CN1483543A - 钻削或铣削刀具及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带有一柄部和一切削部分的一钻削和/或铣削刀具，切削部分具有在其圆周面螺旋形延伸到达其端面的诸切削沟槽和通过对刀具的端面切削诸切削沟槽面的一部分所形成的诸切削刃，其中，相对于包含刀具轴线的一平面测量的切削沟槽的螺旋角大于在一相应平面中测量的邻接于端面切削刃的、由切削沟槽的一下端区段所形成的切削面的角度。为了提供具有低切削力而大螺旋角以便良好地输材料送并具有适宜的材料去除速率的一钻削或铣削刀具及其制造工艺，按照本发明提出切削面角度从端面切削刃开始连接变化进入切削沟槽的螺旋角。

Description

钻削或铣削刀具及其制造工艺
技术领域
本发明涉及具有一柄部和一切削部分的一钻削或铣削刀具，切削部分具有在它的圆周面处螺旋延伸和到达切割部分的端面的若干切削槽，并在它的端面还具有若干切削刃，这些切削刃是通过对该工具的端面切削若干切削槽面的一部分形成的，其中相对包含工具轴线的平面测量的切削槽的螺旋角大于在相应平面测量的邻近端面切削刃的切削面的角度。
背景技术
已知相应的钻削或铣削刀具已经有了一些时候了。尤其是包含特别硬的材料，例如硬质合金、氮化硼、氮化硅或它们的混合物的钻削或铣削刀具在端面切削刃的区域在某种程度上易断裂损坏。还应该注意到：某些材料随着它们硬度或耐磨损能力的增加不幸地变成更加脆弱。虽然近年来已经成功地采用了多种制造方法使适当硬的物质变得较坚韧，使它们不大容易断裂，但是这些改进被关于切削刃几何形状方面不断提高的要求所抵消了。
从而，包含一坚硬物质，例如碳化钨或上述材料中的一种的钻削或端面铣削刀具也已经存在一相当长的时期。在具有螺旋延伸沟槽的相应刀具的情况下，端面切削刃的切削角基本上由切削沟槽的螺旋角形成。这是因为切削刃通过在切削沟槽和刀具的端面之间进行的切削所形成。
在关于制造具有一柄部和一基本圆柱形切削部分的一钻削或铣削刀具的相应工艺中，使用相对刀具轴线倾斜的一旋转磨轮，在该磨轮和该刀具的相对轴向运动同时切削件围绕它的轴线转动之中将切削沟槽螺旋地磨削成切削部分。如果在制造或烧结期间已经预成形了若干切割沟槽，用这工艺完成和再磨这些削沟槽。当由磨轮的一平坦部分加工的切削沟槽的壁基本上形成切削刃，和倾斜的磨轮轴线精确地低于相对切削部分的轴线的螺旋角的余角时，对于切削沟槽面(cutting-groove face)的一区段产生了相对包含该刀具轴线的一平面的一倾斜，以便准确地实现所需的螺旋角，以及，随着这表面连续到达该刀具的端面，沟槽表面的这部分最后也形成切削表面，该切削表面以一相应方式倾斜于该刀具的轴线。如果不考虑该刀具的轴向前进，即使在钻削的情况下每回转的刀具的轴向前进量不很大，该螺旋角准确地对应于端面切削刃的切削角。这切削角沿径向的变化最初仍然忽略不计，由于切削沟槽的螺旋图形较陡，靠近切削刀具的中心或轴线处必然发生该变化。
为了实现较低的切削力，希望切削角尽可能地大。但是，这导致在切削表面和自由空间之间的楔形角(wedge angle)越来越较小，从而甚至在外形中切削刃还出现更加尖锐的切削边或更加锐角切削边，但是同时被暴露出更大的断裂危机。另一方面，切削沟槽的大螺旋角还有助于方便排出金属切屑，因此由于这原因这也是所希望的。
