旋轉(zhuǎn)刀具特別是鉆頭以及制造這種類型的旋轉(zhuǎn)刀具的方法
【專利說明】旋轉(zhuǎn)刀具特別是鉆頭以及制造這種類型的旋轉(zhuǎn)刀具的方法
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)刀具，特別是鉆頭，其包括沿著旋轉(zhuǎn)軸線在軸向上延伸的并設(shè)置有切肩槽的硬質(zhì)材料切削刀柄。本發(fā)明另外涉及制造這種類型的旋轉(zhuǎn)刀具的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)刀具一般被理解為意指用于機(jī)加工在操作過程中圍繞其自身的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的工件的這種類型的刀具。對于這種類型的旋轉(zhuǎn)刀具，諸如鉆頭、銑削刀具或鉸刀，使用實心碳化物鉆頭(其中整個刀具均由碳化物制成)是已知的。具有權(quán)利要求1的前序所述的特征的實心碳化物鉆頭例如在WO 00/47357 Al中有所描述。
[0003]另外已知的是模塊化刀具，特別是鉆孔刀具，其中將可更換的刀具頭固定到由工具鋼制成的支承架軸。刀具頭(例如作為刀頭而設(shè)計)例如僅通過夾緊而固定，方式是使具有聯(lián)接部分的刀具頭以夾緊方式插入支承架軸的聯(lián)接插孔。為此，支承架軸很多情況下包括兩個端面夾緊腹板，在其之間將刀具頭保持夾緊。這種類型的模塊化鉆孔工具例如在DE 10 2012 200 690 Al 或 TO 03/070408 Al 中有所公開。
[0004]實心碳化物鉆頭與由工具鋼制成的刀具相比明顯更貴。因此，使用實心碳化物鉆頭通常需要明顯更高的費(fèi)用。另一方面，實心碳化物鉆頭歸因于其明顯更高的硬度而不太容易磨損。此外，其與鋼軸相比通常明顯更剛硬并且振動往往較少。這種更高的剛度特別是對于較長的鉆頭而言尤其有利。
[0005]提高的耐磨性還特別適用于被稱為副切削刃或?qū)蛐泵?其沿著始于刀頭并沿著切削刀柄延伸的切肩槽行進(jìn))的刀具。
[0006]發(fā)明目的
[0007]從該背景出發(fā)，本發(fā)明基于以下目標(biāo):提供旋轉(zhuǎn)刀具，特別是鉆頭，其所需的操作成本較低，同時具有良好的特性，特別是在切削刀柄區(qū)域的高耐磨性和高剛度。
[0008]目標(biāo)的實現(xiàn)
[0009]所述目標(biāo)根據(jù)本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1所述的特征的旋轉(zhuǎn)刀具特別是鉆頭而實現(xiàn)。該旋轉(zhuǎn)刀具包括由硬質(zhì)材料制成的并沿著旋轉(zhuǎn)軸線在軸向上延伸的開槽切削刀柄制成。該硬質(zhì)材料特別是通常存在于碳化物鉆頭中的碳化物。或者硬質(zhì)材料可以為被稱為金屬陶瓷或也稱為陶瓷的材料。這些硬質(zhì)材料通常為具有高固有剛性和良好耐磨性的非常硬的材料。在軸向上在該切削刀柄連接由與硬質(zhì)材料相比不同的材料特別是工具鋼制成的中間刀柄。該材料通常比硬質(zhì)材料更軟和/或更有彈性。此外，固定到該材料的是由與中間刀柄的材料相比硬度更大的切削材料制成的切削刀片。
[0010]在切削刀柄上優(yōu)選地沿著切肩槽形成的是副切削刃和/或支撐或?qū)蛐泵妗Ｈ欢?，這種類型的副切削刃以及支撐和導(dǎo)向斜面不一定需要在切削刀柄上形成。切削刀柄因此也不一定需要具有切削功能。
