铣削刀具以及铣削刀具的一组铣削刀片的制作方法与工艺

本发明涉及一种用于铣槽的铣削刀具。铣削刀具可以被形成为用于铣削直槽或者斜槽的所谓的槽铣刀或者开槽铣刀，特别地用于制造花键，但是还能够利用铣削刀具制造齿轮。更加精确地，本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种铣削刀具和根据权利要求16前序部分的铣削刀片组。

背景技术：
2009年版的肯纳金属公司（Kennametal）的《齿轮生产刀具（GearProductionTools）》手册的第21页示出一种具有通过介绍示意的类型的铣削刀具。这种已知的铣削刀具被形成为铣削链轮。该铣削刀具包括：限定旋转轴线的刀具本体；多个第一刀座，其沿着周向方向分离、形成根部刀片刀座并且沿着围绕旋转轴线延伸的第一线在刀具本体中接连地布置；和沿着周向方向分离的多个侧部刀片刀座，侧部刀片刀座包括多个第二刀座和多个第三刀座，所述多个第二刀座在根部刀片刀座的主要侧上沿着围绕旋转轴线延伸的第二线接连地布置，所述多个第三刀座在根部刀片刀座的辅助侧上沿着围绕旋转轴线延伸的第三线接连地布置。每个侧部刀片刀座包括底表面、内侧表面和外侧表面。每个根部刀片刀座包括可更换的径向安装的根部刀片。每个侧部刀片刀座包括可更换的径向安装的侧部刀片。进而，这种已知铣削刀具的每个根部刀片包括下侧、形成前刀面的相对的上侧、连接上侧和下侧的周向边缘侧和朝向彼此会聚并且在边缘侧与上侧会合之处形成的至少一个主要的主切削刃和一辅助的主切削刃。每个侧部刀片均包括下侧、相对的上侧和连接上侧和下侧的周向边缘侧，并且每个侧部刀片限定延伸通过侧部刀片的上侧和下侧的中心轴线。侧部刀片的上侧形成前刀面并且边缘侧形成间隙表面。具有在《齿轮生产刀具》手册中示出的类型的径向安装的侧部刀片具有该刀片需要在刀具本体中的大的空间的缺点。这特别地适用于大的铣削刀具。由此，刀具本体弱化并且大的应力出现。另一个问题在于难以形成用于适当地处理所形成的切屑的空间。进而，难以特别地为了实现正确的切削刃轴向位置而为这种径向侧部刀片制造刀座。齿轮生产刀具手册还示出切向安装的根部刀片的实例，例如见第14页。这种根部刀片具有对于相继的根部刀片横向力从不同的方向作用的缺点。由此，横向力将交替地改变方向并且由此产生铣削刀具的失衡。这继而产生不良的工件表面和高噪声值。这种切向安装的根部刀片的进一步的缺点在于，不同铣削刀片的切削刃必须相互重叠并且由此存在在工件中形成凹槽的风险。

技术实现要素：
本发明的目的在于消除上述问题。本发明意在一种用于切槽的铣削刀具，该铣削刀具具有高强度的刀具本体并且确保良好的加工工件的表面。利用在开始示意的铣削刀具实现了这个目的，其特征在于侧部刀片的边缘侧形成前刀面。在根据本发明的铣削刀具中，加工例如在工件的两个相邻齿之间的狭槽的根部或者底部区域的根部刀片被径向地安装。在另一方面，加工例如工件的两个相邻齿的狭槽的外侧部的侧部刀片被切向地安装。表述“径向地”和“切向地”安装是在本发明技术领域内得到认可的定义并且向本领域技术人员示意铣削刀片如何置于刀具本体中。在径向地安装的铣削刀片中，前刀面从铣削刀片的后边缘径向地或者近似径向地向外朝向切削刃延伸。在切向地安装的铣削刀片中，前刀面从铣削刀片的后边缘切向地或者近似切向地向外朝向切削刃延伸。这些表述并不意味着铣削刀片分别地相对于刀具的旋转轴线准确地径向地和切向地延伸。对于侧部刀片的这种切向安装，就刀具的旋转轴线而言，侧部刀片沿着轴向方向的延伸将是相对较短的，并且该侧部刀片沿着径向方向并且优选地还沿着切向方向的延伸将是相对较长的。与径向地安装的侧部刀片相比，在刀具本体中的侧部刀片所需的沿着轴向方向的空间因此将是相对较短的，参见上述的《齿轮生产刀具》手册，这有助于刀具本体的高强度。这还意味着能够使得侧部刀片的与工件接合的工作切削刃是相对较长的，这有助于工件的被加工表面的高表面光滑度。在径向地安装的根部刀片中，主要的主切削刃和辅助的主切削刃将加工工件中的狭槽的相应的侧面。对于根部刀片的径向安装，根部刀片的主要的主切削刃和辅助的主切削刃还将同时地与工件接合。以该方式，确保了切削力在主要的主切削刃和辅助的主切削刃之间均匀地分布并且不出现不均匀或者变化的负载。因此，能够在没有振动或者有小的振动的情况下并且以低的噪声值进行加工。根据本发明的一个实施例，边缘侧包括多个边缘侧部，所述多个边缘侧部形成相应的前刀面并且与上侧一起形成相应的侧部刀刃并且可能地形成相应的前刀面并且与下侧一起形成相应的侧部刀刃。有利地，边缘侧可以包括两个或者四个边缘侧部，每个边缘侧部形成一个或者两个侧部刀刃。通过在中心轴线上旋转侧部刀片，这种侧部刀片能够转位到两个或者四个位置中。通过围绕垂直于中心的轴线转位，存在八个位置和相应地可用的八个侧部刀刃。根据本发明的进一步的实施例，在每个侧部刀片的上侧和下侧之间的距离基本上比侧部刀片的上侧的沿着与中心轴线相交叉的方向即沿着平行于上侧的任何方向的最短的长度短。有利地，沿着整个边缘侧，在上侧和下侧之间的距离可以是恒定的，或者基本上恒定的。然而，还能够使在上侧和下侧之间的距离等长于或者长于侧部刀片的上侧的沿着与中心轴线相交叉的方向，例如沿着从侧部刀刃延伸的第一方向的最短的长度。然而，沿着垂直于第一方向延伸的第二方向的长度可以比在上侧和下侧之间的距离更长。根据本发明的进一步的实施例，每个侧部刀片具有延伸通过上侧和下侧的紧固孔。有利地，然后可以利用固定螺钉将每个侧部刀片附接在其相应的侧部刀片刀座中，该固定螺钉延伸通过紧固孔进入到刀具本体中并且利用挤压力使侧部刀片压靠侧部刀片刀座。这种固定螺钉允许利用相对较大的挤压力以可靠的方式紧固侧部刀片。由于侧部刀片的下侧压靠侧部刀片刀座的底表面，所以能够以高准确度确保侧部刀片和由此工作的侧部刀刃的轴向位置。根据本发明的进一步的实施例，固定螺钉沿着附接方向延伸，该附接方向具有显著地大于附接方向的其它方向分量的轴向分量。进而，每个侧部刀片刀座可以具有底表面、外侧表面和内侧表面。有利地，固定螺钉然后可以利用所述挤压力的主要力分量使侧部刀片的下侧抵靠底表面，并且利用所述挤压力的第一较小的力分量使边缘侧部之一抵靠外侧表面。根据本发明的进一步的实施例，固定螺钉还利用所述挤压力的第二较小的力分量使侧部刀片的另一个边缘侧部抵靠内侧表面。有利地，第二较小的力分量可以小于第一较小的力分量。然而，应该指出，第一较小的力分量和第二较小的力分量可以是同样大的或者大致同样大的。然而，与此无关的是，使侧部刀片压靠三个表面是有利的，这有助于侧部刀片位置的非常高的准确度。根据本发明的进一步的实施例，根部刀片的主要的主切削刃和在所述第二刀座中的侧部刀片的侧部刀刃在投影中沿着相应的公共线延伸，该主要的主切削刃和侧部刀刃在投影中包括相互交叉或者重叠的部分。以相同的方式，根部刀片的辅助的主切削刃和在所述第三刀座中的侧部刀片的侧部刀刃在投影中沿着相应的公共线延伸，该辅助的主切削刃和侧部刀刃在投影中包括相互交叉或者重叠的部分。根据本发明的进一步的实施例，根部刀片和不同的侧部刀片关于周向方向按照交替的次序布置。例如，根部刀片随后跟着的可以是在根部刀片的每侧上各一个的两个侧部刀片，并且然后围绕整个铣削刀具重复所述顺序。允许每隔一个铣削刀片成为根部刀片并且每隔一个铣削刀片成为侧部刀片也是可能的。其它的交替次序也是可能的。