已在打算消除对断裂敏感的诸问题，断裂是由于通过“断裂”切削刃形成一大螺旋角而产生的，即磨削一斜面，该斜面使切削刃不大尖锐，这样形成的斜面形成了直接邻近切削刃的切削面区域和因此形成了具有一相当小的(正的)切削角的切削面。
但是，在切削沟槽的制造加工之后，该刀具必须再一次在一新的加工步骤中进行机加工，在该加工步骤中用一适当磨削工具形成在切削刃处的斜面，所以这一斜面对制造加工是较费钱和费劳力的。
通过切削刃的斜面，再次相当大地增加了所产生的切削刀，这也是缺点。
发明内容
比较现有技术状态，本发明的目的是创造一钻削或铣削刀具以及它的制造工艺，该刀具具有低切削力，然而具有一大的螺旋角，以便生产良好的材料输送和可取的切削速率。
对于最初提到的钻削或铣削工具，实现本发明的目的是通过：切削面角(cutting-face angle)从端面切削刃开始连续变化进入切削沟槽(cutting groove)的螺旋角。
如已经提到的那样，切削角是切削面与相对于所产生的表面(generatedsurface)的垂直面之间的角度。由于该所产生的表面基本对应于该刀具的端面，对切削刃的一垂直线基本对应于刀具轴线，其中，甚至在有些锥形端面的情况下，测量了相对于包含该轴线的一平面的和在平行该轴线的一平面内的切削角。那么从一较小的切削角值连续变化到螺旋角值的一变化值对应于较陡的朝向末端连续延伸的一切削沟槽或至少对应于沟槽面，该沟槽面与端部面形成一切削刃。
换句话说，还能这样简明陈述本发明的特征，即，在该刀具的端面区域，相对于钻头的端面螺旋角连续地变得较小。
关于相应的工艺，实现本发明的目的是通过：当磨轮的工作区域接近刀具的端面时，磨轮的轴线(更进一步)沿产生一较小螺旋角的方向连续地倾斜。磨轮是在它的外周边被弄圆的一平磨轮，它的厚度对应于切削沟槽的最大宽度，它的被弄圆的外周边在外形上对应于切削沟槽的外形，使磨轮的轴线相对该刀具的轴线倾斜一角度，该角度对应于相对于螺旋角的余角。因此，如果螺旋角被指定为γP2，那么磨轮的轴线具有相对该刀具的轴线的一倾斜角90°-γP2。因此增加在磨轮轴线和刀具轴线之间的角度意味着螺旋角的减小，从而最终如果磨轮的工作区域磨削切削沟槽的轴向端部区段，完成了最小螺旋角，那么该角度还对应于切削角γP0。
当该工作区域以90°和更大角度接近刀具时，还可以将切削角γP0减小到数值0或者甚至通过使磨轮的轴线相对于刀具的轴线倾斜使它为负值。
并且，能在接近刀具的端面时改变，尤其是增加在磨轮和刀具之间的轴向相对速度对刀具在围绕它自身轴线旋转期间的角速度的比值，同时以一连续速度倾斜磨轮轴线。但是，代替这情况，该倾斜还可以最初是略较缓慢或较迅速，或者反过也一样。其结果在切削角和螺旋角之间产生连续过渡的完全特别的所需的外形。按照本发明，在一较佳刀具中从切削角到螺旋角的过渡从切削刃开始，最初用一相对较小的过渡半径发生，同时到螺旋角的过渡的最后区段发生在一较大曲率半径之上。过渡区域的曲率半径在从切削刃处的切削角过渡进入位于轴向进一步向内的恒定的螺旋角之中还能够连续地变化，该曲率半径的方向对应于磨轮轴线的方向和它的方向形成了对于螺旋角或在各情况下是当前的切削角的余角。
