本发明涉及用于加工工件的铣削工具。具体地，本发明涉及适合于生产cyclo-palloid齿的铣削工具。
背景技术：
cyclo-palloid齿也经常被表示为克林根贝格cyclo-palloid齿。在大多数情况下，可在锥齿轮或其它齿轮部件上发现这种齿。与具有“规则的”直齿的锥齿轮相比，具有cyclo-palloid齿的锥齿轮以其更大的平滑度、更好的声学性能、更高的负载能力和更好的安装空间利用能力而著称。
cyclo-palloid齿的齿形与螺旋的部分相对应。因此，每个齿均包括凸的侧面和凹的侧面，每个齿的宽度均沿着齿梳变宽。因此，由于螺旋形变宽，因而每个齿的一个端面端部均比同一齿的另一端面端部窄。
由于几何形状，与具有直侧面的规则的齿相比，这种cyclo-palloid齿的生产更为复杂，并且因而在大多数情况下更昂贵。cyclo-palloid齿通常借助于专门为此目的而设置的齿轮切割机来生产。然而，由于这种齿轮切割机的购买成本高，因而越来越希望同样借助于通用铣削机来生产这种几何形状复杂的齿。小批量生产这些类型的、也称为准双曲面锥齿轮或螺旋锥齿轮的锥齿轮生产者对此特别感兴趣，因为对于这种生产者而言，购买额外的齿轮切削机实在是无利可图。
目前已存在用于构造专用铣削工具的方法，借助于该方法，可在利用五轴技术的cnc铣削机上生产上述齿。通过迄今已知的这种专业铣削工具的解决方案所获得的结果到目前为止从定性和经济角度来看相当适中。具体地，这是由于加工时间相对长，而加工时间相对长是因为先前的铣削工具需要相对数量多的加工步骤以便在工件上铣削待生产的齿形至其全部深度。由于齿的几何形状相对复杂，因而到目前为止，由于几何形状限制了切入深度以避免工具保持器与工件之间的碰撞，所以不可能在一次操作中将至少部分齿形直接铣削至整个轮廓深度。另外，为了通过借助于铣削生产cyclo-palloid齿的齿形，通常还需要多于一种的工具。
技术实现要素：
因此，本发明的目标是提供用于加工工件的铣削工具，该铣削工具具体适合于生产cyclo-palloid齿，以及同时，具体地，与先前公开的解决方案相比，改进了关于工具的效率。
所述目标通过铣削工具来实现，该铣削工具包括：
-保持器，当使用铣削工具时，保持器围绕中心轴线旋转，其中，该保持器在其后端部的区域中包括用于夹紧保持器的夹紧部，以及在其前端部的区域中包括保持器头部，保持器头部与夹紧部相比径向突出，并且在保持器头部上设置有在圆周方向上分布布置的多个第一切割板接纳部，以及
-多个第一切割板，紧固在设置于保持器上的第一切割板接纳部中，并且至少在区域中径向向外地突出超过保持器头部，其中，第一切割板的径向最外的点位于共同的圆上，该圆的中心点位于保持器的中心轴线上，
其中，多个第一部分锥形面设置在保持器头部面向夹紧部的上侧上，该多个第一部分锥形面位于共同的虚拟的第一包络锥上，第一包络锥虚拟的尖端位于保持器的中心轴线上，并且第一包络锥的表面线与正交平面围成第一角度α1，正交平面与保持器的中心轴线正交地对齐，
其中，多个第二部分锥形面设置在保持器头部的从夹紧部远离且与上侧相对布置的端侧上，该多个第二部分锥形面位于共同的虚拟的第二包络锥上，第二包络锥的虚拟的尖端位于保持器的中心轴线上，并且第二包络锥的表面线与正交平面围成第二角度α2，
其中，第一切割板接纳部中的每个均具有用于第一切割板抵靠保持器的第一支承面，其中，第一支承面布置在保持器头部的上侧与端侧之间，并且与正交平面围成第三角度α3，
其中，第一包络锥的表面线与第二包络锥的表面线围成第四角度α4，以及
其中，以下使用：(i)α1>α3≥α2以及(ii)α4≤α1。
具体地，根据本发明的铣削工具通过上述保持器头部的几何性质以及通过第一切割板在保持器或保持器头部上的布置而不同。
