处的进入角被指定为K1(未示出)。以类似的方式，非线性第一走刀可以使得刀尖切削刃13和/或第一切削刃11在第一角部表面50之后离开切削。
角部进入角K2大于角部离开进入角K3。纵向离开进入角K5大于角部离开进入角K3。
角部进入角K2被设定为60°至120°，甚至更优选为80°至110°。优选地是，角部离开进入角K3被设定为20°至80°，甚至更优选为25°至45°。优选地是，纵向离开进入角K5被设定为60°至120°，甚至更优选为80°至110°。
K6优选被设定为10°至80°，甚至更优选为25°至45°。
在第一非线性走刀期间，进入角K优选在非线性第一走刀的至少一部分期间连续地变化，即，无阶梯，即，无级。替代地是，进入角K增量式地变化，优选地是以小于2°的步长增量式地变化。
在第一非线性走刀期间，车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转仅在一个方向上(当在图51中看时，顺时针方向)，其中联接部背对观察者。
现在注意图52。由包括第一切削刀片2和第二切削刀片45的第五车削刀具1加工外部沟槽52。示出了第一车削刀具1在非线性第一走刀期间的多个位置，其中车削刀具1朝向右手侧移动。沟槽52由第一侧壁48、第二侧壁49、底表面47、第一角部表面50和第二角部表面51限制。第一角部表面50连接底表面47和第一侧壁48。第二角部表面51连接底表面47和第二侧壁49。底表面47是与工件旋转轴线R2同心的圆柱表面。
在非线性第一走刀期间，第一切削刀片2的第一切削刃11起作用，而第二切削刃12不起作用。第二切削刀片45不起作用。由凸刀尖切削刃13生成第一加工表面38。刀尖切削刃13朝向第一角部表面50移动。在第一走刀36的至少一部分期间，进入角K和第一切削刃11相对于工件旋转轴线R2形成的角度β同时变化。该车削方法包括以下步骤：当车削刀具1的与第一切削刀片2间隔开的部分达到距第一侧壁48的预定距离46时，增加车削刀具1绕刀具旋转轴线(未示出)的旋转速度。因此，能够降低碰撞的风险。进入角K在第一走刀36的至少一部分期间增加。
在第一非线性走刀期间，车削刀具绕刀具旋转轴线的旋转仅在一个方向上(当在图51中看时，顺时针方向)，其中联接部背对观察者。
现在注意图53至图58。由包括第一切削刀片2和第二切削刀片45的第五车削刀具1加工外部沟槽52。第一车削刀具1在非线性第一走刀的一部分期间的位置在图53至图56中以时间顺序示出。车削刀具1大体朝向图53至图56中的右手侧移动，之后是在图56至图58中大体向下的移动。沟槽52由第一侧壁48、第二侧壁49、底表面47、第一角部表面50和第二角部表面51限制。第一角部表面50连接底表面47和第一侧壁48。第二角部表面51连接底表面47和第二侧壁49。底表面47是与工件旋转轴线R2同心的圆柱表面。
在非线性第一走刀期间，第一切削刀片2的第一切削刃11起作用，而第二切削刃12不起作用。第二切削刀片45不起作用。第一加工表面38仅由凸刀尖切削刃13生成。刀尖切削刃13朝向第一角部表面50移动。在第一走刀36的至少一部分期间，进入角K和第一切削刃11相对于工件旋转轴线R2形成的角度β同时变化。该车削方法包括以下步骤：当车削刀具1的与第一切削刀片2间隔开的部分达到距第一侧壁48的预定距离46时，增加车削刀具1绕刀具旋转轴线的旋转速度，该刀具旋转轴线与车削刀具1的刀具本体的中间部5的纵向中心轴线A1共线。因此，能够降低碰撞的风险。进入角K在第一走刀36的至少一部分期间增加。
在底表面47的加工期间，进入角K和第一切削刃11相对于工件旋转轴线R2形成的角度β具有相同的值。如在图56中所见，在第一角部表面50的至少一部分的加工期间，所述角度具有不同的值。
现在注意图59至图62，它们示出了第五车削刀具1，该第五车削刀具1特别适合于上述车削方法中的任一种车削方法。第五车削刀具1包括刀具本体3、第一切削刀片2和第二切削刀片45。刀具本体3包括联接部4、中间部5、用于第一切削刀片2的第一刀片座6和用于第二切削刀片45的第二刀片座。刀具本体3在联接部4和刀具本体3的前端20之间延伸。刀具本体3的前端包括第一刀片座6和第二刀片座。第一切削刀片2包括与顶表面7相反的底表面8和连接顶表面7和底表面8的侧表面9。中间平面M1在顶表面7和底表面8之间的中间延伸。第一切削刀片2的顶表面7背对联接部4。第二切削刀片45包括与顶表面7'相反的底表面8'和连接顶表面7'和底表面8'的侧表面9'。中间平面M1'在顶表面7'和底表面8'之间的中间延伸。第二切削刀片45的顶表面7′背对联接部4。联接部4的纵向中心轴线限定刀具旋转轴线R1。中间部5沿着其纵向中心轴线A1延伸。在如图62中所见的俯视图中，第一切削刀片2和第二切削刀片45之间的最大距离52大于刀具本体3的前端20的宽度53，其中刀具本体3的前端20的所述宽度53是垂直于第一切削刀片2和第二切削刀片45之间的所述最大距离52测量得到的。如图61中所见，沿着纵向中心轴线A1测量得到的中间部5的长度54大于第一切削刀片2和第二切削刀片45之间的最大距离52。
