CN1942278A - 用于孔表面的切削加工的拉刀和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种拉刀，用以切削加工孔表面，亦即用于制入至少一个槽，该拉刀包括一个具有至少一个刀刃(69)的刀头(5)和一个支承刀头(5)的基体。该拉刀的特征在于，刀头(5)是可旋转运动的并偏心地支承于基体(3)中，并且刀头(5)的中轴线(65)与基体(3)的中轴线(7)之间构成一锐角α。

Description

用于孔表面的切削加工的拉刀和方法
技术领域
本发明涉及一种拉刀，用以切削加工孔表面，亦即用于制入至少一个槽，该拉刀包括一个具有至少一个刀刃的刀头和一个支承刀头的基体，以及本发明涉及一种按照权利要求12的前序部分所述的用以切削加工孔表面的方法。
背景技术
用于孔表面的切削加工的拉刀和方法是已知的。它们用于一设于至少一个槽的孔表面，所述槽优选具有一螺旋线，例如20°的螺旋线。槽因此在一想像的螺旋线上沿一例如20°的螺旋角延伸，该螺旋角沿待加工的孔的长度测量。已知的拉刀在这样的加工中进行一种也称为翻转运动的摆动运动，该摆动运动由一容纳拉刀的刀具轴实施。在实施用于加工一孔表面的方法中拉刀在摆动运动的过程中沿轴向方向插入待加工的孔中。如果要实现带有一螺旋线的槽，则必须旋转刀具。工件的旋转运动在很多情况下不能或只在很大的结构的和经济的费用下才是可实现的。此外需要一专用刀具用来实施拉刀的摆动运动。这也使在这里预定的孔表面的加工耗费是很大的和昂贵的。
业已建议，构成一种拉刀，其包括一基体和与之弹性连接的刀头。刀头插入一待加工的孔中，同时由一适当的机床使基体在一圆形轨道上运动，该圆形轨道同心于待加工的孔表面的中轴线延伸。因此必须使大的质量运动，这特别在较高的转速范围内导致振动。此外对于一些使用目的孔表面的为制入一确定的槽的加工时间过长。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种拉刀，其可简单而因此价廉地实现并且在其运转中不产生大的振动。最后，孔表面的加工应该需要不多的时间。
为了达到该目的，建议一种拉刀，其具有在权利要求1中所述的特征。其包括一刀头和一基体。其特征在于，刀头是可旋转运动的并偏心地支承于基体中，并且刀头的中轴线相对于基体的中轴线成一锐角地延伸。
由诸从属权利要求得出拉刀的其他的实施形式。
此外本发明的目的是，提供一种方法，用于切削加工孔表面，亦即制入至少一个槽，借此可实施比利用传统方法更快地加工工件。
为了达到该目的，建议一种方法，其特征在于，使拉刀的基体旋转并且该基体同心于待加工的孔表面的中轴线相对于工件实现一相对运动。在这种情况下照例使基体相对于工件产生一进给运动。但也可设想，使工件相对于沿轴向方向固定的基体移动或使两元件相互相对运动。在这种情况下刀头也实施相对于待加工的孔表面的轴向运动。
附图说明
以下借助附图更详细地说明本发明。唯一的图示出一拉刀的部分纵剖面图。
具体实施方式
拉刀1具有一基体3和一刀头5，后者偏心地和可旋转地支承于基体3中。
在图1示出基体3的容纳刀头5的部分。在基体的对置于刀头5的图中断开的一端上可以例如设置一刀具轴，其用作基体3与机床的连接。
但也有可能，将基体3经由转接器、插件等连接于机床。该机床用于在加工孔表面和在该孔表面中制造至少一个槽时使基体3旋转。
因此在加工工件时基体3是绕其中轴线7旋转的，该中轴线7与待加工的孔表面的中轴线重合。
基体具有一基底元件9，其设有一凹槽11，在该凹槽中可嵌入一轴承装置13。该轴承装置用于可旋转地容纳刀头5。亦即相对基体3及其基底元件9可旋转地支承刀头。
轴承装置13不仅承受径向力而且承受轴向力。亦即在借助于刀头5加工孔表面时可以经由基体3在刀头上施加压力。反之，借助于轴承装置13支承由刀头5传入基体3的轴向压力。
轴承装置13构成使在基体3旋转时没有转矩传向刀头5。
轴承装置13借助于一固定盘15固定于凹槽11中。其中设定，一突出的支承凸肩17稍微嵌入凹槽11中，以便固定轴承装置13。固定盘15借助于适当的固定装置例如螺钉19固定在基底元件9上。
