CN105324202B - 铰孔元件、铰孔工具及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于铰孔工具（10）的铰孔元件，其能够被驱动以绕旋转轴线旋转，以用于精密加工先前产生的孔，所述铰孔元件具有正面主切削刃（20）和邻接所述主切削刃（20）的径向外端的副切削刃（22），其中所述主切削刃（20）和所述副切削刃（22）界定切屑去除面（24），并且形成用于在孔壁上引导的支撑区域（36）的抛光斜面（32）被形成在所述副切削刃（22）及其后刀面之间。根据本发明，所述支撑区域（36）小于所述抛光斜面（32）并且由所述抛光斜面（32）的中间区段（更具体地，凹陷中间部分（38））保持在距离所述副切削刃（22）一定横向距离处。

Description

铰孔元件、铰孔工具及其生产方法

技术领域

本发明涉及用于铰孔工具的铰孔元件，其能够绕旋转轴线被旋转驱动，以用于精密加工先前产生的孔，该元件包括用于前导孔的铰刀余量的正面主切削刃和邻接主切削刃的径向外端的副切削刃，其中主切削刃和副切削刃界定切削面，形成用于在孔壁上引导的支撑区域的基面被构造在副切削刃及其后刀面之间。本发明进一步涉及装备有这样的铰孔元件的铰孔工具以及用于制造所述铰孔工具的方法。

背景技术

铰孔是使用几何构造被限定的切削刃的切屑形成机加工方法，其中不同于打眼或钻孔，仅在通常预加工孔内具有小切屑横截面。在直径方面的加工余量或铰孔余量通常处于从0.1至0.5毫米的范围内。铰孔工具被设计成确保许多部件均具有高品质孔，且在直径方面以及在孔的形状和位置及其粗糙度方面具有最小的可能容差。为了使得孔的尺寸精度落入几个微米的范围内，针对加工任务单独定制铰孔工具。通过被固定地连接到工具主体的切削主体或铰孔元件的准确限定的磨削能够大体实现这种精度。在这样的情况下，公知的是邻近副切削刃磨削圆形磨削基面（其抵靠孔壁摩擦），并且以致实现引导且平稳功能。由于摩擦力的原因，产生热，但是会随之发生不期望的振动。

发明内容

在此基础上，本发明的目标是进一步改进现有技术已知的铰孔元件以及铰孔工具及其制造方法，并且确保过程可靠的加工且同时满足孔品质的高要求。

为了实现该目标，提出了在独立权利要求中分别限定的特征的组合。从从属权利要求得出本发明的有利实施例和改进。

本发明是基于如下概念，即通过构造基面，使得切削与引导和平稳功能无关。因此，根据本发明提出了，支撑区域小于基面并且经由基面的中间区段保持在距离副切削刃一定横向距离处。以此方式，有效引导和平稳的接触区域能够更远离副切削刃且没有增加对于摩擦热有效的接合面积。实际上，由于被设定在孔壁后方的中间区段的原因，可以说，一部分基面变成闲置。因此能够实现过程可靠的加工且孔具有紧密容差，并且能够确保大量孔或工件具有预定义表面品质、尺寸精度和尺寸稳定性。

有利地，根据基本形状，基面呈现为针对所需孔被定制的圆弧轮廓，其中通过在圆弧轮廓区域内去除材料来使得中间区段成形。

具体优选实施例提供了通过在副切削刃和支撑区域之间的优选槽状凹槽形成中间区段。以此方式，在凹槽的相互间隔开的侧面上，能够特别有效地分离“切削”和“平稳/支撑”功能。

在这样的情况下，有利的是如果凹槽呈现小于10μm的最大深度。

对于加工铸造材料特别有利的变型提供了如下方案，即中间区段从副切削刃朝向支撑区域径向攀升，以致副切削刃具有比支撑区域更小的切削圆半径。同样，工具的支撑件被换位到远离副切削刃的基面区。能够借助于如下事实实现进一步的改进，即支撑区域相对于副切削刃的径向突出长度最大是3μm。

为了有效地限制摩擦热的产生，在任意情况下应该确保沿周边方向测量的支撑区域的宽度在0.05和0.75毫米之间，优选地在0.05和0.15毫米之间。

对于加工钢特别有利的另一变型提供了如下方案，即中间区段次要朝向支撑区域径向下降，以致副切削刃具有比支撑区域更大的切削圆半径。支撑区段则变得有效率，特别是在振动情况下或运动偏离理想孔几何构型的情况下。在这种情况下，有利的是如果副切削刃相对于支撑区域的径向突出长度大于0.01毫米。