第一切削刀片2和第二切削刀片45的每个顶表面7、7′包括断屑装置或断屑器，其优选呈一个或多个突起和/或凹陷的形式。在图59至图64中，两个切削刀片在俯视图中均具有菱形形状。但是，第一切削刀片和第二切削刀片不必具有一致的形状。此外，在俯视图中，第一刀片和第二刀片可以具有任何形状。第五车削刀具1的联接部4以及第二车削刀具、第三车削刀具和第四车削刀具的联接部4与第一车削刀具1的联接部4一致。
在本申请中，诸如“包括(including)”之类的术语的使用是开放性的，并且旨在具有与诸如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”之类的术语相同的含义，并且不排除存在其它结构、材料或动作。类似地是，尽管诸如“能够”或“可以”之类的术语的使用旨在是开放性的，并且反映了结构、材料或动作不是必需的，但不使用此类术语并不旨在反映结构、材料或动作是必不可少的。在结构、材料或动作当前被认为是必不可少的程度上，它们会被确定为是必不可少的。诸如“上”、“向上”、“下”、“顶部”、“底部”、“向前”、“右”、“左”、“前方”和“后方”之类的术语是指如当前附图中所示的并且由技术人员感知的物体。

Claims (18)

1.一种用于计算机数控车床的车削方法，包括以下步骤：
-提供包括切削部(2)的车削刀具(1)，所述切削部(2)包括第一刀尖部(10)，所述第一刀尖部(10)包括第一切削刃(11)、第二切削刃(12)和连接所述第一切削刃(11)和所述第二切削刃(12)的凸刀尖切削刃(13)，其中，在俯视图中，所述第一切削刃(11)和所述第二切削刃(12)是直的或基本上直的；
-提供金属工件(31)；
-使所述金属工件(31)绕工件旋转轴线(R2)旋转；
-进行第一走刀(36)，使得所述第一切削刃(11)起作用，并且使得所述第二切削刃(12)不起作用，使得由所述凸刀尖切削刃(13)生成第一加工表面(38)，并且使得在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，进入角(K)和角度(β)同时变化，所述角度(β)是所述第一切削刃(11)相对于所述工件旋转轴线(R2)形成的，
其中，所述方法还包括以下另一步骤：在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，增加所述进入角(K)并且减小表面生成进刀速率。
2.根据权利要求1所述的车削方法，
其中，所述第一走刀(36)是非线性第一走刀(36)。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的车削方法，
其中，所述进入角(K)和所述第一切削刃(11)相对于所述工件旋转轴线(R2)形成的所述角度(β)连续变化。
4.根据权利要求1-2中的任一项所述的车削方法，
其中，所述进入角(K)和所述第一切削刃(11)相对于所述工件旋转轴线(R2)形成的所述角度(β)通过所述车削刀具(1)绕刀具旋转轴线(R1)的旋转而变化，
其中，所述刀具旋转轴线(R1)垂直于或基本上垂直于所述工件旋转轴线(R2)。
5.根据权利要求4所述的车削方法，
还包括以下另一步骤：在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，使所述刀具旋转轴线(R1)相对于所述工件旋转轴线(R2)移动。
6.根据权利要求1-2中的任一项所述的车削方法，
还包括以下另一步骤：在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，使所述车削刀具(1)朝向所述工件旋转轴线(R2)移动。
7.根据权利要求2所述的车削方法，
其中，在所述非线性第一走刀(36)的非线性部分期间，所述进入角(K)和所述第一切削刃(11)相对于所述工件旋转轴线(R2)形成的所述角度(β)变化。
8.根据权利要求1-2中的任一项所述的车削方法，还包括以下另一步骤：在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，将最大切屑厚度(43)设定为恒定的预定值或设定在预定范围内。
9.根据权利要求2所述的车削方法，其中，
其中，所述非线性第一走刀(36)包括加工外部沟槽(52)的底表面(47)
其中，所述外部沟槽(5)由第一侧壁(48)、第二侧壁(49)、所述底表面(47)、第一角部表面(50)和第二角部表面(51)限制，
其中，所述第一角部表面(50)连接所述底表面(47)和所述第一侧壁(48)，
其中，所述第二角部表面(51)连接所述底表面(47)和所述第二侧壁(49)，
其中，所述方法包括以下步骤：将所述凸刀尖切削刃(13)朝向所述第一角部表面(50)移动；和
当所述车削刀具(1)的与所述切削部(2)间隔开的部分到达距离所述第一侧壁(48)的预定距离(46)时，增大所述车削刀具(1)绕所述刀具旋转轴线(R1)的旋转速度。
