铣削刀具的制造方法与工艺

本发明涉及一种铣削刀具，所述铣削刀具被形成用于滚铣具有嵌齿如嵌齿轮和齿条等的工件。

背景技术：
用于滚铣的铣削刀具往往作为整体式刀具提供，其中铣削刀片沿着沿圆柱状的刀具本体的螺旋线设置。在制造这样的刀具的过程中，在那些铣削刀片整体式形成在刀具本体中的情形中，获得用以加工铣削刀片的刀座或铣削刀片本身的通路有时候可能存在问题。这取决于以下事实：有时候铣削刀片的螺旋线的轴向连续的转之间的通路较窄。因此，用于滚铣的铣削刀具还通过以下刀具形式提供：在所述刀具形式中，圆柱状的刀具本体包括多个盘状段，每个段通常包含一圈呈螺旋线的铣削刀片。这样的段式滚刀的多个不同实施方式先前已知。在DE102005029053A1中公开了一种段式滚刀，所述段式滚刀包括圆柱状的刀具本体，所述圆柱状的刀具本体包括多个分开的段。分开的段通过单独的松散的装配螺栓以可旋转的方式相对于彼此固定。在每一端中存在端件，并且段和端件的整个组件通过长的贯通螺钉保持在一起。驱动轴在中央延伸通过所有的段，所述驱动轴在其一端联接到机床，所述机床可被操纵以使驱动轴旋转。为了将扭矩从驱动轴传到刀具，楔形件被埋头装入驱动轴上的凹槽中并与不同的段中的内部凹槽接合。该先前已知的段式滚刀的问题是：对于特定应用，在工件中所生成的表面的加工精度不是足够高的。

技术实现要素：
因此，本发明的目的是完全或部分地消除上述问题。根据本发明，该目的通过根据本发明所述的铣削刀具实现。根据本发明的铣削刀具被形成用于滚铣具有嵌齿如嵌齿轮和齿条等的工件，所述铣削刀具包括圆柱状的刀具本体，所述圆柱状的刀具本体限定旋转轴线并且包括多个盘状段。所述段中的每个包括轮毂部分和周缘凸轮部，所述周缘凸轮部用于多个切向间隔开的铣削刀片，其中接壤的段以可拆卸的方式相互连接。每个段具有定位于所述旋转轴线上的通孔，所述通孔相对于彼此定向，使得在所述圆柱状的刀具本体中形成中央管。接壤的段以刚性扭转的方式相互连接。所述铣削刀具还包括第一端件，所述第一端件在其一侧上与所述段中的第一个段以可拆卸且刚性扭转的方式相互连接，并且所述第一端件在其另一侧上具有联接构件，所述联接构件用于以刚性扭转的方式联接到扭矩源，使得来自所述扭矩源的所有扭矩经由所述第一端件被供给到所述圆柱状的刀具本体。所述中央管是冷却介质管。本发明所基于的思想是，上述目的能够通过铣削刀具来实现，其中，来自源的扭矩以非常小的游隙传递到段。在已知的扭矩经由联接到刀具主轴的中央驱动轴而供给到每个单独的段的设备中，最常见的是在段和驱动轴之间存在游隙，以在铣削刀具的安装时允许段被旋拧到驱动轴上。这也适用于在处于轴上的楔形件和存在于每个段中的凹槽之间的配合。因此，这样的已知刀具通常在驱动轴与段中的中央孔之间存在径向松弛，并且在轴的楔形件与段上的对应凹槽之间存在切向松弛。这些松弛可能导致对工件的加工精度产生不利影响的振动问题。由于接壤段以刚性扭转的方式相互连接，并且本发明包括第一端件，所述第一端件在其一侧上以刚性扭转的方式联接到所述段中的第一个段，并且所述第一端件在其另一侧上能以刚性扭转的方式联接到刀具主轴，所以扭矩或换句话说旋转作用能够以与所述的已知的技术相比明显要小的游隙从刀具主轴传递到段。这还意味着，先前已知的铣削刀具的贯通的驱动轴能够被省掉的。相反，中央管能够用于冷却介质，其中所述中央管延伸通过段并且驱动轴应已填装所述中央管。这允许铣削刀具有效的内部冷却，从而使铣削刀具对于由温度波动引起的尺寸变化变得不那么敏感。因此，与所述的类型的先前已知的刀具相比，根据本发明的铣削刀具不易于振动并且能够保持更恒定的尺寸，这提供了所期望的改进的加工精度。