專利名稱：機加工刀具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可進行切削加工(碎屑清除)的刀具，該刀具包括旋轉刀頭，它具有繞著中心幾何轉動軸線旋轉對稱地延伸的外殼表面和垂直于所述軸線延伸的端面；以及多個切向間隔開的切削刀片，它與形成在外殼表面和端面之間的過渡部分中的圓周邊緣部分中的排屑槽連接，由此該旋轉刀頭一方面包括內部中央主管道，該管道用來接收來自外面的冷卻和/或潤滑液體，另一方面包括多個與切削刀片和排屑槽的數目對應的支管，用來從主管導出流體并將其分別引向不同的切削刀片。
以前所知的在市場上可買到的銑刀采用了不同的解決方案來將冷卻和/或潤滑液引導給刀具上的不同切削刀片。常見的解決方案基于采用以孔道形式的支管，這些孔道從緊挨著各個切削刀片附近的位置向刀頭內部的中心主管道鉆削而成。但是，該制造方法復雜且昂貴，而且該液體在冷卻切削刀片和工件以及除去釋放出的碎屑方面的能力方面效果一般。
發明目的及內容本發明的目的在于消除先前所知的銑削刀具的缺點，從而提供一種改進的銑削刀具。因此，本發明的主要目的在于提供一種能夠以一種有效且強有力的方式將所需流體引導給不同的切削刀片上的刀具，從而可優化流體的冷卻和/或潤滑效果。此外，本發明的目的在于提供一種刀具，該刀具可以以防止排屑槽表面腐蝕的方式引導來自刀頭的碎屑并且使之流動更有效。本發明的另一個目的在于提出一種能夠以簡單而廉價的方式生產的刀具。本發明的另一個目的在于提出一種具有最小重量的刀具，該刀具有助于尤其在該刀具的起動和停止時以高轉速操作。
從US5 941 664中可以了解到一種旋轉刀夾，該刀夾自身包括許多單獨的流體支管。但是，所述支管由刀刃所限定，這些刀刃一起形成推動器，從而從外面將冷卻液體輸送進主管道中。該刀夾不能用于每種類型的切削刀片，并且支管不是呈向外開口的凹槽形式。
DE19725100披露了一種銑刀，該刀具中裝配切削刀片的端面具有中心分配器本體，它具有多個徑向導向的噴嘴，冷卻液可以通過這些噴嘴被提供給位于圓周上的切削刀片。但是，在所述端面中沒有發現任何開口槽。
優選實施例的詳細說明

圖1和2中所示的刀具具有可繞著中心轉動幾何軸線C轉動的刀頭1。拱形外殼表面2繞著軸線C旋轉對稱地延伸，該表面轉變成在刀頭的軸形部分4上的圓柱形表面3。軸部分4上對著第二平面端面6的第一平面端面5在與轉動軸線C垂直的平面中延伸。中央主管道7在這些端面5、6之間以孔道例如鉆孔的形式延伸，冷卻液或其它液體可以通過該主管道。在形成拱形外殼表面2和平面端面5之間的過渡部分的邊緣部分8中，開有多個切向間隔開的排屑槽9。與所述排屑槽相關聯的是，形成有底座10，底座10中安裝有切削刀片11。優選的是，所述切削刀片是可轉位的，這些切削刀片由螺釘固定。
根據本發明的刀具的特征在于，在端面5中形成有許多向外開口(敞開)的槽或凹槽12。更準確地說，凹槽12的數目分別與切削刀片11和排屑槽9的數目相對應。凹槽12形成支管，其用途在于將在主管道中從外面吸進的液體導出給不同的切削刀片11。在優選的實施例中，沿著刀具的轉動方向(參見圖1和2中的箭頭)，每個單獨管道是彎曲的，并且從主管道7的外端口附近的內端13延伸到位于單個切削刀片11前面的外端14。更準確地說，各凹槽以這樣的方式形成，即凹槽的凹側朝著轉動方向向上翻轉。
基本形狀為楔形向內逐漸變窄的底面部分15形成在不同凹槽11之間。這些底面部分的表面是平面狀的，并且位于同一平面(端面5)中，該平面在軸向上與切削刀片11的下端所處的共同平面分開。在這一點上，應該指出的是，切削刀片的徑向外部切削邊緣從外殼表面2的后面部分中稍微伸出。
