帶有抽氣連接的刀具、機床和加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的刀具、機床和工件加工方法。
【背景技術】
[0002]當使用帶有或不帶有確定切割邊緣的刀具加工工件時，會出現加工碎肩和粉塵。粉塵因其分布不受控制并且可能附著和積聚在刀具或一些機器零件上，這會有損刀具的效用和精準度，因而造成問題。除此以外，粉塵還可能會危害健康。
[0003]已為人所知的解決辦法有提供大規模的抽吸設備，其類似于真空吸塵器以試圖捕集工件附近的粉塵。這種方式在某種程度上是有效的，但并不徹底。這樣的吸塵設備(開口)通常是靜止不動的。因此，在多軸機床操作中，一些機器零件就有可能擋住該吸塵裝置或者降低其效用。尤其是，在刀具自身上抽吸不充分，這樣使得以上所有的有關粉塵附著和沉積于刀具上的問題并未得到解決。
[0004]圖5展示了一個已知的常規刀具。它包括與機床30的耦合部分41。通常，該耦合部分是標準化了的(HSK、刀具錐度、…)。所述刀具還包括一個刀具部分43，其用于加工工件。圖5展示了一個鉆頭作為例子，該鉆頭帶有一個磨鉆區域47和其后方的圓柱部分46。整個所述刀具可繞軸線49轉動。在所述的回轉工作移動上可疊加振動運動。該振動可為平行于刀具軸線49的平移式振動。在該刀具的中間部分42可設有用于此目的的振動驅動器，其可以包括一個壓電致動器。
[0005]可以以感應方式給所述驅動器供電。所述刀具包括用于此目的的環形感應線圈44，該線圈環繞所述刀具或至少環繞刀具轉動軸49并且在操作時隨所述刀具一起轉動。另靜止提供有一個“發送”線圈45。它是靜止的且并非該刀具的一部分，但與機床固定連接并且當刀具在操作時其并不轉動。它產生一個交變磁場其穿過線圈44并產生感應電流，產生的電流可以在該刀具內被整形和使用。
[0006]無論是在疊加了或不疊加振動的切削和鉆磨加工中，都會產生相當數量的粉塵。它們在一定程度上非常細微以致不會隨重力下沉，而是由于對流而停留在空氣中到處彌散。
[0007]有人曾試圖使用機床上刀具的內部冷卻液管使同軸抽吸氣流流過刀具。定性地說，這起一定作用。但從量上講，這樣的吸力是不夠的，因為冷卻液通路的軸向開口比較小，因此不能產生有效的抽吸氣流。此外，被吸入的粉塵會通過整個刀具長度和刀具主軸里面的通道，并由此而附著在刀具內部與主軸通道內，這也是缺點。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種具有良好除塵特性的操作工件的刀具、機床和操作方法。
[0009]這個目的是通過獨立權利要求的特征而實現的。從屬權利要求旨在本發明的優選實施方案。
[0010]一種用于機床中操作工件的刀具包括在它的刀具部分中設置一個或多個工件側的抽氣口，該口與所述刀具部分內部的一個或多個抽氣通道相連通。此外，在刀具軸旁側設有抽氣連接件。
[0011]所述刀具可包括一個環形腔，其環狀圍繞該刀具，與所述抽氣通道流體連接，并且包括一環形可轉動壁，所述連接件設于該壁處。
[0012]由于通過這種方式制造了一種用于抽吸的空氣的連接件其配置在所述刀具軸的旁路，所以人不再局限于使用刀具與機器耦合部分內部的狹窄幾何空間。所述抽氣連接件因而可具有相對較大的直徑，從而得以獲得高容積率。
[0013]當所述刀具在工件加工期間轉動時，所述的具有承載所述連接件的可轉動壁的環形腔允許該刀具轉動并同時具有一個用于該抽吸的空氣的靜止的連接件。
[0014]所述刀具可包括一個用于所述刀具部分的振動驅動器。它可在刀具的中間部分包括一個壓電致動器。為此，可使用一個感應接收電能的電源供應裝置，該裝置包括一個圍繞所述刀具的感應線圈，且其相比于環形腔沿徑向向外或與之相比軸向接近工件設置。
[0015]一種機床具有用于連接如上或如下所述刀具的機械連接件、和用于該刀具的抽氣連接件，該抽氣連接件偏離所述主軸設置。
[0016]所述機床側的抽氣連接件與一個抽吸設備流體連接。它可為一個設置在合適位置處的空氣泵。此外，可在一個合適位置處設置一個過濾器用于從所吸空氣中過濾掉粉塵。
[0017]所述機床可以如通常一樣將所提到的刀具保存在機床的刀具庫中。當該刀具與機床耦合時，可以為該抽氣電路進行特別的耦合步驟，或者設計成使得機床和刀具之間的抽氣耦合是連同該刀具與機床的機械耦合一起完成的。
