CN211564745U - 用于切削小尺寸齿轮的滚铣刀 - Google Patents

用于切削小尺寸齿轮的滚铣刀 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种用于切削小尺寸齿轮的滚铣刀(1),该滚铣刀(1)可以相对于待加工部件围绕旋转轴旋转,该滚铣刀(1)包括一排或多排切削刃(8),每排切削刃均形成在滚铣刀(1)的至少一部分厚度上延伸的齿廓,所述齿廓由超硬材料制成,所述超硬材料可以选自单晶金刚石、多晶金刚石(PCD)或立方氮化硼(CBN)。

Description

用于切削小尺寸齿轮的滚铣刀
技术领域
本实用新型涉及手表的生产过程中所使用的小尺寸齿轮的切削,主要是钟表齿轮的切削。
背景技术
为了生产手表的齿轮,需要使用一种叫做“滚铣刀”的切削工具,该工具为柱状件的形式,其表面开有纵向凹槽,并且具有齿廓以形成切削刃。目前,用来制造手表用的齿轮的滚铣刀是由硬质材料例如碳化钨(WC) 或碳化硅(Si3N4)制成的均匀部件。需注意的是,滚铣刀可以具有一个或多个螺纹。
这种类型的工具使用寿命有限,需经常中断生产以进行工具的修磨或更换操作。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种滚铣刀(齿轮滚刀),它的使用寿命相对于上述滚铣刀增加。该目的通过本实用新型实现。根据本实用新型的滚铣刀适于切削小尺寸的齿轮、例如钟表齿轮,该滚铣刀能围绕旋转轴旋转,该滚铣刀包括一排或多排切削刃,每排切削刃均形成齿廓,所述齿廓在滚铣刀的至少一部分厚度上延伸,该齿廓由超硬材料制成,所述超硬材料选自单晶金刚石、多晶金刚石(PCD)或立方氮化硼(CBN)。
本实用新型的滚铣刀具有如下有利的技术特征:
-所述滚铣刀包括柱形的主体,该柱形的主体具有外表面和与所述旋转轴相对应的中心轴,所述柱形的主体包括附装在该外表面上的至少一个切削元件,所述切削元件具有形成所述齿廓的所述切削刃;
-所述切削元件是块体,该块体包括基部,该基部上顶置有由PCD或 CBN制成的超硬层,该齿廓至少并且优选完全处于该超硬层(7)中;
-所述柱形的主体具有截面为多边形的柱体的形式,它的外表面包括多个面,这些面的数量与块体的数量对应,所述块体附装在各个面上;
-所述柱形的主体的外表面上设置有至少一个切口,所述切口的数量与块体的数量对应,所述块体固定在各个切口中;
-所述块体的基部通过钎焊附装至所述滚铣刀的主体;
-所述柱形的主体以及所述块体的基部由碳化钨(WC)构成;
-所述切削元件是由单晶金刚石制成的嵌件;
-所述滚铣刀的柱形的主体在该主体的外表面中设置有至少一个切口,该切口包括第一侧壁和第二侧壁,所述嵌件被紧固在第一侧壁和支承件之间,所述支承件插入在该切口中并且用螺钉固定在滚铣刀的所述柱形的主体中;
-所述嵌件还通过焊接材料附装在所述第一侧壁上;
-所述第二侧壁在相对于所述第一侧壁相反的方向上倾斜;以及
-所述滚铣刀由圆环形成,该圆环的外部曲面上设置有由PCD或CBN 制成的超硬层,在该圆环中加工有多个纵向凹槽,这些纵向凹槽穿过所述超硬层,该齿廓至少并且优选完全形成在该超硬层的位于相邻的两个凹槽之间的部分中。
附图说明
通过下面参考附图对非限制性的优选实施例的描述将清楚本实用新型的其他特征和优点。
图1a-1b示出根据本实用新型的第一实施例的滚铣刀。
图2a-2b示出根据本实用新型的第二实施例的滚铣刀。
图3a-3d示出制造过程,以及根据本实用新型的第三实施例的滚铣刀的最终外观。
图4示出在设置在一个块体中的切削断面,该块体包括基部和超硬层,所述断面形成在该基部和该层中。
图5a-5b示出根据本实用新型的第四实施例的滚铣刀。
具体实施方式
图1a-1b示出根据本实用新型的滚铣刀1的第一实施例。该工具包括主体2,该主体由硬质材料、例如WC制成。该主体2呈柱形、具有中心孔3、并且具有多边形截面的外表面(外围表面),该多边形在所示的示例中为八边形。该主体2的中心轴12也是旋转轴,该工具在运转进行切削加工期间围绕该旋转轴旋转。外表面的面9上分别固定地附装有八个块体 5。每个块体均包括由耐用(耐磨,硬质)材料例如WC制成的基部6,该基部上顶置(覆盖,置于其上)有由超硬材料制成的切削部分7。在根据本实用新型的该第一实施例的滚铣刀中,可使用的超硬材料为立方氮化硼 (CBN)和多晶金刚石(PCD)。切削部分7至少在其部分厚度上具有切削刃8,所述切削刃形成在块体5的宽度上延伸的齿廓。在所示的实施例中,块体5的宽度与该工具的主体2的厚度相等。切削刃8和齿廓的形状可以对应于现有技术中已有的相同类型的工具。优选应用对数螺线型齿廓,以使滚铣刀在重新修磨时能维持其自身的几何参数。对数螺线是滚铣刀一个众所周知的特征,优选也应用于本实用新型的如下所述的其他实施例或与之等同的实施例。
根据本实用新型的滚铣刀的尺寸与已知工具的尺寸相同或处于相同的量级。例如,图1a-1b中所示的滚铣刀可具有约25mm的外径D和介于 8mm和16mm之间的厚度。对于钟表机芯的齿轮来说,齿廓中的齿8的高度通常介于0.6mm和0.8mm之间。块体5可以通过切割WC板材形成,该板上涂覆有PCD或CBN的层(涂层)。可在市场上购买到这种类型的预制板材。例如,
Figure DEST_PATH_GDA0002607239950000031
公司生产这种类型的预制板材,该公司销售涂覆有厚度为数毫米的PCD层的碳化钨板材,该层通过CVD(化学气相沉积)技术沉积。从这样的板材上切割出的块体5可以通过钎焊固定在由WC制成的主体2的表面上。然后,通过已知工艺在超硬部分7中加工齿廓,所述工艺例如为借助于金刚石砂轮的磨削、电火花加工或激光切割。需注意的是,齿廓完全处于超硬部分7中,以使得可以通过超硬材料切割形成齿的总体轮廓。另外,还需注意的是,齿廓的几何形状及其在滚铣刀周缘上的分布是根据这种类型工具的传统工艺准则而形成的。
图2a-2b中示出根据本实用新型的滚铣刀1的第二实施例,它包括由 WC+PCD或WC+CBN制成的块体。这些块体5同样包括基部6和超硬部分7,这些块体现在安装在一系列切口10中,所述切口在例如由WC制成并具有中心轴12的圆环(圆片)11的外表面上以规则的距离预先加工而成。圆环11即根据该实施例的滚铣刀的主体。切口10的制造也可以通过现有的硬质材料加工工艺例如电火花加工或激光切割实现。通过钎焊将所述块体5固定在切口10中,然后,齿廓的切削刃8至少并且优选完全通过与前述实施例相同的方式形成在超硬部分7中。
图3a-3d中示出根据本实用新型的滚铣刀1的第三实施例。根据该实施例的滚铣刀1由圆环15制造,该圆环例如由WC制成、具有中心轴12、并在其外部柱形表面(如图3a所示)上设置有由超硬材料优选PCD或 CBN制成的层16。例如,圆环15的外径可以介于20mm和25mm之间。层16可以通过CVD、PVD或任何其他适用于这类层的方法施加。该层的厚度优选介于1mm和5mm之间。通过现有的硬质材料加工技术、例如电火花加工或激光切割,在圆环15的外表面上以规则的距离(如图3b所示) 穿过超硬层16加工凹槽17。然后,在圆环15的外表面的位于相邻的两个凹槽17之间的部分,通过与前述实施例相同的方式在超硬层16中加工出齿廓的切削刃8,由此得到如图3c-3d所示的工具。
在图1a-1b、2a-2b和3a-3d所示的实施例中,齿廓至少且优选完全在超硬部分7或16中预先加工。然而,不排除图4所示的齿廓。在这一实施例中,齿廓加工在块体5的基部6或圆环11中。超硬层7或16是在齿廓的加工之后设置的。在完成设置超硬层的操作后,优选对所述超硬层进行附加加工。需注意的是,当加工具有比上述钟表齿轮的模数大的模数的齿轮并且层7优选具有十几毫米的厚度以使滚铣刀可以反复打磨时,该实施例是有利的。
图5a-5b示出根据本实用新型的滚铣刀1的第四实施例。与前面的实施例不同,滚铣刀现在包括在由单晶金刚石制成的嵌件19中加工而成的齿廓。该工具由圆环20制造,该圆环为滚铣刀的主体。圆环20由例如WC 或钢的材料制成、具有中心轴12、并且在其外部柱形表面上分布有切口21。这些切口21具有侧向的第一壁22和第二壁23,该第一壁旨在接收金刚石嵌件以使其抵靠所述侧壁22,该第二壁在与所述第一壁相反的方向上相对于该第一侧壁22倾斜,这两个壁22和23基本上平行于该工具的中心轴 12。优选地,切口21具有处于第一壁22的底部的空腔24。在安装嵌件19 (它此时还不具有切削刃)之前,先将焊接材料25(例如银基材料)放入空腔24中并使之抵靠第一壁22。然后,安装嵌件19和支承件26,该支承件26的形状与由壁22、23的斜度所限定的切口的截面相对应并且考虑了嵌件19和焊接材料25层的厚度。该支承件26通过一个或多个螺钉27被拧入圆环20的材料中。当螺钉27被拧紧时,支承件26由于壁22、23的斜度而在嵌件上施加侧向压力。然后,在嵌件19中加工出齿廓的切削刃8。可以通过螺钉27的拧出和焊接材料25的机械或热的消除(破裂,中断) 来更换嵌件19。
在一个与图5a-5b所示的实施例等同的实施例中,不包括用于固定嵌件19的焊接材料25。这种情况下,嵌件19完全通过支承件26固定。该实施例更易于更换嵌件19。
根据本实用新型的滚铣刀的重新修磨与用于现有滚铣刀的方法相同。如上文中提到的,根据本实用新型的滚铣刀优选具有对数螺线型齿廓,以便在维持工具原始形状的情况下进行重新修磨。
对本领域技术人员说,很显然,所附权利要求的范围包含与上述说明等同的实施例。例如,如图1b所示的包含具有多边形截面的主体2的滚铣刀可以具有如图2b所示的切口10,所述切口在外表面的平面9中加工而成。如此,块体5将被所述切口10接收,而非直接附装在平面9上。
使用超硬材料可以显著地延长滚铣刀的使用寿命。另外,与现有的滚铣刀相比,它的切削速度更快。重新修磨的频率显著降低,使得生产率大幅提高。根据本实用新型的滚铣刀的寿命至少是由WC制成的滚铣刀的三倍。如此,与由WC制成的滚铣刀相比较,生产率至少高两倍。
根据本实用新型的滚铣刀可以用于切削各种类型的材料。然而,PCD 和单晶金刚石并不适用于切削由钢制成的部件,因为接触区域局部产生的热量会导致金刚石中的碳扩散至所加工的部件中。CBN不受这一不便的影响,因此可以用来切削由钢制成的部件。PCD、单晶金刚石和CBN均适用于加工由CuBe2制成的部件,CuBe2是常用于生产钟表齿轮的材料。

Claims (15)

1.用于切削小尺寸齿轮的滚铣刀(1),该滚铣刀(1)能围绕旋转轴转动,该滚铣刀(1)包括一排或多排切削刃(8),每排切削刃均形成在该滚铣刀(1)的厚度的至少一部分上延伸的齿廓,其特征在于,所述齿廓由超硬材料(7、16、19)制成,所述超硬材料选自单晶金刚石、多晶金刚石(PCD)或立方氮化硼(CBN)。
2.根据权利要求1所述的滚铣刀(1),其特征在于,该滚铣刀包括柱形的主体,该柱形的主体具有外表面和与所述旋转轴相对应的中心轴(12),所述柱形的主体包括附装在该外表面上的至少一个切削元件,所述切削元件具有形成该齿廓的所述切削刃(8)。
3.根据权利要求2所述的滚铣刀(1),其特征在于,所述切削元件是块体(5),该块体包括基部(6),该基部上顶置有由PCD或CBN制成的超硬层(7),该齿廓至少处于该超硬层(7)中。
4.根据权利要求3所述的滚铣刀(1),其特征在于,所述齿廓完全处于所述超硬层(7)中。
5.根据权利要求3所述的滚铣刀(1),其特征在于,该柱形的主体具有截面为多边形的柱体的形式,它的外表面包括多个面(9),所述面的数量与块体(5)的数量对应,所述块体(5)附装在各个面(9)上。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的滚铣刀(1),其特征在于,该柱形的主体的外表面上设置有至少一个切口(10),所述切口(10)的数量与块体(5)的数量对应,所述块体(5)固定在各个切口(10)中。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的滚铣刀(1),其特征在于,该块体(5)的基部(6)通过钎焊附装至该滚铣刀(1)的主体。
8.根据权利要求3至5中任一项所述的滚铣刀(1),其特征在于,该柱形的主体以及该块体(5)的基部(6)由碳化钨(WC)构成。
9.根据权利要求2所述的滚铣刀(1),其特征在于,所述切削元件是由单晶金刚石制成的嵌件(19)。
10.根据权利要求9所述的滚铣刀(1),其特征在于,该滚铣刀(1)的柱形的主体在该主体的外表面中设置有至少一个切口(21),该切口(21)包括第一和第二侧壁(22、23),所述嵌件(19)被紧固在第一侧壁(22)和支承件(26)之间,该支承件插入在该切口(21)中并且用螺钉固定在该滚铣刀(1)的该柱形的主体中。
11.根据权利要求10所述的滚铣刀(1),其特征在于,该嵌件(19)还通过焊接材料(25)附装在第一侧壁(22)上。
12.根据权利要求10或11所述的滚铣刀(1),其特征在于,第二侧壁(23)在相对于第一侧壁(22)相反的方向上倾斜。
13.根据权利要求1所述的滚铣刀(1),其特征在于,该滚铣刀(1)由圆环(15)形成,该圆环的外部曲面上设置有由PCD或CBN制成的超硬层(16),在该圆环(15)中加工有多个纵向凹槽(17),所述凹槽(17)穿过该超硬层(16),该齿廓至少形成在该超硬层(16)的位于相邻的两个凹槽(17)之间的部分中。
14.根据权利要求13所述的滚铣刀(1),其特征在于,所述齿廓完全形成在该超硬层(16)的位于相邻的两个凹槽(17)之间的部分中。
15.根据权利要求1所述的滚铣刀(1),其特征在于,所述小尺寸齿轮为钟表齿轮。
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