如上所述，多个第一部分锥形面设置在保持器头部的上侧上，以及多个第二部分锥形面相对地定位在保持器头部的底部或端侧上。设置在保持器头部的上侧上的多个第一部分锥形面位于与保持器的中心轴线旋转地对称的共同的虚拟的第一包络锥上。设置在保持器头部的端侧上的第二部分锥形面位于与保持器的中心轴线旋转地对称的共同的虚拟的第二包络锥上。在这种情况下，应注意的是，虚拟的包络锥，而不必须是部分锥形面本身，与保持器的中心轴线旋转地对称。
第一包络锥的表面线与同保持器的中心轴线正交地对齐的正交平面围成的角度(在目前的情况下表示为角度α1)实现为大于第二包络锥的表面线与正交平面围成的角度(在目前的情况下表示为角度α2)。然而，两个包络锥的表面线彼此围成的角度(在目前的情况下表示为角度α4)小于角度α1。
根据本发明的铣削工具的又一特征在于第一切割板在保持器或保持器头部上的倾斜布置。第一支承面也相对于正交平面倾斜一定角度，保持器上的第一切割板抵靠该第一支承面。所述角度在目前的情况下表示为第三角度α3，其中，适用以下：α1>α3≥α2。因此，第一支承面的倾斜角度选择为使得其数值比第一角度α1(第一包络锥的表面线与正交平面之间的角度)小，但是大于或等于第二角度α2(第二包络锥的表面线与正交平面之间的角度)的数值。
指定几何比导致在操作期间，在保持器头部与工件之间不发生不需要的碰撞的情况下，第一切割板能够径向向外突出超过保持器头部一段距离。除了其它方面，这是由于工具头部的形状至少部分地适于在工件上生产齿轮廓。如已提到的，cyclo-palloid齿的每个齿均具有凸的侧面与凹的侧面。设置在保持器头部上的第一部分锥形面和第二部分锥形面稍微模仿所述形状。在这方面，第一切割板的角度布置也带来积极效果。
第一切割板的宽径向突出转而使得能够早在第一加工操作中就将齿形铣削至整个轮廓深度(齿高)。这进而使得节约大量时间，并因此也提高了根据本发明的工具的效率。
另外，由于其设计而证明根据本发明的工具在机械方面非常坚固。另外，具有上述的几何形状特征的构造还可表示为十分紧凑。
根据本发明的工具可例如在五轴加工中心的通用铣削机中使用而没有任何问题。
根据优选实施方式，第三角度α3(第一支承面与正交平面之间的角度)与第二角度α2(第二包络锥的表面线与正交平面之间的角度)之间的差值小于6°。即，具体优选的是，第一切割板的主切割边缘至少大约平行于第一包络锥或第二包络锥的表面线延伸。因此，出于生产原因，第三角度α3不应与第二角度α2差别太大，因为否则会导致第一切割板的切割边缘的磨损损耗增大。
根据具体优选的实施方式，第三角度α3与第二角度α2的数值相等。因此，第一切割板的第一支承面相对于正交平面倾斜的角度与设置在下侧或端侧上的第二部分锥形面的第二包络锥的表面线相对于正交平面倾斜的角度相同。
根据又一实施方式，第一切割板中的每个均包括第一主切割边缘和第二主切割边缘，第一主切割边缘和第二主切割边缘彼此之间围成第五角度α5，其中，适用以下：α5≥α4。当第一切割板的两个主切割边缘之间的角度α5大于第一包络锥的表面线与第二包络锥的表面线之间的角度α4时，确保即使在加工更深的齿形时，保持器头部也可自由地延伸。
根据特别优选的实施方式，第五角度α5与第四角度α4的数值相等。从几何观点来看这是特别优选的，因为在这种情况下，第一切割板的每个第一主切割边缘均平行于第一包络锥的表面线延伸，以及第一切割板的每个第二主切割边缘均平行于第二包络锥的表面线延伸。换言之，因此，第一主切割边缘平行于设置在保持器头部的上侧上的第一部分锥形面延伸，以及第二主切割边缘平行于设置在保持器头部的下侧或端侧上的第二部分锥形面延伸。
根据又一实施方式，优选的是，第一切割边缘与正交平面围成与第一角度α1的数值相等的第六角度α6，以及第二主切割边缘与正交平面围成与第二角度α2的数值相等的第七角度α7。
