专利名称:旋转步冲轮廓器的制作方法
本发明属于一步冲装置，它在旋转状态中进行加工。
为切下金属板材或其他种材料板材，一般使用一种称为“步冲轮廓器”的装置。这种装置有一固定刀片和一往复动作的刀片，两种刀片配合动作的情况类似于闸刀式剪切机。这种装置在工件上移动并切出一单条剪切线。使用其他种步冲轮廓器时，可切出两平行的剪切线，因而从工件上切下的是一小窄条废料。
一数据库给出了下述美国说明书3，143，911 Dickerson4，074，603 Bengtsson4，312，610 Burt4，249，309 Karr从这些说明书中，我们将主要以Dickerson专利3，143，911和Bergtsson专利4，074，603作参考。与申请人的发明最接近的技术方案是Dickerson专利3，143，911。此方案提出的步冲轮廓器本体上有一单螺旋线。可将工件的棱边顶在一平的工件接触面的套筒棱边上，该面与螺旋线的旋转轴呈直角。
使用这类装置加工所碰到的困难是，工件的厚度必须极大地小于螺旋线的凸棱间的间隙，这样工件才能顶在螺旋线的根部。在装置旋转时，构成螺旋槽的表面顺序地向下压在工件的上表面上。但是，由于工件件并没有按螺旋角倾斜，因此就有冲击力作用于工件上并使工件变形。
本发明的目的是提出一种具有更高效能的旋转式的步冲轮廓器。本发明提出的方案是，在装置上设有一个带有一螺旋槽的转轴，转轴可在一支承套筒中旋转，该套筒顶端为一工件啮合平面，该平面与旋转轴呈一角度。此角度约等于螺旋槽的螺旋角。这样，当将一工件的棱边顶在螺旋槽的槽根上时，即可切下一月牙形的废料。
更具体地说，本发明由下列部分组成一安装于所述支承套筒中的转轴，这样可使转轴围绕一中心轴在器体中旋转;转轴的第一端头，转轴的这一端在靠近器体的一端处为驱动啮合面;转轴的第二端它从器体的另一端突伸出来，并且该端上还有在转轴侧面上构成一螺旋槽的诸表面。由所述螺旋槽的一个表面与所述的转轴侧表面一起构成一螺旋状切削刃。支承套筒还有一工件啮合平面，它与旋转轴呈一角度，此角度近似等于螺旋槽的螺旋角。支承套筒与所述转轴的侧表面相接处为一曲面，并使套筒的端面形成了工件啮合面，此面与转轴体构成了一切削刃。在转轴旋转时，此刃与所述的螺旋切削刃将共同起作用。
当使工件对轴线倾斜时，则槽宽可变小(例如，只比工件厚度大20%左右)。人们发现，这样做对简化步冲轮廓器的操作是相当重要的。凸棱有一最小的宽度，此凸棱是在螺旋槽重复出现的部位处构成的。如果不能保持此最小宽度，则凸棱将过热，从而退火，然而，如果槽宽窄些，则螺旋角将变大，例如在79°左右，这将有助于采用最小的倾斜角并且磨损率也低。
因为手提式电钻使用得极为普遍，因而人们极希望旋转步冲轮廓器能与手提式电钻配套使用。本发明的一实施方案中，转轴从器体的一端伸出，这样转轴表面本身即为一驱动啮合面，它可以用电钻夹头夹紧。当然，其他种驱动啮合面也是可以采用的(例如，转轴端头中央六角槽窝的各平面)。
旋转步冲轮廓器切下的废料呈月牙形，而废料的剪切过程是很重要的。最好避免用一套筒夹带废料(如同Dickerson的情况)，在本发明的一实施方案中，套筒的曲面所构成的切削刃沿转轴构成的角度超过了180°，但小于360°，其两端终止于半槽面处，它们之间构成了了一废料排除凹槽。
最好是，曲面的端部终止于离开转轴侧壁面的表面上，例如，平行的表面上。这样就可防止金属未嵌在套筒曲面和转轴的间隙中。
本发明的一实施方案可参照附图及其说明而加以更详细的描述。
图1所示为一旋转步冲轮廓器的侧视图。
图2所示为沿图1的2-2线所取的断面图。
图3所示为图2的仰视图。
图4所示为部分侧视图，可显示出套筒的排屑凹槽。
图5所示为图4的仰视图。
图6所示为表明转轴的螺旋切削刃和工件啮合平面间关系的示意图。
图7所示为当从工件上切下废料阶段的关系。
图8所示为转轴的部分视图，它显示出了螺旋槽的形状。
现对最佳实施例作一详细说明图1中，旋转步冲轮廓器10包含有一个器体〔11〕，器体〔11〕中有一个支承套筒〔12〕和一个能让转轴〔14〕进行转动的支承面轴颈，支承套筒的内表面为支承面。
