CN1119420A - 带有可调镶齿夹的凹座的平面铣刀 - Google Patents

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Abstract

一种用于断屑加工的铣刀刀具，包括一可转动的铣刀刀体盘(1)和多个用螺钉(6、7)连接在该刀体盘上的承装切削镶齿的刀夹(4)。刀夹的螺钉孔稍稍呈细长形，从而使切削刃可作轴向微调。转动一偏心旋塞(8)即可进行这一微调，此转动例如可用一穿过该刀夹中一孔的六角形拧杆来实现，该孔通向该旋塞的头部。

Description

带有可调镶齿夹的凹座的平面铣刀
本发明涉及用于断屑加工的铣刀刀具和要装到所述刀具上的刀夹，该刀夹装入该铣刀刀具的相应槽中。
对于其上机械连接有切削镶齿的铣刀来说，为了在工件上铣制出光滑表面且刀具寿命长，困难之处在于切削镶齿的定位必须精确。为了获得所需光滑表面，切削镶齿的定位、尤其是轴向定位必须尽可能精确。若该轴向定位不够精确，就会造成轴向跳动，转而造成表面光洁度下降。
例如在汽车工业中使用短节距铣刀来铣制汽缸体等部件。在此类应用中，对于表面光洁度的要求是非常高的，常常要求Ra值最大为1.5μm、Rz值在10—15μm之间、Rmax值为10μm以及WT值在5—8μm之间，为了绝对达到这些标准，无论是切削刃的绝对位置还是切削刃相对于铣刀主体上其它切削刃的位置都必须非常精确。因此，两切削刃之间的轴向高度差不得超过几微米。一般来说，所有切削刃的轴向容差都应在4μm以内，且越小越好。具有较厚涂层的切削镶齿实际上是无法达到这一容差的，它们的涂层厚度可高达20μm。因此，由于各切削镶齿之间存在着这一厚度差，因此各切削件的轴向定位就必须非常精确。而且，切削刃当然必须保持精确的轴向定位，不因与工件接触造成的轴向力而发生移动。当然，切削刃的径向和切向定位也必须精确，且经长时间使用仍能保持这些精确定位。
已知有若干结构用作切削镶齿及其切削刃的精确轴向定位。但它们都有一个或多个缺点，例如因部件众多而显得结构复杂，或者轴向定位精度低。下面叙述某些现有解决方案。
SE—C—189159公开了一种具有轴向可调刀夹的铣刀，该刀夹用两个楔件进行定位。用手，比方说用大姆指把刀夹压到所需位置进行轴向定位后用两个楔件把刀夹固定。显然可知，这种定位不可能精确。而且这种固定机构包括至少四个部件，从而操作复杂。
DE—A—3530745示出一种用差动螺钉5在铣刀中进行轴向定位的刀夹，但是，这一结构的轴向定位精度也不高，而且由于刀夹凹座并不穿透铣刀盘的整个宽度，因此铣刀盘的加工困难，而且由于差动螺钉5的头部对着轴向后方，而非对着铣刀盘的容易达到的外表面，因此其通路受到阻挡。
DE—A—3327478的一个缺点也是刀夹凹座并不穿透。而且，由于可调螺钉26的头部的自由伸长长度太长而造成螺钉的弹性变形从而使切削刃的位置精度下降，因此轴向定位精度也不高。
因此，本发明的首要目的是提供一种能使切削刃的轴向定位极其精确的多齿铣刀。
本发明的另一个目的是提供一种组成元件尽可能少的多齿铣刀。
本发明的再一个目的是使承装镶齿的刀夹在刀夹槽中的径向、轴向和切向连接绝无间隙。
通过构成一具有权利要求1特征部分所限定的特征的铣刀刀具，以极其简单的方式实现了这些目的和其它目的。
下面结合附图详述本发明的例示性而非限制性的一优选实施例，附图中：
图1为本发明铣刀的立体图，以分解图示出一刀夹；
图2为本发明刀夹的侧视图；
图3为本发明刀夹的正视图；
图4为本发明刀夹的俯视图；
图5为一半铣刀的俯视图；
在图1中，一大体为圆锥形的铣刀用1表示，其直径一般可为50—700mm，70—500mm较为合适，特别可在80—400mm。铣刀刀体盘的下部有一整体相连的圆柱形夹持部9，使刀体盘与转动驱动装置连接。铣刀刀体盘上开有凹座或凹槽3供刀夹4装入。两相邻刀夹之间、在刀体盘的顶面上为切屑留出空间10。为便于加工，刀夹槽3最好从刀体盘的顶面穿透到底面，尽管并非必须这么做。若该槽穿透，则比较容易铰制或铣制。槽或凹座3的后面17与两侧面16大致垂直。后面17用作刀夹3的抵靠面，而两侧面16用作同一刀夹3的支撑面，刀体盘中凹槽数决定于刀体盘的直径及所需节距。所示铣刀实施例的直径为103mm，有10个槽。当然，并非所有槽都得装有刀夹。因此，为了避免振动，有时刀夹可呈非对称的分布。
刀夹用1到4个、但最好是2个连接螺钉6和7固定在凹槽3中，每个加接螺钉的头部有一六角形孔，以便用对应形状的拧杆旋紧它们。每一刀夹4有穿孔12供连接螺钉6和7插入。而且每一个孔12有一其直径比该孔的其余部分大的部分13供螺钉的头部沉入。
从图5中可看得最清楚，本实施例的切削刃具有负径向角λ。它们在＜0到-20°之间，合适的值为-3至-17°，最好为-7至-13°，所有的该负径向角最好相同。把刀夹槽3做成有一定的径向偏斜，即可适当地获得切削刃的该负径向角，切削镶齿5的刃边与刀夹4的边缘面大致平行。
