本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的鉆孔工具、尤其是鉸刀以及一種根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于對(duì)預(yù)先鉆孔的工件芯孔的內(nèi)壁進(jìn)行表面加工的方法。

背景技術(shù)：

從文獻(xiàn)DE 10 2013 004 105 A1中已知一種鉸刀，該鉸刀例如可以在汽車(chē)制造中用于對(duì)汽缸頭孔的內(nèi)壁進(jìn)行精加工，以便改善孔的表面質(zhì)量以及形狀和尺寸精確性。該鉸刀在外周部上具有主切削刃，該主切削刃具有在在徑向位于外部的切削邊棱，這些位于外部的切削邊棱沿著鉆體縱軸線(xiàn)盤(pán)旋延伸至布置在鉆頭尖部上的刀尖處。該主刀刃在刀尖的端側(cè)過(guò)渡到沿橫向于鉆體縱軸線(xiàn)的方向取向的槽切削刃。

通過(guò)上述鉸刀兩步式地以如下加工步驟實(shí)現(xiàn)芯孔的表面加工：在第一加工步驟中鉸刀首先以小的轉(zhuǎn)速以及與之協(xié)調(diào)的進(jìn)刀速度移入芯孔中，由此槽切削刃在芯孔內(nèi)壁中產(chǎn)生螺旋形的槽。在完全移入的狀態(tài)下與槽切削刃的連接的主切削刃已經(jīng)完全與螺旋形的槽接合。在隨后的第二加工步驟中，鉸刀的主切削刃在旋轉(zhuǎn)、然而沒(méi)有軸向進(jìn)刀的情況下進(jìn)行圓周側(cè)的材料切削。

這兩個(gè)加工步驟耗時(shí)地依次實(shí)施。此外，在第二加工步驟中利用主切削刃完成的圓周側(cè)的材料切削與高的切削負(fù)荷相關(guān)聯(lián)。因此，為了避免過(guò)早的工具折斷，上述的鉸刀優(yōu)選可以在加工時(shí)用于較軟的材料，例如鋁。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，提供一種鉆孔工具、尤其是鉸刀，其中在與現(xiàn)有技術(shù)相比更高的加工速度的情況下降低鉆孔工具的切削負(fù)荷。

上述目的通過(guò)權(quán)利要求1或權(quán)利要求13的特征實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)。

本發(fā)明基于這樣的事實(shí)，通過(guò)上述的、由現(xiàn)有技術(shù)已知的鉸刀僅能實(shí)現(xiàn)耗時(shí)的、兩步式的加工。在這個(gè)背景下，根據(jù)權(quán)利要求1的特征部分的鉆孔工具包括至少一個(gè)槽切削刃，該槽切削刃沿工具旋轉(zhuǎn)方向被置于主切削刃的面對(duì)鉆頭尖部/鉆尖的刀尖之前。在擴(kuò)孔過(guò)程中，位于前方的槽切削刃產(chǎn)生槽，該槽產(chǎn)生于主切削刃的刀尖之前。在產(chǎn)生于前方的槽中引導(dǎo)主切削刃的刀尖，而且基本上沒(méi)有切削負(fù)荷。以這種方式也可以將鉆孔工具應(yīng)用于較硬的材料，而不會(huì)導(dǎo)致過(guò)早的工具折斷。

反之，在傳統(tǒng)的鉸刀中，主切削刃的刀尖在鉆頭尖部受到非常高的切削負(fù)荷。在這種常見(jiàn)的鉆孔工具中，側(cè)面的主切削刃在其端側(cè)的刀尖上過(guò)渡到端側(cè)的橫向切削刃，利用該橫向切削刃在芯孔內(nèi)壁上實(shí)現(xiàn)附加的材料切削。相反，根據(jù)本發(fā)明主切削刃不設(shè)置這種端側(cè)的橫向切削刃。

由槽切削刃在擴(kuò)孔過(guò)程中產(chǎn)生的螺旋形的槽具有在槽深度上徑向向外后縮的槽底，該槽底通過(guò)側(cè)面升起的槽側(cè)壁過(guò)渡到芯孔內(nèi)壁。為了產(chǎn)生槽，槽切削刃可以在端側(cè)具有在鉆頭尖部上橫向于鉆體縱軸線(xiàn)延伸的端面切削邊棱。該端面切削邊棱可以在端側(cè)的刀尖上過(guò)渡到沿鉆體縱軸線(xiàn)延伸的、在徑向位于外部的槽底切削邊棱。該槽底切削邊棱可以延伸到背離鉆頭尖部的另一刀尖，橫向于鉆體縱軸線(xiàn)延伸的、另一槽側(cè)壁切削邊棱連接在該另一刀尖上。

利用根據(jù)本發(fā)明的鉆孔工具擴(kuò)孔過(guò)程不再兩步式地實(shí)現(xiàn)，而是以一次性加工(Einschussbearbeitung)實(shí)現(xiàn)。該鉆孔工具在此可以尤其在用于制造高精度的孔的表面處理或精刨加工的方法中應(yīng)用。在擴(kuò)孔過(guò)程中，鉆孔工具以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)的組合方式進(jìn)入芯孔中。該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)在此如此彼此協(xié)調(diào)，即主切削刃的端側(cè)的刀尖在沒(méi)有切削負(fù)荷的情況下在螺旋形的槽中被引導(dǎo)，借助于先行的槽切削刃在芯孔內(nèi)壁中產(chǎn)生該槽。因此，主切削刃在擴(kuò)孔過(guò)程中僅產(chǎn)生在徑向位于外部的刮削加工，而槽切削刃既沿徑向又沿軸向從芯孔內(nèi)壁處去除材料。

下面詳細(xì)描述鉆孔工具的切削刃幾何形狀：槽切削面/槽切屑面/槽主面和構(gòu)造在鉆頭尖部的主后面可以在端側(cè)的槽側(cè)壁切削邊棱處匯合。該槽切削面和端側(cè)的主后面限定一楔角。對(duì)于沿軸向方向的進(jìn)刀速度的設(shè)計(jì)方面后角是重要的，該后角通過(guò)主后面限定。在增大進(jìn)刀速度時(shí)也增大后角。然而這也伴隨著端面切削刃的楔角的減小，由此增大了過(guò)早磨損以及工具折斷的危險(xiǎn)。

在背離鉆頭尖部的槽側(cè)壁切削邊棱上以及在槽底切削邊棱上，切削面過(guò)渡到其它的、在徑向位于外部的自由面，該自由面以虛構(gòu)的圓圈限定一后角，槽側(cè)壁切削邊棱和槽底切削邊棱沿著該圓圈運(yùn)動(dòng)。

主切削刃的刀尖可以與槽切削刃間隔縱向的偏移量。該縱向偏移量如此設(shè)置，即與軸向進(jìn)刀和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)的方式在產(chǎn)生于前方的槽中引導(dǎo)主切削刃的刀尖。

在芯孔內(nèi)壁中螺旋形延伸的槽的槽深度優(yōu)選可以與由主切削刃待去除的材料厚度相同或設(shè)計(jì)得較小。槽底切削邊棱相應(yīng)地可以位于如下的切削直徑上，該切削直徑小于或等于主切削刃的切削邊棱的切削直徑。

此外優(yōu)選的是，沿工具旋轉(zhuǎn)方向跟隨的主切削刃與進(jìn)刀方向反向地以預(yù)定的突出部重疊于先行的槽切削刃。由此在產(chǎn)生螺旋形的槽之后可以由跟隨的主切削刃將未加工的、殘余的材料部分切削至額定直徑。

主切削刃的端側(cè)的刀尖優(yōu)選以完全地沒(méi)有材料接合的方式在螺旋形的槽中被引導(dǎo)。對(duì)此，主切削刃的端側(cè)的刀尖可以與沿進(jìn)刀方向位于前方的槽的槽側(cè)壁隔開(kāi)凈空間/間隙。