这过渡的轴向延伸范围至多对应于刀具的直径，较佳地对应于小于刀具直径的一半。如果从端面至切削部分的圆周表面的过渡之中在外角区域中设置这角部区域的一斜面或一圆角，从切削角到螺旋角的逐渐过渡延伸在至少相同的轴向长度内。
附图说明
参考以下一较佳实施例的叙述和附图，对本发明的进一步优点、特征和可行的应用将变得很清楚。在附图中：
图1是按照本发明的呈一端面铣销刀具形式的一刀具的侧视图；
图2是图1所示的铣销刀具的端面的俯视图；
图3a是从按照图1的切削部分的下部区域截取的一放大区段；以及
图3b到3c表示了从该铣销刀具的端部区域中的主切削刃5的图形截取的、再次放大的两种不同变化形式的区段。
具体实施方式
从图1可以看到一端面铣削刀具带有一柄部1和一切削部分2。该柄部1用于被夹入一相应机床，切削部分2具有若干螺旋形沟槽3。该刀具的一端面带有基本沿径向设置的端面切削刃4，在该铣削刀具的圆周面上切削刃5平行于切削沟槽延伸。通过倾斜一平的磨轮产生诸切削沟槽3，该磨轮的厚度对应于切削沟槽3的宽度。该磨轮相对于铣削刀具的轴线7倾斜，以便磨削切削部分的圆柱形壁内的诸沟槽。在这磨削加工期间产生磨轮和铣削刀具之间的一轴向相对运动，以及同时铣削刀具围绕轴线7转动。那么，该轴向速度对铣削刀具的转动速度的比值决定了诸沟槽3的螺旋角，以及通常调节该比值，使磨轮轴线和刀具轴线7形成螺旋角γP2相对90°的余角。在诸切削沟槽和刀具的外周边之间的诸切削线形成诸切削刃，即，在原来的圆柱形切削部分2的外圆周面处的诸主切削刃5和在端面处的端面切削刃4。
该情况与一钻削刀具的情况类似，但是，其中，在一钻头的情况下，诸切削刃4是诸主切削刃，将设置在圆周面处的诸切削刃5设计为诸辅助切削刃。
螺旋角通常基于外主切削刃5的角度，这些借助包含轴线的一平面形成。在一平面里的一弯曲中，产生了一基本上为直图形的切削刃，那么，螺旋角对应于相对垂直线的角度。
在按照图2的铣削刀具的端面的俯视图中，可以看到该铣削刀具带有四条切削沟槽和四条主切削刃5以及在端面上的四条辅助切削刃4。诸主切削刃5具有一横向切削角γ，该角度像诸辅助切削刃4的切削角那样通常为正值。本发明涉及到在诸辅助切削刃4的区域中的诸切削面的诸辅助切削刃的以上全部设计。在图中更准确地示出了这图形。图3a再次示出了图1所示的铣削刀具的下方段，在这情况下也清楚地表示出在铣削刀具的端面和圆周表面之间的外角过渡的一斜面6。在图3b和3c中，示出了对应于图3a中的被圈围区域的两种不同型式的主切削刃5的下方段。如可以看到的那样，主切削刃5以一角度γP2倾斜于铣削刀具的轴线7，如上述那样，角度γP2被指定为螺旋角。如果主切削刃5以一连续、不变化的图形运行到达钻头的端面，这螺旋角γP2将同时也对应于辅助切削刃4的切削角。但是，如在图3b和3c中可以看到的那样，主切削刃5在一弯曲的曲线上朝向铣削刀具的端面越来越陡，在图3c中最后到达一最小(正值)值γP2，在图3b的情况下同样也到达一最小值γP0，但此时是负值。在图3c中，从螺旋角γP2到主切削刃的切前角γP0的过渡是在一等半径R1的圆弧上运行。在图3b的情况下，提供了两个过渡半径R2和R1，在主切削刃5的最下端处的半径R1小于半径R2。
但是，也有许多变化和型式，其中从切削刃4开始，切削面的切削角或更精确的是变化角最初仅相对于铣削刀具轴线沿一较大半径(相对于主切削刃5的曲线)逐渐增加，然后以一较小过渡半径到达螺旋角γP2。
按照本发明的刀具将带有一大螺旋角和一明显正的辅助切削刃的诸刀具的可靠性能与带有一较小正的和可选择地甚至为负的切削刃的一工具的稳定性相结合，并还具有相对容易和迅速制造的优点，这是因为从大螺旋角到小切削角的过渡是与在磨削加工的最后阶段中通过以一程序控制方式倾斜磨轮的轴线加工该切削沟槽同时实施的，这样，取决于所设定的程序，总之能够产生所需的外形和从螺旋角到最后切削角的一逐渐过渡。

Claims (10)

1.一种带有一柄部(1)和一切削部分(2)的钻削和/或铣削刀具，切削部分具有在它的圆周面处螺旋运行到达切割部分(2)的端面的若干切削沟槽(3)，以及，该刀具还具有在它的端面处通过用刀具的端面切削切削沟槽面的一部分形成的诸切削刃(4)，其中，相对于包含刀具轴线的一平面测量的切削沟槽(3)的螺旋角(γP2)大于在一对应平面处测量的邻接于诸端面切削刃(4)的和由切削沟槽的一下端区段形成的切削面的角度(γP0)，其特征在于，切削面角度(γP0)从端面切削刃(4)开始连续变化为诸切削沟槽的螺旋角(γP2)。
2.按照权利要求1的钻削或铣削工具，其特征在于，切削面角度从在直接邻接于切削刃(4)的区域中定义为切削角(γP0)的数值变化为在一恒定曲率半径上的螺旋角(γP2)。
3.按照权利要求1的钻削或铣削工具，其特征在于，从切削角(γP0)到螺旋角(γP2)的过渡发生在至少两个不同半径之上，邻接于切削刃的半径小于邻接于螺旋角(γP2)的区域中的半径。
4.按照权利要求1至3中任一项的钻削或铣削工具，其特征在于，直接邻接于切削刃的一切削面区段具有一负切削角，该切削角随着离开该切削刃的距离的增加最初变为零和然后变为正值，最终变为螺旋角(γP2)的数值。
5.按照权利要求1至4中任一项的钻削或铣削工具，其特征在于，从切削角到恒定螺旋角(γP2)的过渡区域沿轴向方向延伸在小于刀具直径的一距离内，较佳地小于刀具直径的一半。
6.按照权利要求1至5中任一项的钻削或铣削工具，其特征在于，在从端面至刀具的圆周表面的角部过渡处设置一斜面或一圆角，该斜面或圆角的轴向范围小于从切削刃到螺旋角的过渡区域的轴向范围。
7.按照权利要求1至6的任一项的钻削或铣削工具，其特征在于，由直接邻接于切削刃的切削面区段所形成的切削角(γP0)等于设置在刀具圆周面处的诸切削刃(5)的横向切削角，这些切削刃(5)是通过对切削部分(2)的圆周表面切削诸切削沟槽所形成的。
8.用于制造具有一柄部(1)和一必需的圆柱形切削部分(2)的一钻削或铣削工具的工艺，磨削诸螺旋形切削沟槽成为切削部分或藉助于一旋转的磨轮完成该加工，在切削部分和磨轮之间的一轴向相对于运动中和同时围绕切削部分(2)轴线的转动中磨轮相对于刀具轴线倾斜，其特征在于，当磨轮的工作区域接近刀具的端面时，磨轮轴线在产生一较小螺旋角的方向连续进一步倾斜。
9.按照权利要求8的工艺，其特征在于，在接近刀具的端面时增大刀具和磨轮之间的轴向相对速度对围绕刀具轴线的转动角速度的比值。
10.按照权利要求9的加工，其特征在于，该轴向相对速度对围绕刀具轴线的转动角速度的比值按可变化地设置的一加速分布图形变化。
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