在图中所示的实施例中轴承装置13优选具有两个相互同轴设置的角接触球轴承21和23。支承凸肩17支承在第一角接触球轴承21的外圈25上。该外圈25将由支承凸肩17施加的压力经由一个优选环形的间隔元件27传向第二角接触球同承23的外圈29，该外圈贴紧一在凹槽11的内腔中突出的支承台阶31。因此角接触球轴承21和23由固定盘15夹紧在其支承凸肩17与支承台阶31之间。
角接触球轴承21和23分别具有一内圈33、35，它们贴紧一在凹槽11中设置的刀头5的轴承轴颈37。
内圈33和35夹紧在刀头5的一个由轴承轴颈的圆周表面突出的轴承凸肩39与一个在轴承轴颈37的圆周表面上固定的支座41之间，支座41设置在与轴承凸肩39的一间距处并且例如可以构成为弹簧环或螺纹环。在内圈33与35之间设置一优选环形的间隔元件43。
在角接触球轴承21和23的内圈与外圈之间分别设有许多球45和47。其中将内圈和外圈构成使由刀头5向基体3方向作用的轴向力经由轴承凸肩39、第一角接触球轴承21的内圈33、间隔元件43、第二角接触球轴承23的内圈35通过第二角接触球轴承23的球47传向其外圈29并从而传向支承台阶31。因此最后朝轴向方向看刀头5支承在基体3的支承台阶31上。
如果在刀头5上施加拉刀，则其作用到支座41上，其经由第二角接触球轴承的内圈35、间隔元件43、第一角接触球轴承21的内圈33通过球45和第一角接触球轴承的外圈25支承在固定盘15的支承凸肩17上。由于固定盘15经由螺钉19固定连接于基体3的基底元件9，因此在基体3的两方向经由轴承装置13支承轴向力。
另外在这里优选还设定，轴承轴颈37具有一伸出部49，其同心于轴承轴颈37设置并且在必要时设有比轴承轴颈较小的直径。伸出部29经由轴承装置13的一适当的轴承朝径向方向看支承在基底元件9上，亦即支承在凹槽11的内表面上并且避免或减小刀头5或轴承轴颈37在基体3的凹槽11中的翻转运动，优选在这里设有一深沟球轴承51，该深沟球轴承以其外圈51贴紧凹槽11的内表面而以其内圈55贴紧伸出部49的圆周表面。在外圈53与内圈55之间具有许多球57。
固定盘15在刀头5的通道区域内具有一适当的密封装置59。最后还设有一支承在固定盘15上的封闭盘61，其按适当的方式例如经内螺钉63安装在基体3上，在这里安装在固定盘15上。
重要的是，刀头5偏心于中轴线7支承于基体3中。相应地凹槽11偏心地设置于基体3的基底元件9中。固定盘15和封闭盘61中用于刀头5的通孔也偏心地设置。
此外刀头5相对于基体3的中轴线7是倾斜的。亦即刀头5的中轴线65与基体的中轴线7之间包括一锐角α，例如为1°15″。该锐角从刀头5看朝向基体3的方向是张开的。相应地凹槽11在基体3的基底元件9中也是倾斜的。
刀头5具有一切削齿圈67，其包括至少一个刀刃69。如果只一个槽要制入一孔表面中，则一单独的刀刃69是足够的。但优选在一孔表面中设置多个彼此等间距设置的槽。于是相应地必须在切削齿圈67上设置许多刀刃69。它们照例以彼此等间距设置并且凸出于切削齿圈的圆周表面71之外。
优选刀头1不构成单件式的。更确切地说它具有一刀具轴73，该刀具轴在其位于基体3内的末端包括轴承轴颈37而在其对置的一端包括一固定区域75用于一分开构成的切削齿圈67。固定区域75可以例如具有一固定轴颈，在该固定轴颈上拧紧或套装切削齿圈67并且借助于一固定螺钉77进行固定。但也可设想，在切削齿圈67上设置一通用的夹紧轴颈或夹紧锥体，其嵌入刀具轴73中的一适当的凹槽中。
刀头5的两件式的实施形式的优点是，拉刀1可以配备不同的切削齿圈67。此外在磨损时可容易地更换切削齿圈67。
刀头5在这里具有一导向装置79，其可以包括一闭环的导向环81或一具有一些导向区域的导向环81。
如在图中所示的拉刀1中，当刀头5具有一包括球形外表面的导向环81时，其中心点83位于刀头5的中轴线65与基体3的中轴线7的交点上，其中刀头5的中轴线与切削齿圈87的中轴线以及导向环81的中轴线重合。中心点83由此形成拉刀1的摆动点，对此以下还要更详细地加以讨论。
如果在一包括一刀头5的拉刀1中省略导向装置79，则将切削齿圈67到基体3的距离和刀头5的中轴线65与基体3的中轴线7之间的夹角α选择成使切削齿圈67的中心点84与中轴线65和中轴线7的交点重要。于是摆动点位于图中所示的中心点83的左边。由此在切削齿圈67的区域内的摆动点形成位于圆周表面91上的各刀刃69的中心点并从而同样形成刀刃轨迹圆的中心点，在刀头5旋转时各刀刃69位于该刀刃轨迹圆上。
由图显而易见的是，拉刀可以设有一冷却剂/润滑剂供给装置。为此在这里在基体3中设有一中心的冷却剂/润滑剂通道85，其同心于中轴线7延伸。经由一与中轴线成一角度地延伸的溢流管段87将冷却剂/润滑剂输入一同心于刀头5的中轴线65延伸的冷却剂/润滑剂通道89中。优选设置一位于冷却剂/润滑剂通道89中的供给管91，其与溢流管段87紧密地相连接或与之构成一件的。
通过适当的密封措施确保将冷却剂/润滑剂从冷却剂/润滑剂通道85无损耗地输送入冷却剂/润滑剂通道89中并且可以不到达轴承装置13。特别是将深沟球轴承51构成为密封的轴承。
图1中显示，冷却剂/润滑剂通道89一直延伸到刀头5或刀具轴73的固定区域75并且经由与刀具轴73的中轴线65成一角度地延伸的各通道93延伸到切削齿圈67。如果加工一盲孔的孔表面，则在按图的描述中各通道93的喷口设置在切削齿圈67的右边。如果要加工一通孔的孔表面，则它们通往齿圈67的左边。
通过冷却剂/润滑剂供给装置有可能将冷却剂/润滑剂直接输入切削齿圈67的区域内，亦即输入这样的区域内，即在该区域借助于所述至少一个刀刃69加工一工件中的孔表面并且制入至少一个槽。
如果要借助于拉刀1制造一平行于已加工的孔表面的中轴线延伸的槽，则只需要一单独的刀刃69，其刀刃边缘94朝前指向进给方向并且其导向表面95、95′平行于刀头5或切削齿圈67的中轴线65延伸。不过在图中所示的实施例中导向表面95、95′与中轴线65成一角度设置。该角度确定在加工一孔表面时产生的至少一个槽的螺旋角。
因此刀刃边缘95基本上设置在一想像的圆柱形表面上，其中轴线与刀头的中轴线65重合。但如图中所示刀刃边缘95可以在该圆柱形表面上成一角度延伸，如这在图中所示。
以下更详细地讨论拉刀的功能，借以也详细讨论用于加工一孔表面的方法，亦即用于借助一几何确定的刀刃制造一槽的方法。
首先将基体3的中轴线7同心于待加工的孔表面的中轴线设置。基体3绕其中轴线7旋转。由此刀头5的轴承轴颈37在一锥形外表面上旋转，其锥顶角为2α。
想像的圆锥体的顶点与摆动点重合，在图中所示的设有一导向装置79的拉刀1的实施例中与中心点83重合。
如果在拉刀1中省略导向装置79，则想像的圆锥体的顶点与所述至少一个刀刃69的刀刃轨迹圆的中心点84重合。
刀头5的中轴线65垂直于导向装置79的导向环81所在的平面和切削齿圈67的端面97所在的平面。由此导向环81或端面97的平面相对于基体3的中轴线7和待加工的孔表面的中轴线倾斜的一角度α。
在基体3旋转时切削齿圈67的端面97相对于中轴线7产生一摆动运动，从而所述至少一个刀刃69的刀刃边缘94相对于基体3与待加工的工件之间的轴向相对运动实现一叠加的轴向运动并且逐个地进入孔表面，以便在那里制造一槽。在这种情况下该槽容纳导向表面95、95′。由此刀刃69不会在产生的槽中卡住，导向表面95、95′优选并不彼此平行地设置，更确切说明相反于进给运动在槽向设置成逐渐缩小的。
如图中所示，当所述至少一个刀刃69的导向表面95、95′与切削齿圈67的中轴线65成一角度延伸时，产生至少一个按一想像的螺旋线在孔表面上延伸的槽，切削齿圈67通入该槽中。同时切削齿圈67在位于想像的螺旋线上的槽中由导向表面95、95′这样引导，使其沿该槽实现一旋转运动。在一20°的螺旋线中切削轮圈67同样旋转20°。
