带前槽设计的铰刀的制作方法

背景技术：

1.用于执行铰孔操作的已知旋转切割工具，例如铰刀，通常包括具有旋转轴线的切割头。所述切割头具有前端和从前端向后延伸的外围表面。所述外围表面包含至少两个切割插入件或切割齿，所述至少两个切割插入件或切割齿从所述前端向后延伸并由用于排出切割操作期间产生的切屑的切屑容屑槽分开。
2.一些常规的切割头设计在容屑槽中使用朝向切割刃的径向冷却剂将切屑向前推动通过孔。然而，材料的自然切屑流结合切割几何结构会使切屑倾向于在切割操作期间直接向后流入切屑容屑槽中。这并不理想，因为切屑可能会损坏孔表面并导致刃碎裂。


技术实现要素：

3.切屑在铰孔操作期间向后移动的问题通过提供带前槽设计而无容屑槽的铰刀来解决，由此确保切屑在铰孔操作期间向前移动。
4.在一个方面，一种铰刀包括从后端延伸的柄部部分和从所述柄部部分延伸到前端的切割部分。所述切割部分包含由槽分开的多个切割齿。每个切割齿具有在纵向方向上从所述前端延伸到接近所述柄部部分的切割刃。所述切割部分包含在每个切割刃末尾的边限，并且沿着每个切割刃延伸到接近所述柄部部分。每个切割齿还具有形成于所述切割刃与所述前端之间的主后刀面(primary relief)以及在一个切割齿的边限到邻近切割齿的切割刃之间纵向延伸的次后刀面(secondary relief)。当从所述铰刀的所述前端查看时，每个切割齿的宽度w相对于中心纵向轴线在径向向外方向上增加。
5.在另一方面，一种铰刀包括从后端延伸的柄部部分和从所述柄部部分延伸到前端的切割部分。所述切割部分包含由槽分开的多个切割齿。每个切割齿具有在纵向方向上从所述前端延伸到接近所述柄部部分的切割刃。所述切割部分包含在每个切割刃末尾的边限，并且沿着每个切割刃延伸到接近所述柄部部分。每个切割齿还具有形成于所述切割刃与所述前端之间的主后刀面(primary relief)以及在一个切割齿的边限到邻近切割齿的切割刃之间纵向延伸的次后刀面(secondary relief)。每个槽在纵向方向上从铰刀的前端延伸约0.05xd mm与约1.0xd mm的范围内的长度l，其中d是铰刀的切割直径。每个齿的次后刀面与铰刀的切割直径d之间的距离d小于在铰孔操作期间产生的切屑的大小，由此最小化或防止切屑从每个槽向后移动。
附图说明
6.虽然示出了本发明的各种实施例，但是所示出的特定实施例不应被解释为限制权利要求。预期在不脱离本发明范围的情况下可以进行各种改变和修改。
7.图1是根据本公开的实施例的铰刀的前等距视图；
8.图2是图1的铰刀的后等距视图；
9.图3是图1的铰刀的侧视图；
10.图4是图1的铰刀的另一侧视图，其中以幻线示出冷却剂系统；
11.图5是图1的铰刀的前端视图；
12.图6是图1的铰刀的后端视图；
13.图7是沿图3的线7-7截取的铰刀的切割部分的横截面图。
14.图8是沿图3的线8-8截取的铰刀的切割部分的横截面图；
15.图9是图1的铰刀的切割部分的放大的前等距视图；以及
16.图10是图1的铰刀的切割部分的另一放大的前等距视图。
具体实施方式
17.以下是对用于机械加工工件(未示)的例如铰刀等切割工具的版本的图示和解释。然而，应注意，所述切割工具可被配置成适合任何特定应用，例如轨道钻孔、端铣等，并且不限于仅图示中的示例。
18.本文中对特定应用的描述不应限制使用切割工具的范围和程度。
19.如本文在整个说明书以及权利要求书中所使用的近似语言可以应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”、“大约”和“大体上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似用语可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或用语另外指示，否则此类范围确定包含其中含有的所有子范围。