每個單獨凹槽12由兩個隔開的側面16、16和一個中間適當凹入的圓形底面17所限定(在兩個側面16中，在圖1和圖2中分別只能看到一個)。在圖1和2中所示的實施例中，單個凹槽12從內端13到外端或開口14沿著其整個縱向延伸部分是一樣寬的。另外，單個凹槽的側面16相互平行并且相對于刀具的轉動軸線C傾斜。更準確地說，凹槽的側面是這樣傾斜的，即沿著刀具的轉動方向看它們從端面5向上/向后傾斜。但是，還可以以這樣的方式形成該凹槽，即兩個平行側面基本上平行于刀具的轉動軸線延伸。在這一點上，還應該指出的是，可以這樣形成凹槽，它一方面具有與轉動軸線平行的一個側面，另一方面具有相對于轉動軸線傾斜的一個側面。
雖然可以采用不同拱形的凹槽12，但是優選采用大體上為擺線的基本形狀，由此該擺線曲線的直徑沿著凹槽的外端方向逐漸增加。
圖1和2中所示的刀具以下面的方式操作。
加壓流體(例如冷卻液或具有油霧的空氣)從適當的外部源(未示出)通過在軸部分4的端面6中開口的端部被輸送進主管道7中。當刀具以高速例如以25,000rpm或更高的轉速轉動時，在每個凹槽12中出現抽吸效應，該效應試圖將沿著向外方向抵達主管道的外端或下端處的流體吸向切削刀片11。該抽吸效應可以通過凹槽來建立，這意味著刀頭的端部在銑刀轉動期間用作推進器，其中在相鄰凹槽之間的底面部分15構成風扇葉片。這樣如在普通的風扇中一樣，沿著“每個翼的后面”，即沿著每個前面部分之后的側面16形成有沿著從風扇中心向外的方向徑向作用的負壓。更準確地說，夾帶在流體中的顆粒被向后壓向相對的側面16，并且同時通過離心力被徑向向外甩出。
最初管道7中的軸向主流偏轉成在每個凹槽12中的徑向局部流可以根據不同的因素以各種方式進行，例如刀具的轉速、流體的特性以及入射流體的壓力和體積。在根據圖1和2的實施例中，假定偏轉是無需特定的偏轉裝置的幫助來進行的。例如這可以通過使得刀具以最大速度轉動然后開始并不斷增加提供給主管道7的流量來進行。還可以以與刀具轉動的開始有關的適當方式使凹槽裝載上流體。
由凹槽實現的風扇效果的結果取決于流體的質量流量。如果由于不同的原因導致經過主管道7的質量流量不令人滿意的話，則該效果被削弱(風扇具有其自己的泵送特性)。為了防止通過主管道的質量流量出現不充分的危險，可以在刀頭中鉆出特別的空氣入口通道19。更準確地說，對于每個凹槽而言，通道孔19從刀頭的軸部分4附近的外部位置鉆到單個凹槽12的內端部13中的內部位置上。直徑可以相對較小的這些孔實際上在刀具的制造中容易形成。通過這些孔，空氣從外面被吸入并且添加入到流向不同凹槽的流體的局部質量流量中。
通過每個單獨凹槽被徑向吸出的流體將沿著附屬的切削刀片11進行清掃，并且冷卻或潤滑該刀片以及與切削刀片不斷接觸的部分工件。從而，該流體將不僅將從切削刀片和工件中清除碎屑，而且從形成每個單獨排屑槽9的表面中清除碎屑。在這一點上，應該強調的是，穿過凹槽的部分流體流形成射流，該射流沿著徑向方向在與刀具旋轉軸線垂直的的共同平面中甩出碎屑。這樣，碎屑流以最優的方式被引導離開刀具。
現在參照圖3-6，這些圖顯示出刀頭已經設有特別的裝置用來使流體的軸向主流偏轉變成徑向局部流的實施例。更準確地說，刀具包括有螺釘20，通過該螺釘所述刀具以通常的方式被固定在刀夾(未示出)中。螺釘20包括用于讓流體能夠軸向通過的管狀螺紋部分，并且具有帶有外螺紋22的螺釘頭21。在管狀螺紋部分內部中的空腔打開成六角插口23，其中可以用扳手來擰緊該螺釘。其整體由24表示的分配裝置與螺釘頭協同操作，所述裝置由圓形板25和具有內螺紋27(參見圖6)的圓柱形套管26構成。在所示的實施例中，板25的直徑大于套管26的直徑，由此板從套管向外張開一段距離。在板的附近，套管具有多個徑向孔28，流體可以沿著徑向向外的方向通過這些孔。在其內部，板25具有圓錐體29，該圓錐體在它被軸向流體流擊中時沿著孔28的方向引導流體。在圓錐體29中，還形成有用于扳手的六角插口30，通過扳手可以將蓋子擰在螺釘頭21上。