因此在加工一孔表面时使基体3旋转，从而该基体绕其中轴线7旋转。同时偏心地嵌入基体3中的刀头5在一想像的锥形外表面上运动。在基体3的进给运动中轴向力可以由基体3经由轴承装置13传向刀头5，由此传向切削齿圈67，从而所述至少一个刀刃69的刀刃边缘94在一区域内从孔表面中以切削加工的方式切除材料并且产生至少一个槽。被动进行切削齿圈67的旋转运动，亦即刀头5只实施一随动运动。该随动运动可以直线地或沿一螺旋线地进行。由基体3无论如何不可能将一转矩传向切削齿圈67。亦即更确切地说切削齿圈67通过在孔表面中产生的槽进行引导，并且如果所述至少一个刀刃69的导向表面95、95′是倾斜的，按照产生的槽的螺旋线旋转。
特别有利的是，基体3由一机床使之旋转，如在通用的刀具的情况中，并且绕其中轴线7旋转。并不提供基体3径向相对于中轴线7的偏移。因此为了可以嵌入刀具不需要特别的程度设计或控制。此外表明，拉刀1较简单地构成和从而可价廉地实现并且是不易出故障的。
此外，刀头5可很简便地插入待加工的孔中，因为或者导向环81或者在无导向装置79的拉刀中切削齿圈67的端面97同心于基体3的中轴线7设置。当导向装置79设有导向环81时则一孔表面的加工是特别简单的，因为在这种情况下可以将拉刀1的一段插入待加工的孔中，直到在朝中轴线65的方向的轴向距离处设置的至少一个刀刃69与孔表面进入嵌接。
同样有利的是，虽然刀头5偏心地装入基体3中仍可确保一冷却剂/润滑剂供给，其流入切削齿圈67的区域内并且可以设计成使其可以加工盲孔和通孔以产生至少一个槽。

Claims (12)

1.一种拉刀，用于切削加工孔表面，亦即用于制入至少一个槽，该拉刀包括一个具有至少一个刀刃(69)的刀头(5)和一个支承刀头(5)的基体(3)，其特征在于，刀头(5)是可旋转运动的并偏心地支承于基体(3)中，并且刀头(5)的中轴线(65)与基体(3)的中轴线(7)之间构成一锐角α。
2.按照权利要求1所述的拉刀，其特征在于，刀头(5)包括一刀具轴(73)，该刀具轴在其一端具有一切削齿圈(67)并且以其对置的另一端可旋转地支承于基体(3)中。
3.按照权利要求1或2所述的拉刀，其特征在于，刀头(5)可更换地安装在刀具轴(73)上。
4.按照上述权利要求这一项所述的拉刀，其特征在于，所述至少一个刀刃(69)位于一个绕刀头(5)的中轴线(65)的想像的刀刃轨迹圆上。
5.按照上述权利要求之一项所述的拉刀，其特征在于，设置多个优选以彼此等间距布置的刀刃(69)，它们位于一个围绕刀头(5)的中轴线(65)的想像的刀刃轨迹圆上。
6.按照上述权利要求之一项所述的拉刀，其特征在于，所述至少一个刀刃(69)具有一导向表面(95)，所述导向表面与刀头(5)的中轴线(65)成一角度地倾斜。
7.按照上述权利要求之一项所述的拉刀，其特征在于，刀头(5)具有一个包括一导向部分的导向装置(79)。
8.按照上述权利要求4至7之一项所述的拉刀，其特征在于，所述至少一个刀刃(69)的刀刃轨迹圆的中心点(84)或导向部分的中心点(83)位于基体(3)的中轴线(7)与刀头(5)的中轴线(65)的交点上。
9.按照上述权利要求之一项所述的拉刀，其特征在于，刀具轴(73)借助于一轴承装置(13)支承于基体(3)中，该轴承装置承受径向力和轴向力。
10.按照权利要求9所述的拉刀，其特征在于，轴承装置(13)具有至少一个优选两个角接触球轴承(21、23)和一个深沟球轴承(51)。
11.按照上述权利要求之一项所述的拉刀，其特征在于，设有一个冷却剂/润滑剂供给装置，冷却剂/润滑剂可经由该冷却剂/润滑剂供给装置通过基体(3)和通过刀头(5)输向所述至少一个刀刃(69)。
12.用于切削加工一孔表面的方法，亦即用于制入至少一个槽，该方法借助于一个设有至少一个刀刃的刀头和一个具有支承该刀头的基体的拉刀特别是借助于按照权利要求1至11之一项所述的拉刀；其特征在于，将刀头插入一工件中的待加工的孔中并且在基体的旋转运动和在拉刀与工件之间的轴向相对运动的过程中实施一摆动运动和一由制入于孔表面中的所述至少一个槽引起的随动运动。
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