CN117620282A - 铣削刀具、切削刃载体和刀具头 - Google Patents

Abstract

一种带有刀具头(2)和可更换的切削刃载体(3)的铣削刀具。刀具头(2)接合到刀具安放部(4)，且切削刃载体(3)具有围绕其周向分布的多个切削刃，每个切削刃分别具有前侧的端面切削刃(311)和与之成角度延伸的周向切削刃(312)。包括切削刃在内的切削刃载体(3)具有至少50毫米的直径和至多10毫米、尤其是至多为6毫米的厚度。

Description

铣削刀具、切削刃载体和刀具头

技术领域

本发明涉及切削工具领域。根据相应的独立权利要求的前述部分，它涉及一种铣削刀具、尤其是用于端面铣削的铣削刀具和切削刃载体以及刀具头。

背景技术

例如从WO 2018/224547 A1或DE 10 2017 112374 A1、US 2002/0106251 A1、EP2484471 A1和DE 102005031988 A1已知的铣削刀具，尤其是用于端面铣削的铣削刀具。

WO 2021/060271 A1示出了一种带有可更换切削刀片的铣削刀头。冷却液通过基体的开口从外部被引导入切屑空间。

EP 3 782 751 A1示出了带有插入刀片的扁平片的一种盘铣削刀具。这种切削刃设计被认为不适于轴向的重载。

CN 108 213 535 B示出了带有螺钉固定刀片和集成内部冷却通道的一种扁平切削刃载体。这种刀片的设计被认为不适于轴向重载。

发明内容

本发明的任务是提供一种铣削刀具和切削刃载体以及刀具头，其制造成本低廉、且更换精度高和/或在更换磨损的切削刃载体时只需很少的工作量、尤其是无需重新调整机床上铣削刀具的轴向跳动和径向跳动。

具有相应专利的独立权利要求的特征的铣削刀具和切削刃载体以及刀具头解决了这一问题。

铣削刀具具有刀具头和可更换的切削刃载体。刀具头能接合至刀具安放部且切削刃载体具有围绕其周向分布的多个切削刃，切削刃各自带有前侧端面切削刃和与其成角度延伸的周向切削刃。由此包括切削刃的切削刃载体具有至少50毫米(mm)、尤其是至少60mm、特别是至少90mm的直径，和至多10mm、尤其是至多6mm的厚度。

由于厚度小，导致体积相对较小，因此制造所需的材料也较少。

在一些实施方式中，切削刃载体的直径至多200mm、尤其是至多150mm。

在一些实施方式中，刀具头在前端侧具有冷却剂分配板，且冷却剂分配板具有冷却剂通道，以引导沿轴向流动的冷却液沿径向通向切削刃载体。尤其是，冷却剂通道位于冷却剂分配板内。

因此就可以向切削刃载体提供冷却液。内部冷却剂通道可以利用增材制造技术制造，而刀具头的基体则可以利用传统技术制造。

在一些实施方式中，冷却剂分配板具有至多10mm、尤其是至多6mm的厚度。因此这个制造相对复杂的部件具有很小的体积，这缩短了制造时间、尤其是在增材制造工艺中。冷却剂分配板可以设计成旋转圆柱。

在一些实施方式中，冷却剂分配板限定出冷却剂分配空间，冷却剂分配空间通过流出口将沿轴向流动的冷却液沿径向引导至切削刃载体。因此能使冷却剂分配板的结构非常简单。

在一些实施方式中，冷却剂分配板由几个部分、尤其是由两个部分组成，其中至少有两个部分相互抵靠，其中在两个部分之间留有形成冷却剂通道的中间空间。背离基体的外侧部件可以由金属、尤其是铝制成。面向基体的内侧部件可以由塑料制成。因此能以低成本制造冷却剂分配板。

在一些实施方式中有这种情况，切削刃载体在端侧、尤其是前端侧具有用于将冷却液导向切削刃的冷却剂槽，其中冷却剂槽从切削刃载体的内侧(沿径向方向观察)延伸至切削刃载体的外侧，且其中冷却剂分配板的冷却剂通道流出口与冷却剂槽对准。

换句话说，冷却剂通道各自与所分配的冷却剂槽对准。因此可以将冷却剂从冷却剂通道导入到冷却剂槽，从而导向至切削刃。

在一些实施方式中，冷却剂通道与切削刃对准。也就是说，冷却剂通道各自的纵向轴线都指向所配属的切削刃。因此，通过冷却剂槽导向的冷却剂流被引导到切削刃。

在一些实施方式中，情形如下：

-冷却剂槽的侧壁与冷却剂通道的侧壁或流出口对齐，或

-冷却剂通道的侧壁或流出口限定有横截面，该横截面包含在经由冷却剂槽的侧壁限定的横截面中。

这可能意味着，在存在冷却剂槽的侧壁的区域，冷却剂通道的流出口的横截面形状与冷却剂槽的横截面形状是一致的。横截面应理解为沿流体流动方向的投影。

这样做的效果是，流经冷却剂通道的冷却剂在进入冷却剂槽时不会冲击至切削刃载体的一部分。这可能导致冷却液偏转和湍流。

在一些实施方式中，铣削刀具具有用于将刀具头固定到切削刃载体的居中安装螺钉，以及至少3个、尤其是正好4个围绕安装螺钉周围布置的调节螺钉，其用于沿平行于铣削刀具的旋转轴线的方向各自施加力，以调整旋转轴线的取向。

因此能相对于接合到机床主轴的刀具安放部精确调整铣削刀具的轴线方向和铣削刀具的轴向跳动。当具有4个调节螺钉时，它们相对于安装螺钉各自成对布置，可以沿两个方向独立地调节轴线方向。

在一些实施方式中，铣削刀具具有设有沿轴向突出的定心环的基体，其中定心环用于将切削刃载体定位安放至基体、尤其是通过将定心环在径向外表面构造为外锥面，切削刃载体相应的内表面构造为内锥面。

因此能使切削刃载体定位至刀具头。在一些实施方式中，冷却剂分配板至少有一部分沿轴向布置到定心环内。因此可以实现铣削刀具的短结构。

在一些实施方式中，铣削刀具具有沿基体的周向布设的凹口，这些凹口从切削刃载体的切削刃或齿之间的切屑空间开始沿轴向向后延伸且由此螺旋弯曲延伸，其中它具有随着距切削刃载体的距离增大而增大的斜度，其中尤其是凹口的初始斜度在三十度到六十度之间、尤其是在四十度到五十度之间。

因此，尤其是由于凹口斜度增大，基体在周向侧的凹口区域形成轴向泵吸或轴向抽吸，将冷却剂(可能带有切屑)沿轴向输送到后部。凹口的斜度是相对于刀具轴线的法向表面确定出的。为零度的斜度时与表面平行，90度的斜度时与刀具轴线平行。

设置用于上述铣削刀具的切削刃载体，其中切削刃载体具有围绕其外周分布的多个切削刃，切削刃各自具有前侧的端面切削刃和与之成角度延伸的周向切削刃。由此，切削刃载体(包括切削刃)具有至多50mm的直径、尤其是至多10mm、特别是至多6mm的厚度。

在一些实施方式中，切削刃载体由硬质合金、陶瓷或混合材料制成。

金属和陶瓷的混合形式也被称为金属陶瓷、金属陶瓷或金属结合陶瓷。因此能用相对廉价的轻质材料制造刀具头，并同时提供整体刚性的铣削刀具。在一些实施方式中，刀具头由钢、钛甚至铝制成。

在一些实施方式中，端面切削刃和周向切削刃被构造到切削刃载体，且与切削刃载体一体制成。

因此能使用比较容易制造的一体式切削刃载体：用于切削刃载体的基本材料与形成切削刃的材料相同。

在一些实施方式中，端面切削刃和周向切削刃各自构造到切削元件，切削元件材料接合地固定至切削刃载体。

这样就能延长切削刃载体的使用寿命。与已知的具有单独可互换切削刃的切削刃载体相比，无需对切削刃进行调整。与切削刃载体牢固连接的切削元件可在切削刃载体的制造过程中磨削。在其使用寿命结束时，可更换整个切削刃载体。切削元件可由PCD(多晶金刚石)制成。其他材料包括MKD(单晶金刚石)、CVD-D(化学气相沉积厚膜)或CBN(立方氮化硼)。

在一些实施方式中，切削刃载体在端侧、尤其是前端侧具有用于将冷却液导向至切削刃的冷却剂槽，其中冷却剂槽沿径向观察时从切削刃载体的内侧延伸到切削刃载体的外侧。

由此尽管切削刃载体的厚度相对较小，无法在切削刃载体内构成通道，但仍能将冷却液导向切削刃。此外，与切削刃载体内的通道相比，冷却剂槽的制造更容易，因为它们位于切削刃载体的外表面。

