CN117729981A - 铣削刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铣削刀(1)，该铣削刀在铣削过程中在工件表面上制造至少一个工件凸肩(5)，工件凸肩具有工件底面(7)，工件底面在内角部(9)处过渡到从工件底面中升高的凸肩面(11)中，其中，尤其是在铣削过程中，铣削刀具(1)的旋转轴线(R)相对于工件底面(7)成直角地定向。根据本发明，铣削刀具(1)在其刀具端侧(21)处具有至少一个横向于旋转轴线(R)伸延的底面铣削刀头(17)用于铣削加工工件底面(7)。铣削刀具(1)具有至少一个沿着旋转轴线(R)伸延的凸肩铣削刀头用于铣削加工工件凸肩面(11)。凸肩铣削刀头分成凸肩铣削主刀头(23)和凸肩铣削副刀头(25)。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的铣削刀具以及一种由铣削刀具和工件组成的过程装置。
背景技术
此类的铣削刀具特别是用于制造工件表面中的工件凸肩。该工件凸肩具有工件底面，工件底面在内角部处过渡到从底面升高的凸肩面中。在加工完成的工件中，工件凸肩在铣削刀具的进给方向上具有敞开的肩部廓形，在该肩部廓形中，工件底面和凸肩面在廓形边棱处过渡到工件侧面中。
特别是在对脆性材料，例如灰口铸铁的工件进行铣削加工时，如果铣削刀头在进给方向上接近工件侧面，在廓形边棱的区域中可能出现材料断裂。这种材料断裂可能损害铣削加工的工件的性能，例如密封性。
为了避免在廓形边棱处的材料断裂，在现有技术中，在多个铣削工步中进行工件凸肩的铣削加工。为了避免在廓形边棱处的材料断裂，在最后一个铣削工步中铣去足够小的材料去除量。但这种多次进行的铣削加工伴随着长的过程持续时间。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有铣削刀具的过程装置，在其中能够实现，以与现有技术相比以更短的过程持续时间并且在避免材料断裂的情况下进行工件铣削加工。
该目的通过权利要求1所述的特征实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选的改进方案。
本发明基于一种过程装置，在该过程装置在，铣削刀具加工工件表面。在该工件表面中制造工件凸肩。该工件凸肩具有工件底面，工件底面在内角部处过渡到从工件底面升高的凸肩面中。在铣削过程中，铣削刀具的旋转轴线相对于工件底面成直角地定向。在加工完成的工件中，工件凸肩在铣削刀具的进给方向上可以具有敞开的肩部廓形，在该肩部廓形中，工件底面和凸肩面在廓形边棱处过渡到工件侧面中。根据权利要求1的特征部分，铣削刀具在其刀具端侧具有至少一个横向于旋转轴线伸延的底面铣削刀头，用于铣削加工工件底面。此外，刀具具有至少一个沿着旋转轴线伸延的凸肩铣削刀头用于铣削加工工件凸肩面。
为了特别是在脆性的工件材料时在廓形边棱处避免材料断裂，以下措施是有利的：即，可以将凸肩铣削刀头分成凸肩铣削主刀头和凸肩铣削副刀头。主刀头和副刀头可以分别彼此独立地在工件凸肩处进行足够少的材料去除，由此可防止材料断裂。
为此，凸肩铣削副刀头可以从刀具端侧延伸一轴向长度直至刀尖。在继续的走向中，在刀尖处可以联接有径向向内延伸的切削面。在铣削过程中，切削面可以基本上不与凸肩面铣削接合。
此外，凸肩铣削主刀头可以朝刀具端侧方向延伸到布置成相对于刀具端侧具有轴向间距的刀尖。在朝刀具端侧方向的继续走向中，在该刀尖处可以联接有径向向内延伸的切削面。
由此，在上述的刀头几何形状中，凸肩铣削副刀头直接构造在刀具端侧处，而凸肩铣削主刀头与刀具端侧以轴向间距间隔开。
为了避免材料断裂，还优选的是，凸肩铣削主刀头和凸肩铣削副刀头在刀具周向上彼此间隔一旋转角度。此外优选的是，凸肩铣削主刀头和凸肩铣削副刀头在轴向上并排布置，尤其是具有微小的重叠布置，以使得可以产生基本上面光滑的凸肩面的廓形曲线。为此有利的是，一方面凸肩铣削主刀头相对于刀具端侧的轴向间距和另一方面凸肩铣削副刀头的轴向长度设计成几乎一样大(必要时在考虑微小的重叠量的情况下)。
在一种优选的实施变型方案中，凸肩铣削副刀头不是布置成相对于底面铣削刀头独立(也就是说与底面铣削刀头间隔例如单独的旋转角度偏差)，而是反之集成在底面铣削刀头中。在这种情况下，在刀具端侧处横向地伸延的底面铣削刀头可以在刀尖处直接过渡到凸肩铣削副刀头中。在凸肩面的光滑的廓形曲线方面有利的是，不仅凸肩铣削主刀头而且凸肩铣削副刀头至少在重叠区域中位于相同的直径上。
在第一实施变型方案中，铣削刀具的全部铣削刀头可以材料一致且一体地通过磨削加工集成在铣削刀具中。此外备选地，铣削刀头也可以构造成独立的切削元件。这些切削元件能以可分离的方式安装在铣削刀具的刀具基体上。
通过根据本发明的铣削刀具，借助于凸肩铣削主刀头进行第一次材料去除，在其中，在内角部处还以未加工的方式留有工件余量。借助于凸肩铣削副刀头进行第二次材料去除，在其中，去除在内角部处的工件余量，由此，可完成工件凸肩的加工。
附图说明
以下根据附图描述本发明的实施例。
其中：
图1示出了具有铣削刀具和工件的过程装置；
图2和3分别示出了铣削刀具的不同视图；
图4和5分别示出了铣削刀具的模型式的替代图，根据该替代图说明铣削刀具的工作原理；
图6至8以示意图示出了根据第二实施例的铣削刀具；
图9示出了铣削刀具的另一实施例；
图10和11分别示出了不同的工件凸肩几何形状；以及
图12以相应于图1的视图示出了不包括在本发明内的对比例。
具体实施方式
在图1中示出了由铣削刀具1和工件3组成的过程装置。在图1中，还未被加工的工件3构造成方形。借助于铣削刀具1，通过铣削加工去除虚线示出的工件材料。在此，在工件表面处制造工件凸肩5。该工件凸肩具有工件底面7，工件底面在内角部9处过渡到从工件底面升高的凸肩面11中。在铣削加工期间，旋转的铣削刀具1的旋转轴线R相对于工件底面成直角地定向。此外，使铣削刀具1沿着进给方向v运动。在加工完成的铣削刀具1中，工件凸肩5在铣削刀具1的进给方向v上具有敞开的肩部廓形5，在其中，工件底面7和凸肩面11在进给方向v上在廓形边棱13处过渡到工件侧面15中。
本发明的核心在于铣削刀具1的几何形状，该几何形状设计成，能够避免在廓形边棱13处的材料断裂43(图12)。为此，在铣削刀具1处实现以下措施：即，将铣削刀具1实现成组合刀具，该组合刀具例如总共具有六个底面铣削刀头17以及六个凸肩铣削刀头23、25。底面铣削刀头17中的每一个在刀具端侧21横向于旋转轴线R伸延。相对地，凸肩铣削刀头23、25分别沿着旋转轴线R伸延。特别是在内角部9的区域中避免材料断裂43(图12)方面，在图2和图3中，将凸肩铣削刀头23、25中的每一个分成凸肩铣削主刀头23和凸肩铣削副刀头25。
如还可从图2和图3中得到，每个在刀具端侧21处横向地伸延的底面铣削刀头17在刀尖27处过渡到凸肩铣削副刀头25中。凸肩铣削副刀头25从刀具端侧21延伸轴向长度l直至上部的刀尖29。在朝刀具夹紧柄的方向的继续走向中，在上部的刀尖29处联接有径向向内延伸的切削面33。在铣削过程中，该切削面33(图4)基本上不与凸肩面11铣削接合。
如下实现凸肩铣削主刀头23中的每一个：即，相应的凸肩铣削主刀头23朝刀具端侧21的方向延伸到刀尖35。刀尖以相对于刀具端侧21具有轴向间距a的方式定位。在继续的走向中，在刀尖35处联接有径向向内延伸的切削面37。该切削面在端侧的刀尖40处过渡到端侧的横向切削刃42中。在图4中，该端侧的横向切削刃42从底面铣削刀头17处回缩一偏移量Δx1。凸肩铣削主刀头23的端侧的横向切削刃42在径向内部的刀尖46处径向向内过渡到内自由面38中，所述内自由面从刀具端侧21处回移一后角α1。
底面铣削刀头17在径向内部的刀尖50处径向向内过渡到内自由面18中，该内自由面从刀具端侧21处回移一后角α2(图4)。
根据图2，凸肩铣削主刀头23和凸肩铣削副刀头25在刀具周向上以变化的分度间隔t1、t2彼此间隔开。此外，凸肩铣削主刀头23和凸肩铣削副刀头25在轴向上并排布置，但具有微小的重叠Δx2(图4)。根据图2，在转动方向上，在铣削刀头17、23、25中的每一个之前分别设置有切屑腔39a、39b。根据配设的铣削刀头17、23、25的切割负荷设计该切屑腔39a、39b的大小。在减小的切屑腔39b的情况下，可以减小在邻接的铣削刀头17、23之间的分度间隔t1。因此，在相邻的铣削刀头17、23之间的分度间隔t1、t2根据相应的切屑腔39a、39b的大小变化。由此，可提供用于布置铣削刀头17、23的附加的结构空间。
在根据图4的替代图中，非常示意性地以实线示出了底面铣削刀头17的轮廓曲线以及联接在该处的凸肩铣削副刀头25。此外，在图4中，利用虚线叠加示出了凸肩铣削主刀头23的轮廓曲线。如从图4中得到，凸肩铣削主刀头23和凸肩铣削副刀头25处于相同的直径d上。此外，在图4中，示出了在进给方向v上每转的每齿进给量vz，其例如可以为0.1mm。
在根据图5的替代图中，以虚线示出了底面铣削刀头17的轮廓曲线以及联接在该处的凸肩铣削副刀头25。相反地，以实线示出了凸肩铣削主刀头23的轮廓曲线。
接下来参照图4和图5描述铣削过程：因此，借助于凸肩铣削主刀头23进行第一次材料去除，在其中，在工件3的内角部9处还以未被加工的方式留有工件余量m。借助于凸肩铣削副刀头25，进行第二次材料去除，在其中，去除在内角部9处的工件余量m(图5)，确切的说在完成工件凸肩5加工的情况下。
在图1至图3中，铣削刀具1实现成磨削的实心材料构件，在其中，铣削刀头17、23、25的材料一致且一体地通过磨削加工集成在铣削刀具1中。此外备选地，在图6至图8中示出了根据第二实施例的铣削刀具1。在图6至图8中，铣削刀头17、23、25不再材料一致且一体地集成在铣削刀具中，而是反之作为独立的切削元件提供。这些切削元件在螺纹连接部位44处安装在铣削刀具1的刀具基体41上。在图9中，示出了另一实施例，在该实施例中，铣削刀头17、23、25作为独立的切削元件提供并且在焊接部位45与刀具基体41焊接在一起。
借助于在图1至图9中示出的铣削刀具加工在图1、图4和图5中示出的工件凸肩几何形状，在该几何形状中，凸肩面11相对于工件底面7成直角地定向。但根据本发明的铣削加工不限制在这种特定的工件凸肩几何形状上。根据底面铣削刀头17、凸肩铣削主刀头23和凸肩铣削副刀头25的设计方案，也可加工任意其它的工件凸肩几何形状。例如，在图10中示出了这样的工件凸肩几何形状，其中，在工件底面7和凸肩面11之间包夹成锐角，由此，在肩部的内角部区域中形成底切部/背切部。此外备选地，在图11中示出了这样的工件凸肩几何形状，即，在其中，在工件底面7和凸肩面11之间包夹成钝角。
在图12中，以相应于图1的视图示出了根据不包括在本发明内的对比例子的铣削加工。相应地，利用传统的铣削刀具1’在工件3中加工工件凸肩5。工件3由脆性的材料，例如灰口铸铁制成。在传统的铣削加工中，如果铣削刀接近工件侧面，在工件边缘处出现材料断裂43。这种材料断裂43损害铣削加工的工件的性能，例如在工件表面处的密封性。
附图标记清单
1铣削刀具
3工件
5工件凸肩
7工件底面
9内角部
11凸肩面
13廓形边棱
15工件侧面
17底面铣削刀头
18底面铣削刀头的内自由面
21刀具端侧
23凸肩铣削主刀头
25凸肩铣削副刀头
27、29凸肩铣削副刀头的刀尖
33凸肩铣削副刀头的切削面
35凸肩铣削主刀头的刀尖
37凸肩铣削主刀头的切削面
38凸肩铣削主刀头的内自由面
39a、39b切屑腔
40端侧的刀尖
41刀具基体
42端侧的横向切削刃
43材料断裂
44螺纹连接部位
45焊接部位
46径向内部的刀尖
50径向内部的刀尖
v进给方向
R旋转轴线
a轴向间距
l轴向长度
Δx1偏移量
Δx2重叠
d直径
t1、t2分度间隔
m工件余量
vz每转的每齿进给量
α1、α2后角
Claims (10)
1.一种在铣削过程中在工件表面上制造至少一个工件凸肩(5)的铣削刀具(1)，所述至少一个工件凸肩具有工件底面(7)，该工件底面在内角部(9)处过渡到从工件底面升高的凸肩面(11)中，其中，尤其是在铣削过程中，铣削刀具(1)的旋转轴线(R)相对于工件底面(7)成直角地定向，其特征在于，
铣削刀具(1)在其刀具端侧(21)处具有至少一个横向于旋转轴线(R)伸延的底面铣削刀头(17)，用于铣削加工工件底面(7)，
铣削刀具(1)具有至少一个沿着旋转轴线(R)伸延的凸肩铣削刀头，用于铣削加工工件凸肩面(11)，以及
凸肩铣削刀头被分成凸肩铣削主刀头(23)和凸肩铣削副刀头(25)。
2.根据权利要求1所述的铣削刀具，其特征在于，凸肩铣削副刀头(25)从刀具端侧(21)延伸经过轴向长度(l)直至刀尖(29)，在朝刀具夹紧柄方向的继续走向中，与刀尖相邻接的是径向向内延伸的切削面(33)，在铣削过程中，该切削面基本上不与凸肩面(11)铣削接合。
3.根据权利要求1或2所述的铣削刀具，其特征在于，凸肩铣削主刀头(23)朝刀具端侧(21)方向延伸到刀尖(35)，该刀尖布置成相对于刀具端侧(21)具有轴向间距(a)，和/或在朝刀具端侧(21)方向的继续走向中，与凸肩铣削主刀头(23)的刀尖(35)相邻接的是径向向内伸延的切削面(37)，该切削面在端侧的刀尖(40)处过渡到端侧的横向切削刃(42)中，该端侧的横向切削刃(42)从底面铣削刀头(17)处回缩一偏移量(Δx1)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的铣削刀具，其特征在于，凸肩铣削主刀头(23)的端侧的横向切削刃(42)的长度和/或底面铣削刀头(17)的长度至少相应于刀具每转的每齿进给量(vz)，和/或凸肩铣削主刀头(23)的端侧的横向切削刃(42)在径向内部的刀尖(46)处径向向内过渡到内自由面(18)中，该内自由面从刀具端侧(21)回移一后角(α1)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铣削刀具，其特征在于，凸肩铣削主刀头(23)和凸肩铣削副刀头(25)在刀具周向上彼此间隔分度间距(t1、t2)，和/或，凸肩铣削主刀头(23)和凸肩铣削副刀头(25)在轴向上并排布置，尤其是具有微小的重叠(Δx2)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的铣削刀具，其特征在于，在刀具端侧(21)横向伸延的底面铣削刀头(17)在径向外部的刀尖(27)处过渡到凸肩铣削副刀头(25)中，以及尤其是底面铣削刀头(17)在径向内部的刀尖(50)处径向向内过渡到内自由面(18)中，该内自由面从刀具端侧(21)回移一后角(α2)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的铣削刀具，其特征在于，凸肩铣削主刀头(23)和凸肩铣削副刀头(25)至少在重叠(Δx2)的区域中处于相同的直径(d)上，和/或铣削刀头(17、23、25)材料一致且一体地通过磨削加工集成在铣削刀具(1)的实心材料中，和/或铣削刀头(17、23、25)构造成独立的切削元件，所述切削元件能安装，也就是说例如能螺纹连接或能焊接在铣削刀具(1)的刀具基体(41)上。
8.根据上述权利要求中任一项所述的铣削刀具，其特征在于，在加工完成的工件(3)中，工件凸肩(5)在铣削刀具的进给方向(v)上具有敞开的肩部廓形，在所述肩部廓形中，工件底面(7)和凸肩面(11)在廓形边棱(13)处过渡到工件侧面(15)中。
9.根据上述权利要求中任一项所述的铣削刀具，其特征在于，在铣削过程中，借助于凸肩铣削主刀头(23)在内角部(9)处产生工件余量(m)，借助于凸肩铣削副刀头(25)进行材料去除，其中，在内角部(9)处的工件余量(m)被去除，确切的说由此完成工件凸肩(5)，和/或能借助于铣削刀具产生这样的工件凸肩几何形状，即，其中凸肩面(11)与工件底面(7)包夹成锐角或钝角或直角。
10.根据上述权利要求中任一项所述的铣削刀具，其特征在于，在转动方向上，在铣削刀头(17、23、25)中的每一个之前分别设置有切屑腔(39a、39b)，根据配设的铣削刀头(17、23、25)的切割负荷将切屑腔(39a、39b)的尺寸设计成大小不同，在减小的切屑腔(39b)的情况下，能减小在与之邻接的铣削刀头(17、23)之间的分度间隔(t1、t2)，从而优选地，在相邻的铣削刀头(17、23)之间的分度间隔(t1、t2)根据相应的切屑腔(39a、39b)的大小在周向上变化，由此，能提供用于布置另外的铣削刀头(17、23)的附加的结构空间。
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