专利名称：用于加工工件的刀片和方法
技术领域：
本发明涉及一种用以加工工件的刀片。本发明还涉及一种用以用这样的刀片加工工件的方法。所谓加工在这里应该被理解为轨道车辆的一轮对的车轮或闸轮的重新加工和/或再成型。
背景技术：
在由DE 40 03 148 A1已知的用于再成型铁轨轮对的方法中采用一可沿两个方向移动的车刀，其具有两个包括各两个刀刃的切削刀片。因为这样的切削刀片遭受并非不显著的磨损，其在车刀上按刀片的型式应该可更换地固定。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有尽可能大的经济性的刀片。还要提供一种尽可能有效的方法和一种特别合适的车刀，所述方法和车刀在使用这样的刀片的情况下，用于加工工件、特别是仿形车削或重新加工和/或再成型轨道车辆的一轮对的车轮或闸轮。
关于刀片，该目的按照本发明通过权利要求1的特征来达到。有利的实施形式是其诸从属的权利要求的主题。
本发明的刀片的特征是一圆柱形的圆形切削部分，其包括两个角面或前刀面和两个圆刀刃，各圆刀刃与圆形切削部分的侧面分别构成一正后角。相应的后角为5°至10°、特别是6°至8°、优选7.5°。圆形切削部分在这里符合目的地对称地构成，使得与相应的圆刀刃相连接的侧面区域作为后刀面是有效的。如果为了按规定地使用，将刀片以一约4°的插入角倾斜或斜地插入到一刀具夹具等中，从而在刀片在工件上的使用时总共产生一约11°、优选11.5°的标准后角或总后角。
为此圆形切削部分在侧面的区域内具有一收腰的轮廓。因此构成相应的后刀面的侧面区域在所属的圆刀刃与圆形切削部分的横向于圆形切削部分的圆柱轴线延伸的对称平面或中平面之间延伸。侧面或每一侧面区域可以成多边形下降。但符合目的地侧面的收腰状轮廓通过一具有一半径的拱形构成，从而成圆弧形切入或凹入圆柱形的圆形切削部分的侧面。因此相应的后刀面和与其对应的圆形切削部分的盖面或前刀面构成＜90°的楔形角(Keilwinkel)。
本发明的刀片可有利地作为转位式刀片应用并从而可特别经济地使用，特别地在用于所谓仿形车削的优选的应用中并且其中特别用于重新加工或再成型轨道车辆轮对的车轮或闸轮，刀片不仅可以按一单侧的圆切削刀片的方式通过部分地多次回转以圆刀刃的相应的圆弧部分来使用。反之刀片由于其作为转位式刀片的应用可以同样常常以另一圆刀刃通过在刀具夹具中的相应的部分地回转来使用。
相对于一具有圆锥形或截锥形的圆形切削部分的圆切削刀片，如其例如由EP 0 350 938 B1已知的，因此在出现完全磨损之前本发明的刀片实际上可以如此常常两倍地使用。该刀片因此结合了一正面的圆切削刀片的优点和一按一双圆切削刀片的方式的转位式刀片的优点。其中为了提供一约11°的后角，在刀具夹具中的插入角可以以约4°这样小地确定，使得在工件上的使用中出现一实际上可忽略的相对于圆形的偏差并从而在切削加工时、特别在仿形车削一轨道轮对的车轮时只出现一极小的失真。
关于方法该目的按照本发明通过权利要求9的特征来达到。有利的进一步构成是其诸从属权利要求的主题。
在一特别适用于实施该方法的车刀中采用本发明的具有一＜5、优选＝4°的插入角的刀片。一相应的刀具夹具在这里符合目的地支承两个这样的刀片。它们借助于夹紧系统相互间隔开地可松开地固定和定位。优选由陶瓷材料通过模压制成的刀片符合目的地具有一通孔或在每一盖面或切削面的区域内具有一半球状的凹槽，相应的夹紧爪嵌入到该凹槽中。这能够将相应的刀片形锁合和力锁合地固定在车刀的刀具夹具中或固定在其上。