转轴〔14〕包含有一个第一端头〔16〕，该端头从上述器体的一端伸出，该器体的这一端为一驱动啮合面，因此该端头〔16〕可以用手电钻的卡头来夹紧。
转轴〔14〕的第二端由器体〔11〕的另一端伸出，它有一个下槽面〔18〕，一个上槽面和一个槽根面〔20〕，这些面构成一个螺旋槽〔21〕(图8为该槽详图，图6为其示意图)，螺旋槽绕转轴〔14〕展伸的角度大于370°但小于425°，该槽的两端逐渐园滑地过渡到转轴的侧壁上融为一体。
支承套筒〔12〕外端端部为一工件啮合平面〔24〕，正如图6所示该平面确定了一个转动轴线〔25〕所形成的夹角，该夹角比上述螺旋槽的螺旋角A略小一个小角度B，角度B本身小于10°，这样该工件啮合平面就接近螺旋角A。但是，正如图7中的放大图所示那样，这种结构形式提供一种手段，据此工件的剪切将随着交点P穿过工件而逐渐进行，交点P为上述螺旋槽的上槽面〔19〕与切削刃〔26〕的相交点，该切削刃是在工件啮合面和曲面〔27〕之间形成的，后者本身是套筒〔12〕的上表面〔13〕的延伸部分。
从图5可以清楚看到，切削刃〔26〕围绕着转轴〔14〕的第二端头〔17〕的曲面伸展，其伸展角度大于180°但小于360°，该切削刃同曲面〔27〕一起在其端部形成半槽表面〔29〕和〔30〕，而这两半槽表面又构成一个半槽〔31〕，后者的内端面为表面〔32〕。该半槽使得从工件边上切下来的呈月牙形的废料通过转轴〔14〕围绕曲面〔27〕所限定的空间作圆周转动而转移开并被排走。在这一方面应该注意到，转轴的驱动转速最好为2000转/分，而转速高达5000转/分时该装置也能良好地运行。
在上述实施例中，转轴〔14〕的第二端头部〔17〕的直径约为1毫米(1/4″)。螺旋槽〔21〕的轴向长度稍稍大于1毫米，但要做得尽可能窄，这样凸棱部〔35〕可以变得尽可能宽，因为在操作时，凸棱部〔35〕容易过热。如果曲面〔26〕和转轴端头部〔17〕之间出现金属屑堆集现象，则上述过热问题将变得更加严重。针对这一点，曲面〔26〕通向半槽表面〔29〕和〔30〕的端部作成图5中所示的两个平直平行部分〔36〕。转轴〔14〕的顶端制成收敛状钻头切刃〔37〕，其两侧面各配有一个排屑面〔38〕(或其他钻头构形)，这样可以先在工件上钻出一个孔，然后上述步冲轮廓器可以由这个钻出的孔开始而扩展。
如图1、2和3所示，上述器体〔11〕还包括有一个托架〔41〕，手柄〔42〕通过枢轴件〔43〕而能相对于托架〔41〕转动，当步冲轮廓器作为手电钻而使用时，有利于对该步冲器进行控制。该托架〔41〕内部有一个径向的支承面〔44〕，这支承面和转轴〔14〕上的端头部〔16〕和〔17〕之间形成的径向外伸的环状凸缘〔46〕的上环状第二台肩面〔45〕相配合。数个钢球〔47〕分布在支承套〔12〕的内侧端和凸缘〔46〕的第一台肩48之间构成一个止推轴承。
在上述结构设计中有几点是具有重要性的。
首先，螺旋角应该尽量接近90°，在本实施例中该角大约为79°尽管螺旋角可以通过增大转轴的直径而增大，但会遇到其他一些困难，对于大多数板金二说，可以发现上述尺寸有非常好的适应性。如果螺旋角偏离所述79°太多的话，该工具在工作时就可能偏离而难于正确导向。而如果工件啮合面〔24〕的角度超过螺旋角A也会出现相同现象，因此正如上面已叙述过那样，该角最好稍小于螺旋角A。另外，在转轴〔14〕的低端头和支承套〔12〕之间形成的工作空间应该加些润滑剂。
如果遵守上述措施，则24号低炭钢能以大约每分二米的速度进行冲切。另外需要注意到，转轴〔14〕最后用能进行淬火和回火的钢来制造，一种钢号为ASSABDF2的特种钢就可用来制造转轴(ASSAB为Assab steels Pty。有限公司的商标，该公司地址为683 Burke road，camerwell，Victoria，Australia)。如果该钢种按说明指导的规范进行淬火和回火，它将保留有大约4%的奥氏体。采用高速钢来作转轴也是可以的。