在一些实施方式中，切削刃载体构造成扁平的环形板件，并具有形成在其中的冷却剂槽和带有螺钉头容座的紧固孔。

因此能很容易用片材状毛坯制造切削刃载体。

在一些实施方式中，切削刃载体沿轴向具有至多10mm、尤其是至多6mm、特别是至多5mm的厚度。

在一些实施方式中，切削元件沿轴向在切削刃载体前方突出小于3mm、尤其是小于2mm、尤其是小于1.5mm。

进一步的实施方式来自进一步的从属权利要求。

附图说明

下面将根据附图所示的优选实施例对本发明主题更详细的阐述。图中各自示意性地示出了：

图1-3切削刃载体的俯视图、横截面视图和透视图；

图4-8刀具头的各种视图和剖视图；

图9-15根据另一实施方式的铣削刀具及其部件；以及

图16-19冷却剂分配板的各种视图和分解视图。

在图中相同或具有相同功效的部件一般设置了相同的附图标记。

具体实施方式

一般在谈到轴线方向时，我们指的是铣削刀具自身在操作中围绕其旋转的旋转轴线。术语″径向″、″轴向″、″周向″都涉及该轴线。铣削刀具面向刀具安放部的一侧称为″后侧″，相反侧称为″前侧″。

图1-3示出了切削刃载体3的俯视图、横截面视图和透视图。切削刃载体3被构造成环形板件，其上沿周向具有带切削刃的齿，齿与齿之间构造有切屑空间。在环形件的内侧可以形成有用于将切削刃载体3精确地定心至刀具头2的内锥面35。在其他实施方式中可具有圆柱连接而并非内锥面35。切削刃载体3沿轴向穿设有紧固孔32。这些孔各自具有能将更换螺钉26埋入其中的螺钉头容座33，从而将切削刃载体3固定至刀具头2。每个切削刃或齿均配设有将冷却液导入切削刃的冷却剂槽34。在所示实施例中，冷却剂槽34位于切削刃载体3的正端侧，即面向正在加工的工件。由此，虽然冷却剂槽34是开放的，但它们与工件相互作用构成将冷却液导向切削刃的通道。由于铣削刀具1设置用于端面铣削且与工件的待铣削表面紧密接触，所以这是可行的。

冷却剂槽34形成于切削刃载体3的外侧或前侧。由此每个切削刃配属有自身的冷却剂槽34。

在未图示的其他实施例中，它们被布置在后端侧，从而形成与基体21相互作用的封闭通道。

用于加工工件的切削刃构造成端面铣削刀具且视情况也可构造成台肩铣削刀具，并且构造有端面切削刃311和周向切削刃312。这些切削刃可构造至切削刃载体3，即通过磨削相应的切削刃(未示出)。为此，切削刃载体3由硬质合金制成。这样，整个切削刃载体3和切削刃形成为一件式。相反，图中所示的端面切削刃311和周向切削刃312各自构造至单个切削元件31。切削元件31又与切削刃载体3牢固连接、尤其是通过材料接合，例如硬焊或胶粘。在这两种情况下，切削刃都是在制造切削刃载体3的过程中一起磨削的，且切削刃载体3在磨损后将被整体更换。

如果具有切削元件31，其在切削刃载体3前端沿轴线方向外突少于3毫米(mm)、尤其是少于2mm、特别是少于1.5mm。

切削刃载体3沿轴向具有至多10mm、尤其是至多6mm、特别是至多5mm的厚度。

因此，包括切削刃在内的切削刃载体3，无论是否带有单独的切削元件31，具有至多10mm，尤其是至多6mm的厚度。

图4-8示出了刀具头2的各种视图和剖视图。刀具头2具有基体21，该基体在其后侧接合至刀具安放部4且在其前侧构造成安放切削刃载体3。

安放螺钉22用于接合到刀具安放部4，其中可以通过中间体281，利用调节螺钉28调节接合到刀具安放部4的机床主轴的轴线。下文将结合图14进一步说明。

为了安装切削刃载体3，可利用更换螺钉26将其拧紧到基体21，其中更换螺钉26的头部沉入螺钉头容座33中。切削刃载体3可以具有内锥面35，该内锥面置于基体21的定心环213的外锥面。定心环213可以构造有从基体21沿轴向伸出的凸肋，以便在安放切削刃载体3时将其压紧。

冷却剂分配板23安放于基体21的前端侧，并例如利用平头螺钉27固定。冷却剂分配板23具有内部冷却剂通道24，这些通道在冷却剂分配板23的中心区域沿轴向开放。这样就可以经由安装螺钉22的纵向通道221向其提供冷却液。冷却剂通道24沿径向穿过冷却剂分配板23延及切削刃载体3。由此每个切削刃配属有自身的冷却剂通道24。冷却剂通道24从冷却剂分配板23的外周流出。在安装有切削刃载体3时，每个冷却剂通道24都通向切削刃载体3的所配属的冷却剂槽34。通常，两者相互对齐，即冷却剂槽34形成冷却剂通道24的延续。冷却剂通道24从冷却剂分配板23的流出口234排出。

在更换切削刃载体3时，由于切削刃载体3的替换精度，刀具头2相对于机床主轴的对准(轴向跳动)无需重新调整。

图9-15示出了另一实施方式中的铣削刀具及其部件。图中也包含了迄今为止所示出和描述的元件，只是比例有所不同。除了这些元件外，还可以从这些图中看到以下内容：

在基体21的前端具有支承区段212，其形状与切削刃载体3的周向轮廓相对应，其中支承区段212沿轴向各自支承切削刃载体3的一个齿，即吸收沿轴向的加工力。在这些支承区段212之间，以凹口的形式各自构造了泵送槽211，这些泵送槽从切削刃或齿之间的切屑空间开始沿轴向向后延伸。由此这些凹槽呈螺旋弯曲，并带有增大的斜度，从而在铣削刀具1工作时产生泵吸效应或抽吸效应，由此将冷却液和切屑一起输送到后部。

图10示出的是不带切削刃载体3的刀具头2，图11示出的是带切削刃载体3的刀具头2。图14和15示出的是安放到刀具安放部4的铣削刀具1的横截面视图和透视图。图14中可见如何通过安放螺钉22将刀具头2安装到刀具安放部4。在此过程中，刀具头2的后端面29和刀具安放部4的止推面41相互压抵。围绕安装螺钉22周围分布的调节螺钉28也通过各自的中间体281压抵止推面41，从而使铣削刀具1的轴线相对于固定有切削刃载体的机床主轴的旋转轴线对齐。调节螺钉28沉入基体21中相应的螺纹孔中，并可以通过内六角从前侧调节。为此，需要卸下冷却剂分配板23。图14还示出了刀具安放部4中用于将冷却液注入安装螺钉22的纵向通道221中的空腔42。

图16-19示出了冷却剂分配板23的多部件的结构。图16和17示出了冷却剂分配板23的自外观察的视图，图18和19示出了自内，即从基体21的侧面观察的冷却剂分配板23。冷却剂分配板23具有外侧部分或第一部分231和内侧部分或第二部分232，这两个部分相互抵靠，其中在两部分之间留有中间空间，形成带有流出口234的冷却剂通道24。

以下内容适于本实施方式以及前述附图的实施方式：冷却剂分配板23具有扁平圆柱的形状。冷却剂通道24穿过用于平头螺钉27的孔，从而使平头螺钉27不会与冷却液接触。

Claims (20)

1.一种带有刀具头(2)和可更换的切削刃载体(3)的铣削刀具(1)，其中刀具头(2)能接合至刀具安放部(4)且切削刃载体(3)具有围绕其周向分布的多个切削刃，切削刃分别具有前侧的端面切削刃(311)和与之成角度延伸的周向切削刃(312)，

其特征在于，包括切削刃的切削刃载体(3)具有至少50毫米的直径和至多10毫米、尤其是至多6毫米的厚度。

2.根据权利要求1所述的铣削刀具(1)，其中刀具头(2)在前端侧具有冷却剂分配板(23)，且冷却剂分配板(23)具有冷却剂通道(24)，以引导沿轴向流动的冷却剂沿径向通向切削刃载体(3)。

3.根据权利要求2所述的铣削刀具(1)，其中冷却剂通道(24)位于冷却剂分配板(23)内。

4.根据权利要求1所述的铣削刀具(1)，其中刀具头(2)在前端侧具有冷却剂分配板(23)，冷却剂分配板(23)限定出冷却剂分配空间，该冷却剂分配空间通过流出口将沿轴向流动的冷却剂沿径向引导至切削刃载体(3)。

5.根据权利要求2所述的铣削刀具(1)，其中切削刃载体(3)在端侧、尤其是前端侧具有用于将冷却剂导向至切削刃的冷却剂槽(34)，其中冷却剂槽(34)沿径向观察时从切削刃载体(3)的内侧延伸至切削刃载体(3)的外侧，

且其中冷却剂分配板(23)的冷却剂通道(24)的流出口(234)与冷却剂槽(34)对准。

6.根据权利要求5所述的铣削刀具(1)，其中一种或多种情形是

-冷却剂槽(34)的侧壁与冷却剂通道(24)的侧壁或流出口(234)对齐，或

-冷却剂通道(24)的侧壁或流出口(234)限定有横截面，该横截面包含在经由冷却剂槽(34)的侧壁限定的横截面中。

7.根据权利要求1所述的铣削刀具(1)，具有用于将刀具头(2)固定到刀具安放部(4)的居中安装螺钉(22)，以及至少3个围绕安装螺钉(22)周围布置的调节螺钉(28)，其用于沿平行于铣削刀具(1)的旋转轴线的方向各自施加力，以调节旋转轴线的取向。

8.根据权利要求7所述的铣削刀具(1)，具有正好4个围绕安装螺钉(22)周围布置的调节螺钉(28)。

9.根据权利要求1所述的铣削刀具(1)，具有构造至基体(21)的沿轴向外突的定心环(213)，其用于将安放到基体(21)的刀片载体(3)定心。

10.根据权利要求9所述的铣削刀具(1)，其中定心环(213)的径向外表面构造为外锥面，切削刃载体(3)相应的内表面构造为内锥面(35)。

11.根据权利要求1所述的铣削刀具(1)，具有沿基体(21)的周向布设的凹口，其从切削刃载体(3)的切削刃或齿之间的切屑空间开始沿轴向向后延伸且由此螺旋弯曲延伸，其中它们具有随着与切削刃载体(3)的距离增大而增大的斜度，且尤其是凹口的初始斜度在三十度到六十度之间、尤其是在四十度到五十度之间。

12.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的铣削刀具(1)的切削刃载体(3)，其中切削刃载体(3)具有围绕其周向分布的多个切削刃，切削刃分别具有前侧的端面切削刃(311)和与之成角度延伸的周向切削刃(312)，

其特征在于，包括切削刃的切削刃载体(3)具有至少50毫米的直径、至多10毫米的厚度。

13.根据权利要求12所述的切削刃载体(3)，其中切削刃载体(3)由硬质合金、陶瓷或其混合物制成。

14.根据权利要求12或13所述的切削刃载体(3)，其中端面切削刃(311)和周向切削刃(312)被构造至切削刃载体(3)，且与切削刃载体(3)一体制成。

15.根据权利要求12或13所述的切削刃载体(3)，其中端面切削刃(311)和周向切削刃(312)分别被构造至切削元件(31)，切削元件(31)材料接合地固定至切削刃载体(3)。

16.根据权利要求12所述的切削刃载体(3)，其中切削刃载体(3)在端侧、尤其是前端侧具有用于将冷却剂导向至切削刃的冷却剂槽(34)，其中冷却剂槽(34)沿径向观察时从切削刃载体(3)的内侧延伸至切削刃载体(3)的外侧。

17.根据权利要求16所述的切削刃载体(3)，其中切削刃载体(3)构造成具有形成在其中的冷却剂槽(34)的、扁平的环形板件且设有带螺钉头容座(33)的紧固孔(32)。

18.根据权利要求12所述的切削刃载体(3)，其中切削刃载体(3)具有至多10毫米、尤其是至多6毫米、特别是至多5毫米的轴向厚度。

19.根据权利要求12所述的切削刃载体(3)，其中切削元件(31)沿轴线方向自切削刃载体(3)外突小于3毫米、尤其是小于2毫米、尤其是小于1.5毫米。

20.一种用于根据权利要求1至11中任一项所述的铣削刀具(1)的刀具头(2)，其中刀具头(2)能接合至刀具安放部(4)，

其中，刀具头(2)在前端侧具有冷却剂分配板(23)，且冷却剂分配板(23)具有冷却剂通道(24)，以将沿轴向流动的冷却剂沿径向导出冷却剂分配板(23)、尤其是其中冷却剂通道(24)位于冷却剂分配板(23)的内部，

或者其中刀具头(2)在前端侧具有冷却剂分配板(23)，且冷却剂分配板(23)限定有冷却剂分配空间，该空间通过流出口将沿轴向流动的冷却剂沿径向从冷却剂分配板(23)导出。