此外，已经证明特别有利的是，如果沿着周边方向测量，支撑区域距离副切削刃的距离是主切削刃的切削圆直径的0.005至0.05倍，有利地0.01倍。

本发明的主题也是铰孔工具，其具有可旋转驱动的主体和根据本发明的多个铰孔元件，所述铰孔元件分布在主体的周边上且以单件被形成在主体上或者作为附件被固定地连接到主体。

在程序方面，发明内容中陈述的目标通过至少下述方法步骤序列来实现：

-基于孔半径圆形磨削基面，

-精磨切削面和后刀面，

-磨削主切削刃或者前导几何构型，

-作为基面32的区域性凹槽40或斜面磨除中间区段，其中基面的剩余圆形磨削区域形成支撑区域以用于在孔壁上引导。

因此以相同方式实现方法产品的上述优点。在工具生产时，多个铰孔元件也可以被形成到主体的周边或者被牢固地固定在相应座内。

附图说明

参考在附图中示意性呈现的说明性实施例在下文更具体地解释本发明，附图中：

图1以透视图示出铰孔工具，其具有主体和与其附接的铰孔元件；

图2以透视图示出了铰孔元件的第一实施例；

图3示出沿根据图2的铰孔元件的副切削刃的方向的部分放大端面图；

图4以透视图示出了铰孔元件的第二实施例；

图5示出沿根据图4的铰孔元件的副切削刃的方向的部分放大端面图；

图6以透视图示出了铰孔元件的第三实施例；

图7示出沿根据图6的铰孔元件的副切削刃的方向的部分放大端面图。

具体实施方式

图1中呈现的铰孔工具10能够绕其纵向轴线被旋转地驱动以用于借助于机器工具来精密加工在工件内的先前产生的孔，并且在此能够沿纵向轴线的方向前进以便通过金属切削过程去除铰孔余量并且因此产生具有高表面品质的真实尺寸的孔。为此目的，铰孔工具10具有可以被夹持在机器主轴内的柄12、被置于柄12的前端处的主体14以及被焊接到主体14上的多个周向分布的铰孔元件16。沿旋转方向在铰孔元件16的前方，切屑导槽18相应地被磨削在主体14内。

在图2、图4和图6中的各个实施例中示出的细长铰孔元件16在其前端面上相应地具有主切削刃20和副切削刃22，该副切削刃22邻接主切削刃20的径向外端并且相反于前进方向以与相对于旋转轴线来说的微小轴向锥度会聚。切削刃的路线在主切削刃20至副切削刃22的转变处形成钝角前导几何构型，其中在铰孔切削的过程中产生将工具驱使到其自身中间的中心力。主和副切削刃20、22界定指向旋转方向的切削面24，其经由上游切屑导槽18引走被去除的切屑。在后部以不同间隙角邻接主切削刃20的是主工具刀面26和副工具刀面28。例如，第一间隙角能够达8°并且第二间隙角是12°。

在副切削刃22及其后刀面30之间构造有狭窄基面32，其根据基本形状而具有圆形或者圆柱形磨削弧34的轮廓，并且在各种实施例中由于材料去除的原因而被不同地构造。相应地形成用于抵抗要被加工的孔的内壁进行支撑的支撑区域36，该支撑区域相比于作为整体的基面32具有减小的表面面积并且通过基面32的中间区段38被保持在距离副切削刃22一定横向距离处。

在图2和图3所示的说明性实施例中，中间区段38通过槽状凹槽40形成。凹槽40经由副切削刃刀面42邻接副切削刃22，并且在远离副切削刃22的侧面上被支撑区域36界定。因此狭窄支撑区域36在孔壁上几乎不产生摩擦并且同时，由于距离副切削刃22的相对较大距离而呈现良好引导特征。凹槽的最大深度小于10μm，例如是7μm。副切削刃刀面42的宽度有利地落入在0.01毫米和0.02毫米之间的范围内，而沿周边方向观察的支撑区域36呈现在0.05毫米和0.15毫米之间的宽度。

有利地，凹槽40的宽度被选择成使得沿着周边方向测量，支撑区域36距副切削刃22的距离是主切削刃20的切削圆直径的0.005-0.05倍，优选地是0.01倍。

在图4和图5所示的说明性实施例的区别特征主要在于如下事实，即中间区段38通过从圆形磨削弧34的退台44形成并且因此从副切削刃22朝向支撑区域36径向攀升。因此副切削刃22具有的切削圆比支撑区域36小测量值x（图5），其中x小于3μm，有利地是2.5μm。以此方式，进而，在孔壁材料齐平或平缓的接触区域内产生与旋转方向相反地从副切削刃22后退并且宽度减小到例如0.1mm的支撑区域36，同时实现了引导功能。有利地，这里退台44的宽度也被选择成使得沿着周边方向测量，支撑区域36距离副切削刃22的距离是主切削刃20的切削圆直径的0.005至0.05倍，优选地是0.01倍。

在图5和图6所示的第三变型中，相同或类似部件再次具有与上述相同的附图标记。在说明性实施例中，中间区段38作为平台46朝向下方的支撑区域36径向下降，以致副切削刃22呈现比支撑区域36大一个测量值z的切削圆半径。在此测量值z应该是至少0.01毫米。紧邻副切削刃22，能够提供具有0.03毫米的最大宽度的圆形磨削区域48，同时邻接平台46应该具有最大0.2毫米的宽度。因此在纯粹的几何截面图中，支撑区域36不接触孔壁，而是仅在产生振动和偏离孔轴线的工具运动时显示其稳定价值。特别是在加工钢的情况下情况如此，其中孔更不平滑，而支撑区域36实现的振动阻尼是最主要的。在此的目的也是通过增加支撑区域36距离副切削刃22的距离来改进稳定效果，并且通过减小圆形磨削区域48来最小化摩擦热的生成。

在制造工具时，在铰孔元件16已经被焊接到主体14上之后，基面32根据所需孔直径被圆形磨除。在此提供最小轴向锥度，以致圆形磨削直径相反于前进方向稍稍下倾。在此之后，磨出切屑导槽18，并且精磨铰孔元件16的切削面24和后刀面30。其他方法步骤包括：磨削主切削刃20或者前导几何构型，其具体地通过导程角、前倾角以及主和副间隙角来限定。在中间区段38的随后磨除期间，产生基面32的区域性凹槽40或斜面44、46，其中基面的剩余区域形成支撑区域36以用于在孔壁上引导。当然，例如涂覆或清洁的额外加工步骤可能是必要的，以便完成工具的制造。

Claims (8)

1.一种用于铰孔工具（10）的铰孔元件，其能够绕旋转轴线被旋转驱动，以用于精密加工先前产生的孔，该铰孔元件包括用于前导所述孔的铰刀余量的正面主切削刃（20）和邻接所述主切削刃（20）的径向外端的副切削刃（22），其中所述主切削刃（20）和所述副切削刃（22）界定切削面（24），并且形成用于在所述孔壁上引导的支撑区域（36）的基面（32）被构造在所述副切削刃（22）及其后刀面之间，特征在于，所述支撑区域（36）小于所述基面（32）并且被所述基面（32）的中间区段（38）保持在距所述副切削刃（22）一定横向距离处，通过在所述副切削刃（22）和所述支撑区域（36）之间的槽状凹槽（40）来形成所述中间区段（38），所述支撑区域（36）距所述副切削刃（22）的距离是所述主切削刃（20）的切削圆直径的0.005至0.05倍，沿周边方向测量的所述支撑区域（36）的宽度在0.05和0.75毫米之间。

2.根据权利要求1所述的铰孔元件，特征在于，所述基面（32）呈现为圆弧轮廓，并且其中通过在所述圆弧轮廓的区域内去除材料来使得所述中间区段（38）成形。

3.根据权利要求1或2所述的铰孔元件，特征在于，所述凹槽（40）具有小于10μm的最大深度。

4.根据权利要求1或2所述的铰孔元件，特征在于，沿周边方向测量的所述支撑区域（36）的宽度在0.05和0.15毫米之间。

5.根据权利要求1或2所述的铰孔元件，特征在于，沿着所述周边方向测量，所述支撑区域（36）距所述副切削刃（22）的距离是所述主切削刃（20）的切削圆直径的0.01倍。

6.一种铰孔工具，其具有可旋转驱动的主体（14）和多个铰孔元件（16），所述铰孔元件（16）分布在所述主体（14）的周边上且如权利要求1-5中一项权利要求所述，其中所述铰孔元件（16）以单件被形成在所述主体（14）上 或者作为附件被牢固地连接到所述主体（14）。

7.用于制造包括如前述权利要求中任一项所述的铰孔元件（16）的铰孔工具的方法，所述方法至少包括下述方法步骤：

a)基于所述孔的半径圆形磨削所述基面（32），

b)精磨所述切削面（24）和所述后刀面（30），

c)磨削所述主切削刃（20），

d) 磨除作为所述基面（32）的区域性凹槽（40）的所述中间区段（38），所述支撑区域（36）距所述副切削刃（22）的距离是所述主切削刃（20）的切削圆直径的0.005至0.05倍，沿周边方向测量的所述支撑区域（36）的宽度在0.05和0.75毫米之间。

8.根据权利要求7所述的方法，特征在于，多个铰孔元件（16）被形成在主体（14）的周边上或者被牢固地固定在所述主体（14）的对应的刀座内。