专利名称：改进的孔和螺纹复合加工刀具和方法
技术领域：
本发明涉及用以加工孔和螺纹的刀具，更具体地说，涉及一种工具和用这种刀具加工的方法，用以按加工出要求的形状、尺寸、性质各异的具有各种倒角、平底扩孔、螺纹孔的孔而不必更换刀具。
孔和螺纹孔在绝大多数情况下是用多种刀具加工出来的，一般包括用以为以后所用刀具定出中心和用以作出起始倒角的中心钻、用以作出芯孔的钻头、平底扩孔钻和用以作出螺纹孔的丝锥。一般熟悉的特种钻头是通过对刀具作多种直径的磨削而将前三种刀具组合在一起得出的，用以加工出倒角、平底扩孔和光孔。但，这种刀具的形状复杂，制造和磨制费用较高。由于平底扩孔和倒角的直径是直接在刀具上磨削出来的，使用中就不能予以改变。另外，工件中孔的长度和各孔形部分的相对长度也取决于刀具相应部分的预定长度。
一般熟悉的其他带有螺纹铣刀的刀具是在钻头螺旋槽内磨制出螺纹铣刀得出的，在加工出孔和倒角后就可用这同一刀具铣出螺纹。但是这种刀具仍不能用刀具的某一部分或各部分加工出孔内长度、直径或螺距各异的各个部分。此外，由于刀具的倒角部分位于复合刀具的后部而要求在加工倒角之前加工出一个全深的孔，这就将孔限制在预定的深度上，将倒角限制在预定的直径上。
此外，在韧性材料上加工孔时，切屑往往是连续形的，很难将其断开。这样，很长的切屑会卷成团，与其他部分切屑缠在一起和(或)缠在刀具上，从而会形成所谓的“鸟窝”，很难处理。这样就要求作出一种复合的加工孔和螺纹的刀具以便加工出长度、性质、直径各异的孔而不受刀具尺寸的限制，且能减少处理切屑上的困难。
本发明的目的是避免在用单用刀具加工长度、直径、形状各异的孔和螺纹时遇到的上述困难和缺点。
本发明的另一目的是提供一种复合刀具，可用以选择性地加工出各种孔、平底扩孔和倒角而不需更换刀具。
本发明的再一个目的是提供一种复合的旋转刀具和加工方法，用以仅通过改变刀具行程加工出孔和螺纹孔而使其带有直径、深度和形状范围很广的平底扩孔和倒角。
本发明的又一个目的是提供一种结构简单的加工孔的复合刀具，可用以加工出螺纹而使刀具的制造和磨制既容易而费用又少，可用以进行复合加工而不需重复地更换刀具。
本发明的另一目的是避免现有工业中存在的切屑处理上的困难。
本发明的另一目的是提供一种复合刀具，可用以选择性地改变各种孔型的顺序和相对尺寸。
本发明的又一目的是提供一种加工孔的复合刀具，可用以加工出不同螺距的内部或外部螺纹。
本发明的再一个目的是提供一种复合刀具和加工方法，可用以加工出带有不同倒角角度的孔和螺纹。
按照本发明的一个方面，本发明提供了一种改进的加工孔和螺纹的刀具，刀具具有轴向长度预定、带有近端和远端的刀杆，远端具有钻孔体。钻孔体最好具有与远端邻接的倒角表面、位于倒角表面轴向后方的平底扩孔表面、位于平底扩孔表面和近端之间的螺纹铣刀。倒角表面最好是凸形的以便作出角度不同的倒角。螺纹铣刀最好具有一排或多排作轴向排列的齿。平底扩孔表面一般可具有大体上大于或等于螺纹铣刀的有效外径的有效外径。
在另一实施例中，平底扩孔表面的有效外径可稍小于(如0.001英寸)螺纹铣刀的有效外径。
改进的加工孔和螺纹的刀具可用以在工件中加工出螺纹孔或非螺纹孔，因而至少可用以作出两个直径和深度各异的孔形部分。例如，所得出的螺纹孔不需更换刀具就按要求带有深度、中轴线和直径各异的倒角和平底扩孔。本发明最好在三座标数控机床上使用。具有选定直径和中轴线的第一孔形部分可用钻孔体在工件内加工得出，加工中使钻孔体在工件中沿选定的第一刀具行程作轴向进刀，刀具行程具有由数控机床选定的第一半径。如要求加工非圆形的孔，可对第一刀具行程作适当改变以取得这种孔型。
