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钻孔螺纹铣刀

阅读:705发布:2020-05-11

专利汇可以提供钻孔螺纹铣刀专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种钻孔 螺纹 铣刀 (1),其用于加工孔,以及用于随后在所述孔内铣出螺纹,所述钻孔螺纹铣刀(1)具有工作区(2),在其的周边(3)上布置有许多钻孔和 铣削 切削刃。设置有数量比钻孔切削刃(17)的数量多2倍以上的许多铣削切削刃(7、8、9、10),或者它们沿旋转方向起作用。,下面是钻孔螺纹铣刀专利的具体信息内容。

1.钻孔螺纹铣刀(1)a)其可绕着轴线(4)至少沿一个旋转方向(15)旋转,并且具有b)钻孔区(40),其具有至少一个钻孔切削刃(17、18、27、28),用于在工件中加工出孔,和c)铣螺纹区(30),其具有至少一个铣削切削刃(7、8、9、10),用于随后在所述工件的所述孔中铣削出螺纹,其特征在于:d)布置有数量比钻孔切削刃(17)的数量多2倍以上的许多铣削切削刃(7、8、9、10),或者它们沿旋转方向起作用。
2.根据权利要求1所述的钻孔螺纹铣刀,其中布置有六个铣削切削刃和两个钻孔切削刃(27、28),或者它们沿旋转方向起作用,在所有情况下,在旋转方向上,三个铣削切削刃优选地布置在所述两个钻孔切削刃之间。
3.根据权利要求1或2所述的钻孔螺纹铣刀(1),其中a)所述钻孔切削刃(17、18)自所述轴线(4)沿径向向外突出最远的径向距离比所述铣削切削刃(7、8、9、10)沿径向向外突出最远的径向距离要大出预定的正径向距离差(t),以及b)选择所述预定的径向距离差(t),从而甚至对于如的长切屑材料的情况,钻孔期间产生的切屑基本上不会塞所述铣削切削刃和由所述钻孔区加工出的孔的壁之间,与此同时,在钻孔期间,所述铣削切削刃不会与工件啮合,和/或所述预定的距离差(t)从5μm到30μm的范围或10μm至25μm的范围选出。
4.根据上述权利要求中的一项所述的钻孔螺纹铣刀,其中相对于所述轴线(4)沿轴向邻近的铣削切削刃(7、8、9、10)的前刀面形成基本上连续的表面和/或为大体上平坦或弯曲的结构。
5.根据上述权利要求中的一项所述的钻孔螺纹铣刀(1),其中至少一个钻孔切削刃(27、28)的至少一个区域具有负前,选择其为工件材料的函数和/或其在-0.1°和-25°之间或在-1°和-15°之间,所述钻孔区(40)优选地在端面处具有至少一个钻孔主切削刃(27、28)和至少一个钻孔侧切削刃(17、18)(布置在周边上),并且其中各钻孔主切削刃(27、28)的至少一个区域具有负前角,各钻孔主切削刃(27、28)也优选地在其从外侧向所述轴线(4)的径向方向上具有减小的前角,并且至少在邻近所述轴线(4)的内部区域具有负前角,和/或所述钻孔侧切削刃的前角和所述沿轴向邻近铣削切削刃的前角优选为基本上相同,和/或在钻孔侧切削刃(17、18)和钻孔主切削刃(27、28)之间优选地形成具有斜面(19)的过渡区,特别地设置所述斜面(19)与所述钻孔螺纹铣刀(1)的轴线(4)呈角度(β),所述角度(β)为30°到60°,优选为45°。
6.根据上述权利要求中的一项所述的钻孔螺纹铣刀,其中所述铣削切削刃(7、8、9、10)具有选择为工件材料的函数的前角,特别地为正前角或负前角,特别地,对于钢作为工件材料的情况,所述负前角优选为在-0.1°至-25°之间或在-1°至-15°之间。
7.根据上述权利要求中的一项所述的钻孔螺纹铣刀(1),其中,在所有情况下,所述铣螺纹切削区(30)的至少一个相关的铣削切削刃(8、10)相对于所述轴线(4)沿轴向、在所述钻孔区40的至少一个钻孔切削刃(17、18、27、28)之后布置在相关的共同钻孔排屑槽(11、12)处,此钻孔排屑槽(11、12)用于排出由所述钻孔切削刃产生的钻孔切屑,以及优选地也用于排出由这些铣削切削刃产生的铣削切屑,和/或其中所述铣螺纹区(30)的至少一个另外的铣削切削刃(7、9)布置在至少一个铣削排屑槽(13、14)处,此铣削切削刃(7、9)相对于被设置成在所述钻孔切削刃后的在所述钻孔排屑槽(11、12)的铣削切削刃沿旋转方向偏移,此铣削排屑槽(13、14)用于排出由此至少一个另外的铣削切削刃中的产生的铣削切屑,可用于排屑的各钻孔排屑槽(11、12)的体积大于所述一铣削排屑槽或多个铣削排屑槽(13、14)的体积,和/或各铣削排屑槽(13、14)在其最接近所述轴线(4)的点优选地取决于直径(dmin2),此直径(dmin2)为所述铣螺纹削区(30)的外径(d0)的42%至75%,优选为60%,和/或各钻孔排屑槽(11、12)在其最接近所述轴线(4)的点优选地取决于直径(dmin1),此直径(dmin1)为所述螺纹区(30)的外径(d0)的27%至50%,优选为43%。
8.根据上述权利要求中的一项所述的钻孔螺纹铣刀,其中,a)在所有情况下,所述铣螺纹切削区(30)的至少一个相关的铣削切削刃(8、10)相对于所述轴线(4)沿轴向、在所述钻孔区(40)的至少一个钻孔切削刃(17、18、27、28)之后布置在相关的共同钻孔排屑槽(11、12)处,此钻孔排屑槽(11、12)用于排出由所述钻孔切削刃产生的钻孔切屑,以及优选地也用于排出由这些铣削切削刃产生的铣削切屑,和b)各钻孔排屑槽(11、12)在最接近所述轴线(4)的点处的直径(dmin1)自所述钻孔区(40)在整个所述铣螺纹区(30)沿轴向延伸方向减小,或各钻孔排屑槽(11、12)的体积自所述钻孔区(40)在整个所述铣螺纹区(30)沿轴向延伸方向增加。
9.根据权利要求7或8所述的钻孔螺纹铣刀,其中a)各铣削排屑槽(13、14)在最接近所述轴线(4)的点处的直径(dmin2)自所述钻孔区(40)在整个所述铣螺纹区(30)沿轴向延伸方向基本上是恒定的,或各钻孔排屑槽(11、12)的体积自所述钻孔区(40)在整个所述铣螺纹区(30)沿轴向延伸方向基本上是恒定的,和/或其中b)各铣削排屑槽(13、14)在最接近所述轴线(4)的点处的直径(dmin2)自所述钻孔区(40)在整个所述铣螺纹区(30)沿轴向延伸方向减小,或各钻孔排屑槽(11、12)的体积自所述钻孔区(40)在整个所述铣螺纹区(30)沿轴向延伸方向增加,优选地选择所述钻孔排屑槽或铣削排屑槽的直径的减小在整个轴向长度为0.1%至3%,和/或取决于工件的材料,特别地其在如钢的高强度工件材料的情况比在较低强度材料的情况要大,和/或其中c)至少一个排屑槽(11、12、13、14)的边界面的至少一部分以圆形或椭圆形或抛物线形或双曲线形延伸,和/或被设计成相对于一线为对称或不对称的,此线相对于所述轴线(4)沿径向延伸,和/或其中d)所述排屑槽(11、12、13、14)形成右旋或左旋的螺旋槽或直槽。
10.根据权利要求7到9中的一项所述的钻孔螺纹铣刀,其中,a)设置在钻孔排屑槽(11、12)处的铣削切削刃(8、10)与沿旋转方向在前的在铣削排屑槽处的铣削切削刃(9、7)的角距离,大于与沿旋转方向在后的在铣削排屑槽处的铣削切削刃(9、7)的角距离,和/或其中b)设置在钻孔排屑槽(11、12)处的铣削切削刃(8、10)与沿旋转方向在后的在铣削排屑槽处的铣削切削刃(9、7)的角距离(α)至多为88°,特别地为62°至88°,优选地为82°至85°或72°至78°。
11.根据上述权利要求中的一项所述的钻孔螺纹铣刀,其中,提供相对于所述轴线(4)沿轴向一个接另一个布置的轴向的多排铣削切削刃(7、8、9、10),沿轴向的各排中的所述铣削切削刃优选地被设置成线性地平行于所述轴线(4),或沿轴向的各排的所述铣削切削刃和/或相关的排屑槽被布置成绕所述轴线(4)螺旋或螺旋形地延伸,和/或沿轴向的各排的所述铣削切削刃优选地彼此相距与螺距相对应的轴向距离,和/或自所述轴线(4),沿轴向的各排的所述铣削切削刃的径向距离或所述铣螺纹区(30)的外径在远离所述钻孔区(40)的方向减小,特别地选择所述径向距离或外径的减小在整个轴向长度范围为0.15%至1%,特别地为0.15%至0.5%,优选地约0.2%。
12.根据上述权利要求中一项所述的钻孔螺纹铣刀,其中,在刀具的旋转方向(15)在一个铣削切削刃(7、9)后的另一个铣削切削刃(8、10)在端面(16)沿轴向方向(a)置回预定量,和/或其中部分地沿轴向方向(a)延伸的至少一冷却剂通道(23)直接地或间接地通向在铣削切削刃(7、8、9、10)之间形成的切屑容纳空间(11、12、13、14),至少一个横向的孔或分支优选地从所述冷却剂通道(23)延伸到所述切屑容纳空间(11、12、13、14),和/或其中用于冷却剂和/或润滑剂的出口设置在所述端面(16)的区域和/或所述钻孔区(40)的区域。
13.根据上述权利要求中一项所述的钻孔螺纹铣刀,其中,至少一个铣削切削刃具有确定的倒角,特别地以获得较高的稳定性,和/或其中至少一个钻孔切削刃,优选地每一钻孔切削刃具有确定的倒角,特别地以获得较好的破碎切屑的性能和/或稳定所述切削刃,所述切削刃的倒角优选地通过刷光和/或喷砂处理产生,如果有必要用在先的斜面切割来产生,和/或其中至少所述钻孔切削刃和/或铣削切削刃(7、8、9、10)中的一些涂覆有抗机械材料。
14.根据上述权利要求中一项所述的钻孔螺纹铣刀,其中锪锥孔部件(20)设置在所述铣螺纹区(30)和柄(21)之间,所述锪锥孔部件(20)具有设置成与所述钻孔螺纹铣刀(1)的所述轴线(4)呈45°的切削刃。

说明书全文

钻孔螺纹铣刀

说明书发明涉及一种根据专利权利要求1的前述部分所述的钻孔螺纹铣刀。

这类钻孔螺纹铣刀为公知技术,例如,其记载于WO2004/022274A1或US 4,651,374A或US 4,761,844A或Handbuch der Gewindetechnik undFrstechnik[Manual of threading practice and milling practice]的354页,该书作者为EMUGE-FRANKEN,出版社为Publicis Corporate Publishing,出版日期为2004(国际标准书号3-89578-237-7)。通过这样的工具,可以首先在工件上制造出大体上为圆柱形的孔。因此,公知的钻孔螺纹铣刀具有加工出孔的钻孔切削刃。一旦完成这一操作后,刀具径向地进给,即,其从孔的中心移至平行于孔的轴线的一位置。布置在刀具柄部上是的铣出的切削刃或铣齿,用所述铣削切削刃或铣齿通过铣削圆形螺纹,那么可在孔中加工出螺纹。在该过程中,该刀具的切削刃或铣齿一起进入孔壁中,通过刀具旋转以及同时进行整个刀具的螺旋运动,来加工螺纹。

根据WO2004/022274 A1的钻孔螺纹铣刀被说成适合于,为此,其在钻孔区域设置有芯孔(core-hole)加工切削刃,以及在沿轴向邻接的螺纹铣削区域内设置有螺纹加工切削刃。在它们的径向尺寸方面,螺纹加工切削刃比芯孔加工切削刃小3%。芯孔加工切削刃和螺纹加工切削刃之间的绝对径向距离差取决于钻孔螺纹铣刀的直径。在钻孔螺纹铣刀的典型直径大约为8毫米的情况下,因此芯孔加工切削刃和螺纹加工切削刃之间的径向距离差大约为0.24毫米或240微米。设置有两个布置成彼此偏置180°的钻槽,芯孔加工切削刃或钻孔切削刃位于其端面,临近其沿轴向延伸的是沿轴向的第一排螺纹加工齿或切削刃。此外,在两个钻槽之间设置有两个偏置约90°的较小铣槽,在此铣槽处,所有情况下,另外的沿轴向的若干排铣削切削刃或铣齿定位作为另外的螺纹加工切削刃。在所有情况下,钻孔槽处的第一排螺纹加工切削刃沿径向置回或相对于钻槽降低,以便减小钻孔切屑对钻槽的这些螺纹加工切削刃的影响,所述钻孔切屑由钻槽排出。从刀具的顶部朝向钻柄,凹槽(flute)变小,其结果是钻孔螺纹铣刀的横向刚度被加强。因此,该凹槽的底径(core diameter)从顶部向该柄增加。

出版物US 4,651,374A和US 4,761,844A都描述(图1至图4)了一种钻孔螺纹铣刀,其具有彼此偏置90°的四个凹槽,各凹槽的横截面和体积相同,相对于刀具轴线来说,该横截面和体积在其全部长度沿轴向都相同。在两个彼此偏置180°的凹槽处,端部钻孔切削刃设置在刀具的顶部,这些端部钻孔切削刃向钻尖逐渐变细,以及沿轴向邻接该端部钻孔切削刃的齿状排形式的螺纹铣削切削刃布置在这些钻槽处。在另外的两个凹槽处没有设置钻孔切削刃,而仅铣螺纹切削刃设计成沿轴向的齿状排。因此,这些另外的凹槽充仅用作为铣槽。铣齿在环形段上形成,该环形段被布置成垂直于刀具轴线。冷却剂通道通过刀柄和铣螺纹区沿中心延伸,该冷却剂通道在钻孔区分成四个分支通道,该分支通道通向设置有螺纹铣齿的齿片的钻尖。有其螺纹铣削切削刃或螺纹铣齿的铣螺纹区具有相同的最大直径,其与钻孔区的最大直径相等,以便可引导铣螺纹区而不会干扰钻孔区已加工出的孔。

除US 4,651,374A之外,US 4,761,844A公开了钻孔螺纹铣刀的另外的实施例(图5至图12),其中设置仅两个凹槽,钻孔切屑刃和在它们之后的螺纹铣削切削刃作为齿状排位于其处。在这种情况下,除了用于加工孔的钻孔区,还公开了端部铣削区以及具有中心凹入区的钻孔区。此外,铣螺纹区的螺纹铣削切削刃具有的最大直径等于或不大于孔加工区的最大直径,使得铣螺纹区可在不干扰的情况下插入由孔加工区已加工出的孔中。另外,在铣螺纹区和柄之间设置有锪锥孔(countersinking)斜面。在此进一步的实施例中的两个凹槽在工作区的整个长度内也具有同样的横截面和同样的体积。

在根据WO 2004/022274 A1的钻孔螺纹铣刀中,沿转动方向彼此相随的铣削切削刃之间的倾斜总计大于钻槽处的铣削切削刃与沿转动方向在前的铣削切削刃之间的角度90°,根据附图,该角度约为103°,相应于沿转动方向在后的铣削切削刃的77°余角。在根据US 4,651,374 A和US 4,761,844 A的钻孔螺纹铣刀中,该倾斜角为恒定的,并等于90°或180°,因此实现同样的倾斜。

以前已知类型的钻孔螺纹铣刀通常可以容易地加工短切屑材料,比如灰口,然而如果加工如钢的长切屑材料,则会出现问题。这是因为长切屑在钻孔期间进入刀具的铣螺纹区,使得可损坏或毁坏所述铣螺纹削区域。

此外,申请者在试验中已经发现,开始所提类型的以前已知的钻孔螺纹铣刀相对易于破裂,特别是在加工如钢的长切屑和/或高强度材料时是如此。

另外,已知的钻孔螺纹铣刀在其工作时具有相对低的切削容量。

因此,本发明的目的是开发一种开始所提类型的钻孔螺纹铣刀。

根据本发明由专利权利要求1记载的技术特征来实现此目的。根据从属于专利权利要求1的权利要求有利的构造及其改进会变得明显。

钻孔螺纹铣刀可绕着轴线至少沿一个旋转方向(切削方向)旋转,并且其首先具有钻孔区,所述钻孔区具有至少一个钻孔切屑刃,以用于在工件上加工出孔,其次,其具有铣螺纹区,所述铣螺纹区具有至少一个铣削切削刃,用于随后在所述工件的孔中铣削出螺纹。根据本发明,在旋转方向或刀具的周边,设置是钻孔切屑刃的数量的两倍以上的铣削切削刃。因此,可以获得比现有技术高的铣削切削容量,特别的原因是在铣螺纹期间的切削量大体上低于钻孔期间。优选地有六个铣削切削刃和两个钻孔切削刃,在这种情况下,在两个钻孔排屑槽之间优选地设置带有相关铣削切削刃的至少两个相应的铣削排屑槽。一种进一步的解决方案可与另外的解决方案组合在一起,但也可以独立地要求权利保护,所述方案提议了一种钻孔螺纹铣刀,其中钻孔切削刃(一个或多个)中的至少一部分有负前角,选择所述前角为工件材料的函数,通常选取为在-0.1°和-25°之间,优选地为在-1°和-15°之间。与现有技术相比,具有负前角,如钢的高强度材料也可用钻孔螺纹铣刀进行加工。在有利的进展中,其也可以通过专利权利要求1独立地要求保护,钻孔切削刃比铣削切削刃(一个或多个)从轴线沿径向向外突出远预定的正(等于零)径向距离差,并且现设置在所述钻孔切削刃和所述铣削切削刃之间的此预定的径向距离差,使得甚至是对于如钢的长切屑材料的情况,在钻孔期间产生的切屑基本上不会塞在所述铣削切削刃(一个或多个)和由所述钻孔区加工出的孔的壁之间,同时,所述铣削切削刃(一个或多个)在钻孔期间不会与工件啮合,和/或所述预定的距离差从0.005毫米至0.03毫米,优选地从0.01毫米到0.025毫米取值。与此相比,在WO2004/022274A1中,提议了具有指定为3%的基本较大的距离差,其还随着刀具直径的增加而增加,以使铣削切削刃相对于钻孔切削刃沿径向置回。然而,如由申请者所进行的广泛试验所仅表明的,此大的距离导致钻孔过程中产生的切屑塞在铣削切削刃和由钻孔切削刃加工而成的孔之间,特别是对于如钢的长切屑材料的情况是如此,并且由此导致刀具很快被损坏。

在US 4,651,374A或US 4,761,844A所提议的钻孔螺纹铣刀中,其注意的焦点仅在防止螺纹铣削切削刃在钻孔期间损坏,因此所述螺纹铣削切削刃被设计成其径向尺寸与钻孔切削刃完全相同。对于长切屑材料的情况钻孔切屑塞住的相关的问题也没有在这些出版物中间接提及。虽然在具有相同的径向尺寸的螺纹铣削切削刃和钻孔切削刃这样的结构中,不会有钻孔切屑塞在铣削切削刃和孔壁之间,然而这些已知的刀具仍然不适合如钢的长切屑材料。

在所述对象的进一步的方案中,其也可以通过专利权利要求1独立地要求保护,在所有情况下,所述铣螺纹区的至少一个相关的铣削切削刃相对于所述钻孔螺纹铣刀的轴线沿轴向、在所述钻孔区的至少一个钻孔切削刃之后布置在相关的共同钻孔排屑槽(钻槽)处,此钻孔排屑槽用于排出由所述钻孔切削刃产生的钻孔切屑,优选地也设置所述钻孔排屑槽用于排出由所述铣削切削刃产生的铣削切屑。现通过沿轴向延伸方向减小最接近于所述轴线的点处或最内部的点处的各钻孔排屑槽的直径,或沿此轴向延伸方向增大各钻孔排屑槽的体积,来提供钻孔排屑槽自所述钻孔区在整个所述铣螺纹区沿传送方向或轴向方向的增加。如钢的长切屑且弹性相当的材料的长切屑也能够以改进的方式排出,这是因为在所述凹槽中切屑的展开或变形可以通过加大所述的排屑槽而被部分地补偿。在所述对象的进一步的方案中,其也可以通过专利权利要求1独立地要求保护,至少一个钻孔切削刃,优选地每一钻孔切削刃具有确定的倒角。因此,可得到改善的破碎切屑的性能,使得可以更有效地加工长切屑材料,和/或使切削刃稳定,这对于如钢的高强度和硬度的材料尤其有利。在一个结构中,沿轴向方向相邻的铣削切削刃或铣齿的前刀面形成基本上连续的表面,其优选为平面或均匀曲面。如果从侧面即垂直于表面的法线看所述前刀面,现有的钻孔螺纹铣刀具有台阶状轮廓,其在铣削操作过程中会变得不利。本提议消除此不利的方面。铣齿通过连续的前刀面直接地延伸到所述凹槽。

铣削切削齿之间的空间可是不相等的,这样,两个铣削切削齿其前面一个位于钻孔排屑槽处,它们彼此相跟随呈一定的角度,此角度至多88°,特别是在62°至88°之间,特别优选为在82°至85°之间或72°至78°之间,特别是75°。

此外,通过自所述轴线,在沿轴向各排的铣削切削刃的径向距离或所述铣螺纹区的外径沿远离所述钻孔区的方向减小,而可以向后部例如成圆锥形变窄具有所述铣削切削刃的螺纹片,特别的,所述减小在所有情况下在整个轴线长度为0.15%到1%,优选地为0.15%到0.5%,优选为约0.2%。径向偏移通过所述变窄得到补偿,就钢而言,这种偏移特别大。

从轴向方向来看,至少一个切屑容纳空间的边界面的至少一部分优选为以圆形或椭圆形延伸。也可采用抛物线或双曲线型。从轴向方向来看,至少一个切屑容纳空间的边界面被设计成相对于通过所述轴线的径向延伸的一线为对称或不对称的。对于比如灰口铸铁的短切屑材料,优选为对称的结构,而对于产生较长卷曲切屑的如钢的长切屑材料,一般选择为不对称的结构。全部的铣削切削刃可以被设计成呈直线或螺旋状(螺旋形)延伸的齿片(tooth web)。在刀具的旋转方向上在一个铣削切削刃之后的另一个铣削切削刃在柄的端面沿轴向方向置回预定的量。随后的齿片相应地沿轴向置回,其可例如通过钻孔螺纹铣刀的端面的锥顶磨削来实现。由于随后的齿片的置回,这确保了在钻孔过程中,铣槽的端部区域排出的冷却润滑剂充分地进入钻槽。

用于冷却润滑剂的出口可设置在刀具工作区的端面区域。

切屑容纳空间可形成右旋或左旋的螺旋槽。因此,刀具适合于左旋或右旋切削。也可以设置成直槽结构。

为了增加使用寿命,铣削切削刃的至少一部分可涂覆抗机械材料。优选的抗机械材料是氮化物(TiAlN)。

为了能够锪锥孔,一开发提供在远离所述端面的钻孔螺纹铣刀的柄的端部处设置锪锥孔部件。在这种情况下,所述锪锥孔部件优选地具有与钻孔螺纹铣刀的轴线呈45°的切削刃。在各种情况下,所提出的提议提供了一种改进的钻孔螺纹铣削刀具,首次通过它可切削如钢的长切屑材料。特别地,提供了一种钻孔螺纹铣刀,其特征在于改善破碎切屑性能,使得可容易地加工短切屑材料和长切屑材料。刀具的使用寿命因此相对长,使得可经济地使用所述刀具。

附图说明

附图中示出了本发明的示例性的实施例,其中,在每一情况下为示意性的说明:图1在透视侧视图中示出了钻孔螺纹铣刀的底部;图2在端视图中示出了根据图1的钻孔螺纹铣刀;和图3示出了根据图1和2的钻孔螺纹铣刀的一部分的纵截面。
图1-3中相同的附图标记被用于表示相对应的部件和量。
图1-3示意性地示出了钻孔螺纹铣刀1,其具有用于安装在机床上的刀具的特别为圆柱形的柄21,。直径减小的工作区(切削部分)2特别地以整体或通过固定至少一个预制部件来在所述柄21的另一端形成。当其在使用中,刀具或钻孔螺纹铣刀1绕着其轴线4沿着旋转方向15当前的情况下为顺时针方向或右旋方向(右旋切削)旋转,所述轴线4通过柄21和工作区2,并且一般为纵轴和/或惯性主轴
工作区2在其端部有钻孔区40,用于在工件上加工出孔(洞或凹入区),以及,在大致为圆柱形的周边(或:包络面)3有铣螺纹区30,其沿轴向布置自钻孔区40处相对于轴线4偏置,用于通过铣螺纹而在孔中加工出螺纹,所述孔由钻孔区40加工而成。
设置在钻孔区40的端面26处的是两个钻孔主切削刃27和28,它们偏置约180°,并且与轴线4成一定的角度朝向钻尖25延伸,同时还设置有两个钻孔侧切削刃17和18,在每一情况下,经由沿45°角β延伸的斜面19,它们与钻孔主切削刃27和28连接,当加工灰口铸铁材料时,斜面19是有利的,但是对于其它材料来说,其也可被省去。
从图2中可很好地看出,钻孔螺纹铣刀1在铣螺纹区30具有两个铣削切削刃对5和6,在每一情况下其由两个铣削切削刃7和8与相应的9和10组成。两个铣削切削刃7和8和相应的9和10相隔一定的角距,所述角距小于90°,优选地为至多88°,即随刀具的转动方向(切削方向)15的铣削切削刃8和10分别跟随在前面的铣削切削刃7或9在后至多为88°的角α。优选地,角度α的在62°至88°之间,特别优选地设置成75°的值。
这导致在铣螺纹期间的切屑厚度的分配。由于铣削切削刃的角度分布不相等,可实现平稳运行、小的震动趋势以及加工出的螺纹的改善的表面质量
相应的切屑容纳空间11或12一方面位于不同的铣削切削刃对5和6的铣削切削刃7和10之间,另一方面位于其8和9之间。此外,相应的另外的排屑槽13或14同样位于相同的铣削切削刃对5和6的铣削切削刃7和8或9和10之间。
排屑槽12向前延伸到钻孔侧切削刃17和钻孔主切削刃27,以及排屑槽11向前延伸到钻孔侧切削刃18和钻孔主切削刃28,并且在那里形成用于工件材料切屑的前刀面,其中所述切屑在钻孔期间产生。两个排屑槽11和12被设计成相对大或具有相对大的体积,以便排出在钻孔过程中积聚的较大的切屑。
切屑容纳空间13和14与排屑槽11和12一起排出在铣螺纹过程中形成的切屑。因为切屑容纳空间13、14仅仅在铣螺纹期间传送切屑,而在钻孔期间不传送切屑,所以他们只需要容纳较小的铣削切屑,因此可以具有较小的设计结构。
就它们的大小而言,排屑槽11和12基本上由直径dmin1决定,其界定了排屑槽11和12与轴线4最近的点,并且其也表示为底径,且相当于自轴线4的径向距离或半径的两倍。特别地,直径dmin1为铣削区30的外径d0的27%至50%,特别优选为43%。
较小排屑槽13和14的尺寸基本上由直径dmin2决定,其界定这些排屑槽13、14最接近轴线4的点(底径)。直径dmin2设置为柄2的外径d0的42%至75%的值,优选为60%的值。
在所示的示例性实施例中,排屑槽11至14被设置成例如用于排出切屑的磨口凹槽,并具有螺旋形结构,即,其具有绕着轴线4的旋转或螺旋形状,但是其也可以直线延伸,即平行于轴线4。前刀面在每一情况下形成在排屑槽11到14的壁上,其在相关的钻孔或铣削切削刃处可以是平坦或甚至是弯曲的结构。
在钻孔区40,至少在分配于钻孔切削刃的排屑槽11和12内,设置有尖部(pointing)31和32,即附加的斜面,相比于向该凹槽的其余部分其以较小的角度向钻尖25延伸。钻孔端部切削刃或钻孔主切削刃27和28的相应的尖部具有大的体积结构,以便确保无阻碍地排出钻孔切屑。
钻孔螺纹铣刀1在钻孔期间的运动包括相对于轴线4对着由a表示的箭头方向轴向线性进给入工件并同时绕着轴线4沿旋转方向15旋转,并,钻孔区40的钻孔切削刃17和18与27和28同时连续地切削啮合入工件中。
根据图1至图3,在钻孔时两个凹槽起作用,并且钻孔切屑通过两个切屑容纳空间11和12被排出。
在随后的铣螺纹过程中,取决于结构和将要加工出的螺纹的方向(左旋螺纹或右旋螺纹),钻孔螺纹铣刀1以叠加的似螺旋运动的方式运动,所述运动包括:相对于轴线4沿轴向线性进给,优选地沿方向a线性进给出工件(返回的运动),另一方面,轴线4绕着将要加工出的螺纹的中心轴线旋转(圆周运动),同时绕着轴线4以大于圆周运动的转速旋转。
在铣螺纹期间,根据图1到图3,铣螺纹削区30的全部四个螺纹切削刃7、8、9、10都被使用,它们间断地啮合入工件,且四个凹槽进行铣削。
从图1和图3中可以看出,多个铣削切削刃,例如7,沿轴向相对于轴线4直线或螺旋形地偏置,其作为螺纹切削轮廓39的铣齿布置在整个铣螺纹区30,用于平行地加工出螺纹的多个螺纹圈(thread turn)。这样,铣齿或铣削切削刃7至10每一个沿轴向布置,四个为一组在一个高度或一个平高度,齿组之间的轴向距离对应于螺距。齿组的数量对应于将被加工出的螺纹圈的数量,使得在用于加工出一个完整螺纹的圆周运动过程中,刀具的一转到一又二分之一转就足够。然而,理论上也可在齿组的轴向方向上设置较少数量的铣齿,由在铣螺纹过程中增加钻孔螺纹铣刀1的转数补偿这样的较少的数量。
从图2中可以很好地看出,各切削齿或各铣削切削刃7、8、9、10的齿在轴向方向a上彼此跟随,形成朝向排屑槽的公共表面(前刀面),该表面通常被设计成连续的没有台阶和/或至少大部分地平坦或均匀的弯曲。
换句话说,形成主齿片和辅助齿片,其中在每一情况下,主齿片的前面(前刀面)和辅助齿片的后面为钻槽,以及主齿片的后面和辅助齿片的前面(前刀面)为铣槽。相对于主齿片,辅助齿片其每一个在前部沿轴向向后置回。这已可实现,例如,通过钻孔端部切削刃的锥顶的磨削来实现。
通过辅助齿片的置回,确保了在钻孔过程中,在铣槽的端部区域排出的冷却剂和/或润滑剂充分地进入钻槽。
在图中没有任何更详细示出的是铣削切削刃7、8、9和10(可以)沿轴向a变窄(稍微地),这同样适用于排屑槽11和12的底径dmin1,以及也可适用于排屑槽13和14的直径dmin2,其可以被同样地设计成在轴线4范围内变窄。
对于沿轴向方向的铣螺纹区30的长度或螺纹长度,在较低强度的材料,例如灰口铸铁材料(GG)的情况下,选择铣削切削刃或铣螺纹区30外径的缩小在0.15%的范围内;即,对于15毫米的螺纹长度,铣螺纹区30朝向端面的端部与铣螺纹区30朝向柄21的端部的外径之间的差异为0.0225毫米(或22.5μm)。与此不同,对于高强度材料来说,特别是对于钢来说,选择所述缩小为更大,特别地位于0.15%至1%之间,更特别地位于0.15%至0.5%之间,并且优选为大约0.2%。这样的缩小补偿了刀具的径向偏移,此偏移对于高强度材料比对于较低强度材料更大。
底径的缩小导致在钻孔期间起作用的排屑槽11和12的体积的增大,并且在加工过程中,对于长切屑材料的情况,可改善排屑。这特别适合于钢,其中钻孔切屑由于它们的弹性,在切削以及在其端部区域成形或弯曲后,会在被排出期间沿着该凹槽11和12再张开或部分地展开,其中该凹槽的体积增加因此部分地补偿了切屑的这种展开,并且为钻孔切屑提供了更多的空间。对于10毫米的轴向长度而言,钻削排屑槽11和12的底径dmin1的缩小或减小被特别地选择为0.01毫米到0.3毫米的范围内,即,相对于内径(或:钻槽的凹槽根部或最深点)并在钻槽的整个轴向长度内,具有0.1%到3%的百分比差或减小或缩小。
铣削排屑槽13和14优选地在轴线长度的范围内保持其横截面和其底径dmin2恒定。
锪锥孔部件20位于工作区2远离端面16的端部处在到柄21过渡的地方,其被设置成例如45°,并且可以对完工的孔进行锪锥孔加工。
没有示出的是,钻孔螺纹铣刀1在铣削切削刃的端部可具有底切的圆柱形部件或部分,以去除不完整的螺纹圈。
特别是图3中还可以看出,用于铣削的各铣削切削刃7、8、9、10和用于钻孔的钻孔侧切削刃17和18基本上延伸至相同的直径,即延伸至工作区2的周边3,但是优选地,不会自轴线4向外超过预定的径向距离差t,选择这种差t为0.01毫米(或10μm)和0.03毫米(或30μm)的间隔。铣削切削刃7、8、9和10和因此的整个铣螺纹区30自轴线4的最大径向距离比钻孔侧切削刃17和18及因此的整个钻孔区40的最大径向距离要小预定的径向距离差t。这种预定的径向距离差t的选择防止切屑塞在铣削切削刃7、8、9、10和钻孔侧切削刃17和18加工的孔内壁之间,这种因素可另外地导致刀具的断裂。
此外,有利地,至少对钻孔主切削刃和/或铣削切削刃进行倒角。这样,取决于将被加工的材料,选择钻头切削刃处的倒角为较大或较小,并且可通过刷光或喷砂处理产生,如果有必要通过在先的磨尖产生。倒角首先旨在稳定钻孔主切削刃,其次其有助于使切屑破碎。具有这种结构,以非常积极方式影响钻孔螺纹铣刀使切屑破碎的能,使得有利地破碎长的切屑,以便该切屑被收集在该凹槽中。因此,可以防止刀具损坏,或者至少使刀具更难以被损坏。
此外,切削刃可以具有超出外径的边缘,即它们可以稍微弯曲或为倒角的方式延伸。这样可以改善排屑。
当比较图1和2时可以看出怎样可实现冷却剂和/或润滑剂的供给。中心的冷却剂和/或润滑剂通道(冷却剂和/或润滑剂孔)23在柄21和工作区2内,与轴线4共轴,此冷却剂和/或润滑剂通道23在其端部分支为两个分支通道,它们在相应的出口26展开在每一情况下,其前端位于较小排屑槽13和14中的一个内。相应地,当然也可以设置成使冷却剂和/或润滑剂分别排至切屑容纳空间11和12。
名称列表1     钻孔螺纹铣刀2     工件区3     周边4     轴线5     铣削切削刃对6     铣削切削刃对7     铣削切削刃8     铣削切削刃9     铣削切削刃10    铣削切削刃
11,12  钻孔排屑槽13,14  铣削排屑槽15      刀具旋转方向16      端面17,18  钻孔侧切削刃19      斜面20      锪锥孔部件21      柄22      表面23      冷却剂通道25      钻尖26      出口27,28  钻孔主切削刃30      铣螺纹区31,32  尖部39      螺纹切削轮廓40      钻孔区角度角度dmin1直径dmin2直径d0外径a       轴向t       距离差
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