[发明专利]刀具、机床和工件加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种刀具、机床和工件加工方法。

背景技术

使用带有明确切削刃的刀具对工件进行切削加工已为人所知。其中最常见的工艺有钻削、车削、铣削和刨削。该技术所使用的刀具有一个或几个轮廓清楚明确的、可清晰描述的切削刀口。所述切削加工是通过刀具、尤其其切削刃与工件之间的相对运动(切削运动)而实现的。该加工在一定的刀具磨损下以一定的切削功率进行，并且加工出具有在一定范围内可预测的特性的工件表面。钻削中，通常是移动刀具，而车削是移动工件。铣削中，通常是铣刀在转动的同时其自身或者该工件进行移动。刨削中，可以让刀具或者工件移动。所述工件自身也可以是一个刀具，其由所描述的刀具加工生产而成。

除此以外，被人已知的还有使用不带明确切削刃的振动刀具对工件进行加工。所述振动刀具为粗糙的、进行研磨式工作并且以相对高频进行振动(振动运动)，例如以高于5kHz或高于10kHz或高于20kHz的频率振动。由于如此的高振动频率可能超出了人类的听觉范围，所以此类加工通常称为超声波加工，此类机床称为超声波加工机。所述刀具的振动可以是平移式或旋转式振动。该刀具可以沿工件表面平行移动，然后以类似锉削的方式去除材料。但它也可以以相冲撞的方式作用于工件上。

DE 102008048638 A1描述了一些带有明确切削刃的刀具，这些刀具的旋转运动被叠加了一个旋转式振动。

现有已知刀具的一个缺点是，大直径刀具由于它们的大小和重量而被认为不能充分应用于振动运作中。

发明内容

本发明的目的是提供一种相对大直径的刀具，其可合理应用于振动运作中。

该目的通过独立权利要求的特征而得以实现。从属权利要求旨在本发明的优选实施例。

一种刀具具有一个机器侧机器接口(例如HSK接口、斜锥型接口)用于将该刀具连接到机床、一个带有一个或多个明确切削刃的工件侧刀头用于加工工件，其中所述刀头的直径大于20mm，并且所述刀具的切削刃可以布置成以使得其在运作中在与旋转轴相垂直的平面内覆盖式行进、一个振动单元其设计成适于所述刀头绕所述旋转轴做旋转振动、和一个能量接收装置用于接收无线供给的能量并向振动单元提供电力。

所述旋转振动具有取决于直径的振幅。对于大直径设备，其小振幅的缺点便通过大圆周的几何转化而初步得以补偿。通过一定方式利用共振效应，可以使该振幅进一步增大。

所述能量接收装置可以包括与一个电感线圈，其与所述振动单元中的一个或多个振动驱动机构(例如压电元件)直接或间接连接。它可设为环形并与所述旋转轴同心，用于和一个在旋转轴方向上与其相对而设的静止线圈一起作用。

所述刀具的进给方向可以为垂直(端面铣刀)或并行(钻头)于所述旋转轴。所述刀头上与工件卡合的部分可具有大于25毫米或大于30毫米的直径、和/或小于150毫米或小于100毫米或小于80毫米的直径。

所述刀具可以具有一个细长的沿所述旋转轴延伸的振动部分，该振动部分在驱动端具有所述振动单元，在输出端具有所述刀头，在这两端之间具有一个与所述机器接口相连的中间区域。

所述刀具的尺寸和运作方式可以设为：使所述振动频率等于所述振动部分的扭转共振频率或其倍数，其中所述驱动端和/或所述输出端设置在以振荡波腹为中心、共振波长的±20％或±10％或±5％为半径的范围内，和/或所述中间区域以及尤其用于连接的其紧固区域设在绕一振荡节点为中心、距离该中心为共振波长的±20％或±10％或±5％的这样一个范围内。

一种机床具有机架、其上设有工件台用于固定工件、机架上所设的刀具架如上所述用于接连刀具、能量发送装置用于将能量无线传输到能量接收装置、和用于运行所述配备该刀具的机床、尤其所述刀架和能量发送装置的控制装置。

以下将参照附图对本发明的实施方案进行描述。附图显示了：

附图说明

图1示意显示一种机床外观，

图2示意显示一种刀具，

图3示意显示一种刀具，

图4振荡特性图解，

图5显示一种实施例中的振荡驱动，和

图6显示刀具的其他实施例。

具体实施方式