铣削刀具的制作方法

专利名称：铣削刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个铣削刀具，其包括一个可以围绕着几何中心轴线旋转的支撑体，所述支撑体具有一个在两个相反端表面之间延伸的环绕圆周表面，多个相互间隔的刀座被可分离地安装到所述的圆周表面上，每个刀座包括一个具有两个切削刃的可分离的切削嵌块。
现有技术以上所限定的这个类型的铣削刀具可以从专利SE9301399-3中已知。类似的使用楔入体夹紧切削嵌块的铣削刀具可以从专利US20376412、US3214825和US3501822中得知。所有这些已公开的刀具的共同特点是切削嵌块被容纳在径向槽或凹陷之中并从那里向外突起，所述槽和凹陷的开口在支撑体的圆周表面上。
当制造旋转铣削刀具时，通常希望将机械加工能力提高到最优化。针对这个目的，对于给定的直径支撑体应当装备最大数量的切削嵌块，因为在刀具中具有较大数量的切削嵌块可以使每个切削嵌块的应力降低。换句话说，通过增加切削嵌块的数量可以使铣削刀具在更高的机械加工速度下工作。铣削刀具的另一个重要的因素是支撑体的重量。支撑体的材料重量较轻，可以更快地起动和停止。一些材料对于便于工作是特别重要的，例如铝合金。如果支撑体具有较轻的重量，就会抵消有害的振动趋势。
对于从上述专利已知的铣削刀具，必须在每对相邻的用于切削嵌块的凹槽之间的支撑体自身上设置有相当数量的材料，以便使支撑体的圆周区域抵抗较大的切向力，该切向力通过切削嵌块和刀座作用在支撑体上。通常本技术领域的普通技术人员会计算在相邻凹槽之间的单个材料的切向延伸应当至少与凹槽的宽度或切向延伸相等。这意味着应用在支撑体圆周上的切削嵌块的数量以不令人满意的方式被限制。
已知的铣削刀具通常选择钢作为支撑体的材料。这个材料的优点是它可以抗冲击；这意味着在每对向外突出的切削嵌块之间的暴露在外的部分圆周表面具有良好的抵抗机械加工的机械应力以及甩到所述部分表面上的炽热的切屑的能力。然而使用钢的缺点是这个材料具有相对高的密度。这意味着由于支撑体组成铣削刀具的整个容积的主要部分，所以总体上铣削刀具就会变得较重。重的刀具的结果是机械加工速度受到限制。此外，从相关铣削机械上安装和拆卸铣削刀具的操作就会变得复杂不方便。
对于以上专利文件中的已知的铣削刀具，应当指出的是，用于将切削嵌块调整到精确的加工位置的操作就会相当复杂，这意味着定位的调整工作要花费大量的时间。
本发明的目的和特点本发明是为了克服现有的铣削刀具的上述缺点并提供一个改进的铣削刀具。本发明的主要目的是制造一个在给定直径上能够装备大数量的切削嵌块的铣削刀具，最终提高加工的速度。本发明的另一个目的是提供一个具有支撑体的铣削刀具，当需要时，其可以用低密度的材料制造，例如铝合金，以便减少支撑体的重量从而便于安装和拆卸工作并减少振动的危险。本发明的再另一个目的是制造一个具有切削嵌块的铣削刀具，该切削嵌块能够以简便省时的方式被精确调整。
最后，本发明的主要目的可以借助于在权利要求1所述的特征来实现。在从属的权利要求中进一步限定了优选的实施例。
如在独立权利要求中所述的，本发明依靠于将在支撑体的圆周表面外侧的刀座彼此比较靠近的概念，以便借助于刀座遮盖最大可能的圆周表面部分。通过刀座在圆周表面的外侧彼此相互邻近的定位，即不需要将它们容纳在任何径向凹槽之内，不但能够对给顶的直径使大数量的切削嵌块固定到支撑体上，而且可以用具有限定的抗冲击能力的材料制造支撑体本身。因此，实际上支撑体可以用铝合金或其它的轻的材料制造，同时刀座用机械性能比铝合金更高的钢来制造。于是钢保护了支撑体的材料。
附图简述在附图中