20.在整个文本和权利要求中，关于值的范围(例如，“约22wt％到35wt％”)使用词“约”旨在修饰所列举的高值和低值两者，并反映与测量值、有效数字和互换性相关联的变化的模糊程度，这些全是如本发明所属领域的普通技术人员应当理解的。
21.出于本说明书的目的(除在操作示例中之外)，除非另有指示，否则表示成分的数量和范围、工艺条件等的所有数值在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非相反地指示，否则本说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本发明寻求获得的期望结果而变化。最低限度地，并且不试图将等同原则的应用限于权利要求书的范围，至少应根据所报告的有效数字的数目并且通过应用一般舍入技术来解释每个数值参数。此外，如本说明书和所附权利要求中所使用，除非明确且不含糊地限于一个指示物，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在包含复数指示物。
22.尽管阐述本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体示例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量中发现的标准偏差(包括测量仪器中发现的标准偏差)引起的。同样，应当理解，本文列举的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。例如，范围“1至10”旨在包含在所列举的最小值1与所列举的最大值10之间并且包含所述最小值和最大值的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值的范围。因为公开的数值范围是连续的，所以它们包含最小值和最大值之间的每个值。除非另有明确指示，否则本技术中指定的多种数值范围均为近似值。
23.在以下说明书和权利要求中，引用了具有以下含义的多个术语。
24.除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包含复数指代。
[0025]“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且所述描述包含事件发生的示例和事件不发生的示例。
[0026]
如本文所用，“槽”被定义为在铰刀的正面上的轮廓，所述轮廓并不沿着工具主体延伸，而是径向延伸形成切屑槽。
[0027]
如本文所用，“容屑槽”被定义为在前表面上沿着工具主体(z轴)轴向延伸以形成切屑容屑槽的轮廓。容屑槽可以是直的或螺旋的。
[0028]
参考图1-10，其中相同的参考标号表示相同的元件，根据本发明的实施例，以10示出切割工具，例如铰刀。一般来说，铰刀10包含从后端13延伸的柄部部分12、从柄部部分12延伸到前端15的切割部分14和基本上平行于z轴延伸的中心纵向轴线16。柄部部分12能够接收于常规的机械工具夹持卡盘(未示)中。在操作期间，铰刀10在图1和2中的箭头指示的方向r上围绕中心纵向轴线16旋转。具体地说，铰刀10当从前端15查看时在逆时针方向上旋转，如图1中所示，且当从后端13查看时在顺时针方向上旋转，如图2中所示。
[0029]
在所示实施例中，柄部部分12包含从后端13延伸到第二部分12b的第一部分12a，所述第二部分具有比第一部分12a相对小的直径。第一部分12a通过渐缩过渡部分12c与第二部分12b分开。应了解，在另一实施例中，第一部分12a和第二部分12b可具有相同的直径，或者在另一实施例中，第一部分12a可具有比第二部分12b相对小的直径。
[0030]
一般来说，切割部分14包括由槽20分开的多个切割齿18。在一个实施例中，切割齿18相对于彼此不相等地分度。在另一实施例中，至少三个或四个切割齿18相对于彼此不相等地分度。应理解，可单独地或共同地调整分度角以防止在切割操作期间沿着铰刀10的切割部分14发生颤振。