[0018]在一種用數控機床中刀具加工工件的方法中，該工件例如將按照某一加工程序通過鉆或銑削或僅僅通過刀具振動被加工。在工件加工中或之后，引導從加工現場攜帶上粉塵的空氣經由所述刀具刀具部分中的抽氣通道穿過刀具前部，然后從一旁引出該刀具。
[0019]以這種方式，通過一個相對較強的容積流量使得載塵空氣在生成現場被立即抽空，從而它不可能到達該機床較寬的艙室空間。并且，因為載塵空氣被從一旁引出刀具，所以不是整個刀具內部都暴露在載塵空氣下。
[0020]下面將參照附圖對本發明的實施例進行說明。附圖顯示了:
【附圖說明】
[0021]圖1:一種根據本發明所述的刀具的不同視圖，
[0022]圖2: —個實施例的截面圖，
[0023]圖3:—種機床的示意圖，
[0024]圖4:另一個實施例的截面示意圖，和
[0025]圖5:—種已知刀具。
【具體實施方式】
[0026]通常，在本說明書中相同的附圖標記應指代相同的部件。如果未明確說明，本發明的特征應被視為也可互相結合的，只要這種組合在技術上是可行的，只要所涉特征屬于現有技術(圖5)。對設備的描述也應理解為是對通過相應設備特征所實現的方法和方法步驟的描述，反之亦然。
[0027]圖1a展示了一種刀具10在封閉狀態下的一種可能的結構立體圖，而圖1b從另一個角度展示了它在打開狀態時的樣子。在圖1a和Ib所示的例子中，假設該刀具本身不振動，因此不需要振動驅動器和(感應的)電源供應裝置。
[0028]45象征實際刀具部分，其在圖1a和Ib中將用它右下部分加工一個工件。所述刀具部分45在其工件側端部和/或旁側具有一個或多個抽氣口 15。圖2展示了一個正面軸向抽氣口 15b以及兩個旁側抽氣口 15a。這些開口 15與該刀具部分里面的抽氣通道16流體連通。
[0029]此外，所述刀具包括一個連接件11。它位于所述刀具的轉動軸49的旁路。尤其是，該抽吸的空氣并不通過所述冷卻液供應裝置的同軸開口被吸入。因此，可形成相對較大的抽吸空氣橫截面，從而能夠產生有效的容積流量。通道11的直徑可以大于這些所述抽氣口 45的橫截面的直徑。它可以大于0.5或I或2cm2。它可以小于5或3cm2。
[0030]刀具10的抽氣連接件11與刀具部分43內的抽氣通道16為流體連接，這樣使得通過此抽氣通道16和連接件11直接形成一個從加工現場工件處到一個機器側抽氣源的流體連接。這在圖1中由38、39表示，并且在圖1中顯示為與刀具相連。38為或多或少靜止設置在機床中的一個機器側導管。它可是一個固定的螺柱或一個或多或少可動的管其根據需要可繼續向后作為剛性管或作為管道，并且可達到機床外殼之外超出機床外殼。在圖1a和Ib中，導管38的連接件被顯示為與刀具連接件11相耦合。但是，38并不是刀具的一部分，因為它被存儲在刀具庫中。
[0031]所述刀具面向機器30的耦合部分41可按照某種標準來構建，諸如在某個額定直徑內的HSK耦合、刀具錐度或諸如此類標準。所述機床包括一個對應的互補機械耦合。
[0032]還如圖2中示意性展示的，38為插入端口 11的一個導管，其與抽氣源39流體連通。粉塵過濾器并未在圖中畫出，其可以設在機器側流體導管的一個適當部分處。該過濾器可以遠離所述刀具，可以在機床外殼的外部。它可以設在一個防爆外殼內。
[0033]圖2展示了一個實施例，其中從加工現場通過開口 15所抽吸的載塵流體通過通道16進入刀具10然后從那到達連接件11。圖中此過程由虛線箭頭表示。在面向機床的刀具安裝部分41中，通常設有一個通道其使例如冷卻液得以供應。在所描述的刀具中，可以不設置它，或者可由一個開關18將其關閉以防止粉塵到達刀具內部進入到主軸。
[0034]圖la、lb和圖2展示了幾個實施例，在這幾個實施例中所述刀具的抽氣連接件11設在一個刀具側環形腔14處。尤其，它設在環形腔14的可轉動壁13處。所述環形腔室14環狀圍繞刀具10，尤其與刀具軸線49同軸設置。它包括不可移位壁部分12其可與刀具10固定連接、和所述可旋轉壁13其還可將刀具軸49作為轉動軸繞其轉動。所述環形腔14與所述抽氣口 15和所述刀具部分43的通道16流體連通。
[0035]當所述刀