根据本发明的铣削刀具适合用于金属工件如钢、铸铁、铝、钛、黄色金属工件等的去屑加工。根据本发明的铣削刀具被形成用于在工件中铣削嵌齿，具体地是通过滚铣来铣削。通常，从圆柱状工件开始，绕其空间的周缘进行铣削，使得留下的材料形式嵌齿。此外，其它形式的工件自然是可适用的，如齿条。因此，根据本发明的铣削刀具还能够以类似的方法用于铣削齿条。根据本发明的铣削刀具包括多个盘状段，所述盘状段可结合成圆柱状的刀具本体。对于圆柱状的刀具本体，参考如下事实：段的沿径向处于最外面的点位于假想圆柱体的包络面上。通常，在段的沿径向处于外侧的部分之间存在间隔，使得所述刀具本体的外表面本身不遵循圆柱体的包络面。每个段包括轮毂部分和沿径向位于轮毂部分的外侧的周缘凸轮部。在凸轮部中布置多个沿切向或者换句话说沿周向分开的铣削刀片。铣削刀片可以与凸轮部一体形成，由与凸轮部相同的成分加工而成，或例如通过焊接等而永久布置在凸轮部中。在其它实施例中，凸轮部可以包括用于可更换的铣削刀片的刀座。可更换的铣削刀片可以具有任何合适的类型，例如具有硬质材料如硬质合金、金属陶瓷或陶瓷等。铣削刀片可以通过任何适当的方式例如通过固定螺钉或拧紧元件而附接到凸轮部。铣削刀片可包括一个或更多个切削刃，其中，所述切削刀片可以是可转位的和/或可翻转的。周缘凸轮部可以绕轮毂部分延伸一圈，并且通常周缘凸轮部或者布置在其中的铣削刀片遵循具有一定节距的螺旋线。在所有的段中，凸轮部的节距可以是恒定的且是相同的，或者凸轮部的节距是不同的。然而，还可能的实施例是，凸轮部不延伸整圈而只是一部分，使得一整圈延伸经过几个连续的相互连接的段。对于特定应用，可以使用凸轮部具有0°的节距的实施例，如在用于内部嵌齿轮的双重或三重狭缝切削中，或者可以使用凸轮部沿段的周缘间歇延伸的实施例。根据本发明，接壤段以刚性扭转的方式相互连接。因此，相互防止相邻的段相对于彼此旋转。段可以通过任何合适的方式，例如通过螺钉、螺栓、螺母或通过例如阳型阴型类型的锁定联接零件而以可拆卸的方式相互连接。联接零件会由于其几何形状和/或由于其之间的摩擦而锁定。通常，段以可拆卸的方式相互连接，使得其还在轴向方向和径向方向上或者换句话说在所有方向上相对彼此不可移动。根据本发明的铣削刀具包括第一端件，所述第一端件在其一侧上与段中的第一个段以可拆卸且刚性扭转的方式相互连接，并且所述第一端件在其另一侧上具有联接构件，所述联接构件用于以刚性扭转的方式联接到扭矩源。通常，端件是盘状元件，但其也可以具有较长的轴向延伸，例如是具有圆形横截面的圆柱状。所述端件可以具有合适的直径，例如，直径与段的直径相同或与段的轮毂部分的直径相同。端件与轮毂部分具有相同的直径的优点是，能够使端件和第一个段之间的接触面尽可能大，这有助于更安全的联接。然而，其它的轴向横截面例如方形、多边形或另外的合适的横截面也是可能的。端件在其一侧上可联接到扭矩源，通常是机床的刀具主轴。端件在其另一侧上具有联接构件，所述联接构件用于与最接近的接壤段相互连接。用于所述目的的联接构件可以永久附接到端件或一体形成在所述端件中，或者松散的联接构件可以用于将端件联接到扭矩源。联接构件会由于其几何形状和/或由于摩擦而锁定。通常，端件分别以可拆卸的方式与源相互连接并且与段相互连接，使得端件相对于源/段还在轴向方向和径向方向上或者换句话说在所有方向上是不可移动的。在端件的两侧上的联接构件可以是相同类型的或不同类型的。根据一个实施例，所述联接构件与用于使段相互连接的联接构件的类型相同。有利地，这意味着铣削刀具的所有的相互连接的部件之间的联接具有相同的属性，这有助于降低在铣削刀具中出现的振动和使制造更简化。根据一个实施例，在端件的两侧上的联接构件在横截面的几何形状相同方面具有相同的类型。