專利名稱:旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的制作方法
本發(fā)明屬于一步?jīng)_裝置，它在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中進(jìn)行加工。
為切下金屬板材或其他種材料板材，一般使用一種稱為“步?jīng)_輪廓器”的裝置。這種裝置有一固定刀片和一往復(fù)動作的刀片，兩種刀片配合動作的情況類似于閘刀式剪切機。這種裝置在工件上移動并切出一單條剪切線。使用其他種步?jīng)_輪廓器時，可切出兩平行的剪切線，因而從工件上切下的是一小窄條廢料。
一數(shù)據(jù)庫給出了下述美國說明書3，143，911 Dickerson4，074，603 Bengtsson4，312，610 Burt4，249，309 Karr從這些說明書中，我們將主要以Dickerson專利3，143，911和Bergtsson專利4，074，603作參考。與申請人的發(fā)明最接近的技術(shù)方案是Dickerson專利3，143，911。此方案提出的步?jīng)_輪廓器本體上有一單螺旋線?？蓪⒐ぜ睦膺呿斣谝黄降墓ぜ佑|面的套筒棱邊上，該面與螺旋線的旋轉(zhuǎn)軸呈直角。
使用這類裝置加工所碰到的困難是，工件的厚度必須極大地小于螺旋線的凸棱間的間隙，這樣工件才能頂在螺旋線的根部。在裝置旋轉(zhuǎn)時，構(gòu)成螺旋槽的表面順序地向下壓在工件的上表面上。但是，由于工件件并沒有按螺旋角傾斜，因此就有沖擊力作用于工件上并使工件變形。
本發(fā)明的目的是提出一種具有更高效能的旋轉(zhuǎn)式的步?jīng)_輪廓器。本發(fā)明提出的方案是，在裝置上設(shè)有一個帶有一螺旋槽的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸可在一支承套筒中旋轉(zhuǎn)，該套筒頂端為一工件嚙合平面，該平面與旋轉(zhuǎn)軸呈一角度。此角度約等于螺旋槽的螺旋角。這樣，當(dāng)將一工件的棱邊頂在螺旋槽的槽根上時，即可切下一月牙形的廢料。
更具體地說，本發(fā)明由下列部分組成一安裝于所述支承套筒中的轉(zhuǎn)軸，這樣可使轉(zhuǎn)軸圍繞一中心軸在器體中旋轉(zhuǎn);轉(zhuǎn)軸的第一端頭，轉(zhuǎn)軸的這一端在靠近器體的一端處為驅(qū)動嚙合面;轉(zhuǎn)軸的第二端它從器體的另一端突伸出來，并且該端上還有在轉(zhuǎn)軸側(cè)面上構(gòu)成一螺旋槽的諸表面。由所述螺旋槽的一個表面與所述的轉(zhuǎn)軸側(cè)表面一起構(gòu)成一螺旋狀切削刃。支承套筒還有一工件嚙合平面，它與旋轉(zhuǎn)軸呈一角度，此角度近似等于螺旋槽的螺旋角。支承套筒與所述轉(zhuǎn)軸的側(cè)表面相接處為一曲面，并使套筒的端面形成了工件嚙合面，此面與轉(zhuǎn)軸體構(gòu)成了一切削刃。在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，此刃與所述的螺旋切削刃將共同起作用。
當(dāng)使工件對軸線傾斜時，則槽寬可變小(例如，只比工件厚度大20%左右)。人們發(fā)現(xiàn)，這樣做對簡化步?jīng)_輪廓器的操作是相當(dāng)重要的。凸棱有一最小的寬度，此凸棱是在螺旋槽重復(fù)出現(xiàn)的部位處構(gòu)成的。如果不能保持此最小寬度，則凸棱將過熱，從而退火，然而，如果槽寬窄些，則螺旋角將變大，例如在79°左右，這將有助于采用最小的傾斜角并且磨損率也低。
因為手提式電鉆使用得極為普遍，因而人們極希望旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器能與手提式電鉆配套使用。本發(fā)明的一實施方案中，轉(zhuǎn)軸從器體的一端伸出，這樣轉(zhuǎn)軸表面本身即為一驅(qū)動嚙合面，它可以用電鉆夾頭夾緊。當(dāng)然，其他種驅(qū)動嚙合面也是可以采用的(例如，轉(zhuǎn)軸端頭中央六角槽窩的各平面)。
旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器切下的廢料呈月牙形，而廢料的剪切過程是很重要的。最好避免用一套筒夾帶廢料(如同Dickerson的情況)，在本發(fā)明的一實施方案中，套筒的曲面所構(gòu)成的切削刃沿轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的角度超過了180°，但小于360°，其兩端終止于半槽面處，它們之間構(gòu)成了了一廢料排除凹槽。
最好是，曲面的端部終止于離開轉(zhuǎn)軸側(cè)壁面的表面上，例如，平行的表面上。這樣就可防止金屬未嵌在套筒曲面和轉(zhuǎn)軸的間隙中。
本發(fā)明的一實施方案可參照附圖及其說明而加以更詳細(xì)的描述。
圖1所示為一旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的側(cè)視圖。
圖2所示為沿圖1的2-2線所取的斷面圖。
圖3所示為圖2的仰視圖。
圖4所示為部分側(cè)視圖，可顯示出套筒的排屑凹槽。
圖5所示為圖4的仰視圖。
圖6所示為表明轉(zhuǎn)軸的螺旋切削刃和工件嚙合平面間關(guān)系的示意圖。
圖7所示為當(dāng)從工件上切下廢料階段的關(guān)系。
圖8所示為轉(zhuǎn)軸的部分視圖，它顯示出了螺旋槽的形狀。
現(xiàn)對最佳實施例作一詳細(xì)說明圖1中，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器10包含有一個器體〔11〕，器體〔11〕中有一個支承套筒〔12〕和一個能讓轉(zhuǎn)軸〔14〕進(jìn)行轉(zhuǎn)動的支承面軸頸，支承套筒的內(nèi)表面為支承面。
轉(zhuǎn)軸〔14〕包含有一個第一端頭〔16〕，該端頭從上述器體的一端伸出，該器體的這一端為一驅(qū)動嚙合面，因此該端頭〔16〕可以用手電鉆的卡頭來夾緊。
轉(zhuǎn)軸〔14〕的第二端由器體〔11〕的另一端伸出，它有一個下槽面〔18〕，一個上槽面和一個槽根面〔20〕，這些面構(gòu)成一個螺旋槽〔21〕(圖8為該槽詳圖，圖6為其示意圖)，螺旋槽繞轉(zhuǎn)軸〔14〕展伸的角度大于370°但小于425°，該槽的兩端逐漸園滑地過渡到轉(zhuǎn)軸的側(cè)壁上融為一體。
支承套筒〔12〕外端端部為一工件嚙合平面〔24〕，正如圖6所示該平面確定了一個轉(zhuǎn)動軸線〔25〕所形成的夾角，該夾角比上述螺旋槽的螺旋角A略小一個小角度B，角度B本身小于10°，這樣該工件嚙合平面就接近螺旋角A。但是，正如圖7中的放大圖所示那樣，這種結(jié)構(gòu)形式提供一種手段，據(jù)此工件的剪切將隨著交點P穿過工件而逐漸進(jìn)行，交點P為上述螺旋槽的上槽面〔19〕與切削刃〔26〕的相交點，該切削刃是在工件嚙合面和曲面〔27〕之間形成的，后者本身是套筒〔12〕的上表面〔13〕的延伸部分。
從圖5可以清楚看到，切削刃〔26〕圍繞著轉(zhuǎn)軸〔14〕的第二端頭〔17〕的曲面伸展，其伸展角度大于180°但小于360°，該切削刃同曲面〔27〕一起在其端部形成半槽表面〔29〕和〔30〕，而這兩半槽表面又構(gòu)成一個半槽〔31〕，后者的內(nèi)端面為表面〔32〕。該半槽使得從工件邊上切下來的呈月牙形的廢料通過轉(zhuǎn)軸〔14〕圍繞曲面〔27〕所限定的空間作圓周轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)移開并被排走。在這一方面應(yīng)該注意到，轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動轉(zhuǎn)速最好為2000轉(zhuǎn)/分，而轉(zhuǎn)速高達(dá)5000轉(zhuǎn)/分時該裝置也能良好地運行。
在上述實施例中，轉(zhuǎn)軸〔14〕的第二端頭部〔17〕的直徑約為1毫米(1/4″)。螺旋槽〔21〕的軸向長度稍稍大于1毫米，但要做得盡可能窄，這樣凸棱部〔35〕可以變得盡可能寬，因為在操作時，凸棱部〔35〕容易過熱。如果曲面〔26〕和轉(zhuǎn)軸端頭部〔17〕之間出現(xiàn)金屬屑堆集現(xiàn)象，則上述過熱問題將變得更加嚴(yán)重。針對這一點，曲面〔26〕通向半槽表面〔29〕和〔30〕的端部作成圖5中所示的兩個平直平行部分〔36〕。轉(zhuǎn)軸〔14〕的頂端制成收斂狀鉆頭切刃〔37〕，其兩側(cè)面各配有一個排屑面〔38〕(或其他鉆頭構(gòu)形)，這樣可以先在工件上鉆出一個孔，然后上述步?jīng)_輪廓器可以由這個鉆出的孔開始而擴(kuò)展。