图1是本发明的铣削刀具的透视图，显示了所述铣削刀具带有全部的刀座，除了两个刀座从支撑体上卸去以外，图2是一个透视分解图，显示了支撑体的一部分和从支撑体上分离的一个刀座和一个切削嵌块，图3是一个局部的透视图，显示了切削嵌块相对于相关的刀座是如何调节的，图4是一个局部的透视图，显示了刀座的细节，图5是本发明的一个可替换的实施例的铣削刀具的俯视图，以及图6是一个分解图，显示了图5的铣削刀具的切削嵌块和刀座。
在附图中公开的实施例被详细描述以前，要说明的是，应当能够将所有铣削刀具的切削嵌块调节到非常精确的工作位置。实际上的问题是存在1/100mm左右的数量级的公差。关于这个铣削刀具，即作为角度铣削刀具和面铣刀具，重要的是在工作期间所有铣削刀具的切削刃被精细地调节，不但将一个单个的面垂直于支撑体的旋转轴线，而且与旋转的轴线间隔一个精密的径向限定距离。
从本发明的以下描述中可以很明显地看到使用装置以便能够快速简便地将切削嵌块在轴向和径向两个方向精密地调整。
本发明优选实施例的详细描述图1-4所示的铣削刀具包括一个支撑体1，其可以围绕着几何中央轴线A旋转，所述支撑体1具有一个基本圆柱的形状(所述支撑体还经常被指定铣削刀具头)。在两个相反的平面端表面2、3之间(参见图1和2)具有一个环绕的圆周表面4，所述表面不需要构造为一个圆柱或光滑表面，但是具有包络表面的特征。在所述包络表面或圆周表面4上设置有多个刀座5。每个刀座5又支撑一个切削嵌块6。本实施例的刀具由一个角度切削刀片构成，而每个切削嵌块6又包括两个切削刃7、8。切削刃8形成一个平行于旋转轴线A延伸的主切削刃，和切削刃7形成一个副切削刃。对于副切削刃7，应当指出的是，所述切削刃由所谓的刀片的短刃构成，其相对于主切削刃8完全垂直延伸，而同时向着铣削刀具的中心延伸的切削刃7的一个部分形成一个倾斜间隙的部分。可是，由于刻度的原因，不能清楚地将刀片或副切削刃从间隙部分分离。
现今所描述的公开的铣削刀具是现今已知的全部基本的铣削刀具。
本发明的铣削刀具的特征是单个刀座通过一对相互配合的锯齿状的表面9、10与支撑体相连接，第一个所述表面被设置在支撑体的圆周表面上和第二表面被设置在刀座的内侧。在已知的方式中，每个锯齿表面或锯齿面包括多个被中间槽分隔的长方形的轴向的平行的脊。一个锯齿面的脊可以与其它锯齿面的槽相啮合。尽管可以精确地确定第一锯齿面9的切向位置，即垂直于从支撑体的旋转轴线延伸的假想的半径，实际上所述锯齿表面相对于与旋转轴线横截的半径或一个径向平面，可以具有在65-90°的范围内的一个任意的角度，适合的范围为70-85°，优选为75°左右。锯齿表面9的倾斜可以是负的，也可以是正的。在图1-4的实施例中，锯齿表面9具有一个所示的正的倾斜，而同时图5为一个具有负的倾斜角度的实施例。锯齿表面9应当沿着支撑体的轴向伸展的主要部分延伸(即在相反平面表面2、3之间的整个距离)和具有一个对应于刀座5的宽度的宽度或切向伸展。同时在刀座的内侧的锯齿面10应当沿着刀座的整个宽度以及整个长度延伸。
对于每个刀座，在支撑体中设置有螺纹孔11，所述螺纹孔11的开口位于锯齿表面9。此外，在刀座5中具有用于紧固的夹紧螺钉13的通孔12，该螺钉13可以被允许在螺纹孔11中拧紧。在实施例中，使用的螺钉在与螺纹杆分开的位置处包括一个头部14，该头部14具有用于Allen钥匙的凹陷的夹槽15。孔12一方面具有一个窄的内部部分，以允许螺钉的杆穿过该部分，另一方面具有一个宽的外部部分，其设置有容纳螺钉的头14的凹入16。底部17提供一个抵靠可以被拧紧的螺钉头的接合表面。孔12的特征是一个椭圆形的以便只要螺钉不被最后拧紧，允许刀座相对于螺钉沿着支撑体的轴向方向移动一些角度。
对本领域的普通技术人员，如果支撑体被驱动高速旋转，在旋转支撑体上可分离安装的部件具有潜在的安全危险是已知的，即在一些不幸的环境下所述部件在很大力作用下从支撑体上松解并脱离。尽管通过一个预定的扭矩可以将夹紧螺钉充分锁紧，本发明的铣削刀具对夹紧螺钉提供了抵抗离心力的的固定。这样对每个刀座和夹紧螺钉，在支撑体1上形成一个第二螺纹孔18。这个第二孔一方面在平的端表面2开口，另一方面在与夹紧螺钉13的第一孔相通。一方面在第二孔中可以插入一个辅助螺钉19，所述螺钉可以从外侧接近，另一方面可以通过在孔18中拧紧辅助螺钉使一个压块20压靠在夹紧螺钉13的螺纹轴。在使用中压块20优选由铜或其它的软材料制成，以便不损坏夹紧螺钉的螺纹。因为辅助螺钉19不承受任何切向力，所以在拧紧后可以确保夹紧螺钉13的满意的固定，即使所述螺钉承受较大的离心力。
根据本发明优选实施例，设置了一个特殊的机构以便有助于刀座5相对于支撑体1的轴向精确调整。所述机构可以以多种不同的方式实现，但是在实施例中，其具有螺钉的形状，一方面螺纹轴(未视出)可以啮合在支撑体的螺纹孔41中，另一方面头部21具有一个用于具有多个突叶形状的锁的面向外的夹槽。这个螺钉的特点是，头部的包络表面相对于轴的中心轴线是非对称的。例如，包络表面可以是圆柱形的并且头部相对于轴一般是偏心的。包络表面也可以是椭圆形状。在图4中可以明显看到，螺钉头部的包络表面处于与刀座5的横向邻接表面23接触的位置。当螺钉承受一个旋转运动时，螺钉能够用小的精确轴向运动移动刀座。
第二表面24以一个角度延伸到邻接表面23，其与所述的第二表面24一起限定了一个在刀座上的角部的凹陷。在这个角部的凹陷的面积上，刀座具有一个突起的凸缘部分25，其部分地覆盖螺钉头部21的圆周部分。通过这个凸缘部分25，螺钉被给定一个抵抗离心力的固定。换句话说，所述螺钉不能从铣削刀具中抛出脱离，即使所述刀具在以高速旋转。
在实施例中切削嵌块6由一个钢材料体组成，该钢材料体具有一个成为整体的较小的刀片26，刀片26的材料具有特别高的硬度和高的耐磨性能，例如为全部或部分由金刚石或氮化硼晶体组成的材料。在所述刀片26上形成的上述的切削刃7、8由切削嵌块的实际边缘构成。如上所述，实例的切削嵌块适合于角度铣削，所述的切削刃7、8相对于彼此垂直延伸。
通过第二对锯齿表面27、28的部件，切削嵌块6可以连接到刀座上，其中第一个锯齿表面设置在刀座的自由端，而另一个锯齿表面被设置在切削嵌块6的内侧。与所述锯齿表面9、10相一致的是，所述锯齿表面27、28包括由槽所间隔的长方形的脊。锯齿表面28优选沿着切削嵌块6的整个内侧延伸，所述锯齿表面27具有与锯齿表面28的尺寸基本相对应的尺寸。夹紧螺钉30的螺纹孔29的开口在锯齿表面27中，所述夹紧螺钉30被用于将切削嵌块固定到刀座上。除了螺纹杆31以外，所述螺钉包括一个头部32，该头部32具有一个用于适合的钥匙的面向外的夹槽33。在切削嵌块6中具有一个通孔34，与孔12类似，其具有一个椭圆的形状，以便相对于螺钉能够移动切削嵌块。另外，在这个情况下孔具有一个凹陷以容纳螺钉的头部，该头部可以靠在位于凹陷的底部的环形邻接表面35而被拧紧。
第二对锯齿表面27、28的脊和槽相对于在刀座和支撑体之间的第一对锯齿表面的9、10的脊和槽倾斜一个45°角度。这意味着切削嵌块6相对于刀座相对支撑体移动的轴线方向正好沿着一个45°角度的方向移动。换句话说，切削刃7、8的平分线角度为45°。如果在所述切削刃之间的设置角度不同于90°(一个锐角或钝角)，锯齿表面的脊相应地倾斜。如果假设在切削刃之间的设置角度为120°，则锯齿表面的脊应当相对于垂直于旋转轴线A延伸的虚构平面沿着一个60°的角度定向。
如图2和3所示，切削嵌块6沿着它的一个纵向侧面具有一组齿或锯齿36，其在切削嵌块的固定位置中面向一个在壁表面38的部分圆形的凹陷37，壁表面38在刀座中限定了一个用于切削嵌块6的座。如标号39所示，可以将一个多凸叶钥匙引入到凹陷37中，以便与一组齿36啮合。通过旋转该钥匙使切削嵌块相对于刀座前后移动是显而易见的。