第二孔形部分可在工件中作出而具有不同于第一孔形部分的直径和中轴线。同样，第二孔形部分可用钻孔体在工件内加工得出，加工中使钻孔体沿选定的第二刀具行程作轴向进刀，刀具行程具有由数控机床作选择性调整的第二半径。
这一操作可按要求作多次重复以取得几乎无数具有不同断面、有效内径、深度和排列的复合孔。同样，非圆形扩孔如瓣形平底扩孔或类似孔型，也可通过适当改变刀具行程作或不作轴向进刀取得。为用螺纹铣刀在任一孔形部分的壁内加工出螺纹可使刀具沿由数控机床按适当螺纹半径选定的螺旋行程移动。为取得多头螺纹可用每隔一齿有一或多个空缺的螺纹铣刀加工而取得相应头数的螺纹。例如，如沿轴向每隔一螺纹切齿有一空缺就可取得双头螺纹的螺纹孔。如每隔一螺纹切齿有两个空缺就可取得三头螺纹的螺纹孔。
按照本发明的另一方面，本发明提供了一种改进的加工孔和螺纹的刀具，其中，螺纹铣刀至少具有一个螺纹切齿。如螺纹铣刀具有一个以上的切齿，全部切齿必须位于螺纹铣刀同一轴向位置上以便取得不同螺距的螺纹。这一实施例也具有钻孔体并可具有倒角表面和平底扩孔表面。平底扩孔表面最好具有大体上小于螺纹铣刀有效外径的有效外径。这一实施例在使用上大体上与以上所述相同，只是带螺纹的孔形部分是在一次加工中完成的。例如，为取得带螺纹的孔形部分一般可使螺纹铣刀在工件中作轴向进刀。这一操作同时在孔形部分内铣出孔和成组粗螺纹，因为螺纹铣刀的有效外径大于钻孔体、倒角表面和平底扩孔表面的有效外径。然后使刀具从螺纹孔中沿其进入的同一行程退出而对螺纹进行精加工。用这一刀具只需改变刀具的进刀速度就可取得不同螺距的螺纹。
用本发明刀具也可在工件上加工出外螺纹，加工时使刀具绕工件中轴线沿具有给定螺纹外径的螺旋形粗螺纹切削行程进刀。再沿螺旋粗螺纹切削行程退刀而对螺纹作适当的精加工。同样，用这种刀具只需改变刀具进刀速度就可取得不同螺距的螺纹。
本发明最终归结为权利要求书，权利要求书详细地指出了本发明并明确地提出了本发明的保护范围，但可以相信，通过以下按附图所作说明会对本发明取得更好的了解，附图中
图1A为本发明改进的加工孔和螺纹的刀具的纵剖面图；图1B示出本发明改进的加工孔和螺纹的刀具的另一实施例，类似于图1A所示，但示出改型的凹形钻孔体；图1C示出本发明改进的加工孔和螺纹的刀具的又一实施例，示出凸形钻孔体；图1D示出本发明改进的加工孔和螺纹的刀具的又一实施例，示出一凸弧形倒角表面和一平底扩孔表面的复合体；图1E示出本发明改进的加工孔和螺纹的刀具的又一实施例，示出改型的钻孔体；图1F示出本发明改进的加工孔和螺纹的刀具的又一实施例，其中，倒角表面部分地具有凸弧构形；图1G示出本发明改进的加工孔和螺纹的刀具的又一实施例，其中，平底扩孔表面的有效外径小于螺纹铣刀的有效外径，螺纹铣刀具有两个位于螺纹铣刀同一轴向位置上的螺纹切齿；图1H示出本发明改进的加工孔和螺纹的刀具的又一实施例，其中，螺纹铣刀在成排切齿中每隔一齿留有空缺，用于多头螺纹；图2A-2E为一组简图，示出用图1A改进的刀具加工螺纹孔的各个步骤；图2F类似地示出用图1F改进的刀具加工内螺纹；图2G为用图1F改进的刀具同时加工倒角和平底扩孔的简图；图3A-3J为用本发明刀具和方法加工示范性螺纹盲孔的侧视简图；图4A为刀具在加工直径与钻孔体直径相同的孔时典型性刀具行程在X-Y平面上的顶视图；图4B为刀具在加工直径大于钻孔体直径的孔时典型性刀具行程在X-Y平面上的顶视图；图4C为刀具在孔中加工螺纹时典型性刀具行程的顶视图4D为刀具在加工特定形状的孔时示范性非圆形刀具行程的顶视图。
各图中对相同的元件采用相同的标号，图1A-1H为本发明改进的加工孔和螺纹的刀具10各示范性实施例的简图。刀具10具有带近端(如20)和远端(如30)，和预定轴向长度的刀杆15，位于近端20的柄部40用以插装在钻孔设备或其他机床的夹爪或夹盘内。与柄部40邻接、位于其轴向前方和远端30的后方的是螺纹铣刀部分50，这一部分最好具有一个或多个作轴向排列的螺纹切齿60。但如图2F、2G实施例所示，本发明刀具也可仅具有单个的齿60以便用单个刀具加工出不同的螺距。在某些本发明的刀具中，刀具10可以在其螺纹铣刀部分50上不带螺纹铣齿。但是由于不论刀具有否螺纹铣齿，加工的孔可以是带螺纹或不带螺纹的，因此，最好还是设置一个或多个齿。
最好在刀具10的远端30靠近螺纹铣刀50在其轴向前方设置钻孔体70。钻孔体70具有最好是作中心切削的端切表面80。所有的端切表面80最好都具有足够的用以处理切屑的切屑槽(未示出)，特别是在铣出或钻出半径较小的孔时是这样。钻孔体70最好在靠近端切表面80在其轴向后方还设有倒角表面100，在靠近倒角表面100在其轴向后方还设有平底扩孔表面110，用以必要时加工出倒角和平底扩孔。
可以理解，图1A刀具上大体上面平形的端切表面80可用以尽量加大孔内螺纹的可用深度。图1B所示另一实施例具有凹形端切表面80，可用以尽量减小刀具10的挠曲，特别是在沿半径大体上相当于刀具外径的大体上呈螺旋形的刀具行程进行铣削的情况下是这样。图1C-1F所示刀具10的另一实施例具有凸形端切表面80，用以在切削韧性材料时改进对切屑的控制。可以理解，这种凸形表面可包括弧形表面(如图1D、1F、1H)、不同的角形表面(如图1C、1E、1G)或任一种复合的表面构形。
图1A-1H还示出最好在刀具10上靠近端切表面80在其轴向后方设置的倒角表面100。图1D、1F所示刀具10的实施例具有凸弧形倒角表面100，可加上各种角度不同的倒角。具体地说，从这种构形实际上可取得具有很多种倒角构形和尺寸的圆角形倒角表面，原则上只受到机床对行程控制所具性能的限制。但在图1D实施例中，刀具每作螺旋状旋转一周时的轴向进刀受到倒角表面断面容差的限制，因为所取得的表面会稍带波形。图1E所示刀具10的实施例具有实际上与倒角表面(如100)合并的端切表面80，可用以取得尽量高的进刀速度；但是这种端切表面80在取得以上所述最大孔深和最大可用螺纹深度方面或在控制切屑方面尚嫌不足。
这样，图1D、1F所示刀具10的优点在于所取得的倒角形状不是预定的。例如，可以加工出单个或多个倒角而使其具有单个角度、多个角度或弧形角度。还可使倒角具有不同的构形如大体上圆形的、椭圆形的或三瓣形的。在刀具10仅用以加工出单一的倒角角度时，按此特定的角度磨出倒角棱100就可在加工倒角时沿刀具行程采用最大的轴向进刀。在考虑将刀具用于特定的用途时，最好使钻孔体70具有预定的倒角棱角(如图1A-1C、1E、1G所示)。