主切削刃以及槽切削刃共同形成切削刃組。優(yōu)選可以在鉆孔工具上以周向分布的方式布置兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)切削刃組。在一實(shí)施形式中，切削刃組可以不僅具有唯一的主切削刃，而是沿旋轉(zhuǎn)方向觀(guān)察可以具有至少兩個(gè)前后相繼地布置的主切削刃，這兩個(gè)切削刃沿旋轉(zhuǎn)方向跟隨在前方的槽切削刃之后。由槽切削刃產(chǎn)生的槽深度可以?xún)?yōu)選已經(jīng)相當(dāng)于孔的額定直徑或另選比額定直徑小出加工余量。

附圖說(shuō)明

上面描述的和/或在從屬權(quán)利要求中示出的本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案和/或改進(jìn)方案——除了例如在明顯相關(guān)或不相容的另選的情況——可以單獨(dú)地或以彼此任意組合的方式應(yīng)用。

附圖示出：

圖1示出設(shè)計(jì)為鉸刀的鉆孔工具的立體視圖；

圖2示出鉆孔工具的工具尖部的細(xì)節(jié)圖；

圖3示出鉆孔工具的鉆頭尖部的前視圖；

圖4示出透視的、大量簡(jiǎn)化的局部視圖，該局部視圖示出擴(kuò)孔過(guò)程；

圖5示出對(duì)應(yīng)于圖4的視圖，然而具有以展開(kāi)方式示出的芯孔內(nèi)壁；

圖6和圖7示出鉆孔工具的另一實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

在圖1和圖2中示出設(shè)計(jì)為鉸刀的鉆孔工具用于對(duì)下面借助突圖3和圖4示出的工件5的芯孔3的內(nèi)壁1進(jìn)行表面處理。該鉆孔工具具有夾緊柄7以及與夾緊柄連接的鉆體9，該夾緊柄用于夾緊在未示出的鉆孔裝置的鉆夾頭中。根據(jù)圖3的兩個(gè)鉆頭齒(Bohrersteg)13沿著縱軸線(xiàn)L在扁平的鉆頭尖部11和夾緊柄7之間延伸并圍繞縱軸線(xiàn)L盤(pán)旋。在兩個(gè)鉆頭齒13之間布置容屑槽15。

在鉆頭齒13的每個(gè)中都形成切削刃組17(圖5)，該切削刃組分別包括主切削刃19和槽切削刃21。這兩個(gè)切削刃組17關(guān)于縱軸線(xiàn)L對(duì)稱(chēng)地布置，以便保證鉆孔工具均勻的切削負(fù)荷。

如從圖1中可知，切削刃19和槽切削刃21設(shè)計(jì)為獨(dú)立的嵌入部件，該嵌入部件通過(guò)例如未示出的螺紋連接緊固在鉆體9上。布置在相應(yīng)的切削刃組17中的槽切削刃21具有徑向向外伸出的槽底切削邊棱23。該槽底切削邊棱根據(jù)圖2或圖4沿著縱軸線(xiàn)L在端側(cè)的刀尖25和與之遠(yuǎn)離的刀尖27之間延伸。該槽底切削邊棱23在端側(cè)的刀尖25處過(guò)渡到端面切削邊棱29，該端面切削邊棱在鉆頭尖部11上橫向于縱軸線(xiàn)L延伸，該鉆頭端側(cè)12高出突出距離a(圖2)。在與此遠(yuǎn)離的刀尖27上連接同樣橫向于鉆體縱軸線(xiàn)L延伸的槽側(cè)壁切削邊棱31(圖2或圖4)。切削面33與槽切削刃21的自由面22、24在上述的刀尖23、29、31處相交，該槽底切削邊棱以一后角連接至相應(yīng)的切削邊棱上。

如從附圖中進(jìn)一步可知，主切削刃19與相應(yīng)的切削刃組17的沿旋轉(zhuǎn)方向R位于前方的槽切削刃21間隔縱向偏移量Δx(圖2)。主切削刃19設(shè)計(jì)有在徑向位于外部的切削邊棱35，該切削邊棱沿縱軸線(xiàn)L延伸至面對(duì)鉆頭尖部11的刀尖37。該切削刃35在刀尖37處過(guò)渡到橫向于鉆體縱軸線(xiàn)L延伸的鉆體邊棱39(圖2或圖4)。鉆體邊棱39和刀尖37在擴(kuò)孔過(guò)程中都不與芯孔內(nèi)部1產(chǎn)生材料接合。另一自由面36(圖2)沿反向于工具旋轉(zhuǎn)方向R的方向連接在主切削刃19的切削邊棱35上。

在圖3中，槽底切削邊棱23位于切削直徑d_Nut上，該切削直徑比主切削刃19的在徑向位于外部的切削邊棱35的限定孔3的額定直徑的切削直徑d_N小出差值。該差值例如可以是50μm或更小。這兩個(gè)切削直徑也可以另選地設(shè)計(jì)為相同的。

根據(jù)圖4和圖5示出用于芯孔內(nèi)壁1的表面處理的方法。為了更易于理解，在圖4和圖5中相應(yīng)僅示出單一的切削刃組17的槽切削刃19和主切削刃21，而且在省略鉆體9的情況下。在圖5中以水平線(xiàn)表明內(nèi)壁1的已經(jīng)加工處理過(guò)的表面，該內(nèi)壁被擴(kuò)孔至額定直徑d_N(圖4)。由此以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)R和進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)V的組合方式將鉆孔工具驅(qū)動(dòng)至工件芯孔3中，該芯孔在擴(kuò)孔過(guò)程之前具有芯孔直徑d_Kern(圖4)。如此設(shè)計(jì)鉆孔工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)R以及軸向進(jìn)刀V，使得槽切削刃21在芯孔內(nèi)壁1上產(chǎn)生螺旋形延伸的槽43，該槽根據(jù)圖4具有在徑向位于外部的槽底45以及側(cè)面的槽側(cè)壁47、49。借助于槽切削刃21的在徑向位于外部的槽底切削邊棱23、在圖3和圖4中位于上方的槽側(cè)壁切削邊棱31以及端面切削邊棱29產(chǎn)生槽43。為了將槽切削刃21的切削負(fù)荷保持在小的程度，產(chǎn)生的槽43的槽寬度也相應(yīng)設(shè)計(jì)得小。槽43的槽深度Δt(圖4)例如與由跟隨的主切削刃19削除的材料厚度相同。

在圖4或圖5中，在位于與直線(xiàn)的進(jìn)刀方向V相反的方向上的、上方的槽側(cè)壁上還殘留未加工的材料帶51，該材料帶被跟隨的主切削刃19削除，而且直至工件孔的預(yù)先規(guī)定的額定直徑d_N。

此外在圖4和圖5中，主切削刃19的刀尖37在前面已經(jīng)產(chǎn)生的槽43中被引導(dǎo)，而且以間隙f(圖3或圖4)與在進(jìn)刀方向V位于前方的槽側(cè)壁49隔開(kāi)。刀尖37和與其相連的鉆體邊棱39因此基本不受到切削負(fù)荷，由此可以可靠地防止鉸刀的過(guò)早的磨損以及工具折斷。

在圖6和圖7中示出鉆孔工具的另一實(shí)施例?；镜慕Y(jié)構(gòu)以及工作原理與先前的實(shí)施例的鉆孔工具相同。如在先前的附圖中，在圖6和圖7中切削組17也相應(yīng)設(shè)置了槽切削刃21以及相應(yīng)的主切削刃19，該主切削刃沿工具旋轉(zhuǎn)方向連接在槽切削刃21之后。與先前的實(shí)施例不同是，槽底切削邊棱23具有相對(duì)小的尺寸，從而產(chǎn)生的槽相對(duì)于先前的實(shí)施例具有減小的槽寬度。以這種方式可以進(jìn)一步防止槽切削刃21的切削負(fù)荷。