内螺旋拉削刀具的制作方法

本专利申请要求德国专利申请de102019200022.3的优先权，其内容以引用方式并入本文。

本发明涉及一种具有权利要求1中给出的特征的内螺旋拉削刀具。

背景技术：

从de2338821c2、ep1426131a1和us3276100中已知内螺旋拉削刀具。从us3815193中已知一种拉削刀具。从ep1477255a1中已知一种由硬质金属制成的拉削刀具。从de3621422a1中已知一种用于在硬化工件上制造带槽的内部轮廓的方法以及适用于该方法的拉刀。

技术实现要素：

本发明的目的是进一步构造一种上述类型的内螺旋拉削刀具，使得其在规定的加工性能下使用寿命延长。

根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1中给出的特征的内螺旋拉削刀具来实现。

内螺旋拉削刀具的校准刀具部分用于进行平滑，即用于从要加工的工件上去除少量材料，以对该工件进行精细加工。使用内螺旋拉削刀具进行刀具加工期间的切割速度尤其在1m/min至12m/min之间的范围内，例如在5m/min至10m/min之间的范围内。令人惊讶的是，已经发现内螺旋拉削刀具的校准刀具部分不一定需要由高速钢制成，这尤其是由于这种高速钢的延展性而预先设定的。尽管在螺旋拉削期间出现刀具载荷，尤其是冲击载荷和扭转载荷，但令人惊讶地发现，硬质金属适合作为用于校准刀具部分的材料。借助以受控方式对准的金刚石磨轮，可以以所需的精度对校准工具部分进行加工，以制造高精度的内螺旋齿，这尤其是在软件支持下进行。在修整用于加工硬质金属校准刀具部分的金刚石磨轮期间的磨削结果可以被监控，尤其是在光学上被监控，以检测磨轮的实际轮廓值。可以使用金刚石修整刀具对金刚石磨轮进行高精度修整。为此，金刚石磨轮的齿面精度可以保持到1μm的公差。使用这些加工方法，由硬质金属制成的校准刀具部分可以制造成具有与现有技术中由高速钢制成的校准刀具部分所达到的制造公差相对应的制造公差。

尽管在与内拉削相关的现有技术中(例如在us2004/0223825a1和jp2005-040871a中)已经提到了某些硬质金属，但是硬质金属在此并不总是用于螺旋拉削。

内螺旋拉削刀具的预拉削刀具部分可由高速钢制成。

硬质金属的密度可以大于10.5g/cm³，可以大于11g/cm³，可以大于11.5g/cm³，可以大于12g/cm³，可以大于12.5g/cm³，可以大于13g/cm³，可以大于13.5g/cm³，可以大于14g/cm³，可以大于14.5g/cm³，或甚至更大。尤其是，硬质金属的密度可以在12.0和15.0g/cm³之间的范围内。

作为硬质金属，可以使用碳化钨-钴硬质金属、碳化钨-碳化钛-钴硬质金属、碳化钨-钛-碳化铌-钴硬质金属、碳化钨-碳化锆-钴硬质金属也或金属陶瓷。代替碳化钨，碳化钛、氮化钛、碳化铌、碳化钽或碳化钒也可用于硬质金属。作为钴的替代或补充，也可以使用镍和/或铁作为粘结基质。硬质金属的碳化钨颗粒可以具有在0.1μm和25μm之间范围内的平均颗粒大小，并且尤其在0.15μm和10μm之间范围内的或者在1μm和3μm之间范围内的平均颗粒大小。

校准刀具部分和/或预拉削工具部分可以具有带多个螺纹的螺旋齿。

当使用硬质金属作为材料时，根据权利要求2所述的拉削齿，尤其是具有正前角的校准刀具部分的拉削齿令人惊讶地也被证明是可行的。具有正前角的硬质金属拉削齿也承受住螺旋齿的内拉削载荷。预拉削刀具部分和/或校准刀具部分的一些或全部拉削齿可具有正前角。

作为校准衬套，在根据权利要求3所述的实施例中，尤其很好地实现硬质金属校准刀具部分的优点。在此，还发现硬质金属适用于配置校准衬套，而不会在使用刀具时造成损坏。

刀具的基体和托座或衬套(如果存在)都可以设置有涂层。这种涂层尤其可以用于减少磨损。因此，涂层可以是抗磨损涂层。如果托座或衬套由硬质金属制成，则其可以设置有与基体不同的涂层。

附图说明

下面参照附图更详细地解释本发明的实施例。图中：

图1为内螺旋拉削刀具形式的内部圆形轮廓拉削刀具的侧视图以及为说明内部细节而部分断开的校准衬套区域以及用于校准衬套的紧固螺母或夹紧环的部分截面区域；

图2为根据图1所示的刀具的校准衬套的视图，该视图与图1相似；

图3为根据图2所述的两个在拉削方向上一个接一个布置的拉削齿区域内的校准衬套的零件iii的轴向纵向部分；

图4为根据图1所述的刀具，其省略了校准衬套；以及

图5为根据图4所述的刀具，其另外还省略了紧固螺母或省略了夹紧环。

具体实施方式

内螺旋拉削刀具1用于拉削带螺旋齿的齿轮的内部圆形轮廓。为此，刀具1在拉削方向2上相对于工件(图中未示出)移动，在该工件中生成有螺旋齿。

在图1左侧中，刀具1具有刀具头部3，用于在拉削方向2上移动刀具1的驱动器可以接合在该刀具头部3上。接着是在拉削方向2上延伸的预拉削刀具部分4以及在拉削方向2上紧接着的校准衬套形式的校准刀具部分5。预拉削刀具部分4和校准刀具部分5的功能基本上对应于现有技术中已知的内螺旋拉削刀具中的那些的功能。在本文中，参考de2338821b2、ep1426131a1和us3276100。