[0031]
在所示实施例中，铰刀10具有总共六个切割齿18和六个槽20(即，齿18与槽20之间一对一的对应关系)。然而，应了解，本发明不受切割齿18和槽20的数目限制，并且本发明可通过任何合乎需要数目的切割齿18和槽20实践，这取决于铰刀10的物理尺寸。例如，本发明可通过具有两个与二十个或更多个之间的切割齿18和槽20的铰刀10来实践。
[0032]
每个齿18具有切割刃22，所述切割刃在纵向方向(即，平行于z轴)从前端15延伸切割部分14的基本整个长度到接近柄部部分12。边限24跟在每个切割刃22末尾，并且还延伸到接近柄部部分12。每个齿18还具有形成于切割刃22与前端15之间的主后刀面或间隙26。每个切割齿18还具有在一个切割齿18的边限24与邻近切割齿18的切割刃22之间纵向延伸的次后刀面或间隙28。
[0033]
如图5、7和8中所见，每个次后刀面或次间隙28在一个切割齿18的切割刃22与邻近切割齿18的边限24之间基本上笔直地延伸(即，基本上平行于铰刀10的中心纵向轴线16延伸)。当从铰刀10的前端15查看时，次后刀面28使切割部分14基本上为多边形形状。在所示实施例中，当从前端15查看时，铰刀10具有总共六个齿18和槽20，并且因此，铰刀10的切割部分14呈基本上六边形的形状。应理解，取决于切割齿18和槽20的数目，次后刀面或间隙28使切割部分14具有任何多边形形状。例如，在铰刀10具有总共三个切割齿18和槽20的情况中，切割部分14将基本上是三角形的形状，诸如此类。然而，应了解，本发明可通过具有螺旋扭曲的次后刀面而非直的次后刀面的铰刀来实践。
[0034]
如图5、7和8中所见，每个槽20在径向方向上(即，基本上平行于x轴和y轴)延伸，并
且基本上是多边形形状。在所示实施例中，每个槽20在横截面上基本上为v形，并且由第一切割齿18的前侧壁20a(即，前向面)、第二邻近切割齿18的后侧壁20b(即，后向面)和其间的倒圆(radiused)表面20c限定。倒圆表面20c是基本上凹面的，具有曲率半径rc。倒圆表面20c是确定在机械加工操作期间产生的切屑大小的参数之一。
[0035]
如图5中所示，每个槽20形成以使得当从铰刀10的前端15查看时，每个切割齿18的宽度w相对于中心纵向轴线16在径向向外方向上(即，沿着x轴和y轴)连续增加。换句话说，每个齿18的宽度w在接近铰刀10的切割直径d处最大且径向向内变窄。因此，与其中每个齿的宽度w在径向向外方向上减小而非增加的铰刀设计相比，铰刀10具有增加的硬度和耐久性。应注意，切割直径d是确定在机械加工操作期间产生的切屑大小的参数之一。
[0036]
仍参考图5，每个槽20限定第一切割齿18的前侧壁20a与第二邻近切割齿18的后侧壁20b之间的槽角ga。槽角ga可在约15度到约70度之间的范围内。在一个实施例中，至少两个槽20限定基本上相同的槽角ga。在另一实施例中，所有槽20具有基本上相同的槽角ga。如图5中所见，将至少一对切割齿18分度，使得所述对中的每个齿安置成与另一齿大致相隔180度。在一些实施例中，铰刀10可具有安置成与另一切割齿18大致相隔180度的至少两对切割齿18，或安置成与另一切割齿18大致相隔180度的至少三对切割齿18。槽角ga是确定在机械加工操作期间产生的切屑大小的参数之一。
[0037]
在铰孔操作期间，每个槽20的形状由三个参数确定：1)槽角ga；2)倒圆表面20c的半径rc；以及3)铰刀10的切割直径d。通过优化上述三个参数，可通过在铰孔操作期间使切屑卷曲并破裂来形成短切屑。
[0038]
现参考图4、7和8，每个槽20还在纵向方向上(即，沿着z轴)从铰刀10的前端15延伸长度l。应注意，每个槽20的长度l比常规铰刀中的容屑槽短得多，由此最小化切屑在向后方向上(即，朝向铰刀10的后端13)的流动。长度l可在0.5xd mm与约1.0xd mm之间，其中d是切割直径。
[0039]
另外，次后刀面28与铰刀10的切割直径d之间的距离d比常规铰刀中容屑槽与切割直径之间的距离短许多。在所示实施例中，距离d小于切屑的大小，由此最小化或防止切屑从槽20向后移动。距离d在切割直径d的约1％与约15％之间。由于短得多的长度l和小距离d，因此最小化或防止了在铰孔操作期间产生的切屑在向后方向上移动超出槽20，这与具有向后延伸超出切割部分的容屑槽的常规铰刀不同。
[0040]
现参考图4、9和10，柄部部分12具有用于允许冷却剂和润滑剂从中穿过的主冷却剂孔30。主冷却剂孔30从后端13延伸到铰刀10的切割部分14中的冷却剂集管32。冷却剂集管32与主冷却剂腔30流体连通，并向多个冷却剂孔34提供冷却剂、润滑剂等。在所示实施例中，槽20的数目与冷却剂出口孔34的数目之间存在一对一的对应关系。因此，所示实施例的铰刀10具有总共六个冷却剂出口孔34，以用于向铰刀10的切割齿18提供流体，例如冷却剂、润滑剂等(如由图2中的箭头所指示)。如图9和10中所示，冷却剂、润滑剂等通过位于相应次后刀面28中接近相应槽20的冷却剂出口通口36从每个冷却剂出口孔34出来。以此方式，每个冷却剂出口通口36定位成以便在每个槽20内提供冷却剂，所述冷却剂朝向前端15引导并进入铰刀10的切割区。另外，冷却剂被引导以进一步防止铰孔操作期间产生的切屑在向后方向上流动。
[0041]
如上文所描述，与带容屑槽的常规铰刀设计不同，铰刀10具有前槽设计而无容屑
槽。具体地说，槽20的相对较短的长度l和次后刀面20与切割直径d之间的相对小的距离d连同引导到切割区的冷却剂一起确保切屑在铰孔操作期间向前移动而不是向后移动，由此最小化或消除对孔表面的损坏和刃碎裂。另外，与具有容屑槽的常规铰刀设计相比，可在减少研磨时间的情况下产生铰刀10的槽20的设计，由此降低制造成本。此外，与具有相同切割直径并具有常规铰刀设计的铰刀相比，铰刀10的槽20的设计使得能够实现更多数目的切割刃22。
[0042]
本文提及的专利和公开文件据此通过引用并入。
[0043]
尽管已经描述了当前的优选实施例，但是本发明可以在所附权利要求的范围内以其它方式实施。
[0044]
零件清单10切割工具(铰刀)
[0045]
12柄部部分
[0046]
12a第一部分
[0047]
12b第二部分
[0048]
12c过渡部分
[0049]
13后端
[0050]
14切割部分
[0051]
15前端
[0052]
16中心纵向轴线
[0053]
18切割齿
[0054]
20槽
[0055]
20a前侧壁
[0056]
20b后侧壁
[0057]
20c半径倒圆(齿根)
[0058]
22切割刃
[0059]
24边限
[0060]
26主后刀面
[0061]
28次后刀面
[0062]
30主冷却剂孔
[0063]
32冷却剂集管
[0064]
34冷却剂出口孔
[0065]
36冷却剂出口通口
[0066]
r旋转方向
[0067]
w宽度
[0068]
l长度
[0069]
d切割直径
[0070]
ga槽角
[0071]
d距离

技术特征：
1.一种铰刀，包括：柄部部分，其从后端延伸；以及切割部分，其从所述柄部部分延伸到前端，所述切割部分包含由槽分开的多个切割齿，每个切割齿具有在纵向方向上从所述前端延伸到接近所述柄部部分的切割刃，所述切割部分包含在每个切割刃末尾的边限并且沿着每个切割刃延伸到接近所述柄部部分，每个切割齿还具有形成于所述切割刃与所述前端之间的主后刀面以及在一个切割齿的所述边限到邻近切割齿的所述切割刃之间纵向延伸的次后刀面，其中当从所述铰刀的所述前端查看时，每个切割齿的宽度w相对于中心纵向轴线在径向向外方向上增加。2.根据权利要求1所述的铰刀，其中每个槽在所述纵向方向上从所述铰刀的所述前端延伸长度l，并且其中所述长度l在约0.5xd与约1.0xd之间的范围内，其中d是所述切割直径。3.根据权利要求1所述的铰刀，其中所述铰刀的每个齿的所述次后刀面与切割直径d之间的距离d在所述切割直径d的约1％与约15％的范围内。4.根据权利要求1所述的铰刀，其中当从所述铰刀的所述前端查看时，每个齿的所述次后刀面使所述切割部分基本上为多边形形状。5.根据权利要求1所述的铰刀，其中所述柄部部分包含第一部分，所述第一部分从所述后端延伸到具有比所述第一部分相对小的直径的第二部分，并且其中所述第一部分通过渐缩过渡部分与所述第二部分分开。6.根据权利要求1所述的铰刀，其中每个槽在横截面上基本上为v形，并且由第一切割齿的前侧壁、第二邻近切割齿的后侧和其间的倒圆表面限定。7.根据权利要求6所述的铰刀，其中每个槽限定第一切割齿的所述前侧壁与第二邻近切割齿的后侧壁之间的槽角ga，并且其中所述槽角ga在约15度到约70度之间的范围内。8.根据权利要求1所述的铰刀，其中所述切割齿相对于彼此不相等地分度。9.根据权利要求1所述的铰刀，其中所述柄部部分包含主冷却剂孔，并且其中所述切割部分包含与所述主冷却剂孔流体连通以用于向多个冷却剂出口孔提供冷却剂的冷却剂集管。10.根据权利要求9所述的铰刀，其中槽的数目与冷却剂出口孔的数目之间存在一对一的对应关系。11.一种铰刀，包括：柄部部分，其从后端延伸；以及切割部分，其从所述柄部部分延伸到前端，所述切割部分包含由槽分开的多个切割齿，每个切割齿具有在纵向方向上从所述前端延伸到接近所述柄部部分的切割刃，所述切割部分包含在每个切割刃末尾的边限并且沿着每个切割刃延伸到接近所述柄部部分，每个切割齿还具有形成于所述切割刃与所述前端之间的主后刀面和在一个切割齿的所述边限到邻近切割齿的所述切割刃之间纵向延伸的次后刀面，其中每个槽在所述纵向方向上从所述铰刀的所述前端延伸长度l，并且其中所述长度l在约0.05xd与约1.0xd之间的范围内，其中d是所述铰刀的切割直径，并且其中每个齿的所述次后刀面与所述铰刀的所述切割直径d之间的距离d小于在铰孔操
作期间产生的切屑的大小，由此最小化或防止所述切屑从每个槽向后移动。12.根据权利要求11所述的铰刀，其中当从所述铰刀的所述前端查看时，每个切割齿的宽度w相对于所述中心纵向轴线在径向向外方向上增加。13.根据权利要求11所述的铰刀，其中当从所述铰刀的所述前端查看时，每个齿的所述次后刀面使所述切割部分基本上为多边形形状。14.根据权利要求11所述的铰刀，其中所述柄部部分包含第一部分，所述第一部分从所述后端延伸到具有比所述第一部分相对小的直径的第二部分，并且其中所述第一部分通过渐缩过渡部分与所述第二部分分开。15.根据权利要求11所述的铰刀，其中每个槽20在横截面上基本上为v形，并且由第一切割齿的前侧壁、第二邻近切割齿的后侧和其间的半径倒圆或齿根限定。16.根据权利要求15所述的铰刀，其中每个槽限定第一切割齿的所述前侧壁与第二邻近切割齿的后侧壁之间的槽角ga。17.根据权利要求11所述的铰刀，其中所述切割齿相对于彼此不相等地分度。18.根据权利要求11所述的铰刀，其中所述柄部部分包含主冷却剂孔，并且其中所述切割部分包含与所述主冷却剂孔流体连通以用于向多个冷却剂出口孔提供冷却剂的冷却剂集管。19.根据权利要求18所述的铰刀，其中槽的数目与冷却剂出口通道的数目之间存在一对一的对应关系。

技术总结
一种铰刀包含从后端延伸的柄部部分和从所述柄部部分延伸到前端的切割部分。所述切割部分包含由槽分开的多个切割齿。每个切割齿具有在纵向方向上从所述前端延伸到接近所述柄部部分的切割刃。所述切割部分包含在每个切割刃末尾的边限，并且沿着每个切割刃延伸到接近所述柄部部分。每个切割齿还具有形成于所述切割刃与所述前端之间的主后刀面以及在一个切割齿的所述边限到邻近切割齿的所述切割刃之间纵向延伸的次后刀面。当从所述铰刀的所述前端查看时，每个切割齿的宽度W相对于中心纵向轴线在径向向外方向上增加。轴线在径向向外方向上增加。轴线在径向向外方向上增加。


技术研发人员：H
受保护的技术使用者：肯纳金属公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/9/26