如圖1、2和3所示，上述器體〔11〕還包括有一個托架〔41〕，手柄〔42〕通過樞軸件〔43〕而能相對于托架〔41〕轉(zhuǎn)動，當(dāng)步?jīng)_輪廓器作為手電鉆而使用時，有利于對該步?jīng)_器進(jìn)行控制。該托架〔41〕內(nèi)部有一個徑向的支承面〔44〕，這支承面和轉(zhuǎn)軸〔14〕上的端頭部〔16〕和〔17〕之間形成的徑向外伸的環(huán)狀凸緣〔46〕的上環(huán)狀第二臺肩面〔45〕相配合。數(shù)個鋼球〔47〕分布在支承套〔12〕的內(nèi)側(cè)端和凸緣〔46〕的第一臺肩48之間構(gòu)成一個止推軸承。
在上述結(jié)構(gòu)設(shè)計中有幾點是具有重要性的。
首先，螺旋角應(yīng)該盡量接近90°，在本實施例中該角大約為79°盡管螺旋角可以通過增大轉(zhuǎn)軸的直徑而增大，但會遇到其他一些困難，對于大多數(shù)板金二說，可以發(fā)現(xiàn)上述尺寸有非常好的適應(yīng)性。如果螺旋角偏離所述79°太多的話，該工具在工作時就可能偏離而難于正確導(dǎo)向。而如果工件嚙合面〔24〕的角度超過螺旋角A也會出現(xiàn)相同現(xiàn)象，因此正如上面已敘述過那樣，該角最好稍小于螺旋角A。另外，在轉(zhuǎn)軸〔14〕的低端頭和支承套〔12〕之間形成的工作空間應(yīng)該加些潤滑劑。
如果遵守上述措施，則24號低炭鋼能以大約每分二米的速度進(jìn)行沖切。另外需要注意到，轉(zhuǎn)軸〔14〕最后用能進(jìn)行淬火和回火的鋼來制造，一種鋼號為ASSABDF2的特種鋼就可用來制造轉(zhuǎn)軸(ASSAB為Assab steels Pty。有限公司的商標(biāo)，該公司地址為683 Burke road，camerwell，Victoria，Australia)。如果該鋼種按說明指導(dǎo)的規(guī)范進(jìn)行淬火和回火，它將保留有大約4%的奧氏體。采用高速鋼來作轉(zhuǎn)軸也是可以的。
器體用韌鋼制成，韌鋼可以進(jìn)行表面滲氮硬化處理而沒有出現(xiàn)表面裂縫的危險，這種危險在其他一些韌性稍差的鋼種上有可能出現(xiàn)。
在大多數(shù)情況下，沖切可以不用冷卻液來進(jìn)行，但是最好還是定期地進(jìn)行潤滑(每沖切1米后進(jìn)行一次潤滑為宜)。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器包括有一個器件[11]，一個設(shè)置在該器體中的并且有一支承面[13]的支承套筒，一個支承在所述套筒中的并在器體中能繞一中心軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸[14]，一個在接近該器體一端處帶有一驅(qū)動嚙合面的轉(zhuǎn)軸第一端頭部[16]，一個該轉(zhuǎn)軸的第二端頭部[17]，該端頭部帶有在所述轉(zhuǎn)軸側(cè)面上構(gòu)成螺旋槽[21]的表面[18、19、20]，所述螺旋槽面之一[18]與所提側(cè)面構(gòu)成一螺旋切削刃，其特征在于上述支承套筒還具有一工件嚙合平面[24]，該平面與轉(zhuǎn)軸構(gòu)成一接近于該螺旋槽的螺旋角A的角度，該支承套筒具有一個與所述轉(zhuǎn)軸側(cè)面相連的曲面[27]，該曲面通向工件嚙合面并與這嚙合一起構(gòu)成一切削刃[26]，該切削刃相對于所述器體來說是固定的并且在上述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時能與所述螺旋切削刃相配合。
2.根據(jù)權(quán)項1所要求的旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器，其特征還在于，上述的轉(zhuǎn)軸第一端頭部〔16〕從該器體之所述端突伸出來。
3.根據(jù)權(quán)項1或2所要求的旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器，其特征還在于，所述套筒曲面〔27〕為所述支承面〔13〕的延伸部分。
4.根據(jù)前述權(quán)項中任何一項，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的特征在于，螺旋槽〔21〕圍繞所述轉(zhuǎn)軸〔14〕的伸展范圍大于360°。
5.根據(jù)權(quán)項1或2，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的特征在于，所述螺旋槽〔21〕圍繞所述轉(zhuǎn)軸〔14〕的伸展范圍在370°到425°之間，并在該槽重復(fù)出現(xiàn)部位之間構(gòu)成一凸棱〔35〕。
6.根據(jù)前述權(quán)項中任何一權(quán)項，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的特征在于，所述套筒曲面〔27〕和切削刃〔26〕圍繞所述轉(zhuǎn)軸的伸展范圍大于180°但小于360°，它們各自的端部收尾于半槽表面〔29，30〕，在這兩個半槽表面之間，在套筒一側(cè)構(gòu)成一個沖屑排放的半槽〔31〕。
7.根據(jù)權(quán)項6，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的特征在于，所述套筒曲面〔27〕在其端部收尾于平面〔36〕處，該平面〔36〕與所述轉(zhuǎn)軸側(cè)面分隔開來。
8.根據(jù)前述權(quán)項中之任何一項，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的特征在于，所述工件嚙合面與所述螺旋槽螺旋角A之間所構(gòu)成的上述角度小于所述螺旋角。
9.根據(jù)權(quán)項8，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的特征在于，上述定義的第一角與第二角之間的差值(B)小于10°。
10.根據(jù)前述權(quán)項中任何一項，旅旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器特征在于，所述器件還包括有一個外托架〔41〕，該托架中安裝有所述套筒〔12〕，所述轉(zhuǎn)軸(它在所述托架中有一臺肩面〔48〕)，所述止推軸承件〔47〕(它處于上述臺肩面和支承套筒〔12〕的一個端面之間)。
11.根據(jù)權(quán)項10，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的特征還在于，所述轉(zhuǎn)軸〔14〕包括有一個處于轉(zhuǎn)軸兩端中間的，徑向外伸的環(huán)狀凸緣〔46〕，上述臺肩面〔46〕為該凸緣的一個面面，所述凸緣還有一第二臺肩面〔45〕，所述托架上有一個內(nèi)向地徑向分布的環(huán)狀支承面〔44〕，該支承面〔44〕限制所述轉(zhuǎn)軸沿軸向串動。
12.根據(jù)權(quán)項10，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的特征還在于，它帶有一個手柄〔42〕和樞軸件〔43〕，該樞軸件將手柄連接在所述托架上。
13.根據(jù)前述權(quán)項中任何一項，旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的特征在于，所述轉(zhuǎn)軸第二端頭〔17〕的結(jié)尾部為收斂狀鉆切削刃〔37〕，其兩側(cè)配有排屑面〔38〕，該排屑面沿所述轉(zhuǎn)軸伸展一段距離。
專利摘要
旋轉(zhuǎn)步?jīng)_輪廓器的組成為一轉(zhuǎn)軸〔14〕，其上有一螺旋槽〔21〕，轉(zhuǎn)軸可在一支承套筒〔12〕中轉(zhuǎn)動。支承套筒的端面為一工件嚙合平面〔24〕該平面與轉(zhuǎn)動軸成一角度并近似等于槽〔21〕的螺旋角。這樣，當(dāng)將一工件的棱邊頂在螺旋槽的槽根面〔20〕上時，即可切下一月牙形的廢料。
文檔編號B23D27/02GK85103573SQ85103573
公開日1986年11月5日 申請日期1985年5月9日
發(fā)明者布賴恩·艾倫·貝內(nèi)特 申請人:布賴恩·艾倫·貝內(nèi)特導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan