CN1849190A - 用于工件的切削精加工的刀具和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于工件的切削精加工的刀具，包括至少一个用于初加工的具有一种几何确定的刀刃(15)的刀片(13)和至少一个用于终加工的具有一种几何确定的刀刃(23)的刀片(21)。该刀具的特征在于，用于初加工的刀片(13)是一个初加工级(3)的零件而用于终加工的刀片(21)是一个终加工级(5)的零件，并且一个在初加工级(3)与终加工级(5)之间设置的接口(9)设有一个第一平面表面(27)和一个第二平面表面(29)，它们分别设置在初加工级(3)和终加工级(5)上，并且具有一个确保初加工级(3)和终加工级(5)相互间的同轴度的装置(11)。

Description

用于工件的切削精加工的刀具和方法
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于工件的切削精加工的刀具和一种按照权利要求4的前序部分所述的用于工件的切削精加工的方法。
背景技术
这里所说型式的刀具和方法是已知的。刀具的特征是一所谓的分级刀片，其包括一种几何确定的刀刃。为了工件的精加工使刀具和/或工件旋转并且沿旋转轴线的方向进行一轴向位移，从而刀刃从工件的一待加工的表面上切下切屑。一般将工件夹紧，而使刀具旋转并且进行一进给运动。借此刀刃从工件的一个表面上切下切屑。
设置分级刀片朝进给方向前面的一个级用于工件表面的粗加工或初加工而后面的一个级用于工件表面的精加工或终加工。分级刀片首先耗费是很大的并且难以制造，此外这样的刀片的重磨也是困难的。其次用于粗加工和精加工的刀片的制造实际上是相同的，至少它们包括相同的材料。这由于对粗加工和精加工并从而对各刀片的不同的要求是不利的：用于粗加工的刀片必须是特别耐热的，用于精加工的刀片必须具有高的刀刃强度。
对工件中孔的制造精度总是提出较高的要求。特别重要的是，孔的尺寸精度，亦即其直径、圆度和圆柱度，此外表面光洁度也具有决定的意义。
重要的是，在加工大量工件时必须保持精度和表面光洁度，即使在难切削的材料例如指定的铸铁品种或钢品种也应如此。已证实，精度的改善和刀具寿命的延长与切削深度之间在精加工过程中存在这样关系即：切削深度越小，取得的表面光洁度、尺寸精度越好并且寿命越长。
关于以上所说的要求在切削深度处于几个1/100mm的范围内时产生最好的结果。为了达到如此小的尺寸的均匀的加工余量，粗加工与精加工之间的同心度必须是很精确的。这意味着在粗加工的范围内的很大的花费。
上述的分级刀片的应力由于耗费的和困难的制造并特别由于在重磨时的问题已证明是不适用的。
已知一种用于工件的精加工的方法，其中采用两个不同的刀具，其中一个用于工件的粗加工而一个用于工件的精加工。因此在加工一工件时必须在粗加工以后进行刀具更换，以便可以进行精加工。也可设想，在一传送线上首先将工件供给一个粗加工刀具而然后供给一个精加工刀具。很困难的是，各刀具的旋转轴线不能相互精确同轴地延伸，从而不能达到足够的制造精度和最好的表面光洁度。
因此总的表明，刀具和方法没有确保足够的制造精度，并且刀具的寿命是不够的。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种避免所述的缺点的用于工件的精加工的刀具和方法。
为了达到该目的建议一种刀具，其具有权利要求1中所述的特征。其特征在于，其具有一个用于初加工的刀片和一个用于终加工的刀片，它们通过一个接口彼此分离。通过两个刀片的分离，可以采用分别专门与加工亦即与初加工或终加工一致的刀片，这导致制造精度的明显的改善。由于接口包括一个具有第一平面表面的粗加工级和一个具有第二平面表面的精加工级，而且一个装置，其用作粗加工级相对于精加工的尽可能同轴的定位并且借其两个级可以很精确地相互连接，还可以实现几个1/100mm的很小的切削深度并从而在一很长的寿命的同时达到一种最好的制造精度。
由其余的从属权利要求得出其他的优点。
为了达到该目的还建议一种具有权利要求4的特征的方法。其特征在于，借助于至少两个通过一个接口彼此分离的刀片实现初加工和终加工，它们在一个加工工序中先后与待加工的工件表面进入嵌接。因此可以用一个单独的刀具使一个工件的同一表面受到一个初加工过程和一个终加工过程。
方法的一种实施形式是特别优选的，其特征在于，在终加工时可以以几个1/100mm的切深切下切屑。这导致一种最好的制造精度，亦即导致一种精确的尺寸精度和一种很高的表面光洁度，同时长的刀具寿命。
附图说明
以下借助附图更详细地说明本发明。其中：
图1一个刀具的第一实施例的分解的侧视图；
图2按照权利要求1所述的刀具的透视图；以及
图3用于说明一个刀具的两个级的同轴度的示意图。
具体实施方式
图1示出一个刀具1的第一实施例，该刀具用于工件的切削精加工并且具有一个初加工级3和一个终加工级5。
刀具1可按适当的方式直接或经由一个中间件、一个转接器等与一台机床连接，例如经由一个锥形轴7，其嵌入一个刀具容纳孔内并按适当的方式与其夹紧。
初加工级3和终加工级5经由一个接口9相互固定连接，该接口具有一个装置11，借其可影响两个级的相对位置。它应该尽可能相互同轴地设置级3和5。因此接口9用于将刀具1的级3和5相互连接成使两个级3和5的中轴线相互重合并与刀具1的中轴线25重合。借助于这样的精密接口可以实现一种最大3μm的同心度误差。
初加工级3具有至少一个在这里示例性三个刀片13，其包括一几何确定的刀刃15。刀片13在这里示例性构成为切向刀片，其嵌入初加工级3的端面17中并且按适当的方式在那里固定。
相应地，终加工级5具有至少一个在这里是多个沿终加工级5的圆周表面19等间距嵌入的刀片21，其包括一个几何确定的刀刃23。
初加工级3的各刀片13的刀刃15和终加工级5的各刀片21的刀刃23位于同心于刀具1的中轴线25延伸的各圆上，其中初加工直径小于终加工直径。图1中为了说明大大放大了直径差。
接口9在初加工级3的区域内具有一个第一平面表面27，终加工级5具有一个第二平面表面29。各平面表面在这里示例性构成为环形表面，它们在接口9组装的状态下彼此固定靠紧。平面表面27和29位于各与刀具1的中轴线25垂直的平面内。它们特别用于将级3和5相互设置成初加工级3的中轴线相对于终加工级5的中轴线没有任何的角偏差，亦即相对于后者没有倾斜。
在图1中所示的实施例中接口9设置一个装置11，该装置在一个级上，在这里在初加工级3上具有一个锥体优选一个小型构造的外圆锥，它嵌入一个在终加工级5的端面33内制出的容纳孔内。
图2示出图1中的刀具1的透视图。相同的部分设有相同的标记，从而可参阅对图1的描述。
在这里可明显看出至少一个刀片21。在图中所示的实施例中沿终加工级5的圆周表面19等圆周间距装入八个刀片。在加工一个工件表面时，终加工级5朝进给方向沿顺时针方向旋转，从而各刀片21的刀刃25分别从工件表面切下切屑。朝旋转方向在每一刀刃之前设置一排屑槽35，切下的切屑进入其中。
优选刀具1与一个冷却/润滑剂源相连接，以便在加工一个工件的过程中可以冷却刀片21。在按图2的图中显而易见的是，总是一个冷却/润滑剂通道37通入到一个排屑槽35中，以便达到要求的效果。