图1A-1H所示本发明改进的切削刀具10一般具有靠近倒角表面100在其轴向后方的平底扩孔表面110。可以理解，平底扩孔表面110的轴向长度(如L)实际上限制了刀具加工平底扩孔或一般孔时每转一周的轴向进刀。因为增加平底扩孔表面110的轴向长度势必相应地增加有效最大进刀速度，也就增加了加工螺纹时在完成的螺纹孔底部所形成凹槽的长度(如图2E所示长度U)，这下面还将予以说明。螺纹铣刀50的轴向长度M(例如，如图1A、1B所示)对任一具体加工的孔来说应等于或大于所需最大可用深度。螺纹铣刀50最好具有一个或多个轴向排列的齿60。图1G示出另一实施例，在每排铣齿中每一齿60后留出空缺以便作出多头螺纹。柄40的直径D(例如，如图1C所示)最好等于或小于螺纹铣刀50的直径以便尽量减少刀具所需材料总的费用和尽量加大刀具的适用性。但在平底扩孔深度很大和刀具10长度对直径之比不合理的情况下，为了提高强度和刚性，柄40的直径D可以适当加大。刀具10的平底扩孔外径d1最好大体上大于或等于螺纹铣刀外径d2(如图1A-1F所示)。
图1G所示刀具10具有螺纹铣刀50和平底扩孔表面110，平底扩孔表面的有效外径d1小于螺纹铣刀部分的有效外径d2。最好这一实施例也至少具有一个螺纹铣齿60，图中所示为位于刀具相同轴向位置上的两个螺纹铣齿。如螺纹铣刀具有一个以上的齿，所有的齿必须在螺纹铣刀上位于相同的轴向位置上以便取得不同螺距的螺纹。在另一未在图中示出的实施例中，螺纹铣刀至少可具有两个螺纹切齿，其中一个齿与平底扩孔表面邻接，第二齿位于第一齿的轴向后方。如果使第一齿的断面稍作减小(如减小0.05英寸)，这就可使螺距作等于减小值之半的改变(如从0.05英寸的减小值可得出0.025英寸螺距变值)。然后再使螺纹铣刀在工件中作螺旋状轴向进刀而沿所需加工的孔壁部分作出螺纹。采用这一实施例在孔内加工螺纹时费时较长；但所用螺纹角度(如60度)保持不变，因而可用一个刀具加工出不同的螺距。这样，采用这一实施例，只需改变轴向进刀速度就可用同一刀具作出不同的螺距。
本发明刀具10可用以加工各种类型的孔(如通孔、盲孔等)，但图2A-2F示出用图1A所示刀具10在工件中作出具有倒角、平底扩孔和螺纹孔的示范性盲孔所需步骤。本专业的技术人员可选用某种合适的用以控制刀具10操作的装置，但最好采用三座标数控机床(未示出)。三座标数控机床可通过预编程取得多种预定的刀具行程而储存在控制器或手动控制器内的操作程序也可用以在加工前或加工中输入质量控制信息。任一种适用的控制方案都可采用，这由本专业的技术人员决定，其中包括对于持钻孔装置的手动控制。此外，刀具10可用于由本专业的技术人员选定的快换机床。使用这种快换机床就可对部分规模较大的加工操作采用多功能钻孔作业。由于刀具10具有多种功能，这就可取得明显的节约效果，因为在作业中要求更换刀具的次数减少了。
举例来说，如图2A所示，第一孔形部分或倒角120是在使刀具10绕其纵轴线L旋转并绕倒角中心线C沿半径为η的行程作轴向进刀下由倒角棱100作出的。倒角120的深度和直径可通过控制器作最佳的选择性控制。如图2B所示，平底扩孔130可由平底扩孔棱110沿半径为r2的行程作轴向进刀作出，半径r2不同于用以作出倒角120的半径r1。平底扩孔130的深度最好还是由数控机床选定和控制。
本专业的技术人员可以理解，非圆形的孔和倒角也可用刀具10使其沿垂直于刀具轴线的非圆形刀具行程移动作出。不同深度的非圆形孔可通过刀具选择性地对工件作换位轴向进刀而作出。例如，这一操作可用以作出椭圆形孔、三瓣形孔或楔形孔。图4D示出可用以作出三瓣形的孔或平底扩孔的示范性非圆形刀具行程。此外，至少还可用刀具10作出不共轴线的孔如图3J所示。