根据本发明的进一步的实施例，根部刀片的前刀面在包括主要的主切削刃和辅助的主切削刃的延伸平面中延伸，并且每个根部刀片的延伸平面具有平行于第一线的切线的法线，其中该切线与延伸平面相交叉。在对于所要铣削的狭槽预期的切削加工和公差水平方面，根部刀片的这种定位是高度有利的。根据本发明的进一步的实施例，每个根部刀片包括与第一线的切线垂直的对称线，并且主要的主切削刃和辅助的主切削刃关于对称线对称。对称线与主要的主切削刃和辅助的主切削刃中的每个形成角度β。特别地在齿轮铣削中，角度β可以处于18–32°的区间中，例如，角度β可以是20°或者30°。还利用在开始示意的用于铣槽的铣削刀具的铣削刀片组实现了该目的，其特征在于，侧部刀片的边缘侧形成前刀面。这样的铣削刀片组对于用于铣槽的铣削刀具是有利的。利用这些铣削刀片，铣削刀具能够被以上述方式利用并且有助于上述技术优点。该铣削刀片组的根部刀片的数目和侧部刀片的数目可以改变并且适合于该铣削刀片组所形成用于的铣削刀具。根据本发明的进一步的实施例，每个根部刀片包括在主要的主切削刃和辅助的主切削刃之间延伸的横向端切削刃。该端切削刃可以是直的或者包括具有分别地向主要的主切削刃和辅助的主切削刃过渡的、具有小曲率半径的过渡边缘的笔直部分。根据本发明的进一步的实施例，根部刀片的前刀面在包括主要的主切削刃和辅助的主切削刃的延伸平面中延伸，至少在根部刀片的所述切削刃的附近，该延伸平面的法线与边缘侧形成锐角的间隙角度，使得根部刀片获得正的切削几何形状。附图说明现在将通过描述不同的实施例并且对附图进行参考而更加详细地解释本发明。图1示出用于铣槽的机床的一部分的透视图；图2示出例如用于图1中的机床的铣削刀具的透视图；图3示出图2中的铣削刀具的平面视图；图4示出图2中的铣削刀具的前视图；图5以投影示出穿过工件和图2中的铣削刀具的三个铣削刀片的截面视图；图6示出图2中的铣削刀具的一部分的透视分解视图；图7示出图2中的铣削刀具的具有夹持楔体的根部刀片的透视分解视图；图8示出图2中的铣削刀具的一部分的前视图；图9示出用于铣槽的变型铣削刀具的一部分的前视图；图10示出从图2中的铣削刀具的根部刀片下面看到的透视图；图11示出从图10中的根部刀片上方看到的透视图；图12示出从图10中的根部刀片下面看到的视图；图13示出从图10中的根部刀片上方看到的视图；图14示出从图10中的根部刀片前面看到的视图；图15示出从图10中的根部刀片后面看到的视图；图16示出从图10中的根部刀片一侧看到的视图；图17示出从图2中的铣削刀具的侧部刀片下面看到的透视图；图18示出从图17中的侧部刀片上方看到的透视图；图19示出从图17中的侧部刀片下面看到的视图；图20示出从图17中的侧部刀片一侧看到的视图；图21示出从图17中的侧部刀片前面看到的视图；图22示出从根据另一实施例的铣削刀具下面看到的透视图；图23示出图22中的铣削刀具的前视图；图24示出图22中的铣削刀具的平面视图。具体实施方式图1概略地示出具有被形成用于切削加工并且更加精确地用于工件W的铣槽的铣削刀具1的机床M。铣削刀具1适合于切削加工其中需要一个或者更多个狭槽的多个不同的工件W，例如花键、齿轮、齿条等。在图2–图8中更加详细地示出铣削刀具1的第一实施例。铣削刀具1包括可以由钢制造的刀具本体2，和可以由比钢更加坚硬的材料例如硬质合金制造的大数目的可更换的铣削刀片21、22。刀具本体2限定旋转轴线C1并且具有主要侧6和相对的辅助侧7。旋转轴线C1延伸通过主要侧6和辅助侧7。铣削刀具1还包括例如根据DIN138的、具有用于接纳杆或者驱动轴10的笔直的凹槽9的轴向贯通孔8。杆10被形成用于将铣削刀具1附接在可以是铣刀或者多功能操作机器的机床M的刀具主轴中。刀具本体2能够沿着旋转方向R1在旋转轴线C1上旋转。工件W静止地或者可移动地被以适当的方式固定。工件W可以对于顺铣沿着进给方向F1并且对于逆铣沿着进给方向F2能够相对于铣削刀具1移位。当然，可以替代地通过在工件W静止时使铣削刀具1移位来提供进给运动。刀具本体1包括沿着周向方向分离的多个第一刀座11、沿着周向方向分离的多个第二刀座12和沿着周向方向分离的多个第三刀座13。第一刀座11形成根部刀片刀座，并且沿着第一线L1在刀具本体1中接连地布置，见图4和图8，该第一线围绕旋转轴线C1延伸。第二刀座12，见图4，形成了在主要侧6上沿着第二线L2接连地布置的侧部刀片刀座，该第二线围绕旋转轴线C1延伸。第三刀座13，见图6，形成了在辅助侧7上沿着第三线L3接连地布置的侧部刀片刀座，该第三线围绕旋转轴线C1延伸。每个第一刀座11包括底表面14和内部支撑表面15，见图6。第二刀座12和第三刀座13是相同的但是被对称地布置于第一刀座11，即，根部刀片刀座的每一侧上。每个侧部刀片刀座，即，每个第二刀座12和第三刀座13包括底表面16、内侧表面17和外侧表面18，见图6。每个第一刀座11包括可更换的根部刀片21，并且每个侧部刀片刀座，即，每个第二刀座12和每个第三刀座13包括可更换的侧部刀片22。用于第二刀座12和用于第三刀座13的侧部刀片22可以有利地是相同的但是不必要必须是相同的。每个第一刀座11的底表面14包括升高部，该升高部优选地具有径向伸长突脊19的形状，该径向伸长突脊19具体地沿着径向方向或者大致径向方向从底表面14并且向外延伸，见图6。伸长突脊19具有在底表面14和伸长突脊19的上表面之间延伸的两个倾斜侧表面。该两个侧表面彼此之间形成钝角。这个角度可以是90–140°，例如120°。上表面可以是平面并且平行于底表面14。每个根部刀片21，见图10–图16，包括下侧31、形成前刀面的相对的上侧32和连接上侧32和下侧31的周向边缘侧33。每个根部刀片21的下侧31包括具有伸长凹谷34的形状的凹部。伸长凹谷34具有在根部刀片21的下侧31和底表面之间延伸的两个倾斜侧表面，该底表面可以是平面并且平行于下侧31。进而，每个根部刀片21形成或者包括主要的主切削刃36、辅助的主切削刃37和在主要的主切削刃36和辅助的主切削刃37之间延伸的横向端切削刃38。在边缘侧33与上侧32会合之处形成切削刃36、37和38。主要的主切削刃36和辅助的主切削刃37朝向彼此会聚。根部刀片21的前刀面在延伸平面P1中延伸，在所示实施例中，延伸平面P1包括或者平行于主要的主切削刃36和辅助的主切削刃37。每个根部刀片21进而包括与第一线L1的切线垂直的对称线S。伸长凹谷34还平行于对称线S延伸。主要的主切削刃36和辅助的主切削刃37关于对称线S是对称的。端切削刃38可以但是不必要必须垂直于对称线S。在所示实施例中，边缘侧33还形成垂直于对称线并且平行于端切削刃38延伸的后侧39。至少在主要的主切削刃36和辅助的主切削刃37附近或者沿着主要的主切削刃36和辅助的主切削刃37，延伸平面P1的法线与边缘侧33形成锐角的间隙角度α，使得根部刀片21获得正的切削几何形状。有利地，还沿着端切削刃38与边缘侧33形成锐角的间隙角度α，使得根部刀片21还关于端切削刃38获得正的切削几何形状。然而，应该指出，端切削刃38至少在某些应用中并不对工件W进行切削加工。还应该指出，沿着端切削刃38的间隙角度α可以具有不同于沿着主要的主切削刃36和辅助的主切削刃37的间隙角度α的另一个大小。每个根部刀片21被以如下方式布置在第一刀座11中，即：使得下侧31抵靠底表面14。当根部刀片21被安装在第一刀座11中时，伸长突脊19以如下方式与根部刀片21的下侧31的伸长凹谷34接合，即：使得根部刀片21关于旋转轴线C1的轴向位置得以确保。当根部刀片21被安装在第一刀座11中时，伸长突脊19的侧表面将抵靠伸长凹谷34的侧表面中的每个侧表面。有利地，可以存在位于突脊19的上表面和凹谷34的底表面之间的间隙。进而，根部刀片21的后侧39抵靠确保根部刀片21相对于旋转轴线C1的径向位置的内部支撑表面15。在所示实施例中，每个根部刀片21利用楔形块40固定在相应的第一刀座11中，该楔形块40抵靠根部刀片21的上侧32并且使根部刀片21压靠底表面14并且压靠内部支撑表面15。楔形块40利用双螺纹螺钉41而被抵靠着根部刀片21紧固，见图6，该双螺纹螺钉41延伸通过楔形块40和刀具本体2中的螺纹孔（未示出）并与其接合。应该指出，根部刀片21还可以被以其它方式固定，例如利用延伸通过根部刀片21中的孔并且延伸到刀具本体2中的固定螺钉固定。每个侧部刀片22，见图17–图20，包括下侧51、相对的上侧52和连接上侧52和下侧51的周向边缘侧53。下侧51和上侧52每个限定延伸平面，其相互平行。每个侧部刀片22限定延伸通过侧部刀片22的上侧52和下侧51的中心轴线A。在所示实施例中，在每个侧部刀片22的上侧52和下侧51之间的距离基本上比侧部刀片22的上侧52或者下侧51沿着以直角与中心轴线A相交叉的任何方向的最短的长度短。例如，所述距离可以最大地是侧部刀片22的上侧52的所述最短的长度的85%，并且更加具体地最大地是最小的刀片宽度的85%。侧部刀片22的边缘侧53形成前刀面并且包括四个边缘侧部。在所示实施例中，边缘侧53包括形成相应的前刀面并且与上侧52一起形成相应的侧部刀刃55a、55b的两个边缘侧部53a和53b。上述刀片宽度对应于侧部刀刃55a、55b的长度。在所示实施例中，侧部刀片22相应地能够通过在中心轴线A上旋转180°而转位。在所示实施例中，侧部刀片22另外地能够通过在垂直于中心轴线A的轴线上旋转180°而转位。通过这种转位，该两个边缘侧部53a和53b将与下侧51一起形成相应的侧部刀刃56a、56b。在所示实施例中，每个侧部刀片22相应地具有通过转位而能够形成工作侧部刀刃的四个侧部刀刃55a、55b、56a和56b。因此，在所示意的实施例中，边缘侧53包括不与上侧52和下侧51形成任何切削刃的两个边缘侧部53c和53d。然而，应该指出，所述四个边缘还可以被形成为侧部刀刃，使得侧部刀片22如沿着中心轴线A的方向看到的那样获得方形的形状。每个侧部刀片22具有延伸通过上侧52和下侧51的紧固孔58。利用固定螺钉59将每个侧部刀片22附接和固定在其相应的第二刀座12或者第三刀座13中，见图6，该固定螺钉59延伸通过紧固孔58进入到螺纹孔60中，该螺纹孔60延伸通过底表面16进入到刀具本体2中。利用固定螺钉59，侧部刀片22的下侧51或者上侧52通过挤压力而压靠于刀座12、13的底表面16。固定螺钉59沿着附接方向延伸，该附接方向具有显著地大于附接方向的其它方向分量的轴向分量。固定螺钉59利用所述挤压力的主要的力分量使侧部刀片22的下侧51或者上侧52压靠底表面16。同时地，边缘侧部53a、53b之一利用所述挤压力的第一较小的力分量压靠外侧表面18。进而，固定螺钉59还将利用所述挤压力的第二较小的力分量使侧部刀片22的边缘侧部53c和53d之一压靠内侧表面17。优选地，第二较小的力分量小于第一较小的力分量。在图1–图9所示实施例中，第一线L1以及第二线L2和第三线L3彼此平行并且与垂直于旋转轴线C1的平面平行地延伸。进而，在所示实施例中，每个根部刀片21的延伸平面P1具有平行于第一线L1的切线的法线，其中该切线与延伸平面P1相交叉。然而，应该指出，使所述法线相对于所述切线倾斜是可能的。在图1–图8所示实施例中，根部刀片21的主要的主切削刃36和在所述第二刀座12中的侧部刀片22的侧部刀刃56b在投影中沿着相应的公共线延伸，该主要的主切削刃36和侧刀刃56b在投影中包括相互重叠并且沿着公共方向延伸的部分，见图5。以相同的方式，根部刀片21的辅助的主切削刃37和在所述第三刀座13中的侧部刀片22的侧部刀刃56a在投影中沿着相应的公共线延伸，该辅助的主切削刃37和侧部刀刃56a在投影中包括相互重叠并且沿着公共方向延伸的部分，见图5。在图9所示实施例中，根部刀片21的主要的主切削刃36和在所述第二刀座12中的侧部刀片22的侧部刀刃56b在投影中沿着相应的公共线延伸，该主要的主切削刃36和侧部刀刃56b在投影中包括相互交叉并且形成钝角的部分。以相同的方式，根部刀片21的辅助的主切削刃37和在所述第三刀座13中的侧部刀片22的侧部刀刃56a在投影中沿着相应的公共线延伸，该辅助的主切削刃37和侧部刀刃56a包括相互交叉并且形成钝角γ的部分。在图9中，侧部刀片22的侧部刀刃56a与根部刀片21的辅助的主切削刃37相邻地凸出。在图1–图9所示实施例中，线L1、L2和L3在以直角与旋转轴线C1交叉的轴向平面中延伸。这种铣削刀具特别地适合于铣削花键和齿条中的狭槽。在图22–图24中，示意了另一个实施例，其中线L1、L2和L3与旋转轴线C1形成一定角度。更加精确地，这些线形成具有恒定节距的螺旋线。螺距角δ可以是1–10°。在其它方面具有与图1–图9中的铣削刀具相同的设计的这种铣削刀具特别地适合于齿轮切削并且可以是滚铣刀或者滚铣刀的一部分。在该情形中，具有图22–图24所示类型的多个铣削刀具1可以相继地布置并且相对于彼此被固定，使得线L1、L2和L3形成滚铣刀刀具的相应的恒定节线。在该实施例中，根部刀片21的前刀面在包括主要的主切削刃36和辅助的主切削刃37的延伸平面P1中延伸也是有利的。为了获得将被切削的齿的和具体地齿的渐开线的高准确度，如果每个根部刀片21的延伸平面P1具有平行于第一线L1的切线的法线，其中该切线与延伸平面P1相交叉，则是有利的。对于图1–图9所示实施例，这种设计也可以是有利的。应该指出，在所示实施例中，根部刀片21可以设有在延伸平面P1和/或主切削刃36、37和端切削刃38上方或者下面延伸的切屑形成装置或者切屑断裂装置。应该指出，根部刀片21可以包括在端切削刃38的附近的主要的主切削刃36和辅助的主切削刃37的刃偏转部，以提供所谓的突起。因此，这些外部的刃偏转部形成可以在延伸平面P1中或者平行于延伸平面P1地延伸的突起切削刃。所述突起切削刃允许在工件W中的狭槽的底表面附近的更深或者更宽的切口。本发明不限于所示出的实施例，而是可以在所附的权利要求书的范围内改变和变型。附图标记列表1铣削刀具2刀具本体6主要侧7辅助侧8轴向孔9凹槽10杆11第一刀座12第二刀座13第三刀座14底表面15内部支撑表面16底表面17内侧表面18外侧表面19伸长脊21根部刀片22侧部刀片31下侧32上侧33边缘侧34伸长凹谷36主要的主切削刃37辅助的主切削刃38端切削刃39后侧40楔形块41双螺纹螺钉51下侧52上侧53边缘侧53a–53d边缘侧部55a、55b侧部刀刃56a、56b侧部刀刃58紧固孔59固定螺钉60螺纹孔M机床W工件C1旋转轴线R1旋转方向F1进给方向F2进给方向L1第一线L2第二线L3第三线P1延伸平面α间隙角度S对称线A中心轴线δ节距角β角度γ投影角度