CN105689777B - 加工工具和用于加工工具的刀片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加工工具和用于加工工具的刀片，具体而言，一种用于对材料(42)尤其用于木料或木质的材料、塑料和/或复合材料进行旋转切削加工的加工工具(11b)包括在周缘方向上布置的至少一排的带有弯曲的刀刃(19)的在俯视图中基本上正方形的各个刀片(17)，其具有楔角β并且以轴线夹角λ相对于转动轴线(12)进行布置。正方形的刀片(17)的刀刃(19)具有大于13mm且小于15mm的长度、小于50mm的刀刃半径以及小于60°且大于45°的楔角β。

Description

加工工具和用于加工工具的刀片

技术领域

本发明涉及一种尤其用于木料或木质的材料、塑料和/或复合材料的加工工具(Bearbeitungswerkzeug)以及用于该加工工具的刀片(Schneidplatte)。

背景技术

在对材料尤其木料进行切削加工时，通常力争无需再加工的平坦的(glatt)表面。为了实现这一点，必须优化加工工具的刀具几何形状。但是恰恰在加工木料或木质的材料时可观察到各种不利的影响，其损害了被加工的表面的质量。在切削木料时当在移除切屑的情况下在纤维方向上称之为预开裂(Vorspaltung)的裂纹超前于刀具(Schneide)时，例如能够出现所谓的预开裂。这种预开裂虽然使加工变得容易并且延长了刀具的使用寿命，但是还导致了不期望地粗糙的表面。此外当木料表面利用例如水溶性的漆进行处理时，在切断后能够导致工件纤维的重新建立(Wiederaufstellen)。

为了尽管有这些影响仍获得尽可能平坦的且无需再加工的表面，工具刀刃必须具有尽可能小的刀刃倒圆及小的楔角(Keilwinkel)。但楔角尤其经受这样的限制，即在刀具材料不同的情况下不允许低于确定的数值。在楔角过小的情况下已经在加工开始时伴随着刀刃倒圆的扩大发生刀刃(Schneidenkante)的变钝和/或发生在刀刃处的破裂，结果是未实现需要的切割质量。

因此为了一方面出于磨损原因使用不过小的楔角并且出于高的表面质量的原因使用不过大的楔角，现今在实践上仅仅使用硬金属以用于制造刀具。根据应用情况，这种刀具具有在45°和60°之间的楔角。

另一用于影响切削结果的影响因素为轴线夹角(Achswinkel)。轴线夹角理解为这样的角度，即刀刃相对于转动轴线或相对于该刀刃的转动运动方向占据该角度。通过使用轴线夹角出现所谓“牵拉的(gezogen)”切割，因为在使用时在刀刃上的仅仅一个点位于表面产生的区域中。由此比当没有设定轴线夹角时更平坦地切断木料纤维，并且产生还更好的表面质量。

通过弯曲的(bombiert)刀刃(=刀刃半径)也能获得与由于使用轴线夹角而引起的相似的效果。在此相对小的、展开的(abgewickelt)在0.02和0.09mm之间的弯度(Bombierung)已经是足够的，由此出现期望的效果。此外在刀具重叠的区域中由于弯曲的刀具产生明显更好的表面质量。

使用可更换的、正方形的刀片已经是已知的，该刀片的刀刃是弯曲的并且在该刀刃的长度上具有这样的刀刃半径，即该刀刃半径处在50和150mm之间的范围中。这种可在市面上获得的刀片此外具有为60°的楔角。高的楔角尤其是期望的，这是因为磨损更小且因此刀片的使用寿命更长。然而大的楔角减弱了刀具关于更小的工具直径的可使用性。由于飞速运动圆(Flugkreis)的更大的曲率，必须以更高的后角(Freiwinkel)来使用刀具。否则在木料表面上出现不期望的火刺(Brandmarke)，并且此外提高了车间失火的风险。对于带有60°的楔角的刀具的工具极限直径因此为近似80mm。在使用直径更小的情况下切削角(Spanwinkel，有时称为前角)由于更高的后角而过小，从而不能够进行优化的切削。

文件FR-A-2702403A1公开了带有尺寸14.5mm×14.5mm的刀片，其为了产生弯度具有1至3°的倒角。刀片的楔角处在35至40°之间且优选地为37°。相较于所描述的刀片，标准化的刀片应当具有尺寸14mm×14mm。应注意的是，根据文件FR-A-2702403A1为了产生弯度使用倒角以代替刀刃半径。这具有的缺点是，在加工木料表面时能够残留仍可见的条痕，这在美观上是不期望的。