冷却/润滑剂通道同样通入端面33或第二平面表面29中，经由它将冷却/润滑剂导入初加工级3中。图2示出，冷却/润滑剂通道43同样通入一个位于每一刀片13之前的排屑槽41中。借此可以也冷却初加工级3的刀片13并且排走切下的切屑。
图2中还可看出圆锥形孔45，该孔制入到终加工级5的端面33中并且用作外圆锥31的容纳孔。外圆锥按通常的方式固定于孔45的内部。在这里可以采用传统的夹具。决定性的是，借助于接口9，初加工级3相对于终加工级5的精确的定位是可能的，其中借助于平面表面27、29确保两个级的角位置并且借助于装置11确保其同轴度。
根据说明显然，装置11也可以构成总是对称的：在图1的刀具1中出自初加工级3的外圆锥31也可以设置在终加工级5上并且嵌入初加工级3中的相应的孔内。
图3示出两个圆的示意的比较，在一个圆上设置初加工级3的至少一个刀片13而在另一圆上设置终加工级5的至少一个刀片23。
在图3中的右边可看到一个圆KV，在其上设置初加工级3的至少一个刀片13的刀刃15和一个圆KF，在其上设置终加工级5的至少一个刀片23的刀刃23。两个圆在刀具1中实际上是相互精确同心的，因为借助于接口9将初加工级3与终加工级5很精确地相互夹紧。
在同心的圆KV和KF的左边由示意图示出，在传统的刀具的情况中，其中分开进行初加工和终加工，圆KF和KV并不是彼此同心设置的，因为实际上不可能将用于初加工和终加工的刀具彼此同心地定位。一般产生关于圆KV相对于圆KF在图中示例性向右偏移的轴线偏差A。
在按图3的两示意图中通过两个圆KV与KF之间的间距说明了，在精加工一工件时必须切除一个孔的哪个区域。在实际中在精加工时力求一个很小的切削深度，其处在几个1/100mm的范围内。亦即在图3的左边示意图中所示的图KV和KF具有一个很小的尺寸差。于是如在图3的左边示意图中产生一个轴线偏差A，内圆KV可能接触外圆KF，从而在接触区域内在精加工时不再切下任何的切削。这导致在这里出现不足够的表面光洁度。此外完成加工的孔的位置从要求的位置偏离轴线偏差A。
由于在按图1和2的刀具1中初加工级3和终加工级5借助于接口9被很精确地彼此夹紧，总是产生图3中右边所示的图形：圆KV和KF实际上彼此是精确地同心的，从而在精加工时可以实现一个很小的切削深度。这导致一种很好的制造精度，亦即尺寸精度和表面光洁度，但也导致刀具以长的寿命见长。
决定性的是，在刀具1中设置两个级，亦即一个包括至少一个具有刀刃15的刀片13的初加工级3和一个包括至少一个具有刀刃23的刀片21的终加工级5。为了初加工和终加工很有利的是，可以特别匹配用于相应的加工过程的各刀片。通过两个级3和5在接口9的区域内的分离无疑可以为初加工提供一个耐热的刀片而为终加工提供一个具有高的刀刃强度的刀片。
初加工级3，如图1所示，可以设有至少一个刀片13，它切向嵌入初加工级3的端面17中。
终加工级5优选实现为钢体，在其圆周表面19中焊接至少一个刀片21。在这里可以由硬质合金、陶瓷、PKD和PKB实现刀片。
由于两个级3和5在分开的制造方法中生产并且也分开进行磨削，对每一级可以制造最好的刀刃几何形状，而在磨刃时不必顾及干扰外形，如这在单件的刀具或分级刀片中的情况下那样。
对刀具1，因此可以在初加工级3和终加工级5中实现刀片13和21，它们由于高精密的接口9位于同心的圆KV和KF上，其也称为飞圆(Flugkreise)。在这种情况下可以在初加工的范围内借助于初加工级3将一个工件中的孔初加工到一个直径，该直径很接近最终加工的孔的直径。因此两个圆KV和KF的间距是很小的。这允许在终加工时将切削深度设定在几个1/100mm的范围内并同时确保在终加工的整个范围内实现实际上相同的切削深度。
刀具1的特征在于，实现分别具有至少一个刀片13或21的两个级3和5，它们加工工件的一个或同一个区域。亦即初加工级3加工工件的一个区域，该区域在一个同一工艺步骤中也借助于终加工级5的刀片21进行加工。因此刀具1具有两个加工级3和5，它们借助于一个接口9彼此分离并因此也可分开制造，但用于加工工件中完全相同的区域。
借助于在这里所述的刀具1因此可以实现一种用于刀具的精加工的方法，其中借助于至少两个通过一个接口彼此分离的刀片实现初加工和终加工，亦即借助于初加工级3的至少一个刀片13和借助于终加工级5的至少一个刀片21进行。两个级3和5的刀片13和21在一个加工工序中先后与同一个待加工的工件表面进入嵌接。换言之：工件的一个区域在一个加工工序中由一个刀具1的两个级3和5的刀片进行加工。
方法的一种实施形式是特别优选的，其中实现几个1/100mm的切削深度，亦即0.02至0.1mm，优选0.04至0.06mm，特别是0.05mm的切削深度。通过该很小的切削深度改善制造精度，亦即工件的尺寸精度和表面光洁度。同时确保刀具的一种很高的寿命。
通过刀具1的特别的结构实现初加工与终加工之间的很精确的同心度，还实现小尺寸的很均匀的加工余量。
由刀具1的说明以下结构是明显的：
可以在一个初加工级3与一个终加工级5之间设置一个接口9，其优点是，在制造各加工级时可考虑对相应的加工要求的先决条件，例如考虑初加工级的至少一个刀片的耐热性和终加工级的至少一个刀片的刀刃强度。
此外，通过借助于接口9为两个级3和5的极精确的连接提供可能性，即在终加工过程中实现很小的切削深度。为此，两个分刀具，即初加工级3和终加工级5必需很精确地相互定位，一方面关于两个级的中轴线的角度而另一方面关于初加工级3和终加工级5的中轴线的同心度均如此。其中可以将两个级在几个μm内相互同心地定位。
在这里所述的接口9使两个加工级3和5能够连接成产生一种高的刀具1的刚度。此外通过两个加工级的分离还可以降低振动，所述振动损害加工的工件表面的表面光洁度并且可能降低刀具1的寿命。

Claims (5)

1.用于工件的切削精加工的刀具，包括至少一个用于初加工的具有一种几何确定的刀刃(15)的刀片(13)和至少一个用于终加工的具有一种几何确定的刀刃(23)的刀片(21)，其特征在于，用于初加工的刀片(13)是一个初加工级(3)的零件而用于终加工的刀片(21)是一个终加工级(5)的零件，并且一个在初加工级(3)与终加工级(5)之间设置的接口(9)设有一个第一平面表面(27)和一个第二平面表面(29)，它们分别设置在初加工级(3)和终加工级(5)上并且具有一个确保初加工级(3)和终加工级(5)相互间的同轴度的装置(11)，用以同轴地定位两个级(3、5)。
2.按照权利要求1所述的刀具，其特征在于，装置(11)具有一个圆锥形孔(45)和一个嵌入其中的圆锥形轴。
3.按照权利要求2所述的刀具，其特征在于，圆锥形轴构成为外圆锥(31)。
4.用于工件中的孔的切削精加工的方法，包括至少一个用于初加工的具有一种几何确定的刀刃的刀片和至少一个用于终加工的具有一种几何确定的刀刃的刀片，特别是包括一个按照权利要求1至3之一所述的刀具：其特征在于，借助于至少两个通过一个接口彼此分离的刀片实现初加工和终加工，所述刀片在一个加工工序中先后与待加工的工件表面进入嵌接。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，在终加工中选择一种几个1/100mm的切削深度。
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