连接螺钉6、7的径向位置与刀夹和刀夹槽的径向延长线所成角度对刀夹在铣刀刀体盘中的连接稳定性有很大影响。这一角度在图5中用a表示。它也可表示为底面17的法线与连接螺钉的轴向之间的夹角。由于该角度的存在，刀夹朝转角H方向紧靠。相应地，刀夹中的孔12、13也钻制成与刀夹的侧面成同一角度，角度α可为1—13°、合适的值为2—10°，最好为4—8°。
为了使刀夹、从而刀刃的位置合适，刀夹在转角H处的角度做成稍稍大于直角。而且，按照附图这一转角做有倒角。但是刀夹槽3的对应转角大致做成直角。由于刀夹的背面抵靠刀夹槽的底面17，因此在刀夹槽与刀夹之间形成一窄长楔形间隙，该楔的最宽部分位于转角H处，然后沿径向向外逐渐倾斜而最终消失。从而沿着刀夹的径向外边缘且从转动方向来说其后边缘，在铣刀的包络面和刀夹槽的后侧面16(从转动方向来说)处形成线接靠。这样就获得了刀夹的固定且合适的定位，也即用螺钉连接一方面使它以其从偏心旋塞头部23插入的凹座上方和下方的接靠面抵靠槽3的底面17，另一方面在铣刀的包络面部位则有上述线抵靠。当然，“线”抵靠实际上有一定宽度，但可大致看作是“线”。线抵靠的宽度通常不超过0.5mm。刀夹在转角H处的转角角度为＞90(比方说90.05)至92.5°，合适的值为90.1—91.5°，最好为90.1—90.5°，若刀夹的该转角与现有技术一样为精确的直角，就会形成一间隙而位置不定。
孔部12和13并非为正圆，而是在刀夹的轴向上的直径稍大于垂直于轴向方向上的直径。该孔做成细长形当然是为了使刀夹能作轴向移动，可通过转动偏心旋塞使刀夹作轴向移动。该旋塞包括一光滑圆柱部22和一相对该圆柱部22偏心的头部23。装好后，该偏心头部23位于刀夹背部上的一细长形凹座或穿透凹槽14中。该凹槽的宽度大致等于偏心头部23的直径。而且，刀夹中有一穿孔15，该孔终止在凹槽14正对偏心头部23之处。为了防止偏心旋塞从孔15脱落，孔15的直径小于偏心头部的直径。因而该偏心旋塞有效且安全地被置于刀体盘的对应孔中，同时用一六角形拧杆插入孔15中而很容易旋动。
先旋松连接螺钉6和7，然后转动偏心旋塞8直到切削刃达到所需高度，即可实现刀夹的轴向定位。这一高度可用“千分规”测定。按照偏心头部23的偏心度，刀夹原则上可位移0—5mm，0.05—3mm为合适，0.05—1mm特别好。在达到预定轴向高度后，重新旋紧连接螺钉6和7。以这一简单方式，切削刃在轴向上可在小至2μm的范围内调整。这就可铣制出非常光滑的表面。因此，当切削深度约为0.5mm，每个刀齿的进刀量为0.05—0.25mm时，可获得0.6μm的Ra值。否则，这么低的Ra值只有用磨制才可获得。
在刀夹的顶面上有一用来装入切削镶齿5的切削镶齿凹座，切削镶齿5可用螺钉11固定。为了给切削镶齿提供合适的固定位置，该凹座最好有三个抵靠面18、19、19。从附图中可见，切削镶齿最好沿轴向安装。由于螺钉11的头部面对铣刀刀体盘的自由顶面，因此这使镶齿的安装方便。
切削镶齿的几何形状并不是本发明的关键特征。但是，为了减小切削力，前角应该取正值并应该确保有足够的留隙。使镶齿凹座的底面向一通过铣刀的径向平面倾斜，通常即可获得足够的留隙。如图3所示，这样即可获得一5—15°、最好为7°的留隙角，尽管切削0 镶齿的顶面和底面为平面且互相平行，同时前角为5—20°，最好约为8°
从而，从上述可知，尽管也可以是负前角，但最好为正向切削几何结构。这有若干优点，例如减小刀刃损坏、切削力小、发热少并能铣制薄壁工件。另一个优点是夹具尺寸不必过大，从而机器设备的成本降低。
切削刃的径向角可正可负，但最好为负，负的径向角有利于除去切屑，因为此时切屑被向外摔出。若径向角为正，则切屑被朝里推而造成切屑堆积而有碍于切削过程，并可能损坏工作表面。
从附图可见，切削镶齿5为双面可分度切削镶齿，每一面上有两个切削刃20。同一面上的两切削刃位于两相对边上。一面上的两切削刃与另一面上的两切削刃偏移90°，因此为了使一新切削刃转位到其工作位置，该切削镶齿在转动时必须转动四分之一圈。所示实施例的镶齿也做有转角面21。该切削镶齿的一个重大优点是它包括四个工作切削刃，从而大大提高了切削的经济性。
由于各工作切削刃的轴向定位精度高，因此本发明极适合于使用具有不同厚度的切削镶齿，从而本发明可用于具有厚涂层和/或物理气相沉积(PVD)涂层的镶齿，其中涂层厚度的变动范围可达20—30μm。本发明也可采用重磨镶齿、涂有金刚石的镶齿和包含氮化硼立方晶系块的镶齿。
从上可知，本发明以最少组成元件实现了切削镶齿的极其精确的轴向定位。若不算所有现有结构中都有的不可缺少的螺钉和切削镶齿的话，只需要一个组件即刀夹本身。尽管结构如此简单，但以良好的可重复性获得了Ra值为0.6μm的表面光洁度，该值偶而可低至0.3μm。
本发明的另一个优点是切削镶齿的轴向定位对其径向定位毫无影响，从而刀体盘圆周上的所有切削刃可同等有效地工作并切削出同样厚度的切屑，从而使磨损均匀而获得最佳寿命。

Claims (7)

1.用于断屑加工的铣刀刀具，它包括可在转动方向上转动的一铣刀刀体盘(1)和多个承装切削镶齿的刀夹(4)，各刀夹(4)装在铣刀刀体盘圆周上的槽(3)中并用一个或若干连接螺钉(6、7)连接在该槽(3)中，每一连接螺钉(6、7)插入刀夹(4)的一穿孔(12、13)中，该孔在刀夹纵向上稍长，以便使刀夹在槽中可有一定轴向位移，其特征在于：
刀夹(4)的面向铣刀刀具的转轴的一边有一凹槽或凹座(14)，该凹槽或凹座与铣刀刀具的转轴大致垂直；且有一偏心旋塞(8)，其头部(23)装入所述凹槽或凹座(14)中；刀夹(4)上还有一穿孔(15)，该穿孔朝着偏心旋塞的头部通入所述凹槽或凹座(14)；每一连接螺钉(6、7)与径向成一角度，从而刀夹紧压刀夹槽(3)的从转动方向看位于后面的径向内转角(H)。
2.按权利权利所述的铣刀刀具，其特征在于，用来装入刀夹的凹座或槽(3)大致为轴向并从铣刀刀体盘的顶面穿透到其底面。
3.按权利要求1或2所述的铣刀刀具，其特征在于，刀夹中通向凹座或凹槽(14)的孔(15)的直径小于偏心旋塞头部(23)的直径，从而防止偏心旋塞脱落。
4.按权利要求1、2或3所述的铣刀刀具，其特征在于，每一刀夹(4)的顶面上装有可拆卸的切削镶齿(5)，所述切削镶齿最好具有相对于工件的正前角。
5.按上述任一权利要求所述的铣刀刀具，其特征在于，每一刀夹(4)用偏心旋塞(8)两边的两个连接螺钉(6、7)固定。
6.按上述任一权利要求所述的铣刀刀具，其特征在于，刀夹中用来插入连接螺钉(6＜7)的每一个孔(12)包括一直径较大部分(13)，以便连接螺钉(6、7)的头部沉入其中；并且，每一孔(12)与径向成一角度。
7.按上述任一权利要求所述的铣刀刀具，其特征在于，每一个刀夹的(3)从转动方向看位于后面的径向内转角(H)的角度为90.05—92.5°。
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