用于切削刀具的引导垫和刀头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于切削刀具的引导垫，引导垫具有两个相对定位的主表面并且对称地成型，且引导垫进一步包括两个纵向侧表面和四个滑动表面，在每个主表面上有两个滑动表面，所述滑动表面沿着引导垫的纵轴线依次定位，并且在与纵轴线垂直的平面内看，所述滑动表面凸形地弯曲。
[0002]本发明也涉及一种用于这种引导垫的刀头(cutter head)。
【背景技术】
[0003]在切削加工金属和其它坚硬材料期间、例如在深孔钻具的刀头上使用引导垫，以便防止刀头的磨损并且在钻孔过程期间引导钻具，并且由此维持刀头处于笔直轴线上，以产生具有尽可能高的精度的笔直的钻孔。为此目的，至少两个引导垫借助于例如螺接、夹紧或者焊接而安装在刀头的外周边或者包络表面上的相应底座(seating)中。面向外并且抵靠钻孔的圆周孔壁支承的引导垫的滑动表面通常形成有具有与钻孔的半径相同或者稍微较小的曲率半径的部分圆形的横截面。
[0004]在钻孔过程期间，引导垫由于抵靠孔壁摩擦而暴露于高温，高温与抵靠孔壁的高压结合，使引导垫经受磨损和裂缝的形成。为了降低磨损和裂缝形成的趋势，通常的做法是提供通过进入钻孔的钻具内的通道馈送的冷却和润滑流体。然而，冷却/润滑流体通常不能在足够的程度上到达引导垫和孔壁之间的全部接触区域，这使冷却/润滑不足，以致磨损和裂缝的形成仍将相当多。
[0005]引导垫通常由非常坚硬、耐用并且因此也昂贵的材料形成，诸如硬质合金、陶瓷、PCD等。为了延长引导垫的工作寿命，已知在引导垫的同一主表面上提供两个不同的滑动表面，并且更特别地在引导垫的一个和同一主表面的相对端处布置滑动表面。通过在其中间首尾相连地转位或者旋转引导垫，因此可能使工作寿命为两倍那么长。这样的先决条件是引导垫不被安装为使其滑动表面完全与钻具的旋转轴线平行。相反，滑动表面以相对于旋转轴线成小角度安装，以致仅每个滑动表面的外端支承抵靠于孔壁并磨损。
[0006]通过WO 2012/172537已知可转位四次的引导垫。更确切地说，引导垫在一个主表面上设置有能够被定位为通过首尾相连地旋转引导垫而支承抵靠于孔壁的两个滑动表面，并且在引导垫的相对主表面上设置有能够被定位为通过使引导垫围绕其纵轴线颠倒地转动或者旋转而支承于抵靠孔壁的两个相同的滑动表面。因此，引导垫相对于与引导垫的纵轴线垂直的平面以及相对于位于两个主表面之间的半途并且与纵轴线重合的中间平面两者对称。对于根据该WO公开的引导垫的一个缺点是，当引导垫被安装在位于切削刀具的包络表面中的底座内时，在与孔壁接触的滑动表面的接触表面的正后方并且在钻孔期间在其上作用有最大的力的其纵向侧表面之间的中部不存在引导垫的支撑。这完全不可能通过这样形成的引导垫实现，这是因为当第一主表面上的滑动表面被磨损并且引导垫围绕其纵轴线旋转180°时，如果已磨损的接触表面将搁置在底座中的支撑表面上与如果未磨损的接触表面将搁置在相同的支撑表面上相比，引导垫将采取不同位置。这将具有对加工的精度的劣化影响。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供用于切削刀具的引导垫，该引导垫包括四个滑动表面并且因此能够可转位至少四次，以将新的滑动表面置于适当的位置，以便支承抵靠于工件的经加工表面，并且该引导垫相对于现有技术的引导垫改进在于，该引导垫成型为使得可能在其纵向侧表面处以及在相对纵向侧表面之间的部分处向引导垫提供支撑。至少通过根据权利要求I所述的引导垫实现该目的。
[0008]本发明也涉及本质上具有与以上相同目的的刀头。至少通过根据权利要求8所述的刀头实现该目的。
[0009]因此，本发明的基础是可以通过以下实现以上目的的理解，即向引导垫的每个滑动表面提供与引导垫的纵轴线平行的流体输送结构，以及沿着引导垫的每个纵向侧表面向引导垫提供至少两个支承表面，所述支承表面位于中间平面的相应侧上并且背离中间平面。此外，支承表面和流体输送结构的底表面位于中间平面和具有最小曲率半径的假想圆弧之间，该假想圆弧能够同时地在任意接触点处共同相切地接触每个子表面。表述“共同相切”在本文中意思是假想圆弧和滑动子表面在接触点处具有公共切线。换句话说，支承表面和流体输送结构的底表面位于假想圆弧圆内，该假想圆弧圆与滑动子表面13’上的两个任意接触点相切接触，其中一个接触点位于一个相应的滑动子表面上。应该注意，在子表面为部分圆形并且具有相同圆心和曲率半径的情况下，假想圆弧将具有与子表面相同的曲率半径。通过这样设计的引导垫，确保了当相关联的滑动表面置于适当的位置以用于抵靠孔壁支承和滑动时，很好地保护支承表面以及底表面不受磨损。因此，支承表面以及流体输送结构的底表面能够起支撑表面的作用，以当随后引导垫被转动以将相对主表面上的滑动表面置于适当的位置以用于抵靠孔壁支承和滑动时，将引导垫定位在正确的位置中。
[0010]为了利用这样形成的引导垫，当然也必需以配合方式在刀头中形成底座。更确切地，根据本发明的刀头的底座呈具有底表面的凹槽的形式，该底座包括:突出或者平面的第一支撑结构，该第一支撑结构配合并且能够支撑引导垫的流体输送结构的底表面;和第二支撑结构，该第二支撑结构处于底座的每个纵向侧表面处，在相对于刀头相切的方向上具有延伸，并且配合和能够在引导垫的一侧处沿着支承表面支承引导垫。
[0011]在以上总体概念内，本发明的引导垫和刀头当然能够在相关联的权利要求书的范围内以许多不同方式变化、修改和成型。如从本文所述和所示的实施例明显的，引导垫的流体输送结构能够以许多不同的方式形成，例如作为沟槽、平面表面或者具有比滑动表面更大的曲率半径的稍微弯曲表面，或者作为这些的组合。因此，在刀头处的底座的底表面必须以与引导垫的流体输送结构配合的方式成型，例如作为突出的脊部或者作为平面或者稍微凹形的表面成型。
[0012]同样地，引导垫的每个纵向侧表面处的支承表面以及底座的纵向侧表面中的相应第二支撑结构能够以许多不同的方式成型。在示例性实施例中，示出这些表面作为与引导垫的中间平面平行的台阶表面、以及作为具有相对于中间平面成一定角度的倾斜表面，其中要求是，它们在与引导垫的纵轴线垂直的中间平面的方向上具有至少一些延伸，使得它们能够将引导垫支撑在相对于切削刀具的圆周(换句话说是径向方向)上的正确水平高度上。在本发明的所述和所示的实施例中，支承表面以及相应的支撑结构分别基本沿着引导垫和底座的凹槽的全部长度延伸。然而，这不是必需的先决条件。相反，每个支承表面和支撑结构都能够被分为具有比引导垫的总长度短的长度的两个或者更多个部分，例如分别作为引导垫和底座的凹槽的每一端部处的短部分成型。这对于用于支撑引导垫的流体输送结构的底表面的底座的第一支撑结构也成立。
[0013]另一要求是，当相关联的滑动表面被置于适当的位置以用于抵靠孔壁支承和滑动时，保护引导垫的支承表面不受磨损。如权利要求1中所限定的，当支承表面定位于中间平面和具有最小曲率半径的、能够在任意接触点处共同相切地接触每个子表面的假想圆弧之间时满足这种要求。
[0014]在以下实施例中，示出引导垫的滑动表面具有与钻孔相同的曲率半径。然而，这不是必需条件，只要滑动表面不具有大于钻孔的曲率半径的曲率半径就行，这是因为这将导致滑动表面将仅以它们的外侧角部点支承抵靠于孔壁，这将导致引导垫快速磨损并且可能也刮擦孔壁。