器体用韧钢制成，韧钢可以进行表面渗氮硬化处理而没有出现表面裂缝的危险，这种危险在其他一些韧性稍差的钢种上有可能出现。
在大多数情况下，冲切可以不用冷却液来进行，但是最好还是定期地进行润滑(每冲切1米后进行一次润滑为宜)。
权利要求
1.旋转步冲轮廓器包括有一个器件[11]，一个设置在该器体中的并且有一支承面[13]的支承套筒，一个支承在所述套筒中的并在器体中能绕一中心轴旋转的转轴[14]，一个在接近该器体一端处带有一驱动啮合面的转轴第一端头部[16]，一个该转轴的第二端头部[17]，该端头部带有在所述转轴侧面上构成螺旋槽[21]的表面[18、19、20]，所述螺旋槽面之一[18]与所提侧面构成一螺旋切削刃，其特征在于上述支承套筒还具有一工件啮合平面[24]，该平面与转轴构成一接近于该螺旋槽的螺旋角A的角度，该支承套筒具有一个与所述转轴侧面相连的曲面[27]，该曲面通向工件啮合面并与这啮合一起构成一切削刃[26]，该切削刃相对于所述器体来说是固定的并且在上述转轴旋转时能与所述螺旋切削刃相配合。
2.根据权项1所要求的旋转步冲轮廓器，其特征还在于，上述的转轴第一端头部〔16〕从该器体之所述端突伸出来。
3.根据权项1或2所要求的旋转步冲轮廓器，其特征还在于，所述套筒曲面〔27〕为所述支承面〔13〕的延伸部分。
4.根据前述权项中任何一项，旋转步冲轮廓器的特征在于，螺旋槽〔21〕围绕所述转轴〔14〕的伸展范围大于360°。
5.根据权项1或2，旋转步冲轮廓器的特征在于，所述螺旋槽〔21〕围绕所述转轴〔14〕的伸展范围在370°到425°之间，并在该槽重复出现部位之间构成一凸棱〔35〕。
6.根据前述权项中任何一权项，旋转步冲轮廓器的特征在于，所述套筒曲面〔27〕和切削刃〔26〕围绕所述转轴的伸展范围大于180°但小于360°，它们各自的端部收尾于半槽表面〔29，30〕，在这两个半槽表面之间，在套筒一侧构成一个冲屑排放的半槽〔31〕。
7.根据权项6，旋转步冲轮廓器的特征在于，所述套筒曲面〔27〕在其端部收尾于平面〔36〕处，该平面〔36〕与所述转轴侧面分隔开来。
8.根据前述权项中之任何一项，旋转步冲轮廓器的特征在于，所述工件啮合面与所述螺旋槽螺旋角A之间所构成的上述角度小于所述螺旋角。
9.根据权项8，旋转步冲轮廓器的特征在于，上述定义的第一角与第二角之间的差值(B)小于10°。
10.根据前述权项中任何一项，旅旋转步冲轮廓器特征在于，所述器件还包括有一个外托架〔41〕，该托架中安装有所述套筒〔12〕，所述转轴(它在所述托架中有一台肩面〔48〕)，所述止推轴承件〔47〕(它处于上述台肩面和支承套筒〔12〕的一个端面之间)。
11.根据权项10，旋转步冲轮廓器的特征还在于，所述转轴〔14〕包括有一个处于转轴两端中间的，径向外伸的环状凸缘〔46〕，上述台肩面〔46〕为该凸缘的一个面面，所述凸缘还有一第二台肩面〔45〕，所述托架上有一个内向地径向分布的环状支承面〔44〕，该支承面〔44〕限制所述转轴沿轴向串动。
12.根据权项10，旋转步冲轮廓器的特征还在于，它带有一个手柄〔42〕和枢轴件〔43〕，该枢轴件将手柄连接在所述托架上。
13.根据前述权项中任何一项，旋转步冲轮廓器的特征在于，所述转轴第二端头〔17〕的结尾部为收敛状钻切削刃〔37〕，其两侧配有排屑面〔38〕，该排屑面沿所述转轴伸展一段距离。
专利摘要
旋转步冲轮廓器的组成为一转轴〔14〕，其上有一螺旋槽〔21〕，转轴可在一支承套筒〔12〕中转动。支承套筒的端面为一工件啮合平面〔24〕该平面与转动轴成一角度并近似等于槽〔21〕的螺旋角。这样，当将一工件的棱边顶在螺旋槽的槽根面〔20〕上时，即可切下一月牙形的废料。
文档编号B23D27/02GK85103573SQ85103573
公开日1986年11月5日 申请日期1985年5月9日
发明者布赖恩·艾伦·贝内特 申请人:布赖恩·艾伦·贝内特导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan