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CN101389436B - 用于螺纹铣削的cbn铣削刀片和铣刀 - Google Patents

用于螺纹铣削的cbn铣削刀片和铣刀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于去屑加工的铣削刀片(20)和铣刀。所述铣削刀片包括至少两个齿(26A-26E)。所述铣削刀片(20)基本具有盘形形状并包括顶侧(21)和下侧(22)。所述铣削刀片(10)整体由立方氮化硼(CBN)组成。

Description

用于螺纹铣削的CBN铣削刀片和铣刀
技术领域
本发明涉及用于去屑加工的铣削刀片和铣刀。
背景技术
在坚硬材料工件的加工中，诸如在具有从45-70HRC硬度的白口铸铁和硬化钢的机械加工中，存在必须制造螺纹的情况。在这样的材料中制造螺纹的最通常的方式是在材料处于柔软状态时，即在材料被硬化之前，通过硬质合金工具在该材料中切削螺纹。然后将该材料硬化，在此之后，执行最后的研磨以便补偿螺纹几何形状由于硬化的变化。某些材料可能在硬化之前也相对坚硬，其中只能使用低切削速度(例如50m/分钟)，并且刀具的使用寿命变差。因此，用于在坚硬材料中制造螺纹的过程变得既耗成本又耗时间。
在坚硬材料中形成螺纹的另一种方法是基于切削材料立方氮化硼(CBN)的使用。CBN由立方氮化硼和特殊粘结相颗粒组成。CBN能以相对高的切削速度和进刀速度对处于硬化状态的材料进行机械加工，而不会例如被工件化学地磨损。由此，通过避免了抛光的事实可降低用于机械加工的成本和时间。用于这种机械加工的已知刀具包括焊接在硬质合金体或钢体上的CBN盘。还存在具有CBN刀刃的可转位刀具。由于必须在多个不同的点上完成焊接，所以这种多刃焊接产品的制造既耗成本又耗时间。焊接CBN刀具的软钎焊缝在高加工温度下可能变松。然后在机械加工期间，通过将冷却液体冲在CBN刀具上而降低温度的情况下，出现其它缺点，诸如引起刀刃断裂的切屑瘤的形成，使切削力和冷却液体的成本更高。
发明内容
本发明的目的是提供避免现有技术存在的问题的铣削刀片和铣刀。
本发明的另一目的是提供用于坚硬金属材料的经济有利的切削加工的铣削刀片和铣刀。
本发明的另一目的是提供铣削刀片和铣刀，通过所述铣削刀片和铣刀，所有的机械加工可在硬化状态下在机构中实现。
根据优选实施例的本发明的又一目的是提供包括稳定附加装置的铣削刀片和铣刀。
根据优选实施例的本发明的又一目的是提供一种可重新研磨的铣削刀片。
这些和其它目的已通过如下铣削刀片和用刀夹固定该铣削刀片的铣刀实现：所述铣削刀片包括至少两个齿，基本具有盘形形状并包括顶侧和下侧，此外所述铣削刀片的中心线具有垂直于所述刀夹的旋转轴线的延伸部，该铣削刀片具有中心轴线，该铣削刀片设置为绕该中心轴线旋转，并且该铣削刀片整体由立方氮化硼组成。
附图说明
下面，出于非限定性的目的，将通过参照附图来对优选实施例进行描述，在附图中相同的附图标记涉及相同的部件。
图1显示了根据本发明的用于铣削刀片的工件的平面图。
图2显示了铣削刀片的侧视图。
图3显示了工件的透视图。
图4显示了根据本发明的铣削刀片的平面图。
图5显示了铣削刀片的侧视图。
图6显示了铣削刀片的透视图。
图7显示了铣削刀片的一部分的放大侧视图。
图8显示了根据本发明的铣削刀片的可选实施例的放大侧视图。
具体实施方式
在图1、2和3中，显示了用于根据本发明的铣削刀片的工件10。工件10专门由固体立方氮化硼(CBN)组成。工件10可由CBN的固体通过线切割制成。该工件具有盘形的基本形状，具有顶侧11、下侧12以及在其之间延伸的边缘表面13。工件具有通过顶侧11与下侧12之间的距离限定的厚度T。该厚度可在例如2-5mm的间隔中选择。工件具有居中设置的贯穿孔14。优选通过研磨制成的许多凹口15设置在工件的外围。在所示的实施例中，凹口的数目是五个，但是从二到十的凹口数目都是可行的。凹口15形成从圆C1突出的齿16。圆C1与工件的中心线CL同心。每个齿具有正面17和曲面18。曲面18可遵循可由一半径描述的路径，设置所述半径的半径中心，得到所需间隙。所述半径可大于厚度T，例如为7mm的等级。正面17或齿之间的节距可以是不规则的，举例来说，诸如通过图1中最外侧的圆C3所示。或者，正面或齿之间的节距可以是规则的。在所示的实施例中，如从图1中的下侧齿起顺时针计数，相邻正面之间的节距大约如下：72°、68°、76°、68°和76°。具有不规则节距的目的是要使当使用完成的铣削刀片时的振动最小化。图1中的中间圆C2可表示完成的铣削刀片的假想最大直径D。该直径D可在例如15-30mm的间隔中选择。因此，每个齿16在圆C2的外部径向突出一定距离，由此以得到机械公差。