在根据本发明的工具的又一实施方式中，在圆周方向上分布布置的多个第二切割板接纳部和第三切割板接纳部也设置在保持器上，其中，第二切割板紧固在第二切割板接纳部中的每个中，以及第三切割板紧固第三切割板接纳部中的每个中，其中，当在保持器的圆周方向上观察时，每个第二切割板接纳部均布置在第一切割板接纳部与第三切割板接纳部之间，以及其中，第二切割板和第三切割板与第一切割板不同。
在最后提到的实施方式中，优选地，第二切割板和第三切割板的数量设置成与第一切割板的数量相等。例如，可设置三个第一切割板、三个第二切割板和三个第三切割板。在不同情况下，也可设置两个、4个或5个第一切割板、第二切割板和第三切割板。这一方面取决于铣削头部的尺寸和待实现的齿形。另一方面，这取决于加工过程的结果。
不论在不同情况下设置的第一切割板、第二切割板和第三切割板的数量是多少，切割板均优选地以三个一组的布置在保持器上。这意味着，当在圆周方向上观察时，切割板每个交替地布置，在不同情况下，第二切割板在保持器上均布置在第一切割板与第三切割板之间，以及第三切割板布置在第二切割板与第一切割板之间。因此，当在圆周方向上观察时，第一切割板在不同情况下均布置在第三切割板与第二切割板之间。
显然，术语"第一"切割板、"第二"切割板、"第三"切割板在目前的情况下仅用于区分各种类型的切割板。并不意味着暗示数字或结构含义超出这个范围。
在最后提到的实施方式中，具体优选的是，与第三切割板相比，第二切割板在几何形状上镜像反转。在这种情况下，这称为左切割板和右切割板。
另外，优选的是，第一切割板和第二切割板从保持器头部的端侧螺纹连接至保持器，并且第三切割板从保持器头部的上侧螺纹连接至保持器。因此，第三切割板能够从保持器头部的上侧接近，而第一切割板和第二切割板能够从保持器头部的下侧或端侧接近。在这种情况下，优选地，仅第一切割板从保持器头部径向向外突出。
第一切割板实现在加工期间加工轮廓底部和邻接轮廓底部的齿侧面的下部的功能。相反，第二切割板和第三切割板加工齿侧面的上部。而当加工凸的侧面时和当加工凹的侧面时都使用第一切割板，第二切割板仅用于加工凸的齿侧面以及第三切割板仅用于加工凹的齿侧面。显然，最初所有三个类型的切割板在第一次切割进入工件时都与工件接合。
因此，总而言之，在铣削期间，当使用上述的三种不同的切割板时，存在切割分配。这导致功率输入降低。因此，每个刀片都能够具有更高的进给速率，并且磨损减少。
在又一实施方式中，优选的是，第二切割板中的每个均包括与正交平面围成第八角度α8的第三主切割边缘，其中，第八角度α8与第二角度α2的数值相等，并且第三切割板中的每个均包括与正交平面围成第九角度α9的第四主切割边缘，其中，第九角度α9与第一角度α1的数值相等。在这种情况下，具体优选地，第八角度α8与第七角度α7的数值相等，以及第九角度α9与第六角度α6的数值相等。
因此，第三切割板的第四主切割边缘优选地精确平行于第一切割板的第一主切割边缘对齐。以相同的方式，第二切割板的第三主切割边缘平行于第一切割板的第二切割边缘对齐。在具体优选的方式中，第三切割板的第四主切割边缘在工具围绕中心轴线旋转期间在共同的包络锥上移动，其中，在工具的旋转期间，第一切割板的第一主切割边缘在该共同的包络锥上移动。优选地，第二切割板的第三主切割边缘在工具围绕中心轴线旋转期间，在相同的包络锥上以相同的方式移动，其中，在工具的旋转期间，第一切割板的第二主切割边缘在该相同的包络锥上移动。
根据又一实施方式，第一切割板借助于螺钉紧固至保持器，其中，螺钉中的每个均接合在螺纹中，其中，每个螺纹均与第一支承面正交地设置在保持器头部中。
另外，优选地，保持器至少部分地由钢制成，以及第一切割板至少部分地由硬质合金制成。在使用三种不同的切割板的实施方式的情况下，优选地，第二切割板和第三切割板也至少部分地由硬质合金制成。然后，优选地，第二切割板和第三切割板也借助于螺钉分别紧固在保持器上。