本发明的方法特别适用于仿形车削，在该方法中移动经过一个具有一滚动面形的第一区域(滚动面区域)和一与其相连接的凸缘形的第二区域(凸缘区域)的工件轮廓，在这种情况下通过以下措施达到一特别高的效率，即为了加工工件轮廓或加工轮廓，车刀虽然向工作方向进给并与此横向地移动，但例如为了刀具换位不必从工件上退刀。因此优选沿一从凸缘形区域开始并指向滚动面形区域那边的工作方向进行工件轮廓的加工。为此在刀具夹具上沿工作方向接连设置两个本发明的刀片。利用沿工作方向前面的第一刀片首先移动经过和加工一凸缘区域的第一部分。
为了加工该凸缘区域的第一部分，第一刀片可以利用其一个圆刀刃以相应的圆弧部分在多个位置回转，以及接着翻转并再次转到一相应数目的位置。
利用沿工作方向后面的第二刀片有利地不仅经过在凸缘区域的顶点与滚动面区域的开始之间的凸缘区域的第二部分而且移动经过该全部的滚动面区域。在第二刀片的该移动范围内，在由于完全的磨损需要更换该第二刀片之前，可以将第二刀片同样多次回转和翻转。因此可特别经济地利用每一刀片。而且可特别有效地使用车刀。
以下借助附图更详细地说明本发明的各实施例。其中图1本发明的刀片的透视图，其具有两个圆刀刃和通过侧面的拱形构成的后刀面；图2按图1的刀片的侧视图；图3刀片的俯视图；图4刀片沿图3中线IV-IV截取的剖视图；图5一车刀的示意图，该车刀包括一刀具夹具和两个夹紧的按图1的刀片；图6按图5的车刀的透视图；图7刀片在倾斜的嵌入位置的侧视图和俯视图；图8和9包括两个刀片的车刀在仿形车削轨道车辆的一车轮时的不同的加工位置；
图10和11刀片在刀具夹具中的示意的不同的回转位置，用于在仿形车削时加工工件的不同的部分或区域；以及图12一车床的示意图，用于同时加工轨道车辆的轮对的一车轮的外轮廓和一中心通孔。
具体实施例方式
彼此相应的部分在所有的图中设有相同的标记。
在图1至4中所示的刀片1具有一圆柱形的圆形切削部分2，其具有一第一圆形的盖面或切削面3和一保持间距对置于它的第二圆形的盖面或切削面4以及一收腰的侧面5。侧面5向圆形切削部分2的中心的中轴线M的方向成圆弧形收缩或凹进。
不同于圆弧形的收腰轮廓，侧面也可以成型为多边形的或四边形的。重要的是，将侧面5这样地成型，使得圆形切削部分2的外径从相应的盖面3、4开始向共同的中心的对称平面Z(图2)那边沿Z方向尽可能连续减小。
图1中上面的盖面3与侧面5一起构成一第一圆刀刃6a。类似地图1中下面的盖面4与侧面5一起构成一第二圆刀刃6b。刀片1具有一中心的固定孔7，该固定孔在该实施例中构成为中心的通孔。或者也可以在每一盖面3、4上设置中心的半球状的凹槽作为固定孔7。
如由图3比较明显可见的，两盖面3、4分别被一双倒角8a、8b形式的保护倒角围绕，所述盖面沿径向方向(X方向)一直延伸到相应的圆刀刃6a或6b。在双倒角8a、8b上向侧面5那边优选分别连接一圆柱形边缘9a或9b。
圆形切削部分2的侧面5的以下也称为拱形10的收腰轮廓或圆弧形凸面轮廓例如通过一切削材料在一冲压模中通过模压预制的圆柱形圆形切削部分2的修整、特别是磨削制成。作为切削材料可以采用硬质合金材料。但优选将一陶瓷作为用来制造圆形切削部分2的切削材料。
如图2中说明的，由于圆形切削部分2的侧面5的拱形10在相应的圆刀刃6a、6b的下方构成相应的分别具有正后角α1或α2的后刀面11a、11b。在相应的盖面3或4与侧面5之间的相应的楔形角β1、β2因此小于90°(β1＝β2＜90°)。
一优选的后角α1、α2为约7.5°(α1＝α2＝7.5°)。后角α1、α2分别在一垂直于两盖面3、4的平面E(yz平面)与侧面5的在相应的圆刀刃6、7与中心的对称平面Z之间构成后刀面11a或11b的表面区域之间测定。
图5和6示出一个具有一刀具夹具13的车刀12的俯视图或透视图，在其上借助一具有两个可松开的夹紧爪14a、14b的夹紧系统14向工作方向A接连和相互间隔开固定两个按图1至4的刀片。各刀片1在刀具夹具13中嵌入在其加工侧13a设置的凹槽13b、13c内。