[0011]該實施例特別是基于以下想法:對包含由工具鋼制成的支承架軸和由切削材料制成的刀具頭的模塊化刀具進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到切削刀柄由硬質(zhì)材料制成并同時通過引入的切削刀片而維持模塊性的程度。由更大彈性的材料制作中間軸使得可以可靠地形成切削刀片的聯(lián)接部位。
[0012]因此，切削刀片優(yōu)選地也為加以固定以便可替換的刀具頭形式的切削刀片。切削刀片特別是構(gòu)成刀頭并因此通常具有復(fù)雜的幾何形狀，其具有在前端面中布置的多個主切削刃。
[0013]中間刀柄因此優(yōu)選地在其端面上包括夾緊腹板，在其之間將切削刀片保持夾緊。切削刀片僅通過夾緊而不用布置額外的緊固元件諸如螺釘而方便地保持就位。
[0014]特別是在具有夾緊腹板的這種類型的實施例中需要用以適應(yīng)切削刀片的足夠彈性。所需的彈性通過由彈性材料制成的中間刀柄提供。同時，切削刀柄具有高耐磨性，以使得總體而言形成具有長使用壽命并使總體操作成本更低的模塊化旋轉(zhuǎn)刀具。
[0015]根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，切削刀柄是得自之前用過的實心硬質(zhì)材料刀具特別是實心碳化物刀具的切削刀柄。實心碳化物刀具在再次磨削不可能或不再可能的情況下被廢棄。將之前用過的刀具用于切削刀柄因此基于目的在于降低成本的回收利用概念。這一實踐利用以下事實:切削刀柄通常僅在刀頭附近的前區(qū)中受到特定的磨損，但在后區(qū)的磨損甚微，從而使得可能進(jìn)一步使用?？傮w而言，對比較昂貴的碳化物材料的需求保持較低，使得整個來說可以得到具有良好耐磨性的符合成本效益的旋轉(zhuǎn)刀具。
[0016]在一種有利的開發(fā)中，沿著開槽切削刀柄行進(jìn)的切肩槽在中間刀柄中繼續(xù)。中間刀柄因此同樣被設(shè)計為槽軸區(qū)。切肩槽有利地以相同的螺旋傾角在中間刀柄中繼續(xù)，以使得它們與切削刀柄中的切肩槽對齊。在這種情況下，導(dǎo)向和支撐斜面以及可能的副切削刃同樣優(yōu)選地在中間刀柄上形成，其每一者也沿著切肩槽在切削刀柄中繼續(xù)。
[0017]為了有利于中間刀柄與切削刀柄之間盡可能可靠和牢固的連接，這些組件彼此以材料鎖合的方式連接。
[0018]中間刀柄有利地經(jīng)由焊接而連接到切削刀柄?；蛘撸@兩個部件在原則上也可經(jīng)由軟釬焊而彼此連接。然而，軟釬焊方法比焊接對硬質(zhì)材料特別是碳化物的加熱明顯更多，這會不利地導(dǎo)致碳化物在與中間刀柄的界面處變脆，從而使得連接點(diǎn)不太適合傳遞所需的力。
[0019]根據(jù)一個尤其優(yōu)選的實施例變型形式，中間刀柄經(jīng)由選擇性逐層激光熔覆而形成。這種類型的逐層和選擇性熔覆的原理通常是已知的并以術(shù)語3D打印而泛稱。該基本原理還例如在論文 “Selective Laser Melting of thin wall parts using pulseshaping，，by K.A.Mumtatz, N.Hopkinson in the “Journal of Materials ProcessingTechnology”，210 (2010)，279-287 ( “使用脈沖成形對薄壁部件進(jìn)行選擇性激光熔化”，作者K.A.Mumtatz、N.Hopkinson,《材料加工技術(shù)雜志》，第210卷，2010年，第279-287頁)中有所描述。通過該方法，通常經(jīng)由連續(xù)地逐層施加粉末并借助激光處理而將粉末粒子沿著所需的幾何形狀彼此融合從而逐層產(chǎn)生所需的幾何形狀。逐層構(gòu)造使得可以形成高度復(fù)雜的幾何形狀。
[0020]為了有利于中間刀柄與切削刀柄之間的最佳連接，在這兩個部件之間布置連接表面，其至少在部分區(qū)段中被設(shè)計為相對于軸向成非90°的角度。連接表面因此至少在部分區(qū)段中與旋轉(zhuǎn)軸線成對角取向。根據(jù)第一實施例變型形式，其完全成對角傾斜，以使得形成限定連接表面的成對角傾斜的平面?；蛘撸B接表面也可總體而言被設(shè)計成屋頂形。
[0021]在這種情況下，所述角度優(yōu)選地在30°與85°之間的范圍內(nèi)。該對角取向總而言之明顯增大接觸表面，從而歸因于較大的表面而增大中間刀柄與切削刀柄之間的保持力。
[0022]作為成對角傾斜的另一種選擇或除此之外，優(yōu)選地使連接表面異形化或粗糙化。這還起到增大切削刀柄與中間刀柄之間的保持力的作用。在這種情況下，術(shù)語異形應(yīng)被理解為意指例如表面波紋。異形具有例如小于Imm的軸向上的型面高度。就粗糙化而言，相比之下，不形成限定的結(jié)構(gòu)，而是整個表面特別是被均勻地粗糙化，其粗糙度明顯小于指定的型面深度。
[0023]作為異形化或粗糙化的另一種選擇或除此之外，在一個有利的實施例中，切削刀柄和中間刀柄包括在軸向上彼此接合(即，在軸向上重疊)的聯(lián)接元件。這種類型的聯(lián)接元件特別是柱和柱插孔、齒狀物或也為端面的總體屋頂形構(gòu)造。這種類型的聯(lián)接元件通常在軸向上延伸幾毫米。這繼而例如增大接觸表面。在一個適當(dāng)?shù)膶嵤├?，?lián)接元件另外被設(shè)計為扭矩元件，在操作過程中扭矩經(jīng)由該元件從切削刀柄轉(zhuǎn)移到中間刀柄。
[0024]一般來講，中間件有利地具有在旋轉(zhuǎn)刀具標(biāo)稱直徑的0.2與1.5倍之間范圍內(nèi)的在軸向上延伸的長度。具體地講，軸向長度在標(biāo)稱直徑的0.8與1.2倍之間的范圍內(nèi)。這一比較長的軸向長度確保在切削刀片區(qū)域中有足夠的彈性，以使得在機(jī)加工程序期間出現(xiàn)的負(fù)荷可以安全且可靠地被彈性中間刀柄吸收。
[0025]此外所述目標(biāo)根據(jù)本發(fā)明經(jīng)由制造具有權(quán)利要求14所述的特征的指定類型的旋轉(zhuǎn)刀具的方法而實現(xiàn)。關(guān)于旋轉(zhuǎn)刀具所提出的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)選實施例也相應(yīng)地適用于該方法。
[0026]在該方法的一個尤其有利的實施例中，提供了以下方面:對用過的實心碳化物刀具進(jìn)行準(zhǔn)備以提供切削刀柄。為此，移除用過的實心碳化物刀具的前端，并在切削刀柄的側(cè)面上形成所需的連接表面。這些措施使得可以實現(xiàn)成本的明顯降低。具體地講，它們使得能夠有效地回收利用用過的實心碳化物鉆頭。
【附圖說明】
[0027]基于附圖更詳細(xì)地闡釋本發(fā)明的示例性實施例，附圖示出了:
[0028]圖1設(shè)計為鉆頭的旋轉(zhuǎn)刀具的透視圖；
[0029]圖2A至圖2C沿著圖1中的剖面線A-A的剖視圖；
[0030]圖3A至圖3C根據(jù)本發(fā)明在切削刀柄與中間刀柄之間具有各種界面的鉆頭的側(cè)視圖。
[0031]具有相同作用的部件在附圖中以相同的參考編號給出
【具體實施方式】
[0032]設(shè)計為圖1中所示的鉆頭2的旋轉(zhuǎn)刀具沿著旋轉(zhuǎn)軸線