美国专利申请US2008050185A1同样描述了正方形的刀片，其具有15mm的刀刃长度。装配在工具处的刀具的间距为在0.8和0.9英寸(20.32mm和22.86mm)之间并且刀片的重叠部为在0.375至0.425英寸(9.52mm和10.8mm)之间。由此造成了刀具具有至少15mm的刃长度。文件US2008050185A1在其余部分中不包括关于刀具的刀刃是弯曲的还是不弯曲的说明。

文件EP-A-1442852公开了带有转位式刀片的圆柱形平铣刀(Walzenfräser)，该转位式刀片成排地布置在带有切屑槽(有时称为排屑槽)的圆柱体的周缘处。相继的多排的转位式刀片布置在缺口上。转位式刀片具有正方形的形状以及略微拱弯的上侧。在文件EP-A-1442852中没有发现用于对刀片进行定尺寸的说明。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种加工工具和一种刀片，利用它们即使在更小的在小于80mm的范围中的工具直径的情况下也能够产生高的表面质量。另一目的在于，提供一种加工工具，其相较于已知的加工工具在表面质量通常保持不变的情况下实现了更高的工作效率。

这个和这另外的目的通过一种加工工具实现，该加工工具包括在周缘方向上布置的至少一排带有弯曲的刀刃的在俯视图中基本上正方形的各个刀片，其具有楔角并且以轴线夹角λ相对于转动轴线进行布置，其中正方形的所述刀片的所述刀刃具有大于13mm且小于15mm的长度、小于50mm的刀刃半径以及小于60°的楔角β。

本发明涉及一种用于对材料尤其用于木料或木质的材料、塑料和/或复合材料进行旋转切削加工的加工工具。工具具有在周缘方向上布置的至少一排带有弯曲的刀刃的在俯视图中基本上正方形的各个刀片，其具有楔角并且以轴线夹角相对于转动轴线进行布置。

根据本发明正方形的刀片的刀刃具有大于13mm且小于15mm的长度、小于50mm的刀刃半径以及小于60°且优选地大于45°的楔角。这种刀具几何形状具有的优点是，在木料中由于在展开的弯度保持不变的情况下减小了刀具半径能够达成使用明显更大的轴线夹角。最终在工具的整个直径范围中改善的刀具几何形状适用于刀具的改善的定位、改善的切割角(如切削角、楔角、后角以及轴线夹角)。由此意外地在使用寿命保持不变的情况下能够实现明显的改善的表面质量。优选地楔角的大小在45°和55°之间。

另一优点在于，由于相较于已知的刀具几何形状更小的楔角能够设定明显更高的切削角和后角。这引起了更优化的切削、更少的摩擦和热量。对发明人而言吃惊的是，尽管楔角更小但是工具的使用寿命没有减少。

有利地正方形的刀片的刀刃具有大于13.5mm且小于14mm的长度、小于48mm的刀刃半径以及优选地小于58°的楔角。对于楔角的下限值在带有在13mm和15mm之间的刃长度的刀片的情况下为45°，优选地为48°且特别优选地为50°。由于更短的刀刃长度和更小的刀刃半径能够利用改善的刀具几何形状实现明显小于80mm的工具直径。

当正方形的刀片的刀刃具有在13.7mm和13.9mm之间的长度、小于45mm且优选地等于或大于40mm的刀刃半径以及优选地具有小于54°优选地大约53°的楔角时，证实为特别有利的。在此“大约”应当理解为±0.5度。利用这样的刀片(即其刀具几何形状相应于之前提及的标准)能够获得突出的表面质量。

根据一种优选的实施方式，刀刃当在径向方向上在朝包含工具的纵轴线的投影平面上进行投影的情况下以在18和32度、优选地20和30之间、且特别优选地在22和28度之间的轴线夹角相对于工具纵轴线倾斜。相对于工具纵轴线在22和28度之间的轴线夹角的设定结合上面提及的刀具几何形状的刀片已证实为优化的。

有利地在周缘方向上设置有至少两排刀片，其中两排的刀片在工具的转动方向上来看至少局部地重叠。这具有的优点是，由于中断的切割需要比当两排设计成带有不中断的刀刃时更小的切削功率。