如图7中所示的，各刀片1通过一插入角＜5°、优选＝4°微小倾斜或斜置地定位于刀具夹具13中。通过一嵌入元件15a、15b的中间衬垫实现相应的刀片1在刀具夹具13的相应的凹槽13b、13c中的定位。
由于该插入角相对于图7中示出的工件表面或一轮面20形式的表面轮廓(图12)结合已在刀片1本身上设置的相应的后角α1、α2总共产生一约11 °、优选11.5°的标准后角α，因此在刀片1本身上的相应的后角α1、α2与刀片1在刀具夹具13的插入角的组合确保一待切削加工足够的标准后角α，同时只有微小的变形，亦即对理想的圆形只有一微小的偏差。这在图7右边的分视图中通过用虚线表示的圆弧21表示。
图8至11结合图12示意地示出在加工一轨道车辆的轮对的一车轮22的形式的工件时不同的加工部分。其中图12中表示借助于一车刀24同时加工车轮22的中心的通孔23和沿一凸缘或凸缘区域20a和一向工作方向A与其连接的滚动面区域20b加工(仿形车削)圆周侧的轮面20。
图8和9示出向工作方向A从凸缘轮面20的表面轮廓区域20a的远离滚动面区域20b的一侧开始加工轮面20的表面轮廓的顺序。借助于车刀12的在工作方向A前面的第一刀片1首先加工凸缘区域20a的第一部分a1直到其顶点a3(图8和10)。如在图10中表示的，由于在那里标出的约102°的角度和刀片1的360°圆刀刃6a、6b为了加工这样的部分a1可以将第一刀片1在刀具夹具13中在三个120°的转角位置或回转位置上转动。紧接着将第一刀片1可以在刀具夹具13中翻转并再次在三个120°的回转位置上转动。因此在由于磨损需要更换刀片1之前，一单独的刀片1总共可六次用于加工凸缘区域20a的这样的部分a1。
关于图9和11中说明的加工区域沿工作方向A设置在第一刀片1的第二刀片进入加工使用。借助于该第二刀片1不仅经过凸缘区域20a的顶点a3与其向滚动面区域20b的过渡之间的剩余的第二部分a2。为此将车刀12不仅向工作方向A进给而且相对于待加工的车轮22向径向方向B(图12)移动。
沿该包括凸缘区域20a的第二部分a2和整个的滚动面区域20b的加工区域由于图11中所示的约88°的角度第二刀片1在刀具夹具13中可定位于总共四个90°的转角位置或回转位置。通过第二刀片1的翻转和由于另外的四个90°的转角位置在出现完全磨损和需要更换该第二刀片1之前，第二刀片1可以总共八次用于车削加工。
两刀片1的这种频繁可应用性是这样得到的，即每一刀片1具有两个360°的圆刀刃6a、6b，它们分别利用一相应的转角分配可以以多个转角位置在刀具夹具13中多次转动并且还可以翻转。因此每一刀片1结合了一正面的圆刀片与一转位式刀片的优点。这特别为轨道车辆轮对的车轮22的重新加工和/或再成型提供了很大的优点。一这样的加工也可以类似地在轨道车辆的一闸轮中实现。
由于相应的刀片1的多次可应用性在一这样的工件轮廓20的称为仿形车削的加工中已达到特别高的经济性。
经济性的另一提高还有利地这样达到，即借助于图12中示出的立式车床25利用两个加工推杆26、27可以同时通过车削加工中心的通孔23和滚动面轮廓及凸缘轮廓。车轮22在这里借助于卡盘28固定在一个旋转的旋转台29上。由于在给定的转速下在中心通孔23的区域内和在车轮22的外轮廓或滚动面轮廓和凸缘轮廓20的区域内具有不同的切削速度，用于加工通孔23的刀片30符合目的地由硬质合金材料构成，而以双圆刀片形式的刀片1符合目的地由陶瓷材料构成。
权利要求
1.用于切削加工工件(22)的刀片(1)，包括一圆形切削部分(2)，该圆形切削部分具有一第一圆形盖面(3)和一侧面(5)，该侧面与盖面(3)一起构成一圆刀刃(6a)；其特征在于，圆形切削部分(2)是圆柱形的并且以一对置于第一盖面(3)的第二圆形盖面(4)构成第二圆刀刃(6b)，并且侧面(5)不仅与第一盖面(3)而且与第二盖面(40)构成一具有正后角(α1、α2)的后刀面(11a、11b)。
2.按照权利要求1所述的刀片(1)，其特征在于，圆柱形的圆形切削部分(2)在侧面(5)的区域内具有一收腰的轮廓。
3.按照权利要求1或2所述的刀片(1)，其特征在于，圆柱形的圆形切削部分(2)在侧面(5)的区域内具有一优选圆弧形的凹入部(10)。
4.按照权利要求1至3之一项所述的刀片(1)，其特征在于，后角(α1、α2)为5°至10°、特别是6°至8°、优选约7°。
5.按照权利要求1至4之一项所述的刀片(1)，其特征在于，圆柱形的圆形切削部分(2)在两盖面(3、4)的每一个的区域内具有一中心的固定孔(7)。
6.按照权利要求1至5之一项所述的刀片(1)，其特征在于，圆柱形的圆形切削部分(2)的两盖面(3、4)的每一个由一保护倒角(8a、8b)特别是一双倒角围绕。
7.按照权利要求1至6之一项所述的刀片(1)，其特征在于，圆柱形的圆形切削部分(2)构成为转位式刀片。
8.按照权利要求1至7之一项所述的刀片(1)，其特征在于，圆柱形的圆形切削部分(2)由一模压的陶瓷材料制成。
9.用于加工工件(22)特别用于重新加工和/或再成型轨道车辆的轮对的车轮的方法，其中借助于一个具有安装至少一个按权利要求1至8之一项所述的刀片(1)的刀具夹具(13)的车刀(12)移动经过一个具有一滚动面形的第一区域(20b)和一与其相连接的凸缘形的第二区域(20a)的工件轮廓(20)。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，车刀(12)向工作方向(A)从凸缘形的第二区域(20a)开始并沿与其相连接的滚动面形的第一区域(20b)移动经过工件轮廓(20)。
11.按照权利要求9或10所述的方法，其特征在于，利用第一刀片(1)加工凸缘形第二区域(20a)的远离滚动面形第一区域(20b)的第一部分(a1)。
12.按照权利要求9至11之一项所述的方法，其特征在于，沿工作方向(A)设置在第一刀片(1)后面的第二刀片(1)大致在凸缘形的第二区域(20a)的顶点(a3)处与该顶点接触并且加工凸缘形第一区域(20a)的面向滚动面形第一区域(20b)的第二部分(a2)以及滚动面形的第一区域(20b)。
13.按照权利要求9至12之一项所述的方法，其特征在于，在加工凸缘形第二区域(20a)和滚动面形第一区域(20b)的同时加工工件(22)的中心通孔(23)。
14.用于实施按照权利要求10至12之一项所述的方法的车刀(12)，包括一刀具夹具(13)，刀片(1)以一插入角＜5°插入到该刀具夹具中。
15.按照权利要求14所述的车刀(12)，其特征在于，刀片(1)以一在2°至4°之间的优选＝4°的插入角插入刀具夹具(13)中。
16.按照权利要求14或15所述的车刀(12)，具有一夹紧系统(14)，该夹紧系统用以将至少一刀片(1)形锁合和/或力锁合地固定在刀具夹具(13)上。
全文摘要
刀片(1)，包括一圆形切削部分(2)，该圆形切削部分具有一第一圆形的盖面(3)和一侧面(5)，该侧面(5)与盖面(3)一起构成一圆刀刃(6a)，其中圆形切削部分(2)是圆柱形的并且以一对置于第一盖面(3)的第二圆柱形的盖面(4)构成一第二圆刀刃(6b)，并且侧面(5)不仅与第一盖面(3)而且与第二盖面(4)构成一具有正后角(α
文档编号B23B27/08GK101081439SQ20071010880
公开日2007年12月5日 申请日期2007年5月31日 优先权日2006年5月31日
发明者C·格伦德, K·J·席费尔, S·M·尼克施塔特 申请人:钴碳化钨硬质合金公司