上述蓋子的作用是顯而易見的。當軸向輸送流體穿過管狀螺釘20時，圓錐體29和板25迫使流體偏轉成在徑向引導的局部流，該局部流通過這些孔28流出并且流向刀頭中的不同凹槽12。
在圖7和8中顯示出可選的分配裝置，在該情況下，該裝置也包括具有內部圓錐體29的圓形板25。但是在該實施例中，板25具有許多用于螺釘(未示出)的孔31，通過螺釘可以將板固定在刀頭的外部或下端面5中的圓形鉆孔中。所述孔31設置在比較靠近板的周邊的位置處，從而用于緊固螺釘的螺紋孔可以設在刀頭中的主管道的外面。當穿過主管道的軸向流體流碰到板25時，所述流體流在板和相關的圓錐體的作用下將被迫轉變成徑向局部流。
在圖9中所示的實施例與圖1和2中的實施例的不同之處僅在于沒有特別的空氣入口通道19。
在圖10中大致顯示出凹槽12可以怎樣沿著從內端到外端的方向加寬。換句話說，所述凹槽的橫斷面積隨著半徑的不斷增加而不斷增加。凹槽沿著向外方向加寬的效果在于，流體在凹槽中膨脹，并且所實現的渦輪式風扇泵送出大量但流速適中的局部流。
在圖11中，顯示出其中每個單獨凹槽12沿著從外端到內端加寬的實施例。在該情況下，流體在凹槽中將受到壓縮，由此渦輪式風扇泵送出有限的流體流，但是其流體的流速和壓力分別增加。
圖10和11中的兩個實施例的共同之處在于，凹槽12與鄰近的環繞底面部分15相比較窄。換句話說，凹槽的整體投影面積小于底面部分的整體投影面積。
在圖12中，顯示出其中凹槽12的整體投影面積大于凹槽之間的底面部分15的投影面積的可選實施例。換句話說，底面部分相對于凹槽而言較窄。在該實施例中，即使在低速和低壓下也可以泵送出大量流體。
在圖13中，顯示出其中單個凹槽12的兩個側面16從刀頭的端面5朝著用于側面的共同底面17分開的實施例。
本發明的重要優點在于，由于扇形凹槽的緣故，所以該刀具能夠以自動的方式使強力的局部流體流從主管道向單個切削刀片及其排屑槽排出。另外，所獲得的局部流體流在垂直于轉動軸的平面中徑向地被引導。因此，與在先前已知的銑削刀具中的傾斜鉆出的支管孔相反，根據本發明的刀具確保能夠有效地清除切削刀片和圍繞著排屑槽中的碎屑。另外，根據本發明的刀具制造方法與以前所采用的制造方法相比更簡單。其中，該方法的優點在于，在刀頭的端面中的開口槽不會妨礙設計者以一種不受約束的方式來分別形成和設置切削刀片和附屬的排屑槽。另一個優點在于，這些凹槽使得刀具的整體重量降低；這對于高轉速尤為重要。更準確地說，最小重量的刀具有助于刀具的啟動以及停止。本發明的可行性改進本發明并不只限于上述和在附圖中所示的實施例。因此，可以采用基本上筆直的凹槽來代替彎曲的凹槽。如果凹槽是彎曲形狀的，則拱形還可以沿著相對于在圖中所示的實施例相反的方向翻轉，即凸面相對于轉動方向向后而不是向前。在銑削刀具裝配有所述類型的分配裝置的情況下，分配板的直徑可以大于已經被舉例說明過的板的直徑，從而這些凹槽將至少局部被分配板蓋住。雖然與制造相關的凹槽整個向外敞開，但是所述凹槽也可以整個或部分被處于其操作狀態中的分配板覆蓋。另外，在同一刀頭中的不同凹槽可以在限定每個凹槽的兩個側壁中的每一個處或者在每一對側壁處具有不同的傾斜度。另外，不同的凹槽不必等距離間隔。因此，即使在切削刀片彼此等距離間隔的情況下也可以使凹槽彼此間不規則地放置。
權利要求
1.用于切削加工的刀具，該刀具包括具有圍繞著中心轉動幾何軸線旋轉對稱地延伸的外殼表面(2)和垂直于所述軸線延伸的端面(5)的可轉動刀頭(1)，以及多個切向間隔開的切削刀片(11)，這些切削刀片(11)與形成于外殼表面(2)和端面(5)之間的過渡部分的圓周邊緣部分(8)中的排屑槽(9)相連，由此該刀頭一方面包括用來接收來自外面的冷卻/或潤滑流體的內部中心主管道(7)，另一方面包括多個與多個切削刀片(11)和排屑槽(9)相對應的支管(12)，這些支管用來單獨地從主管道將流體導出并流向不同的切削刀片，其特征在于，所述主管道(7)一直延伸到并通向所述端面(5)，并且每個單獨的支管由形成在端面(5)中并至少在初始部分向外開口的凹槽(12)構成，該凹槽(12)從主管道(7)的端口一直延伸到各排屑槽(9)，更準確地說，沿著刀具的轉動方向看一直延伸到位于切削刀片(11)前面的外端(14)。
2.如權利要求1所述的刀具，其特征在于，通過兩個間隔開的側面(16)和中間凹入的圓形底面(17)來限定凹槽(12)。
3.如權利要求1或2所述的刀具，其特征在于，凹槽(12)沿著整個長度具有同樣的寬度。
4.如權利要求1或2所述的刀具，其特征在于，凹槽(12)沿著從內端向外端的方向變寬。
5.如權利要求1或2所述的刀具，其特征在于，凹槽(12)沿著從外端向內端的方向變寬。
6.如前面任一權利要求所述的刀具，其特征在于，凹槽(12)是拱形的。
7.如權利要求6所述的刀具，其特征在于，凹槽(12)的拱形大體上為擺線。
8.如前面任一權利要求所述的刀具，其特征在于，凹槽(12)的整體投影面積小于凹槽之間的底面部分(15)的整個投影面積。
9.如權利要求1-7中任一項所述的刀具，其特征在于，凹槽(12)的整體投影面積大于凹槽之間的底面部分(15)的整個投影面積。
10.如前面任一權利要求所述的刀具，其特征在于，各凹槽的側面(16)是相互平行的。
11.如權利要求10所述的刀具，其特征在于，凹槽的側面(16)平行于刀具的轉動軸線延伸。
12.如權利要求11所述的刀具，其特征在于，凹槽的所述側面(16)相對于刀具的轉動軸線傾斜。
13.如權利要求1-9中任一項所述的刀具，其特征在于，凹槽的側面(16)沿著共同底面(17)的方向從刀頭(1)的端面(5)中叉開。
14.如前面任一權利要求所述的刀具，其特征在于，在主管道(7)和凹槽(12)之間的區域中設有裝置(24)，用來使穿過主管道的軸向流體流偏轉成流向凹槽的橫向局部流。
15.如權利要求14所述的刀具，其特征在于，所述裝置(24)包括與套管(26)成一整體的板(25)，所述套管在所述板附近具有多個切向間隔開的孔(28)；以及用于與管狀螺釘(20)的頭部(21)上的外螺紋協同操作的內螺紋(27)，該管狀螺釘使得流體流可以從中通過并且用來將刀具固定在刀夾中。
16.如權利要求14所述的刀具，其特征在于，所述裝置包括有板(25)，該板比主管道(7)寬并且具有許多用于設在所述板的周邊附近的螺釘的孔(31)，這些螺釘可以緊固在刀頭中的螺紋孔中。
17.如前面任一權利要求所述的刀具，其特征在于，在刀頭的外殼表面(2)和凹槽(12)的內端(13)之間延伸有特定的空氣入口通道(19)。
全文摘要
本發明涉及一種帶有刀頭(1)的銑削刀具，該刀頭由外殼表面和平面端面(5)限定，多個切向間隔開的切削刀片(11)設在形成于刀頭上的邊緣部分(8)中的排屑槽(9)中。在刀頭中，包括有用來接收來自外面的冷卻和/或潤滑流體的內部主管道(7)以及多個用來從主管道單獨地將流體導出流向不同的切削刀片的支管(12)。根據本發明，主管道(7)一直延伸到端面(5)并且在該端面中開口，由此每個單獨的支管包括形成于端面(5)中并向外開口的凹槽(12)，該凹槽從主管道(7)的開口一直延伸到單個排屑槽(9)，更準確地說，一直延伸到沿著刀具轉動方向看位于切削刀片(11)的前面的外端(14)。
文檔編號B23Q11/10GK1396847SQ01804080
公開日2003年2月12日 申請日期2001年2月8日 優先權日2000年2月11日
發明者佩德·阿維德松 申請人:桑德維克公司