CN1988976A - 刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于切削加工的盘形或条形刀具，特别用于在工件上如在加工过程中旋转运动的曲轴上切削出轮廓，具有多个切向和多个径向夹装的转位式刀片(21)。按照本发明，切向夹装的转位式刀片(21)中至少有一部分具有一个凹部(31)，该凹部在切向夹装的转位式刀片(21)上贯穿支承面(27，28)的一部分和贯穿处于径向的端面(23，24)的一部分，而且一个径向夹装的转位式刀片的一个上后侧区段伸入到该凹部中，该径向夹装的转位式刀片的一个上前侧区段(32)在径向上相对于所述端面(23)凸出。

Description

刀具
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工的盘形或条形刀具，特别用于在工件上如在加工过程中旋转运动的曲轴上切削出轮廓，具有多个切向和多个径向夹装的转位式刀片。
背景技术
在制造曲轴时，曲轴都是具有一定余量加以铸造的，以便于有足够的把握能够进行继后的切削工序。从现有技术所知道的是用于旋转拉削(Drehrumen)或车削-旋转拉削(Dreh-Drehrumen)的刀具。在采用旋转拉削工艺时，将一个直线的旋转拉削刀具在径向上调到待加工的旋转着的工件上。在采用车削-旋转拉削工艺时，在一个盘形刀具架的部分圆周上安置了多个彼此相继的刀头，这些刀头逐步地连续地沿着圆盘圆周的一个第一区段而增加。这种刀具沿着一个部分圆弧在径向上摆动到旋转运动的工件上，如原理上在EP0313644B1或EP0286771A1中所介绍的那样。在上述专利文件中所采用的刀具上使用了两个几何构形不同的刀头类型，以用于轴颈加工和用于完成下切口(Unterstich)的成形。文首述及的那种刀具例如在DE10027945A1中做了图示和说明。为了保证切削时能实现较软的走刀，以及为了能够在圆盘铣刀上安装尽可能多的切削刀具，提出：各切向夹装的刀头是在15°至35°的轴向倾角下设置的；这些刀头的逆着铣刀旋转方向观察最后面的切削角部处于一条垂直于圆盘铣刀旋转方向的直线上，该切削角部离下个径向夹装的刀头的最前面的切削刃有最大为5mm的距离，最好有最大为2mm至负值的距离。
如果采用一种车削-旋转拉削法来加工曲轴例如用于制造连杆轴承(Hublager)，可直接在曲轴的未加工处理的铸造表面上开始切削作业，这样，被安置在刀具上的转位式刀片便会受到过度使用，从而造成相对较高磨损。除了各个所使用的转位式刀片的寿命之外，刀具加工的成本也与之有很大关系，例如每一个刀具必须使用很多个转位式刀片。
发明内容
本发明的目的是提供这样一种刀具，使得可以对曲轴的连杆轴承实现一种成本合算的粗铣，从而在继后的切削过程中利用车削-旋转拉削法只需要去除最小的余量即可，由此，对最终加工所用的车削-旋转拉削刀具所施加的负荷较小，其使用寿命便可大大提高。此外，该新型刀具应该在使用最少数量的转位式刀片的情况下具有尽可能多的有效刀刃。转位式刀片应是可以灵活运用的，这就是说，也可以用于别的切削作业。
上述目的是通过权利要求1中所述的刀具得以实现的。
按照本发明，切向夹装的转位式刀片中至少有一部分具有一个凹部，该凹部在切向夹装的转位式刀片上贯穿支承面的一部分和贯穿处于径向的端面的一部分，并且，一个径向夹装的转位式刀片的一个上后侧区段伸进到该凹部中，而它的一个上前侧区段则在径向上相对于所述端面凸出。通过上述措施，可以在刀具上实现特别大数量的有效刀刃。在刀头设置方面，根据现有技术，径向夹装的转位式刀片原来是与切向夹装的转位式刀片交替地依次安置的；而根据本发明，径向夹装的转位式刀片和切向夹装的转位式刀片的设置可以“在一条直线上”实现，其中，两种刀头在铣削曲轴时可以同时地加工连杆轴承底部和连杆轴承侧面。这可以省去一道附加的操作工序，因而也可节省加工时间。
本发明的各项发展描述于从属权利要求中。
因此，所述凹部的宽度优选最大为端面的宽度的1/3，和/或最大为切向夹装的转位式刀片的高度的1/2。通过这一措施便可顾及到：该凹部不会减弱切向夹装的转位式刀片；另一方面，一个过小容积的凹部恐怕只能提供一个相当小的空间，以用于容纳径向夹装的转位式刀片的后侧的区段，因此，可能存在这样的危险，即，径向夹装的转位式刀片在有效切削刃范围内是尺寸上定得太弱了。相应地，凹部的宽度也选择最大为径向夹装的转位式刀片的厚度的1/2。
为了能利用尽可能大量的刀刃，切向夹装的转位式刀片在其径向对置的各侧上分别具有凹部。
切向夹装的转位式刀片最好具有两个基本上彼此平行的并由一个固定孔所贯穿的较大的面和四个与之相接界的侧面，即：两个至少基本上有间距地彼此平行的端面和两个布置在对置侧上的纵面。所述较大的面与纵面的相交线，以及所述较大的面与端面的相交线，还有从纵面至端面的过渡区(它是已加以倒圆的、凸面构造的)，形成切削刃。切向夹装的转位式刀片最好具有八个可用的切削角部，分别处于从端面至较大面的倒圆的过渡区的边缘侧。
根据本发明的另一项发展，较大的面具有两个相对略微折角的分面，其中，优选两个分面所形成的倾角＞170°，最好＞175°，此外，向刀具中心延伸的分面最好设计得小于向边缘延伸的分面。
上述措施导致的结果是：大致在连杆轴承中心部位可以实现一种相对较软的切削，因为在该处，刀头是略微折角的。
就径向夹装的转位式刀片来说，最好采用按权利要求9或10中所述的结构形式。据此，径向安置的转位式刀片中至少有一部分具有两个彼此平行的并被一固定孔所贯穿的较大的面，这两个较大的面在相对置的侧面上由至少部分地设计为横断面呈凸起的、优选呈半圆柱形的端面所跨接，其侧棱边是作为切削刃设计的。最好在两个端面之间，延伸一个具有一固定孔的基体，该基体朝向中心逐渐展宽。
切向和径向夹装的转位式刀片最好安置在一个刀座上，这样便可实现其定位(连杆轴承宽度的调定等)的灵活性，也可以通过刀座的更换而实现其快速更换。
根据本发明的另一项发展，所有的转位式刀片都是由硬质合金或金属陶瓷体组成，其采用粉末冶金法通过压制和继后的烧结制成，而没有其间的精整加工。必要时，转位式刀片也可加以涂层，其中，原则上所用的涂层成分可按照由现有技术所知的方式进行选择。
附图说明
下面将参照附图对本发明的其它优点和实施例予以说明。附图表示：
图1 铣削的连杆轴承的断面图；
图2 可径向夹装的刀头的透视图；
图3 切向夹装的转位式刀片的透视图；
图4 图2和3所示的转位式刀片的透视图，示出两个转位式刀片的“相互嵌合”状况；
图5 本发明提出的刀具的局部透视图。
具体实施方式
图1中示出曲轴的一个局部的横断面，图中，侧曲拐部(Seitenwange)10也要加以铣削，如同连杆轴承11和下切口12一样。该附图中还示意地绘出了切削余量，该切削余量通常必须通过车削-旋转拉削加工加以去除。
为了获得图1中所示的断面，在图5所示的刀具架的刀座上，为了粗铣使用两种或三种转位式刀片，下面将对这些转位式刀片作详细说明。图2示出一种转位式刀片13，该转位式刀片是可径向夹装的，它具有两个彼此平行的、被一个固定孔16所贯穿的较大的面14、15，这两个较大的面在相对置的侧面上由半圆柱形设计的端面17所跨接，其侧棱边18和19是作为切削刃设计的。所述及的至少基本上呈半圆柱形的端部17处在一个基体20的相对置的侧面上，该基体是设计为呈菱形的，向中心逐渐扩展，以便为固定孔16提供足够大的地方。该基体的四个切削刃18、19可以在该转位式刀片相应地转位之后逐次地加以使用。
图3表示一个可切向夹装的转位式刀片21，该转位式刀片具有两个基本上平行的、被一个固定孔22所贯穿的较大的面和四个与之相接界的侧面，即：两个至少基本上按一定距离彼此平行的端面23、24，和两个布置在对置侧上的纵面25、26。较大的面是彼此略微相对折角的，并具有分面27、28，这两个分面所形成的倾角约为175°。分面27和28之间的以及两个纵面25和26之间的脊棱边，如同端面23、24之间和纵面25、26之间的脊棱边一样，都是作为切削刃设计的，其中，它们的过渡区是加以倒圆的，使得在该处形成切削角部29，切削角部的彼此相接界的直线的切削刃相互大致成90°直角。在图3中所示的实施形式中，总共有四个倒圆的切削角部29，这些切削角部是依径向彼此对置地加以设计的。如果尖锐的角部30也是设计成倒圆的切削刃的话，甚至可以得到八个可用的切削角部29。
按照本发明，转位式刀片21在径向对置侧上具有凹部31，凹部的宽度略大于在相关端面17上的转位式刀片13的宽度，从而使得转位式刀片13能取得在图4中所示的位置，在这个位置上时，端面之一以其向后的区段嵌合到该凹部31中，如图所示。前侧部分32配有在该处自由的切削角部区段，可用于铣削曲轴上连杆轴承的侧壁。切向夹装的刀头的切削刃33(或依相反旋转方向中对置的切削刃34)可用于加工连杆轴承底部11。为此所用的刀具如图5中所示，在其上还附带地依径向夹装了一个刀头35，如果转位式刀片21在角部30处也配有倒圆的切削角部的话，则上述刀头35也可以由图3中所示的转位式刀片组成。如果使用图5中所示的刀具进行粗铣，则为了实现曲轴的最终加工，只需削除最小的余量，从而可大大减小对很昂贵的车削-旋转拉削最终加工刀具的负荷，从而提高了该刀具的使用寿命。图5中所示的刀具在最小的空间体积上配有甚多有效的切削刃，于此可灵活使用在图2和3中所用的转位式刀片，这就是说，在某些情况下，也可用于其它切削作业。通过改变图5所示刀具上转位式刀片的搭接部位(在对置侧上)，便可以改变可制造的连杆轴承宽度。
图2和3中所示的转位式刀片可以不用垫圈和校准件地进行安装。所有的转位式刀片最好采用粉末冶金法由硬质合金或金属陶瓷制成，在烧结之后，不再进行机械精整加工，当然利用PVD或CVD法的涂层除外。
如已部分地述及的那样，通过将转位式刀片13插入到转位式刀片21的凹部中的原理，可获得特别多的有效切削刃。通过将转位式刀片21安置在一刀座上，则每种实际上所需的轴承宽度，也就是大约为18至27mm，是可以实现的。由于粗铣过程可以相当高的进给量予以实施，以及在继后的车削-旋转拉削过程中只须将微小的余量加工掉，而且在粗铣时就已将各切削过程部分地加以综合，从而可以在总的切削工序中使每件轴承的加工时间节省4至6秒。由于除了为精加工所规定的车削-旋转拉削工序可以较快速地完成之外，还使每一刀具所用的刀座总地减少，这样，对于最终加工刀具来说，其使用寿命就提高了。

Claims (12)

1.用于切削加工的盘形或条形刀具，特别用于在工件上如在加工过程中旋转运动的曲轴上切削出轮廓，具有多个切向和多个径向夹装的转位式刀片，其特征在于：切向夹装的转位式刀片(21)中的至少一部分具有一个凹部(31)，该凹部在切向夹装的转位式刀片(21)上贯穿支承面(27，28)的一部分和贯穿处于径向的端面(23，24)的一部分，并且，一个径向夹装的转位式刀片(13)的一个上后侧区段伸入到该凹部中，该径向夹装的转位式刀片的上前侧的区段(32)在径向上相对于所述端面(23)凸出。
2.按权利要求1所述的盘形或条形刀具，其特征在于：凹部(31)的宽度最大为端面(23，24)的宽度的1/3，和/或最大为切向夹装的转位式刀片(21)的高度的1/2，和/或最大为径向夹装的转位式刀片(13)的厚度的1/2。
3.按权利要求1或2所述的刀具，其特征在于：切向夹装的转位式刀片(21)在其径向对置侧上具有凹部(31)。
4.按权利要求1至3中任一项所述的刀具，其特征在于：切向夹装的转位式刀片(21)具有两个基本上彼此平行的、被一个固定孔(22)所贯穿的较大的面，和四个与之相接界的侧面，即：两个至少基本上有间距地彼此平行的端面(23，24)和两个布置在对置侧上的纵面(25，26)。
5.按权利要求4所述的刀具，其特征在于：所述较大的面与纵面(25，26)的相交线以及与端面(23，24)的相交线形成切削刃。
6.按权利要求5所述的刀具，其特征在于：各切削刃在从纵面至端面(23，24)的过渡区中形成倒圆的切削角部。
7.按权利要求6所述的刀具，其特征在于：切向夹装的转位式刀片(21)具有八个可用的切削角部(29)。
8.按权利要求4至7中任一项所述的刀具，其特征在于：所述较大的面具有两个相对略微折角的分面(27，28)，其中，优选两个分面所形成的倾角＞170°，特别是＞175°，此外优选地，向刀具中心延伸的分面(27)设计得小于向边缘延伸的分面(28)。
9.按权利要求1至8中任一项所述的刀具，其特征在于：径向夹装的转位式刀片(13)的至少一部分具有两个彼此平行的、被一个固定孔(16)所贯穿的较大的面(14，15)，这两个较大的面在对置侧上由至少部分地设计为横断面呈凸形的、优选呈半圆柱形的端面(17)所跨接，所述端面的侧棱边(18，19)设计成切削刃。
10.按权利要求9所述的刀具，其特征在于：在两个端面(17)之间延伸着一个朝中心逐渐扩展的具有一固定孔(16)的基体(20)。
11.按权利要求1至10中任一项所述的刀具，其特征在于：切向和径向夹装的转位式刀片(13，21)装在一个刀座上。
12.按权利要求1至11中任一项所述的刀具，其特征在于：所有的转位式刀片都是由硬质合金或金属陶瓷体组成，其采用粉末冶金法通过压制和继后的烧结制造出来，无须在其间进行机械精整。
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