校准衬套5在图1中从右方滑到刀具1的基体的载体部分6上。载体部分6与预拉削刀具部分4牢固连接并可以无缝地合并到刀具头部3中。

紧固螺母7在图1中从右方拧到载体部分6上，用于将校准衬套5固定到载体部分6并将校准衬套5夹紧在紧固螺母7的邻接壁8和刀具1的基体的反向邻接肩部9之间。同时，反向邻接肩部9表示载体部分6和预拉削刀具部分4之间的过渡部分。

也可以使用无螺纹的夹紧环代替紧固螺母来将校准衬套5固定到载体部分6。

预拉削刀具部分4的拉削齿(未更详细地示出)在拉削方向2上沿着围绕刀具1的纵向轴线10的螺旋圆周多排齿11一个接一个地布置，使得多排齿11的连续螺旋路径的拉削齿各沿着拉削路径12一个接一个地倾斜布置。在图1中，三个这样的拉削路径12由虚线表示。拉削路径12的倾斜走向对应于要在工件中生成的螺旋齿的倾斜走向。

在图1和2中，突出显示了校准衬套5的多个拉削齿13，该拉削齿的走向也沿着围绕纵向轴线10的螺旋圆周多排齿14。为了说明的目的，在图1和2中仅示出了一些在拉削方向上延伸的多排齿14和一些在拉削方向上终止的多排齿14。

一方面预拉削刀具部分4和另一方面校准衬套5因此各具有螺旋齿，螺旋齿各具有多个螺纹。预拉削刀具部分4的齿轮距离小于校准刀具部分5的齿轮距离。在未示出的替代实施例中，预拉削刀具部分4的齿轮距离也可以与校准刀具部分5的齿轮距离一样大并且也可以大于校准刀具部分5的齿轮距离。

图3详细示出了两个沿着拉削路径12一个接一个地布置的拉削齿13。校准衬套5的这些拉削齿13具有正前角γ。沿着径向方向看，具有正前角γ的这些拉削齿13的排屑齿刃15因此自由地突出超过校准衬套5的中空圆柱形基体16。

在与刀具头部3相对的自由端，刀具1具有刀具末端部分17，该刀具末端部分被配置用于连接到拉削驱动器的轴承体。

刀具1的校准刀具部分5由密度大于10g/cm³的硬质金属制成。

硬质金属可以是碳化钨-钴硬质金属。硬质金属可能含有少量其他碳化物，例如碳化钒、碳化铬或碳化钽铌。其他碳化物的这些比例可以小于2wt％，可以小于1.5wt％，可以小于1.0wt％，可以小于0.75wt％，并且可以小于0.5wt％。硬质金属的碳化钨颗粒大小可以在0.1μm至25μm之间的范围内，并且例如可以在3μm、5μm、8μm、10μm或15μm的平均值附近的范围内。硬质金属的钴含量可以在1％至40％的范围内并且尤其可以在2％至25％的范围内。

钽铌碳化物也可以大于5％，可以大于10％，并且可以大于20％。

硬质金属可以含有一定比例的其他碳化物或混合碳化物，例如碳化钛或碳化锆。

这些混合碳化物的比例可以在0.5％和25％之间的范围内，可以在1％和20％之间的范围内，可以在5％和15％之间的范围内，并且也可以在10％左右的范围内。混合碳化物比例总共可以小于8％。或者，混合碳化物比例也可以大于12％。

金属陶瓷也可用作硬质金属。硬质金属可以包含碳化钛或氮化钛。这种硬质金属的粘结基质可以具有镍、钴和/或钼。

作为硬质材料碳化钨的替代或补充，碳化钛、氮化钛、碳化铌、碳化钽或碳化钒也可用作硬质金属的硬质材料。除了钴，镍或钴镍混合物也可用作硬质金属的粘结基质。

硬质金属的碳化钨比例可以在65％和99％之间的范围内并且尤其可以在75％和95％之间的范围内，例如为85％。硬质金属的钴比例可以在1％和35％之间的范围内，并且尤其在5％和25％之间的范围内，例如在15％的范围内。镍也可以替代地或附加地用作粘结基质。含铁混合物，例如铁/镍/钴混合物，也可用作粘结基质。

校准衬套5可以配置成使得所有拉削齿13都具有正前角。替代地，校准衬套5也可以具有至少一些具有负前角和/或前角为0°的拉削齿。在所有拉削齿的数量中具有正前角的拉削齿13的比例可以在5％和100％之间的范围内并且可以例如为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％。

当加工工件时，校准刀具部分5去除少量材料以进行精细或超精细加工，即使工件平滑。为此，切割速度可以在1m/min至12m/min之间的范围内。