显然，上述特征和以下尚未解释的特征不仅可在不同情况下指定的组合中使用，而且可在不脱离本发明的框架的情况下以其他组合或单独使用。
附图说明
以下附图中示出了根据本发明的铣削工具的示例性实施方式，并且在以下描述中更详细地阐述了铣削工具的示例性实施方式。附图如下：
图1示出了根据本发明铣削工具的示例性实施方式的倾斜的仰视立体图；
图2示出了图1所示的根据本发明铣削工具的示例性实施方式的倾斜的俯视立体图；
图3示出了图1所示的根据本发明铣削工具的示例性实施方式的从下方的俯视图；
图4示出了图1至图3中所示的根据本发明铣削工具的示例性实施方式的第一剖视图；
图5示出了图1至图3中所示的根据本发明铣削工具的示例性实施方式的第二剖视图；
图6示出了图1至图3中所示的根据本发明铣削工具的示例性实施方式的第三剖视图；
图7a至图7c示出了可在根据本发明的铣削工具中使用的第一切割板的示例性实施方式的三个不同的视图；
图8a至图8b示出了可在根据本发明的铣削工具中使用的第二切割插入件的两个视图；
图9a至图9b示出了可在根据本发明的铣削工具中使用的第三切割插入件的两个视图。
具体实施方式
图1至图3示出了根据本发明的铣削工具的示例性实施方式的倾斜仰视立体图、倾斜俯视立体图和从下方的俯视图。根据本发明的铣削工具在附图中整体由附图标记10来表示。
铣削工具包括保持器12以及紧固在保持器12上的多个切割板14、16、18。
保持器12包括在其后部的区域中的夹紧部20，保持器12可借助于夹紧部20夹紧在动力工具或延伸轴上。夹紧部20通常为大致圆柱形，并且在端面上具有工具接口22。在保持器12的相对前端上，保持器12包括保持器头部24，该保持器头部24与夹紧部20相比径向突出。
在加工期间，铣削工具10围绕其中心轴线26旋转。在所述旋转期间，切割板14、16、18一个接一个地接合工件以便加工工件。
在图1至图3所示的示例性实施方式的情况下，铣削工具10包括三个设计不同的切割板14、16、18，切割板14、16、18紧固在保持器头部24上的切割板接纳部中，切割板接纳部为此目的而进行相应地设置。优选地，切割板14、16、18为由硬质合金生产的可转位的插入件。
然而，应注意的是，根据本发明，仅第一切割板14为必需的，而第二切割板16和切割板18可作为选项来使用。因此，原则上，仅使用多个第一切割板14也可为示例性的实施方式。显然，在这种情况下，会省略用于第二切割板和第三切割板的切割板接纳部。
还应注意的是，根据本发明所示的工具10不限于图1至图3中所示的切割板14、16、18的数量(在这里每种类型的切割板为4个)。原则上，还会想到的是，当维持本发明以下提出的原则时，根据本发明的铣削工具每个类型的切割板设置有2、3、5或更多个。
根据本发明的铣削工具的基本特征涉及保持器头部24的形式以及第一切割板14在保持器头部24上的倾斜布置。
保持器头部24在其面向夹紧部20的上侧28上包括多个第一部分锥形面30，该多个第一部分锥形面30位于共同的虚拟包络锥上，该虚拟包络锥在目前的情况下表示为第一包络锥。具体地，如图所示，在图2中，所述第一部分锥形面30通过凹部32以及用于第三切割板18的切割插入件接纳部大致彼此分离。然而，如已提到的是，该多个第一部分锥形面30均位于共同的包络锥上，并且因此表示为部分锥形面。
以类似方式，保持器头部24还在其下侧或端侧34上包括多个部分锥形面36，该多个部分锥形面36在圆周方向上分布地布置，并且在目前的情况下表示为第二部分锥形面。所述第二部分锥形面36也全部位于共同的虚拟包络锥上，该包络锥在目前的情况下表示为第二包络锥。第一包络锥的虚拟尖端以与第二包络锥的虚拟尖端同样的方式位于保持器12的中心轴线上。
图4至图6示出了图1至图3中所示的、根据本发明的工具10的示例性实施方式的多个剖视图。图4示出了图3中所示的截面iv。图5示出了图3中所示的截面v。图6示出了图3中所示的截面vi。
图4至图6中示出的剖视图示出了α1至α9的多个角度，以便示出保持器12上和切割板14、16、18上的各个元件在空间中的几何位置。
第一角度α1表示第一包络锥(第一部分锥形面30)的表面线与正交平面之间的角度，该正交平面与保持器12的中心轴线26正交地对齐。
第二角度α2(参见图5)表示第二包络锥(第二部分锥形面36)的表面线与正交平面之间的角度。
第三角度α3(参见图4)表示第一切割板14在保持器12上的支承件中相对于正交平面倾斜的角度。每个第一切割板14均布置在保持器12上的接纳部38中，该接纳部38在目前的情况下表示为第一切割板接纳部38。每个所述第一切割板接纳部38均包括第一支承面40和第二支承面42。因此，角度α3表示第一支承面40与正交平面(参见图4)之间的角度。
优选地，在每个第一切割板接纳部38中，在保持器头部24中设置与第一支承面40正交的螺纹，以用于将第一切割板14紧固在保持器12上。因此，第一切割板14可借助于接合在所述螺纹中的螺钉来紧固。
第四角度α4(参见图6)表示第一包络锥(第一部分锥形面30)的表面线与第二包络锥(第二部分锥形面36)的表面线之间的角度。因此，第四角度α4与第一角度α1与第二角度α2之间的差值对应，在不同情况下仅考虑正角度。因为第二角度α2优选地大于0°，所以原则上适用α4≤α1。
对于根据本发明的工具10为另外必要的是，上述角度之间的几何关系为:α1>α3≥α2。换言之，因此，第一支承面40相对于正交平面倾斜的角度α3小于布置在保持器头部24的上侧28上的第一部分锥形面30的倾角，但是大于或等于布置在保持器头部24的下侧或端侧34上的第二部分锥形面36的倾角。
第三角度α3应仅略微地从第二角度α2偏离，以便能够维持根据本发明的工具10的几何特征。因此，优选的是，第三角度α3与第二角度α2之间的差值为小于6°。具体地，优选的是，第三角度α3与第二角度α2具有相同的数值。
另外，在图4中可看到的是，每个第一切割板14均包括第一主切割边缘44和第二主切割边缘46。当在工具10的径向方向上观察时，将两个主切割边缘44、46连接在一起的半径部48设置在第一切割板14的最外端上。当使用铣削工具10时，所述半径部48还用作加工轮廓底部的刀片。
在图7a至图7c的三个不同的视图中详细地示出了第一切割板14的示例性实施方式。优选地，第一切割板14为被称作双刀片的刀具，其可紧固在保持器12上的两个不同的位置。因此，当一个切割边缘磨损时，切割板14可转动至少一次。
第五角度α5(参见图4和图7c)表示将第一切割板14的第一主切割边缘44和第二主切割边缘46围绕在一起的角度。优选地，所述第五角度α5大于或等于第四角度α4的数值。在当第五角度α5等于第四角度α4的数值的情况下，第一主切割边缘44平行于第一包络锥(第一部分锥形面30)的表面线延伸。然后，第二主切割边缘46也平行于第二包络锥(第二部分锥形面36)的表面线延伸。
第六角度α6(参见图4)表示第一主切割边缘44与正交平面围成的角度。优选地，第六角度α6等于第一角度α1的数值。
第七角度α7(参见图4)表示第二主切割边缘46与正交平面围成的角度。优选地，第七角度α7等于第二角度α2的数值。
由于布置在保持器头部24上的第一部分锥形面30和第二部分锥形面36、第一支承面40的倾斜位置以及在所述表面之间存在的上述角度关系，因而第一切割板14能够在铣削期间，具体是在生产cyclo-palloid齿期间，使保持器12与工件之间不发生碰撞的情况下，径向向外突出一定距离。因此，可在第一加工操作期间直接铣削至齿形的整个深度。这可节约大量时间。
为了提高加工品质和加工速度，除切割板14之外，如这里示出的示例性实施方式中的情况，可与根据本发明的工具10一起使用附加切割板16和18。
第二切割板16和第三切割板18在几何上与第一切割板不同。优选地，第二切割板16设计为相对于第三切割板18的镜象。因此，这些切割板为左右切割板。
在不同情况下，在图8a、图8b和图9a、图9b中的俯视图和立体图中详细示出了第二切割板16和第三切割板18的示例性实施方式。如可从图8a和图9a中所示的俯视图看出的是，第二切割板16和第三切割板18在俯视图中呈大致菱形的形状。优选地，第二切割板16和第三切割板8实现为具有4个相同的切割边缘54或56的可转位的插入件，使得它们可在保持器中在4个不同的位置使用。第二切割板16的切割边缘54在目前的情况下表示为第三主切割边缘，以及第三切割板18的切割边缘56在目前的情况下表示为第四主切割边缘。与所述可转位的插入件的类型有关的细节可在de102012108752b3中找到。
具体地，如可从图1与图2之间的比较看出的是，在根据本发明的工具10所示的示例性实施方式的情况下，第一切割板和第二切割板从保持器头部24的端侧34螺纹连接至保持器12。相反地，第三切割板从保持器头部24的上侧28螺纹连接至保持器12。
如已提到的是，当在圆周方向上观察时，在不同情况下，第三切割板18在第一切割板14与第二切割板16之间布置在保持器12上。第二切割板16在不同情况下紧固在设置在保持器头部24的下侧的第二切割板接纳部50(参见图3)中。第三切割板18在不同情况下紧固在布置在保持器头部24的上侧28上的第三切割板接纳部52中。
优选地，第二切割板16和第三切割板18的布置实现为使得第二切割板16使用的第三主切割边缘54在铣削工具10围绕中心轴线26旋转期间沿着共同的包络曲线移动，该包络曲线位于第二虚拟的包络锥上，第二部分锥形面36也位于第二虚拟的包络锥上。同样优选的是，第三切割板18使用的第四主切割边缘56在铣削工具10围绕中心轴线26旋转期间沿着包络曲线移动，该包络曲线位于第一虚拟的包络锥上，第一部分锥形面30也位于该第一虚拟的包络锥上。为此，第二切割板16以这样的方式布置在保持器12上，使得所使用的第三主切割边缘54与正交平面围成第八角度α8，第八角度α8与第二角度α2的数值相等。优选地，所述第八角度α8也具有与第七角度α7相等的数值。以类似方式，第三切割板18以这样的方式布置在保持器12上，使得所使用的第四主切割边缘56与正交平面围成第九角度α9(参见图5)，第九角度α9与第一角度α1的数值相等。优选地，第九角度α9也具有与第六角度α6相等的数值。
以上述方式实现的第一切割板14、第二切割板16和第三切割板14的布置使得能够用第一主切割边缘44和第四主切割边缘56来加工cyclo-palloid齿的两个侧面中的一个，以及在不同情况下用第二切割边缘46和第三主切割边缘54来加工该齿的相对的侧面。在这种情况下，第一切割板14在不同情况下铣削齿相对的侧面下部的两个部分和齿底部。第二切割板16和第三切割板18铣削与其连接的齿的相对的齿侧面的上部。
总之，根据本发明的铣削工具10提供了借助于铣削以相对高的品质以相对经济的方式来生产cyclo-palloid齿的可能性。具体地，在这种情况下，可用同一个工具来铣削cyclo-palloid齿的整个轮廓。原则上，能够用根据本发明的工具来生产其它四叶形齿。在实践中，该工具仅用于粗加工，以及然后，使用精加工工具来再加工工件。根据本发明的铣削工具10的上述几何特征使得能够在没有发生不需要的碰撞的情况下，在第一切割时将工具输送至整个轮廓深度。第二切割板和第三切割板的可选使用能够实现最佳的切割分配，因此可实现更高的进给速率。
最后，必须指出的是，原则上，在没有脱离本发明框架的情况下，可使用以不同于本文示出的方式进行设计的切割板。