工具优选地具有至少一个螺旋形的凹口，该凹口带有多个布置成彼此并排的用于容纳刀片的支座。这种布置方案在实践中已经经受考验。在此在工具的轴线方向上测量的两个相邻的支座的间距小于刀片的两倍的刀刃长度。由此能够借助于第二刀片排和在其中正方形的刀片的相应的轴向的错位产生如利用连续的刀片那样的闭式切割。

加工工具的一种特别有利的实施方式设置成，两个最外部的刀片的一个关于在周面中伸延的纵轴线转动了轴线夹角-λ，从而最外部的和所有随后的刀片17在切割过程时或者向外部或者向内部牵拉(ziehen)，即在切割时出现向外部或向内部作用到木料纤维上的力分量。

本发明的对象还为用于加工工具的基本上正方形的刀片，该加工工具用于对材料尤其用于木料或木质的材料、塑料和/或复合材料进行旋转切削加工，该刀片带有正面和弯曲的切削面，其中正面与弯曲的切削面占据钝角。根据本发明的刀片的特征在于，正方形的刀片的刀刃具有大于13mm且小于15mm的长度、小于50mm的刀刃半径以及小于60°且大于45°的楔角。带有这样的刀具几何形状的刀片的优点已经在更上面的内容中讨论过。

本发明的另一对象为一种***，包括用于对材料如木料或木质的材料、塑料和/或复合材料进行旋转切削加工的工具以及根据上文所述的刀片。

附图说明

现在参考附图进一步详细地描述本发明的实施例。

图1示出了带有多个布置在螺旋形的凹口中的刀片的用于旋转加工工件的根据本发明的加工工具的第一实施例的侧视图；

图2示出了图1的实施例的正视图；

图3以底视图和截面图示出了根据本发明的刀片；

图4示意性地示出了在这样的情况下的图3的刀片，即当该刀片切向上定位在圆柱形的加工工具的周缘处时；

图5示意性地示出了在这样的情况下的图3的刀片，即当该刀片在加工工具的周缘处斜倾了后角α时；

图6示意性地示出了刀片在圆柱形的加工工具处的几何的定位；

图7示意性地示出了带有接连布置的多排刀片用于进行开榫口槽(Fälzen)的圆柱形的加工工具的第二实施例，其中为了更好的图解说明将周面的一半示出为展开的面；

图8示意性地示出了用于开槽的(Nuten)加工工具的第三实施例；

图9示意性地示出了用于开接合槽口的(Fügen)加工工具的第四实施例。

参考符号列表

11 加工工具

12 转动轴线

13 基体

15 周缘面

17 刀片

19 刀片的刀刃

21 切屑通道(Spankanal)

23 螺旋槽

25 板形支座(Plattensitz)

27 螺纹紧固件通道

29 固定螺纹紧固件

31 正面或后角面

33 支承面

35 弯曲的切削面

37 容纳孔

38 完整的弯度

39 剩余弯度(Restbombierung)

41 切线

42 木料工件

43,45 刀片排

47 “死”区域

49 转动方向箭头。

具体实施方式

图1和2以透视图示出了根据本发明实施的用于对材料(尤其用于木料或木质的材料如施覆涂层的或未施覆涂层的木屑板(Spanplatte)、硬质纤维板或类似物)进行切削加工的加工工具11的第一实施例。但是加工工具11还能够对于其它的材料如纤维复合塑料或类似物是适宜的。加工工具11设计为螺旋铣刀并且设置成用于装配在未示出的工具柄部上。在运行中驱动加工工具11围绕转动轴线12转动(图1)。

加工工具11的基体13实施成基本上圆柱形的，其中在其圆柱形的周缘面15上布置有多个构造为周缘刀具的带有刀刃19的刀片17。刀片17布置于在周缘方向上布置的至少一排、优选地至少两排或更多排中，其中各排或各组在轴向方向上彼此重叠，以便由此获得均匀的切削结果。

在图1中示出的加工工具11中在周缘面15中以邻接到同样螺旋形的凹口23处的方式构造有螺旋形的、半圆的或U形构造的切屑通道21。在螺旋形的凹口23中彼此成间距地布置有多个板形支座25。在每个板形支座25的中心设置有用于容纳固定螺纹紧固件29的螺纹紧固件通道27。

在图3中在右边示出了刀片17的底视图并且在左边以截面图示出了刀片17。刀片17具有基本上正方形的轮廓，带有棱边长度l，带有平的正面31和面积上更小的且同样平的支承面33。在正面31和支承面33之间分别在侧棱边处构造有带有刀刃19和楔角β的刀楔。在此参考符号35表示弯曲的切削面，并且正面31为后面(Freifläche)。如可从图3中看出的那样，刀刃19构造成不是直的而是弯曲的，即带有确定的刀刃半径，其优选地小于45mm。在刀片17的中间存在锥形的容纳孔37，该容纳孔用于容纳固定螺纹紧固件29的头部。

如果在处在正面的平面中的方向上从侧边观察带有弯曲的刀刃的刀片，则弯曲的切割刃感觉为直线(图4)。然而一旦刀具斜倾了后角α，则弯曲的刀刃19显现为带有确定的剩余弯度39(该剩余弯度小于刀刃的实际上的弯度)的椭圆的展开(图5)。如果刀片斜倾了90°(如在图3中那样垂直于正面的视角)，那么可看见完整的弯度38。对于加工工具的设计方案而言这意味着，通过板形支座相对于周缘面的相应的倾斜可相应设定期望的、优化的剩余弯度。

在图6中示例性地示出了刀片17在圆柱形的工具11处的布置方案。如可从图6中看出的那样，刀片17相对于放置到工具周缘处的切线41斜倾了后角α。根据实施例刀片在后角平面中转动了轴线夹角λ进入到被铣削的螺旋槽23中并且刀具的两个角点(弯曲的切割刃的切割点)同时这样斜倾了平面角(Ebenenwinkel)ε，即使得这些角点再次处在相同的“线”(更确切地说飞速运动圆)上。在工具为圆柱形的情况下这种“线”为相同的飞速运动圆直径并且在工具为锥形的情况下刀具的角点处在工具的相应的“倒角角度线(Faswinkel-Linie)”上。

图7示例性地示出了根据本发明的加工工具11a，如其能够使用于给木料工件开榫口槽那样。为了更好的图解说明，将柱体周面的一半示出为展开的面，即在平面中铺开。加工工具具有在周缘方向上接连布置的两排43,45刀片17，这些刀片如可从图7中看出的那样布置成彼此错位。通过刀具转动了轴线夹角以及通过由于倾翻了后角而使刀具放任自由(Freistellen)，在切割刃的侧边上产生三角形的“死”区域47，也就是刀具的这样的区域，即该区域不参与实际的切削进程。开榫口槽加工工具11a比最大的榫口槽深度宽了“死”区域47，否则第二排45的最上方的刀片17伸出超过工具主体。利用转动方向箭头49表示旋转方向，以及λ表示轴线夹角。

在图8中示出了可专门用于开槽所使用的加工工具。该加工工具11b的特别之处在于，如此划分和布置刀片17，即使得在两个主体侧边上没有“死”区域存在。这可通过以下方式实现，即通过在两个侧边上附加地放置粗切刀具(Vorschneider)，从而铣刀还能够作为“开槽刀”使用。根据实施例开槽工具11b具有带有4个刀片17的第一排43和带有3个刀片17的第二排45。在此第一排的刀片关于纵轴线如此转动了轴线夹角λ，即使得第一和所有随后的刀片17在切割过程时向外部牵拉。

在图9中示出了可专门用于开接合槽口所使用的加工工具11，其与图1的加工工具是一致的。该加工工具的特别之处在于，刀片关于纵轴线如此转动了轴线夹角λ，即使得在两个体侧边上至少一个刀具17'或17''向“内部”牵拉并且因此在被加工的木料工件的方向上挤压木料纤维。由此在两个侧边上产生没有裂纹的(ausrissfrei)切割刃。通过这种专门的刀具布置方案以及由于斜倾了后角而使刀具放任自由在切割刃的上方或下方产生三角形的“死”区域，也就是说刀具的这样的区域，即该区域不参与实际的切削进程。为了使刀具侧向上不从工具中伸出，工具必须加宽了至少该区域，以便一方面预防使用者的受伤风险并且另一方面保护刀具免受损伤。

总结性地能够记载下文：刀片示例性地具有带有构造在刀刃处的楔角β的梯形的横截面，其中楔角β由刀具的弯曲的切削面和后面包夹。楔角β还加上后角α和切削角γ总共为90°。楔角β根据本发明为<60°并且尤其处在45°和58°之间的范围中，优选地在52°和54°之间的范围中，优选地为大约53°。通过改善的刀具几何形状能够实现带有更小的直径的加工工具。

Claims (19)

1.一种用于对材料(42)进行旋转切削加工的加工工具(11,11a,11b)，包括在周缘方向上布置的至少一排刀片(17)，所述刀片(17)各自在俯视图中基本上成正方形且具有弯曲的刀刃(19)，所述刀刃(19)具有楔角并且以轴线夹角λ相对于转动轴线(12)进行布置，其特征在于，正方形的所述刀片(17)的所述刀刃(19)具有大于13mm且小于15mm的长度、小于50mm的刀刃半径以及小于60°的楔角β。

2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述楔角β大于45°。

3.根据权利要求1或2所述的工具，其特征在于，正方形的所述刀片的所述刀刃(19)具有在13.7mm和13.9mm之间的长度、小于45mm的刀刃半径以及小于54°的楔角β。

4.根据权利要求3所述的工具，其特征在于，所述刀片(17)具有13.8mm的长度、40mm的刀刃半径以及53°的楔角β。

5.根据权利要求1或2所述的工具，其特征在于，所述刀刃(19)当在径向方向上在朝包含所述工具的纵轴线的投影平面上进行投影时以在18和32度之间的轴线夹角λ相对于工具纵轴线倾斜。

6.根据权利要求1或2所述的工具，其特征在于，所述刀片(17)占据这样的平面角ε，即所述刀刃(19)的处于彼此相对的角点处在相同的飞速运动圆半径上。

7.根据权利要求1或2所述的工具，其特征在于，在周缘方向上设置有至少两排(43,45)刀片(17)，其中两排(43,45)的刀片至少局部地重叠。

8.根据权利要求1或2所述的工具，其特征在于，所述工具具有至少一个螺旋形的凹口(23)，该凹口带有多个布置成彼此并排的用于容纳刀片的支座(25)。

9.根据权利要求8所述的工具，其特征在于，在所述工具的轴线方向上测量的两个相邻的支座的间距小于所述刀片的两倍的刀刃长度。

10.根据权利要求7所述的工具，其特征在于，最外部的刀片(17)的至少一个关于纵轴线转动了轴线夹角-λ，从而最外部的和所有随后的刀片(17)在切割过程中或者向外部或者仍然向内部牵拉。

11.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述材料(42)为木料或木质的材料、塑料和/或复合材料。

12.根据权利要求5所述的工具，其特征在于，所述刀刃(19)当在径向方向上在朝包含所述工具的纵轴线的投影平面上进行投影时以在20和30度之间的轴线夹角λ相对于工具纵轴线倾斜。

13.根据权利要求12所述的工具，其特征在于，所述刀刃(19)当在径向方向上在朝包含所述工具的纵轴线的投影平面上进行投影时以在22和28度之间的轴线夹角λ相对于工具纵轴线倾斜。

14.一种用于加工工具的刀片(17)，该加工工具用于对材料(42)进行旋转切削加工，该刀片带有正面(31)和弯曲的切削面(35)，其中所述正面(31)与所述弯曲的切削面(35)占据钝角，其特征在于，正方形的刀片(17)的刀刃(19)具有大于13mm且小于15mm的长度、小于50mm的刀刃半径以及小于60°的楔角β。

15.根据权利要求14所述的刀片，其特征在于，所述正方形的刀片(17)的所述刀刃(19)具有大于45°的楔角β。

16.根据权利要求14或15所述的刀片，其特征在于，所述正方形的刀片(17)的所述刀刃(19)具有在13.7mm和13.9mm之间的长度、小于45mm的刀刃半径以及小于54°的楔角β。

17.根据权利要求16所述的刀片，其特征在于，所述刀片(17)具有13.8mm的长度、40mm的刀刃半径以及53°的楔角β。

18.根据权利要求14所述的刀片，其特征在于，所述材料(42)为木料或木质的材料、塑料和/或复合材料。

19.一种工具***，包括根据权利要求1至13中任一项所述的工具和根据权利要求14至18中任一项所述的刀片。

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