10.根据权利要求1-2中的任一项所述的车削方法，还包括以下另一步骤：在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，将切屑面积(44)设定为低于预定值或设定在预定范围内。
11.根据权利要求1-2中的任一项所述的车削方法，还包括以下另一步骤：在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，将最大切屑宽度设定为预定值或预定范围。
12.根据权利要求1-2中的任一项所述的车削方法，还包括以下另一步骤：进行第二走刀(37)，使得所述第二切削刃(12)起作用，并且使得所述第一切削刃(11)不起作用，
其中，所述第一加工表面(38)的至少一部分在所述第二走刀(37)期间被加工，从而通过所述凸刀尖切削刃(13)生成第二加工表面(39)。
13.根据权利要求1-2中的任一项所述的车削方法，
其中，所述切削部(2)呈切削刀片(2)的形式，
其中，所述切削刀片(2)包括顶表面(7)，
其中，在俯视图中，所述第一切削刃(11)和第二切削刃(12)之间的角度(α)小于90°，
并且其中，在俯视图中，所述凸刀尖切削刃(13)的曲率半径是0.15毫米至1.3毫米，
其中，所述车削刀具(1)包括刀具本体(3)，
其中，所述刀具本体(3)包括联接部(4)、中间部(5)和刀片座(6)，
其中，所述中间部(5)沿着所述中间部(5)的纵向中心轴线(A1)延伸，
其中，所述切削刀片(2)被安装在所述刀片座(6)中，
其中，所述刀具本体(3)在所述联接部(4)与所述刀具本体(3)的前端(20)之间延伸，
其中，所述刀具本体(3)的所述前端包括所述刀片座(6)，
其中，所述切削刀片(2)的所述顶表面(7)背对所述联接部(4)，
其中，所述联接部(4)的纵向中心轴线限定了刀具旋转轴线(R1)，
其中，所述进入角(K)和所述第一切削刃(11)相对于所述工件旋转轴线(R2)形成的所述角度(β)在所述第一走刀(36)期间由于所述车削刀具(1)绕所述刀具旋转轴线(R1)旋转而变化。
14.根据权利要求13所述的车削方法，
其中，在俯视图中，所述中间部(5)沿着在所述第一切削刃(11)和所述第二切削刃(12)之间形成的等分线(19)比沿着垂直于所述等分线(19)并与所述中间部(5)的所述纵向中心轴线(A1)相交的线更加伸长至少50％。
15.一种计算机可读介质，其存储有具有指令的计算机程序，所述指令在由计算机数控车床运行时使所述计算机数控车床执行根据权利要求1至14中的任一项所述的方法。
16.一种自动化的计算机实现方法，所述方法用于生成控制计算机数控机床的命令，以通过车削刀具(1)从能够绕金属工件(31)的工件旋转轴线(R2)旋转的所述金属工件(31)上制造特征(52)，
其中，所述车削刀具(1)包括切削部(2)，所述切削部(2)包括第一刀尖部(10)，所述第一刀尖部(10)包括第一切削刃(11)、第二切削刃(12)和连接所述第一切削刃(11)和所述第二切削刃(12)的凸刀尖切削刃(13)，其中，在俯视图中，所述第一切削刃(11)和所述第二切削刃(12)是直的或基本上直的，
其中，所述方法包括以下步骤：
配置第一走刀(36)，使得所述第一切削刃(11)起作用，并且使得所述第二切削刃(12)不起作用，使得由所述凸刀尖切削刃(13)生成第一加工表面(38)，并且使得在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，进入角(K)和角度(β)同时变化，所述角度(β)是所述第一切削刃(11)相对于所述工件旋转轴线(R2)形成的，
其中，所述方法还包括以下另一步骤：在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，增加所述进入角(K)并且减小表面生成进刀速率。
17.根据权利要求16所述的自动化的计算机实现方法，还包括以下另一步骤：在所述第一走刀(36)的至少一部分期间，将最大切屑厚度(43)设定为恒定的预定值或设定在预定范围内。
18.根据权利要求16或17中的任一项所述的自动化的计算机实现方法，
其中，所述特征(52)呈外部沟槽(52)的形式，所述外部沟槽(52)由底表面(47)、第一侧壁(48)和第二侧壁(49)以及第一角部表面(50)和第二角部表面(51)限制，
其中，所述第一角部表面(50)连接所述底表面(47)和所述第一侧壁(48)，
其中，所述第二角部表面(51)连接所述底表面(47)和所述第二侧壁(49)，
其中，所述第一走刀(36)是非线性的，并且包括加工所述底表面(47)和所述第二角部表面(51)，
其中，所述方法还包括以下另一步骤：设定角部进入角(K2)、角部离开进入角(K3)和纵向离开进入角(K5)，
并且无级地或增量式地使所述进入角(K)在所述角部进入角(K2)和所述角部离开进入角(K3)之间以及在所述角部进入角(K2)和所述纵向离开进入角(K5)之间变化。
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