切削镶片以及加工转动工件的方法.pdf

本发明涉及一种切削镶片，该切削镶片具有一个棱柱的基本形状，有一个上表面和一个下表面(11)，该上表面和下表面相互平行地安排并且由四个与之垂直的侧表面连接，该侧表面的两个对置的侧表面(14)具有突起和凹陷的部分，它们与该上表面和下表面一起形成波纹形的切削刃，并且其余的两个对置的侧表面(13)平面地安排并且彼此平行。根据本发明，由两个邻接的侧表面(13、14)形成的至少一个切削拐角(18)具有作为切削刃的一个实施方式。本发明还涉及一种应用所披露的切削镶片的方法，首先，为了面加工一个中心轴承面，该切削镶片在一个转动的工件上径向地位移，然后，为了精加工一个轴承表面而轴向地位移。

1.  一种切削镶片，该切削镶片具有一个棱柱形的基本形状并具有一个顶表面和一个底表面(11)，该顶表面和底表面相互平行安排并由四个与之垂直安排的侧面连接，并且其中的两个对置的侧面(14)具有突起的和凹陷的部分，这些部分与该顶表面和底表面(11)一起形成相应的切削刃，并且该侧面中的另外两个对置的侧面(13)以一种平面的方式安排并且相互平行，其特征在于，由两个相互邻接的侧面形成的至少一个切削拐角(18)被设计成一个切削刃。

2.  如权利要求1所述的切削镶片，其特征在于，该切削拐角(18)是圆的，并有一个0.3mm至0.5mm，优选的0.4mm的拐角半径。

3.  如权利要求1和2之一所述的切削镶片，其特征为在该顶表面和底表面上的两个相应地在直径上对置的切削拐角(18)。

4.  如权利要求1至3之一所述的切削镶片，其特征在于，这些切削拐角这些侧面上限定了一个基本上半圆柱形的部分。

5.  如权利要求1至4之一所述的切削镶片，其特征在于，在平面图上观察这些突起和凹陷部分有一种梯形的设计，其中相互相邻安放的突起部分形成主切削刃(15)，这些主切削刃处于一条线上并且它们各自横向地汇合次切削刃中(16)，这些次切削刃与主切削刃包围一个120°到160°的角。

6.  如权利要求1至5之一所述的切削镶片，其特征在于，定位于由这些突起部分形成的切削刃上的一条切线在一个点处接触该切削拐角(18)。

7.  如权利要求1至3之一所述的切削镶片，其特征在于，邻接于该切削拐角(18)以及这些突起和凹陷部分的前刀面(113)以优选在10°与20°之间的一个正前角而倾斜。

8.  如权利要求1至7之一所述的切削镶片，其特征在于，该顶表面和底表面(11)具有一个隆起设计的中央平台区(111)，与其邻接的是作为到前刀面(113)的过渡区的一个凹陷的侧面(112)。

9.  一种加工转动工件，尤其是曲轴，的方法，首先将至少一个切削镶片沿径向方向给进到该工件上，然后相对于该工件沿轴向的方向移动，其特征在于，如权利要求1至8之一所述的一个切削镶片首先被径向地移动用于对一个中心轴承面进行面加工，然后轴向地移动以精加工一个轴承面根部。

切削镶片以及加工转动工件的方法
本发明涉及一种切削镶片，该切削镶片具有一种棱柱形的基本形状并有一个顶表面和一个底表面，这些顶表面和底表面相互平行安排并由四个与之垂直安排的侧面连接，并且其中的两个对置的侧面具有突起的部分和凹陷的部分，这些部分与该顶表面和底表面共同形成相应的切削刃，并且这些侧面中的另外两个对置的侧面安排为一种平面的方式并且相互平行。
本发明还涉及对转动工件，尤其是曲轴，进行机加工的一种方法，首先至少一个切削镶片沿径向的方向给进到该工件上，然后沿轴线方向相对该工件移动。
例如，在EP 1 087 853 B2中这样一种切削镶片以及这样一种方法是已知的。
从DE 41 35 681 C3已经可以见到对旋转性对称的工件，尤其是曲轴，进行机加工的一种方法，在该方法中，机加工过程中该工件表面转动并且首先借助于切削刃尖进行粗加工并且然后借助于至少一个另外的切削刃尖进行精加工，其中在该精加工过程中，有待加工的工件表面由沿该工作表面的轴向方向移动的该另外的切削刃尖通过纵向车削过程进行加工。在精加工过程中具有该另外的切削刃尖的刀具径向地向该工件表面给进，纵向车削借助于该另外的切削刃尖的至少两个彼此相邻并轴向间隔一个距离安放并且基本同时工作的刀刃来进行。为此目的使用的刀具有一个刀具母体，在该刀具母体上要安排至少一个用于粗加工的切削刃尖和至少一个另外的用于精加工的切削刃尖。为了通过纵向车削进行的精加工，该另外的精加工刃尖具有至少两个彼此相邻且轴向间隔一个距离安放的刀刃，特别是具有一种齿样轮廓的切削刃，其中以一定距离间隔依次排列的多个刀刃各自有一种三角形的形状。由这些三角形刀刃形成的顶点位于一个平面中。
从DE 41 35 681 C3可见，一个刀具须设有沿圆周方向依次先后排列的多个切削刃尖，用它们可以在曲轴上进行不同的机加工操作。粗加工是使用第一套，例如，四个的切削刃尖来进行，在该粗加工的过程中，在所引述的例子中，在前刀面的平面视图中呈矩形的切削镶片在一个曲轴的方向沿径向给进。一旦通过切槽过程把曲轴加工到大致得出一个具有侧油环的轴颈的程度，就向工件上给进具有多个三角形切削刃的切削刃尖以进行精加工并且以一种纵向地轴向方式移动该切削刃尖以进行纵向车削。
从US 4,876,617已知具有一个棱柱形的基本形状的切削镶片。该切削镶片有两个基本上平行的顶部和底部的表面以及至少三个基本上垂直于该顶部表面和底部表面延伸的侧面。在至少一个侧面与该顶表面或者底表面之间的交界处上形成一个切削刃。相关侧面不是平面的并且交替地安排了突起和凹陷的部分，由此至少在该突起部分的区域中形成主切削刃的有效部分。倾斜的次切削刃在在这些主切削刃之间延伸，这些倾斜的次切削刃相对这些主切削刃成角度，部分地是60°角，并且在拐角区域中是45°角。此外，前刀面是由配属于一个主切削刃的每一部分的凹陷形成的，并且在一个主切削刃的中心区域中得到该前刀面与主侧面之间在62°至72°的范围内的一个角。
这些切削镶片要装配在一个铣刀上，其方式为它们的主切削刃轻度重叠并且一个切削镶片的主切削刃互相覆盖后一个切削镶片的这些凹陷区域，这样次切削刃仅以它们直接邻接主切削刃的区域与工件发生接合。提供一个对应的刀具仅用于沿径向方向的横给进以便在一个工件中铣削(例如)凹槽或者类似结构。
EP 1 087 853 B2中所陈述的问题是提供一种工件机加工的方法，其中在工件的机加工过程中切削镶片不仅径向给进，而且还要轴向给进，其中要有效地地、并且要以良好的质量来制造工件表面，即具有低的公差。
根据文中描述的方法，要使用至少一个开始时提到的类型的切削镶片来制造旋转对称的表面。具体地说，该切削镶片应有的特征是某些角度，即形成在该前刀面与主侧面的平面之间的一个第一角度，该平面由邻接主切削刃的侧面的一些区域所限定，并且它要在72°与76°之间，以及另外在次切削刃与主切削刃之间的一个75°与70°之间的角，以及该切削嵌件的一个倾斜角，在此处形成8°至12°的一个有效后角。它强调了这些角度的选择首先是使得向工件的径向和轴向的横给进过程中均可能有一个正的切削几何形状，并且另外可以使所发生的反作用力保持为相对地小。该刀具也仅适用于精加工。
因此根据先有技术已知的所有方法都有的缺点是，首先，为制造一个曲轴的轴承面，使用一个第一切削镶片进行粗加工。为此目的，经常使用具有1.2mm的拐角倒圆半径的一种“三角形可分度镶片”。然后为了精加工，使用具有梳样切削刃的一种上述的切削镶片，由此通过一种纵向车削过程来加工轴承面根部的最终轮廓。为了能够制造一个曲轴，要库存储备具有不同几何形状且处于不同等级的一定数量的切削镶片。不同类型的可分度镶片变体的数量并非不足虑的，这可能不利地导致装配时搞混的风险，导致所装配工具代价高贵的失误。所需切削镶片的多样性还造成长的准备时间。
最终，刀具成本对有待加工的工件的生产成本有重大影响。
本发明的目标是要避免上述缺点，具体是提供一种切削镶片，其中可以更有效地安排转动工件(譬如曲轴或者凸轮轴)的加工。同一目标对应地适用于提供加工此类工件的一种方法。
该目标是通过根据权利要求1所述的切削镶片以及根据权利要求9所述的方法而实现的。
根据本发明，该切削镶片有相互平行安排的一个顶表面和一个底表面以及四个与之垂直安排的侧面，并且其中的两个对置的侧面具有突起的部分和凹陷的部分，并且其中的另外两个对置的侧面以一种平面的方式安排并且相互平行。由彼此邻接的两个侧面形成的至少一个切削拐角被设计成一个切削刃。
从先技术已知，毗连该梳状切削刃，在一侧是一个拐角切削刃，该拐角切削刃适用于在切槽过程中于一个第一操作中对中心轴承面的面加工，此后该梳状切削刃被用于通过纵向轴向位移的纵向车削的过程。这样一种设计允许完全省去迄今使用的切削镶片，这些切削镶片在平面视图上具有三角形或者矩形前刀面并且它们被用在第一操作中。因此，新颖的切削镶片提供了一种组合刀具，这种组合刀具不仅因为曲轴加工需要少得多的可分度镶片而提供了成本优势，还允许节省储备量。通过使用这种组合刀具还降低了错误装配意义上混淆的风险。最后，因为只须装配一个可分度的镶片而不是以前那样地装配两个对应的可分度镶片，缩短了准备时间。
最后，迄今为止为了粗加工和精加工而使用的不同的切削镶片的不同的刀卡变体由具有根据本发明的切削刃尖的一卡型所取代的事实，提高了机加工的效率。所需要的刀卡减半同样地得到成本优势。最后，可以缩短一个加工流水线内的机加工时间，因为节省了具有第一可分度镶片的刀卡带与具有梳状可分度镶片的刀卡带之间的转换时间。
进一步的实施方案和优点由从属权利要求给出。
因此，根据该发明切削拐角具有倒圆的设计并且具有0.3毫米至0.5毫米、优选的是0.4毫米的拐角半径。一种可分度镶片的进一步优化是通过安排在顶表面和底表面上的两个对应的在直径上对置的切削拐角而实现的，即，每切削镶片在此邻接有四个梳状切削刃的四个切削拐角。
这些切削拐角优选地在这些侧面上限定一个实质上半圆形的部分。就梳状切削刃而言，在原则上它是先有技术中已知的，可以借鉴由DE 41 35 6841 C3或EP 0 542 026 B1中已知的实施方式或根据EP 1 087 853 B2的实施方式。然而，这些突起和凹陷部分优选在平面图上看具有梯形的设计，具体地说，相互邻接排放的突起部分形成排放在一条直线上的主切削刃并且它们各自侧向地汇入次切削刃，这些次切削刃与主切削刃包围一个120°至160°的角。根据本发明的另一种配置，位于由这些突起部分形成的切削刃处的一条切线只在一点上接触该切削拐角。
根据本发明的另一种配置，邻接切削拐角和突起以及凹陷部分的前刀面以优选在10°与20°之间的一个前倾角而倾斜。此外，该顶表面和底表面有一个隆起设计的中央平台，邻接于该平台的是作为到前刀面的过渡区的一个凹陷的侧面。这个中央的平台与该两个对置的侧面一起用于确保在一个切削镶片刀架上可靠地夹紧该切削镶片。该过渡区的作用是使切屑“弯曲”而流过前刀面，其方式是发生快速的切屑断裂从而避免长的缠结切屑。
根据本发明的另一种配置，上述的切削镶片被用于加工转动的工件(特别是曲轴)，至少一个切削镶片首先沿径向方向给进到该工件上并且然后沿轴向方向相对于该工件移动。在切槽移动的过程中该切削镶片进行一个中心轴承面的表面加工，并且然后为了进行精加工，通过一个轴向运动在一个圆柱的轴颈上加工出一个光滑的表面。
从附图中得出本发明进一步的细节，在附图中：
图1示出根据本发明的切削镶片的一个透视图，而
图2和图3各自示出根据先有技术的和使用根据本发明的切削镶片有可能进行的不同加工序列的草图。
图1示出根据本发明的切削镶片10，该切削镶片具有一个顶表面11以及与该顶表面对置的一个表面。这些表面至少是基本上平行的，其中在中央平台111的双侧均各自形成了一个中央平台111、一个凹陷地降下的侧面112以及一个前刀面113。用于容纳一个紧固螺丝的孔12穿过表面11。顶表面和底表面11由与其垂直配置的四个侧面相互连接，其中相互平行安排的对置的侧面13和形成有突起和凹陷的对置的面14把顶表面和底表面11相互连接。根据先有技术原则上已知的梳样轮廓包含梯形突起，这些突起具有主切削刃15，这些主切削刃排列在一条直线上并在双侧由次切削刃16在侧面相接，这些次切削刃延伸到一个类似的平面根部17。在本例中该梯形轮廓重复了六次，所有的主切削刃15均类似地排列在一条直线上，该直线同时还形成对切削拐角18的一条切线。该切削拐角18在整个侧面14上设计成一个基本上是半圆柱体，切削拐角的半径为0.4mm。这种切削拐角18在每侧直径上对置地形成，这样形成了四个有用的梳形轮廓式的刃以及四个切削拐角。
参见图2和图3将使本发明的优点更清楚。在图2中示出制造曲轴的一个中心轴承面所需要的加工步骤。为此在根据图2的一个第一步骤中使用了一个可分度的镶片，它在平面图中是三角形的并且具有例如1.2mm的拐角半径，并且用其对示于图左的一个幅板21进行表面加工。在切槽运动后(在其过程中径向对该工件(在图中从顶部向底部)给进刀具20)，按照弯箭头22将刀具20指向右侧并且以一种纵向车削的方式沿一个轴颈表面进行指向。在此之后，刀具20被转出，并且具有相同轮廓的另一个刀具23被送入用于加工和完成幅板24。箭头25示意性地表明包括径向切槽和摆动到位的这个移动。以此方式，首先进行粗加工，然后给进一个刀具26，该刀具有一个短于该轴承面根部的纵向轴向长度范围的梳样切削刃，然后，如可以从箭头27看到的那样，在轴承面根部上引导该刀具以进行纵向轴向车削。然而，根据图3，如果使用根据本发明的一种刀具10进行工作可以导致显著减少的加工时间，该刀具10使刀具20或者23与26相结合。首先以图3中所示的方式径向给进切削镶片10，将切削拐角18用于表面加工一个中心轴承面。如从箭头序列28可见，通过相继地摆动到位，该刀具被引导通过该轴承面根部，由此使后者的大致一半得到精加工。然后另一个刀具10以相同的方式径向地给进，并且在表面加工了的中心轴承面的精加工后，按照箭头序列29在以一种纵向轴向的方式被引导通过轴承面根部，这样总体上得到一个完全加工了的轴承表面。因此，利用切削镶片10进行两个组合的运动，这替代了至今要求的刀具20或23和26。这简化了库存并且减少了加工时间。
切削镶片10适合于加工非铁金属、铁和铸造金属，尤其是适用于加工曲轴。取决于工件和加工参数，切削镶片10可以用无镀层的碳化物或金属陶瓷或适当镀层的工件来制造。