在图4、5和6中，显示了由工件10制造的根据本发明的铣削刀片20。所示的铣削刀片20是可旋转的螺纹铣削刀片，基本具有盘形形状。铣削刀片20具有中心轴线CL，该铣削刀片设置为在铣削期间绕该中心轴线CL旋转。该铣削刀片包括顶侧21和下侧22以及在其之间延伸的边缘表面23。顶侧21和下侧22的至少某一个适于形成锁定于刀夹(未示出)上。在所示的实施例中，仅仅顶侧21具有轮廓形状，而下侧22基本是平面的。边缘表面23包括五个齿26A、26B、26C、26D和26E，每个齿具有凸形的刀刃29。每个齿26A-26E包括正面或前刀面27以及间隙表面28。前刀面27可设置在与铣削刀片的中心线CL相交或与孔14相交的平面中。工件曲面18的部分保留在铣削刀片20中。刀刃29形成在前刀面27与间隙表面28之间的相交处中。刀刃29可由在所述平面中的半径R
(见图7)限定，在该实施例中，该半径为铣削刀片的厚度T的一半的等级。铣削刀片20具有在上下侧21和22之间中间限定的中心线M。该中心线M优选垂直于中心轴线CL。齿26A-26E和刀刃29关于中心线M对称设置。或者，齿和刀刃可关于中心线M非对称地设置。因此，螺纹铣削刀片20完全由立方氮化硼组成。在孔14与圆C2之间的区域中，侧面21和22中的至少一个可包括设有至少一个驱动件的支撑面21A，该驱动件设置用以将切削力传递到例如结合US-A-6,146,060中的图2A公开的类型的刀夹。根据US-A-6,146,060的所述刀夹的描述被引入在本说明书中。在图4-6中所示的铣削刀片20的实施例中，驱动件是蜂窝式图案的，许多顶点30通过侧部形成有两个凹槽部分的事实形成。每个凹槽部分基本覆盖全部支撑面21A，并且包括许多彼此分离的相同通道或凹槽。凹槽部分的凹槽具有两个彼此垂直的主方向。凹槽部分彼此完全相交，即除了在设有孔的地方之外，它们在支撑面内不停止相交。每个凹槽是细长的并且横截面基本是V形的。凹槽部分可例如通过激光烧蚀形成。齿26A-26E优选通过研磨或电腐蚀(EDM)制造。在线切割时，呈线形式的电极切入工件，因而，在水平面中形成轮廓。螺纹铣削刀片的齿不需要是相同的，而是可在不同刀刃和轮廓或设定齿的形式上具有不同设计。齿的数目可从2到10变化。此特定产品首先打算用于内螺纹铣刀的应用。此外，形成该产品以能够通过如下事实对该产品进行保留的轮廓的多次重新研磨：在径向横截面中，例如半径的间隙表面的形状从前刀面27的平面大约直到曲面18基本保持恒定。
或者，如图8中所示，刀刃可通过所述平面中的曲线和/或一个或多个切角限定，这里铣削刀片20’的齿26D’包括至少一个切削角，并且关于中心线M非对称地设置，当沿相反的方向设置时，齿26C’沿虚线所示的旋转方向行进。所述刀刃可以是沿部分圆形、抛物线形、椭圆形或不规则形的曲线凸形弯曲的。
通过在四个可能位置中的任意位置用手将铣削刀片20的支撑面21A压靠在刀夹的正面上来组装铣刀。由此，凹槽的方向对于相应的凹槽部分是对齐的。因而，铣削刀片20的中心线M将具有垂直于刀夹的旋转轴线的延伸部。将螺杆通过插孔14插入并插向刀夹中的螺纹孔。在螺杆经由与键夹接合的键旋转时，铣削刀片将被紧固到该正面上。现在铣削刀片20以令人满意的方式固定到刀夹。当要更换铣削刀片时，以与组装时相反的方式继续进行上述操作，其中铣削刀片能从刀夹上被拆下并被替换。铣削刀片与刀夹之间的连接通过形成锁定给出了独特的锁定效果，并能够传递较高转矩。在该连接的使用中，具有小直径的刀具也可以稳定的方式设置并允许铣削刀片的简单替换。坚硬工件中的螺纹通过圆弧插补法或螺旋插补法合适地制造出来。工件因而具有凹口或突出部，在该凹口或突出部中或在该凹口或突出部上以已知方式铣削出螺纹。
根据本发明的铣削刀片解决了坚硬产品或硬化零部件的制造中的机械加工问题。根据本发明的刀具导致所有的机械加工可在硬化状态下在一个机构中执行。此外，可在保留的轮廓的情况下对铣削刀片进行多次重新研磨，因此对于使用者而言，铣削刀片的花费成本降低了。

Claims (11)

1.可旋转的铣削刀片，所述铣削刀片包括至少两个齿(26A-26E)，所述铣削刀片(20；20’)基本具有盘形形状并包括顶侧(21)和下侧(22)，其特征在于：所述铣削刀片(20；20’)具有中心轴线(CL)，所述铣削刀片设置为绕所述中心轴线旋转，并且所述铣削刀片整体由立方氮化硼(CBN)组成。
2.根据权利要求1所述的铣削刀片，其特征在于：所述铣削刀片(20)具有垂直于所述中心轴线(CL)设置的中心线(M)，并且每个齿(26A-26E)包括刀刃(29)，所述刀刃关于所述中心线(M)对称设置。
3.根据权利要求1所述的铣削刀片，其特征在于：所述铣削刀片(20’)具有垂直于所述中心轴线(CL)设置的中心线(M)，并且每个齿(26C’，26D’)包括刀刃，所述刀刃关于所述中心线(M)非对称设置。
4.根据权利要求1、2或3所述的铣削刀片，其特征在于：每个齿(26A-26E)具有由半径(R)限定的凸形刀刃(29)，并且所述铣削刀片(20)具有厚度(T)，并且所述半径(R)是所述铣削刀片的厚度的一半的量级。
5.根据权利要求3所述的铣削刀片，其特征在于：所述齿(26A-26E)之间的节距是不规则的。
6.根据权利要求3所述的铣削刀片，其特征在于：所述齿(26A-26E)之间的节距是规则的。
7.根据权利要求1、2或3所述的铣削刀片，其特征在于：所述顶侧(21)和所述下侧(22)中的至少某一个具有适合锁定于刀夹上的形状。
8.根据权利要求1所述的铣削刀片，其特征在于：所述铣削刀片用于螺纹铣削。
9.包括刀夹的螺纹铣刀，所述刀夹固定包括至少两个齿(26A-26E)的铣削刀片，所述铣削刀片(20；20’)基本具有盘形形状并包括顶侧(21)和下侧(22)，所述铣削刀片(20；20’)的中心线(M)具有垂直于所述刀夹的旋转轴线的延伸部，其特征在于：所述铣削刀片(20；20’)具有中心轴线(CL)，所述铣削刀片设置为绕所述中心轴线旋转，并且所述铣削刀片整体由立方氮化硼(CBN)组成。
10.根据权利要求9所述的螺纹铣刀，其特征在于：每个齿(26A-26E)包括刀刃(29)，所述刀刃关于所述中心线(M)对称设置。
11.根据权利要求9所述的螺纹铣刀，其特征在于：每个齿(26C’，26D’)包括刀刃，所述刀刃关于所述中心线(M)非对称设置。
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