专利名称：去除切屑的工具的制作方法
去除切屑的工具
背景技术：
本发明涉及一种用于切削工具的切削镶片、用于此种切削镶片的一种工具座、以 及具有此种切削镶片的一种切削工具，具体地是一种镗孔工具。在机加工技术领域中，人们已知不将一个工具的切削唇缘与该工具形成为一体， 而是将它设计为一个分离的部件，其形式为作为切削镶片的一种切削刃尖、一种可分度的 切削刃尖或者一个切削本体。例如从DD 157314A中已知此种切削本体。这些切削镶片被用在特殊的工具中并且被用于相对大批量生产的工具中。位于这 种切削镶片上的切削唇缘一旦被磨损，就将该切削镶片从工具上去除并且由一个新的切削 镶片代替。因此不存在用于该工具的再研磨的停工时间。此外，此类切削镶片尤其适合于 由特殊材料(例如碳化物、金属陶瓷、或陶瓷)制成的切削唇缘，并且适合于镶嵌有金刚石 或类似材料的切削唇缘。这些切削镶片既可以是涂覆的也可以是未涂覆的。在此，这种切 削镶片可以是由通常昂贵的难以生产的切削材料制成的，然而这种工具可以另外是由一种 更加成本有效的生产起来更简单的材料制成的。因此还有可能的是通过这些切削镶片来生 产特殊的工具，这些工具具有非常特别地与对应的应用相匹配的多个切削唇缘。具有彼此独立工作的多个切削唇缘的切削镶片(它们通常是被指定为可分度的 切削刃尖)的优点在于这种插件的多次可应用性。在此，材料利用率是尤其出色的。相对 于生产该切削镶片本体所使用的材料量，在此种多唇缘切削镶片中由这些切削唇缘所占的 比例是尤其高的。根据现有技术，为了固定这种切削本体，在工具上提供了被设计为与切削本体的 几何形状互补的一种工具座。例如从DD 148314A1中已知将一个四面体的切削镶片通过一 个可枢转的夹紧靴形件固定在一个工具座中。在这种情况下的一个缺点是由该夹紧靴形件 所要求的大量的空间。此外，它不可能在该夹紧靴形件的区域中安排该工具的一个有效的 表面，例如一个主或副切削唇缘。从DE 1140045B中已知这种工具座的一种固有地节省空 间的构形。一个四面体的切削本体再次在这里被安装在一个对应的工具座之中。被设计为 螺栓的一个夹紧元件用于将该切削本体夹紧。该螺栓被安装为使得它可以通过在该工具中 制成的一个螺纹通道在该工具中前后旋拧。在此种情况下的一个缺点是削弱了工具的强 度，该工具不可避免地伴随有制作该螺纹通道。此外，这种螺纹通道和螺栓无法在尺寸上以 任何希望的方式减小以在一方面仍然能够通过该螺栓施加必要的夹紧力，并且另一方面以 便能够仍然有效地操作该螺栓。DE 2455612A1示出了一种类似的设计，它再次要求一个夹 紧元件以及在该工具上的用于该夹紧元件的一个对应的容纳空间以便能够将切削镶片夹 紧。发明的目的本发明的目的是对一个切削镶片进行构形，其方式为使得它可以按一种简单的方 式装配在工具中并且同时是容易操作的。实现这个目的权利要求1中的多个特征的组合以一种创造性的方式实现了该目的。引用权利要4求1的这些权利要求包含所述发明的部分有利的发展以及所述发明的多种部分性发展，这 些发展本身也是创造性的。本发明首先在于如权利要求1所述的一种切削工具，所述切削 工具是由权利要求2至11的多个特征的组合发展的。此外，在权利要求12和13中限定了 特别适合于此种切削镶片的一种创造性工具座。最后，在权利要求14至15中提出对一种 创造性切削工具(具体地是具有根据本发明的一个切削镶片和可任选地根据本发明的一 个工具座的一个镗孔工具)的权利要求。根据本发明的切削镶片具有一种四面体的几何形状。该四面体的切削镶片具有高 稳定性的优点。因为相对于所使用的材料量，该切削镶片具有一个低的体积，所以它是非常 稳定和坚固的。由于这种四面体的几何形状，该切削本体具有四个切削拐角，它们可以针对 机加工的目的专门进行设计。该四面体的切削镶片是尤其适合用于在一个切削工具的工具座中的自夹紧式固 定。该切削镶片的其他特征用于改进切削镶片在工具座中的这种自夹紧式入坐。对于形成 多个切削唇缘、多个切削拐角或者多个用于断屑或切屑成形的目的凸起并不要求形成该四 面体的每个三角形的大部分的基面这一事实是以一种创造性方式来加以利用以此改进该 切削镶片的自夹紧行为。在该三角形基面的这个区域(出于上述的目的并不要求它)上提 供了用于将该切削镶片固定在一个工具座中的另一个夹紧本体。根据本发明，这个夹紧本 体被构形为一个四面体的平截头体。在从生产观点来看的一种有利的方式中，为该四面体的平截头体选择了一个等边 三角形的几何形状，其中该四面体的平截头体的这些侧面平行于该四面体的切削镶片的基 面的这些三角形侧面而延伸。如果该切削镶片要在生产之后进行再加工，例如，有可能的是 在一个操作中使用相同的工具对形成这些切削刃的这些三角形侧面的这些边缘以及该四 面体的平截头体的这些侧面二者都进行机加工。此外，这种构形严格遵循优选使用一个规 则的实心体作为切削镶片的理念。这是因为在本发明的一个优选的构形中，该切削镶片被构形为一个“理想的实心 体”，这就是说被构形为一个规则的四面体。一个规则的四面体由四个全等的等边三角形 丰勾@ ( BROCKHAUS-Naturwissenschaft und Technik, Wiesbaden, 1983, vol. 4, page 185-ISBN 3-7653-0357-7)。在另一种构形中，该四面体的平截头体的这些平截头体侧面(它们朝着该四面体 的平截头体的顶表面逐渐减小)用作将该切削镶片固定在该工具座中的夹紧表面。这些平 截头体侧面有利地具有朝向该四面体的平截头体的顶表面在有效的方向上或者有效的平 面上小于11°的倾角。此种构形首先确保了该切削镶片能够以一种有效的方式可互换地从 该工具座中去除或者插入该工具座之中。其次，这种角度大小确保了该切削镶片在工具座 中特别稳定的自锁定。由于切削镶片在工具座中的这种自锁式入坐，可以免除用于切削镶 片的浪费空间的其他固定手段。这首先简化了该工具座的构形并且其次加快了切削镶片的 更换，因为在插入该切削镶片之后不需要另外的紧固操作。在一个规则的四面体的切削镶片中，在每种情况下三个邻接的三角形侧面的四个 节点形成了四个完全相同构形的切削唇缘拐角。这六个三角形侧面在每种情况下形成完全 相同构形的多个切削唇缘或切削刃。因为大数目的切削唇缘，所以同一个切削镶片可以有利地被用于多种切削操作。由于该切削镶片的小体积，用于制造它的材料量是非常小的。例如，如果用碳化物来生产这 种切削镶片，为了生产这种多唇缘的切削镶片要求相对少量的昂贵的碳化物材料。由于其高的固有稳定性并且由于多重的切削唇缘，用一个单个的切削镶片可以进 行较大数目的切削操作。因此每个切削镶片的切削操作的数目与现有技术相比得到显著增 加。为了稳定形成切削镶片的这些切削唇缘的切削刃，以一种有利的构形提供了切削 唇缘的斜面。在这些切削唇缘拐角或这些切削唇缘的区域中提供刃的倒圆也可以是方便 的。为确保快速去除切削，将多个切屑清理槽以一种有利的构形定位在这些切削刃的后面。 通过提供多个断屑器、多个切屑成形器或者类似的有效的多个凸起可以进一步改进切屑的 流动行为。尤其有利的是在每种情况下以均勻的距离间隔来安排此类凸起。以此方式，这 些凸起在统计学上相等地分布在该切削唇缘的长度上。在本发明的一个尤其优选的实施方案中，每个切削刃的长度的3%至20%配备有 一个凸起。同样已经证实的是，给该切削刃的长度的精确5%提供一个相对应的凸起是高 度有效的，该凸起具有一种切屑成形器或断屑器的功能或者一种切屑成形和断屑的双重功 能。在另一个构形中，还有可能的是将一个或多个凸起设计为一种阶梯式的断屑器。如权利要求12和13所述的工具座以一种创造性方式对本发明进行了补充。其本 质性理念在于将工具座设计为与该切削镶片是互补性的。对于此处讨论的切削镶片，这意 味着该工具座具有尤其简单的设计。这是因为仅要求与在该切削镶片处的角度关系相适配 的两个三角形区域。这些三角形区域必须彼此相对安排成一个角度，该角度将该切削镶片 的两个三角形区域夹紧在它们之间。如果具有多个等边三角形作为基面的一个规则的实心 体被用于该切削镶片，则这些三角形基面的所有内角都是60°。对于这些夹紧颚，这意味着 具有等边三角形或者近似等边三角形的几何形状的这些夹紧颚也被用于该夹紧座。在这种 情况下，从该三角形中可以切出多个区域以允许该切削镶片从该夹紧槽缝中伸出。然后这 些夹紧颚是进而彼此处于60°的角度或者稍小的角度。在这些夹紧颚之间提供了一个夹紧 槽缝，该夹紧槽缝允许这些夹紧颚弹开，这样所述夹紧颚可以相对于该切削镶片开展它们 的夹紧行动。尤其有利的是在这些夹紧颚中形成多个容纳凹穴，所述容纳凹穴以它们的空心形 式以一种互补的方式对应于安排在这些三角形基面上的这些夹紧本体的体积形式。具有一 种等边三角形的轮廓形状的一个容纳凹穴在此处再次还是尤其优选的，所述等边三角形在 该夹紧颚内部方向上以11°的角度或稍小的角度逐渐变小。当该切削镶片放置在该工具中时，位于该切削唇缘后面的这些切屑槽或者阶梯式 的断屑器获得了一种双重功能。这是因为它们支承在这些夹紧颚上并且对该工具座中的切 削镶片形成一种额外的支撑边界。权利要求14和15涉及一种切削工具，具体地是具有根据本发明的一个切削镶片 以及有利地根据本发明的一个工具座的一种镗孔工具。所使用的切削镶片和工具座的组合 是非常节省空间的。这使这些工具切削唇缘的区域中的面积能够以另一种方式得到使用。 例如，这有可能在该切削工具中形成多个冷却通道，所述冷却通道与现有技术相比具有一 个的扩大的截面。以此方式，可以显著地改进该切削工具的冷却效果或冷却/润滑效果。具 体地讲，在镗孔工具的情况下，这可以相当大地加快镗孔操作。
通过参考一个示例性实施方案更详细地对本发明进行解释。在这些附图中图1示出了在图左侧示出的一个四面体的切削镶片的和在图右侧示出的一个工 具座的概要图解，图2示出了具有描绘为进入工具座中的一个二等分躯干的切削镶片的工具座的 详细图解，图3示出了通过一个切削镶片的有效平面的截面图解，图4示出了根据本发明的切削镶片形成了有效平面的一个三角形基面的平面视 图，具有三个不同构形的切削唇缘，图5示出了图4中所示的切削镶片的透视图，并且图6示出了根据本发明的一个镗孔工具的镗孔刀刃尖的一个平面视图。示例性实施方案的说明以下在这些不同的构形中的相同部分总是配有相同的参考号。图1左侧所示的切削镶片1被构形为一个理想的实心体。其基面2各自具有一个 等边三角形的几何形状，该等边三角形具有60°的三角形内角。这种规则的四面体具有四 个全等的基面2，这些全等的基面具有一个等边三角形的几何形状。这些三角形侧面3的边 缘形成了切削镶片1的这些切削刃4，它们作为多个切削唇缘是有效的。在每种情况下三 个邻接的三角形侧面3的这些节点在各自的情况下形成一个切削唇缘拐角5。切削镶片1 具有四个这样的切削唇缘拐角5。这些切削唇缘拐角5可以针对相应的机加工的目的来构 形。例如，可以提供拐角的倒圆或一个斜面。为了稳定这些切削唇缘，在这些切削刃4的区 域中提供了一个切削唇缘斜面6。此外，这些切削刃4可以是锐边缘的或者可以配备有边缘 倒圆。在切削镶片1的每个基面2上形成了一个四面体的平截头体7。这个四面体的平 截头体7在顶部是由其顶表面8定义的。四面体的平截头体7的这些侧面9从基面2向顶 表面8逐渐变小。在图3的图解中所示的是有效角32，在该示例性实施方案中该有效角小 于11°。这个有效角32是在图4所示的位于在工作切削唇缘5的后面在有效方向33上的 平截头体侧面9的区域中的有效面积上产生的。在由这些切削唇缘斜面6稳定的切削刃4的区域中，在切削镶片1的本体中形成 了多个切屑槽10。例如在图4中的示例性实施方案中构形为切屑突起11的多个凸起被提 供在这些切削槽10的区域中。在图4中的另一个邻近的切削槽10上形成了处于切屑条12 形式的多个凸起。工具座20实质上是由两个夹紧颚21形成的。这些夹紧颚21各自具有一个等边 三角形的形状。在该示例性实施方案中，这些夹紧颚21彼此成60°角。夹紧槽缝22形成 在工具座20中在这些夹紧颚21之间。在夹紧颚21的每一个中形成了一个容纳凹穴23。 容纳凹穴23具有一个四面体的平截头体的空心形式。容纳凹穴23的这些侧壁M以小于 11°的角度在朝向容纳凹穴23的底部25的有效平面中延伸。此外，从图1中的概要图解和从图2的图解中可见，工具座20中的容纳凹穴23的 空心几何形状被设计为与切削镶片1上的四面体的平截头体7的体积几何形状是互补的。在最终的装配位置中，这就是说当将切削镶片21在工具座20中被夹紧时，在每种情况下一 个四面体的平截头体7停留在工具座20的夹紧颚21的一个容纳凹穴23中，该容纳凹穴被 分配给所述四面体的平截头体7。在此种情况下，四面体的平截头体7的顶表面8和容纳凹 穴23的根部25是以一种几乎平面平行的方式彼此相对，而平截头体侧面9以一种夹紧和 平齐的方式作用在凹穴侧壁M上。因此在每种情况下切削镶片1均通过四面体的平截头 体7被约束在这些夹紧颚21中。由于在这些夹紧颚21与在每种情况下分配给它们的基面 2或者停留在容纳凹穴23中的四面体的平截头体7之间的这种稳定的夹紧基座，当平截头 体侧面9和凹穴侧壁M在彼此上起作用时，切削镶片1在工具座20中的稳定的自锁得到 确保。为了被保持在工具座20中，切削镶片1并不要求附加的多个装置。
图6中示出了一个镗孔刀具30的镗孔刀刃尖。从图6中的图解可见，这些切削镶 片1各自仅具有一个非常紧凑的尺寸，这样这些冷却通道31可以配备有一个比较大的截 图6所示的镗孔工具30示出了具有一种两部分的主切削唇缘的镗孔刀刃尖，该主 切削唇缘的每个部分包括一个对应的根据本发明的切削镶片。在这种情况下，在图6中的 右侧上所示的切削镶片1被设计为一个芯部镗孔刀或芯部切削器，而在图6中的左侧上所 示的切削镶片1尾随在右侧所示的切削镶片1的后面并且适合于进行镗孔。
权利要求
1.一种用于切削工具的切削镶片(1)，该切削镶片具有一种四面体的几何形状，其特 征在于其三角形基面( 各自具有一个四面体的平截头体(7)作为一个夹紧本体用于将 该切削镶片(1)固定在一个承载工具的一个工具座00)之中。
2.如权利要求1所述的切削镶片(1)，其特征在于该四面体的平截头体(7)的这些侧 面平行于这些基面O)的这些三角形侧面(3)延伸。
3.如权利要求1或2之一所述的切削镶片(1)，其特征在于从该三角形基面(2)—直 到该四面体的平截头体(7)的顶表面(8)以一种逐渐变小的方式延伸的这些平截头体侧面 (9)形成了用于将该切削镶片(1)固定在该工具座00)中的多个夹紧表面。
4.如权利要求3所述的切削镶片(1)，其特征在于这些平截头体侧面(9)以小于11° 的一个角度在从这些三角形基面( 至该顶表面(8)的有效方向上逐渐变小。
5.如权利要求1所述的切削镶片(1)，其特征在于 四个全等并且等边的三角形形成了该四面体的这些基面， 不同三角形的三个邻接三角形侧面(3)的这些节点各自形成一个基面O)、并在每种 情况下均形成一个切削唇缘拐角(5)，并且 形成这些基面O)的这些三角形的这些三角形侧面C3)被形成为多个切削刃G)。
6.如权利要求5所述的切削镶片(1)，其特征为位于该切削刃⑷侧面的一个切削唇 缘斜面(6)。
7.如权利要求5或6所述的切削镶片(1)，其特征为位于该切削刃⑷之后的一个切 屑清理槽(10)。
8.如权利要求5至7之一所述的切削镶片(1)，其特征在于作为断屑器或切屑成形器 有效的多个凸起优选地在每种情况下被等距离间隔开地安排在这些切削刃(4)的区域中， 优选地处于这些切屑清理槽(10)的区域中。
9.如权利要求8所述的切削镶片(1)，其特征在于每个切削刃(4)的长度的3%至 20%具有一个凸起。
10.如权利要求9所述的切削镶片(1)，其特征在于每个切削刃(4)的长度的5%具有一个凸起。
11.如权利要求8至10之一所述的切削镶片(1)，其特征在于这些凸起被设计为一种 阶梯式的断屑器。
12.—种工具座(20)，该工具座是用于如权利要求1至11之一所述的切削镶片(1)，其 特征为两个夹紧颚(21)，这些夹紧颚以一个夹紧角彼此安置，该夹紧角被适配成该切削 镶片(1)的两个相邻三角形基面(2)的角度，并且它们各自具有一个容纳凹穴(23)，该容纳 凹穴被设计为与该切削镶片(1)的对应的夹紧本体是互补的，并且其特征为一个夹紧槽 缝0 被安排在这些夹紧颚之间。
13.如权利要求12所述的工具座(20)，其特征在于 这些夹紧颚各自具有一种等边三角形的轮廓形状，并且 形成在这些夹紧颚中的这些容纳凹穴优选地具有一个等边三角形的轮廓 形状，其中凹穴侧壁04)在该夹紧颚的内部即该凹穴根部0 的方向上逐渐变小，优选以 小于11°的角度在该有效方向上。
14.一种切削工具，具有如权利要求1至11之一所述的至少一个切削镶片(1)并且具有如权利要求12或13之一所述的一个镶片座00)。
15. 一种工具，具体地是一种镗孔工具(30)，在每个主切削唇缘处具有如权利要求12 或13之一所述的一个工具座00)用于容纳一个相应的如权利要求1至11之一所述的切 削镶片(1)。
全文摘要
用于去除切屑的工具的一种具有四面体几何形状的切削镶片(1)、用于此种切削镶片的工具座(20)以及一种工具，具体地是一个钻孔工具。
文档编号B23B27/16GK102056692SQ200980120678
公开日2011年5月11日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年6月6日
发明者P·K·默尔根塔勒 申请人:钴碳化钨硬质合金公司