專利名稱：具有擦拭器半徑的銑刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柄式銑刀。
背景技術(shù)：
銑削是一種使用旋轉(zhuǎn)刀具的切削加工方法。在該過(guò)程中，切削刃借助于其圍繞刀具中心軸線的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)。該進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以產(chǎn)生在各個(gè)方向上。它們由刀具或工件產(chǎn)生，甚至同時(shí)由這兩方面產(chǎn)生。與車削和鉆削相比，切削刃不總是嚙合在一起。當(dāng)在工件上切削之后，它們以脫離的狀態(tài)回到首次切削的點(diǎn)上。結(jié)果，它們可以冷卻下來(lái)并將屑片從排削槽中排出。
大體上，圓周銑削、端銑削和端部圓周銑削三種不同的銑切削方法之間存在著差別。圓周銑削，也被稱為齒輪滾銑，在該銑削方法中，刀具外圍的主切削刃產(chǎn)生理想的工件表面；因此，銑刀軸線平行于工件表面且垂直于銑刀進(jìn)給方向延伸。在端銑削方法中，所要生成的理想的工件表面是銑刀軸線垂直的面，在這種情況下，銑刀的進(jìn)給方向平行于產(chǎn)生的工件表面。然而，在這種情況下，必要的去屑操作同樣的主要由排列在外圍表面的主切削刃來(lái)實(shí)現(xiàn)。刀具端部的副切削刃使被銑表面變得平滑，從而產(chǎn)生工件表面。最后，在端部圓周銑削方法中，主切削刃和副切削刃都產(chǎn)生理想的工件表面。
相對(duì)高質(zhì)量的表面可以通過(guò)端銑削來(lái)生產(chǎn)。在這方面，副切削刃完全決定了產(chǎn)生的表面。它們?cè)谝粋€(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而不是像在圓周銑削中產(chǎn)生工件表面的主切削刃那樣在彎曲的工件表面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。平坦表面的精細(xì)后加工可能采用合適的端銑刀。
一般認(rèn)為，銑削產(chǎn)生的特別平坦光滑的表面的質(zhì)量主要決定于切削刃彎角形狀和副切削刃的取向。
然而，為了通過(guò)傳統(tǒng)端銑刀獲得高水平的表面質(zhì)量，必須選擇非常低的進(jìn)給速度，和非常小的加工深度或切屑厚度，而這些都會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的加工時(shí)間，從而導(dǎo)致更高的成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種柄式銑刀，使用該柄式銑刀，端銑削可以實(shí)現(xiàn)高進(jìn)給速度和高的去屑效率，同時(shí)得到高質(zhì)量的加工表面。
根據(jù)本發(fā)明，該目標(biāo)通過(guò)一種柄式銑刀實(shí)現(xiàn)，該柄式銑刀包括一個(gè)被用來(lái)與工件嚙合的切削部，其中該切削部的包絡(luò)面基本為圓柱形，至少一個(gè)主切削刃排列在切削部外圍表面上，并且至少一個(gè)副切削刃(端面切削刃)排列在切削部端面上，該切削部的端部直徑為Dc，其特征在于該副切削刃在包含銑刀軸線的平面上的投影具有凸的彎曲部分，其曲率半徑rwiper＞Dc/2，并且曲率中心M離銑刀軸線的間隔dOffset＜Dc/2。
更特別地，意外的發(fā)現(xiàn)，根據(jù)平坦表面最終加工的質(zhì)量可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明副切削刃的結(jié)構(gòu)得到顯著改善，該副切削刃帶有僅僅稍微彎曲的部分，且同時(shí)具有相當(dāng)大的進(jìn)給速度。在該方面，該副切削刃對(duì)去屑效率的水平也起到主要作用。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明彎曲的區(qū)域具有一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)在朝向柄部的側(cè)面上的軸線方向上最大限度地突出，因此，當(dāng)?shù)毒弑灰龑?dǎo)到相對(duì)工件的軸線運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，首先與工件接觸，換句話說(shuō)，曲率中心相對(duì)銑刀軸線間隔為dOffset，這比端銑刀的半徑Dc/2要小。
這樣就確保了工件表面的最終加工由根據(jù)本發(fā)明的彎曲部分產(chǎn)生，而不是由例如切削刃彎角產(chǎn)生。
在端銑削中，切削刃彎角和副切削刃通常在工件表面留下弧形的加工軌跡。這些弧線是由旋轉(zhuǎn)刀具運(yùn)動(dòng)和大致直線的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)疊加所產(chǎn)生的擺線的一部分。這些弧線以近似切削刃的進(jìn)給來(lái)相互間隔。根據(jù)本發(fā)明的銑刀結(jié)構(gòu)使得消除弧形加工軌跡成為可能。依照半徑rwiper彎曲的副切削刃部分實(shí)現(xiàn)了類似“擦拭器”的功能或平滑或修整的功能，這樣使得可能由切削刃彎角產(chǎn)生的加工軌跡得到有效清除。根據(jù)本發(fā)明的端銑刀使得進(jìn)給速度得到顯著提高，從而使加工速度顯著增加，表面質(zhì)量也具有相當(dāng)高的水平。有利地，根據(jù)本發(fā)明彎曲的部分基本被排列在副切削刃朝向主切削刃的側(cè)面上。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，曲率半徑應(yīng)當(dāng)有利地被選擇為非常大，例如大于0.66Dc。應(yīng)當(dāng)注意，大于800mm的曲率半徑實(shí)際上并不能進(jìn)一步改善表面質(zhì)量，但是，根據(jù)沿著副切削刃接觸工件所在的較大區(qū)域的熱量的進(jìn)一步發(fā)展，僅導(dǎo)致刀具的非期望磨損，同時(shí)注意到，對(duì)優(yōu)選也小于500mm的曲率半徑來(lái)說(shuō)，800mm表示合適的最大值上限。
應(yīng)該理解，該彎曲部分還可以包括多個(gè)互相成一定角度關(guān)系的直部件。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，曲率半徑的中心或以半徑rwiper彎曲的副切削刃部分所在的概念圓周的中心，并不在銑刀的旋轉(zhuǎn)軸線上，換句話說(shuō)，間隔dOffset在任何情況下均大于零。
這種布置使得副切削刃在其朝向主切削刃的側(cè)面上相對(duì)于銑刀柄的旋轉(zhuǎn)軸線盡可能垂直地延伸。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，中心M和旋轉(zhuǎn)軸線之間的間隔dOffset大于或等于Dc/6，優(yōu)選大于Dc/4，特別優(yōu)選大于Dc/3。關(guān)于特別好的加工表面，這種尺寸提供了副切削刃結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)。測(cè)試已經(jīng)顯示，總的來(lái)說(shuō)，中心M距離旋轉(zhuǎn)軸線的間隔應(yīng)當(dāng)盡可能大。應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于大于Dc/2的間隔，根據(jù)本發(fā)明的效果不會(huì)被進(jìn)一步的改進(jìn)。
在另一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，由主切削刃向副切削刃過(guò)渡而形成的切削刃彎角具有小于Dc/2的彎角半徑。根據(jù)該切削刃彎角的結(jié)構(gòu)，刀具壽命可以得到顯著改善。在這種情況下，該曲率可以通過(guò)多個(gè)相互成一定角度關(guān)系的直部件得到近似。
作為選擇，在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，由主切削刃向副切削刃過(guò)渡而形成的切削刃彎角具有一個(gè)斜面，該斜面優(yōu)選以介于30°到60°之間、特別優(yōu)選介于40°到50°之間的角度相對(duì)于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線延伸的平面傾斜。
該尺寸也使得柄式銑刀切削刃彎角可以得到仔細(xì)并輕柔地處理，以使全部端銑刀的使用壽命得到增加。
在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，副切削刃以至少1°的間隙角排列。然而，嚴(yán)格地說(shuō)，這要參考鄰接以半徑rwiper在銑刀中心方向上彎曲的半徑的副切削刃的區(qū)域。該尺寸使得端銑刀在對(duì)端面的平面視圖中向內(nèi)圓錐地傾斜。
測(cè)試顯示，依據(jù)以半徑rwiper彎曲的副切削刃，間隙角也可以有利地被選擇為明顯大于1°，如介于1.5°至10°之間，優(yōu)選介于2.5°到10°之間。該尺寸進(jìn)一步減小了工件和副切削刃之間的接觸區(qū)域，使得在工作中銑刀受熱降到較小的程度，從而提高了使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明的柄式銑刀優(yōu)選為端銑刀，其切削部有利地至少部分地包括硬質(zhì)金屬、金屬陶瓷、PCD(多晶金剛石)、CBN(立方氮化硼)或SiN(氮化硅基陶瓷)。
本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)、特征和可能的應(yīng)用通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例和附圖中的下述說(shuō)明將變得顯而易見(jiàn)。


圖1a-1c示出了現(xiàn)有技術(shù)中端銑刀的視圖。
圖2a-2c示出了根據(jù)本發(fā)明適當(dāng)設(shè)計(jì)的帶主切削刃的端銑刀的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1a示出了現(xiàn)有技術(shù)中柄式銑刀1端部的側(cè)視圖。其包括柄部2和切削部3。此處，柄部2為圓柱形柄的形式。然而，應(yīng)當(dāng)理解，還可能使用其它的柄形，如莫氏錐柄、大錐角錐柄、削平型直柄(Weldonshank)或徑向側(cè)固柄(whistle notch shank)。
在此，切削部3具有被兩個(gè)螺旋槽4彼此分隔開來(lái)的兩個(gè)主切削刃5。該主切削刃設(shè)置在圓柱形切削部3的外圍表面上。切削部端面具有副切削刃7。如圖1a所示，銑刀的端部直徑為Dc。
圖1b和1c示出了圖1a中切削刃彎角部分的放大尺寸的詳視圖，圖1b和1c分別示出了不同的結(jié)構(gòu)。
在如圖1b所示的結(jié)構(gòu)中，切削刃彎角6的曲率半徑為Rε。如圖1c中所示的結(jié)構(gòu)與圖1b中所示結(jié)構(gòu)的區(qū)別，主要在于切削刃彎角6不具有Rε的曲率半徑，而具有一個(gè)斜面9。這兩種尺寸基本用來(lái)使彎角被仔細(xì)并輕柔地處理，從而用來(lái)提高銑刀1的使用壽命或工作壽命。
從圖1b和1c中可以清楚看出，副切削刃7形成一個(gè)間隙角8。因此，在圖1b和1c的視圖中，一直都存在一個(gè)形成銑刀最深部的彎角部分，其最深入的嚙合到工件中。
在機(jī)加工過(guò)程中，這會(huì)使得切削刃彎角或鄰接副切削刃在工件表面上留下弧形機(jī)加工痕跡。當(dāng)采用的進(jìn)給速度越大時(shí)，這些痕跡變得越明顯，且在使用端銑刀的情況下與銑刀旋轉(zhuǎn)軸線垂直。
圖2a至2c示出了根據(jù)本發(fā)明的銑刀的實(shí)施例視圖。
圖2a基本對(duì)應(yīng)于圖1a。在這種情況下，銑刀1也包括柄部2和圓柱形切削部3，其具有多個(gè)、例如兩個(gè)主切削刃5和多個(gè)、例如兩個(gè)副切削刃7。
根據(jù)本發(fā)明副切削刃7的結(jié)構(gòu)在圖2b和2c放大尺寸的詳視圖中變得清楚。在這種情況下，圖2b和2c的區(qū)別也基本在于，一方面切削刃彎角具有曲率半徑Rε，另一方面，其帶有斜面，該斜面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線的垂線以45°傾斜。提供在切削刃彎角6的旋轉(zhuǎn)軸線10方向上的副切削刃的彎曲部分，帶有大的曲率半徑rwiper。用于測(cè)量曲率半徑rwiper的中心M并不在旋轉(zhuǎn)軸線10上，而以值Offsetwiper與之分隔開。此處，值Offsetwiper大于端部半徑Dc的三分之一。半徑rwiper大于端部半徑的一半，而例如切削刃彎角的曲率半徑明顯小于端部半徑的一半。
特別地，可以從圖2b和2c中看出，副切削刃最深區(qū)域不再位于切削刃彎角6的區(qū)域內(nèi)，而是位于以半徑rwiper彎曲的區(qū)域內(nèi)。其結(jié)果是，通常在端銑削中產(chǎn)生的弧形加工痕跡不會(huì)產(chǎn)生。對(duì)比圖1b和1c，由圖2b和2c還可以清楚地看出，間隙角8，也可以說(shuō)是副切削刃7相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線10的垂線傾斜，能夠顯著地增大。
根據(jù)本發(fā)明用于端銑削的柄式銑刀使得與已知的端銑刀相比，能提高進(jìn)給速度，而且表面質(zhì)量并不受到機(jī)加工影響。
權(quán)利要求
1.一種柄式銑刀，包括用于將柄式銑刀(1)固定到銑床上的柄部(2)，和用來(lái)與工件嚙合的切削部(3)，其中，該切削部的包絡(luò)面基本為圓柱形，至少一個(gè)主切削刃(5)排列在切削部外圍表面上，并且至少一個(gè)副切削刃(7)排列在切削部端面上，該切削部的端部直徑為Dc，其特征在于該副切削刃(7)在包含銑刀軸線的平面上的投影具有凸的彎曲部分，其曲率半徑rwiper＞Dc/2，曲率中心M距離銑刀軸線的間隔dOffset＜Dc/2。
2.如權(quán)利要求1所述的柄式銑刀，其特征在于rwiper＞0.66Dc。
3.如權(quán)利要求2所述的柄式銑刀，其特征在于rwiper小于800mm。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的柄式銑刀，其特征在于以半徑rwiper彎曲的副切削刃(7)的部分所在的概念圓周的中心(M)位于銑刀旋轉(zhuǎn)軸線(10)的外側(cè)(dOffset＞0)。
5.如權(quán)利要求4所述的柄式銑刀，其特征在于中心M和旋轉(zhuǎn)軸線(10)之間的間隔dOffset大于或等于Dc/6，優(yōu)選的大于Dc/4、特別優(yōu)選的大于Dc/3。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的柄式銑刀，其特征在于由主切削刃(5)向副切削刃(7)過(guò)渡而形成的切削刃彎角(6)具有小于Dc/2的彎角半徑rε。
7.如權(quán)利要求1至5之一所述的柄式銑刀，其特征在于由主切削刃(5)向副切削刃(7)過(guò)渡而形成的切削刃彎角(6)具有一個(gè)斜面，該斜面優(yōu)選相對(duì)于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(10)的平面傾斜，其傾斜角度介于30°到60°之間、特別優(yōu)選的介于40°到50°之間。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的柄式銑刀，其特征在于副切削刃(7)以至少1°的間隙角(8)排列。
9.如權(quán)利要求8述的柄式銑刀，其特征在于間隙角(8)介于1.5°至10°之間，優(yōu)選介于2.5°到10°之間。
10.如權(quán)利要求1至9之一所述的柄式銑刀，其特征在于切削部(3)至少部分地包括硬質(zhì)金屬。
11.如權(quán)利要求1至9之一所述的柄式銑刀，其特征在于切削部(3)至少部分地包括金屬陶瓷、PCD、CBN或SiN。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的柄式銑刀，其特征在于該柄式銑刀為端銑刀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柄式銑刀，包括用來(lái)將柄式銑刀(1)固定到銑床上的柄部(2)，和用來(lái)與工件嚙合的切削部(3)，其中，該切削部的包絡(luò)面基本為圓柱形，至少一個(gè)主切削刃(5)排列在切削部外圍表面上和至少一個(gè)副切削刃(7)排列在切削部端面上，該切削部的端部直徑為D
文檔編號(hào)B23C5/16GK1658992SQ03813340
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月10日
發(fā)明者約納什·斯文松 申請(qǐng)人:山特維克公司