铣削刀具的每个切削嵌块6的精确调节通过以下方式来实现在刀座被固定和切削嵌块在支撑体上被夹紧以后，首先将两个螺钉13、30在各自的螺孔中轻微拧紧。在第一步骤中，沿着径向方向调整切削嵌块。它可以通过切削嵌块6借助于钥匙39相对于相关的刀座的移动来实现。更准确地说，切削嵌块相对于刀座的纵向方向沿着一个45°的方向向外或向内移动。当所有的切削嵌块被调整和校准时，即它们切削刃8处于与支撑体的旋转轴线正好相距所要的距离(例如在0.01mm的公差范围之内)而将它们定位，然后将螺钉30最终拧紧。在这个阶段，当刀座的夹紧螺钉13仍然被轻微拧紧时，切削嵌块可以相对于支撑体沿着径向方向不被移动。在下一个步骤，切削嵌块仍然沿着轴向方向被调整。其可以借助于螺钉的头部21来实现，即当旋转时其通过极其精确的运动能够使刀座轴向移动。当刀座达到精确的所需要的轴向位置时，夹紧螺钉13被最终拧紧。在结束的步骤中，辅助螺钉19与压块20一起被引入到第二孔18中以便固定夹紧螺钉抵抗离心力。
在图1所示的实施例中，在相邻的刀座与随后的锯齿表面9之间设置有V形截面的凹槽，所述的V形凹槽要求一定的间隔。然而这些彼此相邻的刀座间隔得比已知具有径向凹槽以容纳径向突出的切削嵌块的铣削刀具的刀座之间的间隔近。换句话说，对于给定的直径，支撑体或铣削刀具头1可以装备有更多数量的切削嵌块。
在图5和6所显示的另外的实施例中，刀座5’以这样的方式彼此相互紧邻，即全部刀座一起基本上覆盖了支撑体1’的整个圆周表面。在这个情况下，锯齿表面9’相对于穿过铣削刀具的旋转轴线虚拟半径沿着一个负的角度延伸，借此在相邻锯齿表面9’的前和后端部之间设置短的过渡表面40，所述短表面40相对于锯齿表面沿着一个陡的角度延伸。
在这个实施例中，特别优选的是用铝合金制造支撑体1’和用钢制造刀座。因为钢比铝具有更高的耐冲击性能，可以更好地保护支撑体免受从切削嵌块处甩出的切屑的破坏影响。这样所有刀座围绕着支撑体形成一个基本完全的覆盖和保护屏障。
对于沿着轴向方向精确地调整刀座的可能性，刀座5’与前面描述的刀座5基本类似。因为切削嵌块与所述类型的铣削刀具一起不需要被径向调整，然而所述镶块借助于一个单个夹紧螺钉30’在一个给定的位置被固定到刀座上。在这个情况下，切削嵌块6’可以包括一个传统的优选为可分度的硬质合金体。
本发明的铣削刀具的基本优点是，对于任何给定的直径，支撑体通过刀座的外部和暴露的定位能够装备有大数量的刀座。通过使用在刀座的内侧和支撑体的周围上的相互配合的锯齿表面可以使这个刀座外部定位，因为这个锯齿表面能够吸收大的切向力。当以在图5中所示的方式刀座彼此紧邻固定时，本发明具有特别明显的优点。在这个情况下，刀座形成了圆周保护屏障，于是可以使用具有较低耐冲击和耐磨损性能的铝合金或其它材料制造支撑体。另外，两组锯齿表面使刀具的切削嵌块的精确调整变得简单省时，所述锯齿表面彼此之间以一个角度延伸。
本发明可行的改进本发明不只是局限于以上所描述的在附图中所公开的实施例。可以使用其它的机构进行刀座的精确轴向调整，以代替具有非对称头部的螺钉。甚至完全取消调整机构而用手调整也是可行的。另外，应当指出的是，除了一个椭圆孔和固定在支撑体上的螺钉的帮助以外，所述螺钉可以轴向固定，以便实现刀座相对于支撑体的轴向移动。于是，使用一方面具有固定在刀座上的传统的螺孔中的螺纹轴，另一方面具有容纳在刀座的内腔中的头部的螺钉是可行的，并且从内腔延伸出的一个孔是椭圆的，以便使螺钉以及刀座轴向移动。另外对于大型的铣削刀具，借助于从圆柱凹陷内侧接近的螺钉固定刀座是可行的，所述凹陷被支撑体的外围的环形部分所限定(见图1)。此外，切削嵌块6的夹紧螺钉30可以抵抗离心力而被固定，例如以与刀座的夹紧螺钉13的方式相同。
权利要求
1.一个铣削刀具，包括围绕几何中心轴线旋转的支撑体(1)，所述支撑体(1)具有一个环绕的圆周表面(4)，该圆周表面(4)在相反的端表面(2、3)之间延伸，一些相互分隔的刀座(5)被可分离的固定在所述圆周表面(4)上，每个所述刀座(5)包括一个可分离地切削嵌块(6)，该切削嵌块(6)至少具有一个切削刃(7、8)，其特征在于设置有两个锯齿表面(9、10)以便将单个的刀座(5)连接在支撑体(1)上，所述锯齿表面(9、10)以已知的方式包括被槽所间隔的长方形的平行的脊，所述锯齿表面的第一个(9)通过相对于旋转的轴线的虚拟的半径沿着一个在65-90°之间的角度延伸而更加精确在支撑体(1)的圆周表面(4)上定位并且从支撑体面向外，而另一个锯齿表面(10)形成在刀座(5)的内侧，在刀座上至少具有一个用于一个夹紧螺钉(13)的孔(12)，该螺钉(13)处于一个轻微拧紧的状态-当一个锯齿表面的脊与另一个锯齿表面的槽啮合并且反之亦然时-允许刀座相对于支撑体的至少一个确定的轴向移动，以便能够使刀座被精确调整。
2.按照权利要求1所述的铣削刀具，其特征在于，刀座中的孔(12)是一个通孔，夹紧螺钉(13)一方面具有一个头部(14)，其适应地被挤压在与孔(12)相关的接合表面(17)上，另一方面具有一个螺纹杆，其适应地被拧紧在螺孔(11)中，螺孔(11)的开口在支撑体的圆周表面的锯齿表面(9)上，在刀座上的所述孔(12)是椭圆的以便允许刀座的所述轴向移动。
3.按照权利要求2所述的铣削刀具，其特征在于，接合表面(17)构成凹陷(16)的底部，该凹陷(16)设置在刀座的外表面中，螺钉的头部(14)被容纳在所述凹陷(16)中。
4.按照权利要求2或3所述的铣削刀具，其特征在于，在支撑体中设置有一个带螺纹的第二孔(18)，所述孔(18)一方面在支撑体(1)的端表面上开口并且在另一方面与用于夹紧螺钉(13)的第一孔(11)相连通，在第二孔中设置有一个辅助螺钉(19)和一个压块(20)，所述压块(20)通过所述辅助螺钉的拧紧被压靠在夹紧螺钉的螺杆上，以便防止夹紧螺钉从给定位置上的非有意的松开。
5.按照前述权利要求中的任一项所述的铣削刀具，其特征在于，设置一个用于精确调整刀座的机构，其与支撑体的锯齿表面(9)相关联。
6.按照权利要求5所述的铣削刀具，其特征在于，所述精确调整机构包括一个安装在螺孔中的螺钉，所述螺钉具有一个带有一个包络表面的头部，该包络表面相对于螺钉的旋转的几何轴线是非对称的，所述包络表面被应用压靠在刀座的横截表面上(23)，以便当螺钉旋转时带动刀座轴向移动。
7.按照权利要求6所述的铣削刀具，其特征在于，在所述横截表面的区域中，所述刀座具有突出的边缘(25)，该边缘(25)部分地覆盖螺钉的头部(21)，以便固定螺钉抵抗离心力。
8.按照前述权利要求中的任一项所述的铣削刀具，其特征在于，设置有第二对锯齿表面(27、28)以便将切削嵌块(6)连接到刀座(5)上，所述锯齿同样地包括被槽所分隔的脊，所述锯齿表面中的第一表面(27)被设置在刀座上，另一个表面(28)被设置在切削嵌块(6)的一个内侧，第二对锯齿表面(27、28)的所述脊和槽相对于在刀座与支撑体之间第一对锯齿表面(9、10)的所述脊和槽沿着一个锐角延伸。
全文摘要
一个铣削刀具,包括具有可分离的刀座(5)的支撑体(1),在刀座(5)上安装有可分离的切削嵌块(6),该切削嵌块(6)具有切削刃。设置有两个锯齿表面(9、10)以便将单个的刀座(5)连接在支撑体(1)上,所述锯齿表面的第一个(9)在支撑体(1)的圆周表面上定位并且从支撑体面向外,而另一个锯齿表面(10)形成在刀座(5)的内侧。通过刀座的定位,支撑体上可以装备的刀座要多于现有技术中的数量。
文档编号B23C5/16GK1275936SQ98810229
公开日2000年12月6日 申请日期1998年10月8日 优先权日1997年10月15日
发明者英厄马尔·夸茨, 拉尔斯－埃里克·恩奎斯特 申请人:桑德维克公司