然而，用于联接到刀具主轴的联接构件与用将第一端件联接到段的联接构件在尺寸、锥角和/或通孔的尺寸/通孔的存在方面可以是不同的。根据本发明，来自源的所有扭矩经由第一端件供给到圆柱状的刀具本体。来自源的扭矩使刀具本体旋转。然而，在本发明的范围之内，可以将来自其它源的扭矩以另一种方式供给到刀具本体。刀具本体的各段以相互刚性扭转的方式相互连接，使得来自机床的扭矩经由端件传递到所有段能够实现。由此，铣削刀具没有在常规的铣削刀具中延伸通过所有段用于将扭矩(旋转作用)供给到这些段中的每个段的贯通的驱动轴。相反，根据本发明的铣削刀具具有延伸通过所有段的中央管。在每个段中，管由定位于旋转轴线上的中央通孔形成。该空的空间形成冷却介质管。任何合适的材料例如气体或液体如空气、水或油可以用作冷却介质。管可以是封闭空间，冷却介质在所述封闭空间中静止或循环。还可以将管联接到外部冷却介质源，并允许冷却介质通过管而连续流入流出或根据需要流入流出。依照根据本发明的铣削刀具的一个实施例，每个段包括分支管，所述分支管用于将冷却介质从中央冷却介质管供给到周缘凸轮部的铣削刀片。以这种方式，有利地实现的是，能够在更大的区域内冷却刀具本体。此外，能够更有效地冷却铣削刀片，并且所需要的冷却介质的量小于常规的从外部进行的冷却。这使得根据所述实施例的铣削刀具对由于温度波动引起的尺寸变化甚至更不敏感。此外，能够通过更有效的方式冲走切屑。依照根据本发明的铣削刀具的一个实施例，铣削刀具还包括第二端件。第二端件在其一侧上与所述段中的最后一个段以可拆卸且刚性扭转的方式相互连接，并且第二端件在其另一侧上具有支承构件，所述支承构件用于以可旋转的方式支承在支撑件中。由于所述第二端件，可以容易地将根据本发明的铣削刀具安装在机床中，且第一端件联接到机床的主轴，第二端件联接到机床的支撑侧。根据一个实施例，所述第二端件与第一端件具有相同的类型，且与第一端件的不同之处仅仅在于其突出的联接构件。然而，在特定应用中，可以使第二端件的至少特定部分的尺寸更小，例如具有较小的直径。这是可能的，因为在其负载量方面作为支撑端的第二端件与在其负载量方面作为驱动端的第一端件相比负载要小。依照根据本发明的铣削刀具的一个实施例，接壤段通过成对协作配合的阳型构件和阴型构件中的相应一个相互连接，所述阳型构件和所述阴型构件定位成使所述旋转轴线延伸通过所述阳型构件和所述阴型构件。所述中央冷却介质管沿其延伸在所述圆柱状的刀具本体中延伸通过所述阳型构件和阴型构件。由于段仅通过协作配合的所述阳型构件和所述阴型构件中的每个而成对地相互连接，所以避免了在使用多个贯通螺钉的实施例中有时可能发现的复杂的和不精确的配合的问题。在这方面，阳型构件和阴型构件的中空设计有利于冷却介质管的居中设置。在具有两个端件的实施例中，还有利地是，端件与相应的最接近的接壤段通过成对协作配合的所述阳型构件和阴型构件中的相应一个而相互连接。有利地，这意味着在铣削刀具的所有相互连接的部分之间的联接具有相同的属性，这有助于降低在铣削刀具中出现的振动并且有助于使制造更简化。如果使用在相互连接的组件之间的轴向和径向游隙方面具有良好的性能的联接构件，还有利地是：如果同一类型的联接构件用于刀具的所有组件的相互连接，则得到整个刀具的良好性能。在这方面，联接构件在其基本上具有相同的几何形状或截面方面可以具有相同类型，但联接构件在例如尺寸、角度和/或阳型构件的内部结构设计方面可以是不同的。根据一个实施例，一方面，端件的用于与段相互连接的联接构件与段之间的联接构件具有相同的类型，另一方面，用于与扭矩源相互连接的联接构件具有用于旨在联接到所述的驱动源的刀具的标准设...