如图2C所示，用同一刀具10使其沿半径不同于作出倒角120和平底扩孔130所用行程半径(如r1和r2)的半径r3的刀具行程作所需深度的轴向进刀而作出孔140。显然，如半径r3与半径r2相同，平底扩孔130和孔140的直径也就相同。如图2D所示，至少还可用这同一刀具10使其从孔140中退出约等于1.5倍所需螺距的距离对一部分的孔140作螺纹加工(螺纹孔150)。先选用所需螺旋行程和刀具行程半径(r4)以便作出所需螺纹(如具有所需纵长、螺距、深度等)，然后使螺纹铣刀50在孔140内，在刀具10绕刀具轴线L作至少一周、最好一又半周下，沿螺旋行程进刀。图2E示出按所述方法可用复合刀具10加工出的螺纹孔。如需取得多头螺纹，可使刀具10绕此孔形部分的中轴线转位而使多头螺纹沿此孔形部分的内径作相等间隔的分布。例如，如需取得双头螺纹，须使刀具10绕此孔形部分的中轴线作180度的转位，再重复一次上述螺纹加工步骤而作出双头螺纹。也可采用图1G所示刀具10的实施例通过一次螺纹加工就可作出至少是双头的螺纹(未示出)而不必对每加一头螺纹就对刀具10进行转位。对本专业技术人员可以理解，刀具10不论其具有单螺纹切齿或多螺纹切齿都可用以按此方法作出多头螺纹。还应指出，对加工步骤的确切顺序是可作某种改变的。例如，加工孔140、平底扩孔130和倒角120的顺序可按要求重作安排。
如图2F、2G所示，图1G所示刀具10的优选实施例也可用以在孔内加工螺纹。孔140和加工出的螺纹150是使刀具10沿半径不同于加工倒角120和平底扩孔130所用刀具行程半径(如r1和r2)的半径r3的刀具行程作所需深度的螺旋进刀作出的。显然，由于平底扩孔表面110的最大有效外径(如d1)小于螺纹铣刀50的最大有效外径(如d2)，平底扩孔130的深度就受到平底扩孔表面110高度h的限制。图1G刀具10的螺旋进刀同时加工出孔和精制螺纹150前的粗制螺纹，因为齿60的直径大于钻孔体70。刀具10在沿原进刀行程退出时就使齿60作精加工操作而取得精制螺纹150。
对倒角120和平底扩孔130可单独地或在加工孔140之前或后同时加工。图2G示出用刀具10同时作出倒角120和平底扩孔130的情况。倒角120和平底扩孔130的形状可以是圆形的或非圆形的，这只需通过加工这些孔时所取刀具行程予以限定。这种刀具10和复合的加工孔和螺纹的方法也可用以加工在工件外部的螺纹如加工短轴或轮毂(未示出)上的外螺纹，这可使刀具10绕工件中轴线作螺旋移动以作出具有所需螺距和螺纹外径的螺纹。图1A-1H所示刀具10的实施例也可用以加工工件上的外螺纹，只要使工具10的螺旋进刀速度与螺距相当而使刀具10的螺旋进刀大体上等于所需螺距长度的1.5倍。
图3A-3J用以示出实际上可对以下所述各种孔型在顺序和组合上作无数变化的示例。还应指出，本发明刀具的另一主要优点是在其螺纹铣刀50之前设有钻孔体70以及靠近钻孔体设有倒角表面100。由于这种结构，刀具10可用以作出多种孔型而不必更换刀具，并可作出不同尺寸和形状的倒角，不必作刀具全深的钻孔就可取得一般位于近端的倒角构形。在一优选实施例中，在刀具前部设置的复合式端切表面80、倒角表面100和平底扩孔表面110(如图1A-1H)使本发明刀具的方法具有无限的适用性。
图3A-3J示出各种只需按本发明方法用复合刀具10就可作出的示范性盲孔。各孔不必同时具有所有这三种孔型，即倒角、平底扩孔和螺纹孔，这些孔型的位置顺序可以变化而不必更换刀具。而且，每种孔型可在同一孔内出现几次。因此，可根据孔的用途作很多种组合。可以理解，孔端凹糟U并不是对称的。这是由于在这一优选实施例的螺纹加工中螺纹铣刀的旋转是按每转1.5周作一个螺旋行程作出的。
图3A示出带有倒角120a、平底扩孔130和一起始倒角120b的螺纹孔140 。这一组合大体上如图2A-2E所示。图3B示出平底扩孔130、在其后的起始倒角120b和螺纹孔140 。图3C示出带倒角120a、平底扩孔130和起始倒角120b的螺纹孔140，其中，螺纹孔140的有效外径b明显地小于孔的其他部分的外径B(如平底扩孔130)。图3D示出带有倒角120a、平底扩孔130和起始倒角120b的大直径螺纹孔140。图3F示出带有倒角120a、平底扩孔130和起始倒角120b的螺纹孔140，其中，平底扩孔的轴向长度N大于以上各例所示。图3G示出带有倒角120a、平底扩孔130和起始倒角120b的无螺纹孔140，其中，平底扩孔的直径B大于孔径b。这里，由于在此孔内不需螺纹，也就没有图2E示例中的凹槽部分。图3H示出带有第一倒角120a、第二倒角120c、平底扩孔130和起始或等三倒角120b的螺纹孔140。
图3J示出带有选定的中轴线P的平底扩孔130，此轴线P相对于螺纹部分140的中轴线C稍有偏移。这一示例示出本发明复合刀具10的另一优点，这就是可使孔形部分特别是平底扩孔130的径向刀具行程作出偏移以便按要求作出彼此不同轴线的定制非圆形孔(如椭圆形或三瓣形孔)。例如，在某些应用中，如飞机零件，很重要的是取得定制形状的孔以控制应力或使部件相互对准。这种可用本发明复合刀具10取得的对很不规则形状的灵活控制实际上可用以对这里所述的任一种孔型作出偏心和偏位处理。图3J示出这种偏心或偏位的平底扩孔130J。
可以理解，作出特定的孔型所要求的刀具行程随所作孔形部分而异。例如，图4A示出刀具10在作出直径大于刀具10直径的孔时所作刀具行程160的平面视图。实质上，刀具10只是绕其中轴线L旋转而对工件作螺旋进刀。图4B示出刀具10在作出半径(如r1)大于刀具10半径的孔时所作锥形刀具行程160的顶视图。例如，带有凸弧形倒角表面而沿图4B所示刀具行程进刀的刀具如在保持渐开变率固定不变而使刀具10的轴向进刀率作连续变化就会作出凸圆形或凹圆形倒角。如使轴向进刀率和渐开变率都固定不变，就会得出倒角角度固定的锥形表面。也可以在轴向进刀中改变轴向进刀率或渐开变率，这就会得出第二个与第一倒角邻接而角度不同的固定倒角角度。这样，靠近一或多个孔形部分可以组合几乎无数的倒角角度和形状。图4C示出刀具10在孔内作出螺纹时刀具10螺旋行程160的顶视图。由于刀具10绕其纵轴线L旋转，在工件中进刀并作径向向外的连续移动，这就得出直径逐渐增大的螺旋形刀具行程。图4D示出非圆形而具有一或多个平面部分的刀具行程，如用以取得三瓣形孔的行程。这种刀具行程可以带或不同轴向进刀。
刀具10可根据刀具10的用途用很多适用的材料制成。一般来说，最优选的材料是硬质合金和高速钢。此外，对按本发明制成的刀具可通过各种外部涂层提高其性能，如根据不同用途可采用碳化钛、氮化钛、碳氮化钛、氮化钛铝、金刚石或立方晶格一氮化硼。此外，使冷却剂通过刀具中的冷却孔(未示出)可防止刀具10的过热，这对本专业来说是很熟悉的。同样，在加工中使切削冷却液适当地流向加工中的孔内和(或)孔外可使切屑易于清除，这对本专业来说也是常用的。
在对本发明优选实施例作了图示和说明后，通过本专业的技术人员所作适当的修改可进一步作出其他的具体应用而不脱离本发明的范围。在这些可能的修改中某些在这里已作出了提示，其余的对本专业的技术人员也是很明显的。因此，本发明的范围应以以下权利要求书为准而不应受以上所作具体结构的操作说明的限制。
权利要求
1.一种复合的旋转刀具，用以选择性地加工孔和螺纹，所述刀具具有一带近端和远端、轴向长度预定的刀杆、一位于所述近端的柄部、一位于所述远端的钻孔体、一与所述钻孔体邻接的倒角表面、一位于所述倒角表面轴向后方的平底扩孔表面、一位于所述平底扩孔表面和所述柄部之间的螺纹铣刀部分。
2.按照权利要求1所述刀具，其特征在于所述螺纹铣刀部分至少具有一个螺纹切齿。
3.按照权利要求2所述刀具，其特征在于所述平底扩孔表面和所述螺纹铣刀各具有预定的有效外径，所述平底扩孔表面的有效外径小于所述螺纹铣刀的有效外径。
4.按照权利要求3所述刀具，其特征在于所述螺纹铣刀部分具有多个轴向间隔设置的螺纹切齿。
5.按照权利要求1所述刀具，其特征在于所述螺纹铣刀部分带有一平底扩孔表面，所述平底扩孔表面和所述螺纹铣刀各具有预定的有效外径，所述平底扩孔表面的有效外径大于或大体上等于所述螺纹铣刀的有效外径。
6.按照权利要求5所述刀具，其特征在于所述螺纹铣刀具有多个轴向间隔分开、用以加工多头螺纹的螺纹切齿。
7.按照权利要求1所述刀具，其特征在于所述倒角表面还具有一用以选择性地加工出不同角度倒角的凸形表面。
8.按照权利要求7所述刀具，其特征在于所述凸形倒角表面具有一弧形表面。
9.一种在工件内加工螺纹孔的方法，包括以下步骤准备一旋转的加工孔和螺纹的复合刀具，刀具具有一带一远端和一近端、轴向长度预定的杆和一位于所述近端的柄部，所述远端具有一钻孔体、一与所述钻孔体邻接的倒角表面、一位于所述倒角表面轴向后方的平底扩孔表面、一位于所述平底扩孔表面和所述柄部之间的螺纹铣刀；在一三座标系统的三个相互垂直的座标轴上控制用所述刀具加工孔的动作；用所述刀具在一工件内加工多个孔形部分，其中，各所述孔形部分具有一选定的中轴线、选定的孔深和选定的不同的孔半径，使所述刀具绕其轴向长度旋转，在工件内作轴向进刀并沿一选定的孔内刀具行程作所述孔深的移动。
10.按照权利要求9所述方法，其特征在于还包括以下用所述刀具至少在一个孔形部分内加工螺纹的步骤准备一复合刀具，其中，所述平底扩孔表面和所述螺纹铣刀各具有一预定的有效外径，所述平底扩孔表面的有效外径大体上大于或等于所述螺纹铣刀的有效外径，所述螺纹铣刀具有多个作轴向成排排列的齿；使所述螺纹铣刀轴向退出所述孔形部分一至少大致等于所需螺距的长度；使所述螺纹铣刀沿离所述中轴线一预定螺纹半径的螺旋刀具行程作轴向进刀；使所述刀具沿所述行程按所述选定螺线半径至少移动一周。
11.按照权利要求9所述方法，其特征在于还包括用所述刀具在所述工件内加工第二孔形部分的步骤，其中，至少两个孔形部分的所述选定中轴线不是共一轴线的。
12.按照权利要求9所述方法，其特征在所述作出的孔形部分之一具有一至少与另一孔形部分邻接的倒角，所述倒角是在使刀具沿一大致垂直于所述刀具轴向长度的倒角行程移动下加工成的。
13.按照权利要求9所述方法，其特征在于所述各孔形部分中的至少一个部分具有一平底扩孔，此平底扩孔是用所述平底扩孔表面在使所述刀具沿一垂直于所述平底扩孔表面的选定平底扩孔刀具行程移动下作出的。
14.按照权利要求12所述方法，其特征在于所述倒角刀具行程是非圆形的。
15.按照权利要求13所述方法，其特征在于所述平底扩孔刀具行程是非圆形的。
16.按照权利要求10所述方法，其特征在于所述准备一复合刀具的步骤还包括使所述螺纹铣刀具有多个用以加工至少是双头的螺纹而是轴向间隔分开的螺纹切齿。
17.按照权利要求10所述方法，其特征在于所述螺纹加工步骤还包括以下在所述孔形部分内加工出多头螺纹的步骤使所述螺纹铣刀轴向退出所述孔形部分一至少等于所需螺距的长度；使所述刀具绕所述孔形部分的中轴线转位而使所述多头螺纹大体上绕所述孔形部分作等间隔布置；使所述螺纹铣刀沿一离所述中轴线一选定螺纹半径的螺旋行程作轴向进刀；使所述刀具沿所述行程按所述预定的螺纹半径移动至少一周；按要求重复这些步骤以作出所述多头螺纹。
18.按照权利要求9所述方法，其特征在于还包括在至少一个螺纹孔部分内加工螺纹的步骤准备一复合刀具，其中，所述平底扩孔表面和所述螺纹铣刀各具有一预定的有效外径，所述平底扩孔表面的外径小于所述螺纹铣刀的有效外径；所述螺纹铣刀至少具有一个用以加工不同螺距螺纹的螺纹切齿；与所述加工孔的步骤同时进行的螺纹加工是在使所述刀具在所述工件内绕所述中轴线沿一选定的螺纹半径和螺距作选择性螺旋进刀作出的。
19.按照权利要求18所述方法，其特征在于还包括在所述孔形部分内对所述螺纹作精加工的步骤，这是在使所述螺纹铣刀从所述螺纹孔部分中作螺旋退刀作出的。
20.一种用以在一具有一中轴线的工件上加工外螺纹的方法，包括以下步骤准备一旋转的加工孔和螺纹的复合刀具，刀具具有一带一近端和一远端、轴向长度预定的杆和一位于所述近端的柄部，所述远端具有一钻孔体、一与所述钻孔体邻接的倒角表面、一位于所述倒角表面轴向后方的平底扩孔表面、一在所述刀具上位于所述平底扩孔表面和所述柄部之间的螺纹铣刀，所述平底扩孔表面和所述螺纹铣刀各具有预定的有效外径，所述平底扩孔表面的有效外径小于所述螺纹铣刀的所述有效外径，所述螺纹铣刀至少具有一个在所述螺纹铣刀上位于同一轴向位置上的螺纹切齿，用以作出不同螺距的螺纹；在一三座标系统的三个相互垂直的座标轴上控制用所述旋转刀具加工孔的动作；在一工件上加工出外螺纹，这是在使所述刀具在所述工件内绕所述中轴线作一选定深度的螺旋进刀作出的；精加工所述粗螺纹，这是在使所述螺纹铣刀沿所述选定的中轴线以与所述进刀相同的速度从所述孔形部分中作螺旋退刀作出的。
全文摘要
加工孔和螺纹的复合刀具，可加工各种带倒角和平底扩孔的螺纹孔而不必换刀具。该刀具最好具有轴向长度预定的杆、位于近端的柄部、位于远端的钻孔体、位于它们之间的螺纹铣刀部分。钻孔体带倒角表面和端切表面。所述刀具和方法可以加工各种孔型如倒角、平底扩孔和螺纹孔，即使刀具在工件中沿不同的刀具行程顺序地作轴向进刀以便作出具有不同选定直径的孔形部分而不必更换刀具。必要时可用螺纹铣刀沿选定的螺旋或非螺旋行程对一或多个孔形部分加工螺纹。
文档编号B23G5/20GK1159777SQ95195465
公开日1997年9月17日 申请日期1995年9月6日 优先权日1994年9月6日
发明者格雷戈里·阿伦·海厄特, 斯坦利·C